KR101837863B1 - 트랙션 모터 모듈 및 전동 자전거 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 트랙션 모터 모듈은 트랙션 모터 모듈은 고정축; 상기 고정축에 고정되는 하우징, 상기 하우징의 측벽의 내측면에 고정된 고정자, 상기 고정자에 의하여 형성된 공간에 배치되며 상기 하우징의 상기 측벽과 연결된 바닥판으로부터 돌출된 회전축 및 상기 고정자와 상기 회전축 사이에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자를 포함하는 트랙션 모터; 및 통체 형상으로 상기 트랙션 모터를 감싸며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛을 포함하며, 상기 바닥판을 관통하는 핀 홀에 끼워지며 일측 단부는 상기 바닥판의 내측면과 동일 평면상에 배치되고, 상기 일측 단부와 대향하는 타측 단부는 상기 바닥판의 상기 내측면과 대향 하는 외측면으로부터 돌출된 변속기어 핀을 포함한다.

Description

트랙션 모터 모듈 및 전동 자전거{TRACTION MOTOR MODULE AND MOTOR ELECTRICITY BICYCLE}
본 발명은 트랙션 모터 모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전동 자전거 및 전통 스쿠터 등에 적용 가능하며 변속 유닛의 유성 기어를 고정하기에 적합한 변속기어 핀을 갖는 트랙션 모터 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 지구 온난화를 촉진하는 탄소 배출을 감소시키기 위한 다양한 기술 개발이 진행되고 있다. 최근에는 탄소를 배출하지 않는 전동 자전거와 같은 그린 전동 장치들이 개발되고 있다.
종래 전동 자전거는 자전거의 바퀴의 회전 중심에 전동 모터를 설치하여 전동 모터의 회전력을 이용하여 사용자가 보다 적은 힘으로 자전거를 이용할 수 있는 구조를 갖는다.
종래 전동 자전거의 경우, 전동 모터의 회전수를 감소시키기 위한 변속기가 전동 모터의 외부에 별도로 장착되기 때문에 전동 모터의 크기를 증가시키는 문제점을 갖는다.
본 발명은 전동 모터에 변속기를 장착하기 위한 변속기용 핀을 제공하고, 변속기용 핀에 의하여 전동 모터의 사이즈가 증가 되는 것을 방지한 트랙션 모터 모듈을 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 트랙션 모터 모듈은 고정축; 상기 고정축에 고정되는 하우징, 상기 하우징의 측벽의 내측면에 고정된 고정자, 상기 고정자에 의하여 형성된 공간에 배치되며 상기 하우징의 상기 측벽과 연결된 바닥판으로부터 돌출된 회전축 및 상기 고정자와 상기 회전축 사이에 배치된 마그네트를 포함하는 회전자를 포함하는 트랙션 모터; 및 통체 형상으로 상기 트랙션 모터를 감싸며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛을 포함하며, 상기 바닥판을 관통하는 핀 홀에 끼워지며 일측 단부는 상기 바닥판의 내측면과 동일 평면상에 배치되고, 상기 일측 단부와 대향하는 타측 단부는 상기 바닥판의 상기 내측면과 대향 하는 외측면으로부터 돌출된 변속기어 핀을 포함한다.
본 실시예에 따른 트랙션 모터 모듈은, 고정축; 상기 고정축에 고정되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 고정된 고정자, 상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 고정자와의 전자기적 상호작용을 통해 회전하는 회전자, 및 상기 회전자와 결합되며 상기 하우징의 바닥판으로부터 외측으로 돌출되는 회전축을 포함하는 트랙션 모터; 상기 트랙션 모터를 내부에 수용하며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛; 상기 허브 유닛에 형성되는 링 기어, 상기 회전축에 결합되는 썬 기어, 및 상기 링 기어 및 상기 썬 기어와 치합되는 복수의 유성 기어를 포함하는 변속 유닛; 상기 바닥판을 관통하는 핀 홀에 수용되며 제1 직경을 갖는 고정부, 및 상기 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 가지며 상기 고정부로부터 상기 바닥판의 외측으로 연장되어 상기 유성 기어와 결합되는 결합부를 포함하는 변속기어 핀; 상기 복수의 유성 기어 사이에서 상기 바닥판의 외측면으로부터 돌출되는 복수의 돌출부; 및 상기 복수의 돌출부 각각으로부터 외측으로 돌출되는 가이드부를 포함하며, 상기 복수의 돌출부에 형성된 복수의 가이드부는, 상기 회전축을 향하는 면이 일정한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 유성 기어는, 상기 하우징의 바닥판으로부터 이격될 수 있다.
