WO2020204296A1 - 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법 - Google Patents

전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2020204296A1
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electric vehicle
eddy current
torque converter
clutch
output shaft
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최병기
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주식회사 카펙발레오
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Definitions

  • the present invention relates to a dry torque converter for an electric vehicle and a control method thereof, and more particularly, to a dry torque converter for an electric vehicle that transmits power of a driving motor to a reducer using electromagnetic force and a planetary gear, and its control. It's about how.
  • a torque converter is installed between an engine and a transmission of a vehicle and transmits the driving force of the engine to a transmission using a fluid.
  • a torque converter includes an impeller that rotates by receiving the driving force of an engine, a turbine that is rotated by oil discharged from the impeller, and a reactor that increases the rate of change of torque by directing the flow of oil returned to the impeller in the direction of rotation of the impeller ( Also referred to as'stator').
  • the torque converter is equipped with a lock-up clutch (also referred to as a'damper clutch'), which is a means of directly connecting the engine and the transmission, as the power transmission efficiency may decrease when the load acting on the engine increases.
  • the lock-up clutch is disposed between the turbine and the front cover directly connected to the engine so that the rotational power of the engine can be transmitted directly to the turbine.
  • eco-friendly vehicles that can substantially replace internal combustion engine vehicles.
  • These eco-friendly vehicles are usually electric vehicles driven by fuel cells or electricity as a power source.
  • an electric vehicle uses a driving force generated using a drive motor instead of an engine and a transmission, and it is difficult to apply a conventional torque converter that operates using a fluid flow.
  • a first-stage speed reducer is mainly applied to an electric vehicle due to the initial high torque of the driving motor and convenience of control. Recently, in order to reduce the size of the motor and increase the fuel efficiency, development of a multi-stage reducer is in progress.
  • the multi-stage speed reducer has a problem in that the cost increases because additional electrical equipment such as a clutch actuator, a gear actuator, and a transmission control unit (TCU) are additionally required.
  • additional electrical equipment such as a clutch actuator, a gear actuator, and a transmission control unit (TCU) are additionally required.
  • the present invention was invented to solve the above-described problems, and the problem to be solved by the present invention is advantageous in cost because no electrical equipment is added, and the size of the driving motor and inverter of the electric vehicle can be reduced. , To provide a dry torque converter for an electric vehicle and a control method thereof that can reduce the current consumption of a driving motor during initial driving.
  • another object of the present invention is to perform torque multiplication using a planetary gear when moving forward, an increase of the speed ratio using an eddy current, and direct transmission of the driving force using a lock-up mechanism, and torque multiplication using a planetary gear when moving backward is possible.
  • the dry torque converter for an electric vehicle for achieving this purpose is a planetary element that is connected to the input shaft as a first element, to the output shaft as a second element, and variably connected to the fixed part as a third element.
  • At least one eddy current torque generator provided between the first element and the second element and generating an eddy current to be controlled by the speed of the output shaft;
  • a front cover integrally connected to the input shaft and the first element to house the planetary gear;
  • a back cover provided on the output shaft side and coupled to the front cover;
  • a one-way clutch provided between a reactor housing coupled to the third element and an inner race coupled to the fixing unit so as to interrupt one-way connection of the third element and the fixing unit;
  • a clutch unit provided in the inner race between the reactor housing and the back cover to connect the third element and the fixing part when the input shaft is rotated in a reverse direction;
  • a centrifugal force provided in the second element and interlocked with the eddy current torque generating unit, and selectively contacted inside the radial direction of the front cover by a centrifugal force transmitted to the eddy current torque generating unit according to the rotational speed of the output shaft.
  • a lock-up mechanism for directly connecting the output shaft to the device Includes.
  • the eddy current torque generator is a permanent magnet connected to the first element; And a centrifugal body disposed facing the permanent magnet to have conductivity, connected through a hinge arm hinged to the outer peripheral surface of the second element, and controlled by the speed of the output shaft. It may include.
  • the permanent magnets are disposed at a predetermined interval along the circumferential direction from the inside of the front cover in the radial direction, and the centrifugal body may be connected to the second element through an elastic member.
  • the permanent magnet may have an N-pole and an S-pole repeatedly disposed along an inner circumferential surface of the front cover.
  • the lock-up mechanism is interlocked with the centrifugal body, and one end is connected to the hinge arm that is disposed toward the centrifugal body; And a friction member mounted radially outward from the other end of the lock-up arm corresponding to the front cover. It may include.
  • the lock-up arm may be disposed on the front cover side based on the width direction of the centrifugal body.
  • a contact portion may be integrally formed on an inner surface corresponding to the lock-up arm along a circumferential direction.
  • the eddy current torque generator may separate the first element and the second element according to the speed of the output shaft, or may transmit power through eddy current torque.
  • the clutch unit includes a clutch plate disposed on the reactor housing side at one end of the inner race protruding from the reactor housing toward the back cover, and mounted to be slidably moved based on an axial direction;
  • a fixing plate disposed on the back cover side at one end of the inner race; It is mounted to be slidably movable in the axial direction at one end of the inner race between the clutch plate and the fixed plate, and when the input shaft is rotated in the reverse direction, the clutch plate is moved in the axial direction toward the clutch plate.
  • a sliding plate in close contact with the reactor housing;
  • a cover housing fixedly mounted on an inner surface of the back cover, rotated together with the back cover, and having a first thread formed on an inner peripheral surface corresponding to the outer peripheral surface of the sliding plate;
  • a first plate spring interposed between the reactor housing and the clutch plate;
  • a second plate spring interposed between the clutch plate and the sliding plate;
  • a third plate spring interposed between the sliding plate and the fixed plate. It may include.
  • At least one locking protrusion may protrude in a circumferential direction on one surface facing the clutch plate in the reactor housing.
  • a plurality of the locking protrusions may be formed to be spaced apart at a set angle along the circumferential direction of the reactor housing.
  • the locking protrusion is formed to be inclined toward the other end protruding toward the clutch plate from one end positioned on the same line as the one surface of the reactor housing, and the protruding other end of the locking protrusion has a locking surface perpendicular to the one surface of the reactor housing. Can be formed.
  • At least one locking protrusion may protrude in a circumferential direction on a surface of the clutch plate facing the reactor housing corresponding to the locking protrusion.
  • the locking protrusion is formed to be inclined toward the other end protruding toward the clutch plate from one end positioned on the same line as the one surface of the clutch plate, and the protruding other end of the locking protrusion is locked in a vertical direction with the one surface of the clutch plate.
  • Cotton can be formed.
  • At least one first keyway is formed on the inner circumferential surface of the clutch plate
  • at least one second keyway is formed on the inner circumferential surface of the sliding plate
  • One key is mounted, and the first and second key grooves may be inserted into the key to prevent rotation of the clutch plate and the sliding plate coupled to the inner race.
  • a second thread may be formed on an outer circumferential surface of the sliding plate to correspond to the first thread, and the second thread may be screwed to the first thread.
  • the sliding plate When the input shaft is rotated in a forward direction, the sliding plate may be moved from the first thread toward the back cover side, and when the input shaft is rotated in a reverse direction, the sliding plate may be moved from the first thread toward the clutch plate side. have.
  • the sliding plate reciprocates in the axial direction in the inner race while the second thread is selectively screwed to the first thread by the rotational direction of the input shaft and the elastic force of the first, second, and third plate springs. Slide can be moved.
  • the fixing plate may be press-fit into the inner race to prevent rotation and axial movement in the inner race.
  • the first, second, and third disc springs may prevent the clutch plate, the sliding plate, and the fixed plate from contacting each other, and may provide elastic force to the clutch plate and the sliding plate, respectively.
  • the clutch unit may couple the third element with the fixing portion so as to be non-rotatable.
  • the first element may be a sun gear
  • the second element may be a carrier
  • the third element may be a ring gear
  • a plurality of the eddy current torque generating units may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the second element.
  • a plurality of lock-up mechanisms may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the second element corresponding to the eddy current torque generating unit.
  • the lock-up mechanism may have a diameter larger than a diameter from the center of the input shaft and the output shaft to the outer side in the radial direction of the eddy current torque generator.
  • the method for controlling a dry torque converter for an electric vehicle includes a first element connected to an input shaft, a second element connected to an output shaft, a third element variably connected to a fixed part, and a speed by a set gear ratio.
  • a one-way clutch provided between the third element and the fixed part at a speed ratio due to the gear ratio, and the third element regardless of the rotation direction of the input shaft by operation control of the clutch unit
  • the first element and the second element are generated by eddy current by controlling the operation of the eddy current torque generator provided between the first element and the second element at a speed ratio higher than or equal to the gear ratio.
  • the eddy current torque generator and the lock-up mechanism may be deactivated due to the operation of the one-way clutch or the clutch unit according to the rotation direction of the input shaft.
  • the torque output to the second element due to the non-operation of the eddy current torque generator may be multiplied through the operation of the planetary gear.
  • the one-way clutch and the lock-up mechanism may be deactivated due to the operation of the eddy current torque generator.
  • the torque of the input shaft may be transmitted to the output shaft through the second element and the eddy current torque generator.
  • the one-way clutch may be deactivated due to the operation of the lock-up mechanism, and the eddy current torque generating unit may be deactivated.
  • the input shaft and the output shaft are directly connected so that the rotational speed of the input shaft and the output shaft is 1:1 due to the operation of the lock-up mechanism, the non-operation of the one-way clutch, and the non-operation of the eddy current torque generator. can do.
  • an eddy current torque generator is provided between the first element (sun gear) and the second element (carrier) of the planetary gear, and the output shaft
  • the first and second elements are unconnected or eddy current torque generated by the eddy current or the eddy current by the rotation speed of the eddy current
  • the third element (ring gear) and the fixed part are one-way. Since the clutch is fixed or one-way rotation control, there is an effect of multiplying the torque at the speed ratio due to the gear ratio and outputting the eddy current torque above the speed ratio due to the gear ratio.
  • the present invention can reduce the size of the drive motor and inverter connected to the input shaft because the torque multiplication factor is large, and during initial drive, the drive motor enters a high-efficiency region through high-speed rotation to reduce the current consumption of the drive motor. There is also an effect.
  • the present invention has the effect of reducing manufacturing cost because the output torque is controlled by rotating up to 0.8 of the input/output speed ratio by the centrifugal force of the output speed without a separate actuator.
  • the present invention can directly transmit the torque of the driving motor to the transmission through the application of a lock-up mechanism, along with a function of increasing the torque using a planetary gear and increasing the speed ratio using an eddy current, so that the input and output speeds are 1:1. It can be transmitted, and there is an effect of implementing all the functions of a conventional fluid type torque converter.
  • the third element and the fixing part are fixedly controlled through the clutch unit, thereby increasing the overall marketability by enabling torque multiplication using a planetary gear in the speed ratio due to the gear ratio. There is also an effect of letting go.
