KR20240120303A

KR20240120303A - 하이브리드 구동 모듈

Info

Publication number: KR20240120303A
Application number: KR1020230012832A
Authority: KR
Inventors: 김중혁
Original assignee: 주식회사 카펙발레오
Priority date: 2023-01-31
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2024-08-07
Also published as: WO2024162759A1

Abstract

본 발명은, 엔진과 모터에 의해 발생한 로터 허브의 회전력을 변속기에 전달하는 동력전달부를 구비하고, 축방향으로 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈을 제공한다. 상기 동력전달부의 터빈플레이트와 피스톤플레이트는 반경방향으로 스테이터와 대응할 정도로 길게 연장된다. 상기 동력전달부의 출력부재는 락업클러치와 연결된 토셔널 댐퍼의 일부를 구성하면서, 이를 통해 반경방향으로 긴 구간에서 상기 터빈플레이트를 지지한다. 이에 따라 반경방향으로 긴 부품들의 강성을 충분히 보강하면서도, 부품 수를 줄이고, 축방향으로 더욱 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈을 제작할 수 있다.

Description

하이브리드 구동 모듈{HYBRID DRIVE MODULE USING THE SAME}

본 발명은 하이브리드 구동 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토크 컨버터의 전달 토크를 충분히 확보하면서도 부품 수를 최소화하고 구조적으로 강건하며 축방향으로 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈에 관한 것이다.

하이브리드 차량에 사용되는 구동 모듈은 모터와 엔진의 힘을 변속기로 전달하는 구조를 가진다. 하이브리드 구동 모듈은, 모터를 내장하는 메인하우징, 상기 메인하우징에 회전 가능하게 설치되고 엔진의 출력을 전달받는 입력부재, 및 상기 메인하우징에 회전 가능하게 설치되고 상기 엔진과 모터의 출력을 변속기에 전달하는 출력부재를 포함한다.

상기 모터는, 상기 메인하우징에 고정된 스테이터와, 상기 메인하우징에 회전 가능하게 설치된 로터 허브에 설치된 로터를 포함한다.

상기 입력부재는 엔진클러치를 통해 상기 로터 허브에 선택적으로 연결된다. 상기 엔진클러치는, 엔진의 동력을 로터 허브에 전달할 때에는 상기 입력부재와 로터 허브를 회전 구속하고, 엔진이 로터 허브에 부하로 작용하지 않도록 해야 할 때에는 상기 입력부재와 로터 허브의 회전 구속을 해제한다.

상기 로터 허브는 동력전달부를 통해 상기 출력부재에 연결된다. 상기 동력전달부는, 상기 로터 허브와 출력부재를 직결하는 구조이거나, 토크 컨버터와 락업클러치를 포함하는 구조일 수 있다.

하이브리드 구동 모듈은, 엔진과 변속기를 연결하던 일반적인 동력전달부와 대비하여 모터가 추가되고, 이에 따라 부속되어야 하는 부품 수가 많아, 상당한 공간을 차지하게 된다. 이에 하이브리드 구동 모듈을 컴팩트하게 설계하기 위한 노력이 계속되고 있다.

하이브리드 구동 모듈은 회전력을 발생시키고 또 전달하는 부품이기 때문에, 반경방향으로 컴팩트한 설계를 하게 되면, 본연의 기능인 토크 발생과 전달 구조로서 불리한 구조를 가지게 된다.

반면 축방향으로 컴팩트한 설계를 하게 되면, 본연의 기능인 토크의 발생과 전달 기능은 충분히 발휘할 수 있지만, 각 부품의 반경방향 치수 대비 축방향 치수를 확보하기 어려워, 각 부품이 축방향으로 가해지는 힘에 의해 변형될 가능성이 높다.

특히 하이브리드 구동 모듈과 같은 회전 구조에서는 동력의 연결과 단절이 축방향으로 이루어지는 경우가 많다. 따라서, 각 부품이 이러한 힘에 의해 축방향으로 처지지 않도록 충분한 강도를 확보할 필요가 있다.

특히 상기 동력전달부에 마련된 토크 컨버터의 터빈플레이트나 락업클러치의 피스톤플레이트는 반경방향 치수가 클수록 전달 토크를 확보하기에 유리한 반면, 토러스를 유동하는 유체의 압력이나 피스톤플레이트를 가압하는 유체의 압력이 그만큼 많이 작용하여 큰 변형이 일어날 우려가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 축방향으로 컴팩트하고 반경방향으로 큰 치수를 가지면서도, 축방향으로 가해지는 압력에 의해 발생하는 변형을 최소화할 수 있는 터빈플레이트와 피스톤플레이트를 구비하는 하이브리드 구동 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명은, 동력전달부의 부품 수를 줄여 축방향으로 더욱 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명은, 동력전달부의 부품들이 축방향으로 상호 지지되는 구조로 조립되어, 부품 수를 줄이고 축방향으로 컴팩트하면서도, 축방향으로 가해지는 압력에 의해 각 부품에 발생하는 변형을 최소화할 수 있는 하이브리드 구동 모듈을 제공하고자 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, 엔진과 모터(12)에 의해 발생한 로터 허브(20)의 회전력을 변속기에 전달하는 동력전달부를 구비하는 하이브리드 구동 모듈에 적용할 수 있다.

본 발명을 적용하면, 상기 동력전달부의 반경방향 치수를 확보하고 축방향 치수를 컴팩트하게 하면서도 동력전달부를 구성하는 각 부품의 강도를 충분히 확보할 수 있다.

상기 동력전달부는, 상기 변속기의 입력축에 회전 구속되도록 연결되는 출력부재(50)와, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재된 토크 컨버터(30)를 포함한다.

상기 토크 컨버터(30)는, 로터 허브(20)에 연결되고 로터 허브(20)보다 후방으로 연장되는 커버(26)를 통해 상기 로터 허브(20)의 회전력을 전달받을 수 있고, 상기 회전력을 토러스의 유체 커플링을 통해 상기 출력부재(50)에 전달할 수 있다.

상기 커버(26)는 로터 허브(20)의 후방에서 로터 허브(20)보다 반경방향으로 더 확장된 형태를 가질 수 있다. 이에 따라, 그 내부에 설치되는 토러스의 반경을 더욱 키울 수 있다.

상기 커버(26)는, 상기 로터 허브(20)에 연결되고 후방으로 갈수록 직경이 확대되는 형태의 프론트커버(27)와, 상기 프론트커버(27)의 후방 단부에 연결되고 후방으로 갈수록 직경이 축소되는 형태의 리어커버(28)를 포함할 수 있다.

전방을 바라보는 상기 리어커버(28)의 내측 벽면에는 상기 토러스의 임펠러(31)가 설치될 수 있다. 이에 따라 상기 임펠러(31)는 상기 커버(26) 및 로터 허브(20)와 함께 회전할 수 있다.

상기 커버(26)의 내부 공간에서 상기 임펠러(31)의 전방에는, 상기 임펠러(31)와 축방향으로 마주하는 토러스의 터빈(32)이 설치된다.

상기 터빈(32)은, 상기 커버(26)와 독립적으로 회전하는 터빈플레이트(40)에 설치된다.

상기 터빈플레이트(40)는, 상기 터빈(32)이 설치되어 상기 임펠러(31)의 회전에 의해 유동하는 유체로부터 회전력을 전달받는 블레이드 셸(41)과, 상기 블레이드 셸(41)의 구심 단부에 연결되고 구심으로 갈수록 전방으로 연장되는 네크부(42)와, 상기 네크부(42)의 구심 단부로부터 구심 방향으로 연장되는 출력부재 연결부(43)를 포함한다.

상기 출력부재 연결부(43)는, 상기 네크부(42)에 연결된 원심부(47)와, 상기 원심부(47)의 반경방향 내측에 연결된 구심부(45)를 포함한다.

