KR20190087574A

KR20190087574A - 차량용 구동 어셈블리, 그리고 구동 어셈블리를 장착한 차량

Info

Publication number: KR20190087574A
Application number: KR1020197018425A
Authority: KR
Inventors: 세바스티안 파울릭; 하랄드 벤들; 마티아스 코블러; 안드레아스 라흐하머
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-07-24
Also published as: KR102419463B1; DE102016223747A1; US11226031B2; CN109996977B; WO2018099654A1; CN109996977A; US20190390762A1

Abstract

차량의 파워트레인은 통상 모터와 기어장치를 포함한다. 특히 모터와 기어장치는 공간상 서로 분리되어 있고, 구동 샤프트를 통해 상호 연결되어 있다. 기어장치는 윤활제에 의해 윤활되며, 이때 회전속도가 높으면 처닝 손실(churning loss)이 발생할 수 있으며, 이는 예컨대 다시 기어장치 내에서 고온을 야기할 수 있다. 두 챔버 간의 상이한 가열을 통해 압력차가 발생하며, 이는 샤프트 씰 링에 부정적으로 작용한다. 처닝 손실의 감소를 위해, 예컨대 윤활제를 보류시키는 분리 수단들이 제공된다. 이를 위해, 본 발명에 따라 차량용 구동 어셈블리(1)가 제안되며, 상기 구동 어셈블리는, 건조 챔버(4)를 구비한 모터 하우징 섹션(2) 및 적어도 부분적으로 오일(6)로 충전되어 있는 오일 챔버(5)를 구비한 기어 하우징 섹션(3); 건조 챔버(4)에서부터 오일 챔버(5) 안쪽으로 연장되는 상기 모터 샤프트(10); 건조 챔버(4)로부터 오일 챔버(5)를 분리하기 위한 분리 벽부(7); 및 분리 벽부(7) 내에 배치되어 상기 분리 벽부(7)에 대해 모터 샤프트(10)를 밀봉하기 위한 밀봉 장치(13);를 포함하며, 오일 챔버(5)와 건조 챔버(4) 간의 유체공학적 연결 및 압력차의 보상을 위해 연결 장치(19)가 제공된다.

Description

차량용 구동 어셈블리, 그리고 구동 어셈블리를 장착한 차량

본 발명은, 모터 하우징 섹션 및 기어 하우징 섹션을 구비한 차량용 구동 어셈블리(drive assembly)에 관한 것으로, 상기 모터 하우징 섹션은 건조 챔버를 포함하고 기어 하우징 섹션은 오일 챔버를 포함하며, 오일 챔버는 적어도 부분적으로 오일로 충전되어 있고, 상기 차량용 구동 어셈블리는 또한, 모터 샤프트로서 건조 챔버에서부터 오일 챔버 안쪽으로 연장되는 모터 샤프트와; 건조 챔버로부터 오일 챔버를 분리하기 위한 분리 벽부와; 상기 분리 벽부에 대해 모터 샤프트를 밀봉하기 위해 분리 벽부 내에 배치된 밀봉 장치;를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 구동 어셈블리를 장착한 차량에 관한 것이다.

차량의 파워트레인은 통상 모터와 기어장치를 포함하며, 모터와 기어장치는 각각 하우징 내에 수용된다. 특히 모터와 기어장치는 공간상 서로 분리되고, 구동 샤프트를 통해 상호 연결된다. 기어장치는 윤활제로 윤활되며, 회전속도가 높은 경우 처닝 손실(churning loss)이 발생할 수 있고, 이는 다시 기어장치 내 고온을 야기한다. 두 챔버 간의 상이한 가열을 통해 압력차가 발생하며, 이는 마찬가지로 샤프트 씰 링(shaft seal ring)에 부정적으로 작용한다. 처닝 손실의 감소를 위해, 예컨대 윤활제를 보류시키고 처닝을 감소시키는 차폐 장치들이 제공된다.

가장 가까운 종래 기술을 형성하는 독일 공보 DE 103 59 109 A1호는 차량용 기어 어셈블리를 개시하고 있다. 기어 어셈블리는 적어도 부분적으로 윤활제 섬프의 윤활제에 의해 윤활될 수 있고, 2개 이상의 기어 섹션을 포함한다. 각각의 기어 섹션은 기어 하우징 부재를 포함하고, 2개의 기어 섹션의 기어 하우징 부재들이 상호 인접하며 윤활제 섬프의 일부분을 형성한다. 특히 정상 작동 모드에서 통상 일측 기어 섹션 또는 타측 기어 섹션이 작동될 수 있다. 적어도 차량의 대부분의 작동 상태에서 기어 어셈블리의 처닝 손실이 감소되게 하고, 기어 어셈블리를 위해 제공되는 장착 공간이 실질적으로 증가시킬 필요가 없도록 하기 위해, 2개의 기어 섹션 사이에, 상기 2개의 기어 섹션을 적어도 부분적으로 서로 분리시킬 수 있는 분리 수단이 제공되는 구성이 제안된다. 이를 통해, 순간적인 작동 상태에서 자신의 기어 섹션이 작동되지 않거나 상대적으로 더 느린 회전속도로 작동되는 기어 하우징 부재에서는 윤활제가 보류될 수 있다.

본 발명의 과제는 개선된 작동 거동을 갖는 구동 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 구동 어셈블리를 및 청구항 제11항의 특징들을 갖는 차량을 통해 해결된다.

본 발명의 선호되는 또는 바람직한 실시예들은 종속 청구항들, 하기의 설명 및/또는 첨부 도면들에 명시된다.

