KR101127736B1 - 인휠모터 차륜구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동용 모터가 내부에 장착된 차륜 구조체에 관한 것으로 전기 자동차로서 구동될 뿐만 아니라 차륜 내부에 가변식 동력전달 어셈블리를 설치하여 엔진의 구동력으로도 주행이 가능하고 차량 주행 시 노면과의 접촉으로 인해 발생하는 진동에너지를 이용한 전기발전장치가 차륜내부에 장착된 인휠모터 구조체에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 외면에 타이어가 결합되는 차륜 휠에 있어, 상기 휠의 내부에서 휠 어댑터를 통해 상기 휠과 결합되는 모터; 상기 모터의 내부를 통하여 상기 휠과 결합된 기계식 브레이크; 상기 모터의 내부를 통하여 상기 휠과 결합된 가변식 동력전달 어셈블리; 상기 기계식 브레이크와 가변식 동력전달 어셈블리가 결합되는 차륜 브라켓; 상기 차륜 브라켓과 결합되어 완충과 현가기능을 하며 동시에 차륜 구조체를 차체에 연결시켜주는 너클; 상기 차륜 브라켓에 부착되어 차량의 진동을 이용하여 전기를 만들어내는 자주발전 실린더를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜 구조체를 제공한다.
따라서 본 발명에 의하면 차량이 주행과 동시에 전기를 발전하므로 축전지의 부하를 경감시켜 전기차의 주행거리를 획기적으로 확장시킬 수 있다. 또한 본 발명품을 사용하면 자동차의 휠을 교환하는 간단한 조치만으로도 기존 엔진구동 차량들을 손쉽게 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차로 개조할 수도 있다.

Description

인휠모터 차륜구조체{Wheel structure for inwheel motor system}

본 발명은 인휠모터 차륜구조체에 관한 것이며, 구체적으로 구동용 모터가 내부에 장착된 차륜 구조체에 관한 것으로 전기자동차로서 구동될 뿐만 아니라 차륜 내부에 가변식 동력전달 어셈블리를 설치하여 엔진의 구동력으로 구동될 수 있으며, 차량 주행시 노면과의 접촉으로 인해 발생되는 진동에너지를 이용한 전기발전장치가 차륜 내부에 장착된 인휠모터 구조체에 관한 것이다.

아직까지 전통적인 화석연료를 사용하는 엔진을 동력원으로 설치한 자동차가 일반적이나 환경오염 및 에너지고갈에 대비하여 새로운 동력원으로 모터를 사용하는 전기자동차가 상용화되고 있다.

이러한 전기자동차는 이산화탄소 등의 배출가스가 없어 환경친화적으로 인식되고 있지만 출력이 낮아 고속주행을 하는데 한계가 있고, 전기충전을 자주 해주어야 하는 불편함이 있다.

이러한 문제점을 극복하고자 휠 내부에 모터를 장착하여 에너지 손실을 저감시킨 인휠모터 방식의 자동차가 연구되고 있다. 상기 인휠모터 방식의 자동차는 트랜스미션 및 구동축을 통한 동력전달과정에서 에너지 손실이 발생함을 감안하여, 휠의 림 내부에 직접 모터를 설치하여 바퀴를 직접적으로 회전시켜 에너지 손실을 저감시킨 것이다.

이 기술은 오스트리아의 저명한 자동차공학자인 페르디난트 포르쉐에 의해 개발되어 도 2에 나타낸 것처럼 1900년 프랑스의 파리박람회에서 공개된 기술이다.

이 기술은 차륜 내부에 회전자(02)와 고정자(03)로 구성된 모터(01)를 장착하고 차체에 장착된 축전지에서 전기를 공급받아 모터를 회전시키는데, 이때 모터의 회전자(02)와 결합된 차륜이 구동하여 차량을 주행하는 방식이다.

도 3을 참조하여, 종래의 인휠모터 방식의 자동차(미국특허 제7,306,065호)에 대하여 설명한다.

