KR102387328B1

KR102387328B1 - 완전 통합식 분리형 및 듀얼 클러치들을 포함한 하이브리드 모듈

Info

Publication number: KR102387328B1
Application number: KR1020197003041A
Authority: KR
Inventors: 엘마르 로렌츠
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2022-04-18
Also published as: WO2018024281A1; KR20190033070A; CN109476225B; DE102016214514A1; DE112017003914A5; CN109476225A

Abstract

본 발명은 자동차의 파워트레인을 위한 하이브리드 모듈(1)에 관한 것이며, 상기 하이브리드 모듈은 스테이터(2) 및 로터(3)를 구비한 전기 기계(4); 제1 클러치 부품(6)을 이용하여 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결되도록 마련되고 제2 클러치 부품(7)을 이용하여서는 로터(3)와 회전 고정 방식으로 연결되는 분리형 클러치(5); 및 로터(3)와 작동 연결된 듀얼 클러치(8);를 포함하며, 분리형 클러치(5)뿐만 아니라 듀얼 클러치(8)도 반경 방향으로 전기 기계(4)의 안쪽에 배치된다. 또한, 본 발명은 하이브리드 모듈(1)을 포함하는 하이브리드 차량을 위한 파워트레인에도 관한 것이다.

Description

완전 통합식 분리형 및 듀얼 클러치들을 포함한 하이브리드 모듈

본 발명은 승용차, 화물 자동차, 버스 또는 기타 상용차와 같은 자동차의 파워트레인을 위한 하이브리드 모듈, 즉 하이브리드화/하이브리드 다중 클러치에 관한 것이며, 상기 하이브리드 모듈은 스테이터 및 로터를 구비한 (전기 모터로서도 지칭되는) 전기 기계; 제1 클러치 부품(clutch component)을 이용하여 디젤 엔진 또는 오토 엔진과 같은 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결되도록 마련되고 제2 클러치 부품을 이용하여서는 로터와 회전 고정 방식으로 연결되는 분리형 클러치(separating clutch); 및 로터와 작동 연결된 듀얼 클러치(dual clutch);를 포함한다.

일반적 유형에 따르는 종래 기술은 DE 10 2009 059 944 A1호로부터 공지되어 있다. 여기서는 차량의 파워트레인을 위한 하이브리드 모듈이 개시되며, 상기 하이브리드 모듈은 제1 분리형 클러치; 전기 모터; 및 제2 분리형 클러치를 포함한다. 제1 분리형 클러치는 파워트레인 내 토크 흐름에서 내연기관과 전기 모터 사이에 배치되고, 제2 분리형 클러치는 파워트레인 내 토크 흐름에서 전기 모터와 변속기 사이에 배치된다.

그러나 종래 기술로부터 공지된 하이브리드 모듈들의 경우, 상기 하이브리드 모듈들이 보통 상대적으로 대형으로 구성된다는 점이 불리한 점으로서 확인되었다. 특히 축 방향으로 대개의 하이브리드 모듈은 상대적으로 큰 장착 공간을 취하며, 그런 까닭에 상대적으로 더 소형이거나 초소형인 차량을 위한 상기 하이브리드 모듈의 이용은 종래에는 상대적으로 제한되었다. 또한, 상기 하이브리드 모듈의 구성은 상대적으로 복잡하며, 그런 까닭에 제조 원가와 관련하여서도 단점들이 존재한다.

그러므로 본 발명의 과제는, 종래 기술로부터 공지된 단점들을 해소하고 특히 최대한 다방면에서 이용될 수 있도록 장착 공간이 최적화되어 형성되는 하이브리드 모듈을 제공하는 것에 있다.

상기 과제는, 본 발명에 따라서, 분리형 클러치뿐만 아니라 듀얼 클러치(다시 말해 듀얼 클러치에 속하는 2개의 부분 클러치들)는 반경 방향으로 전기 기계의 안쪽에 배치되는 것을 통해 해결된다.

하이브리드 모듈의 클러치들 상호 간의 상대적인 상기 배치를 통해, 하이브리드 모듈 자체는 축 방향으로 특히 짧게 구성되는 방식으로 형성된다. 그에 따라, 하이브리드 모듈의 이용 가변성은 실질적으로 증가한다.

또 다른 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에서 청구되고 하기에서 더 상세하게 설명된다.

분리형 클러치 및 듀얼 클러치가 하나의 공통 습식 챔버 내에 배치되고 이 공통 습식 챔버는 다시금 반경 방향으로, 그리고/또는 축 방향으로 전기 기계의 안쪽에 배치된다면, 요구되는 장착 공간은 추가로 감소된다.

