KR100651161B1 - 차량구동장치 - Google Patents

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KR100651161B1
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다케나카마사유키
가와구치미요시
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아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

인버터를 챠량구동장치의 상부에 일체적으로 장착할 수 있으며, 또한 차량구동장치의 리어커버측을 콤팩트하게 수납할 수 있는 차량구동장치를 제공한다.
커버(10)의 상부에 인버터(37)를 마련하고, 전기모터(5)로부터의 리드선(lead wires)(35, 39)을 출력기어(29)와 전기모터(5)의 외경차(外徑差)에 의해 생기는 데드스페이스(dead space)(S)를 이용하여 배치하는 형태로, 출력기어 근방에 배치함과 동시에 출력기어부분에 대응한 위치로부터 리드선을 커버(10) 밖으로 꺼내어 배치한다. 그때까지, 리드선의 인출 스페이스로서 사용된 전기모터의 상면부분을 인버터의 장착스페이스로서 활용할 수 있으며, 인버터를 차량의 공간적으로 비교적 여유가 있는 차량구동장치의 상면에 장착할 수 있으며, 차량구동장치를 인버터와 함께 콤팩트하게 수납할 수 있다.
차량구동장치, 인버터, 모터, 리드선

Description

차량구동장치{Vehicle Drive Unit}
도 1은 차량구동장치의 일예를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1을 전개한 측단면도,
도 3은 도 2의 정면도,
도 4는 도 2의 차량구동장치의 배면도,
도 5는 도 2의 차량구동장치의 부분측단면도,
도 6은 종래의 차량구동장치를 나타낸 배면도,
도 7은 도 6의 차량구동장치의 측단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 차량구동장치(하이브리드 구동장치)
5 : 전기모터
5a : 출력축
10 : 커버
10d : 히트싱크(heat sink)
10e : 챔퍼부(chamfer portion)
10c : 후방부분(리어 커버)
26 : 스테이터
29 : 출력기어(카운터 드라이브 기어)
35, 39 : 리드선
36 : 터미널
37 : 인버터
42 : 스페이스
S : 스페이스(주위(周圍) 스페이스)
본 발명은 하이브리드차량이나 전기자동차 등의 구동모터에 의해 차량의 구동력을 얻는 차량구동장치에 관한 것이다.
도 6은 종래의 차량구동장치를 나타낸 배면도이다.
도 7은 도 4의 차량구동장치의 측단면도이다.
종래의 하이브리드차량이나 전기자동차에 있어서의 전기모터 및 제너레이터에 접속되는 인버터는 차량구동장치인 하이브리드 구동장치(55)와는 별도로 마련되어 있으며, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이 전기모터(50)의 출력기어(51)가 마련된 측과는 반대측의 리어커버(rear cover)(52)측으로부터 꺼내어진 모터리드선(motor lead wire)(53)을 통하여 케이블접속되어 있다.
이러한 구조에서는 하이브리드 구동장치(55)의 상면(上面)을 포함하는 측면 및 리어커버(52)측이 모터리드선(53)의 외부 인출 스페이스로 인하여 크게 팽창하 게 되어, 이 부분, 특히 리어커버부분이 차량의 사이드맴버와 간섭하게 되는 바람직하지 못한 현상이 생긴다.
특히, 인버터를 차량탑재상 공간적으로 비교적 여유가 있는 하이브리드 구동장치의 상부에 일체적으로 장착하고자 했을 경우 모터리드선의 인출용 터미널이 방해가 되어 장착할 수 없으며, 어떠한 개선이 요구된다.
인버터를 차량구동장치의 상부에 일체적으로 장착할 수 있으며, 또한 차량구동장치의 리어커버측을 콤팩트하게 수납할 수 있는 차량구동장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
청구항 1의 발명은, 내부에 전기모터(5), 차동장치(9) 및 상기 전기모터의 구동력을 이 차동장치(9)에 전달하기 위한 기어 열(列)(29, 22, 23, 31)이 마련되고, 이 전기모터(5)를 피복(被覆)하는 형태로 커버(10)가 마련되며, 상기 전기모터의 구동력에 의해 차량의 구동력을 얻는 차량구동장치(1)에 있어서,
상기 커버(10)의 상부에 인버터(37)를 마련하고,
상기 전기모터(5)로부터의 리드선(35, 39)을 상기 기어 열(29, 22, 23, 31)의 일부를 구성하는 전기모터(5)의 출력기어(29)와 전기모터(5)의 외경차에 의해 생기는 스페이스(S)를 이용하여 배치하는 형태로, 상기 출력기어 근방에 배치함과 동시에 이 출력기어부분에 대응한 위치로부터 상기 리드선을 상기 커버(10) 밖으로 꺼내어 배치하고,
상기 전기모터와 인버터를 이 리드선을 통하여 전기적으로 접속하여 구성된다.