인휠모터 방식의 자동차는 휠(2) 외부에 타이어(1)가 설치되고, 내부에는 모터(3)가 설치된다. 또한, 상기 모터(3)는 외부에서 휠과 함께 회전하는 로터(3R) 및 내부에서 회전하지 않고 고정되는 스테이터(3S)를 포함한다. 전기를 이용하여 이러한 모터를 회전시키면 로터(3R)가 회전하면서 직접적으로 결합된 휠(2) 및 타이어(1)가 회전하여 자동차를 이동시키는 것이다.

한편, 휠의 중앙에는 회전축인 허브(4)가 설치되어 있으며, 상기 허브(4)에는 브레이크 로터(8a)가 결합되어 있으며, 상기 브레이크 로터(8a)는 브레이크 캘리퍼(8b)에 의하여 제동된다.

상기 스테이터(3S)는 너클(5)에 연결되며, 상기 너클(5)은 서스펜션암(6a,6b)에 연결되고, 상기 서스펜션암에는 서스펜션(7,쇼바)이 결합된다.

이러한 인휠방식의 자동차는 전기를 이용한 모터의 구동만으로 작동되는 방식으로서 엔진구동차량에는 사용할 수가 없으며, 차륜 구조체에 별도의 현가장치를 장착해야 한다.

또한, 차량의 제동장치가 가동되어야만 회생제동에 의한 발전이 가능한 시스템으로 주행거리가 축전지의 용량에 절대적으로 의존되는 한계점을 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인휠모터를 장착한 차량에 있어 축전지 용량에 의해 제한되는 주행거리의 한계점을 보완하고 현재 운행되고 있는 기존의 엔진 구동차량에서 휠을 교체하는 간단한 방법으로 전기차량 또는 하이브리드 차량으로 전환시켜 주는 차륜 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 모터의 구성과 구조를 최적화하여 고출력의 구동력을 끌어내고, 강화된 제동방식을 제공하여 안전성을 향상시키며, 휠 구조체 자체에서 완충과 현가기능이 작동되는 고기능, 다목적 차륜 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하게 위하여 본 발명은, 차륜의 내부에 모터가 구비되는 방식의 차량에 있어서, 상기 모터의 회전자가 내부에 결합되는 휠; 피동축이 상기 모터의 내부를 통하여 상기 휠에 결합되는 가변동력전달 어셈블리; 상기 모터의 고정자 및 상기 가변동력전달 어셈블리의 구동축이 결합되는 차륜 브라켓; 및 상기 차륜 브라켓에 결합되는 너클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체를 제공한다.

상기 휠에는 브레이크 어셈블리의 브레이크 디스크 또는 브레이크 드럼이 결합되고, 상기 차륜 브라켓에는 상기 브레이크 어셈블리의 브레이크 캘리퍼 또는 브레이크 슈가 결합되는 것이 바람직하다.

상기 모터의 회전자는 고정자의 외부, 고정자의 내부 또는 단면이 "ㄷ"자 형태로 상기 고정자를 3면에서 감싸도록 되어 있을 수 있다.

상기 가변동력전달 어셈블리는 밀폐된 하우징 속에 허브베어링을 매개로 하여 한쪽 축은 상기 휠과 결합되고, 다른 축은 차체측의 등속조인트와 결합되며, 상기 두개의 축은 ECU의 신호에 따라 분리되거나 연결된다.

또한, 상기 가변동력전달 어셈블리의 양 축은 판의 마찰력이나 유체 또는 분체의 힘을 이용하여 구동축의 회전이 피동축에 전달되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 차륜 브라켓은 중앙을 관통하는 허브가 베어링을 매개로 하여 일체화되는 것이 바람직하다.

상기 차륜 브라켓에는 자주발전실린더가 설치되고, 상기 자주발전실린더는 내부에 영구자석이 실린더스프링에 의하여 상하로 움직이도록 지지되며, 상기 영구자석 외부에는 코일이 감싸도록 설치된다.

