KR102462203B1 - Apparatus for disconnecting driving power for vehicles and electric drive apparatus including same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 동력 디스커넥팅 장치 및 이를 포함하는 전동 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power disconnecting device for a vehicle and an electric drive device including the same.
자동차의 구동 시스템에서 동력의 전달을 차단하기 위해 동력 디스커넥팅 장치가 사용되며, 동력 디스커넥팅 장치는 동력 전달 계통의 동력 전달을 차단할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 자동차의 전륜과 후륜이 별도의 구동 장치에 의해 각각 독립적으로 구동되는 4륜 구동 시스템이 적용된 자동차에서 필요에 따라 구동 장치 중 하나의 구동력을 차단하여 2륜 구동으로 전환할 필요가 있으며, 동력 디스커넥팅 장치는 이러한 4륜 구동과 2륜 구동 사이의 전환을 위해 사용될 수 있다.A power disconnecting device is used to block power transmission in a drive system of a vehicle, and the power disconnecting device is configured to block power transmission in a power transmission system. For example, in a vehicle to which a four-wheel drive system in which the front and rear wheels of the vehicle are driven independently by separate drive devices, it is necessary to switch to two-wheel drive by cutting off the driving force of one of the drive devices as necessary. , a power disconnecting device can be used for switching between these four-wheel drive and two-wheel drive.
효율적인 동력 디스커넥팅 장치가 필요하며, 특히 전기자동차에 사용될 수 있는 전동 구동 장치에서 구조적으로 우수하고 안정적인 작동을 담보할 수 있는 동력 디스커넥팅 장치가 요구되고 있다.An efficient power disconnecting device is required, and in particular, a power disconnecting device capable of ensuring structurally excellent and stable operation in an electric driving device that can be used in an electric vehicle is required.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 컴팩트한 구조와 안정적인 작동을 담보할 수 있는 동력 디스커넥팅 장치를 제공하는 것이다. 특히 모터를 동력원으로 사용하는 전동 구동 장치에 적용되기에 적합하고 두 회전 요소 사이의 회전 속도의 동기화를 효율적으로 달성하여 안정적인 작동이 가능한 동력 디스커넥팅 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a power disconnecting device capable of ensuring a compact structure and stable operation. In particular, it is an object of the present invention to provide a power disconnecting device suitable for application to an electric drive device using a motor as a power source and capable of stable operation by efficiently achieving synchronization of rotational speed between two rotating elements.
본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치는 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되는 구동 요소와 상기 구동 요소와 동축으로 배열되며 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되는 피구동 요소 사이의 회전 동력 전달을 선택적으로 구현할 수 있도록 구성된다. 동력 디스커넥팅 장치는 상기 피구동 요소와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있고 상기 피구동 요소에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되고 상기 회전축을 따른 이동에 의해 상기 구동 요소와 함께 회전할 수 있는 결합을 해제하거나 생성할 수 있도록 구성되는 클러치, 상기 클러치에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되는 슬리브, 상기 슬리브와 상기 클러치 사이에 개재되어 상기 슬리브의 이동에 의해 탄성적으로 변형되어 상기 클러치를 상기 구동 요소를 향해 가압할 수 있도록 구성되는 탄성 부재, 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동하여 상기 슬리브 부재를 상기 회전축을 따라 이동시킬 수 있도록 구성되는 시프트 포크, 그리고 상기 시프트 포크를 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함한다.A power disconnecting device according to an embodiment of the present invention rotates between a driving element configured to be rotatable about a rotation axis and a driven element arranged coaxially with the driving element and configured to rotate about the rotation axis. It is configured to selectively implement power transmission. The power disconnecting device is configured to rotate about the axis of rotation with the driven element and to move relative to the driven element along the axis of rotation and to rotate with the drive element by movement along the axis of rotation. a clutch configured to release or create a possible coupling, a sleeve configured to move relative to the clutch along the axis of rotation, is interposed between the sleeve and the clutch and is elastically deformed by movement of the sleeve an elastic member configured to press the clutch toward the driving element; a shift fork configured to move in a direction parallel to the rotation axis to move the sleeve member along the rotation axis; An actuator that generates a driving force capable of moving in a parallel direction is included.
상기 구동 요소는 링 기어일 수 있고, 상기 피구동 요소는 회전 동력의 전달을 위한 샤프트 부재일 수 있다.The driving element may be a ring gear, and the driven element may be a shaft member for transmitting rotational power.
상기 구동 요소는 상기 피구동 요소에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 피구동 요소에 회전 가능하게 지지될 수 있다.The drive element may be rotatably supported on the driven element so as to be rotatable relative to the driven element.
상기 피구동 요소는 허브를 포함할 수 있고, 상기 클러치는 상기 허브에 대해 상기 회전축의 방향으로 상대 이동 가능하면서 상기 허브와 함께 회전하도록 상기 허브에 스플라인 결합으로 체결될 수 있다.The driven element may include a hub, and the clutch may be spline coupled to the hub to rotate with the hub while being movable relative to the hub in the direction of the axis of rotation.
상기 슬리브는 링 형상을 가질 수 있고, 상기 시프트 포크에 체결되는 체결 홈과 그리고 반경방향 내측으로 돌출되어 상기 클러치에 상기 회전축의 방향으로 이동 가능하게 체결되는 가이드 돌출부를 포함할 수 있다.The sleeve may have a ring shape, and may include a fastening groove fastened to the shift fork, and a guide protrusion protruding radially inwardly and movably fastened to the clutch in the direction of the rotation shaft.
