KR20150018111A - 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치 - Google Patents

하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150018111A
KR20150018111A KR1020130094608A KR20130094608A KR20150018111A KR 20150018111 A KR20150018111 A KR 20150018111A KR 1020130094608 A KR1020130094608 A KR 1020130094608A KR 20130094608 A KR20130094608 A KR 20130094608A KR 20150018111 A KR20150018111 A KR 20150018111A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydraulic
power
engine
gear set
pinion planetary
Prior art date
Application number
KR1020130094608A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101500120B1 (ko
Inventor
이경신
김달철
조성태
이상재
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020130094608A priority Critical patent/KR101500120B1/ko
Priority to US14/104,161 priority patent/US20150045167A1/en
Priority to CN201310717350.5A priority patent/CN104343964A/zh
Publication of KR20150018111A publication Critical patent/KR20150018111A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101500120B1 publication Critical patent/KR101500120B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/10—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of fluid gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B60W10/115—Stepped gearings with planetary gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/0866—Power split variators with distributing differentials, with the output of the CVT connected or connectable to the output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H2047/045—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion the fluid gearing comprising a plurality of pumps or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2005—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with one sets of orbital gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 유압구동수단을 비롯하여 더블 피니언 유성기어 및 싱크로 슬리브 등을 이용하여 엔진 또는 유압구동수단의 동력을 주행 휠에 대하여 선택적으로 전달할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 유압구동수단, 더블 피니언 유성기어, 싱크로 타입 변속기구 등을 조합하여 엔진 또는 유압구동수단의 동력을 주행 휠에 대하여 선택적으로 전달할 수 있는 하이브리드용 무단변속기를 구현함으로써, 여러가지 주행 모드를 구현할 수 있고, 연비 효과를 극대화할 수 있는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치{HYDRAULIC POWER TRAIN FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압구동수단을 비롯하여 더블 피니언 유성기어 및 싱크로 슬리브 등을 이용하여 엔진 또는 유압구동수단의 동력을 주행 휠에 대하여 선택적으로 전달할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치에 관한 것이다.
최근, 고유가 및 이산화탄소 배출 규제로 인하여 자동차 메이커들은 차량의 연비향상 및 친환경을 차량의 핵심적 개발 목표로 선정하고 있고, 이러한 목표를 달성하기 위해 연료저감을 위한 기술개발에 총력을 기울이고 있으며, 그 결과물로서 순수 전기자동차, 하이브리드 및 플러그인 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등과 같은 친환경 차량을 양산하여 친환경 이미지 및 기술력 제고에 주력하고 있다.
이러한 친환경 차량 중 하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터를 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 차량으로서, 엔진 또는 모터 동력을 별로도 주행 휠로 전달하거나, 엔진 및 모터 동력을 함께 주행 휠로 전달하는 고효율 및 고성능의 동력전달 시스템이 요구된다.
종래의 하이브리드 차량용 동력전달장치는 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 직결된 엔진(1) 및 모터(2), 엔진(1) 및 모터(2) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 클러치(3)와, 동력을 주행 휠(6)로 변속하여 출력하는 변속기(4)와, 이들의 동작을 위한 구성으로서 엔진의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진시동 및 발전을 하는 제너레이터(5) 등을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 동력전달장치를 갖는 하이브리드 차량의 주행모드를 보면, 모터 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진을 주동력으로 하면서 모터를 보조동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드 등을 포함한다.
위와 같은 하이브리드 차량의 동력전달장치는 정속주행 및 작은 출력이 요구되는 주행 조건에서는 엔진 대신 모터를 사용하여 구동력을 확보하는 동시에 연비 향상을 도모할 수 있고, 큰 출력이 요구되는 상황에서는 엔진을 효율이 좋은 운전점에서 운전시킴과 함께 부족한 출력 및 과잉 출력은 모터가 구동 혹은 발전함으로써 일반 내연기관 차량 대비 연비를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 플러그인 하이브리드 차량의 주행 성능 확장면에서는 모터의 구동력이 크게 요구될 경우, 모터 시스템의 사양이 계속 커져야 하는 단점이 있다.
