KR20160060675A - 차량 견인 장치 및 차량 견인 장치를 포함하는 차량 - Google Patents

차량 견인 장치 및 차량 견인 장치를 포함하는 차량 Download PDF

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Abstract

모터 및 트랜스미션을 포함하는 유형의, 주로 육상 차량을 위한, 차량 견인 장치로서, 모터는 바람직하게는 전기 모터와 같이 축 회전되고, 모터 회전은 트랜스미션의 1차 샤프트와 동일 평면에 있으며 동시작용관계에 있고, 차례로, 1차 샤프트는 출력 샤프트에 대해 동축이며, 출력 샤프트가 1차 샤프트를 가로지르고 1차 샤프트의 단부를 넘어 연장되는, 차량 견인 장치.

Description

차량 견인 장치 및 차량 견인 장치를 포함하는 차량{VEHICLE TRACTION DEVICE AND VEHICLE INCORPORATING SAME}
발명의 명칭에 의해 나타나는 바와 같이, 본 발명의 주제는, 모터 및 트랜스미션을 포함하는 유형의, 주로 육상 차량을 위한, 차량 견인 장치에 관한 것이며, 모터는 바람직하게는 전기 모터에서와 같이 동축 회전되고, 모터의 회전 샤프트는 트랜스미션의 1차 샤프트와 동일 평면에 있고 동시작용관계(concurrent)에 있다.
차례로, 상기 1차 샤프트는 출력 샤프트와 동축 상태에 있으며, 출력 샤프트가 1차 샤프트를 가로지르고 1차 샤프트의 단부를 넘어 연장된다.
1차 샤프트는 그것이 모터의 회전 샤프트에 연결되기 때문에 모터로부터 힘을 수취하는 구성요소인 것으로 간주되며, 출력 샤프트는 트랜스미션을 통해 구동 차륜 또는 차륜들에 연결되는 구성요소인 것으로 간주된다.
본 발명은 차량 분야에서 적용될 수 있다.
전기 모터는 특히 육상 차량을 포함하지만 이에만 한정되지는 않는 모든 유형의 차량에 점증적으로 사용되고 있다.
전기 모터의 사용의 주요 단점 중 하나는 일반적으로 대형이며 무거운 배터리에 대한 필요성이다.
3 개 이상의 차륜을 갖는 육상 차량에서, 중량은 안정성에 크게 영향을 주지 않으면서 다양한 방식으로 분배될 수 있고 배터리를 수용할 충분한 공간이 있기 때문에 이러한 문제는 중요하지 않다. 그러나, 현재, 전기 모터는, 배터리의 중량 및 위치와 전기 모터의 회전 샤프트의 위치가 전기 모터의 사용을 방해하기 때문에, 2-륜 차량에서는 거의 사용되지 않는다.
2-륜 차량이 직면하는 다른 문제는, 트랜스미션을 복잡화시키고 트랜스미션 체인에 장력 및 과부하를 발생시키는 후륜 서스펜션의 요동이다.
스페인 실용신안 ES1076136U는 전기 모터사이클을 위한 요동 기어박스에 관한 것이다. 그러나, 상기 요동 기어박스는 전기 모터의 회전 샤프트가 모터사이클의 서스펜션의 요동아암의 회전 샤프트에 대해 평행할 것, 즉 후륜의 회전 축선에 대해 평행할 것을 필요로 한다. 그러므로, 모터 중량 분배는 차량의 양 측에서 필연적으로 불균일해지며, 이는 잠재적으로 차량의 안정성에 영향을 준다.
한편, 기어휠, 풀리 및 트랜스미션을 통한 다양한 샤프트에의 측방 연결은 상당한 공간을 필요로 하며, 이는 배터리에 이용될 수 있는 공간을 제한한다.
유럽 특허 EP2236338은 하이브리드 차량을 기재하며, 이 하이브리드 차량에서는 차량에 통합된 전기 모터는 그 회전 샤프트가 그 운동 방향으로 차체를 가로지르도록 배치되고, 상술한 부하 문제를 동반한다.
유럽 특허 EP2168861은 모터가 요동 요소에 고정되는 전기 모터사이클에 관한 것이다. 이 경우, 모터 회전 샤프트는 또한 차체를 가로지른다.
기어박스와 관련하여, 방대한 특허 문헌이 있지만, 이중 어느 것도 본 발명의 기어박스의 주요 요소를 포함하는 것으로 보이지 않는다.
상기 단점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적물인 차량 견인 장치는 이하를 포함한다:
모터, 바람직하게는 전기 모터.
모터의 회전 샤프트와 동일 평면에 있고 동시작용관계에 있는 1차 샤프트로서, 2개의 상기 샤프트는 서로 결합되고, 1차 샤프트는 모터로부터 힘을 직접적으로 수취하는, 1차 샤프트.
다른 선택사항들 중 체인, 벨트 풀리 또는 카르단(cardan) 샤프트를 갖는 기어휠을 통해 모터로부터 구동 차륜 또는 차륜들에 힘을 전달하는 출력 샤프트.
1차 샤프트는 출력 샤프트에 대해 동축이며, 출력 샤프트는 상기 1차 샤프트를 축방향으로 가로지른다.
간단한 실시형태에서, 1차 샤프트 및 출력 샤프트는 영구적으로 함께 회전하며 단일 부품으로 만들어질 수 있다.
