KR101757317B1 - 인휠 구동장치 - Google Patents

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Abstract

인휠 구동장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 인휠 구동장치는: 동력이 발생되는 모터부와, 모터부의 구동축과 연결되어 회전되는 썬기어와 썬기어의 둘레를 따라 회전되는 유성기어와 유성기어와 같이 회전되는 캐리어를 포함하는 감속부와, 감속부의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며 유성기어와 맞물리는 링기어를 내측에 구비하는 허브외륜과, 허브외륜의 내측에 회전 가능하게 설치되며 캐리어와 연결되어 동력을 전달받는 허브내륜 및 허브내륜을 따라 이동되는 캐리어의 이동을 구속하는 조절너트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

인휠 구동장치{IN-WHEEL WORKING DEVICE}
본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감속기가 설치되는 공간을 최소화하여 휠 사이즈를 소형화할 수 있는 인휠 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인휠 구동장치는 전기 자동차와 같이 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진과 미션 및 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 전달되는 기술이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2011-0040459호(2011.04.20 공개, 발명의 명칭: 윈휠 시스템용 차륜구동장치)에 개시되어 있다.
종래의 인휠 구동장치는 모터반경을 크게 하여 감속기 없이 구동토크의 증가가 이루어지지만, 이로 인해 휠 사이즈가 커지는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 감속기가 설치되는 공간을 최소화하여 휠 사이즈를 소형화할 수 있는 인휠 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는: 동력이 발생되는 모터부와, 모터부의 구동축과 연결되어 회전되는 썬기어와 썬기어의 둘레를 따라 회전되는 유성기어와 유성기어와 같이 회전되는 캐리어를 포함하는 감속부와, 감속부의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며 유성기어와 맞물리는 링기어를 내측에 구비하는 허브외륜과, 허브외륜의 내측에 회전 가능하게 설치되며 캐리어와 연결되어 동력을 전달받는 허브내륜 및 허브내륜을 따라 이동되는 캐리어의 이동을 구속하는 조절너트를 포함한다.
또한 본 발명은, 허브외륜의 내측에 링기어가 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 허브외륜은 모터부에 고정되는 것이 바람직하다.
또한 허브내륜과 캐리어는 스플라인 결합되어 동력이 전달되는 것이 바람직하다.
또한 허브내륜은, 캐리어의 외측을 감싸며 설치되는 지지몸체 및 지지몸체에서 절곡되어 휠부재에 고정되는 절곡부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 조절너트는, 허브내륜의 외측으로 돌출된 캐리어에 체결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는, 감속부와 허브외륜 및 허브내륜이 일체화되어 제품이 소형화되므로, 다른 부품과의 간섭을 회피할 수 있으며, 휠 사이즈를 소형화할 수 있다.
또한 본 발명은, 허브베어링의 예압작업과 캐리어의 조립작업이 동시에 이루어지므로, 조립 작업에 따른 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 링기어가 허브외륜에 일체로 형성되어 부품수가 감소하므로, 생산원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허브내륜과 캐리어를 분리 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠 구동장치의 일 실시예를 설명한다. 설명의 편의를 위해 전기자동차에 사용되는 인휠 구동장치를 예로 들어 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 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 도시한 단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 A 부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 허브내륜과 캐리어를 분리 도시한 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치(1)는, 동력이 발생되는 모터부(10)와, 모터부(10)의 구동축(19)과 연결되어 회전되는 썬기어(22)와 썬기어(22)의 둘레를 따라 회전되는 유성기어(24)와 유성기어(24)와 같이 회전되는 캐리어(26)를 포함하는 감속부(20)를 구비한다.
이러한 감속부(20)의 외측을 감싸는 형상으로 허브외륜(30)이 설치되며, 이러한 허브외륜(30)의 내측에는 유성기어(24)와 맞물리는 링기어(32)가 구비된다.
허브외륜(30)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 허브내륜(50)은, 캐리어(26)와 연결되어 모터부(10)의 동력을 전달받으며, 허브내륜(50)을 따라 이동되는 캐리어(26)의 이동은 조절너트(60)에 의해 구속된다.
휠부재(80)를 회전시키는 동력을 발생하는 모터부(10)는, 고정자(16)와 회전자(18)를 감싸며 차체에 고정되는 모터하우징(12) 및 모터하우징(12)에 결합되는 커버부재(14)를 포함한다.
모터하우징(12)의 일측(이하 도 1기준 좌측)은 개구되어 원통 형상으로 형성되며, 이러한 모터하우징(12)의 일측에 커버부재(14)가 결합된다.
모터하우징(12)의 내측에는 고정자(16)가 설치되며, 이러한 고정자(16)와 이격되어 회전자(18)가 설치된다.
회전자(18)는 구동축(19)과 연결되므로, 회전자(18)의 회전에 따라 구동축(19)도 회전된다.
모터부(10)의 구동축(19)과 연결되는 감속부(20)는, 감속이 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 변속장치가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 감속부(20)는, 구동축(19)과 연결되는 썬기어(22)와, 썬기어(22)의 둘레를 따라 회전되는 유성기어(24)와, 유성기어(24)와 같이 회전되는 캐리어(26)를 포함한다.
구동축(19)에 연결되어 회전되는 썬기어(22)에 복수 개의 유성기어(24)가 치합되며, 이러한 유성기어(24)의 외측을 감싸며 링기어(32)가 설치된다.
