KR20210009507A

KR20210009507A - 전기자동차용 변속장치

Info

Publication number: KR20210009507A
Application number: KR1020190086094A
Authority: KR
Inventors: 조원민; 박기종; 지성욱; 박주현; 유일한; 황성욱; 김기태
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2021-01-27
Also published as: US10994598B2; US20210016651A1

Abstract

전기자동차용 변속장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 내부 구성을 컴팩트하게 하고, 전장을 축소하여 탑재성을 향상시키면서도 3속의 변속단을 구현하며, 모터의 고속 회전 시에도 피니언 기어의 상대속도를 억제하여 동력 전달 효율을 높이도록, 모터를 동력원으로 하는 전기자동차용 변속장치에 있어서, 상기 모터의 축선 상에 배치되어 모터축에 선택적으로 연결되는 제1, 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축; 및 상기 출력축 상에 배치되어 하나의 회전요소를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되고, 나머지 두개의 회전요소는 각각 외접기어세트를 통하여 상기 제1, 제2 입력축으로부터 회전동력을 전달받는 유성기어세트를 포함한다.

Description

전기자동차용 변속장치{POWER TRANSMISSION APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차용 변속장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 클러치를 통하여 동력원인 모터의 회전동력을 선택적으로 전달받는 제1, 제2 입력축이 외접기어 2세트를 통해 출력축 상에 배치되는 하나의 유성기어세트에 동력 전달하도록 구성하여 3속의 변속단을 구현할 수 있도록 하는 전기자동차용 변속장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심 기술로서, 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.

상기 미래형 자동차 기술은 전기 에너지를 이용하는 전기자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 효율과 편의성을 향상시킨 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)를 예로 들 수 있다.

상기에서 본 발명과 관련되는 전기자동차(EV : Electric Vehicle)는 주로 경차 또는 소형 승용 차량을 중심으로 양산되었으나, 최근에는 각 국가별 친환경 내연기관 차량 판매 금지 규제와 병행하여 대형 승용 차량, 스포츠형 다목적 차량(SUV : Sport Utility Vehicle), 및 스포츠 차량에도 전기자동차(EV) 메카니즘이 확대되는 추세이다.

이에 대응하기 위해 중량이이 많이 나가는 차량에 대해서도 발진/등판 성능 향상(저속 성능) 및 최고 속도 향상(고속 성능)을 위해 전기자동차용 다단 변속장치가 필요하게 되었으며, 변속단의 다단화에 의한 기어 트레인의 효율 저하 및 변속기구 증대에 의한 탑재성 문제를 최소화하기 위한 연구개발이 필요하다.

물론, 종래 내연기관용 유성기어세트 방식의 다단 변속장치는 탑재성 향상 및 변속단의 다단화에는 기여할 수 있겠으나, 전기자동차용 변속장치에 유성기어세트의 적용 시, 모터가 고속 회전하는 경우, 피니언 기어의 상대속도가 커져 동력 전달 효율에 불리하다는 문제점이 있다.

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

본 발명의 실시 예는 동력원인 모터의 회전동력을 선택적으로 전달받는 제1, 제2 입력축과, 외접기어 2세트만을 이용하여 제1, 제2 입력축의 회전동력을 출력축 상에 배치되는 유성기어세트에 전달하도록 하여 부품 감소로 내부 구성을 컴팩트하게 하고, 전장을 축소하여 탑재성을 향상시키면서도 3속의 변속단을 구현할 수 있도록 하는 전기자동차용 변속장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 제1, 제2 입력축과 유성기어세트의 선기어와 피니언 기어를 각각 기어 효율이 우수한 외접기어 2세트로 동력 연결하여 모터의 고속 회전 시에도 피니언 기어의 상대속도를 억제할 수 있도록 하여 동력 전달 효율을 높일 수 있도록 하는 전기자동차용 변속장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 모터를 동력원으로 하는 전기자동차용 변속장치에 있어서, 상기 모터의 축선 상에 배치되어 모터축에 선택적으로 연결되는 제1, 제2 입력축; 상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축; 및 상기 출력축 상에 배치되어 하나의 회전요소를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되고, 나머지 두개의 회전요소는 각각 외접기어세트를 통하여 상기 제1, 제2 입력축으로부터 회전동력을 전달받는 유성기어세트를 포함하는 전기자동차용 변속장치가 제공될 수 있다.

