JP2016017632A - 自動車用２段変速機 - Google Patents

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Abstract

【課題】モーターの効率などを改善した自動車用２段変速機を提供すること。【解決手段】自動車用２段変速機は、モーター（Ｍ）から動力を伝達される入力軸（１０）、前記入力軸（１０）から動力を伝達されて出力軸（５０）に動力を送る遊星ギアユニット（２０）、及び、前記遊星ギアユニット（２０）に設置され、前記モーター（Ｍ）の回転速度の変速に関与するギアを決めるクラッチ部（２２，２４，２６，２８）を含むことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、自動車用２段変速機に係り、より詳しくは、電気またはハイブリッド車両に適用される自動車用２段変速機に関する。
従来電気自動車用２段変速機は、クラッチ及び外接ギアなどを利用して高速段及び低速段を具現していた。
図１及び図２は、このような従来の電気自動車用２段変速機のレイアウトを示した図面である。
図１及び図２に示したように、電気車に適用される２段変速機は摩擦クラッチ、外接ギア、ワンウェイクラッチ、ロッキングリングを含み、このような２段変速機は摩擦クラッチ及びワンウェイクラッチが選択的に作動しながら互いに異なるルートを通じて動力を伝達し、低速段及び高速段を具現する。
一方、図３は中空の入力軸を利用した電気自動車用２段変速機のレイアウトを示した図面である。
図３に図示したように、中空の入力軸を利用した電気自動車用２段変速機は、中空の第１入力軸及び第２入力軸、摩擦クラッチ、外接ギア、シフト器具を含み、シフト器具の作動によって中空の第１入力軸及び第２入力軸から選択的に動力を伝達することにより、２段変速機を具現する。
前述したように、従来電気自動車用２段変速機は、２段の変速段を具現するために、少なくとも三つ以上の外接ギアを要することは勿論、ワンウェイクラッチ、ロッキングリング、中空の第１入力軸、第２入力軸などを要するが、それを構成する部品の数があまりにも多く原価が増加し、それによって重量が増加する問題がある。
また、従来電気自動車用２段変速機を構成する部品の数が多くなるにつれ、制御する部品の数も増加し、加速性能、登坂性能及び最高速性能が要求される程には発揮できず、限定された空間で変速機を構成する部品をパッケージングしなければならないという面において、前述した従来の変速機は不利な構造を持っていた。
前述の背景技術として説明した事項は、本発明の背景に対する理解を助けるためのものであって、本技術分野における当業者に既に知られた従来技術に該当するものとして受け入れてはならない。
韓国出願公開第１０−２０１３−００１３２８３号明細書 韓国出願公開第１０−２０１１−００６０５２３号明細書 特開２０１２−０１１７６０２号公報
本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電気車に適用する場合、モーター減速機に比べ車両の最高速性能が改善し、加速性能、登坂性能が改善されることは勿論のこと、構成部品の数を最小化して原価及び重量を最小化した自動車用２段変速機を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明の自動車用２段変速機は、モーターから動力を伝達される入力軸、前記入力軸から動力を伝達され出力軸に動力を伝達する遊星ギアユニット、及び前記遊星ギアユニットに設置され前記モーターの回転速度の変速に関与する要素を決めるクラッチ部を含むことを特徴とする。
前記遊星ギアユニットは、前記モーターの回転速度を減速または等速で維持することを特徴とする。
前記遊星ギアユニットは、太陽ギア、ピニオンギア、リングギア及びキャリアを含み、前記太陽ギアは前記入力軸に繋がり、前記キャリアは出力軸に繋がることを特徴とする。
本発明の自動車用２段変速機はハウジングをさらに含み、前記クラッチ部は前記リングギアに設置されたドッグクラッチを含むことを特徴とする。
前記クラッチ部は、前記太陽ギアとキャリアを選択的に連結する摩擦クラッチを含むことを特徴とする。
前記モーターの回転速度変速信号を伝送し前記クラッチ部に作動信号を送る制御部をさらに含むことを特徴とする。
本発明は、前記技術的構成によって以下のように多様な効果が具現される。