상기 클러치는 상기 회전축의 방향과 나란하게 연장되는 가이드 돌기를 포함할 수 있고, 상기 가이드 돌출부는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈을 구비할 수 있다.The clutch may include a guide protrusion extending parallel to the direction of the rotation shaft, and the guide protrusion may include a guide groove into which the guide protrusion is inserted.
상기 클러치는 상기 슬리브 부재가 상기 구동 요소로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있도록 구성되는 스냅 링을 구비할 수 있다.The clutch may have a snap ring configured to restrict movement of the sleeve member away from the drive element.
상기 클러치와 상기 구동 요소는 상기 클러치의 상기 회전축의 방향으로의 이동에 따라 서로 치합될 수 있는 치 구조를 각각 구비할 수 있고, 상기 클러치와 상기 구동 요소가 상기 치 구조를 통해 서로 치합되어 상기 구동 요소의 회전 동력이 상기 클러치를 통해 상기 피구동 요소로 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.The clutch and the driving element may each have a tooth structure capable of meshing with each other according to movement of the clutch in a direction of the rotation shaft, and the clutch and the drive element may be meshed with each other through the tooth structure to enable the drive It may be configured such that rotational power of the element can be transmitted to the driven element via the clutch.
본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치는 회전축을 중심으로 회전하는 로터 샤프트를 포함하는 모터, 상기 로터 샤프트와 기어 결합되고 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 카운터 기어, 상기 카운터 기어와 동축으로 배열되고 상기 카운터 기어로부터 회전 동력이 전달되는 경우 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 카운터 샤프트, 상기 카운터 샤프트에 구비되는 연결 기어에 치합되는 구동 기어, 상기 카운터 기어와 상기 카운터 샤프트 사이의 회전 동력 전달을 선택적으로 구현할 수 있도록 구성되는 동력 디스커넥팅 장치, 그리고 상기 구동 기어로부터 회전 동력을 전달받아 제1 구동 샤프트와 제2 구동 샤프트는 서로 다른 회전 속도로 회전시킬 수 있도록 구성되는 차동 장치를 포함한다. 상기 동력 디스커넥팅 장치는 상기 카운터 샤프트와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있고 상기 카운터 샤프트에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되고 상기 회전축을 따른 이동에 의해 상기 카운터 기어와 함께 회전할 수 있는 결합을 해제하거나 생성할 수 있도록 구성되는 클러치, 상기 클러치에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되는 슬리브, 상기 슬리브와 상기 클러치 사이에 개재되어 상기 슬리브의 이동에 의해 탄성적으로 변형되어 상기 클러치를 상기 카운터 기어를 향해 가압할 수 있도록 구성되는 탄성 부재, 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동하여 상기 슬리브 부재를 상기 회전축을 따라 이동시킬 수 있도록 구성되는 시프트 포크, 그리고 상기 시프트 포크를 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함한다.An electric drive device according to an embodiment of the present invention includes a motor including a rotor shaft rotating about a rotating shaft, a counter gear geared to the rotor shaft and configured to be rotatable about the rotating shaft, and arranged coaxially with the counter gear and a counter shaft configured to be rotatable about the rotation shaft when rotation power is transmitted from the counter gear, a driving gear meshed with a connection gear provided on the counter shaft, and rotational power transmission between the counter gear and the counter shaft A power disconnecting device configured to selectively implement the The power disconnecting device is configured to rotate about the axis of rotation together with the counter shaft and to move relative to the counter shaft along the axis of rotation and to rotate with the counter gear by movement along the axis of rotation. a clutch configured to release or create an engagement with the clutch, a sleeve configured to move relative to the clutch along the axis of rotation, is interposed between the sleeve and the clutch to be elastically deformed by movement of the sleeve an elastic member configured to press the clutch toward the counter gear; a shift fork configured to move in a direction parallel to the rotation shaft to move the sleeve member along the rotation shaft; and a shift fork configured to be parallel to the rotation shaft. An actuator that generates a driving force capable of moving in a direction is included.
본 발명에 의하면, 동력 디스커넥팅 장치가 컴팩트하고 효율적인 구조를 가지면서도 전동 구동 장치에 적용되기에 적합하다.According to the present invention, the power disconnecting device has a compact and efficient structure and is suitable for application to an electric drive device.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치가 적용된 전동 구동 장치의 절개 사시도이다.
도 2는 전동 구동 장치의 카운터 기어와 카운터 샤프트에 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치가 적용된 상태를 보여주는 평면도이다.
도 3은 전동 구동 장치의 카운터 기어와 카운터 샤프트에 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치가 적용된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 전동 구동 장치의 카운터 기어와 카운터 샤프트에 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치가 적용된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 전동 구동 장치의 카운터 기어와 카운터 샤프트, 그리고 적용된 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a cutaway perspective view of an electric driving device to which a power disconnecting device according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a plan view showing a state in which the power disconnecting device according to the embodiment of the present invention is applied to the counter gear and the counter shaft of the electric drive device.
3 is a perspective view illustrating a state in which a power disconnecting device according to an embodiment of the present invention is applied to a counter gear and a counter shaft of an electric drive device.
