KR102266498B1 - 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스 - Google Patents

트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스 Download PDF

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이기훈
정영식
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세일공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는, 내부에 소정의 공간이 형성되는 하우징부와; 동력을 생성시키도록 마련되는 적어도 하나 이상의 구동 모터를 포함하는 구동수단과; 상기 구동 모터와 각각 결합되어 상기 동력이 입력되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 입력축 및 상기 입력축과 결합되는 적어도 하나 이상의 입력축 피니언을 포함하는 입력부와; 상기 입력부로 입력된 동력을 출력하도록 마련되는 출력축을 포함하는 출력부; 및 상기 입력축 및 상기 출력축이 연결되도록 구비되며, 링기어, 유성기어, 캐리어 및 선기어를 포함하는 유성기어열 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스{Electric drive gearbox with a twin motor}
본 발명은 전기 구동원을 이용한 운송수단에 탑재되는 전기 구동용 기어박스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적어도 하나 이상의 구동 모터를 구동원으로 활용할 수 있도록 함으로써, 출력의 현저한 향상 뿐만 아니라, 전기 구동용 기어박스의 내구성을 향상시킬 수 있는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스에 관한 것이다.
최근 내연기관을 기반으로 구동되는 각종 운송수단의 배기가스로 인한 대기오염 및 지구온난화와 같은 문제로 인한 지구환경 보호와 에너지자원의 고갈에 따른 에너지 절약정책이 추진되고 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 전기 구동계와 같은 친환경 구동계에 대한 관심이 증대되고 있다
일반적으로, 전기 구동계는 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고 있어 동력원으로 전기모터를 사용하고 있어, 배기가스의 배출이 전혀 없는 무공해구동계로, 초기에는 전기모터에서 발생되는 동력을 단순한 감속기로 감속하여 구동륜을 구동하도록 하는 동력전달구조가 주로 사용되고 있다.
그러나, 상술한 전기 구동계의 운용시, 종래 전기 구동계는 단일 모터를 사용하거나, 적어도 하나 이상의 모터를 사용하되, 선택된 어느 하나의 모터는 동력 생성용으로 사용되고, 다른 하나는 동력 회생을 위한 용도로 사용되었다.
그러나, 종래의 전기 구동계를 사용한 동력 회생을 통한 발전량은 다소 미약한 수준이었고, 동력 생성용으로 사용되는 선택된 어느 하나의 모터의 구동을 통해서만 전기 구동계의 운용을 진행하였음에 따라, 장시간 상기 전기 구동계의 운용 시, 동력 생성 효율의 저하를 유발하였을 뿐만 아니라, 상기 전기 구동계의 수명이 현저히 감소될 수 있는 문제점이 존재하였다.
KR 10-2012-0055340 A '전기 차량용 변속기'
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 전기모터를 기반으로 하면서, 적어도 하나 이상의 전기 모터를 통해 구동 수단에 대한 구동력을 생성할 수 있는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
보다 상세하게는, 적어도 하나 이상의 모터를 동력원으로 사용하면서, 각 모터에서 발생되는 회전 출력을 병합시킬 수 있도록 하여, 최종적으로 출력되는 회전 출력의 현저한 증가와 더불어 내구성이 향상된 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는, 내부에 소정의 공간이 형성되는 하우징부와; 동력을 생성시키도록 마련되는 적어도 하나 이상의 구동 모터를 포함하는 구동수단과; 상기 구동 모터와 각각 결합되어 상기 동력이 입력되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 입력축 및 상기 입력축과 결합되는 적어도 하나 이상의 입력축 피니언을 포함하는 입력부와; 상기 입력부로 입력된 동력을 출력하도록 마련되는 출력축을 포함하는 출력부; 및 상기 입력축 및 상기 출력축이 연결되도록 구비되며, 링기어, 유성기어, 캐리어 및 선기어를 포함하는 유성기어열 조립체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 링기어는, 상기 링기어의 외주연에 형성되는 링기어 외치; 및 상기 링기어의 내주연에 형성되는 링기어 내치;를 포함하며, 상기 링기어 외치가 상기 구동 모터와 연결된 입력축 피니언과 연결되며, 상기 동력이 상기 링기어 외치로 입력되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 구동 모터는, 제 1 구동 모터; 및 상기 제 1 구동 모터와 소정거리 이격된 위치에 배치되는 제 2 구동 모터;를 포함하고, 각각의 입력축 피니언은 상기 링기어와 접속하여, 상기 링기어측으로 동력을 제공하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 