KR200234183Y1 - 하이브리드용무단변속기 - Google Patents

Abstract

무단 변속장치와 다른 동력원을 사용할 수 있는 변속장치를 구현함으로서 연비를 향상시키고 동력효율을 증대시키기 위하여,

혼합가스를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진과, 상기한 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와, 상기한 토오크 컨버터로부터 출력되는 회전동력을 벨트 전동으로 전달받아 회전수에 따라 무단 변속이 이루는 무단 변속수단과, 상기한 무단 변속수단으로부터 동력을 전달받아 차량의 전진 및 후진을 선택적으로 제어하기 위한 전후진 제어수단과, 상기한 엔진 및 변속기의 일측에 설치되어 엔진과 선택적 또는 동시에 작동하며 전기구동으로 동력을 발생시키는 전기구동 동력발생수단을 포함하여 이루어진다.

따라서 고속 주행시에는 엔진에 의하여 구동력을 발생시켜 무단 변속이 이루어지도록 하여 차량의 주행이 이루어지도록 하고 저속시에는 배터리에 의해 모터를 구동시켜 차량의 주행이 이루어지도록 하여 하이브리드 개념의 차량을 구현할 수 있다. 그러므로 고속시에는 엔진에 의하여 무단 변속을 구현하고, 저속시에는 배터리 또는 엔진과 배터리를 동시에 작동시켜 의하여 차량의 주행이 이루어지도록 변속장치를 구현함으로써, 저연비를 실현할 수 있으며, 동력효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

하이브리드용 무단 변속기

본 고안은 차량의 변속장치에 이용되며, 엔진의 동력과 배터리를 선택적으로 사용하기 위한 무단 변속장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속장치와, 차량의 주행조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속장치와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속장치로 대별된다.

상기와 같은 변속장치에 있어서, 본 고안은 유압을 이용하는 자동변속장치의 단점을 보완하여 연비 및 동력 전달성능, 그리고 중량면에서 큰 장점을 갖는 무단 변속장치에 관계하며, 이의 무단 변속장치는 입력축과 출력축에 장착되는 풀리의 직경 변위를 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다.

이러한 무단 변속장치는 토오크 컨버터와 무단 변속수단 또는 무단 변속수단과 차동장치 사이등에 전,후진 제어 수단이 배치되어 전진 및 후진을 제어할 수 있도록 이루어진다.

상기한 전,후진 제어수단은 유성기어셋트가 이용되고 있다.

상기 유성기어셋트로 이용되는 전,후진 제어수단은, 전진 구동시에 구동축이 구동풀리와 직결로 이루어져 1:1로 동력을 전달하는 구조로 이루어진다.

그러나 상기한 무단 변속장치는, 저연비 및 동력성능향상을 위하여 계속 활발한 연구가 이루어지고 있다. 특히 저연비를 실현하기 위하여 하이브리드 개념의 변속장치가 요구되고 있는 실정이다.

따라서 무단 변속장치와 기타의 다른 동력원을 사용할 수 있는 변속장치를 개발하기 위한 문제점이 남게 된다.

본 고안은 이러한 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 무단 변속장치와 다른 동력원을 사용할 수 있는 변속장치를 구현함으로서 연비를 향상시키고 동력효율을 증대시키기 위한 하이브리드용 무단 변속기를 제공하는 데 있다.

도1은 본 고안에 따른 실시예를 도시한 무단 변속기의 구성도이다.

본 고안의 하이브리드용 무단 변속기는,

혼합가스를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진과,

상기한 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와,

상기한 토오크 컨버터로부터 출력되는 회전동력을 벨트 전동으로 전달받아 회전수에 따라 무단 변속이 이루는 무단 변속수단과,

상기한 무단 변속수단으로부터 동력을 전달받아 차량의 전진 및 후진을 선택적으로 제어하기 위한 전후진 제어수단과,

상기한 엔진 및 변속기의 일측에 설치되어 엔진과 선택적 또는 동시에 작동하며 전기구동으로 동력을 발생시키는 전기구동 동력발생수단을 포함하여 이루어진다.

