KR102103565B1 - 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기 - Google Patents

원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기 Download PDF

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재단법인경북테크노파크
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Abstract

본 발명은 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기에 관한 것으로서, 정역회전이 가능한 전기모터에 연결된 입력축; 상기 입력축에 설치되는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어로서, 상기 제1 원웨이 클러치 기어는 제1 인너기어의 정방향 회전만이 제1 아웃터 기어로 전달되고, 상기 제2 원웨이 클러치 기어는 제2 인너기어의 역방향 회전만이 제2 아웃터 기어로 전달하는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어; 출력축; 상기 출력축에 설치되는 제1 출력 기어 및 제2 출력기어로서, 상기 제1 출력 기어는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 아웃터 기어에 맞물리며, 상기 제2 출력기어는 상기 제2 원웨이 클러치 기어의 제2 아웃터 기어에 맞물린 방향전환기어에 맞물리게 설치되는, 제1 및 제2 출력기어; 및 상기 출력축에 설치되며 상기 출력축의 회전을 외부로 전달하는 출력전달기어를 포함하는, 원웨이 클러치를 이용하는 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기를 제공한다.

Description

원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기{Two-speed transmission for electric vehicle using one-way clutch gea}
본 발명은 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원웨이 클러치 기어를 이용하여 2단 변속이 가능한, 전기 자동차용 변속기에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 원동기로 사용하는 가솔린기관, 디젤기관 등의 내연기관은 화석연료를 실린더 안에서 연소시켜 이때 발생하는 열에너지를 동력으로 사용하고 있다. 따라서 그 배기가스에는 연소에 따른 질소산화물(Nox)과, 불완전연소로 인한 일산화탄소(CO) 또는 탄화수소(HC) 등 유해한 성분이 함유되어 있다. 이러한 성분은 차량의 증가와 더불어 대기를 오염시키고 인체에 해롭기 때문에 공해문제를 야기하고 있다.
이에 따라 내연기관을 이용하는 자동차는 유해성분을 감소시키기 위하여 여러 가지 배기가스 대책이 강구되고 있으나, 배기가스에 함유된 유해 성분을 완전히 제거할 수는 없다. 따라서 배기가스 대책의 일환으로 주목되는 것이 소음이 적고 배기가스를 전혀 배출하지 않는 전기 자동차이다.
전기 자동차는 휘발유나, 경유 등의 화석연료를 이용하여 동력을 얻는 엔진이 아닌 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 얻는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없는 전기 자동차의 모터의 에너지효율은 내연기관 자동차 엔진의 에너지효율보다 높아 친환경 자동차로 각광받고 있다.
또한, 전기 자동차는 일반적인 내연기관 엔진 자동차의 변속기를 대신하여 감속기를 구비하고 있다.
모터는 엔진과 달리 회전속도가 용이하게 제어되므로, 주행 속도에 맞추어 모터의 회전속도를 제어하며, 감속기는 모터 회전축의 회전을 일정한 비율로 감속하여 출력하는 기능을 담당한다.
그런데, 전기모터는 회전속도(rpm)에 따라 토크가 달라지는 특성이 있다. 전기모터는 초기 기동 때 가장 큰 토크를 내는 특성이 있는 데, 가속 이후 떨어지는 토크를 보상하기 위해 전류량을 증가시키는 경우, 누수 되는 열에너지가 증가하게 되므로 모터 효율이 떨어진다.
따라서 근래에는 전기 자동차에 변속기를 장착하여, 모터 효율이 가장 좋은 운전 영역 대 내에서 모터의 회전을 제어하고, 차량의 운전 상황에 맞는 토크의 제공은 변속기를 통해 수행하려는 시도가 이루어지고 있다.
전기 자동차의 활용범위가 증대되면서, 특히 소형 화물차의 안전한 운행을 위해서는 고 토크의 제공이 필수적이다.
