KR102517679B1 - 전기자동차의 동력전달장치 - Google Patents

전기자동차의 동력전달장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 분리된 2개의 차축에 각각 유성기어형 감속기와 전기모터가 연
결되며, 상기 유성기어형 감속기에 차동장치가 연결되어 구동 가능한 전기자동차의
동력전달장치에 관한 것으로, 배터리와 같이 외부 전력은 전달 받는 2개의 전기모터가 구비된 동력전달장치에 있어서, 2개의 전기모터는 별도의 제1전기모터와 제2전기모터로 구분된다. 상기 제1전기모터는 제1감속기어클러치를 통해 동력전달 가능하게 제1유성기어감속기와 연결되어 상호작용하고, 제2전기모터는 동력전달 가능하게 형성된 제2감속기어클러치와 제3감속기어클러치의 동작을 통해 제2유성기어감속기와 연결되어 상호작용한다. 상기 제1유성기어감속기와 제2유성기어감속기는 유성기어 형태로 구성되며 링 기어 외측에 외치기어가 형성된 형태로 구성되어있다. 또한 상기 제1유성기어감속기의 일측에는 상기 제1감속기어클러치가 연결되어있고, 타측에는 제1유성기어감속기에서 감속된 동력을 전달받아 구동륜에 전달하는 차축이 형성되어있다. 동일하게 상기 제2유성기어감속기의 일측에는 제3감속기어클러치가 형성되어있고, 타측에는 제2유성기어감속기에서 감속된 동력을 전달받아 구동륜에 전달하는 차축이 형성되어있다. 상기와 같은 구성에서 제1전기모터와 제2전기모터를 기준으로 분리된 차축은 차동장치를 통해 각 차축의 구동에 대한 동기화를 진행하며, 상기 차동장치는 상기 제1유성기어감속기와 제2유성기어감속기의 링 기어 외측에 형성된 기어에 각각 연결되며, 이때 제1유성기어감속기 또는 제2유성기어감속기와 연결된 기어 중 하나는 아이들 기어를 포함하여 연결된다. 또한 상기 차동장치의 일측에는 열림, 잠금 동작을 수행할 수 있는 차동클러치가 구비되어있다. 내측에 상기 차동장치를 수용할 수 있는 형태로 감속클러치도그는 구비되어있으며 상기 제1감속기어클러치, 제2감속기어클러치, 제3감속기어클러치에 동작에 따라 연결될 수 있도록 형성되어있다.
상기와 같은 구성으로 본원 발명은 구비되며, 감속클러치도그를 전환함에 따라 제1감속클러치와 제3감속클러치를 동력전달 가능하도록 잠그거나, 제2감속클러치와 제3감속클러치를 동력전달 가능하도록 잠그거나, 제2감속클러치 단독으로 잠그는 동작을 수행할 수 있고 이에 따라 필요한 주행모드를 변경할 수 있도록 본 발명은 구비된다.

Description

전기자동차의 동력전달장치{Electric Vehicle Power Transmission}
본 발명은, 분리된 2개의 차축에 각각 유성기어형 감속기와 전기모터가 연결되며, 상기 유성기어형 감속기에 차동장치가 연결되어 구동 가능한 전기 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로, 이때 각각의 차축은 상기 유성기어형 감속기와 차동장치에 설치된 클러치들을 조절함으로 각기 다른 특징의 동작을 구동할 수 있다.
2륜 이상의 구동륜을 포함하며 토목작업 또는 농업차량으로 통칭 ”작업차“등에 사용될 수 있는 동력전달장치로는 대체로 하나의 큰 모터가 장착되는 경우가 많으나 특허US 6615946 B2호에 공지된 바와 같이 2개의 모터를 사용한 4륜 구동방식으로 구성하는 것도 가능하다. 상기 선행특허와 같은 동력전달장치는 2개의 전기모터를 포함하고, 상기모터들은 주행방향으로 자동차 또는 작업차의 후방 차축 상부에 배치되며, 후방 차축의 앞에 배치된 스퍼 기어와 상호작용한다.
