KR20220169102A - 3륜 전기 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터로 구동되는 동력전달장치가 구비된 3륜 전기 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 환경에 따라 인휠모터의 구동 방식 또는 체인구동 방식을 선택하여 교체할 수 있는 3륜 전기 자동차에 관한 것이다.

Description

3륜 전기 자동차 {3 wheel electric vehicle}
본 발명은 모터로 구동되는 동력전달장치가 구비된 3륜 전기 자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 환경에 따라 인휠모터의 구동 방식 또는 체인구동 방식을 선택하여 교체할 수 있는 3륜 전기 자동차에 관한 것이다.
근래 환경문제에 대한 관심이 높아짐에 따라 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 EV(electric vehicle) 즉, 전기자동차가 주목받고 있다.
배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못하다가 최근 공해문제가 심각해지면서 다시 활발한 개발이 이루어지고 있다.
또한, 내연기관을 이용하는 자동차와 달리, 공해물질을 전혀 배출하지 않고, 소음이 적다는 장점이 있으나, 배터리의 무거운 중량과 제한적인 수명, 충전에 소요되는 시간, 짧은 항속거리 등이 문제가 되어, 골프장이나 놀이공원과 같은 제한된 시설에서만 사용되었으나, 배터리의 성능이 향상되면서 점차 보편화가 이루어지는 추세이다.
이러한 전기자동차는 환경과 관련된 친환경자동차의 대표적인 주자로서 에너지 효율이 다른 친환경 자동차보다 우수한 것으로 알려져 있기 때문에 최근에는 차체의 경량화를 위해 한쌍의 전륜(front wheel)과 하나의 후륜(rear wheel)을 가지는 3륜 전기자동차가 차세대 자동차로 연구되고 있다.
그러나, 3륜으로 구성된 전기 자동차는 후륜에 인휠모터를 사용하여 구동력을 제공하는 방식이 주로 사용되었으나, 인휠모터의 출력의 한계와 내구성 등의 문제로 인해 사용에 상당한 제약이 있었다.
따라서, 3륜으로 구성된 전기자동차의 사용 환경에 따라 인휠모터, 또는 체인구동 방식을 사용자가 선택하여 범용적으로 사용이 가능한 프레임을 갖는 3륜 전기 자동차의 개발이 필요한 실정이다.
1. 등록특허공보 제10-0964348호 '3륜 전동스쿠터' (등록일자 2010.06.09) 2. 등록특허공보 제10-1164111호 '3륜 전기자동차' (등록일자 2012.07.03)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사용환경에 따라 후륜휠의 구동방식을 인휠모터 구동방식과, 체인스프라켓 구동방식 중 어느 하나의 구동방식으로 선택하여 사용할 수 있는 3륜 전기 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 3륜 전기 자동차는 프레임(100); 상기 프레임(100)의 전방과 후방에 각각 형성되는 한 쌍의 전륜휠(200)과 단일의 후륜휠(300); 상기 전륜휠(200)과 연결되어 상기 전륜휠(200)의 조향을 제어하는 핸들(410)과 완충기능을 갖는 서스펜션부(420)를 포함하는 조향부(400); 상기 프레임(100)의 후방에 탈부착되며, 상기 후륜휠(300)에 구동력을 제공하는 구동부(500); 와 상기 구동부(500)에 전력을 공급하는 배터리부(600); 를 포함하되, 상기 구동부(500)는 상기 배터리부(600)와 연결되며, 상기 후륜휠(300)의 내측에 구비되는 인휠모터(511)를 포함하는 제1 구동수단(510);과 상기 후륜휠(300)과 일체로 회전하는 스프라켓(521)과 상기 배터리부(600)로부터 전력을 인가받아 회전하는 구동모터(522) 및 상기 스프라켓(522)과 구동모터(521)를 연결하는 연결체인(523)을 포함하는 제2 구동수단(520) 중 어느 하나로 교체되어 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프레임(100)은 상기 배터리부(600)와 상기 구동모터(522)가 안착되는 구동부하우징(111)이 형성되는 베이스프레임(110); 상기 베이스프레임(110)의 일측에 형성되며, 상기 조향부(400)를 고정하는 전륜프레임(120); 상기 베이스프레임(110)의 타측에 형성되어 상기 후륜휠(300)의 일부를 감싸는 후륜프레임(130); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 상기 프레임(100)은 일단이 상기 베이스프레임(110)의 타측에 상하방향으로 회전되도록 결합되며, 타단이 상기 후륜휠(300)이 체결되는 휠프레임(140);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 상기 프레임(100)의 하단에는 상기 구동부(500)와 배터리부(600)를 상기 프레임(100)의 하단에서 감싸는 하부커버(700);가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 상기 프레임(100)의 외측을 감싸는 외부커버(800);가 더 구비되되, 상기 외부커버(800)는 전륜프레임(120)의 상측을 감싸는 전방커버(810); 상기 후륜휠(300)의 양측과 상기 구동부(500)가 외부에 노출되는 것을 방지하도록 후륜프레임(130)에 장착되는 후방커버(820); 상기 베이스프레임(110)의 좌우측에 각각 형성되며, 상기 전방커버(810)과 후방커버(820)를 연결하는 한 쌍의 측판커버(830); 상기 측판커버(830)와 상기 전방커버(810) 사이에 형성되어 상기 한 쌍의 전륜휠(200)의 일부를 감싸는 휠커버(840);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 프레임의 별도의 가공없이 인휠모터와 체인스프라켓 구동방식 중 하나를 선택하여 구동력을 제공 받을 수 있고, 배터리부의 착탈과정의 간편함과 프레임의 경량화를 통해 이동거리 증가 및 주행 안전성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
도 1 은 본 발명의 전체적인 모습을 나타낸 사시도.
