KR20220157796A

KR20220157796A - 전동화 차량의 파워트레인

Info

Publication number: KR20220157796A
Application number: KR1020210065770A
Authority: KR
Inventors: 심휴태; 임진승; 전재영; 강준성; 김종민; 정재헌
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-29
Also published as: US20220373067A1

Abstract

본 발명은 입력축에 연결된 모터; 상기 모터와 동심축을 이루며 배치되고, 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소를 구비한 제1유성기어장치; 상기 제1유성기어장치와 동심축을 이루며 배치되고, 제4회전요소, 제5회전요소 및 제6회전요소를 포함하고, 스텝피니언을 구비한 제2유성기어장치; 상기 제2유성기어장치와 동심축을 이루며 배치된 차동장치를 포함하여 구성된다.

Description

전동화 차량의 파워트레인{ELECTRIC POWER TRAIN FOR VEHICLE}

본 발명은 전기차 등의 파워트레인 구조에 관한 기술이다.

종래, 모터의 동력을 단순 외접기어 방식으로 감속하여 구동륜으로 전달하도록 구성된 전기차의 파워트레인은 최소 3축 구조로 구성되어, 차량 탑재 시 비교적 많은 공간을 차지하여, 실내 공간 확보에 불리하며, 고성능 및 대형 차량의 경우 하나의 감속비만으로는 차량의 가속 성능과 최고속도 성능을 모두 충족시키기 어렵다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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.

KR

1020200080672

A

본 발명은 가급적 컴팩트한 구성으로 차량 탑재성을 향상시켜서, 차량의 실내 공간 확보에 유리하며, 다수의 변속단을 제공하여 고성능 및 대형 차량 등에서도 가속성능과 최고속도 성능을 용이하게 구현할 수 있도록 하며, 전비를 향상시킬 수 있도록 한 전동화 차량의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동화 차량의 파워트레인은,

입력축에 연결된 모터;

상기 모터와 동심축을 이루며 배치되고, 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소를 구비한 제1유성기어장치;

상기 제1유성기어장치와 동심축을 이루며 배치되고, 제4회전요소, 제5회전요소 및 제6회전요소를 포함하고, 스텝피니언을 구비한 제2유성기어장치;

상기 제2유성기어장치와 동심축을 이루며 배치된 차동장치;

를 포함하여 구성되고,

상기 제1유성기어장치의 회전요소들은 상기 입력축으로부터 전달된 동력을 감속하여 상기 제2유성기어장치로 전달할 수 있도록 구성되며;

상기 제2유성기어장치는 상기 제1유성기어장치로부터 전달된 동력을 감속하여, 상기 제5회전요소를 통해 상기 차동장치로 전달할 수 있도록 구성되고;

상기 제5회전요소는 제1피니언과 제2피니언이 일체로 연결된 상기 스텝피니언의 회전축으로서, 상기 차동장치에 직결된 것

을 특징으로 한다.

상기 차동장치에 결합되는 드라이브샤프트 중 하나는 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 상기 입력축의 중심을 관통하여 결합될 수 있다.

상기 스텝피니언의 1단피니언은 2단피니언보다 직경이 크고;

상기 제4회전요소는 상기 스텝피니언의 1단피니언에 치합되며;

상기 제6회전요소는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되고, 케이스에 고정될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;

상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;

상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며;

상기 제3회전요소는 제1브레이크에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

상기 제3회전요소는 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

상기 제1회전요소와 제2회전요소는 각각 상기 입력축에 제1도그클러치와 제2도그클러치로 선택적으로 연결되고;

상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;

상기 제3회전요소와 제2회전요소는 각각 상기 입력축에 제1도그클러치와 제2도그클러치로 선택적으로 연결될 수 있다.

상기 제2유성기어장치는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되는 제7회전요소를 더 포함하여 구성되고;

상기 제7회전요소는 상기 입력축에 제2클러치를 통해 선택적으로 연결될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;

상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;

상기 제1회전요소는 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;

상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치되며;

상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;

상기 제2회전요소와 상기 제7회전요소는 각각 상기 입력축에 제2도그클러치와 제3도그클러치를 통해 선택적으로 연결될 수 있다.

