KR20170112021A - 전기 자동차의 변속장치 - Google Patents

Abstract

전기 자동차의 변속장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치는 모터의 회전동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제1속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제1 클러치를 포함하는 제1속용 변속기구; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제2속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제2 클러치를 포함하는 제2속용 변속기구로 이루어진다.

Description

전기 자동차의 변속장치{TRANSMISSION SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차의 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 변속단을 구현하는 변속기구를 별도로 구성하여 변속 단절감이 발생되지 않도록 한 전기 자동차의 변속장치에 관한 것이다.

자동차의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심기술로서, 선진 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

이에 따라 각 자동차 메이커들은 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle)등을 미래형 자동차 기술로서 개발하고 있다.

상기와 같은 미래형 자동차는 중량 및 원가 등 여러 가지 기술적인 제약이 있기 때문에 자동차 메이커에서는 배기가스 규제를 만족시키고, 연비 성능의 향상을 위한 현실적인 문제의 대안으로서 하이브리드 자동차에 주목하고 있으며, 이를 실용화하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

하이브리드 자동차는 2개 이상의 에너지원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있으며, 에너지원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합되어 사용된다.

이러한 하이브리드 자동차는 저속에서 상대적으로 저속토크 특성이 좋은 모터/제너레이터를 주동력원으로 사용하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크 특성이 좋은 엔진을 주동력원으로 사용한다.

이에 따라 하이브리드 자동차는 저속구간에서 화석 연료를 사용하는 엔진의 작동이 정지되고 모터/제너레이터를 사용하기 때문에 연비 개선과 배기가스의 저감에 우수한 효과가 있다.

그러나 상기와 같은 하이브리드 자동차는 화석 연료를 사용하는 자동차와 비교하여 연비를 개선할 수 있고, 배기가스를 저감할 수 있다는 장점은 있으나, 화석 연료를 사용하지 않고, 주행 중 배기가스가 발생하지 않는 전기 자동차가 친환경 자동차로서는 더 많은 장점을 가지기 때문에 실용화하기 위해 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 2단 변속단을 갖는 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 각 변속단을 구현하는 변속기구를 별도로 구성하여 변속 단절감이 발생되지 않도록 한 전기 자동차의 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 모터의 회전동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제1속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제1 클러치를 포함하는 제1속용 변속기구; 상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제2속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제2 클러치를 포함하는 제2속용 변속기구로 이루어지는 전기 자동차의 변속장치가 제공될 수 있다.

상기 제1속용 변속기구는 상기 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축과 제1 클러치를 통해 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1속 피동기어; 상기 제1속 피동기어의 반대측에서 상기 제1 회전축에 직접 연결되어 종감속 기구의 종감속 기어와 외접 기어 연결되는 제1속 출력기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2속용 변속기구는 상기 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 회전축; 상기 제2 회전축과 제2 클러치를 통해 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어와 외접 기어 연결되는 제2속 피동기어; 상기 제2속 피동기어의 반대측에서 상기 제1 회전축에 직접 연결되어 종감속 기구의 종감속 기어와 외접 기어 연결되는 제2속 출력기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 클러치와 제2 클러치는 초기 동기 작동 후 결합되는 형태의 클러치로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 각 변속단을 구현하는 변속기구를 별도로 구성하고, 각 변속기구에 적용되는 액추에이터를 상황에 맞게 제어하면 변속 시 변속 단절감이 발생되지 않는다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 1속 변속 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 2속 변속 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 파킹 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 대한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치는 모터(M)의 회전동력을 동력원으로 하며, 제1속용 변속기구(T1)와, 제2속용 변속기구(T2), 종감속 기구(FD)를 포함하여 이루어진다.

상기 모터(M)의 회전동력은 입력축(IS)과 입력기어(IG)를 통해 출력되며, 상기 입력기어(IG)는 제1속용 변속기구(T1)의 제1속 피동기어(PG1)와 제2속용 변속기구의 제2속 피동기어(PG2)와 외접 기어 연결된다.

상기 제1속용 변속기구(T1)는 상기 입력축(IS)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 회전축(TS1)과, 상기 제1 회전축(TS1)과 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어(IG)와 외접 기어 연결되는 제1속 피동기어(PG1)와, 상기 제1속 피동기어(PG1)의 반대측에서 상기 제1 회전축(TS1)에 직접 연결되어 종감속 기구(FD)의 종감속 기어(FG)와 외접 기어 연결되는 제1속 출력기어(OG1)를 포함하여 이루어진다.

상기 제2속용 변속기구(T2)는 상기 입력축(IS)과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 회전축(TS2)과, 상기 제2 회전축(TS2)과 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어(IG)와 외접 기어 연결되는 제2속 피동기어(PG2)와, 상기 제2속 피동기어(PG2)의 반대측에서 상기 제2 회전축(TS2)에 직접 연결되어 종감속 기구(FD)의 종감속 기어(FG)와 외접 기어 연결되는 제2속 출력기어(OG2)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 제1 회전축(TS1)과 제1속 피동기어(PG1) 사이에는 선택적 연결을 위한 제1 클러치(CL1)가 배치되고, 상기 제2 회전축(TS2)과 제2속 피동기어(PG2) 사이에는 선택적 연결을 위한 제2 클러치(CL2)가 배치된다.

