KR102554882B1 - Transmission for electric vehicle - Google Patents

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KR102554882B1 KR1020180042842A KR20180042842A KR102554882B1 KR 102554882 B1 KR102554882 B1 KR 102554882B1 KR 1020180042842 A KR1020180042842 A KR 1020180042842A KR 20180042842 A KR20180042842 A KR 20180042842A KR 102554882 B1 KR102554882 B1 KR 102554882B1
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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 제1중공축 및 제2중공축과; 상기 입력축의 동력을 상기 제1중공축 또는 제2중공축으로 각각 전달할 수 있도록 설치된 듀얼클러치장치와; 상기 제1중공축에 일체로 구비되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 구현하도록 설치되는 홀수단구동기어와; 상기 제2중공축에 일체로 구비되어 짝수단을 구현하도록 설치되는 짝수단구동기어와; 상기 홀수단구동기어 및 짝수단구동기어에 각각 치합되도록 상기 출력축에 상대 회전 가능하게 설치된 홀수단피동기어 및 짝수단피동기어와; 상기 홀수단피동기어와 짝수단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하도록 상기 출력축에 구비된 복수의 동기장치를 포함하여 구성된다.The present invention includes a concentric reduction device for receiving power from a drive motor shaft and decelerating and outputting power to an input shaft concentric with the drive motor shaft; an output shaft disposed parallel to the input shaft; a first hollow shaft and a second hollow shaft installed relative to the input shaft to be rotatable; a dual clutch device installed to transmit the power of the input shaft to the first hollow shaft or the second hollow shaft, respectively; an odd-stage driving gear integrally provided on the first hollow shaft and installed to implement an odd-stage among a series of gear shift stages; an even stage driving gear integrally provided on the second hollow shaft and installed to implement an even stage; odd-stage driven gears and even-stage driven gears installed to be relatively rotatable on the output shaft so as to engage with the odd-stage drive gears and the even-stage drive gears, respectively; It is configured to include a plurality of synchronization devices provided on the output shaft to connect or disconnect the odd-stage driven gear and the even-stage driven gear to the output shaft.

Description

전기차용 변속기{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE}Transmission for electric vehicle {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.The present invention relates to a transmission for an electric vehicle, and more particularly, to a technology for configuring a powertrain capable of ensuring sufficient driving performance of a vehicle while using a drive motor with as little capacity as possible.

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.An electric vehicle uses a drive motor to provide the driving force necessary for driving the vehicle instead of an engine. The price of the drive motor generally increases in proportion to the capacity or size, and when the size of the drive motor increases, the driving force that can be provided Although the range of is widened, it is also a factor that lowers the fuel efficiency due to the increase in the weight of the vehicle.

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.The matters described as the background technology of the present invention are only for the purpose of improving the understanding of the background of the present invention, and should not be taken as an admission that they correspond to the prior art already known to those skilled in the art. It will be.

KR 1020170018220 AKR 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.The present invention ensures sufficient driving performance such as maximum speed, acceleration performance, and climbing performance of the vehicle while using a drive motor of as small a capacity as possible, thereby reducing the cost required for manufacturing the vehicle and securing the required driving performance of the vehicle The purpose is to provide a transmission for electric vehicles that can ultimately maximize the marketability of vehicles.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차용 변속기는Transmission for an electric vehicle of the present invention for achieving the above object

구동모터축으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축과 동심축을 이루는 입력축으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와;a concentric reduction device for receiving power from the drive motor shaft and decelerating the power to an input shaft concentric with the drive motor shaft;

상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;an output shaft disposed parallel to the input shaft;

상기 입력축에 상대 회전 가능하게 설치된 제1중공축 및 제2중공축과;a first hollow shaft and a second hollow shaft installed relative to the input shaft to be rotatable;

상기 입력축의 동력을 상기 제1중공축 또는 제2중공축으로 각각 전달할 수 있도록 설치된 듀얼클러치장치와;a dual clutch device installed to transmit the power of the input shaft to the first hollow shaft or the second hollow shaft, respectively;

상기 제1중공축에 일체로 구비되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 구현하도록 설치되는 홀수단구동기어와;an odd-stage driving gear integrally provided on the first hollow shaft and installed to implement an odd-stage among a series of gear shift stages;

상기 제2중공축에 일체로 구비되어 짝수단을 구현하도록 설치되는 짝수단구동기어와;an even stage driving gear integrally provided on the second hollow shaft and installed to implement an even stage;

상기 홀수단구동기어 및 짝수단구동기어에 각각 치합되도록 상기 출력축에 상대 회전 가능하게 설치된 홀수단피동기어 및 짝수단피동기어와;odd-stage driven gears and even-stage driven gears installed to be relatively rotatable on the output shaft so as to engage with the odd-stage drive gears and the even-stage drive gears, respectively;

상기 홀수단피동기어와 짝수단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하도록 상기 출력축에 구비된 복수의 동기장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.and a plurality of synchronizing devices provided on the output shaft to connect or disconnect the odd-stage driven gear and the even-stage driven gear to or from the output shaft.

