KR101793955B1

KR101793955B1 - 전기자동차용 액추에이터 시스템

Info

Publication number: KR101793955B1
Application number: KR1020170121557A
Authority: KR
Inventors: 최윤용; 홍정표
Original assignee: 드라이브텍 주식회사; 최윤용
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2017-09-21
Publication date: 2017-11-06

Abstract

전기자동차용 액추에이터 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 회전축을 갖는 액추에이터 모터, 상기 액추에이터 모터의 회전력을 감속한 후 이를 직선운동으로 변환하는 모듈화된 감속부 및 상기 모듈화된 감속부에서 변환된 직선운동에 따라 직선 이동하여 1단 변속비 또는 2단 변속비를 형성하는 변속부를 포함한다.

Description

전기자동차용 액추에이터 시스템{ACTUATOR SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차용 액추에이터 시스템(Actuator system of electric vehicle)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 시스템의 소형화를 이루면서도 고출력 성능을 가진 전기자동차용 액추에이터 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 원동기로 사용하는 가솔린기관, 디젤기관 등의 내연기관은 화석연료를 실린더 안에서 연소시켜 이때 발생하는 열에너지를 동력으로 사용하고 있다.

최근 지구 환경 문제가 범세계적인 관심사가 되면서 선진국을 중심으로 환경규제가 강화되고 있으며, 특히 자동차와 관련 있는 배기가스 규제, 연비규제 등을 중심으로 더욱 확대되고 있다.

자동차의 개발 추세는 대기 오염에 심각한 영향을 주고 있는 현재의 가솔린, 중유를 주 연료로 사용하는 차량 대신에 공해 발생이 적은 차량을 개발하기 위해 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 연구 대상으로 최근에는 소음이 적고 배기가스를 전혀 내지 않는 전기 자동차에 대한 관심이 집중되고 있다.

전기 자동차는 구동 동력원으로 2차 전지인 축전지(배터리)를 사용하고 있으며, 기존의 가솔린 또는 디젤 엔진 대신에 축전지에서 출력되는 고전압, 고전류로 구동모터를 구동시키고, 구동모터에 의해 발생 된 동력을 동력전달장치를 통해서 차륜에 전달하여 차륜을 회전시키는 방식으로 동작한다.

통상적인 전기 자동차는 구동 모터의 특성이 우수하므로 단일 기어 비를 갖는 감속기 또는 1 속과 2 속의 2단 변속만으로도 요구하는 차량의 성능을 얻을 수 있다.

그러나 감속기만을 사용할 경우 상대적으로 구동 모터의 용량이 커져야 하기 때문에 구동모터를 최대한 효율적으로 운전하기 위하여 2단 변속 시스템이 사용되고 있다.

이때, 운전자의 편의를 위하여 1 속 및 2 속 사이의 변속을 자동으로 수행하는 시스템들이 개발되고 있으며 그 방법은 변속기구에 변속을 위한 액추에이터를 장착하여 액추에이터의 힘으로 변속기구(일반적으로 시프트 포크(shift fork), 시프트 포크가 직선 이동하는 축(shaft)와, 시프크 포크에 결합되어 직선 이동하여 1단 기어 또는 2단 기어에 결합 및 해제되는 슬리브(sleeve)로 구성됨)를 움직여 변속하는 것이다.

이러한 변속기구를 액추에이터의 힘으로 움직여 변속하는 시스템이 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 대한민국 등록특허 제10-0194729호(등록일자 : 1999년 02월 10일)에 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래 전기자동차용 시프트 액추에이터 시스템은, 전기자동차용 2단 변속 시스템의 자동변속을 위해, 변속기구(100)와, 변속기구(100)의 기어치합여부를 감지하는 감지수단과, 변속조작수단과, 상기 변속조작수단에 의해 회전방향을 달리하고 상기 감지수단의 신호에 따라 회전과 정지작용을 하는 모터(50)와, 상기 모터(50)에 의해 상기 변속기구(100)를 이동시키는 이동수단을 포함한다.

이때 상기 이동수단은 모터(50)와 같이 회전하는 볼스큐류(61)와, 상기 볼스큐류(61)와 나사결합하고 상기 변속기구(100)와 결합된 봉(60)으로 구성되거나, 또는 모터(50)의 회전에 따라 이송되는 볼스큐류(61)와, 상기 볼스큐류(61)에 일체로 결합되고 상기 변속기구(100)와 결합된 봉(61)으로 구성된다.

