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KR102166708B1 - 하이브리드 차량용 동력 전달장치 - Google Patents

하이브리드 차량용 동력 전달장치 Download PDF

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KR102166708B1
KR102166708B1 KR1020150026260A KR20150026260A KR102166708B1 KR 102166708 B1 KR102166708 B1 KR 102166708B1 KR 1020150026260 A KR1020150026260 A KR 1020150026260A KR 20150026260 A KR20150026260 A KR 20150026260A KR 102166708 B1 KR102166708 B1 KR 102166708B1
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안철민
변성곤
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현대자동차주식회사
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Abstract

하이브리드 차량용 동력 전달장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 클러치부와 변속기 사이에 모터부가 배치됨과 동시에 상기 모터부는 토션 댐퍼와 상기 변속기 사이에 배치되되, 상기 토션 댐퍼는 상기 변속기의 입력단에 연결되어 상기 모터부 및 엔진에 의한 동력 전달시 모터부 및 엔진에 의한 진동을 동시에 흡수할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 차량용 동력 전달장치{POWER TRANSMISSION DEVICE FOR HEV}
본 발명은 하이브리드 차량용 동력 전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 클러치 전단에 토션 댐퍼가 삭제되고, 모터부와 변속기 사이에 토션 댐퍼를 설치하고, 이 토션 댐퍼의 끝단이 변속기 입력단에 연결함으로써 엔진과 모터부에 의한 동력 전달시 엔진과 모터부에 의한 진동을 동시에 흡수하여 현재의 하이브리드 시스템보다 비용면에서 경제적이고, 응답성이 좋은 하이브리드 차량용 동력 전달장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량용 동력전달장치는 자동변속기, 모터, 엔진 및 ISG(Integrated Startor & Generator)가 일렬로 배열되는 레이아웃을 갖는다.
엔진과 모터를 이용한 하이브리드 자동차에서, 상기 모터의 역할은 초기 출발시 구동모터(초기 출발 영역시 저 RPM에서 효율이 좋은 모터의 특성을 이용)를 사용하여 차량의 출발을 도모하며, 차량이 일정속도를 갖게 되면 상기 제너레이터, 즉 ISG가 엔진을 시동하여 엔진의 출력과 모터의 출력을 동시에 이용하게 된다.
이때, 엔진의 출력과 ISG를 사용하여 발전된 에너지를 이용하는 모터의 출력을 통합적으로 사용하기 위해서 각각의 출력을 자동변속기의 유성기어의 한 유니트와 결합한 구조를 갖게 된다.
즉, 상기 엔진은 유성기어의 캐리어와, 상기 ISG는 유성기어의 선기어와, 상기 구동모터는 링기어와 연결된 구조를 갖는다.
따라서, 엔진의 회전동력이 자동변속기의 유성기어장치를 통해 변속되어 구동축에 전달되고, 이 구동축에 전달된 동력은 추진축을 통해 구동륜으로 전달된다.
이와 동시에, 자동변속기의 유성기어중 선기어와 연결된 ISG는 주행중 감속하게 되면, 엔진의 동력을 전달받아 전기를 발생시키게 되고, 또한 상기 ISG에서 발생된 전기는 인버터(미도시됨)를 통해 충전기에 충전되고, 이후 차량의 발진시나 가속시 상기 구동축을 회전시키는 구동모터에 전기를 제공하게 된다.
이러한 하이브리드 차량의 동력전달장치는 자동변속기, 모터, 토크컨버터, 엔진 및 ISG(Integrated Startor &Generator)가 일축상에 배열된 구조이기 때문에, 엔진룸의 전장이 길어져 각 구성에 대한 레이아웃 및 탑재에 매우 불리한 구조로 되어 있고, 이에 서로 다른 다수의 플랫폼(platform)에 공통적으로 적용하기가 어려운 단점이 있는바, 이러한 점을 감안하여 양산에 유리하면서도 최적의 레이아웃을 갖는 동력전달장치의 개발이 계속 진행중에 있다.
