KR101242609B1 - 차량용 감속장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 감속장치에 관한 것으로서, 특히, 감속장치의 크기 및 무게를 줄일 수 있고 변속 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 감속장치에 관한 것이다.
본 발명은, 모터의 동력이 전달되는 입력축; 상기 입력축에 연결되고 상기 모터의 동력을 출력축에 전달하는 유성기어세트; 상기 입력축의 회전속도에 따라 상기 모터의 동력을 상기 유성기어세트에 전달 또는 차단시키는 원심클러치; 및 상기 유성기어세트의 일 방향 회전을 구속하는 원웨이클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치를 제공한다.

Description

차량용 감속장치 {SPEED REDUCTION APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 감속장치에 관한 것으로서, 특히, 감속장치의 크기 및 무게를 줄일 수 있고 변속 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 감속장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 그 차량의 주행속도를 자동으로 제어할 수 있는 자동변속기가 설치되어 있으며, 자동변속기의 다단 변속 메커니즘은 복수의 유성기어세트의 조합으로 이루어져 있다.
복수의 유성기어세트가 조합된 파워 트레인은 엔진 토크를 변환하여 전달하는 토크 컨버터로부터 회전동력이 입력되면 이를 다단으로 변속하여 출력축으로 전달하는 기능을 수행하게 된다.
이러한 자동 변속기의 파워 트레인은 많은 변속단을 보유할수록 동력 성능 및 연료 소비율면에서 유리하기 때문에 보다 많은 변속단을 구현할 수 있는 파워 트레인이 요구되고 있다.
최근에는 모터의 동력으로 주행하는 전기 차량, 및 엔진과 모터의 동력을 혼용하여 사용하는 하이브리드 차량이 개발되었으며, 전기 차량과 하이브리드 차량의 모터와 구동휠 사이에는 감속장치가 설치된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
일반적인 전기 차량과 하이브리드 차량의 감속장치에는 유성기어세트에 모터의 동력을 전달하거나 유성기어세트를 구속하는 다수 개의 마찰요소 및 유압장치가 설치되기 때문에 감속장치의 크기 및 무게를 줄이기 어렵고 마찰요소의 작동에 의해 발생되는 변속충격을 감소시키기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 감속장치의 크기 및 무게를 줄일 수 있고 변속 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 감속장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모터의 동력이 전달되는 입력축; 상기 입력축에 연결되고 상기 모터의 동력을 출력축에 전달하는 유성기어세트; 상기 입력축의 회전속도에 따라 상기 모터의 동력을 상기 유성기어세트에 전달 또는 차단시키는 원심클러치; 및 상기 유성기어세트의 일 방향 회전을 구속하는 원웨이클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치를 제공한다.
또한, 상기 유성기어세트는, 상기 입력축에 연결되는 선기어; 상기 선기어에 기어연결되고 상기 원심클러치에 연결되며 상기 원웨이클러치에 연결되는 유성기어; 및 상기 유성기어에 기어연결되고 상기 원웨이클러치에 연결되는 링기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원웨이클러치는, 상기 링기어와 케이스 사이에 설치되는 제1원웨이클러치; 및 상기 입력축과 상기 유성기어의 캐리어 사이에 설치되는 제2원웨이클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1원웨이클러치와 상기 케이스 사이에는 브레이크가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 원심클러치는, 상기 캐리어에 연결되는 드럼; 상기 드럼 내부에 회전 가능하게 배치되고 상기 입력축에 연결되는 구동축; 상기 구동축에 연결되는 지지플레이트; 상기 지지플레이트에 회전 가능하게 설치되는 마찰부재; 및 상기 지지플레이트와 상기 마찰부재 사이에 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 감속장치는 마찰요소 및 유압장치의 개수를 줄이고 전진 2속 후진 1속의 변속단을 구현하므로 감속장치의 크기 및 무게를 감소시켜 감속장치의 제작에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 감속장치는 전기장치 또는 기계장치로 작동될 수 있는 원심클러치가 설치되므로 유압장치에 의해 작동되는 다판클러치와 비교하여 상대적으로 변속감이 좋은 원심클러치의 특징에 따라 변속작동 중에 발생되는 변속감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 원심클러치가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 원심클러치가 도시된 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 속도선도가 도시된 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 감속장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 원심클러치가 도시된 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 원심클러치가 도시된 작동 상태도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 속도선도가 도시된 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치는, 모터의 동력이 전달되는 입력축(12)과, 입력축(12)에 연결되고 모터의 동력을 출력축(14)에 전달하는 유성기어세트(30)와, 입력축(12)의 회전속도에 따라 모터의 동력을 유성기어세트(30)에 전달 또는 차단시키는 원심클러치(50)와, 유성기어세트(30)의 일 방향 회전을 구속하는 원웨이클러치(72, 74)를 포함한다.
입력축(12)을 통해 전달되는 모터의 동력은 유성기어세트(30)를 지나 출력축(14)에 전달되는데, 이때, 원웨이클러치(72, 74)에 의해 유성기어세트(30)의 일 방향 회전이 기구적으로 구속되고, 유성기어세트(30)를 통과하는 모터의 동력이 감속되어 출력축(14)에 전달된다.
입력축(12)의 회전속도가 상승되면 원심클러치(50)의 작동에 의해 입력축(12)의 동력이 유성기어세트(30) 중 유성기어(34)에 전달되므로 변속작동이 이루어진다.
