KR20210064539A - 하이브리드 차량의 모터 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 모터 구조에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 모터 구조는 엔진에 인접하여 엔진과 변속기 사이에 위치하는 모터 어셈블리 및 상기 엔진과 상기 모터 어셈블리가 선택적으로 체결되도록 구성되는 엔진클러치를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 모터의 외각에 위치하는 스테이터, 상기 스테이터 내측에 위치하는 로터 및 상기 로터 내측에 위치하는 일체형 슬리브를 포함하고, 상기 일체형 슬리브는 상기 엔진클러치와 상기 로터 사이에 일체로 제작되도록 구성되는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.

Description

하이브리드 차량의 모터 구조{Structure for Motor of Hybrid Vehivle}
본 발명은 하이브리드 차량의 모터 구조에 관한 것으로, 더 바람직하게, HEV 모드에서 EV 모드 전환시 발생하는 래틀 소음을 감소하기 위한 하이브리드 차량의 모터 구조에 관한 것이다.
하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)는 내연 엔진에 전기 모터를 적용하거나, 내연 엔진과 연료전지를 혼합하여 사용하는 등 2가지 이상의 구동원을 혼합 적용한 자동차를 말한다. 하이브리드 자동차는 내연 엔진으로 구동되는 기존 차량에 비해 친환경적이고 연비나 성능면에서 많은 장점을 갖는다.
예를 들어, 하이브리드 자동차는 자동 변속기에 전기 모터가 장착된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식을 적용한 파워 트레인을 구비할 수 있다.
TFMED 방식이 적용된 하이브리드 전기 자동차의 운전 모드는 크게 엔진과 전기 모터가 함께 구동되는 HEV 모드와, 전기 모터만 구동되는 EV 모드로 구분된다. 여기서 EV 모드와 HEV 모드의 주행모드 선택은 파워 트레인의 엔진 클러치에 대한 작동을 제어함으로써 수행된다.
도 1은 일반적인 TMED 방식의 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면 TMED 방식의 하이브리드 자동차의 파워 트레인은 자동 변속기(1)와, 전기 모터(2)와, 엔진 클러치(3)를 구비한다.
전기 모터(1)는 스테이터(2a)와 로터(2b)를 포함하며, 로터(2b) 내측에 엔진 클러치(3)가 연결되도록 장착된다. 즉, 로터(2b)의 회전축(2c)은 엔진클러치(3)의 리테이너(4)와 서로 연결되어 자동 변속기(1)의 입력축(6)으로 동력이 전달될 수 있다.
엔진 클러치(3)는 다판 클러치(5)를 구비하며, 상술한 바와 같이 자동 변속기(1)와 전기 모터(2)를 연결하거나 자동 변속기(1)와 엔진(미도시)의 구동축을 연결시킬 수 있다. 이를 위해 엔진 클러치(3)는 자동 변속기(1)의 입력축(6)과 직렬로 연결된 전방축(7)을 통해 입력되는 엔진의 동력을 자동 변속기(1)의 입력축(6)으로 제공할 있다.
이와 같은 TMED 방식의 하이브리드 자동차의 파워 트레인은 EV 모드와 HEV 모드로 전환을 하도록 동작한다. 그런데 EV 모드에서 HEV 모드로 진입시, 엔진 토크가 갑자기 변화함에 따라 엔진 클러치가 떨리면서 래틀(rattle) 소음을 발생시키는 경우가 생길 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 아우터보스(10)와 로터 슬리브(8)의 부품간의 간극에 의해 EV 모드에서 HEV 모드로 진입시 래틀 소음이 발생하는 문제점이 존재하였다.
특허문헌1: 대한민국 출원 특허 2007-0125221호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, TMED 하이브리드 차량에 있어서, HEV 모드에서 EV 모드 전환시 발생하는 래틀 소음을 감소하기 위한 목적이 있다.
