KR20170018220A

KR20170018220A - 전기차 변속기

Info

Publication number: KR20170018220A
Application number: KR1020150111510A
Authority: KR
Inventors: 박종윤; 김연호; 최재영; 김경하
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2017-02-16
Also published as: US20170037936A1; CN106438872A; KR101755818B1; US10041568B2; CN106438872B

Abstract

전기차 변속기는 동력을 입력받도록 배치된 입력축과; 상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과; 상기 입력축과 출력축을 연결할 수 있는 외접기어쌍들로 이루어져, 서로 다른 변속비를 형성할 수 있도록 구비된 다수의 변속단기어유닛과; 상기 다수의 변속단기어유닛 중 어느 하나를 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태와 불가능한 상태 사이로 전환할 수 있도록 구비된 동기치합장치와; 상기 다수의 변속단기어유닛들 중 최저의 변속비를 가진 변속단기어유닛 보다 더 낮은 기어비를 제공하도록 서로 치합된 상태로 상기 입력축과 출력축에 구비된 외접기어쌍으로 이루어진 서보기어유닛과; 상기 서보기어유닛에 의해 상기 입력축과 출력축 사이의 동력전달이 이루어지는 정도를 조절할 수 있도록 구비된 서보클러치를 포함하여 구성된다.

Description

전기차 변속기{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 차량의 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기로 동작하는 모터가 변속기 입력축에 연결된 전기차량용 변속기의 구조 및 그 제어방법에 관한 기술이다.

전기차는 전기로 구동되는 모터를 탑재하여, 상기 모터에서 출력되는 동력으로 차량을 구동시킨다.

상기 모터는 종래 내연기관인 엔진과 달리, 저속 영역에서부터 비교적 고속 영역에 이르기까지 출력되는 토크의 특성이 비교적 우수하여, 모터만의 속도 및 토크 조절로 차량의 구동이 가능하지만, 변속기를 탑재하면, 모터의 크기와 용량 대비 보다 우수한 동력 성능을 발휘할 수 있다.

따라서, 전기차에서는 모터로부터의 동력을 구동륜으로 전달하는 과정에서 토크와 속도를 조절할 수 있는 변속기를 구비하되, 종래 내연기관과 함께 사용되던 변속기와는 달리 비교적 적은 변속단을 구비한 변속기를 장착하여, 변속기의 장착에 따른 중량과 비용 등의 증가는 최소화하면서, 모터의 크기와 용량을 줄이면서도, 종래 내연기관 차량에 준하는 동력성능을 확보하고자 하는 노력이 이루어지고 있다.

비교적 간단한 구성으로 저렴하게 구성할 수 있으면서도, 동력전달 효율이 우수한 변속메커니즘으로, 종래 수동변속기에서 사용하는 싱크로메시 방식이 있는데, 이 경우에는 변속시 출력축으로 제공되는 토크가 완전히 차단되는 토크인터럽션이 발생하여 변속감이 매우 저하되는 경향이 있다.

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 1019940013931 A

본 발명은 간단한 구성과 저렴한 비용으로 구성되면서도, 토크인터럽션을 방지하며 변속감이 우수하여 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차 변속기는

동력을 입력받도록 배치된 입력축과;

상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;

상기 입력축과 출력축을 연결할 수 있는 외접기어쌍들로 이루어져, 서로 다른 변속비를 형성할 수 있도록 구비된 다수의 변속단기어유닛과;

상기 다수의 변속단기어유닛 중 어느 하나를 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태와 불가능한 상태 사이로 전환할 수 있도록 구비된 동기치합장치와;

상기 다수의 변속단기어유닛들 중 최저의 변속비를 가진 변속단기어유닛 보다 더 낮은 기어비를 제공하도록 서로 치합된 상태로 상기 입력축과 출력축에 구비된 외접기어쌍으로 이루어진 서보기어유닛과;

상기 서보기어유닛에 의해 상기 입력축과 출력축 사이의 동력전달이 이루어지는 정도를 조절할 수 있도록 구비된 서보클러치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 변속단기어유닛은 상기 입력축에 설치된 외접기어와 상기 출력축에 설치된 외접기어 중 어느 하나는 설치된 축에 회전이 구속된 상태로 설치되고, 나머지 하나는 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태로 설치되며;

상기 동기치합장치는 상기 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태의 외접기어를 그 설치된 축에 회전을 구속함에 의해, 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태로 전환하도록 구성될 수 있다.

