KR102440057B1

KR102440057B1 - 전기 차량용 변속기

Info

Publication number: KR102440057B1
Application number: KR1020200176827A
Authority: KR
Inventors: 권태우; 이병호; 이하영
Original assignee: 한호산업(주)
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-09-06
Also published as: CN114635950A; KR102440057B9; KR20220086406A

Abstract

본 발명은 전기 차량용 변속기에 관한 것으로서, 제1 모터; 상기 제1 모터로부터 제1 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 저속기어부; 제2 모터; 상기 저속기어부의 기어열 일측에 결합되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 상기 저속기어부의 상기 기어열에 인가하여 상기 출력축으로 회전 동력을 가속하여 출력하는 동력전환부; 및 상기 동력전환부의 제2 입력축 일측에 설치되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 선택적으로 외부로 인출하도록 허용하는 동력인출부;를 포함하는 전기 차량용 변속기에 관한 것이다.

Description

전기 차량용 변속기{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 차량용 변속기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 차량에 대한 변속을 구현하면서 작업 기계의 구동을 수행하기 위한 전기 차량용 변속기에 관한 것이다.

환경 및 에너지적인 측면과 구조의 단순화 측면에서 전기를 동력으로 이용하는 전기 차량에 관한 연구와 개발이 최근 활발하게 진행되고 있다. 전기 차량은 전기를 동력으로 하는 차량으로서, 배터리가 공급하는 전기로 모터를 구동시켜 추진력을 얻는 차량이다.

전기를 동력으로 사용하는 차량 중에서도 주로 화물을 운반하기에 적합하게 제작된 트럭의 경우 차량 특성상 다양한 용도로 활용된다. 최근에는 차량의 주행과는 관계없이 보다 범용적이고 다양한 용도로의 활용을 위해 회전동력을 필요로 하는 작업 기계를 부착할 수 있는 전기 차량의 형태로 제공되는 추세에 있다.

회전동력을 필요로 하는 작업 기계로는, 소방용 워터펌프, 윙바디 개폐용 구동장치, 제설용 브러쉬, 농기계 등을 예로 들 수 있으며, 이러한 작업 기계의 구동을 위해서는 모터에 의해 출력되는 동력을 외부로 끌어내 작업 기계에 전달하는 동력 인출 장치(Power Take Off, 이하 'PTO'라 함)가 필요하다.

종래에는 주행 동력을 출력하는 주행용 모터와 별개로 PTO 동력을 출력하는 모터를 별도로 더 구비하여 동력 인출 기능을 수행하였다. 그런데, 전기 차량에는 2개의 모터를 이용하여 변속기의 동력을 출력하는 듀얼 모터 타입의 변속기가 탑재되어 있다.

따라서, 전기 차량용 변속기에 사용되는 주행과 관련된 모터 이외에도 PTO 동력을 출력하기 위한 별도의 전용 모터를 포함한 복수의 모터를 차량에 탑재해야 하므로, 에너지의 효율 측면에서 비효율적이라는 문제가 지적되고 있다.