  • FIG. 1 is a block diagram of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partially cut-away exploded perspective view of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of portion X of FIG. 2, and is a cross-sectional view of a clutch unit applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a clutch unit applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial perspective view of a reactor housing applied to a dry torque converter for an electric vehicle.
  • FIG. 8 is a perspective view of a clutch plate applied to a clutch unit according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 11 are operational state diagrams of the clutch unit according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 12 to 13 are diagrams showing an operation of a planetary gear applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, a non-operation of an eddy current torque generator, and a non-operation of a lock-up mechanism.
  • FIGS. 14 to 15 are diagrams showing non-operation of a planetary gear applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, an operation of an eddy current torque generator, and a non-operation of a lock-up mechanism.
  • 16 to 17 are views showing an operation of a planetary gear applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, a non-operation of an eddy current torque generator, and an operation state of a lock-up mechanism.
  • FIG. 18 is a table showing operations of an eddy current torque generator, a lock-up mechanism, and a one-way clutch controlled by a control method of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a table showing the operation of planetary gear elements controlled by the control method of the dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • the planetary gear when one of the three elements is a fixed element, the planetary gear operates as an input element and an output element with the other two elements, and has a gear ratio set between the input element and the output element.
  • the planetary gear has a characteristic that the sum of torques of the input element, the output element, and the fixed element becomes zero, and can transmit a normal torque only at the speed ratio by the set gear ratio.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an embodiment of the present invention It is a side view of a dry torque converter for an electric vehicle according to the present invention
  • FIG. 4 is a partially cut-away exploded perspective view of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • a dry torque converter for an electric vehicle is mounted between a drive motor M and a gear box (GB) in a powertrain of an electric vehicle.
  • the dry torque converter for an electric vehicle is configured to connect both the drive motor M and the reducer GB to each other to transmit the output torque of the drive motor M to the reducer GB.
  • the dry torque converter is connected to the drive motor M through an input shaft 1, is connected to the reducer GB through an output shaft 2, and is input to the input shaft 1 ( It multiplies and transmits the torque of M) and outputs it to the reducer (GB).
  • the dry torque converter configured as described above has a first element 11, a second element 12, and a third element 13, and is connected to the input shaft 1 and the output shaft 2, and the planetary gear 10 ).
  • the first element (11) is connected to the input shaft (1), connected to the output shaft (2) by the second element (12), and to the third element (13). It is variably connected to the fixing part 14.
  • the first element 11 is a sun gear S
  • the second element 12 is a carrier C that connects the pinion gear P
  • the third element 13 is a ring gear R.
  • the first element (sun gear (S): 11) is connected to the input shaft (1), and the second element (carrier (C): 12) is connected to the output shaft (2). It is connected, and the third element (ring gear (R): 13) is variably connected to the fixing part 14.
  • the fixing part 14 may be a powertrain of an electric vehicle or a body of an electric vehicle.
  • the dry torque converter according to the embodiment of the present invention further includes an eddy current torque generator 21, a front cover 22, a one-way clutch 23, a clutch unit 30, and a lockup mechanism 40.
  • the eddy current torque generator 21 is configured as a non-contact type electromagnetic coupling that is non-operated or operated by an electromagnetic force generated by an eddy current.
  • This eddy current torque generator 21 is deactivated due to insufficient centrifugal force set when the output shaft 2 rotates at a low speed and does not generate an eddy current, and is operated by securing a set centrifugal force when the output shaft 2 rotates at a high speed. Generate torque.
  • the eddy current torque generating unit 21 is between the first element 11 connected to the input shaft 1 and the second element 12 connected to the output shaft 2 Is placed in
  • a plurality of eddy current torque generating units 21 may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the second element 12.
  • the eddy current torque generating unit 21 may include a permanent magnet 211 facing each other on both sides (relative to a radial direction) and a centrifugal body 212 having conductivity.
  • the permanent magnet 211 is connected to the first element 11.
  • the centrifugal body 212 is connected through a hinge arm 311 hinged to the outer peripheral surface of the second element 12 and may be controlled by the speed of the output shaft 2.
  • the hinge arm 311 is provided in plural and disposed at equal intervals along the circumferential direction on the second element 12 and mounted as a hinge pin 312. These hinge arms 311 are connected through an elastic member 313 at different positions of the second element 12 adjacent to one side.
  • the front cover 22 is integrally connected to the input shaft 1 and the first element 11, and may incorporate the planetary gear 10.
  • This front cover 22 is coupled to the back cover 24 provided on the output shaft 2 side, and the planetary gear 10, the eddy current torque generator 21, the one-way clutch 23, the clutch The unit 30 and the lock-up mechanism 40 can be incorporated.
  • the permanent magnets 211 are arranged at a set interval along the circumferential direction from the inside of the front cover 22 connected to the first element 11 in the radial direction.
  • the permanent magnet 211 may have an N-pole and an S-pole repeatedly disposed along an inner circumferential surface of the front cover 22.
  • the hinge arm 311 centers the hinge pin 312 by the tensile force provided from the elastic member 313
  • the centrifugal body 212 is kept away from the permanent magnet 211 by maintaining the state rotated in the radial direction.
  • the input torque is normally torque multiplied due to the gear ratio of the planetary gear 10 and transmitted to the reducer GB.
  • the hinge arm 311 may be rotated radially outwardly around the hinge pin 312 to allow the centrifugal body 212 to approach the permanent magnet 211.
  • an eddy current is generated between the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211, and an eddy current torque is generated by the eddy current and transmitted to the first and second elements 11 and 12.
  • the eddy current is the rotation speed of the permanent magnet 211 and the centrifugal body 212 while the front cover 22 and the centrifugal body 211 are rotated at different speeds. It is the current generated by the interaction by difference.
  • the first and second elements 11 and 12 may be powered by eddy current torque. That is, when the eddy current torque is generated, the speed ratio of the input shaft 1 and the output shaft 2 is increased above the speed ratio due to the gear.
  • the eddy current torque generated between the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211 may increase as the relative speed difference increases.
  • This eddy current torque raises the speed ratio of the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211 to a set value (eg, 0.8 or more), so that a dry torque converter for an electric vehicle can implement the function of a conventional fluid torque converter. .
  • the eddy current torque generating unit 21 configured as described above uses a magnetic force formed between the permanent magnet 211 and the centrifugal body 212 by the eddy current torque to connect the permanent magnet 211 and the centrifugal body 212 to each other. It can be separated, or can be powered by eddy current torque.
  • the eddy current torque generating unit 21 separates the first element 11 and the second element 12 from each other or transmits power by eddy current torque.
  • the one-way clutch 23 is a reactor housing 31 coupled to the third element 13 to intercept the one-way connection between the third element 13 and the fixing part 14 ) And may be provided between the inner race 32 connected to the fixing part 14.
  • This one-way clutch 23 regulates the connection between the third element 13 and the fixing part 14 in one direction.
  • the one-way clutch 23 can connect the third element 13 to be rotatable in one direction (eg, forward direction) and block rotation in the opposite direction (eg, reverse direction).
  • the one-way clutch 23 when the eddy current torque generator 21 is deactivated, the one-way clutch 23 is operated to stop the third element 13. Conversely, when the eddy current torque generating unit 21 is operated, the one-way clutch 23 may be deactivated so that the eddy current torque generating unit 21 and the third element 13 rotate in the forward direction. .
  • the third element 13 is fixed by the operation control of the one-way clutch 23, and the output of the second element 12 is normally torque multiplied.
  • the eddy current torque generator 21 is deactivated, thereby enabling normal control of the planetary gear 10.
  • the eddy current torque is generated due to the eddy current by the operation of the eddy current torque generator 21. Accordingly, the first element 11 and the second element 12 transmit eddy current torque, and the output of the second element 12 transmits the torque.
  • the eddy current torque may increase the speed ratio more than the speed ratio due to the gear ratio, and the one-way clutch 23 is deactivated so that the third element 13 of the planetary gear 10 rotates in the forward direction. I can.
  • the clutch unit 30 connects the third element 13 and the fixing part 14 to the reactor housing 31. ) May be provided in the inner race 32 between the back cover 24 and the back cover 24.
  • the clutch unit 30 connects the third element 13 and the fixing part 14 so that torque is multiplied through the planetary gear 10 when the electric vehicle is initially reversed. Accordingly, the third element 13 can be prevented from rotating relative to the inner race 32.
  • This clutch unit 30 will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8 attached thereto.
  • FIG. 5 is an enlarged view of portion X of FIG. 2, a cross-sectional view of a clutch unit applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a dry torque for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • An exploded perspective view of a clutch unit applied to a converter FIG. 7 is a partial perspective view of a reactor housing applied to a dry torque converter for an electric vehicle
  • FIG. 8 is a perspective view of a clutch plate applied to a clutch unit according to an embodiment of the present invention. .
  • the clutch unit 30 includes a clutch plate 33, a fixed plate 34, a sliding plate 35, a cover housing 36, a first, a second, and a third plate.
  • Springs 37, 38, 39 may be included.
  • the clutch plate 33 is disposed on the side of the reactor housing 31 at one end of the inner race 32 protruding from the reactor housing 31 toward the back cover 24.
  • the clutch plate 33 is mounted to be slidably moved in the inner race 32 based on the axial direction.
  • the fixing plate 34 is disposed at one end of the inner race 32 to the back cover 24 side.
  • the fixing plate 34 may be press-fit into the inner race 32 to prevent rotation and axial movement in the inner race 32.
  • At least one locking protrusion 31a may protrude in the circumferential direction on one surface facing the clutch plate 33 on the reactor housing 31.
  • the locking protrusions 31a may be formed in plurality by being spaced apart at a set angle along the circumferential direction of the reactor housing 31. In this embodiment, eight locking protrusions 31a may be formed at a position spaced from one surface of the reactor housing 31 at a 45° angle.
  • the locking protrusion 31a is formed to be inclined toward the other end protruding toward the clutch plate 32 from one end positioned on the same line as the one surface of the reactor housing 31.
  • An engaging surface 33b may be formed at the other protruding end of the locking protrusion 31a in a direction perpendicular to one surface of the reactor housing 31.
  • At least one locking protrusion 33a may protrude in a circumferential direction on one surface facing the reactor housing 31 in correspondence with the locking protrusion 31a on the clutch plate 33.
  • Eight locking protrusions 33a may be formed at positions spaced from one surface of the clutch plate 33 at a 45° angle.
  • the locking protrusion 33a is formed to be inclined toward the other end protruding toward the clutch plate 33 from one end positioned on the same line as the one surface of the clutch plate 33.
  • a locking surface 33b may be formed at the protruding other end of the locking protrusion 33a in a direction perpendicular to one surface of the clutch plate 33.
  • the locking surface (33b) is when the clutch plate (33) is moved in the axial direction toward the reactor housing (31) to contact one surface of the reactor housing (31), the third element (13) is the inner It may be supported by being caught on the locking surface 33a so as to be connected to the fixing part 14 through the race 32.