도 2 는 본 발명의 주요구성을 나타낸 분해사시도.
도 3 은 본 발명의 제1 구동수단과 제2 구동수단이 장착된 일실시예를 나타낸 측면도.
도 4 는 본 발명의 조향부를 나타내기 위한 측면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 3륜 전기 자동차의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 본 발명은 프레임(100), 전륜휠(200)과 후륜휠(300), 조향부(400) 및 구동부(500)와 배터리부(600)를 포함한다.
프레임(100)에는 운전자가 안착되며, 전후방향으로 거리가 조절되는 시트(101)가 구비된다.
도 4 를 참조하면 전륜휠(200)은 프레임(100)의 전방에 구비되며, 한 쌍으로 구성된다. 그리고, 후륜휠(300)은 프레임(100)의 후방에 구비되어 하나, 즉, 단일로 구성된다. 이로 인해 본 발명은 3륜 구동휠로 주행하는 자동차이다.
그리고, 조향부(400)는 전륜휠(200)과 연결되어 전륜휠(200)의 좌우 조향을 제어할 수 있다. 즉, 조향부(400)와 연결되는 핸들(410)은 회전에 의하여 전륜휠(200)이 좌 또는 우로 회전하여 차량의 진행방향을 제어한다.
조향부(400)는 전륜휠(200)과 연결되어 전륜휠(200)로부터 전달되는 노면의 충격을 완충시킬 수 있는 서스펜션(420)을 더 포함하여 시트에 안착된 운전자에게 주행의 편안함을 제공할 수 있다.
그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 조향부(400)는 주행속도를 감속시켜주는 제동부를 더 포함할 수 있다. 조향부(400)는 차량의 공지된 조향장치에 해당할 수 있다.
구동부(500)는 후륜휠(300)과 연결되어 후륜휠(300)에 구동력을 제공해주는 구성에 해당하며, 프레임(100)의 후방에 탈부착될 수 있다.
배터리부(600)는 구동부(500)에 전력을 공급하는 수단으로, 리튬이온(lithium ion battery), 리튬폴리머(lithium polymer batteries) 배터리 팩에 해당할 수 있으며, 상기의 배터리 종류에 한정하지 않는다.
도 3 을 참조하면 본 발명의 구동부(500)는 배터리부(600)와 연결되는 제1 구동수단(510)과 제2 구동수단(520) 중 어느 하나로 교체되어 사용될 수 있다. 제1 구동수단(510)은 평지에서 사용하는 경우, 제2 구동수단(520)은 언덕 주행과 가속 및 최대 속도를 필요로 하는 경우에 사용될 수 있다. 즉, 구동부(500)를 제1 및 제2 구동수단(510,520) 중 어느 하나로 선택한 후 장착하여 사용할 수 있어 주행환경과 사용조건에 대응할 수 있는 장점이 있다.
제1 구동수단(510)은 후륜휠(300)의 내측에 형성되는 인휠모터(511)를 포함한다. 인휠모터(511)는 후륜휠(300) 내부에 구동이 이루어질 수 있는 인휠모터(In-Wheel Motor)시스템에 해당한다.