이에, 친환경차 시대에 대비한 하이브리드 차량용 고효율/고성능의 신동력전달 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 유압구동수단, 더블 피니언 유성기어, 싱크로 타입 변속기구 등을 조합하여 엔진 또는 유압구동수단의 동력을 주행 휠에 대하여 선택적으로 전달할 수 있는 하이브리드용 무단변속기를 구현함으로써, 여러가지 주행 모드를 구현할 수 있고, 연비 효과를 극대화할 수 있는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 더블 피니언 유성기어세트와; 상기 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 엔진과; 상기 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 다른 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 제1유압구동수단과; 상기 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 나머지 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 연결되는 제2유압구동수단과; 상기 제1유압구동수단 및 제2유압구동수단에 유압 공급 가능하게 연결되는 유압공급수단과; 상기 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 엔진 및 제1유압구동수단과 연결된 작동요소의 출력축에 연결되어 주행휠로 동력을 전달하는 출력기어세트와; 상기 엔진과 연결된 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소의 출력축에 장착되어 엔진 동력을 단속하는 동력단속기구; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 엔진의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 링기어와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유압구동수단의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 유성캐리어와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2유압구동수단의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 선기어와 연결되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1유압구동수단 및 제2유압구동수단은 유압모터 또는 유압펌프로 채택된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 유압공급수단은 유압 에너지를 저장하거나, 유압구동수단에 유압 에너지를 공급하는 고압 축압기와, 잉여의 유압 공급용 유체를 저장하도록 고압 축압기의 토출라인에 연결되는 저압 리저버로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고압 축압기는 가장 내측에 구획되어 가스가 압축 가능하게 저장되는 가스실과, 가장 외측에 구획되어 오일이 유출입 가능하게 저장되는 오일실과, 가스실과 오일실 사이에 배치되어 가스의 팽창시 오일실쪽으로 이송하거나 오일의 압축시 가스실쪽으로 이송하는 피스톤으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 출력기어세트는: 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 엔진과 연결된 링기어의 출력축에 배치되어, 상기 동력단속기구의 동력 허용 또는 차단 작동에 따라 회전 또는 미회전하는 제1출력기어와; 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 제1유압구동수단과 연결된 유성캐리어의 출력축에 연결되는 동시에 제1출력기어와 맞물리는 제2출력기어와; 제2출력기어의 동력을 감속하여 주행 휠로 전달하는 다수개의 감속기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 동력단속기구는 엔진과 연결된 링기어의 출력축에 연결되어, 제1출력기어에 대하여 밀착 이동시 링기어의 회전 동력을 제1출력기어에 전달하거나, 제1출력기어로부터 이격 이동시 링기어의 회전 동력을 제1출력기어로 차단하는 싱크로 슬리브로 채택된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 엔진과, 제1유압구동수단과, 제2유압구동수단이 동시에 구동하는 HEV 주행 모드시, 상기 제1유압구동수단의 작동에 따른 동력은 엔진의 동력과 합쳐져 주행 휠쪽으로 출력되는 보조동력으로 활용되고, 상기 제2유압구동수단은 엔진 동력을 더블 피니언 유성기어세트의 선기어를 통하여 공급받으면서 엔진 운전점을 제어하는 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 기존의 하이브리드 차량의 주행 성능 확장을 고려하여 모터 시스템의 사양을 증대시키는 것 없이, 유압구동수단, 더블 피니언 유성기어, 싱크로 타입 변속기구 등을 조합하여 엔진 또는 유압구동수단의 동력을 주행 휠에 대하여 선택적으로 전달할 수 있는 하이브리드용 무단변속기를 구현함으로써, 여러가지 주행 모드를 구현할 수 있고, 연비 효과를 극대화할 수 있는 하이브리드 차량용 고효율 및 고성능의 신동력전달 시스템을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 동력 전달 장치는 유압식 동력분기 시스템으로서 무단변속기(CVT) 역할을 담당하므로, 엔진을 최적운전점에서 운전할 수 있고, 그에 다라 연비 향상효과를 기대할 수 있다.
또한, 고속 주행시 유압 동력분기 시스템의 동력 재순환 현상으로 효율이 급감하는 것을 방지하고자, 고차속에서는 엔진단독모드로 효율을 높여 동력분기 시스템의 단점을 보완하여 추가 연비 향상효과를 기대할 수 있다.
또한, 기존 전기식 하이브리드의 경우, 배터리, 인버터 등 각종 고가의 부품이 필요하지만, 본 발명의 유압식 동력전달 시스템은 단품 가격이 비교적 저렴하여 기존 하이브리드 방식 대비 가격 경쟁력이 우수한 장점을 제공한다.
