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KR100926058B1 - 3개의 상호 연결된 유성 기어 세트를 갖는 고정 전기 가변트랜스미션 - Google Patents

3개의 상호 연결된 유성 기어 세트를 갖는 고정 전기 가변트랜스미션 Download PDF

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KR100926058B1
KR100926058B1 KR1020077015498A KR20077015498A KR100926058B1 KR 100926058 B1 KR100926058 B1 KR 100926058B1 KR 1020077015498 A KR1020077015498 A KR 1020077015498A KR 20077015498 A KR20077015498 A KR 20077015498A KR 100926058 B1 KR100926058 B1 KR 100926058B1
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KR
South Korea
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gear set
motor
torque
planetary gear
transmission
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노먼 케이. 버크노
제임스 디. 헨드릭슨
매드휴스단 라가반
Original Assignee
제너럴 모터즈 코오포레이션
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Abstract

본 발명의 전기 가변 트랜스미션 군은 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트, 배터리, 전동기 또는 발전기로 서로 교환가능하게 기능하는 2개의 전기 기계, 및 4개또는 5개의 선택가능한 토크 전송 장치(2개의 클러치와 2개 또는 3개의 브레이크)를 포함하는 작은 크기와 낮은 비용의 전기 가변 트랜스미션 메카니즘을 제공한다. 상기 4개 또는 5개의 선택가능한 토크 전송 장치는 연속적으로 가변하는 속도 범위(후진 포함)와 4개의 기계적으로 고정된 전진 속도비를 EVT에 제공하기 위하여, 단독으로 또는 2개가 결합되어 사용된다. 상기 토크 전송 장치, 상기 전동기 브레이크(들), 및 상기 제1 및 제2 전동기/발전기는 배터리 후진 모드, EVT 후진 모드, 후진 및 전진 모드, 연속 가변 트랜스미션 범위 모드, 및 고정비 모드를 포함하는 상기 전기 가변 트랜스미션의 5가지 동작 모드를 제공하도록 동작 가능하다.

Description

3개의 상호 연결된 유성 기어 세트를 갖는 고정 전기 가변 트랜스미션{ELECTRICALLY VARIABLE TRANSMISSION HAVING THREE INTERCONNECTED PLANETARY GEAR SETS}
본 발명은 동력 분리형 가변 속도비 범위와 고정 속도비에서 모두 선택적인 동작을 하며 3개의 유성 기어 세트, 2개의 전동기/발전기 및 4개 또는 5개의 토크 전송 장치를 갖는 전기 가변 트랜스미션에 관한 것이다.
내연 기관, 특히 왕복 피스톤 형의 내연 기관이 현재 대부분의 자동차를 구동한다. 이러한 엔진은 연료의 형태로 있는 고농축된 에너지를 유용한 기계적 에너지로 변환하는 비교적 효율적이고, 소형이며, 경량이고 경제적인 메카니즘이다. 내연 기관과 함께 사용될 수 있고 연료 소비와 오염 물질의 방출을 감소할 수 있는 새로운 트랜스미션 시스템은 공중에 매우 유익하다.
일반적으로 자동차가 내연 기관에 대하여 갖는 다양한 요구사항들은 이러한 엔진(engine, 엔진)에 대한에 이상적인 경우를 넘어서 연료 소비와 배출을 증가시 킨다. 일반적으로, 자동차는 소형 전기 모터와 비교적 작은 전기 저장 배터리에 의해 저온 상태로부터 시동되는 이러한 엔진에 의해 구동되며, 그 다음 추진 및 부속 장치로부터 부하를 신속하게 받는다. 또한, 이러한 엔진은 광범위한 속도와 광범위한 부하를 통해, 그리고 대략적으로 평균 최대 동력 출력의 5분의 1로 동작된다.
자동차 트랜스미션은 일반적으로 기계적 동력을 엔진으로부터 고정된 최종 구동 기어 장치, 차축 및 휠과 같은 구동 시스템의 나머지 부분으로 전달한다. 전형적인 기계 트랜스미션은 5 또는 6의 서로 다른 구동비(drive ratio)에 대한 교호 선택과, 엔진이 자동차를 정지한 상태로 부속품을 동작시키게 하는 중립 선택과, 구동비 사이의 부드러운 변환을 위한 클러치 또는 토크 변환기를 통해 엔진 동작에 있어서 소정의 자유를 주며, 엔진의 변화에 따라 휴식 상태로부터 자동차를 시동하게 한다. 트랜스미션 기어 선택은 일반적으로 엔진으로부터의 동력이 토크 증배와 속도 감소의 비, 오버드라이브로 알려진 토크 감소와 속도 증배의 비, 또는 그 역수로 구동 시스템의 나머지 부분으로 전달되게 한다.
전기 발전기는 엔진으로부터의 기계 동력을 전기 동력으로 변환할 수 있으며, 전기 전동기는 자동차 구동 시스템의 나머지 부분에 대하여 전기 동력을 상이한 토크와 속도를 갖는 기계 동력으로 다시 변환할 수 있다. 이러한 배치는 전기 기계의 한계 내에서 엔진과 구동 시스템의 나머지 부분 사이에서 토크와 속도비에 서의 연속적인 변동을 가능하게 한다. 추진을 위한 동력 공급원으로 사용되는 전기 저장 배터리는 이 배치에 추가되어 연속된 하이브리드 전기 구동 시스템을 형성할 수 있다.
연속된 하이브리드 시스템은 엔진이 자동차를 구동하는데 필요한 토크, 속도 및 동력으로부터 다소 독립적으로 동작하게 하며, 이에 따라 엔진은 개선된 배출 및 효율을 위해 제어될 수 있다. 이 시스템은 엔진에 부착된 전기 기계가 엔진을 시동하기 위한 전동기 역할을 하도록 한다. 또한, 이 시스템은 구동 전달 장치의 나머지 부분에 부착된 전기 기계가 전기 발전기 역할을 하도록 하며, 재생 제동(regenerating brakeing)에 의해 자동차를 감속하는 것으로부터 배터리로 에너지를 회복한다. 연속된 전기 구동은 발전기 내에서 기계적에서 전기적으로 그리고 전기적에서 기계적으로 엔진 동력 모두를 전환하기 위한 충분한 전기 기계에 대한 무게와 비용에 문제가 있으며, 그리고 이러한 변환에서의 유용한 에너지의 손실에 문제가 있다.
동력 분리형 트랜스미션은 입력과 출력 사이에서 연속적으로 가변하는 토크와 속도비를 얻을 수 있도록 "차동 기어 장치(differential gearing)"로 일반적으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 전기 가변 트랜스미션은 한 쌍의 전기 전동기/발전기를 통해 전송된 동력의 일부를 전달하기 위하여 차동 기어 장치를 사용한다. 이 동력의 나머지 부분은 모두 기계적이고 직접적이며, 고정된 비를 가지고 있거나 그 대신에 선택가능한 다른 병렬 경로를 통해 흐른다.
본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 공지된 바와 같이, 차동 기어 장치의 한 형태는 유성 기어 세트를 포함할 수 있다. 유성 기어 장치는 보통 차동 기어에 대한 발명에 채용된 바람직한 실시예이며, 유성 기어 세트의 모든 부재들 사이에서 토크 및 속도 비가 상이하다는 것과 소형이라는 이점이 있다. 그러나, 기어 세트의 적어도 하나의 구성요소의 회전 속도가 항상 2개의 다른 구성요소의 가중치를 갖는 평균 속도인 배치에서 베벨(bevel) 기어나 다른 기어들을 사용함으로써 유성 기어 없이 본 발명을 구현하는 것이 가능하다.
또한, 하이브리드 전기 자동차 트랜스미션 시스템은 하나 이상의 전기 에너지 저장 장치를 포함한다. 전형적인 장치는 화학적인 전기 저장 배터리이나, 전기적으로 구동되는 플라이휠과 같은 용량성 또는 기계적 장치가 포함될 수 있다. 전기 에너지 저장은 트랜스미션 시스템으로부터 자동차로의 기계적 출력 동력이 엔진으로부터 트랜스미션 시스템으로의 기계적 출력 동력과는 다르게 할 수 있다. 배터리 또는 기타 장치는 트랜스미션 시스템을 이용한 엔진 시동과 자동자의 재생 제동을 가능하게 한다.
자동차에 있어서 전기 가변 트랜스미션은 기계적 동력을 엔진 입력으로부터 최종 구동부 출력으로 단순히 전달한다. 이렇게 하기 위하여, 하나의 전동기/발전 기에 의해 생성된 전기 동력은 다른 전동기/발전기에 의해 소비된 전기 동력과 전기적 손실을 균형맞춘다. 앞에서 언급한 전기 저장 장치를 사용함으로써, 하나의 전동기/발전기에 의해 생성된 전기 동력은 다른 것에 의해 소비된 전기 동력보다 다 크거나 또는 더 작을 수 있다. 배터리로부터의 전기 동력은 가끔 2개의 전동기/발전기 모두가 전동기 역할을 하게 하여, 특히 자동차 가속으로 엔진을 돕는다. 이 2개의 전동기는 가끔, 특히 자동차 재생 제동에 있어서 배터리를 재충전하기 위한 발전기 역할을 할 수 있다.
본 명세서에서 그 전문이 원용되며, 1999년 8월 3일 마이클 로란드 쉬미트에게 허여되고 본 출원과 함께 양도된 미국 등록 특허 제5,931,757호에 개시된 바와 같이, 연속된 하이브리드 트랜스미션에 대한 성공적인 대체물은 2범위의 입력 분리형 및 복합 분리형 전기 가변 트랜스미션이다. 이와 같은 트랜스미션은 자동차 엔진으로부터 동력을 제공받기 위한 입력 수단과, 자동차를 구동하기 위하여 동력을 전달하는 동력 출력 수단을 이용한다. 제1 및 제2 전동기/발전기는 배터리와 같은 에너지 저장 장치에 연결되어, 에너지 저장 장치는 상기 제1 및 제2 전동기/발전기로부터 동력을 받고, 상기 제1 및 제2 전동기/발전기로 동력을 공급할 수 있다. 제어부는 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 사이뿐만 아니라 에너지 저장 장치와 전동기/발전기 사이의 동력을 조절한다.
