KR102636612B1 - 전륜 구동 하이브리드화 - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract
전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기는 다단 변속기, 차동 장치, 전기 모터, 및 유성 기어 세트를 포함한다. 다단 변속기는 제1 축선을 갖는 입력 샤프트를 포함한다. 차동 장치는 제1 축선으로부터 반경방향으로 오프셋된 제2 축선을 갖는 하우징을 포함한다. 전기 모터는 제2 축선과 동심이다. 유성 기어 세트는 다단 변속기, 차동 장치, 및 전기 모터를 연결한다. 일부 예시적인 실시예에서, 유성 기어 세트는 다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어, 차동 장치와 구동적으로 맞물린 유성 캐리어, 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어를 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 하이브리드 디바이스에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 전륜 구동 하이브리드화에 관한 것이다.
하이브리드 디바이스는 공지되어 있다. 일 예는 스메타나 등(Smetana et al.)에게 공동 양도된, 발명의 명칭이 "예컨대, 전기 액슬용 변속기 디바이스 및 이 변속기 디바이스를 포함하는 전기 액슬(TRANSMISSION DEVICE, FOR EXAMPLE FOR AN ELECTRIC AXLE AND ELECTRIC AXLE COMPRISING THE TRANSMISSION DEVICE)"인, 미국 특허 제9,022,890호에 도시되어 있으며, 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
예시적인 양태는 다단 변속기, 차동 장치, 전기 모터, 및 유성 기어 세트를 포함하는 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기를 광범위하게 포함한다. 다단 변속기는 제1 축선을 갖는 입력 샤프트를 포함한다. 차동 장치는 제1 축선으로부터 반경방향으로 오프셋된 제2 축선을 갖는 하우징을 포함한다. 전기 모터는 제2 축선과 동심이다. 유성 기어 세트는 다단 변속기, 차동 장치, 및 전기 모터를 연결한다. 일부 예시적인 실시예에서, 유성 기어 세트는 다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어, 차동 장치와 구동적으로 맞물린 유성 캐리어, 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어를 포함한다.
예시적인 실시예에서, 유성 기어 세트는 유성 캐리어를 통해 연장되는 핀, 및 핀을 중심으로 회전 가능하고 태양 기어 및 링 기어와 구동적으로 맞물린 유성 기어를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 하이브리드 변속기는 다단 변속기를 태양 기어와 구동적으로 연결하는 체인 또는 벨트를 갖는다. 일부 예시적인 실시예에서, 하이브리드 변속기는 차동 장치로부터 전기 모터를 통해 연장되는 제1 액슬 샤프트를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 하이브리드 변속기는 전기 모터로부터 멀어지도록 차동 장치로부터 연장되는 제2 액슬 샤프트를 갖는다.
일부 예시적인 실시예에서, 차동 장치는 하우징을 갖는다. 유성 기어 세트는 다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어, 차동 장치 하우징과 구동적으로 맞물린 유성 캐리어, 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 유성 기어 세트는 유성 캐리어를 통해 연장되는 제1 핀, 및 제1 핀을 중심으로 회전 가능하고 태양 기어 및 링 기어와 구동적으로 맞물린 유성 기어를 갖는다. 일부 예시적인 실시예에서, 차동 장치는 하우징을 통해 연장되는 제2 핀, 제2 핀을 중심으로 회전 가능한 제1 쌍의 스파이더 기어, 및 제1 쌍의 스파이더 기어와 구동적으로 맞물린 제2 쌍의 스파이더 기어를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 하이브리드 변속기는 제2 쌍의 스파이더 기어의 하나와 구동적으로 맞물린 제1 액슬 샤프트, 및 제2 쌍의 스파이더 기어의 다른 하나와 구동적으로 맞물린 제2 액슬 샤프트를 갖는다. 제1 액슬 샤프트 또는 제2 액슬 샤프트의 적어도 하나는 전기 모터를 통해 연장된다.
