KR20210001584A

KR20210001584A - 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20210001584A
Application number: KR1020190077885A
Authority: KR
Inventors: 김정진
Original assignee: 주식회사 카펙발레오
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2021-01-06

Abstract

전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 제1 요소로 입력축에 연결되고, 제2 요소로 출력축에 연결되며, 제3 요소로 고정부에 가변적으로 연결되는 유성기어; 상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버; 상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하며 서로 연결되는 원웨이 클러치; 상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버; 상기 프론트 커버와 상기 제2 요소의 사이에서 상기 제2 요소에 연결되고, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부; 및 축 방향을 기준으로, 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 사이에서 상기 와전류 토크 발생부에 구성되며, 상기 출력축의 회전속도에 따라 발생되는 원심력으로 작동하는 상기 와전류 토크 발생부에 의해 상기 프론트 커버와 상기 백 커버에 각각 선택적으로 접촉되면서, 상기 제2 요소와 상기 프론트 커버를 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구; 을 포함한다.

Description

전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법 {DRY TYPE TORQUE CONVERTER FOR ELECTRIC VEHICLE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자기력(electromagnetic force)과 유성기어를 이용하여 구동모터의 동력을 감속기로 전달하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.

한편, 최근 에너지 효율과 환경오염 문제에 대한 관심이 날로 커지면서 내연기관 자동차를 실질적으로 대체할 수 있는 친환경 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이러한 친환경 자동차는 보통 연료전지나 전기를 동력원으로 하여 구동되는 전기 자동차나, 엔진과 배터리를 이용하여 구동되는 하이브리드 자동차로 구분된다.

이러한 친환경 차량 중, 전기자동차는 엔진 및 변속기를 대신하여 구동모터를 사용해 발생된 구동력을 이용하는 바, 유체의 흐름을 이용해 작동하는 종래의 토크 컨버터 적용이 어렵다.

이로 인해, 전기자동차에는 구동모터의 초기 고토크 및 제어의 편의성으로 인하여 내연기관 자동차와 달리, 1단 감속기를 주로 적용하고 있는 실정이다. 최근에는 모터 사이즈 축소 및 연비 상승을 위하여, 다단 감속기의 개발이 진행되고 있다.

그러나 다단 감속기는 클러치 액추에이터, 기어 액추에이터 및 변속기 제어유닛(TCU) 등의 부가적인 전장품이 추가적으로 필요하기 때문에 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이에 따라, 전기자동차에서 감속기를 대신하여 유체 유동방식이 아닌 건식 토크 컨버터의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전장품을 추가하지 않으므로 원가적으로 유리하고, 전기자동차의 구동모터와 인버터의 사이즈를 줄일 수 있으며, 초기 구동 시에는 구동모터의 소모전류를 감소시킬 수 있도록 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유성기어를 이용한 토크 증배, 와전류를 이용한 속도비 상승, 및 록업 기구를 이용한 구동력의 직접 전달을 모두 수행함으로써, 종래의 유체식 토크 컨버터의 기능을 모두 구현하도록 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 제1 요소로 입력축에 연결되고, 제2 요소로 출력축에 연결되며, 제3 요소로 고정부에 가변적으로 연결되는 유성기어; 상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버; 상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하며 서로 연결되는 원웨이 클러치; 상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버; 상기 프론트 커버와 상기 제2 요소의 사이에서 상기 제2 요소에 연결되고, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부; 및 축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 사이에서 상기 제2 요소에 구성되며, 상기 출력축의 회전속도에 따라 발생되는 원심력으로 작동하는 상기 와전류 토크 발생부와 연동하여 상기 프론트 커버와 상기 백 커버에 각각 선택적으로 접촉되면서, 상기 제2 요소와 상기 프론트 커버를 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구; 를 포함한다.

상기 와전류 토크 발생부는 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에서 원주방향으로 장착되는 다수개의 영구자석; 원심력에 의해 상기 제2 요소로부터 반경방향 외측을 향하여 선택적으로 슬라이드 이동 가능하도록 상기 제2 요소에 연결되는 적어도 하나의 원심부재; 및 도전성을 가지며, 상기 영구자석에 마주하게 배치되도록 반경 방향을 기준으로 상기 원심부재의 외주면에 장착되는 도전체 패드; 를 포함할 수 있다.

상기 영구자석은 상기 프론트 커버의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치될 수 있다.

상기 영구자석은 상기 프론트 커버에 축 방향을 기준으로 설정된 길이를 갖는 장착 링을 통해 장착될 수 있다.

상기 원심부재는 원호 형상으로 형성되며, 반경방향을 기준으로 내주면 중앙에는 상기 제2 요소에 형성된 연결로드에 슬라이드 이동 가능하게 끼워지는 연결부가 일체로 형성될 수 있다.

상기 연결로드는 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 각각 형성되고, 상기 제2 요소는 상기 연결로드들의 사이에서 원주방향을 따라 상기 연결로드와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성되는 장착부를 더 포함하며, 상기 장착부에는 축 방향으로 양측에 가이드 돌기가 형성될 수 있다.

상기 연결부는 반경방향 외측에서 축 방향으로 형성되는 힌지축을 더 포함하고, 상기 원심부재는 상기 연결로드가 상기 연결부에 삽입된 상태에서, 상기 힌지축과 상기 프론트 커버를 향하여 배치된 상기 가이드 돌기에 힌지 연결되는 탄성부재를 통해 상기 제2 요소에 연결될 수 있다.

상기 록업 기구는 축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 내측면에 대응하여 상기 제2 요소의 양측에서 각각 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 록업 플레이트; 상기 출력축의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 상기 원심부재가 반경방향 외측을 향하여 슬라이드 이동될 경우, 상기 록업 플레이트를 상기 프론트 커버와 상기 백 커버 측으로 각각 이동시키도록 각각의 상기 록업 플레이트와 상기 연결부의 사이에서 축 방향을 기준으로 상기 연결부의 양측에 각각 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 롤러; 및 각각의 상기 록업 플레이트에 대응하여 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 내측면에 장착되는 마찰부재; 를 포함할 수 있다.

상기 록업 플레이트는 반경방향을 기준으로 설정 길이를 갖는 링 형상으로 형성되며, 상기 롤러에 대응하는 일면에는 상기 롤러에 구름 접촉되는 적어도 하나의 접촉부가 돌출 형성될 수 있다.

상기 접촉부는 축 방향을 기준으로 상기 제2 요소를 향하는 상기 록업 플레이트의 일면에 원주방향을 따라 다수개가 이격된 위치에 각각 형성될 수 있다.

상기 접촉부에는 상기 롤러에 구름 접촉되는 캠면이 일체로 형성될 수 있다.

상기 캠면은 상기 제1 요소의 회전 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 갈수록 축 방향으로 길이가 길어질 수 있다.

상기 록업 플레이트는 상기 가이드 돌기에 대응하여 형성된 가이드 홀을 통하여 상기 가이드 돌기에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

상기 록업 플레이트는 상기 롤러에 의해 축 방향으로 슬라이드 이동될 경우, 각각의 상기 가이드 홀에 삽입되는 상기 가이드 돌기에 의해 축 방향 이동이 가이드 될 수 있다.

상기 록업 플레이트는 상기 출력축의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전될 경우, 상기 입력축과 상기 출력축이 직접 연결되도록 반경방향 외측으로 이동된 상기 원심부재에 의해 각각의 상기 마찰부재에 밀착되면서, 상기 제1 요소에 연결된 상기 프론트 커버와 상기 제2 요소를 직접 연결할 수 있다.

