KR102575077B1 - 오일 레저버를 구비하는 차량용 전동 구동 장치 - Google Patents

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정명철
방희성
박동훈
최해규
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Abstract

전동 구동 장치는 케이스, 회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛, 유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛, 상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고 상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 오일 레저버를 포함한다.

Description

오일 레저버를 구비하는 차량용 전동 구동 장치{Electric drive device for vehicles having oil reservoir}
본 발명은 모터와 같은 전동 머신의 동력을 이용하는 차량용 전동 구동 장치에 관한 것이다.
모터와 같은 전동 머신이 기존의 내연기관을 대체하거나 내연기관과 병행하는 동력원으로 사용되고 있으며, 이러한 전동 머신을 동력원으로 채택한 차량은 전기차 또는 하이브리드 차량이라고 불린다.
모터를 동력원으로 사용하는 경우 모터의 회전 동력의 회전 속도를 감속하는 감속 장치가 필요하다. 모터는 회전 속도를 조절할 수 있어 1단의 감속 장치로 구현되는 전동 구동 장치가 사용되기도 하나 효율 향상을 위한 2단 감속이 가능한 전동 구동 장치가 소개되었다. 이러한 전동 구동 장치는 양측 구동 휠로 전달되는 토크를 각각 독립적으로 조절할 수 있는 토크 벡터링 기능을 구현하도록 구성될 수 있다.
이러한 전동 구동 장치는 복수의 클러치를 이용하여 필요에 따라 동력의 전달 및 차단이 이루어지도록 구성되기 때문에, 클러치의 작동을 위한 작동 오일이 필요하고 작동 오일을 이용하여 내부의 여러 작동 요소를 윤활하는 구조가 필요하다. 이와 같이 작동 오일이 클러치의 작동 및 작동 요소의 윤활을 위해 공용으로 사용되는 시스템에서는 클러치 작동을 위한 유압 액추에이터로 작동 오일을 안정적으로 공급하면서도 내부 작동 요소의 윤활을 위한 작동 오일의 공급이 원활하게 이루어질 수 있는 구조가 필요하다.
미국 등록특허 10,493,978 (2019.12.03.) 미국 등록특허 10,753,405 (2020.08.25.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 클러치의 작동을 위한 안정적인 작동 오일의 공급 및 내부 작동 요소의 원활한 윤활이 동시에 담보될 수 있는 오일 보충 구조를 갖는 전동 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치는 케이스, 회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛, 유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛, 상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고 상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 오일 레저버를 포함한다.
상기 제1 및 제2 토크 벡터링 클러치로 유압을 각각 공급하기 위한 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터는 횡방향을 따라 상기 케이스에 설치될 수 있고, 상기 제1 및 제2 변속 클러치로 유압을 각각 공급하기 위한 상기 제1 및 제2 전기 유압 액추에이터는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터의 아래에서 횡방향을 따라 상기 케이스에 설치될 수 있다. 상기 오일 레저버는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급할 수 있도록 구성되는 상부 레저버 파트, 그리고 상기 상부 레저버 파트에서 하방향으로 각각 연장되며 상기 제1 전기 유압 액추에이터 및 상기 제2 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 제1 하부 레저버 파트 및 제2 하부 레저버 파트를 포함할 수 있다.
상기 상부 레저버 파트의 양측 단부에는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 오일 공급홀이 각각 형성될 수 있다. 상기 제1 하부 레저버 파트의 단부에는 상기 제1 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급하기 위한 제3 오일 공급홀이 형성될 수 있고, 상기 제2 하부 레저버 파트의 단부에는 상기 제2 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급하기 위한 제4 오일 공급홀이 형성될 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1 입력 기어와 상기 제2 입력 기어 중 어느 하나의 회전에 의해 처닝되어 상방향으로 이동하는 오일을 상기 오일 레저버로 안내하기 위한 처닝 오일 통로를 형성할 수 있다.
상기 케이스는 상기 케이스의 상단부에 형성되며 상기 처닝 오일 통로를 통해 유입된 오일을 저장하는 처닝 오일 저장 공간, 그리고 상기 처닝 오일 저장 공간의 오일이 상기 오일 레저버로 유입될 수 있도록 상기 처닝 오일 저장 공간과 상기 오일 레저버의 오일 유입구를 연결하는 연결 통로를 포함할 수 있다.
상기 오일 레저버는 오일의 보충을 위한 오일 보충 인렛을 구비할 수 있다. 상기 오일 보충 인렛으로 유입된 오일의 적어도 일부는 상기 오일 저장 공간으로 유입된 후 상기 오일 레저버로 유입되도록 구성될 수 있고, 상기 처닝 오일 저장 공간은 상기 오일의 보충 시 상기 오일이 상기 처닝 오일 통로로 흘러가는 것을 방지하기 위한 이동 방지턱을 구비할 수 있다.
상기 오일 보충 인렛을 통한 상기 오일의 보충 시에 상기 오일이 상기 상부 레저버 파트를 정해진 높이만큼 채운 후 상기 오일이 상기 유입구를 통해 상기 케이스 내로 이동하도록 상기 오일 유입구의 상단과 상기 케이스의 마주하는 부분 사이에 틈이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전동 구동 장치는 케이스, 회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛, 상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛, 유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛, 상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고 상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 제1 내지 제4 오일 공급홀을 구비하는 오일 레저버를 포함한다. 상기 케이스는 상기 제1 입력 기어와 상기 제2 입력 기어 중 어느 하나의 회전에 의해 처닝되어 상방향으로 이동하는 오일을 상기 오일 레저버로 안내하기 위한 처닝 오일 통로, 상기 처닝 오일 통로를 통해 유입된 오일을 저장하는 처닝 오일 저장 공간, 상기 처닝 오일 저장 공간과 상기 오일 레저버의 오일 유입구를 연결하는 연결 통로를 형성할 수 있다.
상기 오일 레저버는 상기 제3 및 제4 오일 공급홀을 구비하는 상부 레저버 파트, 그리고 상기 상부 레저버 파트에서 하방향으로 각각 연장되며 상기 제1 오일 공급홀을 형성하는 제1 하부 레저버 파트 및 상기 제2 오일 공급홀을 형성하는 제2 하부 레저버 파트를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 오일 레저버를 통해 전동 구동 장치의 네 개의 클러치에 유압을 공급하는 구조의 컴팩트한 디자인이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 부분 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 제1 변속 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 더블 클러치 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치의 전기 유압 액추에이터의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버가 나타난 전동 구동 장치의 일부를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버가 나타난 전동 구동 장치의 일부를 정면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이스에 구비된 오일 처닝(churning) 통로를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 오일 처닝 통로를 통해 상부로 이동된 오일이 오일 레저버로 유입되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버의 정면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버의 배면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 오일 레저버로부터 오일이 전기 유압 액추에이터로 공급되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
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.
