WO2023238976A1 - 동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량 - Google Patents

동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량 Download PDF

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서광모
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이엠티씨 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device for an electric vehicle and an electric vehicle equipped with the same.
  • the driving force of the drive motor unit is transmitted to the wheels by a two-speed transmission and a power transmission unit, so that power transmission is efficient regardless of the distance between the two-speed transmission and the wheels.
  • It relates to a power transmission device for an electric vehicle that can easily replace and install the drive motor unit, two-speed transmission, and power transmission unit for various electric vehicles, especially electric two-wheeled vehicles, and an electric vehicle equipped with the same.
  • electric two-wheeled vehicles such as electric vehicles, scooters, motorcycles, and bicycles use electricity as fuel, unlike gasoline engines, and use electric motors as a power source, making them zero-emission vehicles with no exhaust gas emissions.
  • a power transmission structure was mainly used to drive the drive wheels by reducing the power generated from the electric motor with a simple reducer, but recently, the power from the electric motor has been transmitted more efficiently to the drive wheels, extending the vehicle's driving range. And research on transmission systems that improve driving performance is actively underway.
  • the conventional two-speed transmission is installed integrally within the wheel or the wheels are integrally connected to the output shaft, so it cannot be applied to a vehicle structure in which the output shaft of the transmission and the wheels are spaced apart, and it cannot be applied to a vehicle structure in which the output shaft of the transmission and the wheels are spaced apart.
  • Patent Document 2 Registered Utility Model Publication No. 20-0324640 (2003.06.14)
  • Patent Document 3 Registered Patent Publication No. 10-1939910 (2019.01.11)
  • the purpose of the present invention is to provide an electric device in which the two-speed transmission and the wheels are separated and the configuration of the two-wheel transmission is simplified, so that not only is miniaturization possible, but power transmission is also efficient and can be easily applied and installed on the frames of various two-wheeled vehicles.
  • the goal is to provide vehicle power transmission systems and electric vehicles equipped with them.
  • It includes a third rotating part in which a third transmission gear is meshed with the transmission gear and a third rotation shaft is integrally connected to the third transmission gear, and the power transmission part is a driving rotor that is connected and installed to rotate integrally with the third rotation shaft. It is configured to include a driven rotor that is connected and installed to rotate integrally with the wheel axis, and a connection body that is connected to the driving rotor and the driven rotor so that the rotational driving force of the driving rotor is transmitted to the driven rotor.
  • the present invention has the effect of transmitting the output of the two-speed transmission to the wheels by the power transmission unit, thereby ensuring stable power transmission regardless of the distance between the two-speed transmission and the wheels.
  • the present invention is made by assembling a modular drive motor part, a two-speed transmission part, and a power transmission part, so that assembly and installation are easy, costs are reduced, miniaturization is possible, and the weight is minimized to improve driving efficiency. It works.
  • the present invention can not only be installed in devices driven by electric drives, such as electric vehicles and electric two-wheeled vehicles, but can also be easily applied to already produced devices.
  • the present invention can be easily applied to already produced electric two-wheeled vehicles without design or structural changes, and has many effects, such as excellent shifting efficiency and stable power transmission and driving through replacement installation.
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing a configuration according to the present invention
  • Figure 2 is an exemplary diagram showing an exploded configuration according to the present invention
  • Figure 3 is another exemplary diagram showing an exploded configuration according to the present invention
  • Figure 4 is an exemplary diagram showing the exploded configuration according to the present invention.
  • Figure 5 is an exemplary diagram showing the configuration of the first rotating part of the two-speed shifting unit according to the present invention
  • Figure 5 is an exemplary diagram showing the assembled state of the first rotating part of the two-speed shifting unit according to the present invention
  • Figure 6 is a diagram showing the second rotating part of the two-speed shifting unit according to the present invention
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing the configuration of the third rotating part of the two-speed transmission according to the present invention
  • Figure 8 is an exemplary diagram showing the installation state of the present invention.
  • the present invention includes a driving motor unit 100; A two-speed transmission unit 200 connected to the drive motor unit 100; It includes a two-speed transmission unit 200 and a power transmission unit 300 connected to the wheels,
  • the two-stage shifting unit 200 is the two-stage shifting unit 200.
  • the low-stage gear 212 of the first rotating unit 210 is engaged with the first transmission gear 222, the high-stage gear 213 is engaged with the second transmission gear 223, and the first and second transmission gears 222 and 223 are engaged.
  • It includes a third rotation unit 230 in which a third transmission gear 232 is meshed with the second transmission gear 223 of the second rotation unit and a third rotation shaft 231 is integrally connected to the third transmission gear 232.
  • the power transmission unit 300 The power transmission unit 300,
  • the drive motor unit 100 generates power, and as shown in FIGS. 1 and 8, it is fixedly installed on the two-speed transmission unit 200 or is attached to the first rotation shaft 211 of the two-speed transmission unit 200. It can be fixedly installed on a separate vehicle frame 500 to be axially coupled.
  • the two-speed transmission unit 200 includes a first rotating unit 210, a second rotating unit 220, a third rotating unit 230, and first, second, and third rotating units (210, 220, 230).
  • ) includes a housing portion 240 installed to prevent the inflow of foreign substances into the housing.
  • the first rotating unit 210 is rotated integrally with the first rotating shaft 211, through which the driving force of the driving motor unit 100 is transmitted, and the first rotating shaft 211.