상기 원심부재는 상기 출력축의 회전속도가 증가됨에 따라 반경방향 외측으로 이동하면서 상기 영구자석과 상기 도전체 패드의 사이에서 와전류를 발생시키고, 상기 출력축의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전되면, 상기 록업 플레이트를 상기 마찰부재에 마찰 접촉시켜 록업 기능을 수행할 수 있다.

상기 와전류 토크 발생부는 상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 상기 출력축의 속도에 따라 분리, 또는 와전류 토크로 동력을 전달할 수 있다.

상기 제1 요소는 선기어이고, 상기 제2 요소는 캐리어이며, 상기 제3 요소는 링기어 일 수 있다.

상기 와전류 토크 발생부는 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비될 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법은 입력축에 연결되는 제1 요소, 출력축에 연결되는 제2 요소, 고정부에 가변적으로 연결되는 제3 요소, 및 설정된 기어비에 의한 속도비를 가지는 유성기어에서, 상기 기어비에 의한 속도비에서 상기 제3 요소와 상기 고정부 사이에 구비되는 원웨이 클러치의 작동 제어로 상기 제3 요소를 고정 제어하여 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 증배하는 제1단계; 상기 출력축의 속도 증가에 따라 상기 기어비에 의한 속도비 이상에서 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 구비되는 와전류 토크 발생부의 작동 제어로 상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 와전류에 의하여 발생되는 와전류 토크로 동력을 전달하여 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 전달하는 제2 단계; 및 상기 기어비에 의한 속도비 이상인 상태에서 상기 출력축의 속도 증가에 따라 상기 와전류 토크 발생부의 원심부재에 의해 작동하도록 록업 플레이트, 롤러 및 마찰부재를 포함하는 록업 기구의 작동 제어로 상기 록업 플레이트가 상기 마찰부재에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소를 직접 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결시키는 제3 단계; 를 포함한다.

상기 제1 단계는 상기 원웨이 클러치의 작동으로 인해 상기 와전류 토크 발생부와 상기 록업 기구를 비작동 제어할 수 있다.

상기 제1 단계는 상기 와전류 토크 발생부의 비작동으로 인해 상기 출력축 토크를 상기 제2 요소로 전달할 수 있다.

상기 제2 단계는 상기 와전류 토크 발생부의 작동으로 인해, 상기 원웨이 클러치와 상기 록업 기구를 비작동 제어할 수 있다.

상기 제2 단계는 상기 와전류 토크 발생부의 작동으로 인해, 상기 입력축의 토크를 상기 제2 요소 및 상기 와전류 토크 발생부로 전달할 수 있다.

상기 제3 단계는 상기 록업 기구의 작동으로 인해 상기 원웨이 클러치를 비작동 제어하고, 상기 와전류 토크 발생부를 비작동 제어할 수 있다.

상기 제3 단계는 상기 록업 기구의 작동, 상기 원웨이 클러치의 비작동, 및 상기 와전류 토크 발생부의 비작동 제어하고, 상기 록업 플레이트를 상기 프론트 커버와 상기 백 커버에 연결시켜 상기 입력축과 상기 출력축의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법에 의하면, 유성기어의 제1 요소(선기어)와 연결된 프론트 커버와 제2 요소(캐리어) 사이에 와전류 토크 발생부를 구비하여, 출력축의 회전 속도에 의한 와전류의 비발생 또는 와전류에 의하여 발생되는 와전류 토크로 제1, 및 제2 요소의 비연결 또는 와전류 토크로 동력을 전달하고, 제3 요소(링기어)와 고정부를 원웨이 클러치로 고정 또는 일방향 회전 제어하므로 기어비에 의한 속도비에서 토크를 증배하며, 기어비에 의한 속도비 이상에서 와전류 토크를 출력시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 토크 증배율이 크기 때문에 입력축에 연결되는 구동모터와 인버터의 사이즈를 줄일 수 있으며, 초기 구동 시 구동모터의 고속 회전을 통해 빠른 고효율 영역으로 진입하여 구동모터의 소모 전류를 감소시키는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 별도의 액추에이터 없이 출력 속도의 원심력으로 입출력 속도비의 0.8까지 상승 회전시켜 출력 토크를 제어하므로 제조 원가를 절감하는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 와전류 토크 발생부에 포함된 원심부재와 함께 출력축의 회전속도에 따라 록업 기구를 작동시키도록 하여 협소한 내부 공간에서 설계 자유도를 향상시키는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 출력축의 회전속도에 따라 상기 원심부재가 회전중심으로부터 반경방향 외측으로 이동되는 구조를 적용함으로써, 고속 회전에 대한 원심부재의 작동 피로도를 줄여 전체적인 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 유성기어를 이용한 토크 증배, 및 와전류를 이용한 속도비 상승 기능과 함께, 록업 기구의 적용을 통해 구동모터의 토크를 직접 변속기로 직접 전달할 수 있어 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달 할 수 있으며, 종래 유체식 토크 컨버터의 기능을 모두 구현할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 부분 절개 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재, 록업 기구 및 캐리어의 결합 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재, 록업 기구 및 캐리어의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 록업 플레이트의 사시도이다.
도 10 내지 도11은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 비작동, 와전류 토크 발생부의 작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에서 차속에 따른 록업 토크, 와전류 토크, 기어 토크, 및 출력토크의 크기를 도시한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 와전류 토크 발생부, 록업 기구 및 원웨이 클러치의 작동을 나타낸 표이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 유성기어 요소들의 작동을 나타낸 표이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

일반적으로 유성기어는 세 가지 요소 중 한 요소를 고정 요소로 하는 경우, 나머지 두 가지 요소를 입력 요소와 출력 요소로 작동하며, 입력 요소와 출력 요소 사이에서 설정된 기어비를 가진다.

이러한 조건에서, 유성기어는 입력 요소와 출력 요소 및 고정 요소의 토크 합이 영이 되는 특성을 가지며, 설정된 기어비에 의한 속도비에서만 정상 토크를 전달할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 부분 절개 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재, 록업 기구 및 캐리어의 결합 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재, 록업 기구 및 캐리어의 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 원심부재의 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 록업 플레이트의 사시도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 전기 자동차의 파워트레인에서 구동모터(M)와 감속기(GB; gear box)사이에 구성된다.

전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 상기 구동모터(M)와 상기 감속기(GB) 사이에서 양자를 서로 연결하여, 상기 구동모터(M)의 출력 토크를 상기 감속기(GB)로 전달하도록 구성된다.

본 실시예에서, 건식 토크 컨버터는 입력축(1)으로 상기 구동모터(M)에 연결되고, 출력축(2)으로 상기 감속기(GB)에 연결되어, 상기 입력축(1)으로 입력되는 상기 구동모터(M)의 토크를 증배 및 전달하여 상기 감속기(GB)로 출력한다.

이와 같이 구성되는 건식 토크 컨버터는 제1 요소(11)와 제2 요소(12) 및 제3 요소(13)를 구비하여 상기 입력축(1)과, 상기 출력축(2)에 연결되는 유성기어(10)를 포함한다.

상기 유성기어(10)에서, 상기 제1 요소(11)는 상기 입력축(1)에 연결되고, 상기 제2 요소(12)로 상기 출력축(2)에 연결되며, 상기 제3 요소(13)로 고정부(14)에 가변적으로 연결된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 유성기어(10)에서 상기 제1 요소(11)는 선기어(S)이고, 상기 제2 요소(12)는 피니언 기어(P)를 연결하는 캐리어(C)이며, 상기 제3 요소(13)는 링기어(R)이다.

즉, 유성기어(10)에서, 상기 제1 요소(선기어(S) : 11)는 상기 입력축(1)에 연결되고, 상기 제2 요소(캐리어(C) : 12)는 상기 출력축(2)에 연결되며, 상기 제3 요소(링기어(R) : 13)는 상기 고정부(14)에 가변적으로 연결된다.