다른 예시적인 양태는 유성 기어 세트, 하우징, 하우징 내에 배치된 적어도 하나의 스파이더 기어, 전기 모터, 및 제1 액슬 샤프트를 포함하는 차량 차동 장치를 광범위하게 포함한다. 유성 기어 세트는 링 기어, 태양 기어, 및 복수의 유성체를 포함하는 유성 캐리어를 갖는다. 하우징은 유성 캐리어에 고정되어 있다. 전기 모터는 링 기어에 고정된 출력부를 갖는다. 제1 액슬 샤프트는 스파이더 기어로부터 전기 모터를 통해 연장된다. 예시적인 실시예에서, 하우징은 유성 기어 세트와 전기 모터 사이에 축선방향으로 배치되어 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 차량 차동 장치는 하우징을 통해 액슬 샤프트에 직각으로 연장되는 샤프트를 갖는다. 적어도 하나의 스파이더 기어는 4개의 스파이더 기어이고, 4개의 스파이더 기어의 제1 쌍은 샤프트 상에 배열되어 있고, 4개의 스파이더 기어의 제3 기어는 4개의 스파이더 기어의 제1 쌍 및 제1 액슬 샤프트와 구동적으로 맞물려 있다. 예시적인 실시예에서, 차량 차동 장치는 제2 액슬 샤프트를 갖는다. 4개의 스파이더 기어의 제4 기어는 4개의 스파이더 기어의 제1 쌍 및 제2 액슬 샤프트와 구동적으로 맞물려 있다. 예시적인 실시예에서, 차량 차동 장치는 토크를 태양 기어에 전달하기 위해 배열된 스프로킷 또는 풀리를 갖는다. 하우징은 유성 기어 세트의 제1 축선방향 측에 배치되어 있고, 스프로킷 또는 풀리는 제1 축선방향 측에 대향하는, 유성 기어 세트의 제2 축선방향 측에 배치되어 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 모터는 감속 기어를 가지고, 감속 기어의 출력부는 링 기어에 고정되어 있다.
본 발명의 특징 및 작동 모드는 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 5는 유성 기어 세트의 개략도이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기의 단면도이다.
도 5는 유성 기어 세트의 개략도이다.
먼저, 상이한 도면에서 나타나는 유사한 도면 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 구조적 요소를 나타냄을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정한 실시예, 방법론, 재료, 및 수정에만 제한되는 것은 아니며, 당연히 변경될 수도 있음이 이해된다. 본 명세서에서 사용된 용어는 특정한 양태만을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것은 아니며, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 또한 이해된다.
특별히 정의되어 있지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 본 기술분야의 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 동등한 임의의 방법, 디바이스, 또는 재료는 본 발명의 실시 또는 테스트에 사용될 수 있지만, 이하의 예시적인 방법, 디바이스, 또는 재료는 지금부터 설명된다.
이하의 설명은 도 1을 참조하여 이루어진다. 도 1은 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기(100)의 단면도이다. 하이브리드 변속기(100)는 다단 변속기(102), 토크 컨버터(104), 및 전기 모터(106)를 포함한다. 다단 변속기는 변속기 펌프(108) 및 축선(112)을 갖는 입력 샤프트(110)를 포함한다. 토크 컨버터는 축선(112)과 동축이다. 토크 컨버터(104)는 변속기 펌프와 구동적으로 맞물린 펌프 허브 또는 임펠러 허브(114) 및 입력 샤프트와 구동적으로 맞물린 출력 허브(116)를 포함한다. 전기 모터는 축선(112)으로부터 반경방향으로 오프셋되어 펌프 허브와 구동적으로 맞물려 있다. 하이브리드 변속기(100)는 변속기 펌프, 펌프 허브, 및 전기 모터를 구동적으로 연결하는 체인 또는 벨트(118)를 포함한다.
이하의 설명은 도 2를 참조하여 이루어진다. 도 2는 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기(200)의 단면도이다. 하이브리드 변속기(200)는 다단 변속기(202), 토크 컨버터(204), 및 전기 모터(206)를 포함한다. 다단 변속기는 축선(212)을 갖는 입력 샤프트(208)를 포함한다. 토크 컨버터는 축선(212)과 동축이다. 토크 컨버터(204)는 출력 허브(214) 및 이 출력 허브를 입력 샤프트에 연결하는 클러치(216)를 포함한다. 전기 모터는 축선(212)으로부터 반경방향으로 오프셋되어 입력 샤프트와 구동적으로 맞물려 있다.
