KR102111472B1

KR102111472B1 - 전기 자동차용 감속기

Info

Publication number: KR102111472B1
Application number: KR1020180136332A
Authority: KR
Inventors: 김만식; 김치민
Original assignee: 김만식; 김치민
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-05-15

Abstract

본 발명은 구동모터의 회전속도를 감속하고 토오크(torque)를 증배하여 구동축(drive shaft)으로 동력을 전달하는 전기 자동차용 감속기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 하우징(10)이 본체 중앙부(11)에 의해 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)로 구분되어, 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)가 서로 마주보게 배치되며, 좌측 실내부(12)에 좌측 입력축(LS1)과 좌측 출력축(LS2) 그리고 좌측 입력축의 회전동력을 감속하여 좌측 출력축(LS2)으로 전달하는 좌측 감속기어수단(20)이 배치되고, 우측 실내부(13)에 우측 입력축(RS1)과 우측 출력축(RS2) 그리고 우측 입력축(RS1)의 회전동력을 감속하여 우측 출력축(RS2)으로 전달하는 우측 감속기어수단(30)이 배치되며, 하우징(10)의 좌측면(15)에 좌측 구동모터(40)가 장착되어, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)이 좌측 입력축(LS1)과 연결되고, 하우징(10)의 우측면(16)에 우측 구동모터(50)가 장착되어, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)이 우측 입력축(RS1)과 연결되며, 좌측 출력축(LS2)에 전기 자동차의 좌측 구동륜으로 동력을 전달하기 위한 좌측 구동축(60)가 연결되고, 우측 출력축(RS2)에 전기 자동차의 우측 구동륜으로 동력을 전달하기 위한 우측 구동축(70)가 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 자동차용 감속기{REDUCTION GEAR FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 구동모터의 회전속도를 감속하고 토오크(torque)를 증배하여 구동축(drive shaft)으로 동력을 전달하는 전기 자동차용 감속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하우징이 본체 중앙부에 의해 좌측 실내부와 우측 실내부로 구분되고, 좌측 실내부와 우측 실내부에 각각 감속기어수단이 서로 독립적으로 장착되는 전기 자동차용 감속기에 관한 것이다.

자동차는 도로에서 사람이나 화물을 운송하는 용도로 사용되며 소수의 사람을 운송하기에 적합하도록 제작된 경우 승용자동차로, 다수의 사람을 운송하기에 적합하도록 제작된 경우 승합자동차로, 화물을 운송하기 적합하도록 제작된 경우는 화물자동차로 불린다. 자동차 제조자들은 자동차의 종류별로 서로 다른 사용 목적과 요구 조건을 만족시키기 위하여 자동차 종류별로 서로 다른 구조를 개발하여 적용하여 왔다. 자동차를 움직이는데 필요한 동력을 발생시키는 구동 모듈(module)이나 구동 모듈로부터 구동륜까지 동력을 전달하는 역할을 하는 동력 전달 장치 역시 자동차의 종류에 따라 서로 다르게 발전하여 왔다.

화물자동차의 구동 모듈은 전통적으로 내연기관과 변속기로 구성하여 자동차의 앞부분에 배치하고 구동 모듈의 출력축이 자동차의 후방을 향하도록 설치되었고 추진축(propeller shaft)을 거쳐 후륜 액슬(axle)을 통해 후륜으로 동력을 전달하는 방식(종치식 FR 방식)으로 제작되어 왔다. 승합자동차 역시 트럭과 동일한 FR 방식으로 제작되어 왔으나 구동 모듈을 자동차의 뒷부분에 설치하고 구동장치의 출력축이 앞을 향하도록 설치하는 방식(종치식 RR 방식)이 출현하였는데 이 방식은 엔진 소음으로 인한 운전자와 승객의 불편을 줄일 수 있고 저상(low-floor) 승합자동차의 구현을 가능하게 하였다. 승용자동차 역시 자동차가 발명된 이래 오랜 기간 종치식 FR 방식으로 제작하여 오다 1960 년경부터 구동 모듈을 자동차의 앞부분에 설치하고 구동 모듈의 출력축이 자동차의 좌우 방향으로 놓이도록 설치하고 앞바퀴를 구동하는 방식(횡치식 FF 방식)이 대중화 되었고 최근 생산되는 거의 대부분의 승용자동차는 이 방식을 채택하고 있다.

내연기관 대신 구동모터를 동력 발생 장치로 사용하는 구동 모듈을 가진 전기 자동차에는 바퀴 내에 구동모터가 설치되는 소위 인휠모터(in-wheel motor) 방식 등 내연기관을 이용하는 자동차에서는 구현이 불가능하였던 방식들도 다양하게 사용될 수 있다. 전기 자동차 시대에 접어들면서 이와 같이 다양한 전기 구동 방식 중 각 전기 자동차의 종류에 적합한 구동 방식이 적자생존의 원리에 의하여 시장을 지배할 가능성이 높다. 화물자동차의 주된 용도는 화물을 운송하는 것이며, 가급적 더 많은 화물을 더 낮은 위치에 더 편하게 싣고 내릴 수 있도록 설계된 화물자동차가 경쟁 우위를 확보할 수 있다.

