KR102350832B1 - 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조 - Google Patents

하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조 Download PDF

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    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/262—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators the motor or generator are used as clutch, e.g. between engine and driveshaft
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Abstract

본 발명은 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제1 스테이터 및 제1 로터를 포함하는 P1 모터; 상기 P1 모터와 간격을 두고 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제2 스테이터 및 제2 로터를 포함하는 P2 모터; 외주에 상기 P2 모터가 장착되고 내부에 오일통로가 구비되는 인풋샤프트; 및 상기 인풋샤프트의 오일통로에서 상기 제2 로터의 제2 로터 샤프트에 결합되는 제1 베어링을 향하여 관통되는 제1 오일홀; 을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조를 제공한다.

Description

하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조{OIL PASS STRUCTURE OF POWER TRAIN APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 윤활 및 냉각을 위한 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미한다. 하이브리드 차량은 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 모터에 의해 구동하는 차량을 의미한다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 모터를 보조동력원으로 채택하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로 연구가 활발히 진행되고 있다.
하이브리드 차량은 통상적으로 엔진과 모터를 사용하는데, 저속에서는 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터를 주 동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크 특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용한다. 이에 따라, 하이브리드 차량은 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.
하이브리드 차량용 구동장치는 구동을 위해 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드 등의 운전모드로 주행하며, 엔진의 시동을 통해 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 변환이 이루어진다.
종래의 하이브리드 시스템은 고전압 시스템 대비 저렴한 부품으로 구성할 수 있으며 2개 이상의 모터 조합을 통해 단시간 동안 풀 하이브리드에 준하는 수준의 출력을 구현할 수 있다. 이러한 종래의 하이브리드 시스템은 일반적으로 모터의 위치에 따라 P0, P1, P2, P3, P4로 구분하며, 각각은 EV 모드의 구현 여부, 회생 제동 성능 등에 차이를 나타낸다.
기존 하이브리드 차량용 구동계 장치는 스테이터와 로터를 포함하는 P1 모터, 스테이터와 로터를 포함하는 P2 모터, P1 모터 P2 모터 사이에 배치되는 토션 댐퍼, P2 모터 일측에 배치되는 인풋샤프트 서포트, 장치의 중앙 위치하고 동력이 입력되는 인풋샤프트를 포함한다.
그런데 기존의 하이브리드 차량용 구동계 장치는 베어링에 윤활과 P1 모터 및 P2 모터의 냉각을 위하는 오일패스가 마련되어 있지 않아 윤활 및 냉각성능에 문제가 있었다.
이에 대하여, 본 발명은 인풋샤프트와 P1 모터의 로터에 오일홀을 마련하여 윤활 및 냉각성능을 개선할 수 있도록 하는 메커니즘을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0015063호(2010.02.12. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 인풋샤프트와 P1 모터의 로터에 오일홀을 마련하여 윤활 및 냉각성능을 개선할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제1 스테이터 및 제1 로터를 포함하는 P1 모터; 상기 P1 모터와 간격을 두고 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제2 스테이터 및 제2 로터를 포함하는 P2 모터; 외주에 상기 P2 모터가 장착되고 내부에 오일통로가 구비되는 인풋샤프트; 및 상기 인풋샤프트의 오일통로에서 상기 제2 로터의 제2 로터 샤프트에 결합되는 제1 베어링을 향하여 관통되는 제1 오일홀; 을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조를 제공한다.
