KR101198443B1 - Power transmission structure of hyrid automobile - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달장치에 관한 것으로서, 종래의 유성기어를 이용한 동력 전달장치의 하이브리드 차량은 유성기어와 엔진 및 모터와 변속기를 연결하는 구조가 병렬구조로 복잡하고, 외형이 커서 차량의 탑재성이 떨어지며, 전륜 차량에만 장착이 국한되는 문제점이 있었다.
이에 본발명은 엔진(10)과 모터(20)의 출력축(11)(21)과 각각 연동하는 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)와 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74); 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74)와 결합되어 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)의 동력을 변속기(60)의 입력축(61)으로 전달하는 차동기어케이스(75); 차동기어케이스(75) 내에 설치되며, 제1구동피니언기어(71)를 통한 변속기(60)의 입력축(61)으로의 동력차단 또는 동력보조를 위한 동기화를 수행하는 다판 클러치(76);로 이루어진 차동장치부(70)를 구비하되, 상기 모터(20)와 엔진(10) 및 차동장치부(70)와 변속기(10)를 동일축상에 직렬로 배치시켜서 엔진과 모터에서 발생되는 출력을 차동장치부에서 동력 조합하여 변속기로 전달함으로서 동력보조 및 재생 회동을 구현할 수 있고, 소형화 및 간소화가 가능하여 차량의 탑재성이 향상되며 동력 방식에 구애됨이 없이 다양하게 설치 가능한 것이다.The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle, and a hybrid vehicle of a power transmission device using a conventional planetary gear has a complicated structure in which a planetary gear, an engine, a motor, and a transmission are connected in parallel, and its appearance is large. Inferior mountability, there was a problem that the mounting is limited to the front wheel vehicle.
Accordingly, the present invention provides the first and second drive pinion gears 71 and 72 and the first and second driven pinion gears 73, which interlock with the output shafts 11 and 21 of the engine 10 and the motor 20, respectively. 74; Differential gear case coupled to the first and second driven pinion gears 73 and 74 to transfer the power of the first and second drive pinion gears 71 and 72 to the input shaft 61 of the transmission 60 ( 75); It is installed in the differential gear case (75), the multi-plate clutch 76 to perform the power cut or synchronization for the power assist to the input shaft 61 of the transmission 60 through the first drive pinion gear (71); A differential unit 70 is provided, and the motor 20, the engine 10, and the differential unit 70 and the transmission 10 are arranged in series on the same axis, thereby outputting the output generated from the engine and the motor. By combining the power from the unit to the transmission to implement the power assist and regenerative rotation, it can be miniaturized and simplified to improve the mountability of the vehicle and can be installed in various ways regardless of the power system.
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달장치에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 차량의 동력 전달을 위한 장치에 차동장치를 채택하여 엔진과 전기 모터 및 발전기를 일체화한 간단한 구조로 형성함으로써 하이브리드 구동시스템의 크기를 소형화하여 차량 탑재성 향상과 무게 감소에 의한 에너지 효율 향상 및 동력 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 동력 전달장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a power transmission device of a hybrid vehicle, and in particular, by adopting a differential device to the power transmission device of the hybrid vehicle by forming a simple structure integrating the engine, the electric motor and the generator by miniaturizing the size of the hybrid drive system The present invention relates to a power transmission device of a hybrid vehicle capable of improving energy efficiency and power performance by improving vehicle mountability and reducing weight.
일반적으로 하이브리드 전기자동차는 종래의 내연기관과는 달리 휘발유나 경유 등의 액체 연료를 사용하는 엔진과 전기에너지를 사용하는 모터를 2개의 동력원으로 하도록 되어 있다.In general, a hybrid electric vehicle, unlike a conventional internal combustion engine, has two power sources: an engine using liquid fuel such as gasoline or diesel, and a motor using electric energy.
이러한 하이브리드 차량은 대부분 변속시에 상기 2개의 구동원(엔진과 모터)과 변속장치간의 적절한 제어를 통하여 구동을 위한 동력분배 및 동력조합을 이루게 하여 연비를 현저히 향상시킬 수 있는 구조를 이루고 있다.Most of these hybrid vehicles have a structure that can significantly improve fuel efficiency by achieving power distribution and power combination for driving through proper control between the two driving sources (engine and motor) and the transmission at the time of shifting.
여기서, 하이브리드 차량에 사용되고 있는 동력분배 및 동력조합을 위한 종래의 동력 전달장치는 대부분 유압으로 동작되는 클러치를 구비한 유성기어장치로 구성되어 있다.Here, a conventional power transmission device for power distribution and power combination used in a hybrid vehicle is composed mostly of a planetary gear device having a clutch that is hydraulically operated.
