KR101838290B1 - 전기차용 구동모터의 구동 축이음 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기차용 구동모터의 구동 축이음에 관한 것으로, 외주면에 수형 스플라인(11)이 가공된 구동축(3); 외주면에 수형 스플라인(13)이 가공된 감속 입력축(5); 및 상기 구동축(3)의 구동력을 상기 감속 입력축(5)으로 전달하는 연결구(7);를 포함하여 이루어지되, 상기 구동축(3)과 상기 감속 입력축(5)은 각각 선단을 향해 축경되도록 외주면 일측에 원주방향으로 형성된 미끄럼 경사턱(15)을 구비하며, 상기 연결구(7)는 양단을 향해 확경되도록 상기 미끄럼 경사턱(15)과 대응하여 내주면 일측에 원주방향으로 각각 형성된 한 쌍의 미끄럼 경사면(19)을 구비하며, 상기 미끄럼 경사턱(15)과 상기 미끄럼 경사면(19)은 대응면 상호 간에 축방향 유격(g)을 두고 이격되되, 상기 유격(g)은 상기 연결구(7)와 상기 감속기(20) 사이의 거리(d)보다 짧고, 상기 구동축(3)의 끝면(21)과 상기 감속 입력축(5)의 끝면(23) 사이의 거리(d)의 절반보다 짧은 것을 특징으로 하며 따라서, 연결구가 구동축이나 감속 입력축에 대해 상대 이동을 하더라도 미끄럼 경사턱과 미끄럼 경사면의 걸림에 의해 연결구가 구동모터나 감속기 측벽에 접촉하거나 충돌하지 않게 되므로, 이로 인한 연결구나 구동모터 또는 감속기의 마모, 손상 또는 소음을 방지할 수 있게 된다.

Description

전기차용 구동모터의 구동 축이음{Driving Shaft Coupling Of Driving Motor For Electric Vehicle}

본 발명은 전기차용 구동모터의 구동 축이음에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차의 구동모터와 감속기를 연결하여 동력을 전달함에 있어, 구동축과 감속 입력축에 스플라인 결합되는 연결구의 상대 이동을 적절히 구속함으로써 연결구로 인한 마모나 충격 또는 이로 인한 손상과 고장을 방지할 수 있도록 한 전기차용 구동모터의 구동 축이음에 관한 것이다.

일반적으로, 전기차는 전기를 동력원으로 사용하는 자동차를 이르는 것으로, 기존의 가솔린 자동차가 엔진이나 트랜스미션을 사용하는 데 반해, 모터에 의해 직접적으로 차륜을 회전 구동시키도록 되어 있다. 따라서, 구동모터에서 발생한 동력을 차륜에 전달하기까지 여러 종류의 부품과 요소들이 관여하게 된다. 그 중 하나로 구동모터와 감속기를 연결하는 구동 축이음을 들 수 있다.

이러한 구동 축이음의 하나로 도 1 및 도 2에 도면부호 101로 도시된 구동 축이음을 들 수 있는데, 이 구동 축이음(101)은 도시된 것처럼 전기차용 모터 및 감속기의 결합장치(공개특허 제10-2011-0112734호)에 동력 전달 수단으로 채용되는 바, 회전 구동력을 발생시키는 모터(110), 이 모터(110)에서 축선을 따라 연장된 구동축(103), 이 구동축(103)의 외주에 일단이 스플라인 결합되는 연결구(107), 이 연결구(107) 타단의 내주에 스플라인 결합되는 감속 입력축(105), 및 이 감속 입력축(105)에 연결되는 감속기(120)로 이루어진다.

따라서, 구동 축이음(101)은 도 2에 모식적으로 확대 도시된 바와 같이, 구동축(103) 및 감속 입력축(105)이 연결구(107)에 스플라인 결합됨으로써, 구동축(103)과 감속 입력축(105)을 동기 회전시켜 구동축(103)으로부터 감속 입력축(105)으로 회전 구동력을 전달하는 동시에, 구동축(103)과 감속 입력축(105)이 상호 간에 축방향으로 상대 이동할 수 있도록 한다.