등록번호 6615946 B2(US)
상기 언급한 하나의 큰 모터로 구성된 경우 일반 주행이나 지면이 평탄한 경우 문제가 없으나 토목 또는 농업에 사용되는 작업차로서 사용되는 환경이 대체로 험난할 경우가 많아 각각의 경우에 활용할 수 있는 기어 단을 갖추며 이에 따른 다양한 기어 비를 갖춘 감속기가 추가로 요구되며, 또한 차동잠금장치, 차동해제장치 등이 추가로 요구되지만 이러한 요구 조건을 갖추기 어려운 것이 현실이다. 이러한 문제의 대체 방법으로 상기 선행특허1과 같이 2개의 모터를 사용하는 방법이 있으나 2개의 모터를 사용함으로써 발생할 수 있는 동기화 문제, 차동잠금, 차동해제장치의 설치 등이 원활하지 않은 문제가 있으며, 또한 위 문제를 해결하기 위해 클러치를 사용하지만 2개의 모터에 대응되는 클러치의 수가 많아진다는 점 또한 문제가 될 수 있다. 이러한 문제점들을 해소하기 위해 2개의 모터를 사용하되 차동잠금, 차동해제장치를 포함하며, 최소한의 클러치로, 작업차등이 사용되는 환경에 따라 원활히 단독모터주행, 듀얼 모터주행과 같이 상이한 주행 상황들에서 특히 양호한 효율로 주행 가능한 동력전달장치를 제공하는 것을 본원발명의 목적으로 한다.
배터리와 같이 외부 전력은 전달 받는 2개의 전기모터가 구비된 동력전달장치에 있어서, 2개의 전기모터는 별도의 제1전기모터와 제2전기모터로 구분된다. 상기 제1전기모터는 제1감속기어클러치를 통해 동력전달 가능하게 제1유성기어감속기와 연결되어 상호작용하고, 제2전기모터는 동력전달 가능하게 형성된 제2감속기어클러치와 제3감속기어클러치의 동작을 통해 제2유성기어감속기와 연결되어 상호작용한다. 상기 제1유성기어감속기와 제2유성기어감속기는 유성기어 형태로 구성되며 링 기어 외측에 외치기어가 형성된 형태로 구성되어있다. 또한 상기 제1유성기어감속기의 일측에는 상기 제1감속기어클러치가 연결되어있고, 타측에는 제1유성기어감속기에서 감속된 동력을 전달받아 구동륜에 전달하는 차축이 형성되어있다. 동일하게 상기 제2유성기어감속기의 일측에는 제3감속기어클러치가 형성되어있고, 타측에는 제2유성기어감속기에서 감속된 동력을 전달받아 구동륜에 전달하는 차축이 형성되어있다. 상기와 같은 구성에서 제1전기모터와 제2전기모터를 기준으로 분리된 차축은 차동장치를 통해 각 차축의 구동에 대한 동기화를 진행하며, 상기 차동장치는 상기 제1유성기어감속기와 제2유성기어감속기의 링 기어 외측에 형성된 기어에 각각 연결되며, 이때 제1유성기어감속기 또는 제2유성기어감속기와 연결된 기어 중 하나는 아이들 기어를 포함하여 연결된다. 또한 상기 차동장치의 일측에는 열림, 잠금 동작을 수행할 수 있는 차동클러치가 구비되어있다. 내측에 상기 차동장치를 수용할 수 있는 형태로 감속클러치도그는 구비되어있으며 상기 제1감속기어클러치, 제2감속기어클러치, 제3감속기어클러치에 동작에 따라 연결될 수 있도록 형성되어있다.
상기와 같은 구성으로 본원 발명은 구비되며, 상기 언급한 감속클러치는 도 1, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 감속클러치도그를 전환함에 따라 제1감속클러치와 제3감속클러치를 동력전달 가능하도록 잠그거나, 제2감속클러치와 제3감속클러치를 동력전달 가능하도록 잠그거나, 제2감속클러치 단독으로 잠그는 동작을 수행할 수 있고 이에 따라 필요한 주행모드를 변경할 수 있도록 본 발명은 구비된다.
