KR20200045238A - 하이브리드 차량용 시동장치 - Google Patents

하이브리드 차량용 시동장치 Download PDF

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Abstract

하이브리드 차량용 시동장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치는 하이브리드 차량용 시동장치에 있어서, 변속기의 입력축에 토션 댐퍼를 통하여 연결되는 링기어의 외주 일측에 대응하여 변속기 케이스의 전방에 조립되는 모터 커버의 일측에 일체로 형성된 프론트 하우징; 상기 프론트 하우징의 내부 일측에 압입되는 부시; 및 상기 부시에 회전축의 선단이 삽입되어 회전 지지된 상태로, 상기 모터 커버에 모터 하우징이 볼트 체결되어 고정되는 스타트 모터를 포함한다.

Description

하이브리드 차량용 시동장치{Starter for Hybrid Electric Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량용 시동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 TMED(Transmission Mounted Eletric Device) 방식의 병렬형 하이브리드 차량의 변속기 케이스 상에 12V 스타트 모터를 직접 장착하여 엔진룸 패키지를 개선하고, 원가 절감 및 중량이 저감된 하이브리드 시스템을 개발할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 시동장치에 관한 것이다.
차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
이에 따라 각 자동차 메이커들은 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle)등을 미래형 자동차 기술로서 개발하고 있다.
상기와 같은 미래형 자동차는 중량 및 원가 등 여러 가지 기술적인 제약이 있기 때문에 자동차 메이커에서는 배기가스 규제를 만족시키고, 연비 성능의 향상을 위한 현실적인 문제의 대안으로서 하이브리드 전기자동차에 주목하고 있으며, 이를 실용화하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.
즉, 하이브리드 전기 자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있으며, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합되어 사용된다.
이러한 하이브리드 전기 자동차는 저속에서 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터/제너레이터를 주 동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크 특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용한다.
이에 따라 하이브리드 전기 자동차는 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터/제너레이터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.
상기에서 본 발명과 관련되는 TMED(Transmission Mounted Eletric Device) 방식의 병렬형 하이브리드 전기자동차는 48V의 고전압 파워를 사용하는 HSG(Hybrid Starter Generator)가 적용된다.
그러나 기존의 병렬형 하이브리드 전기 자동차에 적용되는 HSG는 풀리 벨트 방식으로 엔진과의 상시 벨트 체결 조건 때문에 엔진 구동 이후에도 여타 기능을 수행하지 않음에도 적은 양이지만 엔진 측에서는 부하로 간주되어 연비 효율을 저하시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 HSG는 주변 부품인 풀리, 벨트, 텐셔너, 아이들러 및 HSG를 위한 고전압용 케이블 등이 엔진의 일측에 구비되어 엔진룸 패키지에 불리하고, 원가 및 중량의 측면에서도 불리한 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 TMED(Transmission Mounted Eletric Device) 방식의 병렬형 하이브리드 차량의 변속기 케이스 상에 직접 12V 스타트 모터를 장착하여 기존의 풀리 방식의 HSG(Hybrid Starter Generator) 및 주변 부품을 삭제할 수 있으며, 이로 인해 엔진룸 패키지를 개선하고, 원가 절감 및 중량이 저감된 하이브리드 시스템을 개발할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 시동장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 하이브리드 차량용 시동장치에 있어서, 변속기의 입력축에 토션 댐퍼를 통하여 연결되는 링기어의 외주 일측에 대응하여 변속기 케이스의 전방에 조립되는 모터 커버의 일측에 일체로 형성된 프론트 하우징; 상기 프론트 하우징의 내부 일측에 압입되는 부시; 및 상기 부시에 회전축의 선단이 삽입되어 회전 지지된 상태로, 상기 모터 커버에 모터 하우징이 볼트 체결되어 고정되는 스타트 모터를 포함하는 하이브리드 차량용 시동장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 차량용 시동장치는 상기 스타트 모터의 회전축과 상기 프론트 하우징 사이에 개재되는 베어링을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프론트 하우징은 상기 스타트 모터의 회전축 선단에 대응하여 상기 부시가 압입되어 고정되는 부시 압입홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 프론트 하우징은 상기 부시 압입홀에 이웃하여 외측에 상기 베어링이 압입되는 베어링 압입홀이 단차지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 프론트 하우징은 상기 베어링 압입홀에 이웃하여 외측에 상기 스타트 모터의 스타트 기어가 작동하는 기어 작동홀이 단차지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 부시는 메탈 부시로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 회전축은 상기 부시에 삽입되는 선단이 테이퍼 가공될 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 차량용 시동장치는 상기 프론트 하우징에 대응하여 상기 변속기 케이스와 상기 모터 커버 사이에 케이블 연결을 위한 케이블 소켓 하우징이 일체로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 TMED(Transmission Mounted Eletric Device) 방식의 병렬형 하이브리드 차량의 변속기 케이스 상에 직접 12V 스타트 모터를 장착하여 기존의 풀리 방식의 48V의 HSG(Hybrid Starter Generator) 및 주변 부품인 풀리, 벨트, 텐셔너, 아이들러 및 HSG를 위한 고전압용 케이블 등을 삭제할 수 있다.
