KR20210022562A - 전기 구동식 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛, 그리고 이를 장착한 구동 어셈블리 및 자동차 - Google Patents

전기 구동식 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛, 그리고 이를 장착한 구동 어셈블리 및 자동차 Download PDF

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KR20210022562A
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슈테펜 레만
안드레아스 트링켄슈
니콜라이 그라만
크리스티안 질페리
안드레아스 벡셀
그레고어 뮐러
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 구동 유닛 및 구동 어셈블리 그리고 자동차에 관한 것이다.
구동 유닛(100)은 제 1 전기 장치(110), 제 2 전기 장치(120) 및 출력 샤프트(140)를 포함하고, 상기 제 2 전기 장치(120)의 로터(121)는 상기 출력 샤프트(140)에 연결되어 함께 회전한다. 상기 구동 유닛(100)은 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)를 상기 출력 샤프트(140)에 연결시킬 수 있는 분리 클러치(150)를 더 포함하고, 또한 2 개의 전기 장치(110, 120) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 전력 전자 장치들(1) 및 냉각제(31)의 유동을 구현하기 위한 유동 시스템(30) 을 더 포함한다. 상기 구동 유닛(100)은 상기 유동 시스템(30)의 구성 요소로서 상기 냉각제(31)를 냉각시킬 수 있는 열교환기(40)를 더 포함한다.
상기 구동 유닛과 구동 어셈블리는 개별 어셈블리들을 효율적으로 공간 제약이 크게 필요없이 제어할 수 있는 장비를 구성한다.

Description

전기 구동식 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛, 그리고 이를 장착한 구동 어셈블리 및 자동차
본 발명은 전기 구동식 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛 및 본 발명에 따른 구동 유닛을 포함하는 구동 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 구동 어셈블리가 장착된 자동차에 관한 것이다.
DE 10 2015 222 692 A1, WO 2017 084 888 A1, DE 10 2015 222 694 A1 및 WO 2017 084 889 A1은 구동 휠을 구동하기 위한 하이브리드 차량의 구동 장치를 작동하는 방법을 기재하고 있으며, 여기서 구동 장치는 내연기관, 상기 내연기관에 연결된 제 1 전기 장치, 제 2 전기 장치, 전기 축압기 및 상기 내연기관과 구동 휠 사이에 배치된 메인 클러치를 포함한다.
DE 10 2015 222 692 A1 및 WO 2017 084 888 A1은 구동 장치가 세 가지 작동 모드 중 하나의 모드, 즉 순수 전기 작동 모드, 직렬 하이브리드 작동 모드 또는 병렬 하이브리드 작동 모드 중 하나의 모드로 작동하는 것을 기재하고 있으며, 여기서 제 1 작동 모드에서 제 2 작동 모드로 변경될 때 제공되는 트랙션 구동 토크는 상기 모드의 변경 전 그리고 변경 후에 제공되는 트랙션 구동 토크 사이에서 적절하게 선택 가능한 곡선에 해당한다.
DE 10 2015 222 694 A1 및 WO 2017 084 889 A1은 내연기관과 구동 휠 사이에도 변속기가 배치되어 있는 것을 개시하고 있다.
또한, 각각의 인용 문헌은 하이브리드 구동 장치를 갖는 하이브리드 차량을 기재하고 있다.
종래 기술에서 반복적으로 설명하고 있는 하이브리드 차량은 내연기관, 제 1 및 제 2 전기 장치, 적어도 하나의 구동 휠, 메인 클러치, 및 제 1 및 제 2 클러치를 포함한다.
상기 메인 클러치는 상기 내연기관과 구동 휠 사이에 배치되고, 상기 제 1 클러치는 상기 제 1 전기 장치와 상기 내연기관의 출력 샤프트 사이에 제공되며, 상기 제 2 클러치는 상기 제 2 전기 장치와 구동 휠 사이에 제공된다.
DE 10 2017 128 289.0(미공개)에는, 내연기관, 제 1 전기 장치, 제 2 전기 장치, 제 1 변속 스테이지 및 상기 제 1 전기 장치 및/또는 제 2 전기 장치의 구동축을 포함하는 하이브리드 차량의 구동 트레인용 구동 유닛가 공지되어 있다.
또한, 구동 유닛은 각각의 전기 장치의 구동축을 연결시키거나 또는 휠 구동축들에 연결될 수 있도록 하는 변속기 서브 유닛을 포함한다.
제 2 변속 스테이지가 카운터 샤프트 유닛에 결합되며, 상기 카운터 샤프트 유닛은 일체형 클러치를 구비하고, 휠 구동축에 추가로 연결됨으로써, 상기 클러치의 위치에 따라 내연기관이 상기 제 2 변속 스테이지를 통해 상기 휠 구동축들에 결합될 수 있다.
