KR102023022B1 - Driving apparatus for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

차량의 주행상황에 따라 최적의 동력을 구현할 수 있게 여러 개의 동력 특징을 가지며, 차량의 운전 조건에 따라 효율적인 운전을 가능하게 하는 전기 차량용 구동장치가 개시된다. 상기 구동장치는, 내부에 수납공간이 구비된 하나의 하우징; 상기 하우징의 길이방향으로 회전 가능하게 연장하는 구동축; 상기 구동축에 상기 길이 방향을 따라 이격 배치되어 동축 결합하는 모터; 및 상기 구동축의 일단에 설치되는 라쳇 클러치를 포함한다.Disclosed is a driving apparatus for an electric vehicle, which has a plurality of power characteristics to implement optimal power according to a driving situation of a vehicle, and which enables efficient driving according to driving conditions of a vehicle. The drive device, one housing having a storage space therein; A drive shaft rotatably extending in the longitudinal direction of the housing; A motor disposed coaxially and spaced apart from the driving shaft along the length direction; And a ratchet clutch installed at one end of the drive shaft.

Description

전기차량용 구동장치{Driving apparatus for electric vehicle}Driving apparatus for electric vehicle {Driving apparatus for electric vehicle}

본 발명은 차량의 주행상황에 따라 최적의 동력을 구현할 수 있게 여러 개의 동력 특징을 가지며, 차량의 운전 조건에 따라 효율적인 운전을 가능하게 하는 전기 차량용 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a driving apparatus for an electric vehicle that has a plurality of power characteristics to implement the optimum power according to the driving situation of the vehicle, and enables efficient driving according to the driving conditions of the vehicle.

전기 차량은 하나의 전기 모터로 모든 동력을 구현하여 주행성능을 확보하기 때문에 전기 모터는 자동차를 주행할 수 있도록 충분히 큰 용량이어야 하고 가속성능 및 등판능력을 구현하기 위해 다단 변속기를 사용하게 된다.Since electric vehicles realize driving performance by realizing all power with one electric motor, electric motors must be large enough to drive a vehicle, and multi-stage transmissions are used to realize acceleration performance and climbing capability.

하나의 전기 모터를 사용할 경우, 주행상황에 따라 모든 주행패턴을 만족하도록 대용량의 모터를 사용하게 되는데, 일반주행 상황에서는 모터 성능의 일부만을 사용함으로써 에너지 효율이 저하되고 불필요한 동력을 소비하게 된다. When one electric motor is used, a large-capacity motor is used to satisfy all driving patterns according to driving conditions. In general driving situations, only a part of the motor performance is used to reduce energy efficiency and consume unnecessary power.

이를 해결하기 위해, 가령 대한민국등록특허공보 제10-1454870호에서는, 두 개의 모터를 병렬로 설치하는 병렬 방식이 사용되고 있으나, 병렬 방식은 두 개의 모터를 별개의 구조로 연결 배치함으로써 장착 공간을 넓게 차지함과 더불어 중량 증가로 효율이 떨어짐과 더불어 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.In order to solve this problem, for example, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1454870, a parallel method of installing two motors in parallel is used, but the parallel method occupies a large mounting space by connecting the two motors in a separate structure. In addition, there is a problem that the manufacturing cost is high as well as the efficiency is reduced by the increase in weight.

또한, 두 개의 모터를 병렬로 설치한 경우, 하나의 기어박스에 두 개의 모터가 각각 연결되는 구조인 바, 두 개의 모터를 같은 회전수로 동기화시킬 경우 구동력의 충격이 발생하며 이로 인해 동력손실과 소음이 발생되는 문제점이 있다.In addition, when two motors are installed in parallel, a structure in which two motors are connected to one gearbox, respectively, and when two motors are synchronized at the same rotational speed, an impact of driving force occurs. There is a problem that noise occurs.

또한, 국내등록특허공보 제10-1667974호에서도 구동케이스 내측에 별도의 회전력을 발생시키는 제1회전자와 제1고정자, 및 제2회전자와 제2고정자를 설치한 상태로 제1동력전달부와 제2동력전달부가 각각의 회전력을 구동축으로 선택적으로 전달되게 하는 전기 차량용 구동장치를 개시하고 있으며, 이 특허에 의하면, 전기 차량의 주행조건에 맞게 최적의 주행 성능을 구현할 수 있음과 더불어 구조가 간단하여 전기 차량에 장착시 장착공간을 작게 차지함으로 인해 설치작업을 용이하게 할 수 있다는 이점을 갖는다.In addition, in Korean Patent Publication No. 10-1667974, the first power transmission unit with a first rotor and a first stator, and a second rotor and a second stator for generating a separate rotational force inside the driving case are installed. And a second power transmission unit for selectively transmitting each rotational force to the drive shaft, and according to the patent, according to the patent, it is possible to realize the optimum driving performance according to the driving conditions of the electric vehicle and the structure It is simple and has an advantage that the installation work can be facilitated by occupying a small mounting space when mounted on the electric vehicle.