본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치(10)는 전동 머신(electric machine)인 모터(11)를 동력원으로 사용하는 구동 장치이며 독자적으로 차량을 구동하는 장치로 사용될 수도 있고 내연기관을 동력원으로 사용하는 차량에 적용되어 내연기관과 함께 차량을 구동하는 장치로 사용될 수도 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치(10)는 차량의 구동을 위한 회전 구동력을 생성하는 모터(11), 모터(11)의 회전 구동력의 회전 속도를 각각 감속하는 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15), 그리고 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)에 의해 변속된 회전 동력을 제1 및 제2 출력 샤프트(1, 2)로 각각 선택적으로 전달하는 더블 클러치 유닛(17)을 포함한다. 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)에서 더블 클러치 유닛(17)의 회전 동력이 전달되는 과정에서 2차 감속이 이루어지도록 구성될 수 있으며, 더블 클러치 유닛(17)은 제1 및 제2 출력 샤프트(1, 2)로 회전 구동력의 전달을 조절하는 기능, 즉 소위 토크 벡터링(torque vectoring)을 구현할 수 있도록 구성된다.
모터(11)는 회전 요소인 로터(21), 그리고 로터(21)와 함께 회전하는 모터 샤프트(23)를 포함한다. 케이스(25)는 모터(11)를 수용하는 제1 케이스(251), 그리고 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)과 더블 클러치 유닛(17)을 수용하는 제2 케이스(252)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 케이스(251, 252)는 볼트와 같은 체결 수단을 통해 서로 체결될 수 있다.
모터 샤프트(23)의 회전 운동은 변속 유닛(13, 15)을 통해 더블 클러치 유닛(17)으로 전달된다. 즉 모터(11)의 토크는 모터 샤프트(23)와 변속 유닛(13, 15)을 통해 더블 클러치 유닛(17)으로 전달되며, 더블 클러치 유닛(17)은 전달된 토크를 두 개의 출력 샤프트(1, 2)로 나누어 전달할 수 있도록 구성된다. 나아가 출력 샤프트(1, 2)는 등속 조인트(도시되지 않음)를 통해 차량의 구동 휠에 연결되는 사이드 샤프트(side shaft)(도시되지 않음)에 각각 연결될 수 있다.
모터 샤프트(23)는 길이방향으로 연장되는 관통홀(231)을 구비하는 중공 샤프트로 구성될 수 있으며 제1 회전축(X1)을 중심으로 회전할 수 있도록 베어링(232)에 의해 케이스(25)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제1 및 제2 출력 샤프트(1, 2)는 제1 회전축(X1)을 중심으로 각각 회전할 수 있도록 동축으로 배열될 수 있으며, 제1 출력 샤프트(1)는 모터 샤프트(23)의 관통홀(231) 내에 동축으로 배열될 수 있다. 이러한 측면에서 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치(10)는 동축 타입(coaxial type)으로 분류될 수 있다.
모터 샤프트(23)는 외주면에 형성되는 구동 기어(233)를 구비한다. 구동 기어(233)는 모터 샤프트(23)의 외주면에서 원주방향으로 연장되어 링 형태를 가질 수 있으며, 이에 의해 구동 기어(233)는 모터(11)의 작동 시에 모터 샤프트(23)와 함께 제1 회전축(X1)을 중심으로 회전할 수 있다.
제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)은 모터 샤프트(23)의 회전을 서로 다른 회전 속도로 감속하여 더블 클러치 유닛(17)으로 전달할 수 있도록 구성된다. 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)은 기어의 치 결합을 통해 회전 속도를 줄이는 기어 장치를 통해 감속을 구현하도록 구성될 수 있다.
제1 변속 유닛(13)은 입력 기어(31), 변속 샤프트(33), 출력 기어(35) 그리고 변속 클러치(37)를 포함할 수 있으며, 마찬가지로 제2 변속 유닛(15)도 입력 기어(41), 변속 샤프트(43), 출력 기어(45) 그리고 변속 클러치(47)를 포함할 수 있다. 제1 변속 유닛(13)의 입력 기어(31)는 제1 회전축(X1)과 나란한 제2 회전축(X2)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성되고, 제2 변속 유닛(15)의 입력 기어(41)는 제1 회전축(X1)과 나란한 제3 회전축(X3)을 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다. 이때, 제1 내지 제3 회전축(X1, X2, X3)은 대략 V자 형상을 이루도록 배열될 수 있다.
변속 샤프트(33, 43)는 모터 샤프트(23)의 회전 구동력에 의해 각각 회전 구동될 수 있도록 구성된다. 제1 변속 유닛(13)의 변속 샤프트(33)는 제2 회전축(X2)을 중심으로 회전 가능하게 베벨 롤러 베어링(331, 332)에 의해 양측 단부가 케이스(25)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있고, 마찬가지로 제2 변속 유닛(15)의 변속 샤프트(43)는 제3 회전축(X3)을 중심으로 회전 가능하게 베벨 롤러 베어링(431, 432)에 의해 양측 단부가 케이스(25)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
입력 기어(31, 41)는 구동 기어(233)에 각각 치합되는 링 기어일 수 있으며, 중심부에 관통홀을 구비할 수 있으며, 변속 샤프트(33, 43)가 니들 베어링(312, 412)에 의해 지지되는 상태로 관통홀에 삽입될 수 있다. 입력 기어(31, 41)가 변속 샤프트(33, 43)에 대해 상대 회전 가능하도록 변속 샤프트(33, 43)에 지지될 수 있다. 변속 샤프트(33, 43)를 각각 둘러싸는 슬리브 부재(313, 413)가 구비될 수 있고, 입력 기어(31, 41)는 슬리브 부재(313, 413)에 지지되는 니들 베어링(312, 412)에 지지될 수 있다. 이에 의해, 입력 기어(31, 41)와 변속 샤프트(33, 43)의 상대 회전이 이루어질 수 있다.
모터 샤프트(23)의 회전 구동력은 입력 기어(31, 41) 및 변속 클러치(37, 47)를 통해서 변속 샤프트(33, 43)로 각각 전달된다. 변속 클러치(37, 47)는 동력 전달이 이루어지는 온(on) 상태와 동력 전달을 차단하는 오프(off) 상태 사이를 전환할 수 있도록 각각 구성된다. 입력 기어(31, 41)는 구동 기어(233)에 각각 치합되어 구동 기어(233)에 의해 회전 구동되며, 변속 클러치(37, 47)의 온 상태에서 입력 기어(31, 41)의 회전 구동력이 변속 샤프트(33, 43)로 전달된다. 제1 변속 유닛(13)의 변속 클러치(37)와 제2 변속 유닛(15)의 변속 클러치(47)는 구조 및 작동 방식의 면에서 동일하게 구성될 수 있다.
입력 기어(31, 41)는 변속 클러치(37, 47)를 통해 변속 샤프트(33, 43)에 선택적으로 회전적으로 구속될 수 있도록 각각 구성된다. 즉, 변속 클러치(37, 47)가 온 상태, 즉 회전력을 전달하는 상태에 있으면, 입력 기어(31, 41)가 변속 샤프트(33, 43)에 회전적으로 구속되어 입력 기어(31, 33)의 회전이 변속 클러치(37, 47)를 통해서 변속 샤프트(33, 43)로 전달된다. 반대로, 변속 클러치(37, 47)가 오프 상태, 즉 회전력을 전달하지 않는 상태에 있으면, 입력 기어(31, 41)가 변속 샤프트(33, 43)에 회전적으로 구속되지 않아 입력 기어(31, 41)의 회전이 변속 샤프트(33, 43)로 전달되지 않는다.