상기 출력부재(50)는, 축방향으로 연장된 출력허브(51)와, 상기 출력허브(51)로부터 원심방향으로 연장되는 반경방향 연장부(52)를 포함한다.

상기 출력허브(51)는 상기 변속기의 입력축과 축설되고 회전 구속되도록 맞물릴 수 있다.

상기 반경방향 연장부(52)는, 상기 출력허브(51)에 연결된 구심 연결부(53)와, 상기 구심 연결부(53)의 반경방향 외측에 연결되는 원심 지지부(54)를 포함한다.

상기 출력부재 연결부(43)의 구심부(45)는 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 구심 연결부(53)에 고정된다. 이에 따라, 상기 터빈플레이트(40)와 출력부재(50)는 상호 고정되어, 축방향으로, 반경방향으로, 그리고 원주방향으로 일체로 거동할 수 있다.

그리고 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면은 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 원심 지지부(54)의 후면에 접하여 전방으로 지지된다. 이에 따라 상기 블레이드 셸(41)이 토러스를 유동하는 유체에 의해 전방으로 가압되더라도, 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)가 상기 블레이드 셸(41)과 반경방향으로 최대한 가까운 위치까지 상기 터빈플레이트(40)를 전방으로 지지하므로, 긴 반경 거리를 가지는 상기 블레이드 셸(41)이 토러스의 유체에 의해 전방으로 처지는 변형을 방지할 수 있다.

상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)는, 둘레방향의 적어도 일부 영역에서, 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)에 의해 상기 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)까지 전방으로 지지될 수 있다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)가 상기 출력부재(50)와 터빈플레이트(40)의 고정 위치(r1)으로부터 반경방향으로 최대한 먼 위치(r4)까지 상기 출력부재 연결부(43)를 전방으로 지지하면, 그만큼 터빈플레이트(40)가 축방향 전방으로 지지되지 않는 반경방향 길이(r9-r4)를 최소화할 수 있다.

그러면, 비록 터빈플레이트(40)가 판금 제작되더라도, 이보다 더욱 강도 높은 출력부재(50)에 의해 지지될 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)의 블레이드 셸(41)은 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 외주(r8)보다 반경방향 외측으로 더 연장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)를, 상기 터빈플레이트(40)를 지지하는 서포터로서 활용하면서, 동시에 토셔널 댐퍼(70)의 댐퍼 출력부재로서 활용하여, 동력전달부의 부품 수를 더욱 줄이고 축방향으로 더욱 컴팩트한 설계를 가능하게 한다.

상기 동력전달부는, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재되고 상기 토크 컨버터(30)와 병렬로 배치된 락업클러치(60)를 더 포함할 수 있다.

상기 락업클러치(60)는, 축방향으로 이동 가능하게 설치된 피스톤플레이트(61)와, 상기 피스톤플레이트(61)에 설치된 마찰부재(63)를 구비할 수 있다.

상기 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 상기 출력부재(50) 사이에 배치될 수 있다.

상기 마찰부재(63)는 상기 피스톤플레이트(61)의 원심측 단부에 배치될 수 있다.

상기 마찰부재(63)의 마찰 표면은, 상기 로터 허브(20)와 함께 회전하는 커버(26)의 내측 벽면과 축방향으로 마주할 수 있다.

상기 커버(26)는 로터 허브(20)의 후방에서 로터 허브(20)보다 반경방향으로 더 확장된 형태를 가지므로, 상기 피스톤플레이트(61) 역시 반경방향으로 더 길게 연장될 수 있다.

상기 마찰부재(63)는 피스톤플레이트(61)의 전면의 원심측 단부에 설치될 수 있다.

이에 따라 반경이 확장된 상기 프론트커버(27)의 후방을 바라보는 내측 벽면과 전방을 바라보는 상기 마찰부재(63)의 마찰 표면은 축방향으로 서로 마주할 수 있다.

상기 마찰부재(63)는, 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향으로 더 외측에 배치될 수 있고, 더 바람직하게 상기 로터(16)의 외주(r8)보다 반경방향으로 더 외측에 배치될 수 있다.

이에 따라 단판 클러치를 사용하더라도 락업클러치(60)가 토크를 충분히 전달할 수 있다.

상기 피스톤플레이트(61)는 토셔널 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(50)에 연결될 수 있다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)는, 원주방향을 따라 일렬로 배치된 상기 토셔널 댐퍼(70)의 복수 개의 스프링(71)들 사이에 개재되는 출력돌기(55)를 구비할 수 있다.

상기 출력돌기(55)는, 상기 원심 지지부(54)로부터 원심 방향으로 연장되고, 전방으로 절곡 연장되어 상기 스프링(71)들과 원주방향으로 간섭됨으로써, 출력부재(50)가 그 자체로 댐퍼 출력부재의 기능을 할 수 있다.

아울러 상기 출력돌기(55)의 후면은, 원심 지지부(54)로부터 반경방향으로 더 연장되므로, 상기 출력돌기(55)의 후면이 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면과 접하며 상기 출력부재 연결부(43)를 네크부(42)와의 경계 부분(r4)까지 지지하는 구조로 활용될 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)은 상기 스프링(71)의 구심측 단부(r3)보다 반경방향으로 더 외측에 배치될 수 있다.

출력돌기(55)는 기능상 원주방향을 따라 이격 배치된 반면, 상기 출력돌기(55)가 지지하는 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)는 원주방향으로 연속된 환형의 표면을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 출력돌기(55)의 후면에 의해 지지되는 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)의 전면은 상기 토셔널 댐퍼(70)의 스프링(71)들의 후방을 지지해주는 리테이너의 기능을 함께 할 수 있다.

축방향으로 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 적어도 일부 구간은, 상기 스프링(71)의 축방향 후방 단부(a1)보다 더 전방에 배치될 수 있다. 그러면, 토셔널 댐퍼(70)의 스프링(71)들이 축방향으로 차지하는 구간에, 상기 반경방향 연장부(52)을 함께 배치하여, 공간을 효율적으로 활용함으로써, 하이브리드 구동 모듈을 축방향으로 보다 컴팩트하게 설계할 수 있다.

상기 토셔널 댐퍼(70)는 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향으로 더 내측에 배치될 수 있다. 그러면, 축방향으로 어느 정도 길이가 확보되어야 하는 로터(16)의 반경방향 내측 공간에 상기 토셔널 댐퍼(70)를 배치하여, 공간을 효율적으로 활용함으로써, 하이브리드 구동 모듈을 축방향으로 보다 컴팩트하게 설계할 수 있다.

로터 허브(20)와 출력부재(50)의 직결 및 직결 해제 작동을 위해, 상기 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 슬라이드 왕복 이동할 수 있다.

상기 피스톤플레이트(61)가 전방으로 이동하여 상기 마찰부재(63)를 커버(26)에 강하게 압착하면, 로터 허브(20)와 출력부재(50)는 직결된다. 상기 피스톤플레이트(61)가 후방으로 이동하여 상기 마찰부재(63)가 커버(26)로부터 이격되면, 로터 허브(20)와 출력부재(50)의 직결은 해제된다.

상기 피스톤플레이트(61)는 소정 구간에서 축방향으로 슬라이드 이동 가능하다.

상기 소정 구간의 전방 단부는, 상기 마찰부재(63)가 상기 로터 허브(20)와 상기 임펠러(31)를 연결하는 커버(26)에 접하는 위치에 의해 결정될 수 있다.

상기 소정 구간의 후방 단부는, 상기 피스톤플레이트(61)의 구심 단부에 마련된 후방 스토퍼(62)가 상기 출력부재(50)의 전면에 접하는 위치에 의해 결정될 수 있다.

