KR20230038892A - 전기자동차용 액슬장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 액슬장치에 관한 것으로, 서로 다른 한 쌍의 기어비로 동력을 제공하는 주동력부와, 주동력부와 선택적으로 연결되어 동력을 전달하는 변속부와, 변속부와 연동되어 회전되는 유성기어부와, 유성기어부와 연결되어 동력을 출력하고 하우징부와 선택 연결 가능한 출력부와, 출력부와 맞물리고 바퀴에 동력을 전달하는 전달기어부를 포함하여, 전장을 축소하여 탑재성을 향상시키고 배터리 공간을 확보할 수 있다.

Description

전기자동차용 액슬장치{AXLE ASSEMBLY FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차용 액슬장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동력원인 모터를 탈장착 가능하여, 필요에 따라 출력이 상이한 모터를 선택 적용하여 사용 가능한 전기자동차용 액슬장치에 관한 것이다.
일반적으로 모터를 이용한 전기자동차의 액슬장치(E-Axle)는 모터의 동력이 유성기어 세트를 통하여 트랜스퍼 기어(transfer gear)로 전달되어 액슬 하이포이드 기어(hypoid gear)에 입력이 된다.
즉, 모터로부터 발생되는 구동력은 유성기어를 통하여 액슬 하이포이드 기어로 전달되는데, 2속 또는 3속의 감속 구조가 일반적으로 개발되고 있다.
한편, 종래에는 모터와 유성기어세트가 동축상에 배치되는데, 모터가 차량 전장방향과 평행하게 배치되는 경우, 전장 과대로 트럭류와 같은 차량의 배터리 탑재 공간 확보가 어려운 문제점이 있다. 또한, 동축상에 배치되는 모터를 편리하게 교체하기 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2285360호(2021.07.28 등록, 발명의 명칭: 액슬 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 동력원인 모터를 탈장착 가능하여, 필요에 따라 출력이 상이한 모터를 선택 적용하여 사용 가능한 전기자동차용 액슬장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전기자동차용 액슬장치는: 서로 다른 한 쌍의 기어비로 동력을 제공하는 주동력부; 상기 주동력부와 선택적으로 연결되어 동력을 전달하는 변속부; 상기 변속부와 연동되어 회전되는 유성기어부; 상기 유성기어부와 연결되어 동력을 출력하고, 하우징부와 선택 연결 가능한 출력부; 상기 출력부와 맞물리고, 바퀴에 동력을 전달하는 전달기어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주동력부는 전원이 인가되면 구동되는 주모터부; 상기 주모터부에 연결되어 회전되는 주회전축부; 및 상기 주회전축부에 연결되어 회전되고, 기어비가 상이한 한 쌍의 주기어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변속부는 상기 유성기어부와 연결되는 변속축부; 상기 변속축부에 형성되고, 상기 주기어부와 맞물리는 한 쌍의 변속기어부; 및 상기 변속축부와 연동되고, 상기 변속기어부에 선택적으로 연결되는 변속연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유성기어부는 상기 변속축부에 연결되어 회전되는 선기어부; 상기 선기어부를 감싸는 링기어부; 및 상기 선기어부와 상기 링기어부 사이에 맞물려 회전되는 캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 출력부는 상기 캐리어부와 연결되는 제1출력부; 상기 제1출력부와 연동되는 제2출력부; 및 상기 링기어부와 연결되고, 상기 하우징부와 상기 제1출력부에 선택적으로 연결 가능한 제3출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전달기어부는 상기 제2출력부에 맞물려 회전되는 제1전달기어부; 상기 제1전달기어부와 동축상으로 연결되어 회전되는 제2전달기어부; 및 상기 제2전달기어부와 수직으로 맞물리고, 상기 바퀴에 동력을 전달하는 제3전달기어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 액슬장치는: 상기 출력부에 맞물려 동력을 보조하는 보조동력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기자동차용 액슬장치는 주동력부가 변속부를 통해 유성기어부에 동력을 제공하고, 유성기어부에서 변속된 출력이 출력부를 통해 전달기어부로 전달되어 바퀴를 구동시키므로, 주동력부의 교체 또는 용량 변경이 편리하게 이루어질 수 있고, 필요에 따라 보조동력부를 출력부에 연결시켜 대형 트럭에도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치가 1개의 동력원으로 작동되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치가 2개의 동력원으로 작동되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차용 액슬장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치가 1개의 동력원으로 작동되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치(1)는 주동력부(10)와, 변속부(20)와, 유성기어부(30)와, 출력부(40)와, 전달기어부(50)를 포함한다.
주동력부(10)는 서로 다른 한 쌍의 기어비로 동력을 제공하고, 변속부(20)는 주동력부(10)와 선택적으로 연결되어 동력을 전달한다. 유성기어부(30)는 변속부(20)와 연동되어 회전되고, 출력부(40)는 유성기어부(30)와 연결되어 감속된 동력을 출력한다. 출력부(40)는 하우징부(100)와 선택 연결될 수 있다. 전달기어부(50)는 출력부(40)와 맞물리고, 바퀴(200)에 동력을 전달한다. 일예로, 바퀴(200)는 출력부(40)와 맞물려 동력을 전달받는 바퀴축부(210)와, 바퀴축부(210)에 의해 회전되면서 차량의 주행을 유도하는 바퀴회전부(220)를 포함할 수 있다. 바퀴축부(210)는 차동기어부(230)와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주동력부(10)는 주모터부(11)와, 주회전축부(12)와, 주기어부(13)를 포함한다.
