KR20220097162A - 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 차량 구동 모터와 변속기 사이에 설치되어, 초기 구동 시 모터의 토크를 증배하며 감속하고, 구동이 진행됨에 따라 직결되는 감속기이다. 상기 감속기는 유성기어 세트를 구비한다. 유성기어 세트의 선기어, 링기어 및 캐리어 중 입력 및 출력과 연결되지 않은 나머지 요소는 제1클러치를 통해 고정단에 연결된다. 상기 유성기어 세트의 선기어, 링기어 및 캐리어 중 선택된 두 요소는 제2클러치에 의해 커플링되거나 커플링 해제될 수 있다. 상기 제1클러치와 제2클러치는 하나의 피벗 압력판에 의해 작동할 수 있다. 상기 하나의 피벗 압력판은 상기 제1클러치를 작동시키고 상기 제2클러치를 작동시키지 않아 입력 토크가 증배되는 토크증배 모드, 상기 제1클러치를 작동시키지 않고 상기 제2클러치를 작동시켜 입력 토크가 출력 토크로 직결되는 직결모드, 상기 제1클러치와 제2클러치를 모두 작동시키지 않아 입력과 출력의 연결을 끊는 프리휠링 모드, 제1클러치의 슬립 제어를 하는 토크증배 슬립 모드, 및 제2클러치의 슬립 제어를 하는 직결 슬립 모드를 구현할 수 있다.

Description

감속기{Deceleration Device}

본 발명은 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차의 차량 구동 모터와 변속기 사이에 설치되어, 초기 구동 시 모터의 토크를 증배하며 감속하고, 구동이 진행됨에 따라 직결되는 감속기에 관한 것이다.

자동차는 초기 구동 시 높은 토크의 출력이 요구된다. 이에 전기자동차의 모터에는 감속기를 사용하여 초기 구동 시 높은 토크를 얻고, 제어의 편의성도 확보한다.

한편, 전기자동차의 모터의 다운사이징 및 연비 상승을 위해서는 변속기가 필요하다. 이에 따라, 감속기는 동력 전달 계통에서 모터와 변속기 사이에 설치될 수 있다.

차량의 초기 구동은 전진 방향으로뿐만 아니라 후진 방향으로도 일어난다. 따라서, 초기 구동을 위해서는 차량의 전진뿐만 아니라 후진 시에도 출력 토크가 입력 토크보다 커질 필요가 있다.

내연기관의 경우 전진구동 및 후진구동 시 엔진의 회전방향은 동일하고, 변속기에 의해서 전진/후진이 결정된다. 따라서 내연기관을 적용한 자동차에는, 초기구동 시 단방향 회전에 대해서만 토크를 증배하는 액압식 토크 컨버터를 적용하더라도, 변속기가 전진 및 후진 방향을 전환하므로, 전진 및 후진 시 초기 출력 토크를 증배할 수 있다.

그러나 전기자동차의 경우, 전진구동과 후진구동 시 차량 구동 모터의 회전방향이 반대가 된다. 즉 구동원 자체가 양방향 회전이 가능하다. 따라서 모터의 출력 측에 액압식 토크 컨버터를 적용하더라도, 단방향으로 토크를 증배하는 액압식 토크 컨버터의 특성 상, 후진을 위해 모터가 역회전 구동될 경우 토크 증배가 어렵다.

이런 연유로, 전진구동과 후진구동 시 회전 방향이 바뀌는 모터의 입력 토크를 증배하기 위해, 유성기어 세트를 이용하기도 하였다. 유성기어 세트는, 중심에 배치된 선기어(sun gear), 선기어와 이격되어 선기어를 둘러싸는 링기어(ring gear), 선기어와 링기어 사이에 배치된 유성기어(planetary gear) 및 유성기어를 지지하는 캐리어(carrier)를 포함한다.

유성기어 세트는, 선기어, 링기어 및 캐리어의 3요소로 구분할 수 있고, 이러한 3요소 중 어느 한 요소를 고정하면 나머지 두 요소가 각각 입력과 출력이 되어 감속이 일어난다. 또한 선기어, 링기어 및 캐리어 중 두 요소를 일체로 회전하도록 하면 유성기어 세트가 전체적으로 일체로 회전하여 감속이 일어나지 않고 1:1로 직결된다.

이에, CN 107499119A, CN 206765791U, US 10377221B2에 개시된 바와 같이, 종래에는, 유성기어 세트 중 어느 한 요소를 고정하기 위한 브레이크 제어를 통해 감속을 구현하고, 유성기어 세트의 두 요소를 클러치로 상호 고정하여 1:1 직결을 구현하였다. 이러한 구조에 따르면, 전진 구동 시 토크 증배가 필요할 때 또는 항상 토크 증배가 요구되는 후진 구동 시, 유성기어 세트의 어느 한 요소를 고정한다. 그리고 전진 구동 시 직결이 필요할 때 유성기어 세트의 두 요소를 클러치로 커플링한다. 이러한 브레이크의 제어와 클러치의 제어는 각각 소정의 액추에이터들에 의해 이루어졌고, 장치에 무리가 가지 않게 하기 위해, 두 액추에이터가 동시에 작동하지 않도록 하였다.

한편, GB 518366, JP2019-211083A에 개시된 바와 같이, 상기 브레이크 제어와 클러치 제어를 위해 2개의 액추에이터를 운용하는 번거로움을 해결하기 위해, 제1위치와 제2위치를 오가도록 설계된 하나의 액추에이터를 사용하기도 하였다. 이러한 제어 방식은 액추에이터가 제1위치 및 제2위치의 두 위치 중 어느 한 위치에 위치하도록 작동하므로, 2개의 액추에이터가 동시에 작동할 때 장치에 무리가 가던 종전 기술의 문제점을 하드웨어적으로 해결한다. 이러한 제어 방식은, 가령 액추에이터가 제1위치에 있을 때 차량 구동 모터와 변속기는 토크가 증배되도록 연결되고, 액추에이터가 제2위치에 있을 때 차량 구동 모터와 변속기가 1:1로 직결된다.

그러나 이러한 구조는, 액추에이터가 제1위치 및 제2위치 중 어느 한 위치에 있도록 제어될 뿐이어서, 액추에이터의 위치가 제1위치에서 제2위치로 이동하거나 제2위치에서 제1위치로 이동할 때 변속 충격이 발생할 수 있다.

또한 이러한 구조는, 액추에이터가 제1위치나 제2위치 중 어느 한 위치에 있을 때 지속적으로 에너지를 소모하는 구조를 가지므로, 효율성 측면에서 불리하다.

아울러 위와 같은 구조는, 액추에이터가 오직 제1위치와 제2위치 둘 중 한 위치에 있어야 하는 구조이기 때문에, 변속 충격 등을 완화하기 위한 슬립 제어가 어렵다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 2개의 클러치를 하나의 액추에이터로 제어하되 상기 하나의 액추에이터를 사용하여 3개의 운전 모드를 구현할 수 있는 감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 토크 증배 과정에서 운전자가 잠시 모터의 구동을 중단시키더라도 부하 측의 회전력이 모터로 인해 소모되지 않도록 하는 감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 토크 증배와 직결의 전이 과정에서 변속 충격이 발생하는 것을 줄일 수 있는 감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은, 기어비 2.0 이상의 감속까지도 자유롭게 적용할 수 있는 감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은, 액추에이터의 각 동작 위치에서 해당 위치를 유지하기 위해 에너지를 소모하지 않아 효율성이 높은 감속기를 제공하고자 한다.

또한 본 발명은, 전기자동차에 사용하기에 특히 최적인 감속기를 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 유성기어 세트를 구비하는 감속기에 있어서, 유성기어 세트의 선기어, 링기어 및 캐리어 중 입력 및 출력과 연결되지 않은 요소를 고정단인 하우징 또는 케이싱에 대해 제1클러치로 연결하고, 상기 선기어, 링기어 및 캐리어 중 선택된 두 요소를 제2클러치에 의해 연결하며, 상기 제1클러치와 제2클러치가 하나의 액추에이터에 의해 선택적으로 작동된다.

상기 액추에이터는 상기 제1클러치를 작동시키고 상기 제2클러치를 작동시키지 않는 제1위치와, 상기 제1클러치를 작동시키지 않고 상기 제2클러치를 작동시키는 제2위치와, 상기 제1클러치를 작동시키지 않고 상기 제2클러치를 작동시키지 않는 제3위치로 이동할 수 있다.

상기 하나의 액추에이터는 3개의 운전모드를 구현할 수 있다. 이는, 상기 액추에이터가 제1위치에 있는 제1모드(토크 증배 모드), 상기 액추에이터가 제2위치에 있는 제2모드(직결 모드), 상기 액추에이터가 제3위치에 있는 제3모드(프리휠링 모드)를 포함한다.

추가적으로, 상기 액추에이터는 상기 제1클러치를 슬립 제어하고 상기 제2클러치를 작동시키지 않는 제4위치 및 상기 제2클러치를 슬립 제어하고 상기 제1클러치를 작동시키지 않는 제5위치로 이동할 수 있다.

상기 하나의 액추에이터는 추가적인 2개의 운전모드를 더 구현할 수 있다. 이는, 상기 액추에이터가 제4위치에 있는 제4모드(토크 증배 슬립 모드) 및 상기 액추에이터가 제5위치에 있는 제5모드(직결 슬립 모드)를 포함한다.

상기 액추에이터는 구조적으로 제1위치와 제2위치에 동시에 있을 수 없다. 따라서 제1클러치와 제2클러치가 동시에 작동하는 현상을 방지할 수 있다.

상기 액추에이터는 구조적으로 제1위치와 제5위치에 동시에 있을 수 없고, 제2위치와 제4위치에 동시에 있을 수 없다.