여기서, 상기 영구자석은 상하로 관통된 구멍이 형성되며, 상기 구멍을 통하여 상기 코일 내부를 따라 상하방향으로 움직이도록 하는 가이드부재가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 차륜 브라켓에는 쇽업쇼바가 설치되며, 상기 쇽업쇼바의 실린더가 상기 너클의 쇽업쇼바 포켓에 삽입되어 결합된다. 또한, 상기 쇽업쇼바의 상단 또는 하단에는 압전소자가 설치될 수 있다.

상기 너클은 차체에서 연결되는 등속조인트와 접촉되지 않도록 중앙에 공동부위가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 새로운 구조를 적용하여 차량주행시 가장 효율적으로 전기를 발전하므로 축전지의 부하를 경감시켜 전기차의 주행거리를 획기적으로 확장시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 자동차의 휠을 교환하는 간단한 조치만으로 기존 엔진구동 차량들을 손쉽게 하이브리드 자동차 또는 전기자동차로 개조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인휠모터 구조체의 분해 사시도;
도 2는 1900년 프랑스 파이 박람회에서 공개된 포르쉐의 인휠모터를 나타내는 구성도;
도 3은 종래기술에 의한 인휠모터의 구조를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 타이어, 휠, 휠 어댑터, 휠 허브, 휠 샤프트를 나타내는 구조도;
도 5는 본 발명에 따른 회전자 외부형 인휠모터의 구조를 나타내는 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 회전자 내부형 인휠모터의 구조를 나타내는 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 말굽형 회전자 인휠모터의 구조를 나타내는 단면도;
도 8은 본 발명에 따른 가변식 동력전단 어셈블리의 구조를 나타내는 단면도;
도 9는 본 발명에 따른 디스크 브레이크 및 어셈블리의 구조를 나타내는 단면도;
도 10은 본 발명에 따른 드럼 브레이크 어셈블리의 장착구조를 나타내는 단면도;
도 11은 본 발명에 따른 차륜 브라켓 구성의 정면도와 단면도;
도 12는 본 발명에 따른 쇽업쇼바가 장착된 차륜 브라켓의 정면도;
도 13은 본 발명에 따른 너클의 정면도와 측면도;
도 14는 본 발명에 따른 너클과 차륜 브라켓의 결합을 나타내는 정면도와 측면도;
도 15는 본 발명에 따른 자주 발전형 실린더 및 영구자석 가이드 부재의 사시도;
도 16은 본 발명에 따른 자주발전 실린더의 활용방식을 나타내는 예시도;
도 17은 본 발명에 따른 차륜 구조체의 단면도;
도 18은 본 발명에 따른 차륜 구조체의 측면도;
도 19는 본 발명에 따른 횡자속 인휠모터의 구조를 나타내는 단면도.

본 발명의 실시예의 구성 및 동작에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 인휠모터 차륜구조체를 설명하면 다음과 같다.

본 실시 예에 따른 인휠모터 차륜구조체는 타이어(100), 휠(200), 모터(300), 브레이크 어셈블리(400), 가변동력전달 어셈블리(500), 차륜 브라켓(600), 너클 어셈블리(700), 자주발전 실린더(800)를 포함하여 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 휠(200)은 바퀴의 프레임을 구성하며, 외주부에는 타이어(100)가 결합되는 림(210)이 형성된다. 한편, 상기 휠(200)의 내부에는 휠의 두께방향으로 절곡된 모터어셈블리 장착부(220)가 형성된다. 따라서 모터는 상기 림(210)의 내주면과 모터어셈블리 장착부(220) 사이에서 휠 어댑터(201)를 통해 휠(200)과 결합된다.

여기서 모터의 회전력은 자속밀도×전류의 세기×도체의 길이로 나타낼 수 있다. 따라서, 위의 세 요소들을 적절히 조절하면 전기자동차에서 모터의 핵심가치인 높은 토크, 높은 회전력, 높은 가변성을 얻을 수 있지만, 인휠모터의 경우 장착위치에 공간적 한계가 있기 때문에 회전력을 제어할 수 있는 세가지 변수 가운데 자속밀도와 권선의 길이를 증가시키는데 있어서 피할 수 없는 제약이 존재한다 이러한 공간적 제약은 모든 인휠모터에서 공통적으로 직면하게 되는 기술적 장애물로서 이를 극복하기 위해 본 발명에서는 모터 구성품의 위치 세팅 방식과 회전체 및 고정체와의 결합방식에 의한 세가지 해결책을 제시한다.