구동 모터는, 상기 제 1 구동 모터와, 제 2 구동 모터 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 구동 모터가 상호 동일한 구동 방향을 보유하도록 구동 가능한 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 구동 모터는, 상기 제 1 구동 모터와 제 2 구동 모터가 동시에 구동되어 상기 출력축 측으로 동력을 전달하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 구동 모터는, 상기 제 1 구동 모터와 제 2 구동 모터가 교번하여 구동되어 상기 출력축 측으로 동력을 전달하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 구동 모터는, 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 중심이 상기 출력축의 중심으로부터 상호 동일한 이격거리를 보유하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 입력부는, 상기 구동 모터의 구동력 전달 또는 차단을 진행하기 위해, 상기 입력축상에 배치되는 적어도 하나 이상의 입력측 클러치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 기어박스는, 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 구동 진행 및 구동 중단을 판단하도록 마련되는 제어 유닛;을 더 포함하고, 상기 제어 유닛은, 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터 중 선택된 어느 하나의 구동 모터의 구동이 중단되었음을 판단한 이후, 다른 하나의 구동 모터를 구동하는 제어 명령을 생성하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 유성기어는, 상기 링기어의 내주연과 연결되도록 구비되는 제 1 유성기어와; 상기 제 1 유성기어와 연결되면서, 동시에 상기 선기어와 연결되도록 구비되는 제 2 유성기어;를 포함하고, 상기 입력축의 회전방향과 선기어의 회전 방향이 동일하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 하우징부는, 상호 분리가능하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 하우징을 포함하며, 전단에 상기 구동수단이 결합되며, 상기 입력축과 상기 유성기어열 조립체를 수용하도록 마련되는 제 1 하우징; 전단이 상기 제 1 하우징의 후단과 결합되며, 상기 입력축의 일부와 상기 클러치 조립체의 일부 및 출력축을 수용하도록 마련되는 제 2 하우징; 및 전단이 상기 제 2 하우징의 후단과 결합되며, 출력축을 수용하도록 마련되는 제 3 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 하우징부는, 상기 제 1 하우징의 후단과 상기 제 2 하우징의 전단을 결합하도록 구비되는 제 1 결합부; 및 상기 제 2 하우징의 후단과 상기 제 3 하우징의 전단을 결합하도록 구비되는 제 2 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 유성기어열 조립체는, 상기 제 2 하우징이 상기 제 1 하우징과 분리 시, 상기 유성기어열 조립체의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치되며, 상기 제 1 하우징으로부터 분리 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는, 상기 유성기어열 조립체의 전단에 배치되는 상기 클러치 조립체;를 더 포함하고, 상기 클러치 조립체는, 상기 제 3 하우징이 상기 제 2 하우징과 분리 시, 상기 클러치 조립체의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치되며, 상기 제 2 하우징으로부터 분리 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 상기 입력축은, 상기 입력축의 일단은 상기 제 1 하우징의 전단에 삽입되어 지지되고, 타단은 제 2 하우징의 전단에 삽입되어 지지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는 적어도 하나 이상의 구동 모터를 이용하여 동력을 생성함으로써, 전기모터의 내구성 및 기어박스를 통해 최종적으로 제공되는 출력을 대폭 향상시킬 수 있다.
그리고, 내치와 외치가 동시에 형성되는 링기어를 통해, 상기 링기어의 외측에서 동력을 직접 입력할 수 있도록 함으로써, 기어박스의 축방향 길이를 축소시킬 수 있으며, 적어도 하나 이상의 구동 모터를 자유롭게 부착시켜 주 동력원으로써 활용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 복수의 구동 모터가 동일한 구동 방향을 보유하도록 구동함으로써, 보다 높은 회전 출력을 제공할 수 있는 효과를 제공 가능하다.
그리고, 복수의 구동 모터를 동시에 구동시킬 수 있도록 설계함으로써, 보다 높은 회전 출력을 제공할 수 있는 효과를 제공 가능하다.
그리고, 하나 이상의 모터가 상호 교번 구동하도록 구비됨으로써, 특정 모터에 대한 과부하를 방지하여 구동수단의 내구성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.