대한민국 등록특허공보 제1335393호(2013.11.26)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 원웨이 클러치 기어를 이용하여 변속 충격을 저감하면서 2단 변속이 가능한, 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정역회전이 가능한 전기모터에 연결된 입력축; 상기 입력축에 설치되는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어로서, 상기 제1 원웨이 클러치 기어는 제1 인너기어의 정방향 회전만이 제1 아웃터 기어로 전달되고, 상기 제2 원웨이 클러치 기어는 제2 인너기어의 역방향 회전만이 제2 아웃터 기어로 전달하는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어; 출력축; 상기 출력축에 설치되는 제1 출력 기어 및 제2 출력기어로서, 상기 제1 출력 기어는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 아웃터 기어에 맞물리며, 상기 제2 출력기어는 상기 제2 원웨이 클러치 기어의 제2 아웃터 기어에 맞물린 방향전환기어에 맞물리게 설치되는, 제1 및 제2 출력기어; 및 상기 출력축에 설치되며 상기 출력축의 회전을 외부로 전달하는 출력전달기어를 포함하는, 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 출력축에는, 상기 제2출력 기어와 상기 출력축을 선택적으로 결합 및 결합 해제시키는 동기화장치를 더 포함하고, 상기 입력축에는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 인너 기어와 제1 아웃터 기어가 함께 회전하도록 구속하여 상기 제1 인너 기어의 역방향 회전이 상기 제1 아웃터 기어로 전달되게 있는 하는 원웨이 클러치 잠금기구를 더 포함하여, 전기모터가 역회전하면서 이루어지는 후진 구동시에 상기 동기화장치는 상기 제2 출력 기어와 상기 출력축의 결합을 해제하여 동력전달을 차단하고, 상기 원웨이 클러치 잠금기구는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 인너 기어와 제1 아웃터 기어가 함께 회전하도록 구속하여, 상기 제1 인너 기어의 역회전이 상기 제1 아웃터 기어로 전달된다.
본 발명에 의하면, 상기 동기화장치 및 상기 원웨이 클러치 잠금 기구를 구동시키기 위한 액추에이터를 더 포함한다
본 발명에 의하면, 상기 동기화 장치 및 상기 원웨이 클러치 잠금 기구가 하나의 액추에이터를 통해 함께 동작하도록 링크기구를 더 포함한다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기에 의하면, 동력전달 방향이 서로 반대되는 2개의 원웨이 클러치 기어를 입력축의 입력기어로 사용하여, 1단, 2단 및 후진 변속이 가능하면서도 기어 변속시 발생하는 변속 충격을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 전기 자동차의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 제1원웨이 클러치 기어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 제2원웨이 클러치 기어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 1단 변속 주행상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 2단 변속 주행상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 후진 변속 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 전체적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 제1원웨이 클러치 기어를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기의 제2원웨이 클러치 기어를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차용 변속기는, 정역회전이 가능한 전기모터, 전기모터에 의해 회전하는 입력축(100), 입력축(100)에 서로 나란하게 설치되는 제1원웨이 클러치 기어(110) 및 제2원웨이 클러치 기어(160), 입력축(100)에 평행하게 배치되는 출력축(200), 제1원웨이 클러치 기어(110)에 맞물려 출력축(200)에 설치되는 제1출력 기어(210), 제2원웨이 클러치 기어(160)에 맞물려 출력축(200)에 설치되는 제2출력 기어(260), 제2원웨이 클러치 기어(160)와 제2출력 기어(260) 간의 동력 전달 방향의 전환을 위해 설치되는 방향전환 기어(250) 및, 출력축(200)에 설치되며 제1출력 기어(210)와 제2출력 기어(260) 중 어느 하나의 동력이 전달되는 출력전달기어(280)를 포함한다.
또한, 출력축(200)에 설치되며 제2출력 기어(260)와 출력축(200)을 선택적으로 결합 및 결합 해제시키는 동기화장치(320) 및, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 양방향 회전이 가능하도록 상기 제1원웨이 클러치 기어(110)에 선택적으로 구속되거나 구속해제되는 원웨이 클러치 잠금기구(350)를 포함한다.
구동원으로 사용되는 전기모터(M)는 배터리에서 공급되는 전기에너지를 이용하여 동력을 발생시킨다. 전기모터(M)는 일측방향 회전(시계방향 회전)을 1단 출력으로 이용하고, 타측방향 회전(반시계방향 회전)을 2단 출력으로 이용할 수 있도록 정역 회전이 가능하다.
