KR101188854B1 - 이중 차동기어 장치 및 이를 이용하는 차량 - Google Patents

이중 차동기어 장치 및 이를 이용하는 차량 Download PDF

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Abstract

2개의 기어 유닛을 이용하는 이중 차동기어 장치가 제공된다. 각 기어 유닛은 제1 기어, 제3 기어 및 이들 제1 기어와 제3 기어의 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 복수개의 제2 기어, 및 상기 제2 기어들을 서로 연결하는 캐리어를 포함한다. 제1 기어 유닛의 어느 한 기어 또는 캐리어와 제2 기어 유닛의 캐리어는 서로 연결된다. 제1 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어 또는 캐리어로부터 연장되는 2개의 축과 제2 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어로부터 연장되는 2개의 축은 모두 동일한 축 중심에 대해여 회전한다. 4개의 축 중에서 2개의 축은 역학적으로 대칭이며, 출력축으로 이용될 수 있고 나머지 2개의 축이 입력축으로 이용될 수 있다. 이중 차동기어 장치는 차량의 동력전달장치에 적용될 수 있다.

Description

이중 차동기어 장치 및 이를 이용하는 차량{Dual differential gear apparatus and vehicle using the same}
본 발명은 이중 차동기어 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 2개의 차동기어를 연결하여 이루어지며 2개의 입력축과 2개의 출력축을 구비하는 이중 차동기어 장치에 관한 것이다.
최근, 차량의 배기 가스에 의한 대기 오염과 지구 온난화를 방지하기 위하여 화석 연료의 사용량이 작은 차량에 대한 개발이 이루어지고 있다. 이러한 차량에는 화석 연료와 전력을 함께 이용하는 하이브리드 차량, 수소를 연료로 이용하는 연료 전지 차량 등이 있다. 현재 연료 전지는 차량에 적용될 수 있는 수준까지 실용화되지 않았기 때문에, 하이브리드 차량이 화석 연료를 이용하는 차량의 대안으로 인정받고 있다.
한편, 기존의 하이브리드 자동차의 동력전달 장치들은 구조가 복잡하고 공간을 많이 차지하는 단점이 있다. 예를 들어, 도요다의 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 다음과 같이 작동된다. 즉, 동력분할장치를 이용하여 내연 기관의 엔진 동력을 제1 모터/발전기와 제2 모터/발전기에 직결된 구동축으로 분할한다. 구동축은 구동력 분할기로부터의 구동력과 제2 모터/발전기로부터의 구동력을 합한 후에, 무소음 체인을 통하여 차동장치로 전달한다. 차동장치는 전달된 동력을 좌측 및 우측의 구동 바퀴로 분할하여 전달한다. 결국, 구동력을 통합 및 분할하기 위해, 구동력 분할기와 차동기어, 2개의 장치를 사용하고 있다.
이에 따라, 다음과 같은 문제점이 있다: 1) 엔진으로부터 제2 모터/발전기까지의 거리가 길어 엔진 룸의 크기에 영향을 줄 수 있으며, 2) 통합기 및 분할기와 같은 2개의 장치들을 사용하여 구성이 복잡하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2개의 기어 유닛을 결합함으로써 구동력의 통합과 분할을 수행하면서도 공간을 적게 차지하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따라, 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 제1 차동기어와 제2 차동기어는 서로 나란히 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며, 상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따라, 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 제1 차동기어와 제2 차동기어는 서로 나란히 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며, 상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 제2 차동기어는 제1 차동기어의 내부에 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며, 상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 상기 유성기어의 링 기어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고, 상기 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고, 상기 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며, 상기 유성기어의 선 기어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고, 상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 2개의 유성기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서, 제1 유성기어의 링 기어와 제2 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어는 서로 연결되고, 상기 제1 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제1 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 제1 기어, 제3 기어 및 이들 제1 기어와 제3 기어의 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 복수개의 제2 기어, 및 상기 제2 기어들을 서로 연결하는 캐리어를 포함하는 기어 유닛을 2개 포함하며, 제1 기어 유닛의 어느 한 기어 또는 캐리어와 제2 기어 유닛의 캐리어는 서로 연결되며, 상기 제1 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어 또는 캐리어로부터 연장되는 2개의 축과 상기 제2 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어로부터 연장되는 2개의 축은 모두 동일한 축 중심에 대해여 회전하고, 상기 4개의 축 중에서 2개의 축은 역학적으로 대칭인 이중 차동기어 장치가 제공된다.
