KR101640312B1

KR101640312B1 - 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기

Info

Publication number: KR101640312B1
Application number: KR1020140150432A
Authority: KR
Inventors: 이상훈
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-07-15
Also published as: KR20160051051A

Abstract

이 발명은, 동력원으로서 2개의 모터를 사용하고, 1단 변속후에 동력 전달 및 동력 병합의 역할을 하며, 1단에서 2단 변속시에 토크 인터럽션을 방지하는, 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기에 관한 것으로서,
제1 모터의 회전축에 링기어가 연결되어 있고, 제2 모터의 회전축에 선기어가 연결되어 있는 유성기어세트와, 일단에 상기한 유성기어세트의 캐리어와 연결되는 제1 기어가 설치되어 있고 타단에 제2 기어가 설치되어 있는 제1 중간 샤프트와, 일단에 상기한 제2 중간 샤프트의 제2 기어와 연결되는 제3 기어가 설치되어 있고 중간에 제4 기어가 설치되어 있는 제1 인풋 샤프트와, 일단에 상기한 제1 인풋 샤프트의 제4 기어와 연결되는 제1 스피드 기어가 설치되어 있고 중간에 제5 기어가 설치되어 있는 아웃풋 샤프트와, 중간에 상기한 아웃풋 샤프트의 제5 기어와 연결되는 제1 스피드 기어가 설치되어 있고 일단에 제6 기어가 설치되어 있는 제2 인풋 샤프트와, 일단에 상기한 제2 인풋 샤프트의 제6기어와 연결되는 제7 기어가 설치되어 있고 타단에 제8 기어가 설치되어 있는 제2 중간 샤프트와, 제1 모터의 회전축에 설치되어 있으며 상기한 제2 중간 샤프트의 제8 기어와 연결되는 인풋 기어를 포함하여 이루어진다.

Description

전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기{Two-speed transmission for electric vehicle}

이 발명은 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 동력원으로서 2개의 모터를 사용하고, 1단 변속후에 동력 전달 및 동력 병합의 역할을 하며, 1단에서 2단 변속시에 토크 인터럽션을 방지하는, 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기에 관한 것이다.

전기 자동차(Electric Vehicle, EV)는 주로 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 AC 모터 또는 DC 모터를 구동함으로써 동력을 얻는 자동차로서 가솔린 자동차가 출현되기 훨씬 이전인 1873년 영국의 R. Davidson에 의하여 최초로 제작되었으나, 1차 세계대전후 가솔린 자동차의 급속한 진보로 일반의 관심에서 멀어져 자취를 감추게 되었다. 그 후 80년대에 들어서 자동차 배출가스에 의한 공해문제가 대두되면서 그 해법으로 전기 자동차의 사용이 제시된 바 있으나, 배터리 기술 부족으로 상용화가 미루어져 오다가, 90년대 초반에 들어서면서 배터리 기술이 발전됨에 따라 미국을 중심으로 개발이 급속하게 되어 왔다.

상기 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.

종래의 전기자동차는 모터의 구동력을 차량 바퀴축으로 전달하기 위한 파워트레인으로서 감속기가 장착된다.

종래의 전기자동차용 감속기에 관한 기술로서, 유기기어세트 및 싱크로 기구를 이용한 기술이 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1408465호(공고일자 2014년 06월 17일)의 "전기 차량용 이단 변속기"에서 본 출원인에 의해서 개시된 바 있다.