본 발명에 따라 차량용 구동 어셈블리가 제안된다. 특히 구동 어셈블리는 피구동 축, 바람직하게는 앞차축 또는 뒤차축이다. 특히 바람직하게는 구동 어셈블리가 포털 액슬(portal axle)로서 형성된다. 바람직하게 구동 어셈블리는 액슬 캐리어(axle carrier)와, 포털 오프셋의 형성을 위한 하나 이상의 포털 하우징(portal housing)과, 하나 이상의 차량 타이어의 수용을 위한 하나 이상의 휠 허브 유닛으로 형성된다. 특히 바람직하게 액슬 캐리어는 양측에서 각각 하나의 포털 하우징 및 그 상에 배치된 각각 하나의 휠 허브 유닛과 연결된다.

액슬 캐리어는 하나 이상의 통합 모터, 또는 예컨대 관형 구동 샤프트(tubular drive shaft)를 통해 모터와 연결되어 있는 차동 기어를 포함할 수 있다. 상기 두 경우 모두, 모터는 토크를 휠 허브 유닛들로 전달하는 데 이용된다. 원칙적으로 모터는 연소 엔진으로서, 상세하게는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진으로서 형성될 수 있다. 그러나 특히 바람직하게는 모터가 전기 모터로서 형성되며, 이 모터는 바람직하게 액슬 캐리어 내에 배치된다. 선택적으로 그에 보충하여, 또 다른 모터가 마찬가지로 액슬 캐리어 내에 배치될 수 있으며, 이 경우 각각의 휠 허브 유닛에 하나의 별도의 모터가 할당된다.

구동 어셈블리, 특히 포털 하우징은 토크의 전달 및 포털 오프셋의 보상을 위해 기어장치를 포함한다. 특히 기어장치는 적어도 하나의 입력부와 하나의 출력부를 포함한다. 기어장치는 특히 기어 트레인(gear train)으로서, 또는 유성 기어장치(planetary gearing)로서 형성된다. 특히 차량은 자동차, 바람직하게는 승용차 또는 화물 자동차이거나, 또는 철도 차량이다. 그러나 특히 바람직하게 차량은 저상 차량(low-floor vehice)이며, 상세하게는 시내 버스이다.

특히 기어장치는 포털 오프셋의 보상을 위한 포털 단(portal step)을 형성한다. 바람직하게 모터 샤프트는 제1 회전축을 정의하고 기어 샤프트는 제2 회전축을 정의하며, 두 회전축은 상호 간에 평행하게 오프셋되어 연장되고, 그럼으로써 특히 바람직하게는 두 축의 높이가 상호 오프셋된다. 특히 기어장치는 모터와 기어장치 간의 높이 오프셋, 바람직하게는 두 회전축 간의 높이 오프셋을 보상하는 기능을 갖는다.

본원의 구동 어셈블리는 모터 하우징 섹션과 기어 하우징 섹션을 포함한다. 특히 모터 하우징 섹션은 모터의 수용을 위한 모터 하우징으로서 형성된다. 특히 바람직하게 모터 하우징은 압력 보상 탱크를 포함한다. 특히 기어 하우징 섹션은 기어장치의 수용을 위한 기어 하우징으로서 형성된다. 바람직하게는 모터 하우징 섹션과 기어 하우징 섹션은 2개의 분리된 하우징이며, 두 하우징 섹션은 특히 바람직하게는 형상 결합 방식으로, 그리고/또는 강제 결합 방식으로, 그리고/또는 재료 결합 방식으로 상호 간에 연결되어 있고 그리고/또는 연결될 수 있다. 그 대안으로, 모터 하우징 섹션과 기어 하우징 섹션은 단일 부재형으로, 바람직하게는 하나의 주형에서 제조된다. 특별히, 기어 하우징 섹션이 포털 하우징에 의해 형성되고, 모터 하우징 섹션은 액슬 캐리어에 의해 형성된다.

모터 하우징 섹션은 건조 챔버를 포함하고 기어 하우징 섹션은 오일 챔버를 포함하며, 오일 챔버는 적어도 부분적으로 오일로 충전되어 있다. 특히 모터 하우징 섹션은 건조 챔버를 형성하고 기어 하우징 섹션은 오일 챔버를 형성한다. 바람직하게 오일은 오일 섬프를 형성하며, 그럼으로써 기어장치는 비산식 윤활(splash lubrication)을 통해 윤활된다. 그 대안으로, 오일은 오일 챔버 내에서 순환하며, 그럼으로써 기어장치는 순환식 윤활(circulatory lubrication)을 통해 윤활된다. 바람직하게 오일은 기어 오일이다. 특히 바람직하게, 건조 챔버에는 오일이 없다. 특별히, 건조 챔버가 공기 측을 형성하고 오일 챔버는 액체 측을 형성한다.

본원의 구동 어셈블리는 모터 샤프트를 포함하며, 모터 샤프트는 건조 챔버에서부터 오일 챔버 안쪽으로 연장된다. 특히 모터 샤프트는 기어장치로 모터의 구동 토크를 전달하는 기능을 갖는다. 바람직하게 입력부는 모터 샤프트에 의해 형성되고, 출력부는 기어 샤프트에 의해 형성된다. 바람직하게는 모터는 모터 샤프트와, 그리고 휠 허브 유닛은 기어 샤프트와 기어 공학적으로 연결된다.