상기 유성기어를 이용하여 동력분배 및 동력조합을 수행하는 병렬형 하이브리드 차량은 유성기어와 엔진 및 모터와 변속기를 연결하는 구조가 복잡하며, 내부의 유압 클러치를 장착하기 위하여 많은 공간을 필요로 하므로 외형이 필요이상 커지게 된다.The parallel hybrid vehicle that performs power distribution and power combination using the planetary gear has a complicated structure connecting the planetary gear, the engine, the motor, and the transmission, and requires a lot of space to install an internal hydraulic clutch. This becomes larger than necessary.
이로 인해 전달 동력의 용량에 비해 부피가 너무 커서 설치 공간을 많이 차지하므로 차량 탑재성이 떨어지고 동력 전달 효율이 떨어지며, 이러한 하이브리드 차량의 동력 전달장치는 전륜 차량에만 장착이 국한되어야 하는 문제점이 있다.
Because of this, the volume is too large compared to the capacity of the transmission power to occupy a lot of installation space, the vehicle mountability is lowered and the power transmission efficiency is reduced, the power transmission device of such a hybrid vehicle has a problem that only the front wheel vehicle should be limited to mounting.
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 유성기어장치를 이용하는 종래의 동력 전달장치에 비해 구조의 소형화 및 간소화를 이루어 차량의 탑재성을 향상시킬 수 있고, 현저히 감소되는 무게에 의해 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량의 동력 전달장치를 제공하는데 있다.The present invention was developed to solve the above-described problems, the object of the present invention is to improve the mountability of the vehicle by making the structure smaller and simplified compared to the conventional power transmission device using a planetary gear device, It is to provide a power transmission device of a hybrid vehicle that can improve the energy efficiency by the significantly reduced weight.
본 발명의 다른 목적은 전,후륜 방식의 하이브리드 차량 구동장치에 상응하여 적용 가능함으로써 설치의 다양성과 동력 성능을 높힐 수 있는 하이브리드 차량의 동력 전달장치를 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a power transmission device of a hybrid vehicle that can be applied to the front, rear wheel type hybrid vehicle driving apparatus to increase the diversity and power performance of the installation.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달장치를 구성하되 하이브리드 차량의 엔진과; 엔진의 출력축과 연결되어 감속 주행시 동력을 받아 전기를 발생시키는 발전기와; 발전기에 연결된 인버터와 연결되어 발전기에서 생성된 전기가 충전되는 배터리와; 배터리 및 인버터에 연결되는 하이브리드 차량용 모터와; 일측은 엔진과 모터의 각 출력축과 연결되고 타측은 변속기의 입력축과 연결되어 구동분배 및 구동조합에 따른 모터와 엔진의 동력을 변속기에 선택적으로 전달하는 차동장치부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention comprises a power transmission device of the hybrid vehicle, but the engine of the hybrid vehicle; A generator connected to the output shaft of the engine and generating electricity by receiving power during deceleration driving; A battery connected with an inverter connected to the generator to charge electricity generated by the generator; A hybrid vehicle motor connected to the battery and the inverter; One side is connected to each output shaft of the engine and the motor, the other side is connected to the input shaft of the transmission to differentially transfer the power of the motor and engine according to the drive distribution and drive combination to the transmission; . ≪ / RTI >
여기서, 상기 모터의 출력축은 중공형으로 형성하고, 엔진의 출력축은 중공형인 모터의 출력축 내부에 설치하여 엔진과 모터 및 차동장치부와 변속기를 직렬로 배치시킴으로서, 동력 전달장치의 전체 크기를 간소화 및 소형화할 수 있고, 전륜과 후륜 방식 모두에 적용 가능하므로 상기 목적이 효과적으로 달성되는 것이다.
Here, the output shaft of the motor is formed in a hollow, the output shaft of the engine is installed inside the output shaft of the hollow motor to arrange the engine, the motor, the differential unit and the transmission in series, simplifying the overall size of the power transmission device and The object can be effectively achieved because it can be miniaturized and can be applied to both the front wheel and the rear wheel system.