제1 또는 제2 가변 속도비 동작 모드에서의 동작은 제1 및 제2 토크 전달 장 치의 성질을 갖는 클러치를 이용하여 선택적으로 획득될 수 있다. 제1 모드에서, 입력-동력 분리형 속도비 범위는 제1 클러치의 적용에 의해 형성되고, 트랜스미션의 출력 속도는 하나의 전동기/발전기의 속도에 비례한다. 제2 모드에서, 복합-동력 분리형 속도비 범위는 제2 클러치의 적용에 의해 형성되고, 트랜스미션의 출력 속도는 어떠한 전동기/발전기의 속도에도 비례하지 않으나, 이 두개의 전동기/발전기의 속도의 대수적인 선형 조합이다. 고정 트랜스미션 속도비에서의 동작은 클러치 모두의 적용에 의해 선택적으로 얻어질 수 있다. 중립 모드에서의 트랜스미션 동작은 양 클러치를 해제하고, 엔진과 양 전기 전동기/발전기를 트랜스미션 출력으로부터 분리함으로써 선택적으로 얻어질 수 있다. 트랜스미션은 제1 동작 모드에서 적어도 하나의 기계적 포인트(mechanical point)를 포함하며, 제2 동작 모드에서 적어도 2개의 기계적 포인트를 포함한다.
2003년 3월 4일 홈스 등에게 허여되고, 본 출원과 함께 양도되었으며, 본 명세서에서 그 전문이 원용되는 미국 등록 특허 제6,527,658호는 입력 분리, 복합 분리, 중립 및 후진 동작 모드를 제공하기 위하여 2개의 유성 기어 세트, 2개의 전동기/발전기 및 2개의 클러치를 이용한 전기 가변 트랜스미션을 개시한다. 2개의 유성 기어 세트 모두가 간단할 수 있거나, 또는 하나는 개별적으로 복잡할 수 있다. 전기 제어 부재는 에너지 저장 장치와 2개의 전동기/발전기 사이의 동력 흐름을 조절한다. 이 트랜스미션은 전기 가변 트랜스미션(EVT)에 대한 2개 동작 범위 또는 모드를 제공하며, 입력-동력 분할 속도비 범위와 복합-동력 분할 속도비 범위를 선 택적으로 제공한다. 또한, 하나의 고정된 속도비가 선택적으로 획득될 수 있다.
본 발명은 하이브리드 자동차에서의 사용을 위한 종래의 자동차 트랜스미션에 비해 개선된 자동차 가속 성능, 재생 제동과 전기만의 공회전 및 발진을 통한 개선된 연료 경제성, 및 매력있는 마케팅 특성 등을 포함하는 여러 가지 이점을 제공하는 전기 가변 트랜스미션 군을 제공한다. 본 발명의 목적은 최상의 가능 에너지 효율 및 배출을 주어진 엔진에 제공한다. 더하여, 최적 성능, 용량, 패키지 크기 및 트랜스미션의 비 범위가 얻어진다.
본 발명의 전기 가변 트랜스미션 군은 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트, 배터리, 전동기 또는 발전기로 서로 교환가능하게 기능하는 2개의 전기 기계, 및 4개 또는 5개의 선택가능한 토크-전송 장치(2개의 클러치와 2개 또는 3개의 브레이크)를 포함하는 작은 크기와 낮은 비용의 전기 가변 트랜스미션 메카니즘을 제공한다. 바람직하게는, 상기 차동 기어 세트는 유성 기어 세트이지만, 베벨 기어 또는 옵셋 축에 대한 차동 기어 장치와 같은 다른 기어 장치가 포함될 수 있다.
본 설명에서, 상기 제1, 제2 및 제3 유성 기어 세트는 제1 내지 제3 까지 임의의 순서로 붙여질 수 있다(즉, 왼쪽에서 오른쪽으로, 오른쪽에서 왼쪽으로, 등).
상기 3개의 유성 기어 세트 각각은 3개의 부재를 갖는다. 각 유성 기어 세트의 제1, 제2 또는 제3 부재는 태양 기어(sun gear), 링 기어(ring gear) 또는 캐리어(carrier)가 될 수 있다.
각 캐리어는 단일 피니언 캐리어(단순) 또는 2중 피니언 캐리어(복합) 중에 하나일 수 있다.
상기 입력 샤프트는 상기 유성 기어 세트의 적어도 하나의 부재와 연속적으로 연결된다. 상기 출력 샤프트는 상기 유성 기어 세트의 다른 부재와 연속적으로 연결된다.
제1 상호 연결 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제1 부재와 상기 제2 유성 기어 세트의 제1 부재를 연속적으로 연결한다.
제2 상호 연결 부재는 상기 제1 유성 기어 세트의 제2 부재를 상기 제2 유성 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 유성 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 연결한다.
제1 토크 전송 장치는 상기 제1 또는 제2 유성 기어 세트의 한 부재를 상기 제1 또는 제3 유성 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결한다
제2 토크 전송 장치는 상기 제3 유성 기어 세트의 한 부재를 상기 제1, 제2 또는 제3 유성 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결하며, 이 부재 쌍은 상기 제1 토크 전송 장치에 의해 연결된 것들과는 상이하다.
제3 토크 전송 장치는 상기 제2 또는 제3 유성 기어 세트의 한 부재를 고정 부재(트랜스미션 케이스)에 선택적으로 연결한다.
제4 토크 전송 장치는 상기 전동기/발전기의 회전을 선택적으로 방지하기 위하여 상기 전동기/발전기 중의 하나와 병렬로 연결된다.
선택적인 제5 토크 전송 장치는 회전을 선택적으로 방지하기 위하여 상기 전동기/발전기의 다른 하나와 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제1 전동기/발전기는 상기 트랜스미션 케이스(또는 접지)에 장착되고, 상기 제1 상호 연결 부재에 연속적으로 연결된다.
상기 제2 전동기/발전기는 상기 트랜스미션 케이스에 장착되고, 상기 제2 또는 제3 유성 기어 세트의 한 부재에 연결된다.
상기 4개 또는 5개의 선택가능한 토크 전송 장치(2개의 클러치 및 2개 eh는 3개의 브레이크)는 연속적으로 가변하는 속도 범위(후진 포함)와 4개의 기계적으로 고정된 전진 속도비를 EVT에 제공하기 위하여, 단독으로 또는 2개가 결합되어 사용된다. "고정 속도비"는 트랜스미션에 대한 기계적 동력 입력이 출력으로 기계적으로 전송되고, 동력의 흐름이 전동기/발전기에 존재하지 않는(즉, 거의 0) 동작 상태이다. 최대 엔진 동력에 가까운 동작에서 여러 가지 고정 속도비를 선택적으로 획득할 수 있는 전기 가변 트랜스미션은 주어진 최대 용량에 대하여 더 작고 더 가벼울 수 있다. 또한, 고정비(fixed ration) 동작은 엔진 속도가 전동기/발전기를 사용하지 않고 최적 상태로 접근할 수 있는 조건 하에서 동작될 때 연료 소비를 더 줄일 수 있다. 다양한 고정 속도비 및 가변 비 분포(ratio spread)는 상기 유성 기어 세트들의 톱니 비를 적절히 선택함으로써 실현될 수 있다.
개시된 상기 전기 가변 트랜스미션 군의 각 실시예는 트랜스미션 입력과 출력 중 아무것도 직접적으로 전동기/발전기에 연결되지 않는 구조를 갖는다. 이것은 원하는 자동차 성능을 획득하기 위해 필요한 전기 전동기/발전기에서 크기 및 비용의 절감을 가능하게 한다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 (그리고 아마도 제5) 토크 전송 장치, 전동기 브레이크(들), 그리고 상기 제1 및 제2 전동기/발전기는 배터리 후진 모드, EVT 후진 모드, 후진 및 전진 모드, 연속 가변 트랜스미션 범위 모드, 및 고정비 모드를 포함하는 상기 전기 가변 트랜스미션의 5가지 동작 모드를 제공하도록 동작 가능하다.
본발명에 대한 상기 특징과 이점들 및 다른 특징과 이점들은 첨부된 도면과 관련하여 취급될 때 본 발명을 실시하기 위한 최선의 방법에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 자명하다.
도 1a는 본 발명의 군의 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 1b는 도 1a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 2a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 2b는 도 2a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 3a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 3b는 도 3a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 4a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 4b는 도 4a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 5a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 5b는 도 5a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 6a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다;
도 6b는 도 6a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다;
도 7a는 본 발명의 군의 다른 일원을 구현하는 전기 가변 트랜스미션을 포함하는 동력 전달 장치의 개략적인 대표도이다; 그리고,
도 7b는 도 7a에 도시된 동력 전달 장치의 일부 동작 특성을 도시한 동작 모드 표 및 고정비 모드 표이다.
[바람직한 실시예에 대한 설명]
도 1a를 참조하면, 도면 부호 14로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션(electrically variable transmission, EVT)의 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(10)가 도시된다. 트랜스미션(14)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다. 도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(14)의 입력 부재(17) 역할을 하는 출력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(transient torque damper, 미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
도시된 실시예에서, 엔진(12)은 일반적으로 전달된 가용 동력 출력을 일정한 분당 회전수(RPM)로 제공하도록 용이하게 변경될 수 있는 디젤 엔진과 같은 화석 연료 엔진일 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(14)에서 유성 기어 세트(20)에 효력이 있게 연결된다.
트랜스미션(14)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(14)은 바람직하게는 본질적으로 유성 기어 세트(20, 30, 40)인 3개의 차동 기어 세트를 사용한다. 유성 기어 세트(20)는 일반적으로 링 기어(ring gear)로 표시된 외부 기어 부재(24)를 채용한다. 링 기어(24)는 일반적으로 태양 기어(sun gear)로 표시된 내부 기어 부재(22)를 외접한다. 캐리어(carrier, 26)는 각 유성 기어(27)가 제1 유성 기어 세트(20)의 외부 링 기어 부재(24)와 내부 태양 기어 부재(22) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(27)를 회전가능하게 지지한다. 입력 부재(17)는 유성 기어 세트(20)의 링 기어 부재(24)에 유지된다.