상기 제1회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치되며;

상기 제3회전요소는 상기 입력축에 직결되고;

상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;

상기 제1회전요소는 제3클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되고;

상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;

상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정될 수 있다.

상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치될 수 있다.

상기 제1회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되고;

상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되고 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결되며;

상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;

상기 제3회전요소는 제3클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;

상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결될 수 있다.

상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;

상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되며;

상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;

본 발명은 가급적 컴팩트한 구성으로 차량 탑재성을 향상시켜서, 차량의 실내 공간 확보에 유리하며, 다수의 변속단을 제공하여 고성능 및 대형 차량 등에서도 가속성능과 최고속도 성능을 용이하게 구현할 수 있도록 하며, 전비를 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인이 1단을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 파워트레인이 2단을 구현하는 상태를 설명한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제2실시예를 도시한 도면,
도 5는 도 4의 제2실시예에서 제1브레이크를 원웨이클러치와 도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제3실시예를 도시한 도면,
도 7은 도 6의 제3실시예의 변형례를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제4실시예를 도시한 도면,
도 9는 도 8의 제4실시예의 작동모드표,
도 10은 도 8의 제4실시예에서 제1브레이크를 원웨이클러치와 도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 11은 도 10의 실시예에서 제1클러치와 제2클러치를 제2도그클러치와 제3도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 12는 도 11의 실시예의 변형례를 도시한 도면,
도 13은 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제5실시예를 도시한 도면,
도 14는 도 13의 제5실시예에서 제1브레이크를 원웨이클러치와 도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 전동화 차량의 파워트레인의 제6실시예를 도시한 도면,
도 16은 도 15의 제6실시예에서 제3클러치를 원웨이클러치와 도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 17은 도 15의 제6실시예의 변형례를 도시한 도면,
도 18은 도 17의 실시예에서 제3클러치를 원웨이클러치와 도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면,
도 19는 도 18의 실시예에서 제1클러치와 제2클러치를 제2도그클러치와 제3도그클러치로 대체한 상태를 도시한 도면이다.

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

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 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 실시 예를 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 설시된 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.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 13을 참조하면, 본 발명 전동화 차량의 파워트레인의 모든 실시예들은 공통적으로, 입력축(IN)에 연결된 모터(MG); 상기 모터(MG)와 동심축을 이루며 배치되고, 제1회전요소(E1), 제2회전요소(E2) 및 제3회전요소(E3)를 구비한 제1유성기어장치(PG1); 상기 제1유성기어장치(PG1)와 동심축을 이루며 배치되고, 제4회전요소(E4), 제5회전요소(E5) 및 제6회전요소(E6)를 포함하고, 스텝피니언(SP)을 구비한 제2유성기어장치(PG2); 상기 제2유성기어장치(PG2)와 동심축을 이루며 배치된 차동장치(DF)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 회전요소들은 상기 입력축(IN)으로부터 전달된 동력을 감속하여 상기 제2유성기어장치(PG2)로 전달할 수 있도록 구성되며; 상기 제2유성기어장치(PG2)는 상기 제1유성기어장치(PG1)로부터 전달된 동력을 감속하여, 상기 제5회전요소(E5)를 통해 상기 차동장치(DF)로 전달할 수 있도록 구성되고; 상기 제5회전요소(E5)는 제1피니언과 제2피니언이 일체로 연결된 상기 스텝피니언(SP)의 회전축으로서, 상기 차동장치(DF)에 직결된 구성이다.

즉, 본 발명 실시예들은 상기 모터(MG)의 동력을 상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)가 감속하여 상기 차동장치(DF)로 전달함으로써, 상기 차동장치(DF)에 연결된 두 드라이브샤프트(DS)를 통해 구동륜으로 차량의 구동에 필요한 구동력을 제공할 수 있도록 한 것이다.

상기 차동장치(DF)에 결합되는 드라이브샤프트(DS) 중 하나는 도시된 바와 같이, 상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2) 및 상기 입력축(IN)의 중심을 관통하여 결합된다.

