KR20190008889A - 차동 장치 - Google Patents

차동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190008889A
KR20190008889A KR1020187036218A KR20187036218A KR20190008889A KR 20190008889 A KR20190008889 A KR 20190008889A KR 1020187036218 A KR1020187036218 A KR 1020187036218A KR 20187036218 A KR20187036218 A KR 20187036218A KR 20190008889 A KR20190008889 A KR 20190008889A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
gear
electric motor
ring
drive
Prior art date
Application number
KR1020187036218A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102374192B1 (ko
Inventor
로버트 존 본너 플랙스맨
Original Assignee
키네티큐 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 키네티큐 리미티드 filed Critical 키네티큐 리미티드
Publication of KR20190008889A publication Critical patent/KR20190008889A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102374192B1 publication Critical patent/KR102374192B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/043—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
    • B60K17/046—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel with planetary gearing having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/12—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of electric gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/04—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for differential gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing
    • B60K17/165—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing provided between independent half axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/04—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for differential gearing
    • B60K2023/043—Control means for varying left-right torque distribution, e.g. torque vectoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/70—Gearings
    • B60Y2400/73—Planetary gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/80—Differentials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/80—Differentials
    • B60Y2400/804—Torque vectoring arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/104—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two ring gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • F16H2048/106—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears characterised by two sun gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/36—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs
    • F16H2048/364—Differential gearings characterised by intentionally generating speed difference between outputs using electric or hydraulic motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/10—Differential gearings with gears having orbital motion with orbital spur gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

차동 장치(10)는: 구동원(20)으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어(16L), 전기 모터(26)와 토크 연결되는 링 기어(22L) 및 좌측 차량 구동 부재(30L)와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어(14L)를 갖는 좌측 유성 기어 세트(12L); 및 상기 구동원(20)으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어(16R), 상기 전기 모터(26)와 토크 연결되는 링 기어(22R) 및 우측 차량 구동 부재(30R)와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어(14R)를 갖는 우측 유성 기어 세트(12R)를 포함하고, 상기 좌측 및 우측 유성 기어 세트(12L, 12R)의 태양 기어들(16L, 16R)은 서로에 대해 회전 고정되며, 사용시, 상기 구동원(20)과 상기 각각의 구동 부재(30L, 30R) 각각 사이에 전달되는 동력의 양은 반대 방향으로 상기 링 기어들(22L, 22R)에 토크를 구동하거나 또는 인가하기 위하여 상기 전기 모터(26)를 작동시킴으로써 선택적으로 제어될 수 있다.

Description

차동 장치
정부 라이센스 권한
본 발명은 미 육군이 수여한 계약 번호 W56HZV-11-C-C001에 따른 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가지고 있다.
분야
본 명세서는 견인 제어를 제공하거나 스키드 조향을 유발하도록 작동할 수 있는 차량, 특히 차륜형 차량 또는 트랙형 차량의 차동 장치에 관한 것이다.
차동 기어는 토크와 동력을 단일 입력 소스에서 다른 속도로 회전하는 두 개의 출력부로 전달할 수 있도록 허용하는데 사용된다. 통상적인 선행 기술 차동 레이아웃이 도 1에 도시되어 있다.
엔진 및 변속기 출력부(1a)[소형 발전기(1b)를 가짐]는 차동 기어(2)에 단일 입력을 제공한다. 후륜을 구동하는 2 개의 차륜 절반 샤프트(3, 4)는 차동 장치(2)의 출력부이다. 엔진 및 변속기 출력부(1)는 한 쌍의 베벨 기어(5, 5')를 통해 차동 장치(2)와 작동식으로 연결된다. 전체 차동 조립체는 대형 베벨 기어(5')의 속도로 회전한다.