또한, 상기 하우징은 제1 하우징; 및 상기 제1 하우징에 결합되는 제2 하우징; 을 포함한다.
또한, 상기 제2 로터 샤프트에 제1 통로가 구비되고, 상기 제1 통로는 상기 제1 오일홀과 일치하며 상기 제1 베어링을 향하여 관통된다.
또한, 상기 제1 오일홀과 간격을 두고 상기 인풋샤프트 외측의 엔진클러치에 대응하는 부위에 제2 오일홀이 구비되고, 상기 제2 오일홀은 오일통로와 연통하면서 엔진클러치를 향하여 관통된다.
또한, 상기 제2 로터 샤프트에 제2 통로가 구비되고, 상기 제2 통로는 제2 오일홀과 연통되면서 엔진클러치 내부로 통한다.
또한, 상기 엔진클러치 내부에 상기 제2 로터 샤프트에 결합되는 제1 프레임이 구비되고 상기 제2 로터 샤프트와 제1 프레임의 결합 부위에 오일의 이동이 가능한 제3 통로가 구비된다.
또한, 상기 제1 프레임의 일측에 제2 프레임이 구비되고, 상기 제2 프레임에 상기 제3 통로와 연통하고 제4 통로가 구비되며, 상기 제4 통로는 P1 모터와 P2 모터 사이 영역으로 오일의 이동을 안내한다.
또한, 상기 제1 로터의 제1 로터 샤프트에 제3 오일홀이 구비되고, 상기 제3 오일홀은 오일통로의 오일이 상기 제1 로터 샤프트에 결합되는 제2 베어링으로 이동 가능하도록 제2 베어링을 향하여 관통된다.
또한, 상기 제1 로터에 제5 통로가 구비되고, 상기 제5 통로는 제3 오일홀과 연통되면서 제1 로터와 제2 로터 사이에 위치하는 토션댐퍼를 향하여 관통된다.
본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 윤활 및 냉각성능을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 제1 하우징 및 제2 하우징 내부에 장착되는 모든 장치에 윤활유를 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 P1 모터와 제2 모터에 오일을 공급하여 P1 모터와 제2 모터를 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
기존의 하이브리드 차량용 구동계 장치는 베어링에 윤활과 P1 모터 및 P2 모터의 냉각을 위하는 오일패스가 마련되어 있지 않아 윤활 및 냉각성능에 문제가 있었다. 이에 대하여, 본 발명은 인풋샤프트와 P1 모터의 로터에 오일홀을 마련하여 윤활 및 냉각성능을 개선할 수 있도록 하는 메커니즘을 제시하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 제1 하우징(1)의 내부에 장착 P1 모터(11)와 제2 하우징(2)의 내부에 장착되는 P2 모터(12), P2 모터(12)가 장착되는 인풋샤프트(20)를 포함한다. 인풋샤프트(20)에는 제1 오일홀(201)과 제2 오일홀(202)이 마련된다. 제1 하우징(1)과 제2 하우징(2)은 볼트 너트 등의 결합부재에 의해 결합될 수 있다.
P1 모터(11)는 제1 스테이터(11a) 및 제1 로터(11b)를 포함한다. 제2 모터(12)는 제2 스테이터(12a) 및 제2 로터(12b)를 포함한다. 제1 로터(11b)에는 제1 로터 샤프트(11c)가 구비된다. 제2 로터(12b)에는 제2 로터 샤프트(12c)가 구비된다.
인풋샤프트(20)의 내부에 오일통로(200)가 구비된다. 오일통로(200)는 오일이 이동하는 통로이다. 인풋샤프트(20)의 외주에 P2 모터(12)의 제2 로터(12b)가 결합된다. 제2 로터(12b)는 인풋샤프트(20)의 외주를 감싼다.
제1 오일홀(201)은 인풋샤프트(20)의 오일통로(200)에서 제2 로터 샤프트(12c)에 결합되는 제1 베어링(31)을 향하여 관통되는 관통공이다. 제1 오일홀(201)은 오일이 이동하는 통로이다. 일예로서 제1 오일홀(201)은 수직 관통공일 수 있다. 오일통로(200)로 공급된 오일은 제1 오일홀(201)을 통해 제1 베어링(31)으로 이동할 수 있다.
제2 로터 샤프트(12c)는 제1 통로(121) 및 제2 통로(122)를 포함한다. 제1 통로(121)와 제2 통로(122)는 오일이 이동하는 통로이다.
제1 통로(121)는 제1 오일홀(201)과 일치한다. 일예로서 제1 통로(121)는 제1 베어링(31)을 향하여 관통되는 수직 관통공일 수 있다.
인풋샤프트(20)의 오일통로(200)로 공급된 오일은 제1 오일홀(201)과 제1 통로(121)를 거쳐 제1 베어링(31)으로 이동하고 나아가 제2 모터(12)와 인풋샤프트 서포트(70) 사이 공간으로 이동할 수 있다. 인풋샤프트 서포트(70)는 제1 베어링(31)에 지지된다. 인풋샤프트 서포트(70)는 인풋샤프트(20)를 감싼다.
제2 오일홀(202)은 제1 오일홀(201)과 간격을 두고 엔진클러치(40) 쪽에 구비된다. 제2 오일홀(202)은 오일통로(200)에서 엔진클러치(40)를 향하여 관통되는 관통공이다. 일예로서 제2 오일홀(202)은 경사 관통공일 수 있다. 오일통로(200)로 공급된 오일은 제2 오일홀(202)을 통해 엔진클러치(40)로 이동할 수 있다.