유성기어(24)는 썬기어(22)와 링기어(32)에 치합되므로, 썬기어(22)의 회전에 따라 유성기어(24)는 자전을 하면서 썬기어(22)의 주변을 회전한다.
유성기어(24)가 썬기어(22)에 치합되어 자전하면서 공전하므로 감속이 이루어지며, 이러한 유성기어(24)를 회전 가능하게 지지하는 캐리어(26)를 통해 회전동력이 출력된다.
캐리어(26)는, 복수 개의 유성기어(24)에 연결되는 연결부재(27) 및 연결부재(27)와 연결되어 휠부재(80)에 고정되는 몸체부재(28)를 포함한다.
몸체부재(28)의 타측(이하 도 1기준 우측)에는 나사부(29)가 형성되며, 이러한 나사부(29)에 조절너트(60)가 체결되어 캐리어(26)의 이동을 구속한다.
나사부(29)에 조절너트(60)가 체결된 상태에서, 조절너트(60)의 풀림을 방지하기 위하여 별도의 코킹(Caulking)작업이 수행될 수 있다.
또는 조절너트(60)에 나사부(29)가 체결된 상태에서, 별도의 조립핀을 이용하여 조절너트(60)를 나사부(29)에 결합할 수 있으며, 이 외에도 접착제를 사용하여 조절너트(60)의 풀림을 방지할 수 있다.
이와 같이 조절너트(60)의 풀림을 방지하기 위한 기술사상 안에서, 다양한 종류의 체결구조가 적용될 수 있다.
감속부(20)의 외측을 감싸는 형상으로 설치되는 허브외륜(30)은 모터부(10)에 고정되어 회전이 구속된다.
이러한 허브외륜(30)의 내측에는, 유성기어(24)와 맞물리는 링기어(32)가 일체로 형성되므로, 부품비를 절감하는 동시에 조립공정도 단축된다.
허브외륜(30)의 내측에 허브베어링(40)이 설치되며, 이러한 허브베어링(40)의 일측에는 이동부재(42)가 설치되며, 허브베어링(40)의 타측에는 허브외륜(30)에 고정되는 돌기부재(34)가 설치된다.
이동부재(42)는 캐리어(26)의 연결부재(27)에 접하여 설치되므로, 캐리어(26)의 이동에 따라 이동부재(42)도 이동되어 허브베어링(40)의 조립에 필요한 예압을 형성한다.
캐리어(26)의 외측을 감싸며 설치되는 허브내륜(50)의 외측에는 허브베어링(40)이 설치된다.
허브내륜(50)은, 허브베어링(40)을 사이에 두고 허브외륜(30)의 내측에 회전 가능하게 설치된다.
일 실시예에 따른 허브내륜(50)은, 캐리어(26)의 외측을 감싸며 설치되는 지지몸체(52) 및 지지몸체(52)에서 절곡되어 휠부재(80)에 고정되는 절곡부재(54)를 포함한다.
허브내륜(50)의 외측으로 돌출된 캐리어(26)의 이동을 구속하기 위해, 캐리어(26)의 나사부(29)에 조절너트(60)가 체결된다.
휠부재(80)는, 캐리어(26)와 일체로 회전되며, 외측 둘레를 따라 타이어(70)가 설치되는 기술사상 안에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
휠부재(80)는, 타이어(70)를 지지하는 링 형상의 외측부재(82) 및 외측부재(82)의 중앙 개구된 부분을 폐쇄하는 지지부재(84)를 포함한다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 허브내륜(50)의 내측에는 스플라인홈(92)이 형성되며, 캐리어(26)의 외측에는 스플라인돌기(90)가 형성되므로, 허브내륜(50)과 캐리어(26)는 스플라인 결합되어 동력이 전달되는 동시에, 수평(도 1기준) 이동이 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 캐리어(26)의 연결부재(27)와, 연결부재(27)와 마주하는 허브내륜(50)의 측면에 각각 기어가 형성되므로, 캐리어(26)의 나사부(29)가 조절너트(60)에 체결되는 동시에, 연결부재(27)에 구비된 기어와 허브내륜(50)에 구비된 기어가 서로 연결되어 동력을 전달한다.
캐리어(26)와 허브내륜(50)에 구비된 기어가 맞물림으로 결합되어 동력이 전달되면, 별도의 스플라인홈(92)과 스플라인돌기(90)를 이용하여 동력을 전달하는 방식에 비하여, 동력전달을 위한 공간을 최소로 할 수 있으며, 부품의 체적도 감소되어 부품비를 절감할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치(1)의 조립 및 작동상태를 상세히 설명한다.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(26)의 외측에 허브내륜(50)을 설치하고, 이러한 허브내륜(50)과 허브외륜(30)의 사이에 이동부재(42)와 허브베어링(40)과 돌기부재(34)가 설치된다.
허브내륜(50)을 통해 캐리어(26)가 타측으로 이동되면, 캐리어(26)의 연결부재(27)가 이동부재(42)를 가압하여 허브베어링(40)의 조립시 필요한 예압을 형성한다.
캐리어(26)의 조립과 함께 허브베어링(40)의 예압이 형성되면, 나사부(29)에 조절너트(60)를 체결하여, 캐리어(26)의 이동을 구속한다.
조립이 완료된 인휠 구동장치(1)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 모터부(10)의 구동축(19)이 회전되면, 구동축(19)에 연결된 썬기어(22)가 회전된다.
썬기어(22)의 회전으로 유성기어(24)가 자전을 하면서 썬기어(22)의 둘레를 공전하며, 유성기어(24)를 지지하는 캐리어(26)도 회전되면서 감속된다.
캐리어(26)는 허브내륜(50)과 스플라인 결합되어 동력을 전달하며, 허브내륜(50)의 회전으로 휠부재(80)가 회전되면서 타이어(70)를 회전시킨다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 인휠 구동장치(1)는, 감속부(20)와 허브외륜(30) 및 허브내륜(50)이 일체화되어 제품이 소형화되므로, 다른 부품과의 간섭을 회피할 수 있으며, 휠 사이즈를 소형화할 수 있다.
또한 허브베어링(40)의 예압작업과 캐리어(26)의 조립작업이 동시에 이루어지므로, 조립 작업에 따른 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 링기어(32)가 허브외륜(30)에 일체로 형성되어 부품수가 감소하므로, 생산원가를 절감할 수 있다.
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.
또한, 전기자동차에 사용되는 인휠 구동장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 전기자동차가 아닌 다른 운송장치나 탑승장치에도 본 발명에 의한 인휠 구동장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 인휠 구동장치 10: 모터부
12: 모터하우징 14: 커버부재
16: 고정자 18: 회전자
19: 구동축 20: 감속부
22: 썬기어 24: 유성기어
26: 캐리어 27: 연결부재
28: 몸체부재 29: 나사부
30: 허브외륜 32: 링기어
34: 돌기부재 40: 허브베어링
42: 이동부재 50: 허브내륜
52: 지지몸체 54: 절곡부재
60: 조절너트 70: 타이어
80: 휠부재 82: 외측부재
90: 스플라인돌기 92: 스플라인홈