상기 외접기어세트는 상기 제1 입력축의 일측에 고정 연결되는 제1 외접구동기어와, 상기 제1 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소에 고정 연결되는 제1 외접피동기어로 이루어지는 제1 외접기어세트; 및 상기 제2 입력축의 일측에 고정 연결되는 제2 외접구동기어와, 상기 제2 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 나머지 두개의 회전요소 중, 다른 하나의 회전요소에 고정 연결되는 제2 외접피동기어로 이루어지는 제2 외접기어세트를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 출력축은 일측에 고정 연결되어 디프렌셜의 종감속기어와 외접 치합되는 출력기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 일측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고, 상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 타측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결될 수 있다.

이때, 상기 유성기어세트는 상기 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 출력축에 고정 연결되는 하나의 회전요소와 선택적으로 연결될 수 있다.

즉, 상기 유성기어세트는 선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 링기어와 선택적으로 연결되고, 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결될 수 있다.

또한, 상기 전기자동차용 변속장치는 상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치; 상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및 상기 선기어와 상기 링기어 사이에 구성되는 제3 클러치를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 제1 입력축은 상기 모터축의 축선 상에 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고, 상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 모터축에 선택적으로 연결될 수 있다.

이때, 상기 유성기어세트는 상기 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 출력축에 선택적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 상기 출력축과 선택적으로 연결되고, 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결될 수 있다.

또한, 상기 전기자동차용 변속장치는 상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치; 상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및 상기 선기어와 상기 출력축 사이에 구성되는 제3 클러치를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 2개의 외접기어세트만으로 동력원인 모터의 회전동력을 선택적으로 전달받는 제1, 제2 입력축과 출력축 상의 유성기어세트를 동력 연결하여 하여 내부 부품수를 감소하여 컴팩트하게 하고, 전장을 축소하여 탑재성을 향상시키면서도 3속의 변속단을 구현할 수 있수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 제1, 제2 입력축과, 유성기어세트의 선기어와 피니언 기어를 각각 기어 효율이 우수한 외접기어세트로 직접 동력 연결하여 모터의 고속 회전 시에도 피니언 기어의 상대속도를 억제할 수 있어 동력 전달 효율을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 3속의 변속단을 통해 발진/등판(저속 성능) 및 최고 속도 주행(고속 성능) 등의 조건에서 기어 트레인의 효율을 향상시킨다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 변속 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 모식도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 모식도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 동력원인 모터(M)의 회전동력을 변속하여 출력하게 되며, 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2), 출력축(OS), 유성기어세트(PG)를 포함한다.

상기 동력원인 모터(M)는 공지와 같이 구동모터의 기능을 수행하게 되며, 모터 하우징의 내부에 고정되는 스테이터(ST)와, 모터축(MS)에 연결되어 상기 스테이터(ST)의 반경방향 내측에서 회전 가능하게 지지되는 로터(RT)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 모터(M)의 회전동력은 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)에 선택적으로 전달되어 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)를 통하여 출력축(OS) 상의 유성기어세트(PG)에 선택적으로 전달되면서 합성 변속하여 상기 출력축(OS)으로 출력되는 변속 흐름 과정으로 변속을 이룬다.

상기와 같은 변속 흐름 과정에서 회전동력을 전달하는 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)은 모터축(MS) 상의 일측과 타측에 각각 배치되고, 상기 출력축(OS)은 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 일정 간격을 두고 평행하게 이격되어 배치된다.

상기 제1 입력축(IS1)은 중공축으로 이루어져 상기 모터축(MS)의 일측 외주에 회전 간섭 없이 배치되어 모터축(MS)과 선택적으로 연결되며, 상기 모터(M)의 회전동력을 상기 출력축(OS) 상의 유성기어세트(PG)에 전달한다.

상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져 상기 모터축(MS)의 타측 외주에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 모터축(MS)과 선택적으로 연결되며, 상기 모터(M)의 회전동력을 상기 출력축(OS) 상의 유성기어세트(PG)에 전달한다.

상기 출력축(OS)은 출력부재로서, 선단부 일측에 출력기어(OG)를 포함하며, 상기 유성기어세트(PG)로부터 전달되는 회전동력을 상기 출력기어(OG)와, 이에 외접 치합된 종감속기어(FDG)를 통해 디프렌셜(DIFF)에 전달한다.

상기 유성기어세트(PG)는 상기 출력축(OS) 상에 배치되어 상기 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)으로부터 전달되는 회전동력을 합성 변속하여 상기 출력축(OS)에 전달한다.

