KR101008486B1 - 전기 자동차용 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 구조를 개선하여 컴팩트한 전기자동차를 제조할 수 있는 할 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다. 또한, 변속기능을 구비하여 전기자동차의 운전조건에 따라서 효율적인 운전을 가능하게 하는 동력전달장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전기 자동차용 동력전달장치는, 중공의 입력축과, 상기 입력축에 연결된 제1 선기어와, 제1 피니언 기어와, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성기어와, 상기 제1 피니언기어에 연결된 제1 캐리어와, 상기 제1 캐리어의 동력을 전달받아 제1 출력축 및 제2 출력축으로 분배하기 위한 차동장치를 구비하고, 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축 중 어느 하나는 상기 중공의 입력축을 관통하여 배치된 것을 특징으로 한다.

전기, 자동차, 동력전달장치, 유성기어, 더블유성기어, 시프트 포크

Description

전기 자동차용 동력 전달 장치{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차용 동력전달장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 구조를 개선하여 컴팩트한 전기자동차를 제조할 수 있는 할 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다. 또한, 변속기능을 구비하여 전기자동차의 운전조건에 따라서 효율적인 운전을 가능하게 하는 동력전달장치에 관한 것이다.

최근 화석연료의 고갈과 함께 내연기관을 사용하는 자동차를 대체하기 위한 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 내연기관을 사용하는 자동차를 대체하게 위한 자동차로 근거리 교통수단으로 소형 전기자동차에 대한 관심이 높아지고 있다.

일반적으로 소형 전기자동차의 구동원인 전기 모터는 내연기관과 달리 저속에서 최고 토크가 높고 고속으로 갈수록 최고 토크가 낮아지는 등, 차량이 요구하는 출력 특성과 일치함으로 일반 차량이 다단변속기를 사용하는데 반하여 일정한 감속비를 가진 구동장치를 사용한다. 또한 종래의 전기 자동차는 동력전달장치의 출력축과 동력발생장치인 모타의 축이 일적선상에 배치되어 있지 않다.

일정한 변속비를 갖는 모타를 사용하는 종래의 전기 자동차는, 빠른 가속성능이나 등판 능력을 만족시키기 위해서는 대용량의 전기모터를 사용하여야 한다. 대용량의 전기모터를 사용할 경우 전기 자동차의 제조에 있어서 여러 가지 불리한 점이 있게 된다. 모터의 용량이 커짐으로 인하여 차량의 중량이 무겁게 되고, 큰 구동력이 필요하므로 배터리 용량 또한 커져야 하며 결국 차량의 제조원가 및 운영 비용의 상승을 가져온다. 또한, 동력발생장치인 모타의 축과 동력전달장치의 출력축을 일직선으로 배치하지 못하여 부품의 배치에 제약이 있고, 결국 전기 자동차를 컴팩트 하게 제조하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 구동장치의 단점을 개선할 수 있는 전기 자동차용 동력전달장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 전기 자동차용 동력전달장치에 일반 차량의 변속기의 개념을 접목하여 1단 및 2단 변속을 할 수 있는 동력전달장를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 전기 모터와 동력전달장치를 일체화시켜 컴펙트한 구조를 갖는 동력전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 변속기능을 구비하면서 동시에 좌,우 바퀴의 차동을 제어하는 차동장치도 일체화 된 컴팩트한 동력전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전기 자동차용 동력전달장치는, 중공의 입력축과, 상기 입력축에 연결된 제1 선기어와, 제1 피니언 기어와, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성기 어와, 상기 제1 피니언기어에 연결된 제1 캐리어와, 상기 제1 캐리어의 동력을 전달받아 제1 출력축 및 제2 출력축으로 분배하기 위한 차동장치를 구비하고, 상기 제1 출력축 또는 제2 출력축 중 어느 하나는 상기 중공의 입력축을 관통하여 배치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 좌 우 바퀴 중 어느 하나를 구동하기 위한 출력축이 중공의 입력축 내부로 관통하도록 되어 있어서, 입력축과 출력축을 동일한 축선에 배치할 수 있게 된다. 모타의 로우터를 중공으로 할 경우, 출력축을 모타의 로우터를 통과하도록 할 수 있어서, 동력전달장치와 모타를 일직선 상에 배치할 수 있게 된다. 따라서 전기자동차를 컴팩트하게 제작할 수 있다.

본 발명에 따른 전기 자동차용 동력전달장치는, 제2 선기어와, 제2 피니언 기어와, 제2 링기어를 구비한 제2 유성기어와, 상기 제1 캐리어의 동력을 상기 제2 선기어 또는 상기 제2 피니언기어에 선택적으로 전달하기 위한 변속수단과, 상기 제2 피니언 기어에 연결되어 상기 차동장치에 동력을 전달하기 위한 제2 캐리어를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 변속수단은, 제1 캐리어에 연결된 도그와, 제2 선기어에 연결된 제1 도그기어와, 제2 피니언기어에 연결된 제2 도그기어와, 상기 도그를 이동시키기 위한 시프트 포크를 포함한다.