대한민국 실용신안등록공보 제0291183호(2002.09.24)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전기 차량용 듀얼모터 변속기로부터 전달받은 회전 동력을 PTO에 분배하여 변속 범위를 확장시키면서 다목적차량의 작업 기계의 구동을 동시에 구현할 수 있는 전기 차량용 변속기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1 모터; 상기 제1 모터로부터 제1 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 저속기어부; 제2 모터; 상기 저속기어부의 기어열 일측에 결합되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 상기 저속기어부의 상기 기어열에 인가하여 상기 출력축으로 회전 동력을 가속하여 출력하는 동력전환부; 및 상기 동력전환부의 제2 입력축 일측에 설치되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 선택적으로 외부로 인출하도록 허용하는 동력인출부;를 포함하는 전기 차량용 변속기를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 저속기어부는, 상기 제1 모터에 연결되어 정역 회전이 가능한 제1 입력축; 상기 제1입력축에 결합되는 제1 입력기어; 상기 제1 입력기어와 치합되는 제1 동력전달기어; 상기 제1 동력전달기어로부터 전달되는 회전 동력으로부터 토크 및 회전 속도를 변경시켜 외부로 출력시키는 유성기어기구; 및 상기 유성기어기구에 결합되어 바퀴에 회전 토크를 전달하는 출력축을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 유성기어기구는, 상기 제1 동력전달기어가 결합되는 제1 동력전달축의 단부에 설치되는 선기어; 상기 선기어와 치합되도록 상기 선기어의 외주면에 배치되는 복수의 유성기어; 상기 유성기어의 각 중심축을 연결하는 캐리어; 및 상기 유성기어의 외측 기어이와 치합되도록 내측 기어이가 배치되는 동시에 외주면에 외측 기어이가 배치되는 링기어;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 동력전환부는, 상기 제2 모터의 제2 입력축에 결합되며, 상기 동력인출부로 회전 동력을 전달하는 제2 입력기어; 상기 제2 입력기어에 나란하게 설치되며 상기 유성기어기구의 상기 링기어의 외측 기어이에 치합되어 상기 제2 모터의 회전 동력을 상기 출력축으로 전달하기 위한 제2 동력전달기어; 상기 제2 입력축 상의 상기 제2 입력기어와 상기 제2 동력전달기어 사이에 설치되며, 상기 제2 모터의 회전 동력이 제2 동력전달기어에 전달되지 않도록 동력 전달을 단속하는 제1 클러치; 및 상기 제2 입력축의 후단에 설치되며, 상기 제2 입력축을 고정시켜 상기 유성기어기구의 상기 링기어에 전달되는 부하를 상기 동력전환부로 인가되는 것을 차단시키는 제2 클러치;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 동력인출부는 상기 동력전환부의 상기 제2 모터로부터 상기 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력이 PTO 출력축으로 선택적으로 전달되도록 싱크로나이저 기구가 설치된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 싱크로나이저 기구는, 상기 제2 입력축 상에 고정되는 제2 입력기어와 치합하는 PTO 기어; 상기 PTO 출력축 상에 배치되며 상기 PTO 기어의 회전 동력에 의해 프리휠 회전 상태로 회전 가능한 싱크로나이저; 상기 PTO 출력축에 스플라인 결합되는 PTO 허브; 및 상기 PTO 허브와 상기 싱크로나이저를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 PTO 허브와 상기 싱크로나이저에 삽입되어 동기화되는 PTO 슬리브;를 포함한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기에 의하면, 주행 동력을 출력하는 전기 차량용 변속기의 듀얼 모터로부터 전달받은 회전 동력을 PTO에 분배하여 변속 범위를 확장시키면서 다목적차량의 작업 기계의 구동을 동시에 수행할 수 있는 효과가 있다.

PTO를 구동하기 위한 전용 모터를 별도로 두지 않고, 전기 차량용 변속기의 듀얼 모터 중, 하나의 모터 동력을 이용하여 PTO 동력에 사용할 수 있어 에너지 효율 측면에서 유리하다.

전기 차량용 변속기의 듀얼 모터의 출력을 합성시켜 고출력의 주행 동력으로 출력 가능하므로 고속의 주행모드를 필요로 하는 PTO의 운전 시 효과적인 대응이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 1단 변속 모드의 동력 전달 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 2단 변속 모드의 동력 전달 계통도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 1단 변속 모드와 동력 인출 모드의 동력 전달 계통도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 2단 변속 모드와 동력 인출 모드의 동력 전달 계통도이다.

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 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 변속기는, 크게 저속기어부(10), 동력전환부(20) 및 동력인출부(30)를 포함한다. 그리고, 구동원으로서 전기 에너지를 기반으로 회전 동력을 발생시키는 제1 모터(100)와 제2 모터(200)를 포함한다.

제1 모터(100)는 전기 차량에 설치된 배터리(미도시)로부터 전기를 공급받아 구동되는 구동원으로서, 본 발명에서는 차량이 운행되는 동력의 전기를 공급하는 배터리 모듈로부터 얻어지는 전기 차량의 경우로 한정하여 설명한다.

제1 모터(100)는 일측 방향의 회전 동력을 전진 1단 변속 모드로 이용 가능하고, 타측 방향의 회전 동력을 후진 모드로 이용 가능하도록 정,역회전이 가능하다.