4 is a cross-sectional view illustrating a state in which a power disconnecting device according to an embodiment of the present invention is applied to a counter gear and a counter shaft of an electric drive device.
5 is an exploded perspective view of a counter gear and a counter shaft of an electric drive device, and a power disconnecting device according to an embodiment of the present invention applied thereto.
6 is a view for explaining an operation process of the power disconnecting device according to an embodiment of the present invention.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.With reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the described embodiments.
본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)는 자동차의 구동 장치, 예를 들어 전동 구동 장치(1)에 적용되어 차륜을 회전시키는 구동 샤프트(101, 103)로의 동력 전달을 필요에 따라 차단시키는 기능을 수행한다. 동력 디스커넥팅 장치(3)는 동력원인 모터(11)의 회전 구동력이 구동 샤프트(101, 103)로 전달되거나 전달되지 않는 상태 사이의 전환이 이루어지도록 작용한다.The power disconnecting
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)는 모터(11)를 동력원으로 사용하는 전동 구동 장치(1)에 적용될 수 있으며, 모터(11)와 차동 장치(30) 사이에 설치되어 모터(11)의 구동력이 차동 장치(30)로 전달되거나 전달되지 않도록 작용할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)가 모터(11)를 동력원으로 사용하는 전동 구동 장치(1)의 일부로 사용되는 경우가 예시적으로 설명된다.1 to 3 , the power disconnecting
모터(11)는 케이스(13) 내에 수용되며 회전 요소인 로터(15)를 포함하며, 로터 샤프트(17)는 로터(15)와 동축으로 배치되어 로터(15)와 함께 길이방향 축을 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다. 로터 샤프트(17)의 회전 구동력은 감속 메커니즘(19)을 통해 차동 장치(30)로 전달된다.The
도 1을 참조하면, 감속 메커니즘(19)은 로터 샤프트(17)의 기어(171)에 치합되는 카운터 기어(21), 카운터 샤프트(24)에 형성되는 연결 기어(23), 그리고 연결 기어(23)에 치합되는 구동 기어(25)를 포함할 수 있다. 카운터 샤프트(24)는 로터 샤프트(17)의 길이방향 축, 즉 회전축의 방향과 나란하게 배치될 수 있으며 양 측 단부가 베어링(241, 242)에 의해 회전 가능하게 케이스(13)에 지지될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
카운터 기어(21)는 로터 샤프트(17)의 기어(171)에 치합되는 링 기어(ring gear)일 수 있으며, 카운터 샤프트(24)와 동일한 회전축을 갖도록 니들 베어링(22)에 의해 회전 가능하게 카운터 샤프트(24)에 지지된다. 이때, 슬리브(28)가 카운터 샤프트(24)에 끼워지고 그 위에 니들 베어링(22)이 안착될 수 있다. 한편, 카운터 기어(21)는 쓰러스트 베어링(29)에 의해 카운터 샤프트(24)에 대해 회전축 방향으로 회전 가능하게 지지될 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)는 감속 메커니즘의 일부를 구성할 수 있으며 구동 요소인 카운터 기어(21)와 피구동 요소인 카운터 샤프트(24) 사이의 동력 전달을 연결하거나 끊을 수 있도록 형성된다. 도 4를 참조하면, 구동 요소인 카운터 기어(21)는 회전축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되며, 피구동 요소인 카운터 샤프트(24)는 카운터 기어(21)와 동축으로 배열되고 회전축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)는 카운터 기어(21)와 카운터 샤프트(24) 사이의 동력 전달을 선택적으로 구현하는 작용을 한다. 즉 동력 디스커넥팅 장치(3)가 동력을 전달하는 상태, 즉 동력 전달 상태에 있는 경우에는 카운터 기어(21)와 카운터 샤프트(24)를 회전적으로 구속시켜 카운터 기어(21)의 회전에 따라 카운터 샤프트(24)가 회전되도록 한다. 반면, 동력 디스커넥팅 장치(3)가 동력을 전달하지 않는 상태, 즉 동력 디스커넥팅 상태에 있는 경우에는 카운터 기어(21)와 카운터 샤프트(24)가 서로에 대한 회전 구속이 해제되어 카운터 기어(21)의 회전이 카운터 샤프트(24)를 회전시키지 않는다. 카운터 기어(21)는 동력 디스커넥팅 상태에서 니들 베어링(22)에 의해 카운터 샤프트(24)에 대해 상대 회전할 수 있다.The power disconnecting
카운터 샤프트(24)에 구비된 연결 기어(23)는 링 기어인 구동 기어(25)에 치합된다. 구동 기어(25)는 연결 기어(23)에 치합되는 상태로 제1 구동 샤프트(101)의 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 베어링(26)에 의해 케이스(13)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.The connecting