한편, 이와 관련된 선행기술로 US 8267208 인 "Drive unit for a Hybrid Vehicle and Method of assembly"에 의하면 모터는 엔진과 클러치 사이에 배치되어 있고, JP 제2011-183820호인 "하이브리드 차량용 동력 전달 장치"의 경우, 반드시 하우징이 필요한 구조로, 이러한 구성은 모두 엔진의 'inertia'로 작용되며, 또한 습식 클러치가 적용되어 클러치의 작동 이후에 작동유가 하우징 내부에 잔존하게 되어 추가적인 'inertia'로 작용되는 문제점이 존재하였다.
이에 본 발명은, 모터가 클러치/토션 댐퍼와 변속기 사이에 위치하게 하고, 토션댐퍼가 변속기 입력단에 연결함으로써 엔진 및 모터의 진동을 동시에 흡수할 수 있는 하이브리드 차량용 동력 전달장치를 제공함으로써 불필요한 'inertia'를 줄일 수 있는 변속기 레이아웃에 관한 것이다.
상기한 배경기술로서 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.
US 8267208 JP 제2011-183820호
본 발명은 선행문헌에 개시된 바와 같은 변속기 레이아웃을 개선하여 모터부가 클러치부와 변속기 사이 및 토션댐퍼와 변속기 사이에 위치하게 하고, 토션댐퍼의 끝단이 변속기 입력단에 연결토록 함으로써 엔진 및 모터부에 의한 동력 전달시 진동을 동시에 흡수할 수 있게 하여 불필요한 'inertia'를 줄일 수 있는 하이브리드 차량용 동력 전달장치를 제공함에 그 목적이 있다.
하이브리드 차량용 동력 전달장치가 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 클러치부와 변속기 사이에 모터부가 배치됨과 동시에 상기 모터부는 토션 댐퍼와 상기 변속기 사이에 배치되되, 상기 토션 댐퍼는 상기 변속기의 입력단에 연결되어 상기 모터부 및 엔진에 의한 동력 전달시 모터부 및 엔진에 의한 진동을 동시에 흡수할 수 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 모터부는 모터 고정자와 이 모터 고정자의 내측에서 회전하는 모터 회전자로 구성되고, 상기 모터 회전자의 외경부와 좌측면을 감싸면서 배치되는 모터 커버를 포함하되, 외측단은 상기 모터 회전자에 지지 결합되고, 그 내측단은 상기 변속기의 입력단과 부시를 매개로 연결된 모터 지지축이 마련되며, 상기 모터 지지축의 내측단과 상기 모터 커버의 내측단간에는 모터 지지축의 회전을 지지하는 지지베어링이 설치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 모터 지지축의 일단과 상기 클러치부의 일단은 볼트와 너트를 매개로 결합되고, 상기 클러치부의 일지점에는 상기 토션댐퍼가 볼트를 매개로 연결되고, 상기 토션댐퍼는 상기 변속기 입력단과 스플라인 결합된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 모터 지지축의 일단과 상기 클러치부의 일단을 연결하는 볼트와 너트의 결합 위치가 상기 클러치부와 상기 모터지지축 사이에 설치된 콘센트릭 슬레이브 실린더의 내측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 콘센트릭 슬레이브 실린더의 작동에 따라 상기 클러치부를 온오프 시키는 플레이트는 연결볼트를 매개로 상기 클러치부에 결합된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 클러치부의 상부에는 엔진 속도 센서가 장착되고, 상기 모터커버의 내측단 우측면에는 모터 위치 센서가 장착된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치에 의한다면 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.
첫째, 모터부와 변속기 사이임과 동시에 엔진과 변속기 사이에 설치된 토션 댐퍼를 통해 모터부와 엔진에 의한 동력 전달시 진동을 흡수할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 종래의 하이브리드 변속기의 레이아웃에 비해 'inertia'를 줄일 수 있는 이점이 있다.
셋째, 엔진 클러치의 동기화 시간이 종래에 비해 줄어들고, 슬립에 의한 에너지 손실이 줄어드는 이점이 있다.
넷째, 엔진의 HSG 를 삭제할 수 있는 등 다양한 효과가 구현된다.