  • a one-way clutch 214 that is connected and installed, a low gear 212 that is integrally connected to one side of the one-way clutch 214 and is supported by a bearing on the first rotation shaft 211, and an end of the first rotation shaft 211. It includes a shift clutch 215 connected to and a high gear 213 connected to the shift clutch 215 and supported by a bearing on the first rotation shaft 211,
  • the low-stage gear 212 is meshed with the first transmission gear 222 of the second rotation unit, and the high-stage gear 213 is meshed with the second transmission gear 223 of the second rotation unit to provide the driving force of the drive motor unit 100. It is configured to be transmitted to the second rotating part 20 through the first rotating part 210.
  • first rotation shaft 211 is coupled to the drive motor unit 100, the other side is connected to the shift clutch 215, and is supported on a bearing so as to be rotatable within the housing unit 240.
  • the first rotation shaft 211, the drive motor unit 100, the second rotation shaft 221, and the shift clutch 215 may be connected and installed through a shaft coupling, for example, a spline shaft coupling, so that rotational force is transmitted.
  • the one-way clutch 214 transmits the one-way rotation force (forward rotation force) of the first rotation shaft 211 caused by the driving force of the drive motor unit 100 to the low gear 212, as shown in FIGS. 4 and 5.
  • the clutch boss 214a is keyed and rotated integrally with the first rotation shaft 211
  • the clutch plate 214d is integrally coupled to the low gear 212
  • the clutch plate 214d is bolted to the clutch plate 214d. It includes a clutch rotating body (214b) and a plurality of rollers (214c) disposed between the clutch boss (214a) and the clutch rotating body (214b).
  • the roller 214c simultaneously contacts (constrains) the clutch boss 214a and the clutch rotating body 214b. ), the first rotation shaft 211, the clutch boss 214a, and the clutch rotation body 214b are rotated as one body, and the rotational force of the first rotation shaft 211 is transmitted to the clutch plate 214d to which the low gear 212 is connected. It operates to deliver,
  • the low gear 212 is formed integrally with the gear boss 212a, which is integrally fixed to the clutch plate 214d of the one-way clutch, and is provided with teeth on the outer surface, and the first rotation shaft 211 ), including a gear body (212b) supported by a bearing 216,
  • the bearing 216 may be a roller bearing or a ball bearing, but is preferably a roller bearing.
  • the shift clutch 215 is for transmitting the rotational force of the first rotation shaft 211 to the high gear 213, and the rotational force of the first rotation shaft 211 is set at a set speed (shift speed - for example, a wheel output speed of 30 km / When it rises above h), it is automatically activated to rotate and drive the first rotation shaft 211 and the high gear 213 as one unit.
  • the shift clutch 215 configured as described above is connected to the outside of the housing 240 so as to be connected to the first rotation shaft 211 of the first rotation unit 210.
  • the high gear 213 is rotated integrally with the first rotation shaft 211 by the operation of the shift clutch 215, and as shown in FIGS. 4 and 5, a sprocket is installed on one side of the shift clutch 215.
  • a first boss 213a coupled to the line axis, a second boss 213b bearing-supported on the housing 240, and a gear body 213c provided with teeth on the outer surface and bearing-supported on the first rotating shaft 211. Included, the first boss (213a), the second boss (213b), and the gear body (213c) are formed as one body.
  • the second rotating part 220 is installed so that both ends are supported by bearings on the housing part 240 so as to be parallel to the first rotating axis 211 of the first rotating part.
  • the second transmission gear 223 meshed with the high gear 213 and the third transmission gear 232 of the third rotation part is integrally connected to the second rotation shaft 221 and the second rotation shaft 221. and includes a first transmission gear 222 engaged with the low gear 212 of the first rotating part.
  • the gear ratio (reduction ratio) of the low stage gear 212 and the first transmission gear 222 is formed to be larger than the gear ratio (reduction ratio) of the high stage gear 213 and the second transmission gear 223, so that the low stage gear Low-speed driving is achieved by the rotational driving force transmitted through (212), and high-speed driving (increased speed) is achieved by the rotational driving force transmitted through the high gear (213).
  • the second rotating part 220 may be installed so that the second rotating shaft 221, the first transmission gear 222, and the second transmission gear 223 are separately configured and then rotated as one unit.
  • the driving force of the first rotating unit is transmitted to the first transmission gear 222 through the low gear 212 and the second rotating shaft 221. is rotated, and the second transmission gear 223 is rotated by the rotation of the second rotation shaft 221, so that the driving force of the first rotation unit 210 is transferred to the third rotation unit 230, that is, the third transmission gear 232. It will be delivered.
  • the second rotating unit 220 configured as above transmits the driving force of the first rotating unit to the second transmission gear 223 through the high gear 213 when the shift clutch 215 is operated, and the driving force of the first rotating unit is transmitted to the second transmission gear 223 through the high gear 213.
  • the gear 223 By rotating the gear 223, the driving force of the first rotating part 210 is transmitted to the third rotating part 230, that is, the third transmission gear 232.
  • the rotational force of the first rotation shaft 211 is transmitted to the high gear 213 by the shift clutch 215, and the rotational force of the high gear 213 is transmitted to the second rotational force of the second rotation unit. It is transmitted to the third transmission gear 232 of the third rotating part through the transmission gear 223.
  • the rotation speed of the second rotation shaft 221 by the second transmission gear 223 is faster than the rotation speed of the second rotation shaft 221 by the first transmission gear 222, so the first transmission gear ( The low gear 212 engaged and rotated by 222 is rotated in an idling state with respect to the first rotation shaft 211 by the one-way clutch 214.
