KR20190138124A - 차량의 하이브리드 파워트레인 - Google Patents

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KR20190138124A
KR20190138124A KR1020180064295A KR20180064295A KR20190138124A KR 20190138124 A KR20190138124 A KR 20190138124A KR 1020180064295 A KR1020180064295 A KR 1020180064295A KR 20180064295 A KR20180064295 A KR 20180064295A KR 20190138124 A KR20190138124 A KR 20190138124A
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output shaft
power
clutch
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정의철
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현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진의 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 설치되고 제1모터제너레이터가 직결된 제1입력축과; 상기 제1입력축을 상기 엔진에 연결하거나 차단하도록 설치된 제1클러치와; 상기 제1입력축과 평행하게 배치되고 동력을 인출하는 출력기어가 구비된 출력축과; 상기 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달할 수 있도록 구비된 제1기어쌍과; 상기 제1기어쌍을 통해 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2클러치와; 상기 출력축에 평행하게 구비되고 제2모터제너레이터가 직결된 제2입력축과; 상기 제2입력축의 동력을 상기 출력축으로 서로 다른 2개의 변속비로 전달할 수 있도록 구비된 변속유닛을 포함하여 구성된다.

Description

차량의 하이브리드 파워트레인{HYBRID POWER TRAIN FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 하이브리드 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 동력원으로 내연기관인 엔진과 전기장치인 모터제너레이터를 사용하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 기술이다.
하이브리드 차량의 파워트레인은 내연기관인 엔진으로부터 발생되는 동력과 전기로 구동되는 모터에서 발생되는 동력을 함께 이용하여 차량을 구동할 수 있도록 구성된다.
상기와 같은 하이브리드 차량의 파워트레인은 기본적으로 엔진이 가지고 있는 토크 특성과 모터가 가지고 있는 토크 특성을 상호 보완적으로 활용하여 차량 운행의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는데, 가급적 차량의 전체 차속 영역에서 고르게 높은 효율을 확보할 수 있을수록 하는 것이 바람직하다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1015002040000 B
본 발명은 비교적 간단한 구성과 짧은 동력전달 경로로 효율성을 갖추면서도 다양한 운전모드를 구현할 수 있도록 하여, 운전자의 요구조건이나 차량 주행 조건 및 배터리 충전량 등을 고려하여 최적 효율의 운전모드로 주행이 이루어질 수 있도록 함으로써, 연비를 향상시키고, 소요되는 모터제너레이터의 원가 및 중량을 저감할 수 있도록 한 차량의 하이브리드 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인은
엔진의 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 설치되고 제1모터제너레이터가 직결된 제1입력축과;
상기 제1입력축을 상기 엔진에 연결하거나 차단하도록 설치된 제1클러치와;
상기 제1입력축과 평행하게 배치되고 동력을 인출하는 출력기어가 구비된 출력축과;
상기 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달할 수 있도록 구비된 제1기어쌍과;
상기 제1기어쌍을 통해 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
상기 출력축에 평행하게 구비되고 제2모터제너레이터가 직결된 제2입력축과;
상기 제2입력축의 동력을 상기 출력축으로 서로 다른 2개의 변속비로 전달할 수 있도록 구비된 변속유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 변속유닛은
서로 치합되도록 상기 제2입력축과 출력축에 설치되어, 1단변속단을 형성하는 제2기어쌍과;
서로 치합되도록 상기 제2입력축과 출력축에 설치되어, 2단변속단을 형성하는 제3기어쌍과;
상기 제2기어쌍과 제3기어쌍 사이에 설치되어, 상기 제2입력축의 동력을 상기 제2기어쌍을 통해 출력축으로 전달하는 상태와 상기 제3기어쌍을 통해 출력축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제3클러치;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2기어쌍은 상기 제2입력축에 설치된 제2구동기어와 출력축에 구비된 제2피동기어로 이루어지고;
상기 제3기어쌍은 상기 제2입력축에 설치된 제3구동기어와 출력축에 구비된 제3피동기어로 이루어지며;
상기 제3클러치는 상기 제2구동기어 또는 제3구동기어를 상기 제2입력축에 연결시키는 상태를 전환할 수 있도록 상기 제2입력축에 구비된 치합식 클러치 장치로 구성될 수 있다.