상기 변속기어 핀이 결합 되는 상기 핀 홀 주변에는 상기 바닥판의 상기 외측면으로부터 돌출된 부싱부가 형성될 수 있다.
상기 유성 기어는, 상기 부싱부로부터 이격될 수 있다.
상기 돌출부의 돌출 길이는, 상기 유성 기어의 두께와 대응할 수 있다.
상기 바닥판의 내측면에는 상기 변속기어 핀 및 상기 고정자가 상호 전기적으로 접속되는 것을 방지하는 절연 시트가 배치될 수 있다.
상기 고정자는, 상기 하우징에 고정되는 스테이터 코어와, 상기 스테이터 코어에 권선된 코일을 포함할 수 있다.
상기 회전자는, 상기 회전축과 결합되는 로터 코어와, 상기 로터 코어에 수용되는 마그네트를 포함할 수 있다.
상기 회전자는, 상기 로터 코어에 배치되어 상기 마그네트의 자속이 상기 고정자 이외의 부분으로 누설되는 것을 방지하는 요크를 더 포함할 수 있다.
상기 회전자는, 상기 요크에 배치되어 상기 마그네트의 자기력을 감지하는 마그네트 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 유성 기어는 3개의 유성 기어로 형성되며, 상기 복수의 돌출부는 3개의 돌출부로 형성되며, 상기 3개의 유성 기어 및 상기 3개의 돌출부는, 원주 방향으로 교대로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 전동 자전거는, 고정축; 상기 고정축에 고정되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 고정된 고정자, 상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 고정자와의 전자기적 상호작용을 통해 회전하는 회전자, 및 상기 회전자와 결합되며 상기 하우징의 바닥판으로부터 외측으로 돌출되는 회전축을 포함하는 트랙션 모터; 상기 트랙션 모터를 내부에 수용하며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛; 상기 허브 유닛에 형성되는 링 기어, 상기 회전축에 결합되는 썬 기어, 및 상기 링 기어 및 상기 썬 기어와 치합되는 복수의 유성 기어를 포함하는 변속 유닛; 상기 바닥판을 관통하는 핀 홀에 수용되며 제1 직경을 갖는 고정부, 및 상기 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 가지며 상기 고정부로부터 상기 바닥판의 외측으로 연장되어 상기 유성 기어와 결합되는 결합부를 포함하는 변속기어 핀; 상기 복수의 유성 기어 사이에서 상기 바닥판의 외측면으로부터 돌출되는 복수의 돌출부; 및 상기 복수의 돌출부 각각으로부터 외측으로 돌출되는 가이드부를 포함하며, 상기 복수의 돌출부에 형성된 복수의 가이드부는, 상기 회전축을 향하는 면이 일정한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 트랙션 모터 모듈에 따르면, 트랙션 모터 모듈의 트랙션 모터 및 허브 유닛 사이에 변속기 유닛을 배치하기 위하여 트랙션 모터의 하우징에 핀 홀을 형성하고 핀 홀에 변속기어 핀을 결합하고, 변속기어 핀에 감속 기어 유닛을 결합함으로써 트랙션 모터 모듈의 내부에 변속기 유닛을 배치하여 트랙션 모터 모듈을 보다 콤팩트하게 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 트랙션 모터 모듈의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 트랙션 모터 모듈의 트랙션 모터를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 트랙션 모터의 후면을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1의 트랙션 모터 모듈의 단면도이다.
도 5는 도 4의 'A' 부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랙션 모터 모듈을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 'B' 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 트랙션 모터 모듈의 부분 절개 사시도이다. 도 2는 도 1의 트랙션 모터 모듈의 트랙션 모터를 도시한 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 트랙션 모터의 후면을 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 트랙션 모터 모듈의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 트랙션 모터 모듈(1000)은 고정축(50), 트랙션 모터(100), 허브 유닛(200) 및 변속 유닛(300)을 포함한다.
고정축(50)은, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 중공(52)을 갖는 금속 파이프 형상을 갖는다. 고정축(50)에는 자전거 핸들에 연결되어 자전거의 바퀴의 방향을 전환하기 위한 프레임(또는 호크)이 연결될 수 있다.
