KR102518073B1 - 자동차용 하이브리드 모듈 및 파워트레인, 그리고 파워트레인의 조립 방법 - Google Patents

자동차용 하이브리드 모듈 및 파워트레인, 그리고 파워트레인의 조립 방법 Download PDF

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엘마르 로렌츠
라이너 노이쿰
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

하이브리드 모듈(10)은, 실질적으로 회전 대칭인 디스크 캐리어(90) 및 2개 이상의 클러치 장치들(50, 70, 80)을 구비한 삽입 모듈(40)이며, 클러치 장치들(50, 70, 80)은 각각 하나 이상의 디스크 팩(51, 71, 81)을 포함하고, 이 디스크 팩에서 각각 하나 이상의 디스크는 드라이버 장치(100)와 토크 저항 방식으로 연결되며, 디스크 캐리어(90)는, 실질적으로, 회전 대칭으로 배치되는 2개의 중공 실린더들(93, 95)로 구성되는 중공 환형 실린더의 형태를 보유하고, 드라이버 장치들(100)은, 반경 방향으로 이격되어 상호 간에 대향하는 중공 환형 실린더의 내면들 중 하나 이상의 내면 상에서, 디스크 캐리어(90)에 의해 반경 방향으로 한정되는 공간부 내에 배치되는 것인, 상기 삽입 모듈; 및 자신의 로터(22)가 로터 캐리어(30)와 회전 고정 방식으로 연결되는 전기 기계(20)이며, 로터 캐리어(30)는 삽입 모듈(40)과 회전 고정 방식으로 결합됨으로써 전기 기계(20)의 로터(22)에 의해 인가된 토크가 삽입 모듈(40)로 전달될 수 있는 것인, 상기 전기 기계;를 포함하며, 하이브리드 모듈(10)은 그 밖에도 하우징 부재(31)를 포함하고 로터 캐리어(30)는 하나 이상의 레이디얼 베어링에 의해 하우징 부재(31) 상에 장착되며, 그리고 하이브리드 모듈(10)은, 레이디얼 베어링 상에 축 방향으로 안착되어 축 방향으로 레이디얼 베어링의 병진 자유도를 차단하는 간격 부재(150)를 포함한다.

Description

자동차용 하이브리드 모듈 및 파워트레인, 그리고 파워트레인의 조립 방법
본 발명은 내연기관 및 변속기를 연결하기 위한 자동차용 하이브리드 모듈, 그리고 내연기관 및 본 발명에 따른 하이브리드 모듈을 포함하는 자동차용 파워트레인에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 파워트레인을 조립하기 위한 방법에 관한 것이다.
차량의 파워트레인에의 연소 엔진의 연결을 통해 연소 엔진 모드와 전기 모터 모드를 조합할 수 있는 현재 구할 수 있는 하이브리드 모듈들은 대개 전기 모터, 분리형 클러치 및 그 작동 시스템, 베어링들, 그리고 하우징 컴포넌트들을 포함하며, 이들은 3개의 메인 컴포넌트를 연결하여 하나의 작동 가능 유닛을 형성한다. 전기 모터는 전기 주행, 연소 엔진 모드를 위한 출력 증가, 및 회생을 가능하게 한다. 분리형 클러치 및 그 작동 시스템은 연소 엔진의 연결 또는 분리를 제공한다. 하이브리드 모듈이 토크 전달 방향에서 연소 엔진과 변속기 사이에 위치되는 방식으로 하이브리드 모듈이 더블 클러치와 조합된다면, 차량 내에서 연소 엔진, 하이브리드 모듈, 자신의 작동 시스템들을 포함한 더블 클러치, 및 변속기는 연이어서, 또는 서로 나란히 배치되어야 한다.
상기 유형으로 포지셔닝되는 하이브리드 모듈은 P2 하이브리드 모듈로서 지칭된다. 그러나 상기 배치는 때때로 조립에 영향을 미치거나 조립을 어렵게 하는 현저한 장착 공간 문제들을 야기한다.
DE 10 2009 059 944 A1호로부터는 전기 기계의 로터 안쪽에 분리형 클러치를 포함하는 하이브리드 모듈이 공지되어 있다. 더블 클러치 장치의 분리형 클러치들은 축 방향으로 오프셋되는 방식으로 전기 기계의 로터 옆에, 그리고 그에 따라 분리형 클러치 옆에도 배치된다. 이 경우, 분리형 클러치들은 반경 방향으로 서로 인터리빙(interleaving)된다. 개별 클러치들을 위한 작동 시스템들은 축 방향으로 오프셋되는 방식으로 상기 클러치들의 옆에 배치된다.
DE 10 2007 008 946 A1호는 하이브리드 구동부를 포함하는 차량용 다중 클러치를 교시하고 있다. 이런 하이브리드 모듈에서, 2개의 마찰 클러치들은 전기 기계의 로터에 의해 에워싸인 공간부(space) 안쪽에 배치된다. 하이브리드 모듈 내에서 가용한 장착 공간은, 결정적으로, 이용되는 전기 기계 및 그 적층판 패키지(laminated sheet package)를 통해 기설정된다.
본 발명의 과제는, 배경기술을 기반으로, 긴 유효수명, 및 간단한 조립의 가능성 또는 작은 공차의 준수와 작은 장착 공간을 조합하는, 자동차용 하이브리드 모듈 및 파워트레인을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 본 발명에 따른 하이브리드 모듈을 통해, 청구항 제9항에 따르는 본 발명에 따른 파워트레인을 통해, 그리고 청구항 제10항에 따르는 파워트레인을 조립하기 위한 본 발명에 따른 방법을 통해 해결된다. 하이브리드 모듈의 바람직한 구현 형태들은 종속 청구항 제2항 내지 제8항에 명시되어 있다.
특허청구범위의 특징들은 각자의 기술적으로 적당한 유형 및 방식으로 조합될 수 있으며, 여기에는, 본 발명의 보충적 구현예들을 포함하는 하기 기재 내용에서의 설명들 및 도면들에서의 특징들 역시도 부가될 수 있다. 축 방향 및 반경 방향의 방향 지시들은 전술한 장치 어셈블리들의 공통 회전축에 관련된다. 따라서, 축 방향은 디스크들의 마찰면들에 대해 직각으로 배향된다.
본 발명은 삽입 모듈(insertion module)을 포함하여 내연기관 및 변속기를 연결하기 위한 자동차용 하이브리드 모듈에 관한 것이다. 상기 삽입 모듈은 실질적으로 회전 대칭인 디스크 캐리어와, 2개 이상의 클러치 장치들, 특히 하나의 분리형 클러치와 하나 이상의 스타팅 클러치를 포함한다. 클러치 장치들은 각각 하나 이상의 디스크 팩(disc pack)을 포함하고, 이 디스크 팩에서 각각 하나 이상의 디스크는 디스크 캐리어의 드라이버 장치(driver device), 특히 치형부(toothing)와 토크 저항 방식(torque-resistant manner)으로 연결된다. 디스크 캐리어는, 실질적으로, 회전 대칭으로 배치되는 2개의 중공 실린더들로 구성되는 중공 환형 실린더의 형태를 보유한다. 드라이버 장치들은, 반경 방향으로 이격되어 상호 간에 대향하는 중공 환형 실린더의 내면들 중 하나 이상의 내면 상에서 디스크 캐리어에 의해 반경 방향으로 한정되는 공간부 내에 배치된다. 또한, 본원의 하이브리드 모듈은 전기 기계를 포함하고, 이 전기 기계의 로터는 로터 캐리어와 회전 고정 방식으로 연결되며, 로터 캐리어는 삽입 모듈과 회전 고정 방식으로 결합되며, 그럼으로써 전기 기계의 로터에 의해 인가된 토크는 삽입 모듈로 전달될 수 있게 된다. 또한, 본원의 하이브리드 모듈은 하우징 부재를 포함하며, 로터 캐리어는 하나 이상의 레이디얼 베어링, 특히 구름 베어링에 의해 하우징 부재 상에 장착된다. 그 외에도, 본원의 하이브리드 모듈은, 레이디얼 베어링 상에 축 방향으로 안착되어 축 방향으로 레이디얼 베어링의 병진 자유도를 차단하는 간격 부재(spacing element)를 포함한다. 이렇게, 레이디얼 베어링에서부터 축 방향 변위의 가능성이 제거되며, 이는 레이디얼 베어링, 및 삽입 모듈의 다른 부재들의 간단한 조립 및 정확하고 지속적인 포지셔닝을 보장한다. 특히 이용되는 레이디얼 베어링은 분할형 4점 베어링이다.