상기 동심감속장치는 링기어가 상시 고정된 싱글피니언 유성기어장치로 구성될 수 있다.The concentric reduction device may be composed of a single pinion planetary gear device in which a ring gear is always fixed.

상기 듀얼클러치장치는The dual clutch device

외부로부터 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 제1중공축에 설치된 제1클러치디스크와 상기 제2중공축에 설치된 제2클러치디스크에 발생하는 마찰력이 각각 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 듀얼클러치와;Receiving linear displacement along the axial direction of the input shaft from the outside, the friction force generated between the first clutch disk installed on the first hollow shaft and the second clutch disk installed on the second hollow shaft changes in proportion to the linear displacement, respectively. a dual clutch configured to;

상기 듀얼클러치에 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터;를 포함하여 구성될 수 있다.An actuator installed to provide linear displacement along the axial direction of the input shaft to the dual clutch; may be configured to include.

상기 액츄에이터는The actuator

하우징과;housing department;

상기 입력축 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트에 의하여 상기 듀얼클러치에 직선변위를 제공할 수 있도록 상기 하우징에 구비된 볼스크류장치와;a ball screw device provided in the housing to provide linear displacement to the dual clutch by a ball nut linearly moving along the direction of the input shaft;

상기 볼스크류장치의 스크류를 구동하도록 상기 하우징에 설치된 제어모터와;a control motor installed in the housing to drive the screw of the ball screw device;

상기 스크류의 회전과 연동하여 상기 볼너트가 상기 듀얼클러치를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징에 구비된 셀프록킹기구;를 포함하여 구성될 수 있다.A self-locking mechanism provided in the housing to prevent reverse movement of the ball nut by interlocking with the rotation of the screw to support a state in which the ball nut advances toward the dual clutch; may be configured to include.

상기 셀프록킹기구는The self-locking mechanism

상기 입력축에 수직한 방향으로 직선 이동 가능하게 상기 하우징에 설치되어 상기 볼너트의 후방단부와 서로 경사면으로 접촉된 쐐기피스톤과;a wedge piston installed in the housing to be linearly movable in a direction perpendicular to the input shaft and contacting the rear end of the ball nut with an inclined surface;

상기 스크류의 회전력을 전달받아 상기 쐐기피스톤을 직선 이동시키도록 구비된 연동장치;를 포함하여 구성될 수 있다.It may be configured to include; an interlocking device provided to linearly move the wedge piston by receiving the rotational force of the screw.

상기 연동장치는The interlocking device

상기 쐐기피스톤에 형성된 래크기어와;a rack gear formed on the wedge piston;

상기 래크기어에 치합된 피니언과;a pinion meshed with the rack gear;

상기 스크류에 외접 치합되고 상기 피니언의 회전축에 상기 피니언과 함께 구비된 연동기어;를 포함하여 구성될 수 있다.It may be configured to include; an interlocking gear externally meshed with the screw and provided with the pinion on a rotating shaft of the pinion.

상기 제1중공축에 설치된 홀수단구동기어는 1단구동기어와 3단구동기어로 이루어지고;The odd-stage drive gear installed on the first hollow shaft is composed of a first-stage drive gear and a third-stage drive gear;

상기 제2중공축에 설치된 짝수단구동기어는 2단구동기어로 이루어지며;The even-stage drive gear installed on the second hollow shaft is made of a two-stage drive gear;

상기 출력축에는 상기 1단구동기어에 치합되는 1단피동기어, 3단구동기어에 치합되는 3단피동기어 및 상기 2단구동기어에 치합되는 2단피동기어가 차례로 배치되고;On the output shaft, a first-stage driven gear meshed with the first-stage drive gear, a third-stage driven gear meshed with the third-stage drive gear, and a second-stage driven gear meshed with the second-stage drive gear are sequentially disposed;

상기 1단피동기어와 3단피동기어 사이에는 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하는 1&3단동기장치가 설치되고;Between the 1st driven gear and the 3rd driven gear, a 1st & 3rd gear synchronous device connecting or disconnecting the 1st driven gear or 3rd driven gear to the output shaft is installed;

상기 2단피동기어의 옆에는 상기 2단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하는 2단동기장치가 설치될 수 있다.A two-stage synchronous device may be installed next to the second-stage driven gear to connect or block the second-stage driven gear to the output shaft.

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.The present invention ensures sufficient driving performance such as maximum speed, acceleration performance, and climbing performance of the vehicle while using a drive motor of as small a capacity as possible, thereby reducing the cost required for manufacturing the vehicle and securing the required driving performance of the vehicle Thus, ultimately, the marketability of the vehicle can be maximized.