고정축(50)의 측면에는 적어도 하나의 관통홀(54)이 형성되고, 고정축(50)의 단부에는 고정축(50)에 대하여 바깥쪽으로 절곡 된 플랜지부(56)가 형성된다.
고정축(50)에는 프레임 위치 결정 와셔(58)가 삽입된다. 프레임 위치 결정 와셔(58)는 고정축(50)에 고정되는 프레임의 위치를 결정한다.
도 2를 참조하면, 트랙션 모터(100)는 하우징(110), 고정자(120) 및 회전자(130)를 포함한다.
하우징(110)은 제1 하우징(112) 및 제2 하우징(118)을 포함하며, 제2 하우징(118)은 제1 하우징(112)과 체결 나사 등에 의하여 체결된다.
제1 하우징(112)은, 예를 들어, 원판 형상을 갖고, 제1 하우징(112)의 회전 중심에는 제1 관통홀(111)이 형성되고, 제1 하우징(112)의 제1 관통홀(111) 주변에는 3 개의 제2 관통홀(111a)들이 형성된다.
제1 관통홀(111)의 주변에 배치된 각 제2 관통홀(111a)들의 일부는 제1 관통홀(111)을 향해 연장되고 이로 인해 제1 및 제2 관통홀(111,111a)들은, 평면상에서 보았을 때, "T" 자 형상으로 형성되고, 제1 및 제2 관통홀(111,111a)들은 상호 연결된다.
제1 하우징(112)의 상면에는 고정축(50)의 플랜지부(56)가 배치되고, 제1 하우징(112) 및 고정축(50)의 플랜지부(56)는 나사 등에 의하여 견고하게 체결된다.
고정축(50)의 중공(52)은 제1 하우징(112)의 제1 관통홀(111)과 대응하는 위치에 형성되고, 이로 인해 제1 관통홀(111) 및 중공(52)은 상호 연통 된다.
제2 관통홀(111a)들 중 제1 관통홀(111)과 연결되기 위해 연장된 부분은 플랜지부(56)에 의하여 덮인다. 플랜지부(56) 및 제2 관통홀(111a) 중 제1 관통홀(111)과 연결되기 위해 연장된 부분에 의하여 형성된 공간으로는 후술 될 고정자의 스테이터 코어에 권취된 코일에 구동 신호를 인가하기 위한 배선이 통과한다.
제1 하우징(112)의 내측면에는 도우넛 형상의 회로 기판(113)이 배치되며, 회로 기판(113)은 고정축(50)의 중공(52)과 대응하는 관통홀을 갖는다. 회로 기판(113)에는 후술 될 회전자의 회전수 및/또는 회전 속도를 감지하기 위한 회전수 센서(113a)가 도 4에 도시된 바와 같이 배치된다.
제2 하우징(118)은 상면이 개구 된 통체 형상을 갖는다. 제2 하우징(118)은 측벽(114) 및 측벽(114)의 바닥을 막는 바닥판(116)을 포함한다. 본 실시예에서, 측벽(114) 및 바닥판(116)은, 예를 들어, 일체로 형성된다.
제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 중앙부에는 관통홀(116a)이 형성된 버링부 (116b)가 형성된다. 제2 하우징(118)의 중앙부에 형성된 관통홀(116a)로는 후술 될 회전자의 회전축이 돌출된다.
제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 관통홀(116a)의 주변에는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 적어도 하나 바람직하게 3 개의 변속기어 핀(117)들이 배치된다.
제2 하우징(118)의 바닥판(116)에 결합 된 각 변속기어 핀(117)들에는 변속 유닛(300)의 감속 기어들이 결합 되고, 변속기어 핀(117)들에 의하여 감속 기어들은 지정된 위치에서 자전한다.
도 5는 도 4의 'A' 부분 확대도이다.
도 5를 참조하면, 상기 감속 기어와 결합 되어 상기 감속 기어를 자전시키기 위한 변속기어 핀(117)들을 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에 결합시키기 위해 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에는 변속기어 핀(117)들의 개수와 동일한 개수의 핀 홀(118a)들이 형성된다.
본 실시예에서, 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에 형성된 핀 홀(118a)들은 D1의 직경으로 형성된다.