변속 클러치(37, 47)는 유압(hydraulic pressure)에 의해 작동하도록 구성될 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 변속 유닛(13)의 변속 클러치(37)는 클러치 허브(clutch hub)(371), 클러치 하우징(clutch housing)(372), 클러치 플레이트 패키지(clutch plate package)(373), 힘 전달 부재(374) 및 피스톤(375)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 변속 유닛(15)의 변속 클러치(47)는 클러치 허브(471), 클러치 하우징(472), 클러치 플레이트 패키지(473), 힘 전달 부재(474) 및 피스톤(475)를 포함한다. 나아가 변속 클러치(37, 47)는 힘 전달 부재(374, 474)와 피스톤(375, 475) 사이에 개재되어 힘 전달 부재(374, 474)를 회전 가능하게 지지하는 축방향 베어링(376, 476) 및 힘 전달 부재(374, 474)를 리턴시키기 위한 리턴 스프링(377, 477)을 더 포함할 수 있다.
피스톤(375, 475)은 고리 형상을 가지며 유압을 공급받을 수 있도록 케이스(25)에 형성되는 고리 형상의 유압 챔버(378, 478)에 제2 및 제3 회전축(X2, X3)의 방향으로 각각 이동 가능하게 배치된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 클러치 허브(371, 471)는 입력 기어(31, 41)와 함께 제2 및 제3 회전축(X2, X3)을 중심으로 회전하도록 입력 기어(31, 41)에 일체로 형성될 수 있으며, 클러치 하우징(372, 472)은 변속 샤프트(33, 43)와 함께 제2 및 제3 회전축(X2, X3)을 중심으로 회전하도록 변속 샤프트(33, 43)에 체결될 수 있다. 예를 들어, 클러치 하우징(372, 472)은 변속 샤프트(33, 43)와 함께 회전하도록 스플라인 결합을 통해 변속 샤프트(33, 43)에 체결될 수 있다.
클러치 플레이트 패키지(373, 473)는 클러치 허브(371, 471)와 클러치 하우징(372, 472)에 각각 연결되어 선택적 회전 동력의 전달을 구현할 수 있도록 구성된다. 클러치 플레이트 패키지(373, 473)는 클러치 허브(371, 471)와 클러치 하우징(372, 472) 사이의 공간에 배치되며, 주지된 바와 같이 교대로 배치되는 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제2 클러치 플레이트를 포함할 수 있다. 제1 클러치 플레이트는 클러치 허브(371, 471)에 대해 상대 회전이 구속되어 함께 회전하고 동시에 제2 및 제3 회전축(X2, X3)의 방향으로 클러치 허브(371, 471)에 대해 상대 이동할 수 있도록 클러치 허브(371, 471)에 체결된다. 제2 클러치 플레이트는 클러치 하우징(372, 472)에 대해 상대 회전이 구속되어 함께 회전하고 동시에 제2 및 제3 회전축(X2, X3)의 방향으로 클러치 하우징(372, 472)에 대해 상대 이동할 수 있도록 클러치 하우징(372, 472)에 체결된다. 클러치 플레이트 패키지(373, 473)는 축방향 베어링(379, 479)에 의해 클러치 하우징(372, 472)에 지지될 수 있다.
힘 전달 부재(374, 474)는 유압 챔버(378, 478)의 유압에 의한 피스톤(375, 475)의 이동에 의해 생성된 축방향 힘을 클러치 플레이트 패키지(373, 473)로 전달할 수 있도록 구성된다. 힘 전달 부재(374, 474)는 피스톤(375, 475)의 회전축(X2, X3)의 방향으로의 이동 시에 피스톤(375, 475)에 밀려 함께 회전축(X2, X3)의 방향으로 이동하며, 힘 전달 부재(374, 474)는 회전축(X2, X3)의 방향으로의 이동에 의해 클러치 플레이트 패키지(373, 473)을 가압한다. 이를 위해, 입력 기어(31, 41)를 관통하여 클러치 플레이트 패키지(373, 473)을 가압할 수 있도록 구성되는 가압 돌기(3741, 4741)를 포함한다. 이때, 힘 전달 부재(374, 474)는 축방향 베어링(376, 476)에 의해 피스톤(375, 475)에 상대 회전 가능하게 지지되어 입력 기어(31, 41)와 함께 회전하도록 구성된다. 힘 전달 부재(374, 474)는 입력 기어(31, 41)을 마주하도록 배치되며, 리턴 스프링(377, 477)에 의해 입력 기어(31, 41)에 대해 탄성적으로 지지된다. 유압 챔버(378, 478)에 유압이 공급되면, 피스톤(375, 475)이 도 4에서 좌측으로 이동하며, 그에 따라 힘 전달 부재(374, 474)도 좌측으로 이동하여 클러치 플레이트 패키지(373, 473)를 가압한다. 유압 챔버(378, 478)로의 유압의 공급에 의해 힘 전달 부재(374, 474)가 클러치 플레이트 패키지(373, 473)를 가압하면, 교대로 배치된 제1 클러치 플레이트와 제2 클러치 플레이트가 서로 밀착되어 마찰이 발생하며 그에 의해 입력 기어(31, 41)의 회전 동력이 변속 샤프트(33, 43)로 전달된다. 반면, 유압 챔버(378, 478)로의 유압 공급의 해제되면 리턴 스프링(377, 477)의 탄성 복원력에 의해 힘 전달 부재(374, 474)가 입력 기어(31, 41)로부터 멀어지고, 그에 따라 클러치 플레이트 패키지(373, 474)의 가압이 해제되어 입력 기어(31, 41)와 변속 샤프트(33, 43) 사이의 회전 동력의 전달이 차단된다. 이와 같은 변속 클러치(37, 47)의 작용에 의해 입력 기어(31, 41)의 회전 동력이 변속 샤프트(33, 43)로 선택적으로 전달될 수 있으며, 이에 의해 서로 다른 감속비를 갖는 제1 변속 유닛(13) 또는 제2 변속 유닛(15)을 통해 원하는 감속이 이루어진 회전 동력이 더블 클러치 유닛(17)으로 전달될 수 있다.