저속기어부(10)는 제1 모터(100)에 연결된 제1 입력축(110)으로부터 입력되는 회전 동력에 대해 기어비의 변화를 통해 저속 변속을 수행하여 출력축(160)으로 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면, 저속기어부(10)는 제1 모터(100)의 회전 동작에 의해 정역 회전이 가능한 제1 입력축(110)을 포함한다.

또한, 저속기어부(10)는 저속단을 이루는 저속 기어쌍을 포함한다. 저속 기어쌍은 제1 입력축(110) 상에 고정되며 상대적으로 소직경인 제1 입력기어(120)와, 제1 입력기어(120)와 치합되며 상대적으로 대직경인 제1 동력전달기어(140)를 포함한다.

저속기어부(10)는 입력측인 제1 모터(100)의 회전수보다 출력측 회전수가 느려지고 토크는 제1 모터(100)보다 커지게 된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 저속기어부(10)는, 제1 입력축(110)과 나란하게 배치되고, 회전하는 동작을 통해 차량의 바퀴를 회전시키는 회전 토크를 생성하는 출력축(160)과, 제1 입력축(110)과 출력축(160) 사이에 설치되며 제1 모터(100)의 구동력을 축 결합된 제1 동력전달기어(140)에 의해 출력축(160)으로 전달하기 위한 제1 동력전달축(130)을 포함한다.

제1 동력전달기어(140)는 제1 입력축(110)과 나란하게 배치되는 제1 동력전달축(130) 상에서 제1 입력기어(120)와 치합하여 제1 입력기어(120)의 회전 동력을 유성기어기구(150)에 전달하도록 배치된다.

제1 동력전달축(130)에 연결되며 제1 모터(100)의 동력을 입력받는 유성기어기구(150)를 포함하며, 유성기어기구(150)를 통해 바퀴에 회전력을 전달함으로써, 차량의 변속비 구현이 가능하게 된다.

유성기어기구(150)는 제1 동력전달축(130)의 후단에 배치되는 선기어(151)와, 선기어(151)와 치합되도록 선기어(151)의 외측에 배치되는 복수의 유성기어(152)와, 유성기어(152)와 치합되도록 유성기어(152)의 원주 방향에 배치되는 링기어(154)와, 복수의 유성기어(152)의 각 중심축을 연결하는 캐리어(153)를 포함한다.

링기어(154)는 유성기어(152)의 외측 기어이에 치합되도록 내주면에 내측 기어이가 형성되고, 후술하는 제2 동력전달기어(230)의 외측 기어이에 치합되도록 외주면에 외측 기어이가 형성된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 유성기어기구(150)에서 링기어(154)의 중심에는 외주면에 외측 기어이를 가지는 선기어(151)가 배치되고, 링기어(154)와 선기어(151) 사이에는 링기어(154)의 내측 기어이 및 선기어(151)의 외측 기어이를 동시에 치합하는 외측 기어이를 가지는 복수의 유성기어(152)가 선기어(151)와 링기어(154) 사이의 원주 상에서 서로 간격을 두고 이격되어 배치된다. 그리고, 각각의 유성기어(152)의 중심축에는 캐리어(153)가 일체로 연결된다.

선기어(151)에는 제1 동력전달축(130)이 축 결합되어 제1 모터(100)의 회전 동력이 제1 입력축(110)과 제1 동력전달축(130)을 통해 선기어(151)에 전달된다.

캐리어(153)는 복수의 유성기어(152)의 중심축이 연결되며, 본 발명의 실시예에 의하면 유성기어(152)의 개수에 비례하는 다각형으로 형성될 수 있다.

이와 같은 유성기어기구(150)는 복수의 기어열이 항상 치합됨에 따라, 회전이 전달되는 기어열의 회전 구동이 정숙하고, 제1 모터(100)의 회전 동력의 전달은 여러 개의 기어열에 의해 이루어지므로 각 기어가 받는 부하가 작고 동기화가 되지 않아도 변속이 가능하므로 제1 입력축(110)에 의해 전달되는 제1 모터(100)의 동력을 차단하지 않고 변속이 가능하며, 기어 변속 시 발생하는 변속 충격을 방지할 수 있다.