또한, 동일한 이격거리를 보유하도록 배치됨으로써, 기어간의 안정적인 치합을 유도하고, 이를 통해, 기어박스의 구동 안정성을 현저히 향상시킬 수 있다.
그리고, 별도의 수동 제어를 필요로 하지 않고도, 제어 유닛을 통한 자체적인 교번 구동을 진행할 수 있음에 따라, 전기 모터의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 제 1 유성기어와 제 2 유성기어를 통해, 동력 전달 방향의 변환을 위한 추가적인 동력 전달축 등을 별도로 구비하지 않고도 입력축의 회전 방향과 선기어의 회전 방향을 동일하게 정렬할 수 있으면서도, 원활한 동력 전달을 진행할 수 있음에 따라, 기어박스의 구조를 보다 단순화 시킬 수 있어, 기어박스의 소형화 및 생산 용이성을 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 전기모터를 기반으로 하면서, 변속단을 보유하여 보다 넓은 실용 토크 영역을 보유함과 동시에, 주행상황에 따라 최적의 동력을 구현할 수 있도록, 적어도 하나 이상의 동력 전달 경로를 보유하여, 운송수단의 운전조건에 따라 효율적인 운행을 진행할 수 있다.
또한, 상호 분리 형성되는 하우징을 통해, 상기 하우징을 선택적으로 체결 또는 분리 할 수 있도록 함으로써, 기어박스가 운송수단에 체결된 상태에서도, 분리가 필요한 하우징만을 선택적으로 분리할 수 있도록 구성함으로써, 사용자가 원하는 부품의 유지 보수를 보다 원활하게 진행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 각각의 하우징을 결합하는 적어도 하나 이상의 결합부를 통해, 상기 하우징을 선택적으로 체결 또는 분리 할 수 있도록 함으로써, 사용자가 원하는 부품의 유지 보수를 보다 원활하게 진행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 상호 분리 형성되는 하우징과, 하우징의 분리 진행 시, 특정 부품이 외부로 노출되도록 설계함으로써, 기어박스가 운송수단에 체결된 상태에서도, 분리가 필요한 하우징만을 선택적으로 분리하여, 사용자가 원하는 부품의 유지 보수를 보다 원활하게 진행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 유성기어열 조립체의 단면을 정면에서 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 클러치 조립체를 보다 상세하게 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 클러치 조립체의 클러치 허브를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 하우징부가 결합된 상태를 측면에서 도시한 측면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 하우징부가 분리된 상태를 도시한 측면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 전반적인 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 단면을 개략적으로 도시한 예시도이며, 도 4는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 유성기어열 조립체의 단면을 정면에서 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는 하우징부(100), 구동 수단(200), 입력부(300), 출력부(400) 및 변속 유닛(500)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 하우징부(100)는, 내부에 소정의 공간이 형성되어, 입력부(300), 출력부(400) 및 변속 유닛(500)을 수용하면서, 상기 구동 수단(200)이 결합되도록 마련된다.
그리고, 상기 구동 수단(200)은 동력을 생성시키도록 마련되는 전기모터를 적어도 하나 이상 포함하며, 상기 하우징부(100)의 외부에 배치되며, 일단이 상시 하우징부(100) 내부로 삽입되도록 결합된다.
이때, 상기 구동 수단(200)은 적어도 하나 이상의 구동 모터(210)를 포함하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징부(100) 일단이 삽입 결합되도록 마련된다.
특히, 상기 구동 모터(210)는, 제 1 구동 모터(211) 및 제 2 구동 모터(212)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 구동 모터(211)는 상기 출력부(400) 중심으로부터 소정거리 이격된 구역에 배치되어 상기 하우징부(100)에 일부 삽입되도록 마련된다.
그리고, 상기 제 2 구동 모터(212)는 상기 제 1 구동 모터(211)와 소정거리 이격된 위치에 배치된다.
보다 상세하게는, 상기 출력부(400)는 동력의 최종적인 출력이 진행되는 출력축(410)을 포함하는데, 상기 출력축(410)의 중심으로부터, 상기 적어도 하나 이상의 구동모터(210)들이 상호 동일한 이격거리를 보유하도록 배치된다.
이때, 상기 제 1 구동 모터(211)와, 제 2 구동 모터(212) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 모터가 상호 동일한 회전 방향을 보유하도록 구동 가능하며, 상기 제 2 구동 모터(212)가 상기 제 1 구동 모터(211)의 구동 방향과 동일한 방향을 보유하도록 구동될 수 있다.
