KR20200051861A - Powertrain for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LSD(Limited Slip Differential) 기능을 구비한 차량의 파워트레인 구성에 관한 기술이다.The present invention relates to a powertrain of a vehicle, and more particularly, to a technology of a powertrain configuration of a vehicle having a limited slip differential (LSD) function.
차량의 파워트레인에 있어서, 디퍼렌셜은 필수적이지만, 저마찰로나 험로 등에서는 오히려 차동작용에 의해 차량의 주행이 불가능해질 수 있으며, 이를 해결하기 위해 파워트레인에 LSD 기능을 구비할 필요가 있다.In the vehicle's powertrain, differential is essential, but it may be impossible to drive the vehicle by a differential action on a low-friction road or a rough road, and it is necessary to provide an LSD function in the powertrain to solve this.
상기한 바와 같은 파워트레인은 가급적 간단한 구성을 가지면서도, LSD 기능을 구현할 수 있고 동력 전달 손실이 작아서, 높은 동력전달효율을 확보하는 것이 바람직하다.As described above, the power train has a simple configuration as much as possible, and can implement an LSD function and has a small power transmission loss, so it is desirable to secure high power transmission efficiency.
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.The items described as the background technology of the present invention are only for improving understanding of the background of the present invention, and should not be accepted as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those skilled in the art. Will be.
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 비교적 간단한 구성으로 이루어지면서도 LSD 기능을 구현할 수 있고, 차량의 주행 중 동력 전달 손실을 최소화하여 높은 동력 전달 효율을 확보할 수 있도록 함으로써, 차량의 구동성능과 연비 및 주행거리를 향상시킬 수 있도록 한 차량의 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised in accordance with the above-described necessity, and it is possible to implement an LSD function while having a relatively simple configuration, and by minimizing power transmission loss while driving the vehicle, to ensure high power transmission efficiency, thereby An object of the present invention is to provide a transmission of a vehicle to improve driving performance, fuel efficiency, and mileage.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 파워트레인은,Powertrain of the vehicle of the present invention for achieving the above object,
동력을 입력 받는 입력축과;An input shaft receiving power;
3개의 회전요소들 중 제1회전요소가 상기 입력축에 직결된 유성기어장치와;A planetary gear device having a first rotation element of the three rotation elements directly connected to the input shaft;
상기 유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 출력축과;An output shaft connected to a second rotating element of the planetary gear device;
상기 출력축에 연결된 디퍼렌셜과;A differential connected to the output shaft;
상기 디퍼렌셜로부터 서로 대향되는 방향으로 동력을 인출하도록 설치된 두 드라이브샤프트와;Two drive shafts installed to draw power in directions opposite to each other from the differential;
상기 출력축에 제1클러치를 통해 회전 가능하게 설치된 허브링과;A hub ring rotatably installed on the output shaft through a first clutch;
상기 허브링을 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결하는 상태와 상기 두 드라이브샤프트 중 어느 하나인 선정 드라이브샤프트로 연결하는 상태를 선택할 수 있도록 구비된 제2클러치와;A second clutch provided to select a state in which the hub ring is connected to a third rotating element of the planetary gear device and a state in which one of the two drive shafts is connected to a selected drive shaft;
상기 유성기어장치의 제3회전요소를 변속기케이스에 고정시키는 상태와 상기 제3회전요소를 제2회전요소에 직결시키는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 제3클러치;A third clutch installed to switch between a state in which the third rotating element of the planetary gear device is fixed to the transmission case and a state in which the third rotating element is directly connected to the second rotating element;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.
상기 제1클러치는 마찰클러치로 구성되고;The first clutch is composed of a friction clutch;
상기 제2클러치 및 제3클러치는 기어치합식 클러치로 구성될 수 있다.The second clutch and the third clutch may be configured as a gear-type clutch.
상기 제2클러치는 중립상태에서는 제2슬리브가 상기 허브링에만 치합된 상태를 이루고, 상기 입력축의 축방향을 따라 일측으로 이동되면 상기 허브링을 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결하는 상태를 형성하며, 타측으로 이동되면 상기 허브링을 상기 선정 드라이브샤프트로 연결하는 상태를 형성하도록 구성될 수 있다.When the second clutch is in a neutral state, the second sleeve is engaged only with the hub ring, and when the axial direction of the input shaft moves to one side, the hub ring is connected to the third rotating element of the planetary gear device. It can be configured to form a state in which the hub ring is connected to the selected drive shaft when moved to the other side.
상기 입력축을 중심으로 회전 가능하며 상기 제3클러치에 연결될 수 있도록 설치된 브레이크링과;A brake ring rotatable about the input shaft and installed to be connected to the third clutch;
상기 브레이크링을 상기 변속기케이스에 대하여 고정시킬 수 있도록 설치된 브레이크;A brake installed to fix the brake ring with respect to the transmission case;
를 더 포함하여 구성될 수 있다.It may be configured to further include.
상기 제3클러치는 상기 입력축의 축방향을 따라 직선 슬라이딩하는 제3슬리브를 포함하여 구성되며;The third clutch comprises a third sleeve that linearly slides along the axial direction of the input shaft;
상기 제3슬리브는 직선 슬라이딩 하여, "2D-2-N-1"의 변속단들 위치를 차례로 선택할 수 있도록 설치되고;The third sleeve is installed to be able to sequentially select the positions of the shift stages of "2D-2-N-1" by sliding linearly;
상기 제3슬리브는 외주면에 외측슬리브기어가 형성되고, 내주면에 내측슬리브기어가 형성될 수 있다.The third sleeve may have an outer sleeve gear formed on the outer circumferential surface and an inner sleeve gear formed on the inner circumferential surface.
