KR20240075974A - 전기 자동차용 변속 장치 - Google Patents

전기 자동차용 변속 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240075974A
KR20240075974A KR1020220157913A KR20220157913A KR20240075974A KR 20240075974 A KR20240075974 A KR 20240075974A KR 1020220157913 A KR1020220157913 A KR 1020220157913A KR 20220157913 A KR20220157913 A KR 20220157913A KR 20240075974 A KR20240075974 A KR 20240075974A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
planetary gear
gear
sun gear
output shaft
clutch
Prior art date
Application number
KR1020220157913A
Other languages
English (en)
Inventor
한경원
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020220157913A priority Critical patent/KR20240075974A/ko
Priority to US18/380,807 priority patent/US20240167548A1/en
Publication of KR20240075974A publication Critical patent/KR20240075974A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0806—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts
    • F16H37/0813—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft
    • F16H37/082—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft and additional planetary reduction gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/02—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/06—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/083—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with radially acting and axially controlled clutching members, e.g. sliding keys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H48/00—Differential gearings
    • F16H48/06—Differential gearings with gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/05—Reducing production costs, e.g. by redesign
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021—Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0034—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising two forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0039—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising three forward speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2012—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with four sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2035—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with two engaging means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2038—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with three engaging means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

본 발명은, 전기 자동차용 변속 장치에 관한 것이다. 이러한 전기 자동차용 변속 장치는, 선기어 주위를 공전하는 유성기어를 포함하며 유성기어와 선기어의 이수차를 이용하여 회전 속도를 감속하는 차동 유성기어 방식을 적용하도록 구성된다.

Description

전기 자동차용 변속 장치{GEARBOX FOR ELECTRIC VEHICLES}
본 발명은, 전기 자동차용 변속 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선기어 주위를 공전하는 유성기어를 포함하며 유성기어와 선기어의 이수차를 이용하여 회전 속도를 감속하는 차동 유성기어 방식을 적용한 전기 자동차용 변속 장치에 관한 것이다.
최근 세계적인 고유가와 배기가스 배출 규제 등이 점점 강화됨으로써, 자동차 메이커들은 친환경적으로 연비를 향상시킬 수 있는 미래형 자동차 기술 개발에 총력을 기울이고 있으며, 미래형 자동차는 전기 에너지를 이용하는 전기 자동차 및 하이브리드 전기 자동차 등이 있다.
그 중 전기 자동차는 배터리로부터 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 전기 모터를 동력원으로 하며, 이상화탄소의 배출이 없고, 에너지 효율이 높아 친환경 자동차로서 각광받고 있다.
도 1은 종래의 전기 자동차용 변속기의 일례를 도시한 도면이다.
전기 자동차는 모터 회전축의 회전을 일정한 비율로 감속하여 출력하는 감속기를 포함하고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(5000)에서 출력된 동력을 1차 감속부(1000)에서 변속 클러치(4000)가 맞물린 상태로 2단 변속 기어열(3000)은 작동하지 않고 2차 감속부(2000)로 감속하여 회전력을 출력할 수 있다.
또한, 모터(5000)에서 출력된 동력을 1차 감속부(1000)에서 변속 클러치(4000)가 맞물리지 않은 상태로 2단 변속 기어열(3000)이 증속 후 2차 감속부(2000)로 감속하여 회전력을 출력할 수도 있다.
그러나, 이러한 종래의 전기 자동차용 변속기는 그 안에 포함된 부품 수의 증가에 따라 제조 비용이 상승하고 고장 발생 확률이 증가하는 문제가 있으며, 1차 감속부(1000) 및 2차 감속부(2000)가 단일 기어 물림 구조로 형성되므로 높은 강도를 가지도록 제조되지 않으면 파손되는 문제가 있다.
그러므로, 적은 수의 부품을 포함하여 구성됨으로써 제조 비용을 절감할 수 있고 고장 발생 확률을 낮출 수 있으면서도, 주요 동력 전달 장치가 다중 기어 물림 구조로 형성되어 쉽게 파손되지 않는 전기 자동차용 변속 장치를 개발할 필요가 있다.