각 핀 홀(118a)에 삽입되는 변속기어 핀(117)들은 고정부(117a) 및 변속기어 결합부(117b)들을 포함한다. 변속기어 핀(118)들의 고정부(117a) 및 변속기어 결합부(117b)들은, 예를 들어, 일체로 형성된다. 이와 다르게, 고정부(117b) 및 변속기어 결합부(117b)들은 체결 나사 등에 의하여 상호 조립될 수 있다.
고정부(117a)는 핀 홀(118a)에 압입 되기에 적합한 직경을 갖는다.
한편, 고정부(117a)가 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 내측면으로부터 돌출될 경우, 고정부(117a) 및 하우징(110) 내에 배치된 고정자(120)가 상호 접촉될 수 있고, 이를 방지하기 위해서는 고정부(117a) 및 고정자(120)를 충분히 이격시킬 경우, 트랙션 모터(100)의 사이즈가 증가 되기 때문에 고정부(117a)의 단부는 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 내측면과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하다.
변속기어 결합부(117b)는 핀 홀(118a)의 직경(D1) 보다 큰 D2의 직경으로 형성된다. 즉, 변속기어 결합부(117b) 및 고정부(117a)의 경계에는 직경 차이에 의하여 단턱이 형성되고, 단턱은 고정부(117a)가 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 내측면으로부터 돌출되지 않도록 하는 스톱퍼로서 역할한다.
한편, 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 두께가 얇을 경우, 변속기어 핀(117)의 고정부(117a)에 과도한 응력이 가해질 경우, 변속기어 핀(117)의 고정부(117a)가 핀 홀(118a)로부터 분리될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 변속기어 핀(117)의 고정부(117a)가 핀 홀(118a)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 외측면 중 핀 홀(118a)의 주변에는 고정부(117a)의 결합 강도를 향상시키는 부싱부(118b)가 형성될 수 있다.
제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 내측면에는 변속기어 핀(117) 및 고정자(120)가 상호 전기적으로 접속되는 것을 방지하는 절연 시트(118c)가 배치될 수 있다.
도 2 및 도 4를 다시 참조하면, 고정자(120)는 제2 하우징(118)의 측벽(114) 및 바닥판(116)에 의하여 형성된 수납 공간에 배치되며, 고정자(120)는 고정축(50)에 고정된 하우징(110) 내에 고정된다.
본 발명의 일실시예에서, 고정자(120)는 복수개의 고정자 블록(126)을 포함한다. 본 실시예에서, 고정자(120)는, 예를 들어, 12 개의 고정자 블록(126)을 포함한다.
각 고정자 블록(126)은 도 4에 도시된 바와 같이 스테이터 코어(122) 및 코일(124)를 포함한다.
스테이터 코어(122)는, 평면상에서 보았을 때,"H" 자 형상을 갖는다. 스테이터 코어(122)는 얇은 두께를 갖는 "H" 자 형상의 철편들을 복수개 적층 하여 형성된다.
코일(124)은 스테이터 코어(122)의 오목한 부분에 기 설정된 권선수로 권선된다.
각 고정자 블록(126)의 스테이터 코어(122) 및 코일(124)은 절연체(미도시)에 의하여 상호 절연된다.
스테이터 코어(122)에 권선 된 코일(124)을 포함하는 블록 형상의 고정자 블록(126)은 복수개가 조립되고, 이로 인해 고정자(120)는, 평면상에서 보았을 때, 링 형상을 갖는다.
12개가 조립된 고정자 블록(126)들에 의하여 링 형상으로 형성된 고정자(120)는 하우징(110)의 제2 하우징(118)의 상기 수납 공간 내에 고정된다.
본 실시예에서, 고정자 블록(126)들을 상호 조립하여 형성된 고정자(120)를 제2 하우징(118)의 상기 수납 공간에 배치함으로써, 종래 고정축(50)에 고정자를 배치할 때에 비하여 매우 많은 개수, 예를 들어, 12개의 고정자 블록(126)을 제2 하우징(118) 내에 배치할 수 있다.
특히, 각 스테이터 코어(122)에 코일(124)을 권선 하여 고정자 블록(126)을 제조하고, 제조된 고정자 블록(126)을 상호 조립하여 고정자(120)를 제조하기 때문에 단위 면적에 보다 많은 고정자 블록(126)을 갖는 고정자(120)를 구현할 수 있다. 반면, 일체로 이루어진 스테이터 코어에 코일을 권선하는 종래 구조에서는 본 발명의 일실시예와 같이 스테이터 코어(122)에 촘촘하게 권선된 코일(124)을 구현할 수 없다.
