KR20180086453A - 차량 구동라인 시스템 - Google Patents

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KR20180086453A
KR20180086453A KR1020187017497A KR20187017497A KR20180086453A KR 20180086453 A KR20180086453 A KR 20180086453A KR 1020187017497 A KR1020187017497 A KR 1020187017497A KR 20187017497 A KR20187017497 A KR 20187017497A KR 20180086453 A KR20180086453 A KR 20180086453A
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KR
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reduction gear
electric motor
gear device
drive line
differential
Prior art date
Application number
KR1020187017497A
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English (en)
Inventor
헨릭 닐슨
워런 베이츠
크리스토퍼 닐슨
Original Assignee
보그워너 스웨덴 아베
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Publication date
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Abstract

차량을 위한 차량 구동라인 시스템이 제공된다. 이 시스템은 각각의 휠 샤프트와 연결 가능한 2개의 출력 샤프트(111,112)를 갖는 차동 장치(110)를 포함하며, 주 전기 모터(121)는 제1 감속 기어장치(130)를 통해 차동 장치(110)의 구동 입력부(117)와 연결되고, 상기 제1 감속 기어장치(130)는 제1 감속 기어장치(130)의 기어비를 조정하기 위해 보조 전기 모터(122)에 연결되며; 보조 전기 모터(122)는 제1 감속 기어장치(130)의 기어비를 선택적으로 로킹하도록 구성된 클러치 배열(150)에 연결된다.

Description

차량 구동라인 시스템
본 발명은 차량 구동라인 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 차량의 순수 전기 구동 또는 하이브리드 구동을 가능하게 하는 전기 모터를 포함하는 차량 구동라인 시스템에 관한 것이다.
승용차용 전기 파워트레인에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 용례에 대한 다양한 해법이 최근에 제안되어왔다. 이러한 파워트레인은 순수 전기 구동 또는 하이브리드 구동을 제공할 수 있다. 특히 하이브리드 기능성을 기존의 파워트레인에 추가되는 별도의 모듈로서 제공하는 것이 제안되어 왔다.
현재의 전기 파워트레인 해법은 원-기어 변속기(one-gear transmission)에 국한되어 있다. 따라서, 다수의 단점이 종래의 전기 구동라인 시스템과 관련된다. 예를 들어, 높은 토크 요구 때문에 전기 구동 모터의 크기를 줄이는 것은 어렵다. 또한, 전기 구동 모터, 변속기 및 파워 전자 장치(power electronics)의 전체 전력 소비를 포함하여, 구동라인 시스템의 전체 효율을 최적화하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하는 차량 구동라인 시스템을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 전기 모터와 차동 장치 사이의 감속 기어비를 변화시킬 수 있는 차량 구동라인 시스템을 제공하는 것이다. 이는 많은 이점을 제공한다. 전기 구동 모터는 더 작게 만들어질 수 있으며, 이는 향상된 팩킹 및 보다 비용 효율적인 해법을 가능하게 한다. 특히, 전기 구동 모터의 과속 없이 최대 속도에 도달하기 위해 더 높은 기어 감속이 사용되기 때문에, 로우 기어(들)의 더 높은 기어 감속은 전기 구동 모터의 토크 요구를 감소시킨다. 또한, 2개 이상의 기어를 제공함으로써 시스템 효율을 최적화하는 기어를 선택할 수 있으므로 보다 높은 레인저 및/또는 보다 작고 저렴한 배터리를 제공할 수 있다.
제1 양태에 따르면, 차량용 차량 구동라인 시스템이 제공된다. 이 시스템은 각각의 휠 샤프트와 연결 가능한 2개의 출력 샤프트를 갖는 차동 장치를 포함하며, 주 전기 모터가 제1 감속 기어장치를 통해 차동 장치의 구동 입력부와 연결되고, 상기 제1 감속 기어장치는 제1 감속 기어장치의 기어비를 조정하기 위한 보조 전기 모터에 연결되며; 보조 전기 모터는 제1 감속 기어장치의 기어비를 선택적으로 로킹하도록 구성된 클러치 배열에 연결된다.
제2 양태에 따르면, 차량용 차량 구동라인 시스템이 제공된다. 이 시스템은 각각의 휠 샤프트와 연결 가능한 2개의 출력 샤프트를 갖는 차동 장치를 포함하며, 주 전기 모터가 제1 감속 기어장치를 통해 차동 장치의 구동 입력부와 연결되고; 제1 감속 기어장치는 제1 감속 기어장치의 기어비를 조정하도록 구성된 이중 클러치 배열을 포함한다.