본원의 구동 어셈블리는 건조 챔버로부터 오일 챔버를 분리하기 위한 분리 벽부(separating wall)를 포함한다. 특히 분리 벽부는 두 챔버를 서로 격리시키는 기능을 가지며, 그럼으로써 바람직하게 서로 분리되어 폐쇄된 2개의 챔버가 형성된다. 특히 분리 벽부는 모터 하우징 섹션에 의해, 그리고/또는 기어 하우징 섹션에 의해 형성된다. 그 대안으로, 분리 벽부는 구동 어셈블리의 별도의 부품으로서 형성되고, 이 경우 분리 벽부는 모터 하우징 섹션과 기어 하우징 섹션 사이에 배치된다. 특히 바람직하게 분리 벽부는 재료 결합 방식으로, 그리고/또는 형상 결합 방식으로, 그리고/또는 강제 결합 방식으로 모터 하우징 섹션 및/또는 기어 하우징 섹션과 연결되어 있고 그리고/또는 연결될 수 있다. 그 대안으로, 분리 벽부와 모터 하우징 섹션, 및/또는 분리 벽부와 기어 하우징 섹션은 단일 부재형으로, 바람직하게는 하나의 주형에서, 형성된다.

본원의 구동 어셈블리는 분리 벽부에 대해 모터 샤프트를 밀봉하기 위한 밀봉 장치를 포함하며, 밀봉 장치는 분리 벽부 내에 배치된다. 특히 밀봉 장치는 모터 샤프트의 영역에서 오일 챔버로부터 건조 챔버를 밀봉하는 기능을 가지며, 그럼으로써 오일이 오일 챔버 내에 보류될 수 있거나, 건조 챔버 내로 침투할 수 없게 된다. 바람직하게 밀봉 장치는 샤프트 씰 링이며, 상세하게는 레이디얼 샤프트 씰 링 및/또는 액시얼 샤프트 씰 링이다. 특히 바람직하게 밀봉 장치는 고무 및/또는 플라스틱 씰 립을 포함한다. 예컨대 분리 벽부는 밀봉 장치의 수용을 위한 밀봉 장치 수용부를 포함한다. 특히 밀봉 장치 수용부는 그루브 또는 수용 보어로서 형성된다. 특히 밀봉 장치 수용부는 오일 챔버의 측에, 그리고/또는 건조 챔버의 측에 배치된다.

본 발명의 범주에서, 본원의 구동 어셈블리는 오일 챔버와 건조 챔버 간의 유체공학적 연결 및 압력차의 보상을 위한 연결 장치를 포함하는 구성이 제안된다. 특히 유체공학적 연결은 압력 보상을 위한 약한 공기 유동이다. 차량의 일 작동 상태에서, 오일 챔버와 건조 챔버는 상이한 압력을 가지며, 연결 장치는 특히 공기의 수송(transport)을 통해서만 두 챔버 간의 압력 평형을 설정하는 기능을 가지며, 바람직하게는 그와 동시에 건조 챔버 내로의 오일 유입이 방지된다. 특히 연결 장치는 오일의 상부, 바람직하게는 오일 섬프의 상부에 배치된다. 특히 연결 장치는 오일 챔버의 상부 1/4 위치, 바람직하게는 상부 1/3 위치, 상세하게는 상부 1/2 위치에 배치된다. 바람직하게 분리 벽부는 개구부를 포함하고, 연결 장치는 이 개구부 상에 또는 그 내에 배치된다. 그 대안으로, 연결 장치가 개구부이다. 예컨대 개구부는 보어이거나, 관통구이거나, 또는 절개부(cutout)이다. 특히 바람직하게는 오일 챔버와 건조 챔버가 유체공학적으로 서로 격리되며, 그럼으로써 상세하게는 압력차의 보상을 위한 매질, 바람직하게는 공기의 교환이 연결 장치를 통해서만 수행된다.

본 발명의 장점은, 건조 챔버와 오일 챔버의 연결을 통해 압력차가 균등화되고, 그에 따라 밀봉 장치에 더 이상 부정적인 작용이 발생하지 않는다는 점에 있다. 그 결과, 구동 어셈블리, 특히 모터 샤프트의 안전한 작동 거동이 보장된다. 나아가, 압력차의 보상을 통해 밀봉 장치 및/또는 모터 샤프트 및/또는 분리 벽부의 마모가 현저히 감소된다.

본 발명의 한 바람직한 개선예에서, 연결 장치는 분리 벽부와 연결된다. 원칙적으로 연결 장치는 분리 벽부와 분리되지 않게, 또는 단일 부재형으로 연결된다. 그러나 특히 바람직하게는 연결 장치는 분리 벽부와 분리 가능하게 연결된다. 예컨대 분리형 연결은 나사 결합 및/또는 클립 결합이다. 예컨대 비분리형 연결은 리벳 연결 및/또는 용접 연결 및/또는 클립 및/또는 접착 연결이다. 예컨대 단일 부재형 연결부는 일차 성형 및/또는 재성형 방법을 통해 형성되며, 특히 연결 장치는 분리 벽부와 함께 하나의 주형에서 제조된다. 특히 연결 장치는 오일 챔버 내부에서, 그리고/또는 건조 챔버 내부에서 분리 벽부와 연결된다.

한 바람직한 구현예에서, 연결 장치는 오일 분리기 및/또는 멤브레인을 포함한다. 특히 연결 장치, 바람직하게는 오일 분리기 및/또는 멤브레인은, 오일 챔버에서부터 연결 장치를 경유하여 건조 챔버 내로 유입되는 공기로부터 오일을 분리하기 위해 이용된다. 특히 연결 장치는 오일 챔버의 공기로부터 오일 입자들을 분리하는 기능을 가지며, 그럼으로써 바람직하게는 오직 정화된 공기만 건조 챔버로 공급된다.

바람직하게 오일 분리기는 오일 챔버의 안쪽에 배치되며, 그럼으로써 분리된 오일은 다시 예컨대 연결 장치 또는 오일 분리기 내의 배출구를 경유하여 오일 챔버로 공급된다. 특히 오일 분리기는 오일 미스트 분리기이다. 바람직하게 오일 분리기는 정전기식 분리기 및/또는 원심 분리기 및/또는 관성력 분리기 및/또는 필터링 분리기 및/또는 가스 스크러버(gas scrubber)를 포함한다. 상세하게는 오일 분리기는 미세 분리기로서, 또는 거친 분리기(coarse separator)로서 형성된다.