이러한 관점에서 내연기관을 가진 화물자동차에서 흔히 사용된 종치식 FR 방식은 구동모터를 이용한 구동 모듈을 가진 화물자동차(소위 전기 화물자동차)에는 부적합하다. 왜냐하면, 종치식 FR 방식에서는 구동 모듈의 동력을 후륜 액슬로 전달하도록 추진축(propeller shaft)을 사용하는데, 이 추진축이 자동차의 전륜과 후륜 사이의 공간의 좌우 대칭면을 지나면서 전기 화물자동차가 사용할 전기 에너지를 저장할 축전지 팩(pack)을 설치할 공간을 잠식할 뿐 아니라 심지어 축전지 팩을 좌우로 갈라놓는 문제를 야기하기 때문이다. 이러한 문제는 승용자동차용 구동장치에 사용하는 횡치식 FF 방식의 전기 구동장치를 화물자동차의 후륜 사이에 배치한 방식(횡치식 RR 방식)으로 해결할 수 있다.

이러한 용도에 사용할 수 있는 감속기의 일종으로서, 대한민국 특허 제10-1261912호(2013년 5월 2일, 등록)에 "전기자동차용 감속기"가 소개되어 있다.

상기 전기자동차용 감속기는 베벨기어 타입이 적용된 차동기구 대신 유성기어세트를 조합하여 구성된 차동기구에 유용하게 적용될 수 있는 것으로, 2개 이상의 유성기어세트를 조합하여 구성되고, 구동모터의 회전력을 입력받아 감속하여 출력하는 유성기어세트들이 회전력 전달 경로를 따라 직렬로 연결되어 구성되고, 구동모터의 회전력이 상기 유성기어세트들을 따라 순차적으로 전달되면서 각 유성기어세트를 통해 단계적으로 감속이 이루어지는 다단 감속 출력 구조를 갖는다.

그러나, 상기 전기자동차용 감속기에는 구동모터 1개의 동력을 좌우 구동축으로 분기하기 위한 차동기구가 필수적으로 요구된다. 이로 인하여 구동모터의 지름과 감속기 출력부의 높이가 종치식 FR 방식의 후륜 액슬의 높이보다 커서 상기 감속기를 이용한 구동 모듈을 후륜 사이에 횡치식 RR 방식으로 설치할 경우 밴(van) 형 화물자동차 혹은 픽업트럭(pick-up truck)의 경우에는 내연기관을 이용한 종치식 FR 방식에 비하여 화물 적재 공간의 바닥 높이를 높여주어야 하는 문제가 생기고 가급적 더 많은 화물을 더 낮은 위치에 더 편리하게 싣고 내릴 수 있는 화물자동차를 만드는데 특별히 기여하는 바가 없다.

대한민국 특허출원공개 제10-2005-0100436호(2005년 10월 19일, 공개)에 "화물 운반용 전기자동차"가 소개되어 있다.

상기 화물 운반용 전기자동차는 승객실의 바닥과 화물실의 앞부분의 바닥 높이가 지면으로부터 150 mm 내지 350 mm로 일정하고, 화물실의 뒷부분의 바닥이 지면으로부터 500 mm 내지 800 mm의 높이로 일정하며, 화물실의 옆면, 승객실과 화물실 사이, 그리고 차량의 뒤쪽에 각각 문이 설치될 수 있으며, 운전석의 아래 공간이나 승객실 바닥과 차량 바닥 사이의 공간, 화물실의 앞부분의 바닥과 차량의 최저면 사이의 공간에 축전지를 설치될 수 있다.

그러나, 상기 화물 운반용 전기자동차에는 모터와 감속기의 배치구조 및 모터와 감속기의 배치에 따른 축전지의 배치 관계가 기술되어 있지 않다.

(1) 대한민국 등록실용신안 제20-0116428호(1998년 1월 13일, 등록) 발명의 명칭 : 전기자동차의 동력모터와 감속기 연결용 커플링 (2) 대한민국 특허 제10-0360573호(2002년 10월 29일, 등록) 발명의 명칭 : 전기 자동차의 전기동력 유닛 (3) 대한민국 특허출원공개 제10-2015-0053459호(2015년 5월 18일, 공개) 발명의 명칭 : 전기 자동차용 일체형 전기 동력 시스템 (4) 대한민국 특허 제10-1766680호(2017년 8월 3일, 등록) 발명의 명칭 : 전기자동차의 동력 공급 장치 및 방법