그러나 전자석과 아우터플레이트/이너플레이트, 및 복귀 스프링을 적용함으로써, 제1 및 제2동력전달부의 구조가 복잡하고 플레이트 간의 마찰에 의해 동력전달이 효율적으로 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.However, by applying an electromagnet, an outer plate / inner plate, and a return spring, there is a problem in that the structure of the first and second power transmission units is complicated and power transmission is not made efficiently by friction between the plates.

따라서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 동력 전달의 효율성이 향상된 전기 차량의 구동장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a drive of an electric vehicle with a simple structure and an improved efficiency of power transmission.

본 발명의 다른 목적은 일방향 클러치를 개재하여 구동축과 연결되는 모터에서 모터의 후진 방향의 회전력이 라쳇 클러치를 통해 구동축에 전달되도록 할 수 있는 전기 차량의 구동장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a driving apparatus of an electric vehicle that allows the rotational force in the reverse direction of the motor to be transmitted to the drive shaft through the ratchet clutch in the motor connected to the drive shaft via the one-way clutch.

상기의 목적은, 내부에 수납공간이 구비된 하나의 하우징; 상기 하우징의 길이방향으로 회전 가능하게 연장하는 구동축; 상기 구동축에 상기 길이 방향을 따라 이격 배치되어 동축 결합하는 모터; 및 상기 구동축의 일단에 설치되는 라쳇 클러치를 포함하며, 상기 모터는, 상기 구동축에 결합하여 상기 모터의 회전력을 선택적으로 상기 구동축에 전달하는 일방향 클러치; 상기 클러치를 개재하여 상기 구동축에 결합하고 외주면에 영구자석이 설치된 회전자; 및 상기 회전자에 대응하여 상기 회전자와 이격되어 상기 하우징의 내면에 설치된 고정자로 구성되고, 상기 라쳇 클러치는, 상기 구동축의 일단으로부터 내부에 형성된 삽입 홈에 순차로 삽입되는 복구 스프링와 라쳇 샤프트; 상기 하우징의 외측에 설치되고, 구동 샤프트가 상기 삽입 홈에 삽입되어 상기 라쳇 샤프트를 밀어주도록 하는 액추에이터; 상기 구동축의 외부에서 상기 구동축을 통과하여 상기 라쳇 샤프트에 결합하고, 상기 구동축을 따라 상기 길이방향으로 이동 가능한 라쳇 키; 및 상기 회전자에 결합되어 회전하고, 상기 라쳇 키가 선택적으로 결합하는 다수의 티스(teeth)가 형성된 라쳇 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 구동장치에 의해 달성된다.The above object, one housing having a storage space therein; A drive shaft rotatably extending in the longitudinal direction of the housing; A motor disposed coaxially and spaced apart from the driving shaft along the length direction; And a ratchet clutch installed at one end of the drive shaft, wherein the motor comprises: a one-way clutch coupled to the drive shaft to selectively transmit rotational force of the motor to the drive shaft; A rotor coupled to the drive shaft via the clutch and having a permanent magnet installed on an outer circumferential surface thereof; And a stator spaced apart from the rotor to correspond to the rotor and installed on an inner surface of the housing, wherein the ratchet clutch comprises: a recovery spring and a ratchet shaft sequentially inserted into an insertion groove formed therein from one end of the drive shaft; An actuator installed outside the housing, the actuator being inserted into the insertion groove to push the ratchet shaft; A ratchet key coupled to the ratchet shaft through the drive shaft at an exterior of the drive shaft and movable in the longitudinal direction along the drive shaft; And a ratchet gear having a plurality of teeth formed therein to which the ratchet key is coupled to rotate and selectively engages the ratchet key.

바람직하게, 상기 티스는 걸림면과 경사면을 구비하고, 상기 걸림면이 상기 라쳇 키를 접촉 가압하도록 상기 라쳇 키가 상기 라쳇 기어와 결합하면, 상기 회전자의 회전이 상기 라쳇 기어와 상기 라쳇 키를 통하여 상기 구동축에 전달된다.Preferably, the tooth has a latching surface and an inclined surface, and when the ratchet key engages with the ratchet gear such that the latching surface contacts and pressurizes the ratchet key, the rotation of the rotor causes the ratchet gear and the ratchet key to be pressed. It is transmitted to the drive shaft through.