상기 제1기어쌍은 상기 제1입력축에 설치된 제1구동기어와 출력축에 구비된 제1피동기어로 이루어지고;
상기 제1클러치는 상기 제1입력축에 상기 제1구동기어를 연결하는 상태를 전환하도록 구비된 치합식 클러치 장치로 이루어질 수 있다.
상기 변속유닛은 상기 제2입력축의 동력을 출력축으로 전달하는 방향으로만 동력을 전달하도록 원웨이클러치를 통해 설치된 제4구동기어와;
상기 제4구동기어에 치합되도록 상기 출력축에 구비된 제4피동기어와;
제1회전요소가 고정 가능하게 설치되고, 제2회전요소가 상기 제2입력축에 연결되며, 제3회전요소가 상기 제4구동기어에 연결된 유성기어장치와;
상기 제1회전요소를 고정시키는 상태를 전환하도록 구비된 브레이크;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1회전요소는 선기어로서 상기 브레이크에 연결되고, 상기 제2회전요소는 캐리어로서 상기 제2입력축에 연결되며, 상기 제3회전요소는 링기어로서 상기 제4구동기어에 연결될 수 있다.
상기 브레이크는 기어치합식으로 구성되어 상기 제1회전요소를 고정하고 있는 동안 별도의 동력 소모가 없도록 구성될 수 있다.
본 발명은 비교적 간단한 구성과 짧은 동력전달 경로로 효율성을 갖추면서도 다양한 운전모드를 구현할 수 있도록 하여, 운전자의 요구조건이나 차량 주행 조건 및 배터리 충전량 등을 고려하여 최적 효율의 운전모드로 주행이 이루어질 수 있도록 함으로써, 연비를 향상시키고, 소요되는 모터제너레이터의 원가 및 중량을 저감할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 구성도,
도 2는 도 1의 파워트레인의 작동모드표,
도 3 내지 도 12는 도 1의 파워트레인의 각 모드별 동력흐름을 설명한 도면,
도 13 내지 도 18은 도 1의 파워트레인이 1단으로부터 2단으로 변속하는 과정을 차례로 도시한 도면,
도 19는 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 제2실시예를 도시한 구성도,
도 20은 도 19의 파워트레인의 작동모드표,
도 21 내지 도 30은 도 19의 파워트레인의 각 모드별 동력흐름을 설명한 도면,
도 31 내지 도 33은 도 19의 파워트레인이 1단으로부터 2단으로 변속하는 과정을 차례로 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인의 제1실시예는, 엔진(ENG)의 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 설치되고 제1모터제너레이터(MG1)가 직결된 제1입력축(IN1)과; 상기 제1입력축(IN1)을 상기 엔진(ENG)에 연결하거나 차단하도록 설치된 제1클러치(CL1)와; 상기 제1입력축(IN1)과 평행하게 배치되고 동력을 인출하는 출력기어(OG)가 구비된 출력축(OUT)과; 상기 제1입력축(IN1)의 동력을 출력축(OUT)으로 전달할 수 있도록 구비된 제1기어쌍(GS1)과; 상기 제1기어쌍(GS1)을 통해 제1입력축(IN1)의 동력을 출력축(OUT)으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2)와; 상기 출력축(OUT)에 평행하게 구비되고 제2모터제너레이터(MG2)가 직결된 제2입력축(IN2)과; 상기 제2입력축(IN2)의 동력을 상기 출력축(OUT)으로 서로 다른 2개의 변속비로 전달할 수 있도록 구비된 변속유닛(SU)을 포함하여 구성된다.
