KR101254392B1 - 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 허브베어링일체형 허브에 샤프트홀을 형성하여 액슬 샤프트를 관통시킨 후에 너트를 이용하여 액슬 샤프트를 체결함으로써 액슬샤프트의 전방, 즉 차체의 외부에서 체결이 가능하도록 하여 분해 및 조립을 용이하게 하고, 허브베어링일체형 허브의 허브 볼트의 위치 및 수치를 변경하지 않음으로써 기존의 휠을 그대로 사용할 수 있는, 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치에 관한 것으로서,
너클에 체결되어 있는 모터와, 상기 모터의 동력 전달축과, 상기 동력 전달축에 설치되는 기어군과, 상기 기어군의 최종 기어와 볼트에 의해 연결되어 있는 허브베어링일체형 허브와, 상기 허브베어링일체형 허브와 너트를 이용하여 설치되는 액슬샤프트를 포함하여 이루어진다.

Description

전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치{axle shaft having in-wheel motor for electric vehicle}

이 발명은 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 허브베어링일체형 허브에 샤프트홀을 형성하여 액슬 샤프트를 관통시킨 후에 너트를 이용하여 액슬 샤프트를 체결함으로써 액슬샤프트의 전방, 즉 차체의 외부에서 체결이 가능하도록 하여 분해 및 조립을 용이하게 하고, 허브베어링일체형 허브의 허브 볼트의 위치 및 수치를 변경하지 않음으로써 기존의 휠을 그대로 사용할 수 있는, 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치에 관한 것이다.

화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다.

상기 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.

일반적으로, 인휠 모터는 상기 전기 자동차와 같이 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달도록 하는 기술이다.

따라서, 상기 인휠 모터를 적용하는 경우에, 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

참고로, 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠어셈블리 장치에 대한 기술이 일본국 특허 공개번호 2004-168211에 개시되어 있다. 도 1은 그 단면 구성도를 보여 주고 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠어셈블리 장치는, 차축 중심보다 윗부분에 모터 중심(100)을 가지고 있으며 이는 카운터 기어(210)에 연결되는 구조로 이루어진다.

이는 유성기어 세트(220)의 썬기어(250)로 연결되며, 이 유성기어의 캐리어(225)의 축은 차량 전면부의 허브 로터(270)에 연결되어 볼트가 체결되는 홀(263)을 통해 휠(140)에 동력을 전달한다. 상기 허브 로터(270)는 허브(262)와 크림핑으로 연결된다.

상기한 구성의 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠어셈블리 장치는, 감속기어와 유성기어를 통한 2단 감속에 의하여 큰 감속비를 얻는 한편, 구동시에는 전동 모터의 출력축의 축심의 위치 이탈을 해소하는 것에 의해, 구동때에 있어서 기어음의 소음화나 각 기어의 강도저하, 손상을 방지할 수 있다.

또한, 모터의 회전축은 차축 중심에 대하여 위쪽으로 편심되어 있으며, 로어암의 볼조인트(500)나 타 현가장치의 간섭을 최소화하는 위치가 된다. 이는 카운터 기어(210, 214)의 치수 차이로 1차 감속을 할 수 있게 한다.

그리고, 카운터 기어(210, 214)는 유성기어(220)의 중심인 썬기어로 연결된 축(250)을 가지며, 링기어(228)의 사이에 있는 캐리어(225)에 의해 감속된다. 캐리어(225)는 동력을 전달할 수 있는 새로운 형태의 허브(262)에 연결된다. 상기 유성기어(220)를 통해서 2차 감속을 할 수 있게 되므로 큰 감속비를 가질 수 있으며, 모터의 특성상 모터로 휠을 직접 구동하는 형태보다 작은 모터를 구비할 수 있는 조건이 된다.

그러나, 상기한 종래의 전기 자동차용 인휠 모터는, 클램핑으로 체결되어 베어링 예압관리가 어려우며 기어오일 누유 방지가 필요한 문제점이 있다.

또한, 상기한 종래의 전기 자동차용 인휠 모터는, 클램핑된 부품으로 분해 및 조립이 어려운 문제점이 있다.