  • the third rotating part 230 includes a third transmission gear 232 installed so that one side engages with the second transmission gear 223 of the second rotating part,
  • the third transmission gear 232 is integrally connected and installed and supported by a bearing on the housing part 240 so as to be parallel to the second rotation axis 221, and the third rotation axis to which the driving rotor 310 of the power transmission unit 300 is coupled. Includes (231).
  • the third rotating unit 230 configured as described above is configured such that the rotational force generated by the low-stage gear 212 of the first rotating unit or the rotating force generated by the high-stage gear 213 is transmitted to the third rotating unit through the second transmission gear 223 of the second rotating unit. It is transmitted to the transmission gear 232, and the rotational force of the third transmission gear 232 is transmitted to the driving rotor 310 of the power transmission unit 300 through the third rotation shaft 231.
  • the two-stage transmission unit 200 configured as above has first, second, and third rotation parts (210, 220, and 230) installed in the housing 240, and a shift clutch 215 of the first rotation part. is installed to be located outside the housing 240.
  • the power transmission unit 300 may be of a chain and sprocket type, or may be of a pulley and belt type, and is preferably of a chain and sprocket type.
  • the power transmission unit 300 includes a driving rotor 310 and a driven rotor 320 composed of pulleys, and the connecting body 330 is composed of a belt, so that the driving force of the driving rotating body is connected to the connecting body 330. It can be configured to be delivered to the Middle East rotation body.
  • the low gear of the first rotating part is rotated by the first transmission gear connected to the second rotation shaft, but the gear ratio (reduction ratio) of the low gear and the first transmission gear is the gear ratio of the high gear and the second transmission gear. (reduction ratio), the rotational force transmitted to the first rotation shaft through the high gear is greater than the rotational force transmitted to the first rotation shaft through the low gear, and the low gear is idling with respect to the first rotation shaft by a one-way clutch.
  • a state is achieved. That is, the driving force of the drive motor unit is transmitted to the second transmission gear only through the high gear by the shift clutch.

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Abstract

본 발명은 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량에 관한 것으로, 그 목적은 구동모터부와 이단변속부가 일체로 연결되고, 이단변속부의 구동력이 동력전달부에 의해 바퀴 구동축에 전달되도록 구성되어, 이단변속부와 바퀴의 거리에 관계없이 동력전달이 효율적으로 이루어질 수 있는 동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것이다. 본 발명은 구동모터부; 구동모터부에 연결되는 이단변속부; 이단변속부 및 바퀴에 연결설치되는 동력전달부를 포함하되, 상기 이단변속부는, 구동모터부가 제1회전축에 스프라인 축결합되고 제1회전축에 저단기어와 고단기어가 연결설치된 제1회전부와, 제1회전부의 저단기어가 제1전달기어에 치합되고, 고단기어가 제2전달기어에 치합되며 제1,2전달기어가 제2회전축에 일체로 연결설치된 제2회전부와, 제2회전부의 제2전달기어에 제3전달기어가 치합되고 제3전달기어에 제3회전축이 일체로 연결설치되는 제3회전부를 포함하고, 상기 동력전달부는, 제3회전축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 구동회전체와, 바퀴 축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 종동회전체와, 구동회전체의 회전구동력이 종동회전체에 전달되도록 구동회전체와 종동회전체에 연결설치되는 연결체를 포함하도록 구성되어 있다.

Description

동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량
본 발명은 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량에 관한 것으로, 구동모터부의 구동력이 이단변속기와 동력전달부에 의해 바퀴에 전달되도록 하여, 이단변속기와 바퀴의 거리에 관계없이 동력전달이 효율적으로 이루어지고, 다양한 전기 차량 특히 전기 이륜차량에 대한 구동모터부, 이단변속기 및 동력전달부의 교체 및 설치가 용이하게 이루어질 수 있는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량에 관한 것이다.
최근 자동차의 배기가스로 인한 대기오염 및 지구온난화와 같은 문제로 인해 지구환경 보호와 에너지자원의 고갈에 따른 에너지 절약정책이 추진되고 있으며, 이러한 문제를 해결하고자 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 연료전지 전기 자동차, 전기 바이크 등과 같은 친환경 차량에 대한 관심이 증대되고 있다.
일반적으로, 전기자동차 또는 스쿠터, 오토바이, 자전거 등의 전기 이륜차량은 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고 있어 동력원으로 전기모터를 사용하고 있어, 배기가스의 배출이 전혀 없는 무공해차량으로, 초기에는 전기모터에서 발생되는 동력을 단순한 감속기로 감속하여 구동륜을 구동하도록 하는 동력전달구조가 주로 사용되었으나, 최근에는 전기모터로부터의 동력을 보다 효율적으로 구동륜으로 전달하도록 하여, 차량의 주행가능거리를 연장하고 구동성능을 향상시키는 변속시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
종래 전기자동차 특히, 전기 바이크는 모터의 특성이 우수하여 단일기어비를 갖는 감속기가 널리 사용되어지고 있으나, 이와 같이 감속기만을 사용할 경우 상대적으로 모터의 용량이 커져야만 하는 문제점이 있어, 최근에는 모터를 최대한 효율적으로 운전할 수 있는 2단 변속 장치가 널리 사용되어지고 있다.