이상에서와 같이 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 모터와 동기장치 및 변속기를 엔진과 동일 축상에 연결하는 직렬형을 이루게 하여 전체적인 동력 전달장치의 크기를 소형화하고, 차동전달부 및 클러치의 유압라인을 간소화시킴으로써 설치 공간에 큰 제약을 받지 않아 차량의 탑재성이 향상되는 효과가 있다.As described above, the present invention forms a series type in which a motor, a synchronizing device, and a transmission of a hybrid electric vehicle are connected to the same axis as the engine, thereby miniaturizing the size of the overall power transmission device, and simplifying the hydraulic lines of the differential transmission unit and the clutch. By doing so, the installation space of the vehicle is improved because the installation space is not greatly restricted.
아울러, 하이브리드 전기 차량의 모터와 동기장치 및 변속기를 엔진과 동일 축상에 연결하는 본 발명의 직렬형 배치는 전,후륜 방식의 구동장치에 모두 상응하게 배치될 수 있어 설치의 다양성과 동력 성능을 높힐 수 있는 효과가 있는 것이다.
In addition, the series arrangement of the present invention, which connects the motor, synchronizer and transmission of the hybrid electric vehicle to the same axis as the engine, can be arranged correspondingly to both the front and rear wheel type drive units, thereby increasing the variety of installation and power performance. It can be effective.
도 1 은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력 전달장치 구성을 개략적으로 보인 도면
도 2a 는 본 발명에 의해 차량 시동시 동력전달 흐름도를 보인 도면
도 2b 는 본 발명에 의해 차량 출발시 동력전달 흐름도를 보인 도면
도 3c 는 본 발명에 의해 차량의 정속주행 및 가속시 동력전달 흐름도를 보인 도면1 is a view schematically showing the configuration of a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention;
Figure 2a is a view showing a power transmission flowchart when starting the vehicle according to the present invention
Figure 2b is a view showing a power transmission flow chart at vehicle departure by the present invention
Figure 3c is a view showing a power transmission flow at constant speed and acceleration of the vehicle according to the present invention
이하에서 본 발명의 상기 목적 달성을 실시하기 위한 구체적인 구성과 작용을 바람직한 실시예로 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as a preferred embodiment of the specific configuration and operation for achieving the above object of the present invention will be described.
도 1 은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력 전달장치 구성을 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 하이브리드 차량의 엔진(10)과; 엔진(10)의 출력축(11)과 연결되어 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기(30)와; 발전기(30)에 연결되는 인버터(40)와; 인버터(40)와 연결되어 상기 발전기(30)를 통해 생성된 전기를 충전시키는 배터리(50)와; 배터리(50) 및 인버터(40)에 연결되는 하이브리드 차량용 모터(20); 로 구성된다.1 is a schematic view showing a configuration of a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, as shown in the present invention, the
여기서 본 발명은, 일측이 엔진(10)의 출력축(11) 및 모터(20)의 출력축(21)과 연결되고 타측은 변속기(60)의 입력축(61)과 연결되어 구동분배 및 구동조합에 따른 모터(20)와 엔진(10)의 동력을 변속기(60)에 선택적으로 전달하는 차동장치부(70); 를 더 구비함을 특징으로 한다.In the present invention, one side is connected to the
그리고, 상기 차동장치부(70)는, 엔진(10)의 출력축(11)과 연동하는 제1구동피니언기어(71)와; 모터(20)의 출력축(21)과 연동하는 제2구동피니언기어(72); 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)와 동시 치합되어 연동하는 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74); 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74)와 결합되며, 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)의 동력을 변속기(60)의 입력축(61)으로 전달하는 차동기어케이스(75); 차동기어케이스(75) 내에 설치되며, 제1구동피니언기어(71)를 통한 변속기(60)의 입력축(61)으로의 동력차단 또는 동력보조를 위한 동기화를 수행하는 다판 클러치(76); 로 구성됨을 특징으로 한다.The
또한, 본 발명에 따른 실시예는 상기 모터(20)측 출력축(21)을 중공형으로 형성하고, 엔진(10)의 출력축(11)을 중공형인 모터(20)의 출력축(21) 내부에 위치시켜서 엔진(10)과 모터(20) 및 차동장치부(70)와 변속기(60)를 직렬로 배치시킨 것을 특징으로 한다.In addition, according to the embodiment of the present invention, the
이와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 차량의 동력 전달장치가 동작되는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of operating the power transmission device of the hybrid vehicle of the present invention configured as described above are as follows.
도 2a 는 본 발명에 의해 차량 시동시 동력전달계의 동력 흐름도를 보인 도면이다.Figure 2a is a view showing a power flow diagram of the power train when the vehicle starts in accordance with the present invention.