전술한 이중 차동기어 장치에서 역학적으로 서로 대칭인 축들은 회전 댐퍼를 매개로 연결되는 것이 좋다.
전술한 이중 차동기어 장치에서, 역학적으로 서로 대칭인 축들은 출력축으로 작동하고, 다른 2개의 축은 입력축으로 작동하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 형태에 따라, 전술한 이중 차동기어 장치의 역학적으로 서로 대칭인 축들이 차량의 구동 바퀴와 연결되는 이중 차동기어 장치를 이용하는 차량이 제공된다.
바람직하게는, 위의 차량에서 역학적으로 서로 대칭인 축들은 회전 댐퍼를 매개로 연결된다.
본 발명의 이중 차동기어 장치는 공간을 적게 차지하면서도 2개의 입력축으로부터 입력되는 구동력을 통합하여 2개의 출력축으로 전달할 수 있다.
또한, 기존의 하이브리드 차량에 이용되는 동력전달장치에 비하여 부품수가 줄어들고 장치 전체의 무게도 줄어들기 때문에 경제적인 측면에서 유리하고, 차량에 이용되는 경우 연료 소비량을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 도 3에 도시된 실시예에 따른 이중 차동기어 장치에 변속 기능이 추가되는 경우를 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 도 3에 도시된 실시예에 따른 이중 차동기어 장치를 이용하는 차량의 구동부를 개략적으로 도시한 도면
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(100)가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서 이중 차동기어 장치(100)는 2개의 차동기어, 즉, 제1 차동기어(110)와 제2 차동기어(120)를 포함한다. 제1 차동기어(110)와 제2 차동기어(120)는 서로 나란히 배치된다.
각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어(111, 121) 및 제3 기어(113, 123)와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어(112, 122)를 구비한다. 도시된 실시예에서, 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어(170)와 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어(170)는 서로 연결된다.
이중 차동기어 장치(100)는 모두 4개의 축을 갖는다. 즉, 제1 차동기어(100)의 제1 기어(110)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(130), 제1 차동기어(100)의 제3 기어(113)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(140), 제2 차동기어(120)의 제1 기어(121)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(150), 및 제2 차동기어(120)의 제3 기어(123)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(160)을 갖는다. 이들 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 차동기어의 특성에 따라, 제3 축(150)과 제4 축(160)은 역학적으로 대칭이 된다.
도시된 실시예에서, 제1 축(130), 제2 축(140) 및 제3 축(150)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제4 축(160)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 그러나, 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
제1 차동기어(110)의 제2 기어(112)와 제2 차동기어(120)의 제2 기어(122)의 캐리어(170)는 서로 연결되는데, 이들로부터 연장된 부재가 전술한 축(들)을 지지하기 위하여 이용될 있다. 도시된 실시예에서는 캐리어(170)로부터 연장된 부재가 제3 축(150)을 지지하고 있다.
도 2에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(200)가 도시되어 있다. 도시된 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지로, 2개의 차동기어(210, 220)를 포함한다.
각 차동기어가 서로 대향하는 제1 기어(211, 221) 및 제3 기어(213, 223)와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어(212, 222)를 포함하며, 제1 차동기어(210)와 제2 차동기어(220)가 서로 나란히 배치되는 점은 도 1에 도시된 실시예와 동일하다. 다만, 도 1에 도시된 실시예에서는 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어가 서로 연결되었지만, 본 실시예에서는 제1 차동기어(210)의 제3 기어(213)가 제2 차동기어(220)의 제2 기어(222)의 캐리어(280)와 서로 연결된다.