클러치(216)는, 예를 들어, 도그 클러치 또는 전환 가능한 일방향 클러치일 수도 있다. 클러치(216)는 스프링(도시하지 않음)을 포함한다. 스프링은 클러치를 폐쇄하여 허브와 입력 샤프트를 회전 가능하게 연결하도록 배열되어 있다. 다단 변속기로부터의 유압은 클러치를 개방하여 허브와 입력 샤프트를 회전 가능하게 분리한다. 입력 샤프트(208)는 보어(220)를 포함하고, 유압은 보어를 통해 클러치로 도입된다. 하이브리드 변속기(200)는 입력 샤프트 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 플랜지(222)를 포함한다. 플랜지는 다단 변속기와 토크 컨버터 사이에 축선방향으로 배치되어 있다. 하이브리드 변속기(200)는 플랜지와 전기 모터를 구동적으로 연결하는 체인 또는 벨트(224)를 포함한다. 하이브리드 변속기(200)는 축선(212)으로부터 반경방향으로 오프셋되어 입력 샤프트와 구동적으로 맞물린 공기조화 압축기(도시하지 않음)를 포함한다. 다단 변속기와 전기 모터는 적어도 부분적으로 반경방향으로 정렬되어 있다. 즉, 축선(212)에 직교하는 반경방향 라인(226)은 다단 변속기와 전기 모터를 통과한다.
이하의 설명은 도 3를 참조하여 이루어진다. 도 3은 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기(300)의 단면도이다. 3XX 레이블은, 아래에서 언급된 경우를 제외하고는, 상기한 하이브리드 변속기(200)의 설명을 위한 2XX 레이블에 일반적으로 대응한다. 다단 변속기(302)는 입력 샤프트 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 클러치 허브(328)를 포함한다. 토크 컨버터(304)는 다단 변속기의 제1 축선방향 단부에 배치되어 있고, 클러치 허브(328)는 다단 변속기의, 제1 축선방향 단부에 대향하는, 제2 축선방향 단부에 배치되어 있다. 하이브리드 변속기(300)는 클러치 허브와 전기 모터를 구동적으로 연결하는 체인 또는 벨트(330)를 포함한다.
이하의 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 이루어진다. 도 4는 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기(400)의 단면도이다. 도 5는 하이브리드 변속기(400)의 유성 기어 세트(408)의 개략도이다. 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기(400)는 다단 변속기(402), 차동 장치(404), 전기 모터(406), 및 유성 기어 세트(408)를 포함한다. 다단 변속기는 축선(412)을 갖는 입력 샤프트(410)를 포함한다. 차동 장치는 축선(412)으로부터 반경방향으로 오프셋된 축선(416)을 갖는 하우징(414)을 포함한다. 전기 모터는 축선(416)과 동심이다. 유성 기어 세트는 아래에서 보다 상세하게 설명된 바와 같이 다단 변속기, 차동 장치, 및 전기 모터를 연결한다.
유성 기어 세트는 다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어(418), 차동 장치와 구동적으로 맞물린 유성 캐리어(420), 및 전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어(422)를 포함한다. 유성 기어 세트는 또한 유성 캐리어를 통해 연장되는 핀(424), 및 핀(424)을 중심으로 회전 가능하고 태양 기어 및 링 기어와 구동적으로 맞물린 유성 기어(426)를 포함한다. 체인(428)은 다단 변속기를 태양 기어와 구동적으로 연결한다. 체인이 도시되어 있지만, 다른 실시예도 가능하다. 예를 들어, 벨트, 멀티 리브 벨트, 톱니 벨트 등이 체인(428) 대신에 사용될 수도 있다.
하이브리드 변속기(400)는 차동 장치로부터 전기 모터를 통해 연장되는 액슬 샤프트(430), 및 전기 모터로부터 멀어지도록 차동 장치로부터 연장되는 액슬 샤프트(432)를 포함한다. 차동 장치(404)는 하우징을 통해 연장되는 핀(434), 핀(434)을 중심으로 회전 가능한 스파이더 기어(436 및 438), 및 스파이더 기어(436 및 438)와 구동적으로 맞물린 스파이더 기어(440 및 442)를 포함한다. 액슬 샤프트(430)는 스파이더 기어(440)와 구동적으로 맞물려 있고, 액슬 샤프트(432)는 스파이더 기어(442)와 구동적으로 맞물려 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 액슬 샤프트(432)는 전기 모터를 통해 연장된다.