상기 고정부(14)는 전기 자동차의 파워트레인 또는 전기 자동차의 바디일 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 건식 토크 컨버터는 프론트 커버(19), 와전류 토크 발생부(21), 원웨이 클러치(23), 백 커버(25), 및 록업 기구(40)를 더 포함할 수 있다.

먼저, 상기 프론트 커버(19)는 상기 제1 요소(11)에 일체로 연결되어 상기 유성기어(10)를 내장한다. 여기서, 상기 프론트 커버(19)는 상기 백 커버(25) 측을 향하는 일면이 개구된 원통 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 프론트 커버(19)에는 상기 출력축(2) 측에 가깝게 배치되는 상기 백 커버(25)가 결합될 수 있다.

즉, 상기 프론트 커버(19)는 상기 입력축(1)과 상기 제1 요소(11)에 일체로 연결되며, 상기 출력축(2)에 가깝게 배치되는 상기 백 커버(24)와 결합되어 상기 유성기어(10), 상기 와전류 토크 발생부(21), 상기 원웨이 클러치(23), 및 상기 록업 기구(40)를 내장할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 와전류에 의하여 발생되는 전자기력(electromagnetic force)으로 비작동, 또는 작동되는 비접촉식 전자기 커플링으로 구성된다.

이러한 와전류 토크 발생부(21)는 상기 출력축(2)의 저속 회전 시 설정된 원심력 부족으로 비작동 되어 와전류를 발생시키지 않고, 상기 출력축(2)의 고속 회전 시 설정된 원심력 확보로 작동되어 와전류에 의한 와전류 토크를 발생시킨다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 제1 요소와 연결된 상기 프론트 커버(11)와 상기 출력축(2)에 연결되는 상기 제2 요소(12) 사이에 배치되며, 상기 제2 요소(12)와 연결된다.

본 실시예에서, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 반경방향으로 상기 제2 요소(12)와 상기 프론트 커버(19)의 사이에서 상기 출력축(2)의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시킬 수 있다.

이러한 와전류 토크 발생부(21)는 상기 제2 요소(12)의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 영구자석(211), 원심부재(212), 및 도전체 패드(213)를 포함한다.

먼저, 상기 영구자석(211)은 상기 제1 요소(11)에 연결되는 상기 프론트 커버(19)의 반경 방향 내측에서 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 배치된다. 여기서, 상기 영구자석(211)은 상기 프론트 커버(19)의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치될 수 있다.

한편, 상기 영구자석(211)은 상기 프론트 커버(19)에 축 방향을 기준으로 설정된 길이를 갖는 장착 링(211a)을 통해 장착될 수 있다.

즉, 상기 장착 링(211a)은 그 외주면이 상기 프론트 커버(19)의 내측면에 장착되고, 상기 장착 링(211a)의 내주면에는 상기 영구자석(211)이 장착될 수 있다.

이에 따라, 상기 영구자석(211)은 상기 원심부재(212)를 향하는 상기 장착 링(211a)의 내주면에 N 극과 S 극이 교대로 반복되도록 원주 방향을 따라 이격되어 복수개가 장착된다.

본 실시예에서, 상기 원심부재(212)는, 도 5 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 원심력에 의해 상기 제2 요소(12)로부터 반경방향 외측을 향하여 선택적으로 슬라이드 이동 가능하도록 상기 제2 요소(12)에 연결된다. 이러한 원심부재(212)는 상기 출력축(2)의 속도에 의해 제어될 수 있다.

여기서, 상기 원심부재(212)는, 도 7과 도 8에서 도시한 바와 같이, 원호 형상으로 형성된다. 이러한 원심부재(212)는 상기 제2 요소(12)의 외주면에 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 각각 배치될 수 있다.

또한, 상기 원심부재(212)에는 반경방향을 기준으로 내주면 중앙에 상기 제2 요소(12)에 형성된 연결로드(12a)에 슬라이드 이동 가능하게 끼워지는 연결부(212a)가 일체로 형성될 수 있다.

상기 연결부(212a)에는 상기 연결로드(12a)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되도록 홀이 형성되며, 상기 연결부(212a)는 홀을 통하여 상기 연결로드(12a)에 원활하게 삽입될 수 있다.

이에 따라, 상기 원심부재(212)는 상기 홀에 상기 연결로드(12a)가 삽입됨으로써, 상기 제2 요소(12)에 연결되며, 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 작용하는 원심력에 의해 상기 제2 요소(12)로부터 반경방향 외측을 향하여 이동될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 원심부재(212)는 상기 제2 요소(12)에 원주방향을 따라 90°각도로 이격된 위치에 등 간격으로 4 개가 구성될 수 있다.

또한, 상기 연결로드(12a)는 상기 제2 요소(12)에 원주방향을 따라 90°각도로 이격된 위치에 등 간격으로 4 개가 구성될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 상기 원심부재(212)가 4개가 구성되고, 상기 연결로드(12a)가 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 90°각도로 이격되어 4개가 구성되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 연결로드(12a)와 상기 원심부재(212)의 개수 및 위치는 변경하여 적용할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 연결부(212a)는 반경방향 외측에서 축 방향으로 형성되는 힌지축(212b)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 요소(12 : 캐리어(C))는 상기 연결로드(12a)들의 사이에서 원주방향을 따라 상기 연결로드(12a)와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성되는 장착부(12b)를 더 포함한다.

상기 장착부(12b)는 상기 제2 요소(12)의 원주방향을 따라 90°각도로 이격된 4개의 상기 연결로드(12a)에 대응하여, 각각의 상기 연결로드(12a) 사이에서 상기 제2 요소(12)의 원주방향을 따라 90°각도로 이격되어 4개가 형성될 수 있다.

이러한 장착부(12b)에는 축 방향으로 양측에 가이드 돌기(12c)가 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 원심부재(212)는 상기 연결로드(12a)가 상기 연결부(212a)에 삽입된 상태에서, 상기 힌지축(212b)과 상기 프론트 커버(19)를 향하여 배치된 상기 가이드 돌기(12c)에 힌지 연결되는 탄성부재(215)를 통해 상기 제2 요소(12)에 연결될 수 있다.

상기 탄성부재(215)는 양단이 상기 가이드 돌기(12c)와 상기 힌지축(212b)에 각각 힌지 연결된다.

즉, 하나의 상기 원심부재(212)는 원주방향으로 일측에 이웃하여 배치되는 상기 장착부(12b)의 가이드 돌기(12c)에 상기 탄성부재(215)를 통해 연결된다.

이러한 탄성부재(215)는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 상기 원심부재(212)에 작용하는 원심력이 커지면, 반경 방향 외측을 향하여 이동된 상기 원심부재(212)에 의해 인장 변형된 상태로, 상기 원심부재(212)를 탄성 지지할 수 있다.

이러한 상태에서, 상기 출력축(2)의 회전속도가 낮아지면서 상기 원심부재(212)에 작용하는 원심력이 작아지면, 상기 탄성부재(215)는 압축 변형되면서 상기 원심부재(212)에 탄성력을 제공함으로써, 반경 방향 외측을 향하여 이동되었던 상기 원심부재(212)를 초기위치로 신속하게 복귀시킬 수 있다.

그리고 상기 도전체 패드(213)는 도전성을 가지며, 상기 영구자석(211)에 마주하게 배치되도록 반경 방향을 기준으로 상기 원심부재(212)의 외주면에 장착된다.

이러한 도전체 패드(213)는 상기 원심부재(212)가 상기 출력축(2)의 회전속도가 증가됨에 따라 반경방향 외측으로 이동될 경우, 상기 프론트 커버(19)에 장착된 상기 영구자석(211)에 근접되면서, 상기 영구자석(211)과의 사이에서 와전류를 발생시킬 수 있다.

