KR20230076992A - 하이브리드 차량용 자동변속기 - Google Patents

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KR20230076992A
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박진우
서각하
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현대트랜시스 주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 자동변속기에 관한 것으로, 엔진의 동력을 전달받는 입력부와, 모터의 동력을 제공하는 하나 이상의 동력부와, 입력부와 동력부와 하우징부에 연결되는 유성기어부와, 유성기어부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부와, 입력부와 동력부와 유성기어부를 선택적으로 연결하는 3개의 클러치부와, 유성기어세트와 하우징부를 선택적으로 연결하는 1개의 브레이크부를 포함하여, 하이브리드 차량의 변속단을 구현할 수 있다.

Description

하이브리드 차량용 자동변속기{AUTOMATIC TRANSMISSION FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 자동변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 모터와, 3개의 클러치와, 1개의 브레이크와, 1개의 유성기어를 이용하여 변속단을 구현하는 하이브리드 차량용 자동변속기에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기는 복수의 유성기어세트 조합에 의해 구현되며, 토크 컨버터로부터 전달되는 회전동력을 다단으로 자동 변속하여 출력축에 전달하는 기능을 한다.
자동변속기는 구현 가능한 변속단이 많을수록 보다 적절한 변속비의 설계가 가능할 뿐만 아니라, 동력성능 및 연비 면에서 우수한 차량을 구현할 수 있기 때문에, 보다 많은 변속단을 구현할 수 있도록 꾸준한 연구가 이루어지고 있다.
자동변속기는 동일 변속단을 구현하더라도 회전요소(선기어, 유성캐리어, 링기어)의 연결구성에 따라 상이한 작동 매커니즘을 갖는다.
한편, 자동변속기는 다수의 변속단을 구현하되, 변속제어 관점에서 이웃하는 변속단으로의 순차 변속시, 하나의 마찰부재를 해제하고 다른 하나의 마찰부재를 작동하는 작동조건을 만족시켜야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2008-0033789호(2008.04.17 공개, 발명의 명칭 : 차량용 9속 자동 변속기의 기어 트레인)에 개시되어 있다.
본 발명은 2개의 모터와, 3개의 클러치와, 1개의 브레이크와, 1개의 유성기어를 이용하여 변속단을 구현하는 하이브리드 차량용 자동변속기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기는: 엔진의 동력을 전달받는 입력부; 모터의 동력을 제공하는 하나 이상의 동력부; 상기 입력부와, 상기 동력부와, 하우징부에 연결되는 유성기어부; 상기 유성기어부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부; 상기 입력부와 상기 동력부와 상기 유성기어부를 선택적으로 연결하는 3개의 클러치부; 및 상기 유성기어세트와 상기 하우징부를 선택적으로 연결하는 1개의 브레이크부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입력부는 상기 엔진과 연결되어 동력을 전달하는 입력축부; 및 상기 입력축부에 형성되어 상기 엔진의 진동을 저감시키는 입력댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력부는 차량 시동 및 저속구간에서 구동되는 제1동력부; 및 차량 중고속 구간에서 구동되는 제2동력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유성기어부는 상기 입력부에 선택적으로 연결되는 선기어부; 상기 입력부와 상기 동력부에 선택적으로 연결되는 링기어부; 및 상기 선기어부와 상기 링기어부 사이에 배치되고, 상기 출력부와 연결되는 캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치부는 상기 입력부와 상기 제1동력부를 선택적으로 연결하는 제1클러치부; 상기 입력부와 상기 선기어부를 선택적으로 연결하는 제2클러치부; 및 상기 제1동력부와 상기 제2동력부를 선택적으로 연결하는 제3클러치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 브레이크부는 상기 선기어부와 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기는 2개의 동력부와, 3개의 클러치부와, 1개의 브레이크부와, 1개의 유성기어부를 이용하고, 엔진 동력을 선택적으로 이용하여 변속단을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 출력을 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 출력을 개략적으로 나타내는 그래프이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 변속단별 작동표이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기(1)는 입력부(10)와, 동력부(20)와, 유성기어부(30)와, 출력부(40)와, 클러치부(C)와, 브레이크부(B)를 포함한다.
입력부(10)는 엔진의 동력을 전달받는다. 일예로, 엔진의 크랭크샤프트로부터 입력되는 토크 컨버터를 통해 토크 변환이 이루어진 회전동력이 입력된다. 보다 구체적으로 입력부(10)는 엔진과 연결되어 동력을 전달하는 입력축부(11)와, 입력축부(11)에 형성되어 엔진의 진동을 저감시키는 입력댐퍼부(12)를 포함할 수 있다.