덧붙여, 상기 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)가 동시에 구동되어 상기 출력부(400) 측으로 동력을 전달하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 구동 모터(210)가 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)를 포함하는 경우, 상기 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)가 교번하여 구동되어 상기 출력축 측으로 동력을 전달할 수 있다.
추가적으로, 도면에는 특별히 도시하지는 않았으나, 상기 구동 모터와 통신 연결되는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어 유닛(미도시)은 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 구동 진행 및 구동 중단을 판단하도록 마련된다.
이때, 상기 제어 유닛(미도시)은 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터 중 선택된 어느 하나의 구동 모터의 구동이 중단되었음을 판단한 이후, 다른 하나의 구동 모터를 구동하는 제어 명령을 생성하도록 마련될 수 있다.
이처럼, 상술한 제어 유닛을 통해, 별도의 수동 제어를 필요로 하지 않고도, 제어 유닛을 통한 자체적인 교번 구동을 진행할 수 있음에 따라, 전기 모터의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 입력부(300)는 상기 동력이 입력되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 입력축(310) 및 입력축 피니언(320)을 포함하며, 상기 구동 수단(200)의 구동 모터와 결합되도록 마련되어 상기 구동 모터로부터 발생되는 동력을 상기 하우징부(100) 내부로 전달하기 위해 마련된다.
그리고, 상기 입력축 피니언(320)은 상기 입력축(310)과 결합되어 상기 변속 유닛(500) 측으로 동력을 전달하도록 구비된다.
또한, 상기 입력부(300)는, 입력측 클러치(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 입력측 클러치(330)는 상기 구동 모터(210)의 구동력 전달 또는 차단을 진행하기 위해 마련되는 것으로, 적어도 하나 이상이 마련될 수 있으며, 상기 입력축(310) 상에 배치된다.
특히, 상기 입력측 클러치(330)는 상기 구동 모터(210)와 대응되는 수 만큼 적어도 하나 이상 마련되며, 예를 들어 한 쌍의 구동 모터(210)가 구비되는 경우, 한 쌍의 입력측 클러치(330)가 구비될 수 있으며, 상기 구동 모터(210) 각각과 상기 입력측 클러치(330)가 상호 체결될 수 있도록 마련된다.
이와 같이, 상기 입력측 클러치(330)가 구비되는 경우, 상술한 적어도 하나 이상의 구동 모터(210) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 구동 모터(210)를 선택적으로 구동 가능하거나, 모든 구동 모터(210)를 동시에 구동시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 구동 모터(211)의 구동이 필요한 경우, 상기 제 1 구동 모터(211)와 연결되는 입력측 클러치(331)의 작동을 진행하여 동력을 전달할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 구동 모터(212)의 구동이 필요한 경우, 상기 제 2 구동 모터(212)와 연결되는 입력측 클러치(332)의 작동을 진행하여 동력을 전달할 수 있다.
또한, 상기 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)의 동시 구동이 필요한 경우, 상기 제 1 구동 모터(211) 및 상기 제 2 구동 모터(211)와 연결되는 모든 입력측 클러치(331,332)의 작동을 진행하여 동력을 전달할 수 있다.
그리고, 상기 출력부(400)는 상기 입력부로 입력된 동력을 출력하도록 마련되는 출력축(410)을 포함하며, 보다 상세하게는, 상기 변속 유닛(500)을 거친 동력이 최종적으로 출력될 수 있도록 마련되며, 상기 동력은 상기 출력축(410)의 전단 및 후단 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 방향으로 출력될 수 있도록 구비된다.
그리고, 상기 변속 유닛(500)은 상기 입력부(300)와 상기 출력부(400) 사이에 형성되는 동력의 전달 경로를 변경하도록 마련된다.
여기서, 상기 변속 유닛은(500) 유성기어열 조립체(510)와, 클러치 조립체(520)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 유성기어열 조립체(510)는 상기 입력축(310) 및 상기 출력축(410)이 연결되어, 상기 입력부로 입력된 동력의 경로를 변환하기 위해 구비되는 것으로, 유성기어열 조립체 하우징(511), 링기어(512), 유성기어(513), 캐리어(514) 및 선기어(515)를 포함한다.