도 1은 본 발명에 따른 전기차용 변속기의 구조를 도시한 도면,
도 2 내지 도 10은 도 1의 변속기의 작동을 설명한 도면,
도 11는 도 1의 액츄에이터의 상세 구성도,
도 12은 도 11의 구조에 비교하여 액츄에이터의 작동을 설명한 도면,
도 13은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
1 is a view showing the structure of a transmission for an electric vehicle according to the present invention;
2 to 10 are views explaining the operation of the transmission of FIG. 1;
11 is a detailed configuration diagram of the actuator of FIG. 1;
12 is a view explaining the operation of the actuator compared to the structure of FIG. 11;
13 is a diagram showing another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 12를 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 제1중공축(HS1) 및 제2중공축(HS2)과; 상기 입력축(IN)의 동력을 상기 제1중공축(HS1) 또는 제2중공축(HS2)으로 각각 전달할 수 있도록 설치된 듀얼클러치장치와; 상기 제1중공축(HS1)에 일체로 구비되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 구현하도록 설치되는 홀수단구동기어와; 상기 제2중공축(HS2)에 일체로 구비되어 짝수단을 구현하도록 설치되는 짝수단구동기어와; 상기 홀수단구동기어 및 짝수단구동기어에 각각 치합되도록 상기 출력축(OUT)에 상대 회전 가능하게 설치된 홀수단피동기어 및 짝수단피동기어와; 상기 홀수단피동기어와 짝수단피동기어를 상기 출력축(OUT)에 연결하거나 차단하도록 상기 출력축(OUT)에 구비된 복수의 동기장치;를 포함하여 구성된다.Referring to Figures 1 to 12, the embodiment of the present invention receives power from the drive motor shaft (MS) and the drive motor shaft (MS) and the concentric reduction device for outputting the deceleration to the input shaft (IN) forming a concentric axis; an output shaft (OUT) disposed parallel to the input shaft (IN); a first hollow shaft (HS1) and a second hollow shaft (HS2) rotatably installed on the input shaft (IN); a dual clutch device installed to transmit the power of the input shaft (IN) to the first hollow shaft (HS1) or the second hollow shaft (HS2), respectively; an odd-stage driving gear integrally provided on the first hollow shaft (HS1) and installed to implement an odd-stage among a series of shift stages; an even-stage drive gear integrally provided with the second hollow shaft (HS2) and installed to implement an even-stage; odd-stage driven gears and even-stage driven gears installed to be relatively rotatable on the output shaft (OUT) so as to be engaged with the odd-stage drive gears and the even-stage drive gears, respectively; It is configured to include; a plurality of synchronization devices provided on the output shaft (OUT) to connect or disconnect the odd-stage driven gear and the even-stage driven gear to the output shaft (OUT).

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.An output gear OG connected to the differential DF is integrally provided on the output shaft OUT so that power transmitted from the input shaft IN can be distributed to both driving wheels through the differential DF.

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.In this embodiment, the concentric reduction device is composed of a single pinion planetary gear device (PG) in which the ring gear is always fixed. More specifically, the power of the drive motor is input to the drive motor shaft MS connected to the sun gear of the planetary gear device PG, and is decelerated and output to the input shaft IN connected to the carrier.

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.Of course, even if the sun gear of the planetary gear device PG is fixed and the drive motor shaft MS is connected to the ring gear, a configuration in which power of the drive motor is decelerated and output through the input shaft IN connected to the carrier can be implemented. .

본 실시예에서, 상기 듀얼클러치장치는 외부로부터 상기 입력축(IN)의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 제1중공축(HS1)에 설치된 제1클러치디스크(CD1)와 상기 제2중공축(HS2)에 설치된 제2클러치디스크(CD2)에 발생하는 마찰력이 각각 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 듀얼클러치(DC)와; 상기 듀얼클러치(DC)에 상기 입력축(IN)의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터(AT)를 포함하여 구성된다.In this embodiment, the dual clutch device receives linear displacement along the axial direction of the input shaft IN from the outside, and the first clutch disk CD1 installed on the first hollow shaft HS1 and the second hollow shaft a dual clutch (DC) configured such that the frictional force generated in the second clutch disk (CD2) installed in (HS2) varies in proportion to the linear displacement; It is configured to include an actuator (AT) installed to provide linear displacement along the axial direction of the input shaft (IN) to the dual clutch (DC).

상기 액츄에이터(AT)는 하우징(1)과; 상기 입력축(IN) 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트(3)에 의하여 상기 듀얼클러치(DC)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 듀얼클러치(DC)를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징(1)에 구비된 셀프록킹기구를 포함하여 구성된다.The actuator (AT) includes a housing (1); a ball screw device (5) provided in the housing (1) to provide linear displacement to the dual clutch (DC) by the ball nut (3) linearly moving along the direction of the input shaft (IN); a control motor 9 installed in the housing 1 to drive the screw 7 of the ball screw device 5; Includes a self-locking mechanism provided in the housing 1 to prevent reverse movement by interlocking with the rotation of the screw 7 to support the forward state of the ball nut 3 toward the dual clutch DC It is composed by

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.The self-locking mechanism includes a wedge piston 11 installed in the housing 1 to be linearly movable in a direction perpendicular to the input shaft IN and contacting the rear end of the ball nut 3 with an inclined surface; It is configured to include an interlocking device provided to linearly move the wedge piston 11 by receiving the rotational force of the screw 7.