상기 액추에이터가 일방향으로 작동함에 따라, 상기 액추에이터는 제1위치, 제4위치, 제3위치, 제5위치 및 제2위치의 순서로 이동할 수 있다.

상기 액추에이터가 타"?향으?* 작동함에 따라, 상기 액추에이터는 제2위치, 제5위치, 제3위치, 제4위치 및 제1위치의 순서로 이동할 수 있다.

운전자가 차량의 진행 방향을 전진 방향으로 세팅한 상태이면서, 차량이 정지되어 있는 상태일 때, 상기 액추에이터는 제1위치에 있도록 제어되고, 이에 따라 토크증배 모드를 구현할 수 있다.

이어서 운전자가 전진 운전을 시작하면, 감속기의 입력의 토크가 증배되어 출력될 수 있다.

선택적으로, 부드러운 출발 가속을 구현하기 위해, 운전자가 차량의 진행 방향을 전진 방향으로 세팅한 상태이면서, 차량이 정지되어 있는 상태일 때, 상기 액추에이터는 제4위치에 있도록 제어되고 이에 따라 토크증배 슬립 모드를 구현할 수 있다.

그러면 운전자가 전진을 시작할 때, 토크증배 슬립 모드에서 차량이 어느 정도 움직이도록 한 뒤 상기 액추에이터가 제1위치로 이동하도록 제어되어 토크증배 모드에 돌입할 수 있다. 그러면 차량의 전진 출발 과정에서 좀 더 부드러운 이동을 구현할 수 있다.

선택적으로, 운전자가 전진을 시작하다가 전진 속도가 어느 정도 수준에 이르기 전에 전진 입력을 하지 않으면, 상기 액추에이터는 제3위치로 이동하도록 제어되어 프리휠링 모드에 돌입할 수 있다. 이는 액추에이터가 제1위치에 있을 때 감속기의 출력측 부하가 증속되며 감속기의 입력측으로 역으로 전달됨으로 인해, 차량 구동 모터의 부하가 크게 작용하여 차량이 속도가 줄어드는 것을 방지하기 위한 것이다.

토크증배 모드에서 운전자가 전진을 계속하여 전진 속도가 어느 정도 높아지면, 상기 액추에이터는 제2위치에 있도록 제어되고, 이에 따라 직결 모드를 구현할 수 있다.

직결 모드에서는, 감속기의 입력이 그대로 출력으로 전달된다.

선택적으로, 변속 충격을 최소화하기 위해, 상기 액추에이터는 제2위치에 진입하기 전에 제5위치에 잠시 머무르도록 제어되어 직결 슬립 모드를 구현한 뒤, 감속기의 입력과 출력의 회전 속도가 어느 정도 동기화된 후 제2위치로 이동하여 직결 모드를 구현할 수 있다.

직결 모드에서 차량의 속도가 소정의 속도(가령 5km/h) 이하로 떨어지지 않으면, 상기 직결 모드는 유지될 수 있다.

직결 모드에서 운전자가 급가속을 하면, 직결 모드가 토크 증배 모드로 변환되어 다운 시프트를 구현할 수 있다. 이 때에는 액추에이터가 제2위치에서 제1위치로 이동한다. 물론 이러한 변환 과정에서 액추에이터가 제4위치에 잠시 머물러 토크증배 슬립 모드를 구현하여 변속 충격을 완화할 수 있다.

직결 모드에서 차량의 속도가 소정의 속도 이하로 떨어지면, 상기 액추에이터는 제2위치로부터 제3위치로 이동하도록 제어되어 프리휠링 모드를 구현하거나, 제2위치로부터 제4위치로 이동하도록 제어되어 토크증배 슬립 모드를 구현한 뒤 제1위치로 이동하도록 제어되어 토크증배 모드를 구현하거나, 제2위치로부터 제1위치로 이동하도록 제어되어 토크증배 모드를 구현할 수 있다.

운전자가 차량의 진행 방향을 후진 방향으로 세팅한 상태에서는, 상기 액추에이터가 제1위치에 있도록 제어되어 토크증배 모드를 구현할 수 있다.

차량의 진행 방향이 후진 방향일 때에는 지속적으로 토크증배 모드를 유지하도록 할 수 있다.

상기 제1클러치는 제1압력판에 의해 가압되거나 가압 해제될 수 있다.

상기 제2클러치는 제2압력판에 의해 가압되거나 가압 해제될 수 있다.

상기 제1압력판과 제2압력판은 피벗 압력판에 마련될 수 있고, 상기 피벗 압력판은 상기 유성기어 세트의 선기어, 링기어 및 캐리어 중 상기 제1클러치와 제2클러치가 모두 연결된 요소에 피벗 연결부를 통해 피벗 가능하게 연결될 수 있다.

상기 제1압력판과 제2압력판은 상기 피벗 연결부를 사이에 두고 상기 피벗 압력판에 마련될 수 있다.

상기 제1클러치와 제2클러치가 모두 연결된 요소는 링기어이거나 캐리어일 수 있다.

상기 액추에이터는 하나의 구동부, 하나의 회전체 및 상기 하나의 회전체에 마련되고 상기 회전체의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 운동 전환 요소를 포함한다.

상기 운동 전환 요소는 상기 회전체의 둘레방향(원주방향)을 따라 구비된다.

상기 운동전환요소는, 상기 회전체가 둘레방향의 제1방향으로 회전할 때 상기 제1압력판이 제1클러치를 가압하는 방향으로 이동시키고 상기 제2압력판이 제2클러치를 가압 해제하는 방향으로 이동시킬 수 있고, 상기 회전체가 둘레방향의 제2방향(상기 제1방향의 반대방향)으로 회전할 때 상기 제1압력판이 제1클러치를 가압 해제하는 방향으로 이동시키고 상기 제2압력판이 제2클러치를 가압하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 회전체가 둘레방향의 제1방향으로 회전하면 상기 피벗 압력판이 상기 피벗 연결부를 중심으로 제3방향으로 피벗하여, 상기 제1압력판이 제1클러치로 접근하고, 상기 제2압력판이 상기 제2클러치로부터 멀어질 수 있다. 상기 회전체가 둘레방향의 제2방향으로 회전하면 상기 피벗 압력판이 상기 피벗 연결부를 중심으로 제4방향(상기 제3방향의 반대방향)으로 피벗하여, 상기 제1압력판이 제1클러치로부터 멀어지고, 상기 제2압력판이 상기 제2클러치로 접근할 수 있다.

이에 따라 상기 회전체가 둘레방향의 제1방향으로 회전하면 제1압력판은 제1클러치를 가압하는 방향으로 이동하고 이와 반대로 제2압력판은 제2클러치를 가압 해제하는 방향으로 이동한다.

또한 상기 회전체가 둘레방향의 제2방향으로 회전하면 제1압력판은 제1클러치를 가압 해제하는 방향으로 이동하고 이와 반대로 제2압력판은 제2클러치를 가압하는 방향으로 이동한다.

상기 회전체는, 제2기어일 수 있다. 그리고 상기 제2기어는 제1기어와 맞물릴 수 있다.

상기 제1기어는 웜기어일 수 있다. 그리고 상기 제2기어는 웜휠기어일 수 있다.

이와 달리, 상기 제1기어와 상기 제2기어는 모두 스퍼기어일 수 있다.

상기 제1기어는 구동부에 의해 정방향으로 회전하거나 역방향으로 회전할 수 있다. 상기 구동부는 모터일 수 있다.

상기 구동부가 정방향으로 회전하면, 그 회전력은 제1기어를 통해 제2기어에 전달되고, 이에 따라 상기 제2기어는 둘레방향의 제1방향으로 회전할 수 있다. 상기 모터가 역방향으로 회전하면, 그 회전력은 제1기어를 통해 제2기어에 전달되고, 이에 따라 상기 제2기어는 둘레방향의 제2방향으로 회전할 수 있다.

상기 운동전환요소는, 상기 회전체와 함께 회전하는 캠표면과, 상기 회전체의 회전에도 불구하고 상기 캠표면과 접동하여 전후방향으로 이동하는 접동표면을 포함할 수 있다.

상기 캠표면은 상기 회전체의 후면에 형성될 수 있다.

상기 접동표면은 베어링을 사이에 두고 힌지 암과 연결될 수 있다.

상기 힌지 암은 힌지 연결부를 사이에 두고 상기 피벗압력판과 연결될 수 있다.

상기 힌지 연결부는 상기 피벗 연결부보다 반경방향으로 더 내측에 마련될 수 있다.

상기 접동표면은 상기 힌지 연결부보다 반경방향으로 더 내측에 마련될 수 있다. 이에 따라, 베어링의 직경을 줄일 수 있다.

상기 구동부와, 제1기어와, 제2기어와, 운동전환요소와,피벗 압력판은, 상기 제1압력판과 상기 제2압력판을 이동시키는 상기 액추에이터를 구성할 수 있다. 상기 운동전환요소와 피벗 압력판은 상기 힌지 암을 통해 연결될 수 있다.

상기 액추에이터는 제어부에 의해 작동할 수 있다. 상기 제어부는 상기 구동부의 회전 방향과 회전수를 제어하여 상기 액추에이터를 작동할 수 있다.

상기 액추에이터가 제4위치와 제5위치에 있도록 하는 슬립 제어는, 상기 구동부인 모터의 전류 제어에 의해 이루어질 수 있다.

상기 제1클러치와 제2클러치는 도그클러치, 습식 다판클러치, 건식 다판클러치 또는 단판클러치일 수 있다.

제1실시예에서, 상기 감속기의 입력은 선기어에 연결되고, 상기 감속기의 출력은 캐리어에 연결될 수 있다. 이와 달리 상기 감속기의 입력은 캐리어에 연결되고, 상기 감속기의 출력은 선기어에 연결될 수도 있다.

제1실시예에서 상기 제1클러치는 상기 고정단에 대해 상기 링기어를 회전 구속하거나 회전 자유롭게 할 수 있다.