카운터 기어(21)와 로터 샤프트(17)의 기어(171)의 치합에 의해 1차 감속이 이루어지고, 연결 기어(23)와 구동 기어(25)의 치합에 의해 2차 감속이 이루어질 수 있다. 이러한 두 단계의 감속을 통해 원하는 감속비를 구현할 수 있다.The first deceleration may be achieved by the meshing of the
도 1을 참조하면, 구동 기어(25)의 회전은 차동 장치(30), 구체적으로 차동 장치(30)의 입력 케이스(31)로 전달된다. 입력 케이스(31)는 구동 기어(25)와 동일한 회전축을 갖도록 구동 기어(25)와 동축으로 배열되며 구동 기어(25)와 함께 회전하도록 구동 기어(25)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 입력 케이스(31)는 구동 기어(25)의 회전축을 따라 구동 기어(25)에 인접하게 배치될 수 있고, 구동 기어(25)와 입력 케이스(31)는 복수의 체결 볼트(32)에 의해 서로 체결될 수 있다. 이에 의해 차동 장치(30)의 입력 요소인 입력 케이스(31)는 동일한 회전축을 중심으로 구동 기어(25)와 함께 회전한다.Referring to FIG. 1 , the rotation of the
차동 장치(30)는 입력 케이스(31)와 함께 입력 케이스(31)의 회전축을 중심으로 회전, 즉 공전하도록 입력 케이스(31)에 체결되는 복수의 피니언 기어(33)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 네 개의 피니언 기어(33)가 입력 케이스(31) 내에 배치될 수 있으며 피니언 샤프트(35)에 의해 입력 케이스(31)에 체결된다. 피니언 샤프트(35)는 체결 핀(351)에 의해 입력 케이스(31)에 체결될 수 있다. The
피니언 샤프트(35)에 의해 입력 케이스(31)에 연결된 피니언 기어(33)는 입력 케이스(31)가 회전축을 중심으로 회전할 때 입력 케이스(31)와 함께 동일한 회전 속도로 동축으로 회전한다. 이때, 복수의 피니언 기어(33)는 피니언 샤프트(35)의 중심축을 중심으로 각각 회전, 즉 자전할 수 있도록 구성된다. 복수의 피니언 기어(33)를 지지하기 위한 써포트(34)가 복수의 피니언 기어(33) 사이에 배치될 수 있으며, 피니언 샤프트(35)가 입력 케이스(31)와 써포트(34)에 지지되어 피니언 기어(33)를 지지할 수 있다.The
차동 장치(30)는 입력 케이스(31) 내에 피니언 기어(33)에 각각 치합되는 상태로 서로 마주하도록 배치되는 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)는 입력 케이스(31)와 동일한 회전축을 갖도록 배열된다. 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)는 차동 장치(30)의 출력 요소로 작용하며, 차륜을 구동하기 위한 제1 및 제2 구동 샤프트(101, 103)에 각각 체결될 수 있다. 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)는 입력 케이스(31) 내에서 그 회전축을 중심으로 각각 회전 가능하게 지지된다. 입력 케이스(31)는 일 측이 개방된 형태를 가지며 개방된 측을 형성하는 단부가 구동 기어(25)에 밀착된다. 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)는 입력 케이스(31)와 구동 기어(25)에 의해 형성되는 공간에 각각 회전 가능하게 배치된다.The
제1 사이드 기어(37)는 회전축을 따라 형성되는 관통홀을 구비할 수 있으며, 제1 구동 샤프트(101)는 회전 동력 전달이 이루어지는 방식, 예를 들어 스플라인 결합으로 제1 사이드 기어(37)에 체결될 수 있다. 유사하게 제2 사이드 기어(39)는 회전축을 따라 형성되는 관통홀을 구비할 수 있으며, 제2 구동 샤프트(103)는 회전 동력 전달이 이루어지는 방식, 예를 들어 스플라인 결합으로 제2 사이드 기어(39)에 체결될 수 있다. 이때, 로터 샤프트(17), 제1 구동 샤프트(101) 및 제2 구동 샤프트(103)는 동축으로 배열될 수 있으며, 이러한 의미에서 예시된 전동 구동 장치는 동축 방식(coaxial type)의 구동 장치로 불릴 수 있다. 서로 체결된 구동 기어(25)와 차동 장치(30)의 입력 케이스(31)는 베어링(26, 27)에 의해 케이스(13)에 대해 각각 회전 가능하게 지지될 수 있다.The
통상적인 차동 장치와 마찬가지로, 자동차가 양 측 차륜이 동일한 속도로 회전하는 직진 주행 상태에 있는 경우에는 피니언 기어(33)의 자전이 이루어지지 않는 상태로 입력 케이스(31)의 회전이 동일한 회전 속도로 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)로 전달되며 이에 의해 제1 및 제2 구동 샤프트(101, 103)가 동일한 회전 속도로 회전 구동된다. 한편, 자동차의 선회 시와 같이 양 차륜의 회전 속도가 달라야 하는 경우에는 피니언 기어(33)가 입력 케이스(31)와 함께 회전축을 중심으로 공전하면서 피니언 샤프트(35)의 길이방향 축을 중심으로 하는 자전을 하게 되어 제1 및 제2 사이드 기어(37, 39)가 서로 다른 회전 속도로 회전하고 결과적으로 제1 및 제2 구동 샤프트(101, 103)가 서로 다른 속도로 회전한다.As in a typical differential device, when the vehicle is in a straight-line driving state in which both wheels rotate at the same speed, the rotation of the
이하에서 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동력 디스커넥팅 장치(3)에 대해 상세히 설명한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 동력 디스커넥팅 장치(3)는 카운터 기어(21)와 카운터 샤프트(24) 사이의 동력 전달이 선택적으로 이루어지도록 작용하며, 카운터 기어(21)의 회전을 카운터 샤프트(24)로 선택적으로 전달할 수 있는 클러치 형태의 장치로 구현될 수 있다.Hereinafter, the
도 2 내지 도 5를 참조하면, 동력 디스커넥팅 장치(3)는 액추에이터인 모터(41), 시프트 포크(shift fork)(43), 슬리브(sleeve)(45) 그리고 클러치(clutch)(47)를 포함할 수 있다.2 to 5 , the