따라서, 본 발명의 파워트레인은 단일 축으로 구성됨으로써, 컴팩트한 구성으로 차량 탑재성을 향상시켜서, 차량의 실내 공간 확보에 유리하며, 적어도 2단 이상의 변속단을 제공하여 고성능 및 대형 차량 등에서도 가속성능과 최고속도 성능을 용이하게 구현할 수 있도록 하며, 전비를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 스텝피니언(SP)의 1단피니언(PN1)은 2단피니언(PN2)보다 직경이 크고; 상기 제4회전요소(E4)는 상기 스텝피니언(SP)의 1단피니언(PN1)에 치합되며; 상기 제6회전요소(E6)는 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)에 치합되고, 케이스(CS)에 고정된 구성이다.

이상은 본 발명의 실시예들에 모두 공통된 구성이다.

도 1의 제1실시예에서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 입력축(IN)에 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

상기 제3회전요소(E3)는 제1브레이크(B1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

따라서, 상기 제3회전요소(E3)가 상기 제1브레이크(B1)에 의해 케이스(CS)에 고정된 상태에서 상기 제1회전요소(E1)로 입력된 동력은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2회전요소(E2)를 통해 감속되어 상기 제4회전요소(E4)로 공급된 후, 상기 제2유성기어장치(PG2)에 의해 감속되어, 상기 차동장치(DF)로 전달된다.

여기서, 상기 제3회전요소(E3)는 상기 제1브레이크(B1) 대신 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 제4회전요소(E4)는 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결 가능하게 설치된다.

따라서, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입력축(IN)의 동력은 상기 제1유성기어장치(PG1)에 의해서는 감속되지 않고, 바로 상기 제2유성기어장치(PG2)로 입력된 후 감속되어, 상기 차동장치(DF)로 전달된다.

물론, 상기 차동장치(DF)로 전달된 동력은 양쪽의 두 드라이브샤프트(DS)를 통해 구동륜으로 전달되어 차량을 구동시키게 된다.

즉, 상기 제1브레이크(B1)만 체결하면, 도 2와 같은 1단 상태를 구현하고, 상기 제1클러치(CL1)만 체결하면, 도 3과 같은 2단상태를 구현할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 입력축(IN)에 직결된 구성이다.

상기 제1회전요소(E1)는 제1브레이크(B1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

본 발명에서 상기 제1브레이크(B1)는 상기 제1실시예에서는 상기 제3회전요소(E3)를 상기 케이스(CS)에 고정할 수 있도록 하는 기능을 하고, 제2실시예에서는 상기 제1회전요소(E1)를 상기 케이스(CS)에 고정할 수 있도록 하는 기능을 하는 바, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 반력요소를 고정할 수 있도록 설치된 것으로 볼 수 있다.

또한, 상기 제1브레이크(B1)는 도 5에 예시된 바와 같이, 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)의 구성으로 대체될 수 있는 바, 상기 제1회전요소(E1)는 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

참고로, 상기 본 발명의 실시예들에서, 상기 도그클러치는 한 실시예에 하나만 포함되어 있는 경우에는 단순히 "도그클러치(DOG)"로 표현하고 있고, 다수의 도그클러치가 포함되어 있는 경우에는 제1도그클러치(D1), 제2도그클러치(D2) 등과 같이 서로 구분하여 표시하고 있다.

제2실시예에서 상기 모터(MG)로부터 입력축(IN)으로 공급되는 동력은, 상기 제1회전요소(E1)가 상기 제1브레이크(B1)로 고정된 상태에서, 상기 제3회전요소(E3)로 입력되어, 제2회전요소(E2)로 감속되어 출력되고, 이 동력은 다시 상기 제2유성기어장치(PG2)에서 감속되어 상기 차동장치(DF)로 출력되면서 1단 구동력으로 구동륜에 작용하게 된다.

상기 제4회전요소(E4)는 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결 가능하게 설치된다.

따라서, 상기 제1브레이크(B1)는 해제한 상태에서 상기 제1클러치(CL1)를 체결하면, 상기 모터(MG)의 동력은 상기 입력축(IN)으로부터 상기 제1클러치(CL1)를 통해 상기 제4회전요소(E4)로 전달됨으로써, 제1유성기어장치(PG1)에 의한 감속은 없이 상기 제2유성기어장치(PG2)에 의한 감속만 이루어진 후, 상기 차동장치(DF)로 전달되어 상기 1단보다 빠른 회전속도의 2단 구동력을 상기 구동륜에 제공하는 상태가 된다.