클러치 장치들은 습식 클러치들로서 형성될 수 있다. 이 경우, 분리형 클러치 장치는 특히 하이브리드 모듈의 입력 측과 연결된다. 바람직하게는, 분리형 클러치에 추가로, 더블 클러치 장치의 2개의 부분 클러치 장치들이 제공되며, 이들 부분 클러치 장치의 디스크 팩들은 하이브리드 모듈의 출력 측과 연결된다.
이 경우, 드라이버 장치에 대한 디스크 팩의 디스크의 토크 저항식 적용은 축 방향 변위를 허용할 수 있다. 이런 목적을 위해, 드라이버 장치는 바람직하게는 플러그인 치형부(plug-in toothing)로서 형성된다. 이 경우, 중공 환형 실린더는, 자신의 안쪽 중공 실린더가 바깥쪽 중공 실린더의 내면에 반경 방향으로 대향하여 위치하는 외면을 형성하는 몸체이다.
따라서, 하위 어셈블리 또는 하위 어셈블리 그룹으로서, 하이브리드 모듈의 바깥쪽에서 검사할 수 있는 삽입 모듈이 제공되며, 이 삽입 모듈은 3개의 클러치 장치를 수용하는 경우 트리플 클러치(triple clutch)로서도 지칭된다. 이런 삽입 모듈의 장점은, 특히 삽입 모듈의 제조를 위해 필요한 거의 모든 조립 단계 및 측정 과정이 삽입 모듈이 제공되는 목적이 되는 하이브리드 모듈의 전기 기계의 로터의 바깥쪽에서 수행될 수 있음으로써 신뢰성 있는 방식으로 클러치 장치들의 상호 간, 그리고 디스크 캐리어에 상대적인 모든 기하학적 비율이 각각의 의도되는 실제 치수로 설정될 수 있게 되는 점을 기반으로, 조립된 상태에서 치수 정밀도는 높고 또는 조립 공차는 작다는 점에 있다.
또한, 그렇게 하여, 클러치 장치들에서 설정 과정들은 각각 상대적으로 더 간단하고 더 정확하게 실행된다. 또한, 본 발명에 따른 삽입 모듈은 여러 하이브리드 모듈 또는 로터 캐리어를 위한 삽입 모듈을 제조하는 것을 가능하게 하며, 오직 삽입 모듈의 윤곽만이, 장소 및 시간과 무관하게 로터 캐리어 내로 통합될 수 있는 이른바 "부가(Add in)"로서의 하나의 유닛을 제공하기 위해, 로터 캐리어에 적합하게 제조되기만 하면 된다.
특히, 2개의 클러치 장치들의 디스크 팩들은 반경 방향으로 상호 간에 오프셋되는 방식으로 배치되며, 드라이버 장치들은, 일측 디스크 팩의 하나 이상의 디스크와의 연결을 위해, 중공 환형 실린더의 두 중공 실린더들의 두 내면들이면서 반경 방향으로 이격되어 상호 간에 대향하는 상기 두 내면들 상에서, 디스크 캐리어에 의해 반경 방향으로 한정되는 공간부 내에 배치된다. 다시 말하면, 드라이버 장치들은, 반경 방향으로 서로 대향하여 위치하는 내면들 상에서 디스크 캐리어에 의해 반경 방향으로 한정되는 중공 환형 실린더 챔버 내에 배치되고, 상기 내면들에는 디스크 팩들이 회전 고정 방식으로 연결되며, 그럼으로써 디스크 팩들은 대향하여 위치하는 내면들에 연결되게 된다.
추가로 바람직한 구현 형태에서, 축 방향으로 두 클러치 장치들 중 하나의 클러치 장치 옆에 추가 클러치 장치가 배치되며, 이 추가 클러치 장치에서 마찬가지로 하나 이상의 디스크는, 축 방향으로 인접하는 클러치 장치의 디스크 팩의 하나 이상의 디스크 역시도 그 상에 배치되는 중공 실린더의 내면 상에서 드라이버 장치 상에 배치된다. 다시 말하면, 제3 클러치 장치의 디스크 팩은, 클러치 장치들의 공통 회전축까지, 축 방향으로 인접하는 클러치 장치들의 디스크 팩들이 반경 방향으로 바라볼 때 서로 중첩되는 정도의 이격 간격을 보유한다. 이 경우, 두 디스크 팩들의 디스크들은 동일한 중공 실린더의 동일한 면에서 그곳의 드라이버 장치들과 회전 고정 방식으로 연결된다.
3개의 디스크 팩의 배치에도 불구하고, 삽입 모듈은 특히 조립 라인에서 조립 동안, 그리고 제조할 하이브리드 모듈의 로터 캐리어 내로의 삽입 동안 간단한 취급의 장점을 제공하며, 그럼으로써 조립은 간소화된 방식으로, 그리고 확실하게 수동으로 수행될 수 있게 되거나, 또는 자동화되기도 한다.
특히 더블 클러치 장치의 제1 부분 클러치 장치 및 제2 부분 클러치 장치의 디스크 팩들은 바깥쪽 중공 실린더의 내면 상에 배치되고, 분리형 클러치의 디스크 팩은 안쪽 중공 실린더의 외면 상에 배치된다. 전술한 중공 실린더들의 상기 면들에서 디스크 팩들의 디스크들은 그곳에서 실현되는 드라이버 장치들에 연결된다.
바람직하게 드라이버 장치들은 각각의 주연 상에 분포되어 배치되고 축 방향으로 연장되는 복수의 치부(tooth)를 포함하는 치형부들로서 형성된다. 이 경우, 상기 치형부 내에는, 각각의 클러치 장치의 작동을 위해 축 방향으로 클러치 장치에 인가되는 작동력을 흡수하기 위해 이용되는 하나 이상의 지지 요소(supporting element)가 통합될 수 있다. 이렇게, 예컨대 상기 지지 요소는 치형부 내의 간극일 수 있으며, 이 간극 상에서는 디스크 팩의 대향판이 축 방향으로 지지되거나, 또는 지지될 수 있다.
조립 과정들을 간소화하는 기계적 유닛의 형성을 위해, 디스크 캐리어의 중공 환형 실린더는, 중공 환형 실린더의 두 중공 실린더들을 반경 방향으로 서로 연결하는 하나 이상의 단부면 연결 부재를 포함한다.
회전 구동되는 부품에서부터 디스크 캐리어로, 또는 그 반대 방향으로 토크를 전달하기 위해, 디스크 캐리어는, 자신의 반경 방향의 외면 상에, 디스크 캐리어에서부터 이 디스크 캐리어에 반경 방향으로 연결된 부품으로의 토크의 전달을 위한 하나 이상의 토크 전달 부재를 포함한다. 이렇게, 토크는 디스크 캐리어에서부터 이 디스크 캐리어를 반경 방향으로 에워싸는 하이브리드 모듈의 로터 캐리어로 전달될 수 있으며, 그리고 그 반대 방향으로 전달될 수 있다.
토크 전달 부재는, 마찬가지로 로터 캐리어 내로 디스크 캐리어 또는 전체 삽입 모듈을 축 방향으로 삽입하는 것을 가능하게 하는 치형부일 수 있다.