또한, 유성 기어 세트(30)는 태양 기어로 종종 표시된 내부 기어 부재(32)를 외접하는 종종 링 기어로 표시된 외부 기어 부재(34)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(37)는 각 유성 기어 부재(37)가 유성 기어 세트(30)의 외부 링 기어 부재(34)와 내부 태양 기어 부재(32) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(37)가 캐리어(36) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(40)는 태양 기어로 종종 표시된 내부 기어 부재(42)를 외접하는 종종 링 기어로 표시된 외부 기어 부재(44)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(47)는 각 유성 기어 부재(47)가 유성 기어 세트(40)의 외부 링 기어 부재(44)와 내부 태양 기어 부재(42) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(46) 내에 회전가능하게 장착된다.
제1 상호 연결 부재(70)는 유성 기어 세트(20)의 캐리어(26)를 유성 기어 세트(30)의 캐리어(42)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(72)는 유성 기어 세트(20)의 태양 기어(22)를 유성 기어 세트(30)의 링 기어(34) 및 유성 기어 세트(40)의 태양 기어(42)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(72)는 1 조각 또는 2 조각의 부품일 수 있다.
또한, 바람직한 제1 실시예(10)는 제1 및 제2 전동기/발전기(80, 82)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(80)의 고정자는 트랜스미션 하우징(60)에 유지된다. 제 1 전동기/발전기(80)의 회전자는 제1 상호 연결 부재(70)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(82)의 고정자는 트랜스미션 하우징(60)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(82)의 회전자는 태양 기어(32)에 유지된다.
클러치(50)와 같은 제1 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(20)의 링 기어(24)를 유성 기어 세트(20)의 태양 기어(22)에 선택적으로 연결한다. 클러치(52)와 같은 제2 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(30)의 태양 기어(32)를 유성 기어 세트(40)의 링 기어(44)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(54)와 같은 제3 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(40)의 링 기어(44)를 트랜스미션 하우징(60)와 선택적으로 연결한다. 즉, 링 기어(44)는 회전하지 않는 하우징(60)에 대한 효력 있는 연결에 의하여 회전에 대하여 선택적으로 회전에 대항하여 유지된다. 제4 토크 전송 장치(55)는 전동기/발전기(80)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(80)와 병렬로 연결된다. 제5 토크 전송 장치(57)는 전동기/발전기(82)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(82)와 병렬로 연결된다. 브레이크(55, 57)의 사용은 도 1b의 차트에서 해당 전동기/발전기의 열에서 "X"로 표시된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(50, 52, 54, 55, 57)는 이하에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 하이브리드 트랜스미션(14)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
트랜스미션(14)의 출력 구동 부재(19)는 유성 기어 세트(40)의 캐리어(46)에 유지된다.
전력 공급원에 대한 설명을 다시 하면, 트랜스미션(14)이 엔진(12)으로부터 동력을 선택적으로 공급받는다는 것은 전술한 설명으로부터, 그리고, 특히 도 1a을 참조하면 더욱 자명할 것이다. 또한, 하이브리드 트랜스미션은 제어부(88)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(86)으로부터 동력을 공급받는다. 전기 동력 공급원(86)은 하나 이상의 배터리일 수 있다. 전력을 공급하거나 저장하고 전력을 소비할 수 있는 연료 전지와 같은 다른 전기 동력 공급원이 본 발명의 사상을 변경시키지 않으면서 배터리 대신에 사용될 수 있다.
일반적인 동작의 고려
주요 제어 장치 중의 하나는 파킹, 후진, 중립 또는 전진 구동 범위 중의 하나에 대한 트랜스미션을 구성하기 위하여 전자 제어부(electronic control unit, ECU, 88)를 지시하는 공지된 구동 범위 선택기(미도시)이다. 제2 및 제3 주요 제어 장치는 가속기 페달(미도시)과 브레이크 페달(미도시)이다. 이러한 3가지 주요 제어 장치로부터 ECU에 의해 획득된 정보는 "운전자 요구(operator demand)"로 표시된다. 또한, ECU는 복수의 센서(입력 및 출력)로부터 토크 전송 장치(인가되거나 해제된); 엔진 출력 토크; 통합 배터리(들); 용량 레벨; 및 선택된 자동차 부품 의 온도등의 상태에 대한 정보를 획득한다. ECU는 무엇이 필요한 지를 결정하고, 그 다음, 운전자 요구에 적합하게 응답하도록 트랜스미션의 또는 트랜스미션과 관련된 선택적으로 동작하는 부품을 조작한다.
본 발명은 단순 또는 복합 유성 기어 세트를 사용할 수 있다. 단순 유성 기어 세트에서, 유성 기어의 단일 세트는 일반적으로 그 자체가 회전가능한 캐기어 상에 회전지지된다.
단순 유성 기어 세트에서, 태양 기어가 고정되어 있고 동력이 단순 유성 기어 세트의 링 기어에 가해질 때, 유성 기어는 링 기어에 가해진 동력에 응답하여 회전하고, 따라서, 링 기어가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 캐리어의 회전하도록 고정된 태양 기어의 둘레로 "움직인다(walk)".
단순 유성 기어 세트의 임의의 2개의 부재가 동일한 방향으로 동일한 속도로 움직이면, 제3 부재는 동일한 속도로 그리고 동일한 방향으로 회전하게 한다. 예를 들어, 태양 기어와 링 기어가 동일한 방향과 동일한 속도로 회전할 때, 유성 기어는 그 자신의 축에 대하여 회전하지는 않지만, 직접 구동으로 알려진 것으로 되도록 전체 유닛을 서로 잠그게 하는 쐐기와 같은 역할을 한다. 즉, 캐리어는 태양 및 링 기어와 함께 회전한다.
그러나, 2개의 기어 부재가 동일한 방향이지만 다른 속도로 움직일 때, 제3 기어 부재가 회전하는 방향은 종종 시각적 분석에 의해 단순히 결정되지만, 많은 경우에 있어서, 방향은 분명하지 않으며, 유성 기어 세트의 모든 기어 부재에 있는 톱니의 수를 인지함으로써만 정확하게 결정될 수 있다.
캐리어가 자유롭게 회전하는 것이 억제되고 동력이 태양 기어 또는 링 기어 중 하나로 가해질 때마다, 유성 기어 부재는 아이들러(idler)와 같은 역할을 한다. 이러한 방법으로, 피동 부재는 구동 부재의 반대 방향으로 회전한다. 따라서, 많은 트랜스미션 배치에서 후진 구동 범위가 선택되면, 브레이크 기능을 하는 토크 전달 장치는 마찰성으로 구동되어 캐리어에 맞물리며, 이에 따라 태양 기어에 가해진 동력이 반대방향으로 링 기어를 회전하도록 회전에 대항하여 캐리어를 제한한다. 따라서, 링 기어가 자동차의 구동 휠에 효력이 있게 연결되면, 이러한 배치는 구동 휠의 회전 방향을 반전시킬 수 있으며, 이에 따라 자동차 자체의 방향을 바꿀 수 있다.
단순 유성 기어 세트에 있어서, 태양 기어, 유성 캐리어, 및 링 기어 중 임의의 임의의 2개의 회전 속도가 알려져 있다면, 제3 부재의 속도는 간단한 규칙을 이용하여 결정될 수 있다. 캐리어의 회전 속도는 항상 톱니의 수에 의해 가중치가 곱해진 태양 기어 및 링 기어의 속도에 비례한다. 예를 들어, 링 기어는 동일한 세트 내에서 태양 기어의 2배의 톱니 수를 가질 수 있다. 그러면, 캐리어의 속도 는 링 기어 속도의 3분의 2와 태양 기어 속도의 3분의 1의 합이다. 이 3개의 부재 중 하나가 반대 방향으로 회전하면, 수학적 계산에 있어서 그 부재의 속도에 대한 산술 부호는 음이다.
또한, 양호하게 설계된 트랜스미션에서 모두가 비교적 무시할만한 영향을 가지는 기어의 질량, 기어의 가속도, 또는 기어 세트 내의 마찰을 고려하지 않는다면, 태양 기어, 캐리어 및 링 기어 상의 토크는 서로에 대해 단순하게 관계될 수 있다. 단순 유성 기어 세트의 태양 기어에 가해진 토크는 이들 기어 각각의 톱니의 수에 비례하여 링 기어에 인가된 토크와 균형을 맞추어져야만 한다. 예를 들어, 그 세트 내에서 태양 기어의 톱니 수의 2배의 톱니 수를 갖는 링 기어에 인가된 토크는 태양 기어에 인가된 토크의 2배가 되어야 하며, 또한, 동일한 방향으로 인가되어야 한다. 캐리어에 인가된 토크는 태양 기어 상의 토크와 링 기어 상의 토크의 합과 크기는 동일하고 방향은 반대이어야 한다.
복합 유성 기어 세트에서, 유성 기어의 내부 및 외부 세트의 사용은 단순 유성 기어 세트에 비교하여 링 기어와 유성 기어의 역할을 바꾼다. 예를 들어, 태양 기어가 고정되어 있다면, 유성 캐리어는 링 기어와 동일한 방향으로 회전하지만, 유성 기어의 내부 및 외부 세트를 갖는 유성 캐리어는 링 기어보다 더 느리지 않고 더 빠르게 움직인다.
맞물린 유성 기어의 내부 및 외부 세트를 갖는 복합 유성 기어 세트에서, 링 기어의 속도는 각각 태양 기어의 톱니 수와 유성 기어에 의해 채워진 톱니 수에 의해 가중치가 곱해진 태양 기어와 유성 캐리어의 속도에 비례한다. 예를 들어, 유성 기어에 의해 채워진 태양 기어와 링 기어 사이의 차이는 동일한 세트에서 태양 기어 상의 톱니 수와 동일할 수 있다. 그 경우에, 링 기어의 속도가 캐리어 속도의 3분의 2와 태양 기어 속도의 3분의 일의 합일 수 있다. 태양 기어 또는 유성 캐리어가 반대 방향으로 회전하면, 수학적 계산에서 속도에 대한 산술 부호는 음이다.