분리형 클러치 및 듀얼 클러치가 하이브리드 모듈의 축 방향으로 전기 기계의 안쪽에, 다시 말하면 전기 기계, 바람직하게는 스테이터 및/또는 로터의 서로 반대 방향으로 향해 있는 2개의 축 방향 단부면들의 안쪽에 배치된다면, 하이브리드 모듈은 추가로 장착 공간 기술 측면에서 최적화된다.

또한, 바람직하게는, 분리형 클러치 및 듀얼 클러치는 서로 회전 고정 방식으로 연결될 수 있는 복수의 연결 부재들을 각각 포함하며, 이들 연결 부재들은 하이브리드 모듈의 반경 방향으로 (하이브리드 모듈의 회전축에 상대적으로) (대략) 동일한 높이에 배치된다. 이 경우, 분리형 클러치의 연결 부재들은 바람직하게는 듀얼 클러치의 연결 부재들과 동일한 반경 방향 높이에 배치된다. 그 결과, 반경 방향으로 전기 기계 안쪽의 장착 공간은 훨씬 더 효율적으로 활용된다.

분리형 클러치 및 듀얼 클러치가 하이브리드 모듈의 축 방향으로 서로 나란히/서로 인접하여 정렬된 방식으로 배치된다면, 하이브리드 모듈의 구성은 추가로 간소화되고 제조 원가도 추가로 감소된다.

또한, 바람직하게는, 클러치들 중 하나 이상의 클러치, 바람직하게는 듀얼 클러치의 각각의 부분 클러치는 바람직하게는 히스테리시스가 없거나 히스테리시스가 낮은 유압식 제1 작동 시스템에 의해 작동된다. 그 결과, 클러치들의 특히 직접적인 작동이 구현된다.

또한, 이와 관련하여, 특히 적합하게는, 제1 작동 시스템은, 금속 벨로우즈에 의해 예압될 뿐만 아니라 각각의 클러치의 위치를 기설정하는 제1 압력 부재를 포함한다. 그 결과, 작동 시스템의 특히 실용적인 형성이 실현된다. 또한, 다시금 장착 공간은 분명하게 절약될 수 있고 작동 시스템의 히스테리시스 특성들은 추가로 최적화될 수 있다.

클러치들 중 하나 이상의 클러치, 바람직하게는 분리형 클러치가 바람직하게는 히스테리시스가 없거나 히스테리시스가 낮은 유압식 제2 작동 시스템에 의해 작동된다면, 하이브리드 모듈의 작동은 추가로 그 효율이 증가된다.

이와 관련하여, 특히 바람직하게는, 제2 작동 시스템은, 제2 압력 부재를 형성하는 멤브레인 부재를 포함한다. 그 결과, 히스테리시스 없이 특히 짧은 작동 경로를 조작할 수 있다.

다시금, 이와 관련하여, 바람직하게는, 제1 작동 시스템 및/또는 제2 작동 시스템은 (각각) 원심력 보상 유닛을 포함한다. 그 결과, 하이브리드 모듈의 작동은 훨씬 더 효율적으로 실행된다.

또한, 본 발명은, 앞에서 기재한 실시예들 중 하나 이상의 실시예에 따르는 하이브리드 모듈을 포함하는 하이브리드 차량, 즉 하이브리드 자동차를 위한 파워트레인에도 관한 것이다. 그 결과, 파워트레인은 특히 효과적으로 형성된다.

그에 따라, 다른 말로 표현하면, 적은 히스테리시스를 보유하는 병렬 유형의 하이브리드 모듈의 분리형 클러치를 위한 작동 시스템이 구현된다. 본 발명에 따른 해결책은, 특히, 하이브리드 모듈의 장착 공간을 추가로 감소시키고, 다른 한편으로는 병렬 유형에 따른 하이브리드 모듈의 간단한 조립을 가능하게 하기 위해 이용된다. 병렬 유형의 하이브리드 모듈에서, 분리형 클러치, 듀얼 클러치의 제1 부분 클러치 및 제2 부분 클러치는 축 방향으로 볼 때 상호 간에 일렬로, 그리고 실질적으로 하이브리드 모듈의 회전축까지 공통 간격에 배치되며, 요컨대 그에 추가로 클러치들은 반경 방향으로 실질적으로 공통/동일 치수를 보유한다. 이 경우, 바람직하게는, 습식 챔버는 병렬 유형에 따른 하이브리드 모듈의 전기 기계의 안쪽에 완전하게 배치된다. 또한, 바람직하게는 분리형 클러치는 병렬 유형의 하이브리드 모듈 내에, 히스테리시스를 보유하지 않거나 단지 적은 히스테리시스만을 보유하는 작동 부재(제1 작동 시스템)를 포함한다. 그 결과, 간소화된 조립이 보장되며, 그럼으로써 기결정 순서로 상호 간에 연결되는 특정한 하위 어셈블리들이 정의되게 된다. 또한, 병렬 유형의 하이브리드 모듈 내에 통합되는 것과 같은 분리형 클러치는 통합된 리턴 스프링을 포함할 수 있으며, 이 리턴 스프링은 다시금 다양한 스프링률들을 구현하기 위해 벨로우즈의 다양한 형태들 및 구성들을 취할 수 있다.