직선으로 주행할 때 좌측 및 우측의 출력 토크와 속도는 같다. 선회 중에 외륜이 내륜보다 빠르게 선회한다. 차동 장치(2) 내부의 베벨 기어(6a 내지 6d)의 배치는 좌측 및 우측이 상이한 속도로 회전하는 것을 허용하면서 각 측의 출력 토크를 동일하게 유지시킨다. 차동 장치(2)는 각 측에서 동일한 토크 출력을 허용하지만 각 측이 다른 속도로 선회할 수 있게 한다. 그러므로, 외륜의 힘은 내륜보다 높을 것이다. 이것이 일반적인 차동 장치가 작동하는 방식이다.
선회 중 좌측 및 우측 사이의 일정한 속도 차이를 유지하기 위해서 각 측의 차륜 토크가 동일해야 한다. 하나의 차륜이 견인력을 상실하고 다른 측이 견인력을 상실하지 않으면, 견인력을 상실한 측이 토크를 유지할 수 없으므로 고속으로 가속되어 회전하는 차륜에 너무 많은 동력이 전환된다.
제한된 슬립 차동 장치는 양자 차륜을 구동 회전으로 유지하기 위해 하나의 차륜에 과도한 동력이 할당되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 제한된 슬립 차동 장치는 두 차륜 사이의 속도 차이를 제한하므로 하나의 차륜이 지나치게 회전하기 시작하면 더 높은 토크가 더 높은 견인력을 갖는 측으로 전달된다.
본 발명은 개선된 차동 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 차동 장치가 제공되고, 상기 차동 장치는:
구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 좌측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 좌측 유성 기어 세트; 및
상기 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 상기 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 우측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 우측 유성 기어 세트를 포함하고,
상기 좌측 및 우측 유성 기어 세트들의 태양 기어들은 서로에 대해 회전 고정되며;
상기 각각의 링 기어의 전기 모터에 대한 토크 연결은 동일하되 반대 방향으로 서로에 대한 링 기어의 회전만을 허용하며, 상기 회전은 전기 모터에 의해 자유롭거나 선택적으로 구동될 수 있다.
이와 같은 차동 및 모터의 배열은 스키드 조향의 결과인 내륜에서 외륜으로의 동력 전달을 허용한다. 차동 장치를 가로질러 전달되는 동력은 엔진으로부터 동력 입력보다 클 수 있다는 것을 주목해야 한다.
따라서, 이러한 차동 장치는 제한된 슬립 차동 장치로서 작동될 수 있고, 유리하게는 스키드 조향을 일으키도록 작동될 수 있다. 이것은 기존의 구동 라인(엔진 및 변속기)이 전기 모터를 사용함으로써 견인 제어 및 조향을 제공하여 (각각의 좌측 및 우측 구동 부재에 대한 토크 출력을 제어함으로써) 차량에 추진력을 제공하는데 직접 사용할 수 있는 보다 비용 효율적인 해결방안을 제공한다.
구동원은 일반적으로 전기 모터에 필요한 동력을 제공하기 위해 엔진에 부착된 (예: 정상보다 큰) 발전기를 갖는 엔진 및 변속기와 같은 엔진을 포함할 것이다. 태양 기어는 베벨 기어 장치와 같은 기어 장치를 통해 구동원의 구동 샤프트에 의해 구동될 수 있는 이들 사이의 공통 샤프트에 의해 서로에 대해 고정적으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.
각각의 (백 투 백;back-to-back) 링 기어는 공통 베벨 기어(상기 링 기어들 사이에 직교하게 위치 됨)를 통해 전기 모터와 각각 토크 연결될 수 있고, 베벨 기어의 회전은 이들 사이에 배치된 각각의 링 기어의 동일하되 반대 방향의 회전을 일으킨다. 베벨 기어는 기어 감속 단을 통해 전기 모터에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 작동 커플링은 제 3 유성 (주상;epicyclic) 기어 세트를 포함할 수 있다.
대안적으로, 각각의 링 기어는 그들 사이에 배열된 일련의 스퍼 기어를 통해 전기 모터와 각각 토크 연결될 수 있으며, 또한 각각의 링 기어의 동일하되 반대 방향의 회전을 일으킨다.