청구항 2의 발명은, 상기 커버(10)의 출력기어(29) 근방에 터미널(36)을 상기 커버 내외를 관통하는 형태로 마련하고, 상기 전기모터와 상기 터미널 사이를 제1리드선(35)으로 접속하여 구성된다.
청구항 3의 발명은, 상기 리드선(35, 39)은 전기모터(5)의 스테이터(26)로부터의 리드선으로 구성된다.
청구항 4의 발명은, 상기 인버터(37)를 수납하는 인버터케이스(41)를 상기 커버(10)와 일체적으로 마련하고, 상기 커버의 후방부분(10c)과 상기 인버터케이스의 사이에 홈 모양의 스페이스(42)를 형성하여 구성된다.
청구항 5의 발명은, 상기 인버터(37)와 전기모터(5) 사이의 상기 커버(10) 부분에 인버터 냉각용 히트싱크(10d)를 형성하여 구성된다.
청구항 6의 발명은, 상기 전기모터(5)의 후부(後部)(도 5 좌측)에 대응하는 커버의 후방부분(10c)을 상기 전기모터의 스테이터(26)의 외경에 따른 형태로 전기모터의 출력축(5a)을 따라 챔퍼부(10e)를 형성하여 구성된다.
또한, 괄호 안의 번호 등은 도면에 있어서의 대응하는 요소를 나타낸 편의적(便宜的)인 것이며, 따라서 본 기술(記述)은 도면상의 기재에 한정 구속되는 것은 아니다.
[실시예]
도 1은 차량구동장치의 일예를 나타낸 개략도, 도 2는 그 전개한 측단면도, 도 3은 도 2의 정면도, 도 4는 도 2의 차량구동장치의 배면도, 도 5는 도 2의 차량구동장치의 부분측단면도이다.
차량구동장치로서의 하이브리드 구동장치(1)는 내연(內燃)엔진(2), 제1전기회전수단을 구성하는 제너레이터(3), 브레이크장치(4), 제2전기회전수단을 구성하는 전기모터(5), 플래니터리 기어(6), 유압발생장치(7) 및 차동장치(9)를 구비하고 있으며, 내연엔진(2)에 접속하여 배치되는 커버(10) 내에 상기 제너레이터(3), 브레이크장치(4), 모터(5), 플래니터리 기어(6), 유압발생장치(7) 및 차동장치(9)가 수납되어 있다. 그리고, 엔진출력축(2a)에 정렬하는 제1축(A), 카운터축(11)으로 이루어지는 제2축(B), 모터출력축(5a)으로 이루어지는 제3축(C), 차동장치(9)의 좌우로 뻗는 구동차축으로 이루어지는 제4축(D) 및 오일펌프의 소동(騷動)부재인 구동축(8)으로 이루어지는 제5축(E)이 도 3에 나타낸 바와 같이 배치되어 있다. 즉, 카운터축으로 이루어지는 제2축(B)을 포위하도록 제1축(A), 제3축(C), 제4축(D)이 배치되며, 그리고 제1축(A)의 아래쪽이며 또한 제4축(D)의 측방에 제5축(E)이 배치되어 있다. 또한, 도 2는 상기 제1∼4축(A, B, C, D, E)을 전개한 상태를 나타낸다.
제1축(A)상에는 엔진출력축(2a)에 플라이휠(flywheel)(14) 및 댐퍼(damper)(12)를 개재하여 연결되어 있는 입력축(13), 제너레이터(3), 브레이크장치(4) 및 플래니터리 기어(6)가 배치되어 있으며 입력축(13)에는 오일펌프(7)가 접속되어 있다. 또한, 플래니터리 기어(6)는 그 선기어(S)가 제너레이터(3)로의 전달축(로터축)(15)에 연결되며, 그 피니언(P)을 지지하는 캐리어(CR)가 상기 입력축(13)에 연결되고, 그 링기어(R)가 이 입력축(13)을 피감(被嵌)하는 슬리브로 이루어지는 주행회로축(16)에 연결되어 있다. 제너레이터(3)는 상기 전달축(15)에 고정되어 있는 로터(17) 및 커버(10)에 고정되어 있는 스테이터(19)를 가지고 있으며, 여자식(勵磁式) 발전기 등의 어떤 것이라도 적용 가능하지만, 로터에 영구(永久)자석을 이용한 자석식 발전기(예컨대 브러시리스DC모터/제너레이터)가 바람직하다. 또한, 상기 전달축(15)에 있어서의 리어커버(10c)로부터의 돌출부분에는 리졸버(resolver) 등의 회전위치센서(20)가 배치되어 있으며, 로터의 회전위치를 정확하게 검출하여 세밀한 회전수의 제어를 행할 수 있다.