본 발명은 로터 슬리브, 엔진클러치 리테이너 드럼, 엔진클러치 아우터 보스로 형성되는 구성을 통합하여 구조적 단순화를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 하이브리드 차량의 모터 구조는 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 엔진에 인접하여 엔진과 변속기 사이에 위치하는 모터 어셈블리; 및 상기 엔진과 상기 모터 어셈블리가 선택적으로 체결되도록 구성되는 엔진클러치;를 포함하고, 상기 모터 어셈블리는, 모터의 외각에 위치하는 스테이터; 상기 스테이터 내측에 위치하는 로터; 및 상기 로터 내측에 위치하는 일체형 슬리브;를 포함하고, 상기 일체형 슬리브는 상기 엔진클러치와 상기 로터 사이에 일체로 제작되도록 구성되는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
또한, 상기 일체형 슬리브의 상기 변속기와 마주하는 일면과 인접하여 위치하는 레졸버;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
또한, 상기 일체형 슬리브의 상기 변속기와 마주하는 일면에 위치하고, 상기 로터의 중심축과 인접하여 위치하는 볼 베어링;을 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
또한, 상기 일체형 슬리브는 플로우포밍 단조 공법으로 구성되는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
또한, 상기 엔진과 상기 모터 어셈블리가 마주하는 위치에 구성되는 토셔널 댐퍼;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 단순화된 일체형 슬리브 구조를 제공하여, 경제적 측면에서 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 일체형 슬리브 구조를 통해서 엔진과 모터간의 레이아웃 개선의 효과를 제공한다.
더욱이, 본 발명은 로터의 관성력에 의해 발생되는 진동 감쇠를 통해 래틀 소음 개선의 효과를 갖는다.
도 1은 종래 기술로서, TMED 하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이의 체결관계를 측단면도로 도시하고 있다.
도 2는 종래 기술로서, 로터 슬리브, 엔진클러치 리테이너 드럼, 엔진클러치 아우터 보스의 결합관계를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, TMED 하이브리드 차량의 엔진과 모터 어셈블리간의 체결관계를 블록도로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, TMED 하이브리드 차량의 엔진과 모터 사이의 체결관계를 측단면도로 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...어셈블리" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 TMED 하이브리드 차량의 모터 구조에 관한 것으로, 엔진(100)과 변속기(200)측 사이에 모터가 위치하고 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이에 엔진클러치(400)가 위치하는 구조를 갖는다. 더욱이, 모터 어셈블리(300)는 자동변속기(200) 오일에 의해 냉각이 이루어지는 유냉식을 사용할 수 있다.
모터 어셈블리(300)는 최외각에 위치하는 스테이터(310), 스테이터(310)를 기준으로 내측에 위치하여 로터(320)의 회전축(중심축)은 엔진클러치(400)와 서로 체결될 수 있도록 구성되어 변속기(200)의 입력축으로 동력이 전달되도록 구성된다.
다만, 종래에는 로터 슬리브, 엔진클러치(400) 리테이너 드럼 및 엔진클러치(400) 아우터 보스가 별물로 구성되어 차량이 EV 모드에서 HEV 모드로 진입시 개별 구성으로 형성되는 로터 슬리브, 엔진클러치(400) 리테이너 드럼 및 엔진클러치(400) 아우터 보스 사이에 래틀 소음이 발생되는 문제점이 존재하였다.
도 2에서는 종래 기술로서 로터 슬리브와 아우터 보스가 이루는 간극에 의해 EV 모드에서 HEV 모드로 진입시 발생하는 래틀 소음의 원인을 도시하고 있다.
이에, 본 발명에서는 로터 슬리브와 엔진클러치(400)를 감싸도록 구성되는 엔진클러치(400) 리테이너 및 아우터 보스를 일체로 형성하는 구성을 제공하고, 그에 따라 레졸버(340) 및 볼 베어링(350) 위치의 변화를 제공하는 하이브리드 차량의 모터 구조를 제공한다.
도 3 내지 도 4에서는 본 발명의 일 실시예로서, 일체형 슬리브(330)를 포함하는 모터 어셈블리(300)를 개시하고 있는바, 일체로 구성되는 슬리브 구조에 기인하여 래틀 소음을 줄이고 엔진(100)과 모터 사이의 레이아웃을 개선하는 효과를 제공하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, TMED 하이브리드 차량의 구성간의 체결관계를 블록도로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 변속기(200)와 엔진(100) 사이에 모터 어셈블리(300)를 포함하는 하이브리드 구동방식으로, 엔진클러치(400)가 로터(320)와 인접하여 위치하여 엔진클러치(400)를 통해 변속기(200) 입력축으로 모터의 구동력 또는 엔진(100)의 구동력이 선택적으로 인가되도록 구성된다.
엔진클러치(400)는 다판 클러치로 구비될 수 있으며, 변속기(200)와 모터 어셈블리(300)가 체결되거나 변속기(200)와 엔진(100)의 구동축이 연결되도록 구성된다.