입력축(100)은 전기적으로 구동되는 전기모터(M)에 연결되어 전기모터(M)의 동력에 의해 일정한 속도로 정역 회전하게 된다.
상기 입력축(100)은 출력축(200)과 평행하게 배치되고, 입력축(100) 상에 서로 다른 외경을 가지는 제1원웨이 클러치 기어(110) 및 제2원웨이 클러치 기어(160)가 배치된다.
도시한 바와 같이, 제1원웨이 클러치 기어(110)는 제2원웨이 클러치 기어(160)보다 외경이 상대적으로 작게 형성되며, 제1출력 기어(210)와 맞물리게 된다. 그리고 제2원웨이 클러치 기어(160)는 제1원웨이 클러치 기어(110)보다 외경이 상대적으로 크게 형성되며, 제2출력 기어(260)와 맞물리게 된다.
출력축(200)은 제1출력 기어(210)와 제2출력 기어(260) 및 출력전달기어(280)와 연결된다. 이와 같은 출력축(200)은 제1출력 기어(210) 및 제2출력 기어(260) 중 어느 하나로부터 선택적으로 동력을 전달받으며, 전달받은 동력을 출력전달기어(280)에 전달하게 된다.
제1출력 기어(210)는 제2출력 기어(260)보다 외경이 상대적으로 크게 형성되며, 이에 반해, 제2출력 기어(260)는 제1출력 기어(210)보다 외경이 상대적으로 작게 형성된다.
제2출력 기어(260)는 제2원웨이 클러치 기어(160)와의 사이에 방향전환 기어(250)를 개재하여 연동 회전하게 설치된다.
출력축(200)은 입력축(100)에 대해 평행하게 배치되어 전기모터(M)의 동력 변환이 용이하게 이루어진다.
또한, 출력축(200)은 제1출력 기어(210)가 회전할 경우가 제2출력 기어(260)가 회전할 경우보다 작은 회전속도와 큰 토크를 전달받아 회전하게 된다.
출력전달기어(280)는 출력축(200)에 연결되어 회전하게 되며, 차동기어장치(400)에 구비된 차동기어(410)와 맞물리게 된다.
따라서, 출력전달기어(280)는 출력축(200)의 동력을 차동기어장치(400)에 전달하게 된다. 차동기어장치(400)는 자동차 휠에 연결되어 전기 자동차의 주행을 위해 동력을 전달하게 된다.
출력축(200)에는 제2출력 기어(260)와 출력축(200)을 결합 및 결합해제시키는 동기화장치(320)가 설치된다. 즉, 동기화장치(320)는 제2출력 기어(260)에 설치되어 제2원웨이 클러치 기어(160)의 동력을 선택적으로 출력축(200)에 전달하게 된다.
동기화장치(320)는 출력축(200)과 연결되어 회전하게 되고, 제1출력 기어(210)와 제2출력 기어(260) 사이에서 전후진 동력을 제공하는 액추에이터(300)에 연결된 링크기구(310)에 결합되어 함께 동작하도록 구성된다. 이와 같은 동기화장치(320)는 축방향으로 슬라이드 이동하게 되면서 제2출력 기어(260)에 결합되거나 결합 해제되며, 선택적으로 제2출력 기어(260)에 연결되어 출력축(200)과 동기화된다.
동기화장치(320)는 자동차의 전진 변속 시에 제2출력 기어(260)를 출력축(200)과 연결한 상태로 위치하고, 후진 변속 시에 제2출력 기어(260)와 출력축(200)의 결합을 해제하게 된다.
한편, 입력축(100)에는 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)로부터 제1아웃터 기어(140)로 동력 전달이 양방향으로 이루어지도록 강제로 구속하는 원웨이 클러치 잠금기구(350)가 구비된다.
원웨이 클러치 잠금기구(350)는 액추에이터(300)에 연결된 링크기구(310)에 의해 입력축(100) 방향으로 슬라이드 이동하게 되면서 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)의 외주면과 제1아웃터 기어(140)의 내주면 사이에 맞물리게 됨으로써, 양방향으로 동력이 전달되도록 한다. 즉, 제1 원웨이 클러치 기어(110)는 원웨이 클러치 잠금기구(350)에 의해 일반 기어와 같이 입력축의 정역회전을 모두 외부로 전달하게 된다.