회전자(130)는 회전축(132), 로터 코어(134) 및 마그네트(136)를 포함한다. 이에 더하여, 회전자(130)는 요크(138) 및 마그네트 센서(139)를 더 포함할 수 있다.
회전축(132)은 하우징(110)의 제2 하우징(118)의 내측면을 따라 배치된 고정자(120)에 의하여 형성된 중공에 배치된다. 회전축(132)의 외주면 및 고정자(120)의 내주면 사이에는 갭이 형성되며, 회전축(132)은 고정자(120)의 중심부에 배치된다.
회전축(132)의 일측 단부는 제1 하우징(112)에 회전 가능하게 결합 되고, 회전축(132)의 상기 일측 단부와 대향 하는 타측 단부는 제2 하우징(118)의 바닥판(116)의 관통홀(116a)을 통해 외부로 돌출된다.
제2 하우징(118)의 바닥판(116)으로부터 돌출된 회전축(132)의 타측 단부에는 변속 유닛(130)과 결합 되는 감속 기어(136)가 결합 될 수 있다.
회전축(132)의 상기 일측 단부는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 하우징(112)에 배치된 베어링(133)에 의하여 회전 가능하게 고정되고, 회전축의 상기 타측 단부는 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에 형성된 버링부(116b)의 내측면에 결합된 베어링(135)에 의하여 회전 가능하게 고정된다.
로터 코어(134)는 중공을 갖는 파이프 형상을 갖는다. 로터 코어(134)는 후술 될 마그네트(136)로부터 발생 된 자속(magnetic flux)을 손실 없이 통과시키기에 적합한 재료로 제작된다.
로터 코어(134)의 상기 중공에 의하여 형성된 로터 코어(134)의 내측면으로부터는, 예를 들어, 4 개의 회전축 서포트부(134a)들이 로터 코어(134)의 중심을 향해 돌출된다. 로터 코어(134)의 내측면으로부터 돌출된 4 개의 회전축 서포트부(134a)들은 로터 코어(134)의 중심에 상호 연결되어 회전축(132)이 끼워져 결합 되는 회전축공이 형성된다.
로터 코어(134)는 로터 코어(134)의 상면 및 상면과 대향 하는 하면을 향해 형성된 홈 또는 로터 코어(134)의 상기 상면 및 상기 하면을 관통하는 관통홀(137)들이 형성될 수 있고, 로터 코어(134)에는, 예를 들어, 8 개의 관통홀(137)들이 형성될 수 있다.
로터 코어(134)의 관통홀(137)들은, 평면상에서 보았을 때, 직사각형 형상을 가질 수 있다. 이와 다르게, 로터 코어(134)들은, 평면상에서 보았을 때, 로터 코어(134)의 외주면과 동일한 곡률을 갖는 곡선 형태로 형성되어도 무방하다.
마그네트(136)는 로터 코어(134)의 관통홀(137) 내에 배치되는 판 형상을 갖는다. 마그네트(136)는 관통홀(137)의 형상과 대응하는 형상을 갖는다.
예를 들어, 관통홀(137)이, 평면상에서 보았을 때, 직사각형 형상을 가질 경우, 마그네트(136)는 직육면체 판 형상을 갖는다. 이와 다르게, 로터 코어(134)의 관통홀(137)이, 평면상에서 보았을 때, 곡선 형상을 가질 경우, 로터 코어(134) 역시 곡선 플레이트 형상을 갖는다.
요크(138)는 로터 코어(134)의 상면에 배치되어 마그네트(136)의 자속이 고정자(120) 이외의 부분으로 누설되는 것을 방지한다. 요크(138)는, 예를 들어, 금속 원판 형상으로 형성되며 로터 코어(134)의 상면과 나사 체결될 수 있다.
마그네트 센서(139)는 요크(138) 상에 배치되며, 마그네트 센서(139)는 도우넛 형상을 갖는다. 도 2에 도시된 바와 같이 마그네트 센서(139)는 상기 회로 기판(113)의 마그네트 센서(113a)와 대응하는 위치에 형성된다.
