KR20210086208A - 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에 관한 것으로서,
구동력을 제공하는 제1 구동모듈; 변속비를 제어하는 제2 구동모듈;
상기 제2 구동모듈 내측에 구비된 제1 선기어, 제2 선기어 및 유성기어를 포함하는 감속기어부; 및 상기 제1 선기어, 상기 제2 선기어, 및 상기 유성기어 중 어느 하나에 연결된 출력부를 구비하고, 상기 제1 구동모듈은 상기 출력부에 연결된 상기 제1 선기어. 상기 제2 선기어 및 상기 유성기어 중 하나의 기어 이외의 나머지 기어에 연결될 수 있다.
또한, 상기와 같은 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치{Driving device for vehicle having variable reduction device}

본 발명은 차량용 구동 모터에 관한 것으로서, 예컨대 변속기 제어 장치의 고출력 및 소형화를 구현할 수 있는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에 관한 것이다.

화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차와 같은 미래형 이동장치의 개발이 이루어지고 있다.

전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.

상기와 같은 전기를 동력원으로 사용하는 이동수단, 증, 전기 자동차, 플러그 인 하이브리드차(Plug-in hybrid car), 연료 전지차 등에는 대형의 단일 모터를 사용하지 않고, 차륜에 각각 모터를 내설하여 분산 제어하는 구동 모터 시스템이 사용되고 있다.

이러한, 구동 모터 시스템(Driving motor system)은 휠 내부에 구동모터, 제동장치, 베어링, 감속기 등이 일체화된 시스템으로 구성되어 있다. 구동 모터 시스템은 하나의 대용량 모터에 의해 구동되는 시스템보다 에너지 효율이 높고, 전기식 4륜 구동 시스템의 구성이 용이하며, 좌우측의 휠을 독립 구동 제어함으로써 차량의 주행 안정성을 개선시킬 수 있는 등의 기술적 장점을 가지고 있다.

일반적으로 구동 모터 시스템은 구동력을 발생시키는 모터, 모터를 냉각시키는 냉각장치, 모터의 구동력을 휠로 전달하는 감속기, 제동력을 발생시키는 제동장치, 차량의 방향을 전환하는 조향장치, 휠을 차량에 지지하는 서스펜션 등으로 구성되며, 이러한 다수의 구성 부품이 휠 내부에 유기적으로 통합 배치되게 된다. 통상 상기와 같은 구동 모터 시스템은 모터의 스테이터 및 로터를 통해 전기에너지를 회전 구동력으로 변환하며, 이 회전 구동력을 감속기를 통해 감속 또는 토크 증대시킨 후, 허브로 전달하여 휠을 회전 구동시키는 순으로 동력전달이 이뤄지게 된다.

이때, 모터의 회전 구동력을 감속시키기 위한 감속기는 단일 감속기로서, 카운터기어 및 유성기어를 사용하게 된다. 이러한 감속기는 1차로 카운터기어를 통해 감속 후, 유성기어를 통해 2차 감속하여 허브에 전달하는 구조로 이뤄지게 된다. 따라서 통상 2차 감속을 위한 유성기어는 허브 베어링의 내부에 수납되게 되는데, 이는 복잡한 유성기어를 허브 내부에 두도록 하여 휠 구동이나 하중 지지를 위해서 허브 케이스를 유성기어 외곽에 둘 수밖에 없게 한다. 이는 구동 모터 시스템에 맞춤된 특별한 허브의 제작 및 설계를 요구하며, 기존의 휠을 구동 모터 시스템에 사용할 수 없는 문제점을 발생시킨다. 또한, 유성기어의 2차 감속에 의해 토크를 증대시키므로 복잡한 구조의 유성기어를 용량 증대시켜야 하는 문제점이 있으며, 충분한 구조 강성을 확보하기 위해 폭, 외경 등을 크게 설계하여야 하므로, 원가 상승을 일으키는 요인이 되기도 한다.

또한, 단일 감속기를 사용함에 따라 높은 초기 구동이나 차량 주행시 필요한 높은 토크를 구현하기 위해서는 높은 용량의 모터를 사용해야 하고, 최대 RPM에서 한정된 토크 대역으로 인해 순간 가속 시에는 출력토크가 저하되어 순간 가속을 하는데 한계가 발생될 수밖에 없다.

또한, 카운터 기어 및 유성 기어는 접촉에 의해 구동되는 접촉식 감속기로서, 기어들의 접촉으로 인해 소음 및 이질감이 발생되며, 내구수명에 한계가 발생되고, 접촉식 기어의 구동을 위해 윤활유를 정기적으로 관리해 주어야 하는 문제점이 있다.

또한, 인휠시스템의 모터는 단일 감속기이므로, 감속기가 고장나면 모터가 구동되지 못하며 이는 운전자의 안전과 관련되어 심각한 차량 문제를 발생시킬 수 있다.

또한, 차량이 제동력을 구현하기 위해서는 휠의 제한된 공간 내에 유압식 브레이크와 구동 모터가 함께 장착되어야 하므로 공간의 제약이 발생될 수밖에 없는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 2011-0040459호(2011.04.20 공개, 발명의 명칭: 윈휠 시스템용 차륜구동장치)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 구동 모터에서, 출력토크 대비 낮은 모터 용량을 설계할 수 있는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 최저 및 최대 RPM에서 동일한 높은 대역의 토크를 구현할 수 있는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 접촉식 감속기가 아닌 비접촉식 감속기를 적용하여 소음 및 이질감을 향상시킬 수 있는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배치공간의 여유를 확보하고, 경량화 및 소형화가 가능한 가 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 구동력을 제공하는 제1 구동모듈;

변속비를 제어하는 제2 구동모듈;

상기 제2 구동모듈 내측에 구비된 제1 선기어, 제2 선기어 및 유성기어를 포함하는 감속기어부; 및

상기 제1 선기어, 상기 제2 선기어, 및 상기 유성기어 중 어느 하나에 연결된 출력부를 구비하고,

상기 제1 구동모듈은 상기 출력부에 연결된 상기 제1 선기어. 상기 제2 선기어 및 상기 유성기어 중 하나의 기어 이외의 나머지 기어에 연결될 수 있다.

상기 제2 선기어는 상기 제1 선기어와 다른 잇수를 가지며 상기 유성기어와 맞물릴 수 있다.

상기 제1 구동모듈과 상기 제2 구동모듈을 수용하는 하우징; 및

상기 제1 구동모듈의 회전을 전달받아 회전하는 샤프트를 더 포함할 수 있다.

상기 유성기어는 상기 샤프트 둘레의 복수의 수직축을 통해 연결되며 상기 사프트의 축을 중심으로 회전하는 원형의 캐리어와 상기 수직축에 구비되어 회전되며,

상기 제1 선기어는 상기 출력부의 일단 외측면으로 상기 유성기어에 치차 결합되고,

상기 제2 선기어는 상기 제2 구동모듈의 내측에 구비되되, 상기 제1 선기어의 상부에 위치되어 상기 유성기어에 치차 결합될 수 있다.