제1 차동기어(210)의 제1 기어(211)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(230), 제1 차동기어(210)의 제2 기어(212)의 캐리어(270)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(240), 제2 차동기어(220)의 제1 기어(221)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(250), 및 제2 차동기어(220)의 제3 기어(223)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(260)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 제3 축(250)과 제4 축(260)은 차동기어의 특성에 따라 역학적으로 대칭이다.
본 실시예에서, 제1 축(230), 제2 축(240) 및 제3 축(250)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고 제4 축(260)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 그러나, 마찬가지로 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
본 실시예에서, 제1 차동기어(210)의 제3 기어(213)와 제2 차동기어(220)의 제2 기어(222)의 캐리어(280)를 연결하는 부재는 제3 축(250)을 지지하고 있다.
도 3에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(300)가 도시되어 있다. 제3 실시예에서는 2개의 차동기어(310, 320)로 이루어지고 각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어(311, 321) 및 제3 기어(313, 323)와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어(312, 322)를 포함하는 점에서 전술한 실시예들과 동일하다. 그러나, 본 실시예에서는 제2 차동기어(320)가 제1 차동기어(310)의 내부에 배치된다. 제1 실시예와 마찬가지로, 제1 차동기어(310)의 제2 기어(312)의 캐리어(370)와 제2 차동기어(320)의 제2 기어(322)의 캐리어(370)는 서로 연결된다.
제1 차동기어(310)의 제1 기어(311)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(330), 제1 차동기어(310)의 제3 기어(313)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(340), 제2 차동기어(320)의 제1 기어(321)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(350), 및 제2 차동기어(320)의 제3 기어(323)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(360)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 마찬가지로, 제3 축(350)과 제4 축(360)은 역학적으로 대칭이다.
도시된 실시예에서, 제1 축(330)과 제3 축(350)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제2 축(340)과 제4 축(360)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
전술한 실시예에서는 이중 차동기어 장치가 모두 2개의 차동기어로 이루어졌다. 그러나, 유성기어는 기어의 배치만 다를 뿐 차동기어와 기구학적으로 등가이다. 따라서, 이하에서는 유성기어를 이용하는 이중 차동기어 장치에 대해서 설명한다. 도 4 내지 도 6에는 1개의 유성기어와 1개의 차동기어를 이용하는 이중 차동기어 장치가 도시되어 있으며, 도 7에는 2개의 유성기어를 이용하는 이중 차동기어 장치가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(400)가 도시되어 있다. 본 실시예에서, 이중 차동기어 장치(400)는 1개의 유성기어(410)와 1개의 차동기어(420)를 포함한다.
차동기어(420)는 서로 대향하는 제1 기어(421) 및 제3 기어(423)와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어(422)를 포함한다. 유성기어(410)는 선 기어(411), 링 기어(413) 및 이들 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 플래너터리 기어(412)를 포함한다. 차동기어(420)의 제2 기어(422)와 유성기어(410)의 플래너터리 기어(412)들은 각각 캐리어(480, 470)에 의해 연결된다. 본 실시예에서, 유성기어(410)의 링 기어(413)와 차동기어(420)의 제2 기어(422)의 캐리어(480)는 서로 연결된다.
유성기어(410)의 선 기어(411)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(430), 유성기어(410)의 플래너터리 기어(412)의 캐리어(470)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(440), 차동기어(420)의 제1 기어(421)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(450), 및 차동기어(420)의 제3 기어(423)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(460)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 제3 축(450)과 제4 축(460)은 차동기어의 특성상 역학적으로 대칭이다.
도시된 실시예에서, 제1 축(430), 제2 축(440) 및 제3 축(450)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제4 축(460)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 그러나, 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(500)가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 제4 실시예와 마찬가지로 이중 차동기어 장치(500)가 1개의 유성기어(510)와 1개의 차동기어(520)로 이루어진다. 제4 실시예와 차이점은 유성기어(510)의 플래너터리 기어(512)의 캐리어(570)와 상기 차동기어(520)의 제2 기어(522)의 캐리어(570)가 서로 연결되는 점이다.
