KR102240252B1 - 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치 - Google Patents

파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 액슬장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동모터와 감속기와 파킹브레이크를 하나의 유닛으로 패키징하여 전체적인 사이즈를 최소화시킨 전기자동차의 액슬장치에 관한 것이다.
본 발명의 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치(100)는 차량에 설치된 배터리로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 구동모터(110)와, 상기 구동모터에 결합된 감속기(120)와, 상기 구동모터와 감속기를 일체로 지지하는 액슬빔(130)과, 상기 감속기에 결합된 액슬샤프트(140)와, 상기 액슬샤프트를 통해 상기 감속기로부터 감속된 동력을 전달받아 회전하는 휠허브(150)와, 상기 감속기와 휠허브 사이에 설치되어 주차시 차량이 움직이지 않도록 상기 휠허브(150)를 구속하는 파킹브레이크(180)를 포함한다.

Description

파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치{Axle assembly of electric vehicle with parking break}
본 발명은 전기자동차의 액슬장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동모터와 감속기와 파킹브레이크를 하나의 유닛으로 패키징하여 전체적인 사이즈를 최소화시킨 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치에 관한 것이다.
환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등과 같은 많은 문제점을 가지고 있다. 그리고, 지구상에 존재하는 화석연료는 한정되어 있기 때문에 언젠가는 고갈될 위기에 처해 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 구동모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle,EV)나, 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle,HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV) 등과 같은 전기자동차가 개발되어 왔다.
통상적으로 전기자동차에는 차량을 구동시키기 위한 구동모터와 더불어 구동모터에 전력을 공급하기 위한 배터리가 탑재되는데, 배터리의 전원이 구동모터에서 기계적인 회전력으로 변환되어 감속기로 전달되고, 차동기구를 거쳐 최종적으로 휠(Wheel)을 구동시킴으로써 차량이 전진 또는 후진하게 된다.
본 발명은 차량의 구동공간 점유를 최소화하고 정비성과 응답성이 우수한 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치는 차량에 설치된 배터리로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 구동모터와, 상기 구동모터에 결합된 감속기와, 상기 구동모터와 감속기를 일체로 지지하는 액슬빔과 상기 감속기에 결합된 액슬샤프트와, 상기 액슬샤프트를 통해 상기 감속기로부터 감속된 동력을 전달받아 회전하는 휠허브와, 상기 감속기와 휠허브 사이에 설치되어 주차시 차량이 움직이지 않도록 상기 휠허브를 구속하는 파킹브레이크를 포함한다.
아울러, 상기 파킹브레이크는 휠허브에 결합된 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크와 마주하도록 상기 액슬샤프트에 끼워져 감속기와 결합된 앵커플레이트와, 상기 앵커플레이트의 내측에 회동되게 설치된 한 쌍의 슈와, 상기 슈의 단부에 결합되어 상기 슈에 회동력을 부여하는 작동레버와, 상기 작동레버를 동작시키는 작동와이어와, 상기 슈의 외측면에 부착되어 회동하는 슈를 따라 확장되면서 상기 브레이크 디스크의 내경면에 밀착되는 브레이크 라이닝과, 각 슈에 양단이 결합되어 회동된 슈에 대하여 복귀력을 부여하는 리턴스프링을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 파킹브레이크는 액슬샤프트에 끼워져 상기 앵커플레이트의 내측면에 밀착되는 서포트브라켓과, 상기 서포트브라켓과 앵커플레이트를 상기 감속기에 일체로 결합시키는 고정부재를 구비할 수 있다.
한편, 상기 감속기는 상기 구동모터의 회전축에 결합된 구동기어와, 상기 구동기어와 맞물려 회전하는 1차감속기어와, 상기 1차감속기어와 동축으로 회전하는 중간감속기어와, 상기 중간감속기어와 맞물려 회전하는 2차감속기어를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 1차감속기어와 중간감속기어는 상기 구동기어와 2차감속기어의 하부에 배치되어 상기 기어들이 전체적으로 역삼각 형태를 이루는 것이 바람직하다.