모터(41)는 동력을 디스커넥팅/커넥팅 기능의 실행을 위한 구동력을 생성한다. 도 1을 참조하면, 모터(41)는 전동 구동 장치(1)의 케이스(13)의 외부에 위치하도록 케이스(13)에 고정되며 회전 구동력을 출력하는 출력 샤프트(411)가 케이스(13)의 내부로 삽입되도록 구성된다. 출력 샤프트(411)는 케이스(13)에 고정되는 홀더(51)에 회전 가능하게 지지된다. 이 때, 출력 샤프트(411)의 원위단부는 니들 베어링(52)에 의해 케이스(13)에 회전 가능하게 지지되고 근위단부는 볼 베어링(53)에 의해 케이스(13)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 출력 샤프트(411)의 외주면에 구비된 나사산(413)을 포함하며, 시프트 포크(43)가 출력 샤프트(411)의 나사산(413)에 나사결합된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시프트 포크(43)는 나사산이 형성된 관통홀(431)를 구비하며, 출력 샤프트(411)가 관통홀(431)에 삽입되어 나사결합된다.The
시프트 포크(43)는 출력 샤프트(411)의 회전 시 회전이 제한되도록 구성되며, 이에 의해 출력 샤프트(411)의 회전에 의해 시프트 포크(43)는 시프팅(shifting) 거동을 한다. 즉 도 2 및 도 4를 참조하면, 모터(41)의 출력 샤프트(411)가 그 길이방향 축을 중심으로 회전하면, 나사결합된 시프트 포크(43)는 선형 시프팅 거동, 즉 도 2에서 횡방향 거동을 하게 된다.The
시프트 포크(43)의 선형 시프팅 거동을 가이드하기 위해 가이드 로드(54)가 구비될 수 있다. 가이드 로드(54)는 시프트 포크(43)의 관통홀(432)를 통과하는 상태로 홀더(51)에 체결될 수 있다. 가이드 로드(54)를 둘러싸는 슬리브(541)가 시프트 포크(43)의 관통홀(432) 내에 배치되어 가이드 로드(54)에 대한 시프트 포크(43)의 선형 거동이 원활하게 이루어지게 할 수 있다.A
시프트 포크(43)는 선형 시프팅 거동에 의해 슬리브(45)를 선형 거동시킬 수 있도록 슬리브(45)에 체결된다. 시프트 포크(43)의 체결 돌기(433)가 슬리브(45)의 체결 홈(451)에 삽입됨으로써, 시프트 포크(43)의 선형 거동이 슬리브(45)의 선형 거동으로 이어질 수 있다. 즉 도 2에서 시프트 포크(43)의 횡방향 이동에 의해 슬리브(45)의 횡방향 거동이 야기된다.The
클러치(47)는 클러치 기능의 구현을 위해 카운터 샤프트(24)에 구비된 허브(243)에 이동 가능하게 체결된다. 예를 들어, 허브(243)의 외주면에는 카운터 샤프트(24)의 길이방향과 나란하게 형성되는 스플라인 구조가 형성되고, 링 형상을 갖는 클러치(47)의 관통홀(471)이 대응하는 스플라인 구조를 구비한다. 카운터 샤프트(24)와 클러치(47)는 스플라인 결합을 통해 서로 체결되므로 상대 회전이 구속되어 함께 회전한다. 카운터 샤프트(24)의 허브(243)는 클러치(47)의 후퇴 거동을 제한하기 위해 클러치(47)의 후퇴 이동 시 내측 단부가 접촉할 수 있도록 형성되는 걸림턱(244)를 구비할 수 있다. 한편, 클러치(47)는 카운터 기어(21)를 마주하는 면에 치 구조(472)를 포함하고, 카운터 기어(21)도 대응하는 위치에 치 구조(211)를 구비한다. 클러치(47)가 카운터 기어(21)에 밀착되어 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 서로 치합되면, 카운터 기어(21)와 클러치(47)가 회전적으로 구속되며 그에 의해 카운터 기어(21), 클러치(47) 및 카운터 샤프트(24)가 함께 회전한다. 반면, 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 분리되면, 카운터 기어(21)와 니들 베어링(22)에 의해 카운터 샤프트(24)에 대해 공회전을 한다. 이러한 방식으로 카운터 기어(21)의 회전 구동력이 카운터 샤프트(24)로 선택적으로 전달될 수 있고 이는 동력 전달의 디스커넥팅/커넥팅을 의미한다.The clutch 47 is movably fastened to the
링 형상을 갖는 슬리브(45)는 축방향으로 연장되어 관통홀(471)을 형성하는 베이스(475), 그리고 베이스(475)의 단부에서 반경방향 외측으로 연장되고 치 구조(472)를 구비하는 지지부(477)를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 슬리브(45)는 대략 베이스(475)의 반경방향 외측에 위치하는 상태로 지지부(477)를 마주하도록 배치된다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 슬리브(45)는 체결 홈(451)을 형성하는 링 형상의 부분에서 반경방향 내측으로 돌출되는 링 형상의 가이드 돌출부(452)를 구비할 수 있다. 가이드 돌출부(452)는 클러치(47)의 베이스(475)의 외주면에 밀착됨으로써 슬리브(45)의 선형 이동이 가이드될 수 있다. 클러치(47)에 대한 슬리브(45)의 원주 방향으로의 위치 변동을 차단하기 위해, 하나 이상의 가이드 홈(453)이 가이드 돌출부(452)에 형성될 수 있고 클러치(47)의 베이스(475)의 외주면에는 가이드 홈(453)에 각각 삽입되는 하나 이상의 가이드 돌기(473)가 구비될 수 있다. 클러치(47)의 가이드 돌기(473)가 슬리브(45)의 가이드 홈(453)에 삽입된 상태로 클러치(47)와 슬리브(45)의 상대 이동이 일어나므로 클러치(47)에 대한 슬리브(45)의 원주방향의 위치의 변동이 실질적으로 차단될 수 있다.The
한편, 클러치(47)의 베이스(475)에는 원주방향으로 연장되는 체결 홈(479)가 형성되고 스냅 링(48)이 이 체결 홈(479)에 체결되어 슬리브(45)의 후퇴 이동을 제한할 수 있다. 이상에서 언급된 클러치(47)와 슬리브(45)의 후퇴 이동은 카운터 기어(21)에서 멀어지는 방향으로의 이동을 의미한다.On the other hand, a fastening groove 479 extending in the circumferential direction is formed in the