특히 멤브레인은 단방향성으로, 또는 양방향성으로 형성된다. 바람직하게 멤브레인은 투과성이며, 이 경우 가스 교환은 수행될 수 있지만, 오일은 보류된다. 바람직하게 오일 분리기 및/또는 멤브레인은 분리 벽부의 구성요소이다. 특히 바람직하게 멤브레인 및 오일 분리기는 하나의 공통 하우징 내에 수용될 수 있으며, 이 공통 하우징은 다시 분리 벽부와 연결되어 있다.

대안적인 또는 선택적으로 보충되는 또 다른 구현예에서, 연결 장치는 오일을 보류시키기 위한 래비린스(labyrinth)를 포함한다. 특히 래비린스는 공기 중에서 동반이행되는 오일 입자들을 충격 분리(impact separation)를 통해 공기로부터 분리하는 기능을 갖는다. 특히 바람직하게 연결 장치는 오일폼(oil foam)을 분해하는 기능을 갖는다. 바람직하게 연결 장치는 래비린스를 포함한 래비린스 커버로서 형성되며, 래비린스 커버는 특히 바람직하게는 오일 분리기로서 형성된다. 특히, 래비린스 커버는 오일 챔버의 안쪽에 배치되고, 그럼으로써 분리된 오일이 예컨대 래비린스 커버 내 배출구를 경유하여 오일 챔버로 공급된다. 특히 래비린스는 오일 챔버와 건조 챔버 간의 유체공학적 연결을 형성한다. 바람직하게 연결 장치는 연이어 배치되는 복수의 충격 벽부(impact wall)를 포함한다.

한 구체적인 실현예에서, 오일 챔버 내에는 하나 이상의 기어휠이 배치된다. 특히 기어휠은 외접 치형부(outer toothing)를 포함한다. 예컨대 외접 치형부는 헬리컬 치형부 및/또는 인벌류트 치형부 및/또는 사이클로이드 치형부이다. 바람직하게 기어휠은 스퍼 기어로서 형성된다. 모터 샤프트는 기어휠과 함께 회전하도록 연결되어 기어휠을 구동하며, 그럼으로써 기어휠은 적어도 부분적으로 오일 내에서 회전하게 된다.

한 구체적인 개선예에서, 오일 챔버 내에는 하나 이상의 추가 기어휠이 배치된다. 특히 추가 기어휠은 외접 치형부 및/또는 내접 치형부를 포함한다. 예컨대 외접 치형부 또는 내접 치형부는 헬리컬 치형부 및/또는 인벌류트 치형부 및/또는 사이클로이드 치형부이다. 바람직하게 기어휠은 추가 스퍼 기어로서, 또는 링 기어로서 형성된다.

추가 기어휠은 기어휠과 치합되며, 그럼으로써 기어휠 및/또는 기어휠은 오일 내에서 회전하게 된다. 특히 기어 샤프트는 추가 기어휠과 함께 회전하도록 또는 기어 공학적으로 연결된다.

가능한 제1 실시예에서, 기어휠과 추가 기어휠은 스퍼 기어로서 형성되며, 그럼으로써 바람직하게 하나의 스퍼 기어단이 형성된다. 그 대안으로, 기어 샤프트는 추가로 피동 기어(driven gear)를 포함하며, 이 피동 기어는 기어 샤프트와 함께 회전하도록 연결된다. 피동 기어 및 기어휠은 스퍼 기어로서 형성되고, 추가 기어휠은 링 기어로서 형성되며, 그럼으로써 예컨대 하나의 유성 기어장치가 형성된다. 이를 위해, 기어장치는 선택적으로 보충되어 여전히 유성 기어로서의 추가 기어휠들, 또는 선 기어 등도 포함할 수 있다.

한 구조적인 개선예에서, 오일 챔버 내에는, 오일에 대해 기어휠 및/또는 추가 기어휠을 차폐하기 위한 하나 이상의 차폐 장치가 배치된다. 특히 차폐 장치는, 회전하는 기어 부재를 통해 원심 분리된 오일을 차폐하는 기능을 가지며, 그럼으로써 오일은 안정화되고, 그리고/또는 더 적은 오일이 동반이행되거나 가속된다. 차폐 장치의 장점은, 처닝 손실이 감소하고 그에 따라 오일의 가열도 감소한다는 데 있다.

차폐 장치는 기어 하우징 섹션과 기어휠 사이에서 기어휠 하부에 배치된다. 특히 차폐 장치는 기어휠 및/또는 추가 기어휠의 하부에서 중앙에 배치된다. 바람직하게 차폐 장치는 부분적으로 또는 완전히 오일 섬프 내에 배치된다.

특히 차폐 장치는 요홈(groove)형이고, 그리고/또는 판형이다. 바람직하게 차폐 장치는 오목한 횡단면 및/또는 반원형 횡단면 및/또는 상자형 횡단면을 보유한다. 특히 바람직하게 차폐 장치는, 기어휠 및/또는 추가 기어휠의 반경보다 더 크거나 같은 휨 반경을 갖는다. 특별히, 휨 반경의 중심점은 기어휠 및/또는 추가 기어휠의 반경의 중심점과 동심이거나, 그에 대해 오프셋된다. 바람직하게 휨 반경의 중심점은 기어휠 및/또는 추가 기어휠의 반경의 중심점의 상부에 또는 하부에 위치한다. 차폐 장치는 바람직하게는 축방향의 관점에서 주 회전축과 관련하여 원호 세그먼트로서 형성된다. 이 경우, 특히 차폐 장치는 30°를 초과하는, 바람직하게는 80°를 초과하는, 특별히 130°를 초과하는 각도 범위에 걸쳐서 연장된다. 그 대안으로, 또는 선택적으로 이를 보충하여, 차폐 장치는 150° 미만, 바람직하게는 100° 미만, 특별히 50° 미만인 각도 범위에 걸쳐서 연장된다. 특히 차폐 장치는 플라스틱 또는 금속 합금으로 구성된다. 바람직하게 차폐 장치는 박판 성형 부품으로서, 또는 플라스틱 사출성형 부품으로서 형성된다.

