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KR101339242B1 - 하이브리드 차량의 토크 리미터 - Google Patents

하이브리드 차량의 토크 리미터 Download PDF

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Abstract

하이브리드 차량의 토크 리미터가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 토크 리미터는엔진과 모터/제너레이터 사이의 회전축 상에 구성되는 하이브리드 차량의 토크 리미터에 있어서, 입력부재의 반경방향 외측에 토셔널 댐퍼가 구성되고, 상기 토셔널 댐퍼의 반경방향 외측과 출력부재 사이에 마찰기구가 구성되어 엔진의 회전동력이 입력부재, 토셔널 댐퍼, 마찰부재, 출력부재의 순으로 전달되는 동력전달경로를 갖는다.

Description

하이브리드 차량의 토크 리미터{TORQUE LIMITER FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 토크 리미터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마찰 내구성을 향상시키고, 마찰부재의 용량을 작게 할 수 있도록 하는 하이브리드 차량의 토크 리미터에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동하는 것을 의미하며, 동력원은 주로 연료를 사용하여 동력을 얻는 엔진과, 전기에 의하여 구동되는 모터 및 발전을 이루는 제너레이터의 기능을 동시에 수행하는 모터/제너레이터로 구성된다.
상기와 같은 하이브리드 차량은 연비향상 효과가 가장 크게 이루어지는데, 이는 가속을 할 때 모터/제너레이터를 이용한 동력 보조와 함께 자동 변속 제어를 통한 엔진의 최적 운전을 수행함으로써, 기존의 가솔린 엔진과 자동 변속기를 탑재한 차량에 비하여 우수한 연비를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 적용부위를 설명하기 위한 하이브리드 차량의 일반적인 동력 전달 계통도이다.
도 1을 참조하면, 상기 하이브리드 차량은 엔진(ENG)의 출력 측에 토크 리미터(TL)를 두고, 그 후측에 모터/제너레이터(M/G)를 포함하는 자동 변속기(TM)를 배치하고, 상기 자동 변속기(TM)로부터 출력되는 동력으로 구동륜(W)을 구동시키도록 구성된다.
또한, 상기 하이브리드 차량을 전체적으로 총합 제어하는 하이브리드 제어유닛은 엔진 제어유닛과 트랜스미션 제어유닛을 제어하고, 배터리 관리 시스템과 운전자가 직접 조작하는 여러 기구와 전기적으로 연결되어 현재의 차량 운전상태를 입력받아 상기 모터/제너레이터를 제어하는 모터 컨트롤 유닛을 제어한다.
상기와 같은 하이브리드 차량에서, 상기 토크 리미터(TL)는 모드 전환시에 발생할 수 있는 엔진과 모터/제너레이터 사이의 인풋 샤프트에 걸리는 순간적인 역토크를 흡수하기 위한 기계적인 퓨즈장치이다.
이러한 토크 리미터(TL)는 차량의 발진 시, 내부의 마찰부재에 의한 슬립작동으로 과도한 토크전달을 방지하는 역할뿐만 아니라, 내부의 토셔널 댐퍼에 의해 엔진에서 발생하는 폭발성분의 큰 진동성분을 절연시키는 역할을 담당한다.
따라서 상기 토크 리미터(TL)는 과도한 토크를 제외하고는 엔진의 토크 변동을 감당해야 하므로 강건한 내구 설계 및 구조가 요구된다.
상기와 같은 요구 조건을 충족시키는 종래 토크 리미터의 동력 전달 경로를 살펴보면 도 4와 같다.
도 4를 참조하면, (A) 타입은 엔진의 회전동력이 외측으로 배치된 마찰기구에서 내측으로 배치된 토셔널 댐퍼를 거쳐 출력축으로 전달되도록 하는 동력 전달 경로를 갖는다.
그리고 (B) 타입은 엔진의 회전동력이 외측으로 배치된 토셔널 댐퍼에서 내측으로 배치된 마찰기구를 거쳐 출력축으로 전달되도록 하는 동력 전달 경로를 갖는다.
그러나 상기 (A) 타입과 같은 경우에는 마찰 내구성은 강하다는 장점은 있으나, 마찰기구의 용량이 커야하며, 토셔널 댐퍼의 강성이 커서 부밍에 불리하다는 문제점이 있다.
그리고 상기 (B) 타입과 같은 경우에는 토셔널 댐퍼 강성이 작아 부밍에 유리하고, 마찰기구의 용량이 작아도 된다는 장점은 있으나, 마찰 내구성이 불리하다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 엔진의 토크 변동량이 토셔널 댐퍼에 의해 먼저 저감되어 최대 한계 토크값이 낮아지고, 모멘트 길이의 확보로 마찰부재의 용량을 작게 하면서도 마찰부재의 내구 측면에서 유리한 하이브리드 차량의 토크 리미터를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진과 모터/제너레이터 사이의 회전축 상에 구성되는 하이브리드 차량의 토크 리미터에 있어서, 입력부재의 반경방향 외측에 토셔널 댐퍼가 구성되고, 상기 토셔널 댐퍼의 반경방향 외측과 출력부재 사이에 마찰기구가 구성되어 엔진의 회전동력이 입력부재, 토셔널 댐퍼, 마찰부재, 출력부재의 순으로 전달되는 동력전달경로를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 리미터를 제공할 수 있다.
또한, 상기 토셔널 댐퍼는 상기 입력부재의 외주 측에 일체로 형성되는 드라이브 플레이트; 상기 드라이브 플레이트로부터 전달받은 회전동력의 비틀림 진동을 흡수 및 감쇠하는 다수의 댐퍼 스프링 조립체; 상기 댐퍼 스프링 조립체를 통해 회전동력을 전달받는 드리븐 플레이트로 구성될 수 있다.