즉, 상기 출력축(OUT)은 상기 제1입력축(IN1)과 제1기어쌍(GS1)을 통한 동력 전달 경로와 상기 제2입력축(IN2)과 변속유닛(SU)을 통한 동력 전달 경로의 2개의 경로를 통해 동력을 전달받을 수 있도록 구성되며, 상기 엔진(ENG)은 상기 제1클러치(CL1)를 통해 상기 제1입력축(IN1)과만 연결되거나 차단될 수 있도록 구성되고 상기 제2입력축(IN2)과는 직접적으로 연결되지 않으며, 상기 제2입력축(IN2)은 제2모터제너레이터(MG2)만 직결된 구조이다.
도 1의 실시예에서 상기 변속유닛(SU)은 서로 치합되도록 상기 제2입력축(IN2)과 출력축(OUT)에 설치되어, 1단변속단을 형성하는 제2기어쌍(GS2)과; 서로 치합되도록 상기 제2입력축(IN2)과 출력축(OUT)에 설치되어, 2단변속단을 형성하는 제3기어쌍(GS3)과; 상기 제2기어쌍(GS2)과 제3기어쌍(GS3) 사이에 설치되어, 상기 제2입력축(IN2)의 동력을 상기 제2기어쌍(GS2)을 통해 출력축(OUT)으로 전달하는 상태와 상기 제3기어쌍(GS3)을 통해 출력축(OUT)으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제3클러치(CL3)를 포함하여 구성된다.
상기 제2기어쌍(GS2)은 상기 제2입력축(IN2)에 설치된 제2구동기어(D2)와 출력축(OUT)에 구비된 제2피동기어(P2)로 이루어지고; 상기 제3기어쌍(GS3)은 상기 제2입력축(IN2)에 설치된 제3구동기어(D3)와 출력축(OUT)에 구비된 제3피동기어(P3)로 이루어지며; 상기 제3클러치(CL3)는 상기 제2구동기어(D2) 또는 제3구동기어(D3)를 상기 제2입력축(IN2)에 연결시키는 상태를 전환할 수 있도록 상기 제2입력축(IN2)에 구비된 치합식 클러치 장치로 구성되어 있다.
즉, 도 1에서 상기 제3클러치(CL3)를 우측으로 이동시켜서 상기 제3클러치(CL3)가 상기 제2구동기어(D2)를 상기 제2입력축(IN2)에 연결시키면 1단의 변속비로 상기 제2입력축(IN2)의 동력을 출력축(OUT)으로 전달하는 상태가 되며, 상기 제3클러치(CL3)를 좌측으로 이동시켜서 상기 제3클러치(CL3)가 상기 제3구동기어(D3)를 제2입력축(IN2)에 연결시키면 2단의 변속비를 형성하는 상태가 된다.
상기 제1기어쌍(GS1)은 상기 제1입력축(IN1)에 설치된 제1구동기어(D1)와 출력축(OUT)에 구비된 제1피동기어(P1)로 이루어지고; 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1입력축(IN1)에 상기 제1구동기어(D1)를 연결하는 상태를 전환하도록 구비된 치합식 클러치 장치로 이루어질 수 있다.
상기 치합식 클러치 장치는 도그클러치나, 동기 치합 방식의 싱크로기구 등으로 구성될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 도 1의 실시예는 도 2에 도시된 작동모드표에 따라 구동되는 바, 각 작동모드별 동력흐름을 도 3 내지 도 12를 통해 살펴본다.
참고로, 도면에서 클러치나 브레이크에 점선으로 이루어진 사각박스가 표시된 것은 해당 클러치나 브레이크가 작동하고 있는 상태를 나타내는 것이고, 그 사각박스 상측의 화살표는 해당 클러치가 화살표 방향으로 이동하여 결합됨을 나타낸다.