2개의 전기모터와 상기 전기모터에 각자 배속된 2개의 감속기 및 2개의 클러치와 상기 2개의 감속기를 이어주는 차동장치로 구비되는 본원 발명의 동력전달장치는 상기 2개의 전기모터 중 제1전기모터만 구동하여 상기 2개의 감속기에 동력을 전달할 수 있으며 이는 2개의 감속기에 연결된 차축 즉 구동륜을 기동할 수 있음을 의미한다. 또한 하나의 감속클러치를 조절하는 것으로 상기 제1전기모터, 제2전기모터를 동시에 구동하여 각자의 감속기에 할당된 구동륜을 독립적으로 구동하되 상기 감속기에 연결된 차동장치가 양측의 회전을 조절해 주기 때문에 별도의 동기화 제어장치 없이도 2개의 전기모터를 안정적으로 구동할 수 있다. 이는 모터의 큰 힘이 요구되지 않는 일반 주행에서 제1전기모터를 단독으로 구동하여 주행하고, 차체를 움직이거나 오르막을 오르는 등 일시적으로 큰 힘이 요구될 때는 2개의 전기모터를 모두 구동하는 등의 동작이 가능하다는 의미이다. 즉 적정한 힘을 적정한 시기에 사용할 수 있기 때문에 전기모터의 용량 즉 크기가 오르막을 기준으로 설계되는 것과 반대로 주행에 맞춰 구비될 수 있음을 의미하는 것이고 이는 제작원가에 큰 의미를 부여한다. 또한 상기 2개의 클러치를 조정함으로 상기 언급한 1개의 전기모터 단독사용 2개의 전기모터를 함께 사용하는 주행모드의 차이뿐만 아니라 별도의 장치 없이 차동 잠금, 차동 해제가 가능하기 때문에 농업, 토목용 작업차의 쓰임새뿐만 아니라 그 활용도와 쓰임세가 무궁하고 다양하며, 상기와 같은 특징과 이점을 가지면서 인-힐 타입 동력전달장치와 같이 구동륜 측에 각 요소를 모두 구성하여 구동륜과 구동륜 사이의 공간을 비워둘 수 있는 설계가 가능하여 그 공간을 배터리, 적재함 등 다른 요소로 활용할 수 있다는 장점과 효과가 있다.
도 1, 본 발명에서 제공하는 전기자동차 동력전달장치의 감속클러치도그가 제1감속클러치와 제3감속클러치에 연결되어 동력을 전달하는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 2, 본 발명에서 제공하는 전기자동차 동력전달장치의 감속클러치도그가 제2감속클러치와 제3감속클러치에 연결되어 동력을 전달하는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 3, 본 발명에서 제공하는 전기자동차 동력전달장치의 감속클러치도그가 제2감속클러치에 연결되는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 4, 본 발명에서 제공하는 전기자동차 동력전달장치의 타실시예의 감속클러치도그가 제1감속클러치와 제3감속클러치에 연결되어 동력을 전달하는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 5, 본 발명에서 제공하는 타실시예의 감속클러치도그가 제2감속클러치와 제3감속클러치에 연결되어 동력을 전달하는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 6, 본 발명에서 제공하는 타실시예의 감속클러치도그가 제2감속클러치에 연결되는 바람직한 실시예의 개략도이다.
도 7, 본 발명에서 제공하는 실시예의 주행 모드에 따른 모터 및 클러치 요소들의 동작을 설명한 설명도이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 전기자동차 동력전달장치에 대한 예시적인 실시예 1을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 따른 실시예 1은 자동차 또는 농업, 토목용 작업차등에 구비되는 전기를 주동력으로 동작하는 전기모터가 구비된 동력전달장치가 자동차 또는 작업차의 후방 차축에 할당된 동력전달장치로 도시되며 자동차 또는 작업차의 비구동 전방 차축은 본원 발명의 주가 되지 않는바 생략하도록 한다.
전기모터(01, 02)는 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)로 구비되어있으며 배터리와 같이 외부 전력을 전달 받을 수 있도록 구비되어있다. 상기 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)에 구비된 모터 축(04)은 스퍼 기어 또는 헬리컬 기어로 구비된 제1감속기어클러치(10)와 제2감속기어클러치(52)에 각각 연결된다.
상기 제1감속기어클러치(51)는 제1유성기어감속기(20)의 일요소로 제1태양기어(21)와 직결되어 동력을 전달한다.
상기 제2감속기어클러치(52)는 일측에 제3감속클러치(53)가 형성된 제2유성기어감속기(20)에 지지되어 회전가능하게 설치되며 상기 제3감속클러치(53)가 감속클러치도그(50)의 전환에 따라 연결되어 동력을 전달 할 수 있도록 구비되어있다.