본 발명의 일 과제는, 적은 수의 부품을 포함하여 구성됨으로써 제조 비용을 절감할 수 있고 가볍게 제조될 수 있는 전기 자동차용 변속 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 유성기어 감속 구조를 포함하여 주요 동력 전달 장치가 다중 기어 물림 구조로 형성됨으로써 쉽게 파손되지 않는 전기 자동차용 변속 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 모터 효율이 좋은 운전 영역에서 전기 자동차의 주행이 이루어질 수 있는 전기 자동차용 변속 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치는, 회전력을 발생시키는 동력원, 일측이 상기 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 회전력을 인가받는 입력축, 상기 입력축으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어, 제2 유성기어 및 제3 유성기어를 포함하는 유성기어세트, 상기 제1 유성기어, 상기 제2 유성기어 및 상기 제3 유성기어가 회전 가능하게 설치되는 회전축, 일측이 상기 제1 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제1 유성기어와 연결되고, 다른 일측은 고정되는 제1 선기어, 일측이 상기 제2 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제2 유성기어와 연결되는 제2 선기어, 일측이 상기 제3 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제3 유성기어와 연결되는 제3 선기어, 회전력을 출력하는 출력축, 상기 제2 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치 및 상기 제3 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치를 포함하고, 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제2 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고, 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제3 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달될 수 있다.
또한, 상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치는 차동기어와 연결되고, 상기 차동기어는 출력축과 연결될 수 있다.
또한, 상기 동력원은 모터일 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치는, 회전력을 발생시키는 동력원, 일측이 상기 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 회전력을 인가받는 입력축, 상기 입력축으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어, 제2 유성기어, 제3 유성기어 및 제4 유성기어를 포함하는 유성기어세트,상기 제1 유성기어, 상기 제2 유성기어, 상기 제3 유성기어 및 상기 제4 유성기어가 회전 가능하게 설치되는 회전축, 일측이 상기 제1 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제1 유성기어와 연결되고, 다른 일측은 고정되는 제1 선기어, 일측이 상기 제2 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제2 유성기어와 연결되는 제2 선기어, 일측이 상기 제3 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제3 유성기어와 연결되는 제3 선기어, 일측이 상기 제4 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제4 유성기어와 연결되는 제4 선기어, 회전력을 출력하는 출력축, 상기 제2 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치, 상기 제3 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치 및 상기 제4 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제4 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함하고, 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제2 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고, 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제3 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고, 상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제4 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달될 수 있다.
또한, 상기 제1 클러치, 상기 제2 클러치 및 상기 제3 클러치는 차동기어와 연결되고, 상기 차동기어는 출력축과 연결될 수 있다.
또한, 상기 동력원은 모터일 수 있다.
과제를 해결하기 위한 기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
전술한 본 발명의 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 전기 자동차용 변속 장치는, 적은 수의 부품을 포함하여 구성되므로 제조 비용이 절감되고 가볍게 제조될 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 동력 전달 장치가 유성기어 감속 구조를 포함하여 다중 기어 물림 구조로 형성되므로, 동력 전달 장치의 내구성이 증진되어 쉽게 파손되지 않는 효과를 제공한다.
또한, 유성기어 감속 구조를 포함한 다단 감속기로 구성되므로 모터 효율이 높은 운전 영역에서 전기 자동차의 주행이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 전기 자동차용 변속기의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치에 관하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 전기 자동차용 변속 장치(1)는 동력원(10), 입력축(20), 회전축(30), 유성기어세트(40), 제1 선기어(51), 제2 선기어(52), 제3 선기어(53), 출력축(60), 제1 클러치(71), 제2 클러치(72), 차동기어(80)를 포함한다.
먼저, 동력원(10)에 관하여 설명한다.
동력원(10)은 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 종래의 모터 등으로 구성될 수 있다.
이어서, 입력축(20)에 관하여 설명한다.
입력축(20)은 일측이 동력원(10)과 연결되어 동력원(10)으로부터 회전력을 인가받도록 구성될 수 있다.
이어서, 회전축(30)에 관하여 설명한다.
회전축(30)은 후술할 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.
이어서, 유성기어세트(40)에 관하여 설명한다.
유성기어세트(40)는 입력축(20)으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)를 포함한다.
