KR20220048712A

KR20220048712A - 전기차량용 구동장치

Info

Publication number: KR20220048712A
Application number: KR1020200131923A
Authority: KR
Inventors: 김명진; 김태환
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-04-20

Abstract

본 발명은 구동모터의 구동력을 양측 구동륜에 분배 가능하여 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키는 전기차량용 구동장치에 관한 것으로, 본 발명에서는, 양측 구동륜에 구동력을 제공하고, 상기 구동륜의 축을 기준으로 병렬 형태로 배치된 복수의 구동모터; 상기 구동모터와 양측 구동륜 사이에 각각 연결되어 구동모터의 구동력을 양측 구동륜에 전달하는 감속기어부; 및 상기 구동모터 사이에 병렬 형태로 배치되고, 양측 감속기어부 사이에서 선택적으로 체결 또는 해제되는 클러치기구;를 포함하여 구성되는 차량용 구동장치가 소개된다.

Description

전기차량용 구동장치{Devices for driving electric vehicles}

본 발명은 구동모터 및 클러치기구를 병렬 배치하여 차량의 윤거를 감소시키는 한편, 구동모터의 구동력을 양측 구동륜에 분배 가능하여 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키는 전기차량용 구동장치에 관한 것이다.

차량의 동력기구에서 동력의 필요에 따라 구동모터의 동력을 좌우로 분배하기 위하여 차동기어장치를 적용한다.

예컨대, 1개의 구동모터의 출력을 차동장치를 통해 좌우 구동륜으로 분배하고, 각 구동륜에 분배되는 구동토크를 주행 상황에 맞게 제어하기 위해 좌우에 클러치가 각각 설치된다.

하지만, 1개의 구동모터에서 제공되는 구동력을 좌우 구동륜에 배분하기 때문에 클러치 메커니즘의 개입이 증대되어 에너지 효율이 낮아지는 문제가 있다.

더욱이, 감속 및 선회상황에서 적극적인 회생제동이 어려워 전비 향상에 제한적인 문제가 있고, 구동모터의 과부하시 구동모터를 대신하여 구동력 보상이 어려운 문제도 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US 8104375 B2

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 복수의 구동모터와 함께 클러치기구를 병렬 배치하여 차량의 폭방향 길이를 감소시키고 모터 사이즈의 설계 자유도를 향상시키는 전기차량용 구동장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 복수의 구동모터에서 제공되는 구동력을 양측 구동륜에 분배 가능하여 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키는 전기차량용 구동장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 양측 구동륜에 구동력을 제공하고, 상기 구동륜의 축을 기준으로 병렬 형태로 배치된 복수의 구동모터; 상기 구동모터와 양측 구동륜 사이에 각각 연결되어 구동모터의 구동력을 양측 구동륜에 전달하는 감속기어부; 및 상기 구동모터 사이에 병렬 형태로 배치되고, 양측 감속기어부 사이에서 선택적으로 체결 또는 해제되는 클러치기구;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 클러치기구가 상기 구동모터 사이의 상부에 배치될 수 있다.

상기 클러치기구가 차량의 폭방향 중앙에 배치될 수 있다.

상기 감속기어부는, 상기 구동모터의 축에 결합되는 인풋기어; 상기 구동륜의 축에 결합되는 아웃풋기어; 동축에 결합되고, 상기 인풋기어 및 아웃풋기어와 각각 짝을 이루어 소정의 감속기어비를 형성하면서 치합되는 중간기어;를 포함할 수 있다.

상기 클러치기구는, 양측 감속기어부의 기어와 각각 치합 결합되는 제1클러치기어 및 제2클러치기어; 상기 제1클러치기어에 고정된 제1마찰요소와 제2클러치기어에 고정된 제2마찰요소의 마찰에 의해 체결 또는 해제 작동되는 클러치팩;을 포함할 수 있다.

상기 제1클러치기어와 제2클러치기어는 상기 인풋기어와 짝을 이루는 중간기어에 치합 결합될 수 있다.

상기 클러치팩과 구동모터가 모터하우징에 내장되고; 상기 모터하우징의 양측에 기어케이스가 결합되어, 상기 기어케이스 내부에 제1클러치기어 및 제2클러치기어와 감속기어부가 내장될 수 있다.