상기 제1감속기어클러치(51)와 직결된 제1태양기어(21)를 포함하는 제1유성기어감속기(20)는 상기 제1태양기어(21)를 포함하며, 제1유성기어(22), 제1링 기어(23)로 구비되어있으며 상기 제1유성기어(22)를 회전 가능하게 지지하는 제1캐리어(26)는 일측에 구동륜(60)을 설치할 수 있는 좌측 차축(05)이 구비되어있다. 또한 상기 제1링 기어(23)는 내측에 제1링 기어 내치기어(24)가 형성되어 있으며 외측에는 제1링 기어 외치기어(25)가 형성되어있다.
제2유성기어감속기(30)는 제2태양기어(31), 제2유성기어(32), 제2링 기어(33)로 구비되어있으며 상기 제2유성기어(32)를 회전 가능하게 지지하는 제2캐리어(36)는 일측에 구동륜(60)을 설치할 수 있는 우측 차축(06)이 구비되어있다. 또한 상기 제2링 기어(33)는 내측에 제2링 기어 내치기어(34)가 형성되어 있으며 외측에는 제2링 기어 외치기어(35)가 형성되어있다. 상기 제2태양기어(31)의 일측에는 제3감속클러치(52)가 직결되어 동력을 전달 할 수 있도록 구비되어있다.
상기와 같이 구비된 유성기어감속기(20, 30)에 있어서, 차동장치(40)는 축 형태로 구비되며 축의 일측이 상기 제2유성기어감속기(30)의 제2링 기어 외치기어(35)와 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구비되어있고, 축의 타측에 제1유성기어감속기(20)의 제1링 기어 외치기어(25)와 아이들기어(42)를 거쳐 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구비되었다. 또한 축의 끝부분에 차동클러치(41)가 구비되어 동작에 따라 차동클러치(41)가 열림 또는 잠금 동작을 수행하여 차동장치(40)가 고정되거나 풀림 상태가 될 수 있도록 동작한다.
감속클러치도그(50)는 내측에 상기 차동장치를 수용할 수 있는 형태로 구비되어있으며 상기 제1감속기어클러치, 제2감속기어클러치, 제3감속기어클러치에 동작에 따라 연결될 수 있도록 형성되어있다.
상기 설명 중 제1감속기어클러치(51), 제2감속기어클러치(52), 제3감속기어클러치(53)의 동력 전달 형태 및 차동장치(40)의 아이들기어(42) 배치의 차이점 외에 유성기어감속기(20, 30), 감속기어클러치(51, 52, 53), 차동장치(40)는 차량의 종축에 대해 거울 대칭형으로 배치되고 동일하게 형성된다. 따라서 상기 요소들은 동일한 감속비를 갖는다.
상기와 같이 구비된 본 발명에 있어서 동작은 상기 언급된 제1전기모터(01), 제2전기모터(02), 차동클러치(41)와 감속기어클러치(51, 52, 53)의 동작을 조정함으로 단일 모터 주행, 듀얼 모터 주행, 차동잠금, 차동해제 등의 동작을 수행할 수 있고 이하에서 그 동작에 따른 조작을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 단일 모터 주행시 클러치의 배치와 그에 따른 동력전달 흐름을 나타내고 있다.
도면에 표시된 것과 같이 감속클러치도그(50)는 제1감속클러치(51)와 제3감속클러치(53)가 동력을 전달 가능하도록 묶여 연결되어있으며, 차동클러치(41)는 풀림상태로 차동장치(40)가 자유롭게 동작할 수 있도록 구비되며, 모터는 제1전기모터(01)만 동작을 하고 있다. 제1전기모터(01)에서 발생한 동력은 제1감속기어클러치(51)를 통해 제1유성기어감속기(20)로 전달되고, 이때 또한 하나로 묶여 연결된 제1감속클러치(51)와 제3감속클러치(53)를 통해 제2유성기어감속기(30)로 동력이 전달된다. 상기 제1유성기어감속기(20)와 제2유성기어감속기(30)에 전달된 동력은 감속되어 좌측 차축(05), 우측 차축(06)에 각각 전달되어 구동륜(60)을 회전시킨다. 이때 양측 유성기어감속기(20, 30)의 지지점은 차동장치(40)가 되고 차체의 회전에 따른 구동륜(60)의 회전수 증감을 차동장치(40)에서 보상한다.
도 2는 듀얼 모터 주행시 클러치의 배치와 그에 따른 동력전달 흐름을 나타내고 있다.