  • the sliding plate 35 is mounted between the clutch plate 33 and the fixed plate 34 to be slidably movable in the axial direction at one end of the inner race 32.
  • the sliding plate 35 moves the clutch plate 32 in the axial direction toward the clutch plate 32 to move the clutch plate 32 into the reactor housing 31. ) Can be brought into close contact.
  • At least one first key groove 33c is formed on the inner circumferential surface of the clutch plate 33, and at least one second key groove 35a is formed on the inner circumferential surface of the sliding plate 35.
  • first and second key grooves 33c and 35a may be formed at an angle of 90° to each inner circumferential surface of the clutch plate 33 and the sliding plate 35, respectively.
  • At least one key 32a may be mounted on the outer circumferential surface of the inner race 32 to correspond to the first and second key grooves 33c and 35a.
  • the key 32a corresponds to the first and second key grooves 33c and 35a at a position spaced from the outer circumferential surface of the inner race 32 at a 90° angle, and a radius from the outer circumferential surface of the inner race 32 It may be mounted to protrude a certain portion toward the outside in the direction.
  • the first and second key grooves 33c and 35a may be inserted into the key 32a to prevent rotation of the clutch plate 33 and the sliding plate 35 coupled to the inner race 32. have.
  • the clutch plate 33 and the sliding plate 35 are coupled to the inner race 32 in a state in which the key 32a is coupled to the first and second keyways 33c and 35a.
  • rotation in the inner race 32 is prevented, and the inner race 32 may slide reciprocally in the axial direction.
  • the cover housing 36 is fixedly mounted on the inner side of the back cover and rotates together with the back cover 24.
  • the cover housing 36 may have a first thread N1 formed on an inner circumferential surface corresponding to the outer circumferential surface of the sliding plate 35.
  • a second thread N2 is formed on the outer circumferential surface of the sliding plate 35 to correspond to the first thread N1, and the second thread N2 is screwed to the first thread N1. I can.
  • the first plate spring 37 is interposed between the reactor housing 31 and the clutch plate 33.
  • the second disc spring 38 is interposed between the clutch plate 33 and the sliding plate 35.
  • the third plate spring 39 is interposed between the sliding plate 35 and the fixing plate 34.
  • first, second, and third plate springs 37, 38, 39 prevent the clutch plate 33, the fixing plate 34, and the sliding plate 35 from contacting each other, and the Elastic force may be provided to the clutch plate 33 and the sliding plate 35, respectively.
  • the sliding plate 35 is attached to the first screw thread N1 by the rotation direction of the input shaft 1 and the elastic force of the first, second, and third plate springs 37, 38, 39.
  • the inner race 32 may reciprocate and slide in the axial direction.
  • the clutch unit 30 configured as described above may couple the third element 13 with the fixing part 14 so that relative rotation is impossible. I can.
  • 9 to 11 are operational state diagrams of the clutch unit according to the embodiment of the present invention.
  • the sliding plate 35 may be kept screwed to the first thread N1 of the cover housing 36 through the second thread N2.
  • the clutch plate 35 is spaced apart from the reactor housing 31 by a predetermined interval by the elastic force of the first plate spring 37.
  • the sliding plate 35 rotates the cover housing 36 while being screwed to the first thread N1 through the second thread N2. And, it is moved in the axial direction from the first thread N1 toward the back cover 24 side by the elastic force of the second plate spring 38.
  • the one-way clutch 23 operates to stop the third element 13. do.
  • the one-way clutch 23 is operated with the eddy current torque generating unit 21 and the third element 13. Can be deactivated so that it rotates in the forward direction.
  • the first element 11 and the second element 12 transmit the eddy current torque generated through the operation of the eddy current torque generator 21 so that the output of the second element 12 increases the torque.
  • the eddy current torque may increase the speed ratio more than the speed ratio due to the gear ratio.
  • the clutch unit 30 maintains a state in which the clutch plate 35 is spaced apart from the reactor housing 31 at a predetermined interval when the electric vehicle moves forward, and thus the third It is possible to block the connection of the element 13 to the fixing part 14.
  • the sliding plate 35 in a state that is screwed to the first thread (N1) through the second thread (N2), and rotation of the cover housing (36) , It is moved in the axial direction from the first thread N1 toward the clutch plate 33 side by the elastic force of the third plate spring 39.
  • the clutch plate 33 is moved toward the reactor housing 31 by the sliding plate 35 moving in the axial direction and is in contact with the reactor housing 31.
  • the locking protrusions 33a formed on the clutch plate 33 are inserted between the locking protrusions 33a formed in the reactor housing 31.
  • the locking surfaces 33b are supported by the locking surfaces 33a, so that the reactor housing 31 is prevented from rotating relative to the inner race 32 As, it is connected to the inner race (32).
  • the third element 13 connected to the reactor housing 31 is connected to and fixed to the fixing part 14 through the inner race 32.
  • the third element 13 is maintained connected to the fixing part 14 through the operation of the clutch unit 30.
  • the speed ratio between the input shaft 1 and the output shaft 2 is determined by a gear ratio. Although it cannot be raised above, it may be possible to normally multiply the input torque through the planetary gear 10 during the initial reverse driving of the electric vehicle requiring multiplication of the torque.
  • the operation of the eddy current torque generator 21 may not be necessary.
  • the lock-up mechanism 40 may be provided in the second element 12 to be interlocked with the eddy current torque generating unit 21. That is, the lock-up mechanism 40 may operate in conjunction with the operation or non-operation of the eddy current torque generating unit 21.
  • This lock-up mechanism 40 selectively contacts the inside of the front cover 22 by the centrifugal force transmitted to the eddy current torque generator 21 according to the rotational speed of the output shaft 2, and the input shaft 1 And the output shaft (2) are directly connected.
  • the lock-up mechanism 40 as shown in Figs. 2 to 4, is interlocked with the centrifugal body, and one end is connected to the hinge arm 311 disposed toward the centrifugal body 212 And a friction member 42 mounted radially outward from the other end of the lock-up arm 41 to the front cover 22.
  • the lock-up arm 41 may be mounted at one end connected to the hinge arm 311 through the hinge pin 312.
  • the lock-up arms 41 may be disposed on one side or both sides based on the width direction (axis direction) of the centrifugal body 212, and in this embodiment, the lock-up arms 41 are the centrifugal bodies ( It is disposed on one side facing the front cover 22 at 212).
  • the friction member 42 may be in frictional contact with the inner circumferential surface of the front cover 22 when the lock-up arm 41 moves toward the outer side in the radial direction and approaches the inner surface of the front cover 22. .
  • a first contact portion 22a may be integrally formed on an inner surface corresponding to the lock-up arm 41 along the circumferential direction.
  • the friction member 42 is in frictional contact with the first contact portion 22a when the lockup mechanism 40 is operated.
  • a plurality of lock-up mechanisms 40 may be provided at equal intervals along the circumferential direction of the second element 12 in correspondence with the eddy current torque generating unit 21.
  • the lock-up mechanism 40 may have a diameter larger than a diameter from the center of the input shaft 1 and the output shaft 2 to the outer side in the radial direction of the eddy current torque generator 21.
  • the eddy current torque generator 21 when the centrifugal force increases according to the rotational speed of the output shaft 2, the eddy current torque generator 21 generates the eddy current torque by the eddy current generated as the centrifugal body 212 approaches the permanent magnet 211. Can occur.
  • the eddy current torque generating unit 21 is deactivated, and the lockup mechanism 40 is operated to perform a lockup function.
  • the lock-up mechanism 40 configured as described above is interlocked with the operation of the eddy current torque generating unit 21, and during operation, the first and second elements 11 and 12 and the front cover 22 By connecting, the input shaft 1 and the output shaft 2 can be directly connected.
  • FIGS. 12 to 13 are views showing a planetary gear operation applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, a non-operation of an eddy current torque generator, and a non-operation of a lock-up mechanism
  • FIGS. 14 to 15 Are diagrams showing non-operation of a planetary gear applied to a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, an operation of an eddy current torque generator, and a non-operation of a lock-up mechanism
  • FIGS. 16 to 17 are embodiments of the present invention It is a diagram showing the operation of the planetary gear applied to the dry torque converter for an electric vehicle according to the example, the non-operation of the eddy current torque generator, and the operation of the lock-up mechanism.
  • the hinge arm 311 is rotated radially inward around the hinge pin 312 by the tensile force provided from the elastic member 313 Keep it. Accordingly, the centrifugal body 212 maintains an initial state away from the permanent magnet 211.
  • the one-way clutch 23 is operated to stop the third element 13 as the eddy current torque generator 21 is deactivated.
  • the clutch unit 30 maintains a state in which the clutch plate 35 is spaced apart from the reactor housing 31 at a predetermined interval when the electric vehicle moves forward, and thus the third element through the reactor housing 31 It is possible to block (13) from being connected to the fixing portion (14).
  • the lock-up mechanism 40 may maintain a non-operating state as the eddy current torque generating unit 21 maintains an initial state in which it is not operated.
  • the input torque is normally torque multiplied due to the gear ratio of the planetary gear 10 and transmitted to the reducer GB.
  • the hinge arm 311 may be rotated radially outwardly around the hinge pin 312 to allow the centrifugal body 212 to approach the permanent magnet 211.
  • the eddy current torque generator 21 operates (A2) to generate an eddy current between the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211, and the eddy current torque generated by the eddy current is the first, And to the second element 11, 12.
  • the first and second elements 11 and 12 may be powered by eddy current torque. That is, when the eddy current torque is generated, the speed ratio of the input shaft 1 and the output shaft 2 is increased above the speed ratio due to the gear.
  • the eddy current torque generated between the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211 may increase as the relative speed difference increases.
  • the dry torque converter for an electric vehicle functions as a conventional fluid torque converter. Can be implemented.
  • the one-way clutch 23 is deactivated so that the eddy current torque generating unit 21 and the third element 13 rotate in the forward direction. I can.
  • the clutch unit 30 maintains a state in which the clutch plate 35 is spaced apart from the reactor housing 31 by a predetermined distance, so that the third element 13 is connected to the fixing part ( 14) can be blocked from being connected.
  • the lock-up mechanism 40 is rotated toward the inner surface of the front cover 22 by rotating the hinge arm 311 toward the outer side in the radial direction around the hinge shaft 312.
  • the hinge arm 311 is rotated radially outward around the hinge pin 312 to bring the centrifugal body 212 closer to the permanent magnet 211.
  • the lock-up arm 41 of the lock-up mechanism 40 is rotated toward the inner side of the front cover 22 by the hinge arm 311, and the friction member 42 is rotated.
  • the lock-up arm 41 contacts the first contact portion 22a and operates (A3), thereby directly connecting the input shaft 1 and the output shaft 2.
  • the friction member 42 is used before the centrifugal body 212 is in contact with the permanent magnet 211.
  • the first contact portion 22a of the cover 22 is first rubbed into contact with each other, thereby stopping the generation of the eddy current in the eddy current torque generating portion 21.
