KR20160054987A - 차량용 하이브리드 구조 - Google Patents

차량용 하이브리드 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 하이브리드 구조에 관한 것으로서, 특히 엔진(10)에 연결되어 동력전달상태를 조절하는 더블클러치(100)와; 상기 더블클러치(100) 중 한 개의 클러치에 연결되어 회전을 구속하는 선기어(210)와, 상기 더블클러치(100) 중 다른 한 개의 클러치에 연결되는 캐리어(220)와, 상기 캐리어(220)와 연결되는 링기어(230)로 이루어져, 상기 더블클러치(100)와 변속기(20)를 연결하는 유성기어부(200)와; 상기 유성기어부(200)의 링기어(230)와 연결되어 상기 변속기(20)에 동력을 전달하는 모터(300)로 구성되어, 2개의 모터(300)를 사용하던 종래에 비해 1개의 모터(300)만으로도 하이브리드 시스템을 구성할 수 있으며, 이로 인해 차량의 중량 및 사이즈를 저감시킬 수 있고, 모든 차종에 적용할 수 있어 상품성을 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

차량용 하이브리드 구조{Hybrid structure for vehicle}
본 발명은 차량용 하이브리드 구조에 관한 것으로서, 특히 더블클러치 구조의 변속기에 하나의 모터와 하나의 유성기어부를 구성하여 차량용 하이브리드 구동 시스템이 완성되게 하기 위한 차량용 하이브리드 구조에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 동력전달구조는 종전의 변속기들을 거의 변경하지 않고 그대로 채용한 상태에서 모터를 추가함으로써, 엔진의 동력을 보조하고 잉여 동력으로 발전하여 배터리를 충전할 수 있도록 되어 있다.
이러한, 종래의 하이브리드 동력전달구조는 모터와 엔진의 동력 연결을 분리할 수 없어서, 연비나 배기가스 측면에서 유리한 모터에 의한 전기차모드의 구현이 불가능하기도 하였으나, 최근에는 주행모드를 자유롭게 구사할 수 있도록 한 병렬형 하이브리드 동력전달구조가 개발되고 있다.
그러나, 종래의 차량용 하이브리드 구조는 주행모드 변환을 위해 복수의 모터와 유성기어부가 구비되어야 하기 때문에 차량의 중량 및 사이즈가 증가하게 되는 문제점이 있었다.
특허 1 : 대한민국 등록특허 10-0836362
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 차량용 하이브리드 구조에 관한 것으로서, 특히 더블클러치 구조의 변속기에 하나의 모터와 하나의 유성기어부를 구성하여 차량용 하이브리드 구동 시스템이 완성되게 하기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 제1동력장치에 연결되어 동력전달상태를 조절하는 더블클러치와; 상기 더블클러치 중 한 개의 클러치에 연결되어 회전을 구속하는 선기어와, 상기 더블클러치 중 다른 한 개의 클러치에 연결되는 캐리어와, 상기 캐리어와 연결되는 링기어로 이루어져, 상기 더블클러치와 변속기를 연결하는 유성기어부와; 상기 유성기어부의 링기어와 연결되어 상기 변속기에 동력을 전달하는 제2동력장치;를 포함함으로써 달성된다.
상기 더블클러치는 제1클러치와 제2클러치로 이루어져 상기 제1동력장치와 연결되며, 상기 제1클러치는 상기 선기어에 연결되며, 상기 제2클러치는 상기 캐리어에 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 더블클러치의 상기 제1클러치는 제1축을 포함하며, 상기 제2클러치는 제2축을 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 2개의 모터를 사용하던 종래에 비해 1개의 모터만으로도 하이브리드 시스템을 구성할 수 있으며, 이로 인해 차량의 중량 및 사이즈를 저감시킬 수 있고, 모든 차종에 적용할 수 있어 상품성을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 차량용 하이브리드 구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 차량용 하이브리드 구조에서 HEV 모드를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명의 차량용 하이브리드 구조에서 EV 모드를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 차량용 하이브리드 구조에서 EV 모드의 다른 예를 도시하는 도면,
도 5는 본 발명의 차량용 하이브리드 구조에서 IDLE CHARGE 모드를 도시하는 도면,
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 하이브리드 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1동력장치(이하, 엔진 10)과 연결되는 더블클러치(100)와, 더블클러치(100)와 변속기(20)를 연결하는 유성기어부(200)와, 변속기(20)에 동력을 전달하는 제2동력장치(이하, 모터 300)를 포함한다. 한편, 제1동력장치와 제2동력장치는 엔진 또는 모터 등과 같이 동력을 발생시키는 장치 중 어느 것이나 적용될 수 있다.