원웨이 클러치 잠금기구(350)는 자동차의 전진 주행시에는 제1원웨이 클러치 기어(110)와 결합 해제 상태로 입력축(100)에 위치하여 제1 원웨이 클러치 기어(110)의 회전 동작을 방해하지 않지만, 자동차의 후진이 필요할 때에는 제1원웨이 클러치 기어(110)와 강제로 구속 결합하여 전기모터(M)의 역방향 회전구동 시, 제1인너 기어(120)로부터 제1아웃터 기어(140)로의 양방향 동력전달이 이루어지도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 제1 및 제2원웨이 클러치 기어(110,160)를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 제1원웨이 클러치 기어(110)는 인너 레이스로 지칭되는 부분의 내주면에 치형을 형성하여 제1인너 기어(120)를 형성하고, 아웃터 레이스로 지칭되는 부분의 외주면에 치형을 형성하여 제1아웃터 기어(140)를 형성하고 있다. 입력축(100)의 대응하는 부분에는 제1인너 기어(120)의 치형부(122)와 결합하는 치형부가 형성된다. 도면에서는 회색으로 표시된 부분이 치형이 형성된 부분을 의미한다. 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)와 제1아웃터 기어(140) 사이의 공간에서 일방향으로 동력을 전달하는 동력전달기구(130)가 포함된다.
도 2에 대해 설명하면, 먼저, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)와, 제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2인너 기어(170)는 입력축(100)에 맞물려 회전하므로, 회전방향이 동일하다는 것을 전제로, 전기모터(M)에 의해 입력축(100)이 시계방향으로 회전하는 경우, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)가 시계방향으로 회전하게 되며, 동력전달기구(130)에 의해 제1아웃터 기어(140)가 시계방향으로 견인되어 시계방향으로 회전하도록 동력이 전달된다. 반대로, 전기모터(M)에 의해 입력축(100)이 반시계방향으로 회전하는 경우, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)가 반시계방향으로 회전하게 되며, 동력전달기구(130)에 의해 제1아웃터 기어(140)에 동력이 전달되지 않게 되고 제1아웃터 기어(140)는 무부하 상태인 프리휠(free-wheel) 회전 상태에 있게 된다.
또한, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)가 반시계방향으로 회전하고, 제1아웃터 기어(140)가 시계방향으로 회전하는 경우에는 동력전달기구(130)에 의해 동력이 전달되지 않으므로 프리휠 회전으로 인해 서로 간의 회전이 간섭되지 않는 상태로 제1인너 기어(120)와 제1아웃터 기어(140)가 각자 회전이 가능하게 된다.
도 2 및 도 3에서 제1 및 제2원웨이 클러치 기어(110,160)에서 동력전달기구(130,180)의 동력전달 방향이 서로 반대되므로 본 발명의 실시예에 의하면, 제1원웨이 클러치 기어(110)와 제2원웨이 클러치 기어(160)는 동력을 전달하는 방향이 서로 반대되게 구성된다.
도 3에 대해 설명하면, 제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2인너 기어(170)가 반시계방향으로 회전하는 경우 동력전달기구(180)에 의해 제2아웃터 기어(190)가 반시계방향으로 견인되어 반시계방향으로 회전하도록 동력이 전달된다. 반대로 제2인너 기어(170)가 시계방향으로 회전하는 경우 제2아웃터 기어(190)에 동력이 전달되지 않게 되고 제2아웃터 기어(190)는 프리휠 회전 상태에 있게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 1단 변속 주행상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 2단 변속 주행상태를 나타내는 도면이다.
도면에서의 점선은 전기 자동차용 변속기의 동력전달 방향이고, 화살표는 기어의 회전방향을 나타낸다.
도 4에 도시한 바와 같이 전기 자동차의 1단 변속 주행에 대해 설명하면, 전기모터(M)에 의해 입력축(100)이 시계방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)가 시계방향으로 회전하게 되며, 동력전달기구(130)에 의해 제1아웃터 기어(140)가 시계방향으로 견인되어 시계방향으로 회전하도록 동력이 전달된다.
