KR20090111415A - 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크 컨버터를 구비하지 않은 하이브리드 차량의 자동 변속기에 있어, 주행중 감속 및 제동시 자동 변속기의 입력축에 대한 역회전을 인위적으로 제한함으로써, 입력축과 직결되도록 설치된 오일 펌프의 역회전을 배제하고, 이를 통해 작동유의 토출 불량에 대한 문제를 해소할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 크랭크 축과 댐퍼를 매개로 연결되는 중간축과, 상기 중간축과 발진 클러치를 매개로 가변 연결되는 입력축, 상기 입력축과 직결되는 로터를 갖춘 모터/제너레이터, 상기 입력축에 직결되어 구동되는 오일 펌프, 상기 입력축에 설치되는 유성기어세트 및, 상기 입력축을 변속기 케이스에 대해 역방향으로의 회전을 구속하는 역회전 방지기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

자동 변속기, 하이브리드, 입력축, 역회전, 방지, 오일 펌프

Description

자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치{Device for preventing reverse rotation of input shaft in hybrid vehicle with automatic transmission}

본 발명은 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 주행중 감속 및 제동시 자동 변속기의 입력축에 대한 역회전을 방지할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 자동 변속기의 입력축 역회전 방지장치에 관한 것이다.

근래에 들어 자동차에 있어 연비의 향상 요구와 배기가스중 포함된 유해성분의 배출 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가되어 있는 바, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 자동차가 주목받고 있는 실정이다.

이러한, 하이브리드 자동차는 화석 연료의 연소에 의해 동력을 생성하는 엔진과 배터리에 저장된 전기 에너지에 의해 동력을 생성하는 전기 모터에 의한 복합 구동을 수행하는 차량으로서, 운전자의 필요나 차량의 주행 조건 등에 따라 엔진에 의한 구동과 전기 모터에 의한 구동 및 이들이 적절히 조합된 구동 등의 다양한 형태의 구동 상태를 적절히 조합하면서 주행 상태를 유지하도록 되어 있다.

더욱 상세하게 설명하자면, 하이브리드 자동차의 구동은 HEV(Hybrid Emission Vehicle) 모드와, ZEV(Zero Emission Vehicle) 모드로 구분되며, 상기 HEV 모드는 엔진의 구동이 이루어지는 주행 모드로서 배기가스의 방출이 필연적인 상태이며, ZEV 모드는 엔진은 구동되지 않고 배터리의 전력을 공급받은 전기 모터의 동력에 의해 구동되는 주행 모드로서 배기가스의 방출이 없는 상태이다.

이 결과, 하이브리드 자동차는 ZEV 모드 주행에 의해 종래의 화석 연료를 연소하는 내연기관을 갖춘 차량에 비하여 배기가스에 의한 대기오염을 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 하이브리드 자동차에는 발전기가 탑재되어 있어서, 엔진에 의한 구동이 이루어지는 상태 또는 차량의 관성 주행시에 상기 발전기에서 발생되는 전기로 배터리를 충전할 수 있도록 되어 있다.

이러한 하이브리드 자동차에 있어 동력전달계통의 구성은 크게 엔진과, 유성기어세트를 갖춘 자동 변속기 및, 저장된 전기에 의해 구동되고 관성 주행시 전기를 발전하는 모터/제너레이터 등으로 이루어지는 데, 특히 토크 컨버터를 갖추고 있지 않은 하이브리드 자동차에서는 주행중 감속 및 제동시 자동 변속기의 입력축이 역회전하면서 모터/제너레이터를 통해 감속 에너지를 배터리의 충전 에너지로 활용하게 된다.

그런데, 상기와 같이 토크 컨버터를 갖추고 있지 않은 하이브리드 차량의 자 동 변속기는 입력축에 오일 펌프의 내접기어가 직결되는 구조로 되어 있기 때문에, 주행중 감속 및 제동시 역회전 하는 입력축에 의해 직결된 오일 펌프의 내접기어도 함께 역회전하게 되므로, 유성기어세트의 해당 마찰요소의 체결에 필요로 하는 작동유압과 유성기어세트내 각 마찰부위에 대한 윤활에 필요로 하는 윤활유압이 각각 토출되지 못하고 오히려 오일 펌프로 흡수되는 문제가 발생한다.

이 결과, 유성기어세트의 해당 마찰요소를 체결하고 있는 클러치와 브레이크에서는 작동유압의 해제에 따른 원치않는 해제가 초래되어 유성기어세트의 해당 마찰요소에서 속도비의 틀어짐으로부터 충격이 발생하게 된다.