상기 변속단기어유닛들은 상대적으로 높은 변속비의 제1단변속단기어유닛과, 상대적으로 낮은 변속비의 제2단변속단기어유닛으로 구성되고;

상기 제1단변속단기어유닛은 상기 입력축에 회전이 구속된 제1구동기어와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제1피동기어로 이루어지며;

상기 제2단변속단기어유닛은 상기 입력축에 회전이 구속된 제2구동기어와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제2피동기어로 이루어지며;

상기 동기치합장치는 상기 출력축의 축 방향 양쪽으로 향하는 두 직선스트로크에 의해 상기 제1피동기어 또는 제2피동기어를 각각 상기 출력축에 대해 회전이 구속되거나 해제되는 상태로 전환할 수 있도록 설치되도록 할 수 있다.

상기 서보기어유닛은 상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 서보구동기어와, 상기 출력축에 회전이 구속된 서보피동기어로 이루어지고;

상기 서보클러치는 상기 입력축과 상기 서보구동기어 사이에 설치되어, 상기 입력축의 축방향 변위에 따라 상기 입력축과 서보구동기어 사이의 동력전달 정도를 조절할 수 있도록 구성된 원추클러치로 구성될 수 있다.

상기 입력축에는 차량의 구동력을 제공하는 모터가 직결된 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기차 변속기 제어방법은,

현재 변속단으로부터 목표 변속단으로 파워 온 변속 명령이 발생되면, 입력축으로부터 출력축으로의 토크전달이 서보기어유닛을 통해 이루어지도록, 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 서보클러치를 마찰시키는 서보접속단계와;

상기 서보접속단계 이후, 상기 컨트롤러가 동기치합장치를 작동시켜 동기치합장치와 현재 변속단의 치합상태를 해제하는 중립조작단계와;

상기 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 목표 변속단과 동기치합장치를 동기시키는 동기화단계와;

상기 동기화단계 완료 시, 상기 컨트롤러가 상기 동기치합장치를 작동시켜서 동기치합장치와 목표 변속단의 치합상태를 형성하는 목표단실현단계와;

상기 목표단실현단계 완료 후, 상기 컨트롤러가 상기 서보클러치를 해제하도록 작동시키는 변속완료단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 서보기어유닛의 변속비는 상기 현재 변속단의 기어비 및 목표 변속단의 기어비 보다 작고;

상기 중립조작단계는 상기 서보접속단계의 수행으로 상기 현재 변속단의 토크 전달 상태가 상기 서보기어유닛으로 이전되었을 때 수행되도록 할 수 있다.

상기 동기화단계에서는 서보클러치를 작동시키는 힘을 제어하는 force 제어로, 입력축 속도가 상기 입력축에 직결된 모터의 목표 속도에 동기되도록 할 수 있다.

본 발명은 간단한 구성과 저렴한 비용으로 구성되는 변속기를 전기차 제공하여, 차량에 탑재되는 모터의 크기와 용량을 비교적 작게 구성할 수 있도록 하여 차량의 제작 비용을 저감하고 연비를 향상시킬 수 있도록 하면서도, 우수한 동력 성능을 확보할 수 있고, 특히 변속시 토크인터럽션 및 충격의 발생을 방지하여 변속감이 우수하게 확보될 수 있도록 하여 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차 변속기의 구성도,
도 2는 도 1의 변속기가 파워온 업쉬프트를 수행하는 상태를 설명한 도면,
도 3은 도 1의 변속기가 파워온 다운쉬프트를 수행하는 상태를 설명한 도면,
도 4는 도 1의 변속기가 파워온 업쉬프트를 수행하는 예를 도시한 순서도,
도 5는 도 1의 변속기가 파워온 다운쉬프트를 수행하는 예를 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 전기차 변속기의 실시예는, 동력을 입력받도록 배치된 입력축(IN)과; 상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축(OUT)과; 상기 입력축과 출력축을 연결할 수 있는 외접기어쌍들로 이루어져, 서로 다른 변속비를 형성할 수 있도록 구비된 다수의 변속단기어유닛과; 상기 다수의 변속단기어유닛 중 어느 하나를 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태와 불가능한 상태 사이로 전환할 수 있도록 구비된 동기치합장치(SS)와; 상기 다수의 변속단기어유닛들 중 최저의 변속비를 가진 변속단기어유닛 보다 더 낮은 기어비를 제공하도록 서로 치합된 상태로 상기 입력축과 출력축에 구비된 외접기어쌍으로 이루어진 서보기어유닛(SBU)과; 상기 서보기어유닛에 의해 상기 입력축과 출력축 사이의 동력전달이 이루어지는 정도를 조절할 수 있도록 구비된 서보클러치(SC)를 포함하여 구성된다.