먼저, 상기 링기어(512)는 상기 입력축으로부터 입력되는 동력을 전달받도록 형성된다.
여기서, 상기 링기어(512)는 외치와 내치가 동시에 형성된 기어부재인 것을 특징으로 하며, 상기 링기어(512)의 외주연에 형성되는 링기어 외치(512a) 및 상기 링기어(512)의 내주연에 형성되는 링기어 내치(512b)를 포함한다.
이때, 상기 링기어 외치(512a)와 링기어 내치(512b)는 도면에 도시된 바와 같이, 상호 엇갈리도록 배치될 수 있으며, 도면에는 특별히 도시하지는 않았으나, 상기 링기어 외치(512a)와 링기어 내치(512b)가 가상의 동일 수직선상에 배치될 수도 있음은 물론이다.
특히, 상기 링기어 외치(512a)는 상기 입력축에 형성되는 입력축 피니언(520)과 치합되며, 상술한 구조를 통해, 상기 구동 수단(200)에 의해 입력된 동력이 상기 링기어 외치(512a)측으로 입력되어 상기 링기어 내치(512b) 측으로 전달된다.
이처럼, 내치와 외치가 동시에 형성되는 상기 링기어(512)를 통해, 상기 링기어(512)의 외측에서 동력을 직접 입력할 수 있도록 함으로써, 기어박스의 축방향 길이를 축소시킬 수 있으며, 적어도 하나 이상의 구동 모터를 자유롭게 부착시켜 주 동력원으로써 활용할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 유성기어(513)는 상기 캐리어(514)와 체결되면서, 상기 링기어(512)로부터 동력을 전달받도록 마련된다.
이때, 상기 유성기어(513)는, 적어도 하나 이상의 유성기어(513)가 구비될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 유성기어(513)는 제 1 유성기어(513a) 및 제 2 유성기어(513b)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 유성기어(513a)는 상기 링기어(512)의 내치 즉, 링기어 내치(512b)와 연결되어 동력을 전달받게 된다.
그리고, 상기 제 2 유성기어(513b)는, 상기 제 1 유성기어(513a)와 연결되면서, 동시에 상기 선기어(515)와 연결되도록 구비된다.
이때, 상기 제 1 유성기어(513a) 및 제 2 유성기어(513a)는 모두 상술한 캐리어(514)에 의해 지지된 채로 회전된다.
이처럼, 상술한 배치구조를 보유한 유성기어(513)들의 배치를 통해, 상기 입력축의 회전방향과 상기 선기어(515)의 회전 방향이 동일하게 되어, 동력 전달 방향의 변환을 위한 추가적인 동력 전달축 등을 별도로 구비하지 않고도 입력축(310)의 회전 방향과 선기어(515)의 회전 방향을 동일하게 정렬할 수 있어, 동력 손실을 최소화 하면서도, 기어 박스의 소형화 및 경량화를 진행할 수 있게 되는 것이다.
다음으로, 상기 캐리어(514)는 상기 링기어(512)의 내측에 배치되며, 상기 출력축이 관통되도록 형성되면서, 상술한 적어도 하나 이상의 유성기어(513)들이 회전 지지될 수 있도록 마련된다.
이때, 상기 캐리어(514)는 상기 클러치 조립체(520)에 의해 회전 진행 또는 회전 구속이 선택적으로 진행되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 클러치 조립체(520)에 대해서는 아래에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
그리고, 상기 선기어(515)는 적어도 하나 이상의 유성기어(513)와 접하면서, 상기 유성기어(513)로부터 동력을 전달받도록 마련된다.
이때, 상기 선기어(515)는 상기 출력부(400)의 출력축(410)에 결합되며, 상기 선기어(515)의 회전을 통해, 상기 출력축(410)으로 동력이 전달될 수 있다.
다음으로, 상기 클러치 조립체(520)는 동력 전달 경로를 변환하기 위해 마련되는 것으로, 상술한 유성기어열 조립체(510)를 구성하는 캐리어(514)의 결속 상태의 변경을 통해 상기 동력 전달 경로를 변경함으로써 변속을 유도하도록 구비된다.
보다 상세하게는, 상기 클러치 조립체(520)는 제 1 클러치부(521) 및 제 2 클러치부(522)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1 클러치부(521)는, 상기 캐리어(514)와 상기 출력축(410)을 상호 체결하여, 제 1 동력전달경로를 생성하도록 마련된다.