따라서 고속주행시에는 엔진에 의하여 구동력을 발생시켜 무단 변속이 이루어지도록 하여 차량의 주행이 이루어지도록 하고 저속시에는 배터리에 의해 모터를 구동시켜 차량의 주행이 이루어지도록 하여 하이브리드 개념의 차량을 구현할 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 변속기를 도시한 구성도로서, 엔진(1)과, 엔진(1)의 구동력을 전달받아 토오크를 변환하는 토오크 컨버터(3)와, 상기한 토오크 컨버터(3)를 통하여 전달되는 엔진의 구동력을 전달받아 무단 변속시키는 무단 변속수단(5)과, 상기한 무단 변속수단(5)을 통하여 구동력을 전달받아 전진 및 후진 제어를 하기 위한 전후진 제어수단(7)과, 상기한 무단 변속수단(5)을 통하여 구동력이 변환되는 동력축에 전기에 의하여 구동력을 발생시키는 전기구동 동력발생수단(9)을 도시하고 있다.

상기한 엔진(1)은 연료와 외부의 공기를 흡입하여 혼합가스를 생성하여 이를 연소시킴으로서 구동력을 발생시키는 것이다.

그리고 토오크 컨버터(3)는 엔진(1)의 구동력을 전달받아 차량의 주행상태에 따라 직결시키거나 또는 적절하게 토오크 변환함으로써 차량이 원활하게 주행하기 위한 것이다.

또한 무단 변속수단(5)은 토오크 컨버터(3)에서 전달되는 구동력을 무단으로 변속하기 위하여 구동축(11)상에 배치되는 직경가변 구동풀리(13)와, 피동축(15)에 설치되어 구동풀리(13)와 벨트(17)에 의하여 전동되는 직경가변 피동풀리(19)로 이루어진다.

상기한 구동풀리(13) 및 피동풀리(19)는 고정풀리(21)(23)와 이동풀리(25)(27)로 나누어지는 데, 이동풀리(25)(27)는 구동축(11) 및 피동축(15)에 각각 축방향으로 유압에 의하여 이동할 수 있는 구조로 이루어진다.

그리고 전후진제어수단(7)은 유성기어셋트로 이루어지며 선기어(29)를 선택적으로 입력요소 및 출력요소로 하고, 캐리어(31)를 선택적으로 출력요소로 하며, 링기어(33)를 선택적으로 입력요소로 하는 구조로 이루어진다.

상기한 유성기어셋트는 선택적으로 입출력 및 반력요소로 작동하기 위하여 피동축(15)과 선기어(29)를 선택적으로 입력요소로 선택하기 위한 마찰요소(CF1)가 배치되고, 선기어(29)와 캐리어(31)를 선택적으로 록킹 시킬 수 있도록 또 다른 마찰요소(CF2)가 배치되며, 캐리어(31)를 선택적으로 반력요소로 선택하며 후진시에 작동하는 후진제어마찰요소(CR)가 배치되어 연결되고 있다.

한편 상기한 링기어(33)는 링기어(33)측으로 후진시에 구동력을 전달하기 위하여 구동축(11)과 링기어(33)사이에 아이들축(35)을 배치하여, 이 아이들축(35)에 아이들기어(36)를 배치하고, 구동축(11)에 구동기어(37)를 배치하여 이 아이들기어(36)와 치합되도록 함과 동시에 링기어(33)의 외주에 피동기어(39)를 배치하여 이 아이들기어(36)와 치합되도록 하여 구동축(11)의 동력이 전달될 수 있도록 한다.

특히, 링기어(33)의 외주에 치합되는 피동기어(39)는 일방향으로 만 회전할 수 있는 구조로 연결되고 있다. 즉 후진 주행시 링기어(33)에 입력요소로 작용할 수 있도록 동력을 전달 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 본 고안의 실시예를 전후진 제어수단을 싱글 피니언 유성기어를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전후진을 제어할 수 있는 유성기어셋트면 어느 것이나 가능하고 또한 다른 것도 다양하게 적용할 수 있다.

