KR20240003613A - 하이브리드 구동 모듈 - Google Patents

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KR20240003613A
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damper
clutch
drive module
extension portion
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김정우
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주식회사 카펙발레오
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Abstract

본 발명은 축방향으로 컴팩트하면서도 제작과 조립이 용이한 구조를 가지는 하이브리드 구동모듈에 관한 것으로, 로터를 지지하고, 엔진과 연결되어 엔진의 동력을 전달받는 로터 허브; 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제1동력전달경로; 및 상기 제1동력전달경로와 병렬로 제공되고, 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제2동력전달경로;를 포함하고, 상기 로터 허브는 반경방향 연장부 및 상기 반경방향 연장부의 외주에 연결되는 축방향 연장부를 구비하고, 상기 제2동력전달경로에는 상기 로터 허브와 출력부재의 연결 및 연결 해제를 제어하는 락업클러치와 댐퍼가 마련되고, 상기 락업클러치의 적어도 일부와 댐퍼의 적어도 일부는 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는 하이브리드 구동 모듈을 제공한다.

Description

하이브리드 구동 모듈{HYBRID DRIVE MODULE}
본 발명은 하이브리드 구동 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축방향으로 컴팩트하면서도 제작과 조립이 용이한 구조를 가지는 하이브리드 구동모듈에 관한 것이다.
하이브리드 차량에 사용되는 구동 모듈은 모터와 엔진의 힘을 변속기로 전달하는 구조를 가진다. 하이브리드 구동 모듈은, 엔진의 힘을 전달받는 입력부재, 모터, 상기 입력부재와 모터 사이를 연결하는 엔진클러치, 모터 및/또는 엔진의 힘을 전달받아 변속기에 전달하는 출력부재, 상기 모터와 출력부재 사이를 연결하는 동력전달부를 포함한다. 상기 동력전달부는, 모터와 출력부재를 직결하거나, 토크컨버터와 락업클러치를 포함하는 구조일 수 있다.
특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 모터와 출력부재 사이를 연결하는 동력전달부에는 토크컨버터와 락업클러치가 마련되는데, 락업클러치와 출력부재 사이에는 동력의 진동을 흡수하는 2개의 토셔널 댐퍼(이하 '댐퍼'라고 약칭으로 기재하기도 함)가 직렬로 제공된다. 이와 같이 댐퍼가 직렬로 구성되어 있으면 저강성 댐퍼를 설계하기 용이하다. 그러나 특허문헌 1에 개시된 바와 같이 축방향으로 락업피스톤과 토크컨버터 사이에 토셔널 댐퍼를 구성하면, 축방향으로 하이브리드 구동모듈의 부피가 늘어나는 것이 불가피하다.
특허문헌 2에는, 하나의 댐퍼가 입력부재와 엔진클러치 사이에 배치되고, 추가적인 댐퍼가 모터와 출력부재 사이에 배열된 구조가 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 1과 마찬가지로, 댐퍼가 여전히 락업피스톤과 토크컨버터 사이에 배치되어 있기 때문에, 하이브리드 구동 모듈의 컴팩트한 설계가 어렵다.
특허문헌 3에는, 토크컨버터의 토러스보다는 반경방향 내측에 댐퍼가 배치되어, 축방향으로 댐퍼가 차지하는 구간과 토러스가 차지하는 구간이 일부 중첩되도록 하였다. 특허문헌 3은 이러한 배치로 인해 특허문헌 1과 2보다는 컴팩트한 설계가 가능하지만 그 효과가 미미하고, 락업피스톤과 댐퍼가 리벳으로 고정되어 있어 조립공정이 복잡하다.
특히 하이브리드 전륜구동 차량은 엔진룸의 여유 공간이 부족하기 때문에, 탑재성 향상을 위해 하이브리드 구동 모듈의 컴팩트한 설계가 절실하다.
WO 2021-081508 A1 US 2021/0180652 A1 KR 10-0708595 B1
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 동력전달부에 배치되는 댐퍼가 하이브리드 구동 모듈에서 차지하는 공간을 최소화하도록 하여, 축방향으로 더욱 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 컴팩트한 구조를 가지면서도 제작과 조립이 용이한 하이브리드 구동 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 댐퍼에 연결되는 락업피스톤이 축방향으로 차지하는 공간 역시 최소화하고 원가 절감이 가능한 하이브리드 구동 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기술적 과제는 이에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 로터를 지지하고, 엔진과 연결되어 엔진의 동력을 전달받는 로터 허브; 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제1동력전달경로; 및 상기 제1동력전달경로와 병렬로 제공되고, 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제2동력전달경로;를 포함하는 하이브리드 구동 모듈에 적용될 수 있다.