바람직한 실시예는 첨부된 종속항에 의해 정의된다.
도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템의 개략적인 개요를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템을 포함하는 차량의 개략적 레이아웃을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템을 포함하는 차량의 개략적 레이아웃을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 하이브리드 구동 및 가변 변속을 가능하게 하는 차량 구동 시스템을 포함하는 차량의 개략적 레이아웃을 도시한다.
도 1에는 차량을 위한 차량 구동라인 시스템이 도시되어 있다. 차량 구동라인 시스템은 관련 차축의 선택적 하이브리드 구동을 허용하기 위해 차량의 전방 또는 후방 차축 중 하나에 사용되도록 구성된다. 따라서, 차량은 전륜 구동 차량, 후륜 구동 차량 또는 총륜 구동 차량일 수 있다. 도 1에 도시된 시스템은 예를 들어, 전륜 구동 차량의 후방 차축에 장착될 수 있고, 시스템은 각각의 휠 샤프트(도시되지 않음)에 구동 토크를 분배하기 위한 차동 장치(110)를 포함한다. 차동 장치(110)는 휠 샤프트를 구동하기 위한 2개의 출력 샤프트(111, 112)를 갖는다.
하이브리드 구동을 제공하기 위해, 주 전기 모터(121)가 제공된다. 상기 주 전기 모터(121)는 차동 장치(110)에 토크를 제공하여 출력 샤프트(111, 112)의 전기 구동을 제공하도록 구성된다.
주 전기 모터(121)는 일반적으로 높은 회전 속도를 제공하도록 구성되기 때문에, 통상적으로 속도 감소가 요구되는 것이 바람직하다.
따라서, 차량 구동라인 시스템은 보조 전기 모터(122)를 더 포함한다. 주 전기 모터(121)는 제1 감속 기어장치(130)를 통해 보조 전기 모터(122)와 연결된다. 제1 감속 기어장치(130)는 차동 장치(100)의 구동 입력부(117), 즉 차동 케이지에 구동 가능하게 연결된다. 바람직하게는, 주 전기 모터(121) 및 보조 전기 모터(122) 각각은 제1 감속 기어장치(130)를 통해 차동 장치(110)에 연결된다.
또한, 도 1을 참조하면, 보조 전기 모터(122)는 제1 감속 기어장치(130)의 기어비를 선택적으로 로킹하도록 구성된 클러치 배열(150)에 연결된다.
클러치 배열(150)은 보조 전기 모터(122)에 연결된 제1 보조 전기 모터 샤프트(113)에 부착된 디스크(152)를 선택적으로 로킹하도록 구성된 로크업 클러치(151)를 포함한다. 그러나, 본 명세서의 문맥 내에서 로크업 클러치(150)의 다른 변형예도 가능하다.
더 적은 공간을 소비하는 시스템을 제공하기 위해, 주 전기 모터(121) 및 보조 전기 모터(122)는 실질적으로 서로 동축으로 배열된다. 이는 이하에서 더 설명될 유성 기어장치인 제1 감속 기어장치(130)에 의해 달성된다.
도 1을 계속 참조하면, 주 전기 모터(121)는 제1 감속 기어장치(130)의 제1 기어(133), 예를 들어, 링 휠에 부착된 주 전기 모터 중공 샤프트(119)를 통해 제1 감속 기어장치(130)에 연결된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보조 전기 모터(122)는 제1 감속 기어장치(130)의 제2 감속 기어(131)에 연결되고, 이 제2 감속 기어는 설명된 예에서는 제1 감속 기어장치(130)의 태양 휠(sun wheel)이다.
바람직하게는, 상기 태양 휠(131)은 제2 보조 전기 모터 샤프트(114)에 부착 됨으로써 보조 전기 모터(122)에 연결된다.
제1 감속 기어장치(130)는 유성 기어 세트(132)를 통해 링 휠(134)에 연결된 제1 감속 기어장치 샤프트(115) 내로 연장되는 유성 캐리어(134)를 통해 주 전기 모터(121)로부터의 토크를 제공한다.