도 1은 하이브리드 차량용 동력전달 시스템의 일례를 나타낸 동력전달 계통도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치를 나타내는 동력전달 계통도,
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치의 각 작동모드별 동력 전달 경로를 나타낸 동력전달 계통도,
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치의 축압기에 대한 내부 구조를 나타낸 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치의 동력단속기구로 채택된 싱크로 슬리브의 작동 원리를 설명하는 개략도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 동력 전달 장치는 엔진 동력 이외에 유압구동수단의 동력을 조합하여 주행 휠로 전달할 수 있도록 한 유압식 무단변속기를 구현하고자 한 것으로서, 동력원으로서 엔진(20) 이외에 유압공급수단(50)에 의하여 구동하는 제1유압구동수단(30) 및 제2유압구동수단(40)이 채택된다.
상기 제1유압구동수단(30)은 차량의 주행시 구동 동력을 제공하고, 회생제동시 유압을 유압공급수단에 충전하며, 엔진 동력을 보조하기 위하여 채택된 것으로서, 바람직하게는 유압모터 또는 유압펌프 등이 사용될 수 있다.
상기 제2유압구동수단(40)은 엔진으로부터 일정한 파워를 받아 엔진 운전점을 제어하고, 유압공급수단의 축압기에 유압을 충전하며, 엔진을 시동하는 역할을 하도록 채택된 것으로서, 마찬가지로 유압모터 또는 유압펌프 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 엔진(20)을 비롯하여 제1 및 제2유압구동수단(30,40)의 각 출력축은 동력분기(Power-split) 역할을 하는 더블 피니언 유성기어세트(10)의 각 작동요소와 동력 전달 가능하게 연결된다.
보다 상세하게는, 상기 엔진(20)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 링기어(12)와 연결되고, 상기 제1유압구동수단(30)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 유성캐리어(14)와 연결되며, 상기 제2유압구동수단(40)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 선기어(16)와 동력 전달 가능하게 연결된다.
이때, 상기 유성캐리어(14)는 선기어(16)와 링기어(12) 사이에서 2개를 한 쌍으로 하여 원주방향 등간격으로 배열되는 피니언들을 회전 가능하게 지지한다.
한편, 상기 제1유압구동수단(30) 및 제2유압구동수단(40)에는 유압공급수단(50)이 연결되는 바, 이 유압공급수단(50)은 유압 에너지를 자체적으로 저장하거나 제1 및 제2유압구동수단(30,40)에 유압 에너지를 공급하는 고압 축압기(52)와, 잉여의 유압 공급용 유체를 저장하도록 고압 축압기(52)의 토출라인에 연결되는 저압 리저버(54)로 구성된다.
상기 유압공급수단(50)의 고압 축압기(52)의 내부는 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 가장 내측에 구획되어 가스가 압축 가능하게 저장되는 가스실(54)과, 가장 외측에 구획되어 오일이 유출입 가능하게 저장되는 오일실(56)로 구분되고, 그 사이에는 좌우 이송 가능하게 피스톤(58)이 배치된다.
따라서, 상기 가스실(54)의 가스 팽창시 피스톤(58)이 가스압력에 의하여 오일실(56)쪽으로 이동하는 동시에 오일실(56)내의 유압유가 제1 및 제2유압구동수단(30,40)으로 공급되고, 연이어 제1 및 제2유압구동수단(30,40)으로 채택된 유압모터 또는 유압펌프가 구동되면서 차량 주행 등을 위한 동력을 발생시키게 된다.
반면, 회생제동 또는 엔진동력이 제1 및 제2유압구동수단(30,40)으로 역입력되면, 유압모터 또는 유압펌프를 구동시키던 유압유가 오일실(56)로 빠르게 복귀되는 동시에 오일실(56)내의 오일이 압축되고, 이때의 오일 압축 압력에 의하여 피스톤(58)이 가스실쪽으로 이동하여 가스실(54)내의 가스를 압축시키게 된다.
이렇게 가스실(54)내에 압축된 압축가스 팽창 가능한 에너지를 보유한 상태가 된다.
한편, 상기 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 엔진(20)과 연결된 링기어(12)와, 제1유압구동수단(30)과 연결된 유성캐리어(14)의 출력축에는 주행휠(80)로 동력을 전달하는 출력기어세트(70)가 연결된다.
