KR102373497B1 - 회생제동 액슬 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극이 서로 다른 제1 자석과 제2 자석이 양측으로 마주보도록 구비되는 고정체; 및 상기 고정체에 회전 가능하도록 지지되며 상기 제1 자석과 제2 자석 사이에 위치하고 전류가 흐르거나 또는 차단되는 코일을 포함하는 회전체; 를 포함하는 회생제동 액슬를 제공한다.

Description

회생제동 액슬{REGENERATIVE BRAKING AXLE}
본 발명은 전기 자동차용 회생제동 액슬에 관한 것이다.
일반적으로 엔진의 동력전달계는 엔진의 동력을 전달받는 변속기, 뒷바퀴를 연결하는 리어액슬(Rear Axle), 리어액슬과 변속기를 연결하며 변속기의 동력을 리어액슬로 전달하는 프로펠러샤프트로 구성된다.
액슬의 구조는 액슬 본체에 브레이크와 서스펜션 등의 부품이 조립되고, 액슬케이스 양쪽에 브레이크 및 바퀴 접속용 허브가 달린다. 허브와 차동기어는 액슬케이스 안쪽에서 액슬축으로 연결되어 바퀴에 구동력을 전달한다. 차동기어는 차량이 회전할 때 좌, 우측 구동륜이 각각 다른 속도로 회전하도록 구동력을 분배하는 역할을 한다. 차동기어는 차동 피니언 기어(spider gear) 및 차동 사이드 기어(Side Gear)를 포함한다.
엔진에서 발생한 동력은 변속기를 거쳐 프로펠러샤프트로 전달되고, 프로펠러샤프트로 전달된 동력은 피니언기어로 전달되며, 피니언기어의 회전은 링기어에 전달되고, 링기어의 회전은 차동기어에 전달되고 차동기어에서 차동이 발생하며 차동기어의 동력은 좌, 우측 액슬샤프트를 거쳐 좌, 우측 구동륜으로 전달된다. 링기어의 회전은 차동기어를 구성하는 차동 피니언 기어에 전달된다. 차동 피니언 기어는 링기어에 구속되어 있어 액슬샤프트(구동축)을 중심으로 공전하는 회전운동 및 차동 피니언 기어의 중심을 기준으로 자전하는 회전운동 등 2가지 운동이 가능하다.
통상 액슬은 액슬의 차체 하중을 지지하고, 변속기로 부터 들어오는 동력을 구동륜에 전달하며, 선회시 차동을 발생하여 바퀴의 미끄럼을 방지하는 기능을 수행 한다.
도 1과 같이 액슬은 피니언 샤프트(PINION SHAFT)에서 인풋토크를 전달받아 화살표와 같이 양쪽으로 동력을 분배한다. 피니언 샤프트의 동력은 피니언 샤프트에 구비되는 피니언기어를 거쳐 링기어(1)로 전달되고, 링기어(1)의 동력은 차동케이스(2)를 거쳐 차동기어(3)로 전달되며, 차동기어(3)의 동력은 양측 드라이브 샤프트(4)를 거쳐 양쪽 바퀴로 전달된다.
그러나 종래의 액슬은 액슬의 차체 하중을 지지하고, 변속기로 부터 들어오는 동력을 구동륜에 전달하며, 선회시 차동을 발생하여 바퀴의 미끄럼을 방지해주는 기능 이외에 전기 자동차에 적합한 회생제동과 같은 기술이 적용되지 않고 있다.
이에 대하여, 본 발명은 언덕과 같은 고토크 필요 시 전류를 발생시켜 아웃풋 토크를 증대시키고, 내리막길 등 감속이 필요할 때에는 전류를 차단하여 전기에너지를 축적하고 감속에 도움을 줄 수 있는 회생제동 메커니즘이 적용된 액슬을 제공하고자 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1219894호(2013.01.08. 공고)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 언덕과 같은 고토크 필요 시 전류를 발생시켜 아웃풋 토크를 증대시키고, 내리막길 등 감속이 필요할 때에는 전류를 차단하여 전기에너지를 축적하고 감속에 도움을 줄 수 있는 회생제동 액슬을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 극이 서로 다른 제1 자석과 제2 자석이 양측으로 마주보도록 구비되는 고정체; 및 상기 고정체에 회전 가능하도록 지지되며 상기 제1 자석과 제2 자석 사이에 위치하고 전류가 흐르거나 또는 차단되는 코일을 포함하는 회전체; 를 포함하는 회생제동 액슬을 제공한다.