유성기어(510)의 선 기어(511)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(530), 유성기어(510)의 링 기어(513)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(540), 차동기어(520)의 제1 기어(521)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(550), 및 차동기어(520)의 제3 기어(523)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(560)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 마찬가지로, 상기 제3 축(550)과 상기 제4 축(560)은 차동기어의 특성상 역학적으로 대칭이다.
도시된 실시예에서, 제1 축(530), 제2 축(540) 및 제3 축(550)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제4 축(560)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 그러나, 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(600)가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 유성기어(610)의 선 기어(611)와 차동기어(620)의 제2 기어(622)의 캐리어(670)가 서로 연결된다.
유성기어(610)의 플래너터리 기어(612)의 캐리어(670)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(630), 유성기어(610)의 링 기어(613)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(640), 차동기어(620)의 제1 기어(621)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(650), 및 차동기어(620)의 제3 기어(623)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(660)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 제3 축(650)과 제4 축(660)은 차동기어의 특성상 역학적으로 대칭이다.
도시된 실시예에서, 제1 축(630), 제2 축(640) 및 제3 축(650)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제4 축(660)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
도 7에는 본 발명의 제7 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(700)가 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 이중 차동기어 장치(700)는 2개의 유성기어(710, 720)로 이루어진다.
도시된 실시예에서, 제1 유성기어(710)의 링 기어(713)와 제2 유성기어(720)의 플래너터리 기어(722)의 캐리어(780)는 서로 연결된다.
제1 유성기어(710)의 선 기어(711)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축(730), 제1 유성기어(710)의 플래너터리 기어(712)의 캐리어(770)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축(740), 제2 유성기어(720)의 선 기어(721)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축(750), 및 제2 유성기어(720)의 링 기어(723)와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축(760)은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전한다. 제1 축(730)과 상기 제3 축(750)은 역학적으로 대칭이다.
도시된 실시예에서, 제1 축(730) 및 제2 축(740)은 도면에서 좌측 방향으로 연장되고, 제3 축(750) 및 제4 축(760)은 도면에서 우측 방향으로 연장된다. 각 축의 연장 방향은 이중 차동기어 장치가 적용될 경우의 필요에 따라 도시된 것과 다른 방향으로 연장될 수 있다.
전술한 이중 차동기어 장치에서, 역학적으로 서로 대칭인 축들은 출력축으로 작동하고, 다른 2개의 축은 입력축으로 작동할 수 있다. 2개의 입력축으로 각각 입력된 구동력은 이중 차동기어 장치에 의해 통합되며, 2개의 출력축을 통해 분할되어 출력된다. 특히, 2개의 출력축은 역학적으로 대칭이기 때문에, 통합된 구동력은 양 출력축에 동일한 크기로 분배될 수 있다.
입력축과 출력축의 선택은 이중 차동기어 장치가 적용되는 경우의 필요에 따라 변경될 수 있다. 전술한 실시예들에서는 2개의 출력축이 역학적으로 대칭이 되도록 선택하였지만, 이중 차동기어 장치가 적용되는 경우의 필요에 따라, 2개의 출력축은 역학적으로 대칭이 아니게 설정될 수도 있다. 이 경우 2개의 입력축으로 입력된 구동력은 이중 차동기어 장치에서 통합된 후에 각 출력축으로 설정된 비율에 따라 출력된다.
한편, 전술한 실시예들에서 2개의 기어를 연결하는 부재가 세 번째 입력축으로 이용될 수 있다. 도 8에는 일례로서 제3 실시예에 따른 이중 차동기어 장치에 세 번째 입력축이 제공되는 경우가 도시되어 있다. 세 번째 입력축은 2개의 차동기어 또는 유성기어와 차동기어를 연결하는 캐리어와 연결된다. 예를 들어, 이중 차동기어 장치가 차량에 적용되는 경우에 세 번째 입력축에 의해 변속 기능을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 이중 차동기어 장치는 차량에 적용될 수 있다. 도 9에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이중 차동기어 장치가 적용된 차량의 구동부가 도시되어 있다.