본 발명은 모든 유형의 차량에 적용가능하며 특히 2-륜 차량에 매우 적합하다. 결과적으로, 본 발명은 상기 장점이 보다 명확하게 나타나는 상기 2륜 차량에 중점을 두고 설명된다.
제안된 발명에서, 모터의 회전 샤프트 및 트랜스미션의 1차 샤프트는 동일 평면에 있고 동시작용관계에 있다. 상기 2개의 샤프트 사이의 각도는 다양한 실시형태에서 상이할 수 있다.
따라서, 1차 샤프트에 대한 모터의 위치는 다양한 실시형태에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 다른 선택사항들 중, 하나의 모터, 동일한 1차 샤프트에 작용하는 V 배치의 2개의 모터, 또는 병렬의 2개의 모터, 또는 2개의 대향하는 모터를 갖는 다른 견인 시스템이 고려될 수 있다.
설명된 바와 같이, 간단한 실시형태에서, 견인 시스템은, 전기 모터의 성능이 기어 변경을 용이하게 하기 때문에, 기어 변경 요소를 포함하지 않을 수 있다.
전기 모터는 750 RPM으로부터 1500 RPM까지 그 최대 값에 가까운 토크(거의 80%)를 발생시키고 1500RPM으로부터 3000RPM까지 최대 토크를 발생시키지만, 이 지점을 넘어가면 최대 회전수 상황에 이르기까지 토크는 하락하기 시작한다.
이러한 거동으로 인해, 단일 기어를 사용하는 것이 가능한 것으로 고려되지만, 토크는 높은 회전수에서 급격하게 떨어지므로, 3000 RPM을 넘어가는 최대 속도는 매우 작은 가속에 의해 달성되며, 최대 속도는 느리게 도달된다.
이러한 특징은 적어도 하나의 추가적인 기어의 사용을 권고하여, 스탠딩 스타트로부터 또는 저속에서 제1 기어가 최대 속도의 절반까지 우수한 가속을 제공하고, 제2 기어는 결합될 때 차량의 관성 및 향상된 토크 출력을 사용하여 모터의 회전수를 감소시키고 더 빠른 속도를 달성하게 한다.
이러한 목적을 위해, 본원에 기재된 본 발명 목적물에는 기어 시프트가 제공되고, 기어 시프트는,
모터 회전 샤프트가 일부 결합 요소를 통해 직접적으로 작용되는 샤프트로서 이해되는 1차 샤프트,
상기 1차 샤프트에 영구적으로 결합되는 적어도 하나의 2차 샤프트,
1차 샤프트와 동축인 출력 샤프트로서, 출력 샤프트는 1차 샤프트를 동축으로 가로지르는, 출력 샤프트를 포함한다.
하나의 샤프트가 다른 것을 가로지르는 이러한 2개의 동축 샤프트의 배치는 샤프트의 결합 및 해방 동작에서의 샤프트의 종방향 변위를 방지하여, 특히 출력 샤프트의 길이와 관련한 공간 요건을 감소시키고 따라서 트랜스미션의 전체 폭을 감소시킨다.
2-륜 차량의 경우와 같이 요동아암을 갖는 차량에서, 앞서 설명된 바와 같이 동축인 1차 샤프트 및 출력 샤프트의 양자 모두는 서스펜션의 요동아암의 샤프트에 대해서도 동축이며, 이러한 위치는 트랜스미션의 감소된 폭 때문에 채용될 수 있으며, 이에 의해 예를 들어 체인에 있어서의 장력 변화로 인한 트랜스미션 마모를 방지한다.
위에서 설명된 바와 같이, 1차 및 2차 샤프트는 영구적으로 결합된다.
제2 기어(직접 구동)가 사용되는 경우, 출력 샤프트는 2차 샤프트가 그 운동을 임의의 다른 샤프트에 전달하지 않는 상태에서 자유롭게 회전하도록 1차 샤프트에 결합된다.
제1 기어가 사용되는 경우, 2차 샤프트 또한 출력 샤프트에 결합된다.
기어 변경은, 출력 샤프트가 1차 또는 2차 샤프트 중 어느 것에 결합되는 지의 여부에 의존할 것이고, 서보모터와 같은 전기 장치의 보조에 의해 또는 기계적인 작용에 의해 수동적으로 또는 자동적으로 실행될 수 있다.
기어박스는, 적절한 경우에 출력 샤프트에 결합되는, 서로 상이한 비를 갖는 평행한 샤프트를 사용하는 추가적인 기어를 포함할 수 있다.
위에서 기재된 바와 같은 견인 시스템은 더 높은 위치에서 그리고 본질적으로 수직 회전 샤프트와 함께 모터를 배치하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 상기 회전 샤프트는 요동아암 샤프트 및 출력 샤프트에 대해 동축인 1차 샤프트에 작용한다. 이러한 방식에 있어서, 모터의 전방에는 차량 배터리를 수용하기 위한 충분한 공간이 남게 된다.
모터의 다양한 가능한 위치의 대부분에서, 상기 모터의 측부 중 하나는 운동 방향을 향하고 있으므로, 전형적으로 모터의 회전 샤프트에 대해 종방향으로 배치되는 환기 핀의 유효성이 제한된다.
모터가 작용하고 있을 때의 공기의 냉각 작용을 최적화하기 위해서, 본 발명은 모터의 회전 샤프트에 대해 횡방향인 다수의 냉각 핀을 포함하므로, 차량이 운동하고 있을 때 냉각 핀 사이로의 공기의 통과를 향상시킨다.