디스크 캐리어는 단일 부재 또는 다중 부재형으로, 특히 2개 부재형으로 형성될 수 있으며, 디스크 캐리어는 내부 부재와 외부 부재를 포함하고, 내부 부재 및 외부 부재의 기계적 연결부는 안쪽 중공 실린더 및 바깥쪽 중공 실린더의 반경 방향 위치들 사이의 반경 방향 위치에 형성된다. 이렇게, 특히 단부면 연결 부재는 2개로 분할될 수 있으며, 단부면 연결 부재의 바깥쪽 부분은 디스크 캐리어의 외부 부재 상에 배치되거나, 또는 그 외부 부재에 의해 형성되고, 단부면 연결 부재의 안쪽 부분은 디스크 캐리어의 내부 부재 상에 배치되거나, 또는 그 내부 부재에 의해 형성되며, 기계적 연결부는 단부면 부재의 안쪽 부분과 단부면 연결 부재의 바깥쪽 부분 사이에 형성된다. 상기 기계적 연결부는 연결 영역의 주연 상에 실현되는 다수의 나사 또는 리벳 결합부를 통해, 또는 클린치(clinch) 또는 용접 결합부들을 통해 형성될 수 있다. 디스크 캐리어의 다중 부재성(mutliple parts)은 상대적으로 더 간단하고 더 비용 효과적인 제조 방법들을 이용한 디스크 캐리어의 제조를 가능하게 한다. 또한, 디스크 캐리어의 다중 부재성은 하이브리드 모듈의 로터 캐리어 내로의 디스크 캐리어의 다른 조립 순서의 가능성도 개시하는데, 그 이유는 맨 먼저 내부 부재 및 외부 부재의 부재들 중 일측이 로터 캐리어 내에 또는 상에 배치될 수 있고, 경우에 따라 클러치 장치들은 하이브리드 모듈의 전기 기계의 로터에 의해 에워싸인 공간부 내로 삽입될 수 있으며, 그런 후에 비로소, 경우에 따라서는 사전에 추가 클러치 장치의 디스크 팩이 구비된 각각 타측 부재가 삽입될 수 있기 때문이다.
축 방향으로 서로 나란하게 배치되는 클러치 장치들의 작동을 위해, 두 클러치 장치들 중 일측 클러치 장치의 압착판에 기계적으로 연결되는, 축 방향으로 작용하는 작동 부재는, 축 방향으로 인접한 클러치 장치의 디스크 팩을 통과하여 축 방향 이동 전달을 실현하기 위해, 상기 디스크 팩을 통과할 수 있다. 상기 디스크 팩을 포함하는 클러치 장치에는, 반경 방향 및 축 방향으로 디스크 캐리어에 의해 에워싸인 공간부의 안쪽에, 또는 그 바깥쪽에도 위치될 수 있는 작동 시스템이 할당된다. 그에 상응하게, 축 방향으로 디스크 팩을 관통하는 작동 부재와 기계적으로 결합되는 작동 시스템 역시도, 반경 방향 및 축 방향으로 디스크 캐리어에 의해 에워싸인 공간부의 안쪽 또는 그 바깥쪽에도 위치될 수 있다. 전술한 작동 시스템들은 더블 클러치 장치의 두 부분 클러치 장치들에 할당될 수 있다.
이 경우, 바람직하게 치형부들로서 제공되는 드라이버 장치들은 축 방향으로 서로 나란히 배치되는 두 클러치 장치들로의 토크의 전달을 위해 공통 회전축까지 동일한 반경 방향 이격 간격들로 배치되지만, 그러나 축 방향으로 인접한 클러치 장치들 중 하나의 경우, 디스크 캐리어의 드라이버 장치들과 상호작용하지 않는 디스크들은 인접한 클러치 장치의 반경 방향 연장부보다 더 작은 반경 방향 연장부를 포함하는데, 그 이유는, 상기 디스크들의 반경 방향의 단부면들과 드라이버 장치 사이에서, 축 방향으로 작용하는 작동 부재가 디스크 팩을 통과하기 때문이다. 분리형 클러치를 위한 작동 시스템은, 축 방향으로, 언급한 두 작동 시스템들에 대향하여 위치하는 디스크 캐리어의 면들에 배치될 수 있으며, 여기서 상기 작동 시스템에 할당된 작동 부재는 축 방향으로 디스크 캐리어의 중공 환형 실린더의 단부면 연결 부재를 관통한다.
로터 캐리어는 바람직하게는 자신의 형태와 관련하여 적어도 일부 영역에서 디스크 캐리어의 바깥쪽 형태에 상보적으로 형성되며, 그럼으로써 로터 캐리어는 중공 실린더의 형태로 리세스를 형성하게 되고, 이 리세스 내로 본 발명에 따른 삽입 모듈이 삽입될 수 있으며, 그리고 바람직하게는 예컨대 로터 캐리어의 내접 치형부(inner toothing)와 회전 고정 방식으로 상호 작용하는 외접 치형부(outer toothing)를 이용하여 로터 캐리어와 형상 결합 방식으로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 로터 캐리어는 디스크 캐리어를 적어도 일부 영역에서 반경 방향으로 에워싼다. 별도로 제조 가능한 삽입 모듈을 통해, 하이브리드 모듈의 모듈형 조립이 수행될 수 있다.
하이브리드 모듈의 하우징 부재 및 로터 캐리어는 바람직한 실시형태에서 일부 영역에서 동축으로 연장되며, 간격 부재는 환형으로 형성되어 자신의 반경 방향의 내면으로 하우징 부재 상에 안착된다. 하우징 부재는 동축 연장부의 영역에서 로터 캐리어에 대해 평행하게 마찬가지로 환형으로 형성되며, 그럼으로써 간격 부재의 반경 방향의 내면은 상기 하우징 부재의 반경 방향의 외면 상에 안착된다.
이 경우, 바람직하게 간격 부재는 자신의 반경 방향의 내면으로 압입 끼워 맞춤(press fit)에 의해 하우징 부재 상에 안착되어야 한다. 이런 압입 끼워 맞춤은 간격 부재의 확실한 안착을 제공하며, 그리고 간격 부재의 배치를 통해 여타의 경우에 발생할 수 있는 만일의 불균형을 감소시킨다.
또 다른 바람직한 실시형태에서, 반경 방향으로 간격 부재와 하우징 부재 사이에 로터 캐리어의 반경 방향 지지를 위한 추가 회전 베어링(rotational bearing)이 배치되며, 추가 회전 베어링은 반경 방향의 안쪽에서 간격 부재 상에서 지지되고 반경 방향의 바깥쪽에서는 로터 캐리어 상에서 지지된다. 이렇게, 로터 캐리어는 회전 베어링 및 간격 부재를 통해 하우징 부재 상에서 반경 방향으로 지지된다. 회전 베어링은 특히 니들 롤러 베어링이며, 이는 자신의 작은 반경 방향 연장부를 기반으로, 또는 자신의 내경과 외경 간의 작은 차이를 기반으로 바람직하게 적용된다. 따라서, 간격 부재는 특히 니들 롤러 베어링으로서 형성되는 상기 회전 베어링의 베어링 궤도륜을 형성한다. 다른 유형의 회전 베어링을 적용할 경우, 간격 부재는 베어링 시트를 형성한다.
또한, 하이브리드 모듈은 그 밖에도, 하우징 부재와 견고하게 연결되는 고정 부재를 포함할 수 있으며, 고정 부재는 축 방향으로 간격 부재의 병진 자유도를 차단한다. 따라서, 그에 상응하게 간격 부재는 축 방향으로 구름 베어링과 고정 부재 사이에 포지셔닝되며, 그럼으로써 간격 부재는 축 방향으로 이동될 수 없게 된다. 고정 부재는 바람직하게는 자신의 암나사부가 하우징 부재의 수나사부와 상호작용하는 너트로서 형성된다. 대안의 구현예에서, 간격 부재를 축 방향으로 고정하기 위해, 테이퍼 링 연결부(tapered ring connection)의 적용이 제공된다.
특히, 이 경우, 간격 부재는 축 방향으로 압력 예압 상태에서 구름 베어링 상에, 그리고 고정 부재 상에 안착된다. 이는, 이른바 오메가 스프링의 기능과 유사하게, 간격 부재가 축 방향으로 스프링 작용에 의해 한편으로 구름 베어링 쪽에 밀착되고 다른 한편으로는 고정 부재 쪽에 밀착된다는 것을 의미한다. 이는, 하우징 부재의 수나사부 상에서의 고정 부재의 정해진 나사 조임 깊이를 통해 달성되고 설정될 수 있다. 또한, 간격 부재의 윤곽 형성 및 재료 선택 역시도, 간격 부재에 의해 실현되는 축 방향 예압에 영향을 미친다.