상기 입력축(IN)에는 차량의 구동력을 제공하는 모터(M)가 직결되어 있고, 상기 모터(M)와 동기치합장치(SS) 및 상기 서보클러치(SC)는 컨트롤러(CLR)가 제어할 수 있도록 구성하고 있다.

상기 변속단기어유닛은 상기 입력축에 설치된 외접기어와 상기 출력축에 설치된 외접기어 중 어느 하나는 설치된 축에 회전이 구속된 상태로 설치되고, 나머지 하나는 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태로 설치된다.

상기 동기치합장치(SS)는 상기 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태의 외접기어를 그 설치된 축에 회전을 구속함에 의해, 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태로 전환하도록 구성된다.

본 실시예에서, 상기 변속단기어유닛들은 상대적으로 높은 변속비의 제1단변속단기어유닛(SGU1)과, 상대적으로 낮은 변속비의 제2단변속단기어유닛(SGU2)으로 구성되어, 총 2단의 변속단을 제공할 수 있다.

상기 제1단변속단기어유닛(SGU1)은 상기 입력축에 회전이 구속된 제1구동기어(D1)와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제1피동기어(P1)로 이루어지며, 상기 제2단변속단기어유닛(SGU2)은 상기 입력축에 회전이 구속된 제2구동기어(D2)와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제2피동기어(P2)로 이루어진다.

상기 동기치합장치(SS)는 상기 출력축의 축 방향 양쪽으로 향하는 두 직선스트로크에 의해 상기 제1피동기어(P1) 또는 제2피동기어(P2)를 각각 상기 출력축에 대해 회전이 구속되거나 해제되는 상태로 전환할 수 있도록 설치된다.

즉, 상기 동기치합장치는 상기 출력축에 설치되어, 구비하고 있는 슬리브를 상기 제1피동기어에 일체로 연결된 클러치기어에 치합시켜서, 상기 제1피동기어를 출력축에 대해 회전이 구속되도록 하거나, 상기 슬리브를 상기 제2피동기어에 일체로 연결된 클러치기어에 치합시켜서 상기 제2피동기어를 출력축에 대해 회전이 구속되도록 하거나, 둘 다 해제한 중립상태를 구현할 수 있도록 구성된 것이다.

물론, 상기 동기치합장치는 상기 제1피동기어를 출력축에 연결하거나 차단하기 위한 것과 제2피동기어를 출력축에 연결하거나 차단하기 위한 것을 별도로 구비할 수도 있다.

또한, 상기 제1변속단기어유닛(SGU1)과 제2변속단기어유닛(SGU2)의 구성을, 상기 제1구동기어와 제2구동기어가 상기 입력축에 대해 회전 가능하게 하고, 제1피동기어와 제2피동기어는 출력축에 회전이 구속되게 구성하면, 상기 동기치합장치는 상기 제1구동기어와 제2구동기어를 각각 상기 입력축에 연결하거나 차단하도록 상기 입력축에 설치하여 구성할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 서보기어유닛(SBU)은 상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 서보구동기어(DS)와, 상기 출력축에 회전이 구속된 서보피동기어(PS)로 이루어진다.

상기 서보기어유닛(SBU)은 상술한 바와 같이, 상기 다수의 변속단기어유닛들 중 최저의 변속비를 가진 변속단기어유닛보다 더 낮은 기어비를 제공하도록 구성된다.

즉, 본 실시예에서, 상기 서보기어유닛은 제1단변속단기어유닛과 제2단변속단기어유닛의 변속비보다 작은 변속비를 가지도록 구성되는 것으로서, 예컨대, 제1단변속단기어유닛(SGU1)의 변속비가 3.3이고, 제2단변속단기어유닛(SGU2)의 변속비가 1.8이면, 상기 서보기어유닛(SBU)의 변속비는 1.75 정도로 설정하는 것이다.

이는, 실질적으로 변속이 이루어지는 과정 중, 동기치합장치를 현재 변속단으로부터 해제할 때, 보다 정확하게는 동기치합장치의 슬리브를 현재 변속단의 클러치기어로부터 이탈시킬 때, 충격이 발생하지 않고 원활하게 중립상태로 동기치합장치의 슬리브를 이동시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 서보클러치(SC)는 상기 입력축(IN)과 상기 서보구동기어(DS) 사이에 설치되어, 상기 입력축의 축방향 변위에 따라 상기 입력축과 서보구동기어 사이의 동력전달 정도를 조절할 수 있도록 구성된 원추클러치로 구성된다.