하이브리드 구동 모듈의 로터 허브는 반경방향 연장부 및 상기 반경방향 연장부의 외주에 연결되는 축방향 연장부를 구비할 수 있다.
일 예에서, 상기 제2동력전달경로에는 댐퍼가 마련되고, 상기 댐퍼의 적어도 일부는 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치된다.
즉, 상기 댐퍼와 상기 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
일 예에서, 상기 제2동력전달경로에는 상기 로터 허브와 출력부재의 연결 및 연결 해제를 제어하는 락업클러치가 마련되고, 상기 락업클러치의 적어도 일부는, 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치된다.
즉 상기 락업클러치과 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 락업클러치는, 축방향으로 이동 가능한 락업피스톤을 구비하고, 상기 락업피스톤의 적어도 일부는, 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉 상기 락업피스톤과 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 락업피스톤은: 상기 로터 허브의 반경방향 연장부와 마주하며 반경방향으로 연장되는 내측 반경연장부; 및 전방 단부가 상기 내측 반경연장부의 원심측 단부와 연결되고 축방향으로 연장되는 축연장부;를 포함할 수 있다.
상기 축연장부의 적어도 일부는, 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉 상기 축연장부와 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 내측 반경연장부의 적어도 일부는, 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉 상기 내측 반경연장부와 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 락업클러치와 상기 출력부재 사이에 배치될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 락업클러치의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉, 상기 댐퍼와 상기 락업클러치는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 락업피스톤의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉, 상기 댐퍼와 상기 락업피스톤은, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 축연장부의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉, 상기 댐퍼와 상기 축연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 락업피스톤에 스플라인 결합되어 회전 구속될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 축연장부에 스플라인 결합되어 회전 구속될 수 있다.
상기 로터 허브와 엔진은 엔진클러치를 통해 연결될 수 있다.
상기 엔진클러치는 원웨이클러치일 수 있다.
상기 엔진클러치는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 전방에서 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치될 수 있다.
즉 상기 엔진클러치와 축방향 연장부는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
상기 댐퍼는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 후방에 배치될 수 있다.
상기 댐퍼는: 댐퍼스프링; 상기 락업클러치에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 댐퍼스프링에 회전 구속되도록 연결된 커버플레이트; 및 상기 댐퍼스프링을 통해 상기 커버플레이트에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 출력부재에 회전 구속되도록 연결된 드리븐플레이트;를 포함할 수 있다.
상기 커버플레이트가 상기 락업클러치에 스플라인 결합되어 회전 구속될 수 있다.
상기 락업피스톤의 내측 반경연장부와 축연장부는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 후방에 배치될 수 있다.
상기 락업피스톤은, 상기 축연장부의 후방 단부와 연결되고 반경방향으로 연장되는 외측 반경연장부;를 더 포함할 수 있다.
외측 반경연장부의 원심 측에는 상기 로터 허브와 상기 락업피스톤을 연결 및 연결 해제하는 마찰부가 구비될 수 있다.
상기 마찰부는 단판 클러치 또는 싱글페이싱일 수 있다.
상기 로터 허브는 상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로를 수용하는 커버와 연결될 수 있다.
상기 마찰부는 상기 커버에 접촉하거나 접촉 해제될 수 있다.
상기 제1동력전달경로에는 토크컨버터가 마련될 수 있다.
상기 토크컨버터는 상기 커버와 상기 출력부재를 연결할 수 있다.
상기 출력부재는 변속기의 입력단에 회전 구속되도록 연결될 수 있다.
본 발명의 하이브리드 구동 모듈에 따르면, 로터 허브와 출력부재를 직결하기 위한 락업클러치와 댐퍼를 로터 허브와 축방향으로 중첩되도록 배치함으로써 하이브리드 구동 모듈의 축방향 치수를 더욱 컴팩트하게 제작할 수 있다.