종래의 전기자동차용 시프트 액추에이터 시스템은 모터(50)의 회전에 따라 볼스큐류(61)가 회전하게 되고 볼스큐류(61)의 회전에 의해 변속기구(100)와 결합된 봉(60)이 부축(90)을 따라 이동함으로써, 1 속 및 2 속의 2단 변속이 이루어지도록 한다.

하지만, 이러한 종래 전기자동차용 시프트 액추에이터 시스템을 채용한 전기자동차가 급한 경사의 도로를 주행하거나 또는 전기 자동차의 적재 중량을 초과한 상태에서 주행중인 상태에서, 변속이 이루어지는 경우, 전기 자동차에 가해지는 부하(구동 휠로부터 발생하는 역부하 등)로 인해서, 볼스큐류(61)의 회전에 의해 변속기구(100)와 결합된 봉(60)이 부축(90)을 따라 정상적으로 이동되지 않게 되어 변속이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이는 볼스큐류(61)가 정밀 제어 특성을 갖지만 큰 전달력을 전달하지 못하고, 모터(50) 용량이 상기 구동 휠로부터 발생하는 역부하를 극복할 수 있는 만큼의 용량이 안되기 때문이다.

이로 인해서, 종래 전기자동차용 시프트 액추에이터 시스템은 급한 경사의 도로에서 주행하거나 또는 적재 중량을 초과한 상태에서 주행 중인 경우 발생하는 부하를 극복하고서, 정상적으로 변속이 이루어지도록 하기 위해서는, 변속기(100)의 변속을 위한 모터(50) 용량을 크게 해야 한다는 문제점이 발생한다. 이에 전기 자동차의 공간 활용이 효율적으로 이루어질 수 없으며, 제작비가 증가하는 문제점이 발생한다.

또한 모터(50)의 힘을 전달하기 위해서 부피가 큰 볼스큐류(61)를 사용하기 때문에 전기 자동차의 공간활용이 효율적으로 이루어질 수 없으며, 제작비가 증가하는 문제점이 발생한다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경이 되는 기술에 대한 이해증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0194729호(등록일자 : 1999년 02월 10일)가 있다.

변속에 이용되는 모터의 용량을 소형화하면서도 고출력을 발생하는 전기자동차용 액추에이터 시스템이 제안된다.

본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급한 해결 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 회전축을 갖는 액추에이터 모터, 상기 액추에이터 모터의 회전력을 감속한 후 이를 직선운동으로 변환하는 모듈화된 감속부 및 상기 모듈화된 감속부에서 변환된 직선운동에 따라 직선 이동하여 1단 변속비 또는 2단 변속비를 형성하는 변속부를 포함한다.

상기 모듈화된 감속부는 상기 액추에이터 모터 및 변속부에 탈착 가능하게 결합될 수 있다.

상기 모듈화된 감속부는, 상기 액추에이터 모터의 회전축에 탈착 가능하게 결합되어 상기 액추에이터 모터의 회전력을 설정된 감속비를 이루어 감속하되, 상기 액추에이터 모터의 회전축에 탈착 가능하게 결합되는 제1 풀리(primary pulley)와, 포크 구동축에 탈착 가능하게 결합되고 상기 제1 풀리와 벨트(belt) 또는 체인(chain)으로 연결되는 제2 풀리(secondary pulley)와, 상기 포크 구동축에 결합되어 상기 포크 구동축의 회전 방향에 따라 상기 포크 구동축을 직선 이동하는 직선이동부를 포함하며, 상기 제1 풀리의 직경은 상기 제2 풀리의 직경보다 작을 수 있다.

상기 변속부는, 상기 모듈화된 감속부의 직선 이동부와 탈착 가능하게 결합 되어 상기 직선 이동부의 직선 이동에 따라 직선 이동하는 시프트 포크(shift fork)와, 상기 시프트 포크와 결합되어 상기 시프트 포크의 직선 이동에 따라 설정된 위치에서 직선 이동되어 1단 기어 또는 2단 기어에 결합 및 해제되어 1단 변속단 또는 2단 변속단이 구현되도록 하는 슬리브(sleeve)를 포함할 수 있다.