상기 제1,제2속용 변속기구(T1)(T2)에 적용되는 기어들은 각 변속단의 변속비를 고려하여 설정된다.

상기 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 도 1에서 콘 클러치의 일종인 싱크로메시 기구 형태로 동시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 동기 작동 후 결합되는 형태의 클러치라면 어떠한 클러치라도 적용할 수 있으며, 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 전기적으로 제어되는 각각의 액추에이터에 의하여 작동/비작동 제어된다.

상기 종감속 기구(FD)는 종감속 기어(FG)와 디프렌셜(DIFF)을 포함하여 이루어지며, 상기 종감속 기어(FG)를 통해 입력되는 회전동력을 상기 디프렌셜(DIFF)에서 차동/비차동 상태로 양 구동륜으로 전달하여 주행이 이루어지도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 1속 변속 작동 상태도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치는 제1속에서 제1 클러치(CL1)를 작동 제어하면, 상기 모터(M)의 회전동력은 입력축(IS), 입력기어(IG), 제1속 피동기어(PG1), 제1 회전축(TS1), 제1속 출력기어(OG1), 종감속 기어(FG)로 전달되면서 제1속 변속이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 2속 변속 작동 상태도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치는 제1속에서 제2 클러치(CL2)가 작동 제어된다.

그러면 모터(M2)의 회전동력은 입력축(IS), 입력기어(IG), 제2속 피동기어(PG2), 제2 회전축(TS2), 제2속 출력기어(OG2), 종감속 기어(FG)로 전달되면서 제2속 변속이 이루어진다.

상기와 같이 제1속과 제2속은 어느 클러치가 작동 해제되고, 어느 클러치가 작동하느냐에 따라 결정되는데, 제1속에서 제2속으로 시프트 업 될 때에는 제1 클러치(CL1)의 작동이 완전 해제되기 이전에 제2 클러치(CL2)의 동기가 시작되며, 반대로 제2속에서 제1속으로 시프트 다운 될 때에는 제2 클러치(CL2)의 작동이 완전 해제되기 이전에 제1 클러치(CL1)의 동기가 시작되면서 변속 단절이 발생되지 않게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치에 있어서, 파킹 작동 상태도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 변속장치는 파킹 시에는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)가 모두 작동 제어된다.

그러면 제1, 제2속 피동기어(PG1)(PG2)가 각각 제1, 제2 회전축(TS1)(TS2)과 연결되는데, 이때 제1, 제2속 피동기어(PG1)(PG2)의 기어비가 다르기 때문에 회전이 불가능하게 되어 상태를 유지하게 된다.

상기와 같은 변속과 파킹 제어를 위해서는 상기 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 제어하는 액추에이터는 노말 온 제어가 가능하면 된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 후진 변속시에는 상기와 같이 제1, 제2속으로 변속을 시행하고 동력원인 모터(M)를 역회전시키면 된다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 변속장치는 각 변속단을 구현하는 변속기구를 별도로 구성하고, 각 변속기구에 적용되는 액추에이터를 상황에 맞게 제어하면 변속시 변속 단절감이 발생되지 않는다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

CL1,CL2... 제1, 제2 클러치
FD... 종감속 기구
IG... 입력기어
IS... 입력축
M... 모터
OG1, OG2... 제1, 제2속 출력기어
PG1, PG2... 제1, 제2속 피동기어
T1, T2... 제1, 제2속용 변속기구
TS1, TS2... 제1, 제2 회전축

Claims (4)

1. 모터의 회전동력이 입력되는 입력축;
   상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제1속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제1 클러치를 포함하는 제1속용 변속기구;
   상기 입력축과 평행하게 배치되어 상기 입력축의 회전동력을 제2속으로 변속하여 선택적으로 전달받아 디프렌셜을 포함하는 종감속 기구로 전달할 수 있도록 제2 클러치를 포함하는 제2속용 변속기구로 이루어지는 전기 자동차의 변속장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1속용 변속기구는
   상기 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제1 회전축;
   상기 제1 회전축과 제1 클러치를 통해 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어와 외접 기어 연결되는 제1속 피동기어;
   상기 제1속 피동기어의 반대측에서 상기 제1 회전축에 직접 연결되어 종감속 기구의 종감속 기어와 외접 기어 연결되는 제1속 출력기어를 포함하여 이루어지는 전기 자동차의 변속장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2속용 변속기구는
   상기 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 제2 회전축;
   상기 제2 회전축과 제2 클러치를 통해 선택적으로 연결되면서 상기 입력기어와 외접 기어 연결되는 제2속 피동기어;
   상기 제2속 피동기어의 반대측에서 상기 제1 회전축에 직접 연결되어 종감속 기구의 종감속 기어와 외접 기어 연결되는 제2속 출력기어를 포함하여 이루어지는 전기 자동차의 변속장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 클러치와 제2 클러치는
   초기 동기 작동 후 결합되는 형태의 클러치로 이루어지는 전기 자동차의 변속장치.

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