  • the dry torque converter for an electric vehicle may be integrally mounted on the drive motor M or integrally mounted on the reducer GB.
  • the dry torque converter for an electric vehicle configured as described above includes an input assembly, an output assembly, and a reactor assembly.
  • the input assembly includes the input shaft (1), the first element (11) connected to the input shaft (1), the front cover (22), and the permanent magnet (211) installed on the front cover (22) can do.
  • the output assembly is disposed on the output shaft (2), the second element (12) connected to the output shaft (2), the pinion gear (P), and the second element (12), and the permanent magnet (211) ) Facing the centrifugal body 212, and the lock-up mechanism 40 may be included.
  • the reactor assembly may include the one-way clutch 23 and the clutch unit 30 selectively connecting the third element 13 and the fixing part 14.
  • FIG. 18 is a table showing the operation of an eddy current torque generator, a lock-up mechanism, and a one-way clutch controlled by a control method of a dry torque converter for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. Table showing the operation of planetary gear elements controlled by the control method of dry torque converter for electric vehicles.
  • the dry torque converter control method for an electric vehicle is a normal output to the second element 12 at a speed ratio (when initially driving forward or backward) by a gear ratio.
  • the first step of multiplying the torque of the electric vehicle a second step of transmitting the torque output to the second element 12 at a speed ratio higher than the gear ratio (when centrifugal force is increased) in the forward driving of the electric vehicle, and the advance of the electric vehicle
  • the first and second elements (11, 12) are in contact with the inner surface of the front cover 22 by controlling the operation of the lock-up mechanism 40 when the speed ratio due to the gear ratio in driving is higher (when the centrifugal force is further increased).
  • a third step of directly connecting the input shaft 1 and the output shaft 2 by directly connecting them.
  • the first step is the one-way clutch 23 provided between the third element 13 and the fixing part 14, and the clutch unit (at a speed ratio (when driving initially forward or backward) by a gear ratio).
  • the third element 13 is fixedly controlled irrespective of the rotation direction of the input shaft 1 to increase the normal torque output to the second element 12.
  • the first step is the operation of the one-way clutch 23 or the clutch unit 30 according to the rotation direction of the input shaft 1, and thus the eddy current torque generator 21 and the lock-up mechanism 40 are Non-operating control. Due to this, the third element 13 is fixed to the fixing part 14.
  • the eddy current is not generated due to the non-operation of the eddy current torque generating unit 21, and thus, the torque output to the second element 12 is applied to the operation of the planetary gear 10. It can be multiplied through.
  • the first element 11 when the electric vehicle equipped with it is initially driven forward or backward, the first element 11 is in the forward or reverse direction due to the speed ratio due to the gear ratio of the planetary gear 10.
  • the second element 12 multiplies the input torque input while being rotated to and outputs it to the reducer GB.
  • the third element 13 is fixed.
  • the centrifugal force 212 when the electric vehicle is initially driven forward or backward, the centrifugal force 212 is not operated because the output speed is low and the centrifugal force is insufficient. Then, the permanent magnet 211 may maintain a state spaced apart from the centrifugal body 212 (see FIG. 12).
  • the eddy current torque generating unit 21 does not generate a transmission torque due to the eddy current between the centrifugal body 212 and the permanent magnet 211.
  • an eddy current is generated by controlling the operation of the eddy current torque generator 21 when the gear ratio increases (when centrifugal force is increased) as the speed of the output shaft 2 increases. Occation).
  • This eddy current generates an eddy current torque, and the first element (sun gear: 11) and the second element (carrier: 12) transmit power with the generated eddy current torque to transmit power through the second element 12 through the output shaft ( 2) can transmit the output torque.
  • the one-way clutch 23 and the lock-up mechanism 40 are deactivated due to the operation of the eddy current torque generating unit 21. Accordingly, the third element 13 can rotate in the same direction (forward direction) as the first and second elements 11 and 12 rotating in the forward direction.
  • the torque of the input shaft 1 is reduced to the second element 12 and the eddy current torque generating unit 21. It can be transmitted to the output shaft 2 through.
  • the permanent magnet 211 and the centrifugal body 212 that are close to each other may generate an eddy current due to an interaction due to a speed difference (see FIG. 14 ).
  • the third element 13 is always connected to the fixing unit 14 due to the operation of the clutch unit 30, so that the eddy current torque generating unit 21 is It can work.
  • the third step is the eddy current torque generator provided in the second element 12 as the speed of the output shaft 2 is further increased in a state that is greater than or equal to the speed ratio due to the gear ratio. 21) and controls the operation of the lock-up mechanism 40.
  • the lock-up mechanism 40 operated by the eddy current torque generating unit 21 contacts the first and second elements 11 and 12 while contacting the inner surface of the front cover 22 in the radial direction.
  • the input shaft 1 and the output shaft 2 may be directly connected.
  • the one-way clutch 23 may be deactivated due to the operation of the lock-up mechanism 40, and the eddy current torque generating unit 21 may be deactivated.
  • the third element 13 can be rotated in the same direction (forward direction) as the first and second elements 11 and 12 rotating in the forward direction, and the second element 12 is the first element It can be rotated at the same speed as (11).
  • the third step is due to the operation of the lock-up mechanism 40, the non-operation of the one-way clutch 23, and the non-operation of the eddy current torque generator 21, the input shaft 1 and the output shaft (
  • the input shaft 1 and the output shaft 2 may be directly connected so that the rotation speed of 2) is 1:1.
  • the torque of the driving motor M can be directly transmitted to the transmission, and the input and output speeds can be transmitted at 1:1.
  • the dry torque converter according to the present embodiment is mounted between the drive motor M and the reducer GB in the electric vehicle powertrain, and during initial forward or reverse drive, the torque of the drive motor M When the output speed increases due to forward driving, the torque of the driving motor M is multiplied by more than the speed due to the gear ratio by the eddy current torque and transmitted to the reducer GB.
  • the first and second elements (11, 12) are directly connected to the input shaft (1) through the operation of the lock-up mechanism (40).
  • the input and output speeds can be transferred 1:1.
  • the dry torque converter for an electric vehicle and the control method thereof generate the eddy current torque between the first element (11: sun gear) and the second element (12: carrier) of the planetary gear 10. It is provided with a part (21) to generate eddy current or eddy current torque generated by the eddy current by the rotational speed of the output shaft (2). Power is transmitted, and the third element (13: ring gear) and the fixing part 14 are fixed or rotated in one direction by the one-way clutch 23, so that the torque is multiplied at the speed ratio by the gear ratio, Eddy current torque can be output above the resulting speed ratio.
  • the present invention can reduce the size of the drive motor (M) and the inverter connected to the input shaft (1) because the torque multiplication factor is large, and fast, high efficiency through high-speed rotation of the drive motor (M) during initial driving. By entering the area, current consumption of the driving motor M may be reduced.
  • the present invention controls the output torque by rotating up to 0.8 of the input/output speed ratio with the centrifugal force of the output speed without a separate actuator, so that the manufacturing cost can be reduced.
  • the present invention provides a function of increasing the torque using the planetary gear 10 and increasing the speed ratio using the eddy current of the eddy current torque generating unit 21, and the driving motor ( Since the torque of M) can be directly transmitted to the transmission, the input and output speeds can be transmitted 1:1, and all the functions of a conventional fluid torque converter can be implemented.
  • the present invention fixedly controls the third element 13 and the fixing part 14 through the operation of the clutch unit 30 when the input shaft 1 rotates in the reverse direction for reversing the electric vehicle. By doing so, it is possible to increase the torque using the planetary gear in the speed ratio due to the gear ratio, thereby improving the overall marketability.

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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 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 구비되며, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부; 상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버; 상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버; 상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하도록 상기 제3 요소에 결합되는 리엑터 하우징과 상기 고정부에 연결되는 인너 레이스 사이에 구비되는 원웨이 클러치; 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소와 상기 고정부를 연결시키도록 상기 리엑터 하우징과 상기 백 커버의 사이에서 상기 인너 레이스에 구비되는 클러치 유닛; 및 상기 제2 요소에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부와 연동되고, 상기 출력축의 회전속도에 따라 상기 와전류 토크 발생부에 전달되는 원심력에 의해 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에 선택적으로 접촉되면서, 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구; 를 포함한다.

Description

전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법
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 전진 시에는 유성기어를 이용한 토크 증배, 와전류를 이용한 속도비 상승, 및 록업 기구를 이용한 구동력의 직접 전달을 수행하고, 후진 시에는 유성기어를 이용한 토크 증배가 가능함으로써, 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 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 구비되며, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부; 상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버; 상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버; 상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하도록 상기 제3 요소에 결합되는 리엑터 하우징과 상기 고정부에 연결되는 인너 레이스 사이에 구비되는 원웨이 클러치; 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소와 상기 고정부를 연결시키도록 상기 리엑터 하우징과 상기 백 커버의 사이에서 상기 인너 레이스에 구비되는 클러치 유닛; 및 상기 제2 요소에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부와 연동되고, 상기 출력축의 회전속도에 따라 상기 와전류 토크 발생부에 전달되는 원심력에 의해 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에 선택적으로 접촉되면서, 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구; 를 포함한다.
상기 와전류 토크 발생부는 상기 제1 요소에 연결되는 영구자석; 및 상기 영구자석에 마주하게 배치되어 도전성을 가지며, 상기 제2 요소의 외주면에 힌지 연결되는 힌지 암을 통해 연결되고, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되는 원심체; 를 포함할 수 있다.
상기 영구자석은 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에서 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 배치되며, 상기 원심체는 상기 제2 요소에 탄성부재를 통해 연결될 수 있다.
상기 영구자석은 상기 프론트 커버의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치될 수 있다.
상기 록업 기구는 상기 원심체와 연동되며, 일단부가 상기 원심체를 향하여 배치되는 상기 힌지 암에 일단이 연결되는 록업 암; 및 상기 프론트 커버에 대응하여 상기 록업 암의 타단부에서 반경 방향 외측을 향하여 장착되는 마찰부재; 를 포함할 수 있다.
상기 록업 암은 상기 원심체의 폭 방향을 기준으로 상기 프론트 커버 측에 배치될 수 있다.
상기 프론트 커버에는 상기 록업 암에 대응하는 내측면에 원주방향을 따라 접촉부가 일체로 형성될 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 클러치 유닛은 상기 리엑터 하우징으로부터 상기 백 커버를 향하여 돌출된 상기 인너 레이스의 일단부에서 상기 리엑터 하우징 측에 배치되며, 축 방향을 기준으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 클러치 플레이트; 상기 인너 레이스의 일단부에서 상기 백 커버 측에 배치되는 고정 플레이트; 상기 클러치 플레이트와 상기 고정 플레이트의 사이에서 상기 인너 레이스의 일단부에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 클러치 플레이트를 향하여 축 방향으로 이동되면서 상기 클러치 플레이트를 상기 리엑터 하우징에 밀착시키는 슬라이딩 플레이트; 상기 백 커버의 내측면에 고정 장착되어 상기 백 커버와 함께 회전되며, 상기 슬라이딩 플레이트의 외주면에 대응하는 내주면에는 제1 나사산이 형성되는 커버 하우징; 상기 리엑터 하우징과 상기 클러치 플레이트의 사이에 개재되는 제1 접시 스프링; 상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트의 사이에 개재되는 제2 접시 스프링; 및 상기 슬라이딩 플레이트와 상기 고정 플레이트의 사이에 개재되는 제3 접시 스프링; 을 포함할 수 있다.