변속 샤프트(33, 43)의 회전 동력은 그 외주면에 형성된 출력 기어(35, 45)를 통해 더블 클러치 유닛(17)으로 전달될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 출력 기어(35, 45)는 더블 클러치 유닛(17)의 클러치 하우징(51)의 외주면에 구비되는 환형 입력 기어(53, 54)에 각각 치합된다. 이에 따라 더블 클러치 유닛(17)의 입력 요소로 작용하는 클러치 하우징(51)이 변속 샤프트(33, 43)에 의해 회전할 수 있다. 이때, 변속 샤프트(33, 43)의 출력 기어(35, 45) 및 이에 치합되는 더블 클러치 유닛(17)의 환형 입력 기어(53, 54)는 헬리컬 치(helical teeth)를 구비할 수 있으며 원하는 감속이 이루어지는 비를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 출력 기어(35, 45)가 동일한 크기를 갖고 동일 회전 속도로 회전하도록 형성되는 조건에서 제1 변속 유닛(13)의 출력 기어(35)에 치합되는 제1 환형 입력 기어(53)가 제2 변속 유닛(15)의 출력 기어(45)에 치합되는 제2 환형 입력 기어(54)보다 크면, 제1 변속 유닛(13)의 출력 기어(35)를 통해 더블 클러치 유닛(17)의 회전 동력이 전달될 때 상대적으로 더 큰 감속이 이루어질 수 있다. 이와 같은 방식으로 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15) 중 어느 하나를 통해 더블 클러치 유닛(17)으로 회전 동력이 전달됨으로써, 두 개의 서로 다른 감속비, 즉 2단 변속이 구현될 수 있다.
클러치 하우징(51)은 서로 체결되는 두 개의 클러치 하우징(511, 512)을 포함할 수 있으며, 두 개의 클러치 하우징(511, 512)는 함께 회전하도록 체결 볼트에 의해 서로에 대해 고정적으로 체결될 수 있다. 클러치 하우징(51)은 양측 단부가 베벨 롤러 베어링(513, 514)에 의해 케이스(25)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있다.
더블 클러치 유닛(17)은 서로 독립적으로 작동할 수 있는 두 개의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 구현한다. 더블 클러치 유닛(17)은 입력 요소인 클러치 하우징(51)을 통해 입력된 회전 동력을 제1 출력 샤프트(1) 및 제2 출력 샤프트(2)로 각각 선택적으로 전달하기 위한 제1 토크 벡터링 클러치(171)와 제2 토크 벡터링 클러치(172)를 구현한다. 더블 클러치 유닛(17)은 클러치 하우징(51)을 입력 요소로 공통으로 사용하고, 클러치 하우징(51) 내에 배치되는 제1 및 제2 클러치 허브(55, 56) 및 제1 및 제2 클러치 플레이트 패키지(57, 58)를 각각 포함한다. 제1 토크 벡터링 클러치(171)는 클러치 하우징(51), 제1 클러치 허브(55) 및 제1 클러치 플레이트 패키지(57)를 통해서 구현되고, 제2 토크 벡터링 클러치(172)는 클러치 하우징(51), 제2 클러치 허브(56) 및 제2 클러치 플레이트 패키지(58)를 통해서 구현된다.
토크가 두 개의 클러치 플레이트 패키지, 즉 제1 및 제2 클러치 플레이트 패키지(57, 58)를 통해 클러치 하우징(51)로부터 제1 및 제2 클러치 허브(55, 56)로 각각 전달될 수 있다. 주지된 바와 같이, 각 클러치 플레이트 패키지(57, 58)는 축방향, 즉 제1 회전축(X1)의 방향으로 교대로 배치되는 복수의 제1 클러치 플레이트와 복수의 제2 플레이트를 각각 포함할 수 있다. 제1 및 제2 클러치 플레이트는 각각 링 모양의 디스크 형상을 가질 수 있다. 제1 클러치 플레이트는 축방향으로 가능하고 원주방향으로 구속되도록 클러치 허브(55, 56)에 각각 체결되고, 제2 클러치 플레이트는 축방향으로 이동 가능하고 원주방향으로 구속되도록 클러치 하우징(51)에 각각 체결된다. 제1 클러치 허브(55)는 제1 출력 샤프트(1)를 회전 구동할 수 있도록 회전적으로 구속되는 방식, 예를 들어 스플라인 결합 방식으로 제1 출력 샤프트(1)에 체결되고, 제2 클러치 허브(56)는 제2 출력 샤프트(2)를 회전 구동할 수 있도록 회전적으로 구속되는 방식, 예를 들어 스플라인 결합 방식으로 제2 출력 샤프트(2)에 체결된다.
더블 클러치 유닛(17)은 모터(11)에 대해 동축으로 배열될 수 있으며, 클러치 하우징(51)은 모터 샤프트(23)의 회전축(X1)과 동축을 이루는 상태로 베벨 롤러 베어링(513, 514)에 의해 케이스(25)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
제1 및 제2 클러치 허브(55, 56)는 회전축(X1)을 중심으로 독립적으로 회전할 수 있도록 배치된다. 또한 제1 클러치 허브(55)는 제1 출력 샤프트(1)와 함께 회전하도록 회전적으로 고정되는 방식으로 제1 출력 샤프트(1)에 체결되며, 제2 클러치 허브(56)는 제2 출력 샤프트(2)와 함께 회전하도록 회전적으로 고정되는 방식으로 제2 출력 샤프트(2)에 연결된다. 제1 및 제2 출력 샤프트(1, 2)와 각각 함께 회전하는 제1 및 제2 클러치 허브(55, 56)는 클러치 하우징(51)에 대한 상대 회전이 가능하도록 반경방향 베어링(551, 561)에 의해 클러치 하우징(51)에 대해 각각 회전 가능하게 지지되고, 다른 한편으로는 서로에 대해 상대 회전이 가능하도록 축방향 베어링(552)을 통해 서로에 대해 회전 가능하게 지지된다.
더블 클러치 유닛(17)은 유압에 의해 제1 및 제2 클러치 플레이트 패키지(57. 58)를 작동시키기 위한 구조를 포함한다. 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 제1 클러치 플레이트 패키지(57)의 작동을 위해 피스톤(61)과 힘 전달 부재(62)가 구비되고, 제2 클러치 플레이트 패키지(58)의 작동을 위해 피스톤(71)과 힘 전달 부재(72)가 구비된다. 제1 클러치 플레이트 패키지(57)의 작동을 위한 피스톤(61)과 힘 전달 부재(62)는 제1 클러치 플레이트 패키지(57)에 가까운 더블 클러치 유닛(17)의 일측에 배치되고, 제2 클러치 플레이트 패키지(58)의 작동을 위한 피스톤(71)과 힘 전달 부재(72)는 제2 클러치 플레이트 패키지(58)에 가까운 더블 클러치 유닛(17)의 타측에 배치된다. 피스톤(61, 71)과 힘 전달 부재(62, 72)는 제1 및 제2 출력 샤프트(1, 2)를 둘러싸는 대략 링 형상을 가지며 제1 회전축(X1)의 방향을 따라 배열된다.