저속기어부(10)의 출력축(160)으로 출력되는 회전 속도는 제1 모터(100)의 회전 속도보다 느리게 됨에 따라 바퀴에 전달되는 회전 속도는 제1 모터(100)보다 높은 토크를 발생시키게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 변속기는, 제2 모터(200)를 포함한다.

제2 모터(200)는 구동원으로, 전기 에너지를 기반으로 회전 동력을 발생시키게 된다.

동력전환부(20)는 제2 모터(200)의 회전 동작에 의해 정역 회전이 가능한 제2 입력축(210)과, 제2 입력축(210) 상에 고정되며, 동력인출부(30)로 회전 동력을 전달하는 제2 입력기어(220)를 포함한다.

그리고 제2 입력축(210) 상에서 제2 입력기어(220)에 나란하게 설치되며 상기 유성기어기구(150)의 링기어(154)에 치합되어 제2 모터(200)의 회전 동력을 유성기어기구(150)로 전달하기 위한 제2 동력전달기어(230)를 포함한다. 이 경우, 링기어(154)에는 제2 동력전달기어(230)의 외측 기어이와 치합되도록 외주면을 따라 외측 기어이가 형성된다.

위와 같은 동력전환부(20)는 제2 모터(200)의 회전 동력을 동력전환부(20) 및/또는 동력인출부(30)로 전달할 수 있다.

제2 입력축(210) 상의 제2 입력기어(220)와 제2 동력전달기어(230) 사이에 에는 제2 모터(200)의 회전 동력이 제2 동력전달기어(230)에 전달되지 않도록 동력 전달을 단속하는 제1 클러치(240)가 설치된다.

제2 입력축(210)의 후단에는 유성기어기구(150)의 링기어(154)로부터 제2 입력축(210)으로 인가되는 회전 동력을 단속하는 제2 클러치(250)가 설치된다.

제2 클러치(250)는 제2 입력축(210)을 고정시킴으로써, 제1 모터(100)의 구동 시 유성기어기구(150)의 링기어(154)에 전달되는 부하를 동력전환부(20)로 인가되는 것을 차단시키게 된다. 제2 클러치(250)는 제1 모터(100)가 구동되는 1단 변속 모드에서만 작동할 수 있다.

동력인출부(30)(Power Take Off:PTO)는 동력전환부(20)의 제2 입력축(210)의 일측에 장착되어 제2 모터(200)로부터 제2 입력축(210)을 통해 입력되는 회전 동력을 선택적으로 외부로 인출하도록 허용한다.

동력인출부(30)에는 제2 입력축(210) 상의 제2 입력기어(220)에 치합되며 PTO 출력축(350)에 축연결되는 PTO 기어(310)가 설치된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 동력인출부(30)는 PTO 출력축(350) 상에 인가되는 회전 동력을 동기화하여 외부로 인출되도록 하는 싱크로나이저기구(300)를 포함한다.

싱크로나이저기구(300)는 PTO 출력축(350) 상에 배치되며 PTO 기어(310)의 회전 동력에 의해 무부하 상태로 회전 가능한 싱크로나이저(320)를 포함한다. 싱크로나이저(320)는 PTO 출력축(350)에 동력을 전달하지 않는 상태로 축 결합되어 무부하 상태의 프리휠(free-wheel) 회전 상태로 회전 가능하게 된다. 즉, PTO 출력축(350)과 싱크로나이저(320)는 여유 간극(clearance)을 가지고 물리적으로 분리된 상태에서 싱크로나이저(320)의 회전 동력이 PTO 출력축(350)에 전달되지 않게 된다.

PTO 기어(310)에 치합되는 동력전환부(20)의 제2 입력기어(220)의 회전 동력이 PTO 기어(310) 및 싱크로나이저(320)에 일체로 전달된다.

또한, PTO 출력축(350)에는 스플라인 결합되며 PTO 출력축(350)과 함께 회전 동력을 공유하는 PTO 허브(330)가 구비된다. PTO 허브(330)의 외주면에는 PTO 슬리브(340)의 내주면이 축방향으로 슬라이드 이동하면서 치합되어 결합된다.