또한, 간격 부재가, 삽입 모듈에 의해 반경 방향으로 에워싸인 공간부 내에 윤활제의 유동 경로의 일부분을 형성하는 하나 이상의 반경 방향 관통 개구부, 특히 복수의 반경 방향 관통 개구부들을 포함한다면, 본 발명에 따른 하이브리드 모듈은 바람직하게 형성된다. 하이브리드 모듈의 클러치 장치들은 특히 습식 클러치들로서 형성된다. 클러치 장치들로 향하는 오일 공급을 가능하게 하기 위해, 간격 부재는 바람직하게는 주연 상에 분포되는 복수의 반경 방향 관통 개구부들을 포함하며, 이들 관통 개구부들은 클러치 장치들 쪽으로, 그리고 이들로부터 이격 방향으로 오일 운반을 가능하게 한다. 각각의 관통 개구부는 반경 방향 연장 구성요소( extension component)에 추가로 축 방향 연장 구성요소 역시도 포함할 수 있으며, 그럼으로써 관통 개구부는 비스듬하게 간격 부재를 통과하고 그에 따라 삽입 모듈에 의해 에워싸인 공간부 안쪽의 정해진 위치로의 윤활제의 체적 유량의 배향을 가능하게 한다. 이렇게, 간격 부재를 통해, 또는 그 내에 통합된 관통 개구부들을 통해 오일 체적은 목표 지향 방식으로 분배된다.
또한, 하우징 부재 및 로터 캐리어는 각각 하나 이상의 반경 방향 통로를 포함할 수 있으며, 이들 통로는 반경 방향으로 적어도 일부 영역에서 간격 부재 내의 관통 개구부와 일렬로 정렬되며, 그럼으로써 윤활제는 통로들 및 관통 개구부를 통해 안내하는 유동 경로를 통해 클러치 장치들로 공급될 수 있게 된다. 특히 간격 부재 내의 관통 개구부의 횡단면의 치수 설계를 통해, 그리고/또는 하우징 및 로터 캐리어 내의 통로들에 상대적인 간격 부재 또는 관통 개구부의 포지셔닝을 통해, 유동 경로의 횡단면이 설정될 수 있으며, 그럼으로써 그에 따라 클러치 장치들로 향하는 윤활제의 체적 유량이 설정될 수 있게 된다. 또한, 그에 따라 간격 부재는, 레이디얼 베어링을 고정하는 기능에 추가로, 클러치 장치들로 향하는 윤활제 운반을 각각 보장하고 설정하는 기능 역시도 담당 수행하는 점을 알 수 있다.
그에 상응하게, 본 발명에 따른 하이브리드 모듈은 감소된 개수의 부품들에 의해, 그리고 그와 동시에 반경 방향 연장부가 작은 조건에서 형성될 수 있다.
동일하게, 본 발명은, 내연기관과 본 발명에 따른 하이브리드 모듈 그리고 변속기를 포함하는 자동차용 파워트레인에 관한 것이며, 하이브리드 모듈은 하이브리드 모듈 내 삽입 모듈의 클러치 장치들을 통해 내연기관 및 변속기와 기계적으로 연결될 수 있거나, 또는 연결되어 있다.
이에 보충되어, 본 발명에 따라서, 본 발명에 따른 파워트레인을 조립하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 본 발명에 따른 하이브리드 모듈의 삽입 모듈을 제공하는 단계; 본 발명에 따른 하이브리드 모듈의 로터 캐리어를 제공하는 단계; 내연기관의 출력 샤프트를 제공하는 단계; 로터 캐리어에 의해 반경 방향으로 에워싸인 공간부 내로 삽입 모듈의 디스크 캐리어를 삽입하는 단계; 출력 샤프트와 삽입 모듈의 클러치 장치들 중 하나의 클러치 장치 간의 회전 고정식 기계적 연결부를 실현하는 단계; 디스크 캐리어와 로터 캐리어 간의 회전 고정식 기계적 연결부를 실현하는 단계; 하이브리드 모듈의 하우징 내로 삽입된 삽입 모듈과 함께 로터 캐리어를 삽입하는 단계; 하우징의 하우징 부재 상에 간격 부재를 배치하는 단계; 및 간격 부재 상에 로터 캐리어를 장착하는 단계;를 포함한다.
이 경우, 각각의 회전 고정식 연결부를 실현하는 단계들은 반드시 언급한 순서로 실행되지 않아도 된다. 출력 샤프트와 삽입 모듈의 클러치 장치들 중 하나 간의 회전 고정식 기계적 연결부의 실현 전에, 삽입 모듈이 구비될 하이브리드 모듈의 하우징 부재가 출력 샤프트 상에 회전 이동 가능하게 장착될 수 있다.
클러치 장치들 중 하나, 특히 분리형 클러치를 작동시키기 위한 액추에이터 또는 작동 시스템은 하우징 부재의 벽부 내에 또는 상에 배치될 수 있다. 전기 기계의 로터가 로터 캐리어에 상대적으로 그 상에 회전 고정 방식으로 배치되는 로터 캐리어는 하우징 부재의 하나의 섹션 상에 배치될 수 있으며, 그럼으로써 로터 캐리어는 하우징 부재에 상대적으로 회전 이동 가능하게 된다.
조립 과정 동안, 삽입 모듈은, 그 내에 수용된 분리형 클러치, 그리고 예컨대 스타팅 클러치와 같은 추가 클러치 장치와 함께, 로터 캐리어 내로 축 방향으로 삽입된다. 삽입 모듈 또는 클러치 장치들 중 하나와 결합되며, 예컨대 분리형 클러치의 입력 측과 결합되는 중간 샤프트는 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 결합된다.
이 경우, 하우징 내로 로터 캐리어를 삽입하는 단계, 및 하우징 부재 상에 간격 부재를 배치하는 단계는 반드시 설명한 순서로 실행되지 않아도 될뿐더러, 상기 단계들은 반대되는 순서로도 수행될 수 있다. 이 경우, 간격 부재 상에 로터 캐리어를 장착하는 단계는 바람직하게는 직접적으로 수행되는 것이 아니라, 예컨대 이미 언급한 니들 롤러 베어링과 같은 회전 베어링에 의해 수행된다. 전술한 부품들의 포지셔닝 후에는, 간격 부재가 축 방향 예압 상태에 있고 그에 따라 한편으로 레이디얼 베어링으로, 그리고 다른 한편으로는 고정 부재로 압축 응력을 축 방향으로 지속적으로 가하는 방식으로, 고정 부재는 로터 캐리어 상에서 조여질 수 있다.
앞에서 기술한 본 발명은 하기에서 해당하는 기술 배경에서 바람직한 구현예들이 도시되어 있는 대응하는 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 본 발명은 완전히 개략적인 도면들을 통해 어떠한 방식으로도 제한되지 않으며, 도면들에 도시된 실시예들은 도시된 정도로 제한되지 않는 점도 주지해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 모듈을 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 제1 실시형태의 디스크 캐리어를 도시한 부분 단면도이다.
도 3은 제2 실시형태의 디스크 캐리어를 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 제3 실시형태의 디스크 캐리어를 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 제1 대안의 디스크 캐리어 상에서의 디스크 스프링들의 축 방향 지지부를 도시한 도면이다.
도 6은 제2 대안의 디스크 캐리어 상에서의 디스크 스프링들의 축 방향 지지부를 도시한 도면이다.
도 7은 제3 대안의 디스크 캐리어 상에서의 디스크 스프링들의 축 방향 지지부를 도시한 단면이다.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 모듈의 도 1에 도시된 부분 단면도에서 잘라낸 부분이다.
도 9는 도 8에 도시된 잘라낸 부분의 부분 영역을 도시한 확대도이다.
도 10은 예시된 공구와 함께 도 8에 도시된 잘라낸 부분의 부분 영역을 도시한 또 다른 확대도이다.
도 1에 도시된 하이브리드 모듈(10)과 결합된 하이브리드 모듈(10)의 중간 샤프트(32)는, 예를 들면 가령 이중질량 플라이휠과 같은 (여기에는 미도시된) 댐퍼를 통해, 미도시한 내연기관의 출력 샤프트와 결합되거나 연결된다.
