KR102554881B1 - 전기차용 변속기 - Google Patents

전기차용 변속기 Download PDF

Info

Publication number
KR102554881B1
KR102554881B1 KR1020180042265A KR20180042265A KR102554881B1 KR 102554881 B1 KR102554881 B1 KR 102554881B1 KR 1020180042265 A KR1020180042265 A KR 1020180042265A KR 20180042265 A KR20180042265 A KR 20180042265A KR 102554881 B1 KR102554881 B1 KR 102554881B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gear
input shaft
shaft
transmission
synchronous device
Prior art date
Application number
KR1020180042265A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190118851A (ko
Inventor
강마루
권순성
신용욱
지성욱
어순기
김천옥
유일한
채민호
최용석
김기태
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180042265A priority Critical patent/KR102554881B1/ko
Priority to US16/035,999 priority patent/US10668915B2/en
Publication of KR20190118851A publication Critical patent/KR20190118851A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102554881B1 publication Critical patent/KR102554881B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B60W10/111—Stepped gearings with separate change-speed gear trains arranged in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/15—Control strategies specially adapted for achieving a particular effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/12—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
    • B60K2006/4841—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range the gear provides shifting between multiple ratios
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B60W20/14—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion in conjunction with braking regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H2003/0811—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts using unsynchronised clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H2003/0818—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts comprising means for power-shifting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
    • F16H2061/0407—Synchronisation before shifting by control of clutch in parallel torque path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H61/0403—Synchronisation before shifting
    • F16H2061/0422—Synchronisation before shifting by an electric machine, e.g. by accelerating or braking the input shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021—Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0039—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising three forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • F16H37/046—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement with an additional planetary gear train, e.g. creep gear, overdrive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

본 발명은 구동모터축으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축과 동심축을 이루는 입력축으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와; 상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과; 상기 입력축에 상대 회전 가능하게 설치된 중공축과; 상기 입력축의 동력을 상기 중공축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 클러치장치와; 상기 입력축에 허브가 고정된 제1동기장치와; 상기 중공축에 허브가 고정된 제2동기장치와; 상기 제1동기장치와 제2동기장치 중 적어도 하나 이상과 결합될 수 있도록 상기 입력축 및 중공축에 설치되고 서로 다른 크기를 가지는 다수의 구동기어와; 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 서로 다른 변속비를 형성하도록 상기 출력축에 설치된 다수의 피동기어를 포함하여 구성된다.