도 5, 도 6, 도 7 및 도 19를 참조하여 모터의 구성과 결합방식을 설명한다.

도 5에서는 회전자 외부형 인휠모터의 세팅에 있어서 회전자(310)와 고정자(320)의 결합방식을 도시하였다. 이렇게 세팅된 모터는 회전자(310)가 외부에 자리함으로써 영구자석의 표면적이 증가하므로 더 큰 자속밀도를 얻을 수 있고 따라서 더 큰 토크가 필요한 차량에 적당하다.

도 6은 회전자 내부형 인휠모터의 세팅으로서 회전자(310)가 내부에 있어 영구자석의 표면적은 감소하지만 고정자(320)가 외부에 위치하여 코일의 권선 횟수가 증가하므로 더 높은 회전력이 필요한 차량에 적당하다.

도 7은 말굽형 회전자 인휠모터의 세팅으로서 말굽자석 모양인 ⊂형상으로 가공된 하나의 회전자(310)가 고정자(320)를 상하로 감싸고 있어 자속밀도가 배가될 수 있으며 대단히 높은 토크가 필요한 차량에 적합하다.

도 19는 횡자속 인휠모터의 세팅으로서 회전자(310)와 고정자(320)가 서로 마주보는 형태로 되어 있다. 횡자속 인휠모터에서 자속의 진행방향과 전동기의 이동방향은 수직, 즉 횡방향이 된다. 이러한 횡자속 인휠모터는 종자속 기기에 비해 동일 출력당 부피를 줄일 수 있다.

상기 모터들은 공통적으로 회전자(310)의 한 면 또는 두 면이 휠 어댑터(201)에 결합되고 이 휠 어댑터(201)는 차륜의 휠(200)에 접속되며 고정자(320)는 휠 어댑터(201)의 반대쪽에서 차륜 브라켓(600)에 고정되어 차륜 구조체에 결합되는 구조이다.

이러한 구조에 의하여 본 실시예에 의한 차량의 차륜구조체는 휠(200) 내부의 모터(300)에 의하여 바퀴를 직접적으로 회전시킬 수가 있다. 즉, 배터리(미도시)에서 전원이 공급되면 상기 모터(300)의 회전자(310)가 회전하므로, 상기 회전자(310)에 결합되는 휠(200) 및 타이어(100)가 같이 회전하게 되는 것이다.

한편, 본 실시예에 의한 차륜구조체를 장착한 차량은 모터뿐만 아니라 엔진(미도시)도 동력원으로 사용할 수 있다. 구체적으로 도8을 참조하여 엔진의 구동력을 차륜에 선택적으로 연결시키는 가변식 동력전달 어셈블리(500)를 설명한다

본 발명에 의하면 휠 허브(230)에는 휠 어댑터(201)와 휠 샤프트(231)가 결합되고 휠 샤프트(231)는 동력전달 어셈블리 하우징(510)의 중앙부에 베어링을 매개로 일체화 되어있는 동력전달 어셈블리 허브(520)에 접속되며 동력전달 피동축(530)을 통해 동력전달 피동 디스크(531)와 일체화 된다. 한편 상기 동력전달 어셈블리 하우징(510)의 내부에는 상기 피동 디스크(531)와 마주 보는 동력전달 구동 디스크(541)와 그에 접속된 동력전달 구동축(540)이 베어링을 매개로 하여 반대편에 있는 허브(620)에 접속되고 이 허브는 차륜 브라켓(600)과 접속되어 일체화된다.