물론, 상기 서보구동기어를 입력축에 회전이 구속되도록 설치하고, 상기 서보피동기어를 출력축에 회전 가능하게 설치하면, 상기 서보클러치는 상기 출력축에 설치되어 상기 출력축과 서보피동기어 사이의 동력 전달 정도를 조절할 수 있도록 하는 원추클러치로 구성할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 변속기의 본 발명에 따른 제어방법은, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 현재 변속단으로부터 목표 변속단으로 파워 온 변속 명령이 발생되면, 입력축으로부터 출력축으로의 토크전달이 서보기어유닛을 통해 이루어지도록, 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 서보클러치를 마찰시키는 서보접속단계(S10)와; 상기 서보접속단계 이후, 상기 컨트롤러가 동기치합장치를 작동시켜 동기치합장치와 현재 변속단의 치합상태를 해제하는 중립조작단계(S20)와; 상기 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 목표 변속단과 동기치합장치를 동기시키는 동기화단계(S30)와; 상기 동기화단계 완료 시, 상기 컨트롤러가 상기 동기치합장치를 작동시켜서 동기치합장치와 목표 변속단의 치합상태를 형성하는 목표단실현단계(S40)와; 상기 목표단실현단계 완료 후, 상기 컨트롤러가 상기 서보클러치를 해제하도록 작동시키는 변속완료단계(S50)를 포함하여 구성된다.

물론, 상기 서보기어유닛(SBU)의 변속비는 상기 현재 변속단의 기어비 및 목표 변속단의 기어비 보다 작고, 상기 중립조작단계(S20)는 상기 서보접속단계(S10)의 수행으로 상기 현재 변속단을 통한 토크 전달 상태가 상기 서보기어유닛(SBU)을 통한 토크 전달상태로 이전되었을 때 수행된다.

상기 동기화단계(S30)에서는 서보클러치를 작동시키는 힘을 제어하는 force 제어로, 입력축 속도가 상기 입력축에 직결된 모터의 목표 속도에 동기되도록 하는 것이 바람직하다.

도 2와 도 4를 참조하여, 파워온 업쉬프트시의 본 발명 변속기의 거동과 그 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.

도 2의 a상태는 1속으로 구동하고 있는 상태로서, 모터의 동력은 1단구동기어와 1단피동기어를 통해 변속되어 출력축으로 인출되고 있으며, 이때 물론 동기치합장치는 1단피동기어를 출력축에 연결하여 상호 회전을 구속하고 있는 상태이다.

도 2의 b상태는 서보접속단계(S10)로서, 운전자가 가속페달을 밟아서 상위 변속단으로 변속이 이루어져야 하는 파워온 업쉬프트의 명령이 발생하면, 상기 컨트롤러가 상기 서보클러치를 제어하여 마찰력이 발생되도록 하는 것이다.

상기와 같이 서보클러치(SC)에서 마찰력이 발생하면, 서보기어유닛의 변속비가 1단 변속비보다 더 작으므로, 지금까지 1단구동기어로부터 1단피동기어로 전달되던 토크가 점차 서보기어유닛을 통해 전달되기 시작하게 되고, 1단구동기어와 1단피동기어 사이는 토크 전달이 거의 이루어지지 않게 되는 순간이 발생하게 된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 이때, 상기 중립조작단계(S20)를 수행하여, 상기 동기치합장치의 슬리브가 1단피동기어의 클러치기어로부터 이탈될 때, 충격이나 소음이 발생하지 않고 부드럽게 빠지도록 하는 것이다.

물론, 상기 서보기어유닛(SBU)을 통해 입력축의 토크가 출력축으로 전달되고 있으므로, 변속기에서는 토크인터럽션 현상이 방지되어 출력축으로 지속적으로 차량의 구동에 필요한 토크의 전달이 이루어지게 되는 것으로서, 도 2의 c상태에 표현되고 있다.

상기 컨트롤러(CLR)는 이후, 상기 서보클러치(SC)를 제어하여 동기화를 수행한다. 즉, 상기 입력축 속도가 상기 입력축에 직결된 모터의 목표 속도에 동기되도록 하여, 결과적으로 목표 변속단과 동기치합장치가 동기되면, 도 2의 d상태와 같이, 동기치합장치의 슬리브를 목표 변속단인 2단의 2단피동기어의 클러치기어에 결합하여 상기 목표단실현단계(S40)를 수행한다.

