KR102239269B1 - 하이브리드 구동 모듈 - Google Patents

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KR102239269B1
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clutch
rotor hub
rotor
circumferential surface
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KR1020190163107A
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김정우
박진수
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주식회사 카펙발레오
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Abstract

하이브리드 구동 모듈이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈은 엔진과 모터로부터 전달되는 회전동력을 변속기에 선택적으로 전달하기 위한 것으로, 상기 엔진과 상기 변속기의 사이에 배치되는 하우징; 축 방향을 기준으로 상기 엔진을 향하는 일단부가 상기 하우징으로부터 돌출된 상태로, 상기 하우징의 반경방향 내측에 회전 가능하게 장착되며, 상기 엔진의 회전동력이 입력되는 드라이브 샤프트; 상기 하우징의 내부에 구비되며, 반경방향 외측에는 상기 모터의 로터가 장착되고, 반경방향 내측에는 상기 드라이브 샤프트를 향하여 일체로 연장되며, 축 방향을 기준으로 상기 변속기를 향하는 상기 드라이브 샤프트의 타단부에 회전 가능하게 연결되는 허브 플레이트부가 형성되는 로터 허브; 반경방향을 기준으로 내주면이 상기 하우징에 회전 가능하게 지지되고, 외주면은 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측에서 상기 로터 허브에 고정되는 로터 허브 릿지; 상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 엔진 측에 배치되며, 상기 드라이브 샤프트와 상기 로터 허브를 직접 연결하여 상기 엔진의 회전동력을 상기 로터 허브에 선택적으로 전달하는 엔진 클러치; 및 상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 변속기 측에 배치되어 상기 로터 허브에 연결되고, 차량의 초기 구동 시에는 상기 엔진, 또는 상기 모터, 또는, 상기 엔진과 상기 모터의 회전 동력을 증배, 또는 1:1로 상기 변속기에 전달하는 토크 컨버터; 를 포함하되, 축 방향을 기준으로, 상기 엔진 클러치를 향하는 상기 허브 플레이트부의 일면에는 상기 엔진 클러치와의 사이에서 상기 로터에 작동유체를 공급하여 냉각하기 위한 적어도 하나의 유체 그루브가 형성될 수 있다.

Description

하이브리드 구동 모듈{HYBRID DRIVE MODULE}
본 발명은 하이브리드 구동모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내연기관과 모터로부터 입력된 회전 동력을 변속기에 전달하도록 하는 하이브리드 구동모듈에 관한 것이다.
차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
미래 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 더블 클러치 변속기(DCT : Double Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.
상기 하이브리드 전기자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있는데, 통상적으로 기존 화석 연료를 사용하는 가솔린엔진 또는 디젤엔진과, 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합(Hybrid)되어 구성된다.
이러한 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)는 내연 엔진과 모터를 동시에 장착하므로 일반 차량에 비해 유해가스 배출량과 연비를 획기적으로 줄일 수 있다.
이와 같은 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터의 회전동력을 변속기에 효과적으로 전달하여 효율을 높이고, 연비를 극대화시키도록 효과적인 동력전달과 사이즈 및 부품 축소 등을 가능하게 하는 엔진 클러치와 토크 컨버터가 구비된 구동모듈의 개발이 요구되어 왔다.
이에 따라, 하이브리드 전기 자동차(HEV)에서 엔진과 모터의 구동력을 효율적으로 조합, 및 전달하도록 엔진 클러치와 토크 컨버터의 기능을 포함하여 하이브리드 전기 자동차의 모터와 함께 모듈화 시킨 하이브리드 구동모듈의 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 로터 허브에 장착된 로터에 원활하게 작동유체를 공급하여 냉각함으로써, 냉각유로 설계의 레이아웃을 간소화하고, 로터의 내구성을 향상시키도록 하는 하이브리드 구동모듈을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 로터 허브를 통해 엔진 클러치와 토크 컨버터의 배치를 최적화하고, 엔진 클러치의 보상 챔버와 연결되어 로터를 냉각하는 냉각유로를 로터 허브에 형성함으로서, 여 전체 외경 및 축 방향 전장을 축소할 수 있도록 하는 하이브리드 구동모듈을 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동모듈은 엔진과 모터로부터 전달되는 회전동력을 변속기에 선택적으로 전달하기 위한 것으로, 상기 엔진과 상기 변속기의 사이에 배치되는 하우징; 축 방향을 기준으로 상기 엔진을 향하는 일단부가 상기 하우징으로부터 돌출된 상태로, 상기 하우징의 반경방향 내측에 회전 가능하게 장착되며, 상기 엔진의 회전동력이 입력되는 드라이브 샤프트; 상기 하우징의 내부에 구비되며, 반경방향 외측에는 상기 모터의 로터가 장착되고, 반경방향 내측에는 상기 드라이브 샤프트를 향하여 일체로 연장되며, 축 방향을 기준으로 상기 변속기를 향하는 상기 드라이브 샤프트의 타단부에 회전 가능하게 연결되는 허브 플레이트부가 형성되는 로터 허브; 반경방향을 기준으로 내주면이 상기 하우징에 회전 가능하게 지지되고, 외주면은 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측에서 상기 로터 허브에 고정되는 로터 허브 릿지; 상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 엔진 측에 배치되며, 상기 드라이브 샤프트와 상기 로터 허브를 직접 연결하여 상기 엔진의 회전동력을 상기 로터 허브에 선택적으로 전달하는 엔진 클러치; 및 상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 변속기 측에 배치되어 상기 로터 허브에 연결되고, 차량의 초기 구동 시에는 상기 엔진, 또는 상기 모터, 또는, 상기 엔진과 상기 모터의 회전 동력을 증배, 또는 1:1로 상기 변속기에 전달하는 토크 컨버터; 를 포함하되, 축 방향을 기준으로, 상기 엔진 클러치를 향하는 상기 허브 플레이트부의 일면에는 상기 엔진 클러치와의 사이에서 상기 로터에 작동유체를 공급하여 냉각하기 위한 적어도 하나의 유체 그루브가 형성될 수 있다.
상기 엔진 클러치는 반경방향을 기준으로, 상기 로터 허브 릿지에 외주면과 내주면이 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 클러치 피스톤; 상기 드라이브 샤프트의 타단 외주면에 반경방향을 기준으로 내주단이 고정되는 드라이브 플레이트; 상기 드라이브 플레이트에 결합되며, 상기 클러치 피스톤에 의해 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제1 마찰 플레이트; 축 방향을 기준으로, 상기 엔진 측에서 상기 허브 플레이트부에 고정되는 캐리어; 및 상기 캐리어에 결합되며, 상기 제1 마찰플레이트와 상기 캐리어 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제2 마찰 플레이트; 를 포함할 수 있다.