하나 이상의 동력부(20)는 모터의 동력을 제공한다. 일예로, 동력부(20)는 배터리에서 공급되는 전원에 의해 구동되어 동력을 제공할 수 있다. 동력부(20)는 입력부(10)와 선택적으로 연결되고, 입력부(10)를 보조하거나 단독으로 동력을 제공하여 차량 주행을 위한 동력을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 동력부(20)는 제1동력부(21)와 제2동력부(22)를 포함할 수 있다.
제1동력부(21)는 차량 시동 및 저속 구간에서 구동된다. 일예로, 제1동력부(21)는 엔진과 유성기어부(30) 사이에 배치되고, 입력축(11)과 선택적으로 연결될 수 있다. 제1동력부(21)는 제2동력부(22) 보다 상대적으로 낮은 출력을 제공하므로, 엔진의 시동을 위해 구동되거나, 차량 저속구간 또는 회생구간에서 작동될 수 있다.
제2동력부(22)는 차량 중고속 구간에서 구동된다. 일예로, 제2동력부(22)는 제1동력부(21)와 유성기어부(30) 사이에 배치되고, 입력축(11)과 선택적으로 연결될 수 있다. 제2동력부(22)는 제1동력부(21) 보다 큰 용량을 갖도록 설계되며, 차량 고속구간 또는 주행구간, 회생구간에서 작동될 수 있다. 즉, 제2동력부(22)는 차량 주행력을 출력하기 위해 구동될 수 있다.
유성기어부(30)는 입력부(10)와, 동력부(20)와, 하우징부(H)에 연결된다. 보다 구체적으로, 유성기어부(30)는 선기어부(31)와, 링기어부(32)와, 캐리어부(33)를 포함한다. 선기어부(31)는 클러치부(C)에 의해 입력부(10)와 선택적으로 연결된다. 링기어부(32)는 클리치부(C)에 의해 입력부(10)와 동력부(20) 중 어느 하나 이상과 선택적으로 연결된다. 캐리어부(33)는 선기어부(31)와 링기어부(32) 사이에 배치되고, 출력부(40)와 연결된다. 한편, 링기어부(32)는 제1동력부(21)와 선택적으로 연결되고, 제2동력부(22)와 상시 연결될 수 있다.
출력부(40)는 유성기어부(30)와 연결되어 변속된 동력을 출력한다. 일예로, 출력부(40)는 캐리어부(33)와 연결된다.
클러치부(C)는 입력부(10)와, 동력부(20)와, 유성기어부(30)를 선택적으로 연결한다. 보다 구체적으로, 클러치부(C)는 제1클러치부(C1)와, 제2클러치부(C2)와, 제3클러치부(C3)를 포함한다.
제1클러치부(C1)는 입력부(10)와 제1동력부(21)를 선택적으로 연결한다. 일예로, 제1클러치부(C1)에 의해 엔진의 동력과 제1동력부(21)의 동력이 더해져서 차량이 이동하거나, 제1동력부(21)의 동력으로 차량이 이동할 수 있다.
제2클러치부(C2)는 입력부(10)와 선기어부(31)를 선택적으로 연결한다. 일예로, 제2클러치부(C2)에 의해 엔진의 동력이 유성기어부(30)에 직접 전달되거나 전달되지 않을 수 있다.
제3클러치부(C3)는 제1동력부(21)와 제2동력부(22)를 선택적으로 연결한다. 일예로, 제3클러치부(C3)에 의해 제1동력부(21)와 제2동력부(22)의 동력이 더해져서 링기어부(32)에 전달되거나, 제2동력부(22)의 동력만 링기어부(32)에 전달될 수 있다. 한편, 제3클러치부(C3)과 제1클러치부(C1)에 의해 엔진의 동력과, 제1동력부(21)와 제2동력부(22)의 동력이 더해져서 링기어부(32)에 전달될 수 있다.
브레이크부(B)는 유성기어부(30)와 하우징부(H)를 선택적으로 연결한다. 일예로, 브레이크부(B)에 의해 선기어부(31)와 하우징부(H)가 연결되면 선기어부(31)의 회전이 제한될 수 있다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진의 동력은 입력축부(11)에 의해 제1클러치부(C1)와, 제2클러치부(C2)에 공급된다. 그리고, 제1클러치부(C1)의 작동을 통해 제1동력부(21)로 전달될 수 있다. 또한, 제2클러치부(C2)의 작동을 통해 선기어부(31)로 전달될 수 있다.
제1동력부(21)로 전달된 동력은 제3클러치부(C3)를 통해 링기어부(32)로 전달되고, 선기어부(31)는 브레이크부(B)에 의해 정지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기(1)는 각 변속단에서 브레이크부(B)와, 제1,제2,제3클러치부(C1,C2,C3)가 선택적으로 작동되면서 변속이 이루어진다. 이때, 브레이크(B)의 작동은 작동요소의 구속을 의미하고, 클러치부(C)의 작동은 작동요소간의 연결을 의미할 수 있다.
중립1에서는 클러치부(C)와 브레이크부(B)가 작동되지 않고, 중립2에서는 제1클러치부(C1)가 작동하여 구현되며, 중립3에서는 제1클러치부(C1)와 제3클러치부(C3)가 동시에 작동하여 구현된다.
EV1에서는 브레이크부(B)가 작동하여 구현되고, EV2는 제3클러치부(C3)와 브레이크부(B)가 동시에 작동하여 구현된다.
HEV1에서는 제2클러치부(C2)가 작동하여 구현되고, HEV2에서는 제1클러치부(C1)와 브레이크부(B)가 동시에 작동하여 구현되며, HEV3에서는 제1클러치부(C1)와 제2클러치부(C2)가 동시에 작동하여 구현된다.
HEV4에서는 제1클러치부(C2)와, 제3클러치부(C3)와, 브레이크부(B)가 동시에 작동하여 구현되고, HEV5에서는 제2클러치부(C2)와 제3클러치부(C3)가 동시에 작동하여 구현되며, HEV6에서는 제1클러치부(C1)와 제2클러치부(C2)와 제3클러치부(C3)가 동시에 작동하여 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 자동변속기(1)는 2개의 동력부(20)와, 3개의 클러치부(C)와, 1개의 브레이크부(B)와, 1개의 유성기어부(30)를 이용하고, 엔진 동력을 선택적으로 이용하여 변속단을 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 입력부 11 : 입력축부
12 : 입력댐퍼부 20 : 동력부
21 : 제1동력부 22 ; 제2동력부
30 : 유성기어부 31 : 선기어부
32 : 링기어부 33 : 캐리어부
40 : 출력부 H : 하우징부
C1,C2,C3 : 제1,제2,제3클러치부
B : 브레이크부