도 1은 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치의 레이아웃을 보여주는 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치에 의한 레이아웃을 종래 기술과 비교하는 개략도.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치의 레이아웃을 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 2는 본 발명인 하이브리드 차량용 동력 전달장치에 의한 레이아웃을 종래 기술과 비교하는 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 클러치부(100)와 변속기(200) 사이에 모터부(300)가 배치됨과 동시에 이 모터부(300)는 토션 댐퍼(400)와 상기 변속기(200)사이에 배치되되, 토션 댐퍼(400)는 변속기의 입력단(500)에 연결되어 모터부(300) 및 엔진에 의한 동력 전달시 모터부(300) 및 엔진에 의한 진동을 동시에 흡수할 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 특징으로 한다.
즉, 동력 전달 흐름을 종래 기술과 비교할 수 있는 도 2 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 종래 동력 전달 흐름에서 종래의 레이아웃인 도 2(b)에 비해, 엔진과 모터부 사이에 설치된 토션 댐퍼가 모터부와 변속기 사이에 설치된 것에 그 기술적 특징이 있는 것이다.
이러한 레이 아웃으로 인해 모터부(300)와 엔진에 의한 동력 전달시 하나의 토션 댐퍼(400)로 모터부(300)에 의한 진동 및 엔진에 의한 진동을 모두 흡수할 수 있는 효과가 구현된다.
한편, 상기와 같은 동력 전달 흐름이 가능하도록 구성된 실제 레이아웃이 도 1에 도시되어 있으며, 도시된 바와 같이, 도면상 중심부에 모터부(300)가 위치하고, 이 모터부(300)의 우측에는 클러치부(100)가 마련되며, 그 좌측에는 변속기(200)가 위치한다.
즉, 클러치부(100)와 변속기(200) 사이에 모터부(300)가 배치됨과 동시에 이 모터부(300)는 다시 토션 댐퍼(400)와 변속기(200)사이에 배치되며, 이하 구체적으로 후술하겠지만, 토션 댐퍼(400)는 변속기의 입력단(500)에 연결되어 모터부(300) 및 엔진에 의한 동력 전달시 모터부(300)에 의한 진동 및 엔진에 의한 진동을 모두 흡수할 수 있는 효과가 구현된다.
한편, 상기와 같은 효과가 구현되는 본 발명의 레이 아웃을 도 1을 참조로 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 모터부(300)는 모터 고정자(310)와 이 모터 고정자(310)의 내측에서 회전하는 모터 회전자(320)로 구성된다.
또한, 모터 회전자(320)의 외경부와 좌측면을 감싸면서 배치되는 모터 커버(600)가 마련되며, 그 외측단은 모터 회전자(320)에 지지 결합되고, 그 내측단은 변속기의 입력단(500)과 부시(700)를 매개로 연결된 모터 지지축(800)이 마련된다.
이 모터 지지축(800)의 내측단은 도시된 바와 같이 "ㄷ"의 단면 형상을 가지면, 그 끝단은 하방으로 연장 형성되어 있는데, 그 끝단은 변속기의 입력단(500)과 부시(700)를 매개로 연결되어 상대적 회전 운동이 가능하도록 구성되어 있으며, 모터 지지축(800)의 내측단과 모터 커버(600)의 내측단간에는 모터 지지축(800)의 회전을 지지하는 지지베어링(900)이 설치된 것을 그 기술적 특징으로 한다.
또한, 도시된 바와 같이, 모터 지지축(800)의 일단과 클러치부(100)의 일단은 볼트(420)와 너트(430)를 매개로 결합되어 있다.
즉, 모터 지지축(800)의 끝단과 클러치부(100)의 일단이 볼트(420)와 너트(430)를 매개로 연결됨으로써, 엔진에서 공급되는 동력에 의한 진동은 클러치부(100)의 일지점에 연결된 토션 댐퍼(400)에 의해 진동이 흡수됨은 물론, 모터부(300)에서 공급되는 동력에 의한 진동 역시 모터 지지축(800)에서 볼트(420)와 너트(430)를 매개로 연결된 클러치부(100)를 지나 이 클러치부(100)의 일지점에 형성된 토션 댐퍼(400)에 의해 모터부(300)에 의한 진동 역시 흡수되는 효과가 구현되는 것이다.