제1실시예에서, 상기 제2클러치는 상기 캐리어와 링기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다. 이와 달리 상기 제2클러치는 상기 캐리어와 선기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다. 이와 달리 상기 제2클러치는 상기 선기어와 링기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다.

제1실시예에서, 상기 캐리어에는 선기어와 링기어에 모두 맞물리는 유성기어가 설치될 수 있다. 이에 따라, 입력과 출력의 회전 방향이 일치할 수 있다.

제2실시예에서, 상기 감속기의 입력은 선기어에 연결되고, 상기 감속기의 출력은 링기어에 연결될 수 있다. 이와 달리 상기 감속기의 입력은 링기어에 연결되고, 상기 감속기의 출력은 선기어에 연결될 수도 있다.

제2실시예에서 상기 제1클러치는 상기 고정단에 대해 상기 캐리어를 회전 구속하거나 회전 자유롭게 할 수 있다.

제2실시예에서, 상기 제2클러치는 상기 캐리어와 링기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다. 이와 달리 상기 제2클러치는 상기 캐리어와 선기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다. 이와 달리 상기 제2클러치는 상기 선기어와 링기어를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다.

제2실시예에서, 상기 캐리어에는 제1유성기어와 제2유성기어가 설치될 수 있다. 상기 제1유성기어는 상기 선기어와 제2유성기어에 맞물리고, 상기 제2유성기어는 상기 제1유성기어와 상기 링기어에 맞물릴 수 있다. 이에 따라, 입력과 출력의 회전 방향이 일치할 수 있다.

구체적으로 본 발명은, 회전력이 입력되는 입력축(10), 회전력이 출력되는 출력축(90), 및 상기 입력축(10)의 회전력을 출력축(90)에 전달하는 유성기어 세트(20)를 구비하는 감속기(1)에 적용될 수 있다.

상기 유성기어 세트(20)는: 선기어(30); 상기 선기어(30)를 둘러싸는 링기어(60); 상기 선기어(30)와 링기어(60) 사이에 배치되어 상기 선기어(30)와 링기어(60) 간의 회전력을 전달하는 유성기어; 및 상기 유성기어를 지지하는 캐리어(50);를 포함할 수 있다.

상기 입력축(10)은, 상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제1요소와 회전력을 전달하도록 연결될 수 있다.

상기 출력축(90)은, 상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제2요소로서, 상기 제1요소와 다른 제2요소와 회전력을 전달하도록 연결될 수 있다.

상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제3요소로서, 상기 제1요소 및 상기 제2요소와 다른 제3요소는, 제1클러치(74)에 의해 상기 감속기(1)의 고정단에 대해 회전 구속되거나 회전 구속 해제될 수 있다.

상기 제1요소, 제2요소 및 제3요소 중 선택된 두 요소는 제2클러치(77)에 의해 커플링하거나 커플링 해제될 수 있다.

상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)는 각각 제1압력판(747)과 제2압력판(777)에 의해 가압되거나 가압 해제될 수 있다.

상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은, 하나의 액추에이터(83)에 의해 서로 반대방향으로 이동할 수 있다.

상기 액추에이터(83)는 피벗 연결부(783)를 중심으로 피벗하는 피벗 압력판(78)을 포함하고, 상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 상기 피벗 연결부(783)를 사이에 두고 상기 피벗 압력판(78)에 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 피벗 압력판(78)이 피벗함에 따라 상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 서로 반대방향으로 이동할 수 있다.

상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)는 반경방향으로 상기 피벗 연결부(783)를 사이에 두고 배치될 수 있다.

상기 피벗 압력판(78)이 상기 피벗 연결부(783)를 중심으로 제3방향으로 회전하면 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압하는 방향으로 이동하고 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압 해제하는 방향으로 이동할 수 있다.

상기 피벗 압력판(78)이 상기 피벗 연결부(783)를 중심으로 제4방향으로 회전하면 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압하는 방향으로 이동하고 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압 해제하는 방향으로 이동할 수 있다.

상기 제3요소는 링기어(60)이고, 상기 제2클러치(77)에 의해 커플링되거나 커플링 해제되는 두 요소는 링기어(60)를 포함할 수 있다.

상기 피벗 연결부(783)는 상기 링기어(60)에 연결될 수 있다.

상기 액추에이터(83)는, 상기 제1클러치(74)가 가압되고 상기 제2클러치(77)가 가압 해제되는 제1위치(P1); 상기 제1클러치(74)가 가압 해제되고 상기 제2클러치(77)가 가압되는 제2위치(P2); 및 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 모두 가압 해제되는 제3위치(P3);로 이동하고 해당 위치에 머무를 수 있다.

상기 액추에이터(83)는, 상기 제1클러치(74)를 슬립 가압하고, 상기 제2클러치(77)가 가압 해제되는 제4위치(P4); 및 상기 제2클러치(77)를 슬립 가압하고, 상기 제1클러치(74)를 가압 해제하는 제5위치(P5);로 더 이동하고 해당 위치에 머무를 수 있다.

상기 액추에이터(83)는 축방향으로 이동하는 힌지 암(786)을 더 포함할 수 있다.

상기 힌지 암(786)은 상기 피벗 압력판(78)에 힌지 연결부(785)를 통해 상호 상대적인 회동이 가능하도록 연결될 수 있다.

힌지 암(786)이 축방향으로 이동하는 방향에 따라 상기 피벗 압력판(78)은 제3방향으로 피벗하거나 제4방향으로 피벗할 수 있다. 가령 힌지 암(786)이 후방으로 이동하면 상기 피벗 압력판(78)은 제3방향으로 이동하고, 상기 힌지 암(786)이 후방으로 이동하면 상기 피벗 압력판(78)은 제4방향으로 이동할 수 있다.

상기 액추에이터(83)는: 구동부(830); 상기 구동부(830)에 의해 회전하는 회전체(832); 및 상기 회전체(832)에 마련된 운동전환요소;를 더 포함할 수 있다.

상기 회전체(832)가 둘레방향의 제1방향으로 회전하면 상기 운동전환요소는 상기 피벗 압력판(78)을 제3방향으로 피벗시켜 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압하는 방향으로 이동시키고 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압 해제하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 회전체(832)가 둘레방향의 제2방향으로 회전하면 상기 운동전환요소는 상기 피벗 압력판(78)을 제4방향으로 피벗시켜 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압 해제하는 방향으로 이동시키고 상기 제2운동전환요소(8332)는 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압하는 방향으로 이동시킬 수 있다.

상기 회전체(832)는 상기 감속기의 축방향을 중심으로 회전 가능하게 설치된 제2기어(832)이고, 상기 구동부(830)는 상기 제2기어(832)에 맞물린 제1기어(831)를 회전시키는 모터일 수 있다.

상기 제1기어(831)와 제2기어(832)는, 웜기어-웜휠기어일 수 있다.

상기 제1기어(831)와 제2기어(832)는, 스퍼기어-스퍼기어일 수 있다.

상기 액추에이터(83)는 상기 모터의 전류 제어에 의해 상기 제4위치(P4) 및 상기 제5위치(P5)에 머무를 수 있다. 가령 액추에이터(83)가 이동하여 제4위치(P4) 및 상기 제5위치(P5)에 다다르면 모터의 부하가 증가한다. 그리고 액추에이터(83)가 이동하여 제1위치(P1) 및 상기 제2위치(P2)에 이르면 모터의 부하는 최대가 된다. 이에 따라 모터의 부하는 모터에 흐르는 전류양으로부터 확인할 수 있다. 제어부는 모터의 부하가 증가하되 모터가 최대 부하에 이르기 전에 상기 모터(830)의 작동을 중지시킬 수 있다.

상기 운동전환요소는, 상기 회전체(832)와 함께 회전하는 캠표면(833)과, 상기 회전체(832)의 회전에도 불구하고 상기 캠표면(833)과 접동하여 전후방향으로 이동하는 접동표면(79)을 포함할 수 있다.

상기 접동표면(79)은 베어링(787)을 사이에 두고 상기 피벗 압력판(78)과 연결될 수 있다.

상기 제1클러치(74)는 도그클러치, 습식 다판클러치, 건식 다판클러치 및 단판클러치 중 선택된 하나로 구성될 수 있다.

상기 제2클러치(77)는 도그클러치, 습식 다판클러치, 건식 다판클러치 및 단판클러치 중 선택된 하나로 구성될 수 있다.

상기 제1요소는 선기어(30)와 캐리어(50) 중 선택된 어느 하나이고, 상기 제2요소는 선기어(30)와 캐리어(50) 중 선택된 나머지 하나일 수 있다.

상기 제1요소는 선기어(30)이고, 상기 제2요소는 캐리어(50)일 수 있다.

상기 링기어(60)는 반경방향으로 외향 연장되는 링기어 커버(61)를 구비하고, 상기 링기어 커버(61)는 상기 링기어 커버(61)보다 반경방향 외측에서 상기 감속기의 케이싱(70)과 제1클러치(74)에 의해 서로 연결될 수 있다.

상기 제2클러치(77)에 의해 커플링되거나 커플링 해제되는 두 요소는 캐리어(50)와 링기어(60)일 수 있다.

상기 캐리어(50)는 반경방향으로 외향 연장되는 캐리어 커버(51)를 구비하고, 상기 캐리어 커버(51)와 링기어 커버(61)는 상기 링기어(60)보다 반경방향 외측에서 상기 제2클러치(77)에 의해 서로 연결될 수 있다.

상기 제2클러치(77)는 상기 캐리어 커버(51)보다 반경방향 외측에 배치되고 상기 링기어 커버(61)보다 반경방향 내측에 배치될 수 있다.

상기 제1요소는 선기어(30)와 링기어(60) 중 선택된 어느 하나이고, 상기 제2요소는 선기어(30)와 링기어(60) 중 선택된 나머지 하나일 수 있다.