도 1은 모터(1) 및 트랜스미션(9)을 포함하는 견인 시스템의 사시도를 도시하며, 여기서 모터의 회전 샤프트(2)는 피니언 기어(6)를 통해 모터로부터 구동 차륜 또는 차륜들에 힘을 전달하는 출력 샤프트(4)에 대해 동축인 1차 샤프트(3)에 결합 수단(5)을 통해 결합된다. 도 1은 또한 1차 샤프트에 영구적으로 결합되는 2차 샤프트(7) 및 모터 회전 샤프트에 대해 횡방향인 냉각 핀(13)을 도시한다.
도 2는 모터(1) 및 트랜스미션(9)을 포함하는 견인 시스템의 입면 단면도를 도시하며, 모터의 회전 샤프트(2)는 모터의 힘을 피니언 기어(6)를 통해 구동 차륜 또는 차륜들에 전달하는 출력 샤프트(4)에 대해 동축인 1차 샤프트(3)에 결합 수단(5)을 통해 결합된다. 도 2는 또한 1차 샤프트에 영구적으로 결합되는 2차 샤프트(7)를 도시한다.
도 3은 2-륜 차량(8)에 설치된 견인 장치를 도시하며, 이 견인 장치는 모터(1)가 트랜스미션(9) 위에 수납되어, 배터리(10)를 배치하기 위한 충분한 공간을 남겨두도록 하는 배치를 가능하게 한다.
도 4는 배터리가 제거된 2-륜 차량에 설치된 견인 장치의 확대도를 도시하고, 냉각 핀(13)을 갖는 모터(1), 트랜스미션(9), 및 도시되지 않은 1차 샤프트 및 출력 샤프트에 대해 동축인 요동아암(11)을 보여주고 있으며, 덮어져 있는 출력 샤프트의 피니언 기어(6)로부터 구동 차륜에 힘을 전달하는 체인(12)을 도시하고 있다.
도 5는 V형태로 배치된 2개의 모터를 포함하는 장치의 실시형태의 일례를 도시한다.
도 6은 병렬로 배치된 2개의 모터를 포함하는 장치의 실시형태의 일례를 도시한다.
도 7은 서로 대향하여 배치된 2개의 모터를 포함하는 장치의 실시형태의 일례를 도시한다.
도 5, 도 6 및 도 7에서, 냉각 핀은 트랜스미션 및 모터 그 자체의 양자 모두를 덮는다.
본 발명의 실시형태를 단지 예시로서 그리고 비제한적인 의미로 아래에서 설명한다.
본원에 제안된 실시형태에 따른 차량 견인 장치는,
1. 전기 모터(1),
2. 2-속 기어박스를 포함하는 트랜스미션 요소(9)를 포함하고, 2속 기어 박스는,
· 모터의 회전 샤프트(2)와 동일 평면에 있으며 동시작용관계에 있는 1차 샤프트(3)로서, 모터(1)는 트랜스미션 요소(9) 위에 배치되는, 1차 샤프트(3),
· 상술한 1차 샤프트(3)에 대해 동축인 출력 샤프트(4)로서, 1차 샤프트(3)는 출력 샤프트(4)를 부분적으로 둘러싸는, 출력 샤프트(4),
· 차례로, 본 경우에는 2-륜 차량인 차량(11)의 요동아암(11)의 샤프트에 대해 동축인 1차 샤프트(3) 및 출력 샤프트(4),
· 적용가능한 경우, 1차 샤프트의 운동을 출력 샤프트에 연동시키는 결합 요소,
· 1차 샤프트(3)에 영구적으로 결합되는 2차 샤프트(7),
· 적용가능한 경우, 2차 샤프트(7)를 출력 샤프트(4)에 결합시키는 요소,
· 피니언 기어(6)를 포함하는 출력 샤프트(4)의 운동을 본 경우에 있어서 후륜인 구동륜에 전달하는, 본 경우에 있어서 체인(12)인 요소를 포함한다.
위에서 설명된 바와 같이, 모터(1)는 트랜스미션 요소(9) 위에 배치되어, 전방에 배터리를 배치하기 위한 충분한 공간을 남긴다.
출력 샤프트(4)를 요동아암(11)의 샤프트와 동축이 되게 함으로써, 출력 샤프트(4)와 구동륜의 액슬과의 사이의 거리가 일정하게 유지됨에 따라, 체인(12)과 같은 트랜스미션 요소에 있어서의 부하를 감소시킨다.
기어와 관련하여, 기어박스는 이하와 같이 작동한다.
제2 기어에서, 1차 샤프트(3) 및 출력 샤프트(4)는 함께 결합되고 회전하는 한편, 2차 샤프트(7)는 1차 샤프트(3)에 영구적으로 결합되고 또한 회전하지만 1차 샤프트의 운동을 임의의 다른 샤프트에 전달하지 않는다.
제1 기어에서, 2차 샤프트(7)는, 2차 샤프트(7)에 결합되기 전에 1차 샤프트(3)로부터 결합해제되는 출력 샤프트(4)에 결합된다.
샤프트 사이의 회전 속도의 차이는 기어휠 및 피니언 기어의 캐스케이드(cascade)에 의해 달성된다.
샤프트는 자동적으로 또는 수동적으로 결합 및 결합해제될 수 있고, 이것이 수동으로 행해지는 경우 서보모터에 의해 또는 기계적인 시프트에 의해 보조될 수 있다.
설명된 것 이외에 수많은 다른 가능한 실시형태가 있다. 모터의 배치와 관련한 한가지 예가 도 5 내지 도 7에 도시되어 있으며, 모터를 포함하는 차량의 유형과 관련한 많은 선택사항이 또한 있다.
모터 및 트랜스미션의 냉각을 보조하기 위해서, 냉각 핀(13)이 모터의 회전 샤프트에 대해 횡방향으로 통합되어 배치되었으며, 따라서 공기가 차량의 운동에 의해 도움을 받아 핀을 통해 용이하게 지나가게 된다.