그러나, 종래의 2단변속장치는 2단 변속단을 구현하기 위해, 2개의 마찰클러치 또는 유체클러치를 필요로 하고 있으며, 이로 의해 부피가 커지고, 제조원가가 증가될 뿐 아니라, 복잡한 구조로 인해 동력전달효율이 저하되는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 2단변속장치는 다수의 외접기어와, 록킹 장치, 시프트 기구 등의 구성이 적용되고 있어, 그 구조가 매우 복잡하고, 조립성이 저하되며, 구성 부품의 수가 증가 및 복잡한 연결관계에 의해 동력원의 동력이 출력축에 신속하게 전달되지 못하는 동력손실현상이 발생되어, 변속성능이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 2단변속장치는 바퀴 휠내에 일체로 설치되거나, 출력축에 바퀴가 일체로 연결설치되도록 되어 있어, 변속장치의 출력축과 바퀴가 이격된 차량 구조에는 적용될 수 없으며, 특정된 차량 프레임의 형상에 한정적용되고 있어, 그 적용범위가 극히 제한되는 등 여러가지 문제점이 있었다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
(특허문헌 1) 등록특허공보 등록번호 10-0629086(2006.09.21)
(특허문헌 2) 등록실용신안공보 등록번호 20-0324640(2003.06.14)
(특허문헌 3) 등록특허공보 등록번호 10-1939910(2019.01.11)
(특허문헌 4) 공개실용신안공보 공개번호 20-2010-0010886(2010.11.05)
본 발명의 목적은 구동모터부와 이단변속부가 일체로 연결되고, 이단변속부의 구동력이 동력전달부에 의해 바퀴 구동축에 전달되도록 구성되어, 이단변속부와 바퀴의 거리에 관계없이 동력전달이 효율적으로 이루어질 수 있는 동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이단변속부와 바퀴가 분리 구성되고, 이단변속부의 구성이 단순화되어 있어, 소형화가 가능할 뿐 아니라, 다양한 이륜 차량의 프레임에 손쉽게 적용설치가 이루어질 수 있는 동력전달이 효율적으로 이루어지는 전기차량용 동력전달장치와 이를 구비한 전기차량을 제공하는 것이다.
본 발명은 구동모터부; 구동모터부에 연결되는 이단변속부; 이단변속부 및 바퀴에 연결설치되는 동력전달부를 포함하되, 상기 이단변속부는, 구동모터부가 제1회전축에 스프라인 축결합되고 제1회전축에 저단기어와 고단기어가 연결설치된 제1회전부와, 제1회전부의 저단기어가 제1전달기어에 치합되고, 고단기어가 제2전달기어에 치합되며 제1,2전달기어가 제2회전축에 일체로 연결설치된 제2회전부와, 제2회전부의 제2전달기어에 제3전달기어가 치합되고 제3전달기어에 제3회전축이 일체로 연결설치되는 제3회전부를 포함하고, 상기 동력전달부는, 제3회전축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 구동회전체와, 바퀴 축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 종동회전체와, 구동회전체의 회전구동력이 종동회전체에 전달되도록 구동회전체와 종동회전체에 연결설치되는 연결체를 포함하도록 구성되어 있다.
본 발명은 이단변속기의 출력이 동력전달부에 의해 바퀴로 전달되어, 이단변속기와 바퀴의 거리에 관계없이 동력전달이 안정적으로 이루어지는 효과가 있다.
본 발명은 구동모터부와 이단변속부 및 동력전달부로 분리구성되고 이들이 상호 연결되도록 되어 있어, 다양한 전기 이륜차량에 대한 구동모터부, 이단변속기 및 동력전달부의 교체 및 설치가 용이하게 이루어지는 효과가 있다.
본 발명은 모듈화된 구동모터부와 이단변속부 및 동력전달부의 조립에 의해 이루어지도록 되어 있어, 조립설치가 용이하고, 원가가 절감되며, 소형화가 가능할 뿐 아니라, 중량이 최소화되어 주행효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 이단변속기의 구성이 단순하도록 되어 있어, 동력전달과정이 간단하고, 기존 이단변속기에 비해 동력전달효율이 우수하며, 동력손실이 적어 에너지 효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 2단의 변속비를 제공하도록 되어 있어, 전기차량의 구동성능을 보다 향상시키며, 동력 소모를 최소화하여 전기차의 연비향상 및 주행가능 거리의 증가를 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 전기구동차량, 전기구동이륜차 등등 전기구동에 의해 움직이는 기기에 설치될 수 있을 뿐 아니라, 기생산된 기기에도 쉽게 적용할 수 있다.
