KR101707160B1 - 인휠 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로, 휠 내부에 장착되는 디스크와, 디스크에 결합되어 회전되는 허브와, 허브에 결합되고 휠 각도를 변경하는 조향축에 고정 설치되는 하우징과, 하우징에 결합되고 동력이 발생되는 모터부 및 모터부와 연결되고 허브와 맞물려 동력을 전달하는 감속기를 포함한다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는 기존의 휠 내부에 장착 가능하고 모터의 구동력을 큰 감속비로 휠에 전달할 수 있다.

Description

인휠 구동장치{IN-WHEEL WORKING DEVICE}
본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터가 휠 내부에 배치되고, 적은 사이즈로 토크 증배를 도모하는 인휠 구동장치에 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.
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 구동장치는 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, 좌우의 구동륜 또는 좌우 및 전후 4개의 구동륜 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 기술이다.
따라서, 인휠 모터를 적용하는 경우 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
종래의 인휠 구동장치는 모터반경을 크게 하여 감속기 없이 토크 증배가 이루어지지만, 이로 인해 휠 사이즈가 커지는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 감속기를 사용하여 휠 사이즈를 줄이고, 토크 증배를 실현하는 인휠 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 휠 내부에 장착되는 디스크; 상기 디스크에 결합되어 회전되는 허브; 상기 허브에 결합되고 상기 휠 각도를 변경하는 조향축에 고정 설치되는 하우징; 상기 하우징에 결합되고 동력이 발생되는 모터부; 및 상기 모터부와 연결되고, 상기 허브와 맞물려 동력을 전달하는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치를 제공한다.
상기 하우징에 결합되고, 상기 디스크의 단부와의 접촉에 의해 상기 디스크의 회전력을 감쇄시키는 캘리퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스크는 상기 휠의 내측벽에 결합되는 디스크결합판; 상기 디스크결합판의 단부에서 절곡되어 돌출 형성되는 디스크돌출판; 및 상기 디스크돌출판의 단부에서 절곡되어 상기 캘리퍼와 접촉되는 디스크접촉판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 허브는 상기 휠의 중심과 결합되는 허브내륜; 및 상기 허브내륜을 감싸며, 상기 휠과 결합되는 허브외륜을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감속기는 상기 모터부에 연동되어 회전되는 유성기어 감속체; 및 상기 유성기어 감속체에 연결되어 회전되며, 상기 허브외륜과 맞물리는 카운터기어 감속체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유성기어 감속체는 상기 모터부의 구동축과 스플라인 연결되는 썬기어; 상기 하우징에 구비되는 링기어; 상기 썬기어와 상기 링기어 사이에 위치되는 유성기어; 및 상기 유성기어를 지지하는 캐리어를 포함하고, 상기 모터부의 회전 중심과 상기 썬기어의 회전 중심이 옵셋하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 카운터기어 감속체는 상기 캐리어에 스플라인 결합되는 구동기어; 및 상기 구동기어와 맞물리고, 상기 허브외륜에 스플라인 결합되는 종동기어를 포함하고, 상기 모터부의 회전 중심과 상기 휠 회전 중심사이의 옵셋량은 상기 구동기어와 상기 종동기어의 반경의 합계치가 되는 것을 특징으로 한다.
상기 유성기어 감속체와 상기 카운터기어 감속체에는 윤활용 유로가 형성되고, 상기 모터부에는 냉각용 유로가 형성되며, 상기 카운터기어 감속체에 연결되는 오일펌프가 상기 윤활용 유로와 상기 냉각용 유로로 오일을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는 기존의 휠 내부에 감속기와 허브가 내장됨으로써, 휠 사이즈를 확장하지 않아도 되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는 감속기에 유성기어 감속체와 카운터기어 감속체가 구비됨으로써, 모터의 구동력이 증배되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는 오일펌프에 의한 윤활유 순환에 의해 고속 회전과정에서의 냉각 및 윤활이 원활히 이루어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 감속기에 대한 확대 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠 구동장치의 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 용어들로써, 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 인휠 구동장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1에서 감속기에 대한 확대 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치(1)에는 디스크(10), 허브(20), 하우징(30), 모터부(40) 및 감속기(50)가 구비된다.
디스크(10)는 휠(110) 내부에 장착된다. 이러한 휠(110)은 타이어(120)를 지지하는 링 형상의 지지휠(111) 및 지지휠(111)의 중앙 개구된 부분을 폐쇄하는 내측벽(112)이 구비되고, 디스크(10)는 내측벽(112)에 장착되어 지지휠(111) 내부에 위치된다.
허브(20)는 디스크(10)에 결합되어 회전되고, 하우징(30)은 허브(20)에 결합된다. 이러한 하우징(30)에는 휠(110)의 각도를 조절하는 조향축(130)이 고정 설치된다.