주모터부(11)는 전원이 인가되면 구동되고, 주회전축부(12)는 주모터부(11)에 연결되어 회전되며, 주기어부(13)는 주회전축부(12)에 연결되어 회전된다. 주기어부(13)는 한 쌍으로 이루어지고 기어비가 서로 상이하도록 설계된다.
일예로, 주기어부(13)는 제1주기어부(131)와, 제1주기어부(131)와 기어비가 다른 제2주기어부(132)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변속부(20)는 변속축부(21)와, 변속기어부(22)와, 변속연결부(23)를 포함한다.
변속축부(21)는 유성기어부(30)와 연결되고, 변속기어부(22)는 변속축부에 형성되어 주기어부(13)와 각각 맞물린다. 변속연결부(23)는 변속축부(21)와 연동되고, 변속기어부(22)에 선택적으로 연결된다.
일예로, 변속축부(21)는 주회전축부(12)와 마주보도록 배치되고, 변속기어부(22)를 관통한다. 변속기어부(22)는 제1주기어부(131)와 맞물리는 제1변속기어부(221)와, 제2주기어부(132)와 맞물리는 제2변속기어부(222)를 포함할 수 있다. 변속연결부(23)는 변속축부(21)와 결합된 상태를 유지하고, 변속 신호에 따라 제1변속기어부(221) 또는 제2변속기어부(222)와 맞물려 변속축부(21)로 회전력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어부(30)는 선기어부(31)와, 링기어부(32)와, 캐리어부(33)를 포함한다.
선기어부(31)는 변속축부(21)에 연결되어 회전되고, 링기어부(32)는 선기어부(31)를 감싸는 형상을 하며, 선기어부(31)와 링기어부(32) 사이에 캐리어부(33)가 맞물려 회전된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 출력부(40)는 제1출력부(41)와, 제2출력부(42)와, 제3출력부(43)를 포함한다.
제1출력부(41)는 캐리어부(33)와 연결되고, 제2출력부(42)는 제1출력부(41)와 연동되며, 제3출력부(43)는 링기어부(32)와 연결된다. 제3출력부(43)는 하우징부(100)와 제1출력부(41)에 선택적으로 연결 가능하다.
일예로, 제1출력부(41)는 캐리어부(33)와 결합되어 캐리어부(33)와 연동될 수 있다. 제2출력부(42)는 제1출력부(41)의 중심축에서 연장되고, 변속축부(21)와 동축상에 배치되는 제2출력축부(421)와, 제2출력축부(421)에 결합되어 회전되는 제2출력기어부(422)를 포함할 수 있다. 변속 신호에 따라 제3출력부(43)는 하우징부(100) 또는 제1출력부(41)에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전달기어부(50)는 제1전달기어부(51)와, 제2전달기어부(52)와, 제3전달기어부(53)를 포함한다.
제1전달기어부(51)는 제2출력부(42)에 맞물려 회전되고, 제2전달기어부(52)는 제1전달기어부(1)와 동축상으로 연결되어 회전되며, 제3전달기어부(53)는 제2전달기어부(52)와 수직으로 맞물리고, 바퀴(200)에 동력을 전달한다. 일예로, 제3전달기어부(53)는 바퀴축부(210)와 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치가 2개의 동력원으로 작동되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 보조동력부(60)는 출력부(40)에 맞물려 동력을 보조한다. 주동력부(10)의 모터 동력에 보조동력부(60)의 모터 동력이 추가되면, 대형 트럭의 구동이 가능하다. 그리고, 보조동력부(60)가 상시 구동되어 동력을 제공하면, 주동력부(10)의 변속 과정에서 동력 끊김 현상을 방지할 수 있다.
일예로, 보조동력부(60)는 보조모터부(61)와, 보조회전축부(62)와, 보조기어부(63)를 포함할 수 있다. 보조모터부(61)는 전원이 인가되면 구동되고, 보조회전축부(62)는 보조모터부(61)에 연결되어 회전되며, 보조기어부(63)는 보조회전축부(62)에 연결되어 회전된다. 보조기어부(63)는 제2출력부(42)와 맞물린다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
1단 변속단인 경우, 주동력부(10)가 구동되고, 변속연결부(23)는 제1변속기어부(221)와 맞물리며, 제3출력부(43)는 하우징부(100)와 연결된다. 이로 인해, 주동력부(10)에서 제공되는 회전력에 의해 제1변속기어부(221)와 연동되어 변속축부(21)가 회전되고, 유성기어부(30)와 출력부(40)를 통해 감속된 회전력이 전달기어부(50)에 의해 바퀴(100)로 전달되어 바퀴(100)가 구동될 수 있다. 이때, 보조동력부(60)가 출력부(40)와 기어 결합되도록 맞물려 보조 동력을 제공할 수 있다.
