KR20210130506A - 하이브리드 차량용 구동계 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 P1 모터의 제1 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P1 모터의 제1 로터에 구비되는 제1 로터 샤프트를 지지하는 제1 베어링; 및 P2 모터의 제2 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P2 모터의 제2 로터를 지지하는 제2 베어링; 을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치를 제공한다.

Description

하이브리드 차량용 구동계 장치{POWER TRAIN APPARATUS FOR HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 구동계 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미한다. 하이브리드 차량은 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 모터에 의해 구동하는 차량을 의미한다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 모터를 보조동력원으로 채택하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로 연구가 활발히 진행되고 있다.
하이브리드 차량은 통상적으로 엔진과 모터를 사용하는데, 저속에서는 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터를 주 동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크 특성이 좋은 엔진을 주 동력원으로 사용한다. 이에 따라, 하이브리드 차량은 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.
하이브리드 차량용 구동장치는 구동을 위해 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드와, 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드 등의 운전모드로 주행하며, 엔진의 시동을 통해 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 변환이 이루어진다.
종래의 하이브리드 시스템은 고전압 시스템 대비 저렴한 부품으로 구성할 수 있으며 2개 이상의 모터 조합을 통해 단시간 동안 풀 하이브리드에 준하는 수준의 출력을 구현할 수 있다. 이러한 종래의 하이브리드 시스템은 일반적으로 모터의 위치에 따라 P0, P1, P2, P3, P4로 구분하며, 각각은 EV 모드의 구현 여부, 회생 제동 성능 등에 차이를 나타낸다.
도 1은 종래의 하이브리드 차량용 구동계 장치를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기존 P1, P2 타입 하이브리드 차량용 구동계 장치는 총 3개의 하우징으로 구성된다. 구체적으로 각 모터의 스테이터를 지지하는 제1, 2 하우징 (111, 112) 및 트랜스미션 케이스(140)와 모터부를 연결하는 제3 하우징(113)으로 구성된다. 제2 하우징(112)의 내측에는 P1 모터(121)의 로터(121a)를 지지하는 제1 베어링(131)과 P2 모터(122)의 로터(122a)를 지지하는 제2 베어링(132)이 장착된다. 엔진 클러치 샤프트(150)에 토션 댐퍼(160)와 P1 모터(121)의 로터(121a)가 동시에 조립된다.
그런데 기존 P1, P2 하이브리드 장치는 제2 하우징에 P1 모터와 P2 모터의 각 로터를 지지하는 베어링이 양측에 2개소 적용되어 있으므로 전장이 늘어나게 되고, 제2 하우징 자체의 두께도 양측으로부터 하중을 동시에 지지해야 하므로 증가하였다. 또한, P1 모터와 엔진의 동력이 스프라인 2개소를 거쳐 서로 연결됨으로 소음진동(Noise, Vibration, Harshness) 측면에서 스프라인 백래시(backlash)에 영향을 줄 수밖에 없었다.
이에 대하여, 본 발명은 베어링을 하우징의 내측에 장착하여 각 모터의 로터를 지지함으로써 로터의 축방향 흔들림을 최소할 수 있도록 하는 메커니즘을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0015063호(2010.02.12. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 베어링을 하우징의 내측에 장착하여 각 모터의 로터를 지지함으로써 로터의 축방향으로 흔들림을 최소할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, P1 모터의 제1 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P1 모터의 제1 로터에 구비되는 제1 로터 샤프트를 지지하는 제1 베어링; 및 P2 모터의 제2 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P2 모터의 제2 로터를 지지하는 제2 베어링; 을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 베어링은 더블 볼 베어링 또는 싱글 볼 베어링이다.
또한, 상기 제2 베어링은 더블 볼 베어링이다.
또한, 상기 제1 베어링과 함께 상기 제1 로터 샤프트를 지지하는 제3 베어링; 을 더 포함한다.
또한, 상기 제1 베어링과 제3 베어링은 싱글 볼 베어링이다.
또한, 상기 제3 베어링은 엔진 측에 구비된다.
또한, 상기 제1 로터 샤프트와 토션 댐퍼는 스프라인 구조로 연결된다.
본 발명은 베어링을 하우징의 내측에 장착하여 각 모터의 로터를 지지함으로써 로터의 축방향으로 흔들림을 최소할 수 있다.