피스톤(61)은 유압을 공급받을 수 있는 유압 챔버(63)에 제1 회전축(X1)의 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 공급된 유압에 의해 제1 클러치 플레이트 패키지(57)를 향해 이동할 수 있도록 구성된다. 피스톤(61)의 제1 회전축(X1)의 방향으로의 이동은 힘 전달 부재(62)의 제1 회전축(X1)의 방향으로의 이동으로 이어지며, 힘 전달 부재(62)의 이동에 의해 제1 클러치 플레이트 패키지(57)의 가압이 이루어져 제1 클러치 플레이트 패키지(57)의 작동 상태, 즉 회전 동력 전달 상태가 구현될 수 있다. 이러한 작동을 위해, 힘 전달 부재(62)는 클러치 하우징(51)을 관통하여 제1 클러치 플레이트 패키지(57)를 가압할 수 있도록 구성되는 가압 돌기(621)를 구비하며, 이를 위해 힘 전달 부재(62)는 클러치 하우징(51)과 함께 회전하도록 구성된다. 회전하지 않는 피스톤(61)의 선형 거동을 회전하는 힘 전달 부재(62)로 전달하기 위해, 피스톤(61)과 힘 전달 부재(62) 사이에 링 형태의 지지 부재(64)와 축방향 베어링(65)이 개재될 수 있다. 한편, 피스톤(61)이 유압 공급의 해제 시 제1 클러치 플레이트(57)로부터 멀어지는 방향으로 리턴될 수 있도록 피스톤(61)은 리턴 스프링(66)에 의해 탄성적으로 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의해, 유압 챔버(63)에 유압이 공급되면 피스톤(61)과 그에 지지된 힘 전달 부재(62)가 제1 회전축(X1)의 방향을 따라 제1 클러치 플레이트(57)로 접근하여 제1 클러치 플레이트(57)의 동력 전달 상태가 구현되고, 유압 챔버(63)로의 유압 공급 해제 시 피스톤(61)의 리턴이 이루어져 제1 클러치 플레이트(57)의 동력 전달 상태가 해제된다. 또한 공급되는 유압의 세기를 조절하여 제1 클러치 플레이트 패키지(57)의 클러치 플레이트 사이의 마찰력의 크기를 조절함으로써, 제1 출력 샤프트(1)로 전달되는 회전 동력의 토크를 조절할 수 있다.
제2 클러치 플레이트 패키지(57)의 작동도 유사한 구조 및 방식으로 이루어질 수 있다. 제2 클러치 플레이트 패키지(58)의 작동을 위해, 피스톤(71)이 유압 챔버(73)에 제1 회전축(X1)의 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 피스톤(71)의 이동은 가압 돌기(721)를 구비하는 힘 전달 부재(72)로 이어진다. 피스톤(71)의 이동을 힘 전달 부재(72)로 전달하기 위한 지지 부재(74)와 축방향 베어링(75)기 피스톤(71)과 힘 전달 부재(72) 사이에 개재되고, 피스톤(71)의 리턴 거동을 위한 리턴 스프링(76)이 구비된다. 유압 챔버(73)로의 유압 공급에 의해 제2 클러치 플레이트(58)의 동력 전달 상태가 구현될 수 있고, 이에 의해 제2 출력 샤프트(2)로의 회전 동력의 전달 및 토크의 조절이 이루어질 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 4개의 클러치 플레이트 패키지, 즉 제1 변속 유닛(13)의 클러치(37), 제2 변속 유닛(15)의 클러치(47), 그리고 더블 클러치 유닛(17)의 토크 벡터링 클러치(171, 172)의 작동을 위한 유압 공급이 필요하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 도 1 및 도 6을 참조하면, 각 클러치(37, 47, 171, 172) 별로 별도로 구비된 전기 유압 액추에이터(electro-hydraulic actuator)(81, 82, 83, 84)를 통해서 유압 공급이 이루어지도록 구성된다. 네 개의 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)는 케이스(25)에 설치되어 해당하는 클러치(37, 47, 171, 172)로 유압을 공급할 수 있도록 구성된다. 각 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)는 해당하는 클러치(37, 47, 171, 172)의 근처에 위치하도록 케이스(25)에 고정될 수 있다. 즉, 도1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 클러치(37, 47)를 각각 작동시키기 위한 유압을 공급하는 전기 유압 액추에이터(81, 82)는 제2 및 제3 회전축(X2, X3)와 각각 나란하게 연장되는 상태로 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 변속 샤프트(33, 43)의 근처에 위치하도록 케이스(25)에 설치된다. 그리고, 도 1, 도 3 및 도 5를 참조하면, 더블 클러치 유닛(17)의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 작동시키기 위한 유압을 공급하는 전기 유압 액추에이터(83, 84)는 제1 회전축(X1)과 각각 나란하게 연장되는 상태로 더블 클러치 유닛(17)의 근처에 위치하도록 케이스(25)에 설치된다. 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)는 전기에 의해 생성되는 자체 동력에 의해 작동 유체를 가압하여 유압을 생성할 수 있도록 각각 구성되고, 예를 들어 모터, 그리고 모터의 출력축의 회전에 의해 선형 병진 운동을 할 수 있도록 구성되는 가동 요소를 각각 포함할 수 있다.
도 4에는 제2 변속 유닛(15)의 변속 클러치(47)로 유압을 공급하기 위한 전기 유압 액추에이터(82) 및 유압 공급 라인(85)이 예시적으로 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 전기 유압 액추에이터(82)는 제2 변속 유닛(15)의 변속 샤프트(43)의 근처에 배치되며, 유압 생성을 위한 가동 요소(821)가 제3 회전축(X3)과 나란한 방향으로 이동하여 작동 유체를 압축하여 유압을 생성하도록 구성된다. 전기 유압 액추에이터(82)에서 생성된 유압은 케이스(25)에 형성된 유압 공급 라인(85)을 통해서 유압 챔버(478)로 공급된다. 위에서 설명한 바와 같이 유압 챔버(478)로 공급된 유압에 의해 피스톤(475)의 이동이 이루어지며, 그에 의해 변속 클러치(47)의 동력 전달 상태가 구현될 수 있다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동 요소(821)의 이동 방향은 변속 샤프트(43)의 회전축(X3)과 나란하고, 전기 유압 액추에이터(82)는 제3 회전축(X3)의 방향을 기준으로 변속 샤프트(43)에 형성된 출력 기어(45)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 또한 유압 공급 라인(85)은 제3 회전축(X3)과 나란한 방향으로 변속 클러치(47)와 입력 기어(41)의 외측을 경유하여 유압 챔버(478)로 연결될 수 있다. 구체적으로, 유압 공급 라인(85)은 변속 샤프트(43)의 회전축(X3)과 나란한 제1 부분(851), 그리고 제1 부분(851)의 끝단에서 변속 샤프트(43)의 회전축(X3)과 수직인 방향으로 연장되는 제2 부분(852)을 포함한다. 이와 같은 가동 요소(821)의 배열 및 유압 공급 라인(85)의 궤적에 의해 컴팩트한 디자인이 가능하다.
유압 공급 라인(85)을 통해 공급되는 작동 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(87)가 구비될 수 있다. 압력 센서(87)에 의해 검출된 작동 유체의 압력은 컨트롤 유닛(도시되지 않음)으로 전송될 수 있으며, 컨트롤 유닛은 수신된 압력 정보를 기초로 전기 유압 액추에이터(81)의 작동을 제어할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 제1 변속 유닛(13)의 변속 클러치(37)를 작동시키기 위한 유압을 생성하는 전기 유압 액추에이터(81)도 제2 변속 유닛(15)의 변속 클러치(47)를 작동시키기 위한 유압을 생성하는 전기 유압 액추에이터(82)와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 전기 유압 액추에이터(81)의 가동 요소는 제2 회전축(X2)과 나란하고, 전기 유압 액추에이터(81)에서 생성된 유압은 제2 회전축(X2)과 나란한 방향으로 제1 변속 유닛(13)의 변속 클러치(37)와 입력 기어(31)의 외측을 경유하여 유압 챔버(378)로 공급된다.