바람직하게, 상기 라쳇 키는 상기 구동축을 기준으로 서로 반대방향으로 연장하여 한 쌍으로 구성될 수 있다.Preferably, the ratchet key may be configured in a pair extending in opposite directions with respect to the drive shaft.

상기의 구성에 의하면, 상기 모터가 일방향 클러치를 개재하여 구동축과 연결되는 구조임에도, 모터의 후진 방향의 회전력이 라쳇 클러치를 통해 구동축에 전달되어 구동축이 후진 방향으로 회전함으로써 바퀴가 후진하여 목적한 위치로 이동하도록 한다.According to the above configuration, even though the motor is connected to the drive shaft via the one-way clutch, the rotational force of the motor in the reverse direction is transmitted to the drive shaft through the ratchet clutch, and the drive shaft rotates in the reverse direction so that the wheels retreat to the desired position. Go to.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 차량용 구동장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 차량의 후진과 회생 발전을 위한 구동장치를 보여준다.
도 3(a)과 3(b)은 라쳇 기어의 일 예를 나타낸다.
도 4(a)와 4(b)는 라쳇 클러치의 동작 전과 후를 각각 보여준다.1 illustrates an electric vehicle driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows a driving device for reversing and regenerative generation of a vehicle according to another embodiment of the present invention.
3 (a) and 3 (b) show an example of a ratchet gear.
4 (a) and 4 (b) show before and after the operation of the ratchet clutch, respectively.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.Technical terms used in the present invention are merely used to describe specific embodiments, it should be noted that it is not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be interpreted as meanings generally understood by those skilled in the art unless the present invention has a special meaning defined in the present invention, and is excessively comprehensive. It should not be interpreted in the sense of or in the sense of being excessively reduced. In addition, when a technical term used in the present invention is an incorrect technical term that does not accurately express the spirit of the present invention, it should be replaced with a technical term that can be properly understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted as defined in the dictionary or according to the context before and after, and should not be interpreted in an excessively reduced sense.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 차량용 구동장치를 나타낸다.1 illustrates an electric vehicle driving apparatus according to an embodiment of the present invention.

하우징(10) 내부에서 도면의 좌측에서 우측으로 이어지는 길이방향을 따라 구동축(20)이 연장하며, 하우징(10)과의 접촉 부분에 각각 베어링(30, 32)이 개재된다.The drive shaft 20 extends in the longitudinal direction extending from the left side to the right side of the drawing in the housing 10, and bearings 30 and 32 are interposed in contact portions with the housing 10, respectively.

하우징(10) 내부의 수납공간에는 한 쌍의 영구자석 모터(100, 200)가 구동축(20)에 동축 결합되어 직렬로 배치된다. 이 실시 예에서는 2개의 모터(100, 200)를 예로 들고 있지만, 이에 한정되지 않는다.In the storage space inside the housing 10, a pair of permanent magnet motors 100 and 200 are coaxially coupled to the drive shaft 20 and arranged in series. In this embodiment, two motors 100 and 200 are taken as an example, but the present invention is not limited thereto.

영구자석 모터(100, 200)는 각각 회전자(120, 220)와 회전자(120, 220)에 결합된 영구자석(130, 230), 그리고 영구자석(130, 230)으로부터 일정 간격 이격되어 회전자(120, 220)를 따라 하우징(10) 내측면에 설치된 고정자(110, 210)로 구성된다. 미설명부호 112, 212는 각각 고정자 코일을 나타낸다.The permanent magnet motors 100 and 200 are spaced apart from the permanent magnets 130 and 230 coupled to the rotors 120 and 220 and the permanent magnets 130 and 230, respectively, at predetermined intervals. It consists of stators (110, 210) installed on the inner surface of the housing 10 along the electrons (120, 220). Reference numerals 112 and 212 denote stator coils, respectively.

도 1에 나타낸 것처럼, 영구자석(130, 230)은 회전자(120, 220)의 외측 단면에 붙일 수 있는데, 이와 달리 외측 단면 내부에 매립할 수 있다.As shown in FIG. 1, the permanent magnets 130 and 230 may be attached to the outer end faces of the rotors 120 and 220, but may be embedded in the outer end faces.

고정자 코일(112, 212)은 외부로 돌출된 높이가 최소화될 수 있는 권선방법, 가령 전개형 코어에 직권선 또는 헤드핀 방식을 사용할 수 있다.The stator coils 112 and 212 may use a winding method in which a height that protrudes to the outside may be minimized, for example, a series winding or a headpin method for a deployed core.

이 실시 예에 의하면, 각 회전자(120, 220)는 일방향 클러치(140, 240)를 개재하여 구동축(10)에 결합된다.According to this embodiment, each rotor (120, 220) is coupled to the drive shaft 10 via the one-way clutch (140, 240).

