KR20140114669A - 전기자동차 - Google Patents

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KR20140114669A
KR20140114669A KR1020130029303A KR20130029303A KR20140114669A KR 20140114669 A KR20140114669 A KR 20140114669A KR 1020130029303 A KR1020130029303 A KR 1020130029303A KR 20130029303 A KR20130029303 A KR 20130029303A KR 20140114669 A KR20140114669 A KR 20140114669A
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김민철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 전기자동차는 모터와; 모터에 설치된 입력축과; 입력축에 설치된 구동기어와; 구동기어가 치합된 제 1 카운터 기어와; 제 1 카운터 기어가 설치된 제 1 카운터축와; 제 1 카운터축에 설치된 제 2 카운터 기어와; 제 2 카운터 기어가 치합된 제 3 카운터 기어와; 제 3 카운터 기어가 설치된 제 2 카운터축와; 제 2 카운터축에 설치된 제 4 카운터 기어와; 제 4 카운터 기어에 치합된 종동 기어가 설치된 차동장치와; 차동장치의 회전력을 차륜으로 전달하고 일부가 입력축을 관통하는 차축을 포함하여, 변속기의 전후 폭을 최소화하면서 변속비를 확보할 수 있는 이점이 있다.

Description

전기자동차{Electric vehicle}
본 발명은 전기자동차에 관한 것으로서, 특히 2축 방식의 일체형 입출력 구조를 갖는 전기자동차에 관한 것이다.
종래의 자동차는 크게 외관을 형성하는 바디(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다.
섀시는 주행의 원동력이 되는 엔진 등의 구동원을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.
자동차에 설치되는 엔진은 내연기관이 주로 사용되고, 내연기관 중 주로 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 연료를 공기 중의 산소와 완전연소가 이루어지도록 잘 혼합된 상태에서 압축을 한 다음 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻는다.
이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 배기가스로 인한 환경 오염과 석유 자원의 고갈을 일으키므로, 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차가 주목되고 있다.
전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차로서, 배기가스가 없는 무공해 자동차이고, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시킨다.
전기자동차는 전기 모터가 차륜에 직결되어 차륜이 전기 모터에 의해 회전되는 것도 가능하다.
특허문헌 001 KR 10-0682489 (2007.02.07)
본 발명은 변속기와 모터의 전후 방향 폭을 최소화하면서 변속비를 확보할 수 있는 전기자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차는 모터와; 상기 모터에 설치된 입력축과; 상기 입력축에 설치된 구동기어와; 상기 구동기어가 치합된 제 1 카운터 기어와; 상기 제 1 카운터 기어가 설치된 제 1 카운터축와; 상기 제 1 카운터축에 설치된 제 2 카운터 기어와; 상기 제 2 카운터 기어가 치합된 제 3 카운터 기어와; 상기 제 3 카운터 기어가 설치된 제 2 카운터축와; 상기 제 2 카운터축에 설치된 제 4 카운터 기어와; 상기 제 4 카운터 기어에 치합된 종동 기어가 설치된 차동장치와; 상기 차동장치의 회전력을 차륜으로 전달하고 일부가 상기 입력축을 관통하는 차축을 포함한다.
상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축과 차축은 평행하게 배치될 수 있다.
상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축과 차축은 삼각형의 꼭지점 위치에 대응되게 설치될 수 있다.
상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축은 상하 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축은 상기 차축에서 수평하게 연장된 수평면에 대해 상하 대칭일 수 있다.
상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축 중 어느 하나는 상기 차축 보다 지상고가 높을 수 있고, 다른 하나는 상기 차축 보다 지상고가 낮을 수 있다.
상기 입력축과 제 1 카운터축과 제 2 카운터축 각각은 베어링을 통해 기어 케이스에 지지될 수 있다.
상기 차축은 상기 모터를 관통하게 배치될 수 있다.