상기 제1클러치기어와 제1마찰요소를 연결하는 축과, 상기 제2클러치기어와 제2마찰요소를 연결하는 축이 상기 모터하우징의 양측과 기어케이스의 양측에서 베어링에 의해 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 좌우 구동륜에 구동력을 제공하는 복수의 구동모터와 클러치기구를 병렬 형태로 배치함으로써, 구동모터의 배치 및 사이즈 구성의 자유도를 증가시켜 차량의 폭방향 길이를 감소시키게 되고, 이에 구동모터의 사이즈 증대를 통해 모터용량을 증대시키는 것은 물론 다양한 차량 세그먼트에 적용이 가능한 효과가 있다.

특히, 차량의 주행시, 좌우 구동륜 간 토크 불균형이 있거나 한쪽 구동모터에 과부하 상황이 발생하는 경우 클러치기구에 의한 토크 재분배로 좌우 구동륜의 토크 동기화가 가능한 효과가 있고, 클러치기구의 개입에 의해 차량 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차량용 구동장치에서 2개의 구동모터 사이에 클러치기구가 병렬 구조로 배치된 외관 형상을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 클러치기구가 분리된 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 구동모터와 클러치기구의 배치관계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전기차량용 구동장치가 모터하우징 및 기어케이스 내부에 설치되는 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 'A'부분 확대도.
도 6은 본 발명에서 각 주행상황에 대한 클러치기구와 구동모터의 작동관계를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 클러치기구의 비활성화 상태에서 좌우 구동륜에 구동력이 동일하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 클러치기구의 비활성화 상태에서 좌우 구동륜에 구동력이 상이하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 클러치기구의 활성화 상태에서 좌우 구동륜에 구동력이 상이하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전기차량용 구동장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차량용 구동장치에서 복수의 구동모터와 함께 클러치기구(300)가 병렬 구조로 결합된 외관 형상을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 클러치기구(300)가 분리된 상태를 도시한 도면으로, 좌우 구동륜(W1,W2)에 독립적으로 구동력을 제공하는 2개의 구동모터와, 2개의 감속기어부 및 클러치기구(300)를 포함하여 구성이 된다.

도면을 참조하면, 구동모터는 양측 구동륜(W1,W2)에 구동력을 제공하고, 상기 구동륜(W1,W2)의 축을 기준으로 병렬형태로 복수 배치된다.

그리고, 감속기어부는 상기 구동모터와 구동륜(W1,W2) 사이에 각각 연결되어 구동모터의 구동력을 구동륜(W1,W2)에 전달하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 구동모터 사이에 클러치기구(300)가 병렬 형태로 배치되어, 상기 클러치기구(300)가 양측 감속기어부 사이에서 선택적으로 체결 또는 해제되도록 구성이 된다.

예컨대, 좌측 구동륜(W1)에 구동력을 제공하도록 제1구동모터(100)가 마련되고, 우측 구동륜(W2)에 구동력을 제공하도록 제2구동모터(200)가 마련된다.

그리고, 상기 제1구동모터(100)의 축과 제2구동모터(200)의 축이 차량의 폭방향을 따라 형성되어 전후방에 각각 나란하게 배열됨으로써, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 병렬형태로 배치된다.

특히, 상기 클러치기구(300)의 축이 차량의 폭방향을 따라 형성되어 상기 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200) 사이에 나란하게 배열됨으로써, 상기 클러치기구(300) 역시 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200)와 병렬형태로 배치된다.

즉, 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200)와 함께 클러치기구(300)를 병렬 형태로 배치함으로써, 구동모터의 배치 및 사이즈 구성의 자유도를 증가시켜 동일 사양의 구동모터 채용시 기존 구성 대비 차량의 폭방향 길이를 감소시키게 된다.

따라서, 구동모터의 사이즈 증대를 통해 모터용량을 증대시킬 수 있고, 다양한 차량 세그먼트에 적용이 가능한 것은 물론, 내연기관 플렛폼에도 적용이 가능할 수 있다.