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.The interlocking device includes a rack gear 13 formed on the wedge piston 11; a pinion 15 geared to the lacquer 13; It is configured to include an interlocking gear 17 externally meshed with the screw 7 and provided together with the pinion 15 on a rotating shaft of the pinion 15 .

상기 연동장치는 이외에도, 벨트나 체인 등과 같은 동력전달장치를 사용하여 구현할 수 있을 것이다. In addition to the interlocking device, it may be implemented using a power transmission device such as a belt or chain.

도 11과 도 12는 상기 액츄에이터(AT)의 구조 및 작동을 비교하여 설명한 것으로서, 도 11과 도 12를 비교하면 볼너트(3)는 도 11의 상태로부터 도 12의 상태까지 도면상 좌측으로 이동한 직선변위를 형성하여 듀얼클러치(DC)에 직선변위를 제공하는 것을 알 수 있다.11 and 12 compare and explain the structure and operation of the actuator AT. Comparing FIGS. 11 and 12, the ball nut 3 moves from the state of FIG. 11 to the state of FIG. 12 to the left in the drawing. It can be seen that linear displacement is provided to the dual clutch DC by forming one linear displacement.

참고로, 도 11은 듀얼클러치(DC)에서 마찰력을 발생하기 전의 상태로 볼 수 있고, 도 12는 상기 볼너트(3)가 제공한 직선변위에 의해 듀얼클러치(DC)에서 마찰력을 형성하는 상태로 볼 수 있다.For reference, FIG. 11 can be seen in a state before frictional force is generated in the dual clutch (DC), and FIG. 12 is a state in which frictional force is formed in the dual clutch (DC) by linear displacement provided by the ball nut (3). Can be seen as.

또한, 도 11과 도 12에서 상기 듀얼클러치(DC)가 위치한 쪽으로 상기 볼너트(3)가 이동하는 방향을 전방으로 하고, 그 반대방향을 후방으로 칭하기로 한다.In addition, in FIGS. 11 and 12, the direction in which the ball nut 3 moves to the side where the dual clutch DC is located is referred to as the front, and the opposite direction is referred to as the rear.

또한, 상기 볼너트(3)의 전방에는 베어링(19)을 통해 판스프링(21)이 듀얼클러치(DC)에 직선변위를 탄성적으로 전달하도록 구성되어 있으며, 상기 듀얼클러치(DC)에서는 상기 볼너트(3)가 제공하는 직선변위에 따라 상기 제1클러치디스크(CD1) 또는 제2클러치디스크(CD2)에 가하는 압력이 증가하도록 구성된다.In addition, in front of the ball nut 3, a leaf spring 21 is configured to elastically transmit linear displacement to the dual clutch DC through a bearing 19, and in the dual clutch DC, the ball The pressure applied to the first clutch disk CD1 or the second clutch disk CD2 increases according to the linear displacement provided by the nut 3 .

물론, 상기 제1클러치디스크(CD1)를 가압하는 압력과 제2클러치디스크(CD2)를 가압하는 압력을 구분하여 제공하기 위해서는, 상기한 바와 같은 액츄에이터(AT)의 구성은 2조가 중복하여 구비되거나 2개의 액츄에이터(AT)가 사용되어 독립적인 2개의 직선변위를 상기 듀얼클러치(DC)에 제공할 수 있도록 구성되어야 하지만, 여기서는 이해의 편리를 위해 하나의 직선변위를 형성하는 구성으로 설명한다.Of course, in order to separately provide the pressure for pressing the first clutch disk CD1 and the pressure for pressing the second clutch disk CD2, the configuration of the actuator AT as described above is provided by overlapping two sets or Two actuators (AT) should be used to provide two independent linear displacements to the dual clutch (DC), but here, for convenience of understanding, a configuration that forms one linear displacement will be described.

또한, 상기한 바와 같이 액츄에이터(AT)로부터 2개의 독립적인 직선변위를 전달받아 듀얼클러치(DC)에서 제1클러치디스크(CD1) 또는 제2클러치디스크(CD2)의 마찰력으로 전환시키는 구성은 종래의 공지기술에 의해 구현할 수 있을 것이다.In addition, as described above, the configuration of receiving two independent linear displacements from the actuator AT and converting them into frictional force of the first clutch disk CD1 or the second clutch disk CD2 in the dual clutch DC It will be possible to implement by known technology.

도 11의 상태에서, 도시되지 않은 컨트롤러에 의해 상기 제어모터(9)가 구동되면 스크류(7)가 회전하면서, 볼너트(3)는 상기 듀얼클러치(DC)를 향해 이동하여 상기 베어링(19)을 통해 상기 판스프링(21)을 밀어서 듀얼클러치(DC)의 마찰력을 증대시키게 된다.In the state of FIG. 11, when the control motor 9 is driven by a controller (not shown), the screw 7 rotates, and the ball nut 3 moves toward the dual clutch DC to move the bearing 19. Through this, the leaf spring 21 is pushed to increase the frictional force of the dual clutch DC.

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 12과 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.At this time, when the interlocking gear 17 rotates due to the rotation of the screw 7, the pinion integrally connected thereto rotates, and the wedge piston 11 formed with the rack gear 13 rotates the input shaft as shown in FIG. (IN), the inclined surface formed at the rear end of the ball nut 3 is supported by the inclined surface of the wedge piston 11, so that the ball nut A self-locking function that prevents (3) from moving backward is implemented.

상기한 바와 같은 셀프록킹 기능은 예컨대 상기 듀얼클러치(DC)를 통해 지속적으로 동력이 전달되는 상황에서 상기 듀얼클러치(DC)를 계속적으로 작동시키기 위한 별도의 전력을 요구하지 않으므로, 궁극적으로 전기차의 연비를 향상시키고 주행거리를 향상시킬 수 있도록 한다.The self-locking function as described above does not require additional power to continuously operate the dual clutch (DC) in a situation where, for example, power is continuously transmitted through the dual clutch (DC), ultimately reducing fuel consumption of an electric vehicle. and improve mileage.

한편, 도 1의 실시예의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 제1중공축(HS1)에 설치된 홀수단구동기어는 1단구동기어(D1)와 3단구동기어(D3)로 이루어지고; 상기 제2중공축(HS2)에 설치된 짝수단구동기어는 2단구동기어(D2)로 이루어지며; 상기 출력축(OUT)에는 상기 1단구동기어(D1)에 치합되는 1단피동기어(P1), 3단구동기어(D3)에 치합되는 3단피동기어(P3) 및 상기 2단구동기어(D2)에 치합되는 2단피동기어(P2)가 차례로 배치되고; 상기 1단피동기어(P1)와 3단피동기어(P3) 사이에는 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 상기 출력축(OUT)에 연결하거나 차단하는 1&3단동기장치(1&3S)가 설치되고; 상기 2단피동기어(P2)의 옆에는 상기 2단피동기어(P2)를 상기 출력축(OUT)에 연결하거나 차단하는 2단동기장치(2S)가 설치된다.On the other hand, looking at the configuration of the embodiment of FIG. 1 in more detail, the odd-stage drive gear installed on the first hollow shaft (HS1) is composed of a first-stage drive gear (D1) and a third-stage drive gear (D3); The even-stage drive gear installed on the second hollow shaft (HS2) consists of a two-stage drive gear (D2); On the output shaft OUT, the 1st driven gear P1 meshed with the 1st drive gear D1, the 3rd driven gear P3 meshed with the 3rd drive gear D3, and the 2nd drive gear D2. The second driven gear (P2) is arranged sequentially; Between the 1st driven gear P1 and the 3rd driven gear P3, the 1st & 3rd gear synchronous device connecting or disconnecting the 1st driven gear P1 or 3rd driven gear P3 to the output shaft OUT ( 1&3S) is installed; Next to the second-stage driven gear P2, a second-stage synchronous device 2S is installed to connect or disconnect the second-stage driven gear P2 to the output shaft OUT.

한편, 상기 듀얼클러치(DC)는 상기 제1중공축(HS1)의 제1클러치디스크(CD1)를 상기 입력축(IN)에 연결하는 제1클러치(CL1)와 제2중공축(HS2)의 제2클러치디스크(CD2)를 상기 입력축(IN)에 연결하는 제2클러치(CL2)로 구성된 것으로 볼 수 있다.Meanwhile, the dual clutch DC is composed of the first clutch CL1 and the second hollow shaft HS2 connecting the first clutch disk CD1 of the first hollow shaft HS1 to the input shaft IN. It can be considered to be composed of a second clutch CL2 connecting the two clutch disks CD2 to the input shaft IN.

상기한 바와 같이 구성된 변속기의 작동을 도 2 내지 도 10을 통해 살펴본다.The operation of the transmission configured as described above will be reviewed through FIGS. 2 to 10 .

도 2는 도 1의 상태로부터 1&3동기장치로 1단피동기어(P1)를 출력축(OUT)에 연결시키고 상기 듀얼클러치(DC)의 제1클러치(CL1)를 접속시켜 1단 출발을 준비한 상태를 도시한 것이다.FIG. 2 shows a state in which the 1st stage driven gear P1 is connected to the output shaft OUT and the first clutch CL1 of the dual clutch DC is connected to prepare for a 1st stage start in the 1&3 synchronizing device from the state of FIG. 1. it is depicted

도 3은 도 2의 상태에서 구동모터(DM)를 구동하여 1단 동력이 상기 유성기어장치(PG)에서 감속된 후 상기 듀얼클러치(DC)의 제1클러치(CL1)를 통해 1단구동기어(D1)로 전달되고, 다시 1단구동기어(D1)와 1단피동기어(P1)에서 감속되어 출력축(OUT)과 디퍼렌셜(DF)을 통해 구동륜으로 인출되는 상태를 도시한 것이다.FIG. 3 is a first-stage drive gear through the first clutch CL1 of the dual clutch DC after the first-stage power is decelerated in the planetary gear device PG by driving the drive motor DM in the state of FIG. 2 ( D1), it is decelerated again in the first-stage driving gear D1 and the first-stage driven gear P1, and drawn out to the driving wheels through the output shaft OUT and the differential DF.

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.As described above, in the present invention, since the first-stage transmission ratio is implemented by multiplying the gear ratio provided by the planetary gear device PG and the gear ratio provided by the first-stage driving gear D1 and the first-stage driven gear P1, the planetary gear Compared to the case where the first gear ratio is formed only with the gear ratio of the first gear drive gear D1 and the first driven gear P1 without the reduction ratio of the device PG, the size of the first driven gear P1 can be relatively small. It is possible to form a sufficient 1-speed gear ratio while still having it, and the distance between the shafts between the input shaft (IN) and the output shaft (OUT) can be narrowed, thereby reducing the overall weight of the transmission and realizing a relatively high gear ratio. Even when using a drive motor (DM) with a small capacity, it is possible to secure sufficient vehicle climbing performance.

도 4는 도 3과 같은 1단주행 상황에서, 2단으로의 변속을 위해 상기 2단동기장치(2S)로 2단피동기어(P2)를 출력축(OUT)에 연결한 상태이다. 이때 상기 듀얼클러치(DC)의 제2클러치(CL2)는 해제된 상태로서, 상기 구동모터(DM)의 동력이 2단구동기어(D2)와 2단피동기어(P2)를 통해 출력축(OUT)으로 전달되지는 않는다.FIG. 4 shows a state in which the second gear driven gear P2 is connected to the output shaft OUT by the second gear synchronous device 2S for shifting to the second gear in the first gear driving situation as shown in FIG. 3 . At this time, the second clutch CL2 of the dual clutch DC is released, and the power of the drive motor DM is transmitted to the output shaft OUT through the second drive gear D2 and the second driven gear P2. It is not passed on.

도 5는 도 4의 상태로부터 2단으로의 변속이 이루어지는 상황을 도시한 것으로서, 상기 제1클러치(CL1)는 해제하면서, 동시에 상기 제2클러치(CL2)는 체결하여 2단으로의 변속이 실질적으로 이루어지는 상태를 도시한 것으로, 변속이 완료되면 도 6과 같이 구동모터(DM)의 동력이 듀얼클러치(DC)의 제2클러치(CL2)와 2단구동기어(D2) 및 2단피동기어(P2)를 통해서만 출력축(OUT)으로 제공되는 2단 주행상태가 되는 것이다.FIG. 5 shows a situation in which a shift to second gear is performed from the state of FIG. 4 . The first clutch CL1 is released and the second clutch CL2 is engaged at the same time so that the shift to second gear is substantially performed. , and when the gear shift is completed, as shown in FIG. 6, the power of the drive motor DM is transferred to the second clutch CL2, the second drive gear D2, and the second driven gear P2 of the dual clutch DC. ), it becomes a two-stage driving state provided to the output shaft (OUT).

따라서, 상기한 바와 같이 1단에서 2단으로 변속이 이루어지는 동안 출력축(OUT)으로 구동모터(DM)로부터의 동력이 지속적으로 전달되도록 함으로써, 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 있는 것이다.Therefore, as described above, the power from the driving motor DM is continuously transmitted to the output shaft OUT while shifting from 1st gear to 2nd gear, thereby realizing shifting by the conventional synchronous device mechanism. Since the torque interruption phenomenon inevitably occurring during shifting does not occur, a vehicle equipped with the transmission of the present invention can secure a smooth and smooth shifting feeling.

도 7은 3단으로의 변속을 위해 1&3동기장치로 3단피동기어(P3)를 출력축(OUT)에 연결시킨 상태로서, 상기 듀얼클러치(DC)의 제1클러치(CL1)는 아직 해제상태이므로 상기 구동모터(DM)의 동력이 상기 입력축(IN)으로부터 3단구동기어(D3) 및 3단피동기어(P3)를 통해 출력축(OUT)으로 전달되지는 않는다.7 shows a state in which the 3rd driven gear P3 is connected to the output shaft OUT by the 1&3 synchronizing device for shifting to 3rd gear, since the first clutch CL1 of the dual clutch DC is still released. The power of the driving motor DM is not transmitted from the input shaft IN to the output shaft OUT through the third driving gear D3 and the third driven gear P3.