좀 더 상세하게는, 상기 출력기어세트(70)는 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 엔진(20)과 연결된 링기어(12)의 출력축에 배치되어, 동력단속기구(60)의 동력 허용 또는 차단 작동에 따라 회전 또는 미회전하는 제1출력기어(72)와, 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 제1유압구동수단(30)과 연결된 유성캐리어(14)의 출력축에 연결되는 동시에 제1출력기어(72)와 맞물리는 제2출력기어(74)와, 제2출력기어(74)의 동력을 감속하여 주행 휠(80)로 전달하는 다수개의 감속기어(76)를 포함하여 구성된다.
상기 동력단속기구(60)는 엔진(20)과 연결된 더블 피니언 유성기어세트(10)의 링기어(12)의 출력축에 장착되어 엔진 구동시 함께 회전하되, 입력 조작에 의하여 좌우 이송 가능한 구조를 갖는 통상의 싱크로 슬리브로 채택된다.
즉, 상기 동력단속기구(60)인 싱크로 슬리브는 엔진(20)과 연결된 링기어(12)의 출력축에 연결되어, 입력 조작에 의거 제1출력기어(72)에 대하여 밀착 이동시 링기어(12)의 회전 동력을 제1출력기어(72)에 전달하거나, 제1출력기어(72)로부터 이격 이동시 링기어(12)의 회전 동력을 제1출력기어(72)에 대하여 차단하는 역할을 한다.
첨부한 도 9를 참조로 상기 싱크로 슬리브의 작동 원리를 살펴보면, 회전구동축에 좌우 이송 가능하게 장착된 상태에서 그 양쪽에 1단 기어와 2단 기어가 배치된 경우, 입력조작에 의거 1단 기어쪽으로 이동하여 붙으면 회전구동축의 동력을 1단 기어로 전달하고, 반대로 입력조작에 의거 2단 기어쪽으로 이동하여 붙으면 회전구동축의 동력을 2단 기어로 전달하는 역할을 한다.
한편, 상기 축압기와 제1 및 제2유압구동수단 사이의 유압라인 등에는 각 주행모드별 작동 타이밍에 맞게 개폐되어 유압유의 출입을 단속하는 별도의 솔레노이드 밸브류 등이 부가될 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치의 작동 모드별 동작을 살펴보면 다음과 같다.
EV 모드(도 3 참조)
본 발명에서의 EV 모드는 제1유압구동수단(30)으로 채택된 유압모터 또는 펌프의 구동력을 주행 휠로 전달하는 주행모드를 의미한다.
먼저, 상기 축압기(52)내의 가스실(54)내에 압축가스가 팽창 가능한 에너지를 보유한 상태에서, 가스 팽창시 피스톤(58)이 가스압력에 의하여 오일실(56)쪽으로 이동하는 동시에 오일실(56)내의 유압유가 제1유압구동수단(30)으로 채택된 유압모터 또는 유압펌프로 공급된다.
이어서, 제1유압구동수단(30)의 작동에 따른 회전동력이 더블 피니언 유성기어세트(10)의 입력측 유성캐리어(14)로 전달된 후, 출력측 유성캐리어(14)로 전달된다.
예를 들어, 입력측 유성캐리어(14)에 의하여 지지된 입력측 피니언들이 링기어(12)를 따라 자전하는 동시에 출력측 피니언들이 선기어(16)를 따라 공전하는 회전을 하게 되고, 출력축 피니언들을 지지하는 출력측 유성캐리어(14)가 회전을 하게 된다.
연이어, 출력측 유성캐리어(14)로 전달된 동력이 출력측 유성캐리어(14)의 출력축에 연결된 제2출력기어(74)로 출력된 후, 감속기어(76)를 통하여 주행 휠(80)로 출력됨으로써, 차량의 초기 저속주행이 이루어진다.
HEV 모드(도 4 참조)
상기와 같은 EV모드 시, 엔진이 구동되면 엔진 동력이 링기어(12)로 전달되어 유성캐리어(14)에 의하여 지지된 더블 피니언의 연속 치합 운동에 의하여 선기어(16)도 링기어(12)와 동일방향으로 회전하게 된다.