특히, 상기 제 1 클러치부(521)의 체결 시, 상기 캐리어(514)의 회전이 진행되고, 상기 캐리어(514)의 동력이 상기 제 1 클러치부(521)로 전달되며, 상기 제 1 클러치부(521)로 전달된 동력은 다시 출력축(410)으로 전달된다.
이때, 상기 출력축(410)의 양단을 향해 상기 동력이 출력될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 제 2 클러치부(522)는, 상기 캐리어(514)와 상기 클러치 하우징(524)을 상호 체결하여 제 2 동력전달경로를 생성하도록 마련된다.
특히, 상기 제 2 클러치부(522)의 체결 시, 상기 캐리어(514)의 회전은 제한되며, 상기 유성기어들(513a,513b)을 거쳐 선기어(514)측으로 동력이 전달되며, 최종적으로 상기 선기어(514)와 연결된 출력축(410)을 통해 상기 동력의 출력이 진행된다.
이때, 상기 출력축(410)의 양단을 향해 상기 동력이 출력될 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 유성기어열 조립체(510)를 도입함으로써, 변속단이 형성된 본 발명의 기어박스를 보다 경량화 및 소형화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 기어 박스를 구성하는 클러치 조립체에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 클러치 조립체를 보다 상세하게 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 클러치 조립체의 클러치 허브를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스의 클러치 조립체(520)는 제 1 클러치부(521), 제 2 클러치부(522) 및 클러치 허브(523)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 제 1 클러치부(521)는 상술한 바와 같이, 상기 캐리어와 상기 출력축을 상호 체결하여 제 1 동력전달경로를 생성하도록 마련된다.
또한, 상기 제 2 클러치부(522)는 상술한 바와 같이, 상기 캐리어와 상기 클러치 하우징을 상호 체결하여 제 2 동력전달경로를 생성하도록 마련된다.
그리고, 상기 클러치 허브(523)는 상기 제 1 클러치부(521)와 제 2 클러치부(522)의 작동 시, 상술한 동력 전달 경로를 가변시키기 위한 구성으로, 상기 제 1 클러치부(521) 및 상기 제 2 클러치부(522) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상과 체결되도록 마련된다.
특히, 상기 클러치 허브(523)는 일단은 상기 캐리어(514)와 연결되면서, 타단은 상기 제 1 클러치부(521) 또는 상기 제 2 클러치부(522) 중 선택된 어느 하나 이상과 선택적으로 체결되며, 상기 출력축(410)이 중심을 관통하도록 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 클러치 허브(523)는 돌출 결합부(523a), 제 1 클러치 결합부(523b) 및 제 2 클러치 결합부(523c)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 돌출 결합부(523a)는 상기 캐리어의 내측에 삽입되도록 돌출 형성되는 것으로, 외주연에 소정의 치형이 형성되는데, 이때 상기 캐리어의 단부 내주연에도 상기 돌출 결합부(523)에 형성되는 치형과 대응되는 형상의 치형이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 돌출 결합부(523a)를 통한 캐리어와의 결합을 진행하도록 함으로써, 동력의 전달을 보다 안정적으로 진행할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 클러치 결합부(523b)는 상기 제 1 클러치부가 체결 또는 체결 해제되도록 마련되는 것으로, 상기 클러치 허브의 후단에 형성되는 소정의 폭(l1)을 보유하며, 상기 제 1 클러치부와 결합 가능한 치형을 보유하도록 형성된다.
그리고, 상기 제 2 클러치 결합부(523c)는 상기 제 2 클러치부가 체결 또는 체결 해제되도록 마련되는 것으로, 상기 클러치 허브(523)의 후단과 상기 돌출 결합부 사이에 형성되면서, 소정의 폭(l2)을 보유하며, 상기 제 2 클러치부와 결합 가능한 치형을 보유하도록 형성된다.
이때, 상기 제 1 동력전달경로를 통한 동력 전달 진행 시, 상기 클러치 허브(523)를 거쳐, 상기 출력축(410)으로 동력 전달이 진행될 수 있다.