DE 10 2017 127 695.5(미공개)는 토크 전달을 위해 제 1 부분 구동 트레인을 통해 제 1 전기 장치 및 내연기관과 작동 관계에 있으며, 제 2 부분 구동 트레인을 통해 제 2 전기 장치와 작동 관계에 있는 변속기 입력 샤프트를 갖는 하이브리드 차량용 구동 트레인을 개시하고 있다.
제 2 전기 장치는 토크를 전달하기 위해 변속기 입력 샤프트에 영구적으로 연결되고, 제 1 전기 장치 및 내연기관은 토크 전달을 위해 결합 가능한 방식으로 변속기 입력 샤프트에 연결될 수 있다.
상기 제 1 전기 장치 및/또는 제 2 전기 장치는 냉각되도록 설계될 수 있다.
차량 냉각 회로로부터의 수냉 또는 변속기로부터의 변속기 오일을 사용한 오일 냉각에 의해 냉각이 구현되는 경우 특히 바람직하다.
또한 사용되는 분리 클러치는 오일 냉각식 다중 플레이트 클러치의 형태로 설계될 수 있다.
DE 10 2017 114 395.5(미공개)는 하우징 및 상기 하우징에 배열되고 냉각제에 의해 냉각되며 구동 토크를 생성하기 위한 전기 구동기를 갖는 전기 구동 장치를 개시하고 있다.
상기 전기 구동 장치는 또한 하우징 상에 배치되는 전자 유닛을 가지고 있으며, 상기 전자 유닛에 의해 생성된 열은 상기 하우징 내의 냉각제로 전달될 수 있도록 되어 있다.
이러한 목적으로 사용되는 냉각 시스템은 상기 전자 유닛으로부터 열을 흡수하여, 예컨대 냉각기 또는 열 교환 장치 내에 냉각을 위해 공급할 수 있다.
상기 전기 구동기를 냉각하기 위해 제공되는 냉각제는 전력 전자 장치를 냉각시키기 위해서도 사용될 수 있다.
WO 2015/078464 A1은 하이브리드 구동 유닛용 하이브리드 모듈을 개시하고 있으며, 여기서 상기 하이브리드 모듈은 전력 전자 장치를 갖는 전력 전자 장치 모듈에 의해 작동될 수 있다.
상기 전력 전자 장치 모듈은 하이브리드 모듈의 구성 요소 상에 배치된다.
특히, 상기 전력 전자 장치들이 상기 하이브리드 모듈을 둘러싸는 외부 및/또는 상기 하이브리드 모듈의 내부로부터 밀봉될 수 있도록 제공된다.
냉각제가 전력 전자 부품의 하우징의 플랜지로부터 열을 흡수하여 이를 멀리 전달할 수 있도록 추가로 제공된다.
WO 2015/078465 A1은 하이브리드 구동 유닛용 하이브리드 모듈을 개시하며, 여기서 냉각제는 상기 하이브리드 모듈을 작동하기 위한 전력 전자 장치 모듈을 통해 유동할 수 있다.
결과적으로, 하이브리드 모듈과 전력 전자 장치 모듈을 위한 별도의 냉각제 유동을 피할 수 있다.
본 발명의 목적은 공간 제약이 크게 필요없이 에너지 효율적인 작동을 가능하게 하는 전기 구동식 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛 그리고 이를 장착한 구동 어셈블리 및 자동차를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1항에 기재된 본 발명에 따른 구동 유닛, 청구항 9항에 기재된 본 발명에 따른 구동 어셈블리 및 청구항 10항에 기재된 자동차에 의해 달성된다.
상기 구동 유닛의 바람직한 실시예는 종속항 2항 내지 8항에 기재되어 있다.
청구항들의 특징들은 본 발명의 추가 실시예를 포함하고 있는 이하 기재되는 설명 및 도면에 도시된 특징들을 포함하여 임의의 기술적으로 유용한 방식으로 결합될 수 있다.
본 발명은 전기 구동식 자동차, 특히 하이브리드 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛을 제공한다.
상기 구동 유닛은 제 1 전기 장치, 제 2 전기 장치 및 출력 샤프트를 포함하고, 상기 제 2 전기 장치의 로터는 상기 출력 샤프트에 연결되어 함께 회전하며, 상기 구동 유닛은 토크 전달을 위해 상기 제 1 전기 장치의 로터를 상기 출력 샤프트에 연결될 수 있게 하거나 연결시키는 분리 클러치를 더 포함한다.
또한, 상기 구동 유닛은 2 개의 전기 장치 중 적어도 하나를 제어하기 위한 전력 전자 장치들 및 냉각제의 유동을 구현하여 상기 전력 전자 장치들을 적어도 부분적으로 냉각시키기 위한 유동 시스템을 더 포함하며, 상기 구동 유닛은 상기 유동 시스템의 구성 요소로서 상기 냉각제를 냉각시킬 수 있는 열교환기를 더 포함한다.