그런데, 위와 같은 종래의 구동 축이음(101)은 구동모터(110)가 고속 회전하거나 진동 등 외란이 발생함에 따라 연결구(107)가 축방향으로 이동하는 경우, 연결구(107) 일단이 모터(110) 또는 감속기(120) 측면에 접촉 또는 충돌되어 마찰에 의한 열과 소음을 발생시키고, 더 나아가 장시간 반복되면서 마모를 일으킴으로써 손상이나 고장을 야기하는 문제점이 있었다.

또한, 구동 축이음(101)은 위와 동일한 원인으로 구동축(103)과 감속 입력축(105)이 상대 이동에 의해 접근하는 경우, 구동축(103)과 감속 입력축(105)의 끝면이 상호 접촉 또는 충돌되어 마찬가지로 열과 마모를 발생시킴으로써 손상이나 고장을 야기하는 문제점도 있었다.

공개특허 제10-2011-0112734호

본 발명은 위와 같은 종래의 구동 축이음이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전기차 구동모터에서 발생된 회전 구동력을 감속기를 통해 차륜에 전달하는 동력 전달계를 이루도록 구동축과 감속 입력축을 연결하는 구동 축이음에 있어서, 구동축과 감속 입력축에 스플라인 결합되는 연결구가 구동축과 감속 입력축에 대해 상대 이동하면서도 구동모터나 감속기와 접촉 또는 충돌하지 않도록 함으로써, 이로 인해 연결구의 마모 또는 손상을 미연에 방지하고자 하는 데 그 목적이 있다.

또, 구동축과 감속 입력축 상호 간에 상대 이동이 발생하더라도 최소한의 이격거리를 유지하도록 함으로써, 마찬가지로 구동축과 감속 입력축이 상호 접촉 또는 충돌하지 않도록 함으로써, 구동축과 감속 입력축 자체의 마모 또는 손상을 미연에 방지하고자 하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구동모터의 구동력을 출력하며, 외주면에 수형 스플라인이 가공된 구동축; 상기 구동축 대향측에 동축 상으로 배치되어 감속기로 연결되며, 외주면에 수형 스플라인이 가공된 감속 입력축; 및 내주면에 가공된 암형 스플라인이 상기 수형 스플라인에 동시에 결합되어, 상기 구동축의 구동력을 상기 감속 입력축으로 전달하는 연결구;를 포함하여 이루어지되, 상기 구동축과 상기 감속 입력축은 각각 선단을 향해 축경되도록 외주면 일측에 원주방향으로 형성된 미끄럼 경사턱을 구비하며, 상기 연결구는 양단을 향해 확경되도록 상기 미끄럼 경사턱과 대응하여 내주면 일측에 원주방향으로 각각 형성된 한 쌍의 미끄럼 경사면을 구비하는 전기차용 구동모터의 구동 축이음을 제공한다.

또한, 상기 미끄럼 경사턱과 상기 미끄럼 경사면은 대응면 상호 간에 축방향 유격을 두고 이격되되, 상기 유격은 상기 연결구와 상기 감속기 사이의 거리보다 짧고, 상기 구동축의 끝면과 상기 감속 입력축의 끝면 사이의 거리의 절반보다 짧은 것이 바람직하다.

또한, 상기 미끄럼 경사턱과 상기 미끄럼 경사면은 대응면 상호 간에 축방향 유격을 두고 이격되되, 상기 유격은 상기 연결구와 상기 감속기 사아의 거리보다 짧으며, 상기 구동축의 끝면과 상기 감속 입력축의 끝면 사이에는 베어링부재가 개재되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베어링부재는, 상기 구동축의 끝면과 상기 감속 입력축의 끝면 각각의 중심에 깔대기 형태로 오목하게 형성된 베어링면; 및 상기 베어링면 사이에 미끄럼 접촉하도록 개재되는 베어링볼;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유격에는 상기 구동축 또는 상기 감속 입력축의 둘레에 감기는 오링이 개재되는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기차용 구동모터의 구동 축이음에 따르면, 마주보는 말단에 스플라인 결합되는 연결구에 의해 구동축과 감속 입력축을 연결함에 있어, 구동축 및 감속 입력축의 외주면에 가공된 미끄럼 경사턱과 연결구 내주면에 가공된 미끄럼 경사면의 걸림에 의해 연결구가 구동모터나 감속기 측벽에 접촉 또는 충돌하지 않으므로, 그로 인한 연결구 및 구동모터 또는 감속기의 마모 또는 손상을 미연에 방지할 수 있게 될 뿐 아니라, 작동 소음을 줄일 수 있게 된다.