특히 차폐 장치는 기어휠 및/또는 추가 기어휠에 대해 이격되어 배치된다. 특히 기어휠과 차폐 장치 사이, 또는 추가 기어휠과 차폐 장치 사이의 이격 간격은 1㎜를 초과하며, 바람직하게는 10㎜를 초과하며, 특별하게는 20㎜를 초과한다. 그 대안으로, 또는 선택적으로 이를 보충하여, 이격 간격은 30㎜ 미만이며, 바람직하게는 15㎜ 미만이며, 상세하게는 5㎜ 미만이다.

원칙적으로 차폐 장치는 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 단일 부재형으로, 또는 분리되지 않게 연결된다. 그러나 특히 바람직하게는 차폐 장치가 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 분리 가능하게 연결된다. 예컨대 분리형 연결은 나사 및/또는 클립 연결이다. 예컨대 비분리형 연결은 리벳 연결 및/또는 용접 연결 및/또는 클립 및/또는 접착 연결이다. 예컨대 단일 부재형 연결은 일차 성형 및/또는 재성형 방법을 통해 형성되며, 특히 차폐 장치는 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 함께 하나의 주형에서 제조된다.

또 다른 구조적인 개선예에서, 오일 챔버 내에는 기어휠 및/또는 추가 기어휠로부터 오일을 스크레이핑하기 위한 하나 이상의 스크레이핑 장치(scraping device)가 배치된다. 특히 스크레이핑 장치는 기어휠을 통해, 그리고/또는 추가 기어휠을 통해 순환 방향으로 수송되는 오일을 스크레이핑하는 기능을 가지며, 그럼으로써 오일은 안정화된다. 스크레이핑 장치의 장점은, 처닝 손실이 추가로 감소하고 그에 따라 마찬가지로 오일의 가열도 감소한다는 데 있다. 바람직하게 스크레이핑 장치는 오일 챔버의 하부 영역에 오일을 보유하는 데 이용되며, 그럼으로써 연결 장치를 통한 배기 또는 압력 보상이 보장된다.

스크레이핑 장치는 기어 하우징 섹션과 기어휠 사이에 배치된다. 특히 스크레이핑 장치는 기어휠 및/또는 추가 기어휠 옆 좌측 및/또는 우측에 배치되며, 그럼으로써 스크레이핑 장치는, 기어휠을 통해 그리고/또는 추가 기어휠을 통해 순환 방향으로 수송되는 오일을 포집하여 자신의 윤곽부를 거쳐 오일 섬프로 공급하게 된다. 특히 스크레이핑 장치는 부분적으로 오일 섬프 내에 배치된다.

특히 스크레이핑 장치는 요홈형이고, 그리고/또는 판형이다. 바람직하게 스크레이핑 장치는 만곡된 형태, 특히 바람직하게는 오목한 횡단면 및/또는 반원형 횡단면을 갖는다. 특히 바람직하게 스크레이핑 장치는 차폐 장치의 휨 반경보다 명백히 더 작은 휨 반경을 갖는다. 특히 스크레이핑 장치는 플라스틱 또는 금속 합금으로 형성된다. 바람직하게 스크레이핑 장치는 박판 성형 부품으로서, 또는 플라스틱 사출성형 부품으로서 형성된다.

특히 스크레이핑 장치는 스크레이핑 섹션과 회수 섹션을 포함한다. 바람직하게 스크레이핑 섹션은 기어휠 및/또는 추가 기어휠에 대해 접선으로, 또는 적어도 거의 접선으로 배치된다. 특히 바람직하게 회수 섹션은 스크레이핑 섹션에 직접 이어지며, 스크레이핑 섹션 및/또는 회수 섹션은 일체형으로, 예컨대 하나의 공통 주형에서 주조되어 상호 연결된다. 특별히 스크레이핑 섹션 및/또는 회수 섹션은 만곡된 형태를 갖는다.

특히 스크레이핑 장치는 기어휠 및/또는 추가 기어휠에 대해 이격되어 배치된다. 특히 기어휠과 스크레이핑 장치 사이, 그리고/또는 추가 기어휠과 스크레이핑 장치 사이의 이격 간격은 0.1㎜를 초과하며, 바람직하게는 1㎜를 초과하며, 특별히는 10㎜를 초과한다. 그 대안으로, 또는 선택적으로 이를 보충하여, 이격 간격은 15㎜ 미만이며, 바람직하게는 5㎜ 미만이며, 특별히는 0.5㎜ 미만이다.

원칙적으로 스크레이핑 장치는 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 분리되지 않게, 또는 단일 부재형으로 연결된다. 그러나 특히 바람직하게는 스크레이핑 장치가 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 분리 가능하게 연결된다. 특히 스크레이핑 장치는 모터 하우징 섹션과, 그리고/또는 기어 하우징 섹션 및/또는 분리 벽부와 함께 하나의 주형에서 제조된다.

