KR20180100055A

KR20180100055A - 엔진 샤프트를 구동 샤프트에 축방향으로 결합하기 위한 시스템

Info

Publication number: KR20180100055A
Application number: KR1020187021521A
Authority: KR
Inventors: 스테판 드쏘; 엠마뉘엘 모트
Original assignee: 르노 에스.아.에스.; 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-09-06
Also published as: JP2019510452A; US11085520B2; CA3012735A1; EP3408562B1; WO2017129879A1; JP6920318B2; FR3047053A1; MY188322A; RU2722369C2; MX2018009083A; KR102164549B1; FR3047053B1; US20190040944A1; RU2018130593A; RU2018130593A3; EP3408562A1; BR112018013336A2; CN108431459A

Abstract

본 발명은 기어박스 하우징(1a) 내에서 회전하는 기어박스 샤프트(6)에 기계 하우징(4a) 내에서 회전하는 엔진 샤프트(5)를 축방향으로 결합하기 위한 시스템에 관한 것이며, 상기 시스템은 상기 두 개의 하우징들을 위한 고정 나사(set screw)(8)를 삽입하기 위한 소켓(9)을 포함하며, 상기 소켓은 상기 나사를 조이는 중에 상기 나사(8)의 추력(thrust force) 하에서 상기 하우징들 중 하나의 하우징(4a) 내에서 제2 하우징을 향해 슬라이딩함으로써, 상기 하우징들의 접합면(mating surface)에서 상기 제2 하우징에 대하여 가압하여 이 접합면에서 상기 하우징들 사이의 임의의 유격(play)을 제거하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진 샤프트를 구동 샤프트에 축방향으로 결합하기 위한 시스템

본 발명은 동력전달 샤프트(transmission shaft)에 모터 샤프트의 축방향 결합에 관한 것이다.

보다 명확하게는, 본 발명의 목적은 모터 하우징 내에서 회전하는 모터 샤프트를 기어박스 하우징 내에서 회전하는 기어박스 샤프트에 축방향으로 결합하기 위한 시스템이다.

또한, 본 발명은 그 목적으로서 이러한 결합 시스템을 포함하는 하이브리드 차량의 동력전달장치(power train)를 가진다.

본 발명의 범위를 제한하지 않는 하나의 구체적인 적용에 있어서, 모터 샤프트는 전기 모터의 출력 샤프트이며, 동력전달 샤프트는 전기 모터에 결합된 감속 기어 또는 기어박스의 입력 샤프트이다.

전기 및 하이브리드 차량들에서, 전기 모터를 그 결합면(coupling face)에서 변속기에 센터링(centering)하는 것은 최소의 가능한 축방향 단면(axial section) 높이 내에서 샤프트들의 완전한 정렬을 요구한다. 높은 수준의 성능을 제공하기 위해, 어떤 하이브리드 동력전달장치(HPT: Hybrid Power Train)는 두 개의 전기 모터들을 포함하며, 이들 중 적어도 하나는 예를 들어 18,000rpm까지 고속으로 회전할 수 있다. 모터의 동력이 결합의 기하학적 구조와 호환되도록 하기 위해, 샤프트들의 안내가 충분히 정확할 필요가 있으며, 이는 회전하는 구성요소들 내의 잔류 응력을 제한하고, 결합의 견고성을 보장하며 그리고 소음을 감소시키기 위한 것이다.

이러한 맥락에서, 전기 모터와 감속 기어(또는 기어박스)의 조립 중에 모터 샤프트와 동력전달 샤프트의 완벽한 축방향 정렬은 필수적이다. 그렇지 않으면, 모터의 결합면은 감속 기어 상에 가압되지 않을 것이고, 두 개의 구성요소들 사이에 유격(play)이 존재하게 될 것이다. 이러한 상태에서 결합면의 봉합 나사들(stitching screws)의 조임 중에 샤프트들의 프리-스트레싱(pre-stressing)은 달성되지 않는다.