상기한 전기구동 동력발생수단(9)은, 차량의 일측에 설치되어 전원을 공급하는 배터리(41)와, 상기한 배터리(41)와 연결되어 배터리(41)의 전기를 구동상태에 적합하도록 변환하는 인버터(43)와, 상기한 인버터(43)와 연결되어 전원을 공급받아 회전력을 발생시키며 선기어(29)와 연결되는 또다른 피동축(45)에 연결되어 이 피동축(45)을 회전할 수 있도록 모터(47)가 배치되어 이루어진다.

그리고 상기한 인버터(43)는 엔진(1)을 시동하기 위한 스타트 모터(47)와 연결되는 구조로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 하이브리드용 무단 변속기는, 엔진(1)에서 토오크 컨버터(3)측으로 동력이 전달되면 토오크 컨버터(3)에서 적절하게 동력을 변환하여 구동풀리(13)를 회전시키게 된다.

그러면 구동풀리(13)는 별도로 구성되는 유압시스템에 의하여 이동풀리(25)가 적절하게 축방향으로 이동하고, 벨트(17)에 의하여 연동하는 피동풀리(19) 역시 유압제어시스템에 의하여 직경가변이 이루어져 피동축(15)으로 전달되는 구동력을 변환시키게 된다.

이때 전진 주행인 경우에는 마찰요소(CF1)(CF2)를 제어하여 인게이지시키면 선기어(29)와 캐리어(31)가 록킹상태가 되어 일체로 회전함으로서 선기어(29)를 통하여 전진주행 출력이 발생하게 된다.

이 경우 모터(47)를 구동시키게 되면 엔진(1)의 출력부담을 더욱 줄일 수 있게 된다.

그리고 후진의 경우에는 후진제어 마찰요소(CR)만을 제어하여 인게이지 시키면 구동축(11)의 구동기어(37), 아이들기어(35), 피동기어(39)를 통하여 링기어(33)가 입력요소로 작용하고, 캐리어(31)가 반력요소, 선기어(29)가 출력요소로 작용하여 후진 주행이 이루어지게 된다.

만일 저속주행이거나 무단 변속장치로 구동이 불가능한 경우에는 배터리(41)에 의하여 구동되는 모터(47)를 작동시킴으로서 피동축(45)을 회전시킬 수 있다.

따라서 피동축(45)으로 전달되는 엔진(1) 또는 모터(47)의 구동력은 종감속장치(51)를 통하여 구동바퀴(도시생략)로 전달됨으로서 하이브리드 주행을 이룰 수 있는 것이다.

상기한 본 고안에 따른 하이브리드용 무단 변속기는, 고속시에는 엔진에 의하여 무단 변속을 구현하고, 저속시에는 배터리에 의하여 차량의 주행이 이루어지도록 변속장치를 구현함으로써, 저연비를 실현할 수 있으며, 동력효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 혼합가스를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진과,

   상기 엔진으로부터 동력을 전달받아 토오크를 변환시키는 토오크 컨버터와,

   상기한 토오크 컨버터로부터 출력되는 회전동력을 벨트 전동으로 전달받아 회전수에 따라 무단 변속이 이루는 무단 변속수단과,

   상기 무단 변속수단으로부터 동력을 전달받아 차량의 전진 및 후진을 선택적으로 제어하기 위하여 단순 유성기어셋트로 이루어지는 전,후진 제어수단과,

   상기 엔진 및 변속기의 일측에 설치되어 엔진과 선택적 또는 동시에 작동하며 전기구동으로 동력을 발생시키는 전기구동 동력발생수단을 포함하며;

   상기 전기구동 동력발생수단은 차량의 일측에 설치되어 전원을 공급하는 배터리와,

   상기 배터리와 연결되어 배터리의 전기를 구동상태에 적합하도록 변환하는 인버터와,

   상기한 인버터와 연결되어 전원을 공급받아 회전력을 발생시키며 무단 변속수단에 의하여 동력을 전달하는 동력전달부재에 연결되어 구동력을 전달하는 모터와,

   상기 인버터와 연결되어 전원을 공급받아 회전력을 발생시키며 벨트에 의하여 엔진의 플라이휠을 통하여 크랭크축에 동력을 전달할 수 있도록 연결되는 스타팅 모터

   를 구비한 하이브리드용 무단 변속기.