도 3은 시리즈 모드 1단의 상태로서, 상기 제1클러치(CL1)를 결합하여 엔진(ENG)의 동력은 제1입력축(IN1)을 통해 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 발전기로 작동하여 발전된 동력을 배터리(B)를 통해 상기 제2모터제너레이터(MG2)로 공급한다.
상기 제2모터제너레이터(MG2)가 발생시키는 동력은 상기 제3클러치(CL3)와 제2기어쌍(GS2)을 통해 1단 변속단을 형성하면서 출력기어(OG)를 통해 디퍼렌셜(DF)로 인출된다.
도 4는 시리즈 모드 2단의 상태로서, 도 3과 달리 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 발생시키는 동력은 상기 제3클러치(CL3)와 제3기어쌍(GS3)을 통해 2단 변속단을 형성하면서 출력기어(OG)를 통해 디퍼렌셜로 인출된다.
도 5는 엔진(ENG)모드로서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)가 모두 작동되어 상기 엔진(ENG)의 동력은 제1입력축(IN1)과 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 전달되어, 출력기어(OG)와 디퍼렌셜을 통해 인출되며, 이때 제3클러치(CL3)는 중립 상태로서 제2입력축(IN2)은 출력축(OUT)과 동력이 단절된 상태이다.
도 6은 패러렐 모드 1단 상태로서, 제1입력축(IN1)을 통한 엔진(ENG)의 동력은 도 5와 같은 경로로 출력축(OUT)으로 제공되고, 제2입력축(IN2)을 통한 제2모터제너레이터(MG2)의 동력은 제3클러치(CL3)와 제2기어쌍(GS2)을 통해 출력축(OUT)으로 제공되어, 출력축(OUT)에서 이들의 동력이 합쳐져서 디퍼렌셜로 인출된다.
도 7은 패러렐 모드 2단 상태로서, 도 6과 유사하나 제2입력축(IN2)을 통한 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 제3클러치(CL3)와 2단을 구현하는 제3기어쌍(GS3)을 통해 출력축(OUT)으로 인출된다.
도 8은 후진을 구현하는 것을 설명한 것으로서, 제2모터제너레이터(MG2)를 역회전 시켜서 후진을 구현하며, 그때 상기 제3클러치(CL3)는 제2구동기어(D2) 또는 제3구동기어(D3)와 결합될 수 있어서, 후진 2단 변속단을 제공할 수 있다.
도 9는 EV 모드 1단의 상태이며, 제3클러치(CL3)가 제2기어쌍(GS2)을 제2입력축(IN2)에 연결한 상태에서 제2모터제너레이터(MG2)만 구동하여 EV 1단을 구현하는 상태이다.
도 10은 EV 모드 2단의 상태이며, 제3클러치(CL3)가 제3기어쌍(GS3)을 제2입력축(IN2)에 연결한 상태에서 제2모터제너레이터(MG2)만 구동하여 EV 2단을 구현하는 상태이다.
도 11은 2 모터 모드 1단 상태로서, 제1모터제너레이터(MG1)의 동력이 제2클러치(CL2)와 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되고, 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 제3클러치(CL3)와 제2기어쌍(GS2)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되는 상태이며, 제1클러치(CL1)는 해제되어 있다.
도 12는 2 모터 모드 2단 상태로서, 제1모터제너레이터(MG1)의 동력이 제2클러치(CL2)와 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되고, 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 제3클러치(CL3)와 제3기어쌍(GS3)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되는 상태이다.
도 13 내지 도 18은 1단으로부터 2단으로 변속이 이루어지는 과정을 설명한 것으로서, 도 13의 EV 모드 1단으로부터 도 14와 같이 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하여 제2클러치(CL2)를 제1구동기어(D1)에 동기시킨 후, 도 15와 같이 제2클러치(CL2)를 체결한다.