상기 로터 허브 릿지와 상기 클러치 피스톤의 사이에는, 상기 클러치 피스톤을 작동시키기 위한 클러치 작동챔버가 형성될 수 있다.
상기 클러치 피스톤과 상기 드라이브 플레이트 사이에는 상기 클러치 작동챔버의 반대측에 과압을 보상하는 클러치 보상챔버가 형성될 수 있다.
상기 유체 그루브는 상기 허브 플레이트부의 회전 중심으로부터 일정간격 이격된 위치로부터 반경방향을 기준으로 외측에서 상기 로터 허브의 내주면까지 형성되며, 상기 허브 플레이트부의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있다.
상기 로터 허브에는 상기 유체 그루브에 대응하는 위치에서 상기 로터 허브의 내주면과 외주면을 관통하여 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 로터 허브의 외주면에는 상기 배출홀에 대응하는 위치에 설정 면적을 갖는 유로면이 형성될 수 있다.
상기 유로면은 상기 로터의 내주면과의 사이에 작동유체가 유입되는 소정의 틈을 형성할 수 있다.
상기 캐리어의 외주면에는 상기 배출홀에 대응하는 위치에 냉각홈이 형성될 수 있다.
상기 냉각홈은 상기 배출홀을 통해 상기 로터 허브의 반경방향 내측에서 외주면을 향하여 작동유체가 배출되도록 상기 로터 허브의 내주면과의 사이에 작동유체가 유동되는 유동공간을 형성할 수 있다.
상기 유체 그루브는 상기 로터 허브에 상기 캐리어의 장착이 완료되면, 상기 캐리어와 상기 로터 허브의 사이에서 냉각유로를 형성할 수 있다.
상기 토크 컨버터는 상기 변속기 측에서 상기 로터 허브에 고정되며, 상기 로터 허브와 함께 회전하는 임펠러 어셈블리; 상기 로터 허브와 상기 터빈을 직접 연결하도록 록업 피스톤을 구비한 록업 클러치; 및 상기 터빈과 상기 록업 클러치에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 상기 변속기와 연결된 스플라인 허브에 연결되는 드리븐 플레이트; 를 포함할 수 있다.
상기 임펠러 어셈블리는 임펠러 쉘과 상기 임펠러 쉘에 구비되는 다수개의 임펠러 블레이드를 포함하며, 상기 로터 허브에 상기 임펠러 쉘이 볼트 체결될 수 있다.
상기 록업 클러치는 축 방향으로 상기 변속기 측에서, 반경방향을 기준으로 상기 로터 허브의 내측에 형성되는 제1 클러치 드럼부; 상기 제1 클러치 드럼에 결합되며, 상기 록업 피스톤에 의해 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제3 마찰 플레이트; 상기 제1 클러치 드럼으로부터 회전 중심을 향하여 일정간격 이격된 위치에서 상기 드리븐 플레이트의 반경방향 외측에 형성되는 제2 클러치 드럼부; 및 상기 제2 클러치 드럼부에 결합되며, 상기 제3 마찰 플레이트와 상기 제2 클러치 드럼부 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제4 마찰 플레이트; 를 포함할 수 있다.
상기 허브 플레이트부와 상기 록업 피스톤의 사이에는 리프 스프링이 개재될 수 있다.
상기 허브 플레이트부와 상기 록업 피스톤의 사이에는 상기 록업 피스톤을 작동시키기 위한 록업 작동챔버가 형성될 수 있다.
상기 로터 허브에는 축 방향을 기준으로 상기 변속기를 향하는 일단에 상기 로터의 축 방향 일단을 지지하기 위한 로터 지지부가 반경방향 외측을 향하여 일체로 연장 형성될 수 있다.
상기 로터는 축 방향을 기준으로, 양단부에 리테이너가 각각 개재되고, 상기 엔진을 향하는 타단에서 상기 리테이너와 상기 로터의 사이에 스페이서가 개재될 수 있다.
상기 로터의 반경방향 외측에는 스테이터가 배치되고, 상기 스테이터는 상기 하우징의 내부에서 서포트 링을 통해 고정될 수 있다.
상기 드라이브 샤프트의 일단부는 상기 엔진과 댐퍼를 통해 연결될 수 있다.
상기 하우징과 상기 드라이브 샤프트의 사이에는 제1 베어링이 개재되고, 상기 하우징과 상기 로터 허브 릿지의 사이에는 제2 베어링이 개재되며, 상기 드라이브 샤프트의 타단 내주면과 상기 허브 플레이트부의 외주면 사이에는 제3 베어링이 개재될 수 있다.
축 방향을 기준으로, 상기 제1 베어링으로부터 상기 엔진 측을 향하여 일정간격 이격된 위치에는 상기 하우징과 상기 드라이브 샤프트 사이를 시일하기 위한 시일부재가 장착될 수 있다.
상기 제1 베어링은 상기 드라이브 샤프트의 외주면에 장착되는 스냅 링에 의해 축 방향으로 지지되도록 설치될 수 있다.
상기 제2 베어링은 반경방향 내측에서 상기 하우징의 외주면에 형성된 제1 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측을 향하는 일단부가 지지되고, 반경방향 내측에서 상기 로터 허브 릿지의 내주면에서 형성된 제2 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 변속기 측을 향하는 타단이 지지될 수 있다.
상기 제3 베어링은 반경방향 내측에서 상기 드라이브 샤프트의 타단부 내주면에 형성된 제3 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측을 향하는 일단부가 지지되고, 반경방향 내측에서 상기 허브 플레이트부의 외주면에 형성된 제4 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 변속기 측을 향하는 타단이 지지될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동모듈에 의하면, 하우징의 내부에서 로터가 장착되는 로터 허브를 통해 엔진 클러치와 토크 컨버터를 장착하여 엔진과 모터의 회전동력을 선택적으로 원활하게 변속기에 전달하는 동시에, 엔진 클러치와 토크 컨버터의 배치를 최적화하고, 엔진 클러치의 보상 챔버와 연결되어 로터를 냉각하는 냉각유로를 로터 허브에 형성함으로써, 전체 외경 및 축 방향 전장을 축소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 로터 허브에 장착된 로터에 원활하게 작동유체를 공급하여 냉각함으로써, 냉각유로 설계의 레이아웃을 간소화하고, 로터의 내구성을 향상시키는 효과도 있다.