이에 도시된 본 발명은 모터(20)를 역방향으로 구동시키면 모터(20)의 출력축(21)과 연결된 제2구동피니언기어(72)로 전달된 동력은 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74)를 거쳐 제1구동피니언기어(71)로 전달되므로 제1구동피니언기어(71)는 정방향으로 회전하게 된다.According to the present invention, when the
이때 다판 클러치(76)는 떨어진 상태이고, 엔진(10)의 출력축(11)에 연결된 제1구동피니언기어(71)와 모터(20)의 출력축(21)에 연결된 제2구동피니언기어(72)의 상호 역방향의 회전속도비는 동일하므로 차동기어케이스(75)는 정지된 상태를 취하게 된다.At this time, the
그리고, 제1구동피니언기어(71)의 회전력은 출력축(11)을 통해 엔진(10)에 전달되므로 엔진(10)은 정방향 구동을 일으키게 되어 시동이 켜진 상태가 된다.In addition, since the rotational force of the first
도 2b 는 본 발명에 의해 차량 출발시 동력전달계의 동력 흐름도를 보인 도면이다.Figure 2b is a view showing the power flow diagram of the power train at the vehicle departure in accordance with the present invention.
즉, 엔진(10) 측의 출력축(11) 및 제1구동피니언기어(71)와 모터(20) 측의 출력축(21) 및 제2구동피니언기어(72)가 상호 역방향으로 회전되는 상태에서 모터(20) 측의 출력축(21) 회전속도를 감소시키면 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74)는 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)의 속도 차이만큼 공전하게 되며, 이는 차동기어케이스(75)를 정방향으로 회전시켜 주게 된다.That is, the motor in the state in which the
상기 차동기어케이스(75)가 정방향으로 회전되면 그 동력은 입력축(61)을 통해 변속기(60)에 그대로 전달된다. When the
즉, 모터(20)의 역방향 회전속도를 감소시키는 만큼 정방향으로의 회전속도를 증가시키고, 이로 인해 엔진(10) 측의 정방향 회전속도와의 상대 속도는 감소하므로 결국 차동기어케이스(75)의 회전력을 증대시키며, 그 증대된 회전력은 그대로 변속기(60) 측으로 전달되어 차량을 출발시키게 되는 것이다.That is, the rotational speed in the forward direction is increased by decreasing the reverse rotational speed of the
도 2c 는 본 발명에 의해 차량의 정속주행 및 가속시 동력 흐름도를 보인 도면이다.Figure 2c is a view showing a power flow chart during constant speed driving and acceleration of the vehicle according to the present invention.
즉, 모터(20)의 회전속도가 점차 증가되어 엔진(10)의 회전속도와 동일하게 되면 차동장치부(70) 내부에 설치된 다판 클러치(76)를 작동시킨다. 그러면 엔진(10)과 모터(20) 및 차동장치부(70)의 회전속도는 동일하게 되므로 정속주행시 엔진(10)의 주행모드를 구현하게 되며, 가속시에는 엔진(10)과 모터(20)의 동력을 결합하여 엔진(10)의 동력에 모터(20)의 동력을 보조하여 주므로 가속모드 구현시의 가속에 필요한 출력을 향상시키게 되는 것이다.That is, when the rotation speed of the
그리고, 감속주행시에는 모터(20)의 구동력을 줄이고, 제동시에는 제동에 의해 발생하는 에너지와 엔진(10)의 여유 동력을 발전기(30)에 전달하여 발전기(30)에서 발전한 전기를 배터리(50)에 공급하는 것이다. In addition, the driving force of the
여기서, 상기 차동장치부(70)는 차량 상태에 따른 주행모드에 대한 명령 신호를 하이브리드 컨트롤유닛(도면에 미도시)으로부터 입력받아 구동분배 또는 구동조합에 의한 구동력을 변속기(60)의 입력축(61)으로 공급한다.Here, the
이러한 본 발명은 엔진(10), 모터(20), 차동장치부(70), 변속기(60)가 직렬로 배치된 것으로서, 일반적으로 전륜구동인 경우에는 구동원(엔진(10), 모터)과 차동장치부(70)와 구동부(변속기)가 병렬구조를 이루는 데에 반해 본 발명처럼 직렬로 배치된 구동원(엔진, 모터)와 차동장치부(70) 및 구동부(변속기)는 전륜은 물론 후륜구동의 구조에도 적합할 수 있는 장점이 있다.The present invention is that the
그리고, 차동장치부(70)에 설치되는 다판 클러치(76) 구성을 "LSD"와 같은 유압식으로 적용할 경우 차동장치부(70)의 구조를 현저히 작게 할 수 있어 소형화가 가능하며, 다판 클러치(76)의 작동유는 변속기(60)측에 형성된 유압라인을 연장시키면 되므로 유압라인의 배치구조를 보다 간소화 할 수 있어 차량의 탑재성이 향상되는 것이다.
