KR20090044805A - Power delivery unit of hybrid electric vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것으로서, 하이브리드 전기 자동차용 배터리와 인버터를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터와, 상기 구동모터의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치와, 상기 구동모터로부터의 구동력을 구동축을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치와, 상기 감속장치와 차동장치 사이에 개재되는 클러치 형상의 차동제한장치로 구성되어 단일개의 구동축에 장착됨으로써, 종래 기술 대비, 간단한 구조로서 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle, and a combined motor driving motor connected through a hybrid electric vehicle battery and an inverter, the power of the drive motor is input to the sun gear to be output to the carrier and finally reduce the rotational force It consists of a reduction gear, a differential device for selectively transmitting the driving force from the drive motor through a drive shaft, and a clutch-shaped differential limiting device interposed between the reduction gear and the differential device is mounted on a single drive shaft, Compared to the technology, the present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle that can reduce the overall weight and improve the mechanical efficiency and the spatial efficiency with a simple structure.

하이브리드 자동차, 차동 감속장치, 구동축, 구동모터, 감속장치, 차동장치, 차동제한장치 Hybrid Vehicle, Differential Reduction Gear, Drive Shaft, Drive Motor, Reduction Gear, Differential Gear, Differential Limiter

Description

하이브리드 자동차용 동력전달장치{Power delivery unit of hybrid electric vehicle}Power delivery unit of hybrid electric vehicle

본 발명은 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일축에 구동모터와, 유성기어 셋트 및 차동장치를 구현한 간단한 구조로서, 전체 무게를 감소시키고, 공간적 효율 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle, and more particularly, a simple structure in which a drive motor, a planetary gear set, and a differential device are implemented on a single shaft, which reduces overall weight, improves spatial efficiency and energy efficiency. The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle.

일반적으로, 하이브리드 자동차라고 함은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량의 주행상태에 따라 어느 한편의 동력을 이용하여 구동하는 방식의 전기 자동차를 의미한다.In general, a hybrid vehicle refers to an electric vehicle that is driven by using either power according to the driving state of the vehicle by efficiently combining two or more different power sources.

그리고, 상기와 같은 하이브리드 전기 자동차는 대개 차량이 출발하여 일정속도 도달 전까지는 배터리의 동력을 이용해서 구동모터로 구동하고, 정속 주행시는 엔진의 동력으로 구동하며, 최고 속도로 가속시는 엔진과 배터리의 동력을 함께 이용하여 구동하는 방식을 채택하고 있다.In addition, such a hybrid electric vehicle is usually driven by a drive motor using the power of the battery until the vehicle starts to reach a certain speed, and driven by the power of the engine when driving at constant speed, and the engine and battery when accelerating at the highest speed It adopts the method of driving using the power of.

이에 따라 가솔린 또는 디젤 등과 같은 화석 연료의 사용을 최소화함으로써, 연비 향상에 큰 도움이 되며, 이로 인해 배기 가스 배출의 최소화하여 대기오염을 줄일 수 있는 바, 최근 활발한 연구가 이루어지고 있음은 물론 선진국에서는 이미 양산되어 판매되고 있다.Accordingly, by minimizing the use of fossil fuels such as gasoline or diesel, it is very helpful to improve fuel efficiency, and thus, it is possible to reduce the air pollution by minimizing the emission of exhaust gas. It is already mass produced and sold.

이와 같은 하이브리드 자동차에 채택되는 동력 전달 계통으로서의 하이브리드 시스템으로는 크게 직렬 방식과 병렬 방식, 그리고 상기 직력 및 병렬 방식을 조합하여 동력 배분을 극대화하는 스플릿 방식으로 구분되어 있다. Hybrid systems as power transmission systems employed in such hybrid vehicles are classified into a series system and a parallel system, and a split system that maximizes power distribution by combining the series power and the parallel system.

그런데, 종래의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 구동축에 출력하는 동력의 크기를 넓은 범위에서 자유롭게 제어하려면 적어도 3개의 구동축이 필요하나, 이는 구동축의 레이아웃 상 불리한 문제점이 있다. By the way, the power transmission device of the conventional hybrid vehicle requires at least three drive shafts to freely control the magnitude of the power output to the drive shaft in a wide range, which is disadvantageous in the layout of the drive shaft.