또한, 상기 고정체는 캐리어케이스이다.
또한, 상기 회전체는 피니언 샤프트에서 인풋 토크를 전달받는 링기어; 외측에 상기 링기어가 장착되고 링기어의 동력을 전달받아 회전하는 차동케이스; 및 차동케이스의 양측으로 구비되고 차동케이스에 회전 가능하도록 지지되면서 차동케이스 내부에 구비되는 차동기어의 동력을 전달받아 양쪽 바퀴에 동력을 전달하는 드라이브샤프트; 를 포함한다.
또한, 상기 코일은 상기 링기어, 차동케이스 및 드라이브샤프트를 연결한다.
본 발명은 액슬의 회생제동을 통해 효율 증대 및 에너지를 축적할 수 있다.
또한, 본 발명은 언덕과 같은 고토크 필요 시 전류를 발생시켜 아웃풋 토크를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 내리막길 등 감속이 필요할 때에는 전류를 차단하여 전기에너지를 축적하고 감속에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 기존 액슬의 동력전달을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회생제동 액슬을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 A-A 선 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
종래의 액슬은 액슬의 차체 하중을 지지하고, 변속기로 부터 들어오는 동력을 구동륜에 전달하며, 선회시 차동을 발생하여 바퀴의 미끄럼을 방지해주는 기능 이외에 전기 자동차에 적합한 회생제동과 같은 기술이 적용되지 않고 있다. 이에 대하여, 본 발명은 언덕과 같은 고토크 필요 시 전류를 발생시켜 아웃풋 토크를 증대시키고, 내리막길 등 감속이 필요할 때에는 전류를 차단하여 전기에너지를 축적하고 감속에 도움을 줄 수 있는 회생제동 메커니즘이 적용된 액슬을 제공하고자 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 회생제동 액슬을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A 선 단면도이다.
본 발명은 자석이 구비되는 고정체 및 고정체의 자기력의 영향을 받아 회전 작동을 하는 회전체를 포함한다.
고정체는 액슬을 구성하는 캐리어케이스(210)이다. 캐리어케이스(210)는 극이 서로 다른 제1 자석(211)과 제2 자석(212)이 양측으로 구비된다. 회전체를 사이에 두고 양측으로 제1 자석(211)과 제2 자석(212)이 구비된다. 일예로서 제1 자석(211)은 N극이고 제2 자석(212)은 S극일 수 있다. 제1 자석(211)과 제2 자석(212)은 서로 대향한다.
회전체는 제1 자석(211)과 제2 자석(212)의 자기력에 영향을 받는다. 회전체는 제1 자석(211)과 제2 자석(212)의 자기장 내에 위치한다.
회전체는 링기어(312), 차동케이스(311) 및 드라이브샤프트(313)를 포함한다.
링기어(312)는 차동케이스(311)의 외측에 구비된다. 링기어(312)의 동력은 차동케이스(311)에 전달된다. 링기어(312)는 피니언 샤프트에 구비되는 피니언기어(100)에서 인풋 토크를 전달받아 회전한다.
차동케이스(311)는 내측에 차동기어(316)가 장착된다. 차동케이스(311)는 링기어(312)의 동력을 전달받아 차동기어(316)로 동력을 전달한다.
드라이브샤프트(313)는 차동케이스(311)의 좌우 양측으로 구비된다. 드라이브샤프트(313)는 차동케이스(311)에 회전 가능하도록 지지된다.
드라이브샤프트(313)는 차동기어(316)의 동력을 전달받아 회전한다. 양측으로 구비되는 드라이브샤프트(313)는 좌우 바퀴(미도시)와 연결된다. 드라이브샤프트(313)의 동력은 좌우 양쪽 바퀴에 전달된다.
코일(314)은 링기어(312), 차동케이스(311) 및 드라이브샤프트(313)를 연결한다. 코일(314)의 전류 흐름 유무에 따라 회생제동이 발생한다. 회생제동을 통해 액슬의 아웃풋 토크를 증대시킬 수 있고, 전기에너지를 저장할 수 있으며, 회전체의 저항으로 인해 차량의 감속에 도움을 줄 수 있다.