Description

전기차용 변속기{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차용 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가급적 적은 용량의 구동모터를 사용하면서도 차량의 주행성능을 충분히 확보할 수 있도록 하는 파워트레인의 구성에 관한 기술이다.
전기차는 구동모터로 엔진을 대신하여 차량의 구동에 필요한 구동력을 제공하며, 상기 구동모터는 대체로 용량이나 크기에 따라 그 가격이 비례하여 증가하며, 구동모터의 크기가 증가하면, 제공할 수 있는 구동력의 범위는 넓어지지만, 차량의 중량 증가에 의해 연비를 저하시키는 요인이 되기도 한다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1020170018220 A
본 발명은 가급적 작은 용량의 구동모터를 사용하면서도 차량의 최고속도, 가속성능 및 등판성능 등과 같은 주행성능을 충분히 확보할 수 있도록 하여, 차량 제작에 소요되는 비용을 저감하면서도 필요한 차량의 주행성능을 확보하여 궁극적으로 차량의 상품성을 극대화할 수 있는 전기차용 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차용 변속기는
구동모터축으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축과 동심축을 이루는 입력축으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와;
상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;
상기 입력축에 상대 회전 가능하게 설치된 중공축과;
상기 입력축의 동력을 상기 중공축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 클러치장치와;
상기 입력축에 허브가 고정된 제1동기장치와;
상기 중공축에 허브가 고정된 제2동기장치와;
상기 제1동기장치와 제2동기장치 중 적어도 하나 이상과 결합될 수 있도록 상기 입력축 및 중공축에 설치되고 서로 다른 크기를 가지는 다수의 구동기어와;
상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 서로 다른 변속비를 형성하도록 상기 출력축에 설치된 다수의 피동기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 동심감속장치는 링기어가 상시 고정된 싱글피니언 유성기어장치로 구성될 수 있다.
상기 다수의 구동기어는
상기 제1동기장치에 결합될 수 있도록 설치된 1단구동기어와;
상기 제1동기장치 및 제2동기장치에 각각 결합될 수 있도록 설치된 2단구동기어와;
상기 제2동기장치에 결합될 수 있도록 설치된 3단구동기어로 구성될 수 있다.
상기 2단구동기어의 일측에는 상기 제1동기장치의 슬리브에 치합되기 위한 제1클러치기어가 일체로 구비되고, 타측에는 상기 제2동기장치의 슬리브에 치합되기 위한 제2클러치기어가 일체로 구비될 수 있다.
상기 클러치장치는
외부로부터 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 중공축에 설치된 클러치디스크에 발생하는 마찰력이 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 마찰클러치와;
상기 마찰클러치에 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 액츄에이터는
하우징과;
상기 입력축 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트에 의하여 상기 마찰클러치에 직선변위를 제공할 수 있도록 상기 하우징에 구비된 볼스크류장치와;
상기 볼스크류장치의 스크류를 구동하도록 상기 하우징에 설치된 제어모터와;
상기 스크류의 회전과 연동하여 상기 볼너트가 상기 마찰클러치를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징에 구비된 셀프록킹기구;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 셀프록킹기구는
상기 입력축에 수직한 방향으로 직선 이동 가능하게 상기 하우징에 설치되어 상기 볼너트의 후방단부와 서로 경사면으로 접촉된 쐐기피스톤과;
상기 스크류의 회전력을 전달받아 상기 쐐기피스톤을 직선 이동시키도록 구비된 연동장치;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 연동장치는
상기 쐐기피스톤에 형성된 래크기어와;