또한, 또 다른 종래의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 단일개의 구동축에 구동모터와, 차동장치, 그리고 2세트의 유성기어로 이루어진 감속장치로 이루어져 있는데, 이는 원하는 정확한 감속 기어비를 얻기 위하여 감속장치가 2세트로 이루어져 있는데, 이는 기어방향의 레이아웃이 불리한 문제점이 있다.In addition, the power transmission device of another conventional hybrid vehicle consists of a reduction gear consisting of a drive motor, a differential, and two sets of planetary gears on a single drive shaft. It consists of a set, which has a disadvantage in that the layout of the gear direction is disadvantageous.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 하이브리드 전기 자동차용 배터리와 인버터를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터의 회전 동력을 감속하는 감속장치와, 차륜에 구비된 구동축의 회전 동력이 좌우 차륜에 일정하게 분배하여 미끄럼없이 구동하도록 하는 차동장치와, 상기 차동장치의 구동력을 일부 제한하는 차동제한장치가 단일개의 구동축에 장착되는 간단한 구조로 이루어짐으로써, 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the speed reduction device for reducing the rotational power of the combined drive motor generator and the drive motor connected via a hybrid electric vehicle battery and an inverter, the rotational power of the drive shaft provided in the wheel The differential structure that is distributed evenly to the left and right wheels to drive without slip, and the differential limiting device that partially limits the driving force of the differential device is mounted on a single drive shaft, thereby reducing the overall weight and The present invention aims to provide a power transmission device for a hybrid vehicle that can improve the efficiency and spatial efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하이브리드 전기 자동차용 배터리(12)와 인버터(14)를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터(16)와; In order to achieve the above object, the present invention, the hybrid electric vehicle battery 12 and the inverter combined drive motor 16 is connected via an inverter 14;

상기 구동모터(16)의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치(18)와; A deceleration device 18 which inputs power of the drive motor 16 to a sun gear and outputs the same to a carrier and finally decelerates the rotational force;

상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치(22)와; A differential device 22 which selectively receives the driving force from the drive motor 16 through a drive shaft 24;

상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이에 개재되어 상기 차동장치(22)의 구동력을 단속하는 차동제한장치(20)로 구성되어 단일개의 구동축(24)에 장착된 것을 특징으로 한다.Interposed between the reduction device 18 and the differential device 22 is composed of a differential limiting device 20 for intermittent driving force of the differential device 22 is characterized in that it is mounted on a single drive shaft (24).

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치에 의하면, 종래 기술 대비, 간단한 구조로서 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the power transmission device for a hybrid vehicle has the effect of improving the mechanical efficiency and the spatial efficiency while reducing the overall weight as a simple structure compared to the prior art.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 동력전달장치를 적용한 하이브리드 자동차의 계통도이고, 도 2는 도 1의 'A'부를 확대한 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 나타내는 도면이다. 1 is a schematic diagram of a hybrid vehicle to which the power transmission device according to the present invention is applied, FIG. 2 is an enlarged view of the 'A' part of FIG. 1, and FIG. 3 is a power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention. It is a figure which shows.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리(12)와, 이 배터리(12)에 저장된 직류 전류를 교류로 변환시키는 인버터(14)와, 이 인버터(14)를 통해 배터리(12)로부터 전력을 공급받는 발전기 겸용 구동모터(16)가 후륜의 구동축(24)에 지지 강성 확보를 위한 지지 베어링(26)을 통해 지지되어 있다.As shown in FIG. 1, the present invention provides a battery 12, an inverter 14 for converting a direct current stored in the battery 12 into alternating current, and power from the battery 12 through the inverter 14. The generator combined driving motor 16 is supplied to the driving shaft 24 of the rear wheel through the support bearing 26 for securing the support rigidity.