도 5에는 더블 클러치 유닛(17)의 변속 클러치(172)로 유압을 공급하기 위한 전기 유압 액추에이터(84) 및 유압 공급 라인(86)이 예시적으로 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 전기 유압 액추에이터(84)는 더블 클러치 유닛(17)의 근처에 배치되며, 유압 생성을 위한 가동 요소(841)가 제1 회전축(X1)과 나란한 방향으로 이동하여 작동 유체를 압축하여 유압을 생성하도록 구성된다. 전기 유압 액추에이터(84)에서 생성된 유압은 케이스(25)에 형성된 유압 공급 라인(86)을 통해서 유압 챔버(73)로 공급된다. 위에서 설명한 바와 같이 유압 챔버(73)로 공급된 유압에 의해 피스톤(61)의 이동이 이루어지며, 그에 의해 토크 벡터링 클러치(172)의 동력 전달 상태가 구현될 수 있다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 가동 요소(841)의 이동 방향은 클러치 하우징(51)의 회전 중심인 제1 회전축(X1)과 나란하고, 전기 유압 액추에이터(84)는 제1 회전축(X1)의 방향을 기준으로 더블 클러치 유닛(17)에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 또한 유압 공급 라인(86)은 제1 회전축(X1)과 나란한 방향으로 더블 클러치 유닛(17)의 외측을 경유하여 유압 챔버(73)로 연결될 수 있다.
유압 공급 라인(86)을 통해 공급되는 작동 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(88)가 구비될 수 있다. 압력 센서(88)에 의해 검출된 작동 유체의 압력은 컨트롤 유닛(도시되지 않음)으로 전송될 수 있으며, 컨트롤 유닛은 수신된 압력 정보를 기초로 전기 유압 액추에이터(84)의 작동을 제어할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 더블 클러치 유닛(17)의 토크 벡터링 클러치(171)를 작동시키기 위한 유압을 생성하는 전기 유압 액추에이터(83)도 상기한 전기 유압 액추에이터(84)와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 전기 유압 액추에이터(83)의 가동 요소는 제1 회전축(X1)과 나란하고, 전기 유압 액추에이터(83)에서 생성된 유압은 유압 챔버(63)로 공급된다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 변속 유닛(13)의 변속 클러치(37)를 구동하기 위한 전기 유압 액추에이터(81), 제2 변속 유닛(15)의 변속 클러치(47)를 구동하기 위한 전기 유압 액추에이터(82), 그리고 더블 클러치 유닛(17)의 두 개의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 각각 구동하기 위한 전기 유압 액추에이터(83, 84)가 더블 클러치 유닛(17)의 서로 인접하게 배치되는 두 개의 환형 입력 기어(53, 54)와 제1 회전축(X1)을 따라 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치된다. 이에 의해, 전동 구동 장치(10)의 제1 회전축(X1)의 방향으로의 길이가 최소화될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 위에서 설명한 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)로 공급되는 오일을 저장하는 오일 레저버(oil reservoir)(9)가 구비된다. 오일 레저버(9)는 케이스(25)의 상단 부분에 위치할 수 있으며 오일이 중력에 의해 각 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)로 이동할 수 있도록 구성된다. 한편, 케이스(25) 내부 공간이 오일로 완전히 채워지지 않기 때문에, 도 9에 도시된 바와 같이 케이스(25)의 내부 공간의 하부의 오일을 상부에 위치하는 오일 레저버(9)로 이동시키기 위한 수단이 필요하다. 본 발명의 실시예에서는 변속 유닛(13, 15)의 입력 기어(31, 41) 중 하나 이상의 회전에 의한 힘에 의해 오일이 상부로 옮겨지는 현상, 즉 처닝(churning) 현상을 이용하여 케이스(25)의 하부에 채워진 오일이 케이스(25)의 상부에 위치하는 오일 레저버(9)로 이동되도록 한다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.
도 7을 참조하면, 오일 레저버(9)는 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)의 근처에 위치하도록 케이스(25)에 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이 더블 클러치 유닛(17)의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(83, 84)가 상측 부분에 양측으로 배치되고 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 변속 클러치(37, 47)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(81, 82)가 그보다 아래 부분의 양측에 배치되는 경우, 오일 레저버(9)는 네 개의 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)의 배열에 맞게 오일을 공급할 수 있는 구조를 갖도록 형성된다.
도 7, 도 8 및 도 11 내지 도 13을 참조하면, 오일 레저버(9)는 상부 레저버 파트(91), 그리고 상부 레저버 파트(91)의 바닥에서 하방향으로 연장되어 형성되는 한 쌍의 하부 레저버 파트(92, 93)를 포함한다. 상부 레저버 파트(91)는 한 쌍의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(83, 84)의 근처에 배치되어 전기 유압 액추에이터(83, 84)로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되고, 하부 레저버 파트(92, 93)는 제1 변속 클러치(37)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(81)와 제2 변속 클러치(47)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(82)은 근처에 각각 배치되어 전기 유압 액추에이터(81, 82)로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성된다.
상부 레저버 파트(91)는 한 쌍의 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(83, 84)가 차지하는 영역을 커버할 수 있도록 횡방향으로 연장되어 형성된다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 상부 레저버 파트(91)의 상단에는 오일의 유입을 위한 오일 유입구(94)가 형성된다. 앞에서 설명한 것처럼 변속 유닛(13, 15)의 입력 기어(31, 41) 중 하나 이상의 회전에 의한 힘에 의해 케이스(25) 내에서 상부로 이동한 오일이 오일 유입구(94)를 통해서 오일 레저버(9)로 유입될 수 있도록 구성된다. 한편, 상부 레저버 파트(91)는 케이스(25)와의 결합을 위한 체결 볼트(914)가 삽입되어 체결되는 체결 홀(913)을 구비할 수 있다.
도 11 및 도 13을 참조하면, 토크 벡터링 클러치(171, 172)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(83, 84)로 각각 오일을 공급하기 위한 오일 공급홀(911, 912)이 상부 레저버 파트(91)의 횡방향 양측 단부에 각각 형성된다. 전기 유압 액추에이터(83, 84)는 오일 공급홀(911, 912)을 통해서 각각 공급된 오일을 가압하여 토크 벡터링 클러치(171, 172)로 공급한다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 레저버(9)의 오일은 오일 공급홀(911)을 통해 케이스(25)의 오일 통로(255)를 통해 화살표 방향으로 흘러 토크 벡터링 클러치(171)를 구동하기 위한 오일 챔버(63)으로 공급될 수 있다.