하이브리드 모듈(10)의 입력 측(11)을 나타내는 중간 샤프트(32)의 출력 측은 분리형 클러치(50)의 외부 디스크 캐리어(54)와 회전 고정 방식으로 결합된다. 이 경우, 분리형 클러치(50)의 디스크 팩(51)의 디스크들은 디스크 캐리어(90)에 의해 형성되는 환형 실린더 챔버(91) 내에 배치되며, 요컨대 여기서는 디스크 캐리어(90)의 제1 중공 실린더(93)의 외면(94) 상에 배치된다.
디스크 캐리어(90)는, 제2 중공 실린더(95)와 제1 중공 실린더(93)를 반경 방향으로 결합하는데 이용되는 단부면 연결 부재(110)를 포함한다. 제2 중공 실린더의 내면(96) 상에는, 함께 더블 클러치 장치(60)를 형성하는 제1 부분 클러치 장치(70) 및 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 팩들(71,81)이 배치된다. 제1 부분 클러치 장치(70)의 내부 디스크 캐리어(74)는, 제1 부분 클러치 장치(70)의 디스크 팩(71)에서부터, 여기에는 도시되지 않은 제1 변속기 입력 샤프트로 토크를 전달하도록 구성된다.
제2 부분 클러치 장치(80)의 내부 디스크 캐리어(84)는, 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 팩(81)에서부터, 여기에는 도시되지 않은 제2 변속기 입력 샤프트로 토크를 전달하도록 구성된다. 두 내부 디스크 캐리어들(74, 84)은 하이브리드 모듈(10)의 출력 측(12)을 형성한다. 제1 중공 실린더(93)의 외면(94) 상에, 그리고 제2 중공 실린더(95)의 내면(96) 상에도, 바람직하게는 치형부들의 형태인 드라이버 장치들(100)이 배치되며, 이들 드라이버 장치는 분리형 클러치(50), 제1 부분 클러치 장치(70) 및 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 팩들(51, 71, 81)의 디스크들과 형상 결합 방식으로 상호작용한다.
디스크 캐리어(90)의 제1 중공 실린더(93) 및 제2 중공 실린더(95)는 상호 간에 동축으로 배치된다.
디스크 캐리어(90)는 제1 중공 실린더의 외면(94) 상에, 그리고 제2 중공 실린더(95)의 내면(96) 상에도, 여기서는 노치 또는 그루브의 형태로 형성되는 지지 요소(101)를 각각 포함한다. 상기 지지 요소(101)는, 각각의 디스크 팩들(51, 71)이 각각의 작동 시스템들(52, 72)을 통해 축 방향으로 하중을 받으면서 대향판들(53, 73) 상에서 지지된다면, 제2 중공 실린더(95)의 내면(96) 상에서의 제1 부분 클러치 장치(70)의 대향판(73)의 수용 및 축 방향 지지를 위해, 그리고 제1 중공 실린더(93)의 외면(94) 상에서의 분리형 클러치(50)의 대향판(53)의 수용 및 축 방향 지지를 위해 이용된다.
여기서, 제2 부분 클러치 장치(80)의 작동을 위해 축 방향으로 작용하는 작동 부재(83)는 축 방향으로 제1 부분 클러치 장치(70)의 디스크 팩(71)을 통과하여 연장되는 점을 알 수 있다.
분리형 클러치(50)를 작동하기 위한 액추에이터 또는 작동 시스템(52)은, 하이브리드 모듈(10)이 하이브리드 자동차의 파워트레인 내에 장착되어 있는 상태에서 내연기관으로 향해 있는 하이브리드 모듈(10)의 축 방향 측면에 제공된다. 제1 부분 클러치 장치 및 제2 부분 클러치 장치(80)를 작동하기 위한 액추에이터들 또는 작동 시스템들(72, 82)은, 하이브리드 모듈(10)이 하이브리드 자동차의 파워트레인 내에 장착되어 있는 상태에서 변속기로 향해 있는 하이브리드 모듈(10)의 측면에 제공된다. 이는, 분리형 클러치(50)를 작동하기 위한 액추에이터 또는 작동 시스템(52)이, 제1 부분 클러치 장치(70) 및/또는 제2 부분 클러치 장치(80)를 작동하기 위한 작동 시스템들(72, 82) 또는 액추에이터들의 작동 방향과 관련하여 반대되는 방향으로 지향되는 작동 방향을 보유한다는 것을 의미한다.
제1 부분 클러치 장치(70) 및 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 팩들(71, 81)의 디스크들을 지지하기 위한 디스크 캐리어(90)는, 하이브리드 모듈(10)의 로터 캐리어(30)와 관련하여 전기 기계(20)의 로터(22)의 회전 고정식 배치를 위해 분리된 부품으로서 제공된다.
로터 캐리어(30)와 디스크 캐리어(90)는, 로터 캐리어(30)의 회전이 디스크 캐리어(90)의 회전을 야기하는 방식으로, 토크 전달 부재들(120)을 통해 상호 간에 회전 고정 방식으로 연결되거나 결합된다. 토크 전달 부재(120)는 예컨대 밀링, 나사 결합, 보링, 핀 고정(pinning) 등에 의해 실현될 수 있다.
디스크 캐리어(90)는 로터 캐리어(30) 상에 로터 캐리어(30)에 의해 형성되는 공간부 내에 회전 고정 방식으로 배치된다.
로터 캐리어(30)는 전기 기계(20)의 스테이터(21)의 반경 방향의 내면 상에 배치되는 로터(22)의 수용 또는 배치를 위해 이용된다.
로터(22) 및 로터 캐리어(30) 그리고 삽입 모듈(40)은 모두 하나의 공통 회전축(1) 상에서 실질적으로 동축으로 배치된다. 이 경우, 로터 캐리어는 구름 베어링(140)을 통해 하우징 부재(31) 상에서 지지되며, 이 하우징 부재는 다시금 반경 방향으로 중간 샤프트(32) 상에서 지지된다.
서로 분리된 부품들로서 로터 캐리어(30)와 디스크 캐리어(90)의 형성을 통해, 분리형 클러치(50), 및 여기서 부분 클러치 장치들(70, 80)로서 형성되는 스타팅 클러치 장치들을 포함하여 간단한 방식으로 축 방향으로 하이브리드 모듈(10)의 로터 캐리어(30) 내로 삽입될 수 있는 삽입 모듈(40)이 제공될 수 있으며, 이는 하이브리드 모듈(10)의 모듈식 조립을 허용한다.
파워 트레인 내에 하이브리드 모듈(10)을 조립할 때, 또는 파워 트레인 내에 하이브리드 모듈(10)을 장착할 때, 하우징 부재(31)는, 출력 샤프트가 하우징 부재(31)에 상대적으로 회전 이동 가능한 방식으로, 내연기관의 출력 샤프트 상에 장착된다. 분리형 클러치(50)를 작동하기 위한 액추에이터 또는 작동 시스템(52)은 하우징 부재(31)의 벽부 내에 배치된다. 전기 기계(20)의 로터(22)가 로터 캐리어(30)에 상대적으로 그 상에 회전 고정 방식으로 배치되는 것인 로터 캐리어(30)는, 로터 캐리어(30)가 하우징 부재(32)에 상대적으로 회전 이동 가능한 방식으로, 하우징 부재(31)의 하나의 섹션 상에 장착된다. 분리형 클러치(50) 및 부분 클러치 장치들(70, 80)을 포함한 삽입 모듈(40)은, 분리형 클러치(50)의 입력 측과 결합되거나 연결되는 삽입 모듈(40)의 중간 샤프트(32)가 내연기관의 출력 샤프트와 회전 고정 방식으로 결합되거나 연결되는 방식으로, 로터 캐리어(30) 내로 삽입된다. 디스크 캐리어(90)는 로터 캐리어(30)와 토크 전달 방식으로 연결된다.