태양 기어가 고정되면, 유성 기어의 내부 및 외부 세트를 갖는 캐리어는 그 세트의 링 기어의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전한다. 반대로, 태양 기어가 고정되고 캐리어가 구동되면, 태양 기어와 맞물리는 내부 세트에 있는 유성 기어가 태양 기어를 따라 회전하거나 "움직이며", 캐리어가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 회전한다. 내부 세트의 피니언 기어와 맞물리는 외부 세트의 피니언 기어는 반대 방향으로 회전하며, 따라서, 링 기어가 맞물려 결합되는 유성 기어에 대하여만 반대 방향으로 맞물리는 링 기어를 강제한다. 외부 세트에 있는 유성 기어는 캐리어의 방향을 따라 운반된다. 자신의 축 상에서의 내부 세트의 피니언 기어의 회전 효과와 캐리어의 움직임에 의한 외부 세트의 유성 기어의 궤도 운동의 더 큰 효과로, 링 세트는 캐리어와 동일한 방향이지만 캐리어보다는 빠르지 않게 회전한다.
이러한 복합 유성 기어 세트에서의 캐리어가 고정되고 태양 기어가 회전한다면, 링 기어는 태양 기어와 동일한 방향으로 더 낮은 속도로 회전한다. 단순 유성 기어 세트의 링 기어가 고정되고 태양 기어가 회전한다면, 유성 기어의 단일 세트를 지지하는 캐리어는 태양 기어와 동일한 방향으로 더 낮은 속도로 회전한다. 따라서, 단순 유성 기어 세트에서 유성 기어의 단일 세트만을 사용하는 것에 비하여 서로 맞물리는 유성 기어의 내부 및 외부 세트의 사용에 의해 발생하는 캐리어와 링 기어 사이의 역할 전환을 쉽게 관찰할 수 있다.
전기 가변 트랜스미션의 정상 동작은 기계적 동력을 입력으로부터 출력으로 전송하는 것이다. 이 트랜스미션 동작의 일부로서, 2개의 전동기/발전기 중 하나는 전기 동력 발전기로 동작한다. 다른 전동기/발전기는 전동기로 동작하고 전기 동력을 사용한다. 출력 속도가 0에서 고속으로 증가함에 따라 2개의 전동기/발전기(80, 82)는 발전기와 전동기로서의 역할을 점차 바꾸게 되며, 한번 이상 역할을 바꿀 수 있다. 이러한 교환은 본질적으로 입력으로부터 출력으로의 모든 동력이 기계적으로 전송되고 실질적으로 어떠한 동력도 전기적으로 전송되지 않는 기계적 포인트(mechanical point) 주위로 발생한다.
또한, 하이브리드 전기 가변 트랜스미션 시스템에서, 배터리(86)는 트랜스미션에 동력을 공급할 수 있거나, 또는 트랜스미션은 배터리에 동력을 공급할 수 있 다. 예를 들어, 자동차 가속과 같이 배터리가 트랜스미션에 실질적인 전기 동력을 공급하면, 2개의 전동기/발전기 모두는 전동기로 동작할 수 있다. 예를 들어, 재생 제동과 같이 트랜스미션이 배터리에 전기 동력을 공급하면, 2개의 전동기/발전기 모두는 발전기로 동작할 수 있다. 시스템에서의 전기 손실 때문에, 동작의 기계적 포인트에 매우 가까이 2개 전동기/발전기 모두는 작은 전기 동력 출력을 갖는 발전기로 동작할 수도 있다.
트랜스미션의 정상 동작과 반대로, 트랜스미션은 실제로 기계적 동력을 출력에서 입력으로 전송하는데 사용될 수 있다. 이것은 자동차에 있어서 자동차 브레이크를 보조하고 특히 긴 하향 경사면에서 자동자의 재생 제동을 강화하거나 보조하기 위하여 수행될 수 있다. 트랜스미션을 통한 동력 흐름이 이러한 방법으로 전환된다면, 전동기/발전기의 역할은 정상 동작에서의 동력 흐름과 반대일 수 있다.
특정한 동작의 고려
본 명세서에서 설명된 실시예들 각각은 5개의 동작 모드로 분류될 수 있는 16개의 기능적 요구 사항(도면에 도시된 각 동작 모드 표의 16개의 행에 대응하는)을 갖는다. 이러한 5개의 동작 모드는 아래에서 설명되며, 각 트랜스미션에 대한 도면에 첨부되는 도 1b, 2b, 3b 등의 동작 모드 표와 같은 동작 모드 표를 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다.
제1 동작 모드는 도 1b와 같은 각 동작 모드 표의 제1행(Batt Rev)에 대응하는 "배터리 후진 모드(battery reverse mode)"이다. 이 모드에서, 엔진의 회전 관성 때문에 소정의 잔여 토크가 있을 수 있지만, 엔진은 꺼지며 엔진에 연결된 트랜스미션 요소는 엔진 토크에 의해 제어되지 않는다. EVT는 배터리로부터의 에너지를 사용하는 하나의 전동기/발전기에 의해 구동되어, 자동차를 반대로 움직이게 한다. 운동학적 구성에 따라, 다른 전동기/발전기는 이 모드에서 회전하거나 회전하지 않을 수 있으며, 토크를 전송하거나 전송하지 않을 수 있다. 이것이 회전한다면, 이것은 배터리에 저장된 에너지를 생성하는데 사용된다. 도 1b의 실시예에서, 배터리 후진 모드에서 브레이크(54, 55)가 사용되며, 전동기(82)는 0.29의 단위의 토크를 가진다. 예로써 -7.50의 토크비가 얻어진다. 각 동작 모드 표에서, 전동기/발전기 열(80, 82)에 있는 토크 값 다음의 (M)은 전동기/발전기가 전동기로 동작하고 있는 것을 나타내며, (M)이 없는 것은 전동기/발전기가 발전기로 동작하고 있는 것을 나타낸다; 또한, "X"는 해당 브레이크(55, 57)가 사용된 것을 표시한다.
제2 동작 모드는 도 1b와 같은 각 동작 모드 표의 제2행(EVT Rev)에 대응하는 "EVT 후진 모드(EVT reverse mode)"(또는 하이브리드 후진 모드)이다. 이 모드에서, EVT는 엔진과 하나의 전동기/발전기에 의해 구동된다. 다른 전동기/발전기는 발전기 모드로 동작하고, 생성된 에너지의 100%를 구동 모터로 다시 전송한다. 실 효과는 자동차를 반대로 구동하는 것이다. 예를 들어, 도 1b를 참조하면, EVT 후진 모드에서 브레이크(54)가 사용되며, 1 단위의 엔진 토크에 대응하여 발전기(80)는 -4.59 단위의 토크를 가지며, 전동기(82)는 0.74 단위의 토크를 가지며, -8.34의 출력 토크가 얻어진다.
제3 동작 모드는 도 1b와 같은 각 동작 모드 표의 제3행(TC Rev) 및 제4행(TC For)에 대응하는 "후진 및 전진 모드(reverse and forwad launch modes)"(토크 변환기 후진 및 전진 모드(torque converter reverse and forward modes)라고도 함)를 포함한다. 이 모드에서, EVT는 엔진과 전동기/발전기 중의 하나에 의해 구동된다. 발전기 유닛에서 생성된 에너지 중 선택가능한 비율은 배터리에 저장되고, 나머지 에너지는 전동기로 전송된다. 도 1에서, 이 비율은 대략 99%이다. 엔진 속도에 대한 트랜스미션 출력 속도의 비는 대략 +/-0.001이다(양의 부호는 자동차가 서서히 전진하는 것을 나타내고, 음의 부호는 자동차가 서서히 후진하는 것을 나타낸다). 도 1b를 참조하면, 후진 모드에서 브레이크(54)가 사용되고, 전동기/발전기(80)는 -3.97 단위의 토크를 갖는 발전기로 동작하고 전동기/발전기(82)는 0.59 단위의 토크를 갖는 전동기로 동작하며, -7.00의 토크비가 획득된다. 전진 모드에서, 브레이크(54)가 사용되고, 전동기/발전기(80)는 1.37 단위의 토크를 갖는 전동기로 동작하고 전동기/발전기(82)는 -0.77 단위의 토크를 갖는 발전기로 동작하며, 4.69의 토크비가 획득된다.
제4 동작 모드는 도 1b에 도시된 바와 같은 각 동작 모드 표의 제5행 내지 제12행에 대응하는, 범위 1.1, 범위 1,2, 범위 1.3, 범위 1.4, 범위 2.1, 범위 2,2, 범위 2.3, 범위 2.4 동작 포인트들을 포함하는 "연속 가변 트랜스미션 범위 모드(continuouly variable transmission range mode)"이다. 이 모드에서, EVT는 전동기로 동작하는 하나의 전동기/발전기 및 엔진에 의해 구동된다. 다른 전동기/발전기는 발전기로 동작하고 생성된 에너지의 100%를 다시 전동기로 전송한다. 범위 1.1, 1.2, ..., 등으로 표현된 동작 포인트는 EVT에 의해 제공되는 전진 속도비의 연속체에서의 이산 포인트들이다. 예를 들어, 도 1b에서, 4.69에서 1.86까지의 토크비 범위가 브레이크(54)가 사용될 때 획득되며, 1.36에서 0.54의 속도 비가 클러치(52)가 사용될 때 획득된다.