본 발명은 변속기의 전후 폭을 최소화하면서 변속비를 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 모터와 변속기를 포함하는 동력 모듈이 차지하는 공간이 최소화될 수 있어, 모터 룸이 협소한 소형차에도 설치될 수 있고, 전기자동차의 모터 룸 공간 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 차축과 제 1 카운터축과 제 2 카운터축이 삼각형 구조로 동력을 전달하여 작용 하중을 분산할 수 있고, 내구성이 향상될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 주요부 구성이 개략 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 변속기 내부가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 카운터 축을 통한 동력 전달 경로가 도시된 개략 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 차축 및 카운터축들이 개략적으로 도시된 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 주요부 구성이 개략 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 변속기 내부가 도시된 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 카운터 축을 통한 동력 전달 경로가 도시된 개략 단면도이다.
전기자동차는 외관을 형성하는 바디(body)와, 바디에 설치된 섀시(chassis)를 포함하고, 섀시는 배터리와 차축(2)과 변속기(4)와 모터(6)를 포함한다.
차축(2)은 모터(6)에서 발생되어 변속기(4)로 전달된 회전력을 차륜(10)(12)으로 전달하는 차죽으로서, 변속기(4)를 좌,우 방향으로 관통하게 배치된 상태에서 차륜(10)(12)을 회전시킬 수 있다.
변속기(4)는 차축(2) 및 모터(6)에 연결되어 모터(6)의 회전력을 차축(2)으로 전달할 수 있다. 변속기(4)는 모터(6)의 구동력을 차축(2)으로 전달하는 복수개의 기어를 포함할 수 있다. 변속기(4)는 복수개의 기어의 변속비에 따라 변속이 가능하게 된다. 변속기(4)는 복수개의 기어의 변속비에 따라 감속기로 구성될 수 있다. 변속기(4)는 변속기(4)의 외관을 형성하는 기어 케이스(14)를 포함할 수 있다. 기어 케이스(14)는 복수개의 기어를 보호할 수 있다.
모터(6)는 변속기(4) 옆에 변속기(4)와 좌우 이격되게 배치될 수 있다. 전기자동차는 모터(6)를 제어하는 모터 컨트롤 유닛(미도시)를 포함할 수 있다. 모터 컨트롤 유닛은 배터리와 케이블로 연결되고 모터(6)와 케이블로 연결되어 모터(6)를 제어할 수 있다. 모터 컨트롤 유닛은 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 모터(6)에 3상 교류 전압 및 전류를 인가하여 모터(6)의 속도 및 토크를 제어할 수 있다.
전기자동차는 모터(6)에 설치된 입력축(22)을 포함할 수 있다. 입력축은 입력축 베어링(미도시)에 의해 기어 케이스(14)에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
모터(6)는 고정자와 회전자를 포함할 수 있고, 배터리에서 전류가 인가되면 구동되어 회전자가 입력축(22)을 회전시킬 수 있다. 입력축(22)은 모터(6)의 회전자에 직접 연결되어 회전자의 회전시 입력축(22)이 회전되는 것이 가능하다. 모터(6)는 회전자에 회전축(23)이 연결되고, 입력축(22)이 모터(6)의 회전축(23)에 연결되어 모터(6)의 구동시 회전축(23)이 입력축(22)을 회전시키는 것이 가능하다. 입력축(22)은 중공 형상일 수 있다.
전기자동차는 입력축(22)에 설치된 구동기어(24)와; 구동기어(24)가 치합된 제 1 카운터 기어(26)와; 제 1 카운터 기어(26)가 설치된 제 1 카운터축(28)과; 제 1 카운터축(28)에 설치된 제 2 카운터 기어(30)와; 제 2 카운터 기어(30)가 치합된 제 3 카운터 기어(32)와; 제 3 카운터 기어(32)가 설치된 제 2 카운터축(34)과; 제 2 카운터축(34)에 설치된 제 4 카운터 기어(36)와; 제 4 카운터 기어(36)에 치합된 종동 기어(38)가 설치된 차동장치(40)를 포함한다.
입력축(22)과 제 1 카운터축(28)과 제 2 카운터축(34)은 기어 케이스(14)에 평행하게 배치될 수 있다. 입력축(22)과 제 1 카운터축(28)과 제 2 카운터축(34) 각각은 베어링을 통해 기어 케이스(14)에 지지될 수 있다.
제 1 카운터 기어(26)는 구동기어(24) 보다 외경이 클 수 있다.
제 1 카운터축(28)은 제 1 카운터축(28)을 기어 케이스(14)에 회전 가능하게 지지시키는 제 1 카운터축 베어링(42)이 설치될 수 있다.