또한, 모터 지지축(800)의 일단과 클러치부(100)의 일단을 연결하는 볼트(420)와 너트(430)의 결합 위치는 클러치부(100)와 모터 지지축(800) 사이에 설치된 콘센트릭 슬레이브 실린더(CSC, 910)의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하며, 콘센트릭 슬레이브 실린더(CSC, 910)의 작동에 따라 클러치부(100)를 온오프 시키는 플레이트(130)는 연결볼트(131)를 매개로 클러치부(100)에 결합된 것을 특징으로 한다.
결국, 하이브리드용 동력전달장치의 공간 활용 및 이너시아(inertia) 변경을 위해 클러치부(100)와 변속기(200) 사이에는 모터부(300)가 배치됨과 동시에 이 모터부(300)는 토션 댐퍼(400)와 변속기(200) 사이에 배치됨으로써, 종래의 하이브리드용 동력전달장치의 레이아웃에 비해 동기화 되는 시간이 줄어듦은 물론, 슬립에 의한 에너지 손실도 줄일 수 있는 효과가 구현되는 것이다.
한편, 클러치부(100)의 상부에는 엔진 속도 센서(110)가 장착되고, 모터커버(600)의 내측단 우측면에는 모터 위치 센서(120)가 장착되어, 모터 회전자(320)의 위치 및 회전수 등을 감지하는 역할을 수행한다.
이와 같이, 도 2(a)의 동력 흐름 경로에 도시된 바와 같이, 토션 댐퍼(400)를 모터부(300)의 후단이자 모터부(300)와 변속기(200) 사이에 배치함으로써 엔진에 의한 진동 및 모터부(300)에 의한 진동을 동시에 흡수할 수 있음은 물론, 불필요한 'inertia'를 줄임으로써 종래에 비해 동기화 되는 시간은 물론 슬립량도 감소되는 하이브리드 차량용 동력 전달장치가 본 발명에 의해 구현된다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 클러치부 110 : 엔진 속도 센서
120 : 모터 위치 센서 130 : 플레이트
131 : 연결볼트 200 : 변속기
300 : 모터부 310 : 모터 고정자
320 : 모터 회전자 400 : 토션 댐퍼
410 : 볼트 500 : 변속기 입력단
510 : 스플라인 600 : 모터 커버
700 : 부시 800 : 모터 지지축
900 : 지지 베어링 910 : CSC

Claims (6)

  1. 클러치부와 변속기 사이에 모터부가 배치됨과 동시에 상기 모터부는 토션 댐퍼와 상기 변속기 사이에 배치되되,
    상기 토션 댐퍼는 상기 변속기의 입력단에 연결되어 상기 모터부 및 엔진에 의한 동력 전달시 모터부 및 엔진에 의한 진동을 동시에 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터부는 모터 고정자와 이 모터 고정자의 내측에서 회전하는 모터 회전자로 구성되고,
    상기 모터 회전자의 외경부와 좌측면을 감싸면서 배치되는 모터 커버를 포함하되,
    외측단은 상기 모터 회전자에 지지 결합되고, 그 내측단은 상기 변속기의 입력단과 부시를 매개로 연결된 모터 지지축이 마련되며,
    상기 모터 지지축의 내측단과 상기 모터 커버의 내측단간에는 모터 지지축의 회전을 지지하는 지지베어링이 설치된 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 지지축의 일단과 상기 클러치부의 일단은 볼트와 너트를 매개로 결합되고,
    상기 클러치부의 일지점에는 상기 토션댐퍼가 볼트를 매개로 연결되고, 상기 토션댐퍼는 상기 변속기 입력단과 스플라인 결합된 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 모터 지지축의 일단과 상기 클러치부의 일단을 연결하는 볼트와 너트의 결합 위치가 상기 클러치부와 상기 모터지지축 사이에 설치된 콘센트릭 슬레이브 실린더의 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 콘센트릭 슬레이브 실린더의 작동에 따라 상기 클러치부를 온오프 시키는 플레이트는 연결볼트를 매개로 상기 클러치부에 결합된 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클러치부의 상부에는 엔진 속도 센서가 장착되고,
    상기 모터커버의 내측단 우측면에는 모터 위치 센서가 장착된 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량용 동력 전달장치.

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