더 적은 공간을 소비하는 배열을 달성하기 위해, 주 전기 모터(121) 및 보조 전기 모터(122)는 실질적으로 동축으로 배열되고, 이는 제1 감속 기어장치 샤프트(115)에 대해 동축인 제1 보조 전기 모터 샤프트(113)와 제2 보조 전기 모터 샤프트(114)로 인하여 가능해진다.
따라서, 보조 전기 모터(122)가 작동되어 제1 감속 기어장치(130)의 태양 휠(131)을 회전시킴으로써 무단 변속이 달성될 수 있다. 보조 전기 모터(122)에 의해 제공된 더 높은 속도는 제1 감속 기어장치(130)의 감속을 감소시키며, 이에 따라 차동 장치(110)에 제공된 속도는 보조 전기 모터(122)의 제어에 의해 가변적으로 조정될 수 있다.
제1 감속 기어장치(130)는 제2 감속 기어장치(140)를 통해 차동 장치(110)에 연결되는 것이 바람직하다. 따라서, 변속비는 추가로 변할 수 있다.
보다 소형인 배열을 가능하게 하기 위해, 제2 감속 기어장치(140)는 제1 감속 기어 샤프트(115)에 부착된 기어(141), 즉 제1 감속 기어장치(130)의 출력부를 포함한다. 상기 기어(141)는 보조 감속 기어장치 샤프트(116)에 부착된 다른 기어(142)와 맞물리고, 추가 기어(143)가 상기 보조 감속 기어장치 샤프트(116)에 부착된다. 제2 감속 기어장치(140)는 기어(143)와 맞물리는 기어(144)에 의해 차동 장치(110)에 연결되고, 기어(144)는 차동 장치(110)와 연결된 중공의 차동 샤프트(117)에 부착된다.
도 2는 도 1의 실시예가 동력 분할 기능을 달성하기 위해 제3 전기 모터(123)를 더 구비하는 예를 도시한다. 이는 독립적으로 제어될 수 있으며 활성화시 제2 전기 모터(122)가 작동될 때 제1 전기 모터(121)의 토크 손실을 보상하는 제3 전기 모터(123)에 의해 달성된다.
따라서, 제3 전기 모터(123)는 제2 감속 기어장치(140)로(예를 들어, 제2 감속 기어장치(140)를 통해 차동 장치(110)로) 토크를 전달하도록 구성된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제3 전기 모터(123)는 제2 감속 기어장치(140), 그리고, 그에 의해 차동 장치(110)에 연결된다. 따라서, 제3 전기 모터(123)는 제1 감속 기어장치 샤프트(115) 및 유성 캐리어(134)를 통해 제1 감속 기어장치(130)에, 그리고, 차동 장치(110)에 토크를 전달하도록 구성된다.
바람직하게는, 제3 전기 모터(123)는 차동 장치에 동축으로 배치된다. 따라서, 더욱 소형의 차량 구동라인 시스템이 달성된다. 이는 제3 전기 모터(123)가 중공의 제3 전기 모터 샤프트(118)를 통해 차동 장치(110)에 연결됨으로써 가능해진다. 상기 중공의 제3 전기 모터 샤프트(118)는 차동 장치(110)에 연결된 중공의 차동 샤프트(117) 내로 연장된다. 따라서, 제2 감속 기어장치(140)의 제1 기어(144)는 상기 중공의 제3 전기 모터 샤프트(118)에 부착된다.
보조 전기 모터(122)의 활성화는 토크가 시스템 밖으로 "누설"되도록 한다. 따라서, 제3 전기 모터(123)는 보조 전기 모터(122)의 활성화와 관련된 토크 손실에 비례하는 추가적인 토크를 제공하도록 구성되어, 보다 에너지 효율적인 시스템이 달성될 수 있다.
도 3 내지 도 5에는 본 발명의 다른 양태가 제시되어 있다. 상기 양태에 따르면, 주 전기 모터는 상술한 바와 같은 추가 전기 모터를 구현하는 대신에 이중 클러치 배열을 통해 차동 장치에 연결된다.