그리고, 상기한 종래의 전기 자동차용 인휠 모터는, 신규의 허브를 사용하므로 기존의 휠을 사용하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 허브베어링일체형 허브에 샤프트홀을 형성하여 액슬 샤프트를 관통시킨 후에 너트를 이용하여 액슬 샤프트를 체결함으로써 액슬샤프트의 전방, 즉 차체의 외부에서 체결이 가능하도록 하여 분해 및 조립을 용하게 하는, 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 허브베어링일체형 허브의 허브 볼트의 위치 및 수치를 변경하지 않음으로써 기존의 휠을 그대로 사용할 수 있는, 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 너클에 체결되어 있는 모터와, 상기 모터에 일체형으로 설치되는 동력 전달축과, 상기 동력 전달축에 설치되는 기어군과, 상기 기어군의 최종 기어와 볼트에 의해 연결되어 있는 허브베어링일체형 허브와, 상기 허브베어링일체형 허브와 너트를 이용하여 설치되는 액슬샤프트를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 기어군을 보호하기 위한 커버를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 너트와 액슬샤프트를 보호하기 위하여 허브베어링일체형 허브의 전단에 설치되는 허브캡을 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 기어군은, 상기 동력 전달축의 끝에 설치되는 제1 기어와, 상기 제1 기어와 연결되어 있으며 1단 감속역할을 하는 유성 기어와, 상기 유성 기어에 조립되어 있으며 동력 전달 역할을 하는 캐리어와, 상기 캐리어와 연결되어 있으며 2단 감속의 입력 역할을 하는 제3 기어와, 상기 제3 기어와 연결되어 감속되는 제4 기어를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 유성 기어는 제1 기어와 연결되어 제1 감속역할을 하며, 액슬샤프트에 비하여 상단으로 편심되어 설치되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제3 기어는 기어 내부의 제2 베어링에 의해 커버의 축에 지지되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 제4 기어는 제3 베어링에 의해 커버에 지지되며, 전면 가장자리에 볼트홀이 형성되어 있음으로써 볼트를 이용하여 허브베어링일체형 허브와 체결되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 허브베어링일체형 허브는 허브베어링부가 일체형으로 형성되어 있으며, 중앙에 샤프트홀이 통공 형성되어 있고, 가장자리에는 볼트홀이 통공 형성되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 허브베어링 일체형 허브는 너클에 압입되는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 액슬샤프트는 허브베어링일체형 허브에 압입되는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명은, 허브베어링일체형 허브에 샤프트홀을 형성하여 액슬 샤프트를 관통시킨 후에 너트를 이용하여 액슬 샤프트를 체결함으로써 액슬샤프트의 전방, 즉 차체의 외부에서 체결이 가능하도록 하여 분해 및 조립을 용이하게 하고, 허브베어링일체형 허브의 허브 볼트의 위치 및 수치를 변경하지 않음으로써 기존의 휠을 그대로 사용할 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠어셈블리 장치의 단면 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치의 모습을 보여주는 구성도이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적,

작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치의 모습을 보여주는 구성도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치의 구성은, 너클(2)에 체결되어 있는 모터(1)와, 상기 모터(1)에 일체형으로 설치되는 동력 전달축(16)과, 상기 동력 전달축(16)의 끝에 설치되는 제1 기어(14)와, 상기 제1 기어(14)와 연결되어 있으며 제1 감속역할을 하는 유성기어(17)와, 상기 유성기어(17)에 조립되어 있으며 동력전달 역할을 하는 캐리어(17a)와, 상기 캐리어(17a)와 연결되어 있으며 제2 감속의 입력역할을 하는 제3 기어(18)와, 상기 제3 기어(18)에 연결되어 감속되는 제4 기어(10)와, 상기한 기어들로 이루어진 감속기를 보호하기 위한 커버(19)와, 상기 제4 기어(10)와 볼트(7)에 의해 연결되어 있는 허브베어링일체형 허브(8)와, 상기 허브베어링일체형 허브(8)와 너트(4)를 이용하여 설치되는 액슬샤프트(11)와, 상기한 너트(4)와 액슬샤프트(11)를 보호하기 위하여 허브베어링일체형 허브(8)의 전단에 설치되는 허브캡(13)을 포함하여 이루어진다.

상기 모터(1)는 휠(도시되지 않음)의 내부에 설치되며, 너클(2)에 체결되는 구조로 이루어진다. 상기 모터(1)의 위치는 휠중심축인 액슬샤프트(11)를 기준으로 상단에 위치하며, 액슬샤프트(11)와 일정한 각을 두고 떨어져 있는 구조로 이루어진다. 이는 상단 스트럿(도시되지 않음)과 하단 로워암(도시되지 않음)과의 간섭을 최소화할 수 있는 위치이며, 너클(2)에 체결되는 타이로드암에 의해 휠의 조타가 실시되더라도 하단 로워암과의 간섭을 최소화할 수 있는 위치이다. 이와 같이, 상기 모터(1)를 중심에 두지 않은 이유는 하단 로워암에 의해 휠이 상하로 바운스 또는 리바운스하게 되더라도 하단 로워암이 모터(1)를 간섭하게 되는 것을 최소화하기 위함이다. 그리고, 상기 너클(2)에 의해 휠의 조타가 이루어지더라도 상기 로워암과 모터의 간섭을 최소화하기 위함이다. 이와 함께, 상기 모터(1)는 휠의 내부에 설치되며 하단 로워암 보다 높은 위치에 설치되므로 지면의 이물질로부터 모터(1)가 보호되도록 한다.

상기 유성 기어(17)는 제1 기어(14)와 연결되어 제1 감속역할을 하는데, 액슬샤프트(11)에 비하여 상단으로 편심되어 설치되는 구조로 이루어진다.

상기 제3 기어(18)는 기어 내부의 제2 베어링(20)에 의해 커버축(19a)에 지지된다.