상기 제1요소는 선기어(30)이고, 상기 제2요소는 링기어(60)일 수 있다.

상기 유성기어는, 제1유성기어(41)와 제2유성기어(42)를 포함할 수 있다.

상기 제1유성기어(41)는 상기 선기어(30)와 상기 제2유성기어(42)에 맞물리고, 상기 제2유성기어(42)는 상기 제1유성기어(41)와 상기 링기어(60)에 맞물릴 수 있다.

또한 본 발명은, 상술한 감속기의 제어 방법을 더 제공한다. 상기 방법에 따르면, 하나의 액추에이터의 위치를 제어함으로써, 제1클러치(74)와 제2클러치(77)의 작동 여부에 대한 제어가 이루어질 수 있다.

토크증배 모드에서 직결 모드로 변환하기 위해, 상기 제어부(85)가 상기 액추에이터(83)를 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동하도록 제어할 때, 상기 액추에이터(83)가 제5위치(P5)에 잠시 머무르도록 직결 슬립 모드를 구현한 뒤, 제2위치(P2)로 이동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 서로 회전 속도가 다른 입력축(10)과 출력축(90)의 속도 동기화를 직결 슬립 모드에서 자연스럽게 유도하여, 변속 충격을 완화할 수 있다.

직결 모드에서 토크증배 모드로 변환하기 위해, 상기 제어부(85)가 상기 액추에이터(83)를 제2위치(P2)에서 제1위치(P1)로 이동하도록 제어할 때, 상기 액추에이터(83)가 제4위치(P4)에 잠시 머무르도록 토크증배 슬립 모드를 구현한 뒤, 제1위치(P1)로 이동하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 감속비에 대응하는 입력축(10)과 출력축(90)의 속도 편차를 토크증배 슬립 모드에서 자연스럽게 유도하여, 변속 충격을 완화할 수 있다.

또한 제어부(85)는, 상기 입력축(10)과 출력축(90) 간의 동력 전달을 끊어야 할 때, 상기 액추에이터(83)를 제3위치(P3)로 이동한 뒤 해당 위치에 머무르도록 제어한다. 이러한 제어는, 전류 제어에 의해 이루어지거나, 모터의 회전수 제어에 의해 이루어질 수 있다. 가령 제3위치(P3)에서 상기 모터에 흐르는 전류양은 최소일 수 있다.

본 발명에 따르면, 하나의 액추에이터가 머무를 수 있는 위치를 3개 위치 이상으로 하여, 3가지 이상의 운전 모드를 구현하도록 작동 및 제어될 수 있다. 이에 따라 상기 액추에이터는 유성기어 세트의 전진 토크 증배, 전진 직결 및 후진 토크 증배를 모두 구현할 수 있음은 물론, 입력축과 출력축의 동력 전달을 끊는 프리휠링 모드까지 구현할 수 있다. 또한 상기 액추에이터는, 이와 더불어, 토크증배 슬립 모드와 직결 슬립 모드까지 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 하나의 액추에이터의 위치에 의해 운전 모드가 구현되므로, 두 운전 모드가 동시에 이루어지는 것을 구조적으로 방지하여, 운전모드 제어에 대한 신뢰성이 보장된다.

본 발명에 따르면, 프리휠링 모드를 구현함으로써, 토크 증배 과정에서 운전자가 잠시 모터의 구동을 중단시키더라도 부하 측의 회전력이 모터로 인해 소모되지 않도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 웜기어와 웜휠기어의 조합을 사용하여, 웜휠기어의 회전력이 웜기어를 회전시키지 못하도록 함으로써, 모터의 가동을 중단시키더라도 액추에이터가 해당 위치에 머무르도록 제어할 수 있어 모터에 전류를 상시적으로 인가할 필요가 없다.

본 발명에 따르면, 피벗 연결부를 사이에 두고 피벗 압력판의 양쪽에 제1압력판과 제2압력판을 연결함으로써, 하나의 액추에이터로 두 개의 클러치팩을 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 업 시프트(토크증배로부터 직결)와 다운 시프트(직결로부터 토크증배) 과정에서 클러치팩을 슬립 제어할 수 있어, 변속 충격을 완화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정밀 제어가 가능한 모터를 액추에이터에 적용하여 액추에이터의 5개 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 선기어를 입력축과 연결하고 링기어를 출력축과 연결하여, 다양한 감속비(2 내지 11)를 적용할 수 있다.

본 발명의 감속기는, 전기자동차의 동력원인 모터와 변속기 사이에 개재되어 사용되기에 특히 적합하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 제1실시예에 따른 감속기의 개념도이다.
도 2는 도 1의 감속기의 유성기어 세트의 개념도이다.
도 3은 제1실시예의 감속기를, 회전축을 기준으로 반을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3의 감속기의 액추에이터가 제1위치에 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 액추에이터가 제1위치와 제4위치에 있는 상태를 나타낸 모식도이다.
도 6은 도 3의 감속기의 액추에이터가 제2위치에 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 액추에이터가 제2위치와 제5위치에 있는 상태를 나타낸 모식도이다.
도 8은 도 3의 감속기의 액추에이터가 제3위치에 있는 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 액추에이터가 제3위치에 있는 상태를 나타낸 모식도이다.
도 10은 제2실시예에 따른 감속기의 개념도이고, 도 11은 도 10의 감속기의 유성기어 세트의 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

실시예의 감속기는 축을 기준으로 대칭을 이루므로, 작도의 편의 상, 축을 기준으로 반만 도시한다. 또한 설명의 편의 상, 감속기의 회전의 중심을 이루는 축의 길이방향을 따르는 방향을 축방향이라 한다, 즉 전후 방향 또는 축방향은 회전축과 나란한 방향으로서, 전방(앞쪽)은 동력원인 어느 일 방향, 가령 차량 구동 모터를 쪽으로 향하는 방향을 의미하고, 후방(뒤쪽)은 다른 일 방향, 가령 변속기 쪽으로 향하는 방향을 의미한다. 따라서 전면(앞면)이란 그 표면이 전방을 바라보는 면을 의미하고, 후면(뒷면)이란 그 표면이 후방을 바라보는 면을 의미한다.

반경방향 또는 방사 방향이라 함은 상기 회전축과 수직한 평면 상에서 상기 회전축의 중심을 지나는 직선을 따라 상기 중심에 가까워지는 방향 또는 상기 중심으로부터 멀어지는 방향을 의미한다. 상기 중심으로부터 반경방향으로 멀어지는 방향을 원심방향이라 하고, 상기 중심에 가까워지는 방향을 구심방향이라 한다.

둘레방향 또는 원주방향이라 함은 상기 회전축의 주위를 둘러싸는 방향을 의미한다. 외주라 함은 외측 둘레, 내주라 함은 내측 둘레를 의미한다. 따라서 외주면은 상기 회전축을 등지는 방향의 면이고, 내주면은 상기 회전축을 바라보는 방향의 면을 의미한다.

둘레방향 측면이라 함은 그 면의 법선이 둘레방향을 향하는 면을 의미한다.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 제1실시예의 감속기의 전반적인 구조를 설명한다.

<케이싱, 입력축 및 출력축>

감속기(1)는 고정단을 이루는 케이싱(70)을 포함한다. 케이싱(70)의 내부에는 동력의 감속 내지 직결 전달을 위한 각종 부품이 내장된다.

상기 감속기(1)는 축방향으로 연장되고 동심의 회전축을 가지는 입력축(10)과 출력축(90)을 포함한다. 상기 입력축(10)과 출력축(90)은 케이싱(70)의 중심을 관통한다. 입력축(10)의 내주면은 입력축 스플라인(105)을 구비하고, 가령 미도시된 차량 구동 모터의 구동축과 연결될 수 있다. 출력축(90)의 내주면 역시 출력축 스플라인(901)을 구비하고, 가령 미도시된 차량의 변속기의 입력축과 연결될 수 있다.

상기 차량 구동 모터의 구동축은 양방향으로 회전할 수 있다. 즉 차량을 전진시킬 때, 상기 차량 구동 모터는 일방향으로 회전할 수 있다. 그리고 차량을 후진시킬 때, 상기 차량 구동 모터는 타방향으로 회전할 수 있다.

실시예에서 상기 출력축(90)은 상기 입력축(10)과 동일한 회전방향으로 회전할 수 있다. 물론 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 본 발명의 기술적 사상은 입력축(10)과 출력축(90)의 회전방향이 반대인 경우 역시 포함한다.

상기 입력축(10)과 출력축(90)은 유성기어 세트(20)를 통해 서로 연결된다.

상기 케이싱(70)은 고정단을 이룰 수 있다. 즉 감속기의 각 부품들이 회전하더라도, 케이싱(70)은 회전하지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있다. 상기 케이싱(70)은 축방향으로 연장되는 원통 형태일 수 있다.

상기 케이싱(70)의 중심 부근에는 축방향으로 연장된 중공의 축 형태의 이너레이스가 배치될 수 있다. 상기 이너레이스는 입력축(10)과 대응하는 부분에 마련되고, 또한 출력축(90)과 대응하는 부분에 마련될 수 있다. 입력축(10)과 대응하는 이너레이스는 케이싱(70)의 내부 공간을 향해 축방향으로 연장될 수 있다. 출력축(90)과 대응하는 이너레이스는 케이싱(70)으로부터 외부를 향하여 축방향으로 연장될 수 있다.

상기 이너레이스는 케이싱(70)에 일체로 구성되어 고정단을 이룰 수 있다. 실시예에서는 상기 이너레이스가 고정단을 이루는 구조를 예시한다.