일방향 클러치(140, 240)는 말 그대로 한쪽 방향으로만 회전하는 클러치를 말하며, 클러치의 구성을 구비하여 회전자(120, 220)와 구동축(10) 간에 차량이 전진하는 방향의 회전력을 전달 또는 분리하는 기능을 수행한다.The one-way clutch 140 or 240 refers to a clutch that literally rotates in only one direction, and has a clutch configuration to transmit or separate a rotational force in a direction in which the vehicle moves forward between the rotors 120 and 220 and the drive shaft 10. It performs the function.

일방향 클러치(140, 240)는, 가령 베어링을 개재하여 동축 결합하는 내륜(142)과 외륜(144)으로 구성되며, 잘 알려진 것처럼, 내륜(142)과 외륜(144)이 다양한 구조를 구비할 수 있다.The one-way clutches 140 and 240 may include, for example, an inner ring 142 and an outer ring 144 that are coaxially coupled via a bearing. As is well known, the inner ring 142 and the outer ring 144 may have various structures. have.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 전기 차량용 구동장치의 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the electric vehicle drive device having the above structure will be described.

각 영구자석 모터(100, 200)는 하나의 MCU(Motor Control Unit)와 TCU(Torque Control Unit)에 의해 제어되며, 동일전압과 동일주파수로 주행조건에 맞게 제어되어 차량을 주행하도록 하는 것으로 가정한다.Each permanent magnet motor (100, 200) is controlled by a motor control unit (MCU) and a torque control unit (TCU), it is assumed to drive the vehicle is controlled according to the driving conditions at the same voltage and the same frequency .

다시 말해, 하나의 MCU와 모터 중간에 TCU가 설치되어 TCU가 모터(100, 200)를 선택하여 회전을 시키는데, TCU는 모터의 구동축(20)의 토크와 연계되어 최적의 모터를 선택하고 운전하게 한다.In other words, a TCU is installed between a single MCU and a motor so that the TCU selects and rotates the motors 100 and 200. The TCU is connected to the torque of the drive shaft 20 of the motor to select and operate an optimal motor. do.

모터(100)의 출력을 32㎾로 가정하고, 모터(200)의 출력을 56㎾로 가정하여 구성한다.The output of the motor 100 is assumed to be 32 kW, and the output of the motor 200 is assumed to be 56 kW.

회전자(120, 220)와 구동축(20) 사이에 개재되는 일방향 클러치(140, 240)에서, 내륜(142, 242)은 구동축(20)과 구속된 관계이고, 외륜(144, 244)은 회전자(120, 220)와 구속된 상태에서 회전력을 전달하거나 분리 기능을 수행한다.In the one-way clutches 140 and 240 interposed between the rotors 120 and 220 and the drive shaft 20, the inner rings 142 and 242 are constrained with the drive shaft 20 and the outer rings 144 and 244 are rotated. The rotation force is transmitted or separated from the electrons 120 and 220.

모터(100)에 전원을 인가하여 32㎾의 출력으로 낮은 토크 주행을 하여 전기에너지 소모를 최적화시킬 때, 모터(200)는 전원 차단 상태인데, 구동축(20)의 속도가 모터(200)의 회전자(220)보다 높으므로 일방향 클러치(240)에 의해 회전자(220)는 회전정지 상태를 유지한다.When power is applied to the motor 100 to optimize the electric energy consumption by driving a low torque with an output of 32 kW, the motor 200 is in a power-off state, but the speed of the drive shaft 20 is set at the speed of the motor 200. Since the rotor 220 is higher than the electron 220, the rotor 220 maintains the rotation stop state by the one-way clutch 240.

이때, 모터(200)의 고정자(210)와 회전자(220)의 영구자석(230)은 강한 자력으로 억지구속상태가 유지되어 회생발전을 할 수 없다.At this time, the stator 210 and the permanent magnet 230 of the rotor 220 of the motor 200 is maintained in a restrained restraint state by a strong magnetic force is not capable of regenerative power generation.

중간 토크의 운전조건이 요구되면 모터(200)에 전원을 인가하는데, 모터(100)와 동일한 전압과 주파수로 통전되므로 모터(100)와 동일한 회전속도로 상승하여 회전력이 구동축(20)에 전달된다.When the driving condition of the intermediate torque is required, power is supplied to the motor 200. Since the motor is energized at the same voltage and frequency as the motor 100, the motor 100 is raised at the same rotational speed and the rotational force is transmitted to the drive shaft 20. .