상기 포크 구동축과 상기 직선 이동부는, 사다리꼴 나사 결합을 이룰 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템에 따르면, 액추에이터 모터의 회전력을 감속하여 고출력을 발생하는 감속부를 구비하여서 전기자동차의 변속에 필요한 액추에이터 모터를 소형화하면서도 고출력을 발생할 수 있도록 함으로써, 급한 경사의 도로에서 주행하거나 또는 적재 중량을 초과한 상태에서 주행 중인 경우 발생하는 부하를 극복하고서, 정상적으로 변속이 이루어지도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템에 따르면, 액추에이터 모터의 회전력을 감속하여 고출력을 발생하는 감속부를 모듈화하고, 모듈화된 감속부를 액추에이터 모터 및 시프트 포크에 탈착 가능하도록 함으로써, 전기자동차의 용량에 적합하게 액추에이터 모터와 감속부를 선택할 수 있도록 해주어서 전기자동차의 액추에이터 시스템을 다양하게 설계할 수 있도록 해준다.

도 1은 종래 전기자동차용 시프트액츄에이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 전기자동차의 변속에 필요한 액추에이터 모터를 소형화하면서도 고출력을 발생할 수 있도록 함으로써, 급한 경사의 도로에서 주행하거나 또는 적재 중량을 초과한 상태에서 주행 중인 경우 발생하는 부하(구동 휠로부터 발생하는 역부하 등)를 극복하고서, 정상적으로 변속이 이루어지도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 액추에이터 모터의 회전력을 감속하여 고출력을 발생하는 감속부를 모듈화하고, 모듈화된 감속부를 액추에이터 모터 및 시프트 포크에 탈착 가능하도록 함으로써, 전기자동차의 용량에 적합하게 액추에이터 모터와 감속부를 선택할 수 있도록 해주어서 전기자동차의 액추에이터 시스템 설계를 다양하게 할 수 있게 해준다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 모듈화된 감속부를 액추에이터 모터와 수동 변속 시스템의 슬리브에 체결함으로써, 적은 비용으로도 수동 변속 시스템을 자동 변속 시스템으로 변경할 수 있도록 해준다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 크게 액추에이터 모터의 회전력을 감속시키는 방식에 따라 기어열 감속방식과 풀리(pulley) 방식으로 구분될 수 있다.

이하에서는 이러한 기어열 감속방식을 채택한 전기자동차용 액추에이터 시스템과 풀리 방식을 채택한 전기자동차용 액추에이터 시스템에 대해서 각각 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 액추에이터 모터(200)와, 상기 액추에이터 모터의 회전을 설정된 감속비로 감속하며 상기 감속된 회전력에 따라 회전하는 포크 구동축(312)와 상기 포크 구동축(312)에 결합되어 상기 포크 구동축(312)의 회전 방향에 따라 상기 포크 구동축(312)을 직선 이동하는 직선이동부(300)을 포함하는 감속부와, 상기 감속부의 직선이동부(300)와 탈착 가능하게 결합하여, 상기 직선이동부(300)의 직선 이동에 따라 직선 이동하여 1단 변속비 또는 2단 변속비를 형성하는 변속부를 포함한다.

액추에이터 모터(200)는 측부로 돌출되는 회전축(210)을 갖는다. 액추에이터 모터(200)는 회전축(210)을 정역방향을 따라 회전시킬 수 있다.

이때, 액추에이터 모터(200)의 출력은 회전축(210)을 통해서 바로 감속부로 전달되는 것이 아닌, 다단의 유성기어 감속기(220)를 통해서 감속된 후 감속부로 전달될 수도 있다.

감속부는, 회전축(210)에 탈착 가능하게 결합 되며, 상기 회전축(210)으로부터 전달되는 회전력을 설정된 감속비를 이루어 감속하고, 감속된 회전력에 따라 회전하는 포크 구동축(312)의 회전방향에 따라 포크 구동축(312)을 직선 이동하는 직선이동부(300)을 통해서, 회전축(210)의 회전운동을 설정된 감속비에 따라 감속한 후 이를 직선운동으로 변환하는 작용을 한다.

이때, 포크 구동축(312)과 직선이동부(300)는 사다리꼴 나사 결합을 이룰 수 있다.

이에 따라, 포크 구동축(312)과 직선이동부(300)가 사다리꼴 나사 결합을 이루기 때문에, 볼스크류 결합 방식에 비해서, 포크 구동축(312)과 직선이동부(300) 간에 체결력 강화되어 체결 에러가 감소됨으로써 동력 전달 효율이 극대화될 수 있다. 또한 볼스크류 결합방식에 비해서 포크 구동축(312)와 직선이동부(300)의 부피를 축소할 수 있어서 제작비용을 감소할 수 있고, 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 해준다.

