KR101194093B1 - 전기자동차의 변속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 변속장치에 관한 것으로, 모터에 의해 구동되며, 직선왕복운동이 가능한 구동축과, 상기 구동축이 중앙에 삽입고정되어, 상기 구동축과 함께 회전하며, 상기 구동축의 길이방향을 따라 이동이 가능한 클러치디스크와, 상기 클러치디스크의 양측면 각각에 일부가 돌출되도록 고정설치되는 각각 다수의 제1클러치볼과 제2클러치볼과, 상기 클러치디스크의 양면에 각각 인접한 위치에서, 상기 제1클러치볼 또는 상기 제2클러치볼이 삽입되었을 때 각각 회전하되, 각각의 직경이 서로 다른 제1구동기어 및 제2구동기어와, 상기 제1구동기어 및 제2구동기어에 각각 치합되는 제1종동기어 및 제2종동기어를 구비하여, 상기 제1구동기어와 상기 제1종동기어의 기어비와 상기 제2구동기어와 제2종동기어와의 기어비 차이에 의해 변속되는 제1 및 제2종동회전축부와, 상기 제1 및 제2종동회전축부의 회전력을 전달받아 종동축을 회전시키는 링기어를 포함한다. 본 발명은 변속장치의 부피와 중량을 최소화할 수 있으며, 클러치판과 기어가 직접 치합되지 않고 클러치볼의 삽입에 의한 동력의 전달이 가능하여 변속 충격을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기자동차의 변속장치{Transmission of electronic cars}

본 발명은 전기자동차의 다단변속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형화가 용이하며, 변속비를 보다 크게 할 수 있는 전기자동차의 다단변속장치에 관한 것이다

일반적으로 전기자동차는 배터리의 전원으로 구동되는 모터를 동력원으로 하는 것으로, 종래의 화석연료 자동차 또는 천연가스 자동차보다는 차량의 중량이 적게 나가며, 크기 또한 상대적으로 줄일 수 있다.

이러한 전기자동차의 개발요건으로는 주행속도 및 연비의 개선, 충전방식의 개선, 배터리의 수명 등과 함께 자동차의 중량 및 크기의 감소와 전기자동차에 적합한 변속장치의 개발이 주요한 과제로서 연구되고 있다.

일반적인 화석연료 자동차 또는 천연가스 자동차의 변속장치는 다양한 구조를 가지고 있으나, 통상 클러치와 다수의 기어가 각각 치합되어 자동차의 가속 또는 감속 조작에 따라 적당한 비의 기어를 주동기어에 맞물리도록 구성되어 있다. 이와 같은 구조는 감속비를 변경할 경우 여러 개의 치합 뭉치에 의하여 중량과 부피가 크며, 기어들의 치합에 의하여 동력이 전달되기 때문에 체결 저항이 발생하게 된다.

이와 같이 중량과 부피가 크며, 변속 저항이 큰 종래의 변속장치를 전기자동차에 적용하면, 그 변속기에 의해 1회의 충전으로 운행할 수 있는 거리가 감소되며, 최고속도가 저하되는 등의 문제가 있어, 적용이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 중량과 부피를 최소화 할 수 있으며, 변속비를 최대화 할 수 있는 전기자동차의 다단변속장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 변속 충격을 최소화할 수 있는 전기자동차의 다단변속장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 전기자동차의 다단변속장치는, 모터에 의해 구동되며, 직선왕복운동이 가능한 구동축과, 상기 구동축이 중앙에 삽입고정되어, 상기 구동축과 함께 회전하며, 상기 구동축의 길이방향을 따라 이동이 가능한 클러치디스크와, 상기 클러치디스크의 양측면 각각에 일부가 돌출되도록 고정설치되는 각각 다수의 제1클러치볼과 제2클러치볼과, 상기 클러치디스크의 양면에 각각 인접한 위치에서, 상기 제1클러치볼 또는 상기 제2클러치볼이 삽입되었을 때 각각 회전하되, 각각의 직경이 서로 다른 제1구동기어 및 제2구동기어와, 상기 제1구동기어 및 제2구동기어에 각각 치합되는 제1종동기어 및 제2종동기어를 구비하여, 상기 제1구동기어와 상기 제1종동기어의 기어비와 상기 제2구동기어와 제2종동기어와의 기어비 차이에 의해 변속되는 제1 및 제2종동회전축부와, 상기 제1 및 제2종동회전축부의 회전력을 전달받아 종동축을 회전시키는 링기어를 포함한다.