도면에 표시된 것과 같이 감속클러치도그(50)는 제2감속클러치(52)와 제3감속클러치(53)가 동력을 전달 가능하도록 묶여 연결되어있으며, 차동클러치(41)는 풀림상태로 차동장치(40)가 자유롭게 동작할 수 있도록 구비되며, 모터는 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02) 모두 동작하고 있다. 제1전기모터(01)에서 발생한 동력은 제1감속기어클러치(51)를 통해 제1유성기어감속기(20)로 전달되고 제1유성기어감속기(20)에서 감속된 동력을 좌측 차축(05)을 통해 구동륜(60)에 전달한다. 이와 동시에 제2전기모터(02)에서 발생한 동력은 제2감속기어클러치(52)에 전달되고, 제2감속기어클러치(52)와 제3감속기어클러치(53)가 감속기클러치도그(50)로 동력 전달 가능하게 잠겨 제2유성기어감속기(30)로 동력을 전달된다. 제2유성기어감속기(30)에서 감속된 동력은 우측 차축(06)을 통해 구동륜(60)에 전달된다. 이때 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)를 동시에 구동하면서 발생할 수 있는 회전 동기화 문제는 제1유성기어감속기(20)와 제2유성기어감속기(30)에 연결된 차동장치(40)를 통해 해소된다. 마찬가지로 유성기어감속기(20, 30)의 지지점은 차동장치(40)가 되며 차체의 회전에 따른 구동륜(60)의 회전수 증감을 차동장치(40)에서 보상한다.
차동해제의 경우 도 7 표 위의 그림에 표시된 것과 같이 전기모터(01, 02)나 유성기어감속기(20, 30)의 영향을 받지 않고 구동축을 자유롭게 만들어 인력으로 차체를 밀거나 움직여야 할 경우 사용하고 이를 위해선 상기 설명한 바와 같이 차축(05, 06)과 전기모터(01, 02)의 연결을 끊어내는 동작이 요구된다. 이러한 동작을 위한 클러치(41, 50)의 배치와 동력 전달 흐름은 도 3에 도시된 것과 같다. 감속클러치도그(50)는 제2감속클러치(52) 단독으로 묶여 있으며, 차동클러치(41)는 풀림 상태이다. 제2전기모터(02)와 동력의 흐름으로 연결된 제2감속기어클러치(52)가 단독으로 묶여있기 때문에 구동륜(60)의 회전에 따라 발생하는 동력은 제2유성기어감속기(30)를 통해 제2전기모터(02)로 전달될 수 없다. 또한 제2전기모터(02)측에서 동력전달이 끊어져있기 때문에 제1유성기어감속기(20)측으로 구동륜(60)을 통해 들어오는 동력 또한 유성기어의 지지점이 제2유성기어감속기(30)측과 연결된 차동장치(40)에 의해 형성되지 않기 때문에 제1유성기어감속기(20)또한 제1전기모터(01) 측으로 동력을 전달하지 못하고 공회전하여 차동해제 상태가 구비된다.
차동잠금의 경우 도 7의 표 위 그림에 표시한 것과 같이 바퀴가 진창 등에 빠져 양측 구동축이 차동이 발생하지 않고 움직여야할 때 사용되어지며, 이러한 차동잠금은 상기 설명한 단일 모터 주행과 듀얼 모터 주행의 클러치(41, 50) 배치에서 차동클러치(41)를 풀림에서 잠금 상태로 변경하는 것으로 간단히 수행할 수 있다. 상기 설명한 바와 같이 차동클러치(41)를 잠금 형태로 변경할 경우 제1유성기어감속기(20)와 제2유성기어감속기(30) 사이에 차동장치(40)에 의한 회전보상이 발생하지 않기 때문에 참동잠금 상태가 구비된다. 필요와 상항에 따라 단일 모터 차동잠금, 듀얼 모터 차동잠금을 수행할 수 있다.
상기 설명한 단일 모터 일반주행, 듀얼 모터 일반주행, 차동해제, 차동잠금 상태에 따른 클러치(41, 50) 및 전기모터(01, 02)의 상태는 도 7에 도시된 표와 같고 이러한 주행방법이 필요 상황 역시 도 7의 그림에 나타난 것과 같이 큰 짐이 없거나 힘이 필요치 않을 때에는 단일 모터 일반주행 상태로 운행하고, 큰 힘이 필요하거나 초기 주행에 있어 관성이 붙지 않아 차체를 움직임에 있어 다소 큰 힘이 필요할 때에는 듀얼 모터 일반주행으로 관성이 붙을 때 까지 동작한 이후 단일 모터 주행을 하는 것이 효율상 좋으며 장착되는 전기모터(01, 02)의 용량을 줄일 수 있는 장점된다. 또한 차동 잠금이나 차동 해제는 비포장도로에 운행 될 수 있는 농업, 토목용 작업차에 있어서는 필수 조건이라 할 수 있으며 이러한 기능을 별도의 장치 없이 구현할 수 있는 것은 큰 이점이자 특징이라 할 수 있다.