또한, CVJ의 길이가 과도하게 짧아지는 것을 방지함으로써, 조향성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

더불어, 상기 클러치기구(300)를 매개로 양측 감속기어부가 기구적으로 체결 또는 해제됨으로써, 해제 상태에서는 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)의 구동력이 좌우 구동륜(W1,W2)에 각각 독립적으로 제공되지만, 체결 상태에서는 양측 구동륜 중 어느 한 쪽 구동륜에 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)에서 생성되는 구동토크를 함께 제공할 수 있게 된다.

따라서, 차량의 직진 주행은 물론, 코너링 주행 과정에서, 토크벡터링을 통해 좌우 구동륜(W1,W2)의 토크를 적절하게 분배 가능함으로써, 차량 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키고, 회생제동의 극대화를 통해 전비를 향상시키게 된다.

아울러, 도 3은 본 발명에 따른 구동모터와 클러치기구(300)의 배치관계를 설명하기 위한 도면으로, 도면을 참조하면 상기 클러치기구(300)가 상기 구동모터 사이의 상부에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 클러치기구(300)는 물론 구동모터가 차량의 폭방향 중앙에 배치되는 구조가 된다.

예컨대, 차량 중앙부분 전방에 제1구동모터(100)가 배치되고, 상기 제1구동모터(100)의 후방에 제2구동모터(200)가 배치된다. 다만, 상기 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)의 전후 위치는 서로 바뀌어 배치될 수 있고, 이 같은 구조 역시 본 발명의 권리범위에 포함이 된다.

특히, 상기 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200) 상부에 클러치기구(300)가 배치됨으로써, 상기 클러치기구(300)의 축과 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200)의 축을 연결한 선이 삼각 형상을 이루어 배치된다.

참고로, 상기 제1구동모터(100)와 좌측 구동륜(W1) 사이 및 제2구동모터(200)와 우측 구동륜(W2) 사이에 감속기어부가 각각 설치된다.

즉, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 차량의 전후방에 병렬 배치되고, 상기 클러치기구(300)가 상기 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200) 사이의 상부에 배치됨으로써, 차량의 좌우 폭방향 길이를 최소화시켜 차량의 윤거를 줄일 수 있게 된다.

아울러, 도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 감속기어부의 구성을 살펴보면, 상기 구동모터의 축에 결합되는 인풋기어; 상기 구동륜(W1,W2)의 축에 결합되는 아웃풋기어; 동축에 결합되고, 상기 인풋기어 및 아웃풋기어와 각각 짝을 이루어 소정의 감속기어비를 형성하면서 치합되는 중간기어;를 포함하여 구성이 된다.

예컨대, 상기 감속기어부는 제1구동모터(100)의 구동력을 좌측 구동륜(W1)에 전달하는 감속기어부와, 제2구동모터(200)의 구동력을 우측 구동륜(W2)에 전달하는 감속기어부로 구성이 되고, 상기 감속기어부를 구성하는 인풋기어, 중간기어, 아웃풋기어 모두 외접기어 형상으로 형성되어 외접 치합된다.

구체적으로, 상기 제1구동모터(100)의 축 단부에 제1인풋기어(110)가 고정되고, 상기 제1인풋기어(110)에 제1-1중간기어(120)가 소정의 감속기어비를 형성하면서 외접 치합된다.

그리고, 상기 제1-1중간기어(120)와 축을 공유하면서 바깥쪽으로 제1-2중간기어(130)가 고정되고, 상기 제1아웃풋기어(140)에 제1아웃풋기어(140)가 소정의 감속기어비를 형성하면서 외접 치합된다.

또한, 상기 제1아웃풋기어(140)의 축은 좌측 구동륜(W1)의 축과 연결되는 구조가 된다.

아울러, 상기 제2구동모터(200)의 축 단부에 제2인풋기어(210)가 고정되고, 상기 제2인풋기어(210)에 제2-1중간기어(220)가 소정의 감속기어비를 형성하면서 외접 치합된다.

그리고, 상기 제2-1중간기어(220)와 축을 공유하면서 바깥쪽으로 제2-2중간기어(230)가 고정되고, 상기 제2아웃풋기어(240)에 제2아웃풋기어(240)가 소정의 감속기어비를 형성하면서 외접 치합된다.