第一にモーターの効率が改善される利点がある。
第二にモーター減速機に比べて電気車の最高速性能、加速性能、登坂性能が改善される利点がある。
第三に構成部品の数が最小化する利点がある。
第四に制御要素が少なくなって、制御が簡便になる利点がある。
第五に原価及び重量が減少する利点がある。
従来電気自動車の２段変速機のレイアウトを示した図面である。 従来電気自動車の２段変速機のレイアウトを示した図面である。 他の種類の従来電気自動車の２段変速機のレイアウトを示した図面である。 本発明の自動車用２段変速機のレイアウトを示した図面である。 本発明の自動車用２段変速機の作動状態を示した図面である。 本発明と従来技術の車両最高速度を比べたグラフである。 本発明と従来技術の車両加速性能を比べたグラフである。 本発明と従来技術の車両登坂性能を比べたグラフである。
以下では、添付した図面を参照して本発明の好適な実施例による自動車用２段変速機を説明する。
図４に示したように、本発明は従来の電気自動車またはハイブリッド自動車に使われるモーター減速機を取り替えた自動車用２段変速機に関するものであり、遊星ギアユニット２０及びクラッチ部３０を利用してモーター効率、車両の最高速性能、加速性能及び登坂性能などを改善したものである。
本発明の自動車用２段変速機は、モーターＭ、入力軸１０、遊星ギアユニット２０、クラッチ部３０を含む。
入力軸１０は、モーターＭに繋がってモーターＭの回転時にモーターＭの回転動力を遊星ギアユニット２０に伝達する機能を有する。
モーターＭは正回転または逆回転可能であり、入力軸１０もモーターＭの回転方向によって正回転または逆回転しながら動力を遊星ギアユニット２０に伝達する。
遊星ギアユニット２０は入力軸１０に繋がる。
このような遊星ギアユニット２０は、モーターＭの動力を入力軸１０を通じて伝達し、出力軸５０へ伝達する機能を有するが、遊星ギアユニット２０を構成するギアの間の変速比によって出力軸へ伝達する回転速度が変わる。
クラッチ部３０は、遊星ギアユニット２０に設置されてモーターＭの回転速度変速に関与するギアを決める機能を行い、遊星ギアユニット２０を構成する多数個のギアを繋いだり、連結を解除することにより変速比を調節する。
遊星ギアユニット２０はリングギア２６、ピニオンギア２４、太陽ギア２２及びキャリア２８を含む。
太陽ギア２２の中心は入力軸１０に固定結合されて、モーターＭの回転方向と同一な方向に回転する。
ピニオンギア２４は複数個が設置され、それぞれのピニオンギア２４は太陽ギア２２に外接し、太陽ギア２２を中心に一定の角度ずつ離隔して同心円を描きながら配置される。
それぞれのピニオンギア２４の外周面はリングギア２６の内周面に接し、その中心軸はキャリア２８に繋がる。
本発明において、入力軸１０は太陽ギア２２に繋がり、出力軸５０はキャリア２８に繋がり、キャリア２８は入力軸に設置された駆動ギアＧを通じて動力を出力軸５０に伝達する。
クラッチ部３０は、前述したようにモーターＭの回転速度に関与する要素を決める機能を有し、遊星ギアユニット２０を構成する要素である太陽ギア２２、ピニオンギア２４、リングギア２６、キャリア２８を繋いだり、連結を解除することによりモーターＭの回転速度を変速できるようにする。
このようなクラッチ部３０は、摩擦クラッチ３４及びドッグクラッチ３２を含むことが好ましい。
摩擦クラッチ３４は、太陽ギア２２とキャリア２８を選択的に連結する機能を有する。
ドッグクラッチ３２はリングギア２６に設置され、スリーブ３２ａがハウジング４０とリングギア２６を選択的に連結することにより、リングギア２６の動きがを制御する。
すなわち、ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａが移動してハウジング４０及びリングギア２６を連結するとリングギア２６はハウジング４０に拘束されて固定される一方、ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａが移動してハウジング４０とリングギア２６の連結関係を解除するとリングギア２６の回転はハウジング４０から自由になる。
ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａがリングギア２６とハウジング４０を連結すると、リングギア２６は固定された状態を維持するようになり、この時摩擦クラッチ３４は太陽ギア２２とキャリア２８の連結関係を解除し、ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａがリングギア２６とハウジング４０の連結関係を解除すると、摩擦クラッチ３４は太陽ギア２２及びキャリア２８を連結する。
このようなドッグクラッチ３２及び摩擦クラッチ３４の連結及び連結解除動作は、モーターＭの回転速度に対する変速信号を受信した制御部によって制御される。
図４を参照にして、本発明の自動車用２段変速機が第１速に変速する過程を説明する。
図４に図示したように、ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａがハウジング４０とリングギア２６を連結すればリングギア２６は固定される。
この時、摩擦クラッチ３４はキャリア２８と太陽ギア２２の連結関係を解除する。
リングギア２６が固定されていると、太陽ギア２２はモーターＭの動力をキャリア２８を通じて出力軸５０に伝達するので、太陽ギア２２及びキャリア２８は等しい方向に回転し、この時のモーターＭの回転速度はキャリア２８を通じて減速し、出力軸５０に伝達される。
一方、モーターＭを逆方向に回転すると車両が後進する。
図５を参照にして、本発明の自動車用２段変速機を第２速に変速する過程を説明する。
図５に示したように、ドッグクラッチ３２のスリーブ３２ａはハウジング４０とリングギア２６の連結関係を解除する。
この時、摩擦クラッチ３４はキャリア２８と太陽ギア２２を連結する。
太陽ギア２２とキャリア２８が繋がると、リングギア２６も同一の方向に回転するようになり、太陽ギア２２、キャリア２８、リングギア２６は同一の速度で回転する。
したがって、モーターＭの回転速度は、キャリア２８を通じて同一の回転速度で出力軸５０に伝達される。
図６は、従来の減速機と本発明の車両の最高速性能を比較したグラフであって、図７は、従来の減速機と本発明の車両の加速性能を比較したグラフであり、図８は、従来の減速機と本発明の車両登坂性能を比較したグラフである。
図６、７、８に示したように、既存減速機を使用すると、車両の最高速度は約１５９ｋｍ／ｈであったが、本発明によると１９３ｋｍ／ｈまで改善されるし、車両の加速性能及び登坂性能も荷物を積んだ状態、荷物を積まない状態の全てにおいて改善されることが分かる。
本発明は特定の実施例に関し図示して説明したが、特許請求の範囲によって提供される本発明の技術的範囲内で、本発明を多様に改良及び変更することができるということは当業者には自明である。
本発明は、電気またはハイブリッド車両に用いられる自動車用２段変速機の分野に適用できる。
１０ 入力軸
２０ 遊星ギアユニット
２２ 太陽ギア
２４ ピニオンギア
２６ リングギア
２８ キャリア
３０ クラッチ部
３２ ドッグクラッチ
３２ａ スリーブ
３４ 摩擦クラッチ
４０ ハウジング
５０ 出力軸
Ｇ 駆動ギア
Ｍ モーター

Claims (6)

  1. モーターから動力を伝達される入力軸、
    前記入力軸から動力を伝達され出力軸に動力を伝達する遊星ギアユニット、及び、
    前記遊星ギアユニットに設置され、前記モーターの回転速度変速に関与する要素を決めるクラッチ部を含むことを特徴とする自動車用２段変速機。
  2. 前記遊星ギアユニットは、前記モーターの回転速度を減速または等速で維持することを特徴とする請求項１に記載の自動車用２段変速機。
  3. 前記遊星ギアユニットは、太陽ギア、ピニオンギア、リングギア及びキャリアを含み、
    前記太陽ギアは前記入力軸に繋がり、前記キャリアは出力軸に繋がったことを特徴とする請求項２に記載の自動車用２段変速機。
  4. ハウジングをさらに含み、
    前記クラッチ部は、前記リングギアに設置されたドッグクラッチを含むことを特徴とする請求項３に記載の自動車用２段変速機。
  5. 前記クラッチ部は、前記太陽ギアとキャリアを選択的に連結する摩擦クラッチを含むことを特徴とする請求項３に記載の自動車用２段変速機。
  6. 前記モーターの回転速度の変速信号を伝送して前記クラッチ部に作動信号を送る制御部をさらに含む請求項４または請求項５のいずれか１つに記載される自動車用２段変速機。
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