따라서, 본 발명의 목적은 하우징이 본체 중앙부에 의해 좌측 실내부와 우측 실내부로 구분되어, 좌측 실내부와 우측 실내부가 서로 마주보게 배치되며, 좌측 실내부와 우측 실내부에 각각 감속기어수단이 독립적으로 장착되고, 하우징의 양 측면에 구동모터가 각각 장착되어, 구동모터의 동력이 감속기어수단을 통해 구동 바퀴로 전달됨으로써, 추진축, 종감속 장치 및 차동기어장치 등과 같은 동력전달기구의 사용을 배제할 수 있어, 자동차의 구동륜을 구동하기 위한 구성을 매우 단순화할 수 있으며, 차량의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있는 전기 자동차용 감속기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기의 일례는 하우징이 본체 중앙부에 의해 좌측 실내부와 우측 실내부로 구분되어, 좌측 실내부와 우측 실내부가 서로 마주보게 배치되며, 좌측 실내부와 우측 실내부에 각각 입력축과 출력축 그리고 입력축의 회전동력을 감속하여 출력축으로 전달하는 감속기어수단이 배치되고, 하우징의 양 측면에 구동모터가 각각 장착되어, 구동모터의 구동축이 입력축과 연결되고, 출력축에 전기 자동차의 구동륜으로 동력을 전달하기 위한 구동축이 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기에 있어서, 상기 본체 중앙부는 하부에 윤활유 소통구멍이 형성되어, 상기 윤활유 소통구멍이 하우징의 내부에 주입된 윤활유를 충분히 저장할 수 있는 공간 역할과 좌측 감속기어수단이 배치된 좌측 실내부와 우측 감속기어수단이 배치된 우측 실내부로 공급될 수 있는 통로 역할을 하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기에 있어서, 상기 입력축의 일단에 메일 스플라인이 형성되고, 구동모터의 구동축에 피메일 스플라인이 형성되어, 입력축의 메일 스플라인이 구동모터의 구동축의 피메일 스플라인과 결합됨으로써, 입력축과 구동모터의 구동축이 신축적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기에 있어서, 상기 입력축에 중공부가 형성되고, 구동모터의 구동축에 중공부가 형성되며, 입력축의 중공부가 벤트홀 역할을 할 수 있도록, 입력축의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

다른 대안으로, 상기 입력축에 중공부가 형성되고, 구동모터의 구동축에 중공부가 형성되며, 구동축에 중공부와 입력축의 중공부가 연결되어, 구동축의 중공부의 열을 배출할 수 있도록, 입력축의 중공부가 공기통로 역할을 하고, 구동모터의 구동축의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되어, 구동축이 회전할 때, 공기유도홈의 작용에 의해 구동축의 중공부의 공기가 입력축의 중공부로 안내되고, 입력축의 중공부로 안내된 공기가 결국 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 대안으로, 상기 입력축에 중공부가 형성되고, 구동모터의 구동축에 중공부가 각각 형성되고, 상기 구동축의 일단이 우측 구동모터의 외부로 연장되고, 구동축의 일단에 근접하게 송풍기가 배치되어, 송풍기의 바람이 구동축에 중공부로 제공되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기에 있어서, 상기 본체 중앙부의 앞부분에서 하우징의 외부로 공간부가 형성되어, 공간부가 좌측 입력축과 우측 입력축 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 공간부에 브레이크 장치가 배치되어, 브레이크 장치에 의해 입력축의 회전이 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 브레이크 장치는 중공부가 형성된 브레이크 허브의 내주면에 피메일 스플라인이 형성되고, 입력축의 타단에 메일 스플라인이 형성되어, 입력축의 메일 스플라인과 브레이크 허브의 피메일 스플라인이 결합되고, 브레이크 허브에 브레이크 디스크가 볼트에 의해 결합되고, 브레이크 디스크가 브레이크 캘리퍼에 의해 제동되는 것을 특징으로 한다.

상기 감속기어수단은 입력축의 구동기어와 동력전달축의 제 1 전동기어가 연동되고, 동력전달축의 제 2 전동기어와 좌측 출력축의 종동기어가 연동되어, 입력축의 동력을 출력축으로 전달한다.

또한, 본 발명은 후륜구동인 경우, 하우징이 좌측 구동모터 및 우측 구동모터와 함께 전기 자동차의 리어 마운팅 부재에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있고,

전륜구동인 경우, 하우징이 좌측 구동모터 및 우측 구동모터와 함께 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있으며,