상기 입력축(10)은 케이싱(70)의 전방 중심에서 상기 이너레이스의 중공 부위를 관통하여 축방향으로 연장되도록 배치된다. 상기 이너레이스의 내주면과 입력축(10)의 외주면 사이에는 제1실러(731)가 개재되어 상기 케이싱(70) 내부의 유체가 외부로 유실되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 제1실러(731)보다 내측에서 상기 이너레이스의 내주면과 입력축(10)의 외주면 사이에는 제1니들베어링(721)이 개재되어 있어서, 상기 이너레이스가 상기 입력축(10)의 회전을 지지할 수 있다. 상기 제1니들베어링(721)은 상기 입력축에 마련된 입력축 베어링턱(102)에 안착될 수 있다.

상기 출력축(90)은 케이싱(70)의 후방 중심에서 상기 이너레이스의 중공 부위를 관통하여 축방향으로 연장되도록 배치된다. 상기 이너레이스의 내주면과 출력축(90)의 외주면 사이에는 제2실러(732)가 개재되어 상기 케이싱(70) 내부의 유체가 외부로 유실되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 제2실러(732)보다 내측에서 상기 이너레이스의 내주면과 출력축(90)의 외주면 사이에는 제2니들베어링(722)이 개재되어 있어서, 상기 이너레이스가 상기 입력축(10)의 회전을 지지할 수 있다. 상기 제2니들베어링(722)은 상기 출력축에 마련된 출력축 베어링턱(903)에 안착될 수 있다.

상기 입력축(10)의 후방 단부는 유성기어 세트(20)의 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60) 중 선택된 제1요소와 연결될 수 있다. 제1실시예에서는 입력축(10)이 선기어(30)와 연결된 형태가 예시된다.

상기 출력축(90)의 전방 단부에는 반경방향으로 외향 연장되는 출력축 플랜지(904)가 마련된다. 상기 출력축 플랜지(904)는 유성기어 세트(20)의 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60) 중 선택된 제2요소와 연결될 수 있다. 제1실시예에서는 출력축(90)이 캐리어(50)와 연결된 형태가 예시된다.

<유성기어 세트>

실시예의 유성기어 세트(20)는, 동심의 회전축을 구비하는 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60)를 포함한다. 선기어(30)는 구심측에 배치되고, 링기어는 원심측에 배치되며, 선기어(30)와 링기어(60) 사이에 유성기어가 배치된다. 제1실시예는 선기어(30)와 링기어(60) 사이의 동력 전달 계통에 하나의 유성기어(40)가 배치됨이 예시된다. 물론 캐리어(50)의 둘레 방향을 따라 유성기어(40)는 최소 3개 이상 배치될 수 있다. 제1실시예의 유성기어(40)는 구심 쪽으로는 선기어(30)와 맞물리고 원심 쪽으로는 링기어(60)와 맞물린다. 상기 캐리어(50)는 상기 유성기어(40)의 회전을 지지한다.

입력축(10)은 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60) 중 선택된 제1요소에 연결된다. 출력축(90)은 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60) 중 선택된 제2요소(제1요소와 중복되지 아니함)에 연결된다. 제1실시예에 따르면, 입력축(10)은 선기어(30)에 연결되고, 출력축(90)은 캐리어(50)에 연결된다.

선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60) 중 선택된 제3요소(제1요소 및 제2요소와 중복되지 아니함)는, 제1클러치(74)를 통해 고정단과 연결될 수 있다. 즉 제1클러치(74)가 작동하면, 상기 제3요소는 고정되고, 제1클러치(74)의 작동이 해제되면 상기 제3요소는 상기 고정단에 대한 상대적인 회전이 허용된다. 상기 고정단은 케이싱(70)일 수 있다. 상기 제3요소는, 입력축과 연결되지 않고, 출력축과도 연결되지 않은 요소이다. 제1실시예에서, 상기 제3요소는 링기어(60)일 수 있다.

참고로, 제1실시예에서 입력축(10)은 선기어(30)와 연결되고, 출력축(90)은 캐리어(50)와 연결되며, 링기어(60)는 제1클러치(74)를 통해 고정단에 대해 고정되거나 회전 가능하도록 연결된 형태가 예시되어 있으나, 연결이 반드시 이렇게 되야 하는 것은 아니다.

가령, 입력축이 선기어와 연결되고 출력축이 링기어와 연결된 구조, 입력축이 링기어와 연결되고 출력축이 선기어와 연결된 구조, 입력축이 캐리어와 연결되고 출력축이 선기어와 연결된 구조, 입력축이 캐리어와 연결되고 출력축이 링기어와 연결된 구조, 입력축이 링기어와 연결되고 출력축이 캐리어와 연결된 구조 역시 본 발명의 기술적 사상에 포함될 수 있음은 물론이다. 그리고 유성기어 세트의 선기어, 캐리어 및 링기어 중 입력축 및 출력축과 연결되지 않은 요소가 고정단에 회전 가능하게 및/또는 회전 구속되도록 연결될 수 있다.

제1실시예에 따르면, 선기어(30)의 반경방향 내측은 입력축(10)과 일체로 연결된다.

링기어(60)의 후방에는 링기어 커버(61)가 연결된다. 유성기어 세트(20)보다 후방에서, 상기 링기어 커버(61)는 상기 링기어(60)로부터 반경방향 외측, 즉 원심방향으로 연장되고, 이어서 축방향 전방으로 연장된다.

상기 링기어 커버(61)의 반경방향 연장부위의 후면과 케이싱(70) 사이에는 스러스트 베어링(62)이 개재된다. 이에 따라 상기 링기어(60)는 케이싱(70)에 대해 회전 가능하도록 지지될 수 있다.

상기 링기어 커버(61)의 축방향 연장부위의 외주면에는 제1클러치(74)가 연결된다. 상기 제1클러치(74)로서는, 단판클러치, 다판클러치 및 도그클러치 등이 사용될 수 있다. 실시예에서 상기 제1클러치(74)로서 다판클러치가 사용되는 것이 예시된다. 상기 다판클러치는 습식 타입(wet type)일 수 있다. 상기 제1클러치(74)는 반경방향으로 상기 링기어 커버(61)의 축방향 연장부위의 외주면과 상기 케이싱(70)의 내주면 사이에 배치되어 이들을 연결할 수 있다. 상기 제1클러치(74)는 그 전방에 배치된 제1압력판(747)에 의해 가압되거나 가압 해제될 수 있다.

상기 제1클러치(74)가 가압되면, 상기 링기어(60)는 고정단에 대해 구속되어 고정된다. 이와 같은 상태에서는, 선기어(30)의 회전이 감속되어 캐리어(50)에 전달된다.

유성기어 세트(20)보다 전방에서, 상기 캐리어(50)는 원심방향으로 연장되고, 이어서 축방향 후방으로 연장되는 캐리어 커버(51)를 구비한다. 캐리어 커버(51)의 축방향 연장 부위는 반경방향으로 상기 링기어(60)와 상기 링기어 커버(61)의 축방향 연장부위 사이에 배치될 수 있다. 유성기어 세트(20)보다 후방에서, 상기 캐리어(50)는 상기 출력축 플랜지(904)와 일체로 회전하도록 연결된다.

링기어(60)보다 반경방향 외측에서, 상기 캐리어 커버(51)와 상기 링기어 커버(61)는 반경방향으로 서로 마주한다. 실시예에 따르면, 상기 캐리어 커버(51)가 링기어 커버(61)보다 반경방향으로 더 내측에 배치될 수 있다.

서로 마주하는 캐리어 커버(51)와 링기어 커버(61) 사이에는 제2클러치(77)가 설치될 수 있다. 상기 제2클러치(77)로서는, 단판클러치, 다판클러치 및 도그클러치 등이 사용될 수 있다. 실시예에서 상기 제2클러치(77)로서 다판클러치가 사용되는 것이 예시된다. 상기 다판클러치는 습식 타입(wet type)일 수 있다. 상기 제2클러치(77)는 그 전방에 배치된 제2압력판(777)에 의해 가압되거나 가압 해제될 수 있다.

상기 제2클러치(77)가 가압되면, 캐리어(50)와 링기어(60)는 상호 회전 구속된다. 이와 같은 상태에서는, 선기어(30)의 회전이 그대로 캐리어(50)와 링기어(60)로 전달된다. 즉 선기어(30), 캐리어(50) 및 링기어(60)는 일체로 회전한다. 따라서 제2클러치(77)가 작동하면, 입력 토크는 그대로 출력 토크로 전달된다. 즉 기어비는 1:1이 된다.

상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)는 동시에 작동할 수 없다. 그러나 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 동시에 해제될 수는 있다. 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 모두 작동 해제되면, 상기 입력축(10)과 출력축(90) 간에는 동력이 전달되지 않는 프리휠링 상태가 된다.

<액추에이터>

상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)는 하나의 액추에이터(80)에 의해 작동이 제어된다. 상기 액추에이터(80)는 제어부(85)에 의해 제어된다.

상기 액추에이터(83)는 피벗 압력판(78)을 포함한다. 상기 피벗 압력판(78)은 피벗 연결부(783)를 기준으로 하여 제3방향 또는 제4방향(제3방향의 반대방향)으로 피벗할 수 있다.

상기 피벗 연결부(783)를 사이에 두고 상기 피벗 압력판(78)의 양단에는 상기 제1압력판(747)과 상기 제2압력판(777)이 각각 연결될 수 있다. 이에 따라 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 상기 피벗 연결부(783)는 상기 감속기의 둘레 방향에 대한 접선 축을 회전 중심으로서 제공할 수 있다.

상기 피벗 연결부(783)가 제3방향으로 회전하면, 상기 제1압력판(747)은 후방으로 이동하고 상기 제2압력판(777)은 전방으로 이동할 수 있다(도 4 참조). 상기 피벗 연결부(783)가 제4방향으로 회전하면, 상기 제1압력판(747)은 전방으로 이동하고 상기 제2압력판(777)은 후방으로 이동할 수 있다(도 8 참조).