이후, 도 16과 같이 상기 출력축(OUT)에 필요한 동력을 점차 제1모터제너레이터(MG1)가 제공하고 제2모터제너레이터(MG2)의 동력은 저감하여 제3클러치(CL3)를 해제한 후, 제1모터제너레이터(MG1)가 구동력을 제공하는 동안, 제2모터제너레이터(MG2)는 제3클러치(CL3)의 속도를 상기 제3구동기어(D3)에 동기시키고, 동기가 완료되면 도 17과 같이 제3클러치(CL3)를 제3구동기어(D3)에 결합한다.
이후, 도 18과 같이 제1모너제너레이터의 동력을 저감하여 제2클러치(CL2)를 해제한 후, 제2모터제너레이터(MG2)만으로 EV 2단을 구현한다.
이상과 같이 본 실시예에서는 변속 중 출력축으로 제공되는 동력이 단절되는 순간 없이 지속적으로 동력이 전달되는 상황을 유지하면서 변속이 이루어져서, 부드러운 변속감을 확보할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로서, 다른 구성은 상기 도 1의 실시예와 동일하고, 상기 변속유닛(SU)만 다른 바, 본 실시예의 변속유닛(SU)은 상기 제2입력축(IN2)의 동력을 출력축(OUT)으로 전달하는 방향으로만 동력을 전달하도록 원웨이클러치(OWC)를 통해 설치된 제4구동기어(D4)와; 상기 제4구동기어(D4)에 치합되도록 상기 출력축(OUT)에 구비된 제4피동기어(P4)와; 제1회전요소가 고정 가능하게 설치되고, 제2회전요소가 상기 제2입력축(IN2)에 연결되며, 제3회전요소가 상기 제4구동기어(D4)에 연결된 유성기어장치(PG)와; 상기 제1회전요소를 고정시키는 상태를 전환하도록 구비된 브레이크(BR1)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제2모터제너레이터(MG2)에서 제공하는 동력이 원웨이클러치(OWC)를 통해 제4구동기어(D4)와 제4피동기어(P4)를 거쳐 출력축(OUT)에 제공되는 1단의 상태와, 상기 제1회전요소가 고정되어 제2회전요소로 입력된 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 제3회전요소를 통해 증속되어 제4구동기어(D4)와 제4피동기어(P4)를 통해 출력축(OUT)으로 제공되는 2단의 상태를 구현할 수 있도록 구성된 것이다.
본 실시예에서, 상기 제1회전요소는 선기어(S)로서 상기 브레이크(BR1)에 연결되고, 상기 제2회전요소는 캐리어(C)로서 상기 제2입력축(IN2)에 연결되며, 상기 제3회전요소는 링기어(R)로서 상기 제4구동기어(D4)에 연결된 구조이다.
여기서, 상기 브레이크(BR1)는 기어치합식으로 구성되어 상기 제1회전요소를 고정하고 있는 동안 별도의 동력 소모가 없도록 구성할 수도 있을 것이고, 회전하고 있는 제1회전요소를 정지시키기 위해 처음에는 마찰력을 제공하여 정지시킨 후, 기어치합이 이루어지도록 구성할 수도 있을 것이다.
도 21은 시리즈 모드 1단의 상태로서, 상기 제1클러치(CL1)를 결합하여 엔진(ENG)의 동력은 제1입력축(IN1)을 통해 제1모터제너레이터(MG1)를 구동하고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 발전기로 작동하여 발전된 동력을 배터리를 통해 상기 제2모터제너레이터(MG2)로 공급한다.
상기 제2모터제너레이터(MG2)가 발생시키는 동력은 상기 원웨이클러치(OWC)를 통해 바로 제4구동기어(D4)와 제4피동기어(P4)를 통해 1단 변속단을 형성하면서 출력기어(OG)를 통해 디퍼렌셜로 인출된다.
도 22는 시리즈 모드 2단의 상태로서, 도 21과 달리 상기 브레이크(BR1)가 선기어(S)를 고정하여 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 발생시키는 동력은 상기 캐리어(C)와 링기어(R)를 통해 증속되어 제4구동기어(D4) 및 제4피동기어(P4)를 통해 2단 변속단을 형성하면서 출력기어(OG)를 통해 디퍼렌셜로 인출된다.