하부 레저버 파트(92, 93)는 상부 레저버 파트(91)에서 대략 하방향으로 각각 연장되어 형성될 수 있다. 이에 의해 오일 유입구(94)로 유입된 오일은 상부 레저버 파트(91)를 통해 하부 레저버 파트(92, 93)로 유입된다. 구체적으로, 도 11 내지 도 13을 참조하면, 하부 레저버 파트(92, 93)는 외측으로 경사진 하방향으로 연장되는 제1 부분(922, 932), 그리고 제1 부분(922, 932)의 하측 단에서 횡방향으로 연장되는 제2 부분(923, 933)을 포함할 수 있다. 도 11 및 도 13에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 변속 클러치(37, 47)를 작동시키기 위한 전기 유압 액추에이터(81, 82)로 오일을 공급하기 위한 오일 공급홀(921, 931)이 제2 부분(923, 933)의 외측 단부에 각각 형성된다. 전기 유압 액추에이터(81, 82)는 오일 공급홀(921, 931)을 통해서 각각 공급된 오일을 가압하여 변속 클러치(37, 47)로 공급한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 앞에서 설명한 바와 같이, 변속 유닛(13, 15)의 입력 기어(31, 41) 중 하나 이상의 회전에 의해 오일에 가해지는 힘에 의해 오일이 케이스(25) 내에서 상부로 이동하여 오일 레저버(9)로 자동적으로 유입되도록 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 전동 구동 장치(10)의 케이스(25)는 누유 등을 제외하면 오일이 계속 유지되는 폐쇄 오일 회로를 구성하며, 이에 따라 전동 구동 장치(10)의 작동, 즉 입력 기어(31, 41)의 회전에 의한 오일 처닝에 의해 케이스(25) 내의 공간의 하부를 채우는 오일이 전기 유압 액추에이터(81, 82, 83, 84)로 자동적으로 공급되고 또한 케이스(25) 내에 골고루 비산되어 원활한 윤활이 이루어질 수 있다.
입력 기어(31, 41)의 회전에 의해 야기되는 오일의 유동을 오일 레저버(9)의 오일 유입구(94)로 가이드하기 위한 처닝 오일 통로(96)가 구비된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 처닝 오일 통로(96)는 제1 변속 유닛(15)의 입력 기어(41)의 회전에 의해 상방향으로 비산되는 오일이 유입될 수 있는 위치와 케이스(25)의 상단을 연결하도록 형성될 수 있다. 도 9에 예시적으로 도시된 바와 같이, 처닝 오일 통로(96)은 입력 기어(41)의 상단에서부터 케이스(25)의 가장자리를 따라 케이스(25)의 상단까지 연장될 수 있다. 특히, 처닝 오일 통로(96)는, 차량의 전진 구동을 위해 제1 및 제2 변속 유닛(13, 15)의 입력 기어(31, 41)가 도 9에서 반시계 방향의 화살표 방향으로 회전하고 그에 따라 더블 클러치 유닛(17)의 클러치 하우징(51)이 시계 방향의 화살표 방향으로 회전할 때, 입력 기어(41)의 회전에 의해 비산된 오일이 유입될 수 있도록 형성된다. 처닝에 의해 비산된 오일은 화살표 방향으로 처닝 오일 통로(96)를 상방향으로 이동한다. 통상 차량의 전진 주행이 많이 이루어지는 것을 고려하여 차량의 전진 이동을 위한 입력 기어(41)의 회전 시 비산된 오일이 처닝 오일 통로(96)로 유입되도록 함으로써 처닝에 의해 비산된 오일이 보다 안정적으로 오일 레저버(9)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 처닝 오일 통로(96)는 케이스(25) 내에 형성된 격벽(961)에 의해 형성될 수 있다.
처닝 오일 통로(96)를 통해 케이스(25)의 상부로 이동한 오일을 일시적으로 저장하는 처닝 오일 저장 공간(97)이 구비된다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 처닝 오일 통로(96)는 처닝 오일 저장 공간(97)에 연결되며, 처닝 오일은 처닝 오일 저장 공간(97)을 경유하여 오일 레저버(9)로 유입된다. 처닝 오일 저장 공간(97)은 처닝 오일 통로(96)의 상측 끝단에서 하방향으로 함몰된 형태의 공간으로 이루어질 수 있다. 처닝 오일 저장 공간(97)의 오일은 도 10의 화살표를 따라 이동하여 연결 통로(972)를 통해 오일 레저버(9)의 오일 유입구(94)로 유입된다. 이때, 처닝 오일 통로(96)와 오일 레저버(9)는 연결 통로(972)를 사이에 두고 제1 회전축(X1)의 방향을 따라 인접하게 배치되는 것을 알 수 있으며, 도 9에서 처닝 오일 통로(96)의 깊이방향 뒤쪽에 오일 레저버(9)가 배치된다.
한편, 전동 구동 장치(10)로 오일을 보충하기 오일 보충 인렛(98)이 처닝 오일 저장 공간(97) 또는 연결 통로(972)에 해당하는 케이스(25)의 상단부에 형성될 수 있다. 전동 구동 장치(10)가 정해진 시간만큼 작동한 후 또는 오일 감소로 오일 보충이 필요한 경우 등 필요에 따라 오일 보충 인렛(98)을 통해 오일의 보충이 이루어질 수 있다. 오일 보충 인렛(98)에는 플러그(95)가 삽입되어 있으며, 오일 보충이 필요한 경우 플러그(95)을 빼고 오일 보충 인렛(98)을 통해 오일을 보충할 수 있다. 오일 보충 인렛(98)을 통해 오일을 주입하면 주입된 오일은 처닝 오일 저장 공간(97)으로 통해 오일 레저버(9)로 유입될 수 있으며, 이때 보충되는 오일이 처닝 오일 통로(96)를 통해 케이스(25)의 하부로 먼저 흐르는 것을 방지하기 위해 처닝 오일 저장 공간(97)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 처닝 오일 통로(96) 측에 형성되는 오일 이동 방지턱(971)을 구비한다. 오일 이동 방지턱(971)에 의해 오일 보충 시 오일이 처닝 오일 통로(96)로 먼저 흘러가지 않고 연결 통로(972)를 통해 오일 레저버(9)로 먼저 유입될 수 있다.
또한 오일 보충에 의해 오일 레저버(9)가 오일로 충분히 채워진 후에는 주입되는 오일이 케이스(25) 내부 공간으로 흘러갈 수 있도록 하기 위해, 오일 레저버(9)의 오일 유입구(94)를 형성하는 상단(941)과 마주하는 케이스(25)의 부분 사이에 틈(942)이 형성된다. 이에 의해 오일이 도 10에 표시된 높이만큼 오일 레저버(9)를 채운 후에는 틈(942)을 통해 케이스(25) 내부 공간으로 흘러갈 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 여러 변경 및 수정 형태를 포함한다.