상기 래크기어에 치합된 피니언과;
상기 스크류에 외접 치합되고 상기 피니언의 회전축에 상기 피니언과 함께 구비된 연동기어;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 가급적 작은 용량의 구동모터를 사용하면서도 차량의 최고속도, 가속성능 및 등판성능 등과 같은 주행성능을 충분히 확보할 수 있도록 하여, 차량 제작에 소요되는 비용을 저감하면서도 필요한 차량의 주행성능을 확보하여 궁극적으로 차량의 상품성을 극대화할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기차용 변속기의 구조를 도시한 도면,
도 2 내지 도 11은 도 1의 변속기의 작동을 설명한 도면,
도 12는 도 1의 액츄에이터의 상세 구성도,
도 13은 도 12의 구조에 비교하여 액츄에이터의 작동을 설명한 도면,
도 14는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 13을 참조하면, 본 발명 실시예는 구동모터축(MS)으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축(MS)과 동심축을 이루는 입력축(IN)으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와; 상기 입력축(IN)에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과; 상기 입력축(IN)에 상대 회전 가능하게 설치된 중공축(HS)과; 상기 입력축(IN)의 동력을 상기 중공축(HS)으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 클러치장치와; 상기 입력축(IN)에 허브가 고정된 제1동기장치(S1)와; 상기 중공축(HS)에 허브가 고정된 제2동기장치(S2)와; 상기 제1동기장치(S1)와 제2동기장치(S2) 중 적어도 하나 이상과 결합될 수 있도록 상기 입력축(IN) 및 중공축(HS)에 설치되고 서로 다른 크기를 가지는 다수의 구동기어와; 상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 서로 다른 변속비를 형성하도록 상기 출력축(OUT)에 설치된 다수의 피동기어를 포함하여 구성된다.
상기 출력축(OUT)에는 디퍼렌셜(DF)과 연결되는 출력기어(OG)가 일체로 구비되어 상기 입력축(IN)으로부터 전달된 동력을 디퍼렌셜(DF)을 통해 양쪽의 구동륜으로 배분할 수 있도록 한다.
본 실시예에서 상기 동심감속장치는 링기어가 상시 고정된 싱글피니언 유성기어장치(PG)로 구성하였다. 보다 구체적으로는 상기 유성기어장치(PG)의 선기어에 연결된 구동모터축(MS)으로 구동모터의 동력이 입력되어 캐리어에 연결된 상기 입력축(IN)으로 감속되어 출력되는 구성이다.
물론, 상기 유성기어장치(PG)의 선기어를 고정하고 링기어에 구동모터축(MS)을 연결해도 상기 캐리어에 연결된 입력축(IN)을 통해 구동모터의 동력을 감속하여 출력하는 구성을 구현할 수 있다.
본 실시예에서 상기 다수의 구동기어는 상기 제1동기장치(S1)에 결합될 수 있도록 설치된 1단구동기어(D1)와; 상기 제1동기장치(S1) 및 제2동기장치(S2)에 각각 결합될 수 있도록 설치된 2단구동기어(D2)와; 상기 제2동기장치(S2)에 결합될 수 있도록 설치된 3단구동기어(D3)로 구성된다.
즉, 상기 2단구동기어(D2)의 일측에는 상기 제1동기장치(S1)의 슬리브에 치합되기 위한 제1클러치기어(CG1)가 일체로 구비되고, 타측에는 상기 제2동기장치(S2)의 슬리브에 치합되기 위한 제2클러치기어(CG2)가 일체로 구비되어, 상기 2단구동기어(D2)는 상기 제1동기장치(S1)에도 결합될 수 있고 제2동기장치(S2)에도 결합될 수 있는 것이다.
물론, 본 실시예에서 상기 출력축(OUT)의 다수의 피동기어는 상기 1단구동기어(D1)에 치합되어 가장 큰 1단변속비를 형성하는 1단피동기어(P1)와 2단구동기어(D2)에 치합되어 2단변속비를 형성하는 2단피동기어(P2), 3단구동기어(D3)에 치합되어 가장 작은 3단변속비를 형성하는 3단피동기어(P3)로 구성된다.
본 실시예에서 상기 클러치장치는 외부로부터 상기 입력축(IN)의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 중공축(HS)에 설치된 클러치디스크에 발생하는 마찰력이 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 마찰클러치(CL)와; 상기 마찰클러치(CL)에 상기 입력축(IN)의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터(AT)를 포함하여 구성된다.