도 3 내지 도 5에는 차량을 위한 차량 구동라인 시스템이 도시되어 있다. 차량 구동라인 시스템은 관련 차축의 선택적 하이브리드 구동을 허용하기 위해 차량의 전방 또는 후방 차축 중 하나에 사용되도록 구성된다. 따라서, 차량은 전륜 구동 차량, 후륜 구동 차량 또는 총륜 구동 차량일 수 있다. 도 3 내지 도 5에 도시된 시스템은 예를 들어, 전륜 구동 차량의 후방 차축에 장착될 수 있다. 이 시스템은 차량의 전륜을 구동하기 위한 2개의 출력 샤프트(211, 311, 411 및 211, 311, 411)를 갖는 차동 장치(210, 310, 410)를 포함한다.
출력 샤프트(211, 311, 411 및 212, 312, 412)에 하이브리드 구동을 제공하기 위해, 주 전기 모터(121)가 제공된다. 상기 주 전기 모터(221, 321, 421)는 차동 장치(210, 310, 410)에 구동 토크를 제공하여 출력 샤프트(211, 311, 411 및 212, 312, 412)의 전기 구동을 제공하도록 구성된다.
주 전기 모터는 일반적으로 최적의 성능을 위해 매우 고속으로 작동해야 하기 때문에 일반적으로 속도 감소가 필요하다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차량 구동라인 시스템은 제1 감속 기어장치(290, 390, 490)를 통해 차동 장치(210, 310, 410)에 연결된 주 전기 모터(221, 321, 421)를 포함한다.
주 전기 모터(221, 321, 421)의 속도의 제어를 가능하게 하여 상기 주 전기 모터(221, 321, 421)로부터 차동 장치로의 토크의 안전한 분배를 가능하게 하기 위해 차량 구동라인 시스템은 이중 클러치 배열(260, 360, 460)을 구비한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 감속 기어장치(290, 390, 490)는 차동 장치(210, 310, 410)에 제공되는 토크를 제어하도록 구성된 이중 클러치 배열(260, 360, 460)을 포함한다.
제공되는 토크는 차동 장치와 주 전기 모터 사이의 토크 경로를 변경함으로써 기어비를 변경하도록 이중 클러치 배열을 작동시킴으로써 제어된다.
따라서, 이중 클러치 배열(260, 360, 460)은
다음 모드 중 임의의 모드에서 토크를 전달하도록 구성될 수 있다:
i) 토크가 제1 변속비로 전달되는 제1 모드; 및
ii) 토크가 제2 변속비로 전달되는 제2 모드.
이제 도 3을 참조하면, 차량 구동라인 시스템은 이중 클러치 배열(260)에 연결된 추가 클러치 배열(280)을 더 포함한다. 주 전기 모터(221)의 속도를 추가로 감소시킬 수 있게 하기 위해, 추가 클러치 배열(280)은 제3 변속비로 전기 모터(221)로부터 차동 장치(210)로 토크를 선택적으로 전달하도록 구성된다.
추가 클러치 배열(280)은 또한 제1 감속 기어장치(290)에 연결된 제2 감속 기어장치(250)를 통해 차동 장치(110)에 연결되며, 이에 의해 추가 클러치 배열(280)은 제2 감속 기어장치(250)와 이중 클러치 배열(260)을 선택적으로 연결하도록 구성된다.
도 3에 개시된 바와 같이, 주 전기 모터(221)는 감속 기어장치(230)를 통해 이중 클러치 배열(260)에 연결되고, 주 전기 모터(221)는 감속 기어장치(230)의 기어(231)에 부착된 주 전기 모터 샤프트(213)와 연결된다. 감속 기어장치(230)는 클러치 배열의 기어(265)에 부착된 감속 기어장치 샤프트(214)를 통해 이중 클러치 배열(260)에 연결된다.
도 3에 도시된 이중 클러치 배열(260)을 더 참조하면, 기어(265)는 제1 원통 벽(266) 및 제2 원통 벽(267) 내로 연장된다. 제1 원통 벽(266)은 이중 클러치 배열(260)의 제1 제동 클러치(261)에 부착되고 제2 원통 벽(267)은 이중 클러치 배열(260)의 제2 제동 클러치(262)에 부착된다.
상기 제1 제동 클러치(261)는 기어(265)를 이중 클러치 배열 샤프트(215)에 부착된 제1 이중 클러치 배열 기어 또는 디스크(263)에 선택적으로 로킹하도록 구성된다. 상기 이중 클러치 배열 샤프트(215)는 추가 감속 기어장치(250)를 통해 차동 장치에 연결된다.