이처럼, 상기 제 1 클러치부와 제 2 클러치부가 상호 선택적으로 결합되는 상기 클러치 허브(523)를 통해, 개별적인 클러치 조립체를 사용하지 않고도 변속을 진행할 수 있음에 따라, 원활한 변속을 진행하면서도, 단순한 구성을 통해 기어 박스의 소형화와 더불어, 기어 박스 구동 시의 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 하우징부에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 하우징부가 결합된 상태를 측면에서 도시한 측면도이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스를 구성하는 하우징부가 분리된 상태를 도시한 측면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하우징부(100)는, 상호 분리가능하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 하우징을 포함한다.
특히, 상기 하우징부(100)는 제 1 하우징(110), 제 2 하우징(120), 제 3 하우징(130) 및 제 1 결합부(140), 제 2 결합부(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 제 1 하우징(110)의 전단에는 상기 구동 수단(200)을 구성하는 구동 모터(210,220)가 적어도 하나 이상 결합되며, 상기 입력축(미도시)과 상기 유성기어열 조립체를 수용하도록 마련된다.
이때, 상기 제 1 하우징(110)의 중심에 상술한 출력축이 관통하도록 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 제 2 하우징(120)은 전단이 상기 제 1 하우징의 후단과 결합되며, 상기 입력축의 일부와 상기 클러치 조립체의 일부 및 출력축을 수용하도록 마련된다.
이때, 상기 제 1 결합부(140)는 상기 제 1 하우징(110)의 후단과 상기 제 2 하우징(120)의 전단을 결합하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 입력축(310)은, 상기 입력축의 일단은 상기 제 1 하우징의 전단에 삽입되어 지지되고, 타단은 제 2 하우징의 전단에 삽입되어 지지된다.
그리고, 상기 유성기어열 조립체(510)는, 상기 제 2 하우징(120)이 상기 제 1 하우징(110)과 분리 시, 상기 유성기어열 조립체(510)의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치된다.
그리고, 상기 제 3 하우징(130)은 전단이 상기 제 2 하우징(120)의 후단과 결합되며, 상기 클러치 조립체의 일부 및 출력축을 수용하도록 마련된다.
이때, 상기 제 2 결합부(150)는 상기 제 2 하우징(120)의 후단과 상기 제 3 하우징(130)의 전단을 결합하도록 형성된다.
상기 클러치 조립체(520)는, 상기 제 3 하우징(130)이 상기 제 2 하우징(120)과 분리 시, 상기 클러치 조립체(520)의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치되며, 상기 제 2 하우징(120)으로부터 분리 가능하도록 구비된다.
상술한 바와 같은 분리 가능한 결합 구조를 보유함으로써, 상기 유성기어 조립체(510) 및 클러치 조립체(520)나, 기타 다른 부품에 대한 부분 정비가 필요한 경우, 본 발명의 기어 박스가 각종 이송 수단에 결합된 상태에서도, 간편하게 정비가 필요한 부품만을 분리하여 정비할 수 있게 되어, 보다 향상된 정비 용이성을 확보할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예들을 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
100 : 하우징부
110 : 제 1 하우징
120 : 제 2 하우징
130 : 제 3 하우징
140 : 제 1 결합부
150 : 제 2 결합부
200 : 구동수단
210 : 구동 모터
300 : 입력부
310 : 입력축
400 : 출력부
410 : 출력축
500 : 변속 유닛
510 : 유성기어열 조립체
511 : 유성기어열 조립체 하우징
512 : 링기어
512a : 링기어 외치
512b : 링기어 내치
513 : 유성기어
513a : 제 1 유성기어
513b : 제 2 유성기어
514 : 캐리어
515 : 선기어
520 : 클러치 조립체
521 : 제 1 클러치부
522 : 제 2 클러치부
523 : 클러치 허브

Claims (15)

  1. 내부에 소정의 공간이 형성되며, 상호 분리가능하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 하우징을 포함하는 하우징부(100);
    동력을 생성시키도록 마련되는 적어도 하나 이상의 구동 모터(210)를 포함하는 구동수단(200);
    상기 구동 모터와 각각 결합되어 상기 동력이 입력되도록 마련되는 적어도 하나 이상의 입력축(310) 및 상기 입력축(310)과 결합되는 적어도 하나 이상의 입력축 피니언(320)을 포함하는 입력부(300);
    상기 입력부(300)로 입력된 동력을 출력하도록 마련되는 출력축(410)을 포함하는 출력부(400); 및
    상기 입력축(310) 및 상기 출력축(410)이 연결되도록 구비되며, 링기어(512), 유성기어(513), 캐리어(514) 및 선기어(515)로 구성되는 유성기어열 조립체(510);를 포함하며,
    상기 하우징부(100)는,