상기 리엑터 하우징에는 상기 클러치 플레이트를 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 걸림돌기가 돌출 형성될 수 있다.
상기 걸림돌기는 상기 리엑터 하우징의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되어 복수개 형성될 수 있다.
상기 걸림돌기는 상기 리엑터 하우징의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성되며, 상기 걸림돌기의 돌출된 타단에는 상기 리엑터 하우징의 일면과 수직방향으로 걸림면이 형성될 수 있다.
상기 클러치 플레이트에는 상기 걸림돌기에 대응하여 상기 리엑터 하우징을 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 록킹돌기가 돌출 형성될 수 있다.
상기 록킹돌기는 상기 클러치 플레이트의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성되며, 상기 록킹돌기의 돌출된 타단에는 상기 클러치 플레이트의 일면과 수직방향으로 록킹면이 형성될 수 있다.
상기 록킹면은 상기 클러치 플레이트가 상기 리엑터 플레이트를 향하여 축 방향으로 이동되어 상기 리엑터 플레이트의 일면에 접촉될 경우, 상기 제3 요소가 상기 인너 레이스를 통해 상기 고정부에 연결되도록 상기 걸림면에 지지될 수 있다.
상기 클러치 플레이트의 내주면에는 적어도 하나의 제1 키홈이 형성되며, 상기 슬라이딩 플레이트의 내주면에는 적어도 하나의 제2 키홈이 형성되고, 상기 제1, 및 제2 키홈에 대응하여 상기 인너 레이스의 외주면에는 적어도 하나의 키가 장착되며, 상기 인너 레이스에 결합된 상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트의 회전을 방지하도록 상기 키에는 상기 제1, 및 제2 키홈이 삽입될 수 있다.
상기 슬라이딩 플레이트의 외주면에는 상기 제1 나사산에 대응하여 제2 나사산이 형성되며, 상기 제1 나사산에 상기 제2 나사산이 나사 결합될 수 있다.
상기 슬라이딩 플레이트는 상기 입력축이 정방향으로 회전될 경우, 상기 제1 나사산으로부터 상기 백 커버 측을 향하여 이동되고, 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제1 나사산으로부터 상기 클러치 플레이트 측을 향하여 이동될 수 있다.
상기 슬라이딩 플레이트는 상기 입력축의 회전방향과, 상기 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링의 탄성력에 의해 상기 제1 나사산에 상기 제2 나사산이 선택적으로 나사 결합되면서 상기 인너 레이스에서 축 방향으로 왕복 슬라이드 이동될 수 있다.
상기 고정 플레이트는 상기 인너 레이스에서 회전 및 축 방향 이동이 방지되도록 상기 인너 레이스에 압입될 수 있다.
상기 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링은 상기 클러치 플레이트, 상기 슬라이딩 플레이트, 및 상기 고정 플레이트가 상호 접촉되는 것을 방지하고, 상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트에 각각 탄성력을 제공할 수 있다.
상기 클러치 유닛은 전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소를 상기 고정부와 상대회전 불가능하게 결합할 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.
상기 록업 기구는 상기 와전류 토크 발생부에 대응하여 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비될 수 있다.
상기 록업 기구는 상기 입력축 및 상기 출력축의 중심으로부터 상기 와전류 토크 발생부의 반경 방향 외측까지의 지름보다 더 큰 지름을 가질 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 클러치와, 클러치 유닛의 작동 제어로 상기 입력축의 회전방향에 관계없이 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 제2 요소에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부와 연동되는 록업 기구의 작동 제어로 프론트 커버의 반경방향 내측면에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소를 직접 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직결시키는 제3 단계;를 포함한다.
상기 제1 단계는 상기 입력축의 회전방향에 따라 상기 원웨이 클러치, 또는 상기 클러치 유닛의 작동으로 인해 상기 와전류 토크 발생부와 상기 록업 기구를 비작동 제어할 수 있다.
상기 제1 단계는 상기 와전류 토크 발생부의 비작동으로 인해 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 상기 유성기어의 작동을 통해 증배시킬 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 발생부를 통하여 상기 출력축으로 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 비작동으로 인해 상기 입력축과 상기 출력축의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축과 상기 출력축을 직결할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 및 그 제어방법에 의하면, 유성기어의 제1 요소(선기어)와 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 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.
또한, 본 발명은 후진을 위해 입력축이 역방향으로 회전할 경우, 클러치 유닛을 통해 제3 요소와 고정부를 고정 제어함으로써, 기어비에 의한 속도비에서 유성기어를 이용한 토크 증배가 가능하여 전체적인 상품성을 향상시키는 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 부분 절개 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 X 부분에 대한 확대도로, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 클러치 유닛의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 클러치 유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 리엑터 하우징의 부분 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 유닛에 적용되는 클러치 플레이트의 사시도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 유닛의 작동 상태도이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 비작동, 와전류 토크 발생부의 작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 16 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 작동 상태를 나타낸 도면들이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 와전류 토크 발생부, 록업 기구 및 원웨이 클러치의 작동을 나타낸 표이다.
도 19는 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 부분 절개 분해 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 장착된다.
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 1 내지 도 4를 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 와전류 토크 발생부(21), 프론트 커버(22), 원웨이 클러치(23), 클러치 유닛(30), 및 록업 기구(40)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 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 4를 참조하면, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 입력축(1)에 연결되는 상기 제1 요소(11)와 상기 출력축(2)에 연결되는 상기 제2 요소(12) 사이에 배치된다.
이러한 와전류 토크 발생부(21)는 상기 제2 요소(12)의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 와전류 토크발생부(21)는 양측(반경방향 기준)으로 서로 마주하는 영구자석(211)과 도전성을 가지는 원심체(212)를 포함할 수 있다.
상기 영구자석(211)은 제1 요소(11)에 연결된다. 상기 원심체(212)는 상기 제2 요소(12)의 외주면에 힌지 연결되는 힌지 암(311)을 통해 연결되며, 상기 출력축(2)의 속도에 의해 제어될 수 있다.
여기서, 상기 힌지 암(311)은 복수로 구비되어 상기 제2 요소(12)에 원주방향을 따라 등간격으로 배치되어 힌지핀(312)으로 장착된다. 이러한 힌지 암(311)들은 일측으로 인접하는 상기 제2 요소(12)의 다른 위치에서 탄성부재(313)를 통해 연결된다.
이와 같이 구성된 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동은 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 상기 프론트 커버(22)는 상기 입력축(1)과 상기 제1 요소(11)에 일체로 연결되며, 상기 유성기어(10)를 내장할 수 있다.
이러한 프론트 커버(22)는 상기 출력축(2) 측에 구비되는 백 커버(24)와 결합되어 상기 유성기어(10), 상기 와전류 토크 발생부(21), 상기 원웨이 클러치(23), 상기 클러치 유닛(30), 및 상기 록업 기구(40)를 내장할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 영구자석(211)은 상기 제1 요소(11)에 연결되는 상기 프론트 커버(22)의 반경 방향 내측에서 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 배치된다. 여기서, 상기 영구자석(211)은 상기 프론트 커버(22)의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치될 수 있다.
이에 따라, 전기 자동차의 초기 구동 시, 상기 출력축(2)의 출력속도에서 원심력이 부족하면, 상기 힌지 암(311)은 상기 탄성부재(313)로부터 제공된 인장력에 의해 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경방향 내칙으로 선회된 상태를 유지하여 상기 원심체(212)를 상기 영구자석(211)으로부터 멀어지게 한다.
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 원심체(212)의 원심력이 상기 탄성부재(313)의 탄성력을 극복하게 된다.
그러면, 상기 힌지 암(311)은 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경 방향 외측으로 선회되면서 상기 원심체(212)를 상기 영구자석(211)에 접근시킬 수 있다.
이 때, 상기 원심체(212)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(22)와 상기 원심체(211)가 서로 다른 속도로 회전되면서, 상기 영구자석(211)과 상기 원심체(212)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.
상기 원심체(212)와 상기 영구자석(211) 사이에서 발생되는 와전류 토크는 상대 속도 차이가 클수록 크게 발생할 수 있다.
이러한 와전류 토크는 상기 원심체(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 원심체(212) 사이에 형성된 자기력으로 상기 영구자석(211)과 상기 원심체(212)를 서로 분리하거나, 또는 와전류 토크로 동력 전달할 수 있다.
이러한 작동을 통해, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)를 서로 분리, 또는 와전류 토크로 동력 전달한다.
한편, 본 실시예에서, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)의 일방향 연결을 단속하도록, 상기 제3 요소(13)에 결합되는 리엑터 하우징(31)과, 상기 고정부(14)에 연결되는 인너 레이스(32) 사이에 구비될 수 있다.
이러한 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)의 일방향 연결을 단속한다.
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 증배 된다. 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 전달하여, 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.
본 실시예에서, 상기 클러치 유닛(30)은 후진을 위하여 상기 입력축(1)이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)를 연결시키도록 상기 리엑터 하우징(31)과 상기 백 커버(24)의 사이에서 상기 인너 레이스(32)에 구비될 수 있다.
여기서, 상기 클러치 유닛(30)은 전기 자동차의 초기 후진 시에 상기 유성기어(10)를 통하여 토크가 증배되도록 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)를 연결한다. 이에 따라, 상기 제3 요소(13)는 상기 인너 레이스(32)에 대하여 상대회전이 방지될 수 있다.
이러한 클러치 유닛(30)을 첨부한 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 도 2의 X 부분에 대한 확대도로, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 클러치 유닛의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 클러치 유닛의 분해 사시도이며, 도 7은 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 리엑터 하우징의 부분 사시도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 유닛에 적용되는 클러치 플레이트의 사시도이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 상기 클러치 유닛(30)은 클러치 플레이트(33), 고정 플레이트(34), 슬라이딩 플레이트(35), 커버 하우징(36), 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링(37, 38, 39)을 포함할 수 있다.
먼저, 상기 클러치 플레이트(33)는 상기 리엑터 하우징(31)으로부터 상기 백 커버(24)를 향하여 돌출된 상기 인너 레이스(32)의 일단부에서 상기 리엑터 하우징(31) 측에 배치된다. 이러한 클러치 플레이트(33)는 축 방향을 기준으로 상기 인너 레이스(32)에서 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.
상기 고정 플레이트(34)는 상기 인너 레이스(32)의 일단부에서 상기 백 커버(24) 측에 배치된다.