상기 제3슬리브가 1단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 내측슬리브기어는 상기 변속기케이스에 연결된 제1클러치기어에 치합되고, 상기 외측슬리브기어는 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결된 제3클러치기어와 상기 브레이크링에 형성된 제4클러치기어에 치합되고;In the state where the third sleeve is located at the first gear stage, the inner sleeve gear is engaged with the first clutch gear connected to the transmission case, and the outer sleeve gear is connected to the third rotating element of the planetary gear device. Engaged with a clutch gear and a fourth clutch gear formed on the brake ring;
상기 제3슬리브가 N단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어와 제4클러치기어에 치합된 상태를 유지하지만, 상기 내측슬리브기어는 상기 제1클러치기어에도 치합되지 않고 상기 유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 제2클러치기어에도 치합되지 않으며;In the state where the third sleeve is located at the N-speed, the outer sleeve gear remains engaged with the third and fourth clutch gears, but the inner sleeve gear is not engaged with the first clutch gear. Without being engaged with the second clutch gear connected to the second rotating element of the planetary gear device;
상기 제3슬리브가 2단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어와 제4클러치기어에 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어는 상기 제2클러치기어에 치합되며;In the state where the third sleeve is located at the two-speed shift stage, the outer sleeve gear maintains a state engaged with the third and fourth clutch gears, and the inner sleeve gear meshes with the second clutch gear. ;
상기 제3슬리브가 2D단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어에만 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어는 상기 제2클러치기어에 치합된 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.In the state where the third sleeve is located at the 2D stage shifting stage, the outer sleeve gear is maintained to be engaged only with the third clutch gear, and the inner sleeve gear is maintained to be engaged with the second clutch gear. Can be.
상기 제3슬리브는 액츄에이터에 의해 구동되는 쉬프트포크에 의해 상기 입력축의 축방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치될 수 있다.The third sleeve may be installed to be able to slide linearly along the axial direction of the input shaft by a shift fork driven by an actuator.
상기 유성기어장치의 제1회전요소는 선기어이고, 제2회전요소는 캐리어이며, 제3회전요소는 링기어로 구성될 수 있다.The first rotating element of the planetary gear device is a sun gear, the second rotating element is a carrier, and the third rotating element can be configured as a ring gear.
본 발명은 비교적 간단한 구성으로 이루어지면서도 LSD 기능을 구현할 수 있고, 차량의 주행 중 동력 전달 손실을 최소화하여 높은 동력 전달 효율을 확보할 수 있도록 함으로써, 차량의 구동성능과 연비 및 주행거리를 향상시킬 수 있도록 한다.The present invention can be implemented with a relatively simple configuration, while implementing the LSD function, and by minimizing the power transmission loss while driving the vehicle to ensure high power transmission efficiency, thereby improving the driving performance, fuel efficiency, and driving distance of the vehicle. Make it possible.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 파워트레인의 구조를 설명한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인이 1단 작동모드를 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 파워트레인이 1단-LSD 작동모드를 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 파워트레인이 2단 작동모드를 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 5는 도 1의 파워트레인이 2D단 작동모드를 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 파워트레인이 2단-LSD 작동모드를 구현하는 상태를 도시한 도면,
도 7은 도 1의 파워트레인이 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명한 도면,
도 8은 도 1의 파워트레인이 2단에서 1단으로 변속하는 과정을 설명한 도면이다.1 is a view illustrating a structure of a power train of a vehicle according to the present invention,
2 is a view showing a state in which the power train of FIG. 1 implements a single stage operation mode;
3 is a view showing a state in which the power train of FIG. 1 implements a single-LSD operation mode;
4 is a view showing a state in which the power train of FIG. 1 implements a two-stage operation mode;
5 is a view showing a state in which the power train of FIG. 1 implements a 2D stage operation mode;
FIG. 6 is a view showing a state in which the power train of FIG. 1 implements a 2-stage-LSD operation mode;
7 is a view illustrating a process of shifting the power train of FIG. 1 from 1st stage to 2nd stage;
8 is a view illustrating a process of shifting the power train of FIG. 1 from 2 to 1 stage.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 파워트레인의 실시예는, 동력을 입력 받는 입력축(IN)과; 3개의 회전요소들 중 제1회전요소가 상기 입력축(IN)에 직결된 유성기어장치(PG)와; 상기 유성기어장치(PG)의 제2회전요소에 연결된 출력축(OUT)과; 상기 출력축(OUT)에 연결된 디퍼렌셜(DF)과; 상기 디퍼렌셜(DF)로부터 서로 대향되는 방향으로 동력을 인출하도록 설치된 두 드라이브샤프트(DS)와; 상기 출력축(OUT)에 제1클러치(CL1)를 통해 회전 가능하게 설치된 허브링(HR)과; 상기 허브링(HR)을 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소에 연결하는 상태와 상기 두 드라이브샤프트(DS) 중 어느 하나인 선정 드라이브샤프트(DS)로 연결하는 상태를 선택할 수 있도록 구비된 제2클러치(CL2)와; 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소를 변속기케이스(CS)에 고정시키는 상태와 상기 제3회전요소를 제2회전요소에 직결시키는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 제3클러치(CL3)를 포함하여 구성된다.1, an embodiment of a power train of a vehicle of the present invention includes an input shaft IN receiving power; A planetary gear device (PG) in which a first rotating element of the three rotating elements is directly connected to the input shaft (IN); An output shaft OUT connected to the second rotation element of the planetary gear device PG; A differential DF connected to the output shaft OUT; Two drive shafts DS installed to withdraw power from the differential DF in opposite directions; A hub ring HR rotatably installed on the output shaft OUT through a first clutch CL1; Equipped to select the state of connecting the hub ring (HR) to the third rotating element of the planetary gear device (PG) and the selected drive shaft (DS), which is one of the two drive shafts (DS). A second clutch CL2; The third clutch CL3 is installed to switch between a state in which the third rotating element of the planetary gear device PG is fixed to the transmission case CS and a state in which the third rotating element is directly connected to the second rotating element. It includes.