이후, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 서보클러치(SC)를 해제하여, 도 2의 e상태로 함으로써, 파워온 업쉬프트 변속을 완료한다.

따라서, 동기치합장치를 현재 변속단과 결합된 상태로부터 목표 변속단에 결합시키는 변속과정 중에, 출력축으로 전달되는 토크가 차단되는 토크인터럽션이 방지됨과 아울러, 동기치합장치의 중립 해제시에 충격 없이 원활한 중립형성 조작이 가능하게 되어, 궁극적으로 차량의 변속감을 향상시켜서 상품성 증대에 기여하게 되는 것이다.

도 3과 도 5는 파워온 다운쉬프트의 상황을 설명한 것으로서, 본 실시예에서는 현재단인 2단 상태로부터 목표단인 1단 상태로 변속하는 과정을 설명하고 있다.

도 3의 a상태는 2속으로 구동하고 있는 상태로서, 모터의 동력은 2단구동기어와 2단피동기어를 통해 변속되어 출력축으로 인출되고 있으며, 이때 물론 동기치합장치는 2단피동기어를 출력축에 연결하여 상호 회전을 구속하고 있는 상태이다.

도 3의 b상태는 서보접속단계(S10)로서, 운전자가 가속페달을 밟아서 하위 변속단으로 변속이 이루어져야 하는 파워온 다운쉬프트의 명령이 발생하면, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 서보클러치(SC)를 제어하여 마찰력이 발생되도록 하는 것이다.

상기와 같이 서보클러치(SC)에서 마찰력이 발생하면, 서보기어유닛의 변속비가 2단 변속비보다 더 작으므로, 지금까지 2단구동기어로부터 2단피동기어로 전달되던 토크가 점차 서보기어유닛을 통해 전달되기 시작하게 되고, 2단구동기어와 2단피동기어 사이는 토크 전달이 거의 이루어지지 않게 되는 순간이 발생하게 된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 이때, 상기 중립조작단계(S20)를 수행하여, 상기 동기치합장치의 슬리브가 2단피동기어의 클러치기어로부터 이탈될 때, 충격이나 소음이 발생하지 않고 부드럽게 빠지도록 하는 것이다.

물론, 상기 서보기어유닛(SBU)을 통해 입력축의 토크가 출력축으로 전달되고 있으므로, 변속기에서는 토크인터럽션 현상이 방지되어 출력축으로 지속적으로 차량의 구동에 필요한 토크의 전달이 이루어지게 되는 것으로서, 도 3의 c상태에 표현되고 있다.

상기 컨트롤러(CLR)는 이후, 상기 서보클러치(SC)를 제어하여 동기화를 수행한다. 즉, 상기 입력축 속도가 상기 입력축에 직결된 모터의 목표 속도에 동기되도록 하여, 결과적으로 목표 변속단과 동기치합장치가 동기되면, 도 3의 d상태와 같이, 동기치합장치의 슬리브를 목표 변속단인 1단의 1단피동기어의 클러치기어에 결합하여 상기 목표단실현단계(S40)를 수행한다.

여기서, 상기 서보클러치(SC)의 제어는 상기 중립조작단계 이전의 서보접속단계에서는 서보클러치의 마찰력이 증가되는 방향으로 제어하다가, 상기 중립조작단계(S20)가 완료되고 상기 동기화단계(S30)에 접어들면, 상기 서보클러치(SC)의 마찰력이 약간 감소하는 방향으로 force 제어를 하여, 모터가 직결된 입력축의 속도가 목표 변속단과의 동기속도로 상승하도록 하여 동기를 수행한다.

이후, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 서보클러치(SC)를 해제하여, 도 3의 e상태로 함으로써, 파워온 다운쉬프트 변속을 완료한다.

따라서, 상기 파워온 업쉬프트와 마찬가지로 본 파워온 다운쉬프트 과정 중에, 출력축으로 전달되는 토크가 차단되는 토크인터럽션이 방지됨과 아울러, 동기치합장치의 중립 해제시에 충격 없이 원활한 중립형성 조작이 가능하게 되어, 궁극적으로 차량의 변속감을 향상시켜서 상품성 증대에 기여하게 되는 것이다.

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.