특히 본 발명은 설계변경 또는 구조변경없이 기생산된 전기 이륜차량에 손쉽게 적용될 수 있어, 교체 설치에 의해 우수한 변속효율이 이루어지고, 안정적인 동력전달 및 주행이 이루어지는 등 많은 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 분해구성을 보인 예시도
도 3 은 본 발명에 따른 분해구성을 보인 또다른 예시도
도 4 는 본 발명에 따른 이단변속부의 제1회전부 구성을 보인 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 이단변속부의 제1회전부 조립상태를 보인 예시도
도 6 은 본 발명에 따른 이단변속부의 제2회전부 구성을 보인 예시도
도 7 은 본 발명에 따른 이단변속부의 제3회전부 구성을 보인 예시도
도 8 은 본 발명의 설치상태를 보인 예시도
(부호의 설명)
(100) : 구동모터부 (200) : 이단변속부
(210) : 제1회전부 (211) : 제1회전축
(212) : 저단기어 (212a): 기어보스
(212b): 기어본체 (213) : 고단기어
(213a): 제1보스 (213b): 제2보스
(213c): 기어본체 (214) : 단방향 클러치
(214a): 클러치 보스 (214b): 클러치 회전체
(214c): 롤러 (214d): 클러치 플레이트
(215) : 변속클러치 (216,218): 베어링
(217) : 오일 씰 (220) : 제2회전부
(221) : 제2회전축 (222) : 제1전달기어
(223) : 제2전달기어 (230) : 제3회전부
(231) : 제3회전축 (232) : 제3전달기어
(240) : 하우징부 (300) : 동력전달부
(310) : 구동회전체 (320) : 종동회전체
(330) : 연결체 (400) : 바퀴
(410) : 바퀴 축 (500) : 차량 프레임
(800) : 동력전달장치
도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 분해구성을 보인 예시도를, 도 3 은 본 발명에 따른 분해구성을 보인 또다른 예시도를, 도 4 는 본 발명에 따른 이단변속부의 제1회전부 구성을 보인 예시도를, 도 5 는 본 발명에 따른 이단변속부의 제1회전부 조립상태를 보인 예시도를, 도 6 은 본 발명에 따른 이단변속부의 제2회전부 구성을 보인 예시도를, 도 7 은 본 발명에 따른 이단변속부의 제3회전부 구성을 보인 예시도를, 도 8 은 본 발명의 설치상태를 보인 예시도를 도시한 것으로,
본 발명은 구동모터부(100); 구동모터부(100)에 연결되는 이단변속부(200); 이단변속부(200) 및 바퀴에 연결설치되는 동력전달부(300)를 포함하되,
상기 이단변속부(200)는,
구동모터부(100)가 제1회전축(211)에 스프라인 축결합되고 제1회전축(211)에 저단기어(212)와 고단기어(213)가 연결설치된 제1회전부(210)와,
제1회전부(210)의 저단기어(212)가 제1전달기어(222)에 치합되고, 고단기어(213)가 제2전달기어(223)에 치합되며 제1,2전달기어(222,223)가 제2회전축(221)에 일체로 연결설치된 제2회전부(220)와,
제2회전부의 제2전달기어(223)에 제3전달기어(232)가 치합되고 제3전달기어(232)에 제3회전축(231)이 일체로 연결설치되는 제3회전부(230)를 포함하고,
상기 동력전달부(300)는,
제3회전축(231)에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 구동회전체(310)와, 바퀴 축(410)에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 종동회전체(320)와, 구동회전체(310)의 회전구동력이 종동회전체(320)에 전달되도록 구동회전체(310)와 종동회전체(320)에 연결설치되는 연결체(330)를 포함한다.
상기 구동모터부(100)는 동력을 발생시키는 것으로, 도 1 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 이단변속부(200)에 고정설치되거나, 이단변속부(200)의 제1회전축(211)에 축결합되도록 별도의 차량 프레임(500)에 고정설치될 수 있다.
상기 이단변속부(200)는 도 2 및 도 3 에 도시된 바와 같이, 제1회전부(210), 제2회전부(220), 제3회전부(230) 및, 제1,2,3회전부(210,220,230)로 이물질의 유입이 방지되도록 설치되는 하우징부(240)를 포함한다.
상기 제1회전부(210)는 도 2 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 구동모터부(100)의 구동력이 전달되는 제1회전축(211)과, 제1회전축(211)과 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 단방향 클러치(214)와, 단방향 클러치(214)의 일측에 일체로 연결설치되고 제1회전축(211)에 베어링 지지되도록 설치되는 저단기어(212)와, 제1회전축(211)의 끝단에 연결설치되는 변속클러치(215)와, 변속클러치(215)에 연결설치되고 제1회전축(211)에 베어링 지지되는 고단기어(213)를 포함하되,
상기 저단기어(212)는 제2회전부의 제1전달기어(222)에 치합되고, 고단기어(213)는 제2회전부의 제2전달기어(223)에 치합되어 구동모터부(100)의 구동력이 제1회전부(210)를 통해 제2회전부(20)로 전달되도록 구성되어 있다.
상기 제1회전축(211)은 일측이 구동모터부(100)와 결합되고, 타측이 변속클러치(215)에 연결되며, 하우징부(240)내에 회전가능하도록 베어링 지지되어 있다. 상기 제1회전축(211)과 구동모터부(100), 제2회전축(221)과 변속클러치(215)는 회전력이 전달되도록 축결합 일 예로 스프라인 축결합되어 연결설치될 수 있다.
상기 단방향 클러치(214)는, 구동모터부(100)의 구동력에 의한 제1회전축(211)의 일방향 회전력(정방향 회전력)을 저단기어(212)에 전달하는 것으로, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 제1회전축(211)과 키 결합되어 일체로 회전되는 클러치 보스(214a)와, 저단기어(212)에 일체로 결합되는 클러치 플레이트(214d)와, 클러치 플레이트(214d)에 볼트체결되는 클러치 회전체(214b)와, 클러치 보스(214a)와 클러치 회전체(214b) 사이에 배치되는 다수의 롤러(214c)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 단방향 클러치(214)는, 제1회전축(211)이 일방향(정방향 또는 주행방향)으로 회전되면 롤러(214c)가 클러치 보스(214a)와 클러치 회전체(214b)에 동시 접촉(구속)되어 제1회전축(211), 클러치 보스(214a), 클러치 회전체(214b)가 일체로 회전되어, 저단기어(212)가 연결설치된 클러치 플레이트(214d)로 제1회전축(211)의 회전력이 전달되도록 작동되고,
제1회전축(211)이 타방향(역방향 또는 후진방향)으로 회전되거나, 클러치 회전체(214b)의 회전력이 클러치 보스(214a)의 회전력보다 더 크게 되면, 클러치 보스(214a) 및 클러치 회전체(214b)에 대한 롤러의 접촉(구속)이 해제되어, 클러치 보스(214a) 및 클러치 회전체(214b)가 서로에 대해 자유롭게 회전되도록 구성되어 있다.