제5 동작 모드는 도 1b에 도시된 바와 같은 각 동작 모드 표(즉, 동작 모드 표)의 제13행 내지 제16행에 대응하는, "고정비(fixed ratio)" 모드(F1, F2, F3 및 F4)를 포함한다. 이 모드에서, 트랜스미션은 종래의 자동 트랜스미션과 유사하게 동작하여, 2개의 토크 전송 장치가 이산 트랜스미션 비를 생성하도록 사용되거나, 또는 하나의 전동기/발전기가 제동되는 동안 하나의 토크 전송 장치가 사용될 수 있다. 이 대신에, 전동기/발전기가 모두 제동되는 동안 3개 토크 전송 장치가 모두 사용될 수 있다. 각 도면에 첨부된 클러치 동작 표는 단지 4개의 고정비 전진 속도를 도시하나, 추가의 고정비가 사용가능하다. 도 1b를 참조하면, 고정비 F1에서, 2.93의 고정 토크비를 획득하기 위하여 클러치(50)와 브레이크(54)가 사용된다. 고정비 F2에서, 1.69의 고정비를 획득하기 위하여 브레이크(54, 57)가 사용된 다. 따라서, 도 1b에서 전동기/발전기(82) 열에서의 각 "X"는 브레이크(57)가 사용되고 전동기/발전기(82)는 회전하지 않는 것을 나타낸다. 고정비 F3에서, 1.00의 고정비를 획득하기 위하여 클러치(50, 52)가 사용된다. 고정비 F4에서, 0.42의 고정비를 획득하기 위하여 클러치(52)가 사용되고 전동기/발전기(80)가 브레이크(55)에 의해 제동된다.
트랜스미션(14)은 소위 단일 또는 이중모드로 동작할 수 있다. 단일 모드에서, 사용되는 토크 전송 장치는 전진 속도비의 전체 연속체(다음의 이산 포인트들로 표현됨: 범위 1.1, 1.2, 1.3 및 1.4)와 동일하게 유지한다. 이중 모드에서, 사용되는 토크 전송 장치는 소정의 중간 속도비(예를 들어, 도 1의 범위 2.1)에서 스위칭된다. 기계적인 구성에 의하여, 토크 전송 장치 사용에서의 이러한 변경은 트랜스미션에서의 요소 속도를 감소시키는데 이점을 갖는다.
일부 설계에서, 최소 토크 방해를 갖는 이동(소위 "저온(cold)" 이동)이 획득될 수 있도록 클러치 요소의 미끄럼 속도들을 동기화하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 1a의 트랜스미션은 범위 1.4 및 2.1 사이에서 콜드 이동을 갖는다. 또한, 이것은 2중의 전이 이동(2개의 다가오는 클러치 및 2개의 멀어지는 클러치) 동안 우수한 제어를 위한 인에이블러(enabler) 기능을 한다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 1b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 1b는 도 1b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(20)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(30)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(40)의 톱니 비이다. 또한, 도 1b의 차트는 주어진 톱니 비에 대한 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계(ratio step)를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.73이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.69이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 2.38이며, 비 분포(ratio spread)는 4.73이다.
[제2 실시예에 대한 설명]
도 2a를 참조하면, 도면 부호 114로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(110)가 도시된다. 트랜스미션(114)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다.
도시된 실시예에서, 엔진(12)은 일반적으로 전달된 가용 동력 출력을 일정한 분당 회전수(RPM)로 제공하도록 용이하게 변경될 수 있는 디젤 엔진과 같은 화석 연료 엔진일 수 있다. 도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(14)의 입력 부 재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜]스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(114)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(114)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(114)은 바람직하게는 본질적으로 유성 기어 세트(120, 130, 140)인 3개의 차동 기어 세트를 사용한다. 유성 기어 세트(120)는 일반적으로 링 기어로 표시된 외부 기어 부재(124)를 채용한다. 링 기어(124)는 일반적으로 태양 기어로 표시된 내부 기어 부재(122)를 외접한다. 캐리어(126)는 각 유성 기어(127)가 제1 유성 기어 세트(120)의 외부 링 기어 부재(124)와 내부 태양 기어 부재(122) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(127)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(130)는 태양 기어로 종종 표시된 내부 기어 부재(132)를 외접하는 종종 링 기어로 표시된 외부 기어 부재(134)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(137)는 각 유성 기어 부재(137)가 유성 기어 세트(130)의 외부 링 기어 부재(134)와 내부 태양 기어 부재(132) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(137)가 캐리어(136) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(140)는 태양 기어로 종종 표시된 내부 기어 부재(142)를 외접하는 종종 링 기어로 표시된 외부 기어 부재(144)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(147)는 각 유성 기어 부재(147)가 유성 기어 세트(140)의 외부 링 기어 부재(144)와 내부 태양 기어 부재(142) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(146) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 유성 기어 세트(120)의 캐리어(126)와 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 유성 기어 세트(140)의 캐리어(146)와 연결된다. 제1 상호 연결 부재(170)는 유성 기어 세트(120)의 태양 기어(122)를 유성 기어 세트(130)의 태양 기어(132)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(172)는 유성 기어 세트(120)의 링 기어(124)를 유성 기어 세트(130)의 캐리어(136) 및 유성 기어 세트(140)의 링 기어(144)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(114)은 제1 및 제2 전동기/발전기(180, 182)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(180)의 고정자는 트랜스미션 하우징(160)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(180)의 회전자는 유성 기어 세트(120)의 태양 기어(122)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(182)의 고정자는 트랜스미션 하우징(160)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(182)의 회전자는 태양 기어(142)에 유지된다.
클러치(150)와 같은 제1 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(120)의 캐리어(126)를 유성 기어 세트(120)의 태양 기어(122)에 선택적으로 연결한다. 클러치(152)와 같은 제2 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(130)의 링 기어(134)를 유성 기어 세트(140)의 캐리어(146)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(154)와 같은 제3 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(130)의 링 기어(134)를 트랜스미션 하우징(160)과 선택적으로 연결한다. 즉, 링 기어(134)는 회전하지 않는 하우징(60)에 대한 효력 있는 연결에 의하여 회전에 대하여 선택적으로 회전에 대항하여 유지된다. 브레이크(155)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(180)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(180)와 병렬로 연결된다. 브레이크(157)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(182)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(182)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(150, 152, 154, 155, 157)는 이하에서 더욱 충분히 설명되는 바와 같이 하이브리드 트랜스미션(14)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
전력 공급원에 대한 설명을 다시 하면, 트랜스미션(114)이 엔진(12)으로부터 동력을 선택적으로 공급받는다는 것은 전술한 설명으로부터, 그리고, 특히 도 2a을 참조하면 더욱 자명할 것이다. 또한, 하이브리드 트랜스미션은 제어부(188)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(186)으로부터 동력을 교환한다. 전기 동력 공급원(186)은 하나 이상의 배터리일 수 있다. 전력을 공급하거나 저장하고 전력을 소비할 수 있는 연료 전지와 같은 다른 전기 동력 공급원이 본 발명의 사상을 변경시키지 않으면서 배터리 대신에 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 각 실시예는 5개의 동작 모드로 분류될 수 있는 16개의 기능적 요구 사항(도면에 도시된 각 동작 모드 표의 16개의 행에 대응하는)을 갖는다. 제1 동작 모드는 도 2b와 같은 각 동작 모드 표의 제1행(Batt Rev)에 대응하는 "배터리 후진 모드(battery reverse mode)"이다. 이 모드에서, 엔진은 꺼지며 엔진에 연결된 트랜스미션 요소는 엔진의 관성 토크에 따라 효율적으로 프리휠링(freewheel)할 수 있게 된다. EVT는 배터리로부터의 에너지를 사용하는 하나의 전동기/발전기에 의해 구동되어, 자동차를 반대로 움직이게 한다. 다른 전동기/발전기는 이 모드에서 회전하거나 회전하지 않을 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 이 모드에서 브레이크(152, 157)가 사용되며, 전동기(180)는 -0.29 단위의 토크를 가지며, 전동기/발전기(182)는 제동되며, 1 단위의 엔진 토크에 대응하여 -3.67의 출력 토크가 얻어진다.
제2 동작 모드는 도 2b의 각 동작 모드 표의 제2행(EVT Rev)에 대응하는 "EVT 후진 모드(EVT reverse mode)"(또는 하이브리드 후진 모드)이다. 이 모드에서, EVT는 엔진과 하나의 전동기/발전기에 의해 구동된다. 다른 전동기/발전기는 발전기 모드로 동작하고, 생성된 에너지의 100%를 구동 모터로 다시 전송한다. 실 효과는 자동차를 반대로 구동하는 것이다. 이 모드에서 클러치(152)가 사용되며, 1 단위의 엔진 토크에 대응하여, 발전기(180)는 -0.83 단위의 토크를 가지고, 전동기(182)는 -1.85 단위의 토크를 가지며, -8.34의 출력 토크가 얻어진다.
제3 동작 모드는 도 2b와 같은 각 동작 모드 표의 제3행(TC Rev) 및 제4행(TC For)에 대응하는 "후진 및 전진 모드(reverse and forwad launch modes)"를 포함한다. 이 모드에서, EVT는 전동기/발전기 중의 하나 및 엔진에 의해 구동된다. 발전기 유닛에서 생성된 에너지 중 선택가능한 비율은 배터리에 저장되고, 나머지 에너지는 전동기로 전송된다. TC 후진 모드에서, 클러치(152)가 사용되며, 전동기/발전기(180)는 -0.72 단위의 토크를 가진 발전기로 동작하고, 전동기/발전기(182)는 -1.57 단위의 토크를 가진 전동기로 동작하며, -7.00의 토크비가 획득된다. TC 전진 모드에서, 클러치(152)가 사용되며, 전동기/발전기(180)는 0.51 단위의 토크를 가진 전동기로 동작하고, 전동기/발전기(182)는 2.33 단위의 토크를 가진 발전기로 동작하며, 4.69의 토크비가 획득된다. 이러한 토크비에 대하여, 발전기 동력의 대략 99%가 배터리에 저장된다.
제4 동작 모드는 도 2b의 동작 모드 표의 제5행 내지 제12행에 대응하는, "범위 1.1, 범위 1,2, 범위 1.3, 범위 1.4, 범위 1.5, 범위 1.6, 범위 1.7, 범위 1.8"를 포함한다. 이 모드에서, EVT는 전동기로 동작하는 하나의 전동기/발전기 및 엔진에 의해 구동된다. 다른 전동기/발전기는 발전기로 동작하고 생성된 에너 지의 100%를 다시 전동기로 전송한다. 범위 1.1, 1.2, ..., 등으로 표현된 동작 포인트는 EVT에 의해 제공되는 전진 속도비의 연속체에서의 이산 포인트들이다. 예를 들어, 도 2b에서, 4.69에서 0.54의 속도 비가 클러치(152)가 사용될 때 획득된다.