일예로서 코일(314)은 끝단에 제1 단자(314a)가 구비된다. 제1 단자(314a)와 제2 단자(315)가 연결되면 코일(314)에 전류가 흐른다. 반대로 제1 단자(314a)와 제2 단자(315)가 떨어지면 코일(314)에 전류가 흐르지 않는다. 일예로서 제2 단자(315)는 전원과 연결될 수 있다.
다음은 본 발명에 따른 회생제동 액슬의 작용에 대해 설명한다.
본 발명은 회생제동을 통해 제동시 발생하는 물리적 힘을 이용해 전기에너지를 생산하여 저장하고, 브레이크로 인한 에너지 손실을 막아 효율을 증대할 수 있다.
도 3과 같이 전기 자동차의 언덕 주행 등과 같은 고토크가 필요한 상황에서 제1 단자(314a)와 제2 단자(315)를 연결하여 코일(314)에 전류가 흐르게 한다.
코일(314)에 전류가 흐름에 따라 회전체의 고속회전이 이루어지면서 아웃풋 토크를 증대시킬 수 있다. 구체적으로 코일(314)에 전류가 흐르는 회전체는 고정체의 제1 자석(211)과 제2 자석(212) 사이에서 자기력의 영향을 받으면서 고속회전을 함에 따라 동력은 링기어(312), 차동케이스(311), 차동기어(316), 드라이브샤프트(313)를 거쳐 좌우 양측 바퀴에 전달된다.
반대로 전기 자동차의 내리막길 등과 같은 감속 주행이 필요한 상황에서 제1 단자(314a)와 제2 단자(315)의 연결을 끊어 코일(314)에 전류가 흐르지 않게 한다.
구체적으로 코일(314)에 전류가 흐르지 않으면 내리막길을 주행하던 힘에 의해서 타력주행이 이루어지고, 이로 인해 코일(314)에 전류를 흐르게 할 때와 반대로 회전체에 운동에너지가 가해지기 때문에 전기에너지가 발생한다. 일예로서 발생한 전기에너지는 전기 자동차의 배터리를 충전할 수 있다. 회전체가 반대로 회전함에 따라 차량 전체에 제동력이 발생하여 감속에 도움을 줄 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명은 액슬의 회생제동을 통해 효율 증대 및 에너지를 축적할 수 있다. 또한, 본 발명은 언덕과 같은 고토크 필요 시 전류를 발생시켜 아웃풋 토크를 증대시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 내리막길 등 감속이 필요할 때에는 전류를 차단하여 전기에너지를 축적하고 감속에 도움을 줄 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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.
100 : 피니언기어
210: 캐리어케이스
211 : 제1 자석
212 : 제2 자석
311 : 차동케이스
312 : 링기어
313 : 드라이브샤프트
314 : 코일
314a : 제1 단자
315 : 제2 단자
316 : 차동기어

Claims (4)

  1. 극이 서로 다른 제1 자석과 제2 자석이 양측으로 마주보도록 구비되는 고정체; 및
    상기 고정체에 회전 가능하도록 지지되며 상기 제1 자석과 제2 자석 사이에 위치하고 전류가 흐르거나 또는 차단되는 코일을 포함하는 회전체;
    를 포함하고,
    상기 회전체는,
    피니언 샤프트에서 인풋 토크를 전달받는 링기어;
    외측에 상기 링기어가 장착되고 링기어의 동력을 전달받아 회전하는 차동케이스;
    상기 차동케이스의 양측으로 구비되고 차동케이스에 회전 가능하도록 지지되면서 차동케이스 내부에 구비되는 차동기어의 동력을 전달받아 양쪽 바퀴에 동력을 전달하는 드라이브샤프트;
    를 포함하며,
    상기 코일은 상기 링기어, 차동케이스 및 드라이브샤프트를 연결하고,
    상기 코일의 일측 끝단에 구비되는 제1 단자와 전원과 연결되는 제2 단자가 연결되면 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 회전체는 상기 제1 자석과 제2 자석 사이에서 자기력의 영향을 받으면서 회전하고,
    상기 고정체는,
    캐리어케이스인 것을 특징으로 하는 회생제동 액슬.
  2. 삭제
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  4. 삭제
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