모터부(40)는 하우징(30)에 결합되어 동력이 발생되고, 감속기(50)는 허브(20)와 맞물려 모터부(40)의 동력을 허브(20)에 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치(1)에는 캘리퍼(60)가 더 구비된다. 이러한 캘리퍼(60)는 하우징(30)에 결합되고, 디스크(10)의 단부와 접촉되어 디스크(10)의 회전력을 감쇄시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스크(10)에는 디스크결합판(11), 디스크돌출판(12) 및 디스크접촉판(13)이 구비된다.
디스크결합판(11)은 휠(110)의 내측벽(112)에 결합되고, 디스크돌출판(12)은 디스크결합판(11)의 단부에서 절곡되어 돌출 형성된다. 이러한 디스크돌출판(12)은 지지휠(111)의 내부에 위치된다.
디스크접촉판(13)은 디스크돌출판(12)의 단부에서 절곡되어 지지휠(111)의 내측방향으로 돌출 형성된다. 이러한 디스크접촉판(13)은 캘리퍼(60)와 접촉된다.
한편, 캘리퍼(60)에는 한 쌍의 패드(61)가 구비되고, 브레이크 패달이 가압되면, 패드(61) 간의 간격이 좁혀지면서 패드(61)가 디스크접촉판(13)에 밀착되어 휠(110)에 대한 제동이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 허브(20)에는 허브내륜(21) 및 허브외륜(22) 이 구비된다.
허브내륜(21)은 하우징(30) 또는 휠(110)의 내측벽(112)에 결합되고, 허브외륜(22)은 휠(110)의 내측벽(112)에 결합된다. 이때, 허브외륜(22)은 허브내륜(21)을 감싸도록 형성되고, 허브내륜(21)과 허브외륜(22) 사이에는 베어링(23)이 구비된다. 따라서, 허브외륜(22)은 허브내륜(21)에 의해 지지되면서 외력에 의해 회전되어 휠(110)을 회전시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터부(40)에는 모터(41), 구동축(42) 및 모터하우징(43)이 구비된다. 모터하우징(43)은 하우징(30)과 결합되고, 모터(41)는 모터하우징(43)에 내장되어 회전력이 생성되며, 구동축(42)은 모터(41)와 연결되어 모터(41)에서 생성된 회전력을 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감속기(50)에는 유성기어 감속체(51) 및 카운터기어 감속체(52)가 구비된다.
유성기어 감속체(51)는 모터부(40)의 구동축(42)과 연결된다. 이러한 유성기어 감속체(51)는 하우징(30)에 내장된다.
카운터기어 감속체(52)는 하우징(30)에 내장되고, 유성기어 감속체(51)와 연동되어 회전된다. 이러한 카운터기어 감속체(52)는 허브외륜(22)과 맞물려 허브(20)에 동력을 전달한다.
이때, 감속기(50)가 이단(유성기어 감속체(51) 및 카운터기어 감속체(52))로 이루어짐으로써, 모터(41)의 구동력이 증배되어 허브(20)에 전달된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유성기어 감속체(51)에는 썬기어(511), 링기어(512), 유성기어(513) 및 캐리어(514)가 구비된다.
썬기어(511)는 모터부(40)의 구동축(42)과 스플라인 결합되고, 링기어(512)는 썬기어(511)를 감싸도록 형성되며 하우징(30)에 고정 설치된다. 유성기어(513)는 썬기어(511)와 링기어(512) 사이에 복수개가 위치되어 썬기어(511)와 링기어(512)에 각각 맞물려 자전 및 공전을 한다. 캐리어(514)는 각 유성기어(513)를 지지한다.
이때, 모터부(40)의 회전 중심, 즉 구동축(42)과 썬기어(511)의 회전 중심이 옵셋하도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카운터기어 감속체(52)에는 구동기어(521) 및 종동기어(522)가 구비된다.
구동기어(521)는 캐리어(514)에 스플라인 결합되고, 종동기어(522)는 구동기어(521)와 맞물려 회전된다. 이러한 종동기어(522)는 허브외륜(22)에 스플라인 결합되어 구동기어(521)의 회전력을 허브외륜(22)에 전달한다.
이때, 모터부(40)의 회전 중심, 즉 구동축(42)과 휠(110)의 회전 중심 사이의 옵셋량은 구동기어(521)와 종동기어(522)의 반경의 합계치가 된다.
한편, 유성기어 감속체(51)와 카운터기어 감속체(52)에는 윤활용 유로(71)가 형성되고, 모터부(40)에는 냉각용 유로(72)가 형성된다.
윤활용 유로(71)는 구동기어(521)의 회전축과 캐리어(514)의 회전축에 형성되고, 윤활용 유로(71)를 통해 공급되는 윤활용 오일은 유성기어 감속체(51)와 카운터 기어 감속체(52)에 구비되는 기어들을 윤활한다.
이때, 윤활용 오일은 허브내륜(21)과 허브외륜(22) 사이에 위치되는 베어링(23)에 공급될 뿐만 아니라, 유성기어 감속체(51) 및 카운터기어 감속체(52)의 회전을 지지하는 기어베어링(38,39)에도 공급된다.
윤활용 오일의 누유를 방지하기 위해, 허브외륜(22)에는 씰링(90)이 부착된다.