즉, 본 실시예는 상기 유성기어장치(PG)를 통해 변속된 동력을 상기 출력축(OUT)을 통해 디퍼렌셜(DF)로 제공하여 상기 두 드라이브샤프트(DS)로 인출할 수 있도록 구성된 파워트레인에, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 추가하여 LSD 기능의 수행이 가능하도록 하고, 제3클러치(CL3)가 추가되어 변속 및 동력소모가 적은 변속단 상태를 구현할 수 있도록 한 것이다.That is, this embodiment is provided in the power train configured to withdraw power to the two drive shafts (DS) by providing the power shifted through the planetary gear device (PG) to the differential (DF) through the output shaft (OUT), The first clutch CL1 and the second clutch CL2 are added to enable the performance of the LSD function, and the third clutch CL3 is added to implement a shift stage state with less shift and less power consumption. .
참고로, 도 1에서 상기 입력축(IN)에는 스테이터(ST)와 로터(RT)로 표현된 모터(M)가 연결되어 상기 입력축(IN)에 동력을 제공할 수 있도록 구성되어 있다.For reference, in FIG. 1, a motor M represented by a stator ST and a rotor RT is connected to the input shaft IN to be configured to provide power to the input shaft IN.
본 실시예에서 상기 선정 드라이브샤프트(DS)는 도면상 좌측 구동륜으로 연결되는 좌측의 드라이브샤프트(DS)인데, 우측 구동륜으로 연결되는 드라이브샤프트(DS)도 상기 선정 드라이브샤프트(DS)로 기능하도록 구성할 수 있음은 물론이다.In this embodiment, the selected drive shaft DS is the left drive shaft DS connected to the left drive wheel in the drawing, and the drive shaft DS connected to the right drive wheel is also configured to function as the selected drive shaft DS Of course you can.
본 실시예에서, 상기 유성기어장치(PG)의 제1회전요소는 선기어(S)이고, 제2회전요소는 캐리어(C)이며, 제3회전요소는 링기어(R)로 구성된다.In this embodiment, the first rotating element of the planetary gear device PG is the sun gear S, the second rotating element is the carrier C, and the third rotating element is composed of the ring gear R.
또한, 상기 제1클러치(CL1)는 마찰클러치로 구성되고, 상기 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)는 기어치합식 클러치로 구성된다.Further, the first clutch CL1 is composed of a friction clutch, and the second clutch CL2 and the third clutch CL3 are composed of a gear-type clutch.
상기 마찰클러치는 클러치의 결합력을 조절함에 의해 클러치의 마찰력이 변화하고, 이에 의해 클러치를 통해 전달되는 토크가 연속적으로 가변될 수 있는 건식 또는 습식 클러치 등이 될 수 있으며, 상기 기어치합식 클러치는 도그클러치나 동기장치 등과 같이 기어가 치합된 상태에 의해 동력을 전달하고, 일단 기어가 치합된 상태에서는 별도로 치합 상태를 유지하기 위한 외부 동력을 요구하지 않는 방식의 클러치를 의미한다.The friction clutch may be a dry or wet clutch or the like in which the frictional force of the clutch is changed by adjusting the coupling force of the clutch, whereby the torque transmitted through the clutch can be continuously varied, and the gear-type clutch is a dog. Refers to a clutch in a manner that transmits power by a geared state such as a clutch or a synchronous device, and does not require external power to maintain a meshed state separately when the gear is meshed.
상기 제2클러치(CL2)는 중립상태에서는 제2슬리브(SB2)가 상기 허브링(HR)에만 치합된 상태를 이루고, 상기 입력축(IN)의 축방향을 따라 일측으로 이동되면 상기 허브링(HR)을 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소에 연결하는 상태를 형성하며, 타측으로 이동되면 상기 허브링(HR)을 상기 선정 드라이브샤프트(DS)로 연결하는 상태를 형성하도록 구성된다.When the second clutch CL2 is in a neutral state, the second sleeve SB2 forms a state in which only the hub ring HR is engaged, and when moved to one side along the axial direction of the input shaft IN, the hub ring HR ) Is connected to the third rotational element of the planetary gear device PG, and when moved to the other side, it is configured to form a state in which the hub ring HR is connected to the selected drive shaft DS.
물론 상기 제2슬리브(SB2)는 별도의 액츄에이터에 의해 구동되는 쉬프트포크에 의해 상기 입력축(IN)의 축방향을 따라 직선 슬라이딩함에 의해 상기한 바와 같은 상태들의 전환이 가능하도록 구성된다.Of course, the second sleeve SB2 is configured to be able to switch states as described above by linearly sliding along the axial direction of the input shaft IN by a shift fork driven by a separate actuator.