상기 피동 디스크(531)는 엔진이 구동될 때 차체에 설치된 중앙처리 장치(ECU)의 신호를 받아 동력전달 구동 디스크(541)에 압착되어 같이 회전하며 구동 축(540)의 동력을 차륜에 전달하거나 연결상태를 분리시킴으로써 동력전달을 차단할 수 있는 구조이다. 즉, 엔진이 작동하여 등속조인트(501)에 전달된 엔진의 구동력이 차륜 브라켓(600) 중앙의 허브(620)을 통해 가변 동력전달 어셈블리 하우징(510) 내부의 구동축(540)과 구동디스크(541)에 전달될 때 차량 중앙처리장치(E.C.U)의 신호에 따라 가변동력전달 어셈블리(500)의 피동디스크(531)가 구동디스크(541)와 결합되며 최종적으로 피동축(530)에 연결된 휠과 바퀴에 엔진구동력이 전달되는 것이다.

결과적으로 본 발명에 의한 차륜 구조체가 기존의 엔진구동 자동차들에 장착되면 전기차 주행모드에서는 가변식 동력전달 어셈블리(500)가 분리되어 차량은 순수한 모터(300)의 힘으로만 작동되고, 내연기관(Internal Combustion Engine) 주행모드에는 엔진의 구동력이 가변식 동력전달 어셈블리(500)를 통해 차륜에 전달되어 차량을 구동시키며, 하이브리드 주행모드에서는 차량에 장착된 중앙처리장치(ECU)의 신호에 따라 가변식 동력전달 어셈블리(500)가 엔진동력을 차륜에 연결시키거나 차단시켜서 전기 모터 또는 엔진의 구동력이 선택적으로 병행되며 차륜을 구동하는 가변적, 선택적 주행모드 기능을 제공할 수 있는 것이다.

다음으로, 본 실시예에 따른 자동차의 동력전달장치의 제동장치에 대하여 설명한다.

본 발명에서 인휠모터 구조체는 차량의 제동 효율성을 증가시키기 위해 기계적 브레이크 메커니즘과 전기적 브레이크 메커니즘이 함께 사용되는 이중의 제동수단을 제공한다.

먼저 전기적 브레이크 메커니즘을 설명하면 전기차 주행모드에서는 차량이 달리고 있을 때, 즉 가속페달에 발이 올려져 있으면 모터의 고정자에 전류가 흐르게 되고 회전자가 회전하는데 이때 회전자에 휠 어댑터로 결합된 차륜이 회전하여 차량이 움직인다. 한편, 가속 페달에서 발을 띄면 모터에 공급되는 전압이 줄어들고 이때부터 모터는 발전기의 역할을 하게 되는 데 로터의 회전방향과 반대 방향으로 힘이 작용하여 브레이크 역할을 하게 된다.

전기식 브레이크는 전기를 생산할 수 있다는 장점에도 불구하고 차량에 갑작스런 제동충격이 가해지기 때문에 쾌적한 주행을 저해하는 불편한 요소이다. 본 발명은 전기식 브레이크 메커니즘에 더하여 기계식 브레이크 메커니즘을 내장함으로써 제동의 품질과 주행안전을 향상시키는 이중의 기능을 제공한다.

이 기계식 브레이크는 운전자가 브레이크 페달에 발을 올리는 순간 작동하며, 전기, 유압, 또는 공압적 수단에 의해 만들어진 힘으로 회전자와 같이 회전하고 있는 디스크, 드럼 또는 샤프트에 강한 마찰력을 가하여 회전체의 움직임을 제어하고 정지시키는 방식이다. 따라서 차량에 가해지는 급작스런 제동충격을 완화시키기 위하여 전기식 브레이크의 반응 속도를 늦추고 그 강도를 완화시키더라도 기계식 브레이크가 부드럽게 작동하여 승차감을 향상시키면서 동시에 전기식 브레이크의 제동력이 더해진 보다 안전하고 완벽한 제동이 가능하다.

도 9및 도 10을 참조하여 상기 기계식 브레이크의 구성과 장착방식을 설명한다.