또한, 구동축과 감속 입력축의 끝면 사이에 베어링부재가 개재되어 있으므로, 구동축과 감속 입력축 상호 간에 상대 이동이 발생하더라도 최소한의 이격거리를 유지할 수 있으므로, 구동축과 감속 입력축 간의 상호 접촉 또는 충돌을 피할 수 있어, 그로 인한 구동축 또는 감속 입력축 자체의 마모 또는 손상 및 소음을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 1은 모터 구동축 및 감속 입력축이 연결구에 의해 연결된 종래의 구동 축이음을 보인 횡단면도.
도 2는 도 1의 연결구 부분을 확대하여 모식적으로 도시한 횡단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 축이음을 결합 상태로 도시한 종단 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 구동 축이음의 분해 사시도.
도 5는 도 3의 연결구 부분을 확대 도시한 정단면도.
도 6은 베어링부재가 채용되지 않은 구동 축이음의 연결구만이 좌측으로 상대 이동한 상태를 도시한 확대 정단면도.
도 7은 베어링부재가 채용되지 않은 구동 축이음의 연결구와 구동축이 좌측으로 상대 이동한 상태를 도시한 확대 정단면도.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차용 구동모터의 구동 축이음을 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 구동 축이음은 전기차의 구동모터(10)와 감속기(20)를 연결하는 수단으로, 도 3 내지 도 5에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 크게 구동축(3), 감속 입력축(5), 및 연결구(7)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 상기 구동축(3)은 구동모터(10)의 회전 구동력을 출력하는 축부재로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 구동모터(10)로부터 축선을 따라 감속기(20)를 향해 연장되며, 구동력 전달을 위해 외주면 선단 부분에 수형 스플라인(11)이 가공된다.

또, 상기 감속 입력축(5)은 구동축(3)에서 발생된 구동력을 감속기(20)로 입력하는 축부재로, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 감속기(20)로부터 축선을 따라 구동모터(10)를 향해 연장됨으로써, 구동축(3)의 대향측에 동축 상으로 배치되며, 구동축(3)으로부터 구동력을 전달 받도록 외주면 선단 부분에 수형 스플라인(13)이 가공된다.

이때, 구동축(3)과 감속 입력축(5)은 도 3에 도시된 바와 같이, 중간에 축결합되는 연결구(7)가 구동모터(10) 또는 감속기(20)로 접근하지 못하게 연결구(7)의 축이동을 구속하도록 각각의 외주면 일측에 미끄럼 경사턱(15)이 원주방향으로 형성된다. 이에 따라, 구동축(3)과 감속 입력축(5)은 각각 미끄럼 경사턱(15)으로부터 축 선단을 향해 축경되며, 바람직하게는 도 5에 도시된 것처럼, 이 축경부 외주면 상에 수형 스플라인(11,13)이 형성된다.

상기 연결구(7)는 위에서 언급한 바와 같이, 구동축(3)과 감속 입력축(5)을 축결합하는 부재로, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼 내주면에 암형 스플라인(17)이 가공된 원통형의 통체로 이루어진다. 따라서, 연결구(7)는 암형 스플라인(17)이 수형 스플라인(11,13)에 동시에 결합됨으로써, 구동축(3)의 구동력을 감속 입력축(5)을 통해 감속기(20)로 전달하며, 이때 구동모터(10) 또는 감속기(20)에서 발생하는 진동 등으로 인해 구동축(3) 또는 감속 입력축(5)에 축방향으로 상대 이동이 발생하더라도 일정 범위 내에서 이를 흡수할 수 있으므로, 구동축(3)과 입력축(5) 상호 간의 상대 이동을 허용한다.

다만, 연결구(7)는 구동축(3) 또는 입력축(5) 뿐 아니라 자체의 위와 같은 상대 이동이 일정 범위 내에서 이루어지도록 내주면 일측에 한 쌍의 미끄럼 경사면(19)이 원주방향으로 각각 형성된다. 이때, 각각의 미끄럼 경사면(19)은 미끄럼 경사턱(15)과 대응하는 위치에, 대응하는 형태로 가공되는 바, 연결구(7) 내주면은 각각의 미끄럼 경사면(19)으로부터 양단을 향해 확경되며, 바람직하게는 도 5에 도시된 것처럼, 확경부와 확경부 사이에 암형 스플라인(17)이 형성된다.