In addition, when the configuration of the
10 : 엔진 11, 21 : 출력축
20 : 모터 30 : 발전기
50 : 배터리 60 : 변속기
70 : 차동장치부 71 : 제1구동피니언기어
72 : 제2구동피니언기어 73 : 제1종동피니언기어
74 : 제2종동피니언기어 75 : 차동기어케이스
76 : 다판 클러치10:
20: motor 30: generator
50: battery 60: transmission
70: differential unit 71: first drive pinion gear
72: 2nd Drive Pinion Gear 73: 1st Drive Pinion Gear
74: second driven pinion gear 75: differential gear case
76: multi-plate clutch
Claims (3)
하이브리드 차량의 엔진(10)과;
엔진(10)의 출력축(11)과 연결되어 감속 주행시 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기(30)와;
발전기(30)에 연결된 인버터(40)와 연결되어 발전기(30)를 통해 생성된 전기가 충전되는 배터리(50)와;
배터리(50) 및 인버터(40)에 연결되는 하이브리드 차량용 모터(20)와;
일측은 엔진(10)과 모터(20)의 각 출력축(11)(21)과 연결되고 타측은 변속기(60)의 입력축(61)과 연결되어 구동분배 및 구동조합에 따른 모터(20)와 엔진(10)의 동력을 변속기(60)에 선택적으로 전달하는 차동장치부(70);
로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달장치.
In constructing a power transmission device of a hybrid vehicle,
An engine 10 of the hybrid vehicle;
A generator 30 connected to the output shaft 11 of the engine 10 to generate electricity by receiving power during deceleration driving;
A battery 50 connected with an inverter 40 connected to the generator 30 to charge electricity generated through the generator 30;
A hybrid vehicle motor 20 connected to the battery 50 and the inverter 40;
One side is connected to each of the output shafts 11 and 21 of the engine 10 and the motor 20, and the other side is connected to the input shaft 61 of the transmission 60 so that the motor 20 and the engine according to the drive distribution and drive combination A differential unit 70 for selectively transmitting power of 10 to the transmission 60;
Power transmission device for a hybrid vehicle, characterized in that consisting of.
차동장치부(70)는,
엔진(10)과 모터(20)의 출력축(11)(21)과 각각 연동하는 제1구동피니언기어(71)와 제2구동피니언기어(72);
제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)와 동시 치합되어 연동하는 제1 및 제2종동피니언기어(73)(74);
제1 및 제2종동피니언기어(73)(74)와 결합되며, 제1 및 제2구동피니언기어(71)(72)의 동력을 변속기(60)의 입력축(61)으로 전달하는 차동기어케이스(75);
차동기어케이스(75) 내에 설치되며, 제1구동피니언기어(71)를 통한 변속기(60)의 입력축(61)으로의 동력차단 또는 동력보조를 위한 동기화를 수행하는 다판 클러치(76);
로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달장치.
The method of claim 1,
Differential unit 70,
A first driving pinion gear 71 and a second driving pinion gear 72 that interlock with the output shafts 11 and 21 of the engine 10 and the motor 20, respectively;
First and second driven pinion gears 73 and 74 interlocked with and interlocked with the first and second drive pinion gears 71 and 72;
A differential gear case coupled to the first and second driven pinion gears 73 and 74 and transmitting the power of the first and second drive pinion gears 71 and 72 to the input shaft 61 of the transmission 60. 75;
A multi-plate clutch (76) installed in the differential gear case (75) and performing synchronization for power interruption or power assistance to the input shaft (61) of the transmission (60) through the first drive pinion gear (71);
Power transmission device for a hybrid vehicle, characterized in that consisting of.
모터(20)의 출력축(21)은 중공형으로 형성하고,
엔진(10)의 출력축(11)은 중공형 모터(20)의 출력축(21) 내부에 위치시켜서
엔진(10)과 모터(20) 및 차동장치부(70)와 변속기(60)를 직렬로 배치시킨 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달장치.The method of claim 1,
The output shaft 21 of the motor 20 is formed in a hollow shape,
The output shaft 11 of the engine 10 is located inside the output shaft 21 of the hollow motor 20
A power transmission device for a hybrid vehicle, characterized in that the engine (10), the motor (20), the differential unit (70) and the transmission (60) are arranged in series.
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