그 밖에도 도 1에서 알 수 있는 것처럼, 하이브리드 모듈(10)은 반경 방향으로 하우징 부재(31)와, 일부 영역에서 하우징 부재(31)에 대해 동축으로 연장되는 로터 캐리어(30) 사이에, 스페이서로서도 지칭되는 간격 부재(150)를 포함한다. 상기 간격 부재(150)는 자신의 반경 방향의 내면(151)으로 하우징 부재(31)의 반경 방향의 외면 상에 안착되어 그곳에서 반경 방향으로 지지된다. 이 경우, 간격 부재(150)는, 마찬가지로 로터 캐리어(30)와 하우징 부재(31) 사이에 배치되어 간격 부재(150)에 대향하여 위치하는 측면에서 하우징 부재(1)의 견부 상에 축 방향으로 지지되는 구름 베어링(140)의 축 방향 이동을 차단한다. 구름 베어링(140)에 축 방향으로 대향하여 위치하는 측면에서, 간격 부재(150) 상에는, 여기서 특수 너트의 형태로 형성되는 고정 부재(170)가 안착된다. 상기 특수 너트의 암나사부(171)는 하우징 부재(31)의 수나사부(172) 상에 조임 고정된다. 고정 부재(170) 또는 특수 너트는 주연 상에 분포되는 맞물림 구멍들(163)을 포함하고, 이들 맞물림 구멍 내로는, 고정 부재를 회전시키고 그에 따라 축 방향으로 변위시킬 수 있도록 하기 위해, 그리고 그에 따라 고정 부재(170)와 구름 베어링(140) 간의 이격 간격을 설정하기 위해, 특수 공구의 형상 부재들이 삽입될 수 있다. 그에 상응하게, 간격 부재(150) 내에는 축 방향 예압이 생성될 수 있으며, 그럼으로써 간격 부재(150)는 축 방향으로 스프링처럼 구름 베어링(140) 쪽으로, 그리고 고정 부재(170) 쪽으로 밀착되게 된다. 이는 구름 베어링(140)의 축 방향 위치를 고정한다.
간격 부재(150)와 로터 캐리어(30) 사이에는, 여기에 도시된 실시형태에서 니들 롤러 베어링인 추가 회전 베어링(160)이 배치된다. 따라서, 상기 회전 베어링(160)은, 요컨대 회전 베어링(160) 내로, 그리고 이로부터, 반경 방향으로 하우징 부재(31) 상에서 지지되는 간격 부재(150)로 반경 방향 힘의 전달을 통해, 하우징 부재(31) 상에서 로터 캐리어(30)의 추가의 반경 방향 지지를 위해 이용된다. 그러나 이는 여기에 도시된 실시형태에서 간격 부재(150)의 유일한 기능이 아니라, 간격 부재는, 삽입 모듈(40)에 의해 반경 방향으로 에워싸이고 그 내에는 클러치 장치들(50, 70, 80)이 위치되는 것인 공간부 내로 윤활제 체적 유량의 공급 또는 설정을 위해서도 이용된다. 이런 목적을 위해, 간격 부재는 윤활제의 유동 경로(181)의 부분인 관통 개구부(180)를 포함한다. 이런 관통 개구부(180)는, 반경 방향으로, 간격 부재(150)의 반경 방향의 바깥쪽 측면 상에 배치되는 하우징 부재(31) 내의 통로(190), 및 간격 부재(150)의 반경 방향의 안쪽 면 상에 배치되는 로터 캐리어(30) 내의 통로(191)와 일렬로 정렬되며, 상기 두 통로들(190, 191)은 마찬가지로 유동 경로(181)의 일부분을 형성한다. 관통 개구부(180)의 치수 설계 및 간격 부재(150)의 포지셔닝을 통해, 유동 경로(181)의 안치수(clear width)와, 그에 따른 공급될 윤활제의 체적 유량이 설정될 수 있다.
축 방향으로 인접하여 배치되는 클러치 장치들(70, 80) 각자에는 압력 부재(85, 86)가 할당된다. 제1 클러치 장치(70)의 압력 부재(75)는 제1 부분 클러치 장치(70)의 디스크 팩(71) 상에서 축 방향으로 직접적으로, 또는 곧바로 지지된다.
제2 부분 클러치 장치(80)의 압력 부재(85)는 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 팩(81) 상에서 간접적으로 지지되며, 요컨대 여기서는 제1 부분 클러치 장치(70)의 디스크 팩의 디스크들을 통과하면서 축 방향으로 작용하는 작동 부재(83)를 통해 지지된다.
또한, 두 부분 클러치 장치들(70, 80) 각자에는 하나의 디스크 스프링(76, 86)이 할당된다. 이런 디스크 스프링들(76, 86)은 자신의 각각의 반경 방향의 바깥쪽 테두리(200)에 의해 디스크 캐리어(90)의 제2 중공 실린더(95)의 내면(96) 상에서 지지된다. 이런 목적을 위해, 디스크 캐리어(90)는 이와 관련하여 계단형 부재들(97)을 포함한다.
각각의 디스크 스프링(76,86)의 반경 방향의 안쪽 테두리(201)는 축 방향으로 각각의 압력 부재(75, 85) 쪽에 작용한다. 각각의 압력 부재(75, 85)는 축 방향으로 두 부분 클러치 장치들(70, 80)의 각각의 작동 시스템(72,82)과 기계적으로 연결된다.
상기 작동 시스템(20, 82)의 작동 동안, 축 방향으로 힘은 각각의 압력 부재(75, 85)로 전달되며, 이 압력 부재는 직접적으로, 또는 간접적으로 축력을 각각의 디스크 팩(71, 81)으로 전달한다. 이렇게, 디스크 팩(71, 81)의 디스크들은 서로 밀착되며, 그리고 토크는 각각의 부분 클러치 장치(70, 80)에 의해 전달될 수 있다. 부분 클러치 장치(70, 80)가 다시 개방되어야 할 경우, 각각의 작동 시스템(72, 82)의 작동은 종료된다. 각각의 디스크 스프링(76, 86)은 이제 각각의 압력 부재(75, 85)의 축 방향 복귀 이동을 야기하며, 그럼으로써 디스크 팩(71, 81)의 디스크들은 서로 분리될 수 있게 된다.
도 2에는, 단일 부재형 부품으로서 디스크 캐리어(90)가 도시되어 있다. 여기서는, 특히 제1 중공 실린더(93)의 외면(94) 상에, 그리고 제2 중공 실린더(95)의 내면(96) 상에도 배치되는 드라이버 장치(100)도 확인할 수 있다. 두 중공 실린더들(93, 95b)은 단부면에서 연결 부재(110)를 통해 기계적으로 연결된다.
그러나 디스크 캐리어(90)는 도 3 및 도 4에서 알 수 있는 것처럼 2개 부재형 부품으로서도 형성될 수 있다. 2개 부재형 부품의 경우, 도 3에 도시된 것처럼, 내부 부재(130)와 외부 부재(131) 간의 기계적 연결부(132)로서, 분리형 클러치(50)에 인접하여 두 개별 부재들의 분리형 조인트(separating joint)가 제공된다. 상기 분리형 조인트 또는 기계적 연결부(132)는 예컨대 용접 결합부일 수 있다.
도 4에는, 디스크 캐리어(90)의 구조적인 구현예의 또 다른 대안이 도시되어 있으며, 이런 대안의 경우 디스크 캐리어(90)의 내부 부재(130)와 외부 부재(131)는 축 방향으로 서로 중첩되며, 그리고 기계적 연결부(132)로서의 복수의 나사 결합부에 의해, 또는 하나 또는 복수의 용접 결합부에 의해 상호 간에 고정된다.
도 5, 도 6 및 도 7에는, 디스크 캐리어(90) 상에 디스크 스프링들(76, 86)을 안착하는 여러 구현예가 도시되어 있다.
상기 3개의 도면에서는, 제2 부분 클러치 장치(80)의 축 방향으로 작용하는 작동 부재(83) 내의 축 방향 개구부(87)가, 두 디스크 스프링들(76, 86)의 외경보다 더 큰 반경 방향 연장부 또는 더 큰 지름을 보유하는 것을 알 수 있다. 이는, 축 방향으로 작용하는 작동 부재(83)가 이미 조립된 상태에서 디스크 캐리어(90) 내로의 디스크 스프링들(76, 86)의 추후 삽입의 가능성을 가능하게 한다.
도 5에는, 제1 부분 클러치 장치의 디스크 스프링(76)뿐만 아니라 제2 부분 클러치 장치(80)의 디스크 스프링(86) 역시도 각각 디스크 캐리어(90)의 계단형 부재(97) 상에, 또는 제2 중공 실린더(95)의 그 내면(96) 상에 안착되고 그곳에서 축 방향으로 지지되는 점이 도시되어 있다.