이제, 본 발명은 하기에서 다양한 도면들에 따라서 더 상세하게 설명되며, 그리고 상기 도면들과 관련하여서는 기본적으로 다양한 실시예들 역시도 도시되어 있다.

도 1은 제1 실시예에 따르는 본 발명에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 종단면도이며, 하이브리드 모듈의 형성은 하이브리드 모듈 자신의 전기 기계 및 클러치들의 측에서 잘 확인될 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 하이브리드 모듈에서 이용되는 것과 같으면서 복수의 볼트들에 의해 연결된 전기 기계의 강성 하우징을 도시한 사시도이며, 하우징은 길이방향으로 절단되어 도시되어 있으며, 그런 까닭에 나사 볼트의 형태인 볼트들 중 하나의 볼트를 통한 고정이 확인된다.
도 3은 도 1에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 개략적 분해도이며, 하이브리드 모듈의 조립을 위한 조립 과정이 개략적으로 도시되어 있다.
도 4는 듀얼 클러치의 제1 부분 클러치의 영역에서 길이방향으로 절단된 도 1에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 상세도이며, 제1 부분 클러치에 조정하는 방식으로 작용하는 제1 작동 시스템이 구성과 관련하여 구체적으로 도시되어 있다.
도 5는 2개의 금속 벨로우즈들의 영역에서 제1 작동 시스템을 도시한 상세 종단면도이며, 상기 제1 작동 시스템은 제2 실시예의 하이브리드 모듈에서 이용되며, 각각의 금속 벨로우즈는 제1 실시예에 비해 특히 추가적인 강화부를 포함한다.
도 6은 2개의 금속 벨로우즈들의 영역에서 제1 작동 시스템을 도시한 상세 종단면도이며, 상기 작동 시스템은 제3 실시예의 하이브리드 모듈에서 이용되며, 각각의 금속 벨로우즈의 횡단면 형태는 여기서는 약간 다르게 형성된다.
도 7은 2개의 금속 벨로우즈들의 영역에서 제1 작동 시스템을 도시한 상세 종단면도이며, 상기 작동 시스템은 각각의 금속 벨로우즈의 또 다른 가변 형상부를 포함하는 제4 실시예의 하이브리드 모듈에서 이용된다.
도 8은 분리형 클러치의 (제2) 작동 시스템의 영역에서 제1 실시예에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 상세도이며, 제2 작동 시스템은 멤브레인 부재를 구비한다.
도 9는 도 8에서 IX로 식별 표시된 제2 작동 시스템의 부분을 도시한 또 다른 상세도이며, 제2 작동 시스템의 추가 수용 챔버이면서 원심력 보상 유닛을 포함하는 상기 추가 수용 챔버가 상세하게 확인된다.
도 10은 제5 실시예에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 상세 종단면도이며, 제2 작동 시스템의 원심력 보상 유닛의 디스크 스프링은 고무로 입혀져 있다.

도면들은 오직 개략적인 성질일 뿐이며, 그리고 오직 본 발명의 이해를 위해서만 이용된다. 동일한 요소들에는 동일한 도면부호들이 부여되어 있다. 또한, 다양한 실시예들의 서로 상이한 특징들은 임의로 서로 조합될 수 있다. 다양한 실시예들은 실질적으로 동일하게 구성될 뿐만 아니라 동일한 기능을 수행하며, 그런 이유에서 하기에서는 제2 내지 제5 실시예들의 경우 오직 제1 실시예에 대한 그 차이점만이 기재된다.

도 1에서는, 바람직한 제1 실시예에 따르는 본 발명에 따른 하이브리드 모듈(1)이 종단면도로 특히 잘 확인될 수 있다. 하이브리드 모듈(1)은 작동 상태에서 하이브리드 차량의 파워트레인의 부품이며, 그리고 특히 토크 흐름에서, 여기서는 명확성을 위해 추가로 도시되어 있지 않은 내연기관 또는 전기 기계(4)와; 여기서 명확성을 위해 마찬가지로 도시되지 않은 변속기; 사이에서 이용된다. 하이브리드 모듈(1)은 기본적으로 복수의 클러치들(5 및 8)을 포함하며, 이들 클러치들은 전기 기계(4)와 조합되어 하이브리드 모듈(1)을 형성한다.