한 바람직한 실현예에서, 차폐 장치와 스크레이핑 장치가 오일 흐름을 정의하며, 그럼으로써 오일은 오일 챔버 내에서 컨트롤되어 안내된다. 특히 차폐 장치와 스크레이핑 장치가 함께, 구동 어셈블리의 일 작동 상태 동안, 기어휠 및/또는 추가 기어휠의 회전을 통해 순환 방향으로 수송되는 오일을 컨트롤하여 오일 섬프로 공급하는 기능을 갖는다. 바람직하게 차폐 장치와 스크레이핑 장치는 자신들의 기하학적 구성을 통해 오일 흐름을 정의한다. 이 경우, 특히 바람직하게는, 예컨대 기어휠과 차폐 장치 사이에, 또는 추가 기어휠과 차폐 장치 사이에 배치된 오일이 기어휠 또는 추가 기어휠을 통해 순환 방향으로 수송되고, 특히 차폐 장치를 통해서 추가로 순환 방향으로 안내된다. 그에 이어서, 특히 바람직하게 오일은 스크레이핑 장치를 통해 대부분 기어휠 또는 추가 기어휠로부터 스크레이핑되어 오일 섬프로 공급된다.

한 바람직한 구현예에서, 본원의 구동 어셈블리는 모터 샤프트의 구동을 위한 전기 모터를 포함하며, 전기 모터는 모터 하우징 섹션 내에 배치된다. 특히 전기 모터는 건조 챔버 내에 배치된다. 바람직하게 전기 모터는 동기 모터 및/또는 직류 모터 및/또는 비동기 모터이다.

본 발명의 또 다른 대상은 앞서 기술한 것과 같은, 또는 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 구동 어셈블리를 장착한 차량을 형성한다.

본 발명의 또 다른 특징들, 장점들 및 작용들은 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기 설명에 명시된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예로서 모터 하우징 섹션 및 기어 하우징 섹션을 포함하는 구동 어셈블리의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예로서 모터 하우징 섹션 및 기어 하우징 섹션을 포함하는 구동 어셈블리의 개략도이다.
도 3은 기어 하우징 섹션의 오일 챔버의 관점에서 도시한 구동 어셈블리의 정면도이다.

도면들에서 서로 상응하거나 동일한 부재들에는 각각 동일한 도면부호들이 부여된다.

도 1에는, 본 발명의 제1 실시예로서, 차량, 예컨대 자동차, 이륜차 등을 위한 구동 어셈블리(1)가 매우 간소화된 개략도로 도시되어 있다. 구동 어셈블리(1)는 모터 하우징 섹션(2)과 기어 하우징 섹션(3)을 포함한다. 예컨대 두 하우징 섹션(2, 3)은 하나의 주형으로부터 제조되거나, 2개의 분리된 하우징으로 구성되며, 이 경우 두 하우징 섹션(2, 3)은 예컨대 상호 용접, 나사 결합 등으로 결합된다. 예컨대 구동 어셈블리(1)는 버스용 포털 액슬이며, 이때 모터 하우징 섹션(2)은 액슬 캐리어에 의해 형성되고, 기어 하우징 섹션(3)은 포털 하우징에 의해 형성된다.

모터 하우징 섹션(2)은 건조 챔버(4)를 형성하고 기어 하우징 섹션(3)은 오일 챔버(5)를 형성한다. 오일 챔버(5)는 적어도 부분적으로 오일(6)로 충전되어 있으며, 그럼으로써 예컨대 오일 섬프가 형성된다. 두 챔버(4, 5)는 분리 벽부(7)를 통해 서로 분리되며, 그럼으로써 서로 분리된 2개의 챔버가 형성된다. 예컨대 분리 벽부(7)는 모터 하우징 섹션(2) 또는 기어 하우징 섹션(3)의 일부분이다. 그 대안으로, 분리 벽부(7)는 예컨대 두 하우징 섹션(2, 3) 사이에 배치되어 있는, 그리고/또는 배치될 수 있는 단일 부품이다.

건조 챔버(4) 내에는 모터(8), 예컨대 전기 모터가 배치되고, 오일 챔버(5) 내에는 기어장치(11), 특히 유성 기어장치가 배치된다. 오일(6)은 예컨대 비산식 윤활을 통해 기어장치(11)를 윤활하는 데 이용된다. 모터(8)와 기어장치(11)는 모터 샤프트(10)를 통해 기어 공학적으로 상호 연결된다. 모터(8)는 구동 토크를 모터 샤프트(10)로, 그리고 그에 따라 기어장치(11)로 전달한다.

모터 샤프트(10)는 분리 벽부(7) 내의 개구부(12), 예컨대 보어를 통해 안내된다. 분리 벽부(7)에 대해 모터 샤프트(10)를 밀봉하기 위해, 분리 벽부(7)는 밀봉 장치(13)를 포함한다. 예컨대 밀봉 장치(13)는 샤프트 씰 링이며, 이 경우 샤프트 씰 링은 개구부(12) 내에 배치된다. 예컨대 건조 챔버(4) 내에는 공기만, 그리고 오일 챔버(5) 내에는 공기 및 오일(6)이 매질로서 존재한다. 이 경우, 밀봉 장치(13)는, 오일(6)이 개구부(12)를 통해 오일 챔버(5)로부터 건조 챔버(4)로 유입되는 현상을 방지한다.