또한, 상기 마찰기구는 상기 토셔널 댐퍼의 드리븐 플레이트의 외경부 양측에 결합되는 마찰부재; 상기 마찰부재가 프론트 커버에 밀착되도록 가압하는 압력판; 상기 압력판과 리어 커버 사이에 개재되어 상기 압력판이 마찰부재에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 디스크 스프링으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 엔진의 토크 변동량이 토셔널 댐퍼에 의하여 먼저 저감되어 최대 한계 토크값이 크게 낮아지고, 모멘트 길이의 확보로 마찰부재의 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 토셔널 댐퍼에서 진동이 먼저 흡수된 상태에서 마찰기구로 동력이 전달되므로 마찰부재의 내구 측면에서 매우 유리하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 적용부위를 설명하기 위한 하이브리드 차량의 일반적인 동력 전달 계통도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 동력 전달 경로도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.
도 5는 종래에 따른 토크 리미터의 동력 전달 경로도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 적용부위를 설명하기 위한 하이브리드 차량의 일반적인 동력 전달 계통도이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 동력 전달 계통은 엔진(ENG), 토크 리미터(TL), 모터/제너레이터(M/G), 자동 변속기(TM), 디프렌셜(DFF)를 포함하여 이루어진다.
엔진(ENG)의 출력 측에 토크 리미터(TL)를 두고, 그 후측에 모터/제너레이터(M/G)를 포함하는 자동 변속기(TM)를 배치한다.
상기 자동 변속기(TM)로부터 출력되는 동력은 디프렌셜(DFF)을 거쳐 구동륜(W)을 구동시키도록 구성된다.
상기 토크 리미터(TL)는 차량의 발진 시, 내부의 마찰부재에 의한 슬립작동으로 과도한 토크전달을 방지하는 역할을 하고, 동시에 내부의 토셔널 댐퍼에 의해 엔진에서 발생하는 폭발성분의 큰 진동성분을 절연시키는 역할을 담당한다.
상기 모터/제너레이터(M/G)는 회전동력을 공급하는 모터로 작동하거나, 역으로 입력되는 회전력에 의하여 회전하면서 전기를 생성하는 발전기 역할을 수행한다.
이를 위하여 상기 모터/제너레이터(M/G)는 고정자가 변속기 하우징(H)에 고정되고, 회전자가 회전축에 연결된다.
상기 자동 변속기(TM)는 자동 변속기로서, 상기 입력축을 통해 입력되는 회전동력을 차량의 운전 조건에 따라 자동으로 다단 또는 무단 변속하여 출력한다.
상기 디프렌셜(DFF)은 상기 자동 변속기(TM)로부터 출력되는 회전동력을 최종 감속함과 동시에 차동 제어하여 구동륜(W)을 구동시킨다.
상기와 같이 구성되는 동력 전달 계통은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터(TL)의 적용부위를 설명하기 위한 것으로서, 하나의 실시 예를 개시하였을 뿐이므로 이에 한정되지는 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터(TL)는 입력부재(6), 토셔널 댐퍼(8), 마찰기구(10), 출력부재(12)를 포함한다.
상기 입력부재(6)는 엔진 측 출력부재인 크랭크샤프트(미도시)와 연결되어 엔진의 회전동력을 전달받는다.
상기 토셔널 댐퍼(8)는 상기 입력부재(6)와 일체로 형성되는 드라이브 플레이트(14)와, 상기 드라이브 플레이트(14)로부터 전달받은 회전동력의 비틀림 진동을 흡수 및 감쇠하는 다수의 댐퍼 스프링 조립체(16)와, 상기 댐퍼 스프링 조립체(16)를 통해 회전동력을 전달받는 드리븐 플레이트(18)로 구성된다.
상기 마찰기구(10)는 상기 드리븐 플레이트(18)의 외경부에 결합되는 마찰부재(20)와, 상기 마찰부재(20)와 프론트 커버(22)가 밀착되도록 하는 압력판(24)과, 상기 압력판(24)과 리어 커버(26) 사이에 개재되어 상기 압력판(24)이 상기 마찰부재(20)와 밀착되도록 탄성력을 제공하는 디스크 스프링(28)으로 구성된다.
상기 출력부재(12)는 상기 리어 커버(26)와 연결되어 마찰기구(10)에서 전달되는 회전동력을 출력한다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 토크 리미터(TL)는 엔진 측으로부터 전달되는 회전동력이 토셔널 댐퍼(8)와 마찰기구(10)를 통해 출력되면서 비틀림 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 것이다.
즉, 엔진의 토크 변동량이 반경방향 내측에 위치한 토셔널 댐퍼(8)에서 저감되어 최대 한계 토크 값이 낮아진 상태에서, 반경방향 외측에 배치된 마찰기구(10)로 전달되는 바, 모멘트 길이의 확보로 마찰부재(20)의 용량을 작게 할 수 있다.
또한, 반경방향 내측에 위치한 토셔널 댐퍼(8)에서 진동이 흡수된 상태에서 마찰기구(10)로 동력이 전달되므로 마찰기구(10)의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
6... 입력부재 8... 토셔널 댐퍼
10... 마찰기구 12... 출력부재
14... 드라이브 플레이트 16... 댐퍼 스프링 조립체
18... 드리븐 플레이트 20... 마찰부재
24... 압력판 28... 디스크 스프링