하이브리드 모듈(1)의 (제1 클러치 / K0 클러치로서도 지칭되는) 분리형 클러치(5)는 전기 기계(4)의 로터(3)의 (로터) 고정 부품(23)과 내연기관의 출력 샤프트를 연결하기 위해 이용된다. 이를 위해, 분리형 클러치(5)의 제1 클러치 부품(6), 바람직하게는 클러치 디스크의 형태인 상기 제1 클러치 부품(6)은 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결되도록 마련된다. 제1 클러치 부품(6)은 도 1에서 출력 샤프트와 추가로 회전 연결된 연결 샤프트 섹션(24)과 회전 고정 방식으로 연결된다. 분리형 클러치(5)의 제2 클러치 부품(7)은 로터 고정 부품(23)(rotor-fixed component)과 회전 고정 방식으로 연결되며, 로터 고정 부품(23)은 로터(3)의 로터 수용 하우징(25)을 형성/포함한다. 제1 클러치 부품(6)은 제1 연결 부재(11a)를 포함하고 제2 클러치 부품(7)은 제2 연결 부재(12a)를 포함한다. 연결 부재들(11a 및 12a)은 마찰 클러치로서의 분리형 클러치(5)의 형성을 기반으로 마찰 디스크들/마찰 부재들의 형태로 형성된다. 이런 경우, 두 연결 부재들(11a 및 12a)은, 전형적인 방식으로, 분리형 클러치(5)의 체결된 위치에서 회전 고정 방식으로, 마찰력 연동 상태로 서로 연결되며, 그리고 분리형 클러치(5)의 체결 해제된 위치에서는 상호 간에 토크 전달 없이, 다시 말하면 상호 간에 상대적으로 자유 회전하는 방식으로 배치된다.

또한, 하이브리드 모듈(1) 내에는 듀얼 클러치(8)도 통합되어 있다. 듀얼 클러치(8)는 또다시 여기서도 각각 다시금 마찰 클러치의 형태인 2개의 부분 클러치들(13 및 14)을 포함한다. 또다시 두 부분 클러치(13 및 14)는 제1 클러치 부품(26, 28) 및 제2 클러치 부품(27 및 29)을 포함한다.

듀얼 클러치(8)의 (제2 클러치 / K1-클러치로서도 지칭되는) 제1 부분 클러치(13)는 제1 클러치 부품(26)을 포함하며, 이 제1 클러치 부품은 작동 상태에서 변속기의 제1 변속기 입력 샤프트(30)와 회전 고정 방식으로 연결된다. 제2 클러치 부품(27)에 의해서는, 제1 부분 클러치(13)가 또다시 로터 고정 부품(23)과 회전 고정 방식으로 결합/연결된다. 제1 부분 클러치(13)의 두 클러치 부품들(26 및 27)은 또다시 마찰 디스크들/마찰 다판들의 형태인 제1 및 제2 연결 부재들(11b, 12b)을 포함하며, 이 연결 부재들은 제1 부분 클러치(13)의 체결된 위치에서 마찰력 연동/회전 고정 방식으로 서로 연결되고 체결 해제된 위치에서는 상호 간에 상대적으로 자유 회전 가능하게 배치된다.

듀얼 클러치(8)의 (제3 클러치 / K2 클러치로서도 지칭되는) 제2 부분 클러치(14)는 제1 부분 클러치(13)에 따라서 형성된다. 이런 경우, 제2 부분 클러치(14)의 제1 클러치 부품(28)은 변속기의 추가의 제2 변속기 입력 샤프트(31)와 회전 고정 방식으로 연결된다. 상기 제2 부분 클러치(14)의 제2 클러치 부품(29)은 또다시 로터 고정 부품(23)과 회전 고정 방식으로 결합/연결된다. 제2 부분 클러치(14)의 두 클러치 부품들(28 및 29) 역시도 또다시 마찰 디스크들/마찰 다판들의 형태인 제1 및 제2 연결 부재들(11c, 12c)을 포함하며, 이 연결 부재들은 제2 부분 클러치(14)의 체결된 위치에서 마찰력 연동/회전 고정 방식으로 서로 연결되고 체결 해제된 위치에서는 상호 간에 상대적으로 자유 회전 가능하게 배치된다.