한편, 상기 감속기에는 차량으로부터 상하방향으로 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 리프스프링의 중앙을 결속시키는 제1결속부가 형성되고, 상기 액슬빔에는 리프스프링의 진동 및 충격을 흡수하는 쇼크업쇼버의 하단을 회동가능하게 결속시키는 제2결속부가 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1결속부는 상기 감속기의 상면에 형성된 리프스프링 착좌면과, 상기 리프스프링 착좌면에 체결되어 리프스프링을 결속시키는 한 쌍의 U볼트와, 각 U볼트의 내측 상단에 구비되어 상기 리프스프링의 상면을 가압하는 가압밀착편과, 상기 가압밀착편에 양단이 결합되어 리프스프링의 U볼트 사이의 구간 상면을 길이방향으로 가압하는 연결패널을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 구동모터의 미세진동과, 상기 액슬빔으로부터 상기 구동모터로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 인슐레이터를 더 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 인슐레이터는 상기 구동모터와 액슬빔에 상하로 마주하도록 형성된 각 대향면 사이에 설치되는 탄성몸체부와, 상부 대향면을 통해 상기 탄성몸체부의 중앙을 관통하여 하부 대향면에 체결되는 스터드볼트와, 상기 스터드볼트의 상부에 체결되는 조임너트를 구비할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 파킹브레이크가 상기 감속기와 휠허브 사이에 설치되므로 감속기 자체의 사이즈를 최소화시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 구동모터와 감속기와 파킹브레이크가 하나의 유닛으로 패키징되면서 차량의 구동공간을 컴팩트하게 구성할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 파킹브레이크를 정비하고자 할 때에는 휠 허브만 분해하면 충분하므로 정비가 쉽고 간편하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 파킹브레이크로부터 발생되는 제동력이 휠허브에 직접 작용하므로 차량 파킹시 백래쉬 현상이 발생되지 아니하며 제동 응답성도 매우 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일시시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치의 후방사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치의 좌측 평단면도.
도 4는 본 발명을 구성하는 파킹브레이크의 분해사시도.
도 5는 본 발명의 파킹브레이크를 구성하는 앵커플레이트의 정면도.
도 6은 본 발명을 구성하는 파킹브레이크의 사용상태단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치를 구성하는 감속기의 개방상태 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치에 리프스프링와 인슐레이터와 스테빌라이저바가 설치된 상태를 나타내는 후방사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치에 리프스프링이 결속된 상태를 나타내는 요부사시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치에 결속되는 리프스프링의 분해사시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치를 구성하는 구동모터와 액슬빔 사이에 인슐레이터가 설치된 상태를 나타내는 요부확대도.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치(100)는 구동모터(110)와 감속기(120)와 액슬빔(130)과 액슬샤프트(140)와 휠허브(150)로 크게 구성된다.
상기 구동모터(110)는 차량에 설치된 배터리로부터 전원을 공급받아 휠을 회전시키는 구동력을 발생시키며, 좌측 휠과 우측 휠에 각각 구동력을 부여할 수 있도록 좌우 한 쌍으로 구성된다.
상기 감속기(120)는 각 구동모터(110)의 측부에 일체로 결합되어 상기 구동모터(110)의 회전속도를 감소시킨다.
상기 액슬빔(130)은 구동모터(110)와 감속기(120)의 하부에 결합되어 상기 구동모터(110)와 감속기(120)를 일체로 지지한다.
그리고, 상기 액슬샤프트(140)는 감속기(120)로부터 감속된 동력을 휠허브(150)로 전달하며, 상기 감속기(120)의 보호커버(121)에 감싸여져 외부로부터 보호된다.