Claims (5)

  1. 엔진과 모터/제너레이터 사이의 회전축 상에 구성되는 하이브리드 차량의 토크 리미터에 있어서,
    입력부재의 반경방향 외측에 토셔널 댐퍼가 구성되고, 상기 토셔널 댐퍼의 반경방향 외측과 출력부재 사이에 마찰기구가 구성되어 엔진의 회전동력이 입력부재, 토셔널 댐퍼, 마찰부재, 출력부재의 순으로 전달되는 동력전달경로를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 리미터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토셔널 댐퍼는
    상기 입력부재의 외주 측에 일체로 형성되는 드라이브 플레이트;
    상기 드라이브 플레이트로부터 전달받은 회전동력의 비틀림 진동을 흡수 및 감쇠하는 다수의 댐퍼 스프링 조립체;
    상기 댐퍼 스프링 조립체를 통해 회전동력을 전달받는 드리븐 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 리미터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마찰기구는
    상기 토셔널 댐퍼의 드리븐 플레이트의 외경부 양측에 결합되는 마찰부재;
    상기 마찰부재가 프론트 커버에 밀착되도록 가압하는 압력판;
    상기 압력판과 리어 커버 사이에 개재되어 상기 압력판이 마찰부재에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 디스크 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 토크 리미터.
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