KR100987640B1 - 차륜 냉각 및 윤활 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다축 인휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치에 관한 것으로, 특히 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감시키기 위한 차륜 냉각 및 윤활 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차륜 냉각 및 윤활 장치는 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰 저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감시키기 위한 것으로서, 냉각 및 윤활제를 내부에 보관 유지하는 저장 탱크와; 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 차륜측으로 공급하기 위한 도관과; 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 상기 도관에 펌핑하는 구동 펌프와; 상기 도관에 설치되어 상기 차륜측으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 제어하는 밸브와; 상기 밸브의 개도를 조절하는 밸브 동작 제어기와; 일단이 상기 도관과 연결되고 타단을 통해 상기 냉각 및 윤활제를 상기 차륜에 분사하는 노즐을; 구비하는 것을 특징으로 한다.
다축 인휠모터 차량, 제자리 회전, 회전차 조향, 토크, 냉각 및 윤활 장치

Description

차륜 냉각 및 윤활 장치{APPARATUS FOR COLLING AND LUBRICATING WHEEL}
본 발명은 차륜 냉각 및 윤활 장치에 관한 것으로, 특히 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감시키기 위한 차륜 냉각 및 윤활 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 다축 인휠모터 차량의 회전차 조향(도 5 참조) 및 제자리 회전(도 6 참조)시 차륜과 노면 사이에는 도 5 및 도 6에서 차폭 방향의 화살표로 도시한 바와 같이 마찰력이 발생한다.
상기와 같은 마찰력이 과도하게 발생하는 경우, 타이어가 마모되고, 또한 현가장치의 각 구성 부품, 및 조인트, 부싱과 같은 연결부에 미치는 반력 및 회전 저항력(모멘트)이 커지고, 제자리 회전 및 회전차 조향시 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전 구동력(토크)이 커지게 되는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감시키기 위한 차륜 냉각 및 윤활 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰 저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감시키기 위한 차륜 냉각 및 윤활 장치로서, 냉각 및 윤활제를 내부에 보관 유지하는 저장 탱크와; 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 차륜측으로 공급하기 위한 도관과; 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 상기 도관에 펌핑하는 구동 펌프와; 상기 도관에 설치되어 상기 차륜측으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 제어하는 밸브와; 상기 밸브의 개도를 조절하는 밸브 동작 제어기와; 일단이 상기 도관과 연결되고 타단을 통해 상기 냉각 및 윤활제를 상기 차륜에 분사하는 노즐을; 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 밸브 동작 제어기는 상기 저장 탱크로부터 냉각 및 윤활제 저장량 수준 정보를 받고, 상기 냉각 및 윤활제 가용 수준에 따라 상기 구동 펌프의 작동 여부를 결정하는 것이 바람직하다.
상기 밸브 동작 제어기는 상기 차륜에 인가되는 토크에 비례하여 상기 밸브의 개도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 밸브는 상기 차량의 길이방향 무게중심 전방측 차륜과 후방측 차륜으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 개별적으로 제어하도록 복수 개 설치되며, 상기 무게중심 후방측 밸브의 개도 기준 토크는 상기 무게중심 전방측 밸브의 개도 기준 토크보다 높게 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노즐은 회전차 조향시의 안정성 저하를 방지하기 위해, 상기 차량의 길이방향 무게중심에 최인접한 차륜측에는 설치되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각 및 윤활제는 냉각수, 윤활유, 입경 1cm 이하의 구상 고체 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차륜 냉각 및 윤활 장치에 따르면, 다축 인휠모터 차량의 제자리 회전 및 회전차 조향시 차륜의 마찰저항을 줄여 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다축 인 휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 3축 인휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치의 구조도이며, 도 2는 3축 인휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치의 작동을 설명하기 위한 모식도이고, 도 3은 밸브 동작 제어기의 제어 플로차트이며, 도 4는 냉각 및 윤활제를 노즐로부터 차륜에 분사하는 상태를 설명하는 도면이고, 도 5는 회전차 조향시 발생하는 힘의 구성도이며, 도 6은 제자리 회전시 발생하는 힘의 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 인휠모터 차량 차륜 냉각 및 윤활 장치(1)는 크게 냉각 및 윤활제를 내부에 보관 유지하는 저장 탱크(10)와; 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 차륜(100a, 100b, 100e, 100f) 측으로 공급하기 위한 도관(20a, 20b)과; 상기 저장 탱크(10) 내의 냉각 및 윤활제를 상기 도관(20a, 20b)에 펌핑하는 구동 펌프(30)와; 상기 도관(20a, 20b)에 설치되어 상기 차륜(100a, 100b, 100e, 100f) 측으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 제어하는 밸브(40a, 40b)와; 상기 밸브(40a, 40b)의 개도를 조절하는 밸브 동작 제어기(50)와; 일단이 상기 도관(20a, 20b)과 연결되고 타단을 통해 상기 냉각 및 윤활제를 상기 차륜(100a, 100b, 100e, 100f)에 분사하는 노즐(60a 내지 60d)을; 포함하여 구성된다.