상기 액츄에이터(AT)는 하우징(1)과; 상기 입력축(IN) 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트(3)에 의하여 상기 마찰클러치(CL)에 직선변위를 제공할 수 있도록 상기 하우징(1)에 구비된 볼스크류장치(5)와; 상기 볼스크류장치(5)의 스크류(7)를 구동하도록 상기 하우징(1)에 설치된 제어모터(9)와; 상기 스크류(7)의 회전과 연동하여 상기 볼너트(3)가 상기 마찰클러치(CL)를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징(1)에 구비된 셀프록킹기구를 포함하여 구성된다.
상기 셀프록킹기구는 상기 입력축(IN)에 수직한 방향으로 직선 이동 가능하게 상기 하우징(1)에 설치되어 상기 볼너트(3)의 후방단부와 서로 경사면으로 접촉된 쐐기피스톤(11)과; 상기 스크류(7)의 회전력을 전달받아 상기 쐐기피스톤(11)을 직선 이동시키도록 구비된 연동장치를 포함하여 구성된다.
상기 연동장치는 상기 쐐기피스톤(11)에 형성된 래크기어(13)와; 상기 래크기어(13)에 치합된 피니언(15)과; 상기 스크류(7)에 외접 치합되고 상기 피니언(15)의 회전축에 상기 피니언(15)과 함께 구비된 연동기어(17)를 포함하여 구성된다.
상기 연동장치는 이외에도, 벨트나 체인 등과 같은 동력전달장치를 사용하여 구현할 수 있을 것이다.
도 12와 도 13은 상기 액츄에이터(AT)의 구조 및 작동을 비교하여 설명한 것으로서, 도 12와 도 13을 비교하면 볼너트(3)는 도 12의 상태로부터 도 13의 상태까지 도면상 좌측으로 이동한 직선변위를 형성하여 마찰클러치(CL)에 직선변위를 제공하는 것을 알 수 있다.
참고로, 도 12는 마찰클러치(CL)에서 마찰력을 발생하기 전의 상태로 볼 수 있고, 도 13은 상기 볼너트(3)가 제공한 직선변위에 의해 마찰클러치(CL)에서 마찰력을 형성하는 상태로 볼 수 있다.
또한, 도 12와 도 13에서 상기 마찰클러치(CL)가 위치한 쪽으로 상기 볼너트(3)가 이동하는 방향을 전방으로 하고, 그 반대방향을 후방으로 칭하기로 한다.
또한, 상기 볼너트(3)의 전방에는 베어링(19)을 통해 판스프링(21)이 마찰클러치(CL)에 직선변위를 탄성적으로 전달하도록 구성되어 있으며, 상기 마찰클러치(CL)에서는 상기 볼너트(3)가 제공하는 직선변위에 따라 상기 클러치디스크에 가하는 압력이 증가하도록 구성된다.
또한, 상기한 바와 같이 액츄에이터(AT)로부터 직선변위를 전달받아 마찰클러치(CL)에서 클러치디스크(CD)의 마찰력으로 전환시키는 구성은 종래의 공지기술에 의해 구현할 수 있을 것이다.
도 12의 상태에서, 도시되지 않은 컨트롤러에 의해 상기 제어모터(9)가 구동되면 스크류(7)가 회전하면서, 볼너트(3)는 상기 마찰클러치(CL)를 향해 이동하여 상기 베어링(19)을 통해 상기 판스프링(21)을 밀어서 마찰클러치(CL)의 마찰력을 증대시키게 된다.
이때, 상기 스크류(7)의 회전에 의해 상기 연동기어(17)가 회전하면, 이에 일체로 연결된 피니언이 회전하면서, 상기 래크기어(13)가 형성된 쐐기피스톤(11)이 도 13과 같이 입력축(IN)을 향하여 수직하게 이동하여, 상기 볼너트(3)의 후방단부에 형성된 경사면은 상기 쐐기피스톤(11)의 경사면에 지지되어, 상기 제어모터(9)에 전력이 공급되지 않아도 상기 볼너트(3)가 후방으로 이동되지 않도록 하는 셀프록킹 기능이 구현된다.
상기한 바와 같은 셀프록킹 기능은 예컨대 상기 마찰클러치(CL)를 통해 지속적으로 동력이 전달되는 상황에서 상기 마찰클러치(CL)를 계속적으로 작동시키기 위한 별도의 전력을 요구하지 않으므로, 궁극적으로 전기차의 연비를 향상시키고 주행거리를 향상시킬 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이 구성된 변속기의 작동을 도 2 내지 도 11을 통해 살펴본다.
도 2는 도 1의 상태로부터 상기 제1동기장치(S1)를 1단구동기어(D1)에 연결한 상태에서, 상기 구동모터(DM)를 구동하여 1단 주행이 이루어지는 상태를 나타낸 것으로서, 구동모터(DM)의 동력은 상기 유성기어장치(PG)에서 감속된 후 상기 1단구동기어(D1)와 1단피동기어(P1)에서 다시 감속되어 출력축(OUT)과 디퍼렌셜(DF)을 통해 구동륜으로 인출되는 것이다.