이어, 모터(100)에 인가되던 전원이 차단되어 모터(100)의 고정자(110)와 영구자석(130) 간의 강한 자력에 의해 모터(100)가 정지되고, 전원이 인가된 모터(200)으로부터의 56㎾의 출력으로 중간 토크 주행을 하게 된다.Subsequently, the power applied to the motor 100 is cut off, and the motor 100 is stopped by the strong magnetic force between the stator 110 and the permanent magnet 130 of the motor 100, and from the motor 200 to which power is applied. The mid-torque drive is achieved with an output of 56 kW.

여기서, 전원이 차단된 모터(100)의 회전자(120)의 속도보다 구동축(20)의 회전속도가 높으므로 일방향 클러치(140)에 의해 구동축(20)과 회전자(120)가 분리된다.Here, since the rotational speed of the drive shaft 20 is higher than the speed of the rotor 120 of the motor 100 is the power is cut off, the drive shaft 20 and the rotor 120 is separated by the one-way clutch 140.

한편, 높은 토크 주행을 하고자 하는 경우, 모터(100)에 전원을 인가하면, 상기한 것처럼, 모터(200)와 동일한 전압과 주파수로 통전되므로 모터(200)와 동일한 회전속도로 상승하고, 그 결과 일방향 클러치(140)에 의해 구동축(20)과 회전자(120)가 결합되어 모터(100)의 회전력이 구동축(20)에 전달된다.On the other hand, in the case of high torque driving, when power is applied to the motor 100, as described above, it is energized at the same voltage and frequency as the motor 200, so as to rise at the same rotational speed as the motor 200, as a result The driving shaft 20 and the rotor 120 are coupled by the one-way clutch 140 to transmit the rotational force of the motor 100 to the driving shaft 20.

결과적으로, 모터(100)로부터의 32㎾의 출력과 모터(200)로부터의 56㎾ 출력이 합해져 88㎾의 출력으로 토크 주행을 하게 된다.As a result, the 32 kV output from the motor 100 and the 56 kV output from the motor 200 are added together to drive the torque at the 88 kV output.

종래, 일 예로, 영구자석 모터를 적용한 현대자동차의 아이오닉(상표명) 자동차의 경우, HV(Hybrid Vehicle) 차량의 구동모터는 32㎾이고, EV(Electric Vehicle) 차량의 구동모터는 88㎾이다. HV 차량은 시내주행과 낮은 토크 영역에서 운전성능에 문제가 없고 연비 성능이 매우 우수하며, EV 차량은 모든 범위의 토크를 만족하여 주행성능이 아주 좋으나 주행거리가 부족한 단점이 있다.Conventionally, as an example, in the case of an Ionic (trade name) vehicle of a Hyundai motor to which a permanent magnet motor is applied, a driving motor of a hybrid vehicle (HV) vehicle is 32 kV and a driving motor of an electric vehicle (EV) vehicle is 88 kV. HV vehicles have no problem in driving performance in the city driving and low torque range, and have excellent fuel economy performance, and EV vehicles satisfy the full range of torque and have very good driving performance, but have a shortage of mileage.

따라서, 본 발명의 구동장치는 적용할 경우, 하나의 하우징 내에 두 개의 모터를 동축으로 직렬 연결함으로써, 낮은 토크에서 32㎾로 주행하고, 중간 토크에서는 56㎾로 자동 전환되어 주행 후 높은 토크가 요구되는 운전조건이 발생하면 32㎾ ＋ 56㎾ = 88㎾ 조건으로 전환되어 주행성능을 완벽히 만족시킬 수 있다.Therefore, the driving device of the present invention, when applied, coaxially connects two motors in one housing, traveling at 32 kW at low torque, and automatically switching to 56 kW at medium torque, requiring high torque after driving. If the driving condition occurs, it is converted to 32㎾ + 56㎾ = 88㎾ condition, and the driving performance can be completely satisfied.

또한, 두 개의 영구자석 모터가 물리적 충돌을 하거나 불필요한 회생발전으로 생길 수 있는 문제를 일방향 클러치를 사용하여 해결할 수 있으며, 차량의 주행조건에 맞는 최적의 모터가 작동하므로 배터리 에너지 절감 및 주행거리 연장이 가능하다.In addition, two permanent magnet motors can solve the problems caused by physical collisions or unnecessary regenerative power generation by using one-way clutch, and the optimum motor for the driving conditions of the vehicle operates to save battery energy and extend the mileage. It is possible.

상기의 일 실시 예는 차량이 전진하는 방향에 대응하여 설치된 일방향 클러치에 의해 후진과 회생 발전이 불가능한 구조이므로 운전조건에 따라 후진과 회생발전이 가능한 구조가 추가될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the reverse and the regenerative power generation are impossible due to the one-way clutch installed corresponding to the direction in which the vehicle moves forward, and thus, the back and the regenerative power generation may be added according to the driving conditions.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 차량의 후진과 회생 발전을 위한 구동장치를 보여준다.2 shows a driving device for reversing and regenerative generation of a vehicle according to another embodiment of the present invention.