상기 하우징은 상기 제1 구동모듈이 포함되는 제1 바디를 포함하고,

상기 제1 구동모듈은,

상기 제1 바디에 고정되는 제1 고정자 코어 및 상기 제1 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제1 코일을 포함하는 제1 고정자; 및

상기 제1 고정자의 내측에 안착되어 상기 샤프트를 중심으로 회전되게 결합되며, 상기 제1 코일에 대응되는 제1 마그넷을 실장하는 제1 회전자를 포함할 수 있다.

상기 제1 코일에 전류가 인가되면,

상기 제1 고정자에 자계가 형성되고, 상기 제1 마그넷이 상기 자계에 대응하여 상기 제1 회전자가 회전되며,

상기 제1 회전자의 회전은 상기 감속부로 인가되어 상기 출력부를 통해 출력되되, 상기 샤프트를 통해 상기 유성기어가 결합된 상기 캐리어를 회전시킬 수 있다.

상기 하우징은 제2 구동모듈이 수용되는 제2 바디를 포함하고,

상기 제2 구동모듈은,

상기 제2 바디에 고정되는 제2 고정자 코어 및 상기 제2 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제2 코일을 포함하는 제2 고정자; 및

상기 제2 고정자의 내측에 안착되어 상기 샤프트와 상기 출력부를 중심으로 회전되게 결합되며, 상기 제2 코일에 대응되는 제2 마그넷을 실장하는 제2 회전자를 포함할 수 있다.

상기 제2 회전자에는 상기 제2 회전자의 내측면에 결합되어 상기 제2 회전자와 함께 회전하는 회전 하우징이 더 포함되고,

상기 제2 선기어는 상기 회전 하우징에 구비될 수 있다.

상기 제2 구동 모듈에 전류가 인가되면,

상기 제2 구동 모듈의 회전체에 해당하는 상기 제2 회전자가 회전되며,

상기 제2 회전자의 회전은 상기 감속부로 인가되어 상기 출력부를 통해 출력되되, 상기 제2 회전자와 결합된 상기 제2 선기어의 회전으로 상기 유성기어들이 회전될 수 있다.

상기 감속기어부는,

상기 제1 구동모듈의 회전으로 입력을 구현하는 상기 캐리어와, 상기 캐리어의 회전으로 상기 제2 회전자의 회전에 따라 회전되는 상기 제2 선기어, 상기 제2 선기어에 맞물려 회전되는 상기 유성기어의 회전으로 회전되어 출력을 구현하는 상기 제1 선기어를 통해 감속비를 생성할 수 있다.

상기 제1 구동모듈의 구동을 제어하기 위한 제1 인버터와 상기 제2 구동모듈의 구동을 제어하기 위한 제2 인버터를 구비한 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제1 구동모듈과 상기 제2 구동모듈이 함께 구동되는 제1 모드; 및

상기 제1 구동모듈 또는 상기 제2 구동모듈 중 하나는 구동되고, 나머지 하나는 고정되는 제2 모드를 포함할 수 있다.

상기 제2 모드로 구동 시 상기 출력부가 고정비로 변속되어 회전할 수 있다.

상기 출력부가 회전할 경우 상기 제1 구동모듈 또는/및 상기 제2 구동모듈은 발전기로서 혹은 모터의 역구동을 통해 전력이 생성될 수 있다.

상기 출력부가 회전할 경우, 소정의 제동력이 걸릴 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 출력토크 대비 낮은 모터 용량을 설계할 수 있어, 배치공간의 여유를 확보하고, 경량화 및 소형화가 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 최저 및 최대 RPM에서 동일한 높은 토크 대역을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 접촉식 감속기가 아닌 비접촉식 감속기를 적용하여 소음 및 이질감을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 두개의 모터로 구성되어 있어, 일반적인 주행상태에서는 각 모터가 구비한 기능, 즉 인풋 모터는 동력을 발생하고, 컨트롤 모터는 가변비를 수행하도록 구비될 수 있고, 두개의 모터 중 하나의 모터가 고장나는 경우 하나의 모터, 특히 제1 구동모듈(인풋 모터에 해당됨.)에 문제가 발생되는 경우 제2 구동모듈(컨트롤 모터에 해당됨) 만으로 차량을 구현할 수 있어 안정적인 구동을 구현할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치는, 마그네틱 감속기의 슬립 토크(detent torque)에 따른 제동력을 통해 ABS 기능을 구현할 수 있고, 이에 따라 유압식 브레이크의 제동력을 분산시킬 수 있거나, 유압식 브레이크를 비실장도 가능하게 됨에 따라 인휠시스템의 실장 공간의 활용성이 극대활 될 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치의 개략적인 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치가 휠에 장착된 상태의 개략적인 일부분 절단 내부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서, 내부 결합 상태를 나타내기 위한 절단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치의 내부결합 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서, 휠 구동을 위한 구동 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서, 연장샤프트의 중앙의 소정 위치에서 제2 구동모듈의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서, 연장샤프트의 단부의 소정 위치에서 제2 구동모듈의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서, 출력토크의 비교 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 제1 구동모듈, 제2 구동모듈 및 출력부의 연결상태의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 제1 구동모듈, 제2 구동모듈 및 출력부의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치에서 제1 구동모듈, 제2 구동모듈 및 출력부의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)의 개략적인 외관 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)가 휠에 장착된 상태의 개략적인 일부분 절단 내부 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 내부 결합 상태를 나타내기 위한 절단면 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)의 내부결합 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)는, 하우징(110)과, 구동부(120), 샤프트(130), 감속기어부(140) 및 출력부(150)를 포함할 수 있다.

상기 하우징(110)은 휠(10)의 내측에 수용되고, 내측으로 구동부(120), 감속기어부(140) 및 출력부(150)를 실장하도록 구비될 수 있다. 상기 하우징(110)은 제1 바디부(111)와 제2 바디부(112)를 포함할 수 있다.

상기 제1 바디부(111)는 제1 바디(1111) 및 제1 커버(1112)를 포함할 수 있다.

상기 제1 바디(1111)는 제1 방향으로 일면이 오픈되며, 상기 제1 바디(1111)의 내측에는 후술하는 제1 구동모듈(121)과 샤프트(130)를 수용할 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 오픈된 상기 제1 바디(1111)의 일면에는 제1 커버(1112)가 결합되어 상기 제1 바디(1111)의 공간을 커버하도록 구비될 수 있다. 또한 제1 바디(1111)의 타일면은 후술하는 제2 바디(1121)의 일면과 결합되는데, 상기 제1 바디(1111)의 타일면, 구체적으로 상기 제1 바디(1111)의 타일면 중앙에는 상기 제2 바디(1121)의 공간, 구체적으로 제2 바디(1121)의 일면에 형성되는 연결되기 위한 제2 연결홀(112b)과 연결되도록 제1 연결홀(111b)이 형성될 수 있다.