이와 같이 본 발명에서 1단 변속비는 상기 유성기어장치(PG)에서 제공되는 감속비와 상기 1단구동기어(D1)와 1단피동기어(P1)에서 제공되는 기어비의 곱에 의해 구현되므로, 상기 유성기어장치(PG)의 감속비 없이 1단구동기어(D1)와 1단피동기어(P1)의 기어비만으로 1단변속비를 형성하는 경우에 비하여, 상기 1단피동기어(P1)의 크기가 상대적으로 작아질 수 있으면서도 충분한 1단변속비의 형성이 가능하여, 상기 입력축(IN)과 출력축(OUT) 사이의 축간거리를 좁힐 수 있음에 의해 변속기의 전체 중량이 저감되고, 비교적 높은 변속비의 구현이 가능하여, 상대적으로 용량이 작은 구동모터(DM)를 사용하고도 충분한 차량의 등판성능을 확보할 수 있는 것이다.
도 3은 도 2의 1단 주행 상태에서 2단으로의 변속을 위해 상기 제2동기장치(S2)를 2단구동기어(D2)에 결합시킨 상태이지만, 상기 마찰클러치(CL)가 해제되어 있으므로 여전히 1단 주행상태를 유지한다.
도 4는 도 3의 상태로부터 상기 마찰클러치(CL)를 슬립제어하여 2단으로의 변속을 진행하는 상황이며, 이 상태로부터 도 5와 같이 상기 제1동기장치(S1)를 중립 상태로 해제하고 마찰클러치(CL)를 완전히 결합시키면 2단으로의 변속이 완료된다.
상기한 바와 같이 1단으로부터 2단으로의 변속 시, 상기 마찰클러치(CL)를 슬립제어함에 의해 상기 입력축(IN)으로부터의 동력은 끊김 없이 지속적으로 출력축(OUT)으로 전달되게 되어, 종래 상기와 같은 동기장치 메커니즘에 의해 변속을 구현하는 변속기에서 필연적으로 발생하던 변속중의 토크인터럽션(Torque Interruption) 현상이 발생하지 않게 되어, 본 발명의 변속기를 탑재한 차량은 원활하고 부드러운 변속감을 확보할 수 있다.
도 6은 도 5의 2단 주행 상태로부터 3단으로의 변속을 위해, 상기 제1동기장치(S1)를 상기 2단구동기어(D2)에 결합시킨다. 이때 상기 입력축(IN)과 중공축(HS)은 상기 마찰클러치(CL)에 의해 동일한 속도를 가지고 있으므로 상기 제1동기장치(S1)가 2단구동기어(D2)에 용이하게 결합될 수 있다.
도 7은 도 6의 상태로부터 상기 마찰클러치(CL)를 해제하는 상태를 도시한 것으로서, 마찰클러치(CL)가 해제되어도 상기 제1동기장치(S1)와 2단구동기어(D2)의 결합에 의해 차량은 2단 주행상태를 지속적으로 유지하게 된다.
도 8은 도 7의 상태로부터 3단 변속을 위해 상기 제2동기장치(S2)를 3단구동기어(D3)에 결합한 상태이며, 이 상태로부터 도 9와 같이 상기 마찰클러치(CL)를 슬립제어 하면서 도 10과 같이 제1동기장치(S1)를 중립상태로 해제한 후 상기 마찰클러치(CL)를 완전히 체결하면 3단으로의 변속이 완료된다.
이 변속과정에서도 상술한 바와 같이 토크인터럽션이 방지되어 부드러운 변속감을 형성할 수 있다.
도 11은 후진 변속단을 구현하고 있는 상태로서, 구조적으로는 1단 상태를 구현하는 도 3와 동일하지만, 상기 구동모터(DM)를 역회전시켜서 후진 변속단을 구현하는 것을 나타낸다.
이상과 같이 본 발명에 의한 전기차용 변속기는 1단변속비가 동심감속장치와 1단구동기어(D1) 및 1단피동기어(P1)에 의해 형성되므로 변속기의 부피와 중량을 축소할 수 있으면서도 비교적 큰 변속비 확보로 상대적으로 작은 구동모터(DM)의 용량으로 차량의 충분한 등판성능을 확보할 수 있도록 하며, 전진 3단에 이르는 전기차로서는 상대적으로 많은 변속단을 제공하여, 차량의 가속성능 및 최고속도를 충분히 확보할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 도 14는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 도 1의 구성에서 3단구동기어(D3) 및 3단피동기어(P3)를 제거하여, 총 2단의 전진 변속단을 구현할 수 있는 2단변속기를 구성한 예를 표현하고 있고, 그 작동은 상기 실시예와 거의 동일하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
1; 하우징
3; 볼너트
5; 볼스크류장치
7; 스크류
9; 제어모터
11; 쐐기피스톤
13; 래크기어
15; 피니언
17; 연동기어
19; 베어링
21; 판스프링
MS; 구동모터축
IN; 입력축
OUT; 출력축
HS; 중공축
S1; 제1동기장치
S2; 제2동기장치
DF; 디퍼렌셜
OG; 출력기어
PG; 유성기어장치
D1; 1단구동기어
D2; 2단구동기어
D3; 3단구동기어
CG1; 제1클러치기어
CG2; 제2클러치기어
P1; 1단피동기어
P2; 2단피동기어
P3; 3단피동기어
CL; 마찰클러치
AT; 액츄에이터
CD; 클러치디스크
DM; 구동모터