상기 후방 스토퍼(62)는 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)와 간섭될 수 있다. 구체적으로, 상기 후방 스토퍼(62)는 상기 반경방향 연장부(52)의 구심 연결부(53)와 간섭될 수 있다.

후방 스토퍼(62)의 간섭을 용이하게 하기 위해, 상기 구심 연결부(53)는 원심 지지부(54)보다 더 전방에 위치할 수 있다.

상기 스프링(71)들을 구비하는 상기 토셔널 댐퍼(70)는, 상기 피스톤플레이트(61)에 연결되고 상기 피스톤플레이트(61)의 회전력을 상기 스프링(71)에 전달하는 댐퍼 입력부재(72)와, 상기 스프링(71)을 통해 상기 피스톤플레이트(61)의 회전력을 전달받는 댐퍼 출력부재를 구비한다.

상기 댐퍼 출력부재는 앞서 설명한 상기 출력부재(50)의 출력돌기(55)에 의해 구현될 수 있다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는, 상기 스프링(71)들을 수용하고 지지하는 리테이너(73)와, 상기 스프링(71)보다 반경방향 내측에서 후방으로 연장되는 댐퍼 스토퍼(74)를 포함할 수 있다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는 상기 피스톤플레이트(61)와 별개의 부품으로 제작되고, 상기 피스톤플레이트(61)에 조립되어 일체화될 수 있다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는 상기 피스톤플레이트(61)에 고정되는 피스톤 연결부(76)를 더 구비할 수 있다. 상기 피스톤 연결부(76)는 스프링(71)보다 반경방향 내측 공간에 배치될 수 있다.

상기 리테이너(73)는 상기 스프링(71)의 외주와 전면을 지지하며 상기 스프링(71)을 보유할 수 있다.

댐퍼 출력부재로서, 상기 출력부재(50)는, 상기 댐퍼 스토퍼(74)와 간섭되어 댐퍼 출력부재에 대한 상기 댐퍼 입력부재(72)의 상대적인 회전 변위를 소정의 각도 내로 제한하는 구조를 더 구비할 수 있다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)에서 원주방향으로 이웃하는 두 출력돌기(55) 사이에는, 상기 원심 지지부(54)가 반경방향 내측으로 함몰된 수용홈(56)이 마련될 수 있다.

상기 댐퍼 출력부재에 대한 상기 댐퍼 입력부재(72)의 상대 회전 허용 변위는, 상기 수용홈(56)의 원주방향 폭과, 거기 수용되는 댐퍼 스토퍼(74)의 원주방향 폭에 의해 결정될 수 있다.

원주방향을 따라 배치된 복수 개의 상기 수용홈(56)의 외주면과 상기 댐퍼 스토퍼(74)의 내주면이 반경방향으로 상호 마주하도록 배치될 수 있다.

상기 수용홈(56)의 외주면의 반경은, 상기 수용홈(56)에 수용되는 댐퍼 스토퍼(74)의 내주면의 반경보다 아주 약간 작을 수 있다.

이에 따라, 상기 댐퍼 입력부재(72)와 상기 피스톤플레이트(61)의 중심이 상기 출력부재(50)의 중심에 대해 정렬될 수 있다.

그러면, 상기 출력부재(50)가, 상기 피스톤플레이트(61)를 축 정렬하기 위한 별도의 축방향 연장부를 구비하지 않도록 할 수 있어, 축방향으로 보다 컴팩트한 설계가 가능하다.

이와 별도로, 상기 피스톤플레이트(61)의 구심 단부의 내주면이 상기 변속기의 입력축의 외주면과 접하도록 하여, 상기 피스톤플레이트(61)의 중심이 상기 출력부재(50)의 중심과 정렬되도록 할 수 있다. 앞서 피스톤플레이트(61)의 후방 위치를 규제하는 후방 스토퍼(62)의 내주면이 상기 변속기의 입력축과 접하며, 중심 정렬이 안내될 수 있다.

본 발명에 따르면, 축방향으로 컴팩트하고 반경방향으로 큰 치수를 가지면서도, 큰 반경의 원심부에서 축방향으로 가해지는 압력에 의해 발생할 수 있는 동력전달부의 변형을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 별도의 댐퍼 출력부재 없이, 변속기의 입력축과 연결되는 출력부재가 그 기능을 함께 하고, 이를 위한 구조를 구현함으로 인해 반경방향으로 더 길게 연장된 출력부재의 반경방향 연장부가 터빈플레이트를 반경방향으로 상당 구간 지지하여, 부품 수를 줄이면서도 큰 반경의 부품들이 압력에 의해 변형되지 않을 정도로 충분한 강성을 확보할 수 있다.

또한, 강성 지지를 위해 출력부재의 원심 지지부에 밀착 설치한 터빈플레이트가 댐퍼 출력부재의 리테이너 기능을 함께 하도록 하여, 부품 수를 줄임은 물론, 하이브리드 구동 모듈의 동력 전달부를 축방향으로 더 컴팩트하게 설계하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 출력부재로 출력돌기와 스토퍼 수용홈을 구현하고, 터빈플레이트로 리테이너 기능을 구현하여, 이들이 토셔널 댐퍼의 댐퍼 출력부재로 활용된다. 이는 단순히 부품 수를 감소시킬 뿐만 아니라, 해당 구조를 통해 강성이 상대적으로 약하면서도 반경방향으로 길게 연장되어야 하는 터빈플레이트가 고 강성의 출력부재에 의해 지지되는 효과까지 함께 가지게 된다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동력전달부를 적용한 하이브리드 구동 모듈의 측면 단면도이다.
도 3 내지 도 5는, 도 1과 도 2의 동력전달부의 락업클러치, 토셔널 댐퍼, 출력부재 및 터빈플레이트의 측면 단면도, 분해 측면 단면도 및 분해사시도이다.
도 6은 출력부재의 정면도이다.
도 7은 출력부재와 토셔널 댐퍼의 스프링의 정면도이다.
도 8은 터빈플레이트와 스프링의 정면도이다.
도 9는 출력부재와 터빈플레이트의 정면도이다.
도 10은 토셔널 댐퍼의 댐퍼 입력부재의 후면도이다.
도 11은 댐퍼 입력부재와 스프링의 후면도이다.
도 12는 댐퍼 입력부재와 출력부재의 후면도이다.

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, 도 1과 도 2에서는 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.

[하이브리드 구동 모듈의 전반적인 구조]

이하 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 하이브리드 구동 모듈의 바람직한 실시예의 전반적인 구조를 설명한다.

하이브리드 구동 모듈은, 엔진의 힘을 전달받는 입력부재인 구동축(22), 스테이터(14)와 로터(16)를 포함하는 모터(12), 상기 스테이터(14)가 설치된 메인하우징(10), 상기 로터(16)가 설치되어 상기 로터(16)와 함께 회전하는 로터 허브(20), 상기 구동축(22)의 동력이 상기 로터 허브(20)로 전달되도록 상기 구동축(22)과 상기 로터 허브(20) 사이에서 이들을 선택적으로 연결하는 엔진클러치(24), 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 배치되어 로터 허브(20)의 회전력을 상기 출력부재(50)로 전달하는 동력전달부를 포함한다.

상기 로터 허브(20)는, 반경방향으로 연장되는 반경방향 연장부, 및 상기 반경방향 연장부의 원심 측에서 축방향을 연장되는 축방향 연장부를 포함한다. 상기 로터(16)는 상기 축방향 연장부의 외주에 설치된다.

상기 구동축(22)은 하이브리드 구동 모듈의 전방 중앙부로부터 축방향으로 연장되어, 상기 로터 허브(20)의 반경방향 연장부의 구심에 상대적으로 회전 가능하게 연결된다.

상기 로터 허브(20)와 구동축(22)은, 베어링을 통해 메인하우징(10)에 회전 가능하게 지지된다.