도 9는 디스크 브레이크를 사용한 제동 메커니즘으로서 차륜의 휠 허브(230)에 결합되어 있는 휠 어댑터(201)와 휠 샤프트(231)의 사이에 브레이크 디스크(411)가 장착되어 휠(200)이 회전하면 함께 회전한다. 한편 차륜 브라켓(600)에 부착되어있는 브레이크 베이스(640)에는 브레이크 캘리퍼(412)가 장착되어 제동기능을 작동시키는 신호를 받으면 강한 힘으로 상기 브레이크 디스크(411)를 압착하여 이 브레이크 디스크(411)와 일체화 되어있는 휠(200)의 회전을 조절하거나 정지시킨다.

도 10은 드럼 브레이크를 사용한 제동 메커니즘으로서 차륜의 휠 허브(230)에 결합되어 있는 휠 어댑터(201)에 드럼 브레이크 하우징(420)이 장착되고 상기 드럼 브레이크 하우징(420)에는 브레이크 드럼(413)이 일체화 되어 휠이 회전하면 함께 회전한다. 한편 차륜 브라켓(600)에 부착되어있는 브레이크 베이스(640)에는 브레이크 슈(414)가 장착되어 제동기능을 작동시키는 신호를 받으면 강한 힘으로 상기 브레이크 드럼(413)을 압착하여 이 브레이크 드럼(413)과 일체화 되어있는 휠(200)의 회전을 조절하거나 정지시키는 구조이다.

이번에는 도 11을 참조하여 차륜 브라켓에 대하여 설명한다.

차륜 내부의 기능성 장치들은 회전하는 장치들과 회전하지 않는 장치들로 구분되는데 차륜브라켓(600)의 한쪽 면에는 회전하지 않는 장치들인 모터의 고정자(320)와 브레이크 캘리퍼(412) 또는 브레이크 슈(414) 그리고 가변동력전달 어셈블리의 하우징(510)이 결합된다. 상기 차륜 브라켓(600)의 또 다른 한쪽 면에는 측면에 자가발전실린더(800)가 장착되며 중앙부분에 엔진의 동력을 전달하는 등속조인트(501)와 연결되는 허브베어링(620)이 관통하여 삽입되어있다.

도 12를 참조하여 상기 차륜 브라켓에 장착되는 쇽업쇼바에 대하여 설명한다. 차륜 브라켓(600)의 상부와 하부에는 쇽업쇼바를 장착할 수 있는 쇽업쇼바 홀더(630)가 일체화 되어 있다. 상기 홀더(630)에 위쪽, 아래쪽에는 윗부분과 아랫부분에 각각 압전소자(피에조 소자, 636)가 장착된 스프링(632)이 결합되고 상기 스프링의 사이에 쇽업쇼바의 실린더(631)가 설치되며 차륜 브라켓(600)의 중앙에 있는 허브(620)를 중심으로 양쪽에 각각 설치된다.

이번에는 도 13을 참조하여 너클에 대하여 설명한다.

너클(700)은 차체와 직접적인 연결이 이루어지는 부분으로서 구조적으로는 중앙에 커다란 타원형의 너클 공동부(740)가 있어 이 너클 공동부(740)를 통해 차체의 등속조인트(501)가 너클(700)과의 접촉 없이 직접적으로 차륜 브라켓(600)에 있는 허브 (620)에 연결되도록 되어있고 윗부분과 아랫부분이 앞으로 돌출되고 돌출된 끝부분의 중앙에는 차체에서 연결되는 컨트롤 암(미도시)이 접속되는 컨트롤 암 리시버(720)가 있으며 측면에는 조향장치의 끝단이 연결될 수 있도록 타이로드 앤드 커넥터(750)가 일체화 되어있거나 부착될 수 있다. 또한 양 측면에는 각각 수직방향으로 긴 구멍을 통해 쇽업쇼바의 실린더(631)가 관통하며 고정되는 쇽업쇼바 포켓(710)이 형성되어 있다.

도 14를 참조하여 차체와 차륜 어셈블리의 연결구성과 이 연결을 통해 완성되는 현가시스템을 설명한다.