이러한 방식으로, 전력 전자 장치들은 효율적인 방식으로 냉각될 수 있다.
각 전기 장치의 제어 연결을 위해, 상기 전력 전자 장치들은 대응하는 연결부들을 갖고 있으며, 상기 연결부들은 바람직하게는 고전압 접촉용으로 설계된다.
2 개의 전기 장치들은 바람직하게는 서로에 대해 동축적으로 배열되지만, 본 발명은 상기 2 개의 전기 장치들의 회전축이 축 방향으로 평행하게 배열되는 것을 배제하지 않는다.
상기 유동 시스템은 다른 매체의 사용을 배제하지 않지만, 냉각제로서 오일을 운반하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 유동 시스템은 상기 전력 전자 장치에서 냉각제로 열이 전달될 수 있도록, 상기 냉각제가 상기 전력 전자 장치의 주변으로 또는 상기 전력 전자 장치를 통해 전달될 수 있도록 설계된다.
이후, 더 높은 온도로 가열된 냉각제는 열교환 장치 또는 열교환기, 특히 열교환기를 통해 유동하는 제 2 유체로 공급되며, 여기에서 열은 냉각제에 의해 냉각된다.
상기 분리 클러치는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 또는 그 반대로 전환할 수 있는 전환 가능한 클러치이다.
상기 분리 클러치는 2 개의 전기 장치 사이의 토크 전달 경로에 배치된다.
상기 구동 유닛은 제 1 전기 장치의 로터에 견고하게 연결된 제 1 샤프트가 제 2 전기 장치의 로터에 견고하게 연결된 출력 샤프트의 내부에 반경 방향으로 배치되도록 설계될 수 있다.
상기 제 1 샤프트는 분할되도록 설계될 수 있으며, 중앙 중공 샤프트의 형태로 제공될 수 있고, 상기 중앙 중공 샤프트 상의 일부 영역에는 허브가 배치되어 함께 회전할 수 있으며, 상기 허브는 또한 상기 제 1 전기 장치의 로터에 연결되어 함께 회전할 수 있다.
따라서, 상기 분리 클러치의 반경 방향 내측은 공동 회전을 위해 제 1 전기 장치 상의 허브에 연결될 수 있으며, 상기 분리 클러치의 반경 방향 외측은 공동 회전을 위해 제 2 전기 장치의 로터에 연결된 출력 샤프트에 연결될 수 있다.
또한, 상기 구동 유닛은 변속기 입력 샤프트라고도 명명되는 상기 구동 유닛의 출력 샤프트와 작동 연결관계에 있는 변속기를 가질 수 있으며, 따라서, 상기 출력 샤프트에 의해 제공되는 토크 또는 상기 출력 샤프트에 의해 실현되는 회전 운동은 상기 변속기를 통해 상승 또는 하락되어 자동차의 추가 변속기 유닛으로 전달될 수 있으며, 또는 자동차의 구동 휠로 직접 전달될 수 있다.
이러한 변속기는 차동 변속기를 포함하거나 이와 같이 설계될 수 있다.
상기 변속기는 출력 샤프트의 외부 톱니와 맞물리는 제 1 기어 휠을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 제 1 기어 휠은 구동 유닛에 변속 스테이지를 실현한다.
상기 제 1 기어 휠은 변속기의 카운터 샤프트에 결합되어 함께 회전할 수 있으며, 그 외부 톱니는 차동 변속기의 입력 기어 휠과 차례로 맞물려 제 3 변속 스테이지를 실현한다.
상기 구동 유닛은 바람직하게는 2 개의 전기 장치가 적어도 일부 영역에 배열된 하우징을 포함하고, 여기서 전력 전자 장치들은 상기 하우징의 반경 방향 외측에 배열된다.
이는 상기 전력 전자 장치들이 상기 구동 유닛의 하우징의 외측에, 특히 2 개의 전기 장치 중 적어도 하나의 회전축에 대해 방사상으로 배열된다는 것을 의미한다.
상기 구동 유닛의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 전력 전자 장치들은 2 개의 전기 장치 모두를 제어하도록 구성된다.
상기 전력 전자 장치들은 대응되는 방식으로 2 개의 전기 장치들에 전기적으로 연결된다.
상기 구동 유닛를 갖는 자동차의 냉각 시스템에 최적으로 통합될 수 있도록, 상기 유동 시스템은 상기 구동 유닛을 장착하게될 또는 상기 구동 유닛을 장착하고 있는 자동차의 냉각 시스템에 상기 유동 시스템을 연결하기 위한 유체 인터페이스를 갖는다.
상기 유체 인터페이스는 상기 열교환기로부터 이동되는 냉각제를 자동차의 냉각 시스템으로 전달하여 공급할 수 있으므로, 상기 구동 유닛의 전체 냉각 시스템이 상기 구동 유닛이 장착된 자동차의 냉각 시스템에 통합된다.