바람직하게는, 감속 기어장치(250)의 제1 기어(251)는 이중 클러치 배열 샤프트(215)에 부착된다. 또한, 상기 감속 기어장치(250)는 차동 장치(210)에 연결된 중공 샤프트(219)에 부착된 마지막 기어(235)를 포함할 수 있다.
보다 소형의 차량 구동라인 시스템을 제공하기 위해, 중공 샤프트(219)는 차동 장치(210)의 출력 샤프트(211)에 대해 실질적으로 동축으로 배열된다.
상기 제2 제동 클러치(262)는 전술한 제1 감속 기어장치(290)에 연결된 제2 이중 클러치 배열 기어 또는 디스크(264)에 기어 또는 디스크(265)를 선택적으로 로킹하도록 구성된다.
다시 도 3을 참조하면, 제2 이중 클러치 배열 기어(264)는 기어 배열(270)을 통해 제1 감속 기어장치(290)에 연결된 중공 샤프트(268) 내로 연장되며, 기어 배열의 제1 기어(271)가 중공 샤프트(268)에 부착되고, 상기 제1 기어(271)는 제1 감속 기어장치(290)의 기어(291)와 맞물린다.
전술한 추가 클러치 배열(280)은 이중 클러치 배열 샤프트(215)를 감속 기어장치(250)에 선택적으로 연결하도록 작동되도록 구성됨으로써 추가 감속 스테이지를 가능하게 한다. 이는 클러치 배열 샤프트(218)에 부착된 클러치 디스크(282)에 선택적으로 연결되도록 작동될 수 있는 작동 슬리브(281)를 포함하는 추가 클러치 배열(280)에 의해 가능해진다. 상기 클러치 배열 샤프트(218)는 제1 감속 기어장치(250)의 제1 기어(251)에 추가로 부착된다. 그에 의해, 감속 기어장치(250)를 통해 선택적으로 토크를 전달함으로써 추가 감속 단계, 즉 제3 모드를 구현하는 간결한 방법을 달성할 수 있다.
도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 제1 감속 기어장치(290)는 전술한 기어(271)와 맞물리는 제1 기어를 포함하고, 전술한 제1 및 제2 모드 동안 작동된 슬리브는 이중 클러치 배열 샤프트(215)를 클러치 배열(270)의 제2 기어(272)와 로킹하도록 작동된다. 제2 기어(272)는 예를 들어 상기 제1 감속 기어장치(290)의 제2 기어(292)와 맞물림으로써 제1 감속 기어장치에 연결된다.
차동 장치(210)에 토크를 제공하기 위해 감속 기어장치(290)의 제1 기어장치(291)와 제2 기어장치(292)는 제1 감속 기어장치 샤프트(216)에 부착되고, 상기 제1 감속 기어장치 샤프트(216)는 차동 장치(210)에 연결된 감속 기어장치(250)의 기어(252)에 추가로 부착된다.
이제 도 4를 참조하면, 주 전기 모터(321)는 주 모터 샤프트(313)를 통해 제1 감속 기어장치(390) 및 이중 클러치 배열(360)에 연결된다. 이 실시예에서, 제1 감속 기어장치(390)는 2개의 태양 기어, 2개의 링 기어 및 단일 캐리어상의 2 세트의 유성 기어를 갖는 통상적으로 공지된 매우 소형인 유형의 유성 기어장치인 라비뇨(Ravigneaux) 유형의 유성 기어 세트이다.
이 실시예에 따르면 이중 클러치 배열(360)은 라비뇨 유형 유성 기어 세트의 제1 및 제2 태양 기어에 각각 제공되는 토크를 제어하도록 구성된다.
이중 클러치 배열(390)의 제1 및 제2 브레이크 클러치로 라비뇨 유성 기어장치의 제1 및 제2 링 휠을 독립적으로 제동함으로써, 3개의 변속률로 전기 모터로부터 차동 장치(310)로 토크가 전달될 수 있다. 따라서, 전술한 제1 및 제2 모드가 달성될 수 있고 추가 제3 모드도 달성될 수 있으며, 이 추가 제3 모드에서, 이중 클러치 배열(360)은 제3 변속률로 전기 모터(321)로부터 차동 장치(310)로 토크를 전달하도록 추가로 구성된다. 따라서, 여러 가지 감속 모드가 매우 소형인 방식으로 달성될 수 있다
또한, 도 4를 참조하면, 제1 감속 기어장치(390)는 제2 감속 기어장치(350)를 통해 차동 장치(310)에 연결된다. 공간 절약 목적을 위해, 제2 감속 기어장치(350)는 출력 샤프트(311)에 실질적으로 동축으로 배열된 중공 샤프트(357)를 포함할 수 있다.