상기 주행회로축(16)에는 카운터 드라이브 기어(엔진 출력용)(21)가 고정되어 있고, 또한 상기 카운터축(11) 상에는 큰 기어(22) 및 작은 기어(23)가 일체로 고착(固着)되어 있으며, 상기 카운터 드라이브 기어(21)가 큰 기어(22)에 서로 맞물려 있다. 또한, 도 1과 도 2의 큰 기어(22)와 작은 기어(23)는 위치관계가 역으로 표시되어 있지만, 이것은 설명의 편의상 역으로 표시한 것이다. 한편, 전기모터(5)는 상기 출력축(5a)에 일체로 고착되어 있는 로터(25) 및 케이스(10)에 고정되어 있는 스테이터(26)를 가지고 있으며, 직류모터 및 유도식 교류모터 등 어떠한 것이라도 적용 가능하지만, 로터에 영구자석을 이용하는 브러시리스DC모터가 바람직하다. 또한, 상기 모터(5)와 반대측에 있어서의 상기 출력축(5a)의 커버(10)로부터의 돌출부분에는 리졸버 등의 회전위치센서(27)가 배치되어 있으며, 로터(25)의 위치를 정확하게 검출하여 모터출력의 제어를 행할 수 있다. 또한, 이 모터의 출력축(5a)에는 카운터 드라이브 기어(모터출력용)(29)가 일체로 고정되어 있으며, 이 기어(29)도 상기 카운터축의 큰 기어(22)에 서로 맞물려 있다.
차동장치(9)는 차동케이스(differential case)(30)에 고정되어 있는 입력기어(31)를 가지고 있으며, 이 기어(31)가 상기 카운터축의 작은 기어(23)에 서로 맞물려 있다. 또한, 차동케이스에 지지되어 있는 센터기어(32)가 좌우 사이드기어(33l, 33r)에 서로 맞물려 있으며, 상기 입력기어(31)로부터의 입력토크를 좌우 사이드기어에 분배하여 전달하고, 좌우 전륜(前輪)에 연동하는 좌우 구동차축을 구동한다.
또한, 커버(10)는 도 5에 나타낸 바와 같이 중앙부에 통모양의 메인 커버(10b)가 마련되어 있다. 메인 커버(10b)의 도 5 우측에는 프론트 커버(10a)가 접속되어 있으며, 메인 커버(10b)의 도 5 좌측에는 리어커버(10c)가 접속되고, 그들 메인 커버(10b), 프론트 커버(10a) 및 프론트 커버(10c)에 의해 커버(10)가 일체적으로 형성되어 있다. 메인 커버(10b)에는 도 5에 나타낸 바와 같이 내부에 상술한 전기모터(5)가 격납되어 있다.
또한, 전기모터(5)(제너레이터(3)도 같음)의 스테이터(코일을 포함)(26)에는 3개의 리드선(35)의 일단(一端)이 각각 접속되어 있으며, 그들 리드선(35)은 전기모터(5)의 카운터 드라이브 기어(29)측의 근방, 즉 카운터 드라이브 기어(29)의 주위(周圍) 스페이스를 이용한 형태로 인출되어 있다. 또한, 여기에서 말하는 카운터 드라이브 기어(29)측의 근방이란, 카운터 드라이브 기어(29), 큰 기어(22), 작은 기어(23), 차동장치의 입력기어(31)로 이루어지는 기어 열의 축방향(도 5 좌우방향)길이의 범위내에 있어서의 지름방향의 바깥쪽부분이다. 통상, 전기모터(5)의 카 운터 드라이브 기어(29)는 차동장치(9)에 접속된 카운터축(11)의 큰 기어(22)보다도 작은 지름의 기어로 구성되기 때문에, 그 전기모터(5)의 도 5 우측의 카운터 드라이브 기어(29)의 주위(S)는 비교적 큰 외경을 가지는 전기모터(5)의 스테이터(26)와 그보다도 작은 외경의 카운터 드라이브 기어(29)에 의해 카운터 드라이브 기어(29)의 주위에 데드 스페이스(dead space)가 생긴다. 그런 이유로, 이 데드 스페이스가 되는 카운터 드라이브 기어(29)의 주위 스페이스(S)를 이용하여 리드선(35)을 배치하고 있다.