상기 전력 전자 장치는 2 개의 전기 장치 중 적어도 하나의 온도를 결정하기 위해 로터 위치 센서 및/또는 온도 센서를 제어하도록 추가로 구성될 수 있다.
상응하는 방식으로, 이러한 센서들과의 접촉을 위한 연결부들이 상기 전력 전자 장치에 제공된다.
이러한 연결부들은 저전압 범위를 갖도록 설계하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유동 시스템은 냉각 및/또는 윤활을 위해 상기 분리 클러치에도 냉각제가 공급될 수 있도록 설계될 수 있다.
다른 실시예에서, 유체 작동을 위해 냉각제가 상기 유동 시스템으로부터 상기 분리 클러치로 공급될 수 있도록 상기 유동 시스템 및 분리 클러치가 배열되고 설계된다.
상기 전력 전자 장치는 바람직하게 전자 장치 하우징 및 상기 전자 장치 하우징을 상기 구동 유닛의 하우징에 기계적으로 고정시키는 적어도 하나의 연결 요소를 포함한다.
본 발명에 따르면, 밀봉 요소와 같은 추가의 중간층이 상기 연결 요소와 전자 장치 하우징 및/또는 상기 연결 요소와 구동 유닛의 하우징 사이에 배치되는 것을 배제하지 않는다.
상기 연결 요소는 바람직하게 각각의 전기 장치에 제공되고 각각의 전기 장치의 반경 방향 외측에 배치된다.
이 경우, 상기 연결 요소는 바람직하게 상기 전력 전자 장치에 대한 상기 구동 유닛의 하우징의 유체 밀봉 또는 상기 전력 전자 장치로부터 각각의 전기 장치까지 라인 요소의 통로에 대한 밀봉을 실현한다.
이에 따라, 상기 연결 요소는 상기 전력 전자 장치들이 위치하거나 상기 전력 전자 장치들로 둘러싸인 건조한 환경과 상기 하우징으로 둘러싸인 내부에 의해 형성되는 습한 영역을 밀봉한다.
상기 구동 장치의 하우징은 유압 시스템, 액추에이터 시스템 및/또는 전기 기계식 주차 잠금 장치를 제어하기 위한 라인 요소용 추가 인터페이스 또는 부싱을 가질 수 있다.
상기 전력 전자 장치들은 상응하는 방식으로, 즉, 상기 전력 전자 장치들의 하우징 상에 배열된 연결 요소를 상기 구동 유닛의 하우징 상에 반경 방향으로 배치하거나, 상기 전력 전자 장치들의 하우징 상에 배열된 연결 요소를 상기 구동 장치의 하우징 상에 반경 방향으로 배치하는 방식으로 설치된다.
또한, 상기 전력 전자 장치들은 자동차의 제어 장치 및/또는 배터리와 같은 에너지 저장소를 연결하기 위한 적어도 하나의 제어 인터페이스를 가질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 구동 유닛이 장착될 자동차의 제어 장치와 같은 연결될 장치의 수에 따라 복수의 제어 인터페이스가 제공된다.
바람직한 실시예에서, 상기 구동 유닛의 유동 시스템은 적어도 상기 하우징의 채널들에 의해 형성된 섹션들에 형성된다.
본 발명에 따른 구동 유닛의 이러한 구성은, 이들 섹션에 추가적으로 라인 요소를 제공할 필요가 없기 때문에 작은 공간 요구를 가능하게한다.
본 발명의 또 다른 측면은 본 발명에 따른 구동 유닛 및 내연기관을 갖는 구동 어셈블리로서, 특히 제 1 전기 장치의 로터에 간접적으로 결합되거나 결합될 수 있는 구동 어셈블리이다.
상기 내연기관은 제 1 샤프트를 통해 연결되거나, 필요하다면 진동 댐퍼를 개재하여 추가 커플링 장치를 통해 제 1 샤프트에 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 구동 어셈블리는 변속기 또는 휠 드라이브의 입력 요소를 포함하며, 상기 내연기관은 상기 구동 유닛을 통해 상기 변속기에 기계적으로 연결되거나 연결될 수 있고, 또는 상기 구동 유닛의 분리 클러치를 통해 상기 휠 드라이브의 입력 요소에 기계적으로 연결되거나 연결될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 구동 어셈블리는 변속기를 통해 구동 유닛의 출력 샤프트에 연결된 적어도 하나의 휠 구동축을 포함하여, 상기 출력 샤프트에 의해 실현된 회전 운동이 상기 변속기를 통해 상기 휠 구동축으로 전달될 수있다.
또한, 상기 내연기관 및 상기 제 1 전기 장치의 로터에 연결되어 함께 회전하는 제 1 샤프트 사이에서, 본 발명에 따른 구동 어셈블리는 상기 제 1 샤프트 상에서 상기 내연기관에 의해 실현되는 회전 운동의 속도를 변환하기 위한 목적으로 제 1 변속 스테이지를 가질 수 있다.