나아가, 본 발명은 로터 허브를 이용하여 하우징 내부 공간을 효율적으로 구획함과 동시에, 엔진 클러치와 토크 컨버터의 최적으로 배치함으로써, 내부 유로 시스템의 레이아웃을 간소화할 수 있고, 협소한 엔진룸 내부에서 설치공간을 최소화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명은 엔진 클러치에 구비되는 클러치 보상챔버의 압력을 유지하면서 원심력에 의해 나머지 작동유체를 로터에 공급하도록 함으로서, 클러치 보상챔버의 원심압력보상 성능을 향상시킬 수 있고, 이로 인해, 엔진 클러치의 전체적인 제어성능을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
나아가, 본 발명은 로터의 냉각성능과 엔진 클러치의 제어성능의 향상 및 확보를 통해 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈을 축 방향으로 잘라서 본 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분에 대한 확대도이다.
도 3은 도 1의 C 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에 적용되는 캐리어가 결합된 로터 허브의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에 적용되는 캐리어와 로터 허브의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에 적용되는 로터 허브의 사시도이다.
도 7은 도 6의 D-D 선에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에 적용되는 캐리어의 전방 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에 적용되는 캐리어의 후방 사시도이다.
도 10은 도 8의 E-E 선에 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에서 작동유체의 유동방향을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서에서 “포함하다”, “이루어진다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉, 명세서에서 “포함하다”, “이루어진다” 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 “상부에 있다”거나 “하부에 있다”고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
편의상 이 명세서에서 방향은 다음과 같이 정의한다.
전후 방향 또는 축 방향은 회전축과 나란한 방향으로서, 전방(앞쪽)은 동력원인 어느 일 방향, 가령 엔진 쪽으로 향하는 방향을 의미하고, 후방(뒤쪽)은 다른 일 방향, 가령 변속기 쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 따라서 전면(앞면)이란 그 표면이 전방을 바라보는 면을 의미하고, 후면(뒷면)이란 그 표면이 후방을 바라보는 면을 의미한다.
반경방향 또는 방사 방향이라 함은 상기 회전축과 수직한 평면 상에서 상기 회전축의 중심을 지나는 직선을 따라 상기 중심에 가까워지는 방향 또는 상기 중심으로부터 멀어지는 방향을 의미한다. 상기 중심으로부터 반경방향으로 멀어지는 방향을 원심방향이라 하고, 상기 중심에 가까워지는 방향을 구심방향이라 한다.
원주방향이라 함은 상기 회전축의 원주를 에워싸는 방향을 의미한다. 외주라 함은 외측 둘레, 내주라 함은 내측 둘레를 의미한다. 따라서 외주면은 상기 회전축을 등지는 방향의 면이고, 내주면은 상기 회전축을 바라보는 방향의 면을 의미한다.
원주방향 측면이라 함은 그 면의 법선이 대략적으로 원주방향을 향하는 면을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈을 축 방향으로 잘라서 본 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 부분에 대한 확대도이며, 도 3은 도 1의 B 부부에 대한 확대도이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 반단면도로, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈(100)을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동모듈(100)은 엔진(2)과 모터(6)로부터 전달되는 회전동력을 변속기(4)에 선택적으로 전달하기 위한 것으로, 상기 엔진(2)과 상기 변속기(4)의 사이에 배치된다.
상기 모터(6)는 일반 전기 자동차에 적용되는 것과 같이, 로터(R)와 스테이터(S)로 구성되며, 모터 및 제너레이터 기능을 동시에 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈(100)은, 하우징(110), 드라이브 샤프트(120), 로터 허브(130), 로터 허브 릿지(140), 엔진 클러치(150), 및 토크 컨버터(170)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 하우징(110)은 상기 엔진(2)과 상기 변속기(4)의 사이에 배치된다.
상기 드라이브 샤프트(120)는 축 방향을 기준으로 상기 엔진(2)을 향하는 일단부가 상기 하우징(110)으로부터 돌출된 상태로, 상기 하우징(110)의 반경방향 내측에 회전 가능하게 장착되며, 상기 엔진(2)의 회전동력이 입력된다.
여기서, 상기 하우징(110)으로부터 축 방향으로 상기 엔진(2)을 향하여 돌출된 상기 드라이브 샤프트(120)의 일단부는 상기 엔진(2)과 댐퍼(8)를 통해 연결될 수 있다.
상기 댐퍼(8)는 상기 드라이브 샤프트(120)에 안정적으로 상기 엔진(2)의 회전 동력이 전달되도록 상기 엔진(2)으로부터 전달되는 회전 동력에서 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 기능을 한다.
본 실시예에서, 상기 로터 허브(130)는 상기 하우징(110)의 내부에 구비되며, 반경방향 외측에는 상기 모터(6)의 로터(R)가 장착된다.
이러한 로터 허브(130)에는 반경방향 내측에는 상기 드라이브 샤프트(120)를 향하여 일체로 연장되며, 축 방향을 기준으로 상기 변속기(4)를 향하는 상기 드라이브 샤프트(120)의 타단부에 회전 가능하게 연결되는 허브 플레이트부(132)가 형성된다.
여기서, 상기 로터(R)의 반경방향 외측에는 스테이터(S)가 배치되고, 상기 스테이터(S)는 상기 하우징(110)의 내부에서 서포트 링(7)을 통해 고정될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 로터 허브 릿지(140)는 반경방향을 기준으로 내주면이 상기 하우징(110)에 회전 가능하게 지지되고, 외주면은 축 방향을 기준으로 상기 엔진(2) 측에서 상기 로터 허브(130)에 고정될 수 있다.
여기서, 상기 로터 허브(130)에는 축 방향을 기준으로 상기 변속기(4)를 향하는 일단에 상기 로터(R)의 축 방향 일단을 지지하기 위한 로터 지지부(134)가 반경방향 외측을 향하여 일체로 연장 형성될 수 있다.
상기 로터 지지부(134)에는 축 방향을 기준으로 상기 변속기(4) 측에 위치되는 상기 로터(R)의 일단이 지지될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 로터(R)는 축 방향을 기준으로, 양단부에 리테이너(102)가 각각 개재되고, 상기 엔진(2)을 향하는 타단에서 상기 리테이너(102)와 상기 로터(R)의 사이에 스페이서(104)와 제2 리테이너(106)가 개재될 수 있다.
이 때, 상기 리테이너(102) 중, 상기 변속기(4)에 배치되는 상기 리테이너(102)는 상기 로터 지지부(134)와 상기 로터(R)의 사이에 개재될 수 있다.