제5 동작 모드는 도 2b의 동작 모드 표의 제13행 내지 제16행에 대응하는 "고정비(fixed ration)" 모드(F1, F2, F3 및 F4)를 포함한다. 이 모드에서, 트랜스미션은 종래의 자동 트랜스미션과 유사하게 동작하여, 2개의 토크 전송 장치가 이산 트랜스미션 비를 생성하도록 사용된다. 고정비 F1에서 3.16의 고정비를 획득하기 위하여 브레이크(157)가 사용된다. 고정비 F2에서, 1.67의 고정비를 획득하기 위하여 클러치(150)와 브레이크(157)가 사용된다. 고정비 F3에서, 1.00의 고정비를 획득하기 위하여 브레이크(155, 157)가 사용된다. 고정비 F4에서, 0.53의 고정비를 획득하기 위하여 클러치(152)와 브레이크(155)가 사용된다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 2b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 2b는 도 2b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(120)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(130)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(140)의 톱니 비이다. 또한, 도 2b의 차트 는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.43이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 2.21이다.
[제3 실시예에 대한 설명]
도 3a를 참조하면, 도면 부호 214로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(210)가 도시된다. 트랜스미션(214)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다. 도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(214)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션(214)의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재는 트랜스미션(214)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(214)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(214)은 바람직하게는 본질적으로 유성 기어 세트(220, 230, 240)인 3개의 차동 기어 세트를 사용한다. 유성 기어 세트(220)는 일반적으로 링 기어 로 표시된 외부 기어 부재(224)를 채용한다. 링 기어(224)는 일반적으로 태양 기어로 표시된 내부 기어 부재(222)를 외접한다. 캐리어(226)는 각 유성 기어(227)가 제1 유성 기어 세트(220)의 외부 링 기어 부재(224)와 내부 태양 기어 부재(222) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(227)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(230)는 내부 태양 기어 부재(232)를 외접하는 외부 링 기어 부재(234)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(237)는 각 유성 기어 부재(237)가 유성 기어 세트(230)의 외부 링 기어 부재(234)와 내부 태양 기어 부재(232) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(237)가 캐리어(236) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(240)는 내부 태양 기어 부재(242)를 외접하는 외부 링 기어 부재(244)를 포함한다. 복수의 유성 기어(247)는 각 유성 기어 부재(247)가 유성 기어 세트(240)의 외부 링 기어 부재(244)와 내부 태양 기어 부재(242) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(246) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 캐리어(226)와 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 캐리어(246)에 연결된다. 제1 상호 연결 부재(270)는 유성 기어 세트(220)의 태양 기어(222)를 유성 기어 세트(230)의 태양 기어(232)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(272)는 유성 기어 세트(220)의 링 기어(224)를 유성 기어 세트(230)의 캐리어(236) 및 유성 기어 세트(240)의 링 기어(244)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(214)은 제1 및 제2 전동기/발전기(280, 282)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(280)의 고정자는 트랜스미션 하우징(260)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(280)의 회전자는 유성 기어 세트(220)의 태양 기어(222)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(282)의 고정자는 트랜스미션 하우징(260)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(282)의 회전자는 링 기어(234)에 유지된다.
클러치(250)와 같은 제1 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(220)의 캐리어(226)를 유성 기어 세트(220)의 태양 기어(222)에 선택적으로 연결한다. 클러치(252)와 같은 제2 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(230)의 링 기어(234)를 유성 기어 세트(240)의 태양 기어(242)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(254)와 같은 제3 토크 전송 장치는 유성 기어 세트(240)의 태양 기어(242)를 트랜스미션 하우징(260)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(255)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(280)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(280)와 병렬로 연결된다. 브레이크(257)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(282)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(282)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(250, 252, 254, 255, 257)는 하이브리드 트랜스미션(214)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
하이브리드 트랜스미션(214)은 엔진(12) 및, 제어부(288)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(286)으로부터 동력을 공급받는다.
도 3b의 동작 모드 표는 트랜스미션(214)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모드"(F1, F2, F3, F4)이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 3b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 3b는 도 3b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(220)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(230)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(240)의 톱니 비이다. 또한, 도 3b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크 비 사이의 단계 비는 1.43이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이다.
[제4 실시예에 대한 설명]
도 4a를 참조하면, 도면 부호 314로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(310)가 도시된다. 트랜스미션(314)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다.
도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(314)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(314)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(314)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(314)은 3개의 유성 기어 세트(320, 330, 340)를 사용한다. 유성 기어 세트(320)는 내부 태양 기어 부재(322)를 외접하는 외부 링 기어 부재(324)를 채용한다. 캐리어(326)는 각 유성 기어(327)가 제1 유성 기어 세트(320)의 외부 링 기어 부재(324)와 내부 태양 기어 부재(322) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(327)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(330)는 내부 태양 기어 부재(332)를 외접하는 외부 링 기어 부재(334)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(337)는 각 유성 기어 부재(337)가 유성 기어 세트(330)의 외부 링 기어 부재(334)와 내부 태양 기어 부재(332) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(337)가 캐리어(336) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(340)는 내부 태양 기어 부재(342)를 외접하는 외부 링 기어 부재(344)를 포함한다. 복수의 유성 기어(347)는 각 유성 기어 부재(347)가 유성 기어 세트(340)의 외부 링 기어 부재(344)와 내부 태양 기어 부재(342) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(346) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 유성 기어 세트(320)의 캐리어(326)와 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 유성 기어 세트(340)의 캐리어(346)에 연결된다. 제1 상호 연결 부재(370)는 유성 기어 세트(320)의 태양 기어(322)를 유성 기어 세트(330)의 태양 기어(332)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(372)는 유성 기어 세트(320)의 링 기어(324)를 유성 기어 세트(330)의 캐리어(336) 및 유성 기어 세트(340)의 링 기어(344)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(314)은 제1 및 제2 전동기/발전기(380, 382)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(380)의 고정자는 트랜스미션 하우징(360)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(380)의 회전자는 유성 기어 세트(320)의 태양 기어(322)에 유지된다. 또한, 제2 전동기/발전기(382)의 고정자는 트랜스미션 하우징(360)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(382)의 회전자는 유성 기어 세트(340)의 태양 기어(342)에 유지된다.
클러치(350)와 같은 제1 토크 전송 장치는 태양 기어(322)를 캐리어(326)와 선택적으로 연결한다. 클러치(352)와 같은 제2 토크 전송 장치는 링 기어(334)를 태양 기어(342)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(354)와 같은 제3 토크 전송 장치는 링 기어(334)를 트랜스미션 하우징(360)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(355)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(380)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(380)와 병렬로 연결된다. 브레이크(357)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(382)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(382)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(350, 352, 354, 355, 357)는 하이브리드 트랜스미션(314)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
하이브리드 트랜스미션(314)은 엔진(12)으로부터 동력을 공급받고, 또한, 제어부(388)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(386)과 동력을 교환한다.
도 4b의 동작 모드 표는 트랜스미션(414)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모드"(F1, F2, F3, F4)이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 4b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 4b는 도 4b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(320)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(330)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(340)의 톱니 비이다. 또한, 도 4b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.43이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이다. 고정비들 사이의 한 단계 나아가는 이동 각각은 단일 변환 이동이다.
[제5 실시예에 대한 설명]
도 5a를 참조하면, 도면 부호 414로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(410)가 도시된다. 트랜스미션(414)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다.
도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(414)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(414)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(414)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(414)은 3개의 유성 기어 세트(420, 430, 440)를 사용한다. 유성 기어 세트(420)는 내부 태양 기어 부재(422)를 외접하는 외부 링 기어 부재(424)를 채용한다. 캐리어(426)는 각 유성 기어(427)가 제1 유성 기어 세트(420)의 외부 링 기어 부재(424)와 내부 태양 기어 부재(422) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(427)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(430)는 내부 태양 기어 부재(432)를 외접하는 외부 링 기어 부재(434)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(437)는 각 유성 기어 부재(437)가 유성 기어 세트(430)의 외부 링 기어 부재(434)와 내부 태양 기어 부재(432) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(437)가 캐리어(436) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(440)는 내부 태양 기어 부재(442)를 외접하는 외부 링 기어 부재(444)를 포함한다. 복수의 유성 기어(447)는 각 유성 기어 부재(447)가 유성 기어 세트(440)의 외부 링 기어 부재(444)와 내부 태양 기어 부재(442) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(446) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 캐리어(426)와 연속적으로 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 캐리어(446)와 연속적으로 연결된다. 제1 상호 연결 부재(470)는 태양 기어(422)를 태양 기어(432)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(472)는 링 기어(424)를 캐리어(436) 및 링 기어(444)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(414)은 제1 및 제2 전동기/발전기(480, 482)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(480)의 고정자는 트랜스미션 하우징(460)에 유지된다. 제1 전동기/ 발전기(480)의 회전자는 태양 기어(422)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(482)의 고정자는 트랜스미션 하우징(460)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(482)의 회전자는 태양 기어(442)에 유지된다.
클러치(450)와 같은 제1 토크 전송 장치는 태양 기어(422)를 캐리어(426)와 선택적으로 연결한다. 클러치(452)와 같은 제2 토크 전송 장치는 링 기어(434)를 캐리어(446)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(454)와 같은 제3 토크 전송 장치는 링 기어(434)를 트랜스미션 하우징(460)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(455)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(480)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(480)와 병렬로 연결된다. 브레이크(457)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(482)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(482)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(450, 452, 454, 455, 457)는 하이브리드 트랜스미션(414)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
도 5b의 동작 모드 표는 트랜스미션(414)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모 드"(F1, F2, F3, F4)이다.
트랜스미션(414)는 4.69와 0.54 사이의 비를 제공하는 이중 모드 트랜스미션이다.
트랜스미션(414)은 4.69와 0.54 사이의 비를 제공하는 단일 모드 트랜스미션이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 5b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 5b는 도 5b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(420)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(430)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(440)의 톱니 비이다. 또한, 도 5b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.89이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.43이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 2.21이다. 고정비들 사이의 한 단계 나아가는 이동 각각은 단일 변환 이동이다.