상기 제1 커버(1112)에는 후술하는 상기 샤프트(130)의 단부를 노출시키는 제1 노출홀(111a)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 커버(1112)의 외측면에는 상기 제1 커버(1112)의 외측으로 노출된 상기 샤프트(130)의 회전각도를 검출하는 리졸버 모듈(160)이 더 구비될 수 있다.

상기 리졸버 모듈(160)은 상기 샤프트(130)의 외측면을 따라 구비되는 영구자석과, 영구자석과 이격되어 상기 샤프트(130)의 둘레를 따라 구비되는 홀센서를 포함하여 상기 홀센서가 상기 영구자석을 감지하면서 상기 샤프트(130)의 회전수를 검출할 수 있도록 구비될 수 있다. 그러나 상기 리졸버 모듈(160)은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 샤프트(130)의 회전을 통해 회전각도를 검출할 수 있는 구성이라면 얼마든지 변경이나 변형이 가능할 것이다.

상기 제2 바디부(112)는 제2 바디(1121) 및 제2 커버(1122)를 포함할 수 있다.

상기 제2 바디(1121)는 제1 바디(1111)의 타일면에 구비될 수 있고, 상기 제1 방향의 반대인 제2 방향으로 오픈될 수 있다. 따라서, 상기 제1 바디(1111)의 일면과 상기 제2 바디(1121)의 타일면이 결합된 상태에서 상기 제1 바디(1111)의 타일면은 오픈되고 상기 제2 바디(1121)의 일면은 오픈되는 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 바디(1121)의 내측에는 후술하는 제2 구동모듈(122)과 상기 감속기어부(140) 및 상기 출력부(150)를 수용하도록 공간이 형성될 수 있다. 오픈된 상기 제2 바디(1121)의 일면에는 제2 커버(1122)가 결합되어 제2 바디(1121)의 공간을 커버하도록 구비될 수 있다.

상기 제2 바디(1121)의 일면, 구체적으로 일면 중앙에는 상기 제1 연결홀(111b)과 연결되는 제2 연결홀(112b)이 형성될 수 있다.

상기 제1 바디(1111)에는 샤프트(130)와 제1 구동모듈(121)이 실장되나, 상기 제2 바디(1121)에는 제2 구동모듈(122)과 출력부(150) 뿐만 아니라 후술하는 감속기어부(140)가 더 구비됨에 따라 제2 바디(1121)의 직경은 상기 제1 바디(1111) 보다 넓은 직경을 가지도록 구비될 수 있다.

상기 제2 커버(1122), 구체적으로 상기 제2 커버(1122)의 중앙에는 상기 출력부(150)가 노출되는 제2 노출홀(112a)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 메인 샤프트(130, 1411, 1421)는 상기 하우징(110)의 내측에 구비되어 중심축 및 회전축을 형성하기 위한 구성으로, 샤프트(130), 전달 샤프트(1411) 및 연장 샤프트(1421)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명에서 상기 메인 샤프트(130, 1411, 1421)는 샤프트(130), 전달 샤프트(1411) 및 연장 샤프트(1421)가 분리 결합되는 구조를 예를 들어 설명하나, 상기 샤프트(130)와 상기 전달 샤프트(1411)는 일체형으로 형성될 수 있고, 상기 연장 샤프트(1421)는 상기 출력부(150)와 일체형으로 형성될 수도 있다.

상기 샤프트(130)는 상기 제1 바디(1111)에 구비되고, 상기 제1 구동모듈(121)의 회전축을 형성하면서, 상기 제1 구동모듈(121)의 회전을 전달받아 회전하도록 구비될 수 있다. 상기 샤프트(130)의 일단은 상기 제1 커버(1112)의 제1 노출홀(111a)을 통해 관통되고, 상기 샤프트(130)의 타 일단은 상기 전달 샤프트(1411)와 연결되어 회전력을 전달하도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 샤프트(130)는 상기 제1 바디(1111)의 중앙에 위치되어 축, 구체적으로 후술하는 상기 제1 구동모듈(121)의 회전축을 형성할 수 있고, 상기 제1 구동모듈(121)의 회전을 전달받아 회전하도록 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 샤프트(130)는 후술하는 상기 제1 구동모듈(121)의 제1 회전자(1212)의 중공에 삽입되어 상기 제1 회전자(1212)의 회전과 함께 회전되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 샤프트(130)의 일단은 제1 커버(1112) 측으로 구비될 수 있다.

상기 샤프트(130)의 타일단의 일면에는 인입홈(130a)이 형성되어, 상기 인입홈(130a)으로 후술하는 상기 전달 샤프트(1411)의 단부가 삽입되어 결합되는 구조를 가질 수 있다.

상기 샤프트(130)의 일단은 상기 제1 커버(1112)의 제1 노출홀(111a)을 관통하여 상기 제1 커버(1112)의 외측으로 돌출되는 구조를 가질 수 있다.

상기 전달 샤프트(1411) 및 상기 연장 샤프트(1421)의 구성은 상기 감속기어부(140)의 설명 시 구체적으로 설명할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(120)는 각각 제1 바디부(111)와 제2 바디부(112)에 구비될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(120)는 제1 구동모듈(121)과 제2 구동모듈(122)을 포함할 수 있다.

상기 제1 구동모듈(121)은 상기 제1 바디(1111)의 내측에 수용되며, 상기 샤프트(130)를 회전축으로 상기 샤프트(130)를 회전시키도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 구동모듈(121)의 구동은 차량의 구동력을 인가하기 위한 제1 구동모드를 구현할 수 있다.

상기 제2 구동모듈(122)은 상기 제2 바디(1121)의 내측에 수용되며, 전류의 인가에 따라 가변 속도비 또는 가변 출력비를 형성하기 위한 제2 구동모드를 구현할 수 있다.

상기 제1 구동모듈(121) 및 상기 제2 구동모듈(122)의 구성은 후술할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 감속기어부(140)는 상기 제2 구동모듈(122)에 구비되며, 상기 감속기어부(140)는 상기 샤프트(130)의 회전을 통해 상기 제1 구동모듈(121)의 회전 구동과, 상기 후술하는 제2 선기어(1431)의 회전을 통해 상기 제2 구동모듈(122)의 회전구동을 전달받아 출력되는 구동의 감속비를 제어하도록 구비될 수 있다.