PTO 슬리브(340)는 레버(미도시)와 연결된 액추에이터에 의해 작동하는 시프트포크가 연결되며, 시프트포크에 의해 축방향으로 슬라이드 이동하게 되면서 싱크로나이저(320)와 PTO 허브(330)에 삽입되어 동기화된다. 싱크로나이저(320)의 외주면에는 PTO 슬리브(340)의 내주면과 치합되어 결합된다.

PTO 슬리브(340)의 내주면은 PTO 허브(330)와 싱크로나이저(320)의 외주면에 부분적으로 결합되므로 제2 입력기어(220)로부터 인가되는 회전 동력이 싱크로나이저(320)와 PTO 허브(330)에 전달되고, PTO 허브(330)가 스플라인 결합하는 PTO 출력축(350)이 회전하게 된다. 이로 인해 제2 모터(200)로부터 출력되는 회전 동력이 PTO 출력축(350)을 통해 외부로 인출됨에 따라 다목적차량의 작업 기계의 구동을 수행할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기에 구비된 듀얼 모터로서 제1 모터(100) 및 제2 모터(200)에서 각각 출력되는 회전 동력이 전기 차량의 주행 동력 또는 다목적차량의 작업 기계의 구동력으로 작용하도록 동력 전달 과정에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 1단 변속 모드의 동력 전달 계통도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 2단 변속 모드의 동력 전달 계통도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 1단 변속 모드와 동력 인출 모드의 동력 전달 계통도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 2단 변속 모드와 동력 인출 모드의 동력 전달 계통도이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 변속기의 모터는 기능적인 측면에서 제1 모터(100)는 주행용 모터이고, 제2 모터(200)는 주행용 모터와 작업 기계용 모터를 합성한 합성 동력을 출력하는 합성 동력 출력용 모터이다.

먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 전기 차량용 변속기의 저속기어부(10)에서 수행되는 제1 변속 모드에 대해 설명하면, 변속기는 저속단에 위치하며 변속신호가 인가될 경우, 제1 모터(100)가 회전 구동하게 된다.

제1 모터(100)의 회전 동력은 제1 입력축(110)에 전달되고 제1 입력기어(120)와 치합되는 제1 동력전달기어(140)를 통해 제1 동력전달축(130)에 전달된다.

제1 동력전달축(130)에 전달된 회전 동력은 제1 동력전달축(130)의 후단에 결합된 유성기어기구(150)의 선기어(151)에 전달되고, 선기어(151)는 유성기어(152), 캐리어(153)에 순차적으로 회전 동력을 전달한다.

캐리어(153)에 전달된 회전 동력은 출력축(160)을 통해 바퀴에 전달되면서 제1 모터(100)로부터 제공되는 회전력을 저속으로 변속하여 전기 차량이 저속으로 전진을 할 수 있다.

이때, 동력전환부(20)의 제2 클러치(250)는 링기어(154)로부터 제2 입력축(210)으로 전달 가능한 회전 동력을 단속하여 제2 입력축(210)을 고정시킴으로써, 제1 모터(100)의 구동 시 유성기어기구(150)의 링기어(154)에 전달되는 부하가 제2 입력축(210)으로 인가되는 것을 차단한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전기 차량용 변속기의 저속기어부(10)와 함께 동력전환부(20)에서 수행되는 2단 변속 모드에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 2단 변속 모드는 제1 모터(100)와 제 모터(200)의 합성 구동을 통해 고속의 주행을 구현할 수 있는 출력을 발휘한다.

제1 모터(100)의 1단 변속 모드에 대한 설명은 앞서 설명한 바와 같이, 제2 모터(100)의 회전 동력이 저속 기어쌍을 통해 유성기어기구(150)로 전달되어 출력축(160)을 통해 바퀴를 회전시키는 회전 토크를 생성한다.

제2 모터(200)의 주행 모드에 대해서 설명하면, 변속기는 고속단에 위치하며 변속신호가 인가될 경우, 제2 모터(200)가 회전 구동하게 된다.