[제6 실시예에 대한 설명]
도 6a를 참조하면, 도면 부호 514로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(510)가 도시된다. 트랜스미션(514)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다.
도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(514)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(514)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(514)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(514)은 3개의 유성 기어 세트(520, 530, 540)를 사용한다. 유성 기어 세트(520)는 내부 태양 기어 부재(522)를 외접하는 외부 링 기어 부재(524)를 채용한다. 캐리어(526)는 각 유성 기어(527)가 제1 유성 기어 세트(520)의 외부 링 기어 부재(524)와 내부 태양 기어 부재(522) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(527)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(530)는 내부 태양 기어 부재(532)를 외접하는 외부 링 기어 부재(534)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(537)는 각 유성 기어 부재(537)가 유성 기어 세트(530)의 외부 링 기어 부재(534)와 내부 태양 기어 부재(532) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(537)가 캐리어(536) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(540)는 내부 태양 기어 부재(542)를 외접하는 외부 링 기어 부재(544)를 포함한다. 복수의 유성 기어(547)는 각 유성 기어 부재(547)가 유성 기어 세트(540)의 외부 링 기어 부재(544)와 내부 태양 기어 부재(542) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(546) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 캐리어(526)와 연속적으로 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 캐리어(536)와 연속적으로 연결된다. 제1 상호 연결 부재(570)는 태양 기어(522)를 태양 기어(532)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(572)는 링 기어(524)를 캐리어(536) 및 태양 기어(542)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(514)은 제1 및 제2 전동기/발전기(580, 582)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(580)의 고정자는 트랜스미션 하우징(560)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(580)의 회전자는 태양 기어(522)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(582)의 고정자는 트랜스미션 하우징(560)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(582)의 회전자는 링 기어(534)에 유지된다.
클러치(550)와 같은 제1 토크 전송 장치는 링 기어(534)를 링 기어(544)와 선택적으로 연결한다. 클러치(552)와 같은 제2 토크 전송 장치는 캐리어(536)를 링 기어(544)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(554)와 같은 제3 토크 전송 장치는 링 기어(544)를 트랜스미션 하우징(560)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(555)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(580)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(580)와 병렬로 연결된다. 브레이크(557)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(582)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(582)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(550, 552, 554, 555, 557)는 하이브리드 트랜스미션(514)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
하이브리드 트랜스미션(514)은 엔진(12)으로부터 동력을 공급받으며, 또한, 제어부(588)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(586)과 동력을 교환한다.
도 6b의 동작 모드 표는 트랜스미션(514)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전 술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모드"(F1, F2, F3, F4)이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 6b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 6b는 도 6b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(520)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(530)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(540)의 톱니 비이다. 또한, 도 4b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.73이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.69이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 2.38이다. 고정비들 사이의 한 단계 나아가는 이동 각각은 단일 변환 이동이다.
[제7 실시예에 대한 설명]
도 7a를 참조하면, 도면 부호 614로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(610)가 도시된다. 트랜스미션(614)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공 받도록 설계된다.
도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(614)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(614)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(614)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(614)은 3개의 유성 기어 세트(620, 630, 640)를 사용한다. 유성 기어 세트(620)는 내부 태양 기어 부재(622)를 외접하는 외부 링 기어 부재(624)를 채용한다. 캐리어(626)는 각 유성 기어(627)가 제1 유성 기어 세트(620)의 외부 링 기어 부재(624)와 내부 태양 기어 부재(622) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(627)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(630)는 내부 태양 기어 부재(632)를 외접하는 외부 링 기어 부재(634)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(637)는 각 유성 기어 부재(637)가 유성 기어 세트(630)의 외부 링 기어 부재(634)와 내부 태양 기어 부재(632) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(637)가 캐리 어(636) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(640)는 내부 태양 기어 부재(642)를 외접하는 외부 링 기어 부재(644)를 포함한다. 복수의 유성 기어(647)는 각 유성 기어 부재(647)가 유성 기어 세트(640)의 외부 링 기어 부재(644)와 내부 태양 기어 부재(642) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 캐리어(646) 내에 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 링 기어(624)와 연속적으로 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 캐리어(646)와 연속적으로 연결된다. 제1 상호 연결 부재(670)는 캐리어(626)를 캐리어(636)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(672)는 태양 기어(622)를 링 기어(634) 및 태양 기어(642)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(614)은 제1 및 제2 전동기/발전기(680, 682)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(680)의 고정자는 트랜스미션 하우징(660)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(680)의 회전자는 캐리어(626)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(682)의 고정자는 트랜스미션 하우징(660)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(682)의 회전자는 태양 기어(632)에 유지된다.
클러치(650)와 같은 제1 토크 전송 장치는 링 기어(624)를 캐리어(626)와 선택적으로 연결한다. 클러치(652)와 같은 제2 토크 전송 장치는 캐리어(646)를 링 기어(644)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(654)와 같은 제3 토크 전송 장치는 링 기어(644)를 트랜스미션 하우징(660)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(655)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(682)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(682)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치(650, 652, 654, 655)는 하이브리드 트랜스미션(614)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
하이브리드 트랜스미션(614)은 엔진(12)으로부터 동력을 공급받으며, 또한, 제어부(688)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(686)과 동력을 교환한다.
도 7b의 동작 모드 표는 트랜스미션(614)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모드"(F1, F2, F3, F4)이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 7b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 7b는 도 7b에서 예로 주어진 링 기어/태 양 기어 톱니 비를 사용하여 도 7b는 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(620)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(630)의 톱니 비이며; 그리고, NR3/NS3 값은 유성 기어 세트(640)의 톱니 비이다. 또한, 도 7b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.73이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.69이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.61이다.
[제8 실시예에 대한 설명]
도 8a를 참조하면, 도면 부호 714로 표시된 개선된 전기 가변 트랜스미션에 대한 바람직한 일 실시예에 연결된 엔진(12)을 포함하는 동력 전달 장치(710)가 도시된다. 트랜스미션(714)은 엔진(12)으로부터의 구동 동력의 적어도 일부를 제공받도록 설계된다.
도시된 바와 같이, 엔진(12)은 트랜스미션(714)의 입력 부재(17) 역할을 하는 입력 샤프트를 갖는다. 또한, 과도 토크 댐퍼(미도시)가 엔진(12)과 트랜스미션의 입력 부재(17) 사이에 포함될 수 있다.
엔진(12)에 트랜스미션 입력 부재(17)를 연결하는 수단에 관계없이, 트랜스미션 입력 부재(17)는 트랜스미션(714)에서 유성 기어 세트에 효력이 있게 연결된다. 트랜스미션(714)의 출력 부재(19)는 최종 구동부(16)에 연결된다.
트랜스미션(714)은 3개의 유성 기어 세트(720, 730, 740)를 사용한다. 유성 기어 세트(720)는 내부 태양 기어 부재(722)를 외접하는 외부 링 기어 부재(724)를 채용한다. 캐리어(726)는 각 유성 기어(727)가 제1 유성 기어 세트(720)의 외부 링 기어 부재(724)와 내부 태양 기어 부재(722) 모두와 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어(727)를 회전가능하게 지지한다.
또한, 유성 기어 세트(730)는 내부 태양 기어 부재(732)를 외접하는 외부 링 기어 부재(734)를 포함한다. 또한, 복수의 유성 기어(737)는 각 유성 기어 부재(737)가 유성 기어 세트(730)의 외부 링 기어 부재(734)와 내부 태양 기어 부재(732) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유성 기어 부재(737)가 캐리어(736) 내에 회전가능하게 장착된다.
또한, 유성 기어 세트(740)는 내부 태양 기어 부재(742)를 외접하는 외부 링 기어 부재(744)를 포함한다. 각 유성 기어 부재(748)가 유성 기어 세트(740)의 외부 링 기어 부재(744)에 맞물려 결합하고 각 유성 기어 부재(747)가 유성 기어 세트(740)의 내부 태양 기어 부재(742) 모두와 동시에 맞물려 결합하도록 복수의 유 성 기어(747, 748)가 캐리어(746) 내에서 회전가능하게 장착된다.
트랜스미션 입력 부재(17)는 링 기어(724)와 연속적으로 연결되고, 트랜스미션 출력 부재(19)는 링 기어(744)와 연속적으로 연결된다. 제1 상호 연결 부재(770)는 캐리어(726)를 캐리어(736)와 연속적으로 연결한다. 제2 상호 연결 부재(772)는 태양 기어(722)를 링 기어(734) 및 태양 기어(742)와 연속적으로 연결한다.
트랜스미션(714)은 제1 및 제2 전동기/발전기(780, 782)를 포함한다. 제1 전동기/발전기(780)의 고정자는 트랜스미션 하우징(760)에 유지된다. 제1 전동기/발전기(780)의 회전자는 태양 기어(726)에 유지된다.
또한, 제2 전동기/발전기(782)의 고정자는 트랜스미션 하우징(760)에 유지된다. 제2 전동기/발전기(782)의 회전자는 태양 기어(732)에 유지된다.
클러치(750)와 같은 제1 토크 전송 장치는 링 기어(724)를 캐리어(726)와 선택적으로 연결한다. 클러치(752)와 같은 제2 토크 전송 장치는 캐리어(746)를 태양 기어(732)와 선택적으로 연결한다. 브레이크(754)와 같은 제3 토크 전송 장치는 캐리어(746)를 트랜스미션 하우징(760)과 선택적으로 연결한다. 브레이크(755)와 같은 제4 토크 전송 장치는 전동기/발전기(780)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(780)와 병렬로 연결된다. 브레이크(757)와 같은 제5 토크 전송 장치는 전동기/발전기(782)의 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 전동기/발전기(782)와 병렬로 연결된다. 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치(750, 752, 754, 755, 757)는 하이브리드 트랜스미션(714)의 동작 모드를 선택하는 데 있어서 도움을 주도록 채용된다.