또한, 상기 제2아웃풋기어(240)의 축은 우측 구동륜(W2)의 축과 연결되는 구조가 된다.

즉, 상기 제1구동모터(100)에서 제공되는 구동력이 제1인풋기어(110), 제1-1중간기어(120), 제1-2중간기어(130), 그리고 제1아웃풋기어(140)를 통해 감속되어 좌측 구동륜(W1)에 전달된다.

이와 마찬가지로, 상기 제2구동모터(200)에서 제공되는 구동력은 제2인풋기어(210), 제2-1중간기어(220), 제2-2중간기어(230), 그리고 제2아웃풋기어(240)를 통해 감속되어 우측 구동륜(W2)에 전달된다.

더불어, 일측 구동륜에 연결되는 제1아웃풋기어(140)와 중간기어의 축이, 타측 구동륜에 연결되는 제2아웃풋기어(240)와 중간기어의 축과 각각 동축 선상에 구비되고; 일측 구동륜에 연결되는 제1-1중간기어(120)의 전방에 제1인풋기어(110)가 배치되며; 타측 구동륜에 연결되는 제2-1중간기어(220)의 후방에 제2인풋기어(210)가 배치될 수 있다.

예컨대, 상기 제1아웃풋기어(140)가 좌측 구동륜(W1)과 동축을 이루어 구비되고, 상기 제2아웃풋기어(240)가 우측 구동륜(W2)과 동축을 이루어 구비되며, 상기 제1아웃풋기어(140)의 축과 제2아웃풋기어(240)의 축이 동축 선상에 구비됨으로써, 좌우 구동륜(W1,W2)의 축이 일치되는 구조가 된다.

그리고, 제1-1중간기어(120)와 제1-2중간기어(130)가 고정된 축이, 제2-1중간기어(220)와 제2-2중간기어(230)가 고정된 축과 동축 선상에 구비된다.

다만, 상기 제1인풋기어(110)의 축과 제2인풋기어(210)의 축은 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 병렬 배치되도록 동축 선상에 구비되지 않고 이축 선상에 설치된다.

예컨대, 상기 제1인풋기어(110)가 제1-1중간기어(120)의 전방에서 치합 결합됨으로써, 좌측 구동륜(W1)에 구동력을 전달하는 감속기어부가 전후로 긴 'I'형태로 형성된다.

반면, 상기 제2인풋기어(210)가 제2-1중간기어(220)의 후방에서 치합 결합됨으로써, 우측 구동륜(W2)에 구동력을 전달하는 감속기어부는 'U'형태로 형성된다.

즉, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 전후로 병렬 배치됨으로써, 좌우의 감속기어부를 비대칭 구조로 구성하여 좌우 구동륜(W1,W2)에 각각 연결하고, 이에 차량의 폭방향 길이를 축소하면서도 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200)의 구동력을 좌우 구동륜(W1,W2)에 독립적으로 제공할 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 전기차량용 구동장치가 모터하우징(400) 및 기어케이스(500) 내부에 설치되는 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4의 'A'부분 확대도로서, 상기 클러치기구(300)는 제1클러치기어(310) 및 제2클러치기어(320)와, 클러치팩(330)을 포함하여 구성이 된다.

도면을 참조하여 상기 클러치기구(300)에 대해 살펴보면, 양측 감속기어부의 기어와 각각 치합 결합되는 제1클러치기어(310) 및 제2클러치기어(320); 상기 제1클러치기어(310)에 고정된 제1마찰요소(330a)와 제2클러치기어(320)에 고정된 제2마찰요소(330b)의 마찰에 의해 체결 또는 해제 작동되는 클러치팩(330);을 포함하여 구성이 된다.

예컨대, 상기 클러치팩(330)은 다판 클러치일 수 있고, 제1마찰요소(330a) 및 제2마찰요소(330b)는 다판 클러치에 사용되는 마찰디스크일 수 있다.

그리고, 상기 제1마찰요소(330a)와 제2마찰요소(330b)는 교번하여 배치되면서 상대 회전 가능하게 구성이 되고, 축방향을 따라 이동 가능하게 구성이 된다.