이로 인해 엔진룸 패키지를 개선하고, 부품 삭제로 인한 원가 절감 및 중량이 저감된 하이브리드 시스템을 개발할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 기존에 스타트 모터에 일체로 구성되는 프론트 하우징을 변속기 케이스의 모터 커버 상에 형성하고, 이에 대응하여 스타트 모터를 변속기 케이스에 볼트 체결하는 방식으로 적용하여 수밀 구조에 유리하고, 케이블 등과의 간섭 회피 등, 용이한 장착성을 확보할 수 있다.
이외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치가 적용되는 엔진과 스타트 모터 장착부의 부분 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부 횡 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부의 부분 확대 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치가 적용되는 엔진과 스타트 모터 장착부의 부분 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부 횡 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치는 엔진(1)의 일 측방에 설치되는 변속기(3)의 변속기 케이스(5) 일측에 구성된다.
도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치는 프론트 하우징(11), 부시(13), 스타트 모터(15) 및 베어링(17)을 포함한다.
즉. 상기 프론트 하우징(11)은 변속기(3)의 입력축(미도시)에 토션 댐퍼(7)를 통하여 연결되는 링기어(9)의 외주 일측에 대응하여 변속기 케이스(5)의 전방에 조립되는 모터 커버(5a)의 일측에 일체로 형성된다.
이러한 프론트 하우징(11)은 상기 스타트 모터(15)의 회전축(15a) 선단에 대응하여 상기 부시(13)가 압입되어 고정되는 부시 압입홀(21)이 형성된다.
또한, 상기 프론트 하우징(11)은 상기 부시 압입홀(21)에 이웃하여 외측에 상기 베어링(17)이 압입되는 베어링 압입홀(23)이 단차지게 형성된다.
또한, 상기 프론트 하우징(11)은 상기 베어링 압입홀(23)에 이웃하여 외측에 상기 스타트 모터(15)의 스타트 기어(19)가 작동하는 기어 작동홀(25)이 단차지게 형성된다.
여기서, 상기 베어링 압입홀(23)은 상기 부시 압입홀(21)에 비하여 내경이 더 크게 단차지게 형성되고, 상기 기어 작동홀(25)은 상기 스타트 기어(19)가 축방향으로 작동하면서 상기 링기어(9)에 선택적으로 치합될 수 있도록 상기 베어링 압입홀(23)에 비하여 내경이 더 크게 단차지게 형성된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치의 조립부의 부분 확대 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 부시(13)는 상기 프론트 하우징(11)의 부시 압입홀(21)에 압입되어 설치된다.
상기 부시(13)는 메탈부시로 이루어질 수 있으며, 상기 스타트 모터(15)의 회전축(15a) 선단을 회전 지지하는 기능을 갖는다.
상기 스타트 모터(15)는 상기 부시(13)에 회전축(15a)의 선단이 삽입되어 회전 지지된 상태로, 상기 모터 커버(5a)에 모터 하우징(15b)이 2개의 볼트에 의해 체결되어 고정된다.
이때, 상기 회전축(15a)은 상기 부시(13)에 삽입되는 선단이 테이퍼 가공되어 삽입이 용이하도록 이루어지고, 상기 스타트 모터(15)의 회전축(15a)에 설치되는 스타터 기어(19)는 상기 기어 작동홀(25)에 위치되어 스타트 모터(15)의 작동에 따라 축방향으로 거동하면서 상기 링기어(9)와 선택적으로 외접 치합된어 모터 구동력을 링기어(9)로 전달할 수 있도록 한다.
또한, 상기 스타트 모터(15)의 회전축(15a)에는 상기 베어링(17)이 끼워져 설치되는데, 상기 베어링(17)은 상기 회전축(15a)의 일측에 끼워진 상태로 상기 프론트 하우징(11)의 베어링 압입홀(23)에 압입되어 설치되며, 상기 회전축(15a)을 회전가능하게 지지한다.
그리고 상기 모터 커버(5a)에 형성되는 프론트 하우징(11)에 대응하여 상기 변속기 케이스(5)와 상기 모터 커버(5a) 사이에 제어 전원용 케이블(27)을 연결하기 위한 케이블 소켓 하우징(29)이 일체로 형성된다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량용 시동장치는 TMED(Transmission Mounted Eletric Device) 방식의 병렬형 하이브리드 차량의 변속기 케이스(5) 상에 48V의 HSG(Hybrid Starter Generator) 대신에 12V 스타트 모터(15)를 직접 장착하여 기존의 복잡한 구조를 갖는 풀리 방식의 48V의 HSG(Hybrid Starter Generator) 및 주변 부품인 풀리, 벨트, 텐셔너, 아이들러 및 HSG에 제어전원의 연결을 위한 고전압용 케이블 등을 삭제할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 고전압 HSG와 그 주변 부품들의 삭제로 인해 엔진룸의 내부 패키지를 개선할 수 있으며, 부품감소에 따른 원가 절감 및 중량이 저감된 하이브리드 시스템을 개발할 수 있다.
그리고 기존에 스타트 모터(15)와 일체로 구성되는 프론트 하우징(11)을 변속기 케이스(5)의 모터 커버(5a) 상에 형성하고, 이에 대응하여 스타트 모터(15)를 변속기 케이스(5)의 모터 커버(5a)에 직접 볼트 체결하여 조립함으로써, 가스켓이나 실링패드 등을 이용하여 수밀 구조에 유리하고, 엔진룸 내의 공간 확보로 케이블 등과의 간섭 회피 등, 용이한 장착성을 제공해주게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 엔진
3: 변속기
5: 변속기 케이스
5a: 모터 커버
7: 토션 댐퍼
9: 링기어
11: 프론트 하우징
13: 부시
15: 스타트 모터
15a: 회전축
15b: 모터 하우징
17: 베어링
19: 스타트 기어
21: 부시 압입홀
23: 베어링 압입홀
25: 기어 작동홀
27: 제어 전원용 케이블
29: 케이블 소켓 하우징