제어 시스템은 구동원과 각각의 구동 부재 각각 사이에 전달되는 동력의 양을 선택적으로 제어하도록 제공될 수 있다.
제어 시스템은 다음의 작동 모드 중 일부 또는 일반적으로 모든 작동을 허용하도록 구성될 수 있다 :
i) 예를 들어, 전기 모터가 에너지 차단되고 링 기어가 회전하지 않는(예: 공통 베벨 기어가 회전하지 않는) 직선 주행일 때의 모드;
ii) 예를 들어, 전기 모터가 에너지 차단되고 링 기어가 공통 베벨 기어를 통해 동일하되 반대 방향으로 (자유롭게) 회전하여 정상적인 차동 장치로서 작용하는 선회할 때의 모드;
iii) 예를 들어, 전기 모터가 에너지 공급되어 링 기어의 임의의 상대 회전을 방지하도록 유지 토크(베벨 기어의 로킹)를 제공하는, 직선 운전 중에 견인력이 상실될 때의 모드; 및
iv) 전기 모터가 에너지 공급되고 링 기어가 공통 베벨 기어를 통해 동일하되 반대 방향으로 회전하며, 전기 모터가 베벨 기어를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 선택적으로 구동하여 동력 유동의 균형을 맞추기 위해 요구되는 토크를 차륜에 전달하는, 견인력이 상실될 때의 모드;
v) 내륜이 내부 절반 샤프트를 통해 차동 장치로 재생 제동 동력을 전달할 수 있게 하기에 2 개의 출력 절반 샤프트 사이의 충분한 토크 차를 부여하기 위해 전기 모터가 시계 방향 또는 반시계 방향의 공통 베벨 기어를 통해 동일하되 반대 방향으로 토크 및 속도를 인가하도록 선택적으로 에너지 공급되고 엔진의 추진 동력과 전기 모터의 동력이 스키드 조향 선회를 가능하게 하기 위해 외부 절반 샤프트를 통해 외륜을 구동하는, 예를 들어, 선회하고 전진 또는 후진하는 동안 스키드 조향이 요구될 때의 모드;
vi) 직선 주행할 수 있게 허용하도록 차량의 하향 측의 차륜에 보다 큰 토크를 제공하고 차량의 상향 측의 차륜에 보다 작은 토크를 제공하기 위해서, 공통의 베벨 기어를 통해 동일하되 반대 방향의 유지 토크를 인가하도록 전기 모터가 선택적으로 에너지 공급될 수 있는, 측면 경사면에서 예를 들어, 전진 또는 후진으로 주행할 때의 모드;
vii) 차륜이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 동일하되 반대 방향으로 선회할 수 있도록 좌측 및 우측 절반 샤프트에 토크와 속도 차이를 부여하기 위하여 전기 모터가 선택적으로 에너지 공급되어 시계 방향 또는 반시계 방향의 공통 베벨 기어를 통해 동일하되 반대 방향으로 토크 및 속도를 인가하는, 예를 들어, 피봇 축과 같은 차량 중립 축 주위로 스키드 조향될 때의 모드.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 차동 장치가 제공되고, 상기 차동 장치는:
구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 좌측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 좌측 유성 기어 세트; 및
상기 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 상기 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 우측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 우측 유성 기어 세트를 포함하고,
상기 좌측 및 우측 유성 기어 세트들의 태양 기어들은 서로에 대해 회전 고정되며, 사용시, 상기 구동원과 상기 각각의 구동 부재 각각 사이에 전달되는 동력의 양은 반대 방향으로 상기 링 기어들에 토크를 구동하거나 또는 인가하기 위하여 상기 전기 모터를 작동시킴으로써 선택적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 바와 같은 차동 장치를 포함하는 차량이 제공된다.
본 발명의 실시예는 이제 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 설명될 것이다.
도 1은 종래 기술의 차동 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차동 장치의 개략도이다.