본 발명에 따르면, 락업피스톤과 댐퍼를 축방향으로 스플라인 결합하는 것만으로 회전 구속과 조립이 가능하여 분해 조립 공정이 매우 편리하다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 구동 모듈의 단면도이다.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 구동 모듈의 락업피스톤의 전방 및 후방 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
실시예의 하이브리드 구동 모듈은 축을 기준으로 대칭을 이루므로, 작도의 편의 상, 축을 기준으로 반만 도시한다. 또한 설명의 편의 상, 하이브리드 구동 모듈의 회전의 중심을 이루는 축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향이라 한다. 즉 전후 방향 또는 축방향은 회전축과 나란한 방향으로서, 전방(앞쪽)은 동력원인 어느 일 방향, 가령 엔진 쪽으로 향하는 방향을 의미하고, 후방(뒤쪽)은 다른 일 방향, 가령 변속기 쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 따라서 전면(앞면)이란 그 표면이 전방을 바라보는 면을 의미하고, 후면(뒷면)이란 그 표면이 후방을 바라보는 면을 의미한다.
반경방향이라 함은 상기 회전축과 수직한 평면 상에서 상기 회전축의 중심을 지나는 직선을 따라 상기 중심에 가까워지는 방향 또는 상기 중심으로부터 멀어지는 방향을 의미한다. 상기 중심으로부터 반경방향으로 멀어지는 방향을 원심방향이라 하고, 상기 중심에 가까워지는 방향을 구심방향이라 한다.
둘레방향 또는 원주방향이라 함은 상기 회전축의 주위를 둘러싸는 방향을 의미한다. 외주라 함은 외측 둘레, 내주라 함은 내측 둘레를 의미한다. 따라서 외주면은 상기 회전축을 등지는 방향의 면이고, 내주면은 상기 회전축을 바라보는 방향의 면을 의미한다.
둘레방향 측면이라 함은 그 면의 법선이 둘레방향을 향하는 면을 의미한다.
본 발명에 따른 일 실시예로서 도시된 하이브리드 구동 모듈은, 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 전방 중심에 배치되고 엔진측과 연결되는 입력부재(11)를 포함한다. 상기 입력부재(11)는 엔진측 댐퍼(D)를 통해 상기 하우징(10)의 전방에서 입력되는 엔진(미도시)의 동력을 전달받는다.
상기 입력부재(11)는 베어링을 통해 상기 하우징(10)에 회전 가능하게 지지된다. 상기 입력부재(11)는 엔진클러치(13)를 통해 로터 허브(21)에 연결된다. 상기 하우징(10)은 모터(M)의 스테이터(S)를 지지한다. 그리고 모터(M)의 로터(R)는 상기 모터(M)의 반경방향 내측에 배치되고, 상기 로터 허브(21)의 외주면에 결합되어 상기 로터 허브(21)와 일체로 회전한다.
상기 로터 허브(21)의 반경방향 중심에는 상기 입력부재(11)에 대해 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되는 센터축부(210)가 마련된다. 상기 로터 허브(21)는 상기 센터축부(210)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 반경방향 연장부(211)와, 상기 반경방향 연장부(211)의 원심 단부에서 축방향으로 연장되는 축방향 연장부(213)를 구비한다. 상기 로터(R)는 상기 축방향 연장부(213)의 외주면에 고정된다.
상기 축방향 연장부(213)는 상기 반경방향 연장부(211)로부터 전방으로 연장되는 부분과, 후방으로 연장되는 부분을 포함한다. 이에 따라 상기 반경방향 연장부(211)의 전방에서 상기 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에는 소정의 제1공간이 마련된다. 또한 상기 반경방향 연장부(211)의 후방에서 상기 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에는 소정의 제2공간이 마련된다.
상기 엔진클러치(13)는 상기 제1공간에 배치된다. 상기 엔진클러치(13)는 원웨이클러치일 수 있다. 상기 엔진클러치(13)의 일측(반경방향 내측)에는 상기 입력부재(11)가 연결되고, 타측(반경방향 외측)에는 연결부재(25)가 연결된다.
상기 제1공간을 규정하는 축방향 연장부(213)의 내주에는 스플라인부(235)가 구비된다. 상기 스플라인부(235)는 상기 연결부재(25)와 스플라인 결합하여 상호 회전 구속된다.
실시예에 따르면, 상기 스플라인부(235)는 상기 로터 허브(21)에 고정되는 스플라인 링(23)을 통해 상기 축방향 연장부(213)의 내주에 배치될 수 있다. 상기 스플라인 링(23)은 상기 로터 허브(21)의 반경방향 연장부(211)의 전방에서 상기 반경방향 연장부(211)에 리벳 등의 고정수단을 통해 고정될 수 있다. 상기 스플라인 링(23)의 외주에는 전방으로 연장되는 스플라인부(235)가 마련될 수 있다. 한편, 이와 달리, 상기 스플라인부(235)가 축방향 연장부(213)의 내주면에 직접 형성될 수도 있음은 물론이다.