반경방향으로 상기 구동축(22)과 로터 허브(20) 사이에는 엔진클러치(24)가 설치된다. 이에 따라 상기 구동축(22)과 로터 허브(20)는, 어느 일 방향으로의 상대적인 회전은 허용되지만, 타 방향으로의 상대적인 회전은 허용되지 않는 원웨이클러치일 수 있다. 구동축(22)이 일 방향으로 회전하며 로터 허브(20)에 동력을 전달한다면, 상기 원웨이클러치는 상기 로터 허브(20)에 대해 상기 구동축(22)이 상기 일 방향으로 상대적으로 회전하는 것은 허용하지 않고, 타 방향으로 회전하는 것은 허용한다.

상기 로터 허브(20)에는 커버(26)가 일체로 연결된다. 상기 커버(26)는, 후방으로 갈수록 직경이 확장되는 프론트커버(27)와, 상기 프론트커버(27)에 연결되고 후방으로 갈수록 직경이 축소되는 리어커버(28)를 포함한다.

상기 프론트커버(27)는, 상기 로터 허브(20)의 반경방향 연장부의 일부분과 접합되고, 상기 로터 허브(20)의 축방향 연장부의 일부를 구성하며 후방으로 연장된다. 그리고, 로터(16)보다 후방에서, 반경방향으로 확장되며 후향 연장된다. 상기 프론트커버(27)는, 상기 로터(16)뿐만 아니라 상기 스테이터(14)의 외주면 근처 또는 이를 넘어설 정도까지 반경방향으로 연장된다.

상기 프론트커버(27)의 내측 벽면은 락업클러치(60)의 마찰부재(63)와 마찰 커플링 될 수 있는 표면을 제공한다. 이러한 표면은 회전축으로부터 반경방향으로 멀리 배치되는 것이 바람직하다. 실시예에서, 상기 표면은 반경방향으로 최 외측에 마련된다.

상기 리어커버(28)는 후향하며 반경이 축소되고, 임펠러(31)의 블레이드들을 설치하기 적합한 셸 형태로 제작될 수 있다. 아울러 리어커버(28)의 중앙부에는, 펌프구동허브(29)가 연결되고 후향 연장된다. 펌프구동허브(29)는 변속기의 유체 펌프를 가동하여 커버 내부의 공간으로 변속기 오일을 순환시키는 동력을 제공할 수 있다.

상기 동력전달부는, 상기 로터 허브(20) 및 커버(26)에 의해 규정되는 내부 공간에 배치된다. 상기 내부 공간은 상기 로터 허브(20)의 후방에 마련된다.

상기 동력전달부는, 상기 로터 허브(20)로부터 상기 커버(26)를 통해 전달된 회전력을 출력부재에 전달하는 토러스, 그리고 상기 로터 허브(20)로부터 전달된 회전력을 상기 출력부재(50)에 직접 전달하는 락업클러치(60)를 포함한다.

상기 토러스는, 임펠러(31), 터빈(32) 및 리액터(33)를 포함하는 토크 컨버터(30)일 수 있다. 그러나 본 발명이 토러스가 리액터(33) 없이 임펠러(31)와 터빈(32)을 포함하는 유체 클러치인 것을 배제하는 것은 아니다.

상기 토크 컨버터(30)는 리어커버(28)의 전면에 설치된 임펠러(31), 상기 임펠러(31)의 전방에 배치되고 상기 임펠러(31)와 마주하는 터빈(32), 상기 임펠러(31)와 터빈(32) 사이에 배치되는 리액터(33)를 포함한다.

상기 터빈(32)은 터빈플레이트(40)의 후면에 설치된다. 터빈플레이트(40)는 상기 터빈(32)으로부터 구심 방향으로 연장되어 상기 출력부재(50)에 리벳 등으로 일체로 고정된다.

상기 리액터(33)는 원웨이클러치(34)를 통해 고정단(35)에 일방향으로 회전 가능하고 타방향으로는 회전 구속되게 설치된다. 상기 고정단(35)은 변속기에 연결되어 고정된 상태를 유지할 수 있다.

축방향으로 상기 출력부재(50), 리액터(33), 및 리어커버(28) 사이에는 각각 스러스트 베어링이 개재되어 이들의 축방향 위치를 규제하고 이들 간의 상대적인 회전을 지지한다.

상기 락업클러치(60)는, 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 배치된다.

상기 락업클러치(60)는, 반경방향으로 연장되는 피스톤플레이트(61)와, 상기 피스톤플레이트(61)에 구비된 마찰부재(63)를 포함한다.

실시예에서 상기 마찰부재(63)는 단판 클러치임이 예시된다. 단판 클러치는 마찰면 확보 면에서 다판 클러치보다 불리할 수 있으나, 축방향으로 컴팩트한 공간에 설치된다는 점에서 유리하다.

상기 마찰부재(63)는, 전달 토크를 확보하기 위해 회전 중심으로부터 반경방향으로 최대한 먼 위치에 마련될 수 있다. 또한 마찰부재(63)에 가해지는 축방향 힘을 확보하기 위해, 상기 마찰부재(63)를 가압하는 피스톤플레이트(61)의 반경을 최대한 확보할 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 피스톤플레이트(61)는 회전 중심으로부터 커버(26)의 원심 단부에 이르도록 긴 반경을 가진다. 또한 상기 마찰부재(63)를 상기 피스톤플레이트(61)의 원심 단부에 배치하여, 전달 토크를 최대한 확보함이 예시된다.

상기 피스톤플레이트(61)의 마찰부재(63)의 마찰면은 전방을 바라보고, 이는 프론트커버(27)의 내측 벽면의 후면과 마주한다.

상기 피스톤플레이트(61)는 토셔널 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(50)에 연결된다. 상기 토셔널 댐퍼(70)는 축방향으로 상기 피스톤플레이트(61)와 출력부재(50) 사이에 배치된다.

상기 토셔널 댐퍼(70)는, 상기 피스톤플레이트(61)에 고정되어 상기 피스톤플레이트(61)와 일체로 슬라이드 이동하고 회전하는 댐퍼 입력부재(72), 상기 댐퍼 입력부재(72)에 의해 원주방향으로 압축되거나 압축 해제되는 스프링(71), 그리고 상기 출력부재(50)에 연결되고 상기 스프링(71)을 통해 상기 댐퍼 입력부재(72)의 회전력을 전달받는 댐퍼 출력부재를 포함한다.

실시예에서는, 출력부재(50)가 댐퍼 출력부재로서 기능하게 된다.

물론 상기 토셔널 댐퍼(70)를 통해 회전력의 출렁임을 흡수하기는 하지만, 상기 피스톤플레이트(61)는 실질적으로 출력부재(50)와 함께 회전한다.

커버(26)의 내부 공간에서, 상기 피스톤플레이트(61)와 로터 허브(20) 및 프론트커버(27) 사이의 공간, 즉 피스톤플레이트(61) 전방 공간의 유압이 그 후방 공간의 유압보다 크면, 상기 피스톤플레이트(61)는 후방으로 이동하게 되고, 상기 마찰부재(63)는 프론트커버(27)와 떨어진 상태가 된다.

반면, 피스톤플레이트(61) 후방 공간의 유압이 그 전방 공간의 유압보다 크면, 상기 피스톤플레이트(61)는 전방으로 이동하게 되고, 상기 마찰부재(63)는 프론트커버(27)와 마찰 커플링 되어 일체로 회전하게 된다.

로터 허브(20) 및 커버(26)의 회전 속도(입력측 속도)가 출력부재(50)와 터빈플레이트(40)의 회전 속도(출력측 속도)보다 높은 상태, 가령, 정차 중인 차량이 출발하는 상황과 같이 가속이 일어나는 상황에서, 변속기 오일은 상기 로터 허브(20)와 피스톤플레이트(61) 사이의 공간으로 상기 하이브리드 구동 모듈에 공급된다. 이에 따라 피스톤플레이트(61) 전방 공간의 압력이 높게 되고, 피스톤플레이트(61)는 후방으로 이동한다. 이에 따라 락업클러치(60)는 로터 허브(20)와 출력부재(50)의 직결이 해제된 상태를 유지한다.