차륜 어셈블리는 독립적으로 형성된 기능성 구성품들의 집합체로서 차륜 브라켓(600)에 의해 통합화된 단일 구조체로 형성된다. 한편 너클(700)은 컨트롤 암(미도시)에 의해 차체와 연결되며 그 양쪽 측면에는 원기둥 형상의 쇽업쇼바 포켓(710)이 형성되어 있다. 상기 쇽업쇼바 포켓(710)에는 쇽업쇼바의 실린더(631)가 끼워이음 방식으로 삽입되어 고정되며 이 쇽업쇼바(635)는 상기 차륜 브라켓(600)의 위와 아래에 설치되어 있는 쇽업쇼바 홀더(630)에 장착되어 고정된다. 이 장착을 통해 비로소 차륜 구조체는 차체와 연결되며 차체로부터 엔진의 구동력을 전달해주는 등속 조인트(501)가 차륜 브라켓(600)의 중앙에 있는 허브(620)와 결합된다.

또한 차륜 브라켓(600)에 장착된 쇽업쇼바(635)와 차체와 연결된 허브(620)가 결합함으로써 차륜의 현가시스템이 제 기능을 하게 되는데 먼저 차체와 결합된 차륜 브라켓(600)의 상부와 하부에 각각 장착된 4개의 스프링이 차량주행 시 노면과의 접촉으로 인하여 발생하는 충격을 완화시키며 탄성적으로 작동한다. 이러한 스프링의 진동은 상기 스프링 사이에 설치된 너클(700)에 전해지게 되는데 이때 상기 너클(700)의 양 측면 포켓(710)에 삽입되어 있는 쇽업쇼바(635)가 작동하여 그 진동이 차체에 전달되기 전에 감쇄시켜주는 것이다.

즉 본 발명에 있어서 차륜 구조체는 너클(700)과 끼워이음 방식으로 결합하며 동시에 상기 결합에 의해 완충 및 현가기능이 완성되는 구조이다.

다음으로, 도 15 및 도 16을 참조하여 자주발전실린더(800)에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 자주발전실린더(800)는 차륜 브라켓(600)에 고정되어 쇽업쇼바(635) 옆에 병렬적으로 설치될 수 있다

도 15을 참조하면, 상기 자주발전실린더(800)의 내부에는 코일(802)이 설치되어 있으며, 상기 코일(802) 내부에는 원통형 영구자석(801)이 설치되어 있다. 또한, 상기 영구자석(801)의 상하에는 실린더스프링(805)이 구비되어 영구자석(801)은 코일(802) 내부에서 상하로 진동할 수 있다. 그리고, 상기 영구자석(801)은 상하로 관통된 가이드부재(803)를 따라 상하로 진동한다.

차량이 노면을 따라 움직이면 노면과 직접 접하는 바퀴에는 상당한 진동이 수반되며, 이러한 진동이 상기 자주발전실린더(800)에 직접 전달된다. 이때, 상기 자주발전실린더(800) 내부의 실린더스프링(805)에 의해 영구자석(801)이 가이드부재(803)를 따라 코일(802) 내부에서 상하로 진동함으로써 전기를 발생시키게 된다. 이렇게 발생된 전기는 상기 코일(802)에 연결된 축전기(미도시)에 저장되어 자가발전용으로 사용된다.

또한 도 12에서 도시된 것처럼 쇽업쇼바 어셈블리의 위쪽과 아래쪽에는 압전소자가 부착되어 있어 쇽업쇼바의 움직임에 따라 변화되는 압력에 의한 발전도 이루어진다.

상기 자주발전실린더(800)는 도 16와 같이 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용될 수도 있다. 또한 단일 실린더로 하나의 세트를 구성할 수도 있고, 한 개 또는 여러 개의 세트로 하나의 실린더를 구성하거나, 복수개의 실린더가 모여 하나의 전기발전 클러스터를 구성하여 공간이 허용하는 모든 곳에 독립적으로 설치되어 차량이 도로 위를 주행하는 모든 순간에 전기를 발전시킬 수 있다.