제2 모터(200)의 회전 동력은 제2 입력축(210)에 전달된다. 이때, 제1 클러치(240)를 작동시켜 제2 입력축(210)의 회전 동력이 제2 동력전달기어(230)로 전달되도록 한다. 이어서, 회전 동력은 제2 동력전달기어(230)를 통해 유성기어기구(150)의 링기어(154)로 전달된다.

유성기어기구(150)의 링기어(154)로 전달된 회전 동력은 유성기어(152)와 캐리어(153)를 통해 출력축(160)으로 전달된다. 제1 모터(100)와 제2 모터(200)에서 입력된 동력은 서로 합성되어 각각 유성기어기구(150)의 캐리어(153)를 통해 출력축(160)으로 출력된다. 2단 변속 모드에서의 출력축(160)의 출력속도는 1단 변속 모드에서의 출력축(160)의 출력속도와 비교하여 캐리어(153)의 속도가 증가된 속도로 연속적으로 회전하게 된다.

따라서, 출력축(160)을 통해 바퀴에 전달되면서 전기 차량이 제1 모터(100)에 의한 1단 변속 모드 대비 고속으로 전진을 하게 된다.

이때, 제2 입력기어(220)의 회전 동력은 동력인출부(30)의 싱크로나이저(320)에 전달되어 프리휠 상태가 된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전기 차량용 변속기의 1단 변속 모드와 동력 인출 모드에 대해 설명하면 다음과 같다.

제1 모터(100)의 1단 변속 모드에 대한 설명은 앞서 언급한 내용과 동일하므로 생략하고, 제2 모터(200)에 의한 동력 인출 모드에 대해 설명하면, 변속기는 저속단과 별도의 동력인출단에 위치하며 변속신호가 인가될 경우, 동력인출부(30)에서, 시프트포크에 의해 PTO 슬리브(340)가 축방향으로 슬라이드 이동하게 되면서 싱크로나이저(320)와 PTO 허브(330)에 삽입된다.

이어서, 제2 입력축(210) 상의 제1 클러치(240)는 단속 해제된 상태로 제2 입력축(210)의 회전 동력은 제2 동력전달기어(230)로 전달되지 않게 된다. 이에 따라, 제2 모터(200)의 회전 동력은 저속기어부(10)의 유성기어기구(150)의 링기어(154)로 전달되지 않게 되므로 제1 모터(100)에 의한 1단 변속 모드만을 수행할 수 있다.

제2 모터(200)의 회전 동력은 제2 입력축(210)에 전달되고 제2 입력기어(220)와 치합하는 PTO 기어(310)를 통해 싱크로나이저(320)에 전달하게 된다. 이때, 제2 입력축(210) 상의 제1 클러치(240)가 단속 해제된 상태이므로, 제2 입력축(210)의 회전 동력은 제2 동력전달기어(230)로 전달되지 않는다.

싱크로나이저(320)로 전달된 회전 동력은 PTO 슬리브(340)에 의한 결합에 의해 PTO 허브(330)를 통해 PTO 출력축(350)으로 전달되며 PTO 출력축(350)을 통해 외부로 인출됨에 따라 전기 차량의 작업 기계의 구동을 수행할 수 있게 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 전기 차량용 변속기의 2단 변속 모드와 동력 인출 모드는 전기 차량이 고속으로 전진하면서 다목적차량의 작업 기계의 구동을 수행할 수 있도록 하는 모드로서, 듀얼 모터 주행모드와 동력 인출 모드에 대한 설명은 각각 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량용 변속기에 의하면, 주행 동력을 출력하는 전기 차량용 변속기의 제1 모터(100) 및 제2 모터(200)로부터 전달받은 회전 토크를 차량의 주행 동력으로 이용함과 함께, PTO에 분배하여 변속 범위를 확장시키면서 다목적차량의 작업 기계의 구동을 동시에 수행할 수 있게 된다.

또한, PTO를 구동하기 위한 전용 모터를 별도로 두지 않고, 전기 차량용 변속기의 듀얼 모터 중, 하나의 모터 동력을 이용하여 PTO 동력에 사용할 수 있어 에너지 효율 측면에서 유리할 뿐만 아니라 전기 차량용 변속기의 듀얼 모터의 출력을 합성시켜 고출력의 주행 동력으로 출력 가능하므로 고속의 주행모드를 필요로 하는 PTO의 운전 시 효과적인 대응이 가능한 발명이다.