한편, 상기 로터(R)는 상기 토크 컨버터(170)를 상기 로터 허브(130)에 장착한 후에, 상기 로터 허브(130)의 반경방향 외측에 장착될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 하우징(110) 과 상기 드라이브 샤프트(120)의 사이에는 제1 베어링(B1)이 개재된다.
여기서, 상기 제1 베어링(B1)은 상기 드라이브 샤프트(120)의 외주면에 장착되는 스냅 링(122)에 의해 축 방향으로 지지되도록 설치될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 베어링(B1)은 상기 하우징(110)과 상기 드라이브 샤프트(120)의 사이에서 상기 스냅 링(122)에 의해 이탈이 방지될 수 있다.
또한, 축 방향을 기준으로, 상기 제1 베어링(B1)으로부터 상기 엔진(2) 측을 향하여 일정간격 이격된 위치에는 상기 하우징(110)과 상기 드라이브 샤프트(120) 사이를 시일하기 위한 시일부재(124)가 장착될 수 있다.
상기 시일부재(124)는 상기 하우징(110)과 상기 드라이브 샤프트(120)의 사이에서 내부의 작동유체가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 하우징(110)과 상기 로터 허브 릿지(140)의 사이에는 제2 베어링(B2)이 개재된다.
여기서, 상기 제2 베어링(B2)은 반경방향 내측에서 상기 하우징(110)의 외주면에 형성된 제1 단차홈(112)에 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측을 향하는 일단부가 지지된다.
이러한 제2 베어링(B2)은 반경방향 내측에서 상기 로터 허브 릿지(140)의 내주면에서 형성된 제2 단차홈(142)에 축 방향을 기준으로 상기 변속기(2) 측을 향하는 타단이 지지될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 베어링(B2)은 상기 하우징(110)과 상기 로터 허브 릿지(140)의 사이에서 상기 제1, 및 제2 단차홈(112, 142)에 의해 축 방향으로 이탈이 방지되고, 상기 하우징(110)에 대하여 상기 로터 허브 릿지(140)를 안정적으로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
그리고 상기 드라이브 샤프트(120)의 타단 내주면과 상기 허브 플레이트부(132)의 외주면 사이에는 제3 베어링(B3)이 개재된다.
여기서, 상기 제3 베어링(B3)은 반경방향 내측에서 상기 드라이브 샤프트(120)의 타단부 내주면에 형성된 제3 단차홈(126)에 축 방향을 기준으로 상기 엔진(2) 측을 향하는 일단부가 지지될 수 있다.
또한, 상기 제3 베어링(B3)은 반경방향 내측에서 상기 허브 플레이트부(132)의 외주면에 형성된 제4 단차홈(138)에 축 방향을 기준으로 상기 변속기(2) 측을 향하는 타단이 지지될 수 있다.
이에 따라, 상기 제3 베어링(B3)은 상기 드라이브 샤프트(120)의 타단 내주면과 상기 허브 플레이트부(132)의 외주면 사이에서 상기 제3, 및 제4 단차홈(126, 138)에 의해 축 방향으로 이탈이 방지되고, 상기 드라이브 샤프트(120)와 상기 로터 허브(130)의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 엔진 클러치(150)는, 도 1과 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 허브 플레이트부(132)를 사이에 두고, 상기 하우징(110)의 내부에서 축 방향으로 상기 엔진(2) 측에 배치된다.
이러한 엔진 클러치(150)는, 도 1과 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 드라이브 샤프트(120)와 상기 로터 허브(130)를 직접 연결하여 상기 엔진(2)의 회전동력을 상기 로터 허브(130)에 선택적으로 전달할 수 있다.
여기서, 상기 엔진 클러치(150)는, 클러치 피스톤(151), 드라이브 플레이트(152), 제1 마찰 플레이트(153), 캐리어(154), 및 제2 마찰 플레이트(155)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 클러치 피스톤(151)은 반경방향을 기준으로, 상기 로터 허브 릿지(140)에 외주면과 내주면이 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.
상기 드라이브 플레이트(152)는 상기 드라이브 샤프트(120)의 타단 외주면에 반경방향을 기준으로 내주단이 고정된다.
상기 제1 마찰 플레이트(153)는 복수개로 구성되며, 상기 드라이브 플레이트(152)의 외주면에 내주면이 결합된다.
여기서, 상기 드라이브 플레이트(152)의 외주면에는 상기 제1 마찰 플레이트(153)를 끼울 수 있는 끼움홈이 제공될 수 있다. 상기 제1 마찰 플레이트(153)의 내주면에는 원주방향으로 끼움돌출부들이 제공된다. 이러한 끼움돌출부들은 끼움홈에 삽입되어 축 방향으로 이동할 수 있다.
즉, 상기 드라이브 플레이트(152)의 끼움홈은 축 방향으로 상기 엔진(2)을 향하는 일측이 개구부를 구비하고 축을 기준으로 방사상 방향으로는 관통된 형태를 이룰 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 마찰 플레이트(153)는 상기 클러치 피스톤(151)에 의해 축 방향으로 이동할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 캐리어(154)는 축 방향을 기준으로, 상기 엔진(2) 측에서 상기 허브 플레이트부(132)에 고정될 수 있다.
그리고 상기 제2 마찰 플레이트(155)는 복수개로 구성되어 상기 캐리어(154)에 결합된다.
여기서, 상기 캐리어(154)의 내주면에는 상기 제2 마찰 플레이트(19)를 끼울 수 있는 또 다른 끼움홈이 제공된다. 이에 따라, 상기 제2 마찰 플레이트(154)들은 상기 캐리어(154)에 결합되며, 상기 제1 마찰플레이트(153)와 상기 캐리어(154) 사이에 배치되어 축 방향으로 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 캐리어(154)의 내주면에도 상기 드라이브 플레이트(152)와 마찬가지로 관통된 또 다른 끼움홈이 구비될 수 있고, 상기 제2 마찰 플레이트(155)의 외주면 측에는 또 다른 끼움돌출부가 축 방향으로 제공될 수 있다.
여기서, 상기 로터 허브 릿지(140)와 상기 클러치 피스톤(151)의 사이에는, 공급된 작동유체의 압력에 의해 상기 클러치 피스톤(151)을 작동시키기 위한 클러치 작동챔버(156)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 하우징(110)의 내부에서 상기 클러치 작동챔버(156)에 작동유체가 공급되어 일정 압력이 형성되면, 상기 클러치 피스톤(151)은 축 방향으로 상기 제1, 및 제2 마찰 플레이트(153, 155)를 향하여 이동하면서, 상기 제1, 및 제2 마찰 플레이트(153, 155)들을 마찰 접촉시킴으로써, 상기 드라이브 샤프트(120)로 전달된 상기 엔진(2)의 회전 동력을 상기 로터 허브(130)를 통해 상기 토크 컨버터(170)로 전달할 수 있다.