상기 내연기관의 출력 요소는 댐퍼 유닛 또는 상기 내연기관과 구동 유닛 사이의 토크 전달 경로를 개폐하기 위한 클러치 또는 댐퍼 유닛과 클러치의 조합일 수 있다.
또한, 상기 출력 요소는 상기 제 1 샤프트의 외부 톱니와 맞물려 제 1 변속 스테이지를 실현하는 구성 요소로서 내부 톱니형 기어 휠을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는, 본 발명에 따른 구동 어셈블리를 갖는 자동차 및 구동 유닛의 유동 시스템이 유체 인터페이스를 통해 유체적으로 결합되는 자동차 냉각 시스템이다.
전술한 발명은 바람직한 실시예들을 보여주는 관련 도면들을 참조하여 관련 기술 배경에 기초하여 아래에서 상세히 설명된다.
본 발명은 단순히 개략적인 도면에 의해 제한되지 않으며, 도면에 도시된 실시예들은 도시된 치수에 제한되지 않는다는 점에 유의해야한다.
본 발명은 개별 어셈블리들을 효율적으로 공간 제약이 크게 필요없이 제어할 수 있는 장비를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구동 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구동 유닛의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구동 유닛의 세부사항을 보여주는 사시도이다.
도 4는 전력 전자 장치의 평면도이다.
도 5는 전력 전자 장치만 도시하는 사시도이다.
도 6은 조립 전 본 발명에 따른 구동 유닛과 전력 전자 장치를 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 구동 유닛의 단면도이다.
도 1은 공통 회전축(101) 상에 배열된 제 1 전기 장치(110) 및 제 2 전기 장치(120)를 갖는 전기 구동식 자동차, 특히 하이브리드 자동차의 구동 트레인을 위한 구동 유닛(100)을 도시한다.
상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)는 상기 회전축(101) 및 상기 제 2 전기 장치(120)의 로터(121)와 동축으로 배열된다.
상기 제 1 전기 장치(110)의 스테이터(112) 및 제 2 전기 장치(120)의 스테이터(122)는 상기 구동 유닛(100)의 하우징(102)에 수용된다.
상기 제 1 전기 장치의 로터(111)는 제 1 샤프트(130)에 연결되어 함께 회전한다.
상기 제 2 전기 장치(120)의 로터(121)는 변속기 입력 샤프트로 명명될 수 있는 출력 샤프트(140)에 연결되어 함께 회전한다.
또한, 상기 구동 유닛(100)은 분리 클러치(150)를 포함하는데, 상기 분리 클러치(150)에 의해 상기 제 1 전기 장치(110) 및 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)에 연결되어 함께 회전하는 제 1 샤프트(130)에 연결된 내연기관이 토크 전달을 위해 출력 샤프트에 연결될 수 있거나 연결된다.
도시된 실시예에서, 상기 제 1 샤프트(130)는 2 개의 부분으로 설계되는데, 즉, 중앙 중공 샤프트(132) 및 상기 중공 샤프트(132) 상에 배치 및 연결되어 함께 회전하는 허브(133)로 구성되고, 여기서, 상기 허브(133)는 또한 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)에 고정적으로 연결된다.
상기 허브(133)는 상기 분리 클러치(150)의 반경 방향 내측(151)을 형성하거나 상기 분리 클러치(150)의 입력측에 견고하게 연결된다.
상기 분리 클러치(150)의 출력측을 구현하는 상기 분리 클러치(150)의 반경 방향 외측(152)은 상기 출력 샤프트(140)에 연결되어 함께 회전한다.
상기 분리 클러치(150)는 개방 상태에서 폐쇄 상태로 또는 그 반대로 전환될 수 있는 전환 가능한 클러치이다.
이를 위해, 상기 분리 클러치(150)에는 작동 시스템(153)이 제공된다.
이와 같이, 상기 분리 클러치(150)가 폐쇄되면, 상기 제 1 샤프트(130)에서 상기 출력 샤프트(140)로 또는 그 반대로 토크가 전달될 수 있다.
도시된 실시예에서, 2 개의 전기 장치(110, 120)는 직렬로 배열되고, 상기 2 개의 전기 장치(110, 120)의 로터들(111, 121) 또는 그 회전축들은 동축적으로 배열된다.
상기 제 1 샤프트(130) 또는 그 중앙 중공 샤프트(132)는 출력 샤프트(140) 내에서 반경 방향으로 연장되어 상기 구동 유닛(100)에 필요한 전체 부피를 작게 만들 수 있다.