본 발명의 목적은 상기한 등록번호 10-1408465호에서 개시되어 있는 기술을 더욱 개량하기 위한 것으로서, 동력원으로서 2개의 모터를 사용하고, 1단 변속후에 동력 전달 및 동력 병합의 역할을 하며, 1단에서 2단 변속시에 토크 인터럽션을 방지하는, 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 제1 모터의 회전축에 링기어가 연결되어 있고, 제2 모터의 회전축에 선기어가 연결되어 있는 유성기어세트와, 일단에 상기한 유성기어세트의 캐리어와 연결되는 제1 기어가 설치되어 있고 타단에 제2 기어가 설치되어 있는 제1 중간 샤프트와, 일단에 상기한 제1 중간 샤프트의 제2 기어와 연결되는 제3 기어가 설치되어 있고 중간에 제4 기어가 설치되어 있는 제1 인풋 샤프트와, 일단에 상기한 제1 인풋 샤프트의 제4 기어와 연결되는 제1 스피드 기어가 설치되어 있고 중간에 제5 기어가 설치되어 있는 아웃풋 샤프트와, 중간에 상기한 아웃풋 샤프트의 제5 기어와 연결되는 제2 스피드 기어가 설치되어 있고 일단에 제6 기어가 설치되어 있는 제2 인풋 샤프트와, 일단에 상기한 제2 인풋 샤프트의 제6기어와 연결되는 제7 기어가 설치되어 있고 타단에 제8 기어가 설치되어 있는 제2 중간 샤프트와, 제1 모터의 회전축에 설치되어 있으며 상기한 제2 중간 샤프트의 제8 기어와 연결되는 인풋 기어를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 변속전에 유성기어세트의 링기어의 회전방향과 반대방향으로 선기어가 회전되도록 제2 모터가 구동되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 유성기어세트의 링기어의 회전방향과 반대방향으로 선기어가 회전되는 경우에 링기어와 선기어의 속도 변이차가 0이 됨으로써 캐리어의 축으로 회전동력이 전달되지 않으면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 1단 변속시 제1 스피드 기어 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 2단 변속시 제2 스피드 기어 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지면 바람직하다.

이 발명은, 동력원으로서 2개의 모터를 사용하고, 1단 변속후에 동력 전달 및 동력 병합의 역할을 하며, 1단에서 2단 변속시에 토크 인터럽션을 방지하는, 효과를 갖는다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 제1 모터 구동시 속력에 대한 그래프이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 제2 모터 구동시 속력에 대한 그래프이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 1단 변속시 속력에 대한 그래프이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 1단 변속후 속력에 대한 그래프이다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 2단 변속시 속력에 대한 그래프이다.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 2단 변속후 속력에 대한 그래프이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.

도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 구성도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 구성은, 제1 모터(1)의 회전축에 링기어(31)가 연결되어 있고, 제2 모터(2)의 회전축에 선기어(33)가 연결되어 있는 유성기어세트(3)와, 일단에 상기한 유성기어세트(3)의 캐리어(34)와 연결되는 제1 기어(101)가 설치되어 있고 타단에 제2 기어(102)가 설치되어 있는 제1 중간 샤프트(10)와, 일단에 상기한 제1 중간 샤프트(10)의 제2 기어(102)와 연결되는 제3 기어(91)가 설치되어 있고 중간에 제4 기어(92)가 설치되어 있는 제1 인풋 샤프트(9)와, 일단에 상기한 제1 인풋 샤프트(9)의 제4 기어(92)와 연결되는 제1 스피드 기어(72)가 설치되어 있고 중간에 제5 기어(81)가 설치되어 있는 아웃풋 샤프트(8)와, 중간에 상기한 아웃풋 샤프트(8)의 제5 기어(81)와 연결되는 제2 스피드 기어(71)가 설치되어 있고 일단에 제6 기어(61)가 설치되어 있는 제2 인풋 샤프트(6)와, 일단에 상기한 제2 인풋 샤프트(6)의 제6기어(61)와 연결되는 제7 기어(52)가 설치되어 있고 타단에 제8 기어(51)가 설치되어 있는 제2 중간 샤프트(5)와, 제1 모터(1)의 회전축에 설치되어 있으며 상기한 제2 중간 샤프트(5)의 제8 기어(51)와 연결되는 인풋 기어(4)를 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 작용은 다음과 같다.

제1 모터(1)가 구동하게 되면 제1 모터(1)와 연결되어 있는 유성기어세트(3)의 링기어(31)가 회전하게 되고, 이와 같이 링기어(31)가 회전하게 됨에 따라 캐리어(34)의 축으로 회전동력이 전달되어 나간다.

또한, 상기한 제1 모터(1)와 연결되어 있는 인풋기어(4)에 의해서 회전동력이 제2 중간 샤프트(5)로 전달되어 제2 중간 샤프트(5)가 상시 구동하게 된다.

그러나, 제2 모터(2)는 동작하지 않으므로 제2 모터(2)와 연결되어 있는 유성기어세트(3)의 선기어(33)는 정지상태를 유지한다.

도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 제1 모터(1)의 구동시 속력을 보여주고 있다.

1단 변속전에 유성기어세트(3)의 링기어(31)의 회전방향과 반대방향으로 선기어(33)가 회전되도록 제2 모터(2)가 구동되는데, 제2 모터(2)의 회전속도가 일정 수준에 이르게 되면, 링기어(31)와 선기어(33)의 속도 변이차가 0이 됨으로써 캐리어(34)의 축으로 회전동력이 전달되지 않는다.