물론, 링기어(12)의 회전력 즉, 엔진 동력이 유성캐리어(14)에 더 부가되어 출력됨으로써, 제1유압구동수단(30) 및 엔진의 동력이 합쳐져 제2출력기어(74)로 출력된 후, 감속기어(76)를 통하여 주행 휠(80)로 출력됨으로써, 차량의 중속 주행이 이루어질 수 있다.
이때, 상기 유성캐리어(14)에 의하여 지지된 더블 피니언의 회전력이 선기어(16)를 통하여 제2유압구동수단(40)으로 전달되어, 제2유압구동수단(40)으로 채택된 유압모터 또는 펌프가 역구동되도록 함으로써, 엔진 운전점을 제어하는 역할을 하게 되고, 제2유압구동수단(40)에 채워져 있던 유압이 제1유압구동수단(30)쪽으로 공급될 수 있다.
이렇게 HEV 주행 모드시, 엔진(20)과, 제1유압구동수단(30)과, 제2유압구동수단(40)이 동시에 구동하는 바, 상기 제1유압구동수단(30)의 작동에 따른 동력은 엔진(20)의 동력과 합쳐져 주행 휠쪽으로 출력되는 보조동력으로 활용된다.
또한, 상기와 같이 더블 피니언 유성기어세트(10)의 선기어(16)를 통하여 엔진 동력을 전달받으면서 작동하는 상기 제2유압구동수단(40)은 엔진 운전점을 제어하는 역할을 하게 된다.
회생제동 모드(도 5 참조)
본 발명에서의 회생제동 모드는 차량의 주행 중 제동시, 주행 휠로부터 감속기어(76), 제2출력기어(74), 유성캐리어(14)에 차례로 역토크가 걸리게 되어 축압기(52)에 가스 및 유압이 충전되는 작동 모드를 의미한다.
따라서, 회생제동에 따른 토크가 제1유압구동수단(30)으로 역입력되면, 제1유압구동수단(30)에 인가되던 유압유가 축압기(52)의 오일실(56)로 빠르게 복귀되어 압축 충전되고, 이와 동시에 오일 압축 압력에 의하여 피스톤(58)이 가스실쪽으로 이동하여 가스실(54)내의 가스를 압축시키게 되며, 이에 가스실(54)내에 압축된 압축가스는 다시 팽창 가능한 에너지를 보유하는 상태가 된다.
엔진단독 모드(도 6 참조)
상기 축압기(52)에서 제1 및 제2유압구동수단(30,40)에 공급하던 유압을 해제하여, 제1 및 제2유압구동수단(30,40)의 작동을 정지시킨 상태에서 엔진(20)만을 단독으로 구동시킨다.
또한, 상기 동력단속기구(60)로 채택된 싱크로 슬리브가 입력 조작에 의하여 링기어(12)의 출력축에 동축으로 배열된 제1출력기어(72)에 밀착되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
따라서, 엔진 동력이 링기어(12) 및 제1출력기어(72), 감속기어(76)를 통하여 주행 휠로 출력되어, 차량의 고속 주행이 이루어질 수 있다.
이때, 링기어(12)의 회전력이 유성캐리어(14)를 통하여 제1유압구동수단(30)으로 전달될 수 있으며, 이때 전달되는 동력은 축압기(52)에 유압을 충전하는 동력으로 활용될 수 있다.
유압충전 모드(도 7 참조)
본 발명에서의 유압충전 모드는 주행단이 아닌 중립단에서 이루어진다.
변속단을 중립상태에 놓은 상태에서 제1유압구동수단(30)에 유압을 해제하여 작동 정지시키고, 엔진(20)을 동작시킨다.
따라서, 링기어(12)의 회전력 즉, 엔진 동력이 유성캐리어(14)에 의하여 지지된 더블 피니언을 통해 선기어(16)로 전달되는 동시에 제2유압구동수단(40)으로 전달됨으로써, 제2유압구동수단(40)으로 채택된 유압모터 또는 펌프가 역구동하여 제1 및 제2유압구동수단쪽으로 인가되던 유압유를 축압기(52)의 오일실(56)로 압축 충전한다.
이와 동시에, 오일 압축 압력에 의하여 피스톤(58)이 가스실쪽으로 이동하여 가스실(54)내의 가스를 압축시키게 되며, 이에 가스실(54)내에 압축된 압축가스는 팽창 가능한 에너지를 보유하는 상태가 된다.