하이브리드 트랜스미션(714)은 엔진(12)으로부터 동력을 공급받으며, 또한, 제어부(788)에 사용가능하게 연결된 전기 동력 공급원(786)과 동력을 교환한다.
도 8b의 동작 모드 표는 트랜스미션(714)의 다섯 가지 동작 모드에 대한 클러치 사용, 전동기/발전기 상태 및 출력/입력 비를 도시한다. 이러한 모드들은 전술한 바와 같이 "배터리 후진 모드"(Batt Rev), "EVT 후진 모드"(Batt Rev), "후진 및 전진 모드"(TC Rev, TC For), "범위 1.1, 1.2, 1.3 ... 모드" 및 "고정비 모드"(F1, F2, F3, F4)이다.
전술한 바와 같이, 토크 전송 장치의 사용 스케줄은 도 8b의 동작 모드 표 및 고정비 모드 표에 도시된다. 또한, 도 8b는 도 8b에서 예로 주어진 링 기어/태양 기어 톱니 비를 사용하여 사용 가능한 토크 비의 일례를 제공한다. NR1/NS1 값은 유성 기어 세트(720)의 톱니 비이고; NR2/NS2 값은 유성 기어 세트(730)의 톱니 비이 다. 또한, 도 8b의 차트는 주어진 톱니 비 샘플을 이용하여 얻어진 비 단계를 설명한다. 예를 들어, 제1 및 제2 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.73이며, 제2 및 제3 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 1.69이며, 제3 및 제4 고정 전진 토크비 사이의 단계 비는 2.38이다.
청구항에서, "연속적으로 연결된" 또는 "연속적으로 연결하는"의 용어는 옵셋 축에 대한 기어 장치의 설치와 같은 직접 연결 또는 비례 기어 연결을 칭한다.
본 발명에 대한 다양한 바람직한 실시예들이 개시되었지만, 본 발명의 개념은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 많은 변경이 간으하는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 도시되고 설명된 상세한 설명에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위의 범위 내의 모든 변형물 및 수정물을 포함하도록 의도된다.

Claims (16)

  1. 엔진으로부터 동력을 제공받기 위한 입력 부재;
    출력 부재;
    제1 및 제2 전동기/발전기;
    제1, 제2 및 제3 부재를 각각 구비한 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트 - 상기 입력 부재는 상기 기어 세트의 적어도 하나의 부재와 연속적으로 연결되며, 상기 출력 부재는 상기 기어 세트의 다른 부재에 연속적으로 연결됨;
    상기 제1 기어 세트의 제1 부재를 상기 제2 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 연결하는 제1 상호 연결 부재;
    상기 제1 기어 세트의 제2 부재를 상기 제2 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 연결하는 제2 상호 연결 부재 - 상기 제1 전동기/발전기는 상기 제1 상호 연결 부재와 연속적으로 연결되고, 상기 제2 전동기/발전기는 상기 제2 또는 제3 기어 세트의 한 부재와 연속적으로 연결됨;
    상기 제1 또는 제2 기어 세트의 한 부재를 상기 제1 또는 제3 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결하는 제1 토크 전송 장치;
    상기 제3 기어 세트의 한 부재를 상기 제1, 제2 또는 제3 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결하는 제2 토크 전송 장치 - 상기 제2 토크 전송 장치에 의해 연결된 부재 쌍은 상기 제1 토크 전송 장치에 의해 연결된 부재 쌍과는 상이함;
    상기 제2 또는 제3 기어 세트의 한 부재를 선택적으로 접지시키는(ground) 제3 토크 전송 장치; 및
    회전을 선택적으로 제동하기 위하여 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 하나와 병렬로 연결된 제4 토크 전송 장치;
    를 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치는 연속적으로 가변하는 속도비 범위와 4개의 고정된 전진 속도비를 전기 가변 트랜스미션에 제공하기 위하여 단독으로 또는 쌍으로 사용가능하며;
    상기 고정된 전진 속도비의 일부를 구축하기 위하여 상기 제4 토크 전송 장치는 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 하나의 회전을 선택적으로 제동하며;
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 하나가 상기 제4 토크 전송 장치에 의해 제동될 수 있게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없는 전기 가변 트랜스미션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트는 유성 기어 세트인 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유성 기어 세트 각각의 캐리어는 단일 피니언 캐리어인 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유성 기어 세트의 적어도 하나의 캐리어는 2중 피니언 캐리어인 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정된 전진 속도비의 일부를 구축하도록 회전을 선택적으로 제동하기 위하여 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 다른 하나와 병렬로 연결된 전동기 브레이크와 같은 제5 토크 전송 장치를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 다른 하나가 상기 제5 토크 전송 장치에 의해 제동될 수 있게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없는 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치와 상기 제1 및 제2 전동기/발전기는 상기 전기 가변 트랜스미션에서 배터리 후진 모드, EVT 후진 모드, 후진 및 전진 모드, 연속 가변 트랜스미션 범위 모드, 및 고정비 모드를 포함하는 5가지 동작 모드를 제공하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  8. 엔진으로부터 동력을 제공받기 위한 입력 부재;
    출력 부재;
    제1 및 제2 전동기/발전기;
    제1, 제2 및 제3 부재를 각각 구비한 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트 - 상기 입력 부재는 상기 기어 세트의 적어도 하나의 부재와 연속적으로 연결되며, 상기 출력 부재는 상기 기어 세트의 다른 부재에 연속적으로 연결됨;
    상기 제1 기어 세트의 제1 부재를 상기 제2 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 연결하는 제1 상호 연결 부재;
    상기 제1 기어 세트의 제2 부재를 상기 제2 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 연결하는 제2 상호 연결 부재 - 상기 제1 전동기/발전기는 상기 제1 상호 연결 부재와 연속적으로 연결되고, 상기 제2 전동기/발전기는 상기 제2 또는 제3 기어 세트의 한 부재와 연속적으로 연결됨; 및
    상기 제1, 제2 또는 제3 기어 세트의 부재들을 접지 또는 상기 유성 기어 세트의 다른 부재들과 선택적으로 상호 연결하는 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치 - 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이의 연속적으로 가변하는 속도비 범위와 4개의 고정된 전진 속도비를 전기 가변 트랜스미션에 제공하기 위하여 단독으로 또는 쌍으로 사용가능함;
    를 포함하고,
    상기 제4 토크 전송 장치는 상기 고정된 전진 속도비의 일부를 구축하기 위하여 선택적으로 제동하도록 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 하나와 병렬로 연결되고,
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 하나가 상기 제4 토크 전송 장치에 의해 제동될 수 있게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없는 전기 가변 트랜스미션.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트는 유성 기어 세트이고, 상기 제1 토크 전송 장치는 상기 제1 또는 제2 유성 기어 세트의 한 부재를 상기 제1 또는 제3 유성 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 토크 전송 장치는 상기 제3 유성 기어 세트의 한 부재를 상기 제1, 제2 또는 제3 유성 기어 세트의 다른 부재와 선택적으로 연결하며, 상기 제2 토크 전송 장치에 의해 연결된 부재 쌍은 상기 제1 토크 전송 장치에 의해 연결된 부재 쌍과는 상이한 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 토크 전송 장치는 상기 제2 또는 제3 유성 기어 세트의 한 부재를 고정 부재와 선택적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 유성 기어 세트 각각의 캐리어들은 단일 피니언 캐리어인 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 유성 기어 세트의 적어도 하나의 캐리어는 2중 피니언 캐리어인 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 고정된 전진 속도비 중 일부를 구축하기 위하여 회전을 선택적으로 제동하도록 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 다른 하나와 병렬로 연결된 전동기 브레이크와 같은 제5 토크 전송 장치를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 다른 하나가 상기 제5 토크 전송 장치에 의해 제동될 수 있게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없는 것을 특징으로 하는 전기 가변 트랜스미션.
  16. 엔진으로부터 동력을 제공받기 위한 입력 부재;
    출력 부재;
    제1 및 제2 전동기/발전기;
    제1, 제2 및 제3 부재를 각각 구비한 제1, 제2 및 제3 차동 기어 세트 - 상기 입력 부재는 상기 기어 세트의 적어도 하나의 부재와 연속적으로 연결되며, 상기 출력 부재는 상기 기어 세트의 다른 부재에 연속적으로 연결됨;
    상기 제1 기어 세트의 제1 부재를 상기 제2 기어 세트의 제1 부재와 연속적으로 연결하는 제1 상호 연결 부재;
    상기 제1 기어 세트의 제2 부재를 상기 제2 기어 세트의 제2 부재 및 상기 제3 기어 세트의 제2 부재와 연속적으로 연결하는 제2 상호 연결 부재 - 상기 제1 전동기/발전기는 상기 제1 상호 연결 부재와 연속적으로 연결되고, 상기 제2 전동기/발전기는 상기 제2 또는 제3 기어 세트의 한 부재와 연속적으로 연결됨; 및
    상기 제1, 제2 또는 제3 기어 세트의 부재들을 고정 부재 또는 상기 유성 기어 세트의 다른 부재들과 선택적으로 상호 연결하는 제1, 제2, 제3 및 제4 토크 전송 장치;
    를 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치는 상기 입력 부재와 상기 출력 부재 사이에서 연속적으로 가변하는 속도비 범위와 4개의 고정된 전진 속도비를 전기 가변 트랜스미션에 제공하기 위하여 단독으로 또는 2개가 결합되어 사용가능하며,
    상기 제4 토크 전송 장치는 상기 고정된 전진 속도비의 일부를 구축하는데 사용하기 위하여 회전을 선택적으로 제동하도록 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 하나와 병렬로 연결되며,
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 하나가 상기 제4 토크 전송 장치에 의해 제동되게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없게 구성되며,
    상기 제5 토크 전송 장치는 상기 고정된 전진 속도비의 일부를 구축하는데 사용하기 위하여 회전을 선택적으로 제동하도록 상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 다른 하나와 병렬로 연결되며,
    상기 제1 및 제2 전동기/발전기 중 상기 다른 하나가 상기 제5 토크 전송 장치에 의해 제동되게 하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 토크 전송 장치 중 어느 것도 결합될 필요가 없게 구성된 전기 가변 트랜스미션.
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