이렇게 공급된 오일은 상기 토크 컨버터(30)가 마련된 공간을 가득 채우고, 일부는 리어커버(28)와 리액터 사이의 공간을 통해 변속기로 되돌아간다.

그러면, 입력측 속도로 회전하는 임펠러(31)에 의해 토러스를 흐르는 오일이 터빈(32)에 회전력을 전달하여 출력측 속도가 입력측 속도에 가까워지게 된다.

출력측 속도가 입력측 속도에 가까워지면, 변속기는 출력부재(50)와 고정단(35) 사이의 공간으로 오일을 공급한다. 그러면 피스톤플레이트(61) 후방 공간의 압력이 높아지게 되고, 피스톤플레이트(61)는 전방으로 이동한다. 이에 따라 락업클러치(60)는 로터 허브(20)와 출력부재(50)를 커플링하여 직결한다.

그러면, 입력측 속도와 출력측 속도는 실질적으로 일치하게 된다. 엔진의 회전력의 크기에는 다소 출렁임이 존재할 수 있지만, 상기 로터 허브(20)의 회전력이 피스톤플레이트(61)를 통해 출력부재(50)로 전달될 때, 상기 토셔널 댐퍼(70)가 이를 평탄화 하며 출력부재(50)로 전달한다.

[동력전달부]

이하 실시예의 하이브리드 구동 모듈의 동력전달부의 구조에 대해 구체적으로 설명한다.

실시예의 동력전달부는, 축방향으로 컴팩트하면서도, 반경방향으로는 그 토크 암을 충분히 확보하여, 전달 토크를 충분히 확보하는 구조를 가진다.

또한 실시예의 동력전달부는, 반경방향으로 길게 연장된 각 부품들이 축방향으로 받는 압력에 의해 변형되지 않을 수 있는 충분한 강성을 확보하는 구조를 가진다.

상기 토크 컨버터(30)는, 축방향으로 컴팩트한 치수를 가지면서도 충분한 전달 토크를 가지도록, 토러스가 축방향으로는 다소 좁지만 반경방향으로는 긴 타원 형상을 가질 수 있다. 실시예에서는 토러스의 내경(r6; 도 2 참조)과 외경(r9) 사이의 거리가, 토러스의 축방향 길이(a2~a3)보다 더욱 긴 타원형임이 예시된다.

아울러 상기 토크 컨버터(30)는, 토크 암을 충분히 확보하기 위해 상기 토러스가 회전 중심으로부터 최대한 멀리 배치되도록 설계될 수 있다.

실시예에서는 상기 임펠러(31)와 터빈(32)이 상기 로터(16)의 외주(r8; 도 2 참조)보다도 반경방향 외측으로 더 길게 연장됨이 예시된다. 상기 토러스의 외경(r9)은, 스테이터의 내경(r8)보다도 더욱 크게 설계됨을 확인할 수 있다.

임펠러(31)가 마련된 상기 리어커버(28)는 원심부와 구심부가 모두 다른 부품에 연결되어 지지되지만, 터빈(32)이 설치된 터빈플레이트(40)는 원심부가 다른 부품에 연결되지 않아, 구조적으로 상기 리어커버(28)보다 강성 확보에 불리하다.

이러한 환경에서, 토러스 내를 흐르는 유체에 의해, 회전중심으로부터 큰 반경 위치에서 상기 터빈플레이트(40)에 축방향 전방으로 가해지는 압력은, 상기 터빈플레이트(40)의 원심부가 전방으로 밀리는 변형의 원인이 될 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)는 소정 두께를 가지는 시트 형태의 금속판을 프레스 가공하여 제작될 수 있다.

상기 블레이드 셸(41)은 임펠러(31)로부터 전달되는 유체의 압력을 받으므로, 축방향 전방으로 큰 힘을 받는다. 상기 네크부(42)는 그 비스듬히 연장되는 단면 형태를 가지므로, 축방향 처짐 변형에 대해 우수한 단면 계수를 가진다.

그러나 네크부(42)의 반경방향 내측에 연결된 출력부재 연결부(43)는, 출력부재(50)와 연결하기 위해 실질적으로 반경방향으로 곧게 연장된다. 따라서 네크부(42)는 축방향 힘에 견디며 변형되지 않는다 하더라도, 블레이드 셸(41)로부터 벤딩 암 길이가 더 긴 출력부재 연결부(43)는 변형에 취약할 수 있다.

실시예에서는 상기 원심부(47)와 구심부(45)의 반경방향 길이는 대략적으로 대응함이 예시된다.

상기 구심부(45)는 축방향 전방으로 약간 함몰된 단면 형상의 오목부를 가진다. 이에 따라 구심부(45)의 축방향 변형에 대한 강성을 충분히 확보할 수 있다.

상기 출력허브(51)의 내주에는 축방향으로 연장된 스플라인이 마련되고, 이는 변속기의 입력축 외주에 마련된 스플라인과 맞물려 상호 회전 구속된다.

상기 출력부재(50)는, 강성이 높은 금속 재질로 제작될 수 있다.

상기 반경방향 연장부(52)는, 상기 축방향 연장부(51)의 전방 단부로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 이는, 상기 출력허브(51)에 연결된 구심 연결부(53)와, 상기 구심 연결부(53)의 반경방향 외측에 연결되는 원심 지지부(54)를 포함한다.

상기 원심 지지부(54)는 구심 연결부(53)로부터 후방으로 비스듬히 연장된 후 반경방향으로 곧게 연장될 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)는 상기 반경방향 연장부(52)의 후방에서 상기 반경방향 연장부(52)의 후면에 밀착 고정될 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)와 출력부재(50)의 중심은 상기 터빈플레이트(40)의 구심측 홀을 상기 출력부재(50)의 축방향 연장부(51)의 외주에 끼움으로써, 정렬될 수 있다.

아울러 상기 출력부재 연결부(43)의 구심부(45)는 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 구심 연결부(53)에 리벳 등의 수단으로 상호 고정된다. 상기 출력부재 연결부(43)의 구심부(45)의 오목부에는, 상기 리벳이 관통하는 홀이 소정의 반경 위치(r1)에서 원주방향을 따라 복수 개 마련된다. 이에 대응하는 위치(r1)에서 상기 출력부재(50)의 구심 연결부(53)에도 상기 리벳이 관통하는 홀이 원주방향을 따라 복수 개 마련된다.

상기 터빈플레이트(40)와 출력부재(50)는, 상기 구심 연결부(53)와 구심부(45)의 체결을 통해, 축방향으로, 반경방향으로, 그리고 원주방향으로 일체로 거동하도록 일체화된다.

그리고 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면은 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 원심 지지부(54)의 후면에 접하여 전방으로 지지된다. 그리고 상기 원심부(47)의 후면은, 리액터(33)와의 사이에 개재되는 스러스트 베어링을 지지하기 위한 표면을 제공한다. 이를 위해, 상기 원심부(47)는 반경방향으로 곧게 연장되는 형태일 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 원심부(47)가 반경방향으로 곧게 연장됨에도 불구하고, 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)가 상기 원심부(47)의 전면을 축방향으로 지지하므로, 축방향 변형에 취약할 수 있는 터빈플레이트(40) 부위의 강도를 충분히 보강한다.