도 6에는, 디스크 스프링(86)이 변함없이 오직 계단형 부재(97) 상에서만 축 방향으로 지지되지만, 그러나 디스크 스프링(76)은 지지 링(98) 상에서 지지되며, 이 지지 링은 다시 축 방향으로 계단형 부재(97) 상에서 지지되는 것인 대안의 실시형태가 도시되어 있다.
도 7에 따른 실시형태는, 지지 링(98) 대신 스냅 링(99)이 배치되고, 이 스냅 링 상에서는 디스크 스프링(76)의 반경 방향의 바깥쪽 테두리(200)가 축 방향으로 지지되는 점에서, 도 6에 도시된 실시형태와 구분된다.
도 8 및 도 9에는, 본 발명에 따른 하이브리드 모듈에서 잘라낸 부분이 각각 도시되어 있으며, 도 9에는 관련 영역이 더 심하게 확대되어 도시되어 있다.
여기서는, 디스크 캐리어(90)의 축 방향 단부 영역(300)에서 상기 디스크 캐리어가 자신의 제2 중공 실린더(95)로부터 반경 방향에서 바깥쪽으로 돌출된 형상 부재들(301), 즉 이른바 핑거부를 포함하는 것을 알 수 있다. 반경 방향에서 바깥쪽으로 돌출된 상기 형상 부재들(301)은 반경 방향으로 로터 캐리어(30)를 관통하며, 요컨대 로터 캐리어(30) 내에서 상기 목적을 위해 배치되고 특히 슬롯들의 형태를 보유하는 리세스들(303)을 관통한다. 상기 리세스들(303)은 여기에 도시된 실시형태에서 로터 캐리어(30)의 단부면(304) 내로 삽입된다. 이렇게, 간단하면서도 장착 공간을 절약하는 방식으로, 토크는, 로터 캐리어(30)와 디스크 캐리어(90) 또는 이 디스크 캐리어를 구비하여 형성된 삽입 모듈(40) 사이에서 전달된다. 로터 캐리어(30)에 상대적인 디스크 캐리어(90)의 축 방향 위치의 고정을 목적으로, 로터 캐리어(30)의 반경 방향의 내면 상에 파지 부재(305)(retaining element)가 배치되며, 이 파지 부재는 반경 방향으로 로터 캐리어(30) 내로 삽입되어 디스크 캐리어(90) 상에서의 축 방향 안착을 통해 디스크 캐리어(90) 및 그에 따른 삽입 모듈(40)의 축 방향 변위를 차단한다.
여기에 도시된 실시형태에서, 상기 파지 부재는 축 방향 변위를 차단하는 유일한 부재가 아니라, 디스크 캐리어(90)의 제1 중공 실린더(93) 상에서도, 제1 중공 실린더의 반경 방향의 내면과 로터 캐리어(30) 사이에 디스크 캐리어(90)의 병진 자유도의 차단을 위한 추가 부재가 배치되며, 요컨대 여기서는 로터 캐리어(30) 내의 그루브(309) 내에 배치되는 스프링 링(306)이 배치된다.
로터 캐리어(30)와 디스크 캐리어(90) 사이에서 토크의 형상 결합식 전달을 위한 추가 구조 부재로서 맞춤핀(307)(dowel pin)이 제공되며, 이 맞춤핀은 디스크 캐리어(90)의 단부면 연결 부재(110) 내에, 그리고 로터 캐리어(30) 내에 끼워진다. 도시된 분리형 클러치(50)의 구조적으로 간단한 작동의 실현을 목적으로, 로터 캐리어(30) 내에, 그리고 단부면 연결 부재(110) 내에도 하나 이상의 관통 개구부(308), 바람직하게는 복수의 상기 유형의 관통 개구부(308)가 제공되며, 이들 관통 개구부를 통해서는 분리형 클러치(50)의 디스크들로의 작동력의 인가를 위해 클러치 작동 부재(310)가 통과한다.
도 10에는, 본 발명에 따른 하이브리드 모듈에서 또 다른 잘라낸 부분, 요컨대 여기서는 특히 분리형 클러치(50)가 도시되어 있으며, 이 분리형 클러치는 마찬가지로 디스크 캐리어(90)의 안쪽에 배치된다. 여기서는, 디스크 캐리어(90)가 자신의 반경 방향의 안쪽 제한부로 로터 캐리어(30) 상에 안착되는 점을 알 수 있다. 로터 캐리어(30)에 상대적으로 디스크 캐리어(90) 또는 이 디스크 캐리어를 구비한 삽입 모듈(40)의 축 방향 위치를 고정하기 위해, 여기서는 도시된 스프링 링(306)의 형태로 록킹 부재가 로터 캐리어(30)와 디스크 캐리어(90) 사이에 배치된다.
스프링 링(306)이 로터 캐리어(30)보다 더 큰 지름을 보유하는 곳인 스프링 링의 도시된 위치에서, 스프링 링(306)은 무장력 상태로 존재하며, 그리고 파선으로 도시된 윤곽 내에까지 연장된다. 로터 캐리어(30) 상에 스프링 링(306)의 조립 후에, 그리고 로터 캐리어(30) 내로 디스크 캐리어(90) 또는 이 디스크 캐리어를 구비한 삽입 모듈(40)을 축 방향으로 삽입하기 전에, 스프링 링(306)은 그에 따라 삽입 과정을 방지하는 축 방향 차단부를 나타낸다.
삽입을 가능하게 하기 위해, 제1 부분 클러치 장치(70) 및 제2 부분 클러치 장치(80)의 두 내부 디스크 캐리어들(74, 84) 내에는 축 방향으로 연장되는 관통 개구부들(400)이 형성된다. 또한, 상기 유형의 관통 개구부(400)는 분리형 클러치(50)의 외부 디스크 캐리어(54) 내에도 형성된다. 관통 개구부들(400)은, 도 10에 도시된 것처럼, 축 방향으로 서로 일렬로 정렬될 수 있는 방식으로 배치된다. 이는, 관통 개구부들(400) 내로의 공구(401)의 축 방향 삽입을 가능하게 한다. 공구에 의해, 로터 캐리어(30) 내로의 디스크 캐리어(90)의 방해 없는 삽입을 가능하게 하기 위해, 반경 방향으로 돌출된 스프링 링(306)은 로터 캐리어(30) 내로 변위될 수 있다. 바람직하게는 내부 디스크 캐리어들 또는 외부 디스크 캐리어 내에 균일하게 분포된 복수의 관통 개구부(400)가 제공되며, 이들 관통 개구부는 복수의 공구(401)의 동시적인 축 방향 맞물림을 가능하게 한다. 로터 캐리어(30) 내로 디스크 캐리어(90)를 삽입할 때 또 다른 보조 수단은, 디스크 캐리어(90) 상에서 적어도 일부 영역에서 비스듬한 프로파일(403)을 포함한 섹션을 통해 야기된다. 상기 섹션(403)은 디스크 캐리어(90)의 안쪽의 제1 중공 실린더(93)와 이에 대해 실질적으로 수직으로 연장되는 단부면 연결 부재(110) 사이에 배치된다. 디스크 캐리어(90) 상에서 상기 비스듬한 영역 또는 그곳에 제공된 라운딩부는 로터 캐리어 내로 디스크 캐리어(90)를 삽입할 때, 반경 방향으로 돌출된 스프링 링(306)에 대한 쐐기 작용을 야기하며, 그럼으로써 상기 스프링 링은 로터 캐리어(30) 내로의 디스크 캐리어(90)의 삽입 이동 동안 축 방향에서 안쪽으로 이격 밀착되게 된다.
본원에서 제안되는 하이브리드 모듈에 의해, 반경 방향으로 작게 치수 설계되어 간단하면서도 수동 방식으로, 그리고 자동화된 방식으로도 작은 공차로 조립되는 유닛이 제공된다.