분리형 클러치(5), 제1 부분 클러치(13) 및 제2 부분 클러치(14)는, 다양한 연결 부재들(11a 내지 11c, 12a 내지 12c)을 포함하는 자신들의 구성을 기반으로, 다판 클러치들로서도 지칭된다.

로터(3)의 로터 고정 부품(23)은 도 2와 관련하여 특히 잘 확인된다. 로터 고정 부품(23)은 클러치들(5 및 8)을 위한 수용 하우징으로서도 이용된다.

도 1을 다시 참조하면, 하이브리드 모듈(1)의 조립된 상태에서 로터 고정 부품(23)의 반경 방향 외면 상에는 로터(3)를 함께 형성하는 로터 코일(32)이 고정되어 있는 점을 알 수 있다. 로터 코일(32) 및 로터 고정 부품(23)은 전기 기계(4)의 로터(3)를 형성한다. 로터(3)가 그에 상대적으로 회전 가능하게 장착되는 것인 전기 기계(4)의 스테이터(2)는 하이브리드 모듈(1)의 하우징(33) 내에 고정되게 장착된다. 본 발명에 따라서, 자신의 로터(3) 및 자신의 스테이터(2)를 포함한 전기 기계(4)는, 분리형 클러치(5)뿐만 아니라 듀얼 클러치(8)가 전체로서 반경 방향 및 축 방향으로 전기 기계(4)의 안쪽에 배치되도록 형성된다. 특히 클러치들(5 및 8)은 전체로서 반경 방향으로 로터(3)의 로터 코일(32)의 안쪽에 배치된다. 분리형 클러치(5) 및 듀얼 클러치(8)는, 하이브리드 모듈(1)의 축 방향으로 볼 때, 전기 기계(4)의 2개의 축 방향 단부면들이면서 서로 반대 방향으로 향해 있는 상기 2개의 축 방향 단부면들(9 및 10)의 안쪽에 배치된다. 두 단부면들(9 및 10)은 스테이터(2)의 2개의 축 방향 단부들을 통해, 요컨대 스테이터(2)의 스테이터 코일(34) 측면에 배치되는 전자 연결부들을 통해 형성된다.

스테이터(2)의 축 방향 치수의 안쪽에는, 클러치들(5 및 8)을 수용하는 습식 챔버(35)가 완전하게 배치된다. 습식 챔버(35)는 또다시 주변 환경 쪽으로 밀봉/밀폐되어 있다. 그에 따라, 습식 챔버(35)는 습식 발진 클러치들로서 클러치들(5 및 8)을 형성하기 위해 이용된다.

또한, 도 1에서는, 클러치들(5 및 8)의 연결 부재들(11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c)이 전체로서 동일한 반경 방향 높이에 배치되어 있는 점도 확인된다. 특히 연결 부재들(11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c)은 모조리 동일한 반경 방향 외경 및 반경 방향 내경을 보유한다. 그에 따라, 제1 연결 부재들(11a 내지 11c)은 정해진 제1 내경 및 정해진 제1 외경을 각각 보유하며, 그리고 제2 연결 부재들(12a 내지 12c)은 정해진 제2 내경과 정해진 제2 외경을 각각 보유한다. 또한, 연결 부재들(11a 내지 11c 및 12a 내지 12c)은 축 방향으로 서로 나란히 정렬되어 있는 점도 확인된다.

도 3과 관련하여서는, 바람직한 제1 실시예에 따르는 하이브리드 모듈(1)의 개략적인 조립 원리가 특히 잘 도시되어 있다. 이를 위해, 어셈블리는 하우징(33)과 스테이터(2)로 조립된다. 로터(3)는, 분리형 클러치(5) 및 제1 부분 클러치(13)를 포함하는 중간 어셈블리 상에 제공된다. 듀얼 클러치(8)의 두 부분 클러치(13 및 14)의 작동 시스템들(15, 36)을 포함하는 작동 유닛도 마찬가지로 제공된다. 또한, 제2 부분 클러치(14)를 포함하는 추가의 중간 어셈블리도 제공된다. 하이브리드 모듈(1)의 개별 부품들의 조립 후에, 상기 개별 부품들은 차례로 서로 연결되며, 그럼으로써 도 1에 따른 전체 어셈블리가 형성된다.

도 4와 관련하여서는, 본 발명의 또 다른 부분 양태가 분명하게 설명된다. 도 4에는, 제1 부분 클러치(13)의 (제1) 작동 시스템(15)의 상세도가 도시되어 있다. 제1 작동 시스템(15)은 추가의 제3 작동 시스템(36)과 실질적으로 매우 유사하게 구성될 뿐만 아니라 기능을 수행하며, 제3 작동 시스템(36)은 제2 부분 클러치(14)에 할당된다.