4륜 구동인 경우, 1대의 감속기가 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재에 배치되고, 다른 1대의 감속기가 리어 마운팅 부재에 각각 장착됨으로써, 차량의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이것에 의해, 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 차량의 길이 방향으로 설치되는 추진축, 베벨기어를 이용한 종감속 장치 및 차동기어장치의 사용을 배제할 수 있어, 자동차의 구동륜을 구동하기 위한 구성을 매우 간소화함으로써, 차량제조원가 절감, 차량 질량 저감 및 에너지 효율 개선, 고장 요인 감소의 효과가 있으며, 차량의 전륜과 후륜 사이에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간을 확보할 수 있고, 화물자동차 적재함의 상면고를 낮추고, 적재용량을 확대하고, 차량의 무게 중심을 낮추는데 기여함으로써 화물 운송의 안전성과 편의성을 개선하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 좌우 구동축에 동일한 사양을 적용할 수 있어, 부품 재고 관리의 편의성이 향상되고, 운전자가 자동차를 선회하면서 급제동하거나 급가속 할 경우 좌우 구동축의 길이가 달라 발생하는 토오크 스티어(torque steer)를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 감속기 입력축에 구비된 관통 구멍을 이용하여 구동모터의 회전자에서 발생한 열을 용이하게 방출함으로써 구동모터의 설계 증량 감소, 효율 개선, 최고 출력 사용 시간 연장, 사용 수명 증대 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 감속기 입력축에 소형의 제동용 디스크를 차륜 내에 설치된 대형의 제동용 디스크 대신 설치하여 사용하여, 차량의 질량 감소로 인한 원가 절감, 에너지 효율 개선, 승차감 개선의 효과를 얻을 수 있다. 더 나아가, 감속기 입력축으로 옮긴 제동 모듈에 기존의 유압기계식 제동장치의 원리 대신 전기기계식 제동장치의 원리를 적용하거나 회주철로 만든 디스크 대신 탄소/세라믹 디스크를 적용할 경우 추가적인 질량 감소와 에너지 개선 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기의 본체 중앙부를 도시한 단면도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기를 도시한 도 1의 A-A선에 따른 단면도
도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기를 도시한 분해 사시도
도 6은 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기에 브레이크 장치가 장착된 것을 개략적으로 도시한 단면도
도 7 및 도 8은 전기 자동차의 프레임에 본 발명에 따른 전기 자동차의 감속기의 배치구조에 따른 축전지가 배치를 개략적으로 도시한 개략도
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 감속기를 전기 화물 자동차에 적용한 예를 도시한 개략도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 하우징(10)이 본체 중앙부(11)에 의해 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)로 구분되어, 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)가 서로 마주보게 배치되며, 좌측 실내부(12)에 좌측 입력축(LS1)과 좌측 출력축(LS2) 그리고 좌측 입력축(LS1)의 회전동력을 감속하여 좌측 출력축(LS2)으로 전달하는 좌측 감속기어수단(20)이 배치되고, 우측 실내부(13)에 우측 입력축(RS1)과 우측 출력축(RS2) 그리고 우측 입력축(RS1)의 회전동력을 감속하여 우측 출력축(RS2)으로 전달하는 우측 감속기어수단(30)이 배치되며, 하우징(10)의 좌측면(15)에 좌측 구동모터(40)가 장착되어, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)이 좌측 입력축(LS1)과 연결되고, 하우징(10)의 우측면(16)에 우측 구동모터(50)가 장착되어, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)이 우측 입력축(RS1)과 연결되며, 좌측 출력축(LS2)에 전기 자동차의 좌측 구동륜(도시하지 않음)으로 동력을 전달하기 위한 좌측 구동축(60)이 연결되고, 우측 출력축(RS2)에 전기 자동차의 우측 구동륜(도시하지 않음)으로 동력을 전달하기 위한 우측 구동축(70)이 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 좌측 구동모터(40)의 동력을 전기 자동차의 좌측 구동륜으로, 우측 구동모터(50)의 동력을 우측 구동륜으로 각각 독립적으로 전달함으로써, 차량의 길이 방향으로 설치되는 추진축, 베벨기어를 이용한 종감속 장치 및 차동기어장치의 사용을 배제할 수 있어, 자동차의 구동륜을 구동하기 위한 구성을 매우 간소화함으로써, 차량제조원가 절감, 차량 질량 저감 및 에너지 효율 개선, 고장 요인 감소의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 좌측 구동모터(40)의 작동을 제어하기 위한 구동모터 제어기와, 우측 구동모터(50)의 작동을 제어하기 위한 제어기가 각각 서로 독립적으로 장착되어, 각각의 제어기가 좌측 구동모터(40)와 우측 구동모터(50)의 작동을 서로 간섭함없이 독립적으로 제어할 수 있다.

상기 하우징(10)은 볼트를 이용하여 조립 및 해체를 할 수 있으며, 알루미늄 합금 또는 복합소재를 주조, 다이캐스팅, 삼차원 프린팅 공법 중 어느 한 방법으로 성형된다.

도 2를 참조하면, 상기 본체 중앙부(11)는 하부에 윤활유 소통구멍(111)이 형성되어, 상기 윤활유 소통구멍(111)이 하우징(10)의 내부에 주입된 윤활유를 충분히 저장할 수 있는 공간 역할과 좌측 감속기어수단(20)이 배치된 좌측 실내부(12)와 우측 감속기어수단(30)이 배치된 우측 실내부(13)로 공급될 수 있는 통로 역할을 하게 된다.

도 4는 도 3과 같은 단면도로, 도면부호를 기입의 편의를 위한 것이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 좌측 입력축(LS1)의 일단에 메일 스플라인(81 : male spline)이 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 피메일 스플라인(42 : female spline)이 형성되어, 좌측 입력축(LS1)의 메일 스플라인(81)이 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)의 피메일 스플라인(42)에 끼워짐으로써, 좌측 입력축(LS1)과 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)이 신축적으로 연결된다.

그리고, 상기 우측 입력축(RS1)의 일단에 메일 스플라인(91)이 형성되고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 피메일 스플라인(52)이 형성되어, 우측 입력축(RS1)의 메일 스플라인(91)이 우측 구동모터(50)의 구동축(51)의 피메일 스플라인(52)에 끼워짐으로써, 우측 입력축(RS1)과 우측 구동모터(50)의 구동축(51)이 신축적으로 연결된다.