냉각용 유로(72)는 하우징(30)과 모터하우징(43)에 형성되고, 냉각용 유로(72)를 통해 공급되는 냉각용 오일은 모터(41)를 냉각시킨다. 이러한 냉각용 유로(72)는 모터하우징(43)에서 방사형으로 복수개가 분기되어 모터(41)의 코일 주위에 배치된다.
한편, 카운터기어 감속체(52)에 결합되는 오일펌프(70)는 윤활용 유로(71)와 냉각용 유로(72)로 오일을 공급한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
모터부(40)의 모터(41)가 구동되면, 이와 연동되어 유성기어 감속체(51)와 카운터기어 감속체(52)가 회전되면서 모터(41)의 구동력이 배가된다.
카운터기어 감속체(52)에는 유성기어 감속체(51)와 연동되어 회전되는 구동기어(521) 및 이와 맞물리는 종동기어(522)가 구비되고, 종동기어(522)는 허브외륜(22)과 스플라인 결합됨으로써, 카운터기어 감속체(52)의 회전으로 인해 허브외륜(22)이 회전된다.
허브외륜(22)이 회전됨에 따라, 이와 연결되는 휠(110)이 회전되어, 차량이 이동된다.
이때, 디스크(10)의 디스크접촉판(13)은 캘리퍼(60)와의 접촉에 의해 회전력이 감쇄됨으로써, 차량의 제동이 이루어진다.
한편, 본 발명에 따른 인휠 구동장치(1)는 모터(41)에 의해 구동되는 감속기(50)와 휠(110)을 회전시키는 허브(20)의 회전 중심축이 다른 2축 구조로 이루어져 휠(110) 내부에 배치 가능하여 기존의 휠(110) 사이즈를 확대하지 않고 사용할 수 있다.
또한, 유성기어 감속체(51) 및 카운터기어 감속체(52)의 적용으로 상대적으로 큰 감속비가 획득되며, 오일펌프(70)가 설치되어 윤활용 유로(71) 및 냉각용 유로(72)에 오일을 공급함으로써, 감속기(50)가 윤활되고, 모터(41)가 냉각된다.
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 : 디스크 11 : 디스크결합판
12 : 디스크돌출판 13 : 디스크접촉판
20 : 허브 21 : 허브내륜
22 : 허브외륜 30 : 하우징
40 : 모터부 41 : 모터
42 : 구동축 43 : 모터하우징
50 : 감속기 51 : 유성기어 감속체
52 : 카운터기어 감속체 60 : 캘리퍼
70 : 오일펌프 71 : 윤활용 유로
72 : 냉각용 유로

Claims (8)

  1. 휠 내부에 장착되는 디스크;
    상기 디스크에 결합되어 회전되는 허브;
    상기 허브에 결합되고 상기 휠 각도를 변경하는 조향축에 고정 설치되는 하우징;
    상기 하우징에 결합되고 동력이 발생되는 모터부; 및
    상기 모터부와 연결되고, 상기 허브와 맞물려 동력을 전달하는 감속기를 포함하고,
    상기 허브는
    상기 휠의 중심과 결합되는 허브내륜; 및
    상기 허브내륜을 감싸며, 상기 휠과 결합되는 허브외륜을 포함하며,
    상기 감속기는
    상기 모터부에 연동되어 회전되는 유성기어 감속체; 및
    상기 유성기어 감속체에 연결되어 회전되며, 상기 허브외륜과 맞물리는 카운터기어 감속체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징에 결합되고, 상기 디스크의 단부와의 접촉에 의해 상기 디스크의 회전력을 감쇄시키는 캘리퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디스크는
    상기 휠의 내측벽에 결합되는 디스크결합판;
    상기 디스크결합판의 단부에서 절곡되어 돌출 형성되는 디스크돌출판; 및
    상기 디스크돌출판의 단부에서 절곡되어 상기 캘리퍼와 접촉되는 디스크접촉판을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 유성기어 감속체는
    상기 모터부의 구동축과 스플라인 연결되는 썬기어;
    상기 하우징에 구비되는 링기어;
    상기 썬기어와 상기 링기어 사이에 위치되는 유성기어; 및
    상기 유성기어를 지지하는 캐리어를 포함하고,
    상기 모터부의 회전 중심과 상기 썬기어의 회전 중심이 옵셋하고 있는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 카운터기어 감속체는
    상기 캐리어에 스플라인 결합되는 구동기어; 및
    상기 구동기어와 맞물리고, 상기 허브외륜에 스플라인 결합되는 종동기어를 포함하고,
    상기 모터부의 회전 중심과 상기 휠 회전 중심사이의 옵셋량은 상기 구동기어와 상기 종동기어의 반경의 합계치가 되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유성기어 감속체와 상기 카운터기어 감속체에는 윤활용 유로가 형성되고,
    상기 모터부에는 냉각용 유로가 형성되며,
    상기 카운터기어 감속체에 연결되는 오일펌프가 상기 윤활용 유로와 상기 냉각용 유로로 오일을 공급하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
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