상기 감속기어부(140)의 구성에 대해서는 도 6 및 도 7을 설명할 때 구체적으로 설명할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 출력부(150)는 상기 하우징(110)의 일측, 구체적으로 상기 제2 바디부(112)의 타일면으로 노출되게 구비될 수 있다. 또한 상기 출력부(150)는 상기 제1 구동모듈(121) 및 상기 제2 구동모듈(122) 중 적어도 하나의 회전력을 전달받은 상기 감속기어부(140)에서 감속 제어된 회전력을 전달받아 출력하도록 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 출력부(150)는 상기 제1 선기어(1422), 상기 제2 선기어(1431), 및 상기 유성기어(1413) 중 어느 하나에 연결되어 변속비로 감속된 출력을 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에선, 상기 출력부(150)는 상기 연장 샤프트(1421)를 통해 상기 유성기어(1413)와 연결되는 구조를 예를 들어 설명할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 상기 출력부(150)는 상기 연장 샤프트(1421)와 일체로 형성될 수 있는 구조이며, 이 경우 상기 출력부(150)는 상기 제1 선기어(1422), 상기 제2 선기어(1431) 및 상기 유성기어(1413) 중 어느 하나와 연결될 수 있는 구조를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 휠 구동을 위한 구동 블록도이다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122)은 제어부(190)의 제1 인버터(191)와 제2 인버터(192)에 각각 연결되어 제어될 수 있다. 상기와 같이 구비된 구동 장치(100)의 경우, 상기 제어부(190)의 상기 제1 인버터(191)에서 상기 제1 구동모듈(121)의 구동 제어를 통해, 상기 제1 구동모듈(121)은 구동되고, 상기 제1 구동모듈(121)의 구동은 상기 감속기어부(140)를 통해 속도비 가변, 즉, 변속비를 제어할 수 있도록 구비될 수 있다.

또한, 상기 제어부(190)의 상기 제2 인버터(192)에서 상기 제2 구동모듈(122)의 구동 제어를 통해 상기 제2 구동모듈(122)은 구동되고, 상기 제2 구동모듈(122)의 구동은 상기 감속기어부(140)를 통해 속도 가변이 발생될 수 있다.

상기 제1 구동모듈(121)의 구동 및 상기 제2 구동모듈(122) 중 적어도 하나의 구동은 상기 감속기어부(140)로 인가되고, 상기 감속기어부(140)에서 속도 가변된 구동은 상기 출력부(150)를 통해 출력되면서 기능에 대응하여, 예를 들어 초기 구동 또는 고속 주행 등에 맞게 상기 휠(10)을 구동시킬 수 있게 된다.

여기서, 앞선 도 4를 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 구동모듈(121)(‘인풋모터’라고도 함.)은 차량의 구동력을 제공하도록 구비될 수 있다. 상술하였듯이 상기 제1 구동모듈(121)은 상기 제1 바디부(111)에 실장되는 구성이다. 상기 제1 구동모듈(121)은 상기 샤프트(130)를 회전축으로 상기 샤프트(130)에 고정 결합될 수 있다. 이에, 상기 제1 구동모듈(121)이 상기 샤프트(130)를 축으로 회전하면, 상기 샤프트(130)는 상기 제1 구동모듈(121)의 회전축을 형성하면서, 상기 제1 구동모듈(121)의 회전에 따라 함께 회전하게 되는 구조를 가질 수 있다.

상기 제1 구동모듈(121)은 제1 고정자(1211)와 제1 회전자(1212)를 포함할 수 있다.

상기 제1 고정자(1211)는 상기 제1 바디(1111)의 내측 둘레면을 따라 구비될 수 있다. 상기 제1 고정자(1211)는 상기 제1 바디(1111)에 고정되는 제1 고정자 코어(1211a) 및 상기 제1 고정자 코어(1211a)의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제1 코일(1211b)을 포함할 수 있다.

상기 제1 회전자(1212)는 상기 제1 고정자(1211)의 내측에 안착되며, 중앙의 중공으로 상기 샤프트(130)가 삽입되어, 상기 샤프트(130)를 회전축으로 회전되게 결합될 수 있다. 상기 제1 회전자(1212)의 외주연에는 상기 제1 코일(1211b)에 대응되는 제1 마그넷(1212a)이 실장될 수 있다.

상기 제1 구동모듈(121)의 구동 동작을 보면, 상기 제어부(190)의 상기 제1 인버터(191)에 의해 상기 제1 구동모듈(121)의 구동이 제어될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 고정자(1211)에 전류가 인가되면, 상기 제1 회전자(1212)의 제1 마그넷(1212a)과 상기 제1 코일(1211b) 사이에 자계가 형성되고, 상기 자계에 의해 상기 제1 회전자(1212)는 회전하게 된다.

상기 제1 회전자(1212)의 회전에 따라 상기 제1 회전자(1212)의 내측에 고정되는 상기 샤프트(130)는 상기 제1 회전자(1212)와 함께 회전될 수 있다.

상기 샤프트(130)가 상기 제1 회전자(1212)와 함께 회전되면, 상기 샤프트(130)에 고정 결합된 후술하는 전달 샤프트(1411)가 회전하게 되고, 상기 전달 샤프트(1411)의 회전에 따라 상기 캐리어(1412)가 회전되면서, 상기 캐리어(1412)에 고정된 상기 유성기어(1413)들이 상기 전달 샤프트(1411)의 중심축을 중심으로 회전면서 치차 결합된 구조를 통해 상기 유성기어(1413)들이 개별적으로 회전하게 되는 구조를 가지게 되는 것이다. 이에 대한 구성은 감속기어부(140)의 설명시 구체적으로 설명할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2 구동모듈(122)(‘컨트롤 모터’라고도 함.)은 차량의 가변 속도비를 형성하도록 구비될 수 있다. 상기 제2 구동모듈(122)은 상술하였듯이 상기 제2 바디부(112)에 실장되는 구성이다. 상기 제2 구동모듈(122)은 상기 하우징(110)의 중심을 축으로 회전되도록 구비될 수 있다.

상기 제2 구동모듈(122)은 상기 감속기어부(140)의 외측과 상기 제2 바디(1121)의 내측 사이에 배치되는 구성으로, 상기 제2 고정자(1221)와 제2 회전자(1222)를 포함할 수 있다.

상기 제2 고정자(1221)는, 상기 제2 바디(1121)의 내측면을 따라 원형으로 형성되는 구성으로 상기 제2 바디(1121)에 고정되는 제2 고정자 코어(1221a) 및 상기 제2 고정자 코어(1221a)의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제2 코일(1221b)을 포함할 수 있다.

상기 제2 회전자(1222)는 상기 제2 고정자(1221)의 내측에 안착되어 상기 하우징(110)의 중심축을 중심으로 회전되게 결합되며, 상기 제2 코일(1221b)에 대응되는 제2 마그넷(1222a)을 실장할 수 있다.

상기 제2 마그넷(1222a)은 상기 제2 코일(1221b)에 대응되도록 상기 제2 회전자(1222)의 외측면을 따라 구비될 수 있다.

후술하나 상기 감속기어부(140)의 구성 중 제2 선기어(1431)는 상기 제2 회전자(1222)의 내측, 구체적으로 상기 제2 회전자(1222)의 내측에 실장되는 회전 하우징(123)에 구비되는 구성으로, 상기 제2 회전자(1222)의 회전에 따라 상기 제2 선기어(1431)가 회전되는 구조를 가짐에 따라 상기 제2 회전자(1222)는 상기 감속기어부(140)의 일부 구성으로서 이용되는 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 회전자(1222)는 제2 구동모듈(122) 구성의 일부이자 상기 감속기어부(140) 구성의 일부로서도 기능하는 것이다.