상기 피벗 압력판(78)은 반경방향으로 상기 피벗 연결부(783)보다 내측 또는 외측에서 힌지 암(786)과 연결될 수 있다. 실시예에서는 피벗 연결부(783)보다 반경방향 내측에서, 상기 힌지 암(786)이 피벗 압력판(78)과 연결되는 구조가 예시된다.

상기 힌지 암(786)은 축방향, 즉 전후 방향으로 이동할 수 있다. 상기 힌지 암(786)은 상기 피벗 압력판(78)과 힌지 연결부(785)에 의해 상대적인 회동이 가능하도록 연결될 수 있다. 상기 힌지 연결부(785)가 제공하는 회동의 중심축은 상기 감속기의 둘레 방향에 대한 접선 축일 수 있다.

이에 따라, 상기 힌지 암(786)이 후방으로 이동하면, 상기 피벗 압력판(78)은 제3방향으로 피벗할 수 있다. 그리고 상기 힌지 암(786)이 전방으로 이동하면, 상기 피벗 압력판(78)은 제4방향으로 피벗할 수 있다.

상기 힌지 암(786)의 전후 방향으로의 이동은 구동부에 의해 제어될 수 있다. 본 발명은 상기 힌지 암(786)을 축방향으로 슬라이드 이동이 가능하도록 하는 모든 구동 방식을 포함한다. 다만, 실시예에서는 상기 구동 방식으로서, 회전 구동을 직선 운동으로 변환하는 방식을 예시한다.

상기 제어부(85)는 액추에이터(83)의 구동부인 모터(830)의 동작을 제어한다. 모터(830)에는 제1기어(831)가 설치된다. 상기 모터(830)는 정역 회전할 수 있으며, 상기 제1기어(831)는 상기 모터(830)의 회전축에 축설된다.

상기 케이싱(70)의 입력측 이너레이스의 외주면에는 회전체(832)가 회전 가능하게 설치된다. 상기 회전체(832)는 반경방향으로는 상기 이너레이스와 반경방향 베어링(86)을 통해 연결된다. 그리고 상기 회전체(832)는 전방으로는 상기 케이싱(70)과 스러스트 베어링(84)을 통해 연결된다. 이에 따라 상기 회전체(832)는 고정단에 대해 회전 가능하게 지지된다. 상기 회전체(832)는 제2기어(832)를 포함할 수 있다.

상기 제1기어(831)는 제2기어(832)와 맞물린다. 상기 제1기어(831)는 웜기어이고, 상기 제2기어(832)는 웜휠기어이다. 이에 따라 상기 제1기어(831)의 회전은 크게 감속되어 제2기어(832)에 전달되지만, 역으로 상기 제2기어(832)의 회전은 상기 제1기어(831)로 전달되지 않도록 할 수 있다.

도 3, 도 5, 도 7 및 도 9를 참조하면, 상기 회전체(832)의 후면에는 운동전환요소가 설치된다. 상기 운동전환요소는 상기 회전체와 일체로 회전하는 캠표면(833)과 상기 캠표면(833)에 접동하는 접동표면(79)을 포함할 수 있다.

상기 캠표면(833)은 상기 회전체(832)의 후면에서 둘레방향을 따라 연장된다.

상기 캠표면(833)의 프로파일은, 둘레방향의 어느 일 방향을 따라 점차 후방으로 더 돌출되는 형상을 구비할 수 있다.

상기 접동표면()은 둘레 방향으로는 이동하지 않도록 규제되지만, 축방향, 즉 전후방향으로는 이동 가능하다.

상기 회전체(832)가 둘레방향의 제1방향으로 회전하면, 즉 회전체(832)가 도 9의 위치에서 도 5의 위치로 이동하면, 상기 캠표면(833)은 상기 접동표면(79)을 후방으로 밀어낸다.

그리고 상기 회전체(832)가 둘레방향의 제2방향으로 회전하면, 즉 회전체(832)가 도 9의 위치에서 도 7의 위치로 이동하면, 상기 캠표면(833)은 상기 접동표면(79)이 전방으로 이동하도록 허용한다.

상기 접동표면(79)은 베어링(787)을 사이에 두고 상기 힌지 암(786)에 연결된다.

상기 힌지 암(786)은 반경방향으로 연장되는 부분을 포함한다. 상기 힌지 암(786)의 구심 부분은 상기 접동표면(79) 과 연결된다. 상기 힌지 암(786)의 원심 부분은 상기 피벗 압력판(78)과 힌지 연결부(785)를 통해 연결된다.

도시하지는 아니하였으나, 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)에는 상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)을 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)로부터 멀어지는 방향으로 탄성 가압하는 탄성체가 설치될 수 있다.

상기 베어링(787)은, 상기 회전 암()이 상기 접동표면(79)에 대해 상대적으로 회전하는 것을 지지한다.

상기 힌지 암(786)의 구심 부분이 상기 접동표면(79)과 연결되도록 배치함에 따라, 상기 베어링(787)의 직경을 작게 하여, 베어링의 단가를 낮출 수 있고, 베어링이 회전할 때 선속도를 낮출 수 있어 베어링의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 상대적으로 반경방향으로 더 외측에서 제1클러치(74)와 제2클러치(77)를 가압하므로, 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 감속기()의 회전축으로부터 반경방향으로 멀리 배치되도록 그 거리를 확보할 수 있다.

도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 액추에이터(83)가 제1위치(P1)에 위치하면, 상기 제1클러치(74)는 가압되고 상기 제2클러치(77)는 가압 해제된다. 그러면, 감속기(1)는 토크증배 모드가 된다.

도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 액추에이터(83)가 제2위치(P2)에 위치하면, 상기 제1클러치(74)는 가압 해제되고, 상기 제2클러치(77)는 가압된다. 그러면 감속기(1)는 직결 모드가 된다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 액추에이터(83)가 제3위치(P3)에 위치하면, 상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 모두 가압 해제된다. 그러면 감속기는 프리휠링 모드가 된다.

상기 액추에이터(83)는 도 5에 도시된 바와 같이 제4위치(P4)에 위치할 수 있다. 그러면 상기 제1압력판(747)은 상기 제1클러치(74)를 소위 반(half) 클러치 상태, 즉 슬립 모드로 가압한다. 이에 따라 토크증배 슬립 모드를 구현할 수 있다.

상기 액추에이터(83)는 도 7에 도시된 바와 같이 제5위치(P5)에 위치할 수 있다. 그러면 상기 제2압력판(777)은 상기 제2클러치(77)를 소위 반(half) 클러치 상태, 즉 슬립 모드로 가압한다. 이에 따라 직결 슬립 모드를 구현할 수 있다.

상기 회전체(832)가 둘레방향의 제1방향으로 회전함에 따라 상기 액추에이터(83)는 도 7의 제2위치(P2), 제5위치(P5), 도 9의 제3위치(P3), 도 5의 제4위치(P4) 및 제1위치(P1) 순으로 이동할 수 있다. 상기 회전체(832)가 제1방향의 반대방향인 둘레방향의 제2방향으로 회전하면, 위 순서의 역순으로 액추에이터(83)가 이동함이 자명하다.

정리하면, 상기 액추에이터(83)는 구동부인 정역회전 모터(830), 제1기어인 웜기어(831), 제2기어인 웜휠기어, 상기 웜휠기어를 포함하는 회전체의 후면에 마련된 운동 전환 요소로서의 캠표면(833), 상기 캠표면에 접동하는 접동표면(79)을 포함한다.

<감속기의 제어와 작동>

이하 실시예의 감속기의 제어와 그 작동에 대해 설명한다.

운전자가 차량의 진행 방향을 전진 방향으로 세팅한 상태이면서, 차량이 정지되어 있는 상태일 때, 제어부(85)는 모터(830)를 정방향으로 회전시키고, 회전체(832)는 둘레방향의 제1방향으로 이동한다. 이에 따라 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 액추에이터(83)가 제1위치(P1)에 위치할 때에는, 제1클러치(74)는 가압되고 제2클러치(77)는 가압 해제된 상태가 된다.

이 상태에서 입력축(10)을 통하여 차량 구동 모터의 전진 구동 회전이 입력되면, 입력축(10)과 선기어(30)는 일체로 일방향으로 회전한다. 그러면 유성기어(40)는 타방향으로 회전하며, 링기어(60)는 상기 유성기어(40)에 의해 타방향으로 회전하려는 힘을 받는다. 상기 링기어(60)는 제1클러치(74)를 통해 케이싱(70)에 연결되어 있고, 제1클러치(74)가 가압된 상태이므로, 상기 링기어(60)는 고정된 상태를 유지하게 된다(도 2 참조). 그러면, 캐리어(50)는 입력축(10)의 회전속도가 감속되고 또한 토크가 증배되며 일방향으로 회전하게 되고, 그 회전력은 출력축(90)에 전달된다.

이는 토크증배 모드로서, 차량의 이동에 큰 토크가 요구될 때, 가령 차량이 정지상태에서 전진하기 시작하거나 경사도가 높은 경사를 오를 때, 후진할 때 적용될 수 있다. 이를 위해 제어부(85)는 액추에이터(83)가 제1위치(P1)에 위치한 뒤 모터(830)의 작동이 중지되도록 한다. 그러면, 웜기어-웜휠기어에 의해, 상기 액추에이터(83)는 제1위치(P1)에 있는 상태를 유지하며 머무르게 된다.