구체적으로, 입력축(20)이 회전하면 입력축(20)과 기어 결합한 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)가 자전 및 공전을 하게 되고, 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)의 자전 및 공전에 의해서 회전력이 후술할 제2 선기어(52) 및 제3 선기어(53)로 전달된다.
이어서, 제1 선기어(51), 제2 선기어(52), 제3 선기어(53)에 관하여 설명한다.
제1 선기어(51)는 일측이 제1 유성기어(41)로부터 회전력을 인가받도록 제1 유성기어(41)와 연결되고, 다른 일측은 고정된다.
제2 선기어(52)는 일측이 제2 유성기어(42)로부터 회전력을 인가받도록 제2 유성기어(42)와 연결된다. 그리고, 제2 선기어(52)의 다른 일측은 후술할 제1 클러치(71)와 연결된다.
제3 선기어(53)는 일측이 제3 유성기어(43)로부터 회전력을 인가받도록 제3 유성기어(43)와 연결된다. 그리고, 제3 선기어(53)의 다른 일측은 후술할 제2 클러치(72)와 연결된다.
이어서, 출력축(60)에 관하여 설명한다.
출력축(60)은 후술할 제1 클러치(71) 또는 제2 클러치(72)와 선택적으로 연결되어 회전력을 출력할 수 있다.
이어서, 제1 클러치(71), 제2 클러치(72)에 관하여 설명한다.
제1 클러치(71)는 제2 선기어(52)의 다른 일측과 연결되고, 제2 선기어(52)와 출력축(60)을 선택적으로 연결할 수 있으며, 종래의 클러치와 동일하게 구성될 수 있다.
제2 클러치(72)는 제3 선기어(53)의 다른 일측과 연결되고, 제3 선기어(53)와 출력축(60)을 선택적으로 연결할 수 있으며, 종래의 클러치와 동일하게 구성될 수 있다.
이어서, 차동기어(80)에 관하여 설명한다.
차동기어(80)는 제1 클러치(71) 및 제2 클러치(72)와 출력축(60)을 연결시키도록 구성될 수 있으며, 종래의 차동기어와 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 제1 클러치(71) 및 제2 클러치(72)는 차동기어(80)와 연결되고, 차동기어(80)는 출력축(60)과 연결될 수 있다.
한편, 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42), 제3 유성기어(43), 제1 선기어(51), 제2 선기어(52), 제3 선기어(53), 제1 클러치(71) 및 제2 클러치(72)가 전술한 바와 같이 구성됨으로써 동력원(10)의 회전력이 출력축(60)으로 전달될 수 있다.
구체적으로, 입력축(20)이 회전하면 제1 유성기어(41), 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)가 공전을 하게 되고, 제1 유성기어(41)의 공전 및 제1 선기어(51)와 제1 유성기어(41)의 치면 구속으로 인해서 제1 유성기어(41)가 자전하게 된다.
다음으로, 제1 유성기어(41)의 자전 및 공전 속도에 대응하여 제2 유성기어(42) 및 제3 유성기어(43)가 자전 및 공전을 하게 되고, 제2 선기어(52)와 제2 유성기어(42)의 치면 구속 및 제3 선기어(53)와 제3 유성기어(43)의 치면 구속으로 인하여 제2 선기어(52) 및 제3 선기어(53)가 회전력을 전달 받아 감속되어 회전하게 된다.
이 때, 제1 클러치(71)가 제2 선기어(52)와 출력축(60)을 연결하고 제2 클러치(72)가 제3 선기어(53)와 출력축(60)의 연결을 해제하면, 제2 유성기어(42)를 통해서 입력축(20)으로부터 인가받은 회전력이 출력축(60)으로 전달된다(1단 감속).
그리고, 제2 클러치(72)가 제3 선기어(53)와 출력축(60)을 연결하고 제1 클러치(71)가 제2 선기어(52)와 출력축(60)의 연결을 해제하면, 제3 유성기어(43)를 통해서 입력축(20)으로부터 인가받은 회전력이 출력축(60)으로 전달된다(2단 감속).
한편, 출력축(60)이 회전력을 전달 받아 회전함에 있어서 감속비를 설정할 수 있는데, 출력축(60)의 1단 감속 또는 2단 감속의 감속비는 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의해서 결정될 수 있다.