상기 제2 구동모듈(122)의 구동을 확인하여 보면, 상기 제어부(190)의 상기 제2 인버터(192)에 의해 상기 제2 구동모듈(122)의 구동이 제어될 수 있다. 이에 따라 상기 제2 고정자(1221)에 전류가 인가되면, 상기 제2 회전자(1222)의 제2 마그넷(1222a)과 상기 제2 코일(1221b) 사이에 자계가 형성되고, 상기 자계에 의해 상기 제2 회전자(1222)는 회전하게 된다.

상기 제2 회전자(1222)의 회전에 따라 상기 후술하는 상기 회전 하우징(123)이 회전하게 되고, 상기 제2 선기어(1431)가 회전되면서, 상기 제2 선기어(1431)와 치차 결합되는 상기 감속기어부(140)의 기어들로 상기 제2 회전자(1222)의 회전이 전달되는 구조를 가질 수 있다.

상기 제2 회전자의 내측면에는 상기 제2 회전자와 함께 회전하는 회전 하우징(123)이 고정 결합될 수 있다

상기 회전 하우징(123)은 원통형상을 가지며, 내측으로 상기 감속기어부(140)가 실장되는 공간을 형성할 수 있다. 상기 회전 하우징(123)의 일면 및 타일면에는 각각 후술하는 제2 기어모듈(142)의 전달 샤프트(1411)가 관통되는 제1 홀(1232)과, 상기 제3 기어모듈(143)의 연장 샤프트(1421)가 관통되는 제2 홀(1231)이 각각 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1 홀(1232)의 둘레로 상기 회전 하우징(123)의 내측으로 연장되는 원통돌기 형상의 제3 기어모듈(143)이 상기 회전 하우징(123)과 일체형상으로 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 연장 샤프트(1421)의 중앙의 소정 위치에서 제2 구동모듈(122)의 개략적인 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 연장 샤프트(1421)의 단부의 소정 위치에서 제2 구동모듈(122)의 개략적인 단면도이다.

도 6 및 도 7을 앞선 도 4와 함께 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 감속기어부(140)는 상기 제2 바디부(112)에 구비되는 구성이다. 구체적으로 상기 감속기어부(140)는 상기 제2 회전자(1222)의 내측에 구비될 수 있으며, 상기 제1 구동모듈(121)의 구동은 상기 샤프트(130) 및 상기 전달 샤프트(1411)을 통해 바로 감속기어부(130)로 전달되는 구조를 가지며, 상기 제2 구동모듈(122)의 구동은 제2 선기어(1431)를 통해 전달되는 구조를 가질 수 있다.

상기 감속기어부(140)는 제1 기어모듈(141), 제2 기어모듈(142) 및 제3 기어모듈(143)을 포함할 수 있다.

상기 제1 기어모듈(141)은 전달 샤프트(1411), 복수의 수직축(1414), 원형의 캐리어(1412)로 구비될 수 있다 상기 전달 샤프트(1411)는 상기 샤프트(130)의 인입홈(130a)에 안착되어 상기 샤프트(130)의 회전에 함께 회전될 수 있도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 인입홈(130a)의 내측면에는 축 방향으로 복수의 치가 형성될 수 있고, 상기 인입홈(130a)에 삽입되는 상기 전달 샤프트(1411)의 단부 외측면에는 상기 치에 맞물리는 맞물림 치가 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 치와 맞물림 치가 서로 맞물림으로써, 상기 샤프트(130)의 회전 시 상기 전달 샤프트(1411)도 회전될 수 있다.

상기 복수의 수직축(1414)은 후술하는 상기 유성기어(1413)가 실장되어 회전 가능하게 구비되는 구성으로, 상기 전달 샤프트(1411)의 단부 둘레에 구비될 수 있다. 또한, 상기 복수의 수직축(1414)은 상기 전달 샤프트(1411)의 단부 둘레에서 후술하는 원형의 캐리어(1412) 사이에 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 복수의 수직축(1414)은 세개가 구비되는 것을 예를 들어 설명할 수 있다.

상기 캐리어(1412)는 원형, 구체적으로 원반 형상으로 형성되며, 상기 수직축(1414)의 단부가 결합되는 구조를 가질 수 있다.

상기 캐리어(1412)는 상기 복수의 수직축(1414)을 통해 상기 전달 샤프트(1411)와 일체로 구비됨에 따라 상기 전달 샤프트(1411)가 회전되면, 상기 전달 샤프트(1411)의 중심을 축으로 상기 전달 샤프트(1411)와 함께 회전되는 구조를 가질 수 있다.

상기 복수의 유성기어(1413)는 상기 수직축(1414)을 끼워 상기 수직축(1414)을 중심으로 회전됨과 아울러 상기 캐리어(1412)와 상기 전달 샤프트(1411) 사이에 구비되어, 상기 전달 샤프트(1411)의 회전에 따라 상기 전달 샤프트(1411)의 축을 중심으로 회전되는 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 복수의 유성기어(1413)는 상기 수직축(1414)을 중심으로 자전하면서, 상기 전달 샤프트(1411)의 축을 중심으로 공전하는 구조를 가질 수 있다.

상기 복수의 유성기어(1413)는 내측으로 제2 기어모듈(142)의 제1 선기어(1422)와, 제3 기어모듈(143)의 제2 선기어(1431)와 맞물려 회전의 감속을 구현하도록 구비될 수 있다.

상기 제2 기어모듈(142)은 상기 제1 기어모듈(141)과 치차 결합되는 구성으로 연장 샤프트(1421)와 제1 선기어(1422)를 포함할 수 있다.

상기 연장 샤프트(1421)는 상기 샤프트(130)의 일단에서 축 방향으로 연장되어 상기 회전 하우징(123)의 원통돌기 중공을 통해 제2 홀(1231)을 관통하도록 구비될 수 있다. 상기 연장 샤프트(1421)는 ‘ㅗ’자 단면으로 형성될 수 있다. 상기 제1 선기어(1422)는 상기 연장 샤프트(1421)의 일단 외측면에 형성되어 상기 유성기어(1413)에 치차 결합되도록 구비될 수 있다. 상기 연장 샤프트(1421)의 일단 바닥면에는 상기 전달 샤프트(1411)가 인입되는 삽입홈(142a)이 형성되되, 상기 전달 샤프트(1411)의 회전은 상기 연장 샤프트(1421)에 직접 전달되지 않도록 결합되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 상기 삽입홈(142a)과 상기 전달 샤프트(1411) 사이에는 베어링이 구비되어 서로가 서로에게 미끄럼 회전구동되도록 구비될 수 있는 것이다.