본 발명 전기자동차의 다단변속장치는, 변속을 위한 구조를 단순화하여 부피와 중량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 2단계의 감속구조를 구현하여, 저속시 큰 감속비를 얻어서 구동력을 증가시키는 효과가 있으며, 고속시에는 모터의 부하를 줄이면서 고속을 구현하여 구동속도의 가변폭을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차의 변속장치의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 주요부분 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차의 다단변속장치의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차의 다단변속장치의 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 주요 부분 분해 사시도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차의 다단변속장치는, 직선방향으로 변위가 가능한 모터(10)와, 상기 모터(10)에 의해 회전하는 구동축(11)과, 상기 구동축(11)의 외면에 고정되어, 구동축(11)의 회전과 함께 회전하며, 상기 구동축(11)의 변위에 따라 그 구동축(11)의 길이방향으로 이동가능한 클러치디스크(30)와, 상기 클러치디스크(30)의 일면에 마련되되, 상기 구동축(11)의 회전중심으로부터의 거리가 동일하게 배치된 다수의 제1클러치볼(31)과, 상기 클러치디스크(30)의 타면에 배치되되 상기 제1클러치볼(31)보다 상기 구동축(11)의 회전중심으로부터 더 멀리 배치되는 다수의 제2클러치볼(32)과, 상기 구동축(11)이 중앙에 삽입되며, 상기 제1클러치볼(31)이 삽입되어 상기 구동축(11)의 회전력을 전달받아 회전하는 제1구동기어(40)와, 상기 구동축(11)이 중앙에 삽입되며, 상기 제2클러치볼(32)이 삽입되어 상기 구동축(11)의 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 제1구동기어(40)에 비하여 직경이 더 큰 제2구동기어(50)와, 양단에 상기 제1구동기어(40)와 제2구동기어(50) 각각에 치합되는 제1종동기어(61,71)와 제2종동기어(62,72)를 구비하여 상기 제1구동기어(40) 또는 제2구동기어(50)와의 기어비에 따라 회전속도가 가변되는 제1 및 제2종동회전축부(60,70)와, 상기 제1 및 제2종동회전축부(60,70)의 제2종동기어(62,72)가 내측에서 치합되어, 상기 제1 및 제2종동회전축부(60,70)의 회전에 따라 종동축(81)을 회전시키는 링기어(80)를 포함하여 구성된다.

미설명 부호 20은 케이스이다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기자동차의 다단변속장치의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 전기자동차의 동력원인 배터리의 전원을 공급받아 물리적인 회전력을 생성하는 모터(10)의 구동력이 구동축(11)에 전달되어, 그 구동축(11)을 회전시킨다. 상기 모터(10)는 실린더나 스테핑모터에 의해 도면에서 좌우로 변위가 가능한 것으로 하여, 그 구동축(11)에 연결된 클러치디스크(30)를 그 구동축(11)의 길이 방향으로 변위시킬 수 있다.

상기 구동축(11)의 회전에 따라 클러치디스크(30)도 동일한 속도로 회전하게 되며, 그 회전중에 상기 상기 구동축(11)의 길이방향으로 왕복운동을 할 수 있게 된다.

상기 클러치디스크(30)의 좌측면에 인접한 위치에는 제1구동기어(40)가 위치하며, 상기 클러치디스크(30)의 우측면에 인접한 위치에는 제2구동기어(50)가 위치한다. 상기 구동축(11)은 상기 제1구동기어(40)와 제2구동기어(50)의 중앙부를 관통하나, 그 구동축(11)의 회전력은 제1구동기어(40)와 제2구동기어(50)에 직접 전달되지 않도록 이격되어 있다.

이와 같은 상태에서, 상기 클러치디스크(30)가 제1구동기어(40)와 제2구동기어(50)의 사이에 위치하는 경우는 중립상태로 구동축(11)의 회전력은 제1구동기어(40)와 제2구동기어(50) 모두에 전달되지 않는 상태가 된다.