본 발명의 양태 및 실시예는 좌측 및 우측에 대한 각각의 토크 출력을 제어하기 위해, 전기 모터를 포함하는 한 유형의 제한 슬립 차동 장치에 관한 것이다.
전기 모터 보조 차동 시스템은 도 2에 도시되어 있으며, 이는 전방(페이지의 하부)의 엔진 및 2개의 후륜(30L, 30R) 사이의 후방에 차동 장치(10)를 구비하는 후륜 구동 차량을 도시한다. 제한된 아커만 조향(Ackerman steering)은 2개의 전륜(미도시)에 의해 이루어질 수 있다.
차동 장치(10)는 백 투 백으로 배치된 2 개의 유성 기어 세트(12L, 12R)를 갖는다. 차동 장치(10)의 좌측 및 우측 출력부는 구동 입력부로서 공통 태양 기어(16L, 16R)를 갖는 좌측 및 우측 캐리어(14L, 14R)이다. 또한, 2 개의 유성 기어 세트(12L, 12R)의 태양 기어(16L, 16R)는 베벨 기어 장치(23)를 통해서 구동원(20)[즉, 연소 엔진, 전기 모터/발전기 및 변속기 등과 같은 차량 파워트레인의 피처 업 스트림]과 작동 가능하게 결합된 크로스 샤프트(18)에 의해서 연결된다. 좌측 및 우측 링 기어(22L, 22R)는 차동 장치(10)의 전기 모터(26)에 작동 가능하게 연결된 추가 베벨 기어(24)와 맞물린다. 도 2는 베벨 기어(24)가 추가 기어 감속 단(28)(또 다른 유성 기어 세트)을 통해 (견인 보조) 전기 모터(26)에 작동 가능하게 연결되지만, 필수적이지는 않다.
전기 모터(26)가 에너지 차단 상태에서 직선 주행 중에, 좌우 캐리어(14L, 14R)는 동일한 속도 및 토크를 출력한다. 이와 같이, 각각의 링 기어(22L, 22R)에 작용하는 토크는 베벨 기어(24)에 작용하는 각각의 토크가 동일하되 반대 방향이어서 링 기어(22L, 22R) 자체가 회전하지 않는다면, 유사하다.
그러나, 전기 모터가 에너지 차단 상태에서 우측으로 선회하는 동안, 외륜에 부착된 좌측 캐리어(14c)는 내륜에 부착된 우측 캐리어(14R)보다 빠르게 선회한다. 베벨 기어 장치(23)가 크로스 샤프트(18)를 구동시킴으로써, 유닛은 정상적인 차동 장치로서 작동할 것이다. 토크는 태양 기어(16L, 16R)에 동일하게 인가되고, 링 기어(22L, 22R)에 의해 베벨 기어(24)에 작용하는 토크는 동일하되 반대 방향이고 베벨 기어(24)는 결과 속도로 자유롭게 회전할 것이다. 전기 모터(26)가 에너지 차단 상태에서 그 회전자는 베벨 기어(24)와 함께 회전하고 차동 장치(10)의 좌측 및 우측의 토크는 전형적인 차동 장치로서 작동하도록 균형을 이룬다.
직선 주행 중 차륜들 중 하나가 견인력을 잃으면, 전형적인 차동 장치에서 견인력을 잃은 측이 과도하게 회전하기 시작한다. 본 실시예는 견인력을 상실한 측의 토크 균형을 유지하는 유지 토크를 제공하기 위해 전기 모터(26)에 에너지를 공급함으로써 이를 해결할 수 있다. 따라서, 이러한 상황에서 모든 구동 토크는 가능한 모든 견인력을 유지하기 위해 견인력이 있는 측으로 전달될 수 있다. 전기 모터(26)로부터의 출력 토크를 제어함으로써, 엔진 및 변속기(20)로부터 크로스 샤프트(18)[및 태양 기어(16L, 16R)]로 출력된 토크는 출력 캐리어(14L) 또는 출력 캐리어(14R) 또는 양자 모두로 지향될 수 있다.