상기 구동모터(16)는 각각 그 구동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 유성기어 세트로 이루어진 감속장치(18)가 구성되어 있다.Each of the drive motors 16 has a deceleration device 18 made of a planetary gear set that drives the driving force to the sun gear and outputs it to the carrier and finally reduces the rotational force.

이때, 상기 유성기어 세트의 선기어는 상기 구동모터(16)의 내경부에 스플라 인 결합되어 있는 바, 구동모터(16)의 내측으로 위치하므로 전장에 유리하게 되어 레이 아웃이 개선되고, 결합성도 우수하여 전달 효율 및 강성이 향상된다. At this time, the sun gear of the planetary gear set is splined to the inner diameter portion of the drive motor 16, and is located inside the drive motor 16, so it is advantageous to the electric field, and the layout is improved. Excellent to improve the transfer efficiency and rigidity.

또한, 상기 감속장치(18)의 일측에는 상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받아 그 구동축(24)의 회전 동력이 좌우 차륜에 일정하게 분배하여 미끄럼없이 좌,우 차륜이 구동하도록 하는 차동장치(22)가 구성되어 있다.In addition, the driving force from the drive motor 16 is selectively transmitted to the one side of the reduction device 18 through the drive shaft 24, and the rotational power of the drive shaft 24 is uniformly distributed to the left and right wheels, thereby allowing the left side to slide without slipping. A differential device 22 for driving the right wheel is configured.

이때, 상기 차동장치(22)에는 차동을 제한하는 차동제한장치(20)인 클러치가 내장되어 있거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재되어 있다.At this time, the differential device 22 has a built-in clutch which is a differential limiting device 20 for limiting the differential, or as shown in Figure 2, the drive shaft between the reduction device 18 and the differential device 22 ( It is intervened in 24).

상기 차동제한장치(20)는 4WD 차량이 전,후 차륜의 구동력을 배분하는데 반하여, 좌,우 또는 전후 차륜 중 어느 한쪽이 마찰계수가 낮은 노면 상에 있게 되면, 타이어 하중이 감소하여 미끄러지면서 상기 차동장치(22)만으로는 총 구동력 감소로 인한 주행불능 상태에 빠지게 되므로 이러한 문제를 방지하기 위하여 본래의 차동 기능에 제한을 가하여 구동력을 확보하도록 한다. The differential limiting device 20 is a 4WD vehicle distributes the driving force of the front, rear wheels, while either one of the left, right or front and rear wheels on the road surface with a low coefficient of friction, the tire load is reduced to slide the Since only the differential device 22 is incapable of driving due to a decrease in the total driving force, the driving force is secured by limiting the original differential function to prevent such a problem.

이와 같이 구성된 하이브리드 자동차용 동력전달장치에서 상기 구동모터(16)는 정상적인 주행 시 배터리(12)로부터 전달되는 전기에너지를 기계에너지로 변환하여 구동축(24)을 구동하게 되며, 이와 반대로 감속 및 제동시 회생 제동력을 의해 상기 구동모터(16)는 각각 제동에 의한 기계에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(12)를 재충전시키는 발전기의 역할을 하게 된다.In the power transmission device for a hybrid vehicle configured as described above, the driving motor 16 converts the electric energy transmitted from the battery 12 into mechanical energy during normal driving to drive the driving shaft 24, and conversely, during deceleration and braking. By the regenerative braking force, the driving motor 16 converts mechanical energy by braking into electrical energy, respectively, and serves as a generator for recharging the battery 12.

유성기어 세트로 이루어진 상기 감속장치(18)는 구동모터(16)의 동력이 선기 어로 입력되어 캐리어로 출력되며, 링기어는 하우징에 고정된 형태로서, 토크 및 속도 비를 변환시켜 큰 감속이 가능하게 된다.The reduction gear 18 made of a planetary gear set has a drive gear 16 input to a sun gear and outputted to a carrier, and the ring gear is fixed to a housing, thereby converting torque and speed ratios, thereby enabling a large deceleration. Done.