본 발명의 목적은, 고속의 산업적 조립 수단으로, 소음 또는 후속 변형의 위험 없이, 결합과 구조의 완전성의 관점에서 만족스러운 결합을 보장하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 제안한다. 결합 시스템 내에 두 개의 하우징들을 위한 고정 나사(set screw)를 삽입하기 위한 소켓의 도입을 제안한다. 상기 소켓은, 상기 나사를 조이는 중에 상기 나사의 추력(thrust force) 하에서, 상기 하우징들 중 하나의 하우징 내에서 제2 하우징의 방향으로 슬라이딩할 수 있으며, 이에 의해 상기 하우징들의 접합면(mating surface)에서 상기 제2 하우징에 대하여 가압하여 이 접합면에서 상기 하우징들 사이의 임의의 유격(play)을 제거한다.

바람직하게는, 상기 나사의 추력은 상기 나사의 헤드가 상기 소켓과 접촉한 때 상기 소켓에 작용한다.

본 발명은 아래 사항들을 지속적으로 허용한다.

● 설치에 관련된 잔류 응력의 제거에 의한 베어링들의 높은 기계적 강도,

● 전압의 손실 또는 소음의 발생을 유발하는 풀림의 위험이 없는 조립,

● 기어박스의 샤프트에 반경 방향 응력이 없을 때 2차 전기 모터의 안내,

● 접합면에서 모터와 기어박스 사이의 접촉면상의 효과적인 밀봉,

● 고정 나사의 레벨에서 힘의 흡수.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하면서 아래의 비제한적인 실시예의 설명의 정독으로부터 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 HPT의 외부 도면이며,
- 도 2는 종래 기술의 수준을 도시하며,
- 도 3은 최종 나사 체결 전의 결합을 위한 제안된 시스템을 묘사하며,
- 도 4는 최종 나사 체결 후의 동일한 시스템을 묘사한다.

도 1에 비제한적인 예로서 표현된 것은 HPT(하이브리드 동력전달장치)이며, 이는 내부 연소 엔진(2)에 결합된 기어박스(1) 상에 두 개의 전기 모터들(3, 4)을 포함하고, 이들은 일차 전기 모터(ME)(3)와 ("고전압 시동 발전기(High-volt Start Generator)"를 위한) 이차 전기 모터(HSG)(4)이며, 상기 기어박스에 이들의 결합은 앞서 언급한 정렬의 문제점이 존재한다. 도 2에 부분적인 단면은 관련된 두 개의 샤프트들을 묘사하며, 이들은 상기 모터(4)의 출력 샤프트(5)와 말단부(extremity)(12)를 가진 상기 기어박스 또는 감속 기어(1)의 입력 샤프트(6)이다.

이러한 하이브리드 아키택처에서, 클러치가 없고 동기장치(synchronizer)가 없다. 모든 기어 변환은 액추에이터 덕분에 토크에 의해 이루어진다. 여기에는 시동장치(starter) 또는 교류발전기(alternator)가 없다. 예를 들어 400V의 상기 제2 전기 모터(HSG)는 시동-교류발전기의 기능을 수행하며, 또한 기어 변환의 동기화를 수행한다. 마지막으로, 상기 이차 전기 모터(HSG)는 상기 일차 전기 모터(ME)에 대한 보완("부스트(boost)")으로서의 역할을 한다. 상기 기어박스(1)에 이차 모터(4)의 조립은 특히 이러한 모든 기능들에 의해 요구되는 높은 토크를 전달할 수 있도록 요구된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이차 전기 모터(4)는 다수의 나사들(7)에 의해 기어박스(1)에 부착되며, 이들은 소위 "봉합 나사들(stitching screws)"로 불리며, 상기 기어박스에 이차 전기 모터의 세팅(setting)(평면 지지)과 센터링(centering)을 보장한다. 상기 기어박스 샤프트(6)는, 상기 기어박스(1)를 폐쇄하는 하우징(1a) 내에 수용된 두 개의 베어링들(11)에 의해 안내된다. 도 2의 예에서, 두 개의 샤프트들의 정렬은 다수의 구성요소들에 의존한다. 소위 "고정 나사(set screw)"로 불리는 나사(8)는, 모터의 축에서 미세 회전을 허용하는 하우징들(1a, 4a) 사이의 토크 아암(torque arm)의 다른 기능이 방지되도록 보장한다. 상기 고정 나사(8)는, 도면에 표시된 접합면(mating surface)에 유격(play)(J)의 발생을 방지하기 위해, 다른 나사들(7)과 연합하여 상기 모터의 동적 세팅(dynamic setting)을 보장한다. 상기 유격(J)은 판독 C1 내지 C7에 의해 도표에 확인된 7개의 산포들(dispersions)의 누적에 기인한다.