제2 로터 샤프트(12c)에 제2 통로(122)가 구비된다. 제2 통로(122)는 제2 오일홀(202)과 연통되면서 엔진클러치(40) 내부로 통한다. 오일통로(200)로 공급된 오일은 제2 오일홀(202)과 제2 통로(122)를 거쳐 엔진클러치(40)로 이동한다.
엔진클러치(40)는 제1 프레임(50) 및 제2 프레임(60)을 포함한다. 제1 프레임(50)은 엔진클러치(40) 내부에 구비된다. 제1 프레임(50)은 인풋샤프트(20)를 감싸는 구조로 제2 로터 샤프트(12c)에 결합된다.
제2 로터 샤프트(12c)와 제1 프레임(50)의 결합 부위에 오일의 이동이 가능한 제3 통로(503)가 구비된다. 제2 오일홀(202)과 제2 통로(122)를 통과한 오일은 제3 통로(503)를 통해 엔진클러치(40)로 이동할 수 있다.
제1 프레임(50)의 일측에 제2 프레임(60)이 구비된다. 제2 프레임(60)에는 제4 통로(604)가 구비된다. 제3 통로(503)를 통과한 오일 중 일부의 오일은 엔진클러치(40)로 이동하고, 다른 일부의 오일은 제4 통로(604)를 통해 토션댐퍼(80)로 이동하며 나아가 P1 모터(11)와 P2 모터(12) 사이 영역(3)으로 이동하여 P1 모터(11)와 P2 모터(12)를 냉각할 수 있다.
제1 로터 샤프트(11c)에 제3 오일홀(113)이 구비된다. 제3 오일홀(113)은 제1 로터 샤프트(11c)의 내부에서 제2 베어링(32) 방향으로 관통된다. 일예로서 제3 오일홀(113)은 경사 관통공일 수 있다. 제1 로터 샤프트(11c)의 내부는 인풋샤프트(20)의 오일통로(200)와 연통된다.
인풋샤프트(20)의 오일통로(200)로 공급되는 오일은 제3 오일홀(113)을 통해 제2 베어링(32)으로 공급되고, 나아가 제1 모터(11)와 제1 하우징(1)의 사이의 공간으로 공급될 수 있다.
제1 로터(11b)에 제5 통로(115)가 구비된다. 제5 통로(115)는 토션댐퍼(80)를 향하여 관통된다. 제5 통로(115)는 제1 하우징(1) 내부와 토션댐퍼(80)가 장착되는 제2 하우징(2) 내부로 이어지는 통로이다. 제3 오일홀(113)을 통과한 오일 중 일부의 오일은 제1 하우징(1) 내부로 이동하고 다른 일부의 오일은 제5 통로(115)을 통과하여 제2 하우징(2) 내부로 이동한다.
오일의 이동 경로를 다시 한 번 정리하면, 도 1에 도시된 화살표와 같이 인풋샤프트(20)의 오일통로(200)로 공급되는 오일은 제1 오일홀(201)을 통해 P2 모터(12)를 지지하는 제1 베어링(31)은 물론 나아가 인풋샤프트 서포트(70)와 제2 모터(12) 사이로 이동하여 주변장치들을 윤활할 수 있다.
인풋샤프트(20)의 오일통로(200)로 공급되는 오일은 제2 오일홀(202)을 통해 엔진클러치(40)는 물론 나아가 제1 모터(11)와 제2 모터(12) 사이 영역(3)으로 이동하여 주변장치들을 윤활할 수 있다.
인풋샤프트(20)의 오일통로(200)로 공급되는 오일은 제3 오일홀(113)을 통해 제2 베어링(32)은 물론 나아가 제1 모터(11)와 제1 하우징(1) 사이로 이동하여 주변장치들을 윤활할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제1 오일홀(201), 제2 오일홀(202) 및 제3 오일홀(113)을 통해 오일이 제1 하우징(1) 및 제2 하우징(2) 내부에 장착되는 모든 장치에 원활히 공급되어 윤활이 효과적으로 이루어질 수 있다.
제3 오일홀(113)을 통과하여 제2 베어링(32)과 토션댐퍼(80)를 거쳐 나온 오일은 제1 모터(11)와 제2 모터(12)로 공급되어 제1 모터(11)와 제2 모터(12)를 냉각할 수 있다.
도면에 도시되어 있지 않으나 오일펌프(EOP : Electric Oil Pump)에 의해 인풋샤프트(20)의 오일통로(200)에 오일을 공급할 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 윤활 및 냉각성능을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 제1 하우징 및 제2 하우징 내부에 장착되는 모든 장치에 윤활유를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명은 제1 오일홀, 제2 오일홀 및 제3 오일홀을 통해 P1 모터와 제2 모터에 오일을 공급하여 P1 모터와 제2 모터를 냉각할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 제1 하우징
2 : 제2 하우징
3 : 영역
11 : P1 모터
11a : 제1 스테이터
11b : 제1 로터
11c : 제1 로터 샤프트
12 : P2 모터
12a : 제2 스테이터
12b : 제2 로터
12c : 제2 로터 샤프트
20 : 인풋샤프트
31 : 제1 베어링
32 : 제2 베어링
40 : 엔진클러치
50 : 제1 프레임
60 : 제2 프레임
70 : 인풋샤프트 서포트
80 : 토션댐퍼
113 : 제3 오일홀
115 : 제5 통로
121 : 제1 통로
122 : 제2 통로
200 : 오일통로
201 : 제1 오일홀
202 : 제2 오일홀
503 : 제3 통로
604 : 제4 통로