선택적으로, 부드러운 출발 가속을 구현하기 위해, 운전자가 차량의 진행 방향을 전진 방향 또는 후진 방향으로 세팅한 상태이면서, 차량이 정지되어 있는 상태일 때, 상기 제어부(85)는 먼저 상기 액추에이터(83)가 도 5에 도시된 바와 같이 제4위치(P4)에 있도록 제어하고, 이에 따라 토크증배 슬립 모드를 구현할 수 있다. 그러면, 차량이 정지되어 있다가 전진 또는 후진하기 시작할 때, 울렁임 없이 부드럽게 움직이기 시작할 수 있다. 이렇게 차량이 움직이기 시작하면, 제어부(85)가 액추에이터(83)를 제1위치(P1)로 이동하여, 토크증배 모드를 구현할 수 있다. 이러한 제어는 선택적인 것이므로, 굳이 적용하지 않아도 무방하다.

또한 선택적으로, 입력축(10)의 입력이 출력축(90)의 부하보다 작을 때, 즉 운전자가 가속을 잠시 늦추거나 가속페달에서 발을 떼는 등의 행위를 하였을 때, 상기 제어부(85)는 모터(830)를 역방향으로 회전시켜, 상기 액추에이터(83)를 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이 제3위치(P3)로 이동시키고, 이윽고 모터(830)의 회전을 정지시켜, 상기 액추에이터(83)를 제3위치(P3)에 정지시킨다. 그러면 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 모두 가압 해제되므로 출력축(90)이 입력축(10)에 대해 프리휠링하는 것이 허용된다. 이는 높은 토크로 가속이 필요한 환경에서 운전자가 잠시 가속을 멈추었을 때, 차량 구동 모터가 차량 이동에 대한 부하로서 작용하는 것을 방지해준다. 특히 높은 토크로 가속이 필요한 환경에서 잠시 가속을 늦추거나 멈추었을 때, 회동 재생을 하기보다, 출력축(90)이 프리휠링 되도록 하는 것이 차량의 가속이나 차량의 부드러운 이동 측면에서 더 바람직할 수 있다. 물론 운전자가 다시 가속을 하면, 상기 제어부(85)는 상기 액추에이터(83)를 제1위치(P1)로 다시 이동시킬 수 있다. 이러한 제어 역시 선택적인 것이므로, 굳이 적용하지 않아도 무방하다.

이는 종래의 차량 변속기에서 중립(Neutral) 환경과 유사한 환경이 되는 것이다. 통상 토크 증배는 차량의 초기 이동의 가속 과정, 업힐 과정 등에서 이루어지는데, 이러한 과정에서는 잠시 입력이 사라진다고 하여 회생제동이 작동할 필요가 없다. 이러한 과정에서는, 오히려 프리휠링에 의해 차량 구동 모터 자체의 부하가 차체와 연결 해제되도록 함으로써 차량의 이동거리를 더 길어지게 할 수 있는 것이다.

한편, 차량이 전진하기 시작하여 어느 정도 속도가 높아진 뒤에는, 높은 토크의 구동이 요구되기보다 빠른 회전속도의 구동이 요구된다. 이 때 제어부(85)는 모터(830)를 역방향으로 회전시켜 상기 액추에이터(83)를 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제2위치(P2)로 이동시키고 해당 위치에 정지시킨다. 그러면 상기 제1클러치(74)는 가압 해제되고, 상기 제2클러치(77)가 가압된다.

제2클러치(77)가 작동하면, 캐리어(50)와 선기어(30)가 일체로 회전하게 된다. 그러면 결국 입력축(10)의 회전력이 출력축(90)으로 직결되는 직결 모드가 된다. 따라서, 입력축(10)을 통하여 입력된 차량 구동 모터의 전진 구동에 의해, 유성기어 세트(20)는 일체로 일방향으로 회전한다. 상기 제1클러치(74)는 열려 있으므로, 상기 유성기어 세트(20)가 케이싱(70)에 대해 일체로 일방향으로 회전하는 것을 허용한다.

선택적으로, 변속 충격을 최소화하기 위해, 상기 제어부(85)는, 상기 액추에이터(83)가 제2위치(P2)에 진입하기 전에, 도 7에 도시된 제5위치(P5)에 잠시 머무르도록 제어하여 직결 슬립 모드를 구현한 뒤, 감속기의 입력과 출력의 회전 속도가 어느 정도 동기화된 후 제2위치(P2)로 이동하여 직결 모드를 구현할 수 있다.

제어부(85)는, 직결 모드에서 차량의 속도가 소정의 속도(가령 5km/h) 이하로 떨어지지 않으면, 액추에이터(83)를 이동시키지 않고 제2위치(P2)에 머무르도록 하여, 상기 직결 모드를 유지될 수 있다. 직결 모드에서는, 운전자가 가속을 하지 아니하여 출력축(90)의 회전력이 입력축(10)에 역으로 전달될 때, 또는 사용자가 속도를 줄이는 과정에서 회생 제동이 이루어질 수 있다.

한편 직결 모드에서 운전자가 급가속을 하면, 직결 모드가 토크 증배 모드로 변환되어 다운 시프트를 구현할 수 있다. 이 때에는 제어부(85)가 액추에이터(83)를 도 7의 제2위치에서 도 5의 제1위치로 이동하도록 제어한다. 물론 이러한 변환 과정에서, 선택적으로, 액추에이터(83)가 도 5에 도시된 제4위치(P4)에 잠시 머무르도록 하여 토크증배 슬립 모드를 구현함으로써, 변속 충격을 완화할 수 있다.

한편 직결 모드에서 차량의 속도가 소정의 속도 이하로 떨어지면, 상기 제어부(85)는 i) 상기 액추에이터(83)를 제2위치(P2)로부터 제3위치(P3)로 이동하도록 제어하여 프리휠링 모드를 구현하거나, ii) 제2위치로()부터 제4위치(P4)로 이동하도록 제어하여 토크증배 슬립 모드를 구현한 뒤 제1위치(P1)로 이동하도록 제어하여 토크증배 모드를 구현하거나, iii) 제2위치(P2)로부터 바로 제1위치(P1)로 이동하도록 제어하여 토크증배 모드를 구현할 수 있다.

상기 제어부(85)는 상기 모터(830)의 회전수를 제어하거나, 상기 모터(830)의 전류 제어를 통해, 상기 액추에이터(83)의 위치를 상기 5개소의 위치 중 어느 한 위치로 이동시킬 수 있다. 웜기어-웜휠기어 조합은, 모터(830)가 멈추었을 때, 액추에이터(83)가 해당 위치를 유지할 수 있도록 해준다.

운전자가 차량의 진행 방향을 후진 방향으로 세팅한 상태에서는, 제어부(85)가 상기 액추에이터(83)를 제1위치(P1)에 있도록 제어하여, 토크증배 모드를 구현할 수 있다.

차량의 후진은 주차 등의 과정에서 잠시 이루어지고, 후진 자체로 장거리 주행이 이루어지지 않는다. 따라서 저속에서 토크 증배가 필요한 환경이라 할 수 있다. 또한 후진은 지속적인 주행을 하지 않으므로, 후진을 하다가 잠시 가속을 멈추면, 즉시 회생 제동이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 후진 과정에서는, 제어부(85)가 상기 액추에이터(83)를 제1위치(P1)에 지속적으로 머무르도록 제어할 수 있다.

<변형예>

이하 도 10 및 도 11을 참조하여 제2실시예의 감속기의 구조를 설명한다. 제2실시예를 설명함에 있어서는, 앞서 설명한 제1실시예와 차이점을 위주로 설명한다.

상기 제2실시예의 감속기(1)는, 입력축(10)과 출력축(90)이 유성기어 세트(20)의 어떤 요소와 연결되는가 하는 점에서 제1실시예와 차이가 있다.

제2실시예에서, 상기 입력축(10)은 선기어(30)에 연결되고, 상기 감속기의 출력축(90)은 링기어(60)에 연결될 수 있다. 이러한 연결 구조는, 감속기(1)의 감속비 설계 범위를 확장해 줄 수 있다. 이와 달리 상기 입력축(10)은 링기어(60)에 연결되고, 상기 출력축(90)이 선기어(30)에 연결될 수도 있음은 물론이다.

다만, 이러한 연결 구조에서는, 입력과 출력의 회전 방향을 일치시키기 위해, 상기 선기어(30)와 링기어(60) 사이에 2개의 유성기어(40)를 직렬로 설치할 수 있다. 이를 위해 상기 캐리어(50)에는 제1유성기어(41)와 제2유성기어(42)가 설치될 수 있다. 그리고 상기 제1유성기어(41)는 상기 선기어(30)와 제2유성기어(42)에 맞물리고, 상기 제2유성기어(42)는 상기 제1유성기어(41)와 상기 링기어(60)에 맞물릴 수 있다.

상기 제2실시예에서 상기 제1클러치(74)는 고정단인 상기 케이싱(70)에 대해, 상기 캐리어(50)를 회전 구속하거나 회전 자유롭게 할 수 있다.

그리고 제2실시예에서, 상기 제2클러치(77)는, 도시된 바와 같이 상기 캐리어(50)와 링기어(60)를 커플링하거나 커플링 해제할 수 있다. 물론 이와 달리 상기 제2클러치(77)가 상기 캐리어(50)와 선기어(30)를 커플링하거나 커플링 해제하도록 할 수 있고, 이와 달리 상기 선기어(30)와 링기어(60)를 커플링하거나 커플링 해제하도록 할 수도 있다.

굳이 도시하지는 아니하였으나, 피벗 압력판(78)은 상기 제1클러치(74)와 상기 제2클러치(77)가 모두 연결되어 있는 요소에 피벗 연결부(783)를 통해 연결될 수 있다. 제2실시예에 따르면, 제3요소는 캐리어()가 되고, 상기 캐리어()에는 제1클러치(74)가 연결된다. 따라서 제2클러치(77)는 캐리어()와 선기어(), 또는 캐리어()와 링기어(60)를 연결하도록 구성될 수 있고, 상기 피벗 압력판(78)은 상기 캐리어()에 연결될 수 있다.