또한, 상기 클러치 피스톤(151)과 상기 드라이브 플레이트(152) 사이에는 상기 클러치 작동챔버(156)의 반대측에 과압을 보상하는 클러치 보상챔버(157)가 형성될 수 있다.
이러한 클러치 보상챔버(157)는 상기 클러치 압력챔버(156)에 과압이 걸릴 때 이를 보상하여 적정한 오일의 압력을 유지하는 역할과 함께, 상기 제1, 및 제2 마찰 플레이트(153, 155)를 냉각하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 하우징(110)에는 상기 엔진 클러치(150)에 작동압 및 보상압을 공급하기 위한 작동압 공급유로(114)와 보상압 공급유로(116)가 내부를 관통하여 각각 형성될 수 있다.
상기 작동압 공급유로(114)는 상기 클러치 작동챔버(156)에 작동유체를 공급하고, 상기 보상압 공급유로(116)는 상기 클러치 보상챔버(157)에 작동유체를 공급할 수 있다.
이에 따라, 상기 클러치 압력챔버(156)와 상기 클러치 보상챔버(157)는 상기 작동압, 및 보상압 공급유로(114, 116)를 통해 각각 공급된 작동유체로 압력을 형성할 수 있다.
그리고 상기 토크 컨버터(170)는 상기 허브 플레이트부(132)를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 변속기(2) 측에 배치되어 상기 로터 허브(130)에 연결된다.
이러한 토크 컨버터(170)는 차량의 초기 구동 시에는 상기 엔진(2), 또는 상기 모터(6), 또는, 상기 엔진(2)과 상기 모터(6)의 회전 동력을 증배시켜 상기 변속기(4)에 전달하고, 차량이 일정속도 이상으로 주행되면 상기 엔진(2), 또는 상기 모터(6), 또는, 상기 엔진(2)과 상기 모터(6)의 회전 동력을 1:1로 상기 변속기(4)에 전달할 수 있다.
여기서, 상기 토크 컨버터(170)는 임펠러 어셈블리(172), 터빈(173), 리엑터(174), 록업 클러치(175), 및 드리븐 플레이트(177)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 임펠러 어셈블리(172)는 상기 변속기(4) 측에서 상기 로터 허브(130)에 고정되며, 상기 로터 허브(130)와 함께 회전할 수 있다.
여기서, 상기 임펠러 어셈블리(172)는 상기 로터 허브(130)에 형성된 상기 로터 지지부(134)에 볼트 체결을 통해 반경방향 외측단이 고정되는 임펠러 쉘(172a)과, 상기 임펠러 쉘(172a)에 장착되는 다수개의 임펠러 블레이드(172b)를 포함할 수 있다.
상기 터빈(173)은 상기 임펠러(172)와 마주하는 위치에 배치된다. 상기 리엑터(174)는 상기 임펠러(172)와 상기 터빈(173) 사이에 위치하여 상기 터빈(173)으로부터 나오는 작동유체의 흐름을 바꾸어 상기 임펠러 어셈블리(172) 측으로 전달할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 록업 클러치(175)는 상기 로터 허브(130)와 상기 터빈(173)을 직접 연결하도록 록업 피스톤(176)을 구비할 수 있다.
그리고 상기 드리븐 플레이트(177)는 상기 터빈(173)과 상기 록업 클러치(175)에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 상기 변속기(4)와 연결된 스플라인 허브(178)에 연결된다.
여기서, 상기 록업 클러치(175)는 제1 클러치 드럼부(179), 제3 마찰 플레이트(181), 제2 클러치 드럼부(182), 및 제4 마찰 플레이트(183)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 제1 클러치 드럼부(179)는 상기 축 방향으로 상기 변속기(4) 측에서, 반경방향을 기준으로 상기 로터 허브(130)의 내측에 형성된다.
상기 제3 마찰 플레이트(181)는 복수개로 구성되어 상기 제1 클러치 드럼(179)의 내주면에 외주면이 결합된다.
여기서, 상기 제1 클러치 드럼부(179)의 내주면에는 상기 제3 마찰 플레이트(181)를 끼울 수 있는 끼움홈이 제공될 수 있다. 상기 제3 마찰 플레이트(181)의 외주면에는 원주방향으로 끼움돌출부들이 제공된다. 이러한 끼움돌출부들은 끼움홈에 삽입되어 축 방향으로 이동할 수 있다.
즉, 상기 제1 클러치 드럼부(179)의 끼움홈은 축 방향으로 상기 엔진(2)을 향하는 일측이 개구부를 구비하고 축을 기준으로 방사상 방향으로는 관통된 형태를 이룰 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 마찰 플레이트(181)는 상기 록업 피스톤(176)에 의해 축 방향으로 선택적으로 이동할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제2 클러치 드럼부(182)는 상기 제1 클러치 드럼(179)으로부터 회전 중심을 향하여 일정간격 이격된 위치에서 상기 드리븐 플레이트(177)의 반경방향 외측에 형성될 수 있다.
그리고 상기 제4 마찰 플레이트(183)는 복수개로 구성되어 상기 제2 클러치 드럼부(182)의 외주면에 내주면이 결합된다.
여기서, 상기 제2 클러치 드럼부(182)의 외주면에는 상기 제4 마찰 플레이트(183)를 끼울 수 있는 또 다른 끼움홈이 제공된다. 이에 따라, 상기 제4 마찰 플레이트(183)들은 상기 캐리어(154)에 결합되며, 상기 제3 마찰플레이트(181)와 상기 제2 클러치 드럼부(182) 사이에 배치되어 축 방향으로 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 제2 클러치 드럼부(182)의 외주면에도 상기 제1 클러치 드럼부(179)와 마찬가지로 관통된 또 다른 끼움홈이 구비될 수 있고, 상기 제4 마찰 플레이트(183)의 외주면 측에는 또 다른 끼움돌출부가 축 방향으로 제공될 수 있다.
여기서, 상기 허브 플레이트부(132)와 상기 록업 피스톤(176)의 사이에는 리프 스프링(184)이 개재될 수 있다.
상기 리프 스프링(184)은 상기 허브 플레이트부(132)와 상기 록업 피스톤(176)의 사이에서 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개로 구비될 수 있다. 이러한 리프 스프링(184)의 일단은 상기 허브 플레이트부(132)에 리벳팅 되어 고정되고, 타단은 상기 록업 피스톤(176)에 리벳팅 되어 고정될 수 있다.