그런데, 커버(10)의 중앙 상부의 카운터 드라이브 기어(29)의 주위 스페이스(S)에 대응한 위치에는 6개의 관통구멍(10f)이 커버(10) 내외를 관통하는 형태로 형성되어 있으며, 각 관통구멍(10f)에는 6개의 터미널(36)이 커버(10)를 관통하는 형태로 상하방향으로 마련되어 있다. 그들 터미널(36)의 안, 도 3 좌측의 3개의 터미널(36)에는 전기모터(5)로부터의 리드선(35)의 타단이 접속되어 있으며, 도 3 우측의 3개의 터미널(36)에는 제너레이터(3)로부터의 리드선(35)의 타단이 접속되어 있다.
또한, 메인 커버(10b)의 전기모터(5)에 대응한 도 5 상부에는 냉각용 히트싱크(10d)가 형성되어 있으며, 히트싱크(10d)의 상부에는 인버터(37)가 장착되어 있다. 인버터(37)의 각 단자(端子)(37a)에는 6개의 터미널(36)로부터의 리드선(39)이 접속되어 있으며, 게다가 인버터(37)의 상부는 커버(40)에 의해 피복(被覆)되어 있다. 또한, 인버터(37)의 도5 좌측의, 전기모터(5)의 후부(後部)는 리어커버(10c)의 상부가 스테이터(26)의 외형을 따른 형태로 출력축(5a)을 중심으로 방사방향으로 출력축(5a)을 따라 유선형(流線型) 챔퍼부(10e)가 형성되어 있으며, 이에 따라 인버터(37)가 장착되어 있는 커버(10)와 일체로 마련되어 있는 인버터 케이스(41)와, 리어커버(10c)의 외주부(10g)의 사이에는 단면(斷面)이 3각(角) 홈모양인 스페이스(43)가 형성된다.
하이브리드 구동장치(1)는 이상과 같은 구성을 가지기 때문에 전기모터(5)의 회전에 의한 구동력은 카운터 드라이브 기어(29)를 통하여 카운터축(11)의 큰 기어(22)에 전달되고 또한 차동장치(9)를 통하여 구동차축(D)에 출력되는 한편, 엔진으로부터의 출력은 입력축(13)으로부터 입력축(13)과 동축 상에 배치된 플래니터리 기어(6)에 의해 토크 분배되고, 필요에 따라 제너레이터(3)를 회전구동함과 더불어 카운터축(11)의 큰 기어(22)에 전달되고 또한 차동장치(9)를 통하여 구동차축(D)에 출력된다.
또한, 전기모터(5)와 인버터(37)를 커버(10) 내에서 접속하는 리드선(35) 및 이 리드선(35)과 인버터(37)를 접속하는 터미널(36)은 동시에 전기모터(5)의 카운터 드라이브 기어(29)의 주위 스페이스(S)를 이용하여 배치되어 있기 때문에, 전기모터(5)의 카운터 드라이브 기어(29)의 전부(前部) 데드 스페이스를 이용한 형태가 되며, 리어커버(10c)측에 리드선(35) 및 터미널(36)을 위한 스페이스를 마련할 필요가 없어져 리어커버(10c)를 전기모터(5)의 스테이터(26)의 외경을 따른 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 전기모터(5)와 동일하게 제너레이터(3)의 리드선(35) 및 터미널(36)도 제너레이터(3)의 도2 우측의 카운터 드라이브 기어(21)측으로부터 꺼내어져 있다.
또한, 전기모터(5) 및 제너레이터(3)로부터의 리드선(35)은 반드시 스테이터(26, 19)로부터의 것에 한정되지 않고, 모터의 구조에 따라 로터(25, 17)로부터의 리드선의 배선 등에도 적용할 수 있다.
더욱이, 리드선(35) 및 터미널(36)의 배선 양태(樣態)는 출력기어인 카운터 드라이브 기어(29)의 근방에 출력기어와 전기모터의 외경차에 의해 생기는 데드 스페이스를 이용하여 배치되는 형태인 한에서는 임의이며, 리드선(35)용인 커버(10) 내부에 홈 등의 적절한 케이블 지지수단 등을 마련하여 배선하여도 좋다.
또한, 상술한 실시예는 차량구동장치로서 전기모터와 내연기관으로부터 구동력을 얻는 하이브리드 차량에 있어서의 전기모터가 마련된 차량구동장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 하이브리드 차량에 한정되지 않으며 전기모터만으로 구동력을 얻는 전기자동차의 차량구동장치에도 적용할 수도 있다.