이것에 의해, 좌측 구동모터(40)의 동력을 좌측 입력축(LS1)으로 정확하게 전달할 수 있으며, 우측 구동모터(50)의 동력 또한 우측 입력축(RS1)으로 정확하게 전달할 수 있다.

도 4를 다시 참조하면, 또한, 상기 좌측 입력축(LS1)에 중공부(82)가 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 중공부(43)가 형성되며, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 벤트홀 역할을 할 수 있도록, 좌측 입력축(LS1)의 내주면에 공기유도홈(도시하지 않음)이 나선으로 형성되고, 상기 우측 입력축(RS1) 및 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 중공부(92, 53)가 각각 형성되며, 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 벤트홀 역할을 할 수 있도록, 우측 입력축(RS1)의 내주면에 공기유도홈(도시하지 않음)이 나선으로 형성된다.

이것에 의해, 좌측 구동모터(40)가 작동할 때, 외부 공기가 공기유도홈의 작용에 의해 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)를 통해 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)의 중공부(43)로 유입됨으로써, 좌측 구동모터(40)의 작동할 때 발생하는 열을 식힐 수 있게 된다. 그리고, 우측 구동모터(50) 또한 좌측 구동모터(40)와 같이 작동할 때 발생하는 열을 식힐 수 있게 된다.

다른 대안으로, 상기 좌측 입력축(LS1)에 중공부(82)가 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 중공부(43)가 형성되며, 구동축(41)에 중공부(43)와 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 연결되어, 구동축(41)의 중공부(43)의 열을 배출할 수 있도록, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 공기통로 역할을 하고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)의 내주면에 공기유도홈(도시하지 않음)이 나선으로 형성되어, 구동축(41)이 회전할 때, 공기유도홈의 작용에 의해 구동축(41)의 중공부(43)의 공기가 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)로 안내되고, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)로 안내된 공기가 결국 외부로 배출된다.

그리고, 상기 우측 입력축(RS1)에 중공부(82)가 형성되고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 중공부(53)가 형성되며, 구동축(51)에 중공부(53)와 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 연결되어, 구동축(51)의 중공부(53)의 열을 배출할 수 있도록, 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 공기통로 역할을 하고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)의 내주면에 공기유도홈(도시하지 않음)이 나선으로 형성되어, 구동축(51)이 회전할 때, 공기유도홈의 작용에 의해 구동축(51)의 중공부(53)의 공기가 우측 입력축(LS1)의 중공부(92)로 안내되고, 우측 입력축(LS1)의 중공부(92)로 안내된 공기가 결국 외부로 배출된다.

이것에 의해, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 작동할 때, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 회전자에서 발생하는 열이 구동축(41, 51)으로 전달되고, 상기 구동축(41, 51)에 중공부(43, 53)에 공기유도홈이 형성되어 있어, 구동축(41, 51)으로 전달된 열이 중공부와 공기유도홈에 의해 좌측 및 우측 입력축(LS1, RS1)의 중공부(82, 92)로 제공되고, 상기 열이 좌측 및 우측 입력축(LS1, RS1)의 중공부(82, 92)를 통해 외부로 배출된다. 이와 같이, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 작동할 때 발생하는 열을 식힐 수 있게 된다.

또 다른 대안으로, 상기 좌측 및 우측 입력축(LS1, RS1)에 중공부(82, 92)가 각각 형성되고, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 구동축(41, 51)에 중공부(43, 53)가 각각 형성되고, 상기 구동축(41, 51)의 일단이 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 외부로 연장되고, 구동축(41, 51)의 일단에 근접하게 송풍기(도시하지 않음)가 배치되어, 송풍기의 바람이 구동축(41, 51)에 중공부(43, 53)로 제공된다.

이것에 의해, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 구동축(41, 51)의 열이 송풍기에 의한 강제 송풍 방식으로 좌측 및 우측 입력축(LS1, RS1)에 중공부(82, 92)를 통해 외부로 배출됨으로써, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 구동축(41, 51)의 열을 식힐 수 있게 된다.

도 4를 다시 참조하면, 상기 본체 중앙부(11)의 앞부분에서 하우징(10)의 외부로 공간부(100)가 형성되어, 공간부(100)가 좌측 입력축(LS1)과 우측 입력축(RS1) 사이에 배치된다.

이것에 의해, 하우징(10)의 외부 공기가 좌측 입력축(LS1) 및 우측 입력축(RS1)을 통해 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 구동축(41, 51)으로 각각 안내된다.

도 6을 참조하면, 상기 공간부(100)에 좌측 브레이크 장치(110) 및 우측 브레이크 장치(120)가 배치되어, 좌측 브레이크 장치(110)에 의해 좌측 입력축(LS1)의 회전이 제어되고, 우측 브레이크 장치(120)에 의해 우측 입력축(RS1)의 회전이 제어된다.