구동축(20)의 일단에 라쳇 클러치가 설치되는데, 라쳇 클러치는 일방향 클러치(140)의 동작을 간섭하지 않도록 설치된다.Ratchet clutch is installed at one end of the drive shaft 20, ratchet clutch is installed so as not to interfere with the operation of the one-way clutch 140.

구동축(20)의 일단으로부터 내부에 삽입 홈(22)이 형성되고, 이 삽입 홈(22)에 복구 스프링(350), 라쳇 샤프트(320) 및 액추에이터 구동 샤프트(310)가 순차로 끼워진다.An insertion groove 22 is formed therein from one end of the drive shaft 20, and the recovery spring 350, the ratchet shaft 320, and the actuator drive shaft 310 are sequentially inserted in the insertion groove 22.

삽입 홈(22)의 입구에는, 가령 이탈방지 플레이트(미도시)를 설치하여 최후장의 라쳇 샤프트(320)가 삽입 홈(22)으로부터 이탈되지 않도록 할 수 있다.At the inlet of the insertion groove 22, for example, a separation prevention plate (not shown) may be provided so that the last ratchet shaft 320 is not separated from the insertion groove 22.

액추에이터 구동 샤프트(310)는 모터형 또는 솔레노이드형 액추에이터(300)로부터 돌출되는데, 액추에이터(300)에 인가되는 전원에 의해 전진 또는 후진 구동을 하는데, 전진 구동에 의해 라쳇 샤프트(320)에 힘을 가한다.The actuator drive shaft 310 protrudes from the motor-type or solenoid-type actuator 300. The actuator driving shaft 310 drives forward or backward by a power applied to the actuator 300, and applies a force to the ratchet shaft 320 by the forward driving. do.

라쳇 키(330)의 일단은 구동축(20)의 외측으로부터 구동축(20)을 통과하여 라쳇 샤프트(320)에 결합하는데, 라쳇 키(330)에 대응하는 구동축(20)의 부분에는 라쳇 키(300)의 이동을 위한 관통 홈(미도시)이 형성된다.One end of the ratchet key 330 passes through the drive shaft 20 from the outside of the drive shaft 20 to be coupled to the ratchet shaft 320. The ratchet key 300 is formed at a portion of the drive shaft 20 corresponding to the ratchet key 330. Through holes (not shown) for the movement of the) is formed.

바람직하게, 라쳇 키(330)는 구동축(20)을 기준으로 서로 반대방향으로 연장하여 한 쌍으로 구성된다.Preferably, the ratchet key 330 extends in a direction opposite to each other with respect to the drive shaft 20 and constitutes a pair.

모터(100)의 회전자(120)에 라쳇 기어(340)의 결합 돌기(342)가 끼워져 고정되는데, 회전자(120)의 회전에 따라 같이 회전하게 된다.The coupling protrusion 342 of the ratchet gear 340 is fitted to the rotor 120 of the motor 100, and rotates together with the rotation of the rotor 120.

도 3(a)과 3(b)은 라쳇 기어의 일 예를 나타낸다.3 (a) and 3 (b) show an example of a ratchet gear.

라쳇 기어(340)는 원형으로 형성될 수 있으며, 내부 가장자리를 따라 다수 개의 기어 티스(teeth)(344)가 형성되는데, 이 예에서는 4개의 티스가 형성된다.The ratchet gear 340 may be formed in a circular shape, with a plurality of gear teeth 344 formed along the inner edge, in this example four teeth.

여기서, 각 티스(344)는, 도 3(b)에 나타낸 것처럼, 경사면과 걸림면을 구비한다.Here, each tooth 344 has an inclined surface and a locking surface, as shown in Fig. 3B.

도 3(a)과 3(b)을 참조하면, 라쳇 기어(340)가 B 방향(후진 방향)으로 회전하면 라쳇 키(330)가 티스(344)의 걸림면에 접촉하여 라쳇 기어(340)의 회전력이 라쳇 키(330)를 통하여 구동축(20)에 전달된다. 반면, 라쳇 기어(340)가 A 방향(전진 방향)으로 회전하면 라쳇 키(330)가 티스(344)의 경사면에 접촉하여 티스(344)로부터 이탈되어 라쳇 기어(340)의 회전력이 구동축(20)에 전달되지 않는다. 이에 대해서는 후술한다. Referring to FIGS. 3A and 3B, when the ratchet gear 340 rotates in the B direction (reverse direction), the ratchet key 330 contacts the engaging surface of the tooth 344 so as to contact the ratchet gear 340. The rotational force of is transmitted to the drive shaft 20 through the ratchet key 330. On the other hand, when the ratchet gear 340 rotates in the A direction (forward direction), the ratchet key 330 contacts the inclined surface of the tooth 344 and is separated from the tooth 344 so that the rotational force of the ratchet gear 340 is driven. Is not delivered). This will be described later.