이에 따라 상기 블레이드 셸(41)이 토러스를 유동하는 유체에 의해 전방으로 가압되더라도, 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)가 상기 블레이드 셸(41)과 최대한 가까운 위치까지 상기 터빈플레이트(40)를 전방으로 지지하므로, 긴 반경 거리를 가지는 상기 블레이드 셸(41)이 토러스의 유체에 의해 전방으로 처지는 현상을 방지할 수 있다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)가 상기 출력부재(50)와 터빈플레이트(40)의 고정 위치(r1)으로부터 반경방향으로 최대한 먼 위치까지 상기 출력부재 연결부(43)의 축방향 전방을 지지하면, 그만큼 터빈플레이트(40)가 축방향 전방으로 지지되지 않는 반경방향 길이를 최소화할 수 있다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)는, 상기 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)까지 상기 원심부(47)를 전방으로 지지할 수 있다. 이에 따라 터빈플레이트(40)가 축방향 전방으로 지지되지 않는 반경방향 길이(r9-r4)를 최소화할 수 있다.

그러면, 비록 터빈플레이트(40)가 판금 제작되더라도, 이보다 더욱 강도 높은 출력부재(50)가 터빈플레이트(40)를 확실히 보강해준다.

실시예는, 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)가 상기 터빈플레이트(40)의 강도를 보강하고 또한 토셔널 댐퍼(70)의 댐퍼 출력부재 기능을 함으로써, 동력전달부의 부품 수를 더욱 줄이고 축방향으로 더욱 컴팩트한 하이브리드 구동 모듈을 제공한다.

실시예의 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)의 형상은, 상기 로터 허브(20)와 프론트커버(27)의 후면과 실질적으로 대응하는 프로파일을 가진다.

상기 피스톤플레이트(61)는, 상기 로터(16)의 내주에 대응하도록 축방향으로 연장되는 부분을 포함한다. 또한 마찰부재(63)에 대한 마찰표면을 제공하거나, 댐퍼 입력부재(72)와 체결되는 부위 외에는, 대체로 반경방향으로 곧게 연장되기보다 비스듬히 연장되는 형상을 가진다. 이러한 단면에 의해 상기 피스톤플레이트(61)는 축방향 힘에 의한 변형에 대한 저항성을 충분히 가질 수 있다.

아울러 상기 피스톤플레이트(61)는 변속기의 입력축이 수용되는 부위부터, 반경방향으로 거의 커버(26)의 원심 단부까지 연장되므로, 락업클러치(60)의 직결을 위한 축방향 압력을 받는 면적이 충분히 확보된다.

이에 따라 상기 마찰부재(63)는, 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)를 넘어서, 상기 로터(16)의 외주(r8)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된다.

이에 따라 단판 클러치를 사용하더라도 락업클러치(60)의 전달 토크 용량은 충분히 확보된다.

상기 피스톤플레이트(61)는 토셔널 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(50)에 연결된다.

상기 토셔널 댐퍼(70)는 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향으로 더 내측에 배치된다. 그러면 로터(16)의 반경방향 내측 공간에서 상기 피스톤플레이트(61)의 후방이면서 반경방향 내측에 상기 토셔널 댐퍼(70)를 배치할 수 있다. 이에 따라 하이브리드 구동 모듈을 축방향으로 보다 컴팩트하게 제작할 수 있다.

상기 토셔널 댐퍼(70)는, 상기 피스톤플레이트(61)에 연결되어 상기 피스톤플레이트(61)와 거동하는 댐퍼 입력부재(72)를 포함한다.

상기 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향 내측에서, 상기 피스톤플레이트(61)는 반경방향으로 곧게 연장되는 평면 구간을 구비한다. 상기 댐퍼 입력부재(72)의 구심 측에는, 이에 대응하여 반경방향으로 곧게 연장되는 피스톤 연결부(76)가 마련된다.

상기 평면 구간에는 원주방향을 따라 복수 개의 홀이 마련된다. 이에 대응하는 위치에서 상기 피스톤 연결부(76)에도, 원주방향을 따라 복수 개의 홀이 마련된다. 그러면 상기 피스톤플레이트(61)의 후면과 상기 피스톤 연결부(76)의 전면이 상호 밀착된 상태에서, 상기 홀들을 통해 상기 피스톤플레이트(61)와 댐퍼 입력부재(72)를 리벳하여, 이들을 일체로 조립할 수 있다.

상기 토셔널 댐퍼(70)는, 원주방향을 따라 일렬로 배치된 복수 개의 스프링(71)들을 구비한다. 상기 스프링은 코일 스프링일 수 있다. 아울러 탄성계수를 높이기 위해, 상기 스프링은 대경 스프링 내부에 소경 스프링이 삽입된 형태일 수 있다.

실시예에서는 5개의 스프링이 원호 형상으로 일렬로 배열됨이 예시된다. 그러나 상기 스프링의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 직선형 스프링도 적용 가능함은 물론이다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는, 상기 스프링(71)의 탄성 변형을 허용하면서 상기 스프링(71)을 보유하고 지지하기 위한 리테이너(73)를 구비한다. 상기 리테이너(73)는 상기 댐퍼 입력부재(72)의 원심 측에 마련된다. 이에 따라, 스프링(71)을 회전 중심으로부터 반경방향으로 최대한 멀리 배치하여, 토크 암의 길이를 확보할 수 있다.

상기 리테이너(73)는 상기 스프링(71)의 외주를 지지하는 외주 지지부(733)와, 상기 스프링(71)의 전면을 지지하는 전방 지지부(732)를 구비한다. 상기 외주 지지부(733)의 후방 단부는 반경방향 내측으로 절곡되어, 상기 스프링(71)의 후방 상부까지 지지한다. 상기 전방 지지부(732)가 상기 피스톤 연결부(76)와 연결되는 부위에는, 상기 스프링(71)의 전방 하부와 대응하는 형상의 제1내주 지지부(731)가 마련되어, 상기 스프링(71)의 하부 전방도 지지한다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는, 원주방향으로 이웃하는 두 스프링(71) 사이에 개재되는 복수 개의 입력돌기(75)를 구비한다. 실시예에서, 상기 입력돌기(75)는 스프링의 개수와 대응하여 5개 마련됨이 예시된다.

상기 입력돌기(75)는, 상기 리테이너(73)의 외주 지지부(733)를 비딩하여 반경방향 내측으로 함몰시킨 외주돌기(756)와, 상기 리테이너(73)의 제1내주 지지부(731)를 비딩하여 축방향 후방 그리고 반경방향 외측으로 함몰시킨 내주돌기(757)를 포함한다.

상기 입력돌기(75)의 원주방향 양단부는, 원주방향 양측에 각각 배치된 상기 스프링(71)의 길이방향 단부와 접한다. 상기 외주돌기(756)는 상기 스프링의 길이방향 단부의 반경방향 외측 부위와 접하고, 상기 내주돌기(757)는 상기 스프링의 길이방향 단부의 반경방향 내측 부위와 접한다.

상기 댐퍼 입력부재(72)는, 상기 스프링(71)의 반경방향 내측에서 축방향 후방으로 연장되는 댐퍼 스토퍼(74)를 구비한다. 상기 댐퍼 스토퍼(74)는, 대략 상기 스프링(71)의 길이방향의 중앙부와 대응하는 위치에 마련된다. 실시예에서, 상기 댐퍼 스토퍼(74)는 스프링의 개수와 대응하여 5개 마련됨이 예시된다.

상기 댐퍼 스토퍼(74)에서 상기 스프링(71)과 반경방향으로 마주하는 부위는, 상기 스프링(71)의 내주를 지지하는 리테이너의 기능을 함께하는 제2내주 지지부(744)를 구성한다. 상기 댐퍼 스토퍼(74)의 선단부, 즉 후방 단부는, 후술할 출력부재의 수용홈(56)에 삽입되는 스토퍼 돌기(745)를 구성한다.