상기 좌측 브레이크 장치(110)는 중공부(112)가 형성된 브레이크 허브(111)의 내주면에 피메일 스플라인이 형성되고, 좌측 입력축(LS1)의 타단에 메일 스플라인이 형성되어, 좌측 입력축(LS1)의 메일 스플라인과 브레이크 허브(111)의 피메일 스플라인이 결합되고, 브레이크 허브(111)에 브레이크 디스크(113)가 볼트(114)에 의해 결합되고, 브레이크 디스크(113)가 브레이크 캘리퍼(115)에 의해 제동된다.

상기 브레이크 캘리퍼는 도 6에 개략적으로 도시되어 있으며, 이미 잘 알려져 있어, 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 우측 브레이크 장치(120)는 좌측 브레이크 장치(110)와 동일하다. 즉, 상기 우측 브레이크 장치(120)는 중공부(122)가 형성된 브레이크 허브(121)의 내주면에 피메일 스플라인이 형성되고, 우측 입력축(RS1)의 타단에 메일 스플라인이 형성되어, 우측 입력축(RS1)의 메일 스플라인과 브레이크 허브(121)의 피메일 스플라인이 결합되고, 브레이크 허브(121)에 브레이크 디스크(123)가 볼트(124)에 의해 결합되고, 브레이크 디스크(123)가 브레이크 캘리퍼(125)에 의해 제동된다.

이와 같이, 본 발명은 좌측 브레이크 장치(110)가 좌측 입력축(LS1)의 회전을 독립적으로 제어하고, 우측 브레이크 장치(120)가 우측 입력축(RS1)의 회전을 독립적으로 제어하며, 좌측 브레이크 장치(110)와 우측 브레이크 장치(120)가 작은 제동력으로 좌측 입력축(LS1)과 우측 입력축(RS1)을 각각 제동할 수 있어, 구동륜을 제동하는 것보다 작은 제동력으로 전기 자동차를 제동할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 브레이크 디스크(123)를 잡아 주는 브레이크 캘리퍼(125)의 클램핑 포스(clamping force)를 회전속도에 반비례하여 줄일 수 있기 때문에 브레이크 장치의 부품의 크기나 질량을 줄일 수 있으며, 전기기계식 제동 시스템의 제동용 디스크를 감속기의 입력축에 설치할 수 있어, 브레이크 장치를 차륜에 설치할 때 발생하는 부작용(언스프링매스가 증가하여 승차감이 나빠짐)을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 브레이크 디스크를 감속기의 입력축에 설치함으로써, 브레이크 디스크의 크기를 줄일 수 있고, 브레이크 디스크를 탄소/세라믹 소재로 적용할 수 있어, 차량을 경량화할 수 있고, 브레이크 디스크를 차량 수명이 종료될 때까지 교체하지 않고 사용하는 편리함을 누릴 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 상기 좌측 및 우측 감속기어수단(20, 30)은 입력축의 회전동력을 감속하여 출력축으로 전달하기 위한 것이다.

상기 좌측 감속기어수단(20)은 좌측 입력축(LS1)의 구동기어(85)와 동력전달축(21)의 제 1 전동기어(22)가 연동되고, 동력전달축(21)의 제 2 전동기어(23)와 좌측 출력축(LS2)의 종동기어(25)가 연동된다.

상기 우측 감속기어수단(30)은 좌측 입력축(RS1)의 구동기어(95)와 동력전달축(31)의 제 1 전동기어(32)가 연동되고, 동력전달축(31)의 제 2 전동기어(33)와 좌측 출력축(LS2)의 종동기어(35)가 연동된다.

이것에 의해, 좌측 입력축(LS1)의 회전이 좌측 감소기어수단(20)를 통해 좌측 출력축(LS2)으로 소정의 비율로 감속되어 전달되고, 우측 입력축(RS1)의 회전이 우측 감소기어수단(30)를 통해 우측 출력축(RS2)으로 소정의 비율로 감속되어 전달된다.

도 3을 참조하면, 상기 좌측 출력축(LS2)에 피메일 스플라인(female spline)이 형성되고, 좌측 구동축(60)에 메일 스플라인이 형성되어, 좌측 출력축(LS2)의 피메일 스플라인과 좌측 구동축(60)의 메일 스플라인이 결합되어, 좌측 출력축(LS2)의 동력이 좌측 구동축(60)로 전달된다.

마찬가지로, 상기 우측 출력축(RS2)에 피메일 스플라인이 형성되어, 우측 구동축(70)에 메일 스플라인이 형성되어, 우측 출력축(RS2)의 피메일 스플라인과 우측 구동축(70)의 메일 스플라인이 결합되어, 우측 출력축(RS2)의 동력이 우측 구동축(70)로 전달된다.

상기와 같이 좌측 출력축(LS2)과 좌측 구동축(60)가 스플라인 결합되고, 우측 출력축(RS2)과 우측 구동축(70)가 스플라인 결합됨으로써, 출력축의 동력을 구동축으로 정확하게 전달할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 후륜구동인 경우, 하우징(10)이 좌측 구동모터(40) 및 우측 구동모터(50)와 함께 전기 자동차의 리어 마운팅 부재(160)에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있다.