이중 차동기어 장치가 차량에 적용되는 경우, 이중 차동기어 장치의 입력축에는 차량의 엔진 또는 모터가 연결될 수 있으며, 역학적으로 서로 대칭인 축들이 차량의 구동 바퀴와 연결된다. 또한, 하이브리드 자동차의 경우 각 입력축은 모터/제너레이터와 연결될 수 있다.
차량에서 역학적으로 서로 대칭인 축들이 구동 바퀴와 연결되는 출력축으로 이용될 경우 이들은 회전 댐퍼를 매개로 연결되는 것이 바람직하다. 이 경우, 구동력이 한 출력축으로만 치우치지 않고 양 출력축에 균일한 구동력의 전달이 보장된다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 이중 차동기어 장치
110, 120, 210, 220, 310, 320, 420, 520, 620: 차동기어
410, 510, 610, 710, 720: 유성기어

Claims (12)

  1. 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    제1 차동기어와 제2 차동기어는 서로 나란히 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며,
    상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  2. 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    제1 차동기어와 제2 차동기어는 서로 나란히 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며,
    상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  3. 2개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    각 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    제2 차동기어는 제1 차동기어의 내부에 배치되고, 상기 제1 차동기어의 제2 기어의 캐리어와 상기 제2 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되며,
    상기 제1 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  4. 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    상기 유성기어의 링 기어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고,
    상기 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  5. 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고,
    상기 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  6. 1개의 유성기어와 1개의 차동기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    상기 차동기어는 서로 대향하는 제1 기어 및 제3 기어와 이들 제1 기어 및 제3 기어 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 1개 이상의 제2 기어를 포함하며,
    상기 유성기어의 선 기어와 상기 차동기어의 제2 기어의 캐리어는 서로 연결되고,
    상기 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 차동기어의 제1 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 차동기어의 제3 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제3 축과 상기 제4 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  7. 2개의 유성기어로 이루어진 이중 차동기어 장치로서,
    제1 유성기어의 링 기어와 제2 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어는 서로 연결되고,
    상기 제1 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제1 축, 상기 제1 유성기어의 플래너터리 기어의 캐리어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제2 축, 상기 제2 유성기어의 선 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제3 축, 및 상기 제2 유성기어의 링 기어와 연결되어 이와 함께 회전하는 제4 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고, 상기 제1 축과 상기 제3 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  8. 제1 기어, 제3 기어 및 이들 제1 기어와 제3 기어의 사이에 배치되고 이들과 맞물리는 복수개의 제2 기어, 및 상기 제2 기어들을 서로 연결하는 캐리어를 포함하는 기어 유닛을 2개 포함하며,
    제1 기어 유닛의 어느 한 기어 또는 캐리어와 제2 기어 유닛의 캐리어는 서로 연결되며, 상기 제1 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어 또는 캐리어로부터 연장되는 2개의 축과 상기 제2 기어 유닛의 연결되지 않은 다른 기어로부터 연장되는 2개의 축은 모두 동일한 축 중심에 대하여 회전하고,
    상기 4개의 축 중에서 2개의 축은 역학적으로 대칭인
    이중 차동기어 장치.
  9. 청구항 1 내지 8 중의 어느 한 항에 기재된 이중 차동기어 장치에서,
    상기 역학적으로 서로 대칭인 축들은 회전 댐퍼를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 차동기어 장치.
  10. 청구항 1 내지 8 중의 어느 한 항에 기재된 이중 차동기어 장치에서,
    상기 역학적으로 서로 대칭인 축들은 출력축으로 작동하고, 다른 2개의 축은 입력축으로 작동하는 것을 특징으로 하는 이중 차동기어 장치.
  11. 청구항 1 내지 8 중의 어느 한 항에 기재된 이중 차동기어 장치를 이용하는 차량으로서,
    상기 역학적으로 서로 대칭인 축들이 차량의 구동 바퀴와 연결되는 이중 차동기어 장치를 이용하는 차량.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 역학적으로 서로 대칭인 축들은 회전 댐퍼를 매개로 연결되는 것을 특징으로 하는 이중 차동기어 장치를 이용하는 차량.
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