도 8은 3단으로의 변속이 이루어지는 과정을 도시한 것으로서, 상기 듀얼클러치(DC)의 제2클러치(CL2)는 해제하면서 제1클러치(CL1)를 체결하여, 변속 중 출력축(OUT)으로 전달되는 토크의 단절 없이 도 9와 같은 상태로 천이되어 3단으로의 변속이 완료된다.FIG. 8 illustrates a process of shifting to third gear, wherein the first clutch CL1 is engaged while the second clutch CL2 of the dual clutch DC is released, and transmission is transmitted to the output shaft OUT during gear shifting. Without interruption of the applied torque, the shift to the third gear is completed by transitioning to the state shown in FIG. 9 .

도 10은 후진 변속단을 구현하고 있는 상태로서, 구조적으로는 1단 상태를 구현하는 도 4와 동일하지만, 상기 구동모터(DM)를 역회전시켜서 후진 변속단을 구현하는 것을 나타낸다.FIG. 10 shows a state in which a reverse shift stage is implemented, structurally the same as that of FIG. 4 in which the first stage is implemented, but the reverse shift stage is implemented by rotating the drive motor DM in reverse.

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.As described above, the transmission for an electric vehicle according to the present invention is formed by the concentric reduction device, the first-stage drive gear (D1), and the first-stage driven gear (P1), so the volume and weight of the transmission can be reduced, and the gear ratio is relatively large. As a result, it is possible to secure sufficient climbing performance of the vehicle with a relatively small capacity of the drive motor (DM), and to provide a relatively large number of gear stages for an electric vehicle that reaches 3 forward stages, thereby providing sufficient acceleration performance and maximum speed of the vehicle. to be able to secure it.

한편, 도 13은 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.Meanwhile, FIG. 13 shows another embodiment of the present invention, in which the 3rd drive gear D3 and the 3rd driven gear P3 are removed from the configuration of FIG. 1 to implement a total of 2 forward gears. An example of configuring a two-speed transmission is shown, and its operation is almost the same as that of the above embodiment.

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.Although the present invention has been shown and described in relation to specific embodiments, it is known in the art that the present invention can be variously improved and changed without departing from the technical spirit of the present invention provided by the claims below. It will be self-evident to those skilled in the art.

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
HS1; 제1중공축
HS2; 제2중공축
DF; 디퍼렌셜
OG; 출력기어
PG; 유성기어장치
CD1; 제1클러치디스크
CD2; 제2클러치디스크
DC; 듀얼클러치
AT; 액츄에이터
D1; 1단구동기어
D3; 3단구동기어
D2; 2단구동기어
P1; 1단피동기어
P3; 3단피동기어
P2; 2단피동기어
1&3S; 1&3단동기장치
2S; 2단동기장치
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
DM; 구동모터
One; housing
3; ball nut
5; ball screw device
7; screw
9; control motor
11; wedge piston
13; rack gear
15; pinion
17; interlocking gear
19; bearing
21; leaf spring
MS; drive motor shaft
IN; input shaft
OUT; output shaft
HS1; 1st hollow shaft
HS2; 2nd hollow shaft
D-F; differential
OG; output gear
PG; planetary gear
CD1; 1st clutch disk
CD2; 2nd clutch disk
DC; dual clutch
AT; actuator
D1; 1st drive gear
D3; 3-speed drive gear
D2; 2nd stage drive gear
P1; 1st driven gear
P3; 3-stage driven gear
P2; 2nd driven gear
1&3S;1&3 single synchronous device
2S; 2-speed synchroniser
CL1; 1st clutch
CL2; 2nd clutch
DM; drive motor

Claims (7)

구동모터축으로부터 동력을 입력 받아 상기 구동모터축과 동심축을 이루는 입력축으로 감속하여 출력하는 동심감속장치와;
상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;
상기 입력축에 상대 회전 가능하게 설치된 제1중공축 및 제2중공축과;
상기 입력축의 동력을 상기 제1중공축 또는 제2중공축으로 각각 전달할 수 있도록 설치된 듀얼클러치장치와;
상기 제1중공축에 일체로 구비되어 일련의 변속단들 중 홀수단을 구현하도록 설치되는 홀수단구동기어와;
상기 제2중공축에 일체로 구비되어 짝수단을 구현하도록 설치되는 짝수단구동기어와;
상기 홀수단구동기어 및 짝수단구동기어에 각각 치합되도록 상기 출력축에 상대 회전 가능하게 설치된 홀수단피동기어 및 짝수단피동기어와;
상기 홀수단피동기어와 짝수단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하도록 상기 출력축에 구비된 복수의 동기장치;
를 포함하여 구성되고,
상기 듀얼클러치장치는
외부로부터 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 입력 받아 상기 제1중공축에 설치된 제1클러치디스크와 상기 제2중공축에 설치된 제2클러치디스크에 발생하는 마찰력이 각각 상기 직선 변위에 비례하여 변화하도록 구성된 듀얼클러치와;
상기 듀얼클러치에 상기 입력축의 축방향을 따르는 직선 변위를 제공하도록 설치된 액츄에이터;
를 포함하여 구성되며,
상기 액츄에이터는
하우징과;
상기 입력축 방향을 따라 직선 이동하는 볼너트에 의하여 상기 듀얼클러치에 직선변위를 제공할 수 있도록 상기 하우징에 구비된 볼스크류장치와;
상기 볼스크류장치의 스크류를 구동하도록 상기 하우징에 설치된 제어모터와;
상기 스크류의 회전과 연동하여 상기 볼너트가 상기 듀얼클러치를 향해 전진한 상태를 지지하여 역방향 이동을 금지시키도록 상기 하우징에 구비된 셀프록킹기구;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
a concentric reduction device for receiving power from the drive motor shaft and decelerating the power to an input shaft concentric with the drive motor shaft;
an output shaft disposed parallel to the input shaft;
a first hollow shaft and a second hollow shaft installed relative to the input shaft to be rotatable;
a dual clutch device installed to transmit the power of the input shaft to the first hollow shaft or the second hollow shaft, respectively;
an odd-stage drive gear integrally provided on the first hollow shaft and installed to realize an odd-stage among a series of gear shift stages;
an even-stage drive gear integrally provided on the second hollow shaft and installed to implement an even-stage;
odd-stage driven gears and even-stage driven gears installed to be relatively rotatable on the output shaft so as to engage with the odd-stage drive gears and the even-stage drive gears, respectively;
a plurality of synchronizing devices provided on the output shaft to connect or disconnect the odd-stage driven gear and the even-stage driven gear to or from the output shaft;
It is composed of,
The dual clutch device
Receiving linear displacement along the axial direction of the input shaft from the outside, the friction force generated between the first clutch disk installed on the first hollow shaft and the second clutch disk installed on the second hollow shaft changes in proportion to the linear displacement, respectively. a dual clutch configured to;
an actuator installed to provide linear displacement along the axial direction of the input shaft to the dual clutch;
It consists of,
The actuator
housing department;
a ball screw device provided in the housing to provide linear displacement to the dual clutch by a ball nut linearly moving along the direction of the input shaft;
a control motor installed in the housing to drive the screw of the ball screw device;
a self-locking mechanism provided in the housing to prevent reverse movement by interlocking with the rotation of the screw to support the forward state of the ball nut toward the dual clutch;
A transmission for an electric vehicle, characterized in that configured to include a.
청구항 1에 있어서,
상기 동심감속장치는 링기어가 상시 고정된 싱글피니언 유성기어장치로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
The method of claim 1,
The concentric reduction device is composed of a single pinion planetary gear device in which the ring gear is always fixed.
A transmission for electric vehicles characterized by a.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 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.
The method of claim 1,
The self-locking mechanism
a wedge piston installed in the housing to be linearly movable in a direction perpendicular to the input shaft and contacting the rear end of the ball nut with an inclined surface;
an interlocking device provided to linearly move the wedge piston by receiving the rotational force of the screw;
A transmission for an electric vehicle, characterized in that configured to include a.
청구항 5에 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.
The method of claim 5,
The interlocking device
a rack gear formed on the wedge piston;
a pinion meshed with the rack gear;
an interlocking gear circumscribed to the screw and provided along with the pinion on a rotating shaft of the pinion;
A transmission for an electric vehicle, characterized in that configured to include a.
청구항 6에 있어서,
상기 제1중공축에 설치된 홀수단구동기어는 1단구동기어와 3단구동기어로 이루어지고;
상기 제2중공축에 설치된 짝수단구동기어는 2단구동기어로 이루어지며;
상기 출력축에는 상기 1단구동기어에 치합되는 1단피동기어, 3단구동기어에 치합되는 3단피동기어 및 상기 2단구동기어에 치합되는 2단피동기어가 차례로 배치되고;
상기 1단피동기어와 3단피동기어 사이에는 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하는 1&3단동기장치가 설치되고;
상기 2단피동기어의 옆에는 상기 2단피동기어를 상기 출력축에 연결하거나 차단하는 2단동기장치가 설치된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.

The method of claim 6,
The odd-stage drive gear installed on the first hollow shaft is composed of a first-stage drive gear and a third-stage drive gear;
The even-stage drive gear installed on the second hollow shaft is made of a two-stage drive gear;
On the output shaft, a first-stage driven gear meshed with the first-stage drive gear, a third-stage driven gear meshed with the third-stage drive gear, and a second-stage driven gear meshed with the second-stage drive gear are sequentially disposed;
Between the 1st driven gear and the 3rd driven gear, a 1st & 3rd gear synchronous device connecting or disconnecting the 1st driven gear or 3rd driven gear to the output shaft is installed;
Next to the second-stage driven gear, a second-stage synchronous device for connecting or blocking the second-stage driven gear to the output shaft is installed.
A transmission for electric vehicles characterized by a.

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