10 : 더블 피니언 유성기어세트 12 : 링기어
14 : 유성캐리어 16 : 선기어
20 : 엔진 30 : 제1유압구동수단
40 : 제2유압구동수단 50 : 유압공급수단
52 : 고압 축압기 54 : 저압 리저버
55 : 가스실 56 : 오일실
58 : 피스톤 60 : 동력단속기구
70 : 출력기어세트 72 : 제1출력기어
74 : 제2출력기어 76 : 감속기어
80 : 주행 휠

Claims (10)

  1. 더블 피니언 유성기어세트(10)와;
    상기 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 엔진(20)과;
    상기 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 다른 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 제1유압구동수단(30)과;
    상기 더블 피니언 유성기어세트의 작동요소 중 나머지 하나와 동력 전달 가능하게 연결되는 연결되는 제2유압구동수단(40)과;
    상기 제1유압구동수단(30) 및 제2유압구동수단(40)에 유압 공급 가능하게 연결되는 유압공급수단(50)과;
    상기 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 엔진(20) 및 제1유압구동수단(30)과 연결된 작동요소의 출력축에 연결되어 주행휠(80)로 동력을 전달하는 출력기어세트(70)와;
    상기 엔진(20)과 연결된 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소의 출력축에 장착되어 엔진 동력을 단속하는 동력단속기구(60);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진(20)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 링기어(12)와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유압구동수단(30)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 유성캐리어(14)와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2유압구동수단(40)의 출력축은 더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 선기어(16)와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유압구동수단(30) 및 제2유압구동수단(40)은 유압모터 또는 유압펌프로 채택된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유압공급수단(50)은 유압 에너지를 저장하거나, 제1 및 제2유압구동수단에 유압 에너지를 공급하는 고압 축압기(52)와, 잉여의 유압 공급용 유체를 저장하도록 고압 축압기(52)의 토출라인에 연결되는 저압 리저버(54)로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 고압 축압기(52)는 가장 내측에 구획되어 가스가 압축 가능하게 저장되는 가스실(55)과, 가장 외측에 구획되어 오일이 유출입 가능하게 저장되는 오일실(56)과, 가스실(55)과 오일실(56) 사이에 배치되어 가스의 팽창시 오일실쪽으로 이송하거나 오일의 압축시 가스실쪽으로 이송하는 피스톤(58)으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력기어세트(70)는:
    더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 엔진(20)과 연결된 링기어(12)의 출력축에 배치되어, 상기 동력단속기구(60)의 동력 허용 또는 차단 작동에 따라 회전 또는 미회전하는 제1출력기어(72)와;
    더블 피니언 유성기어세트(10)의 작동요소 중 제1유압구동수단(30)과 연결된 유성캐리어(14)의 출력축에 연결되는 동시에 제1출력기어(72)와 맞물리는 제2출력기어(74)와;
    제2출력기어(74)의 동력을 감속하여 주행 휠로 전달하는 다수개의 감속기어(76);
    로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 동력단속기구(60)는 엔진(20)과 연결된 링기어(12)의 출력축에 연결되어, 제1출력기어(72)에 대하여 밀착 이동시 링기어(12)의 회전 동력을 제1출력기어에 전달하거나, 제1출력기어(72)로부터 이격 이동시 링기어(12)의 회전 동력을 제1출력기어(72)에 대하여 차단하는 싱크로 슬리브로 채택된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 엔진(20)과, 제1유압구동수단(30)과, 제2유압구동수단(40)이 동시에 구동하는 HEV 주행 모드시,
    상기 제1유압구동수단(30)의 작동에 따른 동력은 엔진(20)의 동력과 합쳐져 주행 휠쪽으로 출력되는 보조동력으로 활용되고,
    상기 제2유압구동수단(40)은 엔진 동력을 더블 피니언 유성기어세트(10)의 선기어(16)를 통하여 공급받으면서 엔진 운전점을 제어하는 역할을 하게 되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치.