차량 차동 장치(404)는 유성 기어 세트(408), 하우징(414), 스파이더 기어(436), 전기 모터(406), 및 액슬 샤프트(430)를 포함한다. 유성 기어 세트는 링 기어(422), 태양 기어(418), 및 유성 기어 또는 유성체(426)를 갖는 유성 캐리어(420)를 포함한다. 하우징(414)은 유성 캐리어에 고정되어 있다. 스파이더 기어(440)는 하우징 내에 배치되어 있다. 전기 모터(406)는 링 기어에 고정된 출력부(444)를 갖는다. 액슬 샤프트(430)는 스파이더 기어로부터 전기 모터를 통해 연장된다. 하우징은 유성 기어 세트와 전기 모터 사이에 축선방향으로 배치되어 있다. 샤프트 또는 핀(434)은 하우징을 통해 액슬 샤프트에 직각으로 연장된다. 스파이더 기어(436 및 438)는 샤프트(434) 상에 배열되어 있다. 스파이더 기어(444)는 스파이더 기어(436 및 438) 및 액슬 샤프트(430)와 구동적으로 맞물려 있다. 차동 장치(404)는 액슬 샤프트(432)를 포함한다. 스파이더 기어(442)는 스파이더 기어(436 및 438) 및 액슬 샤프트(432)와 구동적으로 맞물려 있다.
차동 장치(404)는 토크를 태양 기어에 전달하기 위해 배열된 스프로킷 또는 풀리(446)를 포함한다. 하우징(414)은 유성 기어 세트의 축선방향 측(448)에 배치되어 있다. 스프로킷 또는 풀리는 축선방향 측(448)에 대향하는, 유성 기어 세트의 축선방향 측(450)에 배치되어 있다. 전기 모터(406)는 감속 기어(452)를 포함하고, 감속 기어의 출력부(454)는 링 기어에 고정되어 있다.
다단 유성 기어 변속기가 도시되어 있지만, 다른 변속기도 가능하다. 예를 들어, 레이샤프트 변속기, 연속 가변 변속기, 에피사이클릭 변속기, 전용 하이브리드 변속기, 이중 클러치 변속기, 자동화된 수동 변속기, 또는 다른 유형의 변속기가 사용될 수 있으며, 이들은 본 발명의 범위 내에서 고려되어야 한다.
당연히, 본 발명의 상기한 예에 대한 변경 및 수정은 청구된 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 한, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백하여야 한다. 본 발명이 특정의 바람직한 그리고/또는 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 청구된 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않는 한, 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다.
100: 하이브리드 변속기
102: 다단 변속기
104: 토크 컨버터
106: 전기 모터
108: 변속기 펌프
110: 입력 샤프트
112: 축선
114: 펌프 허브(임펠러 허브)
116: 출력 허브
118: 체인(또는 벨트)
200: 하이브리드 변속기
202: 다단 변속기
204: 토크 컨버터
206: 전기 모터
208: 입력 샤프트
212: 축선
214: 출력 허브
216: 클러치
220: 보어
222: 플랜지
224: 체인(또는 벨트)
226: 반경방향 라인
300: 하이브리드 변속기
302: 다단 변속기
304: 토크 컨버터
306: 전기 모터
314: 출력 허브
316: 클러치
320: 보어
326: 반경방향 라인
328: 클러치 허브
330: 체인(또는 벨트)
400: 하이브리드 변속기
402: 다단 변속기
404: 차동 장치
406: 전기 모터
408: 유성 기어 세트
410: 입력 샤프트
412: 축선(제1)
414: 하우징
416: 축선(제2)
418: 태양 기어
420: 유성 캐리어
422: 링 기어
424: 핀(제1, 유성 캐리어)
426: 유성 기어
428: 체인
430: 액슬 샤프트(제1)
432: 액슬 샤프트(제2)
434: 핀(제2, 차동 장치)
436: 스파이더 기어(제1 쌍)
438: 스파이더 기어(제1 쌍)
440: 스파이더 기어(제2 쌍)
442: 스파이더 기어(제2 쌍)
444: 전기 모터 출력부
446: 스프로킷(또는 풀리)
448: 축선방향 측(제1)
450: 축선방향 측(제2)