도 23은 엔진(ENG)모드로서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)가 모두 작동되어 상기 엔진(ENG)의 동력은 제1입력축(IN1)과 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 전달되어, 출력기어(OG)와 디퍼렌셜을 통해 인출된다.
도 24는 패러렐 모드 1단 상태로서, 제1입력축(IN1)을 통한 엔진(ENG)의 동력은 도 23과 같은 경로로 출력축(OUT)으로 제공되고, 제2입력축(IN2)을 통한 제2모터제너레이터(MG2)의 동력은 원웨이클러치(OWC)와 제4구동기어(D4) 및 제4피동기어(P4)를 통해 출력축(OUT)으로 제공되어, 출력축(OUT)에서 이들의 동력이 합쳐져서 디퍼렌셜로 인출된다.
도 25는 패러렐 모드 2단 상태로서, 도 24와 유사하나 제2입력축(IN2)을 통한 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 캐리어(C)와 링기어(R)를 통해 증속되어 제4구동기어(D4)와 제4피동기어(P4)를 통해 출력축(OUT)으로 인출된다.
도 26은 후진을 구현하는 것을 설명한 것으로서, 제1클러치(CL1)가 해제된 상태에서 제1모터제너레이터(MG1)를 역회전 시켜서 후진을 구현한다.
도 27은 EV 모드 1단의 상태이며, 상기 브레이크(BR1)가 해제된 상태로서, 제2모터제너레이터(MG2)만 구동하여 EV 1단을 구현하는 상태이다.
도 28은 EV 모드 2단의 상태이며, 상기 브레이크(BR1)가 선기어(S)를 고정하여, 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 제공하는 동력이 증속되어 EV 2단을 구현하는 상태이다.
도 29는 2 모터 모드 1단 상태로서, 제1모터제너레이터(MG1)의 동력이 제2클러치(CL2)와 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되고, 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 원웨이클러치(OWC)와 제4구동기어(D4) 및 제4피동기어(P4)를 통해 출력축(OUT)으로 인출되는 상태이며, 제1클러치(CL1)는 해제되어 있다.
도 30은 2 모터 모드 2단 상태로서, 제1모터제너레이터(MG1)의 동력이 제2클러치(CL2)와 제1기어쌍(GS1)을 통해 출력축(OUT)으로 인출되고, 제2모터제너레이터(MG2)의 동력이 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)와 링기어(R)를 통해 증속된 후 제4구동기어(D4)와 제4피동기어(P4)를 통해 출력축(OUT)으로 인출되는 상태이다.
도 31 내지 도 33은 1단으로부터 2단으로 변속이 이루어지는 과정을 설명한 것으로서, 도 31의 EV 모드 1단으로부터 도 32와 같이 상기 브레이크(BR1)를 작동시켜서 상기 유성기어장치(PG)의 선기어(S)를 고정하면, 상기 제2모터제너레이터(MG2)로부터의 동력은 상기 캐리어(C)와 링기어(R)를 통하면서 증속되어 EV 2단을 구현하게 된다.