상기 리프 스프링(184)은 설정각도로 경사지게 형성되며, 록업 클러치(175)의 작동 시에, 상기 허브 플레이트부(132)로부터 축 방향을 향하여 상기 록업 피스톤(176)이 이동할 경우, 상기 록업 피스톤(176)에 의해 휘어진 상태를 유지할 수 있다.
이러한 상태에서, 상기 리프 스프링(184)은 상기 록업 클러치(175)의 작동이 해제되면, 초기 형상으로 복원되면서 상기 록업 피스톤(176)에 탄성력을 제공함으로써, 상기 록업 피스톤(176)을 신속하게 초기위치로 복귀시킬 수 있다.
또한, 상기 허브 플레이트부(132)와 상기 록업 피스톤(176)의 사이에는 상기 록업 피스톤(176)을 작동시키기 위한 록업 작동챔버(185)가 형성될 수 있다.
즉, 상기 하우징(110)의 내부에서 상기 록업 작동챔버(185)에 작동유체가 공급되어 일정 압력이 형성되면, 상기 록업 피스톤(176)은 축 방향으로 상기 제3, 및 제4 마찰 플레이트(181, 183)들을 향하여 이동하면서, 상기 제3, 및 제4 마찰 플레이트(181, 183)들을 마찰 접촉시킴으로써, 상기 엔진(2), 또는 상기 모터(6), 또는 상기 엔진(2)과 상기 모터(6)로부터 상기 로터 허브(130)로 전달된 상기 엔진(2)의 회전 동력을 상기 터빈(2)과 연결된 상기 드리븐 플레이트(177)와 스플라인 허브(178)를 통해 상기 변속기(4)로 전달할 수 있다.
이 때, 상기 리프 스프링(178)은 초기 형상에서 휘어진 상태를 유지할 수 있고, 상기 록업 클러치(176)의 작동 해제 시에, 초기 형상으로 복원되면서 상기 록업 피스톤(176)에 탄성 복원력을 제공하여 보다 신속하게 상기 록업 피스톤(176)을 초기 위치로 복원시킬 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈(100)에서 상기 로터 허브(130)에는 상기 엔진 클러치(150)와의 사이에서 상기 로터(R)에 작동유체를 공급하여 냉각하기 위한 적어도 하나의 유체 그루브(135)가 형성될 수 있다.
상기 유체 그루브(135)는, 도 3 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 축 방향을 기준으로, 상기 엔진 클러치(150)를 향하는 상기 허브 플레이트부(132)의 일면에 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 유체 그루브(135)는, 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 허브 플레이트부(132)의 회전 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 일정간격 이격된 위치로부터 반경방향을 기준으로 외측에서 상기 로터 허브의 내주면까지 형성될 수 있다.
이러한 유체 그루브(135)는 상기 허브 플레이트부(132)의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 180°각도로 이격되어 2 개가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 유체 그루브(135)는 상기 로터 허브(130)에 상기 캐리어(154)의 장착이 완료되면, 상기 유체 그루브(135)를 향하는 상기 캐리어(154)의 일면과 상기 로터 허브(130)의 사이에서 냉각유로를 형성할 수 있다(도 3 참조).
이러한 냉각유로는 상기 클러치 보상챔버(157)와 연통되며, 상기 클러치 보상챔버(157)로 유입된 작동유체가 유입될 수 있다.
한편, 상기 로터 허브(130)에는 상기 유체 그루브(135)에 대응하는 위치에서 상기 로터 허브(130)의 내주면과 외주면을 관통하여 배출홀(137)이 형성될 수 있다.
상기 배출홀(137)은 상기 유체 그루브(135)를 통해 상기 허브 플레이트부(132)와 상기 캐리어(154)의 사이에 형성된 냉각유로로 공급된 작동유체를 상기 로터(R)의 내주면으로 배출할 수 있다.
또한, 상기 로터가 장착되는 상기 로터 허브(130)의 외주면에는 상기 배출홀(137)에 대응하는 위치에 설정 면적을 갖는 유로면(139)이 형성될 수 있다.
상기 유로면(139)은 상기 배출홀(137)이 위치되면서 설정 곡률로 형성된 상기 로터 허브(130)의 외주면이 축 방향으로 평행하게 편평해지도록 플렛 가공을 통해 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 상기 유로면(139)은 상기 로터 허브(130)에 장착된 상기 로터(R)의 내주면과의 사이에 작동유체가 유입되는 소정의 틈을 형성할 수 있다.
즉, 상기 유로면(139)과 상기 로터(R)의 내주면 사이에 형성된 틈에는 상기 배출홀(137)로부터 배출된 작동유체가 충진된 상태를 유지하게 됨으로써, 상기 로터(R)의 회전 작동 시에, 상기 로터(R)를 보다 원활하게 냉각할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 유로면(139)가 플렛 가공을 통해 상기 로터 허브(130)의 외주면이 축 방향으로 평행하게 형성된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
즉, 상기 유로면(139)은 상기 로터 허브(130)의 외주면과 상기 로터(R)의 사이에 소정의 틈이 형성되도록 상기 로터 허브(130)의 외주면으로부터 내주면을 향하여 오목하게 라운드지거나, 상기 로터 허브(130)의 외주면 곡률반경 보다 낮은 곡률반경을 갖도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기 캐리어(154)의 외주면에는, 도 8 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 배출홀(137)에 대응하는 위치에 냉각홈(154a)이 형성될 수 있다.
상기 냉각홈(154a)은 상기 배출홀(137)을 통해 상기 로터 허브(130)의 반경방향 내측에서 외주면을 향하여 작동유체가 배출되도록 상기 로터 허브(130)의 내주면과의 사이에 작동유체가 유동되는 유동공간을 형성할 수 있다.
즉, 상기 로터 허브(130)에 상기 캐리어(154)의 장착이 완료되면, 상기 유체 그루브(135)는 상기 캐리어(154)와의 사이에서 상기 클러치 보상챔버(157)로부터 작동유체가 유입되는 냉각유로를 형성한다.
상기 냉각홈(154a)은 상기 로터 허브(130)의 내주면과 상기 캐리어(154)의 외주면과의 사이에 상기 냉각유로와 연통되어 작동유체가 유동되는 유동공간을 형성하며, 상기 냉각유로와 상기 유동공간으로 유입된 작동유체는 원심력에 의해 상기 배출홀(137)로 배출된다.