제2 구동수단(520)은 스프라켓(521)과, 구동모터(522) 및 연결체인(523)으로 구성될 수 있다. 스프라켓(521)은 후륜휠(300)의 측면에 형성되며, 후륜휠(300)과 일체로 회전한다. 구동모터(522)는 배터리부(600)로부터 전력을 인가받아 구동력발생시키도록 회전하는 모터에 해당한다. 구동모터(522)는 AC 또는 DC모터에 해당할 수 있으며 이에 한정하지 않는다. 구동모터(522)에는 스프라켓(521)과 동일한 직경 또는 작은 직경을 갖는 모터스프라켓(524)이 장착되어 구동모터(522)의 회전력을 전달받아 회전한다. 연결체인(523)은 스프라켓(521)과 모터스프라켓(524)를 상호 연결한다. 연결체인(523)은 스프라켓(521), 모터스프라켓(524)과 맞물리는 V벨트 또는 체인(chain)에 해당할 수 있다.
도 2 및 도 3 을 참조하면 프레임(100)은 베이스프레임(110), 전륜프레임(120), 후륜프레임(130)을 포함한다.
베이스프레임(110)은 소정의 직경을 갖는 사각파이프 형상의 각관이 연결되면서 사각틀 형상을 구성하고, 중앙 또는 일측에 배터리부(600)와 구동부(500)의 구동모터(522)가 안착 및 수용될 수 있는 구동부하우징(111)이 형성된다. 구동부하우징(111)의 내부공간은 배터리부(600)와 구동모터(522)를 서로 분리하여 수용할 수 있도록 구획되어 형성될 수 있다. 그리고, 구동부하우징(111)에 안착되어 고정된 배터리부(600)는 교체가 용이한 구조를 채택하여 적용할 수 있다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면 전륜프레임(120)은 베이스프레임(110)의 일측으로부터 연장되어 베이스프레임(110)과 일체를 이루도록 형성되며, 조향부(400)가 전륜프레임(120)에 견고하게 고정 장착된다. 그리고, 전륜프레임(120)의 좌우측에는 한 쌍의 전륜휠(200)이 각각 장착될 수 있다.
후륜프레임(130)은 베이스프레임(110)의 타측에 형성되며 베이스프레임(110)과 일체를 이룬다. 그르고, 후륜프레임(130)은 베이스프레임(110)의 타측으로부터 일정각도 경사를 이루며 일정거리 상방향으로 연장되고, 이후 수평방향으로 연장되는 형상을 이루면서 후륜휠(300)의 가장자리의 일부를 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.
도 3 을 참조하면 프레임(100)은 휠프레임(140)을 더 포함할 수 있다. 휠프레임(140)의 일단은 휠프레임(140)이 상하방향으로 회전될 수 있도록 베이스프레임(110)의 타측에 힌지결합될 수 있다. 휠프레임(140)의 타단에는 후륜휠(300)이 회전되도록 체결된다. 휠프레임(140)은 후륜휠(300)의 좌우측을 각각 지지할 수 있도록 서로 대칭을 이루는 한 쌍으로 구성될 수 있다.
이때, 휠프레임(140)과 후륜프레임(130)에 각각 연결되는 후륜서스펜션(150)이 더 구비될 수 있다. 후륜서스펜션(150)으로 인해 노면으로부터 후륜휠(300)로 전달되는 충격을 완충시켜 주행시 운전자에게 편안함을 제공할 수 있다.
도 2 를 참조하면 프레임(100)의 하단을 감싸는 하부커버(700)가 더 구비될 수 있다. 하부커버(700)가 설치되면서 배터리부(600)와 구동모터(522)로 이물질 등이 유입되는 것을 차단해줄 수 있으며, 무엇보다 베이스프레임(110)의 가장자리를 견고하게 지지해줄 수 있어 베이스프레임(110)의 뒤틀림, 비틀림 등을 지지해줄 수 있다.
도 1 및 도 2 를 참조하면 프레임(100)의 외측을 감싸는 외부커버(800)가 더 구비된다. 외부커버(800)는 합성수지 또는 얇은 금속판 등으로 제작될 수 있다.
외부커버(800)는 전방커버(810), 후방커버(820) 및 측판커버(830)와 휠커버(840)를 포함한다. 전방커버(810)는 전륜프레임(120)의 상측을 감싸는 형태로 제작되어 전륜프레임(120)과 결합된다. 그리고, 후방커버(820)는 전방커버(810)와 대칭을 이루면서 후륜휠(300)의 양측과 구동부(500)가 외부에 노출되는 것을 방지하도록 후륜프레임(130)에 장착된다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이 후륜커버(820)는 점차적으로 그 단면적이 작아지는 형상을 가질 수 있으며 이는 시각적인 효과와 더불어 공기의 흐름을 고려하여 후륜커버(820)의 형상을 설계하였다.