이하에서는 상기 실시예 1과 동력전달은 동일하되 차동장치(40)와 감속클러치도그(50)의 형태가 달라지며 그에 따른 특징을 가지는 실시예 2에 대해 설명한다.
도 4에 따른 실시예 2에는 전기모터가 구비된 동력전달장치가 자동차 또는 작업차의 후방 차축에 할당된 동력전달장치로 도시되며 자동차 또는 작업차의 비구동 전방 차축은 본원 발명의 주가 되지 않는바 생략하도록 한다.
전기모터(01, 02)는 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)로 구비되어있으며 배터리와 같이 외부 전력을 전달 받을 수 있도록 구비되어있다. 상기 제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)에 구비된 모터 축(04)은 스퍼 기어 또는 헬리컬 기어로 구비된 제1감속기어클러치(10)와 제2감속기어클러치(52)에 각각 연결된다.
상기 제1감속기어클러치(51)는 제1유성기어감속기(20)의 일요소로 제1태양기어(21)와 직결되어 동력을 전달한다.
상기 제2감속기어클러치(52)는 일측에 제3감속클러치(53)가 형성된 제2유성기어감속기(20)에 지지되어 회전가능하게 설치되며 상기 제3감속클러치(53)가 감속클러치도그(50)의 전환에 따라 연결되어 동력을 전달 할 수 있도록 구비되어있다.
상기 제1감속기어클러치(51)와 직결된 제1태양기어(21)를 포함하는 제1유성기어감속기(20)는 상기 제1태양기어(21)를 포함하며, 제1유성기어(22), 제1링 기어(23)로 구비되어있으며 상기 제1유성기어(22)를 회전 가능하게 지지하는 제1캐리어(26)는 일측에 구동륜(60)을 설치할 수 있는 좌측 차축(05)이 구비되어있다. 또한 상기 제1링 기어(23)는 내측에 제1링 기어 내치기어(24)가 형성되어 있으며 외측에는 제1링 기어 외치기어(25)가 형성되어있다.
제2유성기어감속기(30)는 제2태양기어(31), 제2유성기어(32), 제2링 기어(33)로 구비되어있으며 상기 제2유성기어(32)를 회전 가능하게 지지하는 제2캐리어(36)는 일측에 구동륜(60)을 설치할 수 있는 우측 차축(06)이 구비되어있다. 또한 상기 제2링 기어(33)는 내측에 제2링 기어 내치기어(34)가 형성되어 있으며 외측에는 제2링 기어 외치기어(35)가 형성되어있다. 상기 제2태양기어(31)의 일측에는 제3감속클러치(52)가 직결되어 동력을 전달 할 수 있도록 구비되어있다.
상기와 같이 구비된 유성기어감속기(20, 30)에 있어서, 차동장치(40)는 중간에 유니버설 조인트와 같이 동력을 전달할 수 있는 관절이 하나 이상 존재하는 축 형태로 구비되며 축의 일측이 상기 제2유성기어감속기(30)의 제2링 기어 외치기어(35)와 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구비되어있고, 축의 타측에 제1유성기어감속기(20)의 제1링 기어 외치기어(25)와 아이들기어(42)를 거쳐 연결되어 동력을 전달할 수 있도록 구비되었다. 또한 축의 끝부분에 차동클러치(41)가 구비되어 동작에 따라 차동클러치(41)가 열림 또는 잠금 동작을 수행하여 차동장치(40)가 고정되거나 풀림 상태가 될 수 있도록 동작한다.
감속클러치도그(50)는 중간에 유니버설 조인트와 같이 동력을 전달할 수 있는 관절이 하나 이상 존재하는 축 형태로 구비되어있으며 상기 제1감속기어클러치, 제2감속기어클러치, 제3감속기어클러치에 동작에 따라 연결될 수 있도록 형성되어있다.