상기 배출홀(137)로 배출된 작동유체는 상기 로터(R)의 내주면과 상기 유로면(139)이 형성하는 틈으로 유입됨으로써, 상기 로터(R)를 원활하게 냉각할 수 있다.
이러한 작동유체의 유동경로를 첨부한 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 구동 모듈에서 작동유체의 유동방향을 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 전술한 바와 같이 구성되는 상기 하이브리드 구동 모듈(100)에서 상기 작동압 공급유로(114)로 유입되는 작동유체는 상기 클러치 피스톤(151)을 선택적으로 작동시키도록 상기 클러치 상기 클러치 작동챔버(156)에 작동압을 형성할 수 있다.
즉, 상기 작동압 공급유로(114)로 유입된 작동유체는 상기 클러치 작동챔버(156)와 연통되도록 상기 로터 허브 릿지(140)에 형성된 관통홀을 통해 상기 클러치 작동챔버(156)로 유입된다.
그리고 상기 보상압 공급유로(116)로 유입된 작동유체는 상기 클러치 보상챔버(157)로 유입되면서 보상압을 형성함과 동시에, 상기 제1, 및 제2 마찰 클러치(153, 155)를 원활하게 냉각할 수 있다.
여기서, 상기 클러치 보상챔버(157)로 유입된 작동유체는 상기 드라이브 플레이트(152)와 상기 제1 마찰 플레이트(153)의 사이를 통과하여 상기 드라이브 플레이트(152)와 상기 캐리어(154)의 사이로 유입되고, 상기 캐리어(154)와 상기 허브 플레이트부(130)의 사이에서 상기 유체 그루브(135)를 통해 형성된 냉각유로를 따라 상기 로터(R)를 향하여 반경방향 외측을 향하여 유동된다.
그런 후, 작동유체는 상기 캐리어(154)의 외주면과 상기 로터 허브(130)의 내주면 사이에서 상기 냉각홈(154a)을 통해 형성된 유동공간으로 유입된 후, 원심력에 의해 상기 배출홀(137)을 통하여 상기 로터(R)로 배출된다.
상기 배출홀(137)로 배출된 작동유체는 상기 로터(R)의 내주면과 상기 유로면(139)이 형성하는 틈으로 유입되어 상기 로터(R)를 원활하게 냉각할 수 있다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 구동모듈(100)을 적용하면, 상기 하우징(110)의 내부에서 상기 로터(R)가 장착되는 상기 로터 허브(130)를 통해 상기 엔진 클러치(150)와 상기 토크 컨버터(170)를 장착하여 상기 엔진(2)과 상기 모터(6)의 회전동력을 선택적으로 원활하게 상기 변속기(2)에 전달하는 동시에, 상기 엔진 클러치(150)와 상기 토크 컨버터(170)의 배치를 최적화하고, 상기 엔진 클러치(150)의 클러치 보상챔버(157)와 연결되어 상기 로터(R)를 냉각하는 냉각유로를 상기 로터 허브(130)에 형성함으로써, 전체 외경 및 축 방향 전장을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 로터 허브(130)에 장착된 상기 로터(R)에 원활하게 작동유체를 공급하여 냉각함으로써, 냉각유로 설계의 레이아웃을 간소화하고, 상기 로터(R)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 로터 허브(130)를 이용하여 상기 하우징(110)의 내부 공간을 효율적으로 구획함과 동시에, 상기 엔진 클러치(150)와 상기 토크 컨버터(170)의 최적으로 배치함으로써, 내부 유로 시스템의 레이아웃을 간소화할 수 있고, 협소한 엔진룸 내부에서 설치공간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 엔진 클러치(150)에 구비되는 상기 클러치 보상챔버(157)의 압력을 유지하면서 원심력에 의해 나머지 작동유체를 상기 로터(R)에 공급하도록 함으로서, 상기 클러치 보상챔버(157)의 원심압력보상 성능을 향상시킬 수 있고, 이로 인해, 상기 엔진 클러치(150)의 전체적인 제어성능을 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 로터(R)의 냉각성능과 상기 엔진 클러치(150)의 제어성능의 향상 및 확보를 통해 상기 하이브리드 구동 모듈(100)의 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
2 : 엔진
4 : 변속기
6 : 모터
8 : 댐퍼
100 : 하이브리드 구동 모듈
102 : 리테이너
104 : 스페이서
110 : 하우징
112, 142, 126, 138 : 제1, 제2, 제3, 및 제4 단차홈
114 : 작동압 공급유로
116 : 보상압 공급유로
120 : 드라이브 샤프트
122 : 스냅 링
124 : 시일부재
130 : 로터 허브
132 : 허브 플레이트부
134 : 로터 지지부
135 : 유체 그루브
137 : 배출홀
139 : 유로면
140 : 로터 허브 릿지
150 : 엔진 클러치
151 : 클러치 피스톤
152 : 드라이브 플레이트
153, 155 : 제1, 및 제2 마찰 플레이트
154 : 캐리어
154a : 냉각홈
156 : 클러치 작동챔버
170 : 토크 컨버터
172 : 임펠러 어셈블리
173 : 터빈
174 : 리엑터
175 : 록업 클러치
176 : 록업 피스톤
177 : 드리븐 플레이트
178 : 스플라인 허브
179 : 제1 클러치 드럼부
181, 183 : 제3, 및 제4 마찰 플레이트
182 : 제2 클러치 드럼부
184 : 리프 스프링
185 : 록업 작동챔버
R : 로터
S : 스테이터

Claims (25)

  1. 엔진과 모터로부터 전달되는 회전동력을 변속기에 선택적으로 전달하기 위한 것으로,
    상기 엔진과 상기 변속기의 사이에 배치되는 하우징;
    축 방향을 기준으로 상기 엔진을 향하는 일단부가 상기 하우징으로부터 돌출된 상태로, 상기 하우징의 반경방향 내측에 회전 가능하게 장착되며, 상기 엔진의 회전동력이 입력되는 드라이브 샤프트;
    상기 하우징의 내부에 구비되며, 반경방향 외측에는 상기 모터의 로터가 장착되고, 반경방향 내측에는 상기 드라이브 샤프트를 향하여 일체로 연장되며, 축 방향을 기준으로 상기 변속기를 향하는 상기 드라이브 샤프트의 타단부에 회전 가능하게 연결되는 허브 플레이트부가 형성되는 로터 허브;
    반경방향을 기준으로 내주면이 상기 하우징에 회전 가능하게 지지되고, 외주면은 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측에서 상기 로터 허브에 고정되는 로터 허브 릿지;
    상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 엔진 측에 배치되며, 상기 드라이브 샤프트와 상기 로터 허브를 직접 연결하여 상기 엔진의 회전동력을 상기 로터 허브에 선택적으로 전달하는 엔진 클러치; 및
    상기 허브 플레이트부를 사이에 두고, 축 방향으로 상기 변속기 측에 배치되어 상기 로터 허브에 연결되고, 차량의 초기 구동 시에는 상기 엔진, 또는 상기 모터, 또는, 상기 엔진과 상기 모터의 회전 동력을 증배, 또는 1:1로 상기 변속기에 전달하는 토크 컨버터; 를 포함하되,
    축 방향을 기준으로, 상기 엔진 클러치를 향하는 상기 허브 플레이트부의 일면에는 상기 엔진 클러치와의 사이에서 상기 로터에 작동유체를 공급하여 냉각하기 위한 적어도 하나의 유체 그루브가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진 클러치는
    반경방향을 기준으로, 상기 로터 허브 릿지에 외주면과 내주면이 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 클러치 피스톤;
    상기 드라이브 샤프트의 타단 외주면에 반경방향을 기준으로 내주단이 고정되는 드라이브 플레이트;