위에서 설명한 바와 같이 시프트 포크(43)의 선형 거동은 슬리브(45)의 선형 거동으로 이어지고, 슬리브(45)의 선형 거동은 탄성 부재(46), 예를 들어 웨이브 스프링(wave spring)을 통해 클러치(47)로 전달될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 슬리브(45)의 선형 거동이 클러치(47)로 직접 전달되어 클러치(47)의 동일한 크기의 선형 거동을 바로 일으키는 것이 아니라, 슬리브(45)의 선형 거동이 탄성 부재(46)를 통해 완충적으로 클러치(47)로 전달된다. 탄성 부재(46)의 완충 작용에 의해 클러치(47)와 카운터 기어(21)가 서로 다른 회전 속도로 회전하고 있는 상태에서 클러치(47)와 카운터 기어(21)의 치합이 이루어지는 경우에 탄성 부재(46)에 의한 탄성력에 의해 클러치(47)와 카운터 기어(21)가 접촉되므로 클러치(47)와 카운터 기어(21)의 회전 속도가 근접한 후에 클러치(47)와 카운터 기어(21)의 치합이 이루어질 수 있다. 이는 동력 디스커넥팅 장치(3)의 안정적이고 부드러운 작동을 의미한다.As described above, the linear behavior of the
도 4에는 클러치(47)와 카운터 기어(21)가 치합되지 않은 상태, 즉 동력 전달이 이루어지는 않는 디스커넥팅 상태가 도시되어 있다. 도 4의 상태에서 모터(41)의 작동에 의해 시프트 포크(43) 및 슬리브(45)가 카운터 기어(21) 쪽으로 이동하면, 탄성 부재(46)가 탄성 변형되면서 클러치(47)를 카운터 기어(21) 쪽으로 민다. 이에 의해 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 서로 치합되어 동력 전달 상태가 만들어진다. 이러한 과정이 도 6에 예시적으로 도시되어 있다. 먼저 도 6의 (a)에는 클러치(47)와 카운터 기어(21)가 서로 이격되어 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 치합되지 않은 상태, 즉 동력 비전달 상태가 도시되어 있다. 도 6의 (a)의 상태에서 (b)의 상태와 같이 슬리브(45)가 카운터 기어(21)를 향해 이동하면 탄성 부재(46)가 압축되고 탄성 부재(46)의 탄성 복원력에 의해 클러치(47)가 카운터 기어(21)를 향해 밀려 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 서로 접촉되고, 이 상태에서 클러치(47)와 카운터 기어(21)의 회전 속도 차이가 감소하여 실질적인 회전 속도의 동기화가 이루어질 수 있다. 도 6의 (b)의 상태 후 소정 시간이 경과하면 도 6의 (c)에 도시된 상태와 같이 탄성 부재(46)의 탄성 복원력에 의해 클러치(47)가 카운터 기어(21) 쪽으로 최대한 이동하고 그에 따라 클러치(47)의 치 구조(472)와 카운터 기어(21)의 치 구조(211)가 서로 치합될 수 있다. 도 6의 (c)는 카운터 기어(21)의 회전 구동력이 클러치(47)를 통해 카운터 샤프트(24)로 전달되는 동력 전달 상태를 보여준다. 이 상태에서 회전 구동력은 차동 장치(30)로 전달되어 제1 및 제2 구동 기어(101, 103)를 통해 차륜으로 전달될 수 있다.4 shows a state in which the clutch 47 and the
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.Although the embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also within the scope of the present invention. belong
1: 전동 구동 장치
11: 모터
13: 케이스
15: 로터
17: 로터 샤프트
19: 감속 메커니즘
21: 카운터 기어
23: 연결 기어
25: 구동 기어
30: 차동 장치
31: 입력 케이스
33: 피니언 기어
37, 39: 사이드 기어
101, 103: 구동 샤프트
3: 동력 디스커넥팅 장치
41: 모터
43: 시프트 포크
45: 슬리브
47: 클러치1: Electric drive
11: Motor
13: case
15: rotor
17: rotor shaft
19: deceleration mechanism
21: counter gear
23: connecting gear
25: drive gear
30: differential
31: input case
33: pinion gear
37, 39: side gear
101, 103: drive shaft
3: Power disconnecting device
41: motor
43: shift fork
45: sleeve
47: clutch
Claims (14)
상기 피구동 요소와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있고 상기 피구동 요소에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되고 상기 회전축을 따른 이동에 의해 상기 구동 요소와 함께 회전할 수 있는 결합을 해제하거나 생성할 수 있도록 구성되는 클러치,
상기 클러치에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되는 슬리브,
상기 슬리브와 상기 클러치 사이에 개재되어 상기 슬리브의 이동에 의해 탄성적으로 변형되어 상기 클러치를 상기 구동 요소를 향해 가압할 수 있도록 구성되는 탄성 부재,
상기 회전축과 나란한 방향으로 이동하여 상기 슬리브 부재를 상기 회전축을 따라 이동시킬 수 있도록 구성되는 시프트 포크, 그리고
상기 시프트 포크를 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함하는 동력 디스커넥팅 장치.A power disk configured to selectively implement rotational power transmission between a driving element configured to rotate about a rotation axis and a driven element arranged coaxially with the driving element and configured to rotate about the rotation axis A connecting device comprising:
Release a coupling rotatable with the driven element about the axis of rotation and configured to move relative to the driven element along the axis of rotation and rotatable with the drive element by movement along the axis of rotation or a clutch configured to be able to create,
a sleeve configured to be movable relative to the clutch along the axis of rotation;
an elastic member interposed between the sleeve and the clutch and configured to be elastically deformed by movement of the sleeve to press the clutch toward the driving element;
a shift fork configured to move in a direction parallel to the axis of rotation to move the sleeve member along the axis of rotation; and
and an actuator generating a driving force capable of moving the shift fork in a direction parallel to the rotation shaft.
상기 구동 요소는 링 기어이고,
상기 피구동 요소는 회전 동력의 전달을 위한 샤프트 부재이고,
상기 구동 요소는 상기 피구동 요소에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 피구동 요소에 회전 가능하게 지지되는 동력 디스커넥팅 장치.According to claim 1,
the drive element is a ring gear;
The driven element is a shaft member for transmitting rotational power,
wherein the drive element is rotatably supported on the driven element such that it is rotatable relative to the driven element.
상기 피구동 요소는 허브를 포함하고,
상기 클러치는 상기 허브에 대해 상기 회전축의 방향으로 상대 이동 가능하면서 상기 허브와 함께 회전하도록 상기 허브에 스플라인 결합으로 체결되는 동력 디스커넥팅 장치.According to claim 1,
the driven element comprises a hub;
The clutch is coupled to the hub by spline coupling to rotate with the hub while being movable relative to the hub in a direction of the rotation shaft.
상기 슬리브는 링 형상을 가지고, 상기 시프트 포크에 체결되는 체결 홈과 그리고 반경방향 내측으로 돌출되어 상기 클러치에 상기 회전축의 방향으로 이동 가능하게 체결되는 가이드 돌출부를 포함하는 동력 디스커넥팅 장치.According to claim 1,
The sleeve has a ring shape, and includes a fastening groove fastened to the shift fork, and a guide protrusion protruding radially inwardly and movably fastened to the clutch in a direction of the rotation shaft.
상기 클러치는 상기 회전축의 방향과 나란하게 연장되는 가이드 돌기를 포함하고,
상기 가이드 돌출부는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈을 구비하는 동력 디스커넥팅 장치.5. The method of claim 4,
The clutch includes a guide protrusion extending parallel to the direction of the rotation shaft,
The guide protrusion is a power disconnecting device having a guide groove into which the guide protrusion is inserted.
상기 클러치는 상기 슬리브 부재가 상기 구동 요소로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있도록 구성되는 스냅 링을 구비하는 동력 디스커넥팅 장치.According to claim 1,
and the clutch has a snap ring configured to restrict movement of the sleeve member away from the drive element.
상기 클러치와 상기 구동 요소는 상기 클러치의 상기 회전축의 방향으로의 이동에 따라 서로 치합될 수 있는 치 구조를 각각 구비하고,
상기 클러치와 상기 구동 요소가 상기 치 구조를 통해 서로 치합되어 상기 구동 요소의 회전 동력이 상기 클러치를 통해 상기 피구동 요소로 전달될 수 있도록 구성되는 동력 디스커넥팅 장치.According to claim 1,
The clutch and the drive element each have a tooth structure capable of meshing with each other according to the movement of the clutch in the direction of the rotation shaft,
and the clutch and the drive element are meshed with each other through the tooth structure so that rotational power of the drive element can be transmitted to the driven element through the clutch.