도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 제2 모터(2)의 구동시 속력을 보여주고 있다.

이와 같이 유성기어세트(3)의 링기어(31)와 선기어(33)의 속도 변이차가 없게 되면, 제1 스피드 기어(72)에 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지도록 한다. 이 때 아웃풋 샤프트(8)로 나가는 회전동력이 없기 때문에 변속 충격은 발생되지 않는다.

도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 1단 변속시 속력을 보여주고 있다.

1단 변속이 이루어지고 나면, 제2 모터(1)의 회전방향을 제1 모터(1)와 동일하게 구동하게 되며, 제1 모터(1)와 제2 모터(2)의 회전동력은 아웃풋 샤프트(8)로 전달됨으로써 아웃풋 샤프트(8)의 회전속도가 상승하게 된다.

도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 1단 변속후 속력을 보여주고 있다.

2단 변속시에도 유성기어세트(3)의 링기어(31)의 회전방향과 반대방향으로 선기어(33)가 회전되도록 제2 모터(2)가 구동되며, 링기어(31)와 선기어(33)의 속도 변이차가 0이 됨으로써 캐리어(34)의 축으로 회전동력이 전달되지 않는 상태에서 제2 스피드 기어(71)에 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지도록 한다. 이때 제1 인풋 샤프트(9)와 제2 인풋 샤프트(6)를 통해서 아웃풋 샤프트(8)로 전달되는 회전속도는 동일하다. 따라서, 1단에서 2단 변속시에 토크 인터럽션이 방지된다.

도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 2단 변속시 속력을 보여주고 있다.

2단 변속이 완료되면 1단이 해제되고 변속이 마무리된다. 이 경우에 1단부는 유성기어세트(3)의 캐리어(34)를 통해서 동력이 전달되며 2단부는 유성기어세트(3)의 링기어(31)를 통해서 동력이 전달된다.

도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기의 2단 변속후 속력을 보여주고 있다.

1 : 제1 모터 2 :제2 모터
3 : 유성기어세트 4 : 인풋 기어
5 : 제2 중간 샤프트 6 : 제2 인풋 샤프트
8 : 아웃풋 샤프트 9 : 제1 인풋 샤프트
10 : 제1 중간 샤프트

Claims

제1 모터의 회전축에 링기어가 연결되어 있고, 제2 모터의 회전축에 선기어가 연결되어 있는 유성기어세트와,
일단에 상기한 유성기어세트의 캐리어와 연결되는 제1 기어가 설치되어 있고 타단에 제2 기어가 설치되어 있는 제1 중간 샤프트와,
일단에 상기한 제1 중간 샤프트의 제2 기어와 연결되는 제3 기어가 설치되어 있고 중간에 제4 기어가 설치되어 있는 제1 인풋 샤프트와,
일단에 상기한 제1 인풋 샤프트의 제4 기어와 연결되는 제1 스피드 기어가 설치되어 있고 중간에 제5 기어가 설치되어 있는 아웃풋 샤프트와,
중간에 상기한 아웃풋 샤프트의 제5 기어와 연결되는 제2 스피드 기어가 설치되어 있고 일단에 제6 기어가 설치되어 있는 제2 인풋 샤프트와,
일단에 상기한 제2 인풋 샤프트의 제6기어와 연결되는 제7 기어가 설치되어 있고 타단에 제8 기어가 설치되어 있는 제2 중간 샤프트와,
제1 모터의 회전축에 설치되어 있으며 상기한 제2 중간 샤프트의 제8 기어와 연결되는 인풋 기어를 포함하고,
1단 변속시 제1 스피드 기어 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기.
제 1항에 있어서,
변속전에 유성기어세트의 링기어의 회전방향과 반대방향으로 선기어가 회전되도록 제2 모터가 구동되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기.
제 1항에 있어서,
유성기어세트의 링기어의 회전방향과 반대방향으로 선기어가 회전되는 경우에 링기어와 선기어의 속도 변이차가 0이 됨으로써 캐리어의 축으로 회전동력이 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기.
삭제
제 1항에 있어서,
2단 변속시 제2 스피드 기어 연결되어 있는 싱크로메쉬를 작동시켜서 변속이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 하이브리드 2단 감속기.