여전히 도 4를 참조하면, 라비뇨 유성 기어장치(360)는 이중 클러치 배열(390)을 통해 제2 감속 기어장치(350)에 연결되고, 이는 차례로 차동 장치(310)와 연결된다. 상기 유성 기어장치(360) 및 이중 클러치 배열(390)은 제2 감속 기어장치(350)의 기어(351)가 부착되는 제1 감속 기어장치 샤프트(314)를 통해 토크를 전달한다. 상기 기어(351)는 상기 중공 샤프트(357)에 부착된 제2 감속 기어장치의 기어(352)를 통해 중공 샤프트(357)와 연결된다. 이로 인해 더욱 소형의 차량 구동라인 시스템이 도출 된다.
소형인 방식으로 변속비를 추가로 감소시키기 위해, 중공 샤프트(357)는 추가 기어장치, 바람직하게는 유성 기어장치를 통해 차동 장치(310)에 연결될 수 있다. 따라서 태양 휠(353)이 상기 중공 샤프트(357)에 부착됨으로써, 유성 기어 세트(354)를 위한 유성 캐리어(356)가 토크를 차동 장치(310)로 전달하는, 즉, 차동 장치(310)에 연결된 중공 샤프트(319) 내로 연장된다. 바람직하게는, 중공 샤프트(319)는 출력 샤프트(311)와 동축인 중공 샤프트(357)와 유사하다.
이제 도 5를 참조하면, 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에 따르면, 이중 클러치 배열(460)은 제1 감속 기어장치(490)의 제1 기어(492)에 제공되는 토크를 선택적으로 제어하도록 구성된다.
또한, 클러치 배열(460)은 상기 제1 감속 기어장치(490)의 제1 기어(492)에 연결된 제1 감속 기어장치(490)의 제2 기어(493)와 상기 제1 기어(492) 사이에 배열된다.
보다 소형의 차량 구동라인 시스템을 달성하기 위해, 제1 감속 기어장치(490)는 바람직하게는 유성 기어장치이며, 제1 기어(492)는 태양 기어이고 제2 기어(493)는 유성 기어 세트이다.
도 5를 참조하면, 주 전기 모터(421)는 제1 감속 기어장치(190)의 링 휠(491)에 연결된 주 전기 모터 샤프트(413)를 통해 제1 감속 기어장치(490)에 연결된다.
차동 장치(410)에 토크를 제공하기 위해, 제2 기어(493)는 유성 기어 세트(493)에 부착된 유성 캐리어에 의해 형성된 중공 샤프트(416)에 부착되며, 상기 중공 샤프트(416)는 이중 클러치 배열(460)에 부착됨으로써 토크를 제공한다. 또한, 이중 클러치 배열(460)은 상기 중공 샤프트(416)를 제1 기어(492), 예를 들어, 태양 기어에 부착된 이중 클러치 샤프트(415)에 선택적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 제1 감속 기어장치(490)는 제2 감속 기어장치(450)를 통해 차동 장치(410)에 연결되고, 상기 제2 감속 기어장치(450)는 중공 샤프트(416)에 부착된 중공 샤프트 기어(417)와 맞물린 제1 기어(451)를 포함한다.
공간 절약 목적을 위해, 제2 감속 기어장치(450)는 출력 샤프트(411)와 동축으로 배열될 수 있다. 변속비의 이러한 변경 및 추가 변경은 제2 감속 기어장치(450)의 추가 기어(453)가 부착된 중공 샤프트(452)에 의해 달성될 수 있으며, 제2 감속 기어장치(450)의 기어(453)는 유성 기어장치의 태양 기어일 수 있다. 상기 유성 기어장치는 제2 감속 기어장치의 유성 기어 세트(454)를 더 포함하며, 제2 감속 기어장치의 유성 캐리어(456)가 상기 유성 기어 세트에 부착된다. 바람직하게는, 상기 유성 캐리어(456)는 차동 장치(410)에 연결된 추가 중공 샤프트(419) 내로 연장한다. 보다 소형의 차량 구동라인 시스템을 달성하기 위해, 상기 추가 중공 샤프트(419)는 제1 출력 샤프트와 동축으로 배열될 수 있다.