또한, 도시된 상기 구동 유닛은 변속기 입력 샤프트라고도 명명되는 상기 구동 유닛(100)의 출력 샤프트(140)와 작동 연결관계에 있는 변속기(160)를 가질 수 있으며, 따라서, 상기 출력 샤프트에 의해 제공되는 토크 또는 상기 출력 샤프트(140)에 의해 실현되는 회전 운동은 상기 변속기(160)를 통해 상승 또는 하락되어 자동차의 추가 변속기 유닛으로 전달될 수 있으며, 또는 자동차의 구동 휠로 직접 전달될 수 있다.
도시된 실시예에서, 상기 변속기(160)는 차동 변속기(170)를 포함한다.
또한, 상기 변속기(160)는 상기 출력 샤프트(140)의 외부 톱니(141)와 맞물리는 제 1 기어 휠(161)을 포함한다.
따라서 제 2 변속 스테이지(162)가 상기 제 1 기어 휠(161)에 의해 구동 유닛(100)에서 실현된다.
상기 제 1 기어 휠(161)은 기어(160)의 카운터 샤프트(163)에 결합되어 함께 회전하며, 그 외부 톱니(164)는 차동 기어(170)의 입력 기어 휠(171)과 차례로 맞물려 제 3 변속 스테이지를(172)를 구현한다.
상기 구동 유닛(100)은 본 발명에 따른 구동 어셈블리(200)의 유사하게 예시된 실시예의 일부이다.
상기 구동 어셈블리(200)는 추가적으로 내연기관(도시 안됨)을 가지며, 상기 내연기관은 도시된 연결부(210)에 연결될 때, 상기 제 1 샤프트(130)를 통해 또는 추가의 커플링을 개재하여 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)에 결합되어 함께 회전한다.
도시된 구동 어셈블리(200)는 내연기관용 연결부(210)(도시 안됨) 및 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)에 연결되어 함께 회전하는 상기 제 1 샤프트(130) 사이에 제 1 변속 스테이지(142)가 형성될 수 있도록 설계되어, 상기 내연기관 또는 그 연결부(210)에 의해 실현된 회전 운동의 속도를 상기 제 1 샤프트(130)에 전달한다.
이를 위해, 상기 내연기관의 출력 요소(220)는 댐퍼 유닛(221) 또는 상기 내연기관과 구동 유닛(100) 사이의 토크 전달 경로를 개폐하기 위한 클러치(222) 또는 댐퍼 유닛(221)과 클러치(222)의 조합을 가질 수 있다.
또한, 상기 출력 요소(220)는 상기 제 1 샤프트(130)의 외부 톱니(131)와 맞물려 제 1 변속 스테이지(142)를 실현하는 구성 요소로서 내부 톱니형 기어 휠(223)을 가질 수 있다.
도시된 예시적인 실시예에서, 상기 출력 요소(220)의 회전축이 상기 구동 유닛(100)의 회전축(101)에 대해 측 방향으로 오프셋되어 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 내연기관(미도시)에 의해 발생된 회전 운동은 상기 출력 요소(220)와 상기 제 1 샤프트(130) 상의 상기 제 1 변속 스테이지(142)를 통해 유도될 수 있고, 따라서 그 상부에 배치되는 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터 (111)에 발전기로서 작동하기 위한 회전 운동이 설정될 수 있다.
상기 분리 클러치(150)가 폐쇄되면, 인가된 회전 운동은 상기 제 1 전기 장치(110)를 통해 전기 모터 구동에 의해 증폭되어 상기 제 1 샤프트(130)로부터 상기 출력 샤프트(140)로 전달될 수 있다.
상기 제 2 전기 장치(120)의 로터(122)와 상기 출력 샤프트(140)가 함께 회전할 수 있도록 연결되므로, 상기 제 2 전기 장치(120)가 제공하는 토크가 상기 출력 샤프트(140)에도 적용될 수 있다.
선택적으로, 상기 분리 클러치(150)가 개방되면, 상기 출력 샤프트(140)를 회전시키기 위해 상기 제 2 전기 장치(120)만 단독으로 작동할 수 있다.
상기 출력 샤프트(140)의 회전 운동은 상기 외부 톱니(141)를 통해 연결된 기어(160)의 제 1 기어(161)로 향하고, 여기서 제 2 변속 스테이지(162)가 실현된다.
상기 제 1 기어(161)로부터, 토크 또는 회전 운동은 상기 카운터 샤프트(163)로 향하고, 여기서 상기 입력 기어 휠(171)을 통해 차동 변속기(170)로 제공된다.
토크는 상기 차동 변속기(170)로부터 휠 구동 샤프트(도시 안됨)로 전달되거나, 필요하다면 토크 또는 속도를 높이거나 낮추기 위해 추가 변속기로 전달된다.