여기서, 상기 도전체 패드(213)에 영향을 미치는 상기 영구자석(211)의 자속밀도는 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211) 사이의 거리에 따라 변경될 수 있다.

상기 도전체 패드(213)가 상기 영구자석(211)에 근접하게 위치되면, 상기 영구자석의 자속밀도가 증가됨으로써, 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211)의 사이에서 발생하는 와전류의 세기가 커질 수 있다.

반대로, 상기 도전체 패드(213)가 상기 영구자석(211)으로부터 멀어지면, 상기 영구자석(211)의 자속밀도가 감소됨으로써, 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211)의 사이에서 발생하는 와전류의 세기가 작아질 수 있다.

따라서, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 작용하는 원심력에 의해 상기 원심부재(212)의 반경방향 이동거리가 변경되면, 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213) 사이에서 작용하는 와전류의 세기도 변경될 수 있다.

즉, 와전류의 세기가 커질 경우, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서 와전류에 의해 발생된 와전류 토크가 커질 수 있다. 반대로, 와전류의 세기가 작아질 경우, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서 와전류에 의해 발생된 와전류 토크가 작아질 수 있다.

이와 같이 구성된 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동은 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 전기 자동차의 초기 구동 시에 상기 출력축(2)의 출력속도에서 원심력이 부족하면, 상기 원심부재(212)는 상기 탄성부재(215)로부터 제공된 인장력에 의해 상기 연결부(212a)에 상기 연결로드(12a)가 삽입된 상태를 유지한다. 이에 따라, 상기 도전체 패드(213)는 상기 영구자석(211)으로부터 멀어진 상태가 된다.

즉, 전기 자동차에서 초기 구동 시에는 상기 유성기어(10)의 기어비로 인해 입력 토크가 정상으로 토크 증배되어 상기 감속기(GB)로 전달될 수 있다.

이와는 반대로, 전기 자동차의 속도 증가로 상기 출력축(2)의 출력속도가 증가되어 원심력이 증가하게 되면, 상기 원심부재(212)의 원심력이 상기 탄성부재(215)의 탄성력을 극복하게 된다.

그러면, 상기 원심부재(212)는 상기 연결로드(12a)로부터 반경 방향 외측으로 슬라이드 이동되면서 상기 도전체 패드(213)를 상기 프론트 커버(19)의 내주면에 장착된 영구자석(211)에 접근시킬 수 있다.

이 때, 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211) 사이에는 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 와전류 토크가 발생되어 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)로 전달된다.

여기서, 와전류는 상기 영구자석(211)이 구비된 상기 프론트 커버(19)와 상기 원심부재(212)가 서로 다른 속도로 회전되면서, 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213)의 회전속도 차이에 의한 상호작용으로 인해 발생되는 전류이다.

이에 따라, 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)는 와전류 토크로 동력이 전달될 수 있다. 즉, 와전류 토크가 발생되면, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)의 속도비를 기어에 의한 속도비 이상으로 상승시킨다.

여기서, 상기 도전체 패드(213)가 장착된 상기 원심부재(212)와 상기 영구자석(211) 사이에서 발생되는 와전류 토크는 상대 속도 차이가 클수록 크게 발생할 수 있다.

이러한 와전류 토크는 상기 원심부재(212)와 상기 영구자석(211)의 속도비를 설정치(예, 0.8 이상)로 상승시키므로 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 종래의 유체식 토크 컨버터의 기능을 구현할 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 와전류 토크 발생부(21)는 와전류 토크에 의해 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213) 사이에 형성된 자기력으로 상기 영구자석(211)과 상기 원심부재(212)를 서로 분리하거나, 또는 와전류 토크로 동력 전달할 수 있다.

이러한 작동을 통해, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 출력축(2)의 속도에 따라 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)를 서로 분리, 또는 와전류 토크로 동력 전달할 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)의 일방향 연결을 단속한다(도 5 참조).

즉, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)를 일방향(예, 정방향)으로 회전 가능하게 연결하고, 반대방향(예, 역방향) 회전을 차단할 수 있다.

예를 들어, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동 될 경우, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)를 정지시키도록 작동된다. 이와는 반대로, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동될 경우, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 상기 제3 요소(13)가 정방향으로 회전되도록 비작동 될 수 있다.

즉, 기어비에 의한 속도비 구동 시에는 상기 원웨이 클러치(23)의 작동 제어로 상기 제3 요소(13)가 고정되며, 상기 제2 요소(12)의 출력은 정상으로 토크 증배된다. 이 때, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 비작동 됨으로써, 상기 유성기어(10)의 정상 제어를 가능케 한다.

반대로, 기어비에 의한 속도비 이상 구동 시에는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동으로 와전류에 의한 와전류 토크가 발생된다. 이에 따라, 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)가 와전류 토크를 전달하고, 상기 제2 요소(12)의 출력은 토크를 전달시킨다.

여기서, 상기 와전류 토크는 기어비에 의한 속도비보다 속도비를 더 상승시킬 수 있고, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 유성기어(10)의 제3 요소(13)가 정방향으로 회전되도록 비작동 될 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 록업 기구(40)는 축 방향을 기준으로, 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)의 사이에서 상기 제2 요소(12)에 구성된다.

즉, 상기 록업 기구(40)는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 작동하는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 연동하여 선택적으로 작동될 수 있다.

이러한 록업 기구(40)는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 상기 원심부재(212)가 상기 프론트 커버(19)의 내측면을 향하여 반경방향 외측으로 이동하면, 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 각각 선택적으로 접촉되면서, 상기 제2 요소(12)와 상기 프론트 커버(19), 및 상기 백 커버(25)를 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결한다.

여기서, 상기 록업 기구(40)는, 도 7과 도 9에서 도시한 바와 같이, 록업 플레이트(41), 롤러(42), 및 마찰부재(43)를 포함한다.

먼저, 상기 록업 플레이트(41)는 축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(35)의 내측면에 대응하여 상기 제2 요소(12)의 양측에서 각각 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 배치된다.

상기 롤러(42)는 한 쌍으로 구성되며, 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 상기 원심부재(212)가 반경방향 외측을 향하여 슬라이드 이동될 경우, 상기 록업 플레이트(41)를 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25) 측으로 각각 이동시키도록 각각의 상기 록업 플레이트(41)와 상기 연결부(212a)의 사이에서 축 방향을 기준으로 상기 연결부(212a)의 양측에 각각 회전 가능하게 장착될 수 있다.

여기서, 상기 록업 플레이트(41)는 반경방향을 기준으로 설정 길이를 갖는 링 형상으로 형성되며, 상기 롤러(42)에 대응하는 일면에는 상기 롤러(42)에 구름 접촉되는 적어도 하나의 접촉부(41a)가 돌출 형성될 수 있다.

상기 접촉부(41a)는 축 방향을 기준으로 상기 제2 요소(12)를 향하는 상기 록업 플레이트(41)의 일면에 원주방향을 따라 다수개가 이격된 위치에 각각 형성될 수 있다.

이러한 접촉부(41a)에는 상기 롤러(42)에 구름 접촉되는 캠면(41b)이 일체로 형성된다(도 9 참조).

상기 캠면(41b)은 상기 제1 요소(11)의 회전 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 갈수록 축 방향으로 길이가 길어질 수 있다(도 2 참조).

또한, 상기 록업 플레이트(41)는 상기 가이드 돌기(12c)에 대응하여 형성된 가이드 홀(41c)을 통하여 상기 가이드 돌기(12c)에 슬라이드 이동 가능하게 결합될 수 있다.