이러한 고정 플레이트(34)는 상기 인너 레이스(32)에서 회전 및 축 방향 이동이 방지되도록 상기 인너 레이스(32)에 압입될 수 있다.
여기서, 상기 리엑터 하우징(31)에는 상기 클러치 플레이트(33)를 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 걸림돌기(31a)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 걸림돌기(31a)는 상기 리엑터 하우징(31)의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되어 복수개 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 걸림돌기(31a)는 상기 리엑터 하우징(31)의 일면에서 45°각도로 이격된 위치에 8개가 형성될 수 있다.
이러한 걸림돌기(31a)는 상기 리엑터 하우징(31)의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트(32) 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성된다. 상기 걸림돌기(31a)의 돌출된 타단에는 상기 리엑터 하우징(31)의 일면과 수직방향으로 걸림면(33b)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 클러치 플레이트(33)에는 상기 걸림돌기(31a)에 대응하여 상기 리엑터 하우징(31)을 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 록킹돌기(33a)가 돌출 형성될 수 있다. 이러한 록킹돌기(33a)는 상기 클러치 플레이트(33)의 일면에서 45°각도로 이격된 위치에 8개가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 록킹돌기(33a)는 상기 클러치 플레이트(33)의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트(33) 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성된다. 상기 록킹돌기(33a)의 돌출된 타단에는 상기 클러치 플레이트(33)의 일면과 수직방향으로 록킹면(33b)이 형성될 수 있다.
상기 록킹면(33b)은 상기 클러치 플레이트(33)가 상기 리엑터 하우징(31)을 향하여 축 방향으로 이동되어 상기 리엑터 하우징(31)의 일면에 접촉될 경우, 상기 제3 요소(13)가 상기 인너 레이스(32)를 통해 상기 고정부(14)에 연결되도록 상기 걸림면(33a)에 걸려서 지지될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 슬라이딩 플레이트(35)는 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 고정 플레이트(34)의 사이에서 상기 인너 레이스(32)의 일단부에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.
이러한 슬라이딩 플레이트(35)는 전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축(1)이 역방향으로 회전될 경우, 상기 클러치 플레이트(32)를 향하여 축 방향으로 이동되면서 상기 클러치 플레이트(32)를 상기 리엑터 하우징(31)에 밀착시킬 수 있다.
여기서, 상기 클러치 플레이트(33)의 내주면에는 적어도 하나의 제1 키홈(33c)이 형성되며, 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 내주면에는 적어도 하나의 제2 키홈(35a)이 형성된다.
여기서, 상기 제1, 및 제2 키홈(33c, 35a)은 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 각 내주면에 90°각도로 이격되어 각각 4개씩 형성될 수 있다.
상기 인너 레이스(32)의 외주면에는 상기 제1, 및 제2 키홈(33c, 35a)에 대응하여 적어도 하나의 키(32a)가 장착될 수 있다.
상기 키(32a)는 상기 제1, 및 제2 키홈(33c, 35a)에 대응하여 상기 인너 레이스(32)의 외주면에 90°각도로 이격된 위치에서, 상기 인너 레이스(32)의 외주면으로부터 반경방향 외측을 향하여 일정부분 돌출되도록 장착될 수 있다.
이러한 키(32a)에는 상기 인너 레이스(32)에 결합된 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 회전을 방지하도록 상기 제1, 및 제2 키홈(33c, 35a)이 삽입될 수 있다.
이에 따라, 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 슬라이딩 플레이트(35)는 상기 제1, 및 제2 키홈(33c, 35a)에 상기 키(32a)가 결합된 상태로, 상기 인너 레이스(32)에 결합됨으로써, 상기 인너 레이스(32)에서 회전이 방지되고, 상기 인너 레이스(32)에서 축 방향으로 왕복 슬라이드 이동될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 커버 하우징(36)은 상기 백 커버의 내측면에 고정 장착되어 상기 백 커버(24)와 함께 회전된다. 이러한 커버 하우징(36)에는 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 외주면에 대응하는 내주면에 제1 나사산(N1)이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 외주면에는 상기 제1 나사산(N1)에 대응하여 제2 나사산(N2)이 형성되며, 상기 제1 나사산(N1)에 상기 제2 나사산(N2)이 나사 결합될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 제1 접시 스프링(37)은 상기 리엑터 하우징(31)과 상기 클러치 플레이트(33)의 사이에 개재된다. 상기 제2 접시 스프링(38)은 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 슬라이딩 플레이트(35)의 사이에 개재된다. 그리고 상기 제3 접시 스프링(39)은 상기 슬라이딩 플레이트(35)와 상기 고정 플레이트(34)의 사이에 개재된다.
이러한 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링(37, 38, 39)은 상기 클러치 플레이트(33), 상기 고정 플레이트(34), 및 상기 슬라이딩 플레이트(35)가 상호 접촉되는 것을 방지하고, 상기 클러치 플레이트(33)와 상기 슬라이딩 플레이트(35)에 각각 탄성력을 제공할 수 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 플레이트(35)는 상기 입력축(1)의 회전방향과, 상기 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링(37, 38, 39)의 탄성력에 의해 상기 제1 나사산(N1)에 상기 제2 나사산(N2)이 선택적으로 나사 결합되면서 상기 인너 레이스(32)에서 축 방향으로 왕복 슬라이드 이동될 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 클러치 유닛(30)은 전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축(1)이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소(13)를 상기 고정부(14)와 상대회전 불가능하게 결합할 수 있다.
이러한 클러치 유닛(30)의 작동을 첨부한 도 9 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 클러치 유닛의 작동 상태도이다.
먼저, 상기 클러치 유닛(30)의 작동 전에는 상기 슬라이딩 플레이트(35)가 상기 제2 나사산(N2)을 통해 상기 커버 하우징(36)의 제1 나사산(N1)에 나사 결합된 상태를 유지할 수 있다.
이 때, 상기 클러치 플레이트(35)는 상기 제1 접시 스프링(37)의 탄성력에 의해 상기 리엑터 하우징(31)으로부터 일정간격 이격된 상태가 된다.
이러한 상태에서, 전기 자동차의 전진을 위해 상기 입력축(1)이 정방향으로 회전되면, 상기 백 커버(24)에 결합된 상기 커버 하우징(36)이 정방향으로 회전된다.
이에 따라, 상기 슬라이딩 플레이트(35)는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 나사산(N2)을 통해 상기 제1 나사산(N1)에 나사 결합된 상태에서, 상기 커버 하우징(36)의 회전과, 상기 제2 접시 스프링(38)의 탄성력에 의해 상기 제1 나사산(N1)으로부터 상기 백 커버(24) 측을 향하여 축 방향으로 이동된다.
그러면, 상기 출력축(2)의 회전속도가 설정속도 이하인 상태에서 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동 될 경우, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 제3 요소(13)를 정지시키도록 작동된다.
그런 후, 상기 출력축(2)의 회전속도가 증가되어 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동되면, 상기 원웨이 클러치(23)는 상기 와전류 토크 발생부(21)와 상기 제3 요소(13)가 정방향으로 회전되도록 비작동 될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 요소(11)와 상기 제2 요소(12)는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동을 통해 발생된 와전류 토크를 전달하여 상기 제2 요소(12)의 출력은 토크를 전달시킨다. 여기서, 상기 와전류 토크는 기어비에 의한 속도비보다 속도비를 더 상승시킬 수 있다.
이 때, 상기 클러치 유닛(30)은 전기 자동차의 전진 시에 상기 클러치 플레이트(35)가 상기 리엑터 하우징(31)으로부터 일정간격 이격된 상태를 유지함으로써, 상기 리엑터 하우징(31)을 통하여 상기 제3 요소(13)가 상기 고정부(14)에 연결되는 것을 차단할 수 있다.
이와는 반대로, 전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축(1)이 역방향으로 회전되면, 상기 백 커버(24)에 결합된 상기 커버 하우징(36)이 역방향으로 회전된다.
그러면, 상기 슬라이딩 플레이트(35)는, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 제2 나사산(N2)을 통해 상기 제1 나사산(N1)에 나사 결합된 상태에서, 상기 커버 하우징(36)의 회전과, 상기 제3 접시 스프링(39)의 탄성력에 의해 상기 제1 나사산(N1)으로부터 상기 클러치 플레이트(33) 측을 향하여 축 방향으로 이동된다.
이에 따라, 상기 클러치 플레이트(33)는 축 방향으로 이동하는 상기 슬라이딩 플레이트(35)에 의해 상기 리엑터 하우징(31)을 향하여 이동되면서 상기 리엑터 하우징(31)에 접촉된다.
이 때, 상기 클러치 플레이트(33)에 형성된 상기 록킹돌기(33a)들은 상기 리엑터 하우징(31)에 형성된 상기 걸림돌기(33a)들의 사이에 삽입된다.
그러면, 도 11에서 도시한 바와 같이, 상기 록킹면(33b)들이 상기 걸림면(33a)들에 각각 지지됨으로써, 상기 리엑터 하우징(31)은 상기 인너 레이스(32)에 대하여 상대회전이 방지된 상태로, 상기 인너 레이스(32)에 연결된다.
이에 따라, 상기 리엑터 하우징(31)과 연결된 상기 제3 요소(13)는 상기 인너 레이스(32)를 통해 상기 고정부(14)에 연결되어 고정된다.
따라서, 전기 자동차의 초기 후진 시에는 상기 유성기어(10)의 기어비로 인해 상기 입력축(1)으로 입력된 토크가 정상으로 증배되어 상기 출력축(2)을 통해 출력될 수 있다.
여기서, 전기 자동차의 후진 시에는 상기 클러치 유닛(30)의 작동을 통해 상기 제3 요소(13)가 상기 고정부(14)에 연결된 상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 전기 자동차의 후진 초기 시에는 상기 유성기어(10)의 기어비로 인해 입력 토크가 정상으로 증배되지만, 상기 출력축(2)의 회전속도가 일정속도 이상으로 증가하더라도 상기 고정부(14)에 연결된 상기 제3 요소(13)의 자유회전이 불가능하여 상기 와전류 토크 발생부(21)는 비작동 된다.
즉, 전기 자동차의 후진 시에는 설정속도 이상에서 상기 와전류 토크 발생부(21)로부터 와전류 토크가 발생되지 않음에 따라, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)의 속도비를 기어에 의한 속도비 이상으로 상승시킬 수는 없지만, 토크의 증배가 요구되는 전기 자동차의 초기 후진 구동 시에 상기 유성기어(10)를 통한 입력 토크의 정상 증배가 가능할 수 있다.
또한, 전기 자동차의 후진 시에 빠른 속도가 필요한 것이 아니므로, 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동이 필요하지 않을 수 있다.
한편, 본 실시예에서, 상기 록업 기구(40)는 상기 제2 요소(12)에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부(21)와 연동될 수 있다. 즉, 상기 록업 기구(40)는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동 또는 비작동에 연동하여 작동할 수 있다.
이러한 록업 기구(40)는 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 상기 와전류 토크 발생부(21)에 전달되는 원심력에 의해 상기 프론트 커버(22)의 내측에 선택적으로 접촉되면서, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결한다.