상기 연결부재(25)는 베어링을 통해 상기 하우징(10)에 회전 가능하게 지지된다. 즉 상기 입력부재(11)와 연결부재(25)는 각각의 베어링들을 통해 상기 하우징(10)에 회전 가능하게 지지된다.
상기 연결부재(25), 엔진클러치(13) 및 입력부재(11)는 상기 로터 허브(21)의 전방에서 상기 로터 허브(21)의 제1공간에 삽입 수용될 수 있다. 상기 엔진클러치(13)가 원웨이클러치를 구성하는 경우, 상기 연결부재(25)는 아우터레이스, 그리고 상기 연결부재(25)는 이너레이스를 구성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진클러치(13)로서 원웨이클러치를 사용함으로써, 구성을 단순화할 수 있다. 그리고, 엔진클러치(13)가 제1공간에 배치되도록 함으로써, 엔진클러치(13)가 축방향으로 공간을 차지하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 하이브리드 구동 모듈을 축방향으로 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.
상기 로터 허브(21)는 제1동력전달경로를 통해 출력부재(80)에 연결될 수 있고, 제2동력전달경로를 통해 출력부재(80)에 연결될 수 있다. 상기 제1동력전달경로는 토크컨버터(40)에 의해 구성될 수 있고, 상기 제2동력전달경로는 락업클러치(60)와 댐퍼(70)에 의해 구성될 수 있다. 상기 제1동력전달경로와 제2동력전달경로는 동력 전달 계통에서 병렬로 배치된다.
상기 로터 허브(21)의 축방향 연장부(213)의 후방 단부에는, 커버(30)가 연결된다. 상기 커버(30)는, 상기 축방향 연장부(213)와 연결되고 반경방향 외측으로 연장되는 프론트커버(31)와, 상기 프론트커버(31)의 후방에 연결되는 리어커버(33)를 포함한다. 상기 프론트커버(31)는 반경방향으로 반듯하게 연장되는 부위가 마련되고, 여기에는 후술할 락업클러치(60)의 마찰부(62)가 접하거나 분리될 수 있다. 상기 리어커버(33)의 후단부는 상기 변속기의 오일펌프 입력단과 스플라인 결합할 수 있다.
상기 리어커버(33)의 전면에는 토크컨버터(40)의 임펠러(41)가 설치된다. 그리고 그 전방에, 터빈(42)이 설치된다. 상기 임펠러(41)와 터빈(42)이 서로 마주하는 공간에서 반경방향 내측에는 리액터(43)가 설치된다.
상기 리액터(43)는 원웨이클러치(44)를 통해 고정단(50)에 연결될 수 있고, 상기 고정단(50)은 변속기의 고정축과 스플라인 결합하여 회전 저지될 수 있다. 상기 터빈(42)을 지지하는 터빈플레이트는 출력부재(80)와 리벳 등의 고정수단을 통해 고정될 수 있다.
이처럼 상기 제1동력전달경로는, 로터 허브(21), 프론트커버(31), 리어커버(33), 임펠러(41), 터빈(42), 및 출력부재(80)의 순으로 구성될 수 있다.
이와 대비하여, 상기 제2전달경로는, 로터 허브(21), 락업클러치(60), 댐퍼(70) 및 출력부재(80)의 순으로 구성될 수 있다.
상기 락업클러치(60) 및/또는 댐퍼(70)의 적어도 일부는, 상기 로터 허브(21)의 축방향 연장부(213)에 의해 규정되는 제2공간에 배치될 수 있다. 이로써, 락업클러치(60) 및/또는 댐퍼(70)가 축방향으로 차지하는 공간을 최소화하거나 없앨 수 있다. 이에 따라 하이브리드 구동 모듈을 축방향으로 보다 컴팩트하게 구성할 수 있다.
상기 락업클러치(60)는 상기 출력부재(80)에 대해 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 락업피스톤(61)을 구비할 수 있다.