이에 따라, 상기 록업 플레이트(41)는 상기 원심부재(212)가 반경방향 외측으로 슬라이드 이동되면서 함께 이동되는 상기 롤러(42)에 의해 축 방향으로 슬라이드 이동될 경우, 각각의 상기 가이드 홀(41c)에 삽입되는 상기 가이드 돌기(12c)에 의해 축 방향 이동이 가이드 될 수 있다.

그리고 상기 마찰부재(43)는 각각의 상기 록업 플레이트(41)에 대응하여 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)의 내측면에 장착된다.

이러한 마찰부재(43)는 상기 록업 플레이트(41)가 축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)의 내측면에 근접될 경우, 상기 록업 플레이트(41)와 마찰 접촉될 수 있다.

여기서, 상기 마찰부재(43)는 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 각각 장착되는 장착 플레이트(44)를 통해 장착된다. 상기 장착 플레이트(44)는 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)의 내측면에 각각 형성되는 장착홈(19a, 25a)에 장착될 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 록업 기구(40)에서 상기 록업 플레이트(41)는 상기 출력축(2)의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전될 경우, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)이 직접 연결되도록 반경방향 외측으로 이동된 상기 원심부재(212)에 의해 상기 마찰부재(43)에 밀착되면서, 상기 제1 요소(11)에 연결된 상기 프론트 커버(19), 및 상기 백 커버(25)와 상기 제2 요소(12)를 직접 연결할 수 있다.

즉, 상기 록업 기구(40)는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 연동하여 작동한다.

여기서, 상기 원심부재(212)는 상기 출력축(2)의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전되면, 반경방향 외측을 향하여 이동되면서 상기 록업 플레이트(41)를 축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)를 향해 각각 이동시킴과 동시에, 상기 마찰 부재(43)에 마찰 접촉시켜 록업 기능을 수행하게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 건식 토크 컨버터는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 원심력이 증가되면, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 상기 영구자석(211)에 상기 원심부재(212)가 근접되면서, 축 방향으로 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213)의 사이에서 발생되는 와전류에 의해 와전류 토크를 발생시킬 수 있다.

이러한 상태에서 상기 출력축(2)의 회전속도가 더욱 증가하게 되면, 상기 원심부재(212)가 상기 제2 요소(21)로부터 반경 방향 외측을 향하여 계속해서 이동하면서 상기 프론트 커버(19)의 내주면에 더욱 근접될 수 있다.

이와 동시에, 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211)의 사이에서 와전류가 최대로 발생되면서 와전류 토크도 함께 증가된다.

그러면, 증가된 와전류 토크는 입출력 속도비의 0.8 이상 상승시키면서 출력 토크를 제어할 수 있다.

이 때, 상기 원심부재(212)에 장착된 상기 록업 기구(40)의 록업 플레이트(41)는 입출력 속도비가 0.8 이상으로 상승됨과 동시에, 상기 마찰부재(43)에 마찰 접촉될 수 있다.

이에 따라, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 와전류의 발생이 중단되어 비작동 되고, 상기 록업 기구(40)가 작동되면서 록업 기능을 수행할 수 있다.

이와 같이 구성되는 상기 록업 기구(40)는 상기 출력축(2)과 연결된 상기 제2 요소(12)에 연결되며, 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 전달되는 원심력에 의해 작동하는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 함께 작동될 수 있다.

또한, 상기 록업 기구(40)는 작동 시에 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결함으로써, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결할 수 있다.

이에 따라, 상기 록업 기구(40)가 작동될 경우, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결시킴으로써, 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달하게 되며, 상기 구동모터(M)의 토크를 변속기로 직접 전달할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 작동을 첨부한 도 10 내지 도 15를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이고, 도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 비작동, 와전류 토크 발생부의 작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이며, 도 14 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 작동 상태를 나타낸 도면들이고, 도 16는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에서 차속에 따른 록업 토크, 와전류 토크, 기어 토크, 및 출력토크의 크기를 도시한 그래프이다.

먼저, 도 10 내지 도 11을 참조하여, 전기 자동차의 초기 구동 시에 대한 작동을 설명한다.

전기 자동차가 초기 구동될 경우, 상기 유성기어(10)는 작동되지만, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 출력축(2)의 저속 회전으로 인해 원심력 부족으로 인해 상기 원심부재(212)가 초기 장착위치를 유지함으로써, 비작동 되어(A1) 와전류토크를 발생시키지 않게 된다(도 10 및 도 11 참조).

즉, 전기 자동차의 초기 구동에서 차속이 증가할 경우, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 도전체 패드(213)와 영구자석(211)이 떨어진 상태에서 상대회전에 의해 와전류가 미세하게 발생하지만, 미세 와전류에 의해 발생되는 와전류 토크의 크기가 작기 때문에 전달 토크가 발생되지 않는다(도 16의 제1 영역 참조).

따라서, 상기 도전체 패드(213)가 상기 영구자석(211)으로부터 떨어진 상태를 유지함에 따라, 상기 도전체 패드(213)에 상기 영구자석(211)의 자속밀도가 최소로 작용함으로써, 와전류 및 와전류 토크가 발생되지 않는다.

즉, 상기 출력축(2)의 출력속도에서 원심력이 부족하면, 상기 원심부재(212)는 상기 탄성부재(215)로부터 제공된 탄성력에 의해 상기 장착부(121)에 상기 연결로드(212a)가 삽입된 상태를 유지한다. 이에 따라, 상기 원심부재(212)에 장착된 상기 도전체 패드(213)는 상기 영구자석(211)으로부터 멀어진 초기상태를 유지하게 된다.

여기서, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동 됨에 따라, 상기 제3 요소(13)를 정지시키도록 작동된다.

이 때, 상기 록업 기구(40)는 초기 장착상태를 유지하는 상기 원심부재(212)에 의해 비작동 상태를 유지할 수 있다.

이에 따라, 기어비에 의한 속도비(초기 구동 시)에서, 상기 원웨이 클러치(23)의 작동 제어로 상기 제3 요소(13)를 고정 제어하여 상기 제2 요소(12)로 출력되는 정상의 토크를 증배한다(도 6, 및 도 15의 제1 영역 참조).

이 때, 상기 출력축(2)의 토크는 상기 제2 요소(12)로 전달되며, 상기 유성기어(10)의 기어비에 의한 속도비로 인해 상기 제1 요소(11)가 정방향으로 회전되면서 입력되는 입력 토크를 상기 제2 요소(12)가 증배하여 상기 감속기(GB)로 출력한다.

전술한 바와 같이, 전기 자동차에서 초기 구동 시에는 상기 유성기어(10)의 기어비로 인해 입력 토크가 정상으로 토크 증배되어 상기 감속기(GB)로 전달될 수 있다.

이러한 상태에서, 상기 출력축(2)의 출력속도가 증가되어 원심력이 증가하게 되면, 도 12 내지 도 13에서 도시한 바와 같이, 상기 원심부재(212)에 작용하는 원심력이 상기 탄성부재(215)의 탄성력을 극복하게 된다.

그러면, 상기 원심부재(212)는 상기 연결로드(12a)로부터 반경 방향 외측으로 슬라이드 이동되면서 상기 도전체 패드(213)를 상기 영구자석(211)에 접근시킬 수 있다.

이 때, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동하여(A2) 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211) 사이에는 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 발생된 와전류 토크가 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)에 전달된다.

여기서, 차속이 점점 증가되면, 와전류의 세기도 증가되면서 와전류에 의해 발생된 와전류 토크의 세기가 점점 증가된다(도 16의 제2 영역 참조).

상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211) 사이에서 발생되는 와전류 토크는 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)의 상대 속도 차이가 클수록 크게 발생할 수 있다.

본 실시예에서 와전류 토크는 상기 도전체 패드(213)와 상기 영구자석(211)의 속도비를 설정치(예, 0.8 이상)로 상승시키므로 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 종래의 유체식 토크 컨버터의 기능을 구현할 수 있다.