Claims (6)

  1. 동력이 발생되는 모터부;
    상기 모터부의 구동축과 연결되어 회전되는 썬기어와, 상기 썬기어의 둘레를 따라 회전되는 유성기어와, 상기 유성기어와 같이 회전되는 캐리어를 포함하는 감속부;
    상기 감속부의 외측을 감싸는 형상으로 설치되며, 상기 유성기어와 맞물리는 링기어를 내측에 구비하는 허브외륜;
    상기 허브외륜의 내측에 회전 가능하게 설치되며, 상기 캐리어와 연결되어 동력을 전달받는 허브내륜; 및
    상기 허브내륜을 따라 이동되는 상기 캐리어의 이동을 구속하는 조절너트를 포함하며,
    상기 허브내륜과 상기 캐리어는 스플라인 결합되어 동력이 전달되며,
    상기 조절너트는 상기 허브내륜의 외측으로 돌출된 상기 캐리어에 체결되며,
    상기 캐리어는, 상기 유성기어에 연결되는 연결부재; 및
    상기 연결부재와 연결되어 휠부재에 고정되는 몸체부재;를 포함하며,
    상기 허브외륜의 내측에 설치되는 허브베어링의 일측에는 이동부재가 설치되며, 상기 허브베어링의 타측에는 상기 허브외륜에 고정되는 돌기부재가 설치되며,
    상기 이동부재는 상기 연결부재에 접하여 설치되며, 상기 캐리어의 이동에 따라 상기 이동부재도 이동되어 상기 허브베어링의 조립에 필요한 예압을 형성하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브외륜의 내측에 상기 링기어가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브외륜은 상기 모터부에 고정되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브내륜은, 상기 캐리어의 외측을 감싸며 설치되는 지지몸체; 및
    상기 지지몸체에서 절곡되어 상기 휠부재에 고정되는 절곡부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  6. 삭제
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