상기 설명 중 제1감속기어클러치(51), 제2감속기어클러치(52), 제3감속기어클러치(53)의 동력 전달 형태 및 차동장치(40)의 아이들기어(42) 배치의 차이점 외에 유성기어감속기(20, 30), 감속기어클러치(51, 52, 53), 차동장치(40)는 차량의 종축에 대해 거울 대칭형으로 배치되고 동일하게 형성된다. 따라서 상기 요소들은 동일한 감속비를 갖는다.
상기와 같이 구비된 실시예 2는 상기 실시예 1과 유성기어감속기(20, 30)의 구조가 다르지 않는 바, 상기 실시예 1에서 설명한 동력전달 방법과 그 방향이 동일하며 그에 따른 단일 모터 주행의 경우 도 4에 도시된 것과 같은 동력의 흐름을 보이며, 이때 감속클러치도그(50)는 도 4에 도시된 것과 같이 제1감속기어클러치(51)와 제3감속기어클러치(53)가 연결되어있고 차동클러치(41)는 풀림 상태이다.
듀얼 모터 주행의 경우 도 5에 도시된 것과 같은 동력의 흐름을 보이며, 이때 감속클러치도그(50)는 제2감속기어클러치(52)와 제3감속기어클러치(53)가 연결되고 차동클러치(41)는 풀림 상태이다.
차동잠금의 경우 상기 단일 모터 주행 또는 듀얼 모터 주행과 감속기어클러치(51, 52, 53)가 연결방법은 동일하되 차동클러치(41)가 잠김상태로, 감속클러치도그(50)의 연결방법에 따라 단일 모터 차동잠금, 듀얼 모터 차동잠금을 수행할 수 있다.
차동해제의 경우 도 6에 도시된 것과 같이 감속클러치도그(50)는 제2감속기어클러치(52)와 단독으로 연결되어있고 차동클러치(41)는 풀림상태이다.
상기와 같이 차동클러치(41)와 감속기어클러치(51, 52, 53)를 조정함으로 상시 실시예 1과 동일한 동작 및 장점을 가질 수 있지만 본 실시예 2의 특징적인 부분은 차동장치(40)와 감속클러치도그(50)가 중공축으로 묶여있는 실시예 1에 반해 서로 분리되어 배치되어있으며, 또한 상기 요소의 축에는 유니버설 조인트와 같은 동력전달이 가능한 관절이 배치되어있다. 이는 인휠 타입과 같이 각각의 구동륜(60)에 전기모터(01, 02), 유성기어감속기(20, 30)를 모아서 배치할 때 좌측 차축(05)과 우측 차축(06) 사이의 연결 점은 차동장치(40)와 감속클러치도그(50)로 한정할 수 있다는 말이며 위 요소들이 유니버설 조인트와 같은 동력전달이 가능한 관절을 가짐으로 두 차축(05, 06)이 동일선상에 배치될 필요가 없다는 것을 의미하여 차량 또는 작업차의 서스팬션 등의 설치에 있어 자유롭다는 것을 의미한다. 또한 상기 실시예 2의 차동장치(40)와 감속클러치도그(50)의 동력전달이 가능한 관절 구조는 상기 설명한 장점을 위한 요소이나, 필요나 환경에 따라 동력 전달이 가능한 관절 형태가 아닌 축 형태로 구비되는 것도 가능하며 이는 보편적인 범위내에서 변형이 가능한 것임으로 당연하다 할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그럼으로 본 발명의 보호 범위는 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
01 : 제1전기모터 02 : 제2전기모터
04 : 모터 축
05 : 좌측 차축 06 : 우측 차축
20 : 제1유성기어감속기 30 : 제2유성기어감속기
21 : 제1태양기어 31 : 제2태양기어
22 : 제1유성기어 32 : 제2유성기어
23 : 제1링 기어 24 : 제1링 기어 내치기어
25 : 제1링 기어 외치기어
33 : 제2링 기어 34 : 제2링 기어 내치기어
35 : 제2링 기어 외치기어
26 : 제1캐리어 36 : 제2캐리어
40 : 차동장치 41 : 차동클러치
42 : 아이들기어
50 : 감속클러치도그 51 : 제1감속기어클러치
52 : 제2감속기어클러치
53 : 제3감속기어클러치
60 : 구동륜

Claims (8)

  1. 서로 분리된 2개의 차축(05, 06)과 상기 분리된 차축(05, 06)에 연결된 유성기어감속기(20. 30)와 상기 유성기어감속기(20, 30)에 상이한 일측의 부분이 연결된 차동장치(40)와 2개의 전기모터(01. 02)를 포함하는 전기 자동차의 동력전달장치로서, 상기 차축(05, 06)은 하나 이상의 유성기어감속기(20, 30)를 통해 상기 전기모터(01, 02)에 의해 구동될 수 있는, 전기 자동차의 동력전달장치에 있어서,