상기 제3 기어모듈(143)은 상기 제2 구동모듈(122)의 내측에 구비되되, 상술하였듯이 상기 회전 하우징(123)에 일체형으로 구비될 수 있다. 상기 제3 기어모듈(143)은 상기 회전 하우징(123), 구체적으로 원통돌기의 외측면에 형성되어 상기 유성기어(1413)에 치차 결합되는 제2 선기어(1431)를 구비할 수 있다. 상기 제2 선기어(1431)는 상기 제1 선기어(1422)의 상측으로 이격되어 위치될 수 있다.

상기와 같이 구비된 감속기어부(130)를 보면, 상기 샤프트(130) 및 상기 전달 샤프트(1411)의 결합을 통해 상기 제1 구동모듈(121)의 회전 구동이 상기 전달 샤프트(1411)를 통해 상기 유성기어(1413)를 공전구동 시킬 수 있다.

또한, 제2 구동모듈(122)의 회전이 상기 회전 하우징(123)의 회전으로 상기 제2 선기어(1431)를 통해 상기 유성기어(1413)로 전달될 수 있다.

또한, 상기 유성기어(1413)는 상기 제1 선기어(1422)와 연결되면서 상기 제1 선기어(1422)의 회전은 상기 연장 샤프트(1421)를 통해 상기 출력부(150)로 전달되는 구조를 가질 수 있다.

따라서, 상기 감속기어부(140)는 상기 제1 구동모듈(121)의 회전으로 입력을 구현하는 상기 캐리어(1412)와, 상기 캐리어(1412)의 회전으로 상기 제2 회전자의 회전에 따라 회전되는 상기 제2 선기어(1431), 상기 제2 선기어(1431)에 맞물려 회전되는 상기 유성기어(1413)의 회전으로 회전되어 출력을 구현하는 상기 제1 선기어(1422)를 통해 감속비를 생성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)는 두 개의 구동 장치(제1 구동모듈(121) 및 제2 구동모듈(122))과 하나의 감속 장치(감속기어부(140))를 구비된다. 또한, 상기 감속 장치가 두개의 구동 모듈 중 적어도 하나의 구동 모듈과 연결될 수 있다. 따라서, 상기 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)는 구동장치의 구동에 따라 제1 모드와 제2 모드로 구동될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 모드에서는 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122)이 함께 구동될 수 있다. 이에 따라 상술한 바와 같이, 상기 제1 구동모듈(121)은 구동력을 제공하는 모터로 기능할 수 있고, 상기 제2 구동모듈(122)은 변속비를 제어하는 모터로 기능할 수 있다.

또한, 상기 제2 모드에서는 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122) 중 하나는 구동되고 나머지 하나는 고정될 수 있다. 예컨대 상기 제1 구동모듈(121)이 고장나거나 설정에 따라 상기 제1 구동모듈(121)을 고정되도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 구동모듈(122)은 구동력을 제공하면서 상기 제2 구동모듈(122)의 구동력 및 상기 제2 구동모듈(122)의 구동력에의해 상기 감속기어부(140)는 속도 감속을 구현하여 변속비를 제어할 수 있게 된다.

또한, 이와 반대로 상기 제2구동모듈(122)이 고장나거나 설정에 따라 상기 제2 구동모듈(122)을 고정하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 구동모듈(121)은 구동력을 제공하면서 상기 제1 구동모듈(121)의 구동력 및 상기 제1 구동모듈(121)의 구동력에의해 상기 감속기어부는 속도 감속을 구현하여 변속비를 제어할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 감속기어부(140)는 상기 캐리어(1412), 상기 제2 선기어(1431), 상기 유성기어(1413) 및 상기 제2 선기어(1431)의 상호관계를 통해 감속비를 생성할 수 있게 되는 것이다

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 출력부(150)는 상기 회전 하우징(123)의 상면에 위치될 수 있고, 상기 출력부(150)의 하면에는 상기 제2 홀(1231)을 관통하여 노출되는 상기 연장 샤프트(1421)가 인입되는 결합홈(151)이 형성될 수 있다.

상기 결합홈(151)과 상기 연장 샤프트(1421)의 단부는 서로가 서로에게 치차 결합되어 회전력을 전달받도록 구비될 수 있다.

상기 연장 샤프트(1421)의 타일단에는 축 방향으로 복수의 제1 치가 구비될 수 있고, 상기 결합홈(151)의 내측면에는 상기 복수의 제1 치에 맞물려 치차 결합되는 제2 치가 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전 하우징(123)의 상면과 상기 제2 커버(1122) 사이에는 상기 회전 하우징(123)과 함께 결합되면서 상기 출력부(150)를 지지하는 지지부재(1124)가 구비될 수 있다.

상기 샤프트(130), 상기 전달 샤프트(1411) 및 상기 연결 샤프트(130)의 외측 둘레면에는 상기 샤프트(130), 상기 전달 샤프트(1411) 및 상기 연결 샤프트(130)의 회전 시 이들과 접촉되는 구성들과의 회전 마찰력을 제한하기 위한 베어링 부재(170)가 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 샤프트(130) 일단과 상기 제1 노출홀(111a) 사이, 상기 샤프트(130)의 타일단과 상기 제1 연결홀(111b) 사이, 상기 제2 연결홀(112b)과 상기 전달 샤프트(1411) 사이, 상기 전달 샤프트(1411)와 상기 제1 홀(1231) 사이, 상기 전달 샤프트(1411)의 단부와 상기 삽입홈(142a) 사이, 상기 연장샤프트(130)의 단부와 상기 지지부재(1124) 사이에 각각 상기 베어링 부재(170)가 구비될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서, 출력토크의 비교 그래프이다.

도 8을 참조하여 보면, 종래의 단일 감속기를 구비한 구동 모터(100)의 경우 고속 주행을 위해 가속을 수행할 때, 상기 구동 모터(100)의 출력이 저하되는 것을 볼 수 있다. 또한, 구동 모터(100)의 출력이 저하됨에 따라 가속 한계가 발생되는 것을 확인할 수 있다.

그러나, 본 발명과 같이 감속기어부(130)가 가변 감속기로 구비되는 경우, 고속 주행을 위해 가속을 수행할 때, 상기 제1 구동모듈(121) 및 상기 제2 구동모듈(122)의 구동은 물론 상기 감속기의 구조를 통해 출력 토크가 최대 상태에서 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 제1 구동모듈(121), 제2 구동모듈(122) 및 출력부(150)의 연결상태의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하여 보면, 상기 제1 구동모듈(121)은 상기 제2 선기어(1431)에 연결될 수 있고, 상기 제2 구동모듈(122)은 상기 유성기어(1413)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 선기어(1422)는 출력부(150)에 연결될 수 있다.