또한, 상기 제1마찰요소(330a)는 제1클러치기어(310)와 축과 연결이 되고, 상기 제2마찰요소(330b)는 제2클러치기어(320)의 축과 연결이 된다.

이에, 피스톤(340)에 의해 제1마찰요소(330a) 또는 제2마찰요소(330b)를 상대에 대해 압착하는 방향으로 가압이 이루어지게 되면, 제1마찰요소(330a)와 제2마찰요소(330b)가 압착되어 체결상태를 이루게 되는바, 제1클러치기어(310)와 제2클러치기어(320)가 함께 회전하게 된다.

참고로, 상기 클러치기구(300)는 E-LSD일 수 있는 것으로, 액추에이터의 작동을 통해 피스톤(340)에 작동력을 제공할 수 있게 된다.

즉, 클러치팩(330) 내의 제1마찰요소(330a)와 제2마찰요소(330b)의 체결이 해제된 상태의 경우, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)의 구동력이 좌우 구동륜(W1,W2)에 각각 독립적으로 제공되지만, 제1마찰요소(330a)와 제2마찰요소(330b)가 체결된 상태의 경우 한 쪽 구동륜에 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)에서 생성되는 구동토크를 함께 제공할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명에서 상기 제1클러치기어(310)와 제2클러치기어(320)는 상기 인풋기어와 짝을 이루는 중간기어에 치합 결합될 수 있다.

예컨대, 상기 제1클러치기어(310)가 제1-1중간기어(120)에 외접 치합될 수 있고, 제2클러치기어(320)는 제2-1중간기어(220)에 외접 치합될 수 있다.

다만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예에 불과한 것으로, 제1클러치기어(310) 및 제2클러치기어(320)는 감속기어부를 구성하는 다른 기어에 치합 결합될 수도 있다.

계속해서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 구동장치를 구성하는 구동모터, 감속기어부, 클러치기구(300)가 하우징 및 케이스의 내부에 내장 설치될 수 있다.

구체적으로, 상기 클러치팩(330)과 구동모터가 모터하우징(400)에 내장되고; 상기 모터하우징(400)의 양측에 기어케이스(500)가 결합되어, 상기 기어케이스(500) 내부에 제1클러치기어(310) 및 제2클러치기어(320)와 감속기어부가 내장되는 구조가 된다.

즉, 제1구동모터(100) 및 제2구동모터(200)와 클러치팩(330)이 차량의 중앙부분에 모여진 형태로 배치됨으로써, 모터하우징(400) 내부에 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)와 클러치팩(330)이 내장되고, 이에 모터하우징(400)이 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)의 하우징 역할은 물론, 클러치팩(330)의 하우징 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 구동모터의 측부에서 제1클러치기어(310)와 제2클러치기어(320)가 양측 감속기어부에 각각 치합 결합됨으로써, 기어케이스(500)가 감속기어부와 클러치기어의 하우징 역할을 수행하게 된다.

이처럼, 본 발명의 클러치기구(300)가 모터하우징(400)과 기어케이스(500)에 내장되도록 클러치기어와 마찰요소를 연결하는 축이 모터하우징(400)과 기어케이스(500)에 지지된다.

구체적으로, 상기 제1클러치기어(310)와 제1마찰요소(330a)를 연결하는 축과, 상기 제2클러치기어(320)와 제2마찰요소(330b)를 연결하는 축이 상기 모터하우징(400)의 양측과 기어케이스(500)의 양측에서 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 구조가 된다.

즉, 상기 모터하우징(400)의 측면에 테이퍼베어링(410)이 설치되고, 상기 클러치기어가 고정된 축의 중단이 상기 테이퍼베어링(410)에 삽입 지지된다.

그리고, 상기 기어케이스(500)의 측면에 볼베어링(510)이 설치되고, 상기 축의 단부가 상기 볼베어링(510)에 삽입 지지됨으로써, 상기 클러치기구(300)가 모터하우징(400)과 기어케이스(500)에 지지 설치된다.