상기 락업피스톤(61)은 상기 로터 허브(21)와 프론트커버(31)의 후방에 배치될 수 있다. 상기 락업피스톤(61)은, 상기 반경방향 연장부(211), 축방향 연장부(213) 및 프론트커버(31)와 대략적으로 대응하는 형상을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 락업피스톤(61)은, 상기 출력부재(80)의 외주면을 둘러싸며 상기 출력부재(80)에 슬라이드 가능하게 설치되고, 축방향으로 연장되는 접동부(615), 상기 접동부(615)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 내측 반경연장부(612), 상기 내측 반경연장부(612)의 원심측에 연결되고, 축방향 후방으로 연장되는 축연장부(613), 그리고 상기 축연장부(613)의 후방에 연결되고, 반경방향 외측으로 연장되는 외측 반경연장부(611)를 구비할 수 있다.
상기 내측 반경연장부(612)는 상기 반경방향 연장부(211)와 대략적으로 대응하는 형상을 가지고, 상기 축연장부(613)는 상기 축방향 연장부(213)와 대략적으로 대응하는 형상을 가지며, 상기 외측 반경연장부(611)는 상기 프론트커버(31)와 대략적으로 대응하는 형상을 가진다.
상기 외측 반경연장부(611)의 전면의 원심 측에는 마찰부(62)가 마련된다. 상기 마찰부(62)는 단판으로 이루어진 싱글페이싱 마찰판일 수 있다. 단판이라 하더라도, 반경방향 직경을 충분히 확보한다면 마찰판이 충분한 전달토크를 확보할 수 있다. 실시예에 따르면, 싱글페이싱을 적용함으로써, 락업클러치(60)가 축방향으로 차지하는 공간을 최소화할 수 있다.
상기 락업피스톤(61)은 상기 마찰부(62)를 통해 상기 프론트커버(31)와 접하거나 떨어짐으로써, 상기 로터 허브(21)와 연결되거나 상기 로터 허브(21)와 단절될 수 있다.
상기 락업피스톤(61)의 축연장부(613)에는 스플라인 투쓰(614)가 마련된다. 상기 스플라인 투쓰(614)는 축연장부(613)의 내주면에 요철 형상을 제공한다.
상기 락업피스톤(61)의 내측 반경연장부(612)와 축연장부(613)가. 상기 로터 허브(21)의 후방으로부터 상기 제2공간에 수용되될 수 있다. 이에 따라 상기 락업피스톤(61)의 내측 반경연장부(612)와 축연장부(613)가, 상기 하이브리드 구동모듈에서 축방향으로 공간을 차지하지 않도록 하여, 하이브리드 구동모듈을 축방향으로 더 컴팩트하게 설계할 수 있다.
상기 제2동력전달경로에는 댐퍼(70)가 마련된다.
상기 댐퍼(70)는 상기 락업클러치(60)와 상기 출력부재(80) 사이에 배치되고 이들을 상호 연결할 수 있다.
상기 댐퍼(70)는, 둘레 방향으로 연장되는 복수 개의 댐퍼스프링(72)을 구비할 수 있다. 상기 댐퍼스프링(72)은 둘레 방향으로 4개 내지 6개가 등 간격 배치될 수 있으며, 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 댐퍼스프링(72)은 둘레방향을 따라 호형으로 연장되거나 직선형으로 연장될 수 있다. 상기 댐퍼스프링(72)은 외측스프링과 내측스프링이 동심을 이루며 중첩 배치된 형태일 수 있다.
상기 댐퍼(70)는, 상기 댐퍼스프링(72)의 전방과 후방을 커버하는 한 쌍의 커버플레이트(71)를 구비할 수 있다. 상기 커버플레이트(71)는 상기 댐퍼스프링(72)을 수용한다. 상기 커버플레이트(71)는, 둘레방향으로 이웃하는 두 댐퍼스프링(72) 사이에서 이들과 회전방향으로 간섭됨으로써 상기 댐퍼스프링(72)에 대해 회전 구속되도록 연결될 수 있다.
상기 커버플레이트(71)의 원심측 단부는 상기 락업클러치(60)의 스플라인 투쓰(614)와 상보적인 형상을 구비하여서 상기 스플라인 투쓰(614)와 스플라인 연결될 수 있다.