도 6은 본 발명의 제3실시예를 도시한 것으로서, 상기 제1회전요소(E1)와 제2회전요소(E2)는 각각 상기 입력축에 제1도그클러치(D1)와 제2도그클러치(D2)로 선택적으로 연결되고; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 케이스(CS)에 고정된 구성이다.

도 7은 상기 제3실시예의 변형례로서, 상기 제1회전요소(E1)가 상기 케이스(CS)에 고정되고; 상기 제3회전요소(E3)와 제2회전요소(E2)는 각각 상기 입력축(IN)에 제1도그클러치(D1)와 제2도그클러치(D2)로 선택적으로 연결된 구성이다.

상기 도 6과 도 8의 실시예들은 나머지 구성은 상기 제1실시예와 공통된다. 따라서, 상기 제1도그클러치(D1)가 체결되면, 상기 입력축(IN)의 동력은 상기 제1유성기어장치(PG1)와 제2유성기어장치(PG2)에서 차례로 감속되어 상기 차동장치(DF)로 전달되고, 상기 제2도그클러치(D2)가 체결되면, 상기 입력축(IN)의 동력은 상기 제2유성기어장치(PG2)에서만 감속되어 상기 차동장치(DF)로 전달된다.

도 8은 본 발명의 제4실시예를 도시한 것으로서, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)에 치합되는 제7회전요소(E7)를 더 포함하여 구성되고; 상기 제7회전요소(E7)는 상기 입력축(IN)에 제2클러치(CL2)를 통해 선택적으로 연결된 구성이다.

즉, 상기 제2클러치(CL2)와 제7회전요소(E7)를 통해 상기 입력축(IN)의 동력을 직접 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)으로 공급할 수 있도록 구성한 것이다.

도 8의 제4실시예에서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 입력축(IN)에 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

또한, 상기 제4회전요소(E4)는 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며; 상기 제3회전요소(E3)는 제1브레이크(B1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

상기와 같이 구성된 제4실시예는 도 9와 같은 작동요소표에 따라 작동됨으로써, 1단 내지 3단을 구현할 수 있다.

물론, 도 10에 예시된 바와 같이, 상기 제3회전요소(E3)는 상기 제1브레이크(B1) 대신 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

도 11은 도 10의 실시예에서, 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 제2도그클러치(D2)와 제3도그클러치로 대체한 것으로서, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)에 치합되는 제7회전요소(E7)를 더 포함하여 구성되고; 상기 제1회전요소(E1)는 상기 입력축(IN)에 직결되고; 상기 제3회전요소(E3)는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치(OWC)와 제1도그클러치(D1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되며; 상기 제2회전요소(E2)와 제4회전요소(E4)는 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)와 상기 제7회전요소(E7)는 각각 상기 입력축(IN)에 제2도그클러치(D2)와 제3도그클러치(D3)를 통해 선택적으로 연결된 구성이다.

따라서, 상기 원웨이클러치(OWC) 및 제1도그클러치(D1)가 체결되면 1단을 구현하고, 상기 제2도그클러치(D2)가 체결되면 2단을 구현하며, 제3도그클러치(D3)가 체결되면 3단을 구현할 수 있다.

도 12는 도 11의 실시예의 변형례로서, 제1회전요소(E1)와 제3회전요소(E3)의 연결관계가 서로 바뀐 것으로서, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)에 치합되는 제7회전요소(E7)를 더 포함하여 구성되고; 상기 제1회전요소(E1)는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치(OWC)와 제1도그클러치(D1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 입력축(IN)에 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)와 제4회전요소(E4)는 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)와 상기 제7회전요소(E7)는 각각 상기 입력축(IN)에 제2도그클러치(D2)와 제3도그클러치(D3)를 통해 선택적으로 연결된 구성이다.