상기 로터 샤프트와 기어 결합되고 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 카운터 기어,
상기 카운터 기어와 동축으로 배열되고 상기 카운터 기어로부터 회전 동력이 전달되는 경우 상기 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 구성되는 카운터 샤프트,
상기 카운터 샤프트에 구비되는 연결 기어에 치합되는 구동 기어,
상기 카운터 기어와 상기 카운터 샤프트 사이의 회전 동력 전달을 선택적으로 구현할 수 있도록 구성되는 동력 디스커넥팅 장치, 그리고
상기 구동 기어로부터 회전 동력을 전달받아 제1 구동 샤프트와 제2 구동 샤프트는 서로 다른 회전 속도로 회전시킬 수 있도록 구성되는 차동 장치
를 포함하고,
상기 동력 디스커넥팅 장치는
상기 카운터 샤프트와 함께 상기 회전축을 중심으로 회전할 수 있고 상기 카운터 샤프트에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되고 상기 회전축을 따른 이동에 의해 상기 카운터 기어와 함께 회전할 수 있는 결합을 해제하거나 생성할 수 있도록 구성되는 클러치,
상기 클러치에 대해 상기 회전축을 따라 상대 이동할 수 있도록 구성되는 슬리브,
상기 슬리브와 상기 클러치 사이에 개재되어 상기 슬리브의 이동에 의해 탄성적으로 변형되어 상기 클러치를 상기 카운터 기어를 향해 가압할 수 있도록 구성되는 탄성 부재,
상기 회전축과 나란한 방향으로 이동하여 상기 슬리브 부재를 상기 회전축을 따라 이동시킬 수 있도록 구성되는 시프트 포크, 그리고
상기 시프트 포크를 상기 회전축과 나란한 방향으로 이동시킬 수 있는 구동력을 생성하는 액추에이터를 포함하는 전동 구동 장치.A motor comprising a rotor shaft rotating about an axis of rotation;
A counter gear geared to the rotor shaft and configured to be rotatable about a rotation axis;
a counter shaft arranged coaxially with the counter gear and configured to be rotatable about the rotation axis when rotational power is transmitted from the counter gear;
a driving gear meshed with a connection gear provided on the counter shaft;
a power disconnecting device configured to selectively implement rotational power transmission between the counter gear and the counter shaft, and
A differential device configured to receive rotational power from the drive gear to rotate the first and second drive shafts at different rotational speeds
including,
The power disconnecting device is
Release or create a coupling rotatable with the counter shaft about the axis of rotation and configured to move relative to the counter shaft along the axis of rotation and rotatable with the counter gear by movement along the axis of rotation a clutch configured to be able to
a sleeve configured to be movable relative to the clutch along the axis of rotation;
an elastic member interposed between the sleeve and the clutch and configured to be elastically deformed by the movement of the sleeve to press the clutch toward the counter gear;
a shift fork configured to move in a direction parallel to the axis of rotation to move the sleeve member along the axis of rotation; and
and an actuator generating a driving force capable of moving the shift fork in a direction parallel to the rotation shaft.
상기 카운터 기어는 링 기어이고 상기 카운터 샤프트에 대해 상대 회전 가능하도록 상기 카운터 샤프트에 회전 가능하게 지지되는 전동 구동 장치.9. The method of claim 8,
wherein the counter gear is a ring gear and is rotatably supported on the counter shaft so as to be rotatable relative to the counter shaft.
상기 카운터 샤프트는 허브를 포함하고,
상기 클러치는 상기 허브에 대해 상기 회전축의 방향으로 상대 이동 가능하면서 상기 허브와 함께 회전하도록 상기 허브에 스플라인 결합으로 체결되는 전동 구동 장치.9. The method of claim 8,
the counter shaft includes a hub;
The clutch is coupled to the hub by spline coupling to rotate with the hub while being movable relative to the hub in a direction of the rotation shaft.
상기 슬리브는 링 형상을 가지고, 상기 시프트 포크에 체결되는 체결 홈과 그리고 반경방향 내측으로 돌출되어 상기 클러치에 상기 회전축의 방향으로 이동 가능하게 체결되는 가이드 돌출부를 포함하는 전동 구동 장치.9. The method of claim 8,
The sleeve has a ring shape, and includes a fastening groove fastened to the shift fork, and a guide protrusion protruding radially inwardly and movably fastened to the clutch in a direction of the rotation shaft.
상기 클러치는 상기 회전축의 방향과 나란하게 연장되는 가이드 돌기를 포함하고,
상기 가이드 돌출부는 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈을 구비하는 전동 구동 장치.12. The method of claim 11,
The clutch includes a guide protrusion extending parallel to the direction of the rotation shaft,
The guide protrusion is an electric drive device having a guide groove into which the guide projection is inserted.
상기 클러치는 상기 슬리브 부재가 상기 카운터 기어로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 것을 제한할 수 있도록 구성되는 스냅 링을 구비하는 전동 구동 장치.9. The method of claim 8,
and the clutch has a snap ring configured to restrict movement of the sleeve member away from the counter gear.
상기 클러치와 상기 카운터 기어는 상기 클러치의 상기 회전축의 방향으로의 이동에 따라 서로 치합될 수 있는 치 구조를 각각 구비하고,
상기 클러치와 상기 카운터 기어가 상기 치 구조를 통해 서로 치합되어 상기 카운터 기어의 회전 동력이 상기 클러치를 통해 상기 카운터 샤프트로 전달될 수 있도록 구성되는 전동 구동 장치.9. The method of claim 8,
The clutch and the counter gear each have a tooth structure capable of meshing with each other according to the movement of the clutch in the direction of the rotation shaft,
and the clutch and the counter gear are meshed with each other through the tooth structure so that rotational power of the counter gear can be transmitted to the counter shaft through the clutch.
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- 2022-09-08 KR KR1020220114510A patent/KR102462203B1/en active IP Right Grant
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