다만, 상기 베어링은 바람직한 예시에 불과한 것으로, 상술한 베어링에 국한되지 않고 다른 베어링을 적용 가능할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명에서 각 주행상황에 대한 클러치기구(300)와 구동모터의 작동관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 클러치기구(300)의 비활성화 상태에서 좌우 구동륜(W1,W2)에 구동력이 동일하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 차량의 일반주행 상황, 예를 들어 직진 주행상황인 경우, 클러치기구(300)를 비활성화 상태로 해제하여 차량을 주행한다(S10).

이 상태에서 차량의 가속이 요구되면(S11), 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)를 통해 동일한 구동력을 인가한다.

이에, 제1구동모터(100)에서 제공되는 구동력이 제1인풋기어(110)를 통해 제1-1중간기어(120)에 감속되어 전달되고, 상기 제1-1중간기어(120)에 전달된 구동력이 이와 동축 상에 결합된 제1-2중간기어(130)를 통해 제1아웃풋기어(140)에 감속되어 전달된다.

그리고, 제1아웃풋기어(140)에 전달된 구동력이 좌측 구동륜(W1)에 전달된다.

이와 마찬가지로, 제2구동모터(200)에서 제동되는 구동력은 제2인풋기어(210) 및 제2-1중간기어(220)의 기어짝과, 제2-2중간기어(230) 및 제2아웃풋기어(240)의 기어짝을 통해 전달되어 우측 구동륜(W2)에 전달된다.

즉, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 좌측 구동륜(W1)과 우측 구동륜(W2)에 독립적으로 구동력을 제공함으로써, 좌우측 구동륜(W1,W2)에 동일한 구동토크를 제공하면서 차량을 주행하게 된다(S12).

반면, 차량의 가속 상황이 아닌 경우, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)를 통해 회생제동을 활성화하도록 구성할 수 있다(S13). 즉, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)가 발전기 역할을 하여 각각 회생제동을 수행함으로써, 에너지 회수량을 극대화시키게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 클러치기구(300)의 비활성화 상태에서 좌우 구동륜(W1,W2)에 구동력이 상이하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 8을 참조하면, 차량의 코너링 상황이고, 일반 토크벡터링이 요구되는 경우, 클러치기구(300)를 비활성화 상태로 해제하여 차량을 주행한다(S20).

예를 들어, 좌선회 상황의 경우, 우측 구동륜(W2)을 통한 회생제동이 필요하지 않은 것으로 판단시, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)를 통해 토크를 생성한다(S21).

이에, 앞서 설명한 바와 같이, 제1구동모터(100)에서 제공되는 구동력이 좌측 구동륜(W1)에 전달되고, 제2구동모터(200)에서 제공되는 구동력이 우측 구동륜(W2)에 전달된다.

다만, 도 8의 주행상황의 경우, 좌선회 상황으로서 좌측 구동륜(W1) 대비 우측 구동륜(W2)에 더 큰 구동토크를 제공함으로써, 좌우 구동륜(W1,W2) 간 토크 불균형을 해소하여 차량 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키게 된다(S22).

참고로, 토크벡터링 기술은 바퀴별로 전달하는 토크를 분배하여 차량의 코너링 스피드를 높여주는 역할을 하는 것으로, 코너링시 안쪽 바퀴에 브레이크를 걸거나 바깥쪽 바퀴에 동력을 더 전달하는 방식으로 토크벡터링 시스템을 구현할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 클러치기구(300)의 활성화 상태에서 좌우 구동륜(W1,W2)에 구동력이 상이하게 제공되는 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 차량의 코너링 상황이고, 최대 출력 토크벡터링이 요구되는 경우, 클러치기구(300)를 활성화 상태로 체결하여 차량을 주행한다(S30).

예를 들어, 좌선회 상황의 경우, 제1구동모터(100)와 제2구동모터(200)를 통해 토크를 생성하게 된다(S31).

이에, 제1구동모터(100)에서 제공되는 구동력이 제1인풋기어(110) 및 제1-1중간기어(120)의 기어짝과, 제1-2중간기어(130) 및 제1아웃풋기어(140)의 기어짝을 통해 전달되어 좌측 구동륜(W1)에 전달되고, 또한 제2구동모터(200)에서 제공되는 구동력이 제2인풋기어(210) 및 제2-1중간기어(220)의 기어짝과, 제2-2중간기어(230) 및 제2아웃풋기어(240)의 기어짝을 통해 전달되어 우측 구동륜(W2)에 전달된다.