이러한 감속부는 제1 감속기어(302), 제2 종감속기어(306), 제2 감속기어(308) 및 제2 종감속기어(310)를 더 포함한다.

제1 감속기어(302)는 회전축(210)에 탈착 가능하게 결합된다.

제1 종감속 기어(306)는 종동축(304)에 고정 또는 탈착 가능하게 결합되고, 제1 감속기어(302)와 치합되어 1단 감속비를 형성하며, 상기 1단 감속비에 따라 상기 종동축(304)을 회전시킨다.

제2 감속기어(308)는 상기 종동축(304)에 고정 또는 탈착 가능하게 결합되며, 상기 종동축(304)의 회전에 따라 회전한다.

제2 종감속 기어(310)는 포크 구동축(312)에 고정 또는 탈착 가능하게 결합되며, 상기 제2 감속기어(308)와 치합되어 2단 감속비를 형성하며, 상기 2단 감속비에 따라 상기 포크 구동축(312)을 회전시킨다.

이때, 제1 감속기어(302) 및 제1 종감속 기어(306)에 의한 감속비와, 제2 감속기어(308) 및 제2 종감속 기어(310)에 의한 감속비는 서로 상이할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 감속부는 2단의 감속구조를 예시로 들었으나, 이에 한정되지 않고 2단 이상의 다단의 감속구조를 가질 수 있다. 또한 감속부의 감속구조를 기어열 방식으로 하여 예시를 들었으나, 이에 한정되지 않고 유성기어 방식을 이용하여 다단의 감속구조를 구현할 수 있다.

즉 감속부는 기어열 방식이든지 또는 유성기어 방식의 구조이든지, 액추에이터 모터(200)의 출력을 회전축(210)을 통해서 입력받거나 또는 액추에이터 모터(200)의 출력을 다단의 유성기어 감속기(220)에서 감속한 상태에서 입력받을 수 있다.

한편, 감속부가 유성기어 방식으로 구현되는 경우, 감속부는 액추에이터 모터(200)의 출력측에 결합된 다단의 유성기어 감속기(220)로 대체될 수도 있다. 이러한 경우 다단의 유성기어 감속기(220)의 출력에 따라 회전하는 회전축(210)에 직선이동부(300)가 결합되는 구조로 변경될 수 있다. 이에 따라 다단의 유성기어 감속기(220)의 출력에 따라 회전하는 회전축(210)의 회전방향을 따라 직선이동부(300)가 회전축(210)에서 직선 이동한다. 이러한 구조에서 회전축(210)과 직선이동부(300)는 사다리꼴 나사결합을 이룰 수 있다.

이렇게 다단의 유성기어 방식을 선택하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터 시스템은 부하가 작고, 소형화가 필요한 이륜 전기차 및 스쿠터, 장애인용 전동 휠체어 등에 이용될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 감속부에서 종동축(304) 및 포크 구동축(312)는 감속부의 하우징(미도시)에 양단이 회전 가능하게 설치될 수 있고, 일단이 회전 지지되도록 설치될 수도 있다.

이러한 감속부는 모듈화로 제작될 수 있다. 즉 감속부는 상기 액추에이터 모터(200)에 탈착 가능하게 구성되며, 또한 변속부에 탈착 가능하게 구성될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 탈착 가능한 구조의 감속부를 가지므로, 다른 감속비를 이루는 다른 감속부를 교체하여 설치할 수 있게 된다.

더 나아가서, 기어열 방식의 감속부에서 제1 감속기어(302)는 회전축(210)에 탈착 가능하며, 제2 종감속기어(306) 및 제2 감속기어(308)는 종동축(304)에 탈착 가능하며, 제2 종감속기어(310)는 포크 구동축(312)에 탈착 가능한 구조를 가지기 때문에, 모듈화된 감속부 내의 기존 제1 감속기어(302),제2 종감속기어(306), 제2 감속기어(308) 및 제2 종감속기어(310) 각각의 기어비와 다른 기어비를 갖는 제1 감속기어(302),제2 종감속기어(306), 제2 감속기어(308) 및 제2 종감속기어(310)로 선택적으로 교체할 수 있다.