상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지며, 제1 회전요소인 선기어(S)와, 상기 선기어(S)와 외접으로 치합되는 복수의 피니언 기어(P)를 자전 및 공전이 가능하게 회전 지지하는 제2 회전요소인 유성캐리어(PC)와, 상기 복수의 피니언 기어(P)와 내접으로 치합되어 상기 선기어(S)와 동력 연결되는 제3 회전요소인 링기어(R)를 포함한다.

상기 선기어(S)는 상기 제1 입력축(IS1)과의 사이에 제1 외접기어세트(EG1)를 통하여 동력 연결되고, 상기 유성캐리어(PC)는 상기 제2 입력축(IS2)과의 사이에 제2 외접기어세트(EG2)를 통하여 동력 연결된다. 또한, 상기 링기어(R)는 상기 출력축(OS)에 고정 연결된다.

여기서, 상기 제1 외접기어세트(EG1)는 상기 제1 입력축(IS1)의 선단부 일측에 고정 연결되는 제1 외접구동기어(EG1a)와, 상기 제1 외접구동기어(EG1a)와 외접 치합되어 제1 연결부재(TM1)를 통해 상기 유성기어세트(PG)의 선기어(S)에 고정 연결되는 제1 외접피동기어(EG1b)로 이루어진다.

상기 제2 외접기어세트(EG2)는 상기 제2 입력축(IS2)의 선단부 일측에 고정 연결되는 제2 외접구동기어(EG2a)와, 상기 제2 외접구동기어(EG2a)와 외접 치합되어 제2 연결부재(TM2)를 통해 상기 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)에 고정 연결되는 제2 외접피동기어(EG2b)로 이루어진다.

상기에서 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)를 구성하는 각각의 외접구동기어와 외접피동기어에 대한 기어비는 필요로 하는 변속장치의 설계조건에 따라 설정되는데, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제1 외접기어세트(EG1)는 전진 3속을 구현하기 위한 기어비(EG1b/EG1a)로, 기어비가 1.625로 설정되고, 상기 제2 외접기어세트(EG2)는 전진 2속을 구현하기 위한 기어비(EG2b/EG2a)로, 기어비가 2.600으로 설정된 예를 나타내고 있다.

또한, 상기 링기어(R)는 제3 연결부재(TM3)를 통하여 상기 출력축(OS)에 고정 연결된다.

그리고 상기 유성기어세트(PG)는 선기어(S)가 상기 제1 연결부재(TM1)를 통해 상기 링기어(R)에 선택적으로 연결된다.

이에 따라, 상기 유성기어세트(PG)는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)가 각각 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)를 통해 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)으로부터 회전동력이 동시에 입력되면, 이를 합성 변속하여 링기어(R)를 통해 감속하여 출력축(OS)으로 출력한다.

또한, 상기 유성기어세트(PG)는 선기어(S)가 링기어(R)와 연결되면, 상기 유성기어세트(PG) 전체가 하나로 회전하는 상태가 되면서 상기 제1 외접기어세트(EG1) 또는 제2 외접기어세트(EG2)를 통해 감속 입력되는 모터(M)의 회전동력이 그대로 링기어(R)를 통해 출력축(OS)으로 출력한다.

그리고 본 발명의 실시 예에서는 상기 축과 축, 축과 회전요소가 상호 선택적으로 연결되는 부분에 결합요소인 클러치가 배치된다.

즉, 상기 결합요소인 클러치는 제1, 제2, 제3 클러치(CL1)(CL2)(CL3)를 포함한다.

상기 제1 클러치(CL1)는 모터축(MS)과 제1 입력축(IS1) 사이에 배치되며, 모터축(MS)과 제1 입력축(IS1)을 선택적으로 연결하여 모터(M)의 회전동력이 제1 입력축(IS1)에 전달되도록 한다.

상기 제2 클러치(CL2)는 모터축(MS)과 제2 입력축(IS2) 사이에 배치되며, 모터축(MS)과 제2 입력축(IS2)을 선택적으로 연결하여 모터(M)의 회전동력이 제2 입력축(IS2)에 전달되도록 한다.

상기 제3 클러치(CL3)는 선기어(S)와 고정 연결된 제1 연결부재(TM1)와, 링기어(R)와 고정 연결된 제3 연결부재(TM3)와의 사이에 배치되며, 제1 연결부재(TM1)와 제3 연결부재(TM3)을 선택적으로 연결하여 상기 유성기어세트(PG)가 하나로 회전하는 상태가 되도록 한다.