모터 어셈블리(300)는 스테이터(310)를 포함하고, 스테이터(310) 내측에 회전 가능하게 위치하는 로터(320)를 포함한다. 더 바람직하게, 로터(320)는 일체형 슬리브(330)와 함께 회전가능 하도록 구성되도록 회전축을 중심으로 드럼형상으로 구성될 수 있다.
일체형 슬리브(330)는 엔진클러치(400)의 축 방향 고정을 수행하는 기능을 포함하고 있으며, 엔진클러치(400) 냉각 오일의 배출홀을 포함하여 구성될 수 있다.
뿐만 아니라, 일체형 슬리브(330)는 변속기(200)와 마주하는 면에 원반형상으로 구성되는 평면부(332)를 더 포함할 수 있다. 평면부(332)는 변속기(200)와 마주하는 면과 실질적으로 평행하도록 구성될 수 있으며, 더 바람직하게, 외측 반경에서 중심 방향으로 갈수록 엔진(100)과 가까운 방향 또는 반대 방향으로 함몰되는 단차를 포함할 수 있다.
일체형 슬리브(330)는 플로우포밍(Flow Forming) 단조 공법으로 제작될 수 있다. 플로우포밍에 의해 일체형 슬리브(330)가 제조됨으로써 금속 조직을 강화시켜 강도를 극대화함으로써 로터 슬리브, 엔진클러치(400) 리테이너 드럼, 엔진클러치(400) 아우터보스를 다원화하여 제조하지 않고 일체화시킬 수 있다. 따라서 부품의 개수와 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
일체형 슬리브(330)를 포함하는 본 발명의 하이브리드 차량의 모터 구조는 엔진(100)과 마주하는 모터 어셈블리(300)의 레이아웃 개선의 효과를 제공할 수 있으며, 엔진(100)과 엔진클러치(400)가 마주하는 사이의 공간을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 엔진(100)과 모터 어셈블리(300)를 포함하는 측단면도를 도시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에서 모터 어셈블리(300)는 변속기(200)와 엔진(100) 사이에 직렬로 연결되도록 구성되고, 엔진클러치(400)를 통해 변속기(200)가 모터 어셈블리(300) 또는 엔진(100)과 선택적으로 체결되도록 구성된다.
모터 어셈블리(300)는 스테이터(310) 내측에 위치하는 로터(320), 로터(320)와 내측에 위치하여 로터(320)의 회전과 동일한 방향으로 회전이 가능한 일체형 슬리브(330)를 포함한다.
일체형 슬리브(330) 내측에는 엔진클러치(400)가 위치하도록 구성되는바, 엔진클러치(400)의 축 방향 이동을 제한할 수 있다. 더욱이, 일체형 슬리브(330)는 엔진클러치(400) 냉각 오일의 배출홀을 포함하여 구성될 수 있다.
일체형 슬리브(330)는 변속기(200)와 마주하는 위치에 구성되는 평면부(332)를 포함할 수 있으며, 평면부(332)와 변속기(200)가 이루는 면 사이에 레졸버(340)가 위치하도록 구성된다.
종래 레졸버(340)는 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이에 위치하여, 유냉식 모터 냉각을 수행하는 구동모터의 냉각 방식에 의해 레졸버(340)의 로터(320)로 오일이 비산되는 문제점이 존재하였다. 더욱이, 비산된 오일에 의해 레졸버(340) 로터(320)의 센서 신호의 정밀도가 떨어졌다.
이와 비교하여, 본 발명의 레졸버(340)는 엔진(100)과 이격되어 위치하도록 구성되는바, 유냉식 모터를 사용하는 모터 어셈블리(300)의 경우에도 레졸버(340)의 센서 신호 정밀도가 일정하게 유지되는 효과가 있다.
더 바람직하게, 본 발명의 일체형 슬리브(330)는 로터(320)의 내측면을 따라 수평방향으로 위치하는 수평부(331)를 포함하고, 변속기(200)와 마주하는 수평부(331) 끝단에 평면부(332)를 포함한다. 수평부(331)는 엔진클러치(400)의 외각을 감싸듯이 위치하며, 변속기(200)와 마주하도록 위치하는 평면부(332)는 레졸버(340)와 인접하여 위치되도록 구성된다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에서 변속기(200)와 마주하는 모터 어셈블리(300) 일단에 위치하고 레졸버(340)와 인접하여 위치하는 볼 베어링(350)의 구성을 포함할 수 있다. 볼 베어링(350)은 로터(320)의 회전축과 인접하여 위치하여 로터(320) 회전에 따라 발생하는 마찰을 저감할 수 있도록 구성된다.