이하에서는, 3축 인휠모터 차량을 예로 하여 설명하지만, 본 발명의 다축 인휠모터 차량 차륜 냉각 및 윤활 장치(1)는 3축 이상의 다축 인휠모터 차량에도 적용할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차륜 냉각 및 윤활 장치(1)는 차체의 저부측에 설치된다. 상기 저장 탱크(10)의 내부에는 냉각수, 윤활유, 입경 1cm 이하의 구상 고체 또는 그 혼합물인 냉각 및 윤활제가 보관 유지된다.
상기 저장 탱크(10)에는 그 내부의 냉각 및 윤활제를 도관(20a)에 펌핑하기 위한 구동 펌프(30)가 장착되어 있다. 상기 구동 펌프(30)에 의해 도관(20a)으로 펌핑된 냉각 및 윤활제는 상기 도관(20a)의 양단에 설치된 밸브(40a, 40b)에 의해 전륜측과 후륜측에 각각 설치된 도관(20b)으로의 유동이 제어된다. 상기 밸브(40a, 40b)의 개도는 차륜(100a, 100b, 100e, 100f)에 인가되는 토크에 비례하여 밸브 동작 제어기(50)에 의해 조절된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 회전차 조향 또는 제자리 회전 거동시, 상기 밸브 동작 제어기(50)는 전륜 및 후륜(100a, 100b, 100e, 100f)으로부터 인가되는 토크 부하(TFL, TFR, TRL, TRR) 신호를 수신하고, 토크 부하(TFL, TFR, TRL, TRR)가 일정 수준 이상의 토크 기준을 넘는 경우 상기 밸브(40a, 40b)에 동작 신호인 전류 입력 값(Iin _ frt 및 Iin _ rear) 신호를 전송한다. 이때, 상기 밸브(40a, 40b)는 서로 독립적으로 제어되며, 상기 후륜측 밸브(40b)의 개도 기준 토크는 전륜측 밸브(40a)의 개도 기준 토크보다 높게 설정된다. 이는, 회전차 조향과 같은 상황에서 조향 안정 성을 침해하지 않도록 하기 위함이다.
또한, 상기 밸브 동작 제어기(50)는 상기 저장 탱크(10)로부터 냉각 및 윤활제 저장량 수준 정보(Vf)를 받고, 냉각 및 윤활제의 가용 수준에 따라 상기 작동 펌프(30)의 작동 여부를 결정한다.
도 3은 상기 밸브 동작 제어기(50)의 제어 플로우를 도시한다. 먼저, 스텝(S101)에서, 회전자 조향 또는 제자리 회전 여부를 판정하고, 회전차 조향 또는 제자리 회전으로 판정되지 않는 경우 밸브를 닫고(스텝(S102)), 회전차 조향 또는 제자리 회전으로 판정되는 경우 토크 부하(TFL, TFR, TRL, TRR)를 확인한다(스텝(S103)). 스텝(S104)에서, 토크 기준치 초과 여부를 판정하고, 기준치를 초과하지 않은 경우 밸브를 닫고(스텝(S105)), 기준치를 초과한 경우에는 부하 정도를 확인하고(스텝(S106)), 스텝(S107)에서 하기의 예와 같은 밸브 열림 입력 전류 값을 선정한다:
토크 부하 25% 50% 75% 100%
입력 전류 값 5mA 10mA 15mA 20mA
상기 밸브 동작 제어기(50)는 상기 스텝(S107)에서 선정한 입력 전류 값에 비례한 신호를 상기 밸브(40a, 40b)에 전달하여 상기 밸브(40a, 40b)의 개도를 조절하게 된다.