다만, 위와 같이 상대 이동을 구속함에 있어서도, 구동축(3), 감속 입력축(5), 그리고 연결구(7) 상호 간에는 일정 범위 내에서는 상대 이동을 허용하여야 하므로, 대응하는 미끄럼 경사턱(15)과 미끄럼 경사면(19) 사이에는 도 3 및 도 5에 도시된 것처럼, 축방향 유격(g)이 유지되어야 한다.

그러나, 유격(g)은 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 연결구(7)가 감속기(20) 쪽으로 즉, 도면 상 좌측으로 최대한 상대 이동하더라도, 연결구(7)의 도면 상 좌측단이 감속기(20) 외면과 접촉하지 않도록, 연결구(7)와 감속기(20) 사이의 거리(d)보다 짧게 되어 있어야 한다.

또한, 위 도 6에서와 같이 연결구(7)가 도면 상 좌측단으로 최대한 상대 이동한 상태에서, 예컨대 구동축(3)이 재차 도면 상 좌측으로 이동하여 도 7에 도시된 바와 같이, 구동축(3)의 미끄럼 경사턱(15)이 연결구(7) 우측의 미끄럼 경사면(19)에 접촉하더라도, 구동축(3)의 끝면(21)과 감속 입력축(5)의 끝면(23)이 서로 맞닿지 않도록 끝면(21)과 끝면(23) 사이의 거리(d)는 유격(g)의 2배보다 더 길게 되어 있다. 즉, 유격(g)은 거리의 절반보다 짧게 되어 있다.

다만, 도 5에 도시된 것처럼, 구동축(3)의 끝면(21)과 감속 입력축(5)의 끝면(23) 사이에 베어링부재(25)가 개재되는 경우, 베어링부재(25)가 허용하는 범위 이상으로 끝면(21)과 끝면(23)이 가까워질 수 없으므로, 예컨대 도 6에 도시된 상태에서 점선으로 표시된 것처럼 베어링부재(25)가 존재한다면, 구동축(3)이 좌측으로 가압되더라도, 우측의 유격(2g)은 그대로 유지된다.

이를 위해, 베어링부재(25)는 다양한 형태로 제작이 가능하며 예컨대, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 베어링면(31,33)과 베어링볼(35)로 이루어질 수 있다. 여기에서, 상기 베어링면(31,33)은 베어링볼(35)을 사이에 두고 최대로 근접한 상태에서 베어링볼(35)과 방접하는 지지면으로서, 도 3에 도시된 것처럼 구동축(3)의 끝면(21)과 감속 입력축(5)의 끝면(23) 각각의 중심에 깔대기 형태로 오목하게 형성된다. 또, 상기 베어링볼(35)은 위와 같이 베어링면(31,33) 사이에 미끄럼 접촉하도록 개재되는 바, 베어링면(31,33) 각각에 방접되므로, 끝면(21,23)이 최대로 근접한 상태에서 베어링면(31,33) 밖으로 돌출되어, 끝면(21,23) 사이에 적정 거리(d)가 유지되도록 한다.

한편, 유격(g)에는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 그리스 등의 윤활제(미도시)만이 개재될 수 있으나, 도 5에 도시된 것처럼, 구동축(3) 또는 감속 입력축(5)의 둘레에 감기도록 오링(37)이 끼워질 수 있는데, 따라서 오링(37)은 미끄럼 경사턱(15)과 미끄럼 경사면(19) 사이에서 발생하는 충격을 완화시키는 역할을 할 뿐 아니라, 수형 스플라인(11,13)과 암형 스플라인(17) 사이에 충진되는 윤활제의 누설을 막는 밀봉재의 역할도 겸한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기차용 구동모터의 구동 축이음의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구동 축이음(1)은 구동모터(10)에서 발생된 구동력을 구동축(3)으로부터 감속 입력축(5)을 통해 감속기(20)로 전달하는 바, 구동축(3)과 감속 입력축(5)이 연결구(7)에 의해 동기 회전하도록 하는 동시에, 상호 간에 일정 범위 내에서 축방향으로 상대 이동할 수 있도록 한다. 이때, 연결구(7)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 미끄럼 경사면(19)이 구동축(3) 또는 감속 입력축(5)의 미끄럼 경사턱(15)에 걸림으로써, 축방향 상대 이동이 구속되어, 양단이 구동모터(10) 또는 감속기(20)의 측면과의 접촉 또는 충돌이 방지된다.