본 발명에 따르면, 상기 감속기(120)와 휠허브(150) 사이에 파킹브레이크(180)가 설치된다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 파킹브레이크(180)는 주차시 차량이 움직이지 않도록 상기 휠허브(150)를 구속하는 장치로서, 휠허브(150)에 결합된 브레이크 디스크(181)와, 상기 브레이크 디스크(181)와 마주하도록 상기 액슬샤프트(140)에 끼워져 감속기(120)와 결합된 앵커플레이트(182)와, 상기 앵커플레이트(182)의 내측에 회동되게 설치된 한 쌍의 슈(183)와, 상기 슈(183)의 단부에 결합되어 상기 슈(183)에 회동력을 부여하는 작동레버(184)와, 상기 슈(183)의 외측면에 부착되어 회동하는 슈(183)를 따라 확장되면서 상기 브레이크 디스크(181)의 내경면에 밀착되는 브레이크 라이닝(185)과, 각 슈(183)에 양단이 결합되어 회동된 슈(183)에 대하여 복귀력을 부여하는 리턴스프링(186)을 구비한다.
아울러, 상기 액슬샤프트(140)에는 앵커플레이트(182)의 내측면에 밀착되는 서포트브라켓(187)이 끼워지고, 상기 서포트브라켓(187)과 앵커플레이트(182)과 감속기(120)의 보호커버(121)는 고정부재를 통해 일체로 결합되어, 제동과정에서 상기 앵커플레이트(182)가 브레이크 디스크(181)를 따라 회동하지 않도록 감속기(120)에 견고하게 고정된다.
이 경우, 상기 고정부재는 서포트브라켓(187)에 끼워져 앵커플레이트(182)와 보호커버(121)를 관통하는 고정볼트(188)와 상기 고정볼트(188)의 단부에 체결되는 너트(189)일 수 있다.
이와 같이 구성된 파킹브레이크(180)는 운전자가 차량 내부에 설치된 주차브레이크 레버를 당기게 되면 상기 주차브레이크 레버와 연결된 작동와이어가 작동레버(184)를 당기면서 슈(183)가 외측으로 회동하게 되며, 외측으로 회동하는 슈(183)를 따라 브레이크 라이닝(185)이 확장되면서 브레이크 디스크(181)의 내경면에 밀착된다. 따라서, 브레이크 라이닝(185)과 브레이크 디스크(181)의 내경면 사이의 마찰력에 의하여 브레이크 디스크(181)의 회전이 불허되면서 휠의 제동이 이루어진다.
그리고, 운전자가 당겨진 주차브레이크 레버를 원위치시키면 리턴스프링(186)에 의해 슈(183)가 반대방향으로 회전하면서 원위치되며 이 과정에서 브레이크 라이닝(185)과 브레이크 디스크(181)의 내경면이 이격되면서 휠의 제동이 해제된다.
이와 같이, 본 발명은 감속기 전방에 설치되던 파킹브레이크(180)가 상기 감속기(120)와 휠허브(150) 사이에 설치되므로 감속기(120)의 전후방향으로의 사이즈를 최소화시킬 수 있게 됨과 함께 차량의 구동공간을 컴팩트하게 구성할 수 있게 된다.
아울러, 파킹브레이크(180)를 정비하고자 할 때에는 휠 허브만 분해하면 충분하므로 정비가 쉽고 간편하게 이루어지게 된다.
또한, 본 발명은 파킹브레이크(180)로부터 발생되는 제동력은 휠허브(150)에 직접 작용하므로 차량 파킹시 백래쉬 현상이 발생되지 아니하며 제동 응답성도 매우 뛰어나다.
도 3 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 파킹브레이크(180)와 결합된 감속기(120)는 구동모터(110)의 회전축(111)에 결합된 구동기어(122)와, 상기 구동기어(122)와 맞물려 회전하는 1차감속기어(123)와, 상기 1차감속기어(123)와 동축으로 회전하는 중간감속기어(124)와, 상기 중간감속기어(124)와 맞물려 회전하는 2차감속기어(125)를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 감속기(120)에서 2차에 걸친 감속이 이루어지므로 별도의 감속부를 추가로 구비하지 않더라도 충분한 감속효과 볼 수 있게 된다.