한편, 도 1의 본 발명 구성에는 상기 입력축(IN)을 중심으로 회전 가능하며 상기 제3클러치(CL3)에 연결될 수 있도록 설치된 브레이크링(BR)과, 상기 브레이크링(BR)을 상기 변속기케이스(CS)에 대하여 고정시킬 수 있도록 설치된 브레이크(B1)가 더 포함되어 있다.On the other hand, in the configuration of the present invention of Figure 1 is rotatable around the input shaft (IN) and installed to be connected to the third clutch (CL3) (BR) and the brake ring (BR) is installed in the transmission case ( A brake B1 installed to be fixed with respect to CS) is further included.
상기 제3클러치(CL3)는 상기 입력축(IN)의 축방향을 따라 직선 슬라이딩하는 제3슬리브(SB3)를 포함하여 구성되며, 상기 제3슬리브(SB3)는 직선 슬라이딩 하여, "2D-2-N-1"의 변속단들 위치를 차례로 선택할 수 있도록 설치되고, 상기 제3슬리브(SB3)는 외주면에 외측슬리브기어(SB3-OG)가 형성되고, 내주면에 내측슬리브기어(SB3-IG)가 형성된 구조이다.The third clutch CL3 includes a third sleeve SB3 that linearly slides along the axial direction of the input shaft IN, and the third sleeve SB3 linearly slides, so that "2D-2- N-1 "is installed so that the positions of the shift stages can be sequentially selected, the third sleeve (SB3) is formed with an outer sleeve gear (SB3-OG) on the outer circumferential surface, and an inner sleeve gear (SB3-IG) on the inner circumferential surface It is formed structure.
보다 구체적으로 상기 제3클러치(CL3)는, 상기 제3슬리브(SB3)가 1단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 변속기케이스(CS)에 연결된 제1클러치기어(CG1)에 치합되고, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소에 연결된 제3클러치기어(CG3)와 상기 브레이크링(BR)에 형성된 제4클러치기어(CG4)에 치합되고;More specifically, in the third clutch CL3, the third sleeve SB3 is located at the first gear shift stage, and the inner sleeve gear SB3-IG is the first clutch connected to the transmission case CS A fourth gear formed on the third clutch gear (CG3) and the brake ring (BR) connected to the gear (CG1), the outer sleeve gear (SB3-OG) connected to the third rotating element of the planetary gear (PG) Engaged with the clutch gear CG4;
상기 제3슬리브(SB3)가 N단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3)와 제4클러치기어(CG4)에 치합된 상태를 유지하지만, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 제1클러치기어(CG1)에도 치합되지 않고 상기 유성기어장치(PG)의 제2회전요소에 연결된 제2클러치기어(CG2)에도 치합되지 않으며;In the state where the third sleeve SB3 is located at the N-speed, the outer sleeve gear SB3-OG remains engaged with the third clutch gear CG3 and the fourth clutch gear CG4. , The inner sleeve gear (SB3-IG) is not meshed with the first clutch gear (CG1) and is not meshed with the second clutch gear (CG2) connected to the second rotating element of the planetary gear device (PG);
상기 제3슬리브(SB3)가 2단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3)와 제4클러치기어(CG4)에 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 제2클러치기어(CG2)에 치합되며;In the state where the third sleeve SB3 is located at the two-speed transmission stage, the outer sleeve gear SB3-OG maintains a state engaged with the third clutch gear CG3 and the fourth clutch gear CG4, , The inner sleeve gear (SB3-IG) is meshed with the second clutch gear (CG2);
상기 제3슬리브(SB3)가 2D단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3)에만 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 제2클러치기어(CG2)에 치합된 상태를 유지하도록 구성된다.In the state in which the third sleeve SB3 is located at the 2D stage shifting stage, the outer sleeve gear SB3-OG maintains a state engaged only with the third clutch gear CG3, and the inner sleeve gear SB3- IG) is configured to maintain a state engaged with the second clutch gear CG2.
물론, 상기 제3슬리브(SB3)도 상기 제2슬리브(SB2)를 구동하기 위한 액츄에이터와는 별도의 액츄에이터에 의해 구동되는 쉬프트포크(SF)에 의해 상기 입력축(IN)의 축방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된다.Of course, the third sleeve SB3 also linearly slides along the axial direction of the input shaft IN by a shift fork SF driven by a separate actuator from the actuator for driving the second sleeve SB2. It is installed where possible.
참고로, 상기 도 1에 도시된 디퍼렌셜(DF)은 Spur-gear differential를 의미하는 것이지만, 이에 한정될 것은 아니고 베벨기어를 사용하는 일반적인 차동장치의 구성이나 유성기어 방식이 사용될 수도 있을 것이다.For reference, the differential (DF) shown in FIG. 1 means a spur-gear differential, but is not limited thereto, and a configuration of a general differential device using a bevel gear or a planetary gear method may be used.
또한, 상기 제1클러치(CL1), 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)는 별도의 컨트롤러에 의해 제어되도록 구성된다.In addition, the first clutch CL1, the second clutch CL2, and the third clutch CL3 are configured to be controlled by separate controllers.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명 차량의 파워트레인이 구현하는 변속단들의 작동을 살펴본다.The operation of the shift stages implemented by the power train of the vehicle of the present invention configured as described above will be described.