도 17에서는 인휠모터의 모든 기능성 구성품들이 결합된 차륜 구조체의 단면을 도시 하였다.

또18에서는 상기 차륜 구조체의 측면도를 도시하였다.

100 : 타이어 200 : 휠
201 : 휠 어댑터 210 : 휠 림
300 : 모터에셈블리 310 : 회전자
320 : 고정자 400 : 브레이크어셈블리
411 : 브레이크 디스크 412 : 브레이크 캘리퍼
413 : 브레이크 드럼 414 : 브레이크 슈
420 : 브레이크드럼 하우징 500 : 가변동력전달어셈블리
501 : 등속조인트 510 : 동력전달 어셈블리 하우징
520 : 동력전달 어셈블리 허브 530 : 동력전달 피동축
531 : 동력전달 피동 디스크 540 : 동력전달 구동축
541 : 동력전달 구동 디스크 600 : 차륜브라켓
620 : 허브베어링 630 : 쇽업쇼바 홀더
631 : 쇽업쇼바 실린더 632 : 완충스프링
635 : 쇽업쇼바 어셈블리 636 : 압전소자
640 : 브레이크 베이스 700 : 너클 어셈블리
701 : 너클 710 : 쇽업쇼바 포켓
720 : 어퍼암 홀더 730 : 로워암 홀더
740 : 너클 공동부 750 : 타이로드 앤드 커넥터
800 : 발전 실린더 801 : 영구자석
802 : 절연코일 803 : 가이드부재
804 : 코일챔버 805 : 스프링

Claims (11)

1. 차륜의 내부에 모터가 구비되는 방식의 차량에 있어서,
   상기 모터의 회전자가 내부에 결합되는 휠;
   피동축이 상기 모터의 내부를 통하여 상기 휠에 결합되는 가변동력전달 어셈블리;
   상기 모터의 고정자 및 상기 가변동력전달 어셈블리의 구동축이 결합되는 차륜 브라켓; 및
   상기 차륜 브라켓에 결합되는 너클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 휠에는 브레이크 어셈블리의 브레이크 디스크 또는 브레이크 드럼이 결합되고, 상기 차륜 브라켓에는 상기 브레이크 어셈블리의 브레이크 캘리퍼 또는 브레이크 슈가 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 모터의 회전자는 고정자의 외부, 고정자의 내부 또는 단면이 "ㄷ"자 형태로 상기 고정자를 3면에서 감싸도록 되어 있는 인휠모터 차륜구조체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가변동력전달 어셈블리는 밀폐된 하우징 속에 허브베어링을 매개로 하여 한쪽 축은 상기 휠과 결합되고, 다른 축은 차체측의 등속조인트와 결합되며, 상기 두개의 축은 ECU의 신호에 따라 분리되거나 연결되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가변동력전달 어셈블리의 양 축은 판의 마찰력이나 유체 또는 분체의 힘을 이용하여 구동축의 회전이 피동축에 전달되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차륜 브라켓은 중앙을 관통하는 허브가 베어링을 매개로 하여 일체화되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
7. 제1항에 있어서,
   상기 차륜 브라켓에는 자주발전실린더가 설치되고,
   상기 자주발전실린더는 내부에 영구자석이 실린더스프링에 의하여 상하로 움직이도록 지지되며, 상기 영구자석 외부에는 코일이 감싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 영구자석은 상하로 관통된 구멍이 형성되며, 상기 구멍을 통하여 상기 코일 내부를 따라 상하방향으로 움직이도록 하는 가이드부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
9. 제1항에 있어서,
   상기 차륜 브라켓에는 쇽업쇼바가 설치되며, 상기 쇽업쇼바의 실린더가 상기 너클의 쇽업쇼바 포켓에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
10. 제9항에 있어서,
    상기 쇽업쇼바의 상단 또는 하단에는 압전소자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.
11. 제9항에 있어서,
    상기 너클은 차체에서 연결되는 등속조인트와 접촉되지 않도록 중앙에 공동부위가 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠모터 차륜구조체.

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