상기 댐퍼(70)는, 둘레방향으로 이웃하는 두 댐퍼스프링(72) 사이에서 이들과 회전 간섭됨으로써 상기 댐퍼스프링(72)에 대해 회전 구속되도록 연결된 드리븐플레이트(73)를 구비한다. 상기 드리븐플레이트(73)는 전후방으로 이격 배치된 상기 한 쌍의 커버플레이트(71) 사이에 배치되되, 상기 드리븐플레이트(73)와 직접적으로 간섭되지 않고, 상기 댐퍼스프링(72)을 통해 상기 커버플레이트(71)에 회전 구속되도록 연결된다.
상기 드리븐플레이트(73)의 원심측 단부는 상기 댐퍼스프링(72)과 둘레방향으로 간섭되도록 배치되고, 구심측 단부는 상기 출력부재(80)에 연결된다. 상기 드리븐플레이트(73)의 구심측 단부와, 상기 출력부재(80)와, 상기 터빈 플레이트는 리벳 등의 고정수단을 통해 일체로 고정된다.
상기 한 쌍의 커버플레이트(71)의 구심측 단부는, 상기 드리븐플레이트(73)의 원심측 단부와 구심측 단부 사이의 소정 부위와, 약간의 상대적인 회전이 가능하도록 상호 연결된다. 이러한 연결부위를 통해, 상기 한 쌍의 커버플레이트(71)와 상기 드리븐플레이트(73)의 상대적인 회전 허용 변위가 규제될 수 있다.
상기 락업피스톤(61)의 내측 반경연장부(612)의 후방이면서 축연장부(613)의 반경방향 내측에 해당하는 공간은, 상기 댐퍼(70)가 수용되는 제3공간을 규정한다.
상기 댐퍼(70)는 상기 락업피스톤(61)의 후방으로부터 상기 제3공간에 수용될 수 있다. 상기 제3공간에 상기 댐퍼(70)가 수용될 때, 상기 커버플레이트(71)는 상기 락업피스톤(61)의 축연장부(613)와 스플라인 연결되어 상호 회전 구속될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 락업피스톤(61)과 댐퍼(70)를 스플라인 연결하도록 구성함으로써, 이들의 조립이 더욱 편리하다.
상기 락업피스톤(61)의 내측 반경연장부(612)와 축연장부(613)가 상기 로터 허브(21)의 제2공간에 수용되고, 상기 로터 허브(21)의 제3공간에 상기 댐퍼(70)가 수용됨으로써, 상기 댐퍼(70)는 상기 로터 허브(21)의 제2공간에 수용될 수 있다.
이러한 배치로 인해, 상기 댐퍼(70) 또는 상기 댐퍼(70)의 적어도 일부는 상기 로터 허브(21)의 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에 배치된다. 이에 따라 상기 댐퍼(70)와 상기 축방향 연장부(213)는, 그들이 축방향으로 차지하는 구간이 서로 적어도 일부 중첩될 수 있다.
그러면, 댐퍼(70)가 하이브리드 구동모듈에서 축방향으로 공간을 차지하지 않도록 하여 하이브리드 구동모듈을 축방향으로 더욱 컴팩트하게 설계할 수 있다.
정리하면, 상기 락업클러치(60)의 락업피스톤(61)의 축방향 연장부(213)와 내측 반경연장부(612)의 적어도 일부가 상기 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에 배치되어, 상기 축방향 연장부(213)와 축방향으로 차지하는 구간이 적어도 일부 중첩될 수 있다.
또한, 상기 댐퍼(70)의 적어도 일부가 상기 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에 배치되어, 상기 축방향 연장부(213)와 축방향으로 차지하는 구간이 적어도 일부 중첩될 수 있다.
전달토크 확보를 위해, 상기 토크컨버터(40)는 상기 락업피스톤(61)의 외측 반경연장부(611)와 반경방향으로 소정 구간 중첩 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 댐퍼(70)는 상기 로터 허브(21)의 축방향 연장부(213)의 반경방향 내측에 배치되어 상기 로터 허브(21)와 축방향으로 중첩 배치되므로, 상기 락업피스톤(61)의 외측 반경연장부(611)와 터빈(42)은 매우 가까이 배치될 수 있다.
이처럼 본 발명에 따르면, 토크컨버터(40)를 구비하는 상기 제1동력전달경로와, 락업클러치(60) 및 댐퍼(70)를 구비하는 제2동력전달경로를 통해 상기 로터 허브(21)와 출력부재(80) 사이의 동력 전달 계통을 구성하더라도, 그 축방향 길이를 매우 컴팩트하게 구현할 수 있다.