Claims (8)

  1. 구동모터축으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축과 동심축을 이루는 입력축으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와;
    상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;
    상기 입력축에 상대 회전 가능하게 설치된 중공축과;
    상기 입력축의 동력을 상기 중공축으로 전달하는 상태를 전환할 수 있도록 설치된 클러치장치와;
    상기 입력축에 허브가 고정된 제1동기장치와;
    상기 중공축에 허브가 고정된 제2동기장치와;
    상기 제1동기장치와 제2동기장치 중 적어도 하나 이상과 결합될 수 있도록 상기 입력축 및 중공축에 설치되고 서로 다른 크기를 가지는 다수의 구동기어와;
    상기 다수의 구동기어에 각각 치합되어 서로 다른 변속비를 형성하도록 상기 출력축에 설치된 다수의 피동기어;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 다수의 구동기어는
    상기 제1동기장치에 결합될 수 있도록 설치된 1단구동기어와;
    상기 제1동기장치 및 제2동기장치에 각각 결합될 수 있도록 설치된 2단구동기어와;
    상기 제2동기장치에 결합될 수 있도록 설치된 3단구동기어;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동심감속장치는 링기어가 상시 고정된 싱글피니언 유성기어장치로 구성된 것
    을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 2단구동기어의 일측에는 상기 제1동기장치의 슬리브에 치합되기 위한 제1클러치기어가 일체로 구비되고, 타측에는 상기 제2동기장치의 슬리브에 치합되기 위한 제2클러치기어가 일체로 구비된 것
    을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치장치는
    외부로부터 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 중공축에 설치된 클러치디스크에 발생하는 마찰력이 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 마찰클러치와;
    상기 마찰클러치에 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 액츄에이터는
    하우징과;
    상기 입력축 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트에 의하여 상기 마찰클러치에 직선변위를 제공할 수 있도록 상기 하우징에 구비된 볼스크류장치와;
    상기 볼스크류장치의 스크류를 구동하도록 상기 하우징에 설치된 제어모터와;
    상기 스크류의 회전과 연동하여 상기 볼너트가 상기 마찰클러치를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징에 구비된 셀프록킹기구;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 셀프록킹기구는
    상기 입력축에 수직한 방향으로 직선 이동 가능하게 상기 하우징에 설치되어 상기 볼너트의 후방단부와 서로 경사면으로 접촉된 쐐기피스톤과;
    상기 스크류의 회전력을 전달받아 상기 쐐기피스톤을 직선 이동시키도록 구비된 연동장치;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연동장치는
    상기 쐐기피스톤에 형성된 래크기어와;
    상기 래크기어에 치합된 피니언과;
    상기 스크류에 외접 치합되고 상기 피니언의 회전축에 상기 피니언과 함께 구비된 연동기어;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
KR1020180042265A 2018-04-11 2018-04-11 전기차용 변속기 KR102554881B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042265A KR102554881B1 (ko) 2018-04-11 2018-04-11 전기차용 변속기
US16/035,999 US10668915B2 (en) 2018-04-11 2018-07-16 Transmission for electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042265A KR102554881B1 (ko) 2018-04-11 2018-04-11 전기차용 변속기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190118851A KR20190118851A (ko) 2019-10-21
KR102554881B1 true KR102554881B1 (ko) 2023-07-12