더블클러치(100)는 엔진(10)에 연결되어 동력전달상태를 조절한다.
이때, 더블클러치(100)는 제1클러치(110)와 제2클러치(120)로 이루어져 엔진과 연결되되, 제1클러치(110)는 유성기어부(200)의 선기어(210)에 연결되며, 제2클러치(120)는 유성기어부(200)의 캐리어(220)에 연결되어 더블클러치(100)에서 조절된 동력을 변속기(20)로 전달하도록 한다.
유성기어부(200)는 더블클러치(100) 중 제1클러치(110)에 연결되어 회전을 구속하는 선기어(210)와, 더블클러치(100) 중 다른 한 개의 클러치인 제2클러치(120)에 연결되는 캐리어(220)와, 캐리어(220)와 연결되는 링기어(230)로 이루어져, 더블클러치(100)와 변속기(20)를 연결한다.
즉, 유성기어부(200)는 선기어(210)가 제1클러치(110)에 연결되어 있으며, 모터(300)는 유성기어부(200)의 링기어(230)와 함께 변속기(20)에 연결되도록 한다.
모터(300)는 유성기어부(200)의 링기어(230)와 연결되어 변속기(20)에 동력을 전달한다.
이때, 모터(300)는 1개만 구비되도록 하여 유성기어부(200)의 링기어(230)와 연결되도록 함으로써 공간 활용도를 극대화하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 더블클러치(100)의 제1클러치(110)는 제1축을 포함하며, 제2클러치(120)는 제2축을 포함하도록 하여 하이브리드 시스템 조건에 따라 더블클러치(100)와 유성기어부(200)의 연결을 조절할 수 있게 한다.
본 발명의 차량용 하이브리드 구조의 다른 실시예는 모터(300)과 연결되는 더블클러치(100)와, 더블클러치(100)와 변속기(20)를 연결하는 유성기어부(200)와, 변속기(20)에 동력을 전달하는 엔진(10)을 포함한다.
더블클러치(100)는 모터(300)에 연결되어 동력전달상태를 조절한다.
이때, 더블클러치(100)는 제1클러치(110)와 제2클러치(120)로 이루어져 모터(300)와 연결되되, 제1클러치(110)는 유성기어부(200)의 선기어(210)에 연결되며, 제2클러치(120)는 유성기어부(200)의 캐리어(220)에 연결되어 더블클러치(100)에서 조절된 동력을 변속기(20)로 전달하도록 한다.
유성기어부(200)는 더블클러치(100) 중 제1클러치(110)에 연결되어 회전을 구속하는 선기어(210)와, 더블클러치(100) 중 다른 한 개의 클러치인 제2클러치(120)에 연결되는 캐리어(220)와, 캐리어(220)와 연결되는 링기어(230)로 이루어져, 더블클러치(100)와 변속기(20)를 연결한다.
즉, 유성기어부(200)는 선기어(210)가 제1클러치(110)에 연결되어 있으며, 엔진(10)은 유성기어부(200)의 링기어(230)와 함께 변속기(20)에 연결되도록 한다.
엔진(10)은 유성기어부(200)의 링기어(230)와 연결되어 변속기(20)에 동력을 전달한다.
한편, 더블클러치(100)의 제1클러치(110)는 제1축을 포함하며, 제2클러치(120)는 제2축을 포함하도록 하여 하이브리드 시스템 조건에 따라 더블클러치(100)와 유성기어부(200)의 연결을 조절할 수 있게 한다.
이하, 본 발명인 차량용 하이브리드 구조의 모드별 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 HEV 모드에서는 더블클러치(100)의 제1클러치(110)와 유성기어부(200)가 연결되도록 하여 엔진(10)의 출력이 제1클러치(110)를 거쳐 변속기(20)의 2단 기어를 통해 출력단으로 나가도록 하고, 제2클러치(120)는 변속기(20)의 3단과 싱크로가 되게 하면 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 일정한 기어비를 가지고 연결되어 회전하게 된다. 이때, 모터(300)를 이용하여 엔진(10)의 출력을 보조하거나 엔진(10)의 출력을 흡수하여 배터리를 충전할 수 있게 된다.
또한, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 EV 모드에서는 엔진(10)이 정지되어 있기 때문에 변속기(20)의 제1클러치(110)를 더블클러치(100)에 접합시키고, 모터(300)를 구동하면 모터(300)의 회전력은 캐리어(220)를 통해 변속기(20)의 홀수단 구동축에 전달되어 EV 구동이 가능하게 된다.
따라서 제1클러치(110)를 체결하고 제2클러치(120)는 open 상태로 놓고 제2클러치(120)의 싱크로를 체결하면 모터(300)의 토크가 출력단으로 나가게 된다. 이때 차량의 관성이 엔진(10)의 관성보다 크면 차량 대신 엔진(10)이 회전할 우려가 있기 때문에 클러치에 브레이크를 연결하여 엔진(10)이 회전하는 것을 방지할 수 있게 한다. 또한 EV 주행 기어단수는 변속기(20)의 기어를 이용하기 때문에 다단화가 가능하게 하여 PHEV 시스템으로 확장되는 것이 가능하게 한다.
또한, 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 다른 EV 모드에서는 더블클러치(100)를 모두 Open하고 변속기(20)의 홀수단과 짝수단의 싱크로를 결합하면 유성기어부(200)에 인터락이 걸리기 때문에 모터(300)만으로도 차량을 구동할 수 있게 되며, 이때 EV 주행 기어단수도 더블클러치(100)를 이용하기 때문에 다단화가 가능하게 하여 PHEV 시스템으로 확장되는 것이 가능하게 한다.
또한, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 Idle charge 모드에서는 차량이 정차 중일 때, 충전 상태가 부족하여 엔진(10) 동력으로 배터리를 충전을 해야 하는 경우 Idle Charge 모드를 이용하여 배터리를 충전하는 모드인데, 일반적으로 차량이 주행 중 일 때에는 HEV 모드에서 충전과 방전이 모두 가능하여 주행 중 충전을 실행 할 수 있지만, 차량이 정차 중일 때는 엔진의 구동력이 차량의 움직임에 양향을 주지 않도록 하기 위해 기어 레버가 P단에 있거나 N단에 있으면서 브레이크를 밟고 있는 경우 IDLE Charge 모드를 수행한다.
이때, IDLE Charge 모드에서는 변속기(20)의 제1축에 연결되어 있는 기어단 중 1개의 싱크로가 체결되며, 차량이 정지되어 있고 브레이크로 인해 차량 구동과 선기어(210)의 회전이 제한되기 때문에 엔진(10)의 회전력은 캐리어(220)를 통하여 링기어(230)에 연결되어 있는 모터(300)로 전달되어 모터(300)를 통해 전기를 생산하여 배터리에 충전할 수 있게 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 엔진 20 : 변속기
100 : 더블클러치 110 : 제1클러치
120 : 제2클러치 200 : 유성기어부
210 : 선기어 220 : 캐리어
230 : 링기어 300 : 모터

Claims (5)

  1. 제1동력장치에 연결되어 동력전달상태를 조절하는 더블클러치와;
    상기 더블클러치 중 한 개의 클러치에 연결되어 회전을 구속하는 선기어와, 상기 더블클러치 중 다른 한 개의 클러치에 연결되는 캐리어와, 상기 캐리어와 연결되는 링기어로 이루어져, 상기 더블클러치와 변속기를 연결하는 유성기어부와;
    상기 유성기어부의 링기어와 연결되어 상기 변속기에 동력을 전달하는 제2동력장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 더블클러치는 제1클러치와 제2클러치로 이루어져 상기 제1동력장치와 연결되며, 상기 제1클러치는 상기 선기어에 연결되며, 상기 제2클러치는 상기 캐리어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 더블클러치는 제1클러치와 제2클러치로 이루어져 상기 제1동력장치와 연결되며, 상기 제1클러치는 상기 캐리어에 연결되며, 상기 제2클러치는 상기 링기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 구조.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 더블클러치의 상기 제1클러치는 제1축을 포함하며, 상기 제2클러치는 제2축을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1동력장치는 상기 선기어에 연결되며, 상기 제2동력장치는 상기 제1클러치 및 제2클러치와 함께 상기 캐리어와 링기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 구조.
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