제1 작동 시스템(5)은 제1 압력 부재(17)를 포함하며, 이 제1 압력 부재는 하이브리드 모듈(1)의 축 방향으로, 다시 말하면 하이브리드 모듈(1)의 회전축(37)을 따라서 변위 가능하게 배치된다. 제1 작동 시스템(15)은 피스톤 없는 액추에이터로서 형성되며, 그리고 축 방향으로 고정 배치되는 지지 부재(38)를 포함한다. 제1 압력 부재(17)는 2개의 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)에 의해 지지 부재(38)에 상대적으로 축 방향으로 탄력적으로 예압된다. 이런 경우, 제1 압력 부재(17)는 제1 부분 클러치(13)의 작동 부재로서, 그리고 그에 따라 제1 부분 클러치(13)를 체결하거나 체결 해제하기 위해 이용된다. 제1 작동 시스템(15)은, 지지 부재(38)와 제1 압력 부재(17)와 금속 벨로우즈들(16a 및 16b) 사이에 형성되는 [제1 작동 시스템(15)]의 (제1) 압력 챔버(39)를 가압할 때 제1 압력 부재(17)가 축 방향으로 연결 부재들(11b 및 12b) 쪽으로 밀착되고 이 연결 부재들은 체결된 위치로 압착되도록 유압 방식으로 형성된다. 제1 부분 클러치(13)의 체결 해제된 위치에서, 제1 압력 부재(17)는 또다시 무압 상태로 배치되며, 그리고 연결 부재들(11b 및 12b)로부터 이격되거나, 또는 무압 상태로 상기 연결 부재들에 인접한다. 지지 부재(38)에 상대적으로 제1 압력 부재(17)를 복원시키기 위해서는 리턴 스프링들을 형성하는 금속 벨로우즈들(16a, 16b)이 이용된다.

또한, 제1 작동 시스템(15) 내에는 제1 원심력 보상 유닛(21) 역시도 제공된다. 제1 원심력 보상 유닛(21)은, 전체로서 회전속도가 증가할 때, 금속 벨로우즈들(16a, 16b)의 복원력이 보조되도록, 제1 압력 부재(17)에 변위시키는 방식으로 작용한다. 이를 위해, 제1 원심력 보상 유닛(21)의 보상 작동 부재(40)는 연결 부재들(11b 및 12b)로 향해 있는 제1 압력 부재(17)의 축 방향 면 쪽에 지지된다. 보상 작동 부재(40) 역시도 (제3) 금속 벨로우즈(16c)에 의해 축 방향으로 예압되되, 상기 금속 벨로우즈(16c)는 또다시 리턴 스프링으로서 이용된다. 그 결과, 하이브리드 모듈의 회전속도가 증가할 때, 원심력 보상이 구현된다. 이 경우, 제1 원심력 보상 유닛(21)의 추가 (제2) 압력 챔버(41) 내에서, 즉 축 방향 고정 부품과 보상 작동 부재(40) 사이에서 증가된 압력이 형성되며, 그리고 연결 부재들(11b 및 12b)에서는 우세한 원심력을 기반으로 감소된 제1 압력 부재(17)의 압착력이 야기된다. 그 결과, 제1 압력 부재(17)가 높은 회전속도에서도 신뢰성 있게 개방될 수 있는 점이 보장된다.

제2 부분 클러치(14)의 제3 작동 시스템(36) 역시도, (제3) 압력 챔버(42)의 형성을 위해 리턴 스프링들로서 이용되는 2개의 금속 벨로우즈들(16d 및 16e)을 포함하여 형성된다. 금속 벨로우즈들(16d 및 16e)은, 제2 부분 클러치(14)의 작동을 위해 이용되는 추가 (제3) 압력 부재(43)를 축 방향 고정 부품에 상대적으로 복원시키는 방식으로 예압한다.

도 5 내지 도 7과 관련하여서는, 금속 벨로우즈들(16a 내지 16e)의 대안의 형상들이 제시된다. 제1 작동 시스템(15)의 두 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)이 예시적으로 도시되어 있지만, 그러나 상기 금속 벨로우즈들은 금속 벨로우즈들(16c 내지 16e)의 기본적인 구성 대안들이다. 기본적으로, 개별 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)이 단 2개보다는 많은 절첩부, 예컨대 3개/3.5개의 절첩부 역시도 포함할 수 있다는 점도 확인된다.