일체형 슬리브(330)는 상기 개시된 바와 같이, 로터(320)의 회전에 대응하여 동시에 회전이 가능하도록 구성되고, 엔진클러치(400)의 축 방향 이동을 제한할 수 있도록 수평부(331)를 포함하여 구성되는바, 엔진클러치(400)와 로터(320) 사이에 위치하도록 구성된다.
뿐만 아니라, 일체형 슬리브(330)는 레졸버(340)와 인접하여 위치하는 평면부(332)를 포함하고, 로터(320)의 중심축과 인접하여 위치하는 볼 베어링(350)과 체결되어 로터(320)와 일체로 회전되도록 구성된다.
종래 기술로서 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이에 위치하는 레졸버(340) 및 볼 베어링(350)의 위치관계와 비교하여, 본 발명은 모터 어셈블리(300)와 변속기(200)가 마주하는 영역으로 위치가 변경되었는바, 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이의 레이아웃이 개선되는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이의 레이아웃 개선의 효과에 의해, 토셔널 댐퍼(360)를 엔진(100)과 모터 어셈블리(300)가 인접한 영역에 위치할 수 있다.
토셔널 댐퍼(360)는 엔진(100)에 의해 발생하는 진동을 흡수할 수 있도록 구성되는바, 엔진(100)에 의해 발생하는 비틀림 진동을 감쇠시킬 수 있도록 고무 재질의 댐퍼부를 포함하여 구성될 수 있다.
더욱이, 엔진(100)의 진동에 따라 또는 크랭크 샤프트의 비틀림 진동이 발생하는 경우에 수평방향으로 위치하는 댐퍼부에 의해 편심 진동을 감쇠시키도록 구성될 수 있다.
정리하면, 본 발명은 로터(320)를 감싸도록 구성되고 엔진클러치(400)의 상면에 위치하는 일체형 슬리브(330)를 포함하도록 구성되어, 로터 슬리브, 엔진클러치(400) 리테이너 드럼 및 엔진클러치(400) 아우터보스의 기능을 모두 수행할 수 있는 일체형 슬리브(330)를 제공한다.
더욱이, 일체형 슬리브(330) 구성에 기인하여 엔진(100)과 모터 어셈블리(300) 사이의 레이아웃의 개선 효과를 제공할 수 있으며, 레졸버(340)의 위치 변경을 수행하여 레졸버(340)의 센싱 정밀도를 일정하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 레이아웃 개선의 효과에 기인하여 엔진(100)과 변속기(200) 사이의 공간이 축소될 수 있는바, 파워트레인 공간의 전장이 축소되는 효과를 제공한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 엔진
200: 변속기
300: 모터 어셈블리
310: 스테이터
320: 로터
330: 일체형 슬리브
331: 수평부
332: 평면부
340: 레졸버
350: 볼 베어링
360: 토셔널 댐퍼
400: 엔진클러치

Claims (5)

  1. 엔진에 인접하여 엔진과 변속기 사이에 위치하는 모터 어셈블리; 및
    상기 엔진과 상기 모터 어셈블리가 선택적으로 체결되도록 구성되는 엔진클러치;를 포함하고,
    상기 모터 어셈블리는,
    모터의 외각에 위치하는 스테이터;
    상기 스테이터 내측에 위치하는 로터; 및
    상기 로터 내측에 위치하는 일체형 슬리브;를 포함하고,
    상기 일체형 슬리브는 상기 엔진클러치와 상기 로터 사이에 일체로 제작되도록 구성되는 하이브리드 차량의 모터 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브의 상기 변속기와 마주하는 일면과 인접하여 위치하는 레졸버;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브의 상기 변속기와 마주하는 일면에 위치하고, 상기 로터의 중심축과 인접하여 위치하는 볼 베어링;을 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 일체형 슬리브는 플로우포밍 단조 공법으로 구성되는 하이브리드 차량의 모터 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진과 상기 모터 어셈블리가 마주하는 위치에 구성되는 토셔널 댐퍼;를 더 포함하는 하이브리드 차량의 모터 구조.
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