KR1020130094608A 2013-08-09 2013-08-09 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치 KR101500120B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094608A KR101500120B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치
US14/104,161 US20150045167A1 (en) 2013-08-09 2013-12-12 Hydraulic power train for hybrid vehicle
CN201310717350.5A CN104343964A (zh) 2013-08-09 2013-12-23 用于混合动力车的液压动力传动系

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130094608A KR101500120B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150018111A true KR20150018111A (ko) 2015-02-23
KR101500120B1 KR101500120B1 (ko) 2015-03-18

Family

ID=52449131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130094608A KR101500120B1 (ko) 2013-08-09 2013-08-09 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20150045167A1 (ko)
KR (1) KR101500120B1 (ko)
CN (1) CN104343964A (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9630708B2 (en) * 2015-08-28 2017-04-25 Honeywell International Inc. Aircraft landing gear wheel-drive system
US9771149B2 (en) * 2015-10-30 2017-09-26 Honeywell International Inc. Gate departure system for aircraft
KR102651619B1 (ko) 2016-12-01 2024-03-25 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 파워트레인
FR3067972B1 (fr) * 2017-06-23 2020-01-03 Lohr Industrie Mecanique centrale pour essieu motorise de vehicule
CN107351670B (zh) * 2017-08-02 2020-10-16 李振河 多能源混合动力节能车
WO2019050532A1 (en) * 2017-09-08 2019-03-14 Cummins Inc. HYDRAULIC SYSTEM FOR ENGINE STARTER AND GENERATOR
US10514084B2 (en) * 2017-10-18 2019-12-24 Deere & Company Infinitely variable power transmission system
US11885104B2 (en) 2018-04-27 2024-01-30 Volvo Construction Equipment Ab Hydraulic hybrid system for a work machine and a method of controlling the hydraulic hybrid system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5623069B2 (ko) * 1974-02-06 1981-05-28
DE19548934A1 (de) * 1995-12-27 1997-07-03 Steyr Daimler Puch Ag Verfahren zum Steuern eines hydrostatisch-mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebes bei unbestimmten Getriebestellungen
US6719080B1 (en) 2000-01-10 2004-04-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Hydraulic hybrid vehicle
CN100358743C (zh) * 2003-06-30 2008-01-02 丰田自动车株式会社 复合驱动装置及搭载该装置的汽车
JP3783715B2 (ja) * 2004-01-22 2006-06-07 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車の制御装置
US7108016B2 (en) * 2004-03-08 2006-09-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Lightweight low permeation piston-in-sleeve accumulator
DE102006061116A1 (de) * 2006-12-22 2008-06-26 Audi Ag Hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes, stufenloses Getriebe
CN201003577Y (zh) * 2006-12-27 2008-01-09 上海汽车股份有限公司 混合动力汽车的驱动系统
US20100170573A1 (en) * 2009-01-06 2010-07-08 Draper Don R Pressure relief mechanism having a rupture disk
WO2010144753A1 (en) 2009-06-10 2010-12-16 Czero, Inc. Systems and methods for hybridization of a motor vehicle using hydraulic components
US8226516B2 (en) * 2010-06-07 2012-07-24 GM Global Technology Operations LLC Electric torque converter with dual-driven main pump
US8771138B2 (en) 2011-09-16 2014-07-08 Eaton Corporation Hybrid hydraulic drive system architecture
US20130068545A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Caterpillar Inc. Split Torque Transmission For Track Type Machine

Also Published As

Publication number Publication date
US20150045167A1 (en) 2015-02-12
CN104343964A (zh) 2015-02-11
KR101500120B1 (ko) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101500120B1 (ko) 하이브리드 차량용 유압식 동력 전달 장치
US8915815B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
CN109130830B (zh) 用于混合动力车辆的变速器及动力系统
CN101113776B (zh) 具有三个电动发电机和制动器的混合体系结构
US8894527B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
US9316291B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
KR101500356B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
US9783039B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
CN102310756B (zh) 混合动力汽车用动力总成和混合动力汽车
KR101500363B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
US9371892B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
KR101405232B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
KR101459466B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
KR101500357B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
CN102815198A (zh) 基于无级变速传动的混合动力汽车驱动系统
KR101500355B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
JP6403471B2 (ja) ハイブリッド自動車の動力伝達装置
KR101198443B1 (ko) 하이브리드 차량의 동력 전달장치
JPWO2011138892A1 (ja) ハイブリッド車両の駆動装置
KR101550629B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달장치
CN201633523U (zh) 混合动力驱动系统
KR102651619B1 (ko) 차량의 하이브리드 파워트레인
WO2019128980A1 (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN104553732A (zh) 混合动力车辆的变速器系统
CN112895876A (zh) 一种行星齿轮机构变速电动机/飞轮混合动力传动装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180227

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190227

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200227

Year of fee payment: 6