제 2 카운터 기어(30)는 제 1 카운터 기어(26)와 동일 회전 중심축을 갖고 제 1 카운터 기어(26) 옆에 설치될 수 있다. 제 2 카운터 기어(30)는 제 1 카운터 기어(26) 보다 외경이 작을 수 있다.
제 3 카운터 기어(32)는 제 2 카운터 기어(30)에 의해 회전될 수 있고, 제 2 카운터 기어(30) 보다 외경이 클 수 있다.
제 2 카운터축(34)은 제 2 카운터축(34)을 기어 케이스(14)에 회전 가능하게 지지시키는 제 2 카운터축 베어링(44)이 설치될 수 있다
제 4 카운터 기어(32)는 제 3 카운터 기어(32)와 동일 회전중심축을 갖고 제 3 카운터 기어(32) 옆에 설치될 수 있다. 제 4 카운터 기어(32)는 제 3 카운터 기어(32) 보다 외경이 작을 수 있다.
종동 기어(38)는 차동장치(40)에 설치된 링 기어로 구성될 수 있다.
입력축(22)의 회전시, 구동기어(24)는 입력축(22)과 함께 회전되어 제 1 카운터 기어(26)를 회전시키고, 제 1 카운터 기어(26)는 제 1 카운터 축(28)을 회전시킨다. 제 1 카운터축(28)의 회전시, 제 2 카운터 기어(30)는 회전되고, 제 3 카운터 기어(32)는 제 2 카운터 기어(30)에 의해 회전된다. 제 3 카운터 기어(32)의 회전시 제 2 카운터축(34)은 회전되고, 제 4 카운터 기어(36)는 제 2 카운터축(34)과 함께 회전된다. 제 4 카운터 기어(36)의 회전시 종동 기어(38)를 회전시키고, 종동 기어(38)의 회전력은 차동장치(40)로 전달될 수 있다. 전기자동차는 구동기어(24)와 제 1 카운터 기어(26)와 제 2 카운터 기어(30)와, 제 3 카운터 기어(32)와 제 4 카운터 기어(36)와 종동 기어(38)의 기어비에 따라 회전 속도비가 결정될 수 있다.
차축(2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 차동장치(40)에 연결되어 차동장치(40)의 회전력을 차륜(10)으로 전달할 수 있다. 차축(2)은 일부가 입력축(22)을 관통하게 배치될 수 있다. 차축(2)은 모터(6)를 관통하여 배치되고, 모터(6)의 회전자를 관통할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차 일실시예의 차축 및 카운터축들이 개략적으로 도시된 측면도이다.
제 1 카운터 축(28)과 제 2 카운터 축(34)과 차축(2)은 평행하게 배치될 수 있다. 차축(2)과 제 1 카운터 축(28) 및 제 2 카운터 축(32)은 삼각형의 꼭지점 위치에 대응되게 설치될 수 있다.
제 1 카운터 축(28)과 제 2 카운터 축(34)은 적어도 하나가 차축(2)의 전방 또는 후방에 차축(2)에서 연장된 수평면 상에 위치할 경우, 차축(2)과 제 1 카웅터 축(28)의 축간 거리 또는 차축(2)과 제 2 카운터축(32)의 축간 거리는 차축(2)을 기준으로 전후 방향으로 측정될 수 있고, 그 전후 방향 축간 거리는 길게 된다.
제 1 카운터 축(28)과 제 2 카운터 축(34) 중 어느 하나(28)는 차축(2) 보다 지상고(H1)가 높고, 다른 하나(34)는 차축(2) 보다 지상고(H2)가 낮을 수 있다. 차축(2)의 지상고(H3)는 차륜의 회전 중심축과 같거나 비슷할 수 있는데, 제 1 카운터 축(28)의 지상고(H1)가 차축(2)의 지상고(H3) 보다 높으면, 제 2 카운터 축(32)의 지상고(H2)가 차축(2)의 지상고(H3) 보다 낮을 수 있다. 반대로, 제 1 카운터 축(28)의 지상고(H1)가 차축(2)의 지상고(H3) 보다 낮으면, 제 2 카운터 축(32)의 지상고(H2)가 차축(2)의 지상고(H3) 보다 높을 수 있다.