본 실시예는 유성기어세트(30)를 구속하거나 유성기어세트(30)의 동력전달 여부를 결정하는 마찰요소와, 마찰요소에 작동유체를 공급하는 유압장치의 개수가 감소되기 때문에 감속장치의 크기 및 무게가 감소되는 효과가 나타나게 된다.
또한, 작동유체에 의해 구동되는 마찰요소의 개수가 감소되기 때문에 변속작동에 발생되는 변속충격을 감소시킬 수 있게 된다.
유성기어세트(30)는, 입력축(12)에 연결되는 선기어(32)와, 선기어(32)에 기어연결되고 원심클러치(50)에 연결되며 원웨이클러치(74)에 연결되는 유성기어(34)와, 유성기어(34)에 기어연결되고 원웨이클러치(72)에 연결되는 링기어(36)를 포함한다.
원웨이클러치(72, 74)는, 링기어(36)와 케이스(10) 사이에 설치되는 제1원웨이클러치(72)와, 입력축(12)과 유성기어(34)의 캐리어(74a) 사이에 설치되는 제2원웨이클러치(74)를 포함한다.
또한, 제1원웨이클러치(72)와 케이스(10) 사이에는 브레이크(72a)가 설치되고, 브레이크(72a)는 전진 1속 또는 전진 2속의 변속단이 구현될 때에 작동되며, 후진 1속의 변속단이 구현될 때에 해제되도록 제어된다.
입력축(12)을 따라 모터의 역회전이 유성기어(34)에 전달될 때에 링기어(36)가 역회전 방향으로 회전 가능한 상태를 이루기 때문에 유성기어(34)에 반력을 제공하지 않게 된다.
따라서 유성기어(34) 및 캐리어(74a)에 전달되는 모터의 역회전 동력은 변속되지 않고 출력축(14)에 전달되어 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.
이를 자세히 설명하면, 모터가 역회전되는 경우에는 브레이크(72a)의 작동이 해제되어 제1원웨이클러치(72)가 케이스(10)와 분리되므로 링기어(36)의 일 방향 회전을 구속하지 않게 된다.
입력축(12)을 따라 모터의 역회전 동력이 전달될 때에 제2원웨이클러치(74)에 의해 입력축(12) 및 선기어(32)의 역회전이 구속되는데, 제2원웨이클러치(74)는 유성기어(34)의 캐리어(74a)에 연결되므로 선기어(32), 제2원웨이클러치(74) 및 캐리어(74a)가 동일한 속도로 역회전하게 된다.
따라서 입력축(12)을 따라 전달되는 모터의 역회전 동력은 제2원웨이클러치(74) 및 캐리어(74a)를 따라 출력축(14)에 전달되어 후진 주행을 행할 수 있게 된다.
차량의 주행이 개시되어 저속으로 구동되는 모터의 동력이 입력축(12)에 전달되면, 원심클러치(50)가 작동되지 않아 입력축(12)을 따라 전달되는 모터의 동력은 선기어(32) 및 유성기어(34)를 따라 출력축(14)에 전달된다.
이때, 제1원웨이클러치(72)에 의해 링기어(36)의 일 방향 회전이 구속되므로 링기어(36)는 유성기어(34)에 반력을 제공하게 되어 전진 1속의 변속단을 구현하게 된다.
원심클러치(50)는, 캐리어(74a)에 연결되는 드럼(57)과, 드럼(57) 내부에 회전 가능하게 배치되고 입력축(12)에 연결되는 구동축(52)과, 구동축(52)에 연결되는 지지플레이트(54)와, 지지플레이트(54)에 회전 가능하게 설치되는 마찰부재(56)와, 지지플레이트(54)와 마찰부재(56) 사이에 설치되는 탄성부재(58)를 포함한다.
입력축(12)을 따라 모터의 동력이 구동축(52)에 전달되면 지지플레이트(54) 및 마찰부재(56)가 회전하게 되는데, 구동축(52)이 저속으로 회전될 때에는 마찰부재(56)가 탄성부재(58)에 의해 구동축(52)에 인접하게 배치되므로 구동축(52)의 동력이 드럼(57)에 전달되지 않는다.
차량의 주행 속도가 증가하여 입력축(12)으로부터 전달되는 동력의 회전속도가 상승되면 원심력에 의해 탄성부재(58)가 인장되면서 마찰부재(56)가 드럼(57) 내벽에 밀착되도록 이동된다.
따라서 구동축(52)의 동력이 드럼(57)에 전달되고, 드럼(57)에 연결되는 캐리어(74a)에 모터의 동력이 전달되어 유성기어(34)가 공전하게 되고, 입력축(12)을 따라 선기어(32)에 전달되는 모터의 동력은 유성기어(34)를 자전시키게 된다.
이때, 제2원웨이클러치(74)는 정회전되는 입력축(12)을 구속하지 않게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 감속장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
차량의 주행이 개시되어 모터가 저속으로 정회전되면, 입력축(12)을 따라 전달되는 모터의 정회전 동력이 선기어(32) 및 유성기어(34)를 따라 출력축(14)에 전달된다.
이때, 제1원웨이클러치(72)에 의해 일 방향 회전이 구속된 링기어(36)에 의해 반력이 제공되므로 전진 1속의 변속단이 구현된다.
차량의 속도가 증가되어 입력축(12)의 회전속도가 상승되면 마찰부재(56)가 구동축(52)의 외측 방향으로 이동되면서 드럼(57)의 내벽에 밀착된다.
따라서 입력축(12)을 따라 전달되는 모터의 동력이 구동축(52), 마찰부재(56) 및 드럼(57)을 따라 캐리어(74a)에 전달되어 유성기어(34)를 공전시키고, 입력축(12)을 따라 선기어(32)에 전달되는 동력은 유성기어(34)를 자전시키므로 전진 2속의 변속단이 구현된다.
차량이 후진 주행을 개시하면, 모터의 역회전이 입력축(12)을 따라 전달되는데, 입력축(12)의 역회전은 제2원웨이클러치(74)에 의해 캐리어(74a)에 전달되어 유성기어(34)를 역방향으로 공전시키게 된다.
이때, 브레이크(72a)는 작동이 해제되어 링기어(36)가 역방향으로 회전 가능한 상태를 이루게 되므로 유성기어(34)에 반력을 제공하지 않게 된다.
따라서 입력축(12)을 따라 선기어(32) 전달되는 역회전 동력은 선기어(32)를 역회전시키므로 선기어(32)와 캐리어(74a)가 동일한 속도로 회전되면서 출력축(14)에 역회전 동력을 전달하게 되어 후진 1속의 변속단이 구현된다.
상기한 바와 같이 본 실시예는 마찰요소 및 유압장치의 개수가 감소되고, 기구적인 구속에 의해 전진 2속 후진 1속의 변속단을 구현하게 된다.
이로써, 감속장치의 크기 및 무게를 줄일 수 있고 변속 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 감속장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 차량용 감속장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 감속장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
12 : 입력축 14 : 출력축
30 : 유성기어세트 32 : 선기어
34 : 유성기어 36 : 링기어
50 : 원심클러치 52 : 구동축
54 : 지지플레이트 56 : 마찰부재
57 : 드럼 58 : 탄성부재
72 : 제1원웨이클러치 72a : 브레이크
74 : 제2원웨이클러치 74a : 캐리어