마찬가지로, 도 12의 실시예도 상기 원웨이클러치(OWC) 및 제1도그클러치(D1)가 체결되면 1단을 구현하고, 상기 제2도그클러치(D2)가 체결되면 2단을 구현하며, 제3도그클러치(D3)가 체결되면 3단을 구현할 수 있다.

도 13의 제5실시예에서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 입력축(IN)에 직결된다.

또한, 상기 제4회전요소(E4)는 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며; 상기 제1회전요소(E1)는 제1브레이크(B1)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치된다.

물론, 상기 제1회전요소(E1)는 도 14에 예시된 바와 같이, 상기 제1브레이크(B1) 대신 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 케이스(CS)에 고정 가능하게 설치될 수 있다.

도 15의 제6실시예에서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 제3클러치(CL3)에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 케이스(CS)에 고정된다.

즉, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소(E3)를 케이스(CS)에 영구 고정하고, 상기 제1회전요소(E1)를 상기 제3클러치(CL3)에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결시킨 구성이다.

도 16은 도 15의 제6실시예에서 상기 제3클러치를 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)로 대체한 상태를 도시한 것이다.

즉, 상기 제1회전요소(E1)는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되고 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 상기 케이스(CS)에 고정된 구성이다.

도 17은 도 15의 제6실시예의 변형례를 도시한 것으로서, 상기 제1회전요소(E1)와 제3회전요소(E3)의 연결관계가 서로 바뀐 것으로서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 케이스(CS)에 고정되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되고 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 제3클러치에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결된 구성이다.

즉, 상기 제1회전요소(E1)가 영구 고정되고, 상기 제3회전요소(E3)가 입력축(IN)에 연결될 수 있도록 변형된 것이다.

도 18은 도 17의 실시예에서, 상기 제3클러치를 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)로 대체한 상태를 도시한 것으로서, 상기 제1회전요소(E1)는 상기 케이스(CS)에 고정되고; 상기 제2회전요소(E2)는 상기 제4회전요소(E4)에 직결되고 상기 입력축(IN)에 제1클러치(CL1)로 선택적으로 연결되며; 상기 제3회전요소(E3)는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치(OWC)와 도그클러치(DOG)에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결된 구성이다.

도 19는 도 18의 실시예에서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 제2도그클러치(D2)와 제3도그클러치(D3)로 대체한 실시예로서, 상기 제2유성기어장치(PG2)는 상기 스텝피니언(SP)의 2단피니언(PN2)에 치합되는 제7회전요소(E7)를 더 포함하여 구성되고; 상기 제1회전요소(E1)는 상기 케이스(CS)에 고정되고; 상기 제3회전요소(E3)는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치(OWC)와 제1도그클러치(D1)에 의해 상기 입력축(IN)에 선택적으로 연결되며; 상기 제2회전요소(E2)와 제4회전요소(E4)는 직결되고; 상기 제2회전요소(E2)와 상기 제7회전요소(E7)는 각각 상기 입력축(IN)에 제2도그클러치(D2)와 제3도그클러치(D3)를 통해 선택적으로 연결된 구성이다.

참고로, 상기 본 발명의 실시예들에서, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소(E1)는 제1선기어, 제2회전요소(E2)는 제1캐리어, 제3회전요소(E3)는 제1링기어로 표현할 수 있으며, 상기 제1유성기어장치(PG1)는 싱글피니언 유성기어장치는 물론 더블피니언 유성기어장치로도 구성할 수 있다.

또한, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제4회전요소(E4)는 제2선기어, 제5회전요소(E5)는 제2캐리어, 제6회전요소(E6)는 제2링기어, 제7회전요소(E7)는 제3선기어로 표현할 수 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

IN; 입력축
MG; 모터
PG1; 제1유성기어장치
PG2; 제2유성기어장치
E1; 제1회전요소
E2; 제2회전요소
E3; 제3회전요소
E4; 제4회전요소
E5; 제5회전요소
E6; 제6회전요소
E7; 제7회전요소
SP; 스텝피니언
PN1; 1단피니언
PN2; 2단피니언
DF; 차동장치
DS; 드라이브샤프트
CS; 케이스
B1; 제1브레이크
OWC; 원웨이클러치
DOG; 도그클러치
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CL4; 제4클러치