또한, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동(A2)될 경우, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 상기 제3 요소(13)가 정방향으로 회전되도록 비작동 될 수 있다.

여기서, 상기 록업 기구(40)에 포함된 상기 록업 플레이트(41)는 반경방향 외측으로 설정거리 만큼 이동된 상기 원심부재(212)에 의해 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 각각 장착된 상기 마찰부재(41)를 향하여 축 방향으로 이동된다.

그러나, 상기 출력축(2)의 회전속도에 의해 발생된 원심력이 설정 크기 이상으로 작용하지 못하여 상기 록업 플레이트(41)가 상기 마찰부재(43)에 접촉되지 않은 상태를 유지함에 따라, 비작동 될 수 있다.

즉, 상기 출력축(2)과 연결된 상기 제2 요소(12)의 회전속도가 증가되면, 원심력도 증가된다. 이 때, 최대 와전류 토크가 발생되며, 최대 와전류 토크에 의해 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)는 비접촉 동력전달 상태에서 입력속도와 출력속도가 동기화 될 수 있다(도 16의 제3 영역 참조).

그리고 상기 출력축(2)의 출력속도가 계속해서 증가되면, 도 14 내지 도 15에서 도시한 바와 같이, 상기 원심부재(212)의 원심력이 상기 탄성부재(215)의 탄성력을 더욱 극복하게 된다.

그러면, 상기 도전체 패드(213)가 장착된 상기 원심부재(212)의 외주면이 상기 프론트 커버(19)의 내주면에 더욱 근접되도록 상기 연결로드(12a)로부터 반경 방향 외측을 향하여 슬라이드 이동되고, 상기 록업 기구(40)의 상기 록업 플레이트(41)를 상기 마찰부재(43)에 밀착시키도록 작동(A3)된다.

여기서, 상기 록업 기구(40)는 증가된 원심력에 의해 상기 원심부재(212)가 반경방향 외측을 향하여 이동됨에 따라, 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 장착된 상기 마찰부재(43)에 상기 록업 플레이트(41)가 슬립 접촉되면서, 록업 토크가 출력 토크에 대응해 급격히 증가되고, 와전류 토크는 급격히 감소된다(도 16의 제4 영역 참조).

이러한 상태에서, 상기 록업 플레이트(41)는 상기 원심부재(212)와 함께 반경방향 외측으로 이동된 상기 롤러(42)에 상기 캠면(41b)이 구름 접촉된 상태로 축 방향으로 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)를 향하여 각각 이동되면서, 상기 마찰부재(43)에 밀착된다.

그러면, 상기 와전류 토크 발생부(21)와 함께 상기 제2 요소(12)가 상기 프론트 커버(19), 및 상기 백 커버(25)와 일체로 회전되면서, 와전류의 발생이 중단된다.

또한, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 록업 기구(40)를 통해 상기 제2 요소(12)를 상기 제1 요소(11)에 연결된 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 록업 시킬 수 있다.

즉, 상기 록업 기구(40)가 작동(A3)되면, 상기 제2 요소(12)가 상기 제1 요소(11)에 연결된 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 연결됨으로써, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)이 직접 연결된다.

이 때, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 상기 제1, 및 제2 요소가 동일한 속도로 회전됨에 따라, 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213)의 사이에서 와전류의 발생이 중단된다. 그러면, 출력토크와 록업 토크가 동일해지고, 와전류 토크는 발생되지 않게 된다(도 15의 제5 영역 참조).

따라서, 상기 록업 기구(40)가 작동되면(A3) 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동 되면서, 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결함으로써, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결할 수 있다.

즉, 상기 록업 기구(40)가 작동될 경우, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결시킴으로써, 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달하게 되며, 상기 구동모터(M)의 토크를 변속기로 직접 전달할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 상기 구동모터(M)에 일체로 장착되거나, 또는 상기 감속기(GB)에 일체로 장착될 수 있다.

이와 같이 구성되는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터는 입력 어셈블리, 출력 어셈블리 및 리액터 어셈블리를 포함한다.

상기 입력 어셈블리는 상기 입력축(1), 상기 입력축(1)에 연결되는 상기 제1 요소(11), 상기 프론트 커버(19), 상기 백 커버(25), 및 상기 프론트 커버(19)에 설치되는 상기 영구자석(211)을 포함할 수 있다.

상기 출력 어셈블리는 상기 출력축(2), 상기 출력축(2)에 연결되는 상기 제2 요소(12), 및 상기 피니언 기어(P), 상기 원심부재(212), 상기 도전체 패드(212), 및 상기 록업 기구(40)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 리액터 어셈블리는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)를 상호 연결하는 상기 원웨이 클러치(23)를 포함할 수 있다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 와전류 토크 발생부, 록업 기구 및 원웨이 클러치의 작동을 나타낸 표이고, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 유성기어 요소들의 작동을 나타낸 표이다.

도 17 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법은 기어비에 의한 속도비(초기 구동 시)에서 상기 제2 요소(12)로 출력되는 정상의 토크를 증배하는 제1 단계와, 기어비에 의한 속도비 이상(원심력 증가 시)에서 상기 제2 요소(12)로 출력되는 토크를 전달하는 제2 단계를 포함한다.

또한, 건식 토크 컨버터 제어방법은 기어비에 의한 속도비 이상(원심력 더욱 증가 시)에서

상기 와전류 토크 발생부(21)의 원심부재(212)에 의해 작동하도록 상기 록업 플레이트(41), 상기 롤러(42) 및 상기 마찰부재(43)를 포함하는 상기 록업 기구(40)의 작동 제어로 상기 록업 플레이트(41)가 상기 마찰부재(43)에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결시키는 제3 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 단계는 기어비에 의한 속도비(초기 구동 시)에서, 상기 원웨이 클러치(23)의 작동 제어로 상기 제3 요소(13)를 고정 제어하여 상기 제2 요소(12)로 출력되는 정상의 토크를 증배한다(도 10, 및 도 16의 제1 영역 참조).

상기 제1 단계는 상기 원웨이 클러치(23)의 작동으로 인하여 상기 와전류 토크 발생부(21)와 상기 록업 기구(40)를 비작동 제어한다. 이로 인해, 상기 제3 요소(13)는 상기 고정부(14)에 고정된다.

또한, 상기 제1 단계는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 비작동으로 인해 와전류가 발생되지 않게 되고, 이로 인해, 상기 출력축(2)의 토크 일부를 상기 제2 요소(12)로 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 건식 토크 컨버터는 이를 장착한 전기 자동차의 초기 구동 시, 상기 유성기어(10)의 기어비에 의한 속도비로 인해 상기 제1 요소(11)가 정방향으로 회전되면서 입력되는 입력 토크를 상기 제2 요소(12)가 증배하여 상기 감속기(GB)로 출력한다. 이때, 상기 제3 요소(13)는 고정된다.

즉, 전기 자동차의 초기 구동 시에는 출력속도가 낮아 원심력이 부족하므로 상기 원심부재(212)가 작동하지 않게 되다. 그러면, 상기 영구자석(211)은 상기 도전체 패드(213)와 이격된 상태를 유지할 수 있다(도 10, 도 11 참조).

이에 따라, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 도전체 패드(213)와 영구자석(211) 사이에서 와전류가 미세하게 발생하지만, 미세 와전류에 의해 발생되는 와전류 토크의 크기가 작기 때문에 전달 토크가 발생되지 않는다(도 16의 제1 영역).

상기 제2 단계는 상기 출력축(2)의 속도 증가에 따라 기어비에 의한 속도비 이상(원심력 증가 시)에서, 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동 제어로 와전류가 발생된다.