이때, 제1원웨이 클러치 기어(110)는 시계방향으로 회전하게 되므로 제1원웨이 클러치 기어(110)와 맞물려 있는 출력축(200)의 제1출력 기어(210)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 제1출력 기어(210)와 동일축 선상에 위치하는 출력전달기어(280)는 반시계방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 출력전달기어(280)와 맞물려 있는 차동기어장치(400)에 구비된 차동기어(410)가 시계방향으로 회전하므로 휠축도 시계방향으로 회전하면서 자동차가 1단 변속 주행상태로 전진을 하게 된다.
이때, 제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2인너 기어(170)가 시계방향으로 회전하는 경우 제2아웃터 기어(190)에 동력이 전달되지 않게 되고 제2아웃터 기어(190)는 프리휠 회전 상태에 있게 되므로 방향전환기어(250)에 의해 출력축(200)에 동력이 전달되지 않게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이 전기 자동차의 2단 변속 주행에 대해 설명하면, 전기모터(M)에 의해 입력축(100)이 반시계방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2인너 기어(170)가 반시계방향으로 회전하게 되며, 동력전달기구(180)에 의해 제2아웃터 기어(190)가 반시계방향으로 견인되어 반시계방향으로 회전하도록 동력이 전달된다.
이때, 제2원웨이 클러치 기어(160)는 반시계방향으로 회전하게 되므로 제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2아웃터 기어(190)와 맞물려 있는 방향전환기어(250)는 시계방향으로 회전하게 되고 방향전환기어(250)와 맞물려 있는 출력축(200)의 제2출력 기어(260)가 반시계방향으로 회전하게 된다. 이에 따라 제2출력 기어(260)와 동일축 선상에 위치하는 출력전달기어(280)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 출력전달기어(280)와 맞물려 있는 차동기어장치(400)에 구비된 차동기어(410)가 시계방향으로 회전하므로 휠축도 시계방향으로 회전하면서 자동차가 2단 변속 주행상태로 전진을 하게 된다.
그리고, 출력축(200)에 맞물려 있는 제1출력 기어(210)를 통해 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1아웃터 기어(140)로 회전 동력이 전달되지만, 제1아웃터 기어(140)가 프리휠 회전으로 제1인너 기어(120)로 동력이 전달되지 않으므로 입력축(100)의 회전을 방해하지 않게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 후진 변속 상태를 나타내는 도면으로서, 도 6에 도시한 바와 같이 전기 자동차의 후진 변속에 대해 설명하면, 전후진 동력을 제공하는 액추에이터(300)에 연결된 링크기구(310)에 의해 동기화장치(320)가 작동하여 출력축(200)과 제2출력 기어(260)의 결합을 해제하게 된다. 이 경우, 출력축(200)의 회전은 제2출력 기어(260)에 전달되지 않는다.
이와 동시에, 액추에이터(300)와 링크기구(310)의 동작에 의해 원웨이 클러치 잠금기구(350)는 제1원웨이 클러치 기어(110)쪽으로 이동하여, 제1원웨이 클러치 기어(110)의 제1인너 기어(120)의 외주면과 제1아웃터 기어(140)의 내주면 사이에 맞물리게 됨으로써, 제1원웨이 클러치 기어(110)는 양방향 회전이 가능한 상태가 된다.
이와 같은 제1원웨이 클러치 기어(110)의 양방향 회전 가능 상태에서, 전기모터(M)에 의해 입력축(100)이 반시계방향 회전하게 되면, 제1원웨이 클러치 기어(110)는 원웨이 클러치 잠금기구(350)에 의해 제1인너 기어(120)와 제1아웃터 기어(140)가 함께 반시계방향 회전하게 된다.
제2원웨이 클러치 기어(160)의 제2인너 기어(170)가 반시계방향으로 회전하게 되면 동력전달기구(180)에 의해 제2아웃터 기어(190)가 반시계방향으로 견인되어 반시계방향으로 회전하도록 동력이 전달된다.