아울러, 상기 구동기어(122)와 1차감속기어(123)와 중간감속기어(124)가 구동기어(122)와 2차감속기어(125)의 하부에 배치되어 상기 기어들(122,123,124,125)이 전체적으로 역삼각 형태를 이루도록 하는 경우에는 상기 감속기(120)의 전후방향으로의 사이즈가 축소되면서 차량의 구동공간을 콤팩트하게 구성할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 감속기(120) 자체의 사이즈를 축소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구동모터(110)와 감속기(120)와 파킹브레이크(180)와 휠허브(150)가 액슬빔(130)을 통해 일체로 지지되면서 하나의 유닛으로 패키징되므로 전체적인 사이즈를 최소화시킬 수 있게 된다.
도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 감속기(120)의 보호커버(121)에는 차량으로부터 상하방향으로 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 리프스프링(210)의 중앙을 결속시키는 제1결속부가 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1결속부는 상기 보호커버(121)의 상면에 형성된 리프스프링 착좌면(126)과, 상기 리프스프링 착좌면(126)에 체결되어 리프스프링(210)을 결속시키는 한 쌍의 U볼트(212)와, 각 U볼트(212)의 내측 상단에 구비되어 상기 리프스프링(210)의 상면을 가압하는 가압밀착편(214)과, 상기 가압밀착편(214)에 양단이 결합되어 리프스프링(210)의 U볼트(212) 사이의 구간 상면을 길이방향으로 가압하는 연결패널(215)을 구비한다.
따라서, 본 발명은 상기 U볼트(212)와 가압밀착편(214)과 연결패널(215)을 통해 상기 리프스프링(210)의 상면이 좌우방향으로 균일하게 가압되면서 좌우로 뒤틀리지 않고 보호커버(121)의 상부에 안정적으로 결속된다.
아울러, 상기 액슬빔(130)에는 리프스프링(210)의 진동 및 충격을 흡수하는 쇼크업쇼버(220)의 하단을 회동가능하게 결속시키는 제2결속부(131)가 형성될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1결속부와 제2결속부(131)를 통해 리프스프링(210)과 쇼크업쇼버(220)와 용이하게 결합되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 진동과 충격이 최소화된다.
한편, 상기 구동모터(110)와 액슬빔(130) 사이에는 상기 구동모터(110)의 미세진동과, 상기 액슬빔(130)으로부터 상기 구동모터(110)로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 인슐레이터(300)가 설치되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 인슐레이터(300)는 상기 구동모터(110)와 액슬빔(130)에 상하로 마주하도록 형성된 각 대향면(131,133) 사이에 설치되는 탄성몸체부(310)와, 상부 대향면(113)을 통해 상기 탄성몸체부(310)의 중앙을 관통하여 하부 대향면(133)에 체결되는 스터드볼트(320)와, 상기 스터드볼트(320)의 상부에 체결되는 조임너트(330)를 구비할 수 있다.
따라서, 상기 구동모터(110)의 미세진동과, 상기 액슬빔(130)으로부터 상기 구동모터(110)로 전달되는 진동 및 충격은 탄성몸체부(310)에서 대부분 흡수된다. 작업자는 상기 조임너트(330)의 조임정도를 달리해 가면서 상기 인슐레이터(300)가 차량의 주행조건에 부합하는 적정한 인장강도를 갖도록 조절해 주면 된다.
아울러, 상기 액슬빔(130)에는 스테빌라이저바(230)를 고정할 수 있는 고정부(132)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 본 발명은 스테빌라이저바(230)를 통해 주행중 노면으로부터 전달되는 비틀림 하중해 이 최소화된다.