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.

10 : 저속기어 100 : 제1 모터
110 : 제1 입력축 120 : 제1 입력기어
130 : 제1 동력전달축 140 : 제1 동력전달기어
150 : 유성기어기구 160 ; 출력축
20 : 동력전환부 200 : 제2 모터
210 : 제2 입력축 220 : 제2 입력기어
230 : 제2 동력전달기어 240 : 제1 클러치
250 : 제2 클러치 30 : 동력인출부
300 : 싱크로나이저기구

Claims

제1 모터;
상기 제1 모터로부터 제1 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 감속하여 출력축을 통해 출력하는 저속기어부;
제2 모터;
상기 저속기어부의 기어열 일측에 결합되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 상기 저속기어부의 상기 기어열에 인가하여 상기 출력축으로 회전 동력을 가속하여 출력하는 동력전환부; 및
상기 동력전환부의 제2 입력축 일측에 설치되어 상기 제2 모터로부터 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력을 선택적으로 외부로 인출하도록 허용하는 동력인출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.
제1항에 있어서,
상기 저속기어부는,
상기 제1 모터에 연결되어 정역 회전이 가능한 제1 입력축;
상기 제1입력축에 결합되는 제1 입력기어;
상기 제1 입력기어와 치합되는 제1 동력전달기어;
상기 제1 동력전달기어로부터 전달되는 회전 동력으로부터 토크 및 회전 속도를 변경시켜 외부로 출력시키는 유성기어기구; 및
상기 유성기어기구에 결합되어 바퀴에 회전 토크를 전달하는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.
제2항에 있어서,
상기 유성기어기구는,
상기 제1 동력전달기어가 결합되는 제1 동력전달축의 단부에 설치되는 선기어;
상기 선기어와 치합되도록 상기 선기어의 외주면에 배치되는 복수의 유성기어;
상기 유성기어의 각 중심축을 연결하는 캐리어; 및
상기 유성기어의 외측 기어이와 치합되도록 내측 기어이가 배치되는 동시에 외주면에 외측 기어이가 배치되는 링기어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.
제3항에 있어서,
상기 동력전환부는,
상기 제2 모터의 제2 입력축에 결합되며, 상기 동력인출부로 회전 동력을 전달하는 제2 입력기어;
상기 제2 입력기어에 나란하게 설치되며 상기 유성기어기구의 상기 링기어의 외측 기어이에 치합되어 상기 제2 모터의 회전 동력을 상기 출력축으로 전달하기 위한 제2 동력전달기어;
상기 제2 입력축 상의 상기 제2 입력기어와 상기 제2 동력전달기어 사이에 설치되며, 상기 제2 모터의 회전 동력이 제2 동력전달기어에 전달되지 않도록 동력 전달을 단속하는 제1 클러치; 및
상기 제2 입력축의 후단에 설치되며, 상기 제2 입력축을 고정시켜 상기 유성기어기구의 상기 링기어에 전달되는 부하를 상기 동력전환부로 인가되는 것을 차단시키는 제2 클러치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.
제1항에 있어서,
상기 동력인출부는 상기 동력전환부의 상기 제2 모터로부터 상기 제2 입력축을 통해 입력되는 회전 동력이 PTO 출력축으로 선택적으로 전달되도록 싱크로나이저 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.
제5항에 있어서,
상기 싱크로나이저 기구는,
상기 제2 입력축 상에 고정되는 제2 입력기어와 치합하는 PTO 기어;
상기 PTO 출력축 상에 배치되며 상기 PTO 기어의 회전 동력에 의해 프리휠 회전 상태로 회전 가능한 싱크로나이저;
상기 PTO 출력축에 스플라인 결합되는 PTO 허브; 및
상기 PTO 허브와 상기 싱크로나이저를 따라 축방향으로 이동하면서 상기 PTO 허브와 상기 싱크로나이저에 삽입되어 동기화되는 PTO 슬리브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 변속기.