1: 회전축
10: 하이브리드 모듈
11: 하이브리드 모듈의 입력 측
12: 하이브리드 모듈의 출력 측
20: 전기 기계
21: 스테이터
22: 로터
30: 로터 캐리어
31: 하우징 부재
32: 중간 샤프트
40: 삽입 모듈
50: 분리형 클러치
51: 분리형 클러치의 디스크 팩
52: 분리형 클러치의 작동 시스템
53: 분리형 클러치의 대향판
54: 분리형 클러치의 외부 디스크 캐리어
60: 더블 클러치 장치
70: 제1 부분 클러치 장치
71: 제1 부분 클러치 장치의 디스크 팩
72: 제1 부분 클러치 장치의 작동 시스템
73: 제1 부분 클러치 장치의 대향판
74: 제1 부분 클러치 장치의 내부 디스크 캐리어
75: 제1 부분 클러치 장치의 압력 부재
76: 제1 부분 클러치 장치의 디스크 스프링
80: 제2 부분 클러치 장치
81: 제2 부분 클러치 장치의 디스크 팩
82: 제2 부분 클러치 장치의 작동 시스템
83: 축 방향으로 작용하는 작동 부재
84: 제2 부분 클러치 장치의 내부 디스크 캐리어
85: 제2 부분 클러치 장치의 압력 부재
86: 제2 부분 클러치 장치의 디스크 스프링
87: 축 방향 개구부
90: 디스크 캐리어
91: 환형 실린더 챔버
93: 제1 중공 실린더
94: 제1 중공 실린더의 외면
95: 제2 중공 실린더
96: 제2 중공 실린더의 내면
97: 계단형 부재
98: 지지 링
99: 스냅 링
100: 드라이버 장치
101: 지지 요소
110: 단부면 연결 부재
120: 토크 전달 부재
130: 내부 부재
131: 외부 부재
132: 기계적 연결부
140: 구름 베어링
150: 간격 부재
151: 반경 방향의 내면
160: 회전 베어링
170: 고정 부재
171: 암나사부
172: 수나사부
173: 맞물림 구멍
180: 관통 개구부
181: 유동 경로
190: 하우징 부재 내 통로
191: 로터 캐리어 내 통로
200: 반경 방향의 바깥쪽 테두리
201: 반경 방향의 안쪽 테두리
300: 축 방향 단부 영역
301: 반경 방향의 바깥쪽으로 돌출된 형상 부재
302: 단부 영역
303: 리세스
304: 단부면
305: 파지 부재
306: 스프링 링
307: 맞춤핀
308: 관통 개구부
309: 그루브
310: 클러치 작동 부재
400: 관통 개구부
401: 공구
402: 공동부
403: 적어도 일부 영역에서 비스듬한 프로파일을 포함한 섹션

Claims (10)

  1. 내연기관 및 변속기를 연결하기 위한 자동차용 하이브리드 모듈(10)이며, 상기 자동차용 하이브리드 모듈은,
    실질적으로 회전 대칭인 디스크 캐리어(90) 및 2개 이상의 클러치 장치들(50, 70, 80)을 구비한 삽입 모듈(40)이며, 클러치 장치들(50, 70, 80)은 각각 하나 이상의 디스크 팩(51, 71, 81)을 포함하고, 이 디스크 팩에서 각각 하나 이상의 디스크는 디스크 캐리어(90)의 드라이버 장치(100)와 토크 저항 방식으로 연결되며, 디스크 캐리어(90)는, 실질적으로, 회전 대칭으로 배치되는 2개의 중공 실린더들(93, 95)로 구성되는 중공 환형 실린더의 형태를 보유하고, 드라이버 장치들(100)은, 반경 방향으로 이격되어 상호 간에 대향하는 중공 환형 실린더의 내면들 중 하나 이상의 내면 상에서 디스크 캐리어(90)에 의해 반경 방향으로 한정되는 공간부 내에 배치되는 것인, 상기 삽입 모듈; 및
    자신의 로터(22)가 로터 캐리어(30)와 회전 고정 방식으로 연결되는 전기 기계(20)이며, 로터 캐리어(30)는 삽입 모듈(40)과 회전 고정 방식으로 결합됨으로써 전기 기계(20)의 로터(22)에 의해 인가된 토크가 삽입 모듈(40)로 전달될 수 있는 것인, 상기 전기 기계;를 포함하고,
    상기 하이브리드 모듈(10)은 그 밖에도 하우징 부재(31)를 포함하고 상기 로터 캐리어(30)는 하나 이상의 레이디얼 베어링에 의해 상기 하우징 부재(31) 상에 장착되며, 그리고 상기 하이브리드 모듈(10)은, 상기 레이디얼 베어링 상에 축 방향으로 안착되어 축 방향으로 상기 레이디얼 베어링의 병진 자유도를 차단하는 간격 부재(150)를 포함하고,
    상기 하이브리드 모듈은 그 밖에도, 상기 하우징 부재(31)와 견고하게 연결되는 고정 부재(170)를 포함하며, 상기 고정 부재는 축 방향으로 상기 간격 부재(150)의 병진 자유도를 차단하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징 부재(31)와 상기 로터 캐리어(30)는 일부 영역에서 동축으로 연장되며, 상기 간격 부재(150)는 환형으로 형성되어 자신의 반경 방향의 내면(151)으로 상기 하우징 부재(31) 상에 안착되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 간격 부재(150)는 자신의 반경 방향의 내면(151)으로 압입 끼워 맞춤에 의해 상기 하우징 부재(31) 상에 안착되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 반경 방향으로 상기 간격 부재(150)와 상기 하우징 부재(31) 사이에는 상기 로터 캐리어(30)의 반경 방향 지지를 위한 추가 회전 베어링(160)이 배치되며, 상기 추가 회전 베어링은 반경 방향의 안쪽에서 상기 간격 부재(150) 상에서 지지되고 반경 방향의 바깥쪽에서는 상기 로터 캐리어(30) 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 간격 부재(150)는 축 방향으로 압력 예압 상태에서 레이디얼 베어링 상에, 그리고 고정 부재(170) 상에 안착되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격 부재(150)는, 삽입 모듈(40)에 의해 반경 방향으로 에워싸인 공간부 내에 윤활제의 유동 경로(181)의 일부분을 형성하는 하나 이상의 반경 방향 관통 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하우징 부재(31) 및 상기 로터 캐리어(30)는 각각 하나 이상의 반경 방향 통로(190, 191)를 포함하며, 상기 통로들은 반경 방향으로 적어도 일부 영역에서 간격 부재(150) 내의 관통 개구부(180)와 일렬로 정렬되며, 그럼으로써 윤활제는 상기 통로들(190, 191) 및 상기 관통 개구부(180)를 통해 안내하는 유동 경로(181)를 통해 상기 클러치 장치들(50, 70, 80)로 공급될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 하이브리드 모듈.
  9. 내연기관과 제1항에 따른 하이브리드 모듈(10) 그리고 변속기를 포함하는 자동차용 파워트레인이며, 상기 하이브리드 모듈(10)은 하이브리드 모듈(10) 내 삽입 모듈(40)의 클러치 장치들을 통해 내연기관 및 변속기와 기계적으로 연결될 수 있거나, 연결되어 있는, 자동차용 파워트레인.
  10. 제9항에 따른 파워트레인을 조립하기 위한 방법이며, 상기 파워트레인의 조립 방법은
    - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 모듈의 삽입 모듈(40)을 제공하는 단계,
    - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 모듈(10)의 로터 캐리어(30)를 제공하는 단계,
    - 내연기관의 출력 샤프트를 제공하는 단계,
    - 로터 캐리어(30)에 의해 반경 방향으로 에워싸인 공간부 내로 상기 삽입 모듈(40)의 디스크 캐리어(90)를 삽입하는 단계,
    - 상기 출력 샤프트와 상기 삽입 모듈(40)의 클러치 장치들(50, 70, 80) 중 하나의 클러치 장치 간의 회전 고정식 기계적 연결부를 실현하는 단계,
    - 상기 디스크 캐리어(90)와 상기 로터 캐리어(30) 간의 회전 고정식 기계적 연결부를 실현하는 단계,
    - 상기 하이브리드 모듈의 하우징 내로 삽입된 삽입 모듈과 함께 상기 로터 캐리어를 삽입하는 단계,
    - 상기 하우징의 하우징 부재(31) 상에 간격 부재(150)를 배치하는 단계, 및
    - 상기 간격 부재(150) 상에 상기 로터 캐리어(30)를 장착하는 단계;를 포함하는, 파워트레인의 조립 방법.
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