도 4는 냉각 및 윤활제를 노즐(60a 내지 60d)로부터 차륜에 분사하는 상태를 설명하기 위한 도면이다. 상기 노즐(60a 내지 60d)의 설치 위치 및 분사 각도 등은 차량의 설계 레이아웃에 따라 변할 수 있으나, 도 4에 도시한 바와 같이, 냉각 및 윤활제가 타이어를 따라 윤활 요구 지점으로 흘러 타이어와 노면 사이에 충분한 윤활이 이루어지도록 상기 노즐(60a 내지 60d)의 설치 위치 및 분사 각도를 선택하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는, 차량의 무게 중심에 최인접한 차륜측(100c, 100d)에는 노즐을 설치하지 않은 것으로 설명하지만, 무게 중심에 최인접한 차륜측(100c, 100d)에도 노즐을 설치하고, 회전차 조향시에는 상기 노즐로는 냉각 및 윤활제를 공급하지 않고, 제자리 회전시에만 냉각 및 윤활제를 공급하도록 제어하는 구성 또한 가능하다. 이 경우, 상기 차륜측(100c, 100d)으로의 냉각 및 윤활제 공급을 개별적으로 제어하는 밸브를 추가로 설치할 필요가 있다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다축 인휠모터 차량 차륜 냉각 및 윤활 장치(1)의 작용을 설명한다.
다축 인휠모터 차량의 회전차 조향 또는 제자리 회전시 전륜 및 후륜(100a, 100b, 100e, 100f)에 기준치 이상의 토크 부하(TFL, TFR, TRL, TRR)가 인가되는 경우, 상기 토크 부하(TFL, TFR, TRL, TRR)에 비례하여 밸브(40a, 40b)의 개도를 제어하고, 냉각 및 윤활제를 상기 노즐(60a 내지 60d)을 통하여 전륜 및 후륜(100a, 100b, 100e, 100f)에 분사하여, 타이어와 노면 사이에 충분한 윤활이 이루어지게 함으로써, 각 차륜(100a, 100b, 100e, 100f)의 마찰 저항을 줄이고, 궁극적으로 구동 모터의 소요 동력 및 회전 토크를 저감할 수 있다.
또한, 상기 후륜측 밸브(40b)의 개도 기준 토크는 전륜측 밸브(40a)의 개도 기준 토크보다 높게 설정하고, 상기 밸브(40a, 40b)를 서로 독립적으로 제어함으로써, 회전차 조향과 같은 상황에서 조향 안정성이 침해되지 않게 할 수 있다.
또한, 차량의 길이방향 무게중심에 최인접한 차륜측(본 실시예에서는 차륜(100c, 100d))에는 상기 냉각 및 윤활제가 분사되지 않도록 노즐을 설치함으로써, 회전차 조향시의 안정성 저하를 추가로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시에 따른 3축 인휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치의 구조도.
도 2는 3축 인휠모터 차량의 차륜 냉각 및 윤활 장치의 작동을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 밸브 동작 제어기의 제어 플로차트.
도 4는 냉각 및 윤활제를 노즐로부터 차륜에 분사하는 상태를 설명하는 도면.
도 5는 회전차 조향시 발생하는 힘의 구성도.
도 6은 제자리 회전시 발생하는 힘의 구성도.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 차륜 냉각 및 윤활 장치
10: 냉각 및 윤활제 저장 탱크
20a, 20b: 도관
30: 구동 펌프
40a, 40b: 밸브
50: 밸브 동작 제어기
60a, 60b, 60c, 60d: 노즐
100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f: 차륜

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 냉각 및 윤활제를 내부에 보관 유지하는 저장 탱크와, 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 차륜 측으로 공급하기 위한 도관과, 상기 저장 탱크 내의 냉각 및 윤활제를 상기 도관에 펌핑하는 구동 펌프와, 상기 도관에 설치되어 상기 차륜 측으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 제어하는 밸브와, 상기 밸브의 개도를 조절하는 밸브 동작 제어기와, 일단이 상기 도관과 연결되고 타 단을 통해 상기 냉각 및 윤활제를 상기 차륜에 분사하는 노즐을 구비하는 차륜 냉각 및 윤활 장치에 있어서,
    상기 밸브는 차량의 길이방향 무게중심 전방측 차륜과 후방측 차륜으로의 상기 냉각 및 윤활제의 유동을 개별적으로 제어하도록 복수 개 설치되며, 상기 무게중심 후방 측 밸브의 개도 기준 토크는 상기 무게중심 전방 측 밸브의 개도 기준 토크보다 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 차륜 냉각 및 윤활 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 노즐은 회전차 조향시의 안정성 저하를 방지하기 위해, 상기 차량의 길이방향 무게중심에 최인접한 차륜 측에는 설치되지 않는 것을 특징으로 하는 차륜 냉각 및 윤활 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 냉각 및 윤활제는 냉각수, 윤활유, 입경 1cm 이하의 구상 고체 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 차륜 냉각 및 윤활 장치.
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