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
110...구동모터 111...회전축
113...상부 대향면 120...감속기
121...보호커버 122...구동기어
123...1차감속기어 124...중간감속기어
125...2차감속기어 126...리프스프링 착좌면
130...액슬빔 131...제2결속부
133...하부 대향면 140...액슬샤프트
150...휠허브 180...파킹브레이크
181...브레이크 디스크 182...앵커플레이트
183...슈 184...작동레버
185...브레이크 라이닝 186...리턴스프링
187...서포트브라켓 210...리프스프링
212...U볼트 214...가압밀착편
215...연결패널 220...쇼크업쇼버
300...인슐레이터 310...탄성몸체부
320...스터드볼트 330...조임너트

Claims (9)

  1. 차량에 설치된 배터리로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생시키는 구동모터;
    상기 구동모터에 결합된 감속기;
    상기 구동모터와 감속기를 일체로 지지하는 액슬빔;
    상기 감속기에 결합된 액슬샤프트;
    상기 액슬샤프트를 통해 상기 감속기로부터 감속된 동력을 전달받아 회전하는 휠허브; 및
    상기 감속기와 휠허브 사이에 설치되어 주차시 차량이 움직이지 않도록 상기 휠허브를 구속하는 파킹브레이크를 포함하고,
    상기 파킹브레이크는
    상기 휠허브에 결합된 브레이크 디스크;
    상기 브레이크 디스크와 마주하도록 상기 액슬샤프트에 끼워져 감속기와 결합된 앵커플레이트;
    상기 앵커플레이트의 내측에 회동되게 설치된 한 쌍의 슈;
    상기 슈의 단부에 결합되어 상기 슈에 회동력을 부여하는 작동레버;
    상기 슈의 외측면에 부착되어 회동하는 슈를 따라 확장되면서 상기 브레이크 디스크의 내경면에 밀착되는 브레이크 라이닝; 및
    각 슈에 양단이 결합되어 회동된 슈에 대하여 복귀력을 부여하는 리턴스프링을 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 파킹브레이크는
    액슬샤프트에 끼워져 상기 앵커플레이트의 내측면에 밀착되는 서포트브라켓; 및
    상기 서포트브라켓과 앵커플레이트를 상기 감속기에 일체로 결합시키는 고정부재를 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 감속기는
    상기 구동모터의 회전축에 결합된 구동기어;
    상기 구동기어와 맞물려 회전하는 1차감속기어;
    상기 1차감속기어와 동축으로 회전하는 중간감속기어; 및
    상기 중간감속기어와 맞물려 회전하는 2차감속기어를 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 1차감속기어와 중간감속기어는 상기 구동기어와 2차감속기어의 하부에 배치되어 상기 기어들이 전체적으로 역삼각 형태를 이루도록 된 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 감속기에는 차량으로부터 상하방향으로 작용하는 진동 및 충격을 흡수하는 리프스프링의 중앙을 결속시키는 제1결속부가 형성되고;
    상기 액슬빔에는 리프스프링의 진동 및 충격을 흡수하는 쇼크업쇼버의 하단을 회동가능하게 결속시키는 제2결속부가 형성된 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1결속부는
    상기 감속기에 형성된 리프스프링 착좌면;
    상기 리프스프링 착좌면에 체결되어 리프스프링을 결속시키는 한 쌍의 U볼트;
    각 U볼트의 내측 상단에 구비되어 상기 리프스프링의 상면을 가압하는 가압밀착편;
    상기 가압밀착편에 양단이 결합되어 리프스프링의 U볼트 사이의 구간 상면을 길이방향으로 가압하는 연결패널을 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 구동모터의 미세진동과, 상기 액슬빔으로부터 상기 구동모터로 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 인슐레이터를 더 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 인슐레이터는
    상기 구동모터와 액슬빔에 상하로 마주하도록 형성된 각 대향면 사이에 설치되는 탄성몸체부;
    상부 대향면을 통해 상기 탄성몸체부의 중앙을 관통하여 하부 대향면에 체결되는 스터드볼트; 및
    상기 스터드볼트의 상부에 체결되는 조임너트를 포함하는 파킹브레이크가 구비된 전기자동차의 액슬장치.
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