전기 모터(26)가 에너지 공급 상태에서 시계 방향으로 회전하는 동안 차륜들 중 하나가 견인력을 상실하면, 외륜에 부착된 캐리어(14L)는 내륜에 부착된 캐리어(14R)보다 빠르게 선회할 것이다. 링 기어(22L, 22R)는 모터(26)에 에너지를 공급할 때 동일한 속도로 반대 방향으로 선회하게 할 수 있다. 전기 모터(26)는 베벨 기어(24)와 함께 선회할 것이고, 따라서 동력 유동을 차륜으로 유도하는데 필요한 토크를 전달할 수 있다. 반시계 방향 선회는 반대 방향으로 작동한다.
차동 장치(10)는 원한다면 스키드 조향에 사용될 수도 있다.
스키드 조향 차륜 또는 트랙 차량은 차량의 일 측의 차륜 또는 트랙을 다른 측의 차륜/트랙과는 다른 속도로 달리게 하여 조향될 수 있다. 예를 들어, 트랙 차량을 조향시키기 위해서는 차량의 반대 측 트랙들 사이의 큰 구동력 차이, 즉 내부 트랙의 큰 제동 토크와 외부 트랙의 높은 구동 토크 사이에 큰 구동력 차이가 필요하다. 본 발명에서, 차동 기어 및 크로스 샤프트는 트랙의 상대 속도를 제어하고 내부 트랙으로부터 외부 트랙으로 제동력을 전달하여 선회를 유지하는데 사용된다. 조향력은 직선 주행보다 3 내지 4 배 더 높다. 전기 모터(26)의 제어는 차동 장치를 통해 내륜(또는 스프로킷)으로부터 외륜(또는 스프로킷)으로 큰 재생 토크 및 동력(즉, 제동 토크 및 동력)을 기계적으로 전달할 수 있게 한다. 따라서, 선회에 필요한 대형 스키드 조향 출력은 보다 소형의 엔진 및 변속기 추진 시스템(20)에 연결된 컴팩트한(조향) 모터(26) 및 차동 장치로부터 얻을 수 있다.
차동 장치(10)는 선회를 유지하기 위해 반대 차륜의 상대 속도를 제어하고 내륜으로부터 외륜으로 제동력을 전달하는데 사용될 수 있다.
측 경사면에서 직선으로 횡단하는 차량은 하향 측 차륜의 토크가 더 많이 필요하고 상향 측 차륜의 토크는 더 적게 필요하다. 견인 보조 모터는 동일하되 반대 방향의 유지 토크를 부여하도록 제어될 수 있고 이는 더 많은 토크가 하향 측 차륜에 대한 엔진 구동 토크에 부가되고 차량을 직선 주행으로 유지하는 동안 상향 측 차륜에 대한 엔진 구동 토크로부터 토크가 차감될 수 있게 한다.
또한, 차량이 정지된 상태[즉, 샤프트(18)가 정지된 상태]인 경우, 견인 보조 모터는 차량이 중립 샤프트(즉, 스키드 조향)를 중심으로 선회하게 하는 차륜(또는 스프로킷)에서 동일하되 반대 방향의 토크 및 속도를 부여할 수 있다. 차량의 시계 방향 회전은 전기 모터를 일 방향으로 회전시킴으로써 달성되고, 차량의 반시계 방향 회전은 전기 모터를 반대 방향으로 회전시킴으로써 달성된다.
기술된 것과 유사한 장치가 스키드 조향 트랙 차량에 사용될 수 있으며, 그에 의해서 도 2에 도시된 차륜이 반대편 트랙을 구동하기 위한 스프로킷으로 대체된다.