상기 클러치 보스(214a)와 클러치 회전체(214b) 및 다수의 롤러(214c)는, 공지의 롤러 타입 원웨이 클러치의 구성 및 작동에 대응되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 저단기어(212)는 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 제1회전축(211)에 베어링(216) 지지되고, 제1회전축(211)의 회전작동시, 단방향 클러치(214)에 의해 구속되어 제1회전축(211)과 일체로 회전되도록 단방향 클러치(214)에 고정설치되어 있다.
즉, 상기 저단기어(212)는 단방향 클러치의 클러치 플레이트(214d)에 일체로 고정되는 기어보스(212a)와, 기어보스(212a)에 일체로 형성되고 외면에 톱니가 구비되며 제1회전축(211)에 베어링(216) 지지된 기어본체(212b)를 포함하여,
단방향 클러치(214)에 의해 제1회전축(211)과 일체로 정방향(구동모터부(100)에 의한 제1회전축(211)의 구동방향) 회전된다.
이때, 상기 베어링(216)은 롤러 베어링 또는 볼베어링이 설치될 수 있으나, 바람직하게는 롤러 베어링이 설치된다.
또한, 상기 저단기어(212)는, 저단기어(212)의 회전속도가 제1회전축(211)의 회전속도 보다 빠르게 될 경우, 단방향 클러치(214)에 의해 제1회전축(211)에 대하여 아이들링 상태가 된다.
상기에서와 같이, 본 발명은 저단기어(212)가 제1회전축(211)에 대하여 롤러베어링에 의해 지지되면서, 단방향 클러치(214)에 의해 제1회전축(211)에 연결되어 작동될 경우, 고하중 발생시에도 저단기어(212)의 회전작동이 원활하게 이루어지는 효과가 있다.
상기 변속클러치(215)는 제1회전축(211)의 회전력을 고단기어(213)에 전달하기 위한 것으로, 제1회전축(211)의 회전력이 설정속도(변속속도-일 예로 바퀴 출력속도 30㎞/ｈ) 이상으로 상승될 경우, 자동으로 작동되어 제1회전축(211)과 고단기어(213)를 일체로 회전구동시키게 된다.
상기 변속클러치(215)는 전자제어식 클러치(EM클러치)로 이루어지거나, 원심력식 클러치로 이루어질 수 있으며, 상기 전자제어식 클러치 및 원심력식 클러치는 공지의 것이 사용되어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 변속클러치(215)는 제1회전부(210)의 제1회전축(211)에 연결되도록 하우징(240) 외측에 연결설치된다.
상기 고단기어(213)는 변속클러치(215)의 작동에 의해 제1회전축(211)과 일체로 회전구동되는 것으로, 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 변속클러치(215)의 일측에 스프라인 축결합되는 제1보스(213a)와, 하우징(240)에 베어링 지지되는 제2보스(213b)와, 외면에 톱니가 구비되고 제1회전축(211)에 베어링 지지되는 기어본체(213c)를 포함하며, 제1보스(213a)와 제2보스(213b) 및 기어본체(213c)는 일체로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 고단기어(213)는 제1회전축(211)의 회전력이 설정속도(변속 속도-일 예로 바퀴 출력속도 30㎞/ｈ)이상으로 상승될 경우, 변속클러치(215)의 작동에 의해 제1회전축(211)과 일체로 정방향(구동모터부에 의한 제1회전축의 구동방향) 회전된다.
상기 제2회전부(220)는, 도 2 내지 도 3 및, 도 6 에 도시된 바와 같이, 제1회전부의 제1회전축(211)과 평행하도록 하우징부(240)에 양단이 베어링 지지되도록 설치되고 고단기어(213) 및 제3회전부의 제3전달기어(232)에 치합되는 제2전달기어(223)가 일체로 형성된 제2회전축(221)과, 제2회전축(221)에 일체로 연결설치되고 제1회전부의 저단기어(212)에 치합되는 제1전달기어(222)를 포함한다.
이때, 상기 저단기어(212)와 제1전달기어(222)의 기어비(감속비)는, 고단기어(213)와 제2전달기어(223)의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되어, 저단기어(212)를 통해 전달되는 회전구동력에 의해 저속주행이 이루어지고, 고단기어(213)를 통해 전달되는 회전구동력에 의해 고속주행(증속주행)이 이루어지도록 되어 있다.
또한, 상기 제2회전부(220)는 제2회전축(221)과 제1전달기어(222) 및 제2전달기어(223)가 각각 분리구성된 후, 일체로 회전구동되도록 결합설치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 제2회전부(220)는, 변속클러치(240)의 미작동시에는 제1회전부의 구동력이 저단기어(212)를 통해 제1전달기어(222)로 전달되어 제2회전축(221)이 회전되고, 제2회전축(221)의 회전에 의해 제2전달기어(223)가 회전되어, 제1회전부(210)의 구동력을 제3회전부(230) 즉, 제3전달기어(232)로 전달하게 된다.