본 발명에 따르면, 시프트 포크를 이용하여 제1 캐리어의 동력을 제2 유성기어의 제1 선기어에 연결할 경우 서로 다른 감속비를 얻을 수 있게 된다. 따라서 본 발명은 변속기능을 구비한 전기 자동차용 동력전달장치를 제공하게 된다.

또한 본 발명에 따른 동력전달장치에 있어서, 상기 차동장치로 더블 유성기 어를 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 캐리어를 더블 유성기어의 링기어에 연결하고, 상기 제1 출력축을 더블 유성기어의 선기어에 연결하고, 상기 제2 출력축을 더블 유성기어의 피니언 기어에 연결한다. 본 발명에 따르면, 차동장치로 더블 유성기어를 사용하여 보다 컴팩트하게 제조할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 중공의 입력축 내부를 관통하여 배치된 출력축을 구비한 전기자동차용 동력전달장치를 제공하여, 전기자동차를 컴팩트하게 제조할 수 있게 된다. 또한, 두 세트의 유성기어와 시프트 포크를 구비하여 변속을 할 수 있는 동력전달장치를 제공하여 전기 자동차의 사용 조건에 따라서 구동 토크를 변화시킬 수 있다. 따라서, 등판능력이 필요한 언덕 출발이나 추월시에는 감속비를 크게 하여 구동 토크를 얻을 수 있도록 변속하고, 정상 주행시에는 감속비를 낮게 하여 소음이 적고 고효율의 운전을 할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 동력전달장치를 사용한 전기 자동차의 구동장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 동력전달장치의 확대도이다.

본 실시예의 전기자동차의 구동장치(100)는 모타(10)와 모타(10)의 로우터(11)에 직결된 동력전달장치(200)와, 동력전달장치(200)의 제1 출력축(256)및 제2 출력축(257)에 각각 연결된 좌륜구동축(30)과 우륜구동축(40)으로 구성된다.

도 2 및 도 3(a)를 참조하면, 본 실시예의 동력전달장치(200)는 제1 유성기어(210)와, 제2 유성기어(220)와, 더블유성기어(250)를 포함한다. 본 실시예에 있어서 모터(20)의 로우터(11)는 중공의 입력축으로 제1 유성기어(210)의 제 1선기어(211)의 중공에 스프라인으로 연결되어 있다. 제1 및 제2 유성기어의 링기어(213, 223)는 고정되어 있다. 제1 유성기어의 제1 피니언기어(212)에는 제1 캐리어(214)가 연결되어 있다. 제2 유성기어(220)의 제2 피니언기어(222)에 연결된 제2 캐리어(224)는 더블유성기어(250)의 링기어(254)에 연결되어 있다. 더블유성기어(250)는 전달된 동력을 분배하는 차동장치의 기능을 한다. 더블유성기어(250)의 피니언기어(252)는 캐리어(255)에 의하여 제1 출력축(256)에 연결되어 있으며, 제1 출력축(256)은 제1 선기어(211) 및 로우터(11)의 중공을 통하여 좌륜구동축(30)에 연결되어 있다. 또한, 더블유성기어(250)의 선기어(251)는 스프라인에 의하여 제2 출력축(257)에 연결되어 있고, 제2 출력축(257)은 우륜구동축(40)에 연결되어 있다.

또한, 본 실시예의 동력전달장치(200)는 제1 유성기어(210)의 회전 동력을 선택적으로 제2 유성기어(220)의 제2 선기어(221) 또는 제2 피니언기어(222)에 전달하기 위한 변속수단(230)을 포함한다. 변속수단(230)은 내륜에 기어가 형성된 도그(231)와 도그(231)를 이동시키기 위한 시프트 포크(234)와 제2 선기어(221)에 연결된 제1 도기기어(232)와, 제2 피니언 기어(222)에 연결된 제2 도그기어(233)를 포함한다. 시프트 포크(234)를 좌측으로 이동시키면 도그(231)는 제1 도그기어(231)에 연결되고(도면 부호 230a 위치), 우측으로 이동시키면 도그(231)는 제2 도그기어(232)에 연결된다(도면부호 230b 위치). 도시하지는 않았지만, 시프트 포크(Shift fork)는 별도의 모타(Shift Motor)에 의하여 구동되고, 시프트 포크의 위치를 감지하기 위한 센서가 설치되어 있다. 변속수단(230)은 변속을 원활하게 하기 위하여 도그(231)와 도그 기어(232, 233)의 동기 장치를 포함할 수도 있다.