상기 제1동력전달경로 및 제2동력전달경로의 구성들은 모두 상기 로터 허브(21)와 상기 커버(30)에 의해 규정되는 내부 공간에 수용될 수 있다.
이하 본 발명에 따른 하이브리드 구동 모듈의 작동에 대해 설명한다.
엔진과 모터는 동일 방향으로 회전한다. 엔진의 회전속도보다 로터(R)의 회전속도가 빠른 경우, 원웨이클러치로 구성된 상기 엔진클러치(13)는 프리휠링한다. 이에 따라 모터(M)의 회전력은 엔진 측으로 전달되지 않고 모두 출력부재(80) 쪽으로 전달된다.
엔진의 회전속도보다 로터(R)의 회전속도가 느린 경우, 엔진클러치(13)는 엔진의 회전력을 로터 허브(21)에 전달한다.
출력부재(80)의 회전속도보다 로터 허브(21)의 회전속도가 빠른 경우, 상기 로터 허브(21)의 회전력은 커버(30)와 토크컨버터(40)를 통해 토크가 증배되며 출력부재(80)에 전달된다. 이 상태에서는 상기 락업피스톤(61)이 후방으로 이동하여, 상기 락업클러치(60)가 풀린 상태를 유지한다.
출력부재(80)의 회전속도가 증가하여 상기 로터 허브(21)의 회전속도와 가까워지는 경우, 상기 락업피스톤(61)이 전방으로 이동하여 상기 락업클러치(60)가 잠기게 된다. 그러면 상기 로터 허브(21)의 회전력은 상기 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(80)에 전달된다. 이 상태에서는 상기 로터 허브(21)와 출력부재(80)가 직결된다. 즉 로터 허브(21)와 출력부재(80)의 회전속도는 동일하게 유지된다.
상기 출력부재(80)의 회전속도가 상기 로터 허브(21)의 회전속도보다 더 빠른 경우, 상기 출력부재(80)의 회전속도가 토크컨버터(40)와 커버(30)를 통해 토크가 증배되며 로터 허브(21)에 전달된다. 이러한 회전력은 회생 제동에 사용될 수 있다.
상기 출력부재(80)의 회전속도가 줄어들어 상기 로터 허브(21)의 회전속도에 가까워지는 경우, 상기 락업피스톤(61)이 전방으로 이동하여 상기 락업클러치(60)가 잠길 수 있다. 그러면 상기 출력부재(80)의 회전력은 상기 댐퍼(70)를 통해 로터 허브(21)에 전달될 수 있다. 이 역시 회생 제동에 사용될 수 있다.
이처럼, 출력부재(80)와 로터 허브(21) 간의 상대적인 속도 차에 대응하여, 락업피스톤(61)을 제어함으로써, 다양한 운전 모드를 구현할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10: 하우징
11: 입력부재(이너레이스)
13: 엔진클러치(원웨이클러치)
M: 모터
R: 로터
S: 스테이터
21: 로터 허브
210: 센터축부
211: 반경방향 연장부
213: 축방향 연장부
23: 스플라인 링
235: 스플라인부
25: 연결부재(아우터레이스)
30: 커버
31: 프론트커버
33: 리어커버
40: 토크컨버터(제1동력전달경로)
41: 임펠러
42: 터빈
43: 리액터
44: 원웨이클러치
50: 고정단
60: 락업클러치
61: 락업피스톤
611: 외측 반경연장부
612: 내측 반경연장부
613: 축연장부
614: 스플라인 투쓰
615: 접동부
62: 싱글페이싱(마찰부)
70: 댐퍼(제2동력전달경로)
71: 커버플레이트
72: 댐퍼스프링
73: 드리븐플레이트
80: 출력부재
D: 엔진측 댐퍼

Claims (19)

  1. 로터를 지지하고, 엔진과 연결되어 엔진의 동력을 전달받는 로터 허브;
    상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제1동력전달경로; 및
    상기 제1동력전달경로와 병렬로 제공되고, 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제2동력전달경로;를 포함하고,
    상기 로터 허브는 반경방향 연장부 및 상기 반경방향 연장부의 외주에 연결되는 축방향 연장부를 구비하고,
    상기 제2동력전달경로에는 댐퍼가 마련되며,
    상기 댐퍼의 적어도 일부는 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로터 허브와 엔진은 엔진클러치를 통해 연결되는, 하이브리드 구동 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진클러치는 원웨이클러치인, 하이브리드 구동 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 댐퍼는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 후방에 배치되고,
    상기 엔진클러치는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 전방에서 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1동력전달경로에는 토크컨버터가 마련된, 하이브리드 구동 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동력전달경로에는 상기 로터 허브와 출력부재의 연결 및 연결 해제를 제어하는 락업클러치가 마련되고,
    상기 락업클러치는, 축방향으로 이동 가능한 락업피스톤을 구비하고,
    상기 락업피스톤은:
    상기 로터 허브의 반경방향 연장부와 마주하며 반경방향으로 연장되는 내측 반경연장부; 및