여기서, 상기 록업 기구(40)는, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 원심체와 연동되며, 일단부가 상기 원심체(212)를 향하여 배치되는 상기 힌지 암(311)에 일단이 연결되는 록업 암(41)과, 상기 프론트 커버(22)에 상기 록업 암(41)의 타단부에서 반경 방향 외측을 향하여 장착되는 마찰부재(42)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 록업 암(41)은 상기 힌지 암(311)에 연결된 일단부가 상기 힌지핀(312)을 통해 장착될 수 있다.
이러한 록업 암(41)은 상기 힌지 암(311)이 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경 방향 외측으로 선회될 경우, 상기 원심체(212)와 함께 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경 방향 외측으로 선회되면서 상기 프론트 커버(22)의 내측면을 향하여 접근할 수 있다.
여기서, 상기 록업 암(41)은 상기 원심체(212)의 폭 방향(축 방향 기준)을 기준으로 일측 또는 양측에 배치될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 록업 암(41)은 상기 원심체(212)에서 상기 프론트 커버(22)를 향하는 일측에 배치된다.
그리고 상기 마찰부재(42)는 상기 록업 암(41)이 반경 방향 외측을 향하여 이동되면서 상기 프론트 커버(22)의 내측면에 근접될 경우, 상기 프론트 커버(22)의 내주면과 마찰 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 프론트 커버(22)에는 상기 록업 암(41)에 대응하는 내측면에 원주방향을 따라 제1 접촉부(22a)가 일체로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 마찰부재(42)는 상기 록업 기구(40)의 작동 시에 상기 제1 접촉부(22a)에 마찰 접촉된다.
이러한 록업 기구(40)는 상기 와전류 토크 발생부(21)에 대응하여 상기 제2 요소(12)의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 록업 기구(40)는 상기 입력축(1) 및 상기 출력축(2)의 중심으로부터 상기 와전류 토크 발생부(21)의 반경 방향 외측까지의 지름보다 더 큰 지름을 가질 수 있다.
즉, 상기 출력축(2)의 회전속도에 따라 원심력이 증가되면, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 상기 영구자석(211)에 상기 원심체(212)가 근접되면서 발생되는 와전류에 의해 와전류 토크를 발생시킬 수 있다.
이러한 상태에서 상기 출력축(2)의 회전속도가 더욱 증가하게 되면, 상기 와전류 토크 발생부(21)의 지름 보다 큰 지름을 갖는 상기 록업 기구(40)에서 상기 마찰부재(42)가 상기 원심체(212)가 상기 영구자석(211)에 접촉되기 전에 상기 프론트 커버(22)의 제1 접촉부(22a)에 먼저 마찰 접촉된다.
이에 따라, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동되고, 상기 록업 기구(40)가 작동되면서 록업 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이 구성되는 상기 록업 기구(40)는 상기 와전류 토크 발생부(21)의 작동과 연동되며, 작동 시에는 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)와, 상기 프론트 커버(22)를 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 직결시킴으로써, 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 12 내지 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이고, 도 14 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 비작동, 와전류 토크 발생부의 작동, 및 록업 기구의 비작동 상태를 나타낸 도면들이며, 도 16 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터에 적용되는 유성기어 작동, 와전류 토크 발생부의 비작동, 및 록업 기구의 작동 상태를 나타낸 도면들이다.
먼저, 도 12 내지 도 13을 참조하여, 전기 자동차의 초기 구동(전진) 시에 대한 작동을 설명한다.
전기 자동차가 초기 구동(전진)될 경우, 상기 유성기어(10)는 작동되지만, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 상기 출력축(2)의 저속 회전으로 인해 원심력 부족으로 비작동 되어(A1) 와전류를 발생시키지 않게 된다(도 12, 13 참조). 따라서 와전류에 의한 토크가 발생되지 않는다.
즉, 상기 출력축(2)의 출력속도에서 원심력이 부족하면, 상기 힌지 암(311)은 상기 탄성부재(313)로부터 제공된 인장력에 의해 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경방향 내측으로 선회된 상태를 유지한다. 이에 따라, 상기 원심체(212)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.
또한, 상기 클러치 유닛(30)은 전기 자동차의 전진 시에 상기 클러치 플레이트(35)가 상기 리엑터 하우징(31)으로부터 일정간격 이격된 상태를 유지함으로써, 상기 리엑터 하우징(31)을 통하여 상기 제3 요소(13)가 상기 고정부(14)에 연결되는 것을 차단할 수 있다.
이 때, 상기 록업 기구(40)는 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동되지 않은 초기상태를 유지함에 따라, 비작동 상태를 유지할 수 있다.
그러면, 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 14 내지 도 15에서 도시한 바와 같이, 상기 원심체(212)의 원심력이 상기 탄성부재(313)의 탄성력을 극복하게 된다.
그러면, 상기 힌지 암(311)은 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경 방향 외측으로 선회되면서 상기 원심체(212)를 상기 영구자석(211)에 접근시킬 수 있다.
이 때, 상기 와전류 토크 발생부(21)가 작동하여(A2) 상기 원심체(212)와 상기 영구자석(211) 사이에는 와전류가 발생하고, 이 와전류에 의해 발생된 와전류 토크가 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)에 전달된다.
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.
상기 원심체(212)와 상기 영구자석(211) 사이에서 발생되는 와전류 토크는 상대 속도 차이가 클수록 크게 발생할 수 있다.
본 실시예에서 와전류 토크는 상기 원심체(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.
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.
상기 클러치 유닛(30)은 상기 클러치 플레이트(35)가 상기 리엑터 하우징(31)으로부터 일정간격 이격된 상태를 유지함으로써, 상기 리엑터 하우징(31)을 통하여 상기 제3 요소(13)가 상기 고정부(14)에 연결되는 것을 차단할 수 있다.
여기서, 상기 록업 기구(40)는 상기 힌지 암(311)이 상기 힌지 축(312)을 중심으로 반경 방향 외측을 향하여 회전되는 것에 의해 상기 프론트 커버(22)의 내측면을 향하여 회전이동 된다.
그러나, 상기 영구자석(211)에 상기 원심체(212)가 완전히 접촉되지 않은 상태를 유지함에 따라, 상기 제1 접촉부(22a)에 상기 마찰부재(42)가 접촉되지 않게 됨으로써, 비작동될 수 있다.
그리고 상기 출력축(2)의 출력속도가 계속해서 증가되면, 도 16 내지 도 17에서 도시한 바와 같이, 상기 원심체(212)의 원심력이 상기 탄성부재(313)의 탄성력을 더욱 극복하게 된다.
그러면, 상기 힌지 암(311)은 상기 힌지핀(312)을 중심으로 반경 방향 외측으로 선회되면서 상기 원심체(212)를 상기 영구자석(211)에 더욱 근접시키게 된다.
이 때, 상기 록업 기구(40)의 록업 암(41)은 상기 힌지 암(311)에 의해 상기 프론트 커버(22)의 내측면을 향해 회전 이동되고, 상기 마찰부재(42)는 회전 이동되는 상기 록업 암(41)에 의해 상기 제1 접촉부(22a)에 접촉되어 작동(A3)됨으로써, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직접 연결한다.
즉, 상기 와전류 토크 발생부(21)의 지름 보다 큰 지름을 갖는 상기 록업 기구(40)에서 상기 마찰부재(42)가 상기 원심체(212)가 상기 영구자석(211)에 접촉되기 전에 상기 프론트 커버(22)의 제1 접촉부(22a)에 먼저 마찰 접촉됨으로써, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서 와전류의 발생이 중단된다.
따라서, 상기 록업 기구(40)가 작동되면(A3) 상기 와전류 토크 발생부(21)가 비작동되면서, 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)와, 상기 프론트 커버(22)를 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 직결시킴으로써, 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 리엑터 어셈블리를 포함한다.
상기 입력 어셈블리는 상기 입력축(1), 상기 입력축(1)에 연결되는 상기 제1 요소(11), 상기 프론트 커버(22), 상기 프론트 커버(22)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), 및 상기 제2 요소(12)에 배치되어 상기 영구자석(211)에 마주하는 상기 원심체(212), 및 상기 록업 기구(40)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 리엑터 어셈블리는 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)를 선택적으로 연결하는 상기 원웨이 클러치(23)와 상기 클러치 유닛(30)을 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 와전류 토크 발생부, 록업 기구 및 원웨이 클러치의 작동을 나타낸 표이고, 도 19는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터의 제어방법으로 제어되는 유성기어 요소들의 작동을 나타낸 표이다.
도 18 내지 도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법은 기어비에 의한 속도비(초기 전진 또는 후진 구동 시)에서 상기 제2 요소(12)로 출력되는 정상의 토크를 증배하는 제1 단계, 전기 자동차의 전진 구동에서 기어비에 의한 속도비 이상(원심력 증가 시)에서 상기 제2 요소(12)로 출력되는 토크를 전달하는 제2 단계, 및 전기 자동차의 전진 구동에서 기어비에 의한 속도비 이상(원심력 더욱 증가 시)에서 상기 록업 기구(40)의 작동 제어로 상기 프론트 커버(22)의 내측면에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직결시키는 제3 단계를 포함한다.
제1 단계는 기어비에 의한 속도비(초기 전진 또는 후진 구동 시)에서, 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14) 사이에 구비되는 상기 원웨이 클러치(23)와, 상기 클러치 유닛(30)의 작동 제어로 상기 입력축(1)의 회전방향에 관계없이 상기 제3 요소(13)를 고정 제어하여 상기 제2 요소(12)로 출력되는 정상의 토크를 증배한다.
상기 제1 단계는 상기 입력축(1)의 회전방향에 따라 상기 원웨이 클러치(23), 또는 상기 클러치 유닛(30)의 작동으로 인해 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 제2 요소(12)로 출력되는 토크를 상기 유성기어(10)의 작동을 통해 증배시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 건식 토크 컨버터는 이를 장착한 전기 자동차의 초기 전진 또는 후진 구동 시, 상기 유성기어(10)의 기어비에 의한 속도비로 인해 상기 제1 요소(11)가 정방향 또는 역방향으로 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 전진 또는 후진 구동 시에는 출력속도가 낮아 원심력이 부족하므로 상기 원심체(212)가 작동하지 않게 되다. 그러면, 상기 영구자석(211)은 상기 원심체(212)와 이격된 상태를 유지할 수 있다(도 12 참조).
이에 따라, 상기 와전류 토크 발생부(21)에서는 원심체(212)와 영구자석(211) 사이에서 와전류에 의한 전달 토크가 발생되지 않는다.
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(전기 자동차가 전진할 경우).
이러한 와전류는 와전류 토크를 발생시키고, 상기 제1 요소(선기어 : 11)와 상기 제2 요소(캐리어 : 12)는 발생된 와전류 토크로 동력을 전달하여 상기 제2 요소(12)를 통해 상기 출력축(2)으로 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, 제2요소(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 입력축(1)의 토크를 상기 제2 요소(12) 및 상기 와전류 토크 발생부(21)를 통하여 상기 출력축(2)으로 전달할 수 있다.