한편, 상기 차동장치(22) 내에 장착되거나 상기 감속장치(18) 및 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재되어 있는 차동제한장치(20)는 상기 차동장치(22)의 일부 구동력을 단속하여 직진 안전성 향상 및 선회시 가속 성능 향상 그리고, 타이어의 슬립을 적게하여 타이어의 수명을 연장시키는 기능을 하게 된다.On the other hand, the differential limiting device 20 mounted in the differential device 22 or interposed on the drive shaft 24 between the speed reduction device 18 and the differential device 22 may provide some driving force of the differential device 22. This improves the safety of the straight line, acceleration performance during turning, and reduces tire slip, thereby extending the life of the tire.

따라서, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 단일개의 구동축에 구동모터, 감속장치, 차동장치, 차동제한장치가 장착되어 각각 구동함으로써, 전체 무게를 감소시킴과 동시에 기계적인 효율 및 공간적인 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 자동차용 동력전달장치이다. Accordingly, the present invention is equipped with a drive motor, a reduction gear, a differential device, and a differential limiting device to drive a single drive shaft compared to the prior art, respectively, thereby reducing the overall weight and improving mechanical efficiency and spatial efficiency. It is a power transmission device for a hybrid vehicle.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the above has been shown and described with respect to the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, in the technical field to which the present invention pertains without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes will fall within the scope of the claims set forth.

도 1은 본 발명에 따른 동력전달장치를 적용한 하이브리드 자동차의 계통도,1 is a system diagram of a hybrid vehicle to which a power transmission device according to the present invention is applied;

도 2는 도 1의 'A'부를 확대한 확대도,2 is an enlarged view illustrating an 'A' part of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 동력전달장치를 나타내는 도면이다. 3 is a view showing a power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

12 : 배터리 14 : 인버터12: battery 14: inverter

16 : 구동모터 18 : 감속장치16: drive motor 18: reduction gear

20 : 차동제한장치 22 : 차동장치20: differential limiter 22: differential limiter

24 : 구동축 26 : 지지 베어링24: drive shaft 26: support bearing

Claims (4)

하이브리드 전기 자동차용 배터리(12)와 인버터(14)를 통해 연결되는 발전기 겸용 구동모터(16)와; A combined generator drive motor 16 connected through the hybrid electric vehicle battery 12 and the inverter 14; 상기 구동모터(16)의 동력이 선기어로 입력되어 캐리어로 출력되도록 하며 회전력을 최종적으로 감속하는 감속장치(18)와; A deceleration device 18 which inputs power of the drive motor 16 to a sun gear and outputs the same to a carrier and finally decelerates the rotational force; 상기 구동모터(16)로부터의 구동력을 구동축(24)을 통해 선택적으로 전달받는 차동장치(22)와; A differential device 22 which selectively receives the driving force from the drive motor 16 through a drive shaft 24; 상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이에 개재되어 상기 차동장치(22)의 구동력을 단속하는 차동제한장치(20)로 구성되어 단일개의 구동축(24)에 장착된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.Hybrid between the deceleration device 18 and the differential device 22 is composed of a differential limiting device 20 for intermittent driving force of the differential device 22 is mounted on a single drive shaft 24 Automotive power train. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 구동모터(16)는 구동축(24)에 지지 강성 확보를 위해 지지 베어링(26)을 통해 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.The drive motor (16) is a power transmission device for a hybrid vehicle, characterized in that supported through the support bearing 26 to secure the support rigidity to the drive shaft (24). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감속장치(18)는 그 선기어가 상기 구동모터(16)의 내경부에 스플라인 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.The deceleration device (18) is a power transmission device for a hybrid vehicle, characterized in that the sun gear is splined to the inner diameter portion of the drive motor (16). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차동제한장치(20)는 그 클러치가 차동장치(22)에 내장되어 있거나, 상기 감속장치(18)와 차동장치(22) 사이의 구동축(24)에 개재된 전자 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 동력전달장치.The differential limiting device 20 is characterized in that the clutch is built in the differential device 22, or is composed of an electromagnetic clutch interposed in the drive shaft 24 between the speed reduction device 18 and the differential device 22. Power train for hybrid car.
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