    전단에 상기 구동수단(200)이 결합되며, 상기 입력축(310)과 상기 유성기어열 조립체(510)를 수용하도록 마련되는 제 1 하우징(110); 및
    전단이 상기 제 1 하우징(110)의 후단과 결합되며, 상기 입력축(310)의 일부와 출력축(410)을 수용하도록 마련되는 제 2 하우징(120);을 포함하고,
    상기 유성기어열 조립체(510)는,
    상기 제 2 하우징(120)이 상기 제 1 하우징(110)과 분리 시, 상기 유성기어열 조립체(510)의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치되며, 상기 제 1 하우징(110)으로부터 분리 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 링기어(512)는,
    상기 링기어의 외주연에 형성되는 링기어 외치(512a); 및 상기 링기어의 내주연에 형성되는 링기어 내치(512b);를 포함하며, 상기 링기어 외치가 상기 구동 모터와 연결된 입력축(310)에 연결되는 입력축 피니언(320)과 연결되며, 상기 동력이 상기 링기어 외치로 입력되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 모터(210)는,
    제 1 구동 모터(211); 및
    상기 제 1 구동 모터와 소정거리 이격된 위치에 배치되는 제 2 구동 모터(212);를 포함하고, 각각의 입력축 피니언은 상기 링기어와 접속하여, 상기 링기어 측으로 동력을 제공하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 모터(210)는,
    상기 제 1 구동 모터(211)와, 제 2 구동 모터(212) 중 선택된 적어도 어느 하나 이상의 구동 모터가 상호 동일한 구동 방향을 보유하도록 구동 가능한 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 모터(210)는,
    상기 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)가 동시에 구동되어 상기 출력축 측으로 동력을 전달하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 모터(210)는,
    상기 제 1 구동 모터(211)와 제 2 구동 모터(212)가 교번하여 구동되어 상기 출력축 측으로 동력을 전달하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동 모터(210)는,
    상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 중심이 상기 출력축의 중심으로부터 상호 동일한 이격거리를 보유하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력부(300)는,
    상기 구동 모터(210)의 구동력 전달 또는 차단을 진행하기 위해, 상기 입력축(310) 상에 배치되는 적어도 하나 이상의 입력측 클러치(330);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 기어박스는,
    상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 구동 진행 및 구동 중단을 판단하도록 마련되는 제어 유닛;을 더 포함하고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 적어도 하나 이상의 구동 모터 중 선택된 어느 하나의 구동 모터의 구동이 중단되었음을 판단한 이후, 다른 하나의 구동 모터를 구동하는 제어 명령을 생성하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 유성기어(513)는,
    상기 링기어의 내주연과 연결되도록 구비되는 제 1 유성기어(513a);
    상기 제 1 유성기어와 연결되면서, 동시에 상기 선기어와 연결되도록 구비되는 제 2 유성기어(513b);를 포함하고,
    상기 입력축의 회전방향과 선기어(515)의 회전 방향이 동일하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스는,
    상기 유성기어열 조립체의 전단에 배치되는 클러치 조립체(520);를 더 포함하고,
    상기 하우징부(100)는,
    전단이 상기 제 2 하우징(120)의 후단과 결합되며, 출력축을 수용하도록 마련되는 제 3 하우징(130);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 하우징부(100)는,
    상기 제 1 하우징의 후단과 상기 제 2 하우징의 전단을 결합하도록 구비되는 제 1 결합부(140); 및
    상기 제 2 하우징의 후단과 상기 제 3 하우징의 전단을 결합하도록 구비되는 제 2 결합부(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 클러치 조립체(520)는,
    상기 제 3 하우징이 상기 제 2 하우징과 분리 시, 상기 클러치 조립체의 단부가 외부로 노출되는 위치에 배치되며, 상기 제 2 하우징으로부터 분리 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력축(310)은,
    상기 입력축의 일단은 상기 제 1 하우징의 전단에 삽입되어 지지되고, 타단은 제 2 하우징의 전단에 삽입되어 지지되는 것을 특징으로 하는 트윈모터가 탑재된 전기 구동용 기어박스.
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