즉, 전기 자동차의 속도 증가로 인해 건식 토크 컨버터의 출력 회전속도가 증가하면, 상기 출력축(2)의 원심력이 증가되어 상기 원심체(212)가 반경 방향 외측을 향하여 이동된다.
이러한 작동을 통해 서로 가까워진 상기 영구자석(211)과 상기 원심체(212)는 속도 차이에 의한 상호작용으로 인하여 와전류를 발생시킬 수 있다(도 14 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.
한편, 전기 자동차의 후진 시에는 상기 클러치 유닛(30)의 작동으로 인해 상기 제3 요소(13)가 항시 상기 고정부(14)에 연결된 상태를 유지함으로써, 상기 와전류 토크 발생부(21)는 비작동될 수 있다.
그리고 전기 자동차의 전진 시에 상기 제3 단계는 상기 기어비에 의한 속도비 이상인 상태에서 상기 출력축(2)의 속도가 더욱 증가함에 따라, 상기 제2 요소(12)에 구비된 상기 와전류 토크 발생부(21)와 연동되는 상기 록업 기구(40)의 작동을 제어한다.
이 때, 상기 와전류 토크 발생부(21)에 의해 작동된 상기 록업 기구(40)는 상기 프론트 커버(22)의 반경방향 내측면에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소(11, 12)를 직접 연결하여 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직결시킬 수 있다.
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, 제2요소(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 비작동으로 인해 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)을 직결할 수 있다.
즉, 상기 입력축(1)과 상기 출력축(2)이 직결됨으로써, 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 전진 또는 후진 구동 시에는 상기 구동모터(M)의 토크를 정상으로 증배 전달하고, 전진 구동에 따른 출력속도의 증가 시에는 와전류 토크에 의하여 상기 구동모터(M)의 토크를 기어비에 의한 속도 이상으로 증배하여 감속기(GB)로 전달한다.
또한, 전진 구동 시에 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 직결시킴으로써, 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)와 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 전달하고, 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 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.
또한, 본 발명은 전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축(1)이 역방향으로 회전할 경우, 상기 클러치 유닛(30)의 작동을 통해 상기 제3 요소(13)와 상기 고정부(14)를 고정 제어함으로써, 기어비에 의한 속도비에서 유성기어를 이용한 토크 증배가 가능하여 전체적인 상품성을 향상시킬 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.

Claims (33)

  1. 제1 요소로 입력축에 연결되고, 제2 요소로 출력축에 연결되며, 제3 요소로 고정부에 가변적으로 연결되는 유성기어;
    상기 제1 요소와 상기 제2 요소 사이에 구비되며, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되도록 와전류를 발생시키는 적어도 하나의 와전류 토크 발생부;
    상기 입력축과 상기 제1 요소에 일체로 연결되어 상기 유성기어를 내장하는 프론트 커버;
    상기 출력축 측에 구비되어 상기 프론트 커버와 결합되는 백 커버;
    상기 제3 요소와 상기 고정부의 일방향 연결을 단속하도록 상기 제3 요소에 결합되는 리엑터 하우징과 상기 고정부에 연결되는 인너 레이스 사이에 구비되는 원웨이 클러치;
    상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소와 상기 고정부를 연결시키도록 상기 리엑터 하우징과 상기 백 커버의 사이에서 상기 인너 레이스에 구비되는 클러치 유닛; 및
    상기 제2 요소에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부와 연동되고, 상기 출력축의 회전속도에 따라 상기 와전류 토크 발생부에 전달되는 원심력에 의해 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에 선택적으로 접촉되면서, 상기 입력축과 상기 출력축을 직접 연결하는 록업 기구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와전류 토크 발생부는
    상기 제1 요소에 연결되는 영구자석; 및
    상기 영구자석에 마주하게 배치되어 도전성을 가지며, 상기 제2 요소의 외주면에 힌지 연결되는 힌지 암을 통해 연결되고, 상기 출력축의 속도에 의해 제어되는 원심체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영구자석은 상기 프론트 커버의 반경 방향 내측에서 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 배치되며,
    상기 원심체는 상기 제2 요소에 탄성부재를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 영구자석은
    상기 프론트 커버의 내주면 둘레를 따라 N 극과 S 극이 반복적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 록업 기구는
    상기 원심체와 연동되며, 일단부가 상기 원심체를 향하여 배치되는 상기 힌지 암에 일단이 연결되는 록업 암; 및
    상기 프론트 커버에 대응하여 상기 록업 암의 타단부에서 반경 방향 외측을 향하여 장착되는 마찰부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 록업 암은
    상기 원심체의 폭 방향을 기준으로 상기 프론트 커버 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프론트 커버에는
    상기 록업 암에 대응하는 내측면에 원주방향을 따라 접촉부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  8. 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.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 유닛은
    상기 리엑터 하우징으로부터 상기 백 커버를 향하여 돌출된 상기 인너 레이스의 일단부에서 상기 리엑터 하우징 측에 배치되며, 축 방향을 기준으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되는 클러치 플레이트;
    상기 인너 레이스의 일단부에서 상기 백 커버 측에 배치되는 고정 플레이트;
    상기 클러치 플레이트와 상기 고정 플레이트의 사이에서 상기 인너 레이스의 일단부에 축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 장착되며, 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 클러치 플레이트를 향하여 축 방향으로 이동되면서 상기 클러치 플레이트를 상기 리엑터 하우징에 밀착시키는 슬라이딩 플레이트;
    상기 백 커버의 내측면에 고정 장착되어 상기 백 커버와 함께 회전되며, 상기 슬라이딩 플레이트의 외주면에 대응하는 내주면에는 제1 나사산이 형성되는 커버 하우징;
    상기 리엑터 하우징과 상기 클러치 플레이트의 사이에 개재되는 제1 접시 스프링;
    상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트의 사이에 개재되는 제2 접시 스프링; 및
    상기 슬라이딩 플레이트와 상기 고정 플레이트의 사이에 개재되는 제3 접시 스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리엑터 하우징에는
    상기 클러치 플레이트를 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 걸림돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 걸림돌기는
    상기 리엑터 하우징의 원주방향을 따라 설정각도로 이격되어 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 걸림돌기는
    상기 리엑터 하우징의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성되며, 상기 걸림돌기의 돌출된 타단에는 상기 리엑터 하우징의 일면과 수직방향으로 걸림면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 클러치 플레이트에는
    상기 걸림돌기에 대응하여 상기 리엑터 하우징을 향하는 일면에 원주방향으로 적어도 하나의 록킹돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 록킹돌기는
    상기 클러치 플레이트의 일면과 동일 선상에 위치된 일단부로부터 상기 클러치 플레이트 측으로 돌출된 타단부를 향하여 경사지게 형성되며, 상기 록킹돌기의 돌출된 타단에는 상기 클러치 플레이트의 일면과 수직방향으로 록킹면이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 록킹면은
    상기 클러치 플레이트가 상기 리엑터 하우징을 향하여 축 방향으로 이동되어 상기 리엑터 하우징의 일면에 접촉될 경우, 상기 제3 요소가 상기 인너 레이스를 통해 상기 고정부에 연결되도록 상기 걸림면에 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 클러치 플레이트의 내주면에는 적어도 하나의 제1 키홈이 형성되며,
    상기 슬라이딩 플레이트의 내주면에는 적어도 하나의 제2 키홈이 형성되고,
    상기 제1, 및 제2 키홈에 대응하여 상기 인너 레이스의 외주면에는 적어도 하나의 키가 장착되며,
    상기 인너 레이스에 결합된 상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트의 회전을 방지하도록 상기 키에는 상기 제1, 및 제2 키홈이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 슬라이딩 플레이트의 외주면에는 상기 제1 나사산에 대응하여 제2 나사산이 형성되며,
    상기 제1 나사산에 상기 제2 나사산이 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 슬라이딩 플레이트는
    상기 입력축이 정방향으로 회전될 경우, 상기 제1 나사산으로부터 상기 백 커버 측을 향하여 이동되고,
    상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제1 나사산으로부터 상기 클러치 플레이트 측을 향하여 이동되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 슬라이딩 플레이트는
    상기 입력축의 회전방향과, 상기 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링의 탄성력에 의해 상기 제1 나사산에 상기 제2 나사산이 선택적으로 나사 결합되면서 상기 인너 레이스에서 축 방향으로 왕복 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 고정 플레이트는
    상기 인너 레이스에서 회전 및 축 방향 이동이 방지되도록 상기 인너 레이스에 압입되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  21. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 접시 스프링은
    상기 클러치 플레이트, 상기 슬라이딩 플레이트, 및 상기 고정 플레이트가 상호 접촉되는 것을 방지하고, 상기 클러치 플레이트와 상기 슬라이딩 플레이트에 각각 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 유닛은
    전기 자동차의 후진을 위해 상기 입력축이 역방향으로 회전될 경우, 상기 제3 요소를 상기 고정부와 상대회전 불가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요소는 선기어이고,
    상기 제2 요소는 캐리어이며,
    상기 제3 요소는 링기어 인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 와전류 토크 발생부는
    상기 제2 요소의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 록업 기구는
    상기 와전류 토크 발생부에 대응하여 상기 제2 요소의 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  26. 제1항에 있어서,
    상기 록업 기구는
    상기 입력축 및 상기 출력축의 중심으로부터 상기 와전류 토크 발생부의 반경 방향 외측까지의 지름보다 더 큰 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터.
  27. 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 클러치와, 클러치 유닛의 작동 제어로 상기 입력축의 회전방향에 관계없이 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 제2 요소에 구비되어 상기 와전류 토크 발생부와 연동되는 록업 기구의 작동 제어로 프론트 커버의 반경방향 내측면에 접촉되면서 상기 제1, 및 제2 요소를 직접 연결하여 상기 입력축과 상기 출력축을 직결시키는 제3 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 단계는
    상기 입력축의 회전방향에 따라 상기 원웨이 클러치, 또는 상기 클러치 유닛의 작동으로 인해 상기 와전류 토크 발생부와 상기 록업 기구를 비작동 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 단계는
    상기 와전류 토크 발생부의 비작동으로 인해 상기 제2 요소로 출력되는 토크를 상기 유성기어의 작동을 통해 증배시키는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
  30. 제27항에 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.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    상기 와전류 토크 발생부의 작동으로 인해, 상기 입력축의 토크를 상기 제2 요소 및 상기 와전류 토크 발생부를 통하여 상기 출력축으로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
  32. 제27항에 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.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 록업 기구의 작동, 상기 원웨이 클러치의 비작동, 및 상기 와전류 토크 발생부의 비작동으로 인해 상기 입력축과 상기 출력축의 회전속도가 1:1이 되도록 상기 입력축과 상기 출력축을 직결하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 건식 토크 컨버터 제어방법.
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