이때, 제2원웨이 클러치 기어(160)는 반시계방향으로 회전하게 되므로 제2원웨이 클러치 기어(160)와 맞물려 있는 방향전환기어(250)는 시계방향으로 회전하게 되지만, 방향전환기어(250)와 맞물려 있는 출력축(200)은 동기화장치(320)에 의해 제2출력 기어(260)와 결합이 해제된 상태이므로 제2원웨이 클러치 기어(160)의 동력이 전달되지 않게 된다.
제1원웨이 클러치 기어(110)의 반시계방향의 회전은 출력축(200)의 제1출력 기어(210)의 시계방향의 회전을 유도하고, 제1출력 기어(210)와 동일축 선상에 위치하는 출력전달기어(280)는 시계방향으로 회전하게 된다.
이에 따라, 출력전달기어(280)와 맞물려 있는 차동기어장치(400)에 구비된 차동기어(410)가 반시계방향으로 회전하므로 휠축도 반시계방향으로 회전하면서 자동차가 후진 변속 상태로 후진을 하게 된다.
따라서, 본 발명은 1단, 2단 및 후진 변속이 전기모터(M)의 정역회전으로 구현되고, 후진 변속은 동기화장치(320)와 원웨이 클러치 잠금기구(350)가 자동차의 정지 상태에서 동작하도록 설정되므로 회전하는 기어를 대상으로 변속 동작을 수행하지 않게 됨으로써, 변속 충격을 효과적으로 저감시켜 전기 자동차의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 2 및 도 3에서, 미설명부호 122는 제1인너 기어(120)의 치형부이고, 142는 제1아웃터 기어(140)의 치형부이며, 172는 제2인너 기어(170)의 치형부이고, 192는 제2아웃터 기어(190)의 치형부이다.
상술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 입력축 110 : 제1원웨이 클러치 기어
160 : 제2원웨이 클러치 기어 200 : 출력축
210 : 제1출력 기어 260 : 제2출력 기어
280 : 출력전달기어 300 : 액추에이터
310 : 링크기구 320 : 동기화장치
350 : 원웨이 클러치 잠금기구 400 : 차동기어장치

Claims (4)

  1. 정역회전이 가능한 전기모터에 연결된 입력축;
    상기 입력축에 설치되는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어로서, 상기 제1 원웨이 클러치 기어는 제1 인너기어의 정방향 회전만이 제1 아웃터 기어로 전달되고, 상기 제2 원웨이 클러치 기어는 제2 인너기어의 역방향 회전만이 제2 아웃터 기어로 전달하는 제1 및 제2 원웨이 클러치 기어;
    출력축;
    상기 출력축에 설치되는 제1 출력 기어 및 제2 출력기어로서, 상기 제1 출력 기어는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 아웃터 기어에 맞물리며, 상기 제2 출력기어는 상기 제2 원웨이 클러치 기어의 제2 아웃터 기어에 맞물린 방향전환기어에 맞물리게 설치되는, 제1 및 제2 출력기어; 및
    상기 출력축에 설치되며 상기 출력축의 회전을 외부로 전달하는 출력전달기어를 포함하며,
    상기 출력축에는, 상기 제2출력 기어와 상기 출력축을 선택적으로 결합 및 결합 해제시키는 동기화장치를 더 포함하고,
    상기 입력축에는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 인너 기어와 제1 아웃터 기어가 함께 회전하도록 구속하여 상기 제1 인너 기어의 역방향 회전이 상기 제1 아웃터 기어로 전달되게 있는 하는 원웨이 클러치 잠금기구를 더 포함하여,
    전기모터가 역회전하면서 이루어지는 후진 구동시에 상기 동기화장치는 상기 제2 출력 기어와 상기 출력축의 결합을 해제하여 동력전달을 차단하고, 상기 원웨이 클러치 잠금기구는 상기 제1 원웨이 클러치 기어의 제1 인너 기어와 제1 아웃터 기어가 함께 회전하도록 구속하여, 상기 제1 인너 기어의 역회전이 상기 제1 아웃터 기어로 전달되는 것을 특징으로 하는, 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동기화장치 및 상기 원웨이 클러치 잠금 기구를 구동시키기 위한 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동기화 장치 및 상기 원웨이 클러치 잠금 기구가 하나의 액추에이터를 통해 함께 동작하도록 링크기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원웨이 클러치 기어를 이용한 전기 자동차용 2단 변속기.
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