전기 모터(26)를 구동시키는 동력은 엔진(20)에 부착된 더 큰 발전기로부터 발생할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태들 및 실시예들이 지금까지 기술되었지만, 본 발명의 범위는 본원에 개시된 실시예들에 제한되지 않으며 그 대신에 모든 배열들, 및 첨부된 청구범위의 사상 및 범주 내에 있는 이들에 대한 수정들 및 변경들을 포함하도록 확장되는 것을 이해할 수 있다. 특히, 베벨 기어가 예시를 위해 도시되어 있지만, 스퍼 기어 차동 장치(splur gear differential)도 역시 링 기어의 동일하되 반대 방향의 회전을 유발하는데 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 좌측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 좌측 유성 기어 세트; 및
    상기 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 상기 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 우측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 우측 유성 기어 세트를 포함하고,
    상기 좌측 및 우측 유성 기어 세트들의 태양 기어들은 서로에 대해 회전 고정되며;
    각각의 링 기어의 상기 전기 모터에 대한 토크 연결은 동일하되 반대 방향으로 서로에 대한 링 기어들의 회전만을 허용하며, 상기 회전은 구속되지 않거나(free) 또는 전기 모터에 의해 선택적으로 구동될 수 있는, 차동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 링 기어들은 공통 베벨 기어를 통해 상기 전기 모터와 토크 연결되고, 상기 공통 베벨 기어의 회전은 상기 각각의 링 기어들의 동일하되 반대방향 회전을 유발하는, 차동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 차동 장치를 포함하는 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차량 구동 부재들은 차륜들인 차량.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 차량 구동 부재들은 상기 차량의 반대편 측부들 상의 트랙들을 구동하기 위한 스프로킷들인 차량.
  6. 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 좌측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 좌측 유성 기어 세트; 및
    상기 구동원으로부터 회전 구동 입력을 수용하도록 구성된 태양 기어, 상기 전기 모터와 토크 연결되는 링 기어 및 우측 차량 구동 부재와 토크 연결 상태로 작동 가능하게 결합되도록 구성된 캐리어 기어를 갖는 우측 유성 기어 세트를 포함하고,
    상기 좌측 및 우측 유성 기어 세트들의 태양 기어들은 서로에 대해 회전 고정되며, 사용시, 상기 구동원과 각각의 구동 부재들 각각 사이에 전달되는 동력의 양은 반대 방향으로 상기 링 기어들을 구동하거나 또는 상기 링 기어들의 토크를 인가하기 위하여 상기 전기 모터를 작동시킴으로써 선택적으로 제어될 수 있는, 차동 장치.
  7. 도 2를 참조하여 실질적으로 상술한 바와 같은, 차동 장치.
















KR1020187036218A 2016-05-18 2017-03-16 차동 장치 KR102374192B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1608753.8 2016-05-18
GBGB1608753.8A GB201608753D0 (en) 2016-05-18 2016-05-18 A differential
PCT/EP2017/056313 WO2017198357A1 (en) 2016-05-18 2017-03-16 A differential

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190008889A true KR20190008889A (ko) 2019-01-25
KR102374192B1 KR102374192B1 (ko) 2022-03-15

Family

ID=56320610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187036218A KR102374192B1 (ko) 2016-05-18 2017-03-16 차동 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20200317046A1 (ko)
EP (1) EP3458299A1 (ko)
KR (1) KR102374192B1 (ko)
CN (1) CN109414989A (ko)
AU (1) AU2017265391A1 (ko)
CA (1) CA3022903A1 (ko)
GB (1) GB201608753D0 (ko)
IL (1) IL262940A (ko)
WO (1) WO2017198357A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9709148B1 (en) 2016-04-20 2017-07-18 Shaun Chu Differential system with differential rate governed by variable speed motor and associated method of operation
US10697528B2 (en) * 2016-03-23 2020-06-30 Shaun Chu Regenerative differential for differentially steered and front-wheel steered vehicles
WO2019051314A1 (en) 2017-09-08 2019-03-14 Chu Shaun DIFFERENTIAL SYSTEM COMPRISING DIFFERENTIAL SPEED-SPEED PLANETARY GEARS GOVERNED BY A VARIABLE SPEED MOTOR AND METHOD OF OPERATION THEREOF
CN110397706A (zh) * 2019-08-22 2019-11-01 宁波新宏液压有限公司 一种双向输出的多级行星减速机
CN112659891A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 长安大学 一种双履带车辆的电机驱动桥