한편, 상기 변속부는, 상기 감속부의 직선이동부(300)와 탈착 가능하게 결합되어, 상기 직선이동부(300)의 직선 이동에 따라 직선 이동하는 시프트 포크(shift fork)(510)와, 상기 시프트 포크(510)와 결합 되어 상기 시프트 포크(510)의 직선 이동에 따라 설정된 위치에서 직선 이동되어 1단 기어(미도시) 또는 2단 기어(미도시)에 결합 및 해제되어 1단 변속단 또는 2단 변속단이 구현되도록 하는 슬리브(sleeve)(520)를 포함한다.

이때, 슬리부(520)의 중심에는, 입력축(600)이 관통 설치되고, 상기 입력축(600)은 구동모터(미도시)로부터 구동력을 전달 받을 수 있다.

*

상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 구성에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은 시스템의 소형화를 이룸과 아울러, 감속부를 모듈방식으로 구현하여 탈착을 용이하게 할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은 액추에이터 모터(200)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 모듈방식의 감속부를 채택함으로써, 액추에이터 모터(200)의 용량을 최소화하면서도 고출력을 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은, 액추에이터 모터(200)와, 상기 액추에이터 모터(200)의 회전을 설정된 감속비로 감속하며 상기 감속된 회전력에 따라 회전하는 포크 구동축(740)와 상기 포크 구동축(740)에 결합되어 상기 포크 구동축(740)의 회전 방향에 따라 상기 포크 구동축(740)을 직선 이동하는 직선이동부(700)을 포함하는 감속부와, 상기 감속부의 직선이동부(700)와 탈착 가능하게 결합되어, 상기 직선이동부(700)의 직선 이동에 따라 직선 이동하여 1단 변속비 또는 2단 변속비를 형성하는 변속부를 포함한다.

액추에이터 모터(200)는 측부로 돌출되는 회전축(210)을 갖는다. 액추에이터 모터(200)는 회전축(210)을 정역방향을 따라 회전시킬 수 있다. 이때, 액추에이터 모터(200)의 출력은 회전축(210)을 통해서 바로 감속부로 전달되는 것이 아닌, 다단의 유성기어 감속기(220)를 통해서 감속된 후 전달될 수도 있다.

감속부는, 회전축(210)에 탈착 가능하게 결합 되며, 상기 회전축(210)으로부터 전달되는 회전력을 설정된 감속비를 이루어 감속하고, 감속된 회전력에 따라 회전하는 포크 구동축(740)의 회전방향에 따라 포크 구동축(740)을 직선 이동하는 직선이동부(700)을 통해서, 회전축(210)의 회전운동을 설정된 감속비에 따라 감속한 후 이를 직선운동으로 변환하는 작용을 한다.

이때, 포크 구동축(740)과 직선이동부(700)는 사다리꼴 나사 결합을 이룰 수 있다.

이에 따라, 포크 구동축(740)과 직선이동부(700)가 사다리꼴 나사 결합을 이루기 때문에, 볼스크류 결합 방식에 비해, 포크 구동축(740)과 직선이동부(700) 간에 체결력이 강화되어 체결 에러가 감소됨으로써 동력 전달 효율이 극대화될 수 있다. 또한 볼스크류 결합방식에 비해서 포크 구동축(740)와 직선이동부(700)의 부피를 축소할 수 있어서 제작비용을 감소할 수 있고, 공간 활용을 효욜적으로 할 수 있게 해준다.

이러한 감속부는 상기 회전축(210)에 탈착 가능하게 결합되는 제1 풀리(primary pulley)(710)와, 상기 포크 구동축(740)에 고정 또는 탈착 가능하게 결합되고, 상기 제1 풀리(710)와 벨트(belt) 또는 체인(chain)(720)으로 연결되는 제2 풀리(secondary pulley)(730)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 풀리(710)의 직경은 상기 제2 풀리(730)의 직경보다 작을 수 있다.

이러한 제1 풀리(710) 및 제 2 풀리(730)는 가변형이 아닌 고정형으로 구현되는 것이 바람직하다. 제1 풀리(710) 및 제2 풀리(730)는 체인 또는 벨트(720)와 연결되어 회전할 수 있는 구조라면 어느 것이라도 사용 가능하다. 즉 제1 풀리(710) 및 제2 풀리(730)는 체인과 연결되는 스프라켓이거나 또는 벨트 또는 체인과 연결될 수 있는 풀리일 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감속부에서 포크 구동축(740)는 감속부의 하우징(미도시)에 양단이 회전 가능하게 설치될 수 있고, 일단이 회전 지지되도록 설치될 수도 있다.