[수학식 1]
(여기서, i1은 1단 감속의 감속비, Zs1은 제1 선기어(51)의 이수, Zs2는 제2 선기어(52)의 이수, Zp1은 제1 유성기어(41)의 이수, Zp2는 제2 유성기어(42)의 이수)
[수학식 2]
(여기서, i2는 2단 감속의 감속비, Zs1은 제1 선기어(51)의 이수, Zs3는 제3 선기어(53)의 이수, Zp1은 제1 유성기어(41)의 이수, Zp3는 제3 유성기어(43)의 이수)
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치에 관하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차용 변속 장치를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 전기 자동차용 변속 장치(100)는 동력원(110), 입력축(120), 회전축(130), 유성기어세트(140), 제1 선기어(151), 제2 선기어(152), 제3 선기어(153), 제4 선기어(154), 출력축(160), 제1 클러치(171), 제2 클러치(172), 제3 클러치(173), 차동기어(180)를 포함한다.
먼저, 동력원(110)에 관하여 설명한다.
동력원(110)은 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시킬 수 있는 장치로서, 종래의 모터 등으로 구성될 수 있다.
이어서, 입력축(120)에 관하여 설명한다.
입력축(120)은 일측이 동력원(110)과 연결되어 동력원(110)으로부터 회전력을 인가받도록 구성될 수 있다.
이어서, 회전축(130)에 관하여 설명한다.
회전축(130)은 후술할 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.
이어서, 유성기어세트(140)에 관하여 설명한다.
유성기어세트(140)는 입력축(120)으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)를 포함한다.
구체적으로, 입력축(120)이 회전하면 입력축(120)과 기어 결합한 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)가 자전 및 공전을 하게 되고, 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)의 자전 및 공전에 의해서 회전력이 후술할 제2 선기어(152), 제3 선기어(153) 및 제4 선기어(154)로 전달된다.
이어서, 제1 선기어(151), 제2 선기어(152), 제3 선기어(153), 제4 선기어(154)에 관하여 설명한다.
제1 선기어(151)는 일측이 제1 유성기어(141)로부터 회전력을 인가받도록 제1 유성기어(141)와 연결되고, 다른 일측은 고정된다.
제2 선기어(152)는 일측이 제2 유성기어(142)로부터 회전력을 인가받도록 제2 유성기어(142)와 연결된다. 그리고, 제2 선기어(152)의 다른 일측은 후술할 제1 클러치(171)와 연결된다.
제3 선기어(153)는 일측이 제3 유성기어(143)로부터 회전력을 인가받도록 제3 유성기어(143)와 연결된다. 그리고, 제3 선기어(153)의 다른 일측은 후술할 제3 클러치(173)와 연결된다.
제4 선기어(154)는 일측이 제4 유성기어(144)로부터 회전력을 인가받도록 제4 유성기어(144)와 연결된다. 그리고, 제4 선기어(154)의 다른 일측은 후술할 제4 클러치(174)와 연결된다.
이어서, 출력축(160)에 관하여 설명한다.
출력축(160)은 후술할 제1 클러치(171), 제2 클러치(172) 또는 제3 클러치(173)와 선택적으로 연결되어 회전력을 출력할 수 있다.
이어서, 제1 클러치(171), 제2 클러치(172), 제3 클러치(173)에 관하여 설명한다.
제1 클러치(171)는 제2 선기어(152)의 다른 일측과 연결되고, 제2 선기어(152)와 출력축(160)을 선택적으로 연결할 수 있으며, 종래의 클러치와 동일하게 구성될 수 있다.
제2 클러치(172)는 제3 선기어(153)의 다른 일측과 연결되고, 제3 선기어(153)와 출력축(160)을 선택적으로 연결할 수 있으며, 종래의 클러치와 동일하게 구성될 수 있다.
제3 클러치(173)는 제4 선기어(154)의 다른 일측과 연결되고, 제4 선기어(154)와 출력축(160)을 선택적으로 연결할 수 있으며, 종래의 클러치와 동일하게 구성될 수 있다.
이어서, 차동기어(180)에 관하여 설명한다.