Claims

입력축에 연결된 모터;
상기 모터와 동심축을 이루며 배치되고, 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소를 구비한 제1유성기어장치;
상기 제1유성기어장치와 동심축을 이루며 배치되고, 제4회전요소, 제5회전요소 및 제6회전요소를 포함하고, 스텝피니언을 구비한 제2유성기어장치;
상기 제2유성기어장치와 동심축을 이루며 배치된 차동장치;
를 포함하여 구성되고,
상기 제1유성기어장치의 회전요소들은 상기 입력축으로부터 전달된 동력을 감속하여 상기 제2유성기어장치로 전달할 수 있도록 구성되며;
상기 제2유성기어장치는 상기 제1유성기어장치로부터 전달된 동력을 감속하여, 상기 제5회전요소를 통해 상기 차동장치로 전달할 수 있도록 구성되고;
상기 제5회전요소는 제1피니언과 제2피니언이 일체로 연결된 상기 스텝피니언의 회전축으로서, 상기 차동장치에 직결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 1에 있어서,
상기 차동장치에 결합되는 드라이브샤프트 중 하나는 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 상기 입력축의 중심을 관통하여 결합되는 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 2에 있어서,
상기 스텝피니언의 1단피니언은 2단피니언보다 직경이 크고;
상기 제4회전요소는 상기 스텝피니언의 1단피니언에 치합되며;
상기 제6회전요소는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되고, 케이스에 고정된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;
상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 4에 있어서,
상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며;
상기 제3회전요소는 제1브레이크에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 4에 있어서,
상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며;
상기 제3회전요소는 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제1회전요소와 제2회전요소는 각각 상기 입력축에 제1도그클러치와 제2도그클러치로 선택적으로 연결되고;
상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;
상기 제3회전요소와 제2회전요소는 각각 상기 입력축에 제1도그클러치와 제2도그클러치로 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제2유성기어장치는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되는 제7회전요소를 더 포함하여 구성되고;
상기 제7회전요소는 상기 입력축에 제2클러치를 통해 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 9에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;
상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 10에 있어서,
상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며;
상기 제3회전요소는 제1브레이크에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 10에 있어서,
상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치되며;
상기 제1회전요소는 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제2유성기어장치는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되는 제7회전요소를 더 포함하여 구성되고;
상기 제1회전요소는 상기 입력축에 직결되고;
상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치되며;
상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;
상기 제2회전요소와 상기 제7회전요소는 각각 상기 입력축에 제2도그클러치와 제3도그클러치를 통해 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제2유성기어장치는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되는 제7회전요소를 더 포함하여 구성되고;
상기 제1회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 케이스에 고정 가능하게 설치되며;
상기 제3회전요소는 상기 입력축에 직결되고;
상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;
상기 제2회전요소와 상기 제7회전요소는 각각 상기 입력축에 제2도그클러치와 제3도그클러치를 통해 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 9에 있어서,
상기 제1회전요소는 제3클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되며;
상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 15에 있어서,
상기 제4회전요소는 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 9에 있어서,
상기 제1회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되고 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결되며;
상기 제3회전요소는 상기 케이스에 고정된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 9에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되고 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결되며;
상기 제3회전요소는 제3클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 9에 있어서,
상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;
상기 제2회전요소는 상기 제4회전요소에 직결되고 상기 입력축에 제1클러치로 선택적으로 연결되며;
상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.
청구항 3에 있어서,
상기 제2유성기어장치는 상기 스텝피니언의 2단피니언에 치합되는 제7회전요소를 더 포함하여 구성되고;
상기 제1회전요소는 상기 케이스에 고정되고;
상기 제3회전요소는 서로 병렬적으로 배치된 원웨이클러치와 제1도그클러치에 의해 상기 입력축에 선택적으로 연결되며;
상기 제2회전요소와 제4회전요소는 직결되고;
상기 제2회전요소와 상기 제7회전요소는 각각 상기 입력축에 제2도그클러치와 제3도그클러치를 통해 선택적으로 연결된 것
을 특징으로 하는 전동화 차량의 파워트레인.