기어휠(14)은 모터 샤프트(10)와 함께 회전하도록 연결된다. 기어장치(11)는 추가 기어휠(15)과 제1 및 제2 유성 기어휠(16, 17)을 포함한다. 이 경우, 제1 유성 기어휠(16)은 선기어(sun gear)로서 형성되고, 제2 유성 기어휠(17)은 유성 기어로서 형성된다. 기어휠(14), 추가 기어휠(15), 그리고 제1 및 제2 유성 기어휠(16, 17)은 도시된 실시예에서 포털 오프셋의 보상을 위한 포털 단을 형성한다. 이 경우, 추가 기어휠(15)은 링 기어로서 형성되어 기어 샤프트(9)와 함께 회전하도록 연결된다. 이 경우, 모터 샤프트(10)는 입력부를 형성하고, 기어 샤프트(9)는 출력부를 형성한다. 예컨대 기어 샤프트(9)는, 하나 이상의 차량 타이어가 고정되어 있는 휠 허브 유닛과 연결되며, 모터(8)의 토크는 모터 샤프트(10)로 전달되고, 기어장치(11)를 경유하여 기어 샤프트(9)로 전달된다.

건조 챔버(5) 내에는, 처닝 손실의 감소를 위한 차폐 장치(18)가 배치된다. 차폐 장치(18)는 예컨대 분리 벽부(7)와 재료 결합 방식으로, 그리고/또는 형상 결합 방식으로, 그리고/또는 강제 결합 방식으로 연결된다. 예컨대 차폐 장치(18)는 박판 성형 부품으로서 형성된다. 차폐 장치(18)는 추가 기어휠(15)의 하부에, 그리고 적어도 부분적으로 오일(6) 내에 배치되며, 그럼으로써 추가 기어휠(15)이 오일(6)에 대해 차폐되거나, 오일(6)이 회전하는 추가 기어휠(15)에 대해 차폐된다.

두 챔버(4, 5) 내에서는, 예컨대 온도 차이에 의해 압력차가 발생한다. 이런 압력차를 보상하기 위해, 구동 어셈블리(1)는 연결 장치(19)를 포함한다. 연결 장치(19)는 예컨대 분리 벽부(7)와 연결되거나 분리 벽부(7)의 일부분이며, 건조 챔버(4)와 오일 챔버(5)를 유체공학적으로 연결한다. 예컨대 연결 장치(19)는 분리 벽부(7)와 강제 결합 방식으로, 그리고/또는 재료 결합 방식으로, 그리고/또는 형상 결합 방식으로 연결된다. 두 챔버(4, 5) 간의 압력 평형은 유체공학적 연결을 통해 조정되며, 그럼으로써 두 챔버(4, 5) 내에 동일한 압력이 존재한다.

도 2에는 본 발명의 한 대안적 실시예로서 구동 어셈블리(1)가 도 1과 동일한 도해로 도시되어 있다. 여기서 기어장치(11)는 기어 트레인으로서 형성되어 있으며, 추가 기어휠(15)은 스퍼 기어로서 형성되어 있다. 그에 따라, 기어휠(14)과 추가 기어휠(15)은 포털 단으로서의 스퍼 기어단을 형성한다. 차폐 장치(18)는 기어휠(14)의 하부에, 그리고 적어도 부분적으로 오일(6) 내에 배치되며, 그럼으로써 기어휠(14)이 오일(6)에 대해 차폐되거나, 오일(6)이 회전하는 기어휠(14)에 대해 차폐된다.

도 3에는, 모터 하우징 섹션(2), 추가 기어휠(15) 및 분리 벽부(7)를 포함하는 도 1의 구동 어셈블리(1)가 오일 챔버(5)의 관점에서 정면도로 도시되어 있다. 추가 기어휠(15)은 주 회전축(H)을 정의하며, 일 작동 상태에서 추가 기어휠(15)은 주 회전축(H)을 중심으로 회전한다. 분리 벽부(7) 상에는, 오일(6)의 상부에 있는 기어휠(19) 옆 측면으로 오일(6)을 분리하기 위한 연결 장치(19), 예컨대 래비린스 커버가 배치된다. 도시된 실시예에서는 연결 장치(19)가 링 기어의 바깥쪽에 배치되어 있지만, 그 대안으로 연결 장치(19)가 예컨대 링 기어의 안쪽에도 배치될 수 있다. 예컨대 연결 장치(19)는 오일 챔버(5)의 측에서 분리 벽부(7) 상에 나사 조임, 리벳 결합 등으로 결합된다.

그 반대편에는 추가 기어휠(15)의 옆 측면에 스크레이핑 장치(20)가 배치된다. 예컨대 스크레이핑 장치(20)는 박판 성형 부품으로서 형성되어, 분리 벽부(7) 상에 나사 조임, 리벳 연결, 용접 연결 등으로 결합된다. 스크레이핑 장치(20)는 아치형 또는 만곡형 횡단면을 가지며, 이 경우 스크레이핑 장치(20)는 예컨대 거의 접선으로 추가 기어휠(15)로부터 (도시된 도면에는 보이지 않는) 기어 하우징 섹션(3)의 방향으로 연장된다. 스크레이핑 장치(20)는 추가 기어휠(15)에 대해 이격되어 배치되며, 이격 간격은 예컨대 1㎜ 미만이다. 스크레이핑 장치(20)는, 추가 기어휠(15)의 회전을 통해 주 회전축(H)과 관련하여 순환 방향으로 함께 이송되는 오일(6)을 스크레이핑하는 데 이용되며, 그럼으로써 오일(6)은 예컨대 다시 오일 섬프로 공급된다.

차폐 장치(18)는 추가 기어휠(15)의 하부에서 분리 벽부(7)에 중앙으로 배치된다. 예컨대 차폐 장치(18)는 분리 벽부(7) 상에 나사 조임, 리벳 연결, 용접 연결 등으로 결합된다. 차폐 장치(18)는 아치형 또는 만곡형 횡단면을 갖는다. 차폐 장치(18)는 추가 기어휠(15)의 외부 반경보다 더 큰 휨 반경을 가지며, 휨 반경의 중심점은 상부에서 주 회전축(H)에 대해 오프셋되어 놓인다. 차폐 장치(18)는 특히 요홈형이며, 요홈부(groove)의 최저 지점은 주 회전축(H)에 대해 수직으로 놓인다. 차폐 장치(18)는 추가 기어휠(15)에 대해 이격되어 배치되며, 이격 간격은 예컨대 1㎜를 초과한다.