Claims (8)

  1. 하이브리드 차량용 시동장치에 있어서,
    변속기의 입력축에 토션 댐퍼를 통하여 연결되는 링기어의 외주 일측에 대응하여 변속기 케이스의 전방에 조립되는 모터 커버의 일측에 일체로 형성된 프론트 하우징;
    상기 프론트 하우징의 내부 일측에 압입되는 부시; 및
    상기 부시에 회전축의 선단이 삽입되어 회전 지지된 상태로, 상기 모터 커버에 모터 하우징이 볼트 체결되어 고정되는 스타트 모터;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 시동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량용 시동장치는
    상기 스타트 모터의 회전축과 상기 프론트 하우징 사이에 개재되는 베어링을 더 포함하는 하이브리드 차량용 시동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프론트 하우징은
    상기 스타트 모터의 회전축 선단에 대응하여 상기 부시가 압입되어 고정되는 부시 압입홀이 형성되는 하이브리드 차량용 시동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프론트 하우징은
    상기 부시 압입홀에 이웃하여 외측에 상기 베어링이 압입되는 베어링 압입홀이 단차지게 형성되는 하이브리드 차량용 시동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프론트 하우징은
    상기 베어링 압입홀에 이웃하여 외측에 상기 스타트 모터의 스타트 기어가 작동하는 기어 작동홀이 단차지게 형성되는 하이브리드 차량용 시동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부시는
    메탈 부시로 이루어지는 하이브리드 차량용 시동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은
    상기 부시에 삽입되는 선단이 테이퍼 가공되는 하이브리드 차량용 시동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 차량용 시동장치는
    상기 프론트 하우징에 대응하여 상기 변속기 케이스와 상기 모터 커버 사이에 케이블 연결을 위한 케이블 소켓 하우징이 일체로 형성되는 하이브리드 차량용 시동장치.
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