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US471669A (en) * 1892-03-29 Machine for making wire fence-strands
US4917200A (en) * 1986-07-14 1990-04-17 Lucius Ivan R Steering method and apparatus for skid-steering vehicle
US5387161A (en) * 1991-04-19 1995-02-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Torque distributing mechanism in differential
US6206798B1 (en) * 1999-09-03 2001-03-27 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Active differential
AU2005200147A1 (en) * 2001-04-17 2005-02-03 Qinetiq Limited Drive configuration for skid steered vehicles
WO2014206597A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 Qinetiq Limited Drive configurations for skid steered vehicles
US20150337937A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 GM Global Technology Operations LLC Torque vectoring hybrid transaxle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0109336D0 (en) * 2001-04-17 2001-05-30 Secr Defence Drive configuration for a skid steered vehicle
WO2016026519A1 (en) * 2014-08-19 2016-02-25 Polestar Performance Ab Differential gear arrangement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US471669A (en) * 1892-03-29 Machine for making wire fence-strands
US4917200A (en) * 1986-07-14 1990-04-17 Lucius Ivan R Steering method and apparatus for skid-steering vehicle
US5387161A (en) * 1991-04-19 1995-02-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Torque distributing mechanism in differential
US6206798B1 (en) * 1999-09-03 2001-03-27 Meritor Heavy Vehicle Systems, Llc Active differential
AU2005200147A1 (en) * 2001-04-17 2005-02-03 Qinetiq Limited Drive configuration for skid steered vehicles
WO2014206597A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 Qinetiq Limited Drive configurations for skid steered vehicles
US20150337937A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 GM Global Technology Operations LLC Torque vectoring hybrid transaxle

Also Published As

Publication number Publication date
KR102374192B1 (ko) 2022-03-15
GB201608753D0 (en) 2016-06-29
AU2017265391A1 (en) 2018-11-15
CA3022903A1 (en) 2017-11-23
WO2017198357A1 (en) 2017-11-23
CN109414989A (zh) 2019-03-01
US20200317046A1 (en) 2020-10-08
EP3458299A1 (en) 2019-03-27
IL262940A (en) 2018-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102374192B1 (ko) 차동 장치
US4895052A (en) Steer-driven reduction drive system
US4776235A (en) No-slip, imposed differential reduction drive
AU2017265390B2 (en) Drive configurations for skid steered vehicles
US5168946A (en) Track-laying vehicle electric drive system
CA2692704C (en) Drive configuration for skid steered vehicles
CN102348570B (zh) 在推进和扭矩矢量模式之间选择性转换驱动的驱动机构
JPH10291430A (ja) 車両の左右輪間の連結装置
CN1727730A (zh) 具有转矩定向分配能力的差速器
KR100541348B1 (ko) 차량용 조향 장치
JP4216513B2 (ja) クローラー車両用のトランスミッション−ステアリングアセンブリ
US20070213162A1 (en) Drive force distribution apparatus
JP2008089075A (ja) 車両の駆動力配分装置
JP5186954B2 (ja) 車両用左右駆動力差生成装置
JP6194399B1 (ja) 動力装置
JP2010185486A (ja) 車両の駆動装置
KR101937666B1 (ko) 궤도형 차량의 조향성 향상을 위한 동력전달구조
JP2011078211A (ja) 動力伝達装置
JPH11240348A (ja) 車両用電動式駆動装置
JPS59130736A (ja) ４輪走行農機の駆動装置
CN207388859U (zh) 汽车传动装置和汽车
SE9800045L (sv) Differentialdrivsystem
JP2593583Y2 (ja) 車両の操向装置
JPH07198025A (ja) 同じ車軸の二つの車輪をその回転速度を調整しながら回転駆動する装置
CN107401595A (zh) 双游星齿轮组可操控差速器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant