KR20120055335A - 전기 자동차용 변속기 및 전기 자동차 - Google Patents

전기 자동차용 변속기 및 전기 자동차 Download PDF

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최선진
김영범
김민철
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(주)브이이엔에스
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    • 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
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • 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
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms

Abstract

본 발명은 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축; 상기 입력축상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어와 입력2단기어; 상기 입력축과 연결되어 회전하고, 상기 입력1단기어와 입력2단기어 사이에 배치되는 동기화장치를 포함하고, 상기 동기화장치는 축방향으로 슬라이드되면서, 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시켜서 변속시 클러치가 필요없으며 2단변속이 가능한 전기 자동차의 변속기에 관한 것이다.

Description

전기 자동차용 변속기 및 전기 자동차{Transmission for electric vehicle and Electric vehicle}
본 발명은 전기 자동차용 변속기 및 전기 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클러치없이 2단 변속이 가능한 전기 자동차용 변속기와 변속기의 장착공간을 최대화할 수 있는 전기 자동차에 관한 것이다.
최근 친환경 경향과 함께 사회의 이슈로 두드러지게 된 것이 전기 자동차이다. 전기 자동차는 휘발유나, 경유 등의 화석연료를 이용하여 동력을 얻는 엔진이 아닌 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 얻는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없고, 모터의 에너지효율은 엔진의 에너지효율보다 높아 친환경 자동차로 각광받고 있다.
그러나 전기 자동차는 전기적으로 구동되는 모터를 사용하는데, 모터는 엔진에 비해 발생 동력이 매우 작다. 따라서 큰 동력이 필요할 경우에 변속기를 사용한다. 그러나, 종래의 전기 차량용 변속기는 무단에서 1단까지의 변속단계까지의 변속단계로 이루어져 있다.
따라서, 종래의 전기 차량용 변속기는 단일 변속비로 차량성능의 만족도에 한계가 있는 문제점과 1단까지만 변속이 가능하여 연비 향상의 한계가 있는 문제점이 있었다.
또한, 전기 자동차는 변속기의 용량성이 상품성을 결정짓는 매우 중요한 요소인데 종래의 전기 자동차는 변속기의 종방향의 장착공간에 제한이 있는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동기화 장치를 적용하여 클러치없이 2단 변속이 가능한 전기 차량용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 클러치를 적용하지 않고, 모터와 변속기를 직결시켜 컴팩트(Compact)한 전기 차량용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 변속기의 장착공간을 확보하고, 주행상 쏠림 현상을 방지하는 전기 차량용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 변속기는, 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축; 상기 입력축상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어와 입력2단기어; 상기 입력축과 연결되어 회전하고, 상기 입력1단기어와 입력2단기어 사이에 배치되는 동기화장치를 포함하고, 상기 동기화장치는 축방향으로 슬라이드되면서, 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시킨다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차는 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축; 상기 입력축상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어와 입력2단기어; 상기 입력축과 연결되어 회전하고, 상기 입력1단기어와 입력2단기어 사이에 배치되며, 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시키는 동기화장치; 상기 입력1단기어와 맞물리는 출력1단기어; 상기 입력2단기어와 맞물리는 출력2단기어; 상기 출력1단기어와 출력2단기어와 연결되어 회전하는 출력축; 및 상기 출력축과 연결되어 회전하는 전달기어를 포함하여 상기 모터의 동력을 변경하는 변속기와; 상기 전달기어와 연결되어 상기 변경된 모터의 동력을 전달받는 차동장치와; 상기 차동장치와 연결되어 회전하는 한쌍의 드라이브축을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 전기 차량용 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　클러치를 사용하지 않고 2단 변속이 가능한 장점이 있다.
둘째,　클러치를 사용하지 않는바 컴팩트(Compact)한 제품을 생산할 수 있는 장점도 있다.
셋째,　변속기의 장착공간을 확보하여 상품성을 향상시키는 장점도 있다.
넷째, 주행상 쏠림 현상을 방지할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 변속기를 나타낸 평면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 동기화 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 나타낸 평면도이다
도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전기 자동차용 변속기(10)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 변속기를 나타낸 평면도이고, 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 동기화 장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 1 과 도 2을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 변속기(10)는 전기적으로 구동되는 모터(미도시)의 동력을 변경하는 역할을 한다. 또한 전기 자동차의 변속기(10)는 입력축(100), 입력1단기어(110), 입력2단기어(120), 동기화장치(130), 출력1단기어(210), 출력2단기어(220), 출력축(200) 및 전달기어(230)를 포함한다.
입력축(100)은 전기적으로 구동되는 모터(미도시)의 동력에 의해 회전된다. 모터(미도시)는 배터리에서 공급되는 전기에너지를 이용하여 동력을 발생시킨다. 입력축(100)은 모터(미도시)와 연결되어서 모터(미도시)의 동력에 의해 회전된다.
입력축(100)은 외주면에 후술할 허브(131)가 연결되는 영역에 스플라인이 형성된다. 또한 입력축(100)은 출력축(200)과 평행하게 배치된다.
입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 입력축(100)상에 배치되고, 상이한 외경을 가진다. 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 입력축(100)상에 배치될 뿐 입력축(100)과 연결되지는 않는다. 다만 동기화 장치(130)와 연결되면, 동기화 장치(130)로부터 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 후술할 클러치링(133)이 연결되는 경사면을 형성한다. 일반적으로 경사면은 7도의 경사로 이루어 진다.
입력1단기어(110)는 입력2단기어(120)보다 외경이 작게 형성되며, 출력1단기어(210)와 맞물리게 된다. 자세한 사항은 후술한다.
입력2단기어(120)는 입력1단기어(110)보다 외경이 크게 형성되며, 출력2단기어(220)와 맞물리게 된다. 자세한 사항은 후술한다.
동기화장치(130)는 입력축(100)과 연결되어 회전하고, 입력1단기어(110)아 입력2단기어(120) 사이에 배치된다.
또한 동기화장치(130)는 축방향으로 슬라이드되면서, 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결되어 입력축(100)과 동기화시킨다.
동기화장치(130)는 입력축(100)과 연결되어 회전되는 허브(131); 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결되는 슬리브(132); 및 슬리브(132)에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 연결되어 입력축(100)과 동기화시키는 클러치링(133)을 포함하는 한다.
허브(131)는 입력축(100)의 외주면에 형성된 스플라인에 연결된다. 따라서 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
허브(131)는 외주면에 후술할 복수의 키(134)가 결합되는 홈이 형성된다. 일반적으로 홈은 120도 간격으로 3개가 형성된다.
또한 허브(131)는 외주면에 슬리브(132)의 내주면이 축방향으로 슬라이드되어 연결된다. 따라서 일반적으로 허브(131)의 외주면은 후술할 슬리브(132)의 내주면과 맞물리는 기어형으로 형성된다.
슬리브(132)는 내주면에 허브(131)의 외주면이 연결된다. 또한 슬리브(132)는 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결된다. 따라서 슬리브(132)는 허브(131)의 외주면과 선택된 상기 기어와 함께 연결된다. 이에 선택된 상기 기어는 허브(131)로부터 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
일반적으로 슬리브(132)의 내주면은 허브(131)의 외주면과 맞물리는 기어형으로 형성된다.
슬리브(132)의 외주면은 사용자의 작동에 의해 움직이는 시프트포크가 연결될 수 있는 홈이 파져있다. 이에 슬리브(132)는 시프트포크에 의해 축방향으로 슬라이드 되면서 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결된다.
클러치 링(133)은 슬리브(132)에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 연결되며, 선택된 상기 기어를 입력축(100)과 동기화 시킨다.
상술한 동기화란 입력축(100)상에서 자유로이 회전하는 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 클러치 링(133)이 연결되면, 접촉마찰을 매개로 하여 입력축(100)과 연결된 상기 기어의 회전속도가 같아져서 슬리브(132)가 연결된 상기 기어와 용이하게 맞물리게 되는 과정을 말한다. (이하 동기화의 뜻은 동일하다)
전기 자동차는 클러치를 사용하지 않고, 모터(미도시)와 변속기(10)가 직결되어 있다. 여기서 동기화장치(130)는 클러치와 동일한 기능을 수행한다.
출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)는 출력축(200)과 연결된다. 따라서 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220) 중 어느 하나가 회전하게 되면 출력축(200)이 회전하게 된다.
출력1단기어(210)는 입력1단기어(110)와 맞물리고, 출력2단기어(220)는 출력1단기어(210)와 맞물린다.
출력1단기어(210)는 출력2단기어(220)보다 외경이 크다. 따라서 상술한 바와 같이 입력1단기어(110)가 입력2단기어(120)보다 외경이 작은바, 입력1단기어(110)와 출력1단기어(210)의 기어비는 입력2단기어(120)와 출력2단기어(220)의 기어비보다 크다.
따라서, 출력1단기어(210)가 회전할 경우, 출력축(200)에 출력2단기어(220)가 회전하는 경우보다 작은 회전속도와 큰 토크를 전달한다. 따라서, 큰 동력이 필요할 경우에 변속된다.
출력축(200)은 출력1단기어(210), 출력2단기어(220) 및 전달기어(230)와 연결된다.
출력축(200)은 출력1단기어(210) 및 출력2단기어(220) 중 어느 하나로부터 동력을 전달받으며, 출력축(200)은 전달받은 동력을 전달기어(230)에 전달한다.
출력축(200)은 입력축(100)과 평행하게 배치된다. 따라서 모터(미도시)의 동력의 변경이 용이하게 이루어 진다.
출력축(200)은 상술한 바와 같이 출력1단기어(210)가 회전할 경우가 출력2단기어(220)가 회전할 경우보다 작은 회전속도와 큰 토크를 전달받아 회전된다.
전달기어(230)는 출력축(200)에 연결되어 회전한다. 또한 전달기어(230)는 후술할 차동장치(300)에 구비된 구동기어(310)와 맞물린다. 따라서, 전달기어(230)는 출력축(200)의 동력을 차동장치(300)에 전달하게 된다. 자세한 사항은 도 4 내지 도 6를 참고하여 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 전기 자동차를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 나타낸 평면도이고, 도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차를 나타낸 평면도이다.
도 3내지 도5을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차는 변속기(10), 차동장치(300), 드라이브축(410,420)을 포함한다.
변속기(10)는 모터(미도시)의 동력을 변경할 수 있다. 또한 변속기(10)는 전기적으로 구동되는 모터(미도시)의 동력에 의해 회전하는 입력축(100); 입력축(100)상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120); 입력축(100)과 연결되어 회전하고, 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120) 사이에 배치되며, 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결되어 입력축(100)과 동기화시키는 동기화장치(130); 입력1단기어(110)와 맞물리는 출력1단기어(210); 입력2단기어(120)와 맞물리는 출력2단기어(220); 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)와 연결되어 회전하는 출력축(200); 및 출력축(200)과 연결되어 회전하는 전달기어(230)를 포함한다.
입력축(100)은 모터(미도시)의 동력을 전달받아 회전되는 바, 모터(미도시)의 동력에 따라 회전속도와 토크가 달라진다. 또한 입력축(100)은 외주면의 허브(131)가 연결되는 영역에 스플라인이 형성된다.
입력축(100)은 출력축(200)과 드라이브축(410,420)과 평행하게 배치된다. 따라서 모터(미도시)의 동력이 드라이브축(410,420)까지 용이하게 전달된다.
입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 입력축(100)과 연결되지 않는다. 다만, 동기화 장치(130)와 연결되면 동기화 장치(130)로부터 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 후술할 클러치링(133)이 연결되는 경사면을 형성한다. 일반적으로 경사면은 7도로 경사진다.
입력1단기어(110)는 입력2단기어(120)보다 외경이 작게 형성되며, 출력1단기어(210)와 맞물리게 된다.
입력2단기어(120)는 입력1단기어(110)보다 외경이 크게 형성되며 출력2단기어(220)와 맞물리게 된다.
동기화장치(130)는 입력축(100)과 연결되어 회전되는 허브(131); 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결되는 슬리브(132); 및 슬리브(132)에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 연결되어 입력축(100)과 동기화시키는 클러치링(133)을 포함하는 한다.
허브(131)는 입력축(100)의 외주면에 형성된 스플라인에 연결된다. 따라서 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전된다.
허브(131)는 외주면에 후술할 복수의 키(134)가 결합되는 홈이 형성된다. 일반적으로 홈은 120도 간격으로 3개가 형성된다.
또한 허브(131)는 외주면에 슬리브(132)의 내주면이 축방향으로 슬라이드되어 연결된다. 따라서 일반적으로 허브(131)의 외주면은 후술할 슬리브(132)의 내주면과 맞물리는 기어형으로 형성된다.
슬리브(132)는 내주면에 허브(131)의 외주면이 연결된다. 또한 슬리브(132)는 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결된다. 따라서 슬리브(132)는 허브(131)의 외주면과 선택된 상기 기어와 함께 연결된다. 이에 선택된 상기 기어는 허브(131)로부터 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
일반적으로 슬리브(132)의 내주면은 허브(131)의 외주면과 맞물리는 기어형으로 형성된다.
슬리브(132)의 외주면은 사용자의 작동에 의해 움직이는 시프트포크가 연결될 수 있는 홈이 파져있다. 이에 슬리브(132)는 축방향으로 슬라이드 되면서 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결된다.
클러치 링(133)은 슬리브(132)에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 연결되며, 선택된 상기 기어를 입력축(100)과 동기화 시킨다.
출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)는 출력축(200)과 연결된다. 따라서 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220) 중 어느 하나가 회전하게 되면 출력축(200)이 회전하게 된다.
출력1단기어(210)는 입력 1단기어와 맞물리고, 출력2단기어(220)는 출력1단기어(210)와 맞물린다.
출력1단기어(210)는 출력2단기어(220)보다 외경이 크다. 따라서 상술한 바와 같이 입력1단기어(110)가 입력2단기어(120)보다 외경이 작은바, 입력1단기어(110)와 출력1단기어(210)의 기어비는 입력2단기어(120)와 출력2단기어(220)의 기어비보다 크다.
따라서, 출력1단기어(210)가 회전할 경우, 출력축(200)에 출력2단기어(220)가 회전하는 경우보다 작은 회전속도와 큰 토크를 전달한다. 따라서, 큰 동력이 필요할 경우에는 동기화장치(130)는 입력1단기어(110)와 연결되어 변속되는 것이 바람직하다.
출력축(200)은 출력1단기어(210), 출력2단기어(220) 및 전달기어(230)와 연결된다.
출력축(200)은 출력1단기어(210) 및 출력2단기어(220) 중 어느 하나로부터 동력을 전달받으며, 출력축(200)은 전달받은 동력을 전달기어(230)에 전달한다.
출력축(200)은 입력축(100) 및 후술할 드라이브축(410,420)과 평행하게 배치된다. 따라서 모터(미도시)의 동력이 용이하게 드라이브축(410,420)으로 전달되다.
전달기어(230)는 출력축(200)에 연결되어 회전한다. 또한 전달기어(230)는 차동장치(300)에 구비된 구동기어(310)와 맞물린다. 따라서, 전달기어(230)는 출력축(200)의 동력을 차동장치(300)에 전달하게 된다.
전달기어(230)는 후술할 구동기어(310)의 외경보다 작다. 따라서 차동장치(300)에 작은 회전속도와 큰 토크를 전달한다.
도 4를 참조하면, 전달기어(230)는 변속기(10)가 장착되는 공간이 최대한 확보되도록 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)보다 차량의 내측으로 배치된다. 정확하게 설명하면, 전기 자동차의 전후방향의 중간지점으로 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)보다 더 가까이 배치된다.
변속기(10)는 용량성이 상품성을 결정짓는 매우 중요한 요소인데, 전달기어(230)가 상술한 바와 같이 차량의 내측으로 배치되면, 변속기(10)는 종방향의 공간을 크게 할 수 있어 변속기(10)의 용량성을 확보할 수 있다. 또한 후술할 드라이브 축의 장착 각도상 유리해지며, 그 결과 주행상 쏠림현상을 방지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 전달기어(230)는 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220) 사이에 배치될 수도 있다. 이에 변속기(10)의 크기가 컴팩트(Compact)하게 되고, 변속기(10)의 무게 또한 절감할 수 있다.
차동장치(300)는 전달기어(230)와 맞물리는 구동기어(310)가 구비되고, 구동기어(310)는 전달기어(230)와 맞물려서 회전된다. 이에 차동장치(300)는 전달기어(230)와 연결되어 변속기(10)에 의해 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달받는다.
구동기어(310)는 전달기어(230)보다 외경이 크다. 따라서 차동장치(300)에 작은 회전속도와 큰 토크를 전달한다.
차동장치(300)는 양측에 한쌍의 드라이브 축이 연결된다. 또한 차동장치(300)는 내부에 복수의 베벨기어를 구비하고 드라이브축(410,420)은 상기 베벨기어에 연결되어 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달받는다.
드라이브축(410,420)은 차동장치(300)의 양측에 연결되어 회전하는 한쌍으로 이루어지며, 한쌍의 드라이브축(410,420)은 길이가 상이하다.
드라이브 축의 길이가 상이한 것은 전기 자동차의 특성상 모터(미도시)와 변속기(10)가 직결되어 차량의 내부에 배치되기 때문이다. 따라서, 변속기(10)는 차량의 공간의 제약상 드라이브 축의 중간에 배치되기가 어렵다.
도 4와 도 5을 참조하면, 전달기어(230)가 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)사이에 배치되는 경우에 좌측 드라이브축(420)의 길이(A)가 우측 드라이브축(410)의 길이(B)보다 작다.
또한, 전달기어(230)가 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)보다 차량내측으로 배치되는 경우에 좌측 드라이브축(420)의 길이(C)가 우측 드리아브축(410)의 길이(D)보다 작다.
그러나, 상술한 길이를 비교하면 A<C 이고, B>D 인바, 를 비교할 수 있다.
따라서, 전달기어(230)가 출력1단기어(210)와 출력2단기어(220)보다 차량의 내측에 배치되는 경우가 좌측 드라이브축(420)의 길이를 확보할 수 있어서 드라이브축(410,420)의 장착 각도가 유리해지고, 각도 균형도 극대화 할 수 있다.
또한 드라이브축(410,420)은 입력축(100) 및 출력축(200)과 평행하게 배치된다. 따라서, 모터(미도시)의 동력이 드라이브축(410,420)까지 용이하게 전달될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기 자동차용 변속기와 전기 자동차의 작용을 설명하면 다음과 같다.
배터리로부터 공급받은 전기에너지에 의해 모터(미도시)가 구동되면 모터(미도시)는 동력을 발생시킨다.
입력축(100)은 모터(미도시)로부터 동력을 전달받아 회전하게 되고, 이에 입력축(100)에 연결된 상술한 허브(131)가 회전하게 된다. 다만, 입력1단기어(110)와 입력2단기어(120)는 입력축(100)상에 배치될 뿐 입력축(100)과 연결되지는 않는다. 다만, 동기화 장치(130)와 연결되면, 동기화 장치(130)로부터 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
상술한 슬리브(132)가 사용자의 작동에 의해서 움직이는 시프트 포크에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120) 중 어느 하나와 연결된다.
또한, 슬리브(132)에 의해 입력1단기어(110) 및 입력2단기어(120)의 경사면 중 어느 하나와 연결되는 클러치링(133)은 입력축(100)과 상기 연결된 기어와 동기화 시킨다.
따라서 상기 연결된 기어는 동기화 장치(130)에 의해 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 된다. 이하 본 실시예에서는 이해를 명확히 하기 위해 입력1단기어(110)가 동기화장치(130)와 연결된 것으로 본다.
입력1단기어(110)가 동기화 장치(130)에 의해 입력축(100)의 동력을 전달받아 회전하게 되면, 입력1단기어(110)와 맞물려있는 출력1단기어(210)가 회전하게 된다. 이에 모터(미도시)의 동력이 변경된다.
출력1단기어(210)는 출력축(200)과 연결되어 있고. 출력축(200)에 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달한다.
일반적으로 전기 자동차에 변속기(10)를 장착하지 않으나, 모터(미도시)의 토크가 크지 않아서 큰 토크가 필요할 경우에 변속기(10)를 장착한다. 따라서, 입력1단기어(110)와 출력1단기어(210)가 회전함으로써 출력축(200)에 모터(미도시)의 토크보다 큰 토크를 전달한다.
출력축(200)은 출력1단기어(210)로부터 동력을 전달받아 회전하게 되고, 출력축(200)에 연결되어 있는 전달기어(230)에 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달한다.
전달기어(230)는 차동장치(300)에 구비된 구동기어(310)와 맞물려있어 구동기어(310)를 회전시킨다. 이에 차동장치(300)에 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달하게 된다.
차동장치(300)는 구동기어(310)를 통해 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달받고, 전달받은 동력을 복수의 베벨기어를 이용하여 한쌍의 드라이브축(410,420)에 전달한다.
드라이브축(410,420)은 차동장치(300)의 양측에 배치되고, 차동장치(300)로부터 변경된 모터(미도시)의 동력을 전달받아 회전하게 된다.
이에 드라이브축(410,420)에 연결된 타이어도 같이 회전하게 되면서 전기자동차가 움직인다.
또한 동기화장치(130)가 입력2단기어(120)와 연결되는 경우에도 전기자동차는 상술한 바와 동일한 방법으로 작용한다. 다만, 입력2단기어(120)는 입력1단기어(110)의 외경보다 크고 출력2단기어(220)는 출력1단기어(210)보다 외경이 작아서, 입력2단기어(120)와 출력2단기어(220)의 기어비가 입력1단기어(110)와 출력1단기어(210)의 기어비보다 작다. 이에 출력축(200)은 출력1단기어(210)가 회전하는 경우보다 작은 동력을 전달받는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10: 변속기 100: 입력축
110: 입력1단기어 120: 입력2단기어
130: 동기화 장치 131: 허브
132: 슬리브 133: 클러치링
134: 키 200: 출력축
210: 출력1단기어 220: 출력2단기어
230: 전달기어 300: 차동장치
310: 구동기어 410, 420: 드라이브축

Claims (16)

  1. 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축;
    상기 입력축상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어와 입력2단기어;
    상기 입력축과 연결되어 회전하고, 상기 입력1단기어와 입력2단기어 사이에 배치되는 동기화장치를 포함하고,
    상기 동기화장치는 축방향으로 슬라이드되면서, 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시키는 전기 자동차용 변속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력1단기어와 입력2단기어는 경사면이 형성되고,
    상기 동기화 장치는
    상기 입력축과 연결되어 회전되는 허브;
    상기 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되는 슬리브; 및
    상기 슬리브에 의해 상기 입력1단기어 및 입력2단기어의 경사면 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시키는 클러치링을 포함하는 전기 자동차용 변속기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력1단기어는 상기 입력2단기어보다 외경이 작은 전기 자동차용 변속기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력1단기어와 맞물리는 출력1단기어; 상기 입력2단기어와 맞물리는 출력2단기어; 및 상기 출력1단기어와 출력2단기어와 연결되어 회전하는 출력축을 더 포함하는 전기 자동차용 변속기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입력1단기어와 상기 출력1단기어의 기어비가 상기 입력2단기어와 상기 출력2단기어의 기어비보다 크게 하기 위해, 상기 입력1단기어는 상기 입력2단기어보다 외경이 작고, 상기 출력1단기어는 상기 출력2단기어보다 외경이 큰 전기 자동차용 변속기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 출력축과 연결되어 회전하는 전달기어을 더 포함하는 전기 자동차용 변속기.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 입력축과 상기 출력축은 평행하게 배치되는 전기 자동차용 변속기.
  8. 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축;
    상기 입력축상에 배치되고, 상이한 외경을 가진 입력1단기어와 입력2단기어;
    상기 입력축과 연결되어 회전하고, 상기 입력1단기어와 입력2단기어 사이에 배치되며, 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 입력축과 동기화시키는 동기화장치;
    상기 입력1단기어와 맞물리는 출력1단기어;
    상기 입력2단기어와 맞물리는 출력2단기어;
    상기 출력1단기어와 출력2단기어와 연결되어 회전하는 출력축; 및
    상기 출력축과 연결되어 회전하는 전달기어를 포함하여 상기 모터의 동력을 변경하는 변속기와;
    상기 전달기어와 연결되어 상기 변경된 모터의 동력을 전달받는 차동장치와;
    상기 차동장치와 연결되어 회전하는 한쌍의 드라이브축을 포함하는 전기 자동차.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 한쌍의 드라이브축은 길이가 상이한 전기 자동차.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 입력1단기어와 입력2단기어는 경사면이 형성되고,
    상기 동기화 장치는
    상기 입력축과 연결되어 회전되는 허브;
    상기 축방향으로 슬라이드되면서 선택적으로 상기 입력1단기어 및 입력2단기어 중 어느 하나와 연결되는 슬리브; 및
    상기 슬리브에 의해 상기 입력1단기어 및 입력2단기어의 경사면 중 어느 하나와 연결되어 상기 주축과 동기화시키는 클러치링을 포함하는 전기 자동차.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 입력1단기어와 상기 출력1단기어의 기어비가 상기 입력2단기어와 상기 출력2단기어의 기어비보다 크게 하기 위해, 상기 입력1단기어는 상기 입력2단기어보다 외경이 작고, 상기 출력1단기어는 상기 출력2단기어보다 외경이 큰 전기 자동차.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전달기어는 상기 변속기가 장착되는 공간이 최대한 확보되도록 상기 출력1단기어와 출력2단기어보다 차량의 내측으로 배치되는 전기 자동차.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 전달기어는 상기 출력1단기어와 출력2단기어사이에 배치되는 전기 자동차.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전달기어는 상기 구동기어의 외경보다 작은 전기 자동차.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 입력축, 상기 출력축, 상기 드라이브축은 평행하게 배치되는 전기 자동차.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 차동장치는 상기 전달기어와 맞물려서 동력을 전달받는 구동기어를 구비하는 전기 자동차.
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