이 경우에도 변속 중 출력축으로 제공되는 동력이 단절되는 순간 없이 지속적으로 동력이 전달되는 상황을 유지하면서 변속이 이루어져서, 부드러운 변속감을 확보할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비교적 간단한 구성과 짧은 동력전달 경로로 효율성을 갖추면서도 다양한 운전모드를 구현할 수 있도록 하여, 운전자의 요구조건이나 차량 주행 조건 및 배터리 충전량 등을 고려하여 최적 효율의 운전모드로 주행이 이루어질 수 있도록 함으로써, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 동력을 2단의 감속비로 출력축(OUT)에 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 소요되는 모터제너레이터의 용량을 저감하여 원가 및 중량을 저감할 수 있도록 한다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
ENG; 엔진
MG1; 제1모터제너레이터
IN1; 제1입력축
CL1; 제1클러치
OG; 출력기어
OUT; 출력축
GS1; 제1기어쌍
CL2; 제2클러치
MG2; 제2모터제너레이터
IN2; 제2입력축
SU; 변속유닛
GS2; 제2기어쌍
GS3; 제3기어쌍
CL3; 제3클러치
D2; 제2구동기어
P2; 제2피동기어
D3; 제3구동기어
P3; 제3피동기어
D1; 제1구동기어
P1; 제1피동기어
OWC; 원웨이클러치
D4; 제4구동기어
P4; 제4피동기어
PG; 유성기어장치
BR1; 브레이크

Claims (7)

  1. 엔진의 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 설치되고 제1모터제너레이터가 직결된 제1입력축과;
    상기 제1입력축을 상기 엔진에 연결하거나 차단하도록 설치된 제1클러치와;
    상기 제1입력축과 평행하게 배치되고 동력을 인출하는 출력기어가 구비된 출력축과;
    상기 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달할 수 있도록 구비된 제1기어쌍과;
    상기 제1기어쌍을 통해 제1입력축의 동력을 출력축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
    상기 출력축에 평행하게 구비되고 제2모터제너레이터가 직결된 제2입력축과;
    상기 제2입력축의 동력을 상기 출력축으로 서로 다른 2개의 변속비로 전달할 수 있도록 구비된 변속유닛;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 변속유닛은
    서로 치합되도록 상기 제2입력축과 출력축에 설치되어, 1단변속단을 형성하는 제2기어쌍과;
    서로 치합되도록 상기 제2입력축과 출력축에 설치되어, 2단변속단을 형성하는 제3기어쌍과;
    상기 제2기어쌍과 제3기어쌍 사이에 설치되어, 상기 제2입력축의 동력을 상기 제2기어쌍을 통해 출력축으로 전달하는 상태와 상기 제3기어쌍을 통해 출력축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 구비된 제3클러치;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2기어쌍은 상기 제2입력축에 설치된 제2구동기어와 출력축에 구비된 제2피동기어로 이루어지고;
    상기 제3기어쌍은 상기 제2입력축에 설치된 제3구동기어와 출력축에 구비된 제3피동기어로 이루어지며;
    상기 제3클러치는 상기 제2구동기어 또는 제3구동기어를 상기 제2입력축에 연결시키는 상태를 전환할 수 있도록 상기 제2입력축에 구비된 치합식 클러치 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1기어쌍은 상기 제1입력축에 설치된 제1구동기어와 출력축에 구비된 제1피동기어로 이루어지고;
    상기 제1클러치는 상기 제1입력축에 상기 제1구동기어를 연결하는 상태를 전환하도록 구비된 치합식 클러치 장치로 이루어진 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속유닛은 상기 제2입력축의 동력을 출력축으로 전달하는 방향으로만 동력을 전달하도록 원웨이클러치를 통해 설치된 제4구동기어와;
    상기 제4구동기어에 치합되도록 상기 출력축에 구비된 제4피동기어와;
    제1회전요소가 고정 가능하게 설치되고, 제2회전요소가 상기 제2입력축에 연결되며, 제3회전요소가 상기 제4구동기어에 연결된 유성기어장치와;
    상기 제1회전요소를 고정시키는 상태를 전환하도록 구비된 브레이크;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1회전요소는 선기어로서 상기 브레이크에 연결되고, 상기 제2회전요소는 캐리어로서 상기 제2입력축에 연결되며, 상기 제3회전요소는 링기어로서 상기 제4구동기어에 연결된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 브레이크는 기어치합식으로 구성되어 상기 제1회전요소를 고정하고 있는 동안 별도의 동력 소모가 없도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.

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KR102348126B1 (ko) * 2020-09-24 2022-01-07 현대자동차주식회사 하이브리드 파워트레인

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