이하, 상기의 구조를 갖는 구동장치의 라쳇 클러치에 의한 후진 동작에 대해 설명한다.Hereinafter, the reverse operation by the ratchet clutch of the drive device having the above structure will be described.

도 4(a)와 4(b)는 라쳇 클러치의 동작 전과 후를 각각 보여준다.4 (a) and 4 (b) show before and after the operation of the ratchet clutch, respectively.

라쳇 클러치에서 후진 또는 회생발전 이외에 액추에이터의 작동이 정지된 상태를 유지한다. 따라서, 도 4(a)와 같이, 액추에이터(300)가 작동하지 않으면, 최초 위치에서 라쳇 키(330)는 라쳇 기어(340)와 결합하지 않는다.In addition to the reverse or regenerative generation in the ratchet clutch, the actuator remains stopped. Therefore, as shown in FIG. 4A, when the actuator 300 is not operated, the ratchet key 330 does not engage the ratchet gear 340 in the initial position.

본 발명의 후진 메커니즘을 요약하면, 후진시 모터 회전자의 회전력이 라쳇 클러치를 통해 구동축에 전달되어 차량이 이동하며, 이때 회전자와 결합된 일방향 클러치는 구조적 특징에 의해 물림상태가 해제되어 회전하지 않는다.Summarizing the reverse mechanism of the present invention, the rotational force of the motor rotor is transferred to the drive shaft through the ratchet clutch when the vehicle moves, and the one-way clutch coupled with the rotor is released by the structural feature to prevent the rotation. Do not.

차량이 정지한 상태에서 후진을 위해 후진 스위치를 작동시키면 모터(100)가 후진 방향(도 3(a)의 B 방향)으로 회전하는데 일방향 클러치(140)에 의해 구동축(20)은 회전하지 않는다.When the reverse switch is operated for reversing while the vehicle is stopped, the motor 100 rotates in the reverse direction (B direction in FIG. 3A), but the drive shaft 20 is not rotated by the one-way clutch 140.

이때, 도 4(b)와 같이, 액추에이터(300)가 작동하면서 액추에이터 구동 샤프트(310)가 전진하면서 라쳇 샤프트(320)를 밀게 되고, 라쳇 샤프트(320)에 결합된 라쳇 키(330)가 회전자(120)에 고정된 라쳇 기어(340)에 삽입된다.At this time, as shown in Figure 4 (b), while the actuator 300 is operating the actuator drive shaft 310 is pushed forward the ratchet shaft 320, the ratchet key 330 coupled to the ratchet shaft 320 is rotated It is inserted into the ratchet gear 340 fixed to the electron (120).

상기한 것처럼, 라쳇 기어(340)가 후진 방향(B 방향)으로 회전하면 라쳇 키(330)가 티스(344)의 걸림면에 접촉 가압하여 라쳇 기어(340)의 회전력이 라쳇 키(330)를 통하여 구동축(20)에 전달된다.As described above, when the ratchet gear 340 rotates in the reverse direction (B direction), the ratchet key 330 is pressed against the engaging surface of the tooth 344 so that the rotational force of the ratchet gear 340 causes the ratchet key 330 to rotate. It is transmitted to the drive shaft 20 through.

그 결과, 모터(100)의 후진 방향의 회전력은 라쳇 기어(340), 라쳇 키(330)를 통해 구동축(20)에 전달되어 구동축(20)이 후진 방향으로 회전함으로써 바퀴가 후진하여 목적한 위치로 이동한다.As a result, the rotational force in the reverse direction of the motor 100 is transmitted to the drive shaft 20 through the ratchet gear 340 and the ratchet key 330 so that the drive shaft 20 rotates in the reverse direction so that the wheels retreat to the desired position. Go to.

여기서, 라쳇 키(300)와 라쳇 기어(340)의 역방향 기어 결합은 정지된 상태와 낮은 회전속도로 안전하게 진행되어 후진이 이루어진다.Here, the reverse gear coupling of the ratchet key 300 and the ratchet gear 340 proceeds safely at a stopped state and a low rotational speed, and the reverse is achieved.