측판커버(830)는 베이스프레임(110)의 좌우측에 각각 형성되면서 전방커버(810)과 후방커버(820)를 연결한다. 즉, 측판커버(830)는 좌우대칭을 이루는 한 쌍으로 구성되며, 좌우측 어느 하나의 측판커버(830)는 도어로 사용될 수 있도록 전방커버(810)에 일측이 힌지결합될 수 있다.
한편, 측판커버(830)의 상면에는 소정의 완충력을 갖는 측판가드(850)가 더 구비되어 안전성을 확보해줄 수 있다.
휠커버(840)는 한 쌍의 전륜휠(200)의 일부를 감싸도록 측판커버(830)와 전방커버(810) 사이에 형성된다. 휠커버(840)는 전륜휠(200)의 회전으로 인해 외부커버(800)의 내측으로 이물질이 유입되는 것을 차단해줄 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명은 하나의 프레임에서 별도의 가공없이 인휠모터와 체인스프라켓 구동방식 중 하나를 선택하여 구동력을 제공 받을 수 있고, 배터리부의 착탈과정의 간편함과 프레임의 경량화를 통해 이동거리 증가 및 주행 안전성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
100 : 프레임 200 : 전륜휠
300 : 후륜휠 400 : 조향부
500 : 구동부 510 : 제1 구동수단
520 : 제2 구동수단 600 : 배터리부
700 : 하부커버 800 : 외부커버

Claims (5)

  1. 프레임(100);
    상기 프레임(100)의 전방과 후방에 각각 형성되는 한 쌍의 전륜휠(200)과 단일의 후륜휠(300);
    상기 전륜휠(200)과 연결되어 상기 전륜휠(200)의 조향을 제어하는 핸들(410)과 완충기능을 갖는 서스펜션부(420)를 포함하는 조향부(400);
    상기 프레임(100)의 후방에 탈부착되며, 상기 후륜휠(300)에 구동력을 제공하는 구동부(500); 와 상기 구동부(500)에 전력을 공급하는 배터리부(600); 를 포함하되,
    상기 구동부(500)는 상기 배터리부(600)와 연결되며, 상기 후륜휠(300)의 내측에 구비되는 인휠모터(511)를 포함하는 제1 구동수단(510); 과
    상기 후륜휠(300)과 일체로 회전하는 스프라켓(521)과 상기 배터리부(600)로부터 전력을 인가받아 회전하는 구동모터(522) 및 상기 스프라켓(522)과 구동모터(521)를 연결하는 연결체인(523)을 포함하는 제2 구동수단(520) 중 어느 하나로 교체되어 사용되는 것을 특징으로 하는 3륜 전기 자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임(100)은 상기 배터리부(600)와 상기 구동모터(522)가 안착되는 구동부하우징(111)이 형성되는 베이스프레임(110);
    상기 베이스프레임(110)의 일측에 형성되며, 상기 조향부(400)를 고정하는 전륜프레임(120);
    상기 베이스프레임(110)의 타측에 형성되어 상기 후륜휠(300)의 일부를 감싸는 후륜프레임(130); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 3륜 전기 자동차.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임(100)은 일단이 상기 베이스프레임(110)의 타측에 상하방향으로 회전되도록 결합되며, 타단이 상기 후륜휠(300)이 체결되는 휠프레임(140); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3륜 전기 자동차.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임(100)의 하단에는 상기 구동부(500)와 배터리부(600)를 상기 프레임(100)의 하단에서 감싸는 하부커버(700);가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 3륜 전기 자동차.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임(100)의 외측을 감싸는 외부커버(800);가 더 구비되되,
    상기 외부커버(800)는 전륜프레임(120)의 상측을 감싸는 전방커버(810);
    상기 후륜휠(300)의 양측과 상기 구동부(500)가 외부에 노출되는 것을 방지하도록 후륜프레임(130)에 장착되는 후방커버(820);
    상기 베이스프레임(110)의 좌우측에 각각 형성되며, 상기 전방커버(810)과 후방커버(820)를 연결하는 한 쌍의 측판커버(830);
    상기 측판커버(830)와 상기 전방커버(810) 사이에 형성되어 상기 한 쌍의 전륜휠(200)의 일부를 감싸는 휠커버(840);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 3륜 전기 자전거.
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