도 3을 참조하여, 본 실시예의 동력전달장치의 변속기능을 설명한다. 변속수단(230)의 도그가 중립에 위치하면 모터의 로우터(11)로부터 전달되는 동력이 출력축들(256, 257)로 전달되지 않는다(도 3a). 변속수단(230)의 도그(231)를 우측으로 이동시키면(도 3b), 로우터(11)의 회전 동력이 제1 선기어(211) --> 제1 피니언기어(212) --> 제1 캐리어(214) --> 제2 피니언기어(222) --> 제2 캐리어(224) --> 더블유성기어(250)의 링기어(254)의 순서로 전달된다( 동력전달 라인 p ). 변속수단(230)의 도그(231)를 좌측으로 이동시키면(도 3c), 로우터(11)의 회전 동력이 제1 선기어(211) --> 제1 피니언기어(212) --> 제1 캐리어(214) --> 제2 선기어(221) --> 제2 캐리어(224) --> 더블유성기어(250)의 링기어(254)의 순서로 전달된다( 동력전달 라인 q ). 더블유성기어(250)는 동력을 분배하여 제1 출력축(256)(동력전달라인 s) 및 제2 출력축(267)(동력전달라인 t)으로 동력을 전달한다.

본 실시예의 동력전달 장치는, 일정한 감속비로 동력을 전달하도록 되어 있는 종래의 전기 자동차용 동력전달장치와 달리, 2단 변속이 가능하다. 따라서 출발 및 저속에서는 2단 감속(도 3b)을 하여 최대 토크를 발생하여 주행하도록 하고, 중속 및 고속에는 속도를 높이기 위해서 1단 감속(도 3c)을 하여 최대 속도로 주행하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 동력전달장치의 다른 실시예의 개략도이다. 도 4에 도시된 실시예가 도 2에 도시된 실시예와 다른 점은 제2 유성기어와 변속수단을 구비하고 있지 않다는 점이다. 제1 유성기어(210)와 더블 유성기어(261, 262, 263, 264) 및 제1 출력축(266)이 중공인 로우터(11)를 관통하여 차륜구동축에 연결되는 구조는 도 2의 실시예와 동일하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 동력전달장치를 사용한 전기 자동차의 구동장치의 개략도

도 2는 도 1에 도시된 동력전달장치의 확대도

도 3은 본 발명에 따른 동력전달장치의 변속 기능을 나타내기 위한 설명도

도 4는 본 발명에 따른 동력전달 장치의 다른 실시예의 개략도

<도면 부호의 간단한 설명>

10 모타 11 중공의 입력축

30, 40 좌, 우 구동축

200 동력전달장치 210 제1 유성기어

220 제2 유성기어 230 시프트 포크

250 더블 유성기어 256, 257 출력축

Claims (4)

1. 중공의 입력축과,

   상기 입력축에 연결된 제1 선기어와, 제1 피니언 기어와, 제1 링기어를 포함하는 제1 유성기어와,

   상기 제1 피니언기어에 연결된 제1 캐리어와,

   상기 제1 캐리어의 동력을 전달받아 제1 출력축 및 제2 출력축으로 분배하기위한 차동장치를 구비하고,

   상기 제1 출력축 또는 제2 출력축 중 어느 하나는 상기 중공의 입력축을 관통하여 배치되고,

   제2 선기어와, 제2 피니언 기어와, 제2 링기어를 구비한 제2 유성기어와, 상기 제1 캐리어의 동력을 상기 제2 선기어 또는 상기 제2 피니언기어에 선택적으로 전달하기 위한 변속수단과, 상기 제2 피니언 기어에 연결되어 상기 차동장치에 동력을 전달하기 위한 제2 캐리어를 포함하고,

   상기 변속수단은, 상기 제1 캐리어에 연결된 도그와, 상기 제2 선기어에 연결된 제1 도그기어와, 상기 제2 피니언 기어에 연결된 제2 도그기어와, 상기 도그를 이동시키기 위하여 모타에 의하여 구동되는 시프트 포크를 포함하고,

   상기 시프트 포크의 위치를 감지하기 위한 센서가 설치되고,

   상기 차동장치는, 더블 유성기어이고,

   상기 제2 캐리어는 더블 유성기어의 링기어에 연결되고, 상기 더블 유성기어의 선기어는 스프라인에 의하여 상기 제 2출력축에 연결되고, 상기 더블 유성기어의 피니언 기어는 캐리어에 의하여 상기 제 1출력축에 연결되고,

   상기 더블 유성기어의 선기어가 연결되는 상기 제 2출력축의 단부의 직경은 상기 제 2출력축의 직경보다 작게 형성되고,

   상기 더블 유성기어의 피니언 기어가 연결되는 상기 제 1출력축의 단부의 직경은 상기 제 1출력축의 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 동력전달장치.
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