후진 완료 후, 전진을 위해 차량 기어를 변경하면 액추에이터(300)가 정지되고 라쳇 기어(340)가 전진 방향(A 방향)으로 회전하여 라쳇 키(330)가 티스(344)의 경사면에 접촉하여 티스(344)로부터 이탈되는데, 이때 복구 스프링(350)의 복원력에 의해 라쳇 키(300)와 라쳇 샤프트(320)는 최초 위치로 복귀하여 다음 명령을 대기한다.After completion of the reverse, when the vehicle gear is changed to move forward, the actuator 300 is stopped and the ratchet gear 340 rotates in the forward direction (A direction) so that the ratchet key 330 contacts the inclined surface of the tooth 344 so that the tooth At 344, the ratchet key 300 and ratchet shaft 320 return to the initial position by the restoring force of the recovery spring 350 to wait for the next command.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 의하면 단순하고 강한 구조에 의해 후진과 전진이 발생하므로 상용화 기술로 최고의 가치를 갖는다.As described above, according to the present invention, since backward and forward are generated by a simple and strong structure, it has the best value as a commercialization technology.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description will be apparent to those skilled in the art that modifications and variations may be made without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10: 하우징
20: 구동축
30, 32: 베어링
100, 200: 모터
110, 210: 고정자
120, 220: 회전자
130, 230: 영구자석
140, 240: 일방향 클러치10: housing
20: drive shaft
30, 32: bearing
100, 200: motor
110, 210: Stator
120, 220: rotor
130, 230: permanent magnet
140, 240: one-way clutch

Claims (3)

내부에 수납공간이 구비된 하나의 하우징;
상기 하우징의 길이방향으로 회전 가능하게 연장하는 구동축;
상기 구동축에 상기 길이 방향을 따라 이격 배치되어 동축 결합하는 모터; 및
상기 구동축의 일단에 설치되는 라쳇 클러치를 포함하며,
상기 모터는,
상기 구동축에 결합하여 상기 모터의 회전력을 선택적으로 상기 구동축에 전달하는 일방향 클러치;
상기 클러치를 개재하여 상기 구동축에 결합하고 외주면에 영구자석이 설치된 회전자; 및
상기 회전자에 대응하여 상기 회전자와 이격되어 상기 하우징의 내면에 설치된 고정자로 구성되고,
상기 라쳇 클러치는,
상기 구동축의 일단으로부터 내부에 형성된 삽입 홈에 순차로 삽입되는 복구 스프링와 라쳇 샤프트;
상기 하우징의 외측에 설치되고, 구동 샤프트가 상기 삽입 홈에 삽입되어 상기 라쳇 샤프트를 밀어주도록 하는 액추에이터;
상기 구동축의 외부에서 상기 구동축을 통과하여 상기 라쳇 샤프트에 결합하고, 상기 구동축을 따라 상기 길이방향으로 이동 가능한 라쳇 키; 및
상기 회전자에 결합되어 회전하고, 상기 라쳇 키가 선택적으로 결합하는 다수의 티스(teeth)가 형성된 라쳇 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 구동장치.A housing having an accommodation space therein;
A drive shaft rotatably extending in the longitudinal direction of the housing;
A motor disposed coaxially and spaced apart from the driving shaft along the length direction; And
It includes a ratchet clutch is installed on one end of the drive shaft,
The motor,
A one-way clutch coupled to the drive shaft to selectively transmit the rotational force of the motor to the drive shaft;
A rotor coupled to the drive shaft via the clutch and having a permanent magnet installed on an outer circumferential surface thereof; And
Comprising a stator installed on the inner surface of the housing spaced apart from the rotor corresponding to the rotor,
The ratchet clutch,
A recovery spring and ratchet shaft sequentially inserted into an insertion groove formed therein from one end of the drive shaft;
An actuator installed outside the housing, the actuator being inserted into the insertion groove to push the ratchet shaft;
A ratchet key coupled to the ratchet shaft through the drive shaft at an exterior of the drive shaft and movable in the longitudinal direction along the drive shaft; And
And a ratchet gear having a plurality of teeth formed therein to which the ratchet key is coupled to rotate and selectively engages the ratchet key. 청구항 1에서,
상기 티스는 걸림면과 경사면을 구비하고,
상기 걸림면이 상기 라쳇 키를 접촉 가압하도록 상기 라쳇 키가 상기 라쳇 기어와 결합하면, 상기 회전자의 회전이 상기 라쳇 기어와 상기 라쳇 키를 통하여 상기 구동축에 전달되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 구동장치.In claim 1,
The tooth has a locking surface and an inclined surface,
The ratchet key is coupled with the ratchet gear such that the latching surface contacts and pressurizes the ratchet key, and the rotation of the rotor is transmitted to the drive shaft through the ratchet gear and the ratchet key. . 청구항 2에서,
상기 라쳇 키는 상기 구동축을 기준으로 서로 반대방향으로 연장하여 한 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 구동장치.





In claim 2,
The ratchet key is a drive device for an electric vehicle, characterized in that formed in a pair extending in opposite directions with respect to the drive shaft.





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