본 발명은 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 하우징(10)의 측면에 각각 장착되어, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 서로 간섭함없이 구동륜으로 동력을 독립적으로 전달하게 됨으로써, 추진축, 종감속 장치 및 차동기어장치 등과 같은 동력전달기구의 사용을 배제할 수 있고, 구동모터 1개를 사용하는 경우에 비하여 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 지름이 작아, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있고, 적재함의 상면고(h2)를 낮게 만들 수 있는 장점이 있다.

도 8을 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 전륜구동인 경우, 하우징(10)이 좌측 구동모터(40) 및 우측 구동모터(50)와 함께 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재(150)에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 하우징(10)의 측면에 각각 장착되어, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)가 서로 간섭함없이 구동륜으로 동력을 독립적으로 전달하게 됨으로써, 추진축, 종감속 장치 및 차동기어장치 등과 같은 동력전달기구의 사용을 배제할 수 있고, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 크기를 줄일 수 있음으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 8을 다시 참조하면, 또 다른 대안으로, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차용 감속기는 4륜 구동인 경우, 1대의 감속기가 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재(150)에 배치되고, 다른 1대의 감속기가 리어 마운팅 부재(160)에 각각 장착됨으로써, 차량의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 감속기를 적용한 전기 화물 자동차의 경우, 추진축의 사용을 배제할 수 있어, 전륜(210)과 후륜(220) 사이의 차량의 중간 하부면에 축전지(230)를 배치함으로써, 차량 전고(h1)가 일정한 상태에서 적재함(240)의 상면고(h2)를 낮출 수 있어, 적재함(200)의 실내 높이(h3)를 높일 수 있는 장점이 있다.

10 : 하우징 12 : 좌측 실내부
13 : 우측 실내부 LS1 : 좌측 입력축
LS2 : 좌측 출력축 20 : 좌측 감속기어수단
RS1 : 우측 입력축 RS2 : 우측 출력축
30 : 우측 감속기어수단 40 : 좌측 구동모터
50 : 우측 구동모터 60 : 좌측 구동축
70 : 우측 구동축