또한, 상기와 같이 구성된 제2회전부(220)는, 변속클러치(215)의 작동시에는 제1회전부의 구동력이 고단기어(213)를 통해 제2전달기어(223)에 전달되고, 제2전달기어(223)의 회전에 의해 제1회전부(210)의 구동력을 제3회전부(230) 즉, 제3전달기어(232)로 전달하게 된다.
즉, 변속클러치(215)의 작동시에는 제1회전축(211)의 회전력이 변속클러치(215)에 의해 고단기어(213)에 전달되고, 고단기어(213)의 회전력은 제2회전부의 제2전달기어(223)를 통해 제3회전부의 제3전달기어(232)로 전달된다. 이때, 제2전달기어(223)에 의한 제2회전축(221)의 회전속도는, 제1전달기어(222)에 의한 제2회전축(221)의 회전속도 보다 더 빠르게 되므로, 제1전달기어(222)에 치합되어 회전되는 저단기어(212)는 단방향 클러치(214)에 의해 제1회전축(211)에 대하여 아이들링 상태로 회전이 이루어지게 된다.
상기 제3회전부(230)는, 도 2 내지 도 3 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 제2회전부의 제2전달기어(223)에 일측이 치합되도록 설치되는 제3전달기어(232)와, 제3전달기어(232)가 일체로 연결설치되고 제2회전축(221)에 평행하도록 하우징부(240)에 베어링 지지되며, 동력전달부(300)의 구동회전체(310)가 결합되는 제3회전축(231)을 포함한다.
상기와 같이 구성된 제3회전부(230)는, 제1회전부의 저단기어(212)에 의한 회전력 또는, 고단기어(213)에 의한 회전력이 제2회전부의 제2전달기어(223)를 통해 제3전달기어(232)에 전달되고, 제3전달기어(232)의 회전력이 제3회전축(231)을 통해 동력전달부(300)의 구동회전체(310)에 전달되도록 되어 있다.
상기와 같이 구성된 이단변속부(200)는 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 하우징(240)내에 제1,2,3회전부(210,220,230)가 설치되되, 제1회전부의 변속클러치(215)는 하우징(240) 외측에 위치하도록 설치된다.
상기 동력전달부(300)는, 이단변속부(200)에 의해 감속된 구동모터부(100)의 구동력을 바퀴 축(410)으로 전달하여 바퀴(400)의 회전구동이 이루어지도록 하는 것으로, 도 1 에 도시된 바와 같이, 제3회전부의 제3회전축(231)에 구동회전체(310)가 고정설치되고, 바퀴 축(410)에 종동회전체(320)가 고정설치되며, 구동회전체(310)와 종동회전체(320)에 연결체(330)가 연결설치되어, 이단변속기(200)에 의해 감속된 구동모터부(100)의 회전구동력이 바퀴(400)로 전달되도록 되어 있다.
이때, 상기 동력전달부(300)는 체인과 스프라켓 타입으로 구성되거나, 풀리와 벨트 타입으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 체인과 스프라켓 타입으로 구성된다.
즉, 상기 동력전달부(300)는 구동회전체(310)와 종동회전체(320)가 스프라켓으로 구성되고, 연결체(330)가 체인으로 구성되어, 구동회전체의 구동력이 연결체에 의해 중동회전체로 전달되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 동력전달부(300)는 구동회전체(310)와 종동회전체(320)가 풀리로 구성되고, 연결체(330)가 벨트로 구성되어, 구동회전체의 구동력이 연결체(330)에 의해 중동회전체로 전달되도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 구성된 동력전달부(300)는 연결체(330)의 길이를 조정하는 것만으로 이단변속부(200)의 제3회전축(231)에 대한 바퀴 축(410)의 이격거리와 방향을 다양하게 변경적용시킬 수 있어, 구동모터부(100), 이단변속부(200) 및 동력전달부(300)를 보다 효율적으로 배치시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 전기 차량용 동력전달장치는 이륜을 구비하는 차량 뿐 아니라, 삼륜, 역삼륜, 사륜 타입의 전기 차량(스쿠터, 오토바이, 자전거 등등 포함) 및, 일반적인 전기차량, 리어커, 휠체어, 유모차, 이동성을 구비한 로봇 등등 다양한 분야에 적용될 수 있다.
저속 주행(변속클리치 미작동-감속)
구동모터부에 의해 제1회전축의 회전속도가 변속시점(변속클러치의 작동시점 - 일 예로 바퀴 출력속도 30㎞/ｈ) 미만을 구비하도록 저속회전될 경우, 구동모터부의 구동력은, 제1회전부의 제1회전축 → 제1회전부의 저단기어 → 제2회전부의 제1전달기어 → 제2회전부의 제2회전축 → 제2회전축의 제2전달기어 → 제3회전부의 제3전달기어 → 제3회전부의 제3회전축 → 동력전달부의 구동회전체 → 동력전달부의 연결체 → 동력전달부의 종동회전체로 전달되어, 바퀴 축이 회전구동됨으로써, 바퀴가 저속회전되어 주행이 이루어지게 된다.
고속 주행(변속클리치 작동 - 증속)
구동모터부에 의해 제1회전축의 회전속도가 변속시점(변속클러치의 작동시점 - 일 예로 바퀴 출력속도 30㎞/ｈ) 이상으로 고속회전될 경우, 구동모터부의 구동력은, 제1회전부의 제1회전축 → 변속클러치 → 제1회전부의 고단기어 → 제2회전축의 제2전달기어 → 제3회전부의 제3전달기어 → 제3회전부의 제3회전축 → 동력전달부의 구동회전체 → 동력전달부의 연결체 → 동력전달부의 종동회전체로 전달되어, 바퀴 축이 회전구동됨으로써, 바퀴가 고속회전되어 주행이 이루어지게 된다.