제 1 카운터 축(28)과 제 2 카운터 축(32)은 상하 이격되게 배치될 수 있다.
일예로, 제 1 카운터 축(28)이 차축(2)의 전방 상측에 차축(2)과 평행하게 배치될 경우, 제 2 카운터 축(32)는 차축(2)의 전방 하측에 차축(2) 및 제 1 카운터 축(28)과 평행하게 배치될 수 있다. 다른예로 제 1 카운터 축(28)이 차축(2)의 후방 상측에 차축(2)과 평행하게 배치될 경우, 제 2 카운터 축(32)은 차축(2)의 후방 하측에 차축(2) 및 제 1 카운터 축(28)과 평행하게 배치될 수 있다.
제 1 카운터 축(28) 및 제 2 카운터 축(32)은 차축(2)에서 수평하게 연장된 수평면에 대해 대략 상하 대칭되는 위치에 배치될 수 있다. 이 경우 모터(6) 및 변속기(4)의 최대 전후 폭이 최소화될 수 있다. 전기자동차가 소형일 경우, 전후 방향 폭을 최소화하면서 적정 변속비를 확보할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 모터(8)의 구동시, 회전축(23)은 회전되고 입력축(22)은 회전될 수 있다. 입력축(22)의 회전시, 입력축(22)의 회전력은 구동기어(24)와, 제 1 카운터 기어(26)와, 제 1 카운터 축(28)과, 제 2 카운터 기어(30)와, 제 3 카운터 기어(32)와, 제 2 카운터 축(34)과, 제 4 카운터 기어(36) 및 종동 기어(38)를 통해 차동장치(40)로 전달될 수 있다. 차동장치(40)에 연결된 차축(2)은 일부가 모터(8)을 관통한 상태에서 차륜(10)을 회전시킬 수 있다.
이때, 입력축(22)과 제 1 카운터축(28) 및 제 3 카운터 축(34)은 구동기어(24)와 제 1 카운터 기어(26)와 제 2 카운터 기어(30)와, 제 3 카운터 기어(32)와 제 4 카운터 기어(36)와 종동 기어(38)의 기어비에 따라 서로 상이한 회전 속도로 회전되면서, 하중을 기어 케이스(14)로 분산 전달할 수 있다.
2: 차축 4: 변속기
6: 제 1 모터 14: 기어 케이스
22: 입력축 24: 구동기어
26: 제 1 카운터 기어 28: 제 1 카운터 축
30: 제 2 카운터 기어 32: 제 3 카운터 기어
34: 제 2 카운터 축 36: 제 4 카운터 기어
38: 종동 기어 40: 차동장치

Claims (8)

  1. 모터와;
    상기 모터에 설치된 입력축과;
    상기 입력축에 설치된 구동기어와;
    상기 구동기어가 치합된 제 1 카운터 기어와;
    상기 제 1 카운터 기어가 설치된 제 1 카운터축와;
    상기 제 1 카운터축에 설치된 제 2 카운터 기어와;
    상기 제 2 카운터 기어가 치합된 제 3 카운터 기어와;
    상기 제 3 카운터 기어가 설치된 제 2 카운터축와;
    상기 제 2 카운터축에 설치된 제 4 카운터 기어와;
    상기 제 4 카운터 기어에 치합된 종동 기어가 설치된 차동장치와;
    상기 차동장치의 회전력을 차륜으로 전달하고 일부가 상기 입력축을 관통하는 차축을 포함하는 전기자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축과 차축은 평행하게 배치된 전기자동차.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축과 차축은 삼각형의 꼭지점 위치에 대응되게 설치되는 전기자동차.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축은 상하 이격되게 배치된 전기자동차.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축은 상기 차축에서 수평하게 연장된 수평면에 대해 상하 대칭인 전기자동차.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 카운터 축과 제 2 카운터 축 중 어느 하나는 상기 차축 보다 지상고가 높고, 다른 하나는 상기 차축 보다 지상고가 낮은 전기자동차.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력축과 제 1 카운터축과 제 2 카운터축 각각은 베어링을 통해 기어 케이스에 지지되는 전기자동차.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차축은 상기 모터를 관통하게 배치되는 전기자동차.
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