또한, 본 발명은 P1 모터의 로터 및 P2 모터의 로터를 각기 다른 하우징에서 베어링이 나누어 분담하여 지지함으로써 P2 모터 하우징의 두께 최적화가 가능하다.
또한, 본 발명은 P1 모터의 로터 및 P2 모터의 로터를 각기 다른 하우징에서 베어링이 나누어 분담하여 지지함으로써 차량 전장을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 스프라인에 의한 백래시(backlash) 영향성을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 엔진 및 P1 모터 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 소음진동(Noise, Vibration, Harshness) 특성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 P1 모터가 P2 모터와 별개의 베어링에 의해 지지되는 등 P1 모터가 독립된 조립 구조를 갖추게 되어 P2 모터 또는 변속기와 조립 전 품질관리 측면에서 유리하다.
도 1은 종래의 하이브리드 차량용 구동계 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
기존 P1, P2 하이브리드 장치는 제2 하우징에 P1 모터와 P2 모터의 각 로터를 지지하는 베어링이 양측에 2개소 적용되어 있으므로 전장이 늘어나게 되고, 제2 하우징 자체의 두께도 양측으로부터 하중을 동시에 지지하므로 증가하였다. 또한 P1 모터와 엔진의 동력이 스프라인 2개소를 거쳐 서로 연결됨으로 소음진동(Noise, Vibration, Harshness) 측면에서 스프라인 백래시(backlash)에 영향을 줄 수밖에 없었다. 이에 대하여, 본 발명은 베어링을 하우징의 내측에 장착하여 각 모터의 로터를 지지함으로써 로터의 축방향 흔들림을 최소할 수 있도록 하는 메커니즘을 제시하고자 한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 차량용 구동계 장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제1 실시예는, P1 모터(21)의 제1 로터(211)를 지지하는 제1 베어링(31) 및 P2 모터(22)의 제2 로터(221)를 지지하는 제2 베어링(32)을 포함한다.
구체적으로 제1 베어링(31)은 P1 모터(21)의 제1 하우징(11) 내측 중심에 장착된다. 제1 베어링(31)은 P1 모터(21)의 제1 로터(211)에 구비되는 제1 로터 샤프트(211a)를 지지한다.
제1 로터 샤프트(211a)는 제1 로터(211)의 중심에서 제1 하우징(11)의 내측을 향하여 연장 형성된다. 제1 로터 샤프트(211a)의 끝단은 토션 댐퍼(50)의 중심을 관통하여 토션 댐퍼(50)의 내측 중심에 위치한다.
일예로서, 제1 베어링(31)은 더블 볼 베어링(double ball bearing)일 수 있다.
제2 베어링(32)은 P2 모터(22)의 제2 하우징(12) 내측 중심에 장착된다. 제2 베어링(32)은 P2 모터(22)의 제2 로터(221)의 중심 부위를 지지한다.
일예로서, 제2 베어링(32)은 더블 볼 베어링(double ball bearing)일 수 있다.
기존 장치는 엔진 클러치 샤프트(60)가 토션 댐퍼(50)와 연결되는 구조이므로 엔진 클러치 샤프트(60)의 전장을 길게 설계할 수밖에 없었다. 그러나 본 발명의 제1 실시예는 제1 로터 샤프트(211a)와 토션 댐퍼(50)가 스프라인(spline) 구조로 직결 연결되므로 엔진 클러치 샤프트(60)의 전장을 축소할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예는, 제1 로터(211)가 제1 베어링(31)에 의해 독립적으로 지지되는 구조이고, 제2 로터(221)는 제2 베어링(32)에 의해 독립적으로 지지되는 구조이기 때문에 유지 관리가 매우 편리하다.
다음은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 차량용 구동계 장치에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예는, P1 모터(21)의 제1 로터(211)를 지지하는 제1 베어링(31) 및 P2 모터(22)의 제2 로터(221)를 지지하는 제2 베어링(32)을 포함하고 제1 베어링(31)과 함께 제1 로터 샤프트(211a)를 지지하는 제3 베어링(33)을 더 포함한다.
구체적으로 제1 베어링(31)은 P1 모터(21)의 제1 하우징(11) 내측 중심에 장착된다. 제1 베어링(31)은 P1 모터(21)의 제1 로터(211)에 구비되는 제1 로터 샤프트(211a)를 지지한다.