도 5에 개시된 바와 같이, 이중 클러치 배열(460)은 제1 브레이크 클러치(461) 및 제2 브레이크 클러치(462)를 포함한다. 전술한 제1 및 제2 모드를 달성하기 위해, 제1 브레이크 클러치(461)는 이중 클러치 샤프트(415)에 부착된 제1 이중 클러치 디스크(463)를 중공 샤프트(416)에 선택적으로 로킹하도록 구성되고, 제2 브레이크 클러치(462)는 제2 이중 클러치 디스크(463)를 선택적으로 로킹하도록 구성되며, 그에 의해, 태양 기어(492)의 이동을 로킹한다. 기어(492)로의 토크를 선택적으로 로킹 또는 제공하는 이중 클러치 배열(460)로 인해, 각각 제1 및 제2 변속비를 갖는 전술한 2개의 모드가 달성될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 전술한 양태 중 임의의 것에 따른 차량 구동라인 시스템을 도시한다.
도 6은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 배열(500)을 갖는 차동 장치(510)에 연결된 주 전기 모터(501)를 포함하는 차량 구동라인 시스템을 개시한다. 상기 도면으로부터 도출될 수 있는 바와 같이, 차동 장치(510)는 2개의 출력 샤프트(511, 512)를 통해 제1 휠(508) 및 제2 휠(509)에 연결된다.
도 7 및 도 8은 실시예를 개시하며, 이러한 실시예에서, 추가 주 전기 모터(501)가 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 배열(500)과 함께 사용된다.
도 7에는 차동 장치가 존재하지 않지만, 대신, 하나의 전기 모터(501) 및 하나의 가변 변속기(500)가 각각의 휠 샤프트(511, 512)에 제공된다.
도 8을 참조하면, 전술한 실시예들 중 임의의 것에 따른 상기 추가 주 전기 모터(501) 및 배열(500)은 클러치(520)를 통해 차동 장치에 연결될 수 있으며, 추가로, 차동 장치(510)에 제공되는 토크의 제어를 가능하게 한다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 앞서 설명되었지만, 본 명세서에 설명된 특정 형태에 한정되는 것을 의도하지는 않는다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (27)

  1. 차량용 차량 구동라인 시스템이며, 상기 시스템은 각각의 휠 샤프트와 연결 가능한 2개의 출력 샤프트(111, 112)를 갖는 차동 장치(110), 및
    제1 감속 기어장치(130)를 통해 차동 장치(110)의 구동 입력부(117)와 연결되는 주 전기 모터(121)를 포함하고, 상기 제1 감속 기어장치(130)는 제1 감속 기어장치(130)의 기어비를 조절하기 위해 보조 전기 모터(122)에 연결되며,
    보조 전기 모터(122)는 제1 감속 기어장치(130)의 기어비를 선택적으로 로킹하도록 구성된 클러치 배열(150)에 연결되는, 차량 구동라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 주 전기 모터(121) 및 보조 전기 모터(122)는 실질적으로 서로 동축으로 배치되는, 차량 구동라인 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 감속 기어장치(130)는 유성 기어장치인, 차량 구동라인 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 주 전기 모터(121)는 제1 감속 기어장치(130)의 제1 기어(133)에 부착된 주 전기 모터 중공 샤프트(119)를 통해 제1 감속 기어장치(130)에 연결되는, 차량 구동라인 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 제1 감속 기어장치(130)의 상기 제1 기어(133)는 링 휠인, 차량 구동라인 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 보조 전기 모터(122)는 제1 감속 기어장치(130)의 태양 휠(131)에 연결되는, 차량 구동라인 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 감속 기어장치(130)는 제2 고정 감속 기어장치(140)를 통해 차동 장치(110)에 연결되는, 차량 구동라인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 차동 장치(110)에 토크를 전달하도록 구성된 제3 전기 모터(123)를 더 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 제3 전기 모터(123)는 보조 전기 모터(122)의 작동과 관련된 토크 손실에 비례하는 토크를 제공하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 제3 전기 모터(123)는 차동 장치(110)와 동축으로 배치되는, 차량 구동라인 시스템.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 전기 모터(123)는 중공의 제3 전기 모터 샤프트(118)를 통해 차동 장치(110)에 연결되며, 제2 감속 기어장치(140)의 제1 기어(144)는 상기 중공의 제3 전기 모터 샤프트(118)에 부착되는, 차량 구동라인 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량 구동라인 시스템은 원래의 주 전기 모터(121)와 동일한 방식으로 차동 장치(110)에 연결된 추가 주 전기 모터(121)를 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