아래에 나타낸 표에 따르면, 그 분포는 각각의 판독에서 아래와 같으며, 관측된 전체 유격(J)은 1.231mm이다.

판독	측정된 산포 (mm)
1	0.5
2	0.008
3	0.028
4	0.028
5	0.08
6	0.015
7	0.5
유격 J	1.231

도 2와 동일한 일반적인 장치는 본 발명을 묘사한 도 3과 4에서 찾을 수 있다. 그러나, 본 발명에 따르면, 상기 샤프트들(5, 6)을 결합하기 위한 시스템은 추가적으로 삽입 소켓(insertion socket)(9)을 포함한다. 상기 고정 나사(8)와 소켓(9)은 상기 하우징들(4a, 1a)의 접합면을 가로지르는 방향으로 지향된다. 상기 소켓(9)은, 상기 고정 나사(8)의 조임 중에 고정 나사(8)의 추력(thrust force) 하에서 상기 하우징들 중 하나(예를 들어, 상기 전기 모터(4)의 하우징(4a)) 내에서 제2 하우징(이 경우에, 상기 기어박스(1)의 하우징(1a))의 방향으로 슬라이딩할 수 있으며, 이에 의해 접합면에서 상기 제2 하우징에 대해 가압함으로써 이 레벨에서 상기 하우징들 사이의 임의의 유격을 제거한다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 고정 나사(8)는 상기 소켓(9)을 통해 상기 전기 모터(4)의 하우징(4a) 내에 맞물린다. 도 3에서, 상기 나사(8)를 조이기 전에는 접합면에 여전히 유격(J)이 보일 수 있다. 도 3에서, 상기 나사(8)를 조인 후에 상기 유격이 제거된다.

상기 소켓(9)은 상기 하우징(4a) 내에 슬라이딩 가능하게 약간 조여져서 장착되며, 이는 소켓(9)이 상기 모터(4)에 정적으로 유지될 수 있도록 한다. 상기 나사(8)의 조임 중에, 그 헤드(8a)는 상기 소켓과 접촉하게 된다. 그러면, 상기 나사(8)의 추력은 상기 소켓에 가해진다. 상기 소켓(9)에 상기 나사의 헤드(8a)의 접촉에 기초하여, 상기 스크루(8a)에 의해 부과된 장력(tension)이 상기 하우징들의 조립체로 전달된다. 그러면, 상기 소켓은 두 개의 하우징들의 최종 세팅까지 축방향으로 이동한다(도 4). 상기 고정 나사(8)는 한 세트의 축 봉합 나사들(7)과 협력한다. 추천 토크에 따른 모든 구성요소들의 세팅 후에, 상기 나사(8)의 장력이 상기 하우징들의 조립체로 전달된다.