제3 베어링(33)은 제1 베어링(31)과 간격을 두고 엔진(40) 측 내측 중심에 구비된다. 제1 하우징(11)과 엔진(40) 사이의 제1 로터 샤프트(211a)에 토션 댐퍼(50)가 장착된다.
제1 로터 샤프트(211a)의 끝단은 토션 댐퍼(50)의 중심을 지나 엔진(40)의 내측 중심에 위치한다. 제3 베어링(33)은 제1 로터 샤프트(211a)의 끝단을 지지한다.
일예로서, 제1 베어링(31)과 제3 베어링(33)은 싱글 볼 베어링(single ball bearing)일 수 있다. 제1 베어링(31)의 외구경은 제3 베어링(33)의 외구경보다 더 큰 외구경으로 형성된다.
제2 베어링(32)은 P2 모터(22)의 제2 하우징(12) 내측 중심에 장착된다. 제2 베어링(32)은 P2 모터(22)의 제2 로터(221)의 중심 부위를 지지한다.
일예로서, 제2 베어링(32)은 더블 볼 베어링(double ball bearing)일 수 있다.
엔진 클러치 샤프트(60)의 끝단은 제2 로터(221)의 내측 중심을 지나 제1 로터 샤프트(211a)의 내측 중심에 위치한다.
일예로서, 제1 로터 샤프트(211a)와 토션 댐퍼(50)는 스프라인(S) 구조로 연결될 수 있다.
기존 장치는 엔진 클러치 샤프트(60)가 토션 댐퍼(50)와 연결되는 구조이므로 엔진 클러치 샤프트(60)의 전장을 길게 설계할 수밖에 없었다. 그러나 본 발명의 제2 실시예는 제1 로터 샤프트(211a)와 토션 댐퍼(50)가 스프라인(spline) 구조로 직결 연결되므로 엔진 클러치 샤프트(60)의 전장을 축소할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예는, 제1 베어링(31)이 제1 로터 샤프트(211a)의 일측 단부를 지지하고 제3 베어링(33)은 제1 로터 샤프트(211a)의 타측 단부를 지지함으로써 제1 로터(211)의 축방향 흔들림을 최소화할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명은 베어링을 하우징의 내측에 장착하여 각 모터의 로터를 지지함으로써 로터의 축방향으로 흔들림을 최소할 수 있다. 또한, 본 발명은 P1 모터의 로터 및 P2 모터의 로터를 각기 다른 하우징에서 베어링이 나누어 분담하여 지지함으로써 P2 모터 하우징의 두께 최적화가 가능하다. 또한, 본 발명은 P1 모터의 로터 및 P2 모터의 로터를 각기 다른 하우징에서 베어링이 나누어 분담하여 지지함으로써 차량 전장을 축소할 수 있다. 또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 스프라인에 의한 백래시(backlash) 영향성을 축소할 수 있다. 또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 엔진 및 P1 모터 응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 P1 모터와 엔진이 스프라인 1개소를 거쳐 연결됨에 따라 기존 구조 대비 소음진동(Noise, Vibration, Harshness) 특성을 개선할 수 있다. 또한, 본 발명은 P1 모터가 P2 모터와 별개의 베어링에 의해 지지되는 등 P1 모터가 독립된 조립 구조를 갖추게 되어 P2 모터 또는 변속기와 조립 전 품질관리 측면에서 유리하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11 : 제1 하우징
12 : 제2 하우징
21 : P1 모터
22 : P2 모터
31 : 제1 베어링
32 : 제2 베어링
33 : 제3 베어링
40 : 엔진
50 : 토션 댐퍼
60 : 엔진 클러치 샤프트
211 : 제1 로터
211a : 제1 로터 샤프트
221 : 제2 로터
S : 스프라인

Claims (7)

  1. P1 모터의 제1 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P1 모터의 제1 로터에 구비되는 제1 로터 샤프트를 지지하는 제1 베어링; 및
    P2 모터의 제2 하우징 내측에 장착되는 것으로서, P2 모터의 제2 로터를 지지하는 제2 베어링;
    을 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 베어링은,
    더블 볼 베어링 또는 싱글 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 베어링은,
    더블 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 베어링과 함께 상기 제1 로터 샤프트를 지지하는 제3 베어링;
    을 더 포함하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 베어링과 제3 베어링은,
    싱글 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3 베어링은,
    엔진 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 로터 샤프트와 토션 댐퍼는,
    스프라인 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 구동계 장치.
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