청구항 1의 발명에 의하면, 전기모터(5)로부터의 리드선(35, 39)을 출력기어(29)와 전기모터(5)의 외경차에 의해 생기는 스페이스(S)를 이용하여 배치하는 형태로, 출력기어 근방에 배치함과 동시에 출력기어부분에 대응한 위치로부터 리드선을 커버(10) 밖으로 꺼내어 배치하였기 때문에, 그때까지 리드선의 인출 스페이스로서 사용되고 있던 차량구동장치의 전기모터의 상면부분을 인버터의 장착 스페이스로서 활용할 수 있어, 인버터를 차량의 공간적으로 비교적 여유가 있는 차량구동장치의 상면에 장착할 수 있으며, 차량구동장치를 인버터와 함게 콤팩트하게 수납할 수 있다.
더욱이, 리드선(35, 39)이 커버(10)의 후부, 리어커버(10c) 부분으로부터 꺼내어지는 일이 없어지므로, 리어커버(10c) 부분을 콤팩트하게 형성할 수 있으며, 차량구동장치(1)의 탑재시에 있어서의 차량의 사이드맴버와의 간섭의 발생을 극력(極力) 방지할 수 있다.
청구항 2의 발명에 의하면, 비교적 큰 부품인 터미널(36)을 커버(10)의 출력기어(29) 근방에 배치함으로써, 출력기어(29)와 전기모터(5)의 외경차에 의해 생기는 스페이스(S)를 더욱 유효하게 활용할 수 있다.
청구항 3의 발명에 의하면, 전기모터로서 브러시리스(brushless)DC모터의 사용이 가능하게 되고 차량구동장치의 구조의 간략화가 가능하게 된다.
청구항 4의 발명에 의하면, 홈 모양의 스페이스(S)에 의해 커버(10)의 후방부분(도 5 좌측부분)이 구상(球狀)으로 형성되어 그 커버후방부분의 불필요한 두께를 없앨 수 있다.
청구항 5의 발명에 의하면, 인버터 냉각용 히트싱크(10d)를 전기모터(5)의 로터부분에 대응한 위치에 그 로터의 외경에 따른 형태로 형성할 수 있으며, 불필요한 스페이스를 발생시키는 일이 없이 히트싱크(10d)를 형성할 수 있다.
청구항 6의 발명에 의하면, 커버의 후방부분(10c)을 상기 전기모터의 스테이터(26)의 외경을 따른 형태로 전기모터의 출력축(5a)을 따라 챔퍼부(10e)를 형성할 수 있고, 커버(10)의 외경을 전기모터(5)를 따른 형태로 형성할 수 있으며, 그 커버후방부분의 불필요한 두께를 없앨 수 있다.

Claims (6)

  1. 내부에 전기모터, 차동장치 및 상기 전기모터의 구동력을 이 차동장치에 전달하기 위한 기어 열(列)이 마련되고, 이 전기모터를 피복하는 형태로 커버가 마련되며, 상기 전기모터의 구동력에 의해 차량의 구동력을 얻는 차량구동장치에 있어서,
    상기 커버의 상부에 인버터를 마련하고,
    상기 전기모터로부터 리드선을 상기 기어열의 일부를 구성하는 전기모터의 출력기어와 그 전기모터의 외경차에 의해 생기는 스페이스를 이용하여 배치하는 형태로, 상기 출력기어 근방에 배치함과 동시에 이 출력기어부분에 대응한 위치로부터 상기 리드선을 상기 커버 밖으로 꺼내어 배치하고,
    상기 전기모터와 상기 인버터를 이 리드선을 통하여 전기적으로 접속하여 구성한 차량구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 커버의 출력기어 근방에 터미널을 상기 커버 내외를 관통하는 형태로 마련하며, 상기 전기모터와 상기 터미널 사이를 제1리드선으로 접속하여 구성한 차량구동장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 리드선은 전기모터의 스테이터로부터의 리드선인 차량구동장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 인버터를 수납하는 인버터케이스를 상기 커버와 일체로 마련하며, 상기 커버의 후방부분과 상기 인버터케이스의 사이에 홈 모양의 스페이스를 형성하여 구성한 차량구동장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 인버터와 전기모터의 사이의 상기 커버부분에 인버터냉각용 히트싱크를 형성하여 구성한 차량구동장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전기모터의 후부에 대응하는 커버의 후방부분을 상기 전기모터의 스테이터 외경(外徑)을 따르는 형태로, 전기모터의 출력축을 따라 챔퍼부(chamfer portion)를 형성하여 구성한 차량구동장치.
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