또한, 상대 이동에도 불구하고 구동축(3)과 감속 입력축(5)은 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 끝면(21,23) 사이의 거리(d)가 충분히 확보됨으로써, 상호 간의 접촉이나 충돌을 방지할 수 있으며, 이러한 효과를 강화하기 위해, 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼, 끝면(21,23) 사이에 베어링부재(25)를 개재시킬 수도 있다. 이 경우, 끝면(21,23)은 도 3과 같이 최대로 근접하여 베어링볼(35)이 베어링면(31,33)과 방접되도록 하며, 당연히 상호 간의 접촉이나 충돌이 저지된다.

따라서, 구동 축이음(1)은 모터(10)의 구동력을 감속기(20)로 전달하는 동안, 상대 이동 가능한 연결구(7)가 구동모터(10)나 감속기(20) 측면에 접촉 또는 충돌하는 것을 방지할 뿐 아니라, 상호 간에 상대 이동 가능한 구동축(3)과 감속 입력축(5) 사이에도 접촉이나 충돌이 발생하지 않도록 한다.

1 : 구동 축이음 3 : 구동축
5 : 입력축 7 : 연결구
10 : 구동모터 11, 13 : 수형 스플라인
15 : 미끄럼 경사턱 17 : 암형 스플라인
19 : 미끄럼 경사면 20 : 감속기
21, 23 : 끝면 25 : 베어링부재
31, 33 : 베어링면 35 : 베어링볼
37 : 오링 g : 유격
d : 거리

Claims (5)

1. 삭제
2. 구동모터(10)의 구동력을 출력하며, 외주면에 수형 스플라인(11)이 가공된 구동축(3);
   상기 구동축(3) 대향측에 동축 상으로 배치되어 감속기(20)로 연결되며, 외주면에 수형 스플라인(13)이 가공된 감속 입력축(5); 및
   내주면에 가공된 암형 스플라인(17)이 상기 수형 스플라인(11,13)에 동시에 결합되어, 상기 구동축(3)의 구동력을 상기 감속 입력축(5)으로 전달하는 연결구(7);를 포함하여 이루어지되,
   상기 구동축(3)과 상기 감속 입력축(5)은 각각 선단을 향해 축경되도록 외주면 일측에 원주방향으로 형성된 미끄럼 경사턱(15)을 구비하며,
   상기 연결구(7)는 양단을 향해 확경되도록 상기 미끄럼 경사턱(15)과 대응하여 내주면 일측에 원주방향으로 각각 형성된 한 쌍의 미끄럼 경사면(19)을 구비하며,
   상기 미끄럼 경사턱(15)과 상기 미끄럼 경사면(19)은 대응면 상호 간에 축방향 유격(g)을 두고 이격되되,
   상기 유격(g)은 상기 연결구(7)와 상기 감속기(20) 사이의 거리(d)보다 짧고, 상기 구동축(3)의 끝면(21)과 상기 감속 입력축(5)의 끝면(23) 사이의 거리(d)의 절반보다 짧은 것을 특징으로 하는 전기차용 구동모터의 구동 축이음.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 미끄럼 경사턱(15)과 상기 미끄럼 경사면(19)은 대응면 상호 간에 축방향 유격(g)을 두고 이격되되,
   상기 유격(g)은 상기 연결구(7)와 상기 감속기(20) 사아의 거리(d)보다 짧으며,
   상기 구동축(3)의 끝면(21)과 상기 감속 입력축(5)의 끝면(23) 사이에는 베어링부재(25)가 개재되는 것을 특징으로 하는 전기차용 구동모터의 구동 축이음.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 베어링부재(25)는,
   상기 구동축(3)의 끝면(21)과 상기 감속 입력축(5)의 끝면(23) 각각의
   중심에 깔대기 형태로 오목하게 형성된 베어링면(31,33); 및
   상기 베어링면(31,33) 사이에 미끄럼 접촉하도록 개재되는 베어링볼(35);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차용 구동모터의 구동 축이음.
5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유격(g)에는 상기 구동축(3) 또는 상기 감속 입력축(5)의 둘레에 감기는 오링(37)이 개재되는 것을 특징으로 하는 전기차용 구동모터의 구동 축이음.

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