이와 같은 문제는 토크 컨버터를 채용하고 있는 하이브리드 차량의 자동 변속기에서는 수반되지 않은 문제로서, 토크 컨버터를 대신하여 엔진의 크랭크 축으로부터 구동력이 발진 클러치를 매개로 자동 변속기의 입력축에 전달되는 특정의 하이브리드 차량용 자동 변속기에서 국한되어 발생하는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 토크 컨버터를 구비하지 않은 하이브리드 차량의 자동 변속기에 있어, 주행중 감속 및 제동시 자동 변속기의 입력축에 대한 역회전을 인위적으로 제한함으로써, 입력축과 직결되도록 설치된 오일 펌프의 역회전을 배제하고, 이를 통해 작동유의 토출 불량에 대한 문제를 해소할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 크랭크 축과 댐퍼를 매개로 연결되는 중간축과;

상기 중간축과 발진 클러치를 매개로 가변 연결되는 입력축;

상기 입력축과 직결되는 로터를 갖춘 모터/제너레이터;

상기 입력축에 직결되어 구동되는 오일 펌프;

상기 입력축에 설치되는 유성기어세트 및;

상기 입력축을 변속기 케이스에 대해 역방향으로의 회전을 구속하는 역회전 방지기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 역회전 방지기구는 상기 입력축과 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 역회전 방지기구는 상기 모터/제너레이터의 로터와 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 역회전 방지기구는 상기 입력축에 직결되는 리테이너와 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 역회전 방지기구는 원웨이 클러치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방 지장치에 의하면, 크랭크 축과 댐퍼를 매개로 연결되면서 발진 클러치를 매개로 가변적으로 연결되고 모터/제너레이터와 직결되는 입력축이 역회전 방지기구를 매개로 역회전이 제한됨으로써, 주행중 감속 및 제동시 자동 변속기의 입력축에 대한 역회전을 방지하고, 이를 통해 입력축과 직결되는 오일 펌프의 역회전을 배제하여 작동유의 토출 불량에 대한 문제를 해소할 수 있게 된다.

이 결과, 주행중 감속 및 제동시 오일 펌프의 역회전에 따른 작동유의 토출 불량을 배제하여 유성기어세트의 해당 작동요소에 체결압의 해제에 따른 변속 충격의 문제를 해소할 수 있게 됨과 더불어, 유성기어세트의 각 마찰부위에 대한 적정의 윤활용 작동유의 공급이 원활하게 이루어질 수 있어 변속기의 내구 저하를 배제할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명이 적용되는 하이브리드 차량용 자동 변속기는 토크 컨버터를 구비하지 않고, 엔진의 크랭크 축과 변속기의 입력축이 발진 클러치를 매개로 선택적으로 연결되며, 상기 입력축은 이에 직결되는 내접기어를 갖춘 오일 펌프를 포함하는 자동 변속기에 적용되는 것이다.

본 발명의 제1실시예가 적용되는 하이브리드 차량용 자동 변속기는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 크랭크 축(10)은 댐퍼(12)를 매개로 중간축(14)과 연결된다. 상기 중간축(14)은 발진 클러치(16)를 매개로 자동 변속기의 입력축(18)과 선택적으로 연결되는 데, 상기 발진 클러치(16)는 변속제어유니트(TCU)의 제어에 따른 작동압의 공급에 의해 체결이 이루어지는 습식다판식 클러치로 구현된다.

여기서, 상기 발진 클러치(16)는 상기 중간축(14)과 직결되는 허브(14a)에 내주면이 스플라인 결합되는 다수의 디스크(16a)와, 상기 입력축(18)과 직결되는 리테이너(18a)에 외주면이 스플라인 결합되어 다수의 디스크(16a) 사이로 교번적으로 설치되는 다수의 플레이트(16b)로 구성된다.

상기 입력축(18)은 로터(20a)를 갖춘 모터/제너레이터(20)와 직결된다. 참조부호 20b는 상기 로터(20a)에 회전력을 제공하는 스테이터이다. 상기 입력축(18)은 오일 펌프(22)의 내접기어(22a)와 직결된다. 참조부호 22b는 상기 내접기어(22a)에 외접하여 상기 내접기어(22a)의 회전에 의해 작동유를 토출하도록 상호 작용하는 외접기어이다. 상기 입력축(18)에는 다수의 마찰요소와의 상호 작용을 통해 다단의 변속비를 조합하여 출력하는 유성기어세트(24)가 구비된다.

이 경우, 상기 입력축(18)은 변속기 케이스(26)에 대해 역회전 방지기구를 매개로 역방향으로의 회전이 구속되는 바, 상기 역회전 방지기구는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(18)과 상기 변속기 케이스(26) 사이에 설치되는 바, 바람직하기로 상기 역회전 방지기구는 상기 입력축(18)의 전장중 상기 모터/제너레이터(20)와 직결되는 부위와 대향되는 일측 선단부위에서 상기 변속기 케이스(26)와의 사이로 배치된다.