마지막으로, 제안된 조립 시스템은 상기 나사(8)에 의해 조절되며, 이는 동시에 상기 하우징들의 최종 세팅을 보장한다. 상기 슬라이딩 소켓(9)은 이러한 최종 세팅을 허용하며, 이에 따라, 시간의 경과와 관련된 장력의 손실의 위험으로 상기 조립을 손상시킬 수도 있는 상기 하우징들 사이의 어떠한 유격도 제거한다. 상기 조립은 상기 봉합 나사들(7)의 보조로 확실하게 된다. 따라서, 상기 이차 전기 모터의 장착과 상기 샤프트들(5 및 6)의 정렬은, 상기 봉합 나사들과 고정 나사들의 조임 중에 상기 샤프트를 변형시키지 않고 베어링들에 영향을 미치지 않으면서 완수될 수 있다.

본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이, 상기 기어박스는 다중-비율 단차의 기어박스 또는 단일-비율 감속 기어일 수 있다.

관련된 동력전달장치(PT: Power Train)는, 내부 연소 엔진에 추가하여 기어박스 및 적어도 하나의 전기 모터를 포함하는 HPT(하이브리드 동력전달장치)일 수 있다. 이러한 동력전달장치에서, 전기 모터의 출력 샤프트(5)와 기어박스(1)의 출력 샤프트(6)의 축 정렬(axial alignment)은 위에서 설명된 결합을 위한 시스템에 의해 확실하게 된다. 상기 동력전달장치는, 예를 들어, 두 개의 전기 모터들을 포함할 수 있으며, 이들은 동일한 기어박스에 장착되는 일차 전기 모터와 이차 전기 모터이다.

Claims

기어박스 하우징(1a) 내에서 회전하는 기어박스 샤프트(6)에 모터 하우징(4a) 내에서 회전하는 모터 샤프트(5)를 축방향으로 결합하기 위한 시스템으로서,
상기 시스템은 상기 두 개의 하우징들을 위한 고정 나사(set screw)(8)를 삽입하기 위한 소켓(9)을 포함하며, 상기 소켓은, 상기 하우징들의 접합면(mating surface)에서 제2 하우징(1a)에 대하여 가압함으로써 이 접합면에서 상기 하우징들 사이의 임의의 유격(play)을 제거하기 위해, 상기 나사(8)를 조이는 중에 상기 나사(8)의 추력(thrust force) 하에서, 상기 하우징들 중 하나의 하우징(4a) 내에서 제2 하우징(1a)의 방향으로 슬라이딩할 수 있는 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 나사(8)의 추력은 상기 나사의 헤드(8a)가 상기 소켓(9)과 접촉한 때 상기 소켓(9)에 작용하는 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모터 샤프트(5)는 전기 모터(4)의 샤프트인 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 나사(8)와 상기 소켓(9)은 상기 하우징들(4a, 1a)의 접합면(mating surface)을 가로지르도록 지향되는 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 고정 나사(8)는 상기 전기 모터(4)와 기어박스(1)의 하우징들 사이의 한 세트의 축방향 봉합 나사들(axial stitching screws)(7)과 협력하는 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 고정 나사(8)의 장력(tension)은 추천 토크(recommended torque)에 따른 상기 소켓(9)의 세팅(setting) 후에 상기 하우징들(4a, 1a)의 조립체로 전달되는 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 기어박스(1)는 단일-비율 감속 기어(single-ration reduction gear)인 것을 특징으로 하는, 축방향 결합 시스템.
기어박스와 적어도 하나의 전기 모터(4)를 포함하는 동력전달장치(power train)로서,
상기 전기 모터(4)의 출력 샤프트(5)와 상기 기어박스(1)의 입력 샤프트(6)의 축방향 정렬은 전기한 항들 중 한 항에 따른 축방향 결합 시스템에 의해 보장되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
제8항에 있어서,
상기 동력전달장치는 동일한 기어박스(1)에 장착된 두 개의 전기 모터들(3, 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.
제9항에 있어서,
상기 동력전달장치는 두 개의 전기 모터들(3, 4)을 포함하며, 이들 중 하나가 상기 기어박스(1)에 결합되는 것을 특징으로 하는, 동력전달장치.