이 외의 액추에이터(83)의 동작과 위치 제어 등에 관한 사항은 제1실시예와 다를 바 없으므로 중복적인 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 감속기
10: 입력축
101: 외경부
102: 입력축 베어링턱
104: 내경부
105: 입력축 스플라인
20: 유성기어 세트
30: 선기어
40: 유성기어
41: 제1유성기어
42: 제2유성기어
50: 캐리어
51: 캐리어 커버
60: 링기어
61: 링기어 커버
62: 스러스트 베어링
70: 케이싱
721: 제1니들베어링
722: 제2니들베어링
731: 제1실러
732: 제2실러
74: 제1클러치(습식 다판클러치)
747: 제1압력판
77: 제2클러치(습식 다판클러치)
777: 제2압력판
78: 피벗 압력판
783: 피벗 연결부
785: 힌지 연결부
786: 힌지 암
787: 베어링
79: 접동표면(운동전환요소)
P1: 제1위치-전진1단, 후진1단
P2: 제2위치-전진2단
P3: 제3위치-프리휠링, disconnect
P4: 제4위치-1단슬립
P5: 제5위치-2단슬립
83: 액추에이터
830: 모터(구동부)
831: 웜기어(제1기어)
832: 웜휠기어(제2기어)(회전체)
833: 캠표면(운동전환요소)
84: 스러스트 베어링
85: 제어부
86: 반경방향 베어링
90: 출력축
901: 출력축 스플라인
902: 외경부
903: 출력축 베어링턱
904: 출력축 플랜지

Claims (22)

1. 회전력이 입력되는 입력축(10), 회전력이 출력되는 출력축(90), 및 상기 입력축(10)의 회전력을 출력축(90)에 전달하는 유성기어 세트(20)를 구비하는 감속기(1)로서,
   상기 유성기어 세트(20)는:
   선기어(30);
   상기 선기어(30)를 둘러싸는 링기어(60);
   상기 선기어(30)와 링기어(60) 사이에 배치되어 상기 선기어(30)와 링기어(60) 간의 회전력을 전달하는 유성기어; 및
   상기 유성기어를 지지하는 캐리어(50);를 포함하고,
   상기 입력축(10)은, 상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제1요소와 회전력을 전달하도록 연결되고,
   상기 출력축(90)은, 상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제2요소로서, 상기 제1요소와 다른 제2요소와 회전력을 전달하도록 연결되고,
   상기 선기어(30)와 링기어(60)와 캐리어(50) 중 선택된 제3요소로서, 상기 제1요소 및 상기 제2요소와 다른 제3요소는, 제1클러치(74)에 의해 상기 감속기(1)의 고정단에 대해 회전 구속되거나 회전 구속 해제되고,
   상기 제1요소, 제2요소 및 제3요소 중 선택된 두 요소는 제2클러치(77)에 의해 커플링하거나 커플링 해제되고,
   상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)는 각각 제1압력판(747)과 제2압력판(777)에 의해 가압되거나 가압 해제되고,
   상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 피벗 연결부(783)를 중심으로 피벗하는 피벗 압력판(78)에 연결되되 상기 피벗 연결부(783)를 사이에 두고 상기 피벗 압력판(78)에 연결되어 있어서,
   상기 피벗 압력판(78)이 피벗함에 따라 상기 제1압력판(747)과 제2압력판(777)은 서로 반대방향으로 이동하는, 감속기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피벗 압력판(78)을 포함하는 액추에이터(83)는,
   상기 제1클러치(74)가 가압되고 상기 제2클러치(77)가 가압 해제되는 제1위치(P1);
   상기 제1클러치(74)가 가압 해제되고 상기 제2클러치(77)가 가압되는 제2위치(P2); 및
   상기 제1클러치(74)와 제2클러치(77)가 모두 가압 해제되는 제3위치(P3);로 이동하고 해당 위치에 머무르는, 감속기.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 액추에이터(83)는,
   상기 제1클러치(74)를 슬립 가압하고, 상기 제2클러치(77)가 가압 해제되는 제4위치(P4); 및
   상기 제2클러치(77)를 슬립 가압하고, 상기 제1클러치(74)를 가압 해제하는 제5위치(P5);로 더 이동하고 해당 위치에 머무르는, 감속기.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 피벗 압력판(78)은 힌지 연결부(785)를 통해 힌지 암(786)에 연결되고,
   상기 힌지 암(786)은 축방향으로 이동 가능하며,
   상기 힌지 암(786)이 축방향으로 이동하는 방향에 따라 상기 피벗 압력판(78)의 회전 방향이 결정되는, 감속기.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 액추에이터(83)는:
   구동부(830);
   상기 구동부(830)에 의해 회전하는 회전체(832); 및
   상기 회전체(832)에 마련된 운동전환요소;를 더 포함하고,
   상기 회전체(832)가 둘레방향의 제1방향으로 회전하면 상기 운동전환요소는 상기 피벗 압력판(78)을 제3방향으로 피벗시켜 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압하는 방향으로 이동시키고 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압 해제하는 방향으로 이동시키며,
   상기 회전체(832)가 둘레방향의 제2방향으로 회전하면 상기 운동전환요소는 상기 피벗 압력판(78)을 제4방향으로 피벗시켜 상기 제1압력판(747)이 상기 제1클러치(74)를 가압 해제하는 방향으로 이동시키고 상기 제2압력판(777)이 상기 제2클러치(77)를 가압하는 방향으로 이동시키는, 감속기.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 회전체(832)는 상기 감속기의 축방향을 중심으로 회전 가능하게 설치된 제2기어(832)이고,
   상기 구동부(830)는 상기 제2기어(832)에 맞물린 제1기어(831)를 회전시키는 모터인, 감속기.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1기어(831)와 제2기어(832)는, 웜기어-웜휠기어이거나, 스퍼기어-스퍼기어인, 감속기.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 액추에이터(83)는 상기 모터의 전류 제어에 의해 상기 제4위치(P4) 및 상기 제5위치(P5)에 머무르는, 감속기.
   
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 운동전환요소는, 상기 회전체(832)와 함께 회전하는 캠표면(833)과, 상기 회전체(832)의 회전에도 불구하고 상기 제1캠표면(833)과 접동하여 전후방향으로 이동하는 접동표면(79)을 포함하는, 감속기.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 접동표면(79)은 베어링(787)을 사이에 두고 상기 피벗 압력판(78)과 연결되는, 감속기.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 베어링(787)과 피벗 압력판(78) 사이에는 힌지 암(786)이 구비되고,
    상기 힌지 암(786)은 상기 피벗 압력판(78)과 힌지 연결부(785)를 통해 회전 가능하게 연결되는, 감속기.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1클러치(74)와 상기 제2클러치(77)는 각각 도그클러치, 습식 다판클러치, 건식 다판클러치 및 단판클러치 중 선택된 하나로 구성되는, 감속기.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1요소는 선기어(30)와 캐리어(50) 중 선택된 어느 하나이고, 상기 제2요소는 선기어(30)와 캐리어(50) 중 선택된 나머지 하나인, 감속기.
    
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 링기어(60)는 반경방향으로 외향 연장되는 링기어 커버(61)를 구비하고,
    상기 링기어 커버(61)는 상기 링기어 커버(61)보다 반경방향 외측에서 상기 감속기의 케이싱(70)과 제1클러치(74)에 의해 서로 연결되는, 감속기.
    
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2클러치(77)에 의해 커플링되거나 커플링 해제되는 두 요소는 캐리어(50)와 링기어(60)인, 감속기.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 캐리어(50)는 반경방향으로 외향 연장되는 캐리어 커버(51)를 구비하고,
    상기 링기어(60)는 반경방향으로 외향 연장되는 링기어 커버(61)를 구비하고,
    상기 캐리어 커버(51)와 링기어 커버(61)는 상기 링기어(60)보다 반경방향 외측에서 상기 제2클러치(77)에 의해 서로 연결되는, 감속기.
    
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3요소는 링기어(60)이고,
    상기 제2클러치(77)에 의해 커플링되거나 커플링 해제되는 두 요소는 링기어(60)를 포함하고,
    상기 피벗 연결부(783)는 상기 링기어(60)에 연결된, 감속기.
    
18. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1클러치(74)와 상기 제2클러치(77)는 반경방향으로 상기 피벗 연결부(783)를 사이에 두고 배치된, 감속기.
    
19. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1요소는 선기어(30)와 링기어(60) 중 선택된 어느 하나이고, 상기 제2요소는 선기어(30)와 링기어(60) 중 선택된 나머지 하나이며,
    상기 유성기어는, 제1유성기어(41)와 제2유성기어(42)를 포함하고,
    상기 제1유성기어(41)는 상기 선기어(30)와 상기 제2유성기어(42)에 맞물리고,
    상기 제2유성기어(42)는 상기 제1유성기어(41)와 상기 링기어(60)에 맞물리는, 감속기.
    
20. 청구항 3의 감속기의 제어 방법으로서,
    상기 액추에이터(83)가 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동하도록 제어할 때, 상기 액추에이터(83)가 제5위치(P5)에 잠시 머무르도록 직결 슬립 모드를 구현한 뒤, 제2위치(P2)로 이동하도록 제어하는, 감속기의 제어 방법.
    
21. 청구항 3의 감속기의 제어 방법으로서,
    상기 액추에이터(83)가 제2위치(P2)에서 제1위치(P1)로 이동하도록 제어할 때, 상기 액추에이터(83)가 제4위치(P4)에 잠시 머무르도록 토크증배 슬립 모드를 구현한 뒤, 제1위치(P1)로 이동하도록 제어하는, 감속기의 제어 방법.
    
22. 청구항 3의 감속기의 제어 방법으로서,
    상기 입력축(10)과 출력축(90) 간의 동력 전달을 끊기 위해, 상기 액추에이터(83)가 제3위치(P3)로 이동한 뒤 해당 위치에 머무르도록 제어하는, 감속기의 제어 방법.
    

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