IN; 입력축
OUT; 출력축
M; 모터
CLR; 컨트롤러
SGU1; 제1변속단기어유닛
SGU2; 제2변속단기어유닛
SBU; 서보기어유닛
SC; 서보클러치
S10; 서보접속단계
S20; 중립조작단계
S30; 동기화단계
S40; 목표단실현단계
S50; 변속완료단계

Claims

동력을 입력받도록 배치된 입력축과;
상기 입력축에 평행하게 배치된 출력축과;
상기 입력축과 출력축을 연결할 수 있는 외접기어쌍들로 이루어져, 서로 다른 변속비를 형성할 수 있도록 구비된 다수의 변속단기어유닛과;
상기 다수의 변속단기어유닛 중 어느 하나를 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태와 불가능한 상태 사이로 전환할 수 있도록 구비된 동기치합장치와;
상기 다수의 변속단기어유닛들 중 최저의 변속비를 가진 변속단기어유닛 보다 더 낮은 기어비를 제공하도록 서로 치합된 상태로 상기 입력축과 출력축에 구비된 외접기어쌍으로 이루어진 서보기어유닛과;
상기 서보기어유닛에 의해 상기 입력축과 출력축 사이의 동력전달이 이루어지는 정도를 조절할 수 있도록 구비된 서보클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 변속단기어유닛은 상기 입력축에 설치된 외접기어와 상기 출력축에 설치된 외접기어 중 어느 하나는 설치된 축에 회전이 구속된 상태로 설치되고, 나머지 하나는 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태로 설치되며;
상기 동기치합장치는 상기 설치된 축에 대해 회전이 자유로운 상태의 외접기어를 그 설치된 축에 회전을 구속함에 의해, 상기 입력축과 출력축 사이의 동력 전달이 가능한 상태로 전환하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 변속단기어유닛들은 상대적으로 높은 변속비의 제1단변속단기어유닛과, 상대적으로 낮은 변속비의 제2단변속단기어유닛으로 구성되고;
상기 제1단변속단기어유닛은 상기 입력축에 회전이 구속된 제1구동기어와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제1피동기어로 이루어지며;
상기 제2단변속단기어유닛은 상기 입력축에 회전이 구속된 제2구동기어와, 상기 출력축에 회전 가능하게 설치된 제2피동기어로 이루어지며;
상기 동기치합장치는 상기 출력축의 축 방향 양쪽으로 향하는 두 직선스트로크에 의해 상기 제1피동기어 또는 제2피동기어를 각각 상기 출력축에 대해 회전이 구속되거나 해제되는 상태로 전환할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 서보기어유닛은 상기 입력축에 회전 가능하게 설치된 서보구동기어와, 상기 출력축에 회전이 구속된 서보피동기어로 이루어지고;
상기 서보클러치는 상기 입력축과 상기 서보구동기어 사이에 설치되어, 상기 입력축의 축방향 변위에 따라 상기 입력축과 서보구동기어 사이의 동력전달 정도를 조절할 수 있도록 구성된 원추클러치로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 입력축에는 차량의 구동력을 제공하는 모터가 직결된 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기.
현재 변속단으로부터 목표 변속단으로 파워 온 변속 명령이 발생되면, 입력축으로부터 출력축으로의 토크전달이 서보기어유닛을 통해 이루어지도록, 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 서보클러치를 마찰시키는 서보접속단계와;
상기 서보접속단계 이후, 상기 컨트롤러가 동기치합장치를 작동시켜 동기치합장치와 현재 변속단의 치합상태를 해제하는 중립조작단계와;
상기 컨트롤러가 서보클러치를 제어하여 목표 변속단과 동기치합장치를 동기시키는 동기화단계와;
상기 동기화단계 완료 시, 상기 컨트롤러가 상기 동기치합장치를 작동시켜서 동기치합장치와 목표 변속단의 치합상태를 형성하는 목표단실현단계와;
상기 목표단실현단계 완료 후, 상기 컨트롤러가 상기 서보클러치를 해제하도록 작동시키는 변속완료단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차 변속기 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 서보기어유닛의 변속비는 상기 현재 변속단의 기어비 및 목표 변속단의 기어비 보다 작고;
상기 중립조작단계는 상기 서보접속단계의 수행으로 상기 현재 변속단의 토크 전달 상태가 상기 서보기어유닛으로 이전되었을 때 수행되는 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 동기화단계에서는 서보클러치를 작동시키는 힘을 제어하는 force 제어로, 입력축 속도가 상기 입력축에 직결된 모터의 목표 속도에 동기되도록 하는 것
을 특징으로 하는 전기차 변속기 제어방법.