제1속도로의 변속이 필요한 경우 상기 클러치디스크(30)가 제1구동기어(40) 측으로 이동하며, 그 클러치디스크(30)의 제1클러치볼(31)들이 상기 제1구동기어(40)에 마련된 홈(41)에 삽입되었을 때, 클러치디스크(30)의 회전력이 제1구동기어(40)에 전달되어 회전하게 된다.

상기 클러치디스크(30)의 회전력을 전달받은 제1구동기어(40)가 회전하면, 그 제1구동기어(40)에 맞물린 제1 및 제2종동회전축부(60,70)의 제1종동기어(61,71)에 구동력이 전달되며, 상기 구동축(11)의 회전수는 제1구동기어(40)와 제1종동기어(61,71)간의 감속비로 감속된다.

상기 제1종동회전축부(60)와 제2종동회전축부(70) 각각의 제2종동기어(62,72)의 외측에는 링기어(80)가 치합되어 있으며, 그 제1종동회전축부(60)와 제2종동회전축부(70)의 회전에 따라 링기어(80)의 외측 중앙에 마련된 종동축(81)을 회전시킨다.

이와 같은 상태에서 제2속도로의 변속이 필요한 때, 상기 모터(10)를 변위시켜 클러치디스크(30)를 제2구동기어(50) 측으로 이동시켜, 제2구동기어(50)에 마련된 홈(51)에 제2클러치볼(32)이 삽입되도록 한다.

상기 클러치디스크(30)의 회전력은 제2구동기어(50)에 전달되며, 상기 제2구동기어(50)는 제1구동기어(40)에 비하여 직경이 더 큰 것으로 이에 치합되는 제2종동기어(62,72)는 제1종동기어(61,71)에 비하여 더 작은 직경이기 때문에 상기 제2속도는 제1속도에 비하여 더 빠른 속도가 된다.

따라서 상기 제2종동기어(62,72)의 외측에 결합된 링기어(80)를 더 빠른 속도로 회전시키며, 그 링기어(80)의 외측 중앙에 결합된 종동축(81)을 더 빠른 속도로 회전시키게 된다.

또한 상기 링기어(80)의 사용에 의해 2단의 감속구조를 가지도록 구성함으로써, 저속시 모터(10)의 구동력을 증대시키고, 고속시 모터(10)의 부하를 줄이면서도 고속을 구현하여 모터 구동속도 가변폭을 증대시킬 수 있다.

상기 종동축(81)은 전기자동차의 구동휠에 동력을 전달하는 역할을 할 수 있으며, 중립, 저속, 고속의 3가지 상태를 나타낸다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:모터 11:구동축
30:클러치디스크 31:제1클러치볼
32:제2클러치볼 40:제1구동기어
50:제2구동기어 60:제1종동회전축부
70:제2종동회전축부 61,71:제1종동기어
62,72:제2종동기어 80:링기어
81:종동축

Claims (2)

1. 모터에 의해 구동되며, 직선왕복운동이 가능한 구동축;
   상기 구동축이 중앙에 삽입고정되어, 상기 구동축과 함께 회전하며, 상기 구동축의 길이방향을 따라 이동이 가능한 클러치디스크;
   상기 클러치디스크의 양측면 각각에 일부가 돌출되도록 고정설치되는 각각 다수의 제1클러치볼과 제2클러치볼;
   상기 클러치디스크의 양면에 각각 인접한 위치에서, 상기 제1클러치볼 또는 상기 제2클러치볼이 삽입되었을 때 각각 회전하되, 각각의 직경이 서로 다른 제1구동기어 및 제2구동기어;
   상기 제1구동기어 및 제2구동기어에 각각 치합되는 제1종동기어 및 제2종동기어를 구비하여, 상기 제1구동기어와 상기 제1종동기어의 기어비와 상기 제2구동기어와 제2종동기어와의 기어비 차이에 의해 변속되는 제1 및 제2종동회전축부; 및
   상기 제1 및 제2종동회전축부의 회전력을 전달받아 종동축을 회전시키는 링기어를 포함하는 전기자동차의 변속장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 다수의 제1클러치볼은 상기 구동축의 회전중심으로부터 제1거리에 원형으로 배치되며, 상기 다수의 제2클러치볼은 상기 제1거리보다 더 먼 제2거리에 원형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 변속장치.
   

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