Claims (7)

  1. 차량 견인 장치에 있어서,
    1. 적어도 하나의 모터(1),
    2. 트랜스미션 요소를 포함하고, 트랜스미션 요소는,
    a. 모터 회전 샤프트(2)에 대해 동일 평면에 있으며 동시작용관계에 있는 1차 샤프트(3),
    b. 1차 샤프트(3)와 모터 회전 샤프트(2)와의 사이의 결합 요소(5),
    c. 1차 샤프트에 대해 동축인 출력 샤프트(4),
    d. 1차 샤프트(3) 및 출력 샤프트(4)의 회전을 일시적으로 또는 영구적으로 연동시키기 위한 수단,
    e. 출력 샤프트(4)의 회전을 차량의 구동 요소에 전달하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    · 1차 샤프트에 대해 동축이며 1차 샤프트에 대해 독립적인 출력 샤프트(4)로서, 출력 샤프트(4)는 1차 샤프트(3)를 가로지르고 1차 샤프트(3)의 단부를 넘어 연장되는, 출력 샤프트(4),
    · 1차 샤프트에 결합되는 적어도 하나의 2차 샤프트(7),
    · 1차 샤프트 및 출력 샤프트를 결합하기 위한 수단,
    · 2차 샤프트 및 출력 샤프트를 결합하기 위한 수단,
    · 1차 샤프트 및 출력 샤프트를 결합하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 출력 샤프트, 1차 샤프트, 및 요동아암 샤프트는 동축인 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모터는 트랜스미션 요소 위의 위치를 점유하는 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모터는 전기 모터인 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모터의 회전 샤프트에 대해 횡방향으로 배치되는 일련의 냉각 핀(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 견인 장치.
  7. 제1항 내지 제6항에서 설명된 견인 장치를 포함하는 차량.
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