이러한 와전류는 와전류 토크를 발생시키고, 발생된 와전류 토크의 세기가 점점 증가된다(도 16의 제2 영역 참조). 그러면, 상기 제1 요소(선기어 : 11)와 상기 제2 요소(캐리어 : 12)는 발생된 와전류 토크로 동력을 전달하여 상기 제2 요소(12)로 출력되는 토크를 전달할 수 있다.

여기서, 상기 제2 단계는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동으로 인해 상기 원웨이 클러치(23)와 상기 록업 기구(40)를 비작동 제어한다. 이로 인해, 상기 제3 요소(13)는 정방향으로 회전하는 제1, 제2 요소(11, 12)와 같은 방향(정방향)으로 회전할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동으로 발생된 와전류 토크로 인해, 상기 출력축(2)의 토크를 상기 제2 요소(12) 및 상기 와전류 토크 발생부(21)로 전달한다.

즉, 전기 자동차의 속도 증가로 인해 건식 토크 컨버터의 출력 회전속도가 증가하면, 상기 출력축(2)의 원심력이 증가되어 상기 원심부재(212)가 반경 방향 외측을 향하여 이동된다.

이러한 작동을 통해 축 방향에서 서로 가까워진 상기 영구자석(211)과 상기 도전체 패드(213)는 속도 차이에 의한 상호작용으로 인하여 와전류를 발생시킬 수 있다(도 11, 도 12 참조).

이와 같이, 상기 영구자석(211)의 자기력과 와전류의 영향으로 와전류 토크가 발생되고, 발생된 와전류 토크는 속도비를 상승시킬 수 있다. 이때, 상기 제3 요소(13)는 입력 방향으로 회전하게 된다.

그리고 상기 제3 단계는 상기 기어비에 의한 속도비 이상인 상태에서 상기 출력축(2)의 속도가 더욱 증가함에 따라, 상기 제2 요소(12)와 상기 와전류 토크 발생부(21)를 통해 연결된 상기 록업 기구(40)의 작동을 제어한다.

이 때, 상기 출력축(2)과 연결된 상기 제2 요소(12)의 회전속도가 증가되면, 원심력도 증가된다. 이 때, 최대 와전류 토크가 발생되며, 최대 와전류 토크에 의해 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)는 비접촉 동력전달 상태에서 입력속도와 출력속도가 동기화 될 수 있다(도 16의 제3 영역 참조).

그런 후, 상기 록업 기구(40)는 증가된 원심력에 의해 상기 원심부재(212)가 반경방향 외측을 향하여 이동됨에 따라,

상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)의 축 방향 내측면에 구비된 상기 마찰부재(43)에 상기 록업 플레이트(41)가 각각 슬립되면서, 록업 토크가 출력 토크에 대응해 급격히 증가되고, 와전류 토크는 급격히 감소된다(도 16의 제4 영역 참조).

이러한 상태에서, 상기 록업 플레이트(41)는 상기 마찰부재(43)에 밀착되면서 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결시킬 수 있다. 그러면, 출력토크와 록업 토크가 동일해지고, 와전류 토크는 발생되지 않게 된다(도 16의 제5 영역 참조).

여기서, 상기 제3 단계는 상기 록업 기구(40)의 작동으로 인해 상기 원웨이 클러치(23)를 비작동 제어하고, 상기 와전류 토크 발생부(21)를 비작동 제어할 수 있다.

이로 인해, 상기 제3 요소(13)는 정방향으로 회전하는 제1, 제2 요소(11, 12)와 같은 방향(정방향)으로 회전할 수 있으며, 상기 제2 요소(12)는 상기 제1 요소(11)와 동일 속도로 회전될 수 있다.

또한, 상기 제3 단계는 상기 록업 기구(40)의 작동, 상기 원웨이 클러치(23)의 비작동, 및 상기 와전류 토크 발생부(21)의 비작동 제어하고, 상기 록업 기구(40)의 작동을 통해 상기 제2 요소(12)를 상기 프론트 커버(19)와 상기 백 커버(25)에 연결시켜 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결할 수 있다.

즉, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)이 직접 연결됨으로써, 상기 구동모터(M)의 토크를 직접 변속기로 직접 전달할 수 있어 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 건식 토크 컨버터는 전기 자동차용 파워트레인에서 상기 구동모터(M)와 상기 감속기(GB) 사이에 장착되며, 초기 구동 시에는 상기 구동모터(M)의 토크를 정상으로 증배 전달하고, 출력속도의 증가 시에는 와전류 토크에 의하여 상기 구동모터(M)의 토크를 기어비에 의한 속도 이상으로 증배하여 감속기(GB)로 전달한다.

또한, 출력속도가 설정속도 이상으로 증가될 경우에는 상기 록업 기구(40)의 작동을 통해 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결시킴으로써, 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법은 상기 유성기어(10)의 제1 요소(11 : 선기어)에 연결된 상기 프론트 커버(19)와 상기 제2 요소(12 : 캐리어) 사이에 상기 와전류 토크 발생부(21)를 구비하여 상기 출력축(2)의 회전 속도에 의한 와전류의 비발생 또는 와전류에 의하여 발생되는 와전류 토크로 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)의 비연결 또는 와전류 토크로 동력을 전달할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제3 요소(13 : 링기어)와 상기 고정부(14)를 상기 원웨이 클러치(23)로 고정 또는 일방향 회전 제어하므로 기어비에 의한 속도비에서 토크를 증배하며, 기어비에 의한 속도비 이상에서 와전류 토크를 출력시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 토크 증배율이 크기 때문에 상기 입력축(1)에 연결되는 상기 구동모터(M)와 인버터의 사이즈를 줄일 수 있으며, 초기 구동 시 상기 구동모터(M)의 고속 회전을 통해 빠른 고효율 영역으로 진입하여 상기 구동모터(M)의 소모 전류를 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 액추에이터 없이 출력 속도의 원심력으로 입출력 속도비의 0.8까지 상승 회전시켜 출력 토크를 제어하므로 제조 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 와전류 토크 발생부(21)에 포함된 상기 원심부재(212)를 통해 상기 록업 기구(40)를 작동시킴으로써, 토크 컨버터의 협소한 내부 공간에서 설계 자유도를 향상시키는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 상기 원심부재(212)가 회전중심으로부터 반경방향 외측으로 이동되는 구조를 적용함으로써, 고속 회전에 대한 상기 원심부재(212)의 작동 피로도를 줄여 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 상기 유성기어(10)를 이용한 토크 증배, 및 상기 와전류 토크 발생부(21)의 와전류를 이용한 속도비 상승 기능과 함께, 상기 록업 기구(40)의 적용을 통해 상기 구동모터(M)의 토크를 직접 변속기로 직접 전달할 수 있어 입력 및 출력 속도를 1:1로 전달 할 수 있으며, 종래 유체식 토크 컨버터의 기능을 모두 구현할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 입력축
2 : 출력축
10 : 유성기어
11 : 제1 요소(선기어)
12 : 제2 요소(캐리어)
12a : 연결로드
12b : 장착부
12c : 가이드 돌기
13 : 제3 요소(링기어)
14 : 고정부
19 : 프론트 커버
21 : 와전류 토크 발생부
23 : 원웨이 클러치
25 : 백 커버
40 : 록업 기구
41 : 록업 플레이트
41a : 접촉부
41b : 캠면
42 : 롤러
43 : 마찰부재
211 : 영구자석
212 : 원심부재
212a : 연결부
212b : 힌지축
213 : 도전체 패드
215 : 탄성부재
GB: 감속기(gear box)
M: 구동모터
P : 피니언 기어