    제1전기모터(01)는 제1감속기어클러치(51)를 통해 제1유성기어감속기(20)와 동력을 전달할 수 있도록 연결되고, 제2전기모터(02)는 제2감속기어클러치(52) 및 제3감속기어클러치(53)를 통해 제2유성기어감속기(30)와 동력을 전달할 수 있도록 연결되며, 상기 전기모터(01, 02)들의 동작에 있어 2개의 차축(05. 06)을 구동하기 위해 제1유성기어감속기(20)와 제2유성기어감속기(30)에 상이한 일측 부분이 연결된 차동장치(40)에 연결된 차동클러치(41)를 풀거나 잠금이 가능하고, 그와 동시에 전환 가능한 감속클러치도그(50)는 제1유성기어감속기(20)와 연결된 제1감속기어클러치(51)와 제2유성기어감속기(30)와 연결된 제3감속기어클러치(52)와 연결 가능하고, 제2전기모터(02)의 동력을 전달 받는 제2감속기어클러치(52)는 제3감속기어클러치(53)와 감속클러치도그(50)로 연결 가능하고, 상기 제2감속기어클러치(52)는 단독으로 감속클러치도그(50)와 연결 가능한 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차동장치(40)는 제1유성기어감속기(20), 제2유성기어감속기(30)에 상이한 일측 부분이 연결될 수 있도록 구성하되 상기 유성기어감속기(20, 30)에 연결되는 기어의 잇 수는 동일하고, 제1유성기어감속기(20), 제2유성기어감속기(30) 양측 중 일측에 동일한 잇 수의 아이들기어(42)가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 감속클러치도그(50)는 내측이 중공으로 형성되어있고, 내측 중공에 상기 차동장치(40)를 수용 가능하여 감속클러치도그(50)와 차동장치(40)가 동일 축선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 감속클러치도그(50)는 축의 중간에 하나 이상의 동력전달 가능한 관절이 형성되어있으며, 차동장치(40)는 축의 중간에 하나 이상의 동력전달 가능한 관절이 형성되며, 감속클러치도그(50)와 차동장치(40)는 차축(05, 06)을 중심으로 원주방향으로 배치대되, 서로의 동력전달 가능한 관절이 형성된 축의 움직임에 관섭이 없도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  5. 제3항 또는 제4항 둘 중 어느 한 항에 있어서, 차축(05, 06)은 자동차의 후방(RR) 차축인 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  6. 제5항에 있어서, 전기모터(01, 02)는 후방 차축(05, 06)의 인근에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 2개의 전기모터(01, 02)와 2개의 클러치(41, 50)는 제어수단을 포함하고, 상기 제어 수단에 의해, 동력전달장치의 프리 상태가 요구 될 때 차동클러치(41)는 풀림 상태이고 감속클러치도그(50)는 제2감속클러치(52)와 단독 연결되고,
    제1전기모터(01)가 동작하여 단일 모터 주행시에는 차동클러치(41)는 풀림 상태이고 감속클러치도그(50)는 제1감속클러치(51)와 제3감속클러치(53)가 연결되고,
    제1전기모터(01)가 단독 동작하거나 제1전기모터(01) 및 제2전기모터(02)가 동시에 동작하는 단일 또는 듀얼 모터 차동잠금 상태가 요구 될 때는 차동클러치(41)는 잠김 상태이고 감속클러치도그(50)는 제2감속클러치(52)와 제3감속클러치(53)와 연결되고,
    제1전기모터(01)와 제2전기모터(02)가 동작하여 듀얼 모터 주행시에는 차동클러치(41)는 풀림 상태이고 감속클러치도그(50)는 제2감속클러치(52)와 제3감속클러치(53)와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치인.
  8. 제7항에 있어서, 유성기어 감속기들(20. 30)은 동일한 감속비를 갖는 것을 특징으로 하는 전기자동차 동력전달장치.
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