상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)는, 원주방향을 따라 일렬로 배치된 상기 토셔널 댐퍼(70)의 복수 개의 스프링(71)들 사이에 개재되는 복수 개의 출력돌기(55)를 구비할 수 있다. 실시예에서, 상기 출력돌기(55)는 스프링의 개수와 대응하여 5개 마련됨이 예시된다.

상기 출력돌기(55)는, 상기 원심 지지부(54)로부터 원심 방향으로 연장되고, 전방으로 절곡 연장되어 상기 스프링(71)들과 원주방향으로 간섭됨으로써, 출력부재(50)가 그 자체로 댐퍼 출력부재로서 기능한다.

상기 출력돌기(55)는 반경방향으로 상기 외주돌기(756)와 내주돌기(757) 사이에 배치되고, 그 양단부가, 각각 원주방향 양측에 각각 배치된 상기 스프링(71)의 길이방향 단부의 중앙부(r5)와 접한다.

이에 따라, 상기 락업클러치(60)가 커버(26)와 커플링되면, 로터 허브(20)의 회전력은 상기 스프링(71)에 의해 댐핑되며 상기 출력부재(50)에 전달될 수 있다.

아울러 상기 출력돌기(55)의 후면은, 원심 지지부(54)로부터 반경방향 외측으로 더 연장되므로, 상기 출력돌기(55)의 후면이 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면과 접하며 상기 출력부재 연결부(43)를 네크부(42)와의 경계 부분(r4)까지 지지하는 구조로 활용될 수 있다.

상기 출력부재 연결부(43)는, 원주방향으로 등 간격 이격 배치된 상기 출력돌기(55)들에 의해, 전방으로 지지된다. 상기 출력돌기(55)가 원주방향 둘레 전체를 지지하지 않더라도, 상기 출력부재 연결부(43)의 강성을 보강하기에 충분함은 명백하다.

또한 상기 출력부재(50)는, 상기 댐퍼 스토퍼(74)와 간섭되어 출력부재(50)에 대한 상기 댐퍼 입력부재(72)의 상대적인 회전 변위를 소정의 각도 내로 제한하는 수용홈(56)을 구비한다. 상기 수용홈(56)은, 이웃하는 두 출력돌기(55) 사이에서, 상기 원심 지지부(54)의 원주방향 일부 구간이 반경방향 내측으로 함몰된 형태로 제공된다. 실시예에서, 상기 입력돌기(75)는 상기 댐퍼 스토퍼(74)의 개수와 대응하여 5개 마련됨이 예시된다.

상기 출력부재(50)에 대한 상기 댐퍼 입력부재(72)의 상대 회전 허용 최대 변위는, 상기 수용홈(56)의 원주방향 폭과, 거기 수용되는 댐퍼 스토퍼(74)의 원주방향 폭에 의해 결정된다.

원주방향을 따라 배치된 복수 개의 상기 수용홈(56)의 외주면과 상기 댐퍼 스토퍼(74)의 내주면이 반경방향으로 상호 마주하도록 배치된다. 상기 수용홈(56)의 외주면의 반경(r2)은, 상기 수용홈(56)에 수용되는 댐퍼 스토퍼(74)의 내주면의 반경과 대응하거나 그보다 약간 작다. 그러면, 상기 댐퍼 입력부재(72)와 상기 피스톤플레이트(61)의 중심이 상기 출력부재(50)의 중심에 대해 정렬된다.

축방향으로 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 적어도 일부 구간은, 상기 스프링(71)의 축방향 후방 단부(a1)보다 더 전방에 배치된다. 그러면, 토셔널 댐퍼(70)의 스프링(71)들이 축방향으로 차지하는 구간에, 상기 반경방향 연장부(52)를 함께 배치할 수 있다. 이에 따라 하이브리드 구동 모듈의 축방향 치수를 더 줄일 수 있다.

상기 원심 지지부(54)에서, 원주방향으로, 상기 수용홈(56)이 마련되지 아니하고 상기 출력돌기(55)가 마련되지 않은 구간의 외주면이 배치되는 축방향 구간의 적어도 일부는, 상기 스프링(71)이 배치된 축방향 구간과 중첩되면서, 반경방향으로 상기 스프링(71)의 내측에 위치한다. 이러한 원심 지지부(54)의 외주면은, 상기 스프링(71)의 내주를 지지하느 리테이너의 기능을 함께 할 수 있다.

상기 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)은 상기 스프링(71)의 구심측 단부(r3)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된다.

출력돌기(55)는 기능상 원주방향을 따라 이격 배치된 반면, 상기 출력돌기(55)가 지지하는 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)는 원주방향으로 연속된 환형의 표면을 제공한다. 이에 따라, 상기 출력돌기(55)의 후면에 의해 지지되는 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)의 전면은 상기 토셔널 댐퍼(70)의 스프링(71)들의 후방을 지지해주는 리테이너의 기능을 함께 하게 된다.

아울러, 상기 경계 부분(r4)을 상기 스프링(71)의 원심측 단부보다는 반경방향 내측에 배치되도록 하여, 상기 토러스의 반경방향 길이를 더 확보하는 것이 바람직하다.

락업클러치(60)의 커플링과 그 해제를 위해 축방향으로 슬라이드 이동하는 피스톤플레이트(61)는, 토셔널 댐퍼(70)의 댐퍼 입력부재(72)와 함께 거동한다. 따라서 락업클러치(60)와 토셔널 댐퍼(70)의 구조적 안정성과 원활한 기능 발휘를 위해, 피스톤플레이트(61)의 슬라이드 이동 구간은 소정의 범위 내로 제한되는 것이 바람직하다.

상기 구간의 전방 단부는, 상기 마찰부재(63)가 상기 로터 허브(20)와 상기 임펠러(31)를 연결하는 커버(26)에 접하는 위치에 의해 자연스럽게 결정된다.

상기 구간의 후방 단부는, 상기 출력부재(50)에 의해 결정된다.

실시예에서, 상기 출력부재(50)는 상기 피스톤플레이트(61)의 후방 이동을 제한하기 위한 별도의 구조를 가지지 않고, 상기 피스톤플레이트(61)에 관련 구조가 제공된다. 이는, 상기 피스톤플레이트(61)의 구심 단부에 마련된 후방 스토퍼(62) 구조가 상기 출력부재(50)의 전면에 접하는 위치에 의해 결정된다.

상기 후방 스토퍼(62)는, 댐퍼 입력부재(72)의 피스톤 연결부(76)보다 반경방향 내측에서, 상기 피스톤플레이트(61)가 후방으로 오목하게 함몰된 형태로 제공될 수 있다. 상기 후방 스토퍼(62)는 상기 피스톤 연결부(76)보다 후방으로 더 연장될 수 있다.

그러면, 상기 출력부재(50)가, 상기 피스톤플레이트(61)를 축 정렬하기 위한 별도의 축방향 연장부를 구비하지 않도록 할 수 있어, 부품 수를 줄일 수 있고, 또한 상기 출력부재(50)의 형상을 단순화할 수 있다.