Claims

전기 자동차용 감속기에 있어서,
하우징(10)이 본체 중앙부(11)에 의해 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)로 구분되어, 좌측 실내부(12)와 우측 실내부(13)가 서로 마주보게 배치되며, 좌측 실내부(12)에 좌측 입력축(LS1)과 좌측 출력축(LS2) 그리고 좌측 입력축(LS1)의 회전동력을 감속하여 좌측 출력축(LS2)으로 전달하는 좌측 감속기어수단(20)이 배치되고, 우측 실내부(13)에 우측 입력축(RS1)과 우측 출력축(RS2) 그리고 우측 입력축(RS1)의 회전동력을 감속하여 우측 출력축(RS2)으로 전달하는 우측 감속기어수단(30)이 배치되며, 하우징(10)의 좌측면(15)에 좌측 구동모터(40)가 장착되어, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)이 좌측 입력축(LS1)과 연결되고, 하우징(10)의 우측면(16)에 우측 구동모터(50)가 장착되어, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)이 우측 입력축(RS1)과 연결되며, 좌측 출력축(LS2)에 전기 자동차의 좌측 구동륜으로 동력을 전달하기 위한 좌측 구동축(60)이 연결되고, 우측 출력축(RS2)에 전기 자동차의 우측 구동륜으로 동력을 전달하기 위한 우측 구동축(70)이 연결되고,
상기 본체 중앙부(11)는 하부에 윤활유 소통구멍(111)이 형성되어, 상기 윤활유 소통구멍(111)이 하우징(10)의 내부에 주입된 윤활유를 충분히 저장할 수 있는 공간 역할과 좌측 감속기어수단(20)이 배치된 좌측 실내부(12)와 우측 감속기어수단(30)이 배치된 우측 실내부(13)로 공급될 수 있는 통로 역할을 하게 되며,
상기 본체 중앙부(11)의 앞부분에서 하우징(10)의 외부로 공간부(100)가 형성되어, 공간부(100)가 좌측 입력축(LS1)과 우측 입력축(RS1) 사이에 배치되고,
상기 공간부(100)에 좌측 브레이크 장치(110) 및 우측 브레이크 장치(120)가 배치되어, 좌측 브레이크 장치(110)에 의해 좌측 입력축(LS1)의 회전이 제어되고, 우측 브레이크 장치(120)에 의해 우측 입력축(RS1)의 회전이 제어되고,
상기 좌측 브레이크 장치(110)는 중공부(112)가 형성된 브레이크 허브(111)의 내주면에 피메일 스플라인이 형성되고, 좌측 입력축(LS1)의 타단에 메일 스플라인이 형성되어, 좌측 입력축(LS1)의 메일 스플라인과 브레이크 허브(111)의 피메일 스플라인이 결합되고, 브레이크 허브(111)에 브레이크 디스크(113)가 볼트(114)에 의해 결합되고, 브레이크 디스크(113)가 브레이크 캘리퍼(115)에 의해 제동되고,
상기 우측 브레이크 장치(120)는 중공부(122)가 형성된 브레이크 허브(121)의 내주면에 피메일 스플라인이 형성되고, 우측 입력축(RS1)의 타단에 메일 스플라인이 형성되어, 우측 입력축(RS1)의 메일 스플라인과 브레이크 허브(121)의 피메일 스플라인이 결합되고, 브레이크 허브(121)에 브레이크 디스크(123)가 볼트(124)에 의해 결합되고, 브레이크 디스크(123)가 브레이크 캘리퍼(125)에 의해 제동되고,
전기 자동차가 후륜구동인 경우, 하우징(10)이 좌측 구동모터(40) 및 우측 구동모터(50)와 함께 전기 자동차의 리어 마운팅 부재(160)에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있고,
전기 자동차가 전륜구동인 경우, 하우징(10)이 좌측 구동모터(40) 및 우측 구동모터(50)와 함께 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재(150)에 장착됨으로써, 전기 자동차의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있으며,
전기 자동차가 4륜 구동인 경우, 1대의 감속기가 전기 자동차의 프론트 마운팅 부재(150)에 배치되고, 다른 1대의 감속기가 리어 마운팅 부재(160)에 각각 장착됨으로써, 차량의 중간 하부면에 축전지를 설치할 수 있는 넓은 공간(152)을 확보할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 좌측 입력축(LS1)의 일단에 메일 스플라인(81)이 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 피메일 스플라인(42)이 형성되어, 좌측 입력축(LS1)의 메일 스플라인(81)이 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)의 피메일 스플라인(42)에 끼워짐으로써, 좌측 입력축(LS1)과 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)이 신축적으로 연결되고,
상기 우측 입력축(RS1)의 일단에 메일 스플라인(91)이 형성되고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 피메일 스플라인(52)이 형성되어, 우측 입력축(RS1)의 메일 스플라인(91)이 우측 구동모터(50)의 구동축(51)의 피메일 스플라인(52)에 끼워짐으로써, 우측 입력축(RS1)과 우측 구동모터(50)의 구동축(51)이 신축적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
제 1 항에 있어서,
상기 좌측 입력축(LS1)에 중공부(82)가 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 중공부(43)가 형성되며, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 벤트홀 역할을 할 수 있도록, 좌측 입력축(LS1)의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되고, 상기 우측 입력축(RS1) 및 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 중공부(92, 53)가 각각 형성되며, 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 벤트홀 역할을 할 수 있도록, 우측 입력축(RS1)의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
제 1 항에 있어서,
상기 좌측 입력축(LS1)에 중공부(82)가 형성되고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)에 중공부(43)가 형성되며, 구동축(41)에 중공부(43)와 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 연결되어, 구동축(41)의 중공부(43)의 열을 배출할 수 있도록, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)가 공기통로 역할을 하고, 좌측 구동모터(40)의 구동축(41)의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되어, 구동축(41)이 회전할 때, 공기유도홈의 작용에 의해 구동축(41)의 중공부(43)의 공기가 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)로 안내되고, 좌측 입력축(LS1)의 중공부(82)로 안내된 공기가 결국 외부로 배출되고,
상기 우측 입력축(RS1)에 중공부(82)가 형성되고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)에 중공부(53)가 형성되며, 구동축(51)에 중공부(53)와 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 연결되어, 구동축(51)의 중공부(53)의 열을 배출할 수 있도록, 우측 입력축(RS1)의 중공부(92)가 공기통로 역할을 하고, 우측 구동모터(50)의 구동축(51)의 내주면에 공기유도홈이 나선으로 형성되어, 구동축(51)이 회전할 때, 공기유도홈의 작용에 의해 구동축(51)의 중공부(53)의 공기가 우측 입력축(LS1)의 중공부(92)로 안내되고, 우측 입력축(LS1)의 중공부(92)로 안내된 공기가 결국 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
제 1 항에 있어서,
상기 좌측 및 우측 입력축(LS1, RS1)에 중공부(82, 92)가 각각 형성되고, 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 구동축(41, 51)에 중공부(43, 53)가 각각 형성되고, 상기 구동축(41, 51)의 일단이 좌측 및 우측 구동모터(40, 50)의 외부로 연장되고, 구동축(41, 51)의 일단에 근접하게 송풍기가 배치되어, 송풍기의 바람이 구동축(41, 51)에 중공부(43, 53)로 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
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제 1 항에 있어서,
상기 좌측 감속기어수단(20)은 좌측 입력축(LS1)의 구동기어(85)와 중간축(21)의 제 1 구동모터어(22)가 연동되고, 중간축(21)의 제 2 구동모터어(23)와 좌측 출력축(LS2)의 종동기어(25)가 연동되고,
상기 우측 감속기어수단(30)은 좌측 입력축(RS1)의 구동기어(95)와 중간축(31)의 제 1 구동모터어(32)가 연동되고, 중간축(31)의 제 2 구동모터어(33)와 좌측 출력축(RS2)의 종동기어(35)가 연동되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 감속기.
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