상기와 같은 상기 제1 구동모듈(121), 상기 제2 구동모듈(122) 및 상기 감속기어부(140)의 결합 관계로 인해, 상기 제1 구동모듈(121)에서 출력된 회전 속도는 상기 제1 구동모듈(121)에 연결된 상기 제2 선기어(1431)에 전달될 수 있다. 또한, 상기 제2 구동모듈(122)을 제어하여 상기 유성기어(1413)의 회전속도를 제어할 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 선기어(1422)는 상기 유성기어(1413)와 상기 제2 선기어(1431)와 맞물리게 구비되어, 상기 제1 선기어(1422)는 상기 유성기어(1413) 및 상기 제2 선기어(1431)에 맞물려 회전하게 된다. 상기 제1 선기어(1422)와 연결된 상기 출력부(150)는 상기 제1 선기어(1422)의 회전을 전달받아 출력하게 된다. 따라서, 상기 제1 구동모듈은 고정 속도비를 가지나, 상기 제2 구동모듈(122)의 속도를 제어하면, 상기 출력부(150)의 회전 속도 및 감속기어부(140)의 속도비를 가변할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 제1 구동모듈(121), 제2 구동모듈(122) 및 출력부(140)의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 제1 구동모듈(121)은 상기 제2 선기어(1422)에 연결되고, 상기 제2 구동모듈(121)은 상기 제1 선기어(1422)에 연결되며, 상기 출력부(150)는 상기 유성기어(1413)에 연결될 수 있다.

상기와 같은 상기 제1 구동모듈(121), 상기 제2 구동모듈(122) 및 상기 감속기어부(140)의 결합 관계로 인해, 상기 제1 구동모듈(121)에서 출력된 회전 속도는 상기 제1 구동모듈(121)에 연결된 상기 제2 선기어(1431)에 전달될 수 있다. 또한, 상기 제2 구동모듈(122)을 제어하여 상기 제1 선기어(1422)의 회전속도를 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제1 선기어(1422)와 상기 제2 선기어(1431)에 맞물리는 상기 유성기어(1413)가 회전할 수 있다. 상기 유성기어(1413)의 회전은 상기 유성기어(1413)와 연결된 상기 출력부(150)로 전달될 수 있다. 따라서, 상기 제1 구동모듈(121)은 고정 속도비를 가지나, 상기 제2 구동모듈(122)의 속도를 제어하면, 상기 출력부(150)의 회전 속도 및 상기 감속기어부(140)의 속도비를 가변할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치(100)에서 제1 구동모듈(121), 제2 구동모듈(122) 및 출력부(150)의 연결상태의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하여 보면, 상기 제1 구동모듈(121)은 제1 선기어(1422)에 연결되고, 상기 제2 구동모듈(122)은 상기 유성기어(1413)에 연결되고, 상기 출력부(150)는 제2 선기어(1431)에 연결될 수 있다.

상기와 같은 상기 제1 구동모듈(121), 상기 제2 구동모듈(122) 및 상기 감속기어부(140)의 결합 관계로 인해, 상기 제1 구동모듈(121)에서 출력된 회전 속도는 상기 제1 구동모듈(121)과 연결된 상기 제1 선기어(1422)에 전달될 수 있다. 또한, 상기 제2 구동모듈(122)을 제어하여 상기 유성기어(1413)의 회전속도를 제어할 수 있다. 이로 인해 상기 제1선기어(1422)와 상기 유성기어(1413)에 맞물리는 상기 제2 선기어(1431)는 회전할 수 있고, 상기 제2 선기어(1431)의 회전은 상기 출력부(150) 전달될 수 있다. 따라서, 상기 제1 구동모듈(121)은 고정 속도비를 가지나, 상기 제2 구동모듈(122)의 속도를 제어하여 상기 출력부(150)의 회전 속도 및 상기 감속기어부(140)의 상기 감속비를 가변할 수 있다.

또한, 도 9 내지도 11의 구조를 가지는 차량용 구동 장치(100)는-, 상기 제1 구동모듈(121) 또는/및 제2 구동모듈(122)은 발전기로서 혹은 모터의 역구동을 통해 전력이 생성되는 것을 알 수 있다. 이때, 상기 휠의 회전에 따라 상기 휠의 회전을 전달받은 상기 출력부(150)는 회전하게 된다. 상기 출력부(150)가 회전하면, 상기 출력부(150)의 회전력은 상기 출력부(150)와 연결된 상기 제1 선기어(1422)로 전달될 수 있다. 또한, 상기 제1 선기어(1422)는 상기 출력부(150)의 회전력 입력받아 회전하게 되고, 상기 제2 구동모듈(121)과 제1 구동모듈(122)은 발전기로서 구동되어 전력을 생성할 수 있다.

도 9, 도 10 및 도 11을 참조하여 상술한 바와 같이, 상기 제1 구동 모듈(121)과, 상기 제2 구동모듈(122) 및 상기 출력부(150)는 상기 제1 선기어(1422), 상기 제2 선기어(1431) 및 상기 유성기어(1413)에 각각 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 차량용 구동 장치(100)는, 상기 제1 구동모듈(121)과 제2 구동모듈(122)이 함께 구동되는 제1 모드와, 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122) 중 하나만 구동되는 제2 모드로 구동될 수 있다. 또한, 상기 제2 모드로의 구동으로 상기 제1 구동모듈(121) 또는 상기 제2 구동모듈(122) 중 하나는 고정되고 하나만 구동되는 경우, 감속비가 고정된 채로 상기 출력부(150)가 회전할 수 있다.

예컨대, 상기 제1 구동모듈(121)이 고정되고, 상기 제2 구동모듈(122)만 구동된 경우, 상기 제2 구동모듈(122)이 상기 유성기어(1413)를 통해 구동력을 제공하고 상기 제2 선기어(1431)가 고정되어 일정한 감속비로 회전속도가 출력될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 구동모듈(121)이 고정되고 상기 제2 구동모듈(122)만 구동되는 경우를 예를 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 제2 구동모듈(122)이 고정되고, 상기 제1 구동모듈(121)만 구동되어, 상기 제2 구동모듈(122)의 구동력을 통해 고정비로 출력이 가능할 수 있다.

또한, 제2 모드는 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122) 중 하나가 고장이나 오작동으로 구동되지 하는 상황이나, 또는 사용자의 선택에 의해 구현되는 모드일 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터(100)의 구동 동작을 살펴볼 수 있다.

먼저, 차량의 초기 구동을 위해서는 높은 토크를 필요로 하고, 고속 주행을 위해서는 빠른 속도의 구현을 필요로하게 된다. 이에 따라, 먼저 상기 제어부(190)는 상기 제1 인버터(191)와 상기 제2 인버터(192)의 제어를 통해 상기 제1 구동모듈(121) 및 상기 제2 구동모듈(122)의 구동을 수행하게된다.

상기 제1 구동모듈(121)의 구동으로 상기 감속기어부(140)가 구동되고, 상기 제2 구동모듈(122)이 구동으로 상기 감속기어부(140)가 구동될 수 있다. 이때, 차량의 초기 구동 또는 고속 주행 중 하나가 선택될 수 있다.

차량의 초기 구동을 위해 상기 구동부(120)를 구동하는 경우에는 상기 제2 구동모듈(122)의 최대 부하를 통한 최대 토크를 발생시켜 차량의 초기 구동을 구현할 수 있다.