구동 어셈블리(1)의 일 작동 상태 동안, 기어 하우징 섹션(3) 내에서는 오일(6)이 이동한다. 이 경우, 차폐 장치(18)와 스크레이핑 장치(20)는, 추가 기어휠(15)의 회전을 통해 주 회전축(H)과 관련하여 순환 방향으로 이송되는 오일(6)에 대한 오일 흐름(S)을 정의한다. 이 경우, 예컨대 차폐 장치(18)와 추가 기어휠(15) 사이에 배치된 포집된 오일(6)이 추가 기어휠(15)을 통해 순환 방향으로 동반이행된다. 스크레이핑 장치(20)에서는 오일(6)이 추가 기어휠(15)로부터 스크레이핑되고, 예컨대 다시 오일(6)에 의해 형성된 오일 섬프로 공급된다. 그 결과, 특히 오일(6)이 안정화됨에 따라 처닝 손실이 감소하고, 차폐 장치(18)를 통해 더 적은 오일(6)이 이동하게 된다. 나아가, 스크레이핑 장치(20)는, 오일(6)이 추가로 연결 장치(19) 쪽으로 수송되지 않도록 한다. 그 결과, 연결 장치(19)를 통해 오일 챔버(5)의 원활한 배기 및 이와 결부된 압력 보상이 보장된다.

1: 구동 어셈블리
2: 모터 하우징 섹션
3: 기어 하우징 섹션
4: 건조 챔버
5: 오일 챔버
6: 오일
7: 분리 벽부
8: 모터
9: 기어 샤프트
10: 모터 샤프트
11: 기어장치
12: 개구부
13: 밀봉 장치
14: 기어휠
15: 추가 기어휠
16: 제1 유성 기어휠
17: 제2 유성 기어휠
18: 차폐 장치
19: 연결 장치
20: 스크레이핑 장치
H: 주 회전축
S: 오일 흐름

Claims

모터 하우징 섹션(2) 및 기어 하우징 섹션(3)을 구비한 차량용 구동 어셈블리(1)로서, 상기 모터 하우징 섹션(2)은 건조 챔버(4)를 포함하고, 기어 하우징 섹션(3)은 오일 챔버(5)를 포함하며, 상기 오일 챔버(5)는 적어도 부분적으로 오일(6)로 충전되어 있으며, 상기 차량용 구동 어셈블리는 또한, 모터 샤프트(10)로서 건조 챔버(4)에서부터 오일 챔버(5) 안쪽으로 연장되는 모터 샤프트(10)와; 건조 챔버(4)로부터 오일 챔버(5)를 분리하기 위한 분리 벽부(7)와; 상기 분리 벽부(7)에 대해 모터 샤프트(10)를 밀봉하기 위한 밀봉 장치(13)로서, 상기 분리 벽부(7) 내에 배치된 밀봉 장치(13));를 포함하는, 차량용 구동 어셈블리에 있어서,
오일 챔버(5)와 건조 챔버(4) 간의 유체공학적 연결 및 압력차의 보상을 위한 연결 장치(19)를 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항에 있어서, 연결 장치(19)가 분리 벽부(7)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항 또는 제2항에 있어서, 연결 장치(19)는 오일(6)의 분리를 위한 오일 분리기 및/또는 멤브레인을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 장치(19)가 오일 챔버(5) 내에 오일(6)을 보류시키기 위한 래비린스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 오일 챔버(5) 내에 기어휠(14)이 배치되며, 모터 샤프트(10)가 상기 기어휠(14)과 함께 회전하도록 연결되어 상기 기어휠(14)을 구동하며, 그럼으로써 기어휠(14)은 적어도 부분적으로 오일(6) 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제5항에 있어서, 오일 챔버(5) 내에는 하나 이상의 추가 기어휠(15)이 배치되며, 상기 추가 기어휠(15)이 기어휠(14)과 치합됨에 따라, 상기 기어휠(14) 및/또는 상기 추가 기어휠(15)은 오일(6) 내에서 회전하는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제5항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 오일 챔버(5) 내에는, 오일(6)에 대해 기어휠들(14) 중 적어도 하나 및/또는 추가 기어휠(15)을 차폐하기 위한 하나 이상의 차폐 장치(18)가 배치되며, 상기 차폐 장치(18)는 기어 하우징 섹션(3)과 기어휠(14) 사이에서 기어휠(14)의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 오일 챔버(5) 내에는, 기어휠(14) 및/또는 추가 기어휠(15)로부터 오일(6)을 스크레이핑하기 위한 하나 이상의 스크레이핑 장치(20)가 배치되며, 상기 스크레이핑 장치(20)는 기어 하우징 섹션(3)과 기어휠(14) 사이에서 상기 기어휠(14) 및/또는 추가 기어휠(15)의 옆 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제7항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 차폐 장치(18)와 스크레이핑 장치(20)가 오일 흐름(S)을 정의하며, 그럼으로써 차폐 장치(18)의 영역에서 기어휠(14) 및/또는 추가 기어휠(15)에 의해 동반이행되어 상향으로 원심 분리되는 오일(6)이 스크레이핑 장치(20)에 의해 적어도 부분적으로 포집되어 스크리핑되는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 모터 샤프트(10)의 구동을 위한 전기 모터가 제공되며, 상기 전기 모터는 모터 하우징 섹션(2) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 차량용 구동 어셈블리(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 구동 어셈블리(1)를 장착한 차량.