이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에서는 탈착 가능한 구조의 감속부를 가지므로, 다른 감속비를 이루는 다른 감속부를 교체하여 설치할 수 있게 된다.

더 나아가서, 풀리 방식의 감속부에서 제1 풀리(710)는 회전축(210)에 탈착 가능하며, 제2 풀리(730)는 포크 구동축(740)에 탈착 가능한 구조를 가지기 때문에, 모듈화된 감속부 내의 기존 제1 풀리(710), 제2 풀리(730) 각각의 직경과 다른 직경을 갖는 제1 풀리(710), 제2 풀리(730)로 선택적으로 교체할 수 있게 된다.

한편, 상기 변속부는, 상기 감속부의 직선이동부(700)와 탈착 가능하게 결합되어, 상기 직선이동부(700)의 직선 이동에 따라 직선 이동하는 시프트 포크(shift fork)(510)와, 상기 시프트 포크(510)와 결합 되어 상기 시프트 포크(510)의 직선 이동에 따라 설정된 위치에서 직선 이동되어 1단 기어(미도시) 또는 2단 기어(미도시)에 결합 및 해제되어 1단 변속단 또는 2단 변속단이 구현되도록 하는 슬리브(sleeve)(520)를 포함한다.

상기한 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은 시스템의 소형화를 이룸과 아울러, 감속부를 모듈방식으로 구현하여 탈착을 용이하게 할 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차용 액추에이터 시스템은 회전 액추에이터 모터(200)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 모듈방식의 감속부를 채택함으로써, 액추에이터 모터(200)의 용량을 최소화하면서도 고출력을 발생할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

200 : 액추에이터 모터
210 : 회전축
220 : 유성기어 감속기
300 : 직선이동부
302 : 제1 감속기어
304 : 종동축
306 : 제1 종감속 기어
308 : 제2 감속기어
310 : 제2 종감속 기어
312 : 포크 구동축
510 : 시프트 포크
520 : 슬리브
600 : 입력축
700 : 직선 이동부
710 : 제1 풀리
720 : 벨트 또는 체인
730 : 제2 풀리
740 : 직선 이동부

Claims

회전축을 갖는 액추에이터 모터, 상기 액추에이터 모터의 회전력을 감속한 후 이를 직선운동으로 변환하는 모듈화된 감속부 및 상기 모듈화된 감속부에서 변환된 직선운동에 따라 직선 이동하여 1단 변속비 또는 2단 변속비를 형성하는 변속부를 포함하고,
상기 모듈화된 감속부는 상기 액추에이터 모터 및 변속부에 탈착 가능하게 결합되며,
상기 모듈화된 감속부는, 상기 액추에이터 모터의 회전축에 탈착 가능하게 결합되어 상기 액추에이터 모터의 회전력을 설정된 감속비를 이루어 감속하되, 상기 액추에이터 모터의 회전축에 탈착 가능하게 결합되는 제1 풀리(primary pulley)와, 포크 구동축에 탈착 가능하게 결합되고 상기 제1 풀리와 벨트(belt) 또는 체인(chain)으로 연결되는 제2 풀리(secondary pulley)와, 상기 포크 구동축에 결합되어 상기 포크 구동축의 회전 방향에 따라 상기 포크 구동축을 직선 이동하는 직선이동부를 포함하며, 상기 제1 풀리의 직경은 상기 제2 풀리의 직경보다 작으며,
상기 변속부는, 상기 모듈화된 감속부의 직선 이동부와 탈착 가능하게 결합 되어 상기 직선 이동부의 직선 이동에 따라 직선 이동하는 시프트 포크(shift fork)와, 상기 시프트 포크와 결합되어 상기 시프트 포크의 직선 이동에 따라 설정된 위치에서 직선 이동되어 1단 기어 또는 2단 기어에 결합 및 해제되어 1단 변속단 또는 2단 변속단이 구현되도록 하는 슬리브(sleeve)를 포함하는, 전기자동차용 액추에이터 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 포크 구동축과 상기 직선 이동부는, 사다리꼴 나사 결합을 이루는, 전기자동차용 액추에이터 시스템.