  13. 차량용 차량 구동라인 시스템이며, 상기 시스템은 각각의 휠 샤프트와 연결 가능한 2개의 출력 샤프트(211, 212; 311, 312; 411, 412)를 갖는 차동 장치(210, 310, 410), 및
    제1 감속 기어장치(290, 390, 490)를 통해 차동 장치(210, 310, 410)의 구동 입력부(219, 319, 419)과 연결되는 주 전기 모터(221,321,421)를 포함하고,
    제1 감속 기어장치(290, 390, 490)는 제1 감속 기어장치(290, 390, 490)의 기어비를 조정하도록 구성된 이중 클러치 배열(260, 360, 460)을 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 이중 클러치 배열(260, 360, 460)은
    토크가 제1 변속비로 전달되는 제1 모드, 및
    토크가 제2 변속비로 전달되는 제2 모드
    중 임의의 모드에서 토크를 전달하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 차량 구동라인 시스템은 이중 클러치 배열(260)에 연결된 추가 클러치 배열(280)을 더 포함하며, 추가 클러치 배열(280)은 제3 변속비에서 전기 모터(221)로부터 차동 장치(210)로 토크를 선택적으로 전달하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 추가 클러치 배열(280)은 또한 제1 감속 기어장치(290)에 연결된 제2 감속 기어장치(250)를 통해 차동 장치(110)에 연결되며, 추가 클러치 배열(280)은 제2 감속 기어장치(250)와 이중 클러치 배열(260)을 선택적으로 연결하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서, 제1 감속 기어장치(390)는 라비뇨 유형의 유성 기어 세트이며, 이중 클러치 배열(360)은 클러치, 제1 브레이크, 및/또는 제2 브레이크를 제어함으로써 기어비를 제어하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 이중 클러치 배열(360)은 제3 변속률로 전기 모터(321)로부터 차동 장치(310)로 토크를 차동 장치(310)에 전달하도록 추가로 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 제1 감속 기어장치(360)는 제2 감속 기어장치(350)를 통해 차동 장치(310)에 연결되는, 차량 구동라인 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 제2 감속 기어장치(350)는 상기 출력 샤프트들(312) 중 하나에 실질적으로 동축으로 배열된 중공 샤프트(357)를 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
  21. 제13항 또는 제14항에 있어서, 이중 클러치 배열(460)은 제1 감속 기어장치(490)의 제1 기어(492)에 제공되는 토크를 선택적으로 제어하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 클러치 배열(460)은 상기 제1 감속 기어장치(490)의 제1 기어(492)에 연결된 제1 감속 기어장치(490)의 제2 기어(493) 사이에 배열되는, 차량 구동라인 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 제1 감속 기어장치(490)는 유성 기어장치이며, 제1 기어(492)는 태양 기어이고 제2 기어(493)는 유성 캐리어인, 차량 구동라인 시스템.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 제2 기어(493)는 중공 샤프트(416)에 부착되고, 상기 중공 샤프트(416)는 이중 클러치 배열(460)에 부착되며, 이중 클러치 배열(460)은 제1 기어(492)에 부착된 이중 클러치 샤프트(415)에 상기 중공 샤프트(416)를 선택적으로 연결하도록 구성되는, 차량 구동라인 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 제1 감속 기어장치(490)는 제2 감속 기어장치(450)를 통해 차동 장치(410)에 연결되며, 상기 제2 감속 기어장치(450)는 중공 샤프트(416)에 부착된 중공 샤프트 기어(417)와 맞물리는 제1 기어(451)를 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
  26. 제25항에 있어서, 제2 감속 기어장치(450)는 상기 출력 샤프트들(412) 중 하나와 동축으로 배열되는, 차량 구동라인 시스템.
  27. 제13항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차량 구동라인 시스템은 원래의 주 전기 모터(221, 321, 421)와 동일한 방식으로 차동 장치(210, 310, 410)에 연결된 추가 주 전기 모터(221, 321, 421)를 포함하는, 차량 구동라인 시스템.
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