    상기 드라이브 플레이트에 결합되며, 상기 클러치 피스톤에 의해 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제1 마찰 플레이트;
    축 방향을 기준으로, 상기 엔진 측에서 상기 허브 플레이트부에 고정되는 캐리어; 및
    상기 캐리어에 결합되며, 상기 제1 마찰플레이트와 상기 캐리어 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제2 마찰 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터 허브 릿지와 상기 클러치 피스톤의 사이에는,
    상기 클러치 피스톤을 작동시키기 위한 클러치 작동챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클러치 피스톤과 상기 드라이브 플레이트 사이에는
    상기 클러치 작동챔버의 반대측에 과압을 보상하는 클러치 보상챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유체 그루브는
    상기 허브 플레이트부의 회전 중심으로부터 일정간격 이격된 위치로부터 반경방향을 기준으로 외측에서 상기 로터 허브의 내주면까지 형성되며, 상기 허브 플레이트부의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 로터 허브에는
    상기 유체 그루브에 대응하는 위치에서 상기 로터 허브의 내주면과 외주면을 관통하여 배출홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로터 허브의 외주면에는
    상기 배출홀에 대응하는 위치에 설정 면적을 갖는 유로면이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유로면은
    상기 로터의 내주면과의 사이에 작동유체가 유입되는 소정의 틈을 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 캐리어의 외주면에는
    상기 배출홀에 대응하는 위치에 냉각홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각홈은
    상기 배출홀을 통해 상기 로터 허브의 반경방향 내측에서 외주면을 향하여 작동유체가 배출되도록 상기 로터 허브의 내주면과의 사이에 작동유체가 유동되는 유동공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 유체 그루브는
    상기 로터 허브에 상기 캐리어의 장착이 완료되면, 상기 캐리어와 상기 로터 허브의 사이에서 냉각유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 토크 컨버터는
    상기 변속기 측에서 상기 로터 허브에 고정되며, 상기 로터 허브와 함께 회전하는 임펠러 어셈블리;
    상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈;
    상기 로터 허브와 상기 터빈을 직접 연결하도록 록업 피스톤을 구비한 록업 클러치; 및
    상기 터빈과 상기 록업 클러치에 연결되어 회전동력을 전달받으며, 상기 변속기와 연결된 스플라인 허브에 연결되는 드리븐 플레이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 임펠러 어셈블리는
    임펠러 쉘과 상기 임펠러 쉘에 구비되는 다수개의 임펠러 블레이드를 포함하며, 상기 로터 허브에 상기 임펠러 쉘이 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 록업 클러치는
    축 방향으로 상기 변속기 측에서, 반경방향을 기준으로 상기 로터 허브의 내측에 형성되는 제1 클러치 드럼부;
    상기 제1 클러치 드럼에 결합되며, 상기 록업 피스톤에 의해 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제3 마찰 플레이트;
    상기 제1 클러치 드럼으로부터 회전 중심을 향하여 일정간격 이격된 위치에서 상기 드리븐 플레이트의 반경방향 외측에 형성되는 제2 클러치 드럼부; 및
    상기 제2 클러치 드럼부에 결합되며, 상기 제3 마찰 플레이트와 상기 제2 클러치 드럼부 사이에 배치되어 축 방향으로 이동하는 적어도 하나의 제4 마찰 플레이트;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 허브 플레이트부와 상기 록업 피스톤의 사이에는
    리프 스프링이 개재되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 허브 플레이트부와 상기 록업 피스톤의 사이에는
    상기 록업 피스톤을 작동시키기 위한 록업 작동챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 로터 허브에는
    축 방향을 기준으로 상기 변속기를 향하는 일단에 상기 로터의 축 방향 일단을 지지하기 위한 로터 지지부가 반경방향 외측을 향하여 일체로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 로터는
    축 방향을 기준으로, 양단부에 리테이너가 각각 개재되고, 상기 엔진을 향하는 타단에서 상기 리테이너와 상기 로터의 사이에 스페이서가 개재되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 로터의 반경방향 외측에는 스테이터가 배치되고,
    상기 스테이터는 상기 하우징의 내부에서 서포트 링을 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트의 일단부는
    상기 엔진과 댐퍼를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 드라이브 샤프트의 사이에는 제1 베어링이 개재되고,
    상기 하우징과 상기 로터 허브 릿지의 사이에는 제2 베어링이 개재되며,
    상기 드라이브 샤프트의 타단 내주면과 상기 허브 플레이트부의 외주면 사이에는 제3 베어링이 개재되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    축 방향을 기준으로, 상기 제1 베어링으로부터 상기 엔진 측을 향하여 일정간격 이격된 위치에는 상기 하우징과 상기 드라이브 샤프트 사이를 시일하기 위한 시일부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 베어링은
    상기 드라이브 샤프트의 외주면에 장착되는 스냅 링에 의해 축 방향으로 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2 베어링은
    반경방향 내측에서 상기 하우징의 외주면에 형성된 제1 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측을 향하는 일단부가 지지되고,
    반경방향 내측에서 상기 로터 허브 릿지의 내주면에서 형성된 제2 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 변속기 측을 향하는 타단이 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제3 베어링은
    반경방향 내측에서 상기 드라이브 샤프트의 타단부 내주면에 형성된 제3 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 엔진 측을 향하는 일단부가 지지되고,
    반경방향 내측에서 상기 허브 플레이트부의 외주면에 형성된 제4 단차홈에 축 방향을 기준으로 상기 변속기 측을 향하는 타단이 지지되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구동 모듈.
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