도 2는 1단 변속단을 구현하는 상태를 도시한 것으로서, 상기 제3슬리브(SB3)가 1단 변속단에 위치하여, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 변속기케이스(CS)에 연결된 제1클러치기어(CG1)에 치합되어 제3슬리브(SB3)가 고정되도록 하고, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소에 연결된 제3클러치기어(CG3)와 상기 브레이크링(BR)에 형성된 제4클러치기어(CG4)에 치합되어, 결국 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)와 브레이크링(BR)이 고정된 상태가 되도록 한다.FIG. 2 shows a state in which a single-speed transmission stage is implemented, wherein the third sleeve SB3 is located at the first-speed transmission stage, and the inner sleeve gear SB3-IG is connected to the transmission case CS. The third clutch gear (CG1) is engaged with the third sleeve (SB3) to be fixed, and the outer sleeve gear (SB3-OG) is a third clutch gear connected to the third rotating element of the planetary gear (PG) ( CG3) is engaged with the fourth clutch gear CG4 formed on the brake ring BR, so that the ring gear R and the brake ring BR of the planetary gear device PG are fixed.
상기 모터(M)에서 상기 입력축(IN)으로 제공된 동력은 상기 선기어(S)로 입력되어 상기 링기어(R)가 고정되어 있으므로 감속되어 1단 변속단을 형성하면서 상기 캐리어(C)를 통해 출력축(OUT)으로 인출됨으로써, 상기 디퍼렌셜(DF)을 통해 양쪽의 드라이브샤프트(DS)를 통해 각각 구동륜으로 제공되게 된다.The power supplied from the motor M to the input shaft IN is input to the sun gear S, so that the ring gear R is fixed, so that it is decelerated to form a one-speed transmission stage and output shaft through the carrier C. By being drawn out as (OUT), each of the drive shafts DS is provided to the drive wheels through the differential DF.
도 3은 1단-LSD 작동모드를 설명한 것으로서, 상기 제3슬리브(SB3)는 도 2의 경우와 동일한 상태를 유지하면서, 상기 제2클러치(CL2)로 상기 허브링(HR)을 상기 선정 드라이브샤프트(DS)에 연결하고, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하여 LSD 기능을 구현하는 바, 차동제한이 필요한 정도에 따라 상기 제1클러치(CL1)의 마찰력을 조절한다.FIG. 3 illustrates a one-stage LSD operation mode, and the third sleeve SB3 maintains the same state as in FIG. 2, while the hub ring HR is selected by the second clutch CL2. Connected to the shaft DS, the first clutch CL1 is fastened to implement the LSD function, and the frictional force of the first clutch CL1 is adjusted according to the degree to which a differential limit is required.
도 4는 2단 변속단을 구현하는 상태를 설명한 것으로서, 상기 제2슬리브(SB2)는 중립상태로 상기 허브링(HR)에만 치합된 상태이며, 상기 제3슬리브(SB3)는 2단 변속단 위치로서, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3)와 제4클러치기어(CG4)에 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 제2클러치기어(CG2)에 치합된 상태이다.4 illustrates a state in which a two-speed transmission stage is implemented, wherein the second sleeve SB2 is in a neutral state and is engaged only with the hub ring HR, and the third sleeve SB3 is a two-speed transmission stage. As a position, the outer sleeve gear SB3-OG maintains a state engaged with the third clutch gear CG3 and the fourth clutch gear CG4, and the inner sleeve gear SB3-IG is the second It is engaged with the clutch gear CG2.
따라서 결과적으로 상기 제2클러치기어(CG2)에 연결된 캐리어(C)와 제3클러치기어(CG3)에 연결된 링기어(R)가 상기 제3슬리브(SB3)를 통해 서로 연결되는 구조가 이루어지고, 이는 상기 유성기어장치(PG)의 모든 회전요소가 서로 잠겨서 일체로 회전되는 상태를 형성한다.Therefore, as a result, the carrier C connected to the second clutch gear CG2 and the ring gear R connected to the third clutch gear CG3 are connected to each other through the third sleeve SB3, This forms a state in which all the rotating elements of the planetary gear device PG are locked to each other and rotated integrally.
그러므로, 상기 모터(M)로부터 상기 선기어(S)로 입력된 동력은 그대로 상기 캐리어(C)를 통해 1:1의 변속비인 2단 변속비를 형성하면서 상기 출력축(OUT)을 통해 상기 디퍼렌셜(DF)로 전달된다.Therefore, the power input from the motor M to the sun gear S forms a two-speed transmission ratio, which is a 1: 1 transmission ratio through the carrier C, while the differential DF through the output shaft OUT. Is delivered to.
도 5는 2D 변속단 상태를 설명한 것으로서, 기본적으로 변속비는 2단 변속비를 형성하되, 가급적 2단 변속비를 유지하는 동안 상기 브레이크(B1)에서 발생되는 드래그를 저감하기 위한 상태이다.FIG. 5 illustrates the 2D shift stage state, and basically, the shift ratio forms a two-speed transmission ratio, but is a state for reducing drag generated in the brake B1 while maintaining the two-speed transmission ratio as much as possible.
즉, 상기 제3슬리브(SB3)가 2D단 변속단에 위치하면, 상기 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3)에만 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어(SB3-IG)는 상기 제2클러치기어(CG2)에 치합된 상태를 유지한다.That is, when the third sleeve (SB3) is located in the 2D stage shifting stage, the outer sleeve gear (SB3-OG) maintains a state engaged only with the third clutch gear (CG3), the inner sleeve gear (SB3 -IG) maintains a state engaged with the second clutch gear CG2.
