KR20120052603A - 전기차용 변속 시스템 - Google Patents

전기차용 변속 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템은, 모터와 연결되어 회전하는 입력샤프트, 상기 입력샤프트와 함께 회전하되, 그 축방향으로 슬라이딩되도록 상기 입력샤프트에 설치되며, 양측면에는 1단삽입유닛과 2단삽입유닛이 돌출되어 형성되는 싱크로나이징기어, 상기 싱크로나이징기어의 양측면과 마주하도록 배치되고, 상기 입력샤프트에서 회전되도록 설치되는 1단기어와 2단기어, 상기 싱크로나이징기어와 마주하는 상기 1단기어와 상기 2단기어에 고정되되, 상기 1단삽입유닛과 상기 2단삽입유닛이 삽입되는 1단체결홀과 2단체결홀이 각각 형성되는 1단플레이트와 2단플레이트, 및 상기 1단삽입유닛이 상기 1단체결홀에 삽입되거나, 상기 2단삽입유닛이 상기 2단체결홀에 삽입되어 상기 싱크로나이징기어의 회전력을 상기 1단기어나 상기 2단기어로 전달하도록 상기 싱크로나이징기어를 축방향으로 움직이는 변속샤프트를 포함한다.
따라서, 전기차용 변속 시스템은 새로운 구조를 통해서 2단과 1단의 기어변속을 수행할 수 있으며, 그 구조가 간단하여 제조와 조립이 쉬울 뿐만 아니라, 유지보수도 용이하다.

Description

전기차용 변속 시스템{GEAR SHIFTING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 모터의 구동력을 효율적으로 구동휠로 전달하고, 그 입력축의 토크와 회전속도를 효과적으로 증가시키거나 감소시키기 위한 전기차용 변속 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차는 모터의 특성이 우수하여 단일기어비를 갖는 감속기만으로 작동되거나, 1단과 2단으로 작동되는 것이 대부분이다.
단일 감속기만을 사용하는 경우, 모터의 용량이 커져야하므로, 모터의 성능을 효율적으로 사용하기 위해서, 2단 변속 시스템이 적용되고 있다.
전기자동차는 배터리의 저장능력에 한계가 있고, 최대 주행거리가 짧아, 동력의 전달효율이 최대화되는 수동변속기가 널리 적용되었으나, 최근 들어, 자동변속기를 갖는 전기자동차가 개발되고 있다.
운전의 편의를 위해서, 1단과 2단을 자동으로 변속하는 시스템이 개발되고 있으며, 기존의 싱크로나이징기구와 액추에이터 이용되고 있다.
한편, 싱크로나이징기구는 그 구조가 복잡하고 고가이므로, 비교적 간단하고 저렴한 새로운 변속기구가 연구 개발되고 있다.
따라서, 본 발명은 구조가 간단하고, 비교적 저렴한 가격으로 제작할 수 있는 새로운 1단/2단 변속 구조를 갖는 전기차용 변속 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전기차용 변속 시스템은, 모터와 연결되어 회전하는 입력샤프트, 상기 입력샤프트와 함께 회전하되, 그 축방향으로 슬라이딩되도록 상기 입력샤프트에 설치되며, 양측면에는 1단삽입유닛과 2단삽입유닛이 돌출되어 형성되는 싱크로나이징기어, 상기 싱크로나이징기어의 양측면과 마주하도록 배치되고, 상기 입력샤프트에서 회전되도록 설치되는 1단기어와 2단기어, 상기 싱크로나이징기어와 마주하는 상기 1단기어와 상기 2단기어에 고정되되, 상기 1단삽입유닛과 상기 2단삽입유닛이 삽입되는 1단체결홀과 2단체결홀이 각각 형성되는 1단플레이트와 2단플레이트, 및 상기 1단삽입유닛이 상기 1단체결홀에 삽입되거나, 상기 2단삽입유닛이 상기 2단체결홀에 삽입되어 상기 싱크로나이징기어의 회전력을 상기 1단기어나 상기 2단기어로 전달하도록 상기 싱크로나이징기어를 축방향으로 움직이는 변속샤프트를 포함한다.
상기 입력샤프트가 상기 싱크로나이징기어의 회전중심을 관통하여 배치되고, 상기 입력샤프트와 상기 싱크로나이징기어는 서로 스플라인 결합된다.
상기 입력샤프트가 상기 1단기어와 상기 2단기어의 회전중심부를 관통하여 배치되고, 상기 1단기어와 상기 입력샤프트 사이 및 상기 2단기어와 상기 입력샤프트 사이에는 축베어링이 개재된다.
상기 1단플레이트와 상기 2단플레이트는 원형의 링 형태를 갖고 있으며, 상기 1단체결홀 또는 상기 2단체결홀은 상기 1단플레이트와 상기 2단플레이트를 따라서 일정 간격을 두고 배열된다.
상기 싱크로나이징기어의 양측면에 고정되는 상기 1단삽입유닛 또는 상기 2단삽입유닛은, 상기 싱크로나이징기어의 측면에 고정되는 외부하우징, 상기 외부하우징에 삽입되고, 그 선단부는 외부로 돌출된 내부하우징, 및 상기 내부하우징의 선단부의 내부에 회전가능하게 장착되고, 그 일측은 외부로 돌출되는 볼을 포함한다.
상기 외부하우징의 내부에 설치되어 상기 내부하우징을 외측 방향으로 탄성지지하는 탄성부재를 포함한다.
상기 외부하우징에는 상기 볼의 외주면 일측과 밀착되는 볼베어링이 구비된다.
앞에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템은 새로운 구조를 이용하여 2단과 1단의 기어변속을 수행할 수 있으며, 그 구조가 간단하여 제조와 조립이 쉬울 뿐만 아니라, 유지보수도 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템의 개략적인 전체 측면도이다.
도 2는 도 1의 A부분으로 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템의 일부 상세 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템의 개략적인 전체 측면도이다.
도 1을 참조하면, 전기차용 변속 시스템은 모터(100), 입력샤프트(120), 1단기어(115), 2단기어(110), 축베어링(105), 1단플레이트(130), 2단플레이트(170), 싱크로나이징기어(155), 1단삽입유닛(165a), 2단삽입유닛(165b), 및 변속샤프트(140)를 포함한다.
상기 입력샤프트(120)가 배치되고, 상기 2단기어(110), 상기 1단기어(115)가 상기 입력샤프트(120)에 배치된다.
상기 2단기어(110)와 상기 1단기어(115)는 축방향으로 움직임은 고정된다. 아울러, 상기 2단기어(110)와 상기 입력샤프트(120) 사이 및 상기 1단기어(115)와 상기 입력샤프트(120) 사이에는 축베어링(105)이 개재되어 상기 2단기어(110) 및 상기 1단기어(115)는 상기 입력샤프트(120)에서 회전가능하게 배치된다.
상기 2단기어(110)와 상기 1단기어(115) 사이 상기 입력샤프트(120)에는 싱크로나이징기어(155)가 배치된다.
상기 싱크로나이징기어(155)는 상기 입력샤프트(120)에 스플라인부(125)를 통해서 스플라인 결합되어 상기 입력샤프트(120)의 축방향으로 움직임이 가능하고, 상기 입력샤프트(120)와 함께 회전하는 구조를 갖는다.
상기 싱크로나이징기어(155)와 마주하는 상기 2단기어(110)의 측면에는 2단플레이트(170)가 고정되어 배치되고, 상기 싱크로나이징기어(155)와 마주하는 상기 1단기어(115)의 측면에는 1단플레이트(130)가 고정되어 배치된다.
상기 2단기어(110)와 상기 2단플레이트(170)는 함께 회전하는 구조를 갖고, 상기 1단기어(115)와 상기 1단플레이트(130)는 함께 회전하는 구조를 갖는다. 상기 2단기어(110)와 상기 1단기어(115)는 상기 입력샤프트(120)의 회전을 미도시된 출력축을 통해서 구동휠로 선택적으로 전달하게 된다.
상기 2단플레이트(170)와 상기 1단플레이트(130)에 대응하여 상기 싱크로나이징기어(155)의 양측면에는 2단삽입유닛(165b)과 1단삽입유닛(165a)이 돌출되어 형성되고, 상기 2단삽입유닛(165b)과 상기 1단삽입유닛(165a)은 상기 싱크로나이징기어(155)와 함께 회전하는 구조를 갖는다.
상기 2단플레이트(170)에는 상기 2단삽입유닛(165b)과 대응하여 1단체결홀(135)이 형성되고, 상기 1단플레이트(130)에는 상기 1단삽입유닛(165a)과 대응하여 2단체결홀(160)이 형성된다.
상기 싱크로나이징기어(155)의 상부쪽에 상기 변속샤프트(140)가 배치되고, 상기 싱크로나이징기어(155)의 외주면에는 홈(150)이 형성되며, 상기 변속샤프트(140)의 일측에는 상기 홈(150) 안으로 삽입되는 돌기(145)가 형성된다.
상기 변속샤프트(140)가 액추에이터(미도시) 등에 의해서 상기 입력샤프트(120)의 축방향으로 움직이면 상기 돌기(145)와 상기 홈(150) 구조에 의해서 상기 싱크로나이징기어(155)가 상기 입력샤프트(120)의 축방향으로 움직이는 구조를 갖는다.
상기 싱크로나이징기어(155)가 상기 입력샤프트(120)에서 왼쪽으로 움직이면, 상기 2단삽입유닛(165b)이 상기 1단체결홀(135)에 삽입되어, 상기 입력샤프트(120)와 상기 싱크로나이징기어(155)의 회전이 상기 2단플레이트(170)와 상기 2단기어(110)로 전달된다.
아울러, 상기 싱크로나이징기어(155)가 상기 입력샤프트(120)에서 오른쪽으로 움직이면, 상기 1단삽입유닛(165a)이 상기 2단체결홀(160)에 삽입되어, 상기 입력샤프트(120)와 상기 싱크로나이징기어(155)의 회전이 상기 1단플레이트(130)와 상기 1단기어(115)로 전달된다.
도시한 바와 같이, 상기 2단삽입유닛(165b)과 상기 1단삽입유닛(165a)의 각 선단부는 원형으로 형성되어, 상기 1단체결홀(135)과 상기 2단체결홀(160)에 부드럽게 삽입되어 기어변속이 부드럽게 수행되는 구조를 갖는다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템은 새로운 구조를 이용하여 2단과 1단의 기어변속을 수행할 수 있으며, 그 구조가 간단하여 제조와 조립이 쉬울 뿐만 아니라, 유지보수도 용이하다.
도 2는 도 1의 A부분으로 본 발명의 실시예에 따른 전기차용 변속 시스템의 일부 상세 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 싱크로나이징기어(155)의 측면에 고정되는 상기 2단삽입유닛(165b)은 외부하우징(200), 내부하우징(210), 볼(230), 및 볼베어링(220)을 포함한다.
상기 외부하우징(200)은 상기 싱크로나이징기어(155)의 측면에 고정되고, 상기 내부하우징(210)의 후단은 상기 외부하우징(200)의 내부로 삽입되며, 그 선단부는 상기 외부하우징(200)의 외부로 돌출된 구조를 갖는다.
상기 외부하우징(200)의 선단부에는 볼(230)이 장착되며, 상기 볼(230)은 상기 외부하우징(200)의 선단부에서 회전되는 구조를 갖고 있으며, 상기 볼(230)의 외주면 일측에는 볼베어링(220)이 밀착되어 상기 볼(230)이 원활하게 회전되도록 한다.
상기 외부하우징(200)의 내부에는 탄성부재(240)가 장착되고, 상기 탄성부재(240)는 상기 외부하우징(200)을 바깥쪽으로 탄성지지하여, 상기 외부하우징(200)이 외부로 돌출될 수 있도록 한다.
상기 싱크로나이징기어(155)가 왼쪽으로 움직이면, 상기 볼(230)이 상기 2단플레이트(170)의 측면에 밀착되고, 상기 싱크로나이징기어(155)와 상기 2단플레이트(170)의 회전속도 차이에 의해서 상기 볼(230)이 회전하고, 상기 탄성부재(240)의 탄성력을 이기고 상기 외부하우징(200)이 상기 내부하우징(210)의 내부로 삽입되면서, 변속 충격을 저감시킨다.
상기 싱크로나이징기어(155)가 더 회전하면, 상기 2단삽입유닛(165b)의 상기 볼(230), 상기 외부하우징(200), 및 상기 내부하우징(210)이 상기 1단체결홀(135) 안으로 순차적으로 삽입된다.
상기 2단플레이트(170)와 상기 1단플레이트(130)는 원형의 링 형태를 갖는 것이 바람직하고, 상기 1단체결홀(135)과 상기 2단체결홀(160)은 상기 2단플레이트(170)와 상기 1단플레이트(130)를 따라서 설정된 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 모터
105: 축베어링
110: 2단기어
115: 1단기어
120: 입력샤프트
125: 스플라인부
130: 2단플레이트
135: 2단체결홀
140: 변속샤프트
145: 돌기
150: 홈
155: 싱크로나이징기어
160: 2단체결홀
165a: 1단삽입유닛
165b: 2단삽입유닛
170: 2단플레이트
200: 외부하우징
210: 내부하우징
220: 볼베어링
230: 볼
240: 탄성부재

Claims (7)

  1. 모터와 연결되어 회전하는 입력샤프트;
    상기 입력샤프트와 함께 회전하되, 그 축방향으로 슬라이딩되도록 상기 입력샤프트에 설치되며, 양측면에는 1단삽입유닛과 2단삽입유닛이 돌출되어 형성되는 싱크로나이징기어;
    상기 싱크로나이징기어의 양측면과 마주하도록 배치되고, 상기 입력샤프트에서 회전되도록 설치되는 1단기어와 2단기어;
    상기 싱크로나이징기어와 마주하는 상기 1단기어와 상기 2단기어에 고정되되, 상기 1단삽입유닛과 상기 2단삽입유닛이 삽입되는 1단체결홀과 2단체결홀이 각각 형성되는 1단플레이트와 2단플레이트; 및
    상기 1단삽입유닛이 상기 1단체결홀에 삽입되거나, 상기 2단삽입유닛이 상기 2단체결홀에 삽입되어 상기 싱크로나이징기어의 회전력을 상기 1단기어나 상기 2단기어로 전달하도록 상기 싱크로나이징기어를 축방향으로 움직이는 변속샤프트; 를 포함하는 전기차용 변속 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 입력샤프트가 상기 싱크로나이징기어의 회전중심을 관통하여 배치되고, 상기 입력샤프트와 상기 싱크로나이징기어는 서로 스플라인 결합되는 것을 특징으로 하는 전기차용 변속 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 입력샤프트가 상기 1단기어와 상기 2단기어의 회전중심부를 관통하여 배치되고, 상기 1단기어와 상기 입력샤프트 사이 및 상기 2단기어와 상기 입력샤프트 사이에는 축베어링이 개재되는 것을 특징으로 하는 전기차용 변속 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 1단플레이트와 상기 2단플레이트는 원형의 링 형태를 갖고 있으며, 상기 1단체결홀 또는 상기 2단체결홀은 상기 1단플레이트와 상기 2단플레이트를 따라서 일정 간격을 두고 배열되는 것을 특징으로 하는 전기차용 변속 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 싱크로나이징기어의 양측면에 고정되는 상기 1단삽입유닛 또는 상기 2단삽입유닛은,
    상기 싱크로나이징기어의 측면에 고정되는 외부하우징;
    상기 외부하우징에 삽입되고, 그 선단부는 외부로 돌출된 내부하우징; 및
    상기 내부하우징의 선단부의 내부에 회전가능하게 장착되고, 그 일측은 외부로 돌출되는 볼; 을 포함하는 전기차용 변속 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 외부하우징의 내부에 설치되어 상기 내부하우징을 외측 방향으로 탄성지지하는 탄성부재를 포함하는 전기차용 변속 시스템.
  7. 제5항에서,
    상기 외부하우징에는 상기 볼의 외주면 일측과 밀착되는 볼베어링이 구비된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속 시스템.
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