Claims (5)

  1. 모터의 동력이 전달되는 입력축;
    상기 입력축에 연결되고 상기 모터의 동력을 출력축에 전달하는 유성기어세트;
    상기 입력축의 회전속도에 따라 상기 모터의 동력을 상기 유성기어세트에 전달 또는 차단시키는 원심클러치; 및
    상기 유성기어세트의 일 방향 회전을 구속하는 원웨이클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유성기어세트는,
    상기 입력축에 연결되는 선기어;
    상기 선기어에 기어연결되고 상기 원심클러치에 연결되며 상기 원웨이클러치에 연결되는 유성기어; 및
    상기 유성기어에 기어연결되고 상기 원웨이클러치에 연결되는 링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원웨이클러치는,
    상기 링기어와 케이스 사이에 설치되는 제1원웨이클러치; 및
    상기 입력축과 상기 유성기어의 캐리어 사이에 설치되는 제2원웨이클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1원웨이클러치와 상기 케이스 사이에는 브레이크가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 원심클러치는,
    상기 캐리어에 연결되는 드럼;
    상기 드럼 내부에 회전 가능하게 배치되고 상기 입력축에 연결되는 구동축;
    상기 구동축에 연결되는 지지플레이트;
    상기 지지플레이트에 회전 가능하게 설치되는 마찰부재; 및
    상기 지지플레이트와 상기 마찰부재 사이에 설치되는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 감속장치.

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