따라서, 상기 제2클러치기어(CG2)에 연결된 캐리어(C)와 제3클러치기어(CG3)에 연결된 링기어(R)가 상기 제3슬리브(SB3)에 의해 연결된 상태는 유지되지만, 상기 2단 변속단에서 상기 제4클러치기어(CG4)로 연결되어 있던 상기 브레이크링(BR)은 상기 제3슬리브(SB3)로부터 이탈되어 상기 제3슬리브(SB3)의 회전운동에 대해 상기 브레이크(B1) 및 브레이크링(BR)에서 드래그를 발생시키지 않게 된다.Therefore, while the carrier C connected to the second clutch gear CG2 and the ring gear R connected to the third clutch gear CG3 are connected by the third sleeve SB3, the second stage is maintained. The brake ring BR connected to the fourth clutch gear CG4 at the shift stage is separated from the third sleeve SB3 and the brake B1 for rotational movement of the third sleeve SB3 and No drag is generated in the brake ring (BR).
이는, 2D 변속단의 상태가 2단 변속단의 상태보다, 동력의 불필요한 소모가 줄어들어서, 결과적으로 파워트레인의 동력전달효율을 향상시킬 수 있음을 의미한다.This means that the state of the 2D shift stage is reduced in unnecessary consumption of power, and as a result, the power transmission efficiency of the power train can be improved.
도 6은 2단-LSD 작동모드를 도시한 것으로서, 상기 제3슬리브(SB3)는 2단 변속단 상태와 마찬가지로 상기 내측슬리브가 제2클러치기어(CG2)에 치합되고 외측슬리브기어(SB3-OG)는 상기 제3클러치기어(CG3) 및 제4클러치기어(CG4)에 치합된 상태이며, 상기 제2슬리브(SB2)기어는 상기 허브링(HR)을 상기 선정 드라이브샤프트(DS)에 연결한 상태이다.6 shows a two-stage LSD operation mode, in the third sleeve (SB3), the inner sleeve is engaged with the second clutch gear (CG2) and the outer sleeve gear (SB3-OG) as in the two-speed transmission stage state. ) Is engaged with the third clutch gear (CG3) and the fourth clutch gear (CG4), and the second sleeve (SB2) gear has the hub ring (HR) connected to the selected drive shaft (DS). State.
상기와 같은 상태에서 상기 제1클러치(CL1)를 LSD 기능이 필요한 정도에 따라 체결시켜서, 불필요한 차동기능을 억제할 수 있도록 한다.In the above state, the first clutch CL1 is fastened according to the degree to which the LSD function is required, so that unnecessary differential function can be suppressed.
참고로, 상기와 같은 2단-LSD기능은 상기 제3슬리브(SB3)가 2D단을 선택한 상태에서도 동일하게 구현할 수 있다.For reference, the above two-stage-LSD function can be implemented in the same manner even in the state where the third sleeve SB3 selects the 2D stage.
도 7은 본 발명의 파워트레인이 1단에서 2단으로 변속하는 과정을 설명한 도면으로서, 도 2의 1단 변속단 상태로부터 도 4의 2단 변속단 상태로 변속하는 과정의 상태들을 차례로 도시하고 있다.7 is a view illustrating a process of shifting the power train of the present invention from 1st to 2nd stages, sequentially showing states of a process of shifting from the 1st stage to the 2nd stage of the FIG. have.
즉, 도 2의 1단 변속단 상태로부터, 도 7의 첫째 도면과 같이 상기 브레이크(B1)를 체결한 후 상기 제3슬리브(SB3)를 N단 변속단 위치로 이동시키면, 상기 제3클러치기어(CG3)를 통해 연결된 링기어(R)는 상기 브레이크(B1) 및 브레이크링(BR)에 의해 고정된 상태를 유지하여 출력축(OUT)으로는 지속적으로 1단 변속비의 출력이 인출되는 상태가 유지된다.That is, from the first stage of the first stage of Fig. 2, when the brake (B1) is engaged as shown in the first drawing of Fig. 7, the third sleeve (SB3) is moved to the N-speed stage, the third clutch gear The ring gear R connected through (CG3) maintains a fixed state by the brake B1 and the brake ring BR, so that the output of the first gear ratio is continuously drawn out to the output shaft OUT. do.
다음, 도 7의 두번째 도면과 같이, 상기 제2클러치(CL2)로 상기 허브링(HR)을 상기 링기어(R)에 연결시킨 상태에서, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하면서 상기 브레이크(B1)를 해제한다.Next, as shown in the second drawing of FIG. 7, while the hub ring HR is connected to the ring gear R with the second clutch CL2, while the first clutch CL1 is engaged, the brake ( Release B1).
다음, 도 7의 세번째 도면과 같이, 상기 브레이크(B1)는 완전히 해제하고 상기 제1클러치(CL1)를 완전히 체결하여, 상기 링기어(R)와 캐리어(C)가 서로 직결된 상태를 구현하여 실질적인 2단 변속비의 출력이 상기 출력축(OUT)으로 인출되도록 한다.Next, as shown in the third drawing of FIG. 7, the brake B1 is completely released and the first clutch CL1 is completely engaged, so that the ring gear R and the carrier C are directly connected to each other. The output of the substantial two-speed transmission ratio is drawn out to the output shaft OUT.
그 후에는 상기 제3슬리브(SB3)를 2단 변속단 위치로 이동시키고 상기 제2슬리브(SB2)를 중립상태로 이동시키면 도 4와 같은 2단 변속단 상태로 변속이 완료된다.After that, when the third sleeve SB3 is moved to the position of the two-speed shift stage and the second sleeve SB2 is moved to the neutral state, shifting to the two-speed shift stage state as shown in FIG. 4 is completed.