    전방 단부가 상기 내측 반경연장부의 원심측 단부와 연결되고 축방향으로 연장되는 축연장부;를 포함하고,
    상기 축연장부는, 적어도 일부가, 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 댐퍼는 상기 축연장부에 스플라인 결합되어 회전 구속되는, 하이브리드 구동 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 락업피스톤은,
    상기 축연장부의 후방 단부와 연결되고 반경방향으로 연장되는 외측 반경연장부;를 더 포함하고,
    외측 반경연장부의 원심 측에는 상기 로터 허브와 상기 락업피스톤을 연결 및 연결 해제하는 마찰부가 구비된, 하이브리드 구동 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 마찰부는 싱글페이싱인, 하이브리드 구동 모듈.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 로터 허브는 상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로를 수용하는 커버와 연결되고,
    상기 마찰부는 상기 커버에 접촉하거나 접촉 해제되는, 하이브리드 구동 모듈.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동력전달경로에는 상기 로터 허브와 출력부재의 연결 및 연결 해제를 제어하는 락업클러치가 마련되고,
    상기 댐퍼는:
    댐퍼스프링;
    상기 락업클러치에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 댐퍼스프링에 회전 구속되도록 연결된 커버플레이트; 및
    상기 댐퍼스프링을 통해 상기 커버플레이트에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 출력부재에 회전 구속되도록 연결된 드리븐플레이트;를 포함하고,
    상기 커버플레이트는 상기 락업클러치에 스플라인 결합되는, 하이브리드 구동 모듈.
  12. 로터를 지지하고, 엔진과 연결되어 엔진의 동력을 전달받는 로터 허브;
    상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제1동력전달경로; 및
    상기 제1동력전달경로와 병렬로 제공되고, 상기 로터 허브와 출력부재를 연결하는 제2동력전달경로;를 포함하고,
    상기 로터 허브는 반경방향 연장부 및 상기 반경방향 연장부의 외주에 연결되는 축방향 연장부를 구비하고,
    상기 제2동력전달경로에는 상기 로터 허브와 출력부재의 연결 및 연결 해제를 제어하는 락업클러치가 마련되고,
    상기 락업클러치의 적어도 일부는 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 락업클러치는, 축방향으로 이동 가능한 락업피스톤을 구비하고,
    상기 락업피스톤의 적어도 일부는 상기 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 락업피스톤은:
    상기 로터 허브의 반경방향 연장부와 마주하며 반경방향으로 연장되는 내측 반경연장부; 및
    전방 단부가 상기 내측 반경연장부의 원심측 단부와 연결되고 축방향으로 연장되는 축연장부;를 포함하고,
    상기 락업피스톤의 축연장부의 적어도 일부는, 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 내측 반경연장부의 적어도 일부는, 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 락업클러치와 상기 출력부재 사이에는 댐퍼가 마련되고,
    상기 댐퍼는 상기 락업피스톤의 축연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 댐퍼는 상기 축연장부에 스플라인 결합되어 회전 구속되는, 하이브리드 구동 모듈.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 댐퍼는:
    댐퍼스프링;
    상기 락업클러치에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 댐퍼스프링에 회전 구속되도록 연결된 커버플레이트; 및
    상기 댐퍼스프링을 통해 상기 커버플레이트에 회전 구속되도록 연결되고, 상기 출력부재에 회전 구속되도록 연결된 드리븐플레이트;를 포함하고,
    상기 커버플레이트가 상기 축연장부에 스플라인 결합되는, 하이브리드 구동 모듈.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 로터 허브와 엔진은 엔진클러치를 통해 연결되고,
    상기 락업피스톤의 내측 반경연장부와 축연장부는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 후방에 배치되고,
    상기 엔진클러치는 상기 로터 허브의 반경방향 연장부 전방에서 상기 로터 허브의 축방향 연장부의 반경방향 내측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
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