금속 벨로우즈들(16a 및 16b)은 도 5에 따라서 추가적인 보강 박판으로서 각각 하나의 강화부(44)를 포함할 수 있다. 강화부(44)는 각각의 금속 벨로우즈(16a, 16b)의 전체 길이에 걸쳐서 연장될 수 있지만, 그러나 자신의 축 방향 연장부에서는 제한되어 특히 단지 실질적으로 2개의 절첩부에 걸쳐서만 연장된다. 강화부(44)는 항상 추가로 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)의 기하구조에 복원시키는 방식으로 작용한다.

또한, 도 6에 따르면, 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)의 횡단면 형태를 다르게 형성할 수도 있다. 각각의 금속 벨로우즈(16a, 16b)의 하나 이상의 제1 절첩부는 횡단면에서 관찰할 때 Ω 형태인 반면, 하나 이상의 추가 절첩부는 U/V자 형태로 형성된다.

또한, 도 7에서 확인할 수 있는 것처럼, 금속 벨로우즈들(16a 및 16b)의 개별 절첩부들을 반경 방향으로 그 치수와 관련하여 서로 상이하게 형성할 수도 있다.

도 8 및 도 9와 관련하여서는, 제2 작동 시스템(18) 상에서 도 1 내지 도 4에 따른 하이브리드 모듈(1)의 영역이 도시되어 있다. 제2 작동 시스템(18)은 분리형 클러치(5)를 작동시키기 위해 이용된다. 이를 위해, 제2 작동 시스템(18)은 제2 압력 부재(20) 형태의 멤브레인 스프링/멤브레인 부재(19)를 포함한다. 멤브레인 부재(19)는 한편으로 하우징에 고정되는 방식으로 지지되고, 다른 한편으로는 분리형 클러치(5)의 연결 부재들(11a 및 12a) 상에 축 방향으로 안착된다. 제4 압력 챔버(45) 내의 압력 상태에 따라서, 멤브레인 부재(19)는 회동되고 그에 상응하게 분리형 클러치(5)를 작동시킨다.

또한, 제2 작동 시스템(18) 역시도 (제2) 원심력 보상 유닛(22)을 포함하는 점도 확인할 수 있다. 제2 원심력 보상 유닛(22)은 기본적으로 제1 원심력 보상 유닛(21)처럼 작용한다. 이를 위해, 또다시 제5 압력 챔버(48)를 형성하는 수용 챔버(46)는 반경 방향으로 멤브레인 부재(19) 및 제4 압력 챔버(45)의 안쪽에 배치된다. 그에 추가로, 디스크 스프링(47)은 리턴 부재로서 수용 챔버(46) 내에 배치된다.

도 10과 관련하여서는, 기본적으로 상기 디스크 스프링(47)을 고무로 입힐 수 있는 점, 다시 말하면 고무로 입혀진 코팅층을 포함하도록 형성할 수 있는 점을 확인할 수 있다. 또한, 수용 챔버(46)는 약간 다르게 형성될 수 있다.

그에 따라, 다른 말로 표현하면, 본 발명에 따라서, 하이브리드화(연소 엔진의 분리 또는 접속)를 위해 습식 영역(35) 내에 통합된 클러치 K0(5)을 포함하는 액시얼 또는 레이디얼 듀얼 클러치 어셈블리(8)가 구현된다. 이런 경우, 직접적인 리턴 스프링(16a 내지 16e)이 통합된다. 복원력들의 치수 설계는 상이한 벨로우즈 기하구조를 통해 구현된다. 이런 상이한 스프링률은 특성들의 하기와 같은 변경을 통해 달성될 수 있는데, 요컨대 a) 상이한 벽 두께들, b) 가변 벨로우즈 프로파일, c) 2개의 박판 두께를 통한 부분적인 재킷형 벽부(jacketed wall)가 제공된다. K1/K2(13, 14)는 바람직하게는 히스테리시스가 낮은 작동 시스템(15)을 포함하여 형성된다. 이 경우, 하위 어셈블리로서의 유닛으로 간단한 사전 조립이 가능하다. "K0(5)"는 직접적으로 듀얼 클러치(8)의 습식 챔버(35) 내에 배치될 수 있다. 또한, 모듈을 지속적으로 압착하는 인장 링 및 디스크 스프링을 이용한 간단한 조립이 가능하다. 모듈 기반으로 멤브레인 작동부를 포함한 구성은, 특히 히스테리시스가 없는 작동 모듈(18)이 형성될 수 있다는 장점을 갖는다. 통합된 원심 오일 보상부는 선택 사항이다. 이 경우, 멤브레인 모듈(18)을 포함한 어셈블리는 원심 오일 보상부를 포함하여 하위 어셈블리로서 형성될 수 있거나, 또는 멤브레인 모듈(18)을 포함한 어셈블리는 원심 오일 보상부 및 고무로 입혀진 디스크 스프링(47)을 포함하여 원심 오일 챔버 분리부로서 형성될 수 있다.