도 8은 도 4와 같은 2단 변속단 상태로부터 도 2와 같은 1단 변속단 상태로 변속하는 과정을 도시한 것으로서, 도 4의 상태로부터 도 8의 첫번째 도면과 같이 상기 제2슬리브(SB2)로 허브링(HR)을 상기 링기어(R)에 연결한 상태에서 상기 제1클러치(CL1)를 체결한다.FIG. 8 illustrates a process of shifting from the two-speed stage as shown in FIG. 4 to the one-speed stage as shown in FIG. 2, and the second sleeve SB2 as shown in the first drawing of FIG. 8 from the state of FIG. 4 With the hub ring (HR) connected to the ring gear (R), the first clutch (CL1) is fastened.
다음, 도 8의 두번째 도면과 같이, 상기 제3슬리브(SB3)를 N단 상태로 이동시키고, 상기 브레이크(B1)를 체결하면서 상기 제1클러치(CL1)를 해제하여 1단으로의 변속을 도모한다.Next, as shown in the second drawing of FIG. 8, the third sleeve SB3 is moved to the N-stage state, and the first clutch CL1 is released while engaging the brake B1, thereby shifting to the first stage. do.
다음, 도 8의 세번째 도면과 같이, 상기 제1클러치(CL1)를 완전히 해제하고 상기 브레이크(B1)를 완전히 체결하여 상기 브레이크링(BR) 및 링기어(R)를 정지시키고 상기 제3슬리브(SB3)를 1단 변속단의 위치로 이동시킨다.Next, as shown in the third drawing of FIG. 8, the first clutch CL1 is completely released and the brake B1 is fully engaged to stop the brake ring BR and the ring gear R and to prevent the third sleeve ( SB3) is moved to the position of the first gear.
상기 제3슬리브(SB3)가 1단 변속단의 위치로 이동되어 상기 제1클러치기어(CG1)에 치합되면, 상기 브레이크(B1)를 해제하여 도 2와 같은 1단 상태로의 변속을 완료한다.When the third sleeve SB3 is moved to the position of the first gear shift stage and engaged with the first clutch gear CG1, the brake B1 is released to complete shifting to the first gear state as shown in FIG. 2. .
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.Although the present invention has been illustrated and described in connection with specific embodiments, it is understood in the art that the present invention may be variously improved and changed within the limits that do not depart from the technical spirit of the present invention provided by the following claims. It will be obvious to those of ordinary skill.
IN; 입력축
PG; 유성기어장치
OUT; 출력축
HR; 허브링
DF; 디퍼렌셜
DS; 드라이브샤프트
CS; 변속기케이스
ST; 스테이터
RT; 로터
M; 모터
S; 선기어
C; 캐리어
R; 링기어
SB2; 제2슬리브
BR; 브레이크링
B1; 브레이크
SB3; 제3슬리브
SB3-OG; 외측슬리브기어
SB3-IG; 내측슬리브기어
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CG1; 제1클러치기어
CG3; 제3클러치기어
CG4; 제4클러치기어
CG2; 제2클러치기어
SF; 쉬프트포크IN; Input shaft
PG; Planetary gear
OUT; Output shaft
HR; Herb ring
DF; Differential
DS; Drive shaft
CS; Transmission case
ST; Stator
RT; Rotor
M; motor
S; Sun gear
C; carrier
R; Ring gear
SB2; Second sleeve
BR; Brake ring
B1; brake
SB3; Third sleeve
SB3-OG; Outer sleeve gear
SB3-IG; Inner sleeve gear
CL1; 1st clutch
CL2; 2nd clutch
CL3; Third Clutch
CG1; 1st Clutch Gear
CG3; Third Clutch Gear
CG4; 4th Clutch Gear
CG2; 2nd Clutch Gear
SF; Shift fork
Claims (8)
3개의 회전요소들 중 제1회전요소가 상기 입력축에 직결된 유성기어장치와;
상기 유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 출력축과;
상기 출력축에 연결된 디퍼렌셜과;
상기 디퍼렌셜로부터 서로 대향되는 방향으로 동력을 인출하도록 설치된 두 드라이브샤프트와;
상기 출력축에 제1클러치를 통해 회전 가능하게 설치된 허브링과;
상기 허브링을 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결하는 상태와 상기 두 드라이브샤프트 중 어느 하나인 선정 드라이브샤프트로 연결하는 상태를 선택할 수 있도록 구비된 제2클러치와;
상기 유성기어장치의 제3회전요소를 변속기케이스에 고정시키는 상태와 상기 제3회전요소를 제2회전요소에 직결시키는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 제3클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.An input shaft receiving power;
A planetary gear device having a first rotation element of the three rotation elements directly connected to the input shaft;
An output shaft connected to a second rotating element of the planetary gear device;
A differential connected to the output shaft;
Two drive shafts installed to draw power in directions opposite to each other from the differential;
A hub ring rotatably installed on the output shaft through a first clutch;
A second clutch provided to select a state in which the hub ring is connected to a third rotating element of the planetary gear device and a state in which one of the two drive shafts is connected to a selected drive shaft;
A third clutch installed to switch between a state in which the third rotating element of the planetary gear device is fixed to the transmission case and a state in which the third rotating element is directly connected to the second rotating element;
Powertrain of the vehicle, characterized in that comprises a.
상기 제1클러치는 마찰클러치로 구성되고;
상기 제2클러치 및 제3클러치는 기어치합식 클러치로 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 1,
The first clutch is composed of a friction clutch;
The second clutch and the third clutch consist of a gear-type clutch
Powertrain of the vehicle, characterized by.
상기 제2클러치는 중립상태에서는 제2슬리브가 상기 허브링에만 치합된 상태를 이루고, 상기 입력축의 축방향을 따라 일측으로 이동되면 상기 허브링을 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결하는 상태를 형성하며, 타측으로 이동되면 상기 허브링을 상기 선정 드라이브샤프트로 연결하는 상태를 형성하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 1,
When the second clutch is in a neutral state, the second sleeve is engaged only with the hub ring, and when the lateral movement is moved to one side along the axial direction of the input shaft, the hub ring is connected to the third rotating element of the planetary gear device. And configured to form a state in which the hub ring is connected to the selected drive shaft when moved to the other side.
Powertrain of the vehicle, characterized by.
상기 입력축을 중심으로 회전 가능하며 상기 제3클러치에 연결될 수 있도록 설치된 브레이크링과;
상기 브레이크링을 상기 변속기케이스에 대하여 고정시킬 수 있도록 설치된 브레이크;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 1,
A brake ring rotatable about the input shaft and installed to be connected to the third clutch;
A brake installed to fix the brake ring with respect to the transmission case;
Powertrain of the vehicle, characterized in that further comprises a.
상기 제3클러치는 상기 입력축의 축방향을 따라 직선 슬라이딩하는 제3슬리브를 포함하여 구성되며;
상기 제3슬리브는 직선 슬라이딩 하여, "2D-2-N-1"의 변속단들 위치를 차례로 선택할 수 있도록 설치되고;
상기 제3슬리브는 외주면에 외측슬리브기어가 형성되고, 내주면에 내측슬리브기어가 형성된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 4,
The third clutch comprises a third sleeve that linearly slides along the axial direction of the input shaft;
The third sleeve is installed to be able to sequentially select the positions of the shift stages of "2D-2-N-1" by sliding linearly;
In the third sleeve, an outer sleeve gear is formed on the outer circumferential surface, and an inner sleeve gear is formed on the inner circumferential surface.
Powertrain of the vehicle, characterized by.
상기 제3슬리브가 1단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 내측슬리브기어는 상기 변속기케이스에 연결된 제1클러치기어에 치합되고, 상기 외측슬리브기어는 상기 유성기어장치의 제3회전요소에 연결된 제3클러치기어와 상기 브레이크링에 형성된 제4클러치기어에 치합되고;
상기 제3슬리브가 N단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어와 제4클러치기어에 치합된 상태를 유지하지만, 상기 내측슬리브기어는 상기 제1클러치기어에도 치합되지 않고 상기 유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 제2클러치기어에도 치합되지 않으며;
상기 제3슬리브가 2단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어와 제4클러치기어에 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어는 상기 제2클러치기어에 치합되며;
상기 제3슬리브가 2D단 변속단에 위치한 상태에서, 상기 외측슬리브기어는 상기 제3클러치기어에만 치합된 상태를 유지하고, 상기 내측슬리브기어는 상기 제2클러치기어에 치합된 상태를 유지하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 5,
In the state where the third sleeve is located at the first gear stage, the inner sleeve gear is engaged with the first clutch gear connected to the transmission case, and the outer sleeve gear is connected to the third rotating element of the planetary gear device. Engaged with a clutch gear and a fourth clutch gear formed on the brake ring;
In the state where the third sleeve is located at the N-speed, the outer sleeve gear remains engaged with the third clutch gear and the fourth clutch gear, but the inner sleeve gear is not engaged with the first clutch gear. Without being engaged with the second clutch gear connected to the second rotating element of the planetary gear device;
In the state where the third sleeve is located at the two-speed shift stage, the outer sleeve gear maintains a state engaged with the third and fourth clutch gears, and the inner sleeve gear meshes with the second clutch gear. ;
In the state where the third sleeve is located at the 2D stage shifting stage, the outer sleeve gear is configured to maintain a state engaged only with the third clutch gear, and the inner sleeve gear is configured to maintain a state engaged with the second clutch gear. that
Powertrain of the vehicle, characterized by.
상기 제3슬리브는 액츄에이터에 의해 구동되는 쉬프트포크에 의해 상기 입력축의 축방향을 따라 직선 슬라이딩 가능하도록 설치된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 6,
The third sleeve is installed to be able to slide linearly along the axial direction of the input shaft by a shift fork driven by an actuator.
Powertrain of the vehicle, characterized by.
상기 유성기어장치의 제1회전요소는 선기어이고, 제2회전요소는 캐리어이며, 제3회전요소는 링기어로 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.The method according to claim 1,
The first rotating element of the planetary gear device is a sun gear, the second rotating element is a carrier, and the third rotating element is composed of a ring gear.
Powertrain of the vehicle, characterized by.
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|---|---|---|---|
| KR1020180134095A KR102614147B1 (en) | 2018-11-05 | 2018-11-05 | Powertrain for vehicle |
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| KR1020180134095A KR102614147B1 (en) | 2018-11-05 | 2018-11-05 | Powertrain for vehicle |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05332408A (en) * | 1992-05-25 | 1993-12-14 | Toyota Motor Corp | Electric automobile transmission |
| US20020000132A1 (en) * | 2000-06-23 | 2002-01-03 | Hiroshi Sakamoto | Apparatus and method of controlling a vehicle |
| KR20120118925A (en) | 2011-04-20 | 2012-10-30 | 쌍용자동차 주식회사 | Power transmission structure of hyrid automobile |
| CN202573795U (en) * | 2012-05-31 | 2012-12-05 | 石传龙 | Two-gear drive device for electric car |
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-
2018
- 2018-11-05 KR KR1020180134095A patent/KR102614147B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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