10: 전동 구동 장치
11: 모터
21: 로터
23: 모터 샤프트
13, 15: 변속 유닛
17: 더블 클러치 유닛
171, 172: 토크 벡터링 클러치
1, 2: 출력 샤프트
25: 케이스
251: 제1 케이스
252: 제2 케이스
X1, X2, X3: 회전축
231: 관통홀
232: 베어링
233: 구동 기어
31, 41: 입력 기어
33, 43: 변속 샤프트
35, 45: 출력 기어
37, 47: 변속 클러치
331, 332, 431, 432: 베벨 롤러 베어링
311, 411: 관통홀
312, 412: 니들 베어링
313, 413: 슬리브 부재
371, 471: 클러치 허브
372, 472: 클러치 하우징
373, 473: 클러치 플레이트 패키지
374, 474: 힘 전달 부재
375, 475: 피스톤
376, 476: 축방향 베어링
377, 477: 리턴 스프링
378, 478: 유압 챔버
379, 479: 축방향 베어링
51: 클러치 하우징
53, 54: 환형 입력 기어
511, 512: 클러치 하우징
513, 514: 베벨 롤러 베어링
515: 체결 볼트
55, 56: 클러치 허브
57, 58: 클러치 플레이트 패키지
551, 561: 반경방향 베어링
552: 축방향 베어링
61, 71: 피스톤
62, 72: 힘 전달 부재
63, 73: 유압 챔버
64, 74: 지지 부재
65, 75: 축방향 베어링
66, 76: 리턴 스프링
81, 82, 83, 84: 전기 유압 액추에이터
811, 841: 가동 요소
85, 86: 유압 공급 라인
87, 88: 압력 센서
9: 오일 레저버
91: 상부 레저버 파트
92, 93: 하부 레저버 파트
911, 912, 921, 931: 오일 공급홀
96: 처닝 오일 통로
97: 처닝 오일 저장 공간
98: 오일 보충 인렛
95: 플러그

Claims (9)

  1. 케이스,
    회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛,
    유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛,
    상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고
    상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 오일 레저버를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 토크 벡터링 클러치로 유압을 각각 공급하기 위한 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터는 횡방향을 따라 상기 케이스에 설치되고,
    상기 제1 및 제2 변속 클러치로 유압을 각각 공급하기 위한 상기 제1 및 제2 전기 유압 액추에이터는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터의 아래에서 횡방향을 따라 상기 케이스에 설치되고,
    상기 오일 레저버는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급할 수 있도록 구성되는 상부 레저버 파트, 그리고 상기 상부 레저버 파트에서 하방향으로 각각 연장되며 상기 제1 전기 유압 액추에이터 및 상기 제2 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 제1 하부 레저버 파트 및 제2 하부 레저버 파트를 포함하는 전동 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부 레저버 파트의 양측 단부에는 상기 제3 및 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급하기 위한 제1 및 제2 오일 공급홀이 각각 형성되고,
    상기 제1 하부 레저버 파트의 단부에는 상기 제1 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급하기 위한 제3 오일 공급홀이 형성되고,
    상기 제2 하부 레저버 파트의 단부에는 상기 제2 전기 유압 액추에이터로 오일을 공급하기 위한 제4 오일 공급홀이 형성되는 전동 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 제1 입력 기어와 상기 제2 입력 기어 중 어느 하나의 회전에 의해 처닝되어 상방향으로 이동하는 오일을 상기 오일 레저버로 안내하기 위한 처닝 오일 통로를 형성하는 전동 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 케이스의 상단부에 형성되며 상기 처닝 오일 통로를 통해 유입된 오일을 저장하는 처닝 오일 저장 공간, 그리고 상기 처닝 오일 저장 공간의 오일이 상기 오일 레저버로 유입될 수 있도록 상기 처닝 오일 저장 공간과 상기 오일 레저버의 오일 유입구를 연결하는 연결 통로를 포함하는 전동 구동 장치.
  6. 케이스,
    회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛,
    유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛,
    상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고
    상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 오일 레저버를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 제1 입력 기어와 상기 제2 입력 기어 중 어느 하나의 회전에 의해 처닝되어 상방향으로 이동하는 오일을 상기 오일 레저버로 안내하기 위한 처닝 오일 통로를 형성하고,
    상기 케이스는 상기 케이스의 상단부에 형성되며 상기 처닝 오일 통로를 통해 유입된 오일을 저장하는 처닝 오일 저장 공간, 그리고 상기 처닝 오일 저장 공간의 오일이 상기 오일 레저버로 유입될 수 있도록 상기 처닝 오일 저장 공간과 상기 오일 레저버의 오일 유입구를 연결하는 연결 통로를 포함하고,
    상기 오일 레저버는 오일의 보충을 위한 오일 보충 인렛을 구비하고,
    상기 오일 보충 인렛으로 유입된 오일의 적어도 일부는 상기 오일 저장 공간으로 유입된 후 상기 오일 레저버로 유입되도록 구성되고,
    상기 처닝 오일 저장 공간은 상기 오일의 보충 시 상기 오일이 상기 처닝 오일 통로로 흘러가는 것을 방지하기 위한 이동 방지턱을 구비하는 전동 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오일 보충 인렛을 통한 상기 오일의 보충 시에 상기 오일이 상기 오일 레저버의 상부 레저버 파트를 정해진 높이만큼 채운 후 상기 유입구를 통해 상기 케이스 내로 이동하도록 상기 오일 유입구의 상단과 상기 케이스의 마주하는 부분 사이에 틈이 형성되는 전동 구동 장치.
  8. 케이스,
    회전 가능한 모터 샤프트를 포함하는 모터,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제1 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제1 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 변속 클러치를 포함하는 제1 변속 유닛,
    상기 모터 샤프트에 의해 회전 구동되는 제2 입력 기어와 유압에 의해 작동되어 상기 제2 입력 기어의 회전 구동력을 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제2 변속 클러치를 포함하는 제2 변속 유닛,
    유압에 의해 작동되어 상기 제1 변속 유닛 또는 상기 제2 변속 유닛을 통해 입력되는 회전 구동력을 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트 중 하나 이상으로 선택적으로 전달할 수 있도록 구성되는 제1 토크 벡터링 클러치와 제2 토크 벡터링 클러치를 포함하는 더블 클러치 유닛,
    상기 제1 변속 클러치, 상기 제2 변속 클러치, 상기 제1 토크 벡터링 클러치 및 상기 제2 토크 벡터링 클러치를 작동시키기 위한 유압을 각각 생성하는 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터, 그리고
    상기 제1 내지 제4 전기 유압 액추에이터로 오일을 각각 공급할 수 있도록 구성되는 제1 내지 제4 오일 공급홀을 구비하는 오일 레저버
    를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 제1 입력 기어와 상기 제2 입력 기어 중 어느 하나의 회전에 의해 처닝되어 상방향으로 이동하는 오일을 상기 오일 레저버로 안내하기 위한 처닝 오일 통로, 상기 처닝 오일 통로를 통해 유입된 오일을 저장하는 처닝 오일 저장 공간, 상기 처닝 오일 저장 공간과 상기 오일 레저버의 오일 유입구를 연결하는 연결 통로를 형성하고,
    상기 오일 레저버는 상기 제3 및 제4 오일 공급홀을 구비하는 상부 레저버 파트, 그리고 상기 상부 레저버 파트에서 하방향으로 각각 연장되며 상기 제1 오일 공급홀을 형성하는 제1 하부 레저버 파트 및 상기 제2 오일 공급홀을 형성하는 제2 하부 레저버 파트를 포함하는 전동 구동 장치.
  9. 삭제
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