또한, 상기 역회전 방지기구는 본 발명의 제2실시예를 도시한 도 2와 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 상기 모터/제너레이터(20)의 로터(20a)와 상기 변속기 케 이스(26) 사이에 설치되는 바, 바람직하기로 상기 역회전 방지기구는 상기 모터/제너레이터(20)의 로터(20a)의 일측부에서 배면이 상기 변속기 케이스(26)에 대해 지지되도록 배치된다.

또한, 상기 역회전 방지기구는 본 발명의 제3실시예를 도시한 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(18)에 직결되는 리테이너(28)와 상기 변속기 케이스(26)에 사이에 설치되는 바, 이 경우에 있어 상기 역회전 방지기구는 상기 유성기어세트(24)를 구성하는 요소중 상기 변속기 케이스(26)를 향해 인접하게 배치되는 어떤 요소에 대해 설치되어도 무방하다.

아울러, 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 있어, 상기 역회전 방지기구는 원웨이 클러치(30)로 이루어지는 바, 상기 원웨이 클러치(30)는 인너 레이스가 상기 입력축(18)의 외주면에 고정되고, 아우터 레이스가 상기 변속기 케이스(26)에 고정된다. 이때, 상기 원웨이 클러치(30)는 상기 입력축(18)을 중심으로 반경방향으로 배치됨에 따라 변속기로부터 축방향 하중을 받지 않기 때문에 일반적인 형태의 원웨이 클러치(30)를 채택해도 무방하다.

상기 원웨이 클러치(30)는 인너 레이스가 상기 모터/제너레이터(20)의 로터(20a)에 고정되고, 아우터 레이스가 상기 변속기 케이스(26)에 고정된다. 이때, 상기 원웨이 클러치(30)는 상기 모터/제너레이터(20)의 일측부와 상기 변속기 케이스(26) 사이에 설치되므로, 변속기의 축방향 하중에도 견딜 수 있는 스러스트 타입의 원웨이 클러치(30)를 채택하는 것이 바람직하다.

상기 원웨이 클러치(30)는 인너 레이스가 상기 입력축(18)에 직결되는 리테 이너(28)에 고정되고, 아우터 레이스가 상기 변속기 케이스(26)에 고정된다.

이때에는 상기 원웨이 클러치(30)가 상기 입력축(18)을 중심으로 반경방향으로 배치됨에 따라 변속기로부터 축방향 하중을 받지 않는 관계로 일반적인 형태의 원웨이 클러치(30)를 채택해도 무방하다.

따라서, 상기와 같은 구조로서 토크 컨버터를 구비하지 않고 발진 클러치(16)를 갖춘 하이브리드 차량의 자동 변속기는 주행중 감속 및 제동시 상기 발진 클러치(16)가 해제되면, 자동 변속기의 입력축(18)에 대한 역회전을 원웨이 클러치(30)의 역회전 방지기능을 통해 인위적으로 제한할 수 있으므로, 상기 입력축(18)과 직결되도록 설치된 상기 오일 펌프(22)의 역회전을 배제할 수 있게 된다.

이 결과, 주행중 감속 및 제동시 상기 오일 펌프(22)는 원웨이 클러치(30)를 매개로 역회전이 제한되는 입력축(18)에 의해 역방향으로 구동되지 않게 되어 유성기어세트의 해당 마찰요소의 체결에 필요로 하는 작동유압과 유성기어세트내 각 마찰부위에 대한 윤활에 필요로 하는 윤활유압을 각각 원활하게 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치에 대한 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치에 대한 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 2의 요부에 대한 실제 부위를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치에 대한 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 도 4의 요부에 대한 실제 부위를 도시한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-크랭크 축 12-댐퍼

14-중간축 16-발진 클러치

18-입력축 20-모터/제너레이터

22-오일 펌프 24-유성기어세트

26-변속기 케이스 28-리테이너

30-원웨이 클러치

Claims (5)

1. 크랭크 축과 댐퍼를 매개로 연결되는 중간축과;

   상기 중간축과 발진 클러치를 매개로 가변 연결되는 입력축;

   상기 입력축과 직결되는 로터를 갖춘 모터/제너레이터;

   상기 입력축에 직결되어 구동되는 오일 펌프;

   상기 입력축에 설치되는 유성기어세트 및;

   상기 입력축을 변속기 케이스에 대해 역방향으로의 회전을 구속하는 역회전 방지기구를 포함하는 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 역회전 방지기구는 상기 입력축과 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 역회전 방지기구는 상기 모터/제너레이터의 로터와 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 역회전 방지기구는 상기 입력축에 직결되는 리테이너와 변속기 케이스 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 역회전 방지기구는 원웨이 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동 변속기를 구비한 하이브리드 차량의 입력축 역회전 방지장치.

Images