또한, 고속 주행을 위해 상기 구동부(120)를 구동하는 경우에는 상기 제1 구동모듈(121)과 상기 제2 구동모듈(122)의 속도를 동기화하여 최대 RPM을 발생시켜 차량의 고속 주행을 구현하도록 구비될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터(100)는 코일과 마그넷을 이용한 두개의 구동 모듈의 구조 및 하나의 감속기어부(140)를 구비하되 상기 감속기어부(140)가 두개의 선기어와 세개의 유성기어(1413)의 맞물림을 통해 가변 속도나 고정 토크를 가지며, 감속비를 형성하고 출력할 수 있어, 차량 초기 구동과 고속 주행 시에도 안정적으로 고속의 출력 토크를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 구동 장치 110: 하우징
111: 제1 바디부 1111: 제1 바디
1112: 제1 커버 111a: 제1 노출홀
111b: 제1 연결홀 112: 제2 바디부
1121: 제2 바디 1122: 제2 커버
112a: 제2 노출홀 112b: 제2 연결홀
120: 구동부 121: 제1 구동모듈
1211: 제1 고정자 1211a: 제1 고정자 코어
1211b: 제1 코일 1212: 제1 회전자
1212a: 제1 마그넷 122: 제2 구동모듈
1221: 제2 고정자 1221a: 제2 고정자 코어
1221b: 제2 코일 1222: 제2 회전자
1222a: 제2 마그넷 123: 회전 하우징
1231: 제2 홀 1232: 제1 홀
124: 지지부재 130: 샤프트
130a: 인입홈 140: 감속기어부
141: 제1 기어모듈 1411: 전달 샤프트
1412: 캐리어 1413: 유성기어
1414: 수직축 142: 제2 기어모듈
1421: 연장 샤프트 142a: 삽입홈
1422: 제1 선기어 143: 제3 기어모듈
1431: 제2 선기어 150: 출력부
151: 결합홈 160: 리졸버 모듈
170: 베어링 부재

Claims (15)

1. 구동력을 제공하는 제1 구동모듈;
   변속비를 제어하는 제2 구동모듈;
   상기 제2 구동모듈 내측에 구비된 제1 선기어, 제2 선기어 및 유성기어를 포함하는 감속기어부; 및
   상기 제1 선기어, 상기 제2 선기어, 및 상기 유성기어 중 어느 하나에 연결된 출력부를 구비하고,
   상기 제1 구동모듈은 상기 출력부에 연결된 상기 제1 선기어. 상기 제2 선기어 및 상기 유성기어 중 하나의 기어 이외의 나머지 기어에 연결되는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 선기어는 상기 제1 선기어와 다른 잇수를 가지며 상기 유성기어와 맞물리는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 제1 구동모듈과 상기 제2 구동모듈을 수용하는 하우징; 및
   상기 제1 구동모듈의 회전을 전달받아 회전하는 샤프트를 더 포함하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 유성기어는 상기 샤프트 둘레의 복수의 수직축을 통해 연결되며 상기 사프트의 축을 중심으로 회전하는 원형의 캐리어와 상기 수직축에 구비되어 회전되며,
   상기 제1 선기어는 상기 출력부의 일단 외측면으로 상기 유성기어에 치차 결합되고,
   상기 제2 선기어는 상기 제2 구동모듈의 내측에 구비되되, 상기 제1 선기어의 상부에 위치되어 상기 유성기어에 치차 결합되는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 하우징은 상기 제1 구동모듈이 포함되는 제1 바디를 포함하고,
   상기 제1 구동모듈은,
   상기 제1 바디에 고정되는 제1 고정자 코어 및 상기 제1 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제1 코일을 포함하는 제1 고정자; 및
   상기 제1 고정자의 내측에 안착되어 상기 샤프트를 중심으로 회전되게 결합되며, 상기 제1 코일에 대응되는 제1 마그넷을 실장하는 제1 회전자를 포함하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제1 코일에 전류가 인가되면,
   상기 제1 고정자에 자계가 형성되고, 상기 제1 마그넷이 상기 자계에 대응하여 상기 제1 회전자가 회전되며,
   상기 제1 회전자의 회전은 상기 감속부로 인가되어 상기 출력부를 통해 출력되되, 상기 샤프트를 통해 상기 유성기어가 결합된 상기 캐리어를 회전시키는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
7. 제4 항에 있어서,
   상기 하우징은 제2 구동모듈이 수용되는 제2 바디를 포함하고,
   상기 제2 구동모듈은,
   상기 제2 바디에 고정되는 제2 고정자 코어 및 상기 제2 고정자 코어의 내부 둘레를 따라 배치되는 복수개의 제2 코일을 포함하는 제2 고정자; 및
   상기 제2 고정자의 내측에 안착되어 상기 샤프트와 상기 출력부를 중심으로 회전되게 결합되며, 상기 제2 코일에 대응되는 제2 마그넷을 실장하는 제2 회전자를 포함하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 회전자에는 상기 제2 회전자의 내측면에 결합되어 상기 제2 회전자와 함께 회전하는 회전 하우징이 더 포함되고,
   상기 제2 선기어는 상기 회전 하우징에 구비되는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
9. 제7 항에 있어서,
   상기 제2 구동 모듈에 전류가 인가되면,
   상기 제2 구동 모듈의 회전체에 해당하는 상기 제2 회전자가 회전되며,
   상기 제2 회전자의 회전은 상기 감속부로 인가되어 상기 출력부를 통해 출력되되, 상기 제2 회전자와 결합된 상기 제2 선기어의 회전으로 상기 유성기어들이 회전되는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
10. 제7 항에 있어서,
    상기 감속기어부는,
    상기 제1 구동모듈의 회전으로 입력을 구현하는 상기 캐리어와, 상기 캐리어의 회전으로 상기 제2 회전자의 회전에 따라 회전되는 상기 제2 선기어, 상기 제2 선기어에 맞물려 회전되는 상기 유성기어의 회전으로 회전되어 출력을 구현하는 상기 제1 선기어를 통해 감속비를 생성하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
11. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 구동모듈의 구동을 제어하기 위한 제1 인버터와 상기 제2 구동모듈의 구동을 제어하기 위한 제2 인버터를 구비한 제어부를 포함하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동모듈과 상기 제2 구동모듈이 함께 구동되는 제1 모드; 및
    상기 제1 구동모듈 또는 상기 제2 구동모듈 중 하나는 구동되고, 나머지 하나는 고정되는 제2 모드를 포함하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 모드로 구동 시 상기 출력부가 고정비로 변속되어 회전하는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 출력부가 회전할 경우 상기 제1 구동모듈 또는/및 상기 제2 구동모듈은 발전기로서 혹은 모터의 역구동을 통해 전력이 생성되는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 출력부가 회전할 경우, 소정의 제동력이 걸리는 가변 변속 장치를 구비한 차량용 구동 장치.

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