Claims (6)

  1. 엔진의 동력을 전달받는 입력부;
    모터의 동력을 제공하는 하나 이상의 동력부;
    상기 입력부와, 상기 동력부와, 하우징부에 연결되는 유성기어부;
    상기 유성기어부와 연결되어 변속된 동력을 출력하는 출력부;
    상기 입력부와 상기 동력부와 상기 유성기어부를 선택적으로 연결하는 3개의 클러치부; 및
    상기 유성기어세트와 상기 하우징부를 선택적으로 연결하는 1개의 브레이크부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입력부는
    상기 엔진과 연결되어 동력을 전달하는 입력축부; 및
    상기 입력축부에 형성되어 상기 엔진의 진동을 저감시키는 입력댐퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 동력부는
    차량 시동 및 저속구간에서 구동되는 제1동력부; 및
    차량 중고속 구간에서 구동되는 제2동력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유성기어부는
    상기 입력부에 선택적으로 연결되는 선기어부;
    상기 입력부와 상기 동력부에 선택적으로 연결되는 링기어부; 및
    상기 선기어부와 상기 링기어부 사이에 배치되고, 상기 출력부와 연결되는 캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 클러치부는
    상기 입력부와 상기 제1동력부를 선택적으로 연결하는 제1클러치부;
    상기 입력부와 상기 선기어부를 선택적으로 연결하는 제2클러치부; 및
    상기 제1동력부와 상기 제2동력부를 선택적으로 연결하는 제3클러치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 브레이크부는
    상기 선기어부와 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 자동변속기.
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