Family

ID=68160181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180042265A KR102554881B1 (ko) 2018-04-11 2018-04-11 전기차용 변속기

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10668915B2 (ko)
KR (1) KR102554881B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016113690A1 (de) * 2016-07-25 2018-01-25 Technische Universität Darmstadt Verfahren zum Steuern eines Schaltvorganges in einem Antriebssystem sowie Steuerungs-Vorrichtung dafür
CN214355510U (zh) * 2020-09-11 2021-10-08 潍柴动力股份有限公司 一种混合动力系统及车辆
CN113700805B (zh) * 2021-07-21 2023-10-24 重庆青山工业有限责任公司 用于纵向放置安装的双离合变速器
CN116658579A (zh) * 2023-07-18 2023-08-29 精进电动科技股份有限公司 一种两档驱动总成和新能源汽车

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016516161A (ja) * 2013-03-12 2016-06-02 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフトＺｆ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ Ａｇ 車両用ドライブトレインおよびパワー変更の実行方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7462121B2 (en) * 2006-05-12 2008-12-09 Ford Global Technologies, Llc Hybrid electric vehicle powertrain with four-wheel drive characteristics
DE102007042949A1 (de) * 2007-09-10 2009-04-02 Georg Hienz Elektromechanisches Automatikgetriebe für Hybridfahrzeuge oder für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor-Antrieb sowie Verfahren zur Steuerung dieses Automatikgetriebes
KR101755818B1 (ko) 2015-08-07 2017-07-20 현대자동차주식회사 전기차 변속기
DE102015221514A1 (de) * 2015-11-03 2017-05-04 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Hybridfahrzeug, Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe und Verfahren zum Betreiben desselben
EP3165388B1 (de) * 2015-11-03 2018-12-26 ZF Friedrichshafen AG Verfahren zur synchronisierung der vorgelegewellendrehzahl im direktgang
JP6326438B2 (ja) * 2016-02-18 2018-05-16 本田技研工業株式会社 変速機
DE102016206970A1 (de) * 2016-04-25 2017-10-26 Zf Friedrichshafen Ag Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb, Verfahren zur Steuerung eines solchen Schaltgetriebes, Computerprogrammprodukt, Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung und Hybridantrieb

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016516161A (ja) * 2013-03-12 2016-06-02 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフトＺｆ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ Ａｇ 車両用ドライブトレインおよびパワー変更の実行方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190315332A1 (en) 2019-10-17
US10668915B2 (en) 2020-06-02
KR20190118851A (ko) 2019-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102554881B1 (ko) 전기차용 변속기
US10253857B2 (en) Multi-speed electric transaxle unit with co-axial shafts
US9366321B2 (en) Planetary gear transmission and electric vehicle
US9115791B2 (en) Shifting apparatus for electric vehicle
WO2017221039A1 (en) Automatic gearbox
US20200166103A1 (en) Divided gear wheel for an automatic power transmission system
EP4075005A1 (en) Motive power transmission route switching device and two-speed transmission
KR20180127219A (ko) 모터용 다단 변속기
CN104755807A (zh) 用于双离合变速器的换挡装置
CN204592176U (zh) 一种电动车离心式三档自动变速系统
KR102532314B1 (ko) 전기차용 변속기
KR100845500B1 (ko) 차량용 다단 자동변속기
CN109578533B (zh) 三挡电动总成及其速比确定方法
CN111376715A (zh) 电驱减速器、电驱动桥动力总成、车辆
CN209892698U (zh) 双阶行星轮组两档电驱变速器
CN104806713A (zh) 一种电动车离心式三档自动变速系统
KR102554882B1 (ko) 전기차용 변속기
KR102554941B1 (ko) 전기차용 변속기
CN105114555A (zh) 多档无离合手自动一体单向同步超越式变速器
CN108278337B (zh) 双阶行星轮无限连续换档变速器
CN209892699U (zh) 双行星轮组式两速电驱变速器
KR102554877B1 (ko) 전기차용 변속기
KR20210146471A (ko) 전기차 파워트레인
KR20200005338A (ko) 전기차용 변속기
WO2018167872A1 (ja) 多段変速機

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant