KR20120055340A

KR20120055340A - 전기 차량용 변속기

Info

Publication number: KR20120055340A
Application number: KR1020100117030A
Authority: KR
Inventors: 최선진; 김영범; 김민철
Original assignee: (주)브이이엔에스
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-31

Abstract

본 발명은 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축; 복수의 기어의 조합으로 이루어지고, 상기 복수의 기어 중 적어도 하나가 상기 입력축과 연결되어 상기 입력축의 회전속도 및 회전방향을 변경할 수 있는 유성기어세트; 상기 유성기어세트와 연결되어, 상기 유성기어에 의해 회전하는 출력축을 포함하고, 상기 입력축과 상기 출력축은 동일선상에 배치되는 컴팩트한 전기 차량용 변속기에 관한 것이다.

Description

전기 차량용 변속기{Transmission for electric vehicle}

본 발명은 전기 차량용 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컴팩트(Compact)한 전기 차량용 변속기에 관한 것이다.

최근 친환경 경향과 함께 사회의 이슈로 두드러지게 된 것이 전기 차량이다. 전기 차량은 휘발유나, 경유 등의 화석연료를 이용하여 동력을 얻는 엔진이 아닌 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 얻는 모터를 이용하여 작동한다. 따라서, 이산화탄소의 배출이 없어 친환경 차량으로 각광받고 있다.

일반적인 엔진의 차량은 일정한 속도에서 토크가 최대가 되는 데 대하여 달리기 시작할 때에는 더 강한 토크와 낮은 회전을 필요로 하며, 속도가 빨라짐에 따라 토크보다도 회전속도가 필요하게 된다.

그래서 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때에는 회전속도를 줄임과 동시에 토크를 늘려 주고, 속도가 빨라짐에 따라 회전을 높이는 역할을 하는 것이 변속기이다. 이에 일반적인 엔진 차량의 변속기는 1단에서 5단까지의 변속단계로 이루어져 있다.

그러나 전기 차량의 모터는 회전속도를 저속에서 고속까지 무단으로 부드럽게 변환할 수 있다. 이러한 특성상 반드시 변속기가 필요하지는 않다, 하지만, 모터는 엔진보다 상대적으로 작은 동력을 발생하는 바, 높은 토크가 필요할 경우에는 변속기를 사용하게 된다. 따라서, 일반적으로 전기 차량용 변속기는 무단에서 1단까지의 변속단계까지의 변속단계로 이루어져 있다.

종래의 전기 차량용 변속기는 입력출과 출력축이 동일선상에 위치하며, 변속을 위해서 보조축을 사용한다. 따라서, 입력축과 출력축이 동일선상에 위치하므로 두 기어가 맞닿는 곳은 서로 회전차가 발생하여 일반적으로 트러스트 베어링(Thrust bearing)을 적용하여 마모에 대비하게 된다.

또한, 종래의 전기 차량용 변속기는 헬리컬 기어를 사용하여 변속하였는데, 헬리켈기어의 특성상 축방향으로 추력이 발생하여, 트러스트 베어링에 힘이 가해진다. 그런데 전기 차량의 모터의 경우, 일반 엔진의 2배이상의 고속 출력을 하게 되는 이경우 트러스트 베어링은 헬리켈기어에 의해 큰 추력을 받아 파손되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 전기 차량용 변속기는 입력/출력의 2개 축으로 연결되어서 두 축이 동일한 동심도를 유지하는게 어려운 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유성기어세트를 장착하여 컴팩트한 전기차량용 변속기를 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 차량용 변속기는 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축; 복수의 기어의 조합으로 이루어지고, 상기 복수의 기어 중 적어도 하나가 상기 입력축과 연결되어 상기 입력축의 회전속도 및 회전방향을 변경할 수 있는 유성기어세트; 상기 유성기어세트와 연결되어, 상기 유성기어에 의해 회전하는 출력축을 포함하고, 상기 입력축과 상기 출력축은 동일선상에 배치된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 전기 차량용 변속기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째,　유성기어세트를 사용하여 제품을 컴팩트하게 하는 장점이 있다.

둘째,　고 rpm을 출력하는 모터에 대해서도 적용가능하다는 장점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 변속기의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A부의 단면도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어세트의 분해사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 변속기의 작동상태를 나타낸 도면이다.

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 차량용 변속기(10)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 변속기의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A부의 단면도이다.

도 1와 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 변속기(10)는 입력축(100), 유성기어세트(300) 및 출력축(200)을 포함한다.

입력축(100)은 배터리로부터 전기를 공급받아 전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전한다.

입력축(100)은 출력출(200)과 동일선상에 배치되어 변속기(10)의 크기를 작게 할 수 있다.

입력축(100)은 후술할 태양기어(310)와 연결된다. 이에 유성기어세트(300)는 구동하게 된다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 후술할 다른 기어나 캐리어(330)와 연결될 수도 있다.

유성기어세트(300)는 복수의 기어의 조합으로 이루어지고, 복수의 기어 중 적어도 하나가 입력축(100)과 연결되어 입력축(100)의 회전속도 및 회전방향을 변경할 수 있다. 본 실시예에서는 태양기어(310)와 입력축(100)이 연결된다.

유성기어세트(300)는 복수의 기어가 항상 맞물려 있어서 회전이 정숙하고, 회전력의 전달은 여러 개의 기어열에 의하여 이루어지므로 기존의 변속기(10)에 사용되는 기어장치에 비하여 각 기어이(Gear Teeth)가 받는 부하가 작고, 동기화(Synchronization)가 되지 않아도 변속할 수 있으므로 입력축(100)에 의해 전달되는 모터의 동력을 차단하지 않고 변속이 가능하다.

유성기어세트(300)는 중심에 배치되는 태양기어(310)와; 태양기어(310)와 맞물리는 복수의 유성기어(320)와; 복수의 유성기어(320)와 맞물리는 링기어(340)와; 복수의 유성기어(320)의 중심축을 연결하는 캐리어(330)를 포함한다. 본 실시예에서는 유성기어(320)는 3개가 구비된다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 유성기어(320)의 수는 달라질 수 있다.

태양기어(310)는 상술한 바와 같이 입력축(100)과 연결되어 구동된다.

캐리어(330)는 3개의 유성기어(320)의 중심축을 연결하며, 본 실시예에서는 삼각형으로 형성된다. 또한 캐리어(330)는 복수의 유성기어(320)가 태양기어(310)를 중심으로 공전함에 따라 회전하게 된다.

캐리어(330)는 출력축(200)과 연결되어 있는바, 캐리어(330)가 회전함에 따라 출력축(200)이 회전하게 된다.

출력축(200)은 유성기어세트(300)와 연결되어, 유성기어세트(300)에 의해 회전한다. 본 실시예에서는 상술한 캐러어와 캐리어(330)와 연결되어 회전하게 되고, 이로서 바퀴에 동력을 전달하게 된다.

또한 출력축(200)은 입력축(100)과 동일선상에 배치된다. 따라서 다른 변속기(10)에 비하여 설치공간을 적게 차지하게 된다.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어세트의 분해사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어세트(300)는 태양기어(310), 복수의 유성기어(320), 캐리어(330), 링기어(340)를 포함한다.

태양기어(310)는 유성기어세트(300)의 중심에 배치되고, 입력축(100)과 연결되어 모터의 동력을 전달받아 구동하게 된다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 입력축(100)은 태양기어(310)와 연결되지 않을 수 있다.

또한 태양기어(310)는 3개의 유성기어(320)와 맞물려 있다. 본 실시예에서는 태양기어(310)는 유성기어(320)의 외경보다 크게 형성된다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 태양기어(310)의 외경이 유성기어(320)의 외경보다 작게 형성될 수 있다.

복수의 유성기어(320)는 3개가 구비되며, 태양기어(310)와 맞물려있다. 또한 유성기어(320)의 중심축은 캐리어(330)와 연결되어 있어, 복수의 유성기어(320)가 태양기어(310)를 중심으로 공전할 경우 캐리어(330)를 회전시키게 된다. 또한 유성기어(320)는 회전하면서 태양기어(310)를 중심으로 공전한다.

캐리어(330)는 3개의 유성기어(320)의 중심축을 연결하는바, 삼각형으로 형성된다. 또한 중간영역에 태양기어(310)가 배치되는 중공부를 형성한다.

캐리어(330)는 상술한 유성기어(320)에 의해 회전하게 되고, 출력축(200)과 연결되어서 출력축(200)에 동력을 전달한다.

링기어(340)는 내측면에 형성된 기어이와 복수의 유성기어(320)와 맞물린다. 링기어(340)는 회전하지 못하게 고정된다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 링기어(340)는 회전할 수 있다.

일반적으로 유성기어세트(300)의 링기어(340), 캐리어(330), 유성기어(320) 및 태양기어(310)는 강도가 높은 스틸재질로 이루어져 높은 동력을 출력축(200)에 전달할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전기 차량용 변속기의 작용을 설명하면 다음과 같다

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 변속기의 작동상태를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량용 변속기(10)는 상술한 입력축(100), 유성기어세트(300), 출력축(200)을 포함하고, 상술한 유성기어세트(300)는 링기어(340), 캐리어(330), 복수의 유성기어(320) 및 태양기어(310)를 포함한다.

모터는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 발생시킨다. 모터에서 발생한 동력은 입력축(100)에 전달되며, 입력축(100)은 모터에서 발생한 동력에 의해 회전하게 된다.

본 실시예에서는 모터의 동력에 의해 입력축(100)은 시계방향으로 회전한다. 입력축(100)과 연결되어 구동되는 태양기어(310)는 입력축(100)이 시계방향으로 회전함에 따라 같이 시계방향으로 회전하게된다.

태양기어(310)의 외측면에 3개의 유성기어(320)가 맞물려있다. 그리고, 3개의 유성기어(320)는 삼각형을 이루며 태양기어(310)의 외측면에 배치된다. 또한 복수의 유성기어(320)는 태양기어(310)와 링기어(340) 사이에 배치되어, 태양기어(310)와 링기어(340)에 맞물린다.

유성기어(320)는 태양기어(310)가 시계방향으로 회전하면 반시계방향으로 자전하게 된다. 또한 유성기어(320)는 반시계방향으로 자전할 경우, 태양기어(310)를 중심으로 하여 태양기어(310)의 외측면을 시계방향으로 공전하게 된다.

또한, 유성기어(320)의 공전속도는 태양기어(310)의 회전속도보다 느리다.

캐리어(330)는 3개의 유성기어(320)의 중심축을 연결하는 삼각형으로 형성된다. 또한, 상술한 바와 같이 중간영역에 태양기어(310)가 배치될 수 있도록 홀이 형성된다.

캐리어(330)는 3개의 유성기의 중심축과 연결되어 있어서, 유성기어(320)가 태양기어(310)를 중심으로 공전할 경우, 캐리어(330)도 회전하게 된다.

캐리어(330)는 유성기어(320)가 태양기어(310)를 중심으로 시계방향으로 공전하는바. 시계방향으로 회전한다. 또한 캐리어(330)는 유성기어(320)의 공전속도와 동일한 속도로 회전한다. 따라서, 캐리어(330)의 회전속도는 태양기어(310)의 회전속도보다 느리다.

캐리어(330)는 출력축(200)과 연결되어 있어, 출력축(200)에 동력을 전달한다. 또한, 캐리어(330)의 회전속도는 태양기어(310)의 회전속도보다 느린바, 출력축(200)이 입력축(100)보다 느린 회전속도와 높은 토크를 가지도록 한다.

링기어(340)는 고정되어 있어 회전하지 않는다. 또한, 상술한 3개의 유성기어(320)와 맞물려 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 링기어(340)가 회전할 수도 있다.

출력축(200)은 캐리어(330)와 연결되어 있어서, 시계방향으로 회전한다. 또한 출력축(200)은 상술한 태양기어(310), 유성기어(320) 및 캐리어(330)의 관계에 의해, 입력축(100)의 회전속도보다 작은 회전속도로 회전한다, 다만, 출력축(200)은 입력축(100)의 토크보다 높은 토크를 발생한다.

따라서, 본 실시예에서는 전기 차량에 높은 토크가 요구될 때 변속기(10)가 작동하게 된다.

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
200: 출력축 300: 유성기어세트
310: 태양기어 320: 유성기어
330: 캐리어 340: 링기어

Claims

전기적으로 구동되는 모터의 동력에 의해 회전하는 입력축;
복수의 기어의 조합으로 이루어지고, 상기 복수의 기어 중 적어도 하나가 상기 입력축과 연결되어 상기 입력축의 회전속도 및 회전방향을 변경할 수 있는 유성기어세트;
상기 유성기어세트와 연결되어, 상기 유성기어에 의해 회전하는 출력축을 포함하고,
상기 입력축과 상기 출력축은 동일선상에 배치되는 전기 차량용 변속기.
제1항에 있어서,
상기 유성기어세트는,
중심에 배치되는 태양기어와; 상기 태양기어와 맞물리는 복수의 유성기어와; 상기 복수의 유성기어와 맞물리는 링기어와; 상기 복수의 유성기어의 중심축을 연결하는 캐리어를 포함하는 전기 차량용 변속기.
제2항에 있어서,
상기 유성기어는 3개가 구비되는 전기 차량용 변속기.
제2항에 있어서,
상기 태양기어는 상기 유성기어의 외경보다 크게 형성되는 전기 차량용 변속기.
제1항에 있어서,
상기 입력축과 상기 출력축은 동일선상에 배치되는 전기 차량용 변속기.
제2항에 있어서,
상기 입력축은 상기 태양기어와 연결되고,
상기 출력축은 상기 캐리어와 연결되는 전기 차량용 변속기.