아울러, 실시예에 따르면, 상기 피스톤플레이트(61)의 후방 스토퍼(62)의 내주면이 상기 변속기의 입력축의 외주면과 접하도록 하여, 상기 피스톤플레이트(61)와 출력부재(50)의 중심을 정렬할 수 있다. 그러면, 변속기의 입력축에 대해, 상기 출력부재(50)와 피스톤플레이트(61)가 각각 직접 중심 정렬될 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: 메인하우징
12: 모터
14: 스테이터
16: 로터
20: 로터 허브
22: 입력부재(구동축)
24: 엔진클러치(원웨이클러치)
26: 커버
27: 프론트커버
28: 리어커버
29: 펌프구동허브
30: 토크 컨버터
31: 임펠러
32: 터빈
33: 리액터
34: 원웨이클러치
35: 고정단
40: 터빈플레이트
41: 블레이드 셸
42: 네크부
43: 출력부재 연결부
45: 구심부
47: 원심부
50: 출력부재
51: 축방향 연장부(출력허브)
52: 반경방향 연장부
53: 구심 연결부
54: 원심 지지부
55: 출력돌기
56: 수용홈
60: 락업클러치
61: 피스톤플레이트
62: 후방 스토퍼
63: 마찰부재
70: 토셔널 댐퍼
71: 스프링
72: 댐퍼 입력부재
73: 리테이너
731: 제1내주 지지부
732: 전방 지지부
733: 외주 지지부
74: 댐퍼 스토퍼
744: 제2내주 지지부
745: 스토퍼 돌기
75: 입력돌기
756: 외주돌기
757: 내주돌기
76: 피스톤 연결부

Claims

엔진과 모터(12)에 의해 발생한 로터 허브(20)의 회전력을 변속기에 전달하는 동력전달부를 구비하는 하이브리드 구동 모듈로서,
상기 동력전달부는, 상기 변속기의 입력축에 회전 구속되도록 연결되는 출력부재(50), 및 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재된 토크 컨버터(30)를 포함하고,
상기 출력부재(50)는, 상기 변속기의 입력축과 맞물려 회전 구속되도록 축방향으로 연장된 출력허브(51), 및 상기 출력허브(51)로부터 원심방향으로 연장되는 반경방향 연장부(52)를 포함하고,
상기 반경방향 연장부(52)는, 상기 출력허브(51)에 연결된 구심 연결부(53), 및 상기 구심 연결부(53)의 반경방향 외측에 연결되는 원심 지지부(54)를 포함하고,
상기 토크 컨버터(30)는, 상기 로터 허브(20)와 함께 회전하는 임펠러(31), 및 상기 임펠러(31)의 전방에서 상기 임펠러(31)와 축방향으로 마주하는 터빈(32)을 포함하고,
상기 터빈(32)은 터빈플레이트(40)에 설치되고,
상기 터빈플레이트(40)는, 상기 터빈(32)이 설치되어 상기 임펠러(31)의 회전에 의해 유동하는 유체로부터 회전력을 전달받는 블레이드 셸(41), 상기 블레이드 셸(41)의 구심 단부에 연결되고 구심으로 갈수록 전방으로 연장되는 네크부(42), 및 상기 네크부(42)의 구심 단부로부터 구심 방향으로 연장되는 출력부재 연결부(43)를 포함하고,
상기 출력부재 연결부(43)의 구심부(45)는 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 구심 연결부(53)에 고정되고, 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면은 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 원심 지지부(54)의 후면에 접하여 전방으로 지지되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 터빈플레이트(40)의 블레이드 셸(41)은 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 외주(r8)보다 반경방향 외측으로 더 연장된, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)는 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)에 의해 둘레방향의 적어도 일부 영역에서, 상기 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)까지 전방으로 지지되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 동력전달부는, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재되고 상기 토크 컨버터(30)와 병렬로 배치된 락업클러치(60)를 더 포함하고,
상기 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 상기 출력부재(50) 사이에 배치되고,
상기 피스톤플레이트(61)는 토셔널 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(50)에 연결되고,
상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)는, 원주방향을 따라 일렬로 배치된 상기 토셔널 댐퍼(70)의 복수 개의 스프링(71)들 사이에 개재되는 출력돌기(55)를 구비하고,
상기 출력돌기(55)의 후면이 상기 출력부재 연결부(43)의 원심부(47)의 전면과 접하며 상기 출력부재 연결부(43)를 네크부(42)와의 경계 부분(r4)까지 지지하는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 4에 있어서,
상기 터빈플레이트(40)의 출력부재 연결부(43)와 네크부(42)의 경계 부분(r4)은 상기 스프링(71)의 구심측 단부(r3)보다 반경방향으로 더 외측에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 4에 있어서,
축방향으로 상기 출력부재(50)의 반경방향 연장부(52)의 적어도 일부 구간은, 상기 스프링(71)의 축방향 후방 단부(a1)보다 더 전방에 배치되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 동력전달부는, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재되고 상기 토크 컨버터(30)와 병렬로 배치된 락업클러치(60)를 더 포함하고,
상기 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 상기 출력부재(50) 사이에 배치되고,
상기 피스톤플레이트(61)의 원심 단부에는 전방으로 마찰 표면을 제공하는 마찰부재(63)가 설치되고,
상기 마찰부재(63)는, 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 7에 있어서,
상기 마찰부재(63)는, 상기 로터(16)의 외주(r8)보다 반경방향으로 더 외측에 배치된, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 7에 있어서,
상기 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 소정 구간만큼 이동 가능하고,
상기 소정 구간의 전방 단부는, 상기 마찰부재(63)가 상기 로터 허브(20)와 상기 임펠러(31)를 연결하는 커버(26)에 접하는 위치에 의해 결정되고,
상기 소정 구간의 후방 단부는, 상기 피스톤플레이트(61)의 구심 단부에 마련된 후방 스토퍼(62)가 상기 출력부재(50)의 전면에 접하는 위치에 의해 결정되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 동력전달부는, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재되고 상기 토크 컨버터(30)와 병렬로 배치된 락업클러치(60)를 더 포함하고,
상기 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 상기 출력부재(50) 사이에 배치되고,
상기 피스톤플레이트(61)는 토셔널 댐퍼(70)를 통해 상기 출력부재(50)에 연결되고,
상기 토셔널 댐퍼(70)는:
원주방향을 따라 일렬로 배치된 복수 개의 스프링(71)들;
상기 피스톤플레이트(61)에 연결되고 상기 피스톤플레이트(61)의 회전력을 상기 스프링(71)에 전달하는 댐퍼 입력부재(72); 및
상기 스프링(71)을 통해 상기 피스톤플레이트(61)의 회전력을 전달받는 출력돌기(55);를 포함하고,
상기 출력돌기(55)는 상기 출력부재(50)의 원심 지지부(54)에 마련된, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 토셔널 댐퍼(70)는 상기 로터 허브(20)에 설치된 로터(16)의 내주(r7)보다 반경방향으로 더 내측에 배치된, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 10에 있어서,
상기 댐퍼 입력부재(72)는:
상기 스프링(71)들을 수용하고 지지하는 리테이너(73);
상기 피스톤플레이트(61)에 고정되는 피스톤 연결부(76); 및
상기 스프링(71)보다 반경방향 내측에서 후방으로 연장되는 댐퍼 스토퍼(74);를 포함하는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 12에 있어서,
상기 출력부재(50)에서 원주방향으로 이웃하는 두 출력돌기(55) 사이에는, 상기 원심 지지부(54)가 반경방향 내측으로 함몰되어 상기 댐퍼 스토퍼(74)를 수용하는 수용홈(56)이 마련되고,
원주방향을 따라 배치된 복수 개의 상기 수용홈(56)의 외주면과 상기 댐퍼 스토퍼(74)의 내주면이 반경방향으로 상호 마주하도록 배치되어, 상기 댐퍼 입력부재(72)와 상기 피스톤플레이트(61)의 중심이 상기 출력부재(50)의 중심에 대해 가 정렬되는, 하이브리드 구동 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 동력전달부는, 동력 전달 계통에서 상기 로터 허브(20)와 출력부재(50) 사이에 개재되고 상기 토크 컨버터(30)와 병렬로 배치된 락업클러치(60)를 더 포함하고,
상기 락업클러치(60)의 피스톤플레이트(61)는 축방향으로 상기 로터 허브(20)와 상기 출력부재(50) 사이에 배치되고,
상기 피스톤플레이트(61)의 구심 단부의 내주면이 상기 변속기의 입력축의 외주면과 접하여, 상기 피스톤플레이트(61)의 중심이 상기 출력부재(50)의 중심에 정렬되는, 하이브리드 구동 모듈.