이때, 상기 모터(M)는 로터(RT)와 고정 연결된 모터축(MS)과 상기 제1 입력축(IS1)을 선택적으로 연결하는 제1 클러치(CL1) 사이에 변속 충격을 흡수할 수 있도록 댐퍼(DP)가 개재된다.

상기에서 제1, 제2, 제3 클러치(CL1)(CL2)(CL3)로 이루어지는 각 결합요소는 유압제어장치로부터 공급되는 유압에 의하여 작동되는 다판식 유압마찰결합유닛으로 이루어질 수 있으며, 주로 습식 다판형 유압마찰결합유닛이 사용되지만, 도그 클러치, 전자식 클러치, 자분식 클러치 등과 같이 전자제어장치로부터 공급되는 전기적인 신호에 따라 작동될 수 있는 결합유닛으로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 변속 작동표로서, 3속의 전기자동차 모드(EV 모드)를 구현하며, 이러한 EV 모드에 의한 변속과정을 살펴보면 다음과 같다.

[EV 모드 전진 1속 및 후진속]

EV 모드 전진 1속(FD1)에서는 도 2에서와 같이, 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)가 동시에 작동 제어된다.

이에 따라, 모터(M)의 회전동력은 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)의 작동에 의하여 모터축(MS), 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)으로 전달되며, 제1 입력축(IS1)의 회전동력은 제1 외접기어세트(EG1)를 통해 감속되어 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 입력되고, 제2 입력축(IS2)의 회전동력은 제2 외접기어세트(EG2)를 통해 감속되어 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 입력된다.

그러면, 상기 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)의 각 기어비에 따라 상기 유성기어세트(PG)는 선기어(S)와 유성캐리어(PC)로 입력되는 회전동력의 회전수 차이에 의해 상호 보완작동에 의하여 합성 변속되어 링기어(R)를 통해 출력축(OS)으로 전달되며, 출력축(OS) 상의 출력기어(OG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 1속의 주행이 이루어진다.

즉, 상기 전진 1속에서는 상기 제1 , 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)의 기어비와 유성기어세트(PG)의 기어비에 따라 변속이 이루어진다.

이때, 상기 동력원인 모터(M)의 회전방향을 반대로 하면, 전진 1속의 토크와 기어비 그대로 후진속(REV)을 구현할 수 있다.

[EV 모드 전진 2속]

EV 모드 전진 2속(FD2)에서는 도 2에서와 같이, 제2, 제3 클러치(CL2)(CL3)가 동시에 작동 제어된다.

이에 따라, 모터(M)의 회전동력은 제2 클러치(CL2)의 작동에 의하여 모터축(MS), 제2 입력축(IS2)으로 전달되며, 제2 입력축(IS2)의 회전동력은 제2 외접기어세트(EG2)를 통해 감속되어 유성기어세트(PG)의 유성캐리어(PC)로 입력된다.

또한, 상기 유성기어세트(PG)는 제3 클러치(CL3)의 작동에 의해 선기어(S)와 링기어(R)가 연결되어 전체가 하나로 회전하는 상태가 되면서 상기 유성캐리어(PC)로 입력되는 회전동력 그대로 출력축(OS)으로 전달되며, 출력축(OS) 상의 출력기어(OG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 2속의 주행이 이루어진다.

즉, 상기 전진 2속에서는 상기 제2 외접기어세트(EG2)의 기어비에 따라 변속이 이루어진다.

[EV 모드 전진 3속]

EV 모드 전진 3속(FD3)에서는 도 2에서와 같이, 제1, 제3 클러치(CL1)(CL3)가 동시에 작동 제어된다.

이에 따라, 모터(M)의 회전동력은 제1 클러치(CL1)의 작동에 의하여 모터축(MS), 제1 입력축(IS1)으로 전달되며, 제1 입력축(IS1)의 회전동력은 제1 외접기어세트(EG1)를 통해 감속되어 유성기어세트(PG)의 선기어(S)로 입력된다.

또한, 상기 유성기어세트(PG)는 제3 클러치(CL3)의 작동에 의해 선기어(S)와 링기어(R)가 연결되어 전체가 하나로 회전하는 상태가 되면서 상기 선기어(S)로 입력되는 회전동력 그대로 출력축(OS)으로 전달되며, 출력축(OS) 상의 출력기어(OG)를 통해 디프렌셜(DIFF)로 전달되면서 전진 3속의 주행이 이루어진다.

즉, 상기 전진 3속에서는 상기 제1 외접기어세트(EG1)의 기어비에 따라 변속이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치의 모식도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 제1 실시 예와 동일하게 동력원인 모터(M)의 회전동력을 변속하여 출력하게 되며, 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2), 출력축(OS), 유성기어세트(PG)를 포함한다.

단, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전기자동차용 변속장치는 제1 실시 예와 달리 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)이 모터축(MS)의 축선 상에 배치되는 차이점이 있다.

즉, 상기 제1 입력축(IS1)은 상기 모터축(MS)과 동일 축선 상에 배치되어 모터축(MS)과 선택적으로 연결되고, 상기 제2 입력축(IS2)은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(IS1)의 외주 측에 회전 간섭 없이 배치되어 상기 모터축(MS)과 선택적으로 연결되는 차이점이 있다.

이에 따라, 상기 유성기어세트(PG)의 선기어(S)와 제1 입력축(IS1) 사이에 구성되는 제1 외접기어세트(EG1)와, 유성캐리어(PC)와 제2 입력축(IS2)과의 사이에 구성되는 제2 외접기어세트(EG2)가 제1 실시 예에서는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2) 사이에 배치되는 반면, 제2 실시 예에서는 유성기어세트(PG)와 제3 클러치(CL3) 사이에 배치되는 차이점이 있다.

이외에, 상기 제1 실시 예에서는 상기 유성기어세트(PG)가 하나로 회전하는 상태가 되도록 하는 제3 클러치(CL3)가 선기어(S)와 고정 연결된 제1 연결부재(TM1)와, 링기어(R)와 고정 연결된 제3 연결부재(TM3) 사이에 배치되는 반면, 제2 실시 예에서는 제3 클러치(CL3)가 선기어(S)와 고정 연결된 제1 연결부재(TM1)와, 링기어(R)가 고정 연결된 출력축(OS)과의 사이에 배치되는 차이점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1, 제3 실시 예는 일부 구성요소의 배치 위치에는 다소 차이점이 있으나, 각 구성요소의 연결 관계와 작동은 동일하여 상세한 구성 및 작동 설명은 생략한다.

상기에서와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 전기자동차용 변속장치는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)를 통하여 동력원인 모터(M)의 회전동력을 선택적으로 전달받는 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과, 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)만을 이용하여 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)의 회전동력을 출력축(OS) 상에 배치되는 유성기어세트(PG)의 각 회전요소에 전달하도록 구성하여 부품수를 감소하여 변속장치의 내부 구성을 컴팩트하게 구현하면서도 전기자동차 모드(EV 모드)로 3속의 변속단을 구현할 수 있다.

또한, 컴팩트한 구성으로 변속장치의 전장을 축소하여 탑재성을 향상시킬 수 있으며, 제1, 제2 입력축(IS1)(IS2)과 유성기어세트(PG)의 선기어(S)와 피니언 기어(P)를 각각 기어 효율이 우수한 제1, 제2 외접기어세트(EG1)(EG2)로 직접 동력 연결하여 모터(M)의 고속 회전 시에도 피니언 기어(P)의 상대속도를 억제할 수 있도록 하여 동력 전달 효율을 높일 수 있다.

또한, 전기자동차 모드(EV 모드)로 3속의 변속단을 구현하여 발진 및 등판 등의 저속 성능과, 최고 속도 주행 등의 고속 성능을 향상시켜 기어 트레인의 효율을 증대시키는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 하나의 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

M... 모터
CL1,CL2,CL3... 제1, 제2, 제3 클러치
IS1,IS2... 제1, 제2 입력축
MS... 모터축
OG... 출력기어
OS... 출력축
EG1,EG2... 제1, 제2 외접기어세트
PG... 유성기어세트
TM1,TM2,TM3... 제1, 제2, 제3 연결부재