Claims

제1 요소로 입력축에 연결되고, 제2 요소로 출력축에 연결되며, 제3 요소로 고정부에 가변적으로 연결되는 유성기어;
상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버;
상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하며 서로 연결되는 원웨이 클러치;
상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버;
상기 프론트 커버와 상기 제2 요소의 사이에서 상기 제2 요소에 연결되고, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부; 및
축 방향을 기준으로, 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 사이에서 상기 제2 요소에 구성되며, 상기 출력축의 회전속도에 따라 발생되는 원심력으로 작동하는 상기 와전류 토크 발생부와 연동하여 상기 프론트 커버와 상기 백 커버에 각각 선택적으로 접촉되면서, 상기 제2 요소와 상기 프론트 커버를 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 와전류 토크 발생부는
상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에서 원주방향으로 장착되는 다수개의 영구자석;
원심력에 의해 상기 제2 요소로부터 반경방향 외측을 향하여 선택적으로 슬라이드 이동 가능하도록 상기 제2 요소에 연결되는 적어도 하나의 원심부재; 및
도전성을 가지며, 상기 영구자석에 마주하게 배치되도록 반경 방향을 기준으로 상기 원심부재의 외주면에 장착되는 도전체 패드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제2항에 있어서,
상기 영구자석은
상기 프론트 커버의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제2항에 있어서,
상기 영구자석은
상기 프론트 커버에 축 방향을 기준으로 설정된 길이를 갖는 장착 링을 통해 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제2항에 있어서,
상기 원심부재는
원호 형상으로 형성되며, 반경방향을 기준으로 내주면 중앙에는 상기 제2 요소에 형성된 연결로드에 슬라이드 이동 가능하게 끼워지는 연결부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제5항에 있어서,
상기 연결로드는 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 설정각도로 이격된 위치에 각각 형성되고,
상기 제2 요소는 상기 연결로드들의 사이에서 원주방향을 따라 상기 연결로드와 상호 엇갈린 위치에 각각 형성되는 장착부를 더 포함하며,
상기 장착부에는 축 방향으로 양측에 가이드 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제6항에 있어서,
상기 연결부는 반경방향 외측에서 축 방향으로 형성되는 힌지축을 더 포함하고,
상기 원심부재는 상기 연결로드가 상기 연결부에 삽입된 상태에서, 상기 힌지축과 상기 프론트 커버를 향하여 배치된 상기 가이드 돌기에 힌지 연결되는 탄성부재를 통해 상기 제2 요소에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제6항에 있어서,
상기 록업 기구는
축 방향을 기준으로 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 내측면에 대응하여 상기 제2 요소의 양측에서 각각 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 록업 플레이트;
상기 출력축의 회전속도에 따라 발생되는 원심력에 의해 상기 원심부재가 반경방향 외측을 향하여 슬라이드 이동될 경우, 상기 록업 플레이트를 상기 프론트 커버와 상기 백 커버 측으로 각각 이동시키도록 각각의 상기 록업 플레이트와 상기 연결부의 사이에서 축 방향을 기준으로 상기 연결부의 양측에 각각 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 롤러; 및
각각의 상기 록업 플레이트에 대응하여 상기 프론트 커버와 상기 백 커버의 내측면에 장착되는 마찰부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제8항에 있어서,
상기 록업 플레이트는
반경방향을 기준으로 설정 길이를 갖는 링 형상으로 형성되며, 상기 롤러에 대응하는 일면에는 상기 롤러에 구름 접촉되는 적어도 하나의 접촉부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제9항에 있어서,
상기 접촉부는
축 방향을 기준으로 상기 제2 요소를 향하는 상기 록업 플레이트의 일면에 원주방향을 따라 다수개가 이격된 위치에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제9항에 있어서,
상기 접촉부에는
상기 롤러에 구름 접촉되는 캠면이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제11항에 있어서,
상기 캠면은
상기 제1 요소의 회전 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 갈수록 축 방향으로 길이가 길어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제8항에 있어서,
상기 록업 플레이트는
상기 가이드 돌기에 대응하여 형성된 가이드 홀을 통하여 상기 가이드 돌기에 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제13항에 있어서,
상기 록업 플레이트는
상기 롤러에 의해 축 방향으로 슬라이드 이동될 경우, 각각의 상기 가이드 홀에 삽입되는 상기 가이드 돌기에 의해 축 방향 이동이 가이드 되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제8항에 있어서,
상기 록업 플레이트는
상기 출력축의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전될 경우, 상기 입력축과 상기 출력축이 직접 연결되도록 반경방향 외측으로 이동된 상기 원심부재에 의해 각각의 상기 마찰부재에 밀착되면서, 상기 제1 요소에 연결된 상기 프론트 커버와 상기 제2 요소를 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제8항에 있어서,
상기 원심부재는
상기 출력축의 회전속도가 증가됨에 따라 반경방향 외측으로 이동하면서 상기 영구자석과 상기 도전체 패드의 사이에서 와전류를 발생시키고,
상기 출력축의 회전속도가 설정속도 이상으로 회전되면, 상기 록업 플레이트를 상기 마찰부재에 마찰 접촉시켜 록업 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 와전류 토크 발생부는
상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 상기 출력축의 속도에 따라 분리, 또는 와전류 토크로 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 제1 요소는 선기어이고,
상기 제2 요소는 캐리어이며,
상기 제3 요소는 링기어 인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
제1항에 있어서,
상기 와전류 토크 발생부는
상기 제2 요소의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
입력축에 연결되는 제1 요소, 출력축에 연결되는 제2 요소, 고정부에 가변적으로 연결되는 제3 요소, 및 설정된 기어비에 의한 속도비를 가지는 유성기어에서,
상기 기어비에 의한 속도비에서 상기 제3 요소와 상기 고정부 사이에 구비되는 원웨이 클러치의 작동 제어로 상기 제3 요소를 고정 제어하여 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 증배하는 제1단계;
상기 출력축의 속도 증가에 따라 상기 기어비에 의한 속도비 이상에서 상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 구비되는 와전류 토크 발생부의 작동 제어로 상기 제1 요소와 상기 제2 요소를 와전류에 의하여 발생되는 와전류 토크로 동력을 전달하여 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 전달하는 제2 단계; 및
상기 기어비에 의한 속도비 이상인 상태에서 상기 출력축의 속도 증가에 따라 상기 와전류 토크 발생부의 원심부재에 의해 작동하도록 록업 플레이트, 롤러 및 마찰부재를 포함하는 록업 기구의 작동 제어로 상기 록업 플레이트가 상기 마찰부재에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소를 직접 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결시키는 제3 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
제20항에 있어서,
상기 제1 단계는
상기 원웨이 클러치의 작동으로 인해 상기 와전류 토크 발생부와 상기 록업 기구를 비작동 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
제21항에 있어서,
상기 제1 단계는
상기 와전류 토크 발생부의 비작동으로 인해 상기 출력축 토크를 상기 제2 요소로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
제20항에 있어서,
상기 제2 단계는
상기 와전류 토크 발생부의 작동으로 인해, 상기 원웨이 클러치와 상기 록업 기구를 비작동 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
제23항에 있어서,
상기 제2 단계는
상기 와전류 토크 발생부의 작동으로 인해, 상기 입력축의 토크를 상기 제2 요소 및 상기 와전류 토크 발생부로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
제20항에 있어서,
상기 제3 단계는
상기 록업 기구의 작동으로 인해 상기 원웨이 클러치를 비작동 제어하고, 상기 와전류 토크 발생부를 비작동 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법.
제25항에 있어서,
상기 제3 단계는
상기 록업 기구의 작동, 상기 원웨이 클러치의 비작동, 및 상기 와전류 토크 발생부의 비작동 제어하고, 상기 록업 플레이트를 상기 프론트 커버와 상기 백 커버에 연결시켜 상기 입력축과 상기 출력축의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.