예시된 구동 어셈블리(200)는 자동차를 구동하기 위한 내연기관의 단독 작동 또는 상기 제 2 전기 장치 및/또는 상기 제 1 전기 장치를 추가한 작동, 내연기관의 작동 과정 동안 상기 제 2 전기 장치 및/또는 제 1 전기 장치의 동시적인 발전기 작동, 상기 제 2 전기 장치의 단독 작동, 또는 상기 제 1 전기 장치 및/또는 상기 제 2 전기 장치의 회복 작동과 같은 다양한 구동 상태를 실현할 수 있다.
도 2는 전력 전자 장치들(1)이 하우징(102)의 반경 방향 외측에 배치되고 커버(4)로 폐쇄 된 전자 장치 하우징(3)에 위치하는 것을 명확하게 보여주는 구동 유닛을 사시도로 도시하고 있다.
배터리 연결부(6)는 상기 전력 전자 장치(1) 상에 위치하며, 따라서 에너지 저장소를 연결하기 위한 제어 인터페이스를 형성한다.
상기 전자 장치 하우징(3)의 커버(4)에서, 특히 소위 CAN 연결로 설계될 수 있는 차량 제어 유닛(도시안됨)에 연결부(5)가 제공된다.
따라서, 차량 제어 유닛(5)에 대한 이러한 연결부는 본 발명에 따른 구동 유닛이 통합되는 차량과의 제어 연결을 위한 제어 인터페이스로 기능한다.
상기 전력 전자 장치(1)에 기계적으로 연결되는 열교환기(40)가 제공되며, 상기 열교환기는 열교환 장치로 설계될 수 있다.
도 3은 상기 전력 전자 장치를 다시 사시도로 도시하고 있으며, 여기서 냉각제 연결부(50)가 명확하게 도시되며, 상기 냉각제 연결부는 상기 전력 전자 장치를 냉각 시스템에 연결하기 위한 유체 인터페이스를 형성한다.
상기 냉각제 연결부(50)는 냉각제의 유입을 위한 하우징(102)의 유입구(51) 및 냉각제의 배출을 위한 하우징(102)의 유출구(52)를 포함한다.
도 4는 상기 조립된 상태의 전력 전자 장치를 도시하고 있으며, 여기서 상기 제 1 전기 장치에 제공되는 제 1 연결 요소(10)와 제 2 전기 장치에 제공되는 제 2 연결 요소(20)를 명확하게 볼 수 있다.
이러한 연결 요소들(10, 20)은 기계적 연결을 위해 그리고 필요한 경우 하우징(102) 상의 전력 전자 장치(1)의 유체 밀봉을 위해 사용된다.
상기 연결 요소들(10, 20)은 전력 전자 장치(1)를 사시도로 보여주는 도 5에서 더욱 명확하게 볼 수 있다.
여기에서, 2 개의 연결 요소들(10, 20)이 전자 장치 하우징(3)의 밑면에 배열되고, 이들은 제 1 방사상 밀봉부(11) 및 제 2 방사상 밀봉부(21)에 의해 상기 전자 장치 하우징(3)으로부터 밀봉된다는 것을 알 수 있다.
또한, 조립 방향(60)은 전자 장치 유닛(1)이 조립하는 동안 상기 구동 유닛(100)의 하우징(102) 상에서 반경 방향으로 배치되는 것을 나타내는 도 5로부터 볼 수 있다.
도 6은 기본적으로 조립 공정을 도시하며, 여기서 조립하는 동안 상기 전력 전자 장치(1)가 하우징(102)의 반경 방향 외측(103)의 반경 방향으로 접근하는 것을 보여주기 위해 조립 방향(60)이 표시되며, 상기 반경 방향은 회전축(101)에 수직인 방향으로 이해될 수 있다.
또한, 이러한 이동이 조립 방향(60)을 따라 수행될 때, 상기 제 2 연결 요소(20)가 하우징(102) 내의 리셉터클(105)과 맞물려 연결 요소(20)를 위한 대향 밀봉 표면을 형성함을 알 수 있다.
도 7은 구동 유닛(100)을 통한 섹션 내의 유동 시스템(30)을 도시한다.
이는 하우징(102) 내의 채널들(104)을 통과하는 유동 경로(32)에 의해 형성된다.
냉각제(31)는 이러한 채널들(104)을 통해 전달된다.
상기 냉각제(31)가 유입구(51)를 통해 하우징(102)으로 유입되고, 유입구(33)를 통해 상기 전력 전자 장치(1) 또는 전력 장치 하우징(3)으로 통과하는 것을 볼 수 있다.
상기 냉각제(31)는 상기 전자 장치 하우징을 통해 유동하고, 유출구??(34)를 통해 하우징(102) 내의 채널을 다시 통과한다.
이곳에서, 상기 냉각제(31)는 열교환기(40)로 전달되고, 여기서, 냉각제(31)에 의해 흡수된 열은 바람직하게는 여기에 도시되지 않은 추가 유체에 방출되고, 상기 열교환기(40)를 통해 유동한다.