1: 하이브리드 모듈
2: 스테이터
3: 로터
4: 전기 기계
5: 분리형 클러치
6: 분리형 클러치의 제1 클러치 부품
7: 분리형 클러치의 제2 클러치 부품
8: 듀얼 클러치
9: 제1 단부면
10: 제2 단부면
11a: 분리형 클러치의 제1 연결 부재
11b: 제1 부분 클러치의 제1 연결 부재
11c: 제2 부분 클러치의 제1 연결 부재
12a: 분리형 클러치의 제2 연결 부재
12b: 제1 부분 클러치의 제2 연결 부재
12c: 제2 부분 클러치의 제2 연결 부재
13: 제1 부분 클러치
14: 제2 부분 클러치
15: 제1 작동 시스템
16a: 제1 금속 벨로우즈
16b: 제2 금속 벨로우즈
16c: 제3 금속 벨로우즈
16d: 제4 금속 벨로우즈
16e: 제5 금속 벨로우즈
17: 제1 압력 부재
18: 제2 작동 시스템
19: 멤브레인 부재
20: 제2 압력 부재
21: 제1 원심력 보상 유닛
22: 제2 원심력 보상 유닛
23: 로터 고정 부품
24: 연결 샤프트 섹션
25: 로터 수용 하우징
26: 제1 부분 클러치의 제1 클러치 부품
27: 제1 부분 클러치의 제2 클러치 부품
28: 제2 부분 클러치의 제1 클러치 부품
29: 제2 부분 클러치의 제2 클러치 부품
30: 제1 변속기 입력 샤프트
31: 제2 변속기 입력 샤프트
32: 로터 코일
33: 하우징
34: 스테이터 코일
35: 습식 챔버
36: 제3 작동 시스템
37: 회전축
38: 지지 부재
39: 압력 챔버
40: 보상 작동 부재
41: 제2 압력 챔버
42: 제3 압력 챔버
43: 제3 압력 부재
44: 강화부
45: 제4 압력 챔버
46: 수용 챔버
47: 디스크 스프링
48: 제5 압력 챔버

Claims

자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1)이며, 상기 하이브리드 모듈은 스테이터(2)와 로터(3)를 구비하는 전기 기계(4); 제1 클러치 부품(6)을 이용하여 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 연결되도록 마련되고 제2 클러치 부품(7)을 이용하여서는 로터(3)와 회전 고정 방식으로 연결되는 분리형 클러치(5); 및 로터(3)와 작동 연결되는 듀얼 클러치(8);를 포함하는, 상기 하이브리드 모듈에 있어서,
분리형 클러치(5)뿐만 아니라 듀얼 클러치(8)도 반경 방향으로 전기 기계(4)의 안쪽에 배치되고,
클러치들(5, 8) 중 하나 이상의 클러치는, 히스테리시스가 없거나 낮은 유압식 제1 작동 시스템(15)에 의해 작동되고,
제1 작동 시스템(15)은, 금속 벨로우즈(16a, 16b)에 의해 예압될 뿐만 아니라 각각의 클러치(8)의 위치를 기설정하는 제1 압력 부재(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제1항에 있어서, 분리형 클러치(5) 및 듀얼 클러치(8)는, 하이브리드 모듈(1)의 축 방향으로, 전기 기계(4)의 2개의 축 방향 단부면들이면서 서로 반대 방향으로 향해 있는 2개의 축 방향 단부면들(9, 10)의 안쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 분리형 클러치(5) 및 듀얼 클러치(8)는 서로 회전 고정 방식으로 연결될 수 있는 복수의 연결 부재들(11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c)을 각각 포함하며, 상기 연결 부재들은 하이브리드 모듈(1)의 반경 방향으로 동일한 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 분리형 클러치(5) 및 듀얼 클러치(8)는 하이브리드 모듈(1)의 축 방향으로 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
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제1항에 있어서, 상기 클러치들 중 하나 이상의 클러치(5)는, 히스테리시스가 없거나 낮은 유압식 제2 작동 시스템(18)에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제7항에 있어서, 제2 작동 시스템(18)은 제2 압력 부재(20)를 형성하는 멤브레인 부재(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제8항에 있어서, 제1 작동 시스템(15) 또는 제2 작동 시스템(18)은 원심력 보상 유닛(21, 22)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 파워트레인용 하이브리드 모듈(1).
제1항 또는 제2항에 따른 하이브리드 모듈(1)을 포함하는 하이브리드 차량용 파워트레인.