452: 감속 기어
454: 출력부(감속 기어)
102: 다단 변속기
104: 토크 컨버터
106: 전기 모터
108: 변속기 펌프
110: 입력 샤프트
112: 축선
114: 펌프 허브(임펠러 허브)
116: 출력 허브
118: 체인(또는 벨트)
200: 하이브리드 변속기
202: 다단 변속기
204: 토크 컨버터
206: 전기 모터
208: 입력 샤프트
212: 축선
214: 출력 허브
216: 클러치
220: 보어
222: 플랜지
224: 체인(또는 벨트)
226: 반경방향 라인
300: 하이브리드 변속기
302: 다단 변속기
304: 토크 컨버터
306: 전기 모터
314: 출력 허브
316: 클러치
320: 보어
326: 반경방향 라인
328: 클러치 허브
330: 체인(또는 벨트)
400: 하이브리드 변속기
402: 다단 변속기
404: 차동 장치
406: 전기 모터
408: 유성 기어 세트
410: 입력 샤프트
412: 축선(제1)
414: 하우징
416: 축선(제2)
418: 태양 기어
420: 유성 캐리어
422: 링 기어
424: 핀(제1, 유성 캐리어)
426: 유성 기어
428: 체인
430: 액슬 샤프트(제1)
432: 액슬 샤프트(제2)
434: 핀(제2, 차동 장치)
436: 스파이더 기어(제1 쌍)
438: 스파이더 기어(제1 쌍)
440: 스파이더 기어(제2 쌍)
442: 스파이더 기어(제2 쌍)
444: 전기 모터 출력부
446: 스프로킷(또는 풀리)
448: 축선방향 측(제1)
450: 축선방향 측(제2)
452: 감속 기어
454: 출력부(감속 기어)
Claims (10)
- 전륜 구동 차량용 하이브리드 변속기이며,
제1 축선을 갖는 입력 샤프트를 포함하는 다단 변속기;
제1 축선으로부터 반경방향으로 오프셋된 제2 축선을 갖는 하우징을 포함하는 차동 장치;
제2 축선과 동심인 전기 모터; 및
다단 변속기, 차동장치, 및 전기 모터를 연결하는 유성 기어 세트
를 포함하고,
유성 기어 세트는
다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어;
차동 장치와 구동적으로 맞물린 유성 캐리어; 및
전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어를 포함하는, 하이브리드 변속기. - 삭제
- 제1항에 있어서, 유성 기어 세트는
유성 캐리어를 통해 연장되는 핀; 및
핀을 중심으로 회전 가능하고 태양 기어 및 링 기어와 구동적으로 맞물린 유성 기어를 포함하는, 하이브리드 변속기. - 제1항에 있어서, 다단 변속기를 태양 기어와 구동적으로 연결하는 체인 또는 벨트를 더 포함하는, 하이브리드 변속기.
- 제1항에 있어서, 차동 장치로부터 전기 모터를 통해 연장되는 제1 액슬 샤프트를 더 포함하는, 하이브리드 변속기.
- 제5항에 있어서, 전기 모터로부터 멀어지도록 차동 장치로부터 연장되는 제2 액슬 샤프트를 더 포함하는 하이브리드 변속기.
- 제1항에 있어서,
차동 장치는 하우징을 포함하고,
유성 기어 세트는
다단 변속기와 구동적으로 맞물린 태양 기어;
차동 장치 하우징과 구동적으로 맞물린 유성 캐리어; 및
전기 모터와 구동적으로 맞물린 링 기어를 포함하는, 하이브리드 변속기. - 제7항에 있어서, 유성 기어 세트는
유성 캐리어를 통해 연장되는 제1 핀; 및
제1 핀을 중심으로 회전 가능하고 태양 기어 및 링 기어와 구동적으로 맞물린 유성 기어를 포함하는, 하이브리드 변속기. - 제7항에 있어서, 차동 장치는
하우징을 통해 연장되는 제2 핀;
제2 핀을 중심으로 회전 가능한 제1 쌍의 스파이더 기어; 및
제1 쌍의 스파이더 기어와 구동적으로 맞물린 제2 쌍의 스파이더 기어를 포함하는, 하이브리드 변속기. - 제9항에 있어서,
제2 쌍의 스파이더 기어의 제1 기어와 구동적으로 맞물린 제1 액슬 샤프트; 및
제2 쌍의 스파이더 기어의 제2 기어와 구동적으로 맞물린 제2 액슬 샤프트
를 더 포함하고,
제1 액슬 샤프트 또는 제2 액슬 샤프트의 적어도 하나는 전기 모터를 통해 연장되는, 하이브리드 변속기.
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