이후, 냉각제(31)는 상기 구동 유닛이 통합된 자동차의 냉각 시스템으로(도시하지 않은 방식으로) 전달될 수 있다.
상기 구동 유닛과 상기 구동 유닛을 장착한 구동 어셈블리는 상기 구동 유닛의 개별 어셈블리들을 효율적으로 공간 제약이 크게 필요없이 제어할 수 있도록 한다.
1 전력 전자 장치
2 제어 연결부
3 전자 장치 하우징
4 전자 장치 하우징의 커버
5 차량 제어 유닛 연결부
6 배터리 연결부
10 제 1 연결 요소
11 제 1 방사상 밀봉체
20 제 2 연결 요소
21 제 2 방사상 시일
30 유동 시스템
31 냉각제
32 유동 경로
33 전력 전자 장치 유입구
34 전력 전자 장치 유출구
40 열교환기
50 냉각제 연결부
51 하우징 유입구
52 하우징 유출구
60 조립 방향
100 구동 유닛
101 회전축
102 하우징
103 하우징의 반경 방향 외측
104 하우징 내 채널
105 리셉터클
110 제 1 전기 장치
111 제 1 전기 장치의 로터
112 제 1 전기 장치의 스테이터
120 제 2 전기 장치
121 제 2 전기 장치의 로터
122 제 2 전기 장치의 스테이터
130 제 1 샤프트
131 제 1 샤프트의 외부 톱니
132 중앙 중공 샤프트
133 허브
140 출력 샤프트
141 출력 샤프트의 외부 톱니
142 제 1 변속 스테이지
150 분리 클러치
151 분리 클러치의 반경 내측
152 분리 클러치의 반경 외측
153 작동 시스템
160 변속기
161 제 1 기어 휠
162 제 2 변속 스테이지
163 카운터 샤프트
164 카운터 샤프트의 외부 톱니
170 차동 변속기
171 입력 기어 휠
172 제 3 변속 스테이지
200 구동 어셈블리
210 내연기관용 연결부
220 출력 요소
221 댐퍼 유닛
222 클러치
223 내부 톱니형 기어 휠

Claims (10)

  1. 전기 구동식 자동차, 특히 하이브리드 자동차의 구동 트레인용 구동 유닛(100)으로서, 제 1 전기 장치(110), 제 2 전기 장치(120) 및 출력 샤프트(140)를 포함하고, 상기 제 2 전기 장치(120)의 로터(121)는 상기 출력 샤프트(140)에 연결되어 함께 회전하며, 토크 전달을 위해 상기 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)를 상기 출력 샤프트(140)에 연결될 수 있게 하거나 연결시키는 분리 클러치(150)를 더 포함하는 구동 유닛(100)으로서,2 개의 전기 장치(110, 120) 중 적어도 하나를 제어하기 위한 전력 전자 장치들(1) 및 냉각제(31)의 유동을 구현하여 상기 전력 전자 장치들(1)을 적어도 부분적으로 냉각시키기 위한 유동 시스템(30)을 더 포함하며,상기 구동 유닛(100)은 상기 유동 시스템(30)의 구성 요소로서 상기 냉각제(31)를 냉각시킬 수 있는 열교환기(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 유닛은 상기 2 개의 전기 장치(110, 120)가 적어도 일부 영역에 배치되는 하우징(102)을 구비하며, 상기 전력 전자 장치들(1)은 상기 하우징(102)의 반경 방향 외측(103)에 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전력 전자 장치들(1)은 상기 2 개의 전기 장치(110, 120) 모두를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 시스템(30)은 상기 유동 시스템(30)을 상기 구동 유닛(100)이 장착될 또는 장착된 자동차의 냉각 시스템에 연결하기 위한 유체 인터페이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 전자 장치들(1)은 2 개의 전기 장치(110, 120) 중 적어도 하나의 온도를 결정하기 위해 로터 위치 센서 및/또는 온도 센서를 제어하도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  6. 제2항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 전자 장치들(1)은 전자 장치 하우징(3) 및 상기 전자 장치 하우징(3)을 상기 구동 유닛(100)의 하우징(102)에 기계적으로 고정시키는 적어도 하나의 연결 요소(10, 20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 전자 장치들(1)은 자동차의 제어 장치 및/또는 배터리와 같은 에너지 저장소를 연결하기 위한 적어도 하나의 제어 인터페이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 시스템(30)은 상기 하우징(102) 내에서 적어도 채널들(104)에 의해 형성된 부분들에 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 따른 구동 유닛(100) 및 함께 회전될 수 있도록 제 1 전기 장치(110)의 로터(111)에 결합되거나 결합될 수 있는 내연기관을 포함하는 구동 어셈블리.
  10. 제9항에 따른 구동 어셈블리 및 구동 유닛(100)의 유동 시스템(30)이 유체 인터페이스를 통해 유체 결합되는 자동차 냉각 시스템을 포함하는 자동차.
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