상기 제4 기어(10)는 제3 베어링(12)에 의해 커버(19)에 지지되며, 전면 가장자리에 볼트홀이 형성되어 있음으로써 볼트(7)를 이용하여 허브베어링일체형 허브(8)와 체결되는 구조로 이루어진다.

상기 허브베어링일체형 허브(8)는 허브베어링부(8a)가 일체형으로 형성되어 있으며, 중앙에 샤프트홀이 통공 형성되어 있고, 가장자리에는 볼트홀이 통공 형성되어 있는 구조로 이루어짐으로써, 상기한 볼트홀을 관통하여 조립되는 볼트(7)를 이용하여 제4 기어(10)와 체결되며, 상기한 샤프트홀을 관통하는 액슬샤프트(11)와 너트(4)를 이용하여 체결되기 때문에 액슬샤프트(11)의 전방, 즉 차체의 외부에서 조립이 가능한 구조로 이루어진다. 상기한 허브베어링 일체형 허브(8)는 허브 볼트(82)의 위치 및 수치 변경이 없어 기존의 휠을 그대로 사용할 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 허브베어링 일체형 허브(8)는 너클(2)에 압입되는 구조로 이루어진다.

상기한 액슬샤프트(11)는 허브베어링일체형 허브(8)에 압입되는 구조로 이루어진다.

상기 커버(19)는 기어들로 구성되는 감속기를 감싸주며 기어의 치 전면에 있는 오일실에 의해 오일의 누유를 막아 준다.

상기 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치의 작용은 다음과 같다.

허브베어링일체형 허브(8) -> 액슬샤프트(11) -> 모터(1) -> 기어세트 -> 커버(19) -> 너트(4)의 순으로 조립된다.

조립이 완료된 후에, 모터(1)로부터 발생된 회전동력은 동력 전달축(16)을 통하여 제1 기어(14)로 전달된다.

동력 전달축(16)의 끝에 위치한 제1 기어(14)는 유성기어(17)로 동력을 전달하고, 유성기어(17)는 캐리어(17a)를 통해 제3 기어(18)로 동력을 전달하며, 제3 기어(18)는 제4 기어(10)로 동력을 전달한다.

제3 기어(18)로부터 동력을 전달받은 제4 기어(10)는 볼트(7)를 통해 허브베어링일체형 허브(8)로 동력을 전달하며, 상기 허브베어링일체형 허브(8)는 너트(4)를 통해 액슬샤프트(11)로 회전동력을 전달하고, 상기 액슬샤프트(11)는 허브베어링일체형 허브(8)에 의해 너클(2)에 지지되면서 회전을 하게 된다. 또한, 상기한 허브베어링일체형 허브(8)는 휠(도시되지 않음)로도 회전동력을 전달하게 됨으로써 휠이 회전하게 되고, 이에 따라 상기한 휠과 연결되어 있는 바퀴(도시되지 않음)가 회전을 하게 됨으로써 차량의 주행이 이루어진다.

1 : 모터 2 : 너클
4 : 너트 7 : 볼트
8 : 허브베어링일체형 허브 10 : 제4 기어
11 : 액슬샤프트 12 : 제3 베어링
13 : 허브캡 14 : 제1 기어
16 : 동력 전달축 17 : 유성 기어
18 : 제3 기어 19 : 커버
20 : 제2 베어링

Claims (10)

1. 너클에 체결되어 있는 모터와,
   상기 모터에 일체형으로 설치되는 동력 전달축과,
   상기 동력 전달축에 설치되는 기어군과,
   상기 기어군의 최종 기어와 볼트에 의해 연결되어 있는 허브베어링일체형 허브와,
   상기 허브베어링일체형 허브와 너트를 이용하여 설치되는 액슬샤프트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기한 기어군을 보호하기 위한 커버를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기한 너트와 액슬샤프트를 보호하기 위하여 허브베어링일체형 허브의 전단에 설치되는 허브캡을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 기어군은,
   상기 동력 전달축의 끝에 설치되는 제1 기어와,
   상기 제1 기어와 연결되어 있으며 제1 감속역할을 하는 유성 기어와,
   상기 유성 기어에 조립되어 있으며 동력 전달 역할을 하는 캐리어와,
   상기 캐리어와 연결되어 있으며 제2 감속의 입력역할을 하는 제3 기어와,
   상기 제3 기어와 연결되어 감속되는 제4 기어를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 유성 기어는 제1 기어와 연결되어 제1 감속역할을 하며, 액슬샤프트에 비하여 상단으로 편심되어 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 제3 기어는 기어 내부의 제2 베어링에 의해 커버의 축에 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 제4 기어는 제3 베어링에 의해 커버에 지지되며, 전면 가장자리에 볼트홀이 형성되어 있음으로써 볼트를 이용하여 허브베어링일체형 허브와 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 허브베어링일체형 허브는 허브베어링부가 일체형으로 형성되어 있으며, 중앙에 샤프트홀이 통공 형성되어 있고, 가장자리에는 볼트홀이 통공 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 허브베어링 일체형 허브는 너클에 압입되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 액슬샤프트는 허브베어링일체형 허브에 압입되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 액슬샤프트 장치.

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