2단 변속단인 경우, 주동력부(10)가 구동되고, 변속연결부(23)는 제2변속기어부(222)와 맞물리며, 제3출력부(43)는 하우징부(100)와 연결된다. 이로 인해, 주동력부(10)에서 제공되는 회전력에 의해 제2변속기어부(222)와 연동되어 변속축부(21)가 회전되고, 유성기어부(30)와 출력부(40)를 통해 감속된 회전력이 전달기어부(50)에 의해 바퀴(100)로 전달되어 바퀴(100)가 구동될 수 있다. 이때, 보조동력부(60)가 출력부(40)와 기어 결합되도록 맞물려 보조 동력을 제공할 수 있다.
3단 변속단인 경우, 주동력부(10)가 구동되고, 변속연결부(23)는 제1변속기어부(221)와 맞물리며, 제3출력부(43)는 제1출력부(41)와 연결된다. 이로 인해, 주동력부(10)에서 제공되는 회전력에 의해 제1변속기어부(221)와 연동되어 변속축부(21)가 회전되고, 유성기어부(30)와 출력부(40)를 통해 감속된 회전력이 전달기어부(50)에 의해 바퀴(100)로 전달되어 바퀴(100)가 구동될 수 있다. 이때, 보조동력부(60)가 출력부(40)와 기어 결합되도록 맞물려 보조 동력을 제공할 수 있다.
4단 변속단인 경우, 주동력부(10)가 구동되고, 변속연결부(23)는 제2변속기어부(222)와 맞물리며, 제3출력부(43)는 제1출력부(41)와 연결된다. 이로 인해, 주동력부(10)에서 제공되는 회전력에 의해 제2변속기어부(222)와 연동되어 변속축부(21)가 회전되고, 유성기어부(30)와 출력부(40)를 통해 감속된 회전력이 전달기어부(50)에 의해 바퀴(100)로 전달되어 바퀴(100)가 구동될 수 있다. 이때, 보조동력부(60)가 출력부(40)와 기어 결합되도록 맞물려 보조 동력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 액슬장치(1)는 주동력부(10)가 변속부(20)를 통해 유성기어부(30)에 동력을 제공하고, 유성기어부(30)에서 변속된 출력이 출력부(40)를 통해 전달기어부(50)로 전달되어 바퀴(100)를 구동시키므로, 주동력부(10)의 교체 또는 용량 변경이 편리하게 이루어질 수 있고, 필요에 따라 보조동력부(60)를 출력부(40)에 연결시켜 대형 트럭에도 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 주동력부 11 : 주모터부
12 : 주회전축부 13 : 주기어부
20 : 변속부 21 : 변속축부
22 : 변속기어부 23 : 변속연결부
30 : 유성기어부 31 : 선기어부
32 : 링기어부 33 : 캐리어부
40 : 출력부 41 : 제1출력부
42 : 제2출력부 43 : 제3출력부
50 : 전달기어부 51 : 제1전달기어부
52 : 제2전달기어부 53 : 제3전달기어부
60 : 보조동력부

Claims (7)

  1. 서로 다른 한 쌍의 기어비로 동력을 제공하는 주동력부;
    상기 주동력부와 선택적으로 연결되어 동력을 전달하는 변속부;
    상기 변속부와 연동되어 회전되는 유성기어부;
    상기 유성기어부와 연결되어 동력을 출력하고, 하우징부와 선택 연결 가능한 출력부; 및
    상기 출력부와 맞물리고, 바퀴에 동력을 전달하는 전달기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주동력부는
    전원이 인가되면 구동되는 주모터부;
    상기 주모터부에 연결되어 회전되는 주회전축부; 및
    상기 주회전축부에 연결되어 회전되고, 기어비가 상이한 한 쌍의 주기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 변속부는
    상기 유성기어부와 연결되는 변속축부;
    상기 변속축부에 형성되고, 상기 주기어부와 맞물리는 한 쌍의 변속기어부; 및
    상기 변속축부와 연동되고, 상기 변속기어부에 선택적으로 연결되는 변속연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유성기어부는
    상기 변속축부에 연결되어 회전되는 선기어부;
    상기 선기어부를 감싸는 링기어부; 및
    상기 선기어부와 상기 링기어부 사이에 맞물려 회전되는 캐리어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 출력부는
    상기 캐리어부와 연결되는 제1출력부;
    상기 제1출력부와 연동되는 제2출력부; 및
    상기 링기어부와 연결되고, 상기 하우징부와 상기 제1출력부에 선택적으로 연결 가능한 제3출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 전달기어부는
    상기 제2출력부에 맞물려 회전되는 제1전달기어부;
    상기 제1전달기어부와 동축상으로 연결되어 회전되는 제2전달기어부; 및
    상기 제2전달기어부와 수직으로 맞물리고, 상기 바퀴에 동력을 전달하는 제3전달기어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 출력부에 맞물려 동력을 보조하는 보조동력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 액슬장치.
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