또한, 고속 주행 시, 제2회전축에 연결된 제1전달기어에 의해 제1회전부의 저단기어가 회전되나, 저속기어와 제1전달기어의 기어비(감속비)는, 고단기어와 제2전달기어의 기어비(감속비) 보다 더 크므로, 저단기어를 통해 제1회전축에 전달되는 회전력보다, 고단기어를 통해 제1회전축에 전달되는 회전력이 더 크게 되어, 저단기어는 단방향 클러치에 의해 제1회전축에 대하여 아이들링 상태를 이루게 된다. 즉, 구동모터부 구동력은 변속클러치에 의해 고단기어를 통해서만 제2전달기어로 전달되게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
또한, 본 발명에 기재된 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하고 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이므로, 본 발명의 구성요소들이 기재된 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다.

Claims (8)

  1. 구동모터부; 구동모터부에 연결되는 이단변속부; 이단변속부 및 바퀴에 연결설치되는 동력전달부를 포함하되,
    상기 이단변속부는, 구동모터부가 제1회전축에 스프라인 축결합되고 제1회전축에 저단기어와 고단기어가 연결설치된 제1회전부와, 제1회전부의 저단기어가 제1전달기어에 치합되고, 고단기어가 제2전달기어에 치합되며 제1,2전달기어가 제2회전축에 일체로 연결설치된 제2회전부와, 제2회전부의 제2전달기어에 제3전달기어가 치합되고 제3전달기어에 제3회전축이 일체로 연결설치되는 제3회전부를 포함하고,
    상기 동력전달부는, 제3회전축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 구동회전체와, 바퀴 축에 일체로 회전구동되도록 연결설치되는 종동회전체와, 구동회전체의 회전구동력이 종동회전체에 전달되도록 구동회전체와 종동회전체에 연결설치되는 연결체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  2. 청구항 1 에 있어서;
    제1회전부는, 구동모터부의 구동력이 전달되는 제1회전축과, 제1회전축에 일측이 일체로 연결설치되는 단방향 클러치와, 단방향 클러치의 타측에 일체로 연결설치되고 제1회전축에 베어링 지지되도록 설치되는 저단기어와, 제1회전축의 끝단에 일측이 연결설치되는 변속클러치와, 변속클러치의 타측에 연결설치되고 제1회전축에 베어링 지지되는 고단기어를 포함하되,
    상기 저단기어는, 제2회전부의 제1전달기어에 치합되고, 고단기어는 제2회전부의 제2전달기어에 치합되고, 저단기어와 제1전달기어의 기어비(감속비)는, 고단기어와 제2전달기어의 기어비(감속비) 보다 더 크도록 형성되어,
    저단기어를 통해 전달되는 회전구동력에 의해 저속주행이 이루어지고, 고단기어를 통해 전달되는 회전구동력에 의해 고속주행(증속주행)이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  3. 청구항 2 에 있어서;
    상기 단방향 클러치는, 제1회전축과 키 결합되어 일체로 회전되는 클러치 보스와, 저단기어에 일체로 결합되는 클러치 플레이트와, 클러치 플레이트에 볼트체결되는 클러치 회전체와, 클러치 보스와 클러치 회전체 사이에 배치되는 다수의 롤러를 포함하되,
    제1회전축이 일방향(정방향 또는 주행방향)으로 회전되면, 롤러가 클러치 보스와 클러치 회전체에 동시 접촉(구속)되어 제1회전축, 클러치 보스, 클러치 회전체, 클러치 플레이트가 일체로 회전되고, 클러치 플레이트의 회전에 의해 저단기어가 제1회전축와 일체로 일방향 회전작동되고,
    제1회전축이 타방향(역방향 또는 후진방향)으로 회전되거나, 클러치 회전체의 회전력이 클러치 보스의 회전력보다 더 크게 되면, 클러치 보스 및 클러치 회전체에 대한 롤러의 접촉이 해제(구속 해제)되어, 클러치 보스 및 클러치 회전체가 서로에 대해 자유롭게 회전되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  4. 청구항 2 에 있어서;
    저단기어는 제1회전축에 롤러 베어링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  5. 청구항 2 에 있어서;
    변속클러치는 전자제어식 클러치(EM클러치)로 이루어지거나, 원심력식 클러치로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서;
    제2회전부는, 제2회전축과, 제2회전축에 일체로 형성되고 제1회전부의 저단기어에 치합되는 제1전달기어와, 제2회전축에 일체로 연결설치되고 제1회전부의 고단기어 및 제3회전부의 제3전달기어에 치합되는 제2전달기어를 포함하고,
    제3회전부는, 제2회전부의 제2전달기어에 일측이 치합되도록 설치되는 제3전달기어와, 제3전달기어가 일체로 연결설치되고 동력전달부의 구동회전체가 결합되는 제3회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  7. 청구항 1 에 있어서;
    동력전달부는, 구동회전체와 종동회전체가 스프라켓으로 구성되고, 연결체가 체인으로 구성되거나, 구동회전체와 종동회전체가 풀리로 구성되고, 연결체가 벨트로 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량용 동력전달장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항으로 이루어진 동력전달장치가 구비된 것을 특징으로 하는 전기차량.
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