Claims

모터를 동력원으로 하는 전기자동차용 변속장치에 있어서,
상기 모터의 축선 상에 배치되어 모터축에 선택적으로 연결되는 제1, 제2 입력축;
상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축; 및
상기 출력축 상에 배치되어 하나의 회전요소를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되고, 나머지 두개의 회전요소는 각각 외접기어세트를 통하여 상기 제1, 제2 입력축으로부터 회전동력을 전달받는 유성기어세트;
를 포함하는 전기자동차용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 외접기어세트는
상기 제1 입력축의 일측에 고정 연결되는 제1 외접구동기어와, 상기 제1 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소에 고정 연결되는 제1 외접피동기어로 이루어지는 제1 외접기어세트; 및
상기 제2 입력축의 일측에 고정 연결되는 제2 외접구동기어와, 상기 제2 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 나머지 두개의 회전요소 중, 다른 하나의 회전요소에 고정 연결되는 제2 외접피동기어로 이루어지는 제2 외접기어세트;
를 포함하는 전기자동차용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 유성기어세트는
싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 전기자동차용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 출력축은
일측에 고정 연결되어 디프렌셜의 종감속기어와 외접 치합되는 출력기어를 포함하는 전기자동차용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 일측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고,
상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 타측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제5항에 있어서,
상기 유성기어세트는
상기 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 출력축에 고정 연결되는 하나의 회전요소와 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제6항에 있어서,
상기 유성기어세트는
선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 링기어와 선택적으로 연결되고, 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제7항에 있어서,
상기 전기자동차용 변속장치는
상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치;
상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및
상기 선기어와 상기 링기어 사이에 구성되는 제3 클러치:
를 더 포함하는 전기자동차용 변속장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 입력축은 상기 모터축의 축선 상에 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고,
상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 모터축에 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제9항에 있어서,
상기 유성기어세트는
상기 나머지 두개의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 상기 출력축에 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제10항에 있어서,
상기 유성기어세트는
선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 상기 출력축과 선택적으로 연결되고, 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제11항에 있어서,
상기 전기자동차용 변속장치는
상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치;
상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및
상기 선기어와 상기 출력축 사이에 구성되는 제3 클러치:
를 더 포함하는 전기자동차용 변속장치.
모터를 동력원으로 하는 전기자동차용 변속장치에 있어서,
상기 모터의 축선 상에 배치되어 모터축에 선택적으로 연결되는 제1, 제2 입력축;
상기 제1, 제2 입력축과 일정 간격을 두고 평행하게 배치되는 출력축; 및
제1, 제2, 제3 회전요소를 가지며 상기 출력축 상에 배치되고, 상기 제1 회전요소가 제1 외접기어세트를 통하여 상기 제1 입력축과 외접 기어 연결되고, 상기 제2 회전요소가 제2 외접기어세트를 통하여 상기 제2 입력축과 외접 기어 연결되며, 상기 제3 회전요소가 상기 출력축에 고정 연결되며, 상기 제1 회전요소와 선택적으로 연결되는 유성기어세트;
를 포함하는 차량용 변속장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 외접기어세트는
상기 제1 입력축의 일측에 고정 연결되는 제1 외접구동기어와, 상기 제1 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 제1 회전요소에 고정 연결되는 제1 외접피동기어로 이루어지고,
상기 제2 외접기어세트는
상기 제2 입력축의 일측에 고정 연결되는 제2 외접구동기어와, 상기 제2 외접구동기어와 외접 치합되어 상기 유성기어세트의 제2 회전요소에 고정 연결되는 제2 외접피동기어로 이루어지는 전기자동차용 변속장치.
제14항에 있어서,
상기 유성기어세트는
상기 제1 회전요소가 선기어이고, 상기 제2 회전요소가 유성캐리어이고, 상기 제3 회전요소가 링기어인 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 전기자동차용 변속장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 일측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고,
상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 모터축 상의 타측 외주에 회전 간섭 없이 중첩 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제16항에 있어서,
상기 유성기어세트는
상기 선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 링기어와 선택적으로 연결되고, 상기 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 상기 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제17항에 있어서,
상기 전기자동차용 변속장치는
상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치;
상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및
상기 선기어와 상기 링기어 사이에 구성되는 제3 클러치:
를 더 포함하는 전기자동차용 변속장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 입력축은 상기 모터축의 축선 상에 배치되어 상기 모터축에 선택적으로 연결되고,
상기 제2 입력축은 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축의 외주 측에 회전 간섭 없이 중첩 배치되며, 상기 모터축에 선택적으로 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제19항에 있어서,
상기 유성기어세트는
상기 선기어가 제1 연결부재를 통하여 상기 제1 외접피동기어와 고정 연결됨과 동시에, 상기 출력축과 선택적으로 연결되고, 상기 유성캐리어가 제2 연결부재를 통하여 상기 제2 외접피동기어와 고정 연결되고, 상기 링기어가 제3 연결부재를 통하여 상기 출력축에 고정 연결되는 전기자동차용 변속장치.
제20항에 있어서,
상기 전기자동차용 변속장치는
상기 모터축과 상기 제1 입력축 사이에 구성되는 제1 클러치;
상기 모터축과 상기 제2 입력축 사이에 구성되는 제2 클러치; 및
상기 선기어와 상기 출력축 사이에 구성되는 제3 클러치:
를 더 포함하는 전기자동차용 변속장치.