차동기어(180)는 제1 클러치(171), 제2 클러치(172) 및 제3 클러치(173)와 출력축(160)을 연결시키도록 구성될 수 있으며, 종래의 차동기어와 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 제1 클러치(171), 제2 클러치(172) 및 제3 클러치(173)는 차동기어(180)와 연결되고, 차동기어(180)는 출력축(160)과 연결될 수 있다.
한편, 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143), 제4 유성기어(144), 제1 선기어(151), 제2 선기어(152), 제3 선기어(153), 제4 선기어(154), 제1 클러치(171), 제2 클러치(172) 및 제3 클러치(173)가 전술한 바와 같이 구성됨으로써 동력원(110)의 회전력이 출력축(160)으로 전달될 수 있다.
구체적으로, 입력축(120)이 회전하면 제1 유성기어(141), 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)가 공전을 하게 되고, 제1 유성기어(141)의 공전 및 제1 선기어(151)와 제1 유성기어(141)의 치면 구속으로 인해서 제1 유성기어(141)가 자전하게 된다.
다음으로, 제1 유성기어(141)의 자전 및 공전 속도에 대응하여 제2 유성기어(142), 제3 유성기어(143) 및 제4 유성기어(144)가 자전 및 공전을 하게 되고, 제2 선기어(152)와 제2 유성기어(142)의 치면 구속, 제3 선기어(153)와 제3 유성기어(143)의 치면 구속, 제4 선기어(154)와 제4 유성기어(144)의 치면 구속으로 인하여 제2 선기어(152), 제3 선기어(153) 및 제4 선기어(154)가 회전력을 전달 받아 감속되어 회전하게 된다.
이 때, 제1 클러치(171)가 제2 선기어(152)와 출력축(160)을 연결하고 제2 클러치(172)가 제3 선기어(153)와 출력축(160)의 연결을 해제하고 제3 클러치(173)가 제4 선기어(154)와 출력축(160)의 연결을 해제하면, 제2 유성기어(142)를 통해서 입력축(120)으로부터 인가받은 회전력이 출력축(160)으로 전달된다(1단 감속).
그리고, 제2 클러치(172)가 제3 선기어(153)와 출력축(160)을 연결하고 제1 클러치(171)가 제2 선기어(152)와 출력축(160)의 연결을 해제하고 제3 클러치(173)가 제4 선기어(154)와 출력축(160)의 연결을 해제하면, 제3 유성기어(143)를 통해서 입력축(160)으로부터 인가받은 회전력이 출력축으로 전달된다(2단 감속).
또한, 제3 클러치(173)가 제4 선기어(154)와 출력축(160)을 연결하고 제1 클러치(171)가 제2 선기어(152)와 출력축(160)의 연결을 해제하고 제2 클러치(172)가 제3 선기어(153)와 출력축(160)의 연결을 해제하면, 제4 유성기어(144)를 통해서 입력축(160)으로부터 인가받은 회전력이 출력축(160)으로 전달된다(3단 감속).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1, 100 : 전기 자동차용 변속 장치
10, 110 : 동력원
20, 120 : 입력축
30, 130 : 회전축
40, 140 : 유성기어세트
60, 160 : 출력축
80, 180 : 차동기어

Claims (6)

  1. 회전력을 발생시키는 동력원;
    일측이 상기 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 회전력을 인가받는 입력축;
    상기 입력축으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어, 제2 유성기어 및 제3 유성기어를 포함하는 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어, 상기 제2 유성기어 및 상기 제3 유성기어가 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    일측이 상기 제1 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제1 유성기어와 연결되고, 다른 일측은 고정되는 제1 선기어;
    일측이 상기 제2 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제2 유성기어와 연결되는 제2 선기어;
    일측이 상기 제3 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제3 유성기어와 연결되는 제3 선기어;
    회전력을 출력하는 출력축;
    상기 제2 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 및
    상기 제3 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치를 포함하고,
    상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제2 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고,
    상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제3 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되는, 전기 자동차용 변속 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러치 및 상기 제2 클러치는 차동기어와 연결되고, 상기 차동기어는 출력축과 연결되는, 전기 자동차용 변속 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동력원은 모터인, 전기 자동차용 변속 장치.