Claims (9)

  1. 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제1 스테이터 및 제1 로터를 포함하는 P1 모터;
    상기 P1 모터와 간격을 두고 하우징 내부에 장착되는 것으로서, 제2 스테이터 및 제2 로터를 포함하는 P2 모터;
    외주에 상기 P2 모터가 장착되고 내부에 오일통로가 구비되는 인풋샤프트; 및
    상기 인풋샤프트의 오일통로에서 상기 제2 로터의 제2 로터 샤프트에 결합되는 제1 베어링을 향하여 관통되는 제1 오일홀;
    을 포함하고,
    상기 인풋샤프트의 외측에 구비되는 엔진클러치 내부에 상기 제2 로터 샤프트에 결합되는 제1 프레임이 구비되고 상기 제2 로터 샤프트와 제1 프레임의 결합 부위에 오일의 이동이 가능한 제3 통로가 구비되며,
    상기 제1 프레임의 일측에 제2 프레임이 구비되고, 상기 제2 프레임에 상기 제3 통로와 연통하고 제4 통로가 구비되며, 상기 제4 통로는 P1 모터와 P2 모터 사이 영역으로 오일의 이동을 안내하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    제1 하우징; 및
    상기 제1 하우징에 결합되는 제2 하우징;
    을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 로터 샤프트에 제1 통로가 구비되고, 상기 제1 통로는 상기 제1 오일홀과 일치하며 상기 제1 베어링을 향하여 관통되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 오일홀과 간격을 두고 상기 인풋샤프트 외측의 엔진클러치에 대응하는 부위에 제2 오일홀이 구비되고, 상기 제2 오일홀은 오일통로와 연통하면서 엔진클러치를 향하여 관통되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 로터 샤프트에 제2 통로가 구비되고, 상기 제2 통로는 제2 오일홀과 연통되면서 엔진클러치 내부로 통하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 로터의 제1 로터 샤프트에 제3 오일홀이 구비되고, 상기 제3 오일홀은 오일통로의 오일이 상기 제1 로터 샤프트에 결합되는 제2 베어링으로 이동 가능하도록 제2 베어링을 향하여 관통되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 로터에 제5 통로가 구비되고, 상기 제5 통로는 제3 오일홀과 연통되면서 제1 로터와 제2 로터 사이에 위치하는 토션댐퍼를 향하여 관통되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치의 오일패스 구조.
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