다만, 클러치기구(300)가 체결된 상태에 있으므로, 제1-1중간기어(120)에 전달되는 제1구동모터(100)의 구동력 중 일부가 클러치팩(330)을 타고 제2-1중간기어(220)에 전달됨으로써, 제2-2중간기어(230)와 제2아웃풋기어(240)를 통해 우측 구동륜(W2)에 추가적으로 제공된다(S32).

이에, 우측 구동륜(W2)에는 제2구동모터(200)의 구동력과 함께 클러치기구(300)를 통해 제1구동모터(100)의 구동력 일부가 제공됨으로써, 한 개의 구동모터에서 제공되는 최대 구동토크보다 더 많은 구동토크를 전달할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 2개의 구동모터를 병렬 배치한 구조에서 클러치기구(300)에 의해 구동모터 간 토크 재분배가 가능해진다. 따라서, 차량의 직진 주행 시, 좌우 구동륜(W1,W2) 간 토크 불균형이 있거나 한쪽 구동모터에 과부하 상황이 발생하는 경우 클러치기구(300)에 의한 토크 재분배로 좌우 구동륜(W1,W2)의 토크 동기화가 가능해진다. 또한 코너링시, 클러치기구(300)의 개입에 의해 차량 트랙션 및 핸들링 성능을 향상시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 제1구동모터
110 : 제1인풋기어
120 : 제1-1중간기어
130 : 제1-2중간기어
140 : 제1아웃풋기어
200 : 제2구동모터
210 : 제2인풋기어
220 : 제2-1중간기어
230 : 제2-2중간기어
240 : 제2아웃풋기어
300 : 클러치기구
310 : 제1클러치기어
320 : 제2클러치기어
330 : 클러치팩
330a : 제1마찰요소
330b : 제2마찰요소
340 : 피스톤
400 : 모터하우징
410 : 테이퍼베어링
500 : 기어케이스
510 : 볼베어링
W1 : 좌측 구동륜
W2 : 우측 구동륜

Claims

양측 구동륜에 구동력을 제공하고, 상기 구동륜의 축을 기준으로 병렬 형태로 배치된 복수의 구동모터;
상기 구동모터와 양측 구동륜 사이에 각각 연결되어 구동모터의 구동력을 양측 구동륜에 전달하는 감속기어부; 및
상기 구동모터 사이에 병렬 형태로 배치되고, 양측 감속기어부 사이에서 선택적으로 체결 또는 해제되는 클러치기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치기구가 상기 구동모터 사이의 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치기구가 차량의 폭방향 중앙에 배치된 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 감속기어부는,
상기 구동모터의 축에 결합되는 인풋기어;
상기 구동륜의 축에 결합되는 아웃풋기어;
동축에 결합되고, 상기 인풋기어 및 아웃풋기어와 각각 짝을 이루어 소정의 감속기어비를 형성하면서 치합되는 중간기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 4에 있어서,
상기 클러치기구는,
양측 감속기어부의 기어와 각각 치합 결합되는 제1클러치기어 및 제2클러치기어;
상기 제1클러치기어에 고정된 제1마찰요소와 제2클러치기어에 고정된 제2마찰요소의 마찰에 의해 체결 또는 해제 작동되는 클러치팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제1클러치기어와 제2클러치기어는 상기 인풋기어와 짝을 이루는 중간기어에 치합 결합되는 것을 특징으로 전기차량용 구동장치.
청구항 5에 있어서,
상기 클러치팩과 구동모터가 모터하우징에 내장되고;
상기 모터하우징의 양측에 기어케이스가 결합되어, 상기 기어케이스 내부에 제1클러치기어 및 제2클러치기어와 감속기어부가 내장되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제1클러치기어와 제1마찰요소를 연결하는 축과, 상기 제2클러치기어와 제2마찰요소를 연결하는 축이 상기 모터하우징의 양측과 기어케이스의 양측에서 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.