  4. 회전력을 발생시키는 동력원;
    일측이 상기 동력원과 연결되어 상기 동력원으로부터 회전력을 인가받는 입력축;
    상기 입력축으로부터 회전력을 인가받으면 인가받은 회전력을 토크 변환하여 출력하는 제1 유성기어, 제2 유성기어, 제3 유성기어 및 제4 유성기어를 포함하는 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어, 상기 제2 유성기어, 상기 제3 유성기어 및 상기 제4 유성기어가 회전 가능하게 설치되는 회전축;
    일측이 상기 제1 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제1 유성기어와 연결되고, 다른 일측은 고정되는 제1 선기어;
    일측이 상기 제2 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제2 유성기어와 연결되는 제2 선기어;
    일측이 상기 제3 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제3 유성기어와 연결되는 제3 선기어;
    일측이 상기 제4 유성기어로부터 회전력을 인가받도록 상기 제4 유성기어와 연결되는 제4 선기어;
    회전력을 출력하는 출력축;
    상기 제2 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제2 클러치; 및
    상기 제4 선기어의 다른 일측과 연결되고, 상기 제4 선기어와 상기 출력축을 선택적으로 연결하는 제3 클러치를 포함하고,
    상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제2 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고,
    상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제3 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되고,
    상기 제3 클러치가 상기 제4 선기어와 상기 출력축을 연결하고 상기 제1 클러치가 상기 제2 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하고 상기 제2 클러치가 상기 제3 선기어와 상기 출력축의 연결을 해제하면, 상기 제4 유성기어를 통해서 상기 입력축으로부터 인가받은 회전력이 상기 출력축으로 전달되는, 전기 자동차용 변속 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 클러치, 상기 제2 클러치 및 상기 제3 클러치는 차동기어와 연결되고, 상기 차동기어는 출력축과 연결되는, 전기 자동차용 변속 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동력원은 모터인, 전기 자동차용 변속 장치.
KR1020220157913A 2022-11-23 2022-11-23 전기 자동차용 변속 장치 KR20240075974A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220157913A KR20240075974A (ko) 2022-11-23 2022-11-23 전기 자동차용 변속 장치
US18/380,807 US20240167548A1 (en) 2022-11-23 2023-10-17 Gearbox for electric vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220157913A KR20240075974A (ko) 2022-11-23 2022-11-23 전기 자동차용 변속 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240075974A true KR20240075974A (ko) 2024-05-30

Family

ID=91080778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220157913A KR20240075974A (ko) 2022-11-23 2022-11-23 전기 자동차용 변속 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20240167548A1 (ko)
KR (1) KR20240075974A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240167548A1 (en) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8226514B2 (en) Multi-speed transmission with axis transfer
US8460142B2 (en) Electrically-variable transmission
US9199529B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
US8317648B2 (en) Single mode compound power-split hybrid transmission
US9132726B2 (en) Hybrid power train for vehicles
US20180022198A1 (en) Hybrid automotive powertrain system and method of operating same
US8961344B2 (en) Hybrid transmission
US10913341B2 (en) Power transmission apparatus of hybrid electric vehicle
US10814715B2 (en) Power transmission system of vehicle
US9168826B2 (en) Hybrid power train for vehicle
US10005351B1 (en) Hybrid powertrain for vehicle
US10875398B2 (en) Power transmission system of hybrid electric vehicle
KR20200124947A (ko) 하이브리드 차량용 동력전달장치
US8556758B1 (en) Hybrid powertrain
US8585521B2 (en) Variable ratio power-split hybrid transmission
US20230037558A1 (en) Gear unit and powertrain for a vehicle
JP2008062679A (ja) 自動車用駆動装置
KR20240075974A (ko) 전기 자동차용 변속 장치
US11578786B2 (en) Power transmission apparatus of hybrid electric vehicle
KR102681920B1 (ko) 하이브리드 차량용 동력전달장치
US11168765B2 (en) Power transmission apparatus for hybrid electric vehicle
US11752849B2 (en) Gear unit and powertrain for a vehicle
US11761521B2 (en) Gear unit and powertrain for a vehicle
CN210390807U (zh) 增程驱动系统及具有其的车辆
CN109318705B (zh) 一种行星式电驱动传动装置