도 1 및 도 4를 다시 참조하면, 허브 유닛(200)은 상술된 트랙션 모터(100)를 감싸며 고정축(50)에 대하여 회전 가능하게 배치된다.
허브 유닛(200)은 제1 허브 유닛(225) 및 제2 허브 유닛(240)을 포함하고, 제1 허브 유닛(225)은 측벽(210) 및 바닥판(220)을 포함한다.
제1 허브 유닛(225)의 측벽(210)은 원통 형상을 갖고, 바닥판(220)은 측벽(210)의 일측 단부에 배치된다. 본 실시예에서, 측벽(210)의 내주면은 트랙션 모터(100)의 제2 하우징(118)의 측벽(114)으로부터 소정 간격 이격 되고, 이로 인해 제1 허브 유닛(225)의 측벽(210)이 회전될 때 제2 하우징(118)의 측벽(114)과 마찰되지 않는다.
제1 허브 유닛(225)의 측벽(210)으로부터는 자전거의 바퀴살들과 결합 되는 돌기(230)들이 돌출되고, 돌기(230)에는 바퀴살의 단부가 절곡되어 고정되는 고정홀(235)이 형성된다.
제1 허브 유닛(225)의 바닥판(220)에는 고정축(50)의 외주면으로부터 이격된 부싱부(227)가 형성되고, 부싱부(227) 및 고정축(50)의 상기 외주면 사이에는 고정축(50)에 대하여 제1 허브 유닛(225)이 회전할 수 있도록 베어링(228)이 배치된다.
제2 허브 유닛(240)은 플레이트 형상을 갖고, 제2 허브 유닛(240)은 제1 허브 유닛(225)의 개구된 단부와 결합 된다. 제1 허브 유닛(225) 및 제2 허브 유닛(240)은 체결 나사 등에 의하여 결합 된다.
제2 허브 유닛(240) 및 트랙션 모터(100)의 하우징(110)의 제2 하우징(118)의 바닥면(116)은 상호 소정 간격 이격 되어 공간(260)이 형성된다.
구체적으로, 제2 하우징(118)의 바닥면(116) 및 제2 허브 유닛(240) 사이에는 트랙션 모터(100)의 회전축(132)의 회전수보다 낮은 회전수로 허브 유닛(200)을 회전시키기 위한 변속 유닛(300)이 장착되기에 적합한 공간(260)이 형성되고, 변속 유닛(300)을 장착하기 위해 앞서 설명한 바와 같이 제2 하우징(118)의 바닥면(116)에는 유성 기어와 같은 감속 기어가 탑재되는 변속기어 핀(117)들이 형성된다.
한편, 제2 허브 유닛(240) 중 회전축(132)의 단부와 대응하는 위치에는 회전축(132)을 회전 가능하게 고정하는 베어링(250)이 배치될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 변속 유닛(300)은 회전축(132) 및 허브 유닛(200)의 회전비를 변경하는 역할을 한다. 예를 들어, 변속 유닛(300)은 허브 유닛(200)이 회전축(132)에 비하여 낮은 회전수로 회전할 수 있도록 회전축(132)에 대하여 허브 유닛(200)의 회전수를 변경한다.
변속 유닛(300)은 제1 감속 기어(310), 제2 감속 기어(320) 및 제3 감속 기어(330)를 포함한다.
*제1 감속 기어(310)는 허브 유닛(200)의 제1 허브 유닛(225)의 측벽(210)의 내측면을 따라 링 형상으로 형성되며 내측면에 제1 치열(315)이 형성된 링 기어를 포함한다.
제2 감속 기어(320)는 트랙션 모터(100)의 하우징(110)의 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에 배치된 변속기어 핀(117)에 회전 가능하게 고정되며 외주면에 제2 치열(325)이 형성된 유성 기어를 포함한다. 본 실시예에서, 변속기어 핀(117)은 바닥판(116)에 120˚ 각도로 원형 배치되어 있기 때문에 제2 감속 기어(320)는 바닥판(116)에 3 개가 배치된다.
제2 감속 기어(320)의 외주면에 형성된 제2 치열(325)은 제1 감속 기어(310)의 제1 치열(315)과 치차 결합 된다.
제3 감속 기어(330)는 제2 하우징(118)의 바닥판(116)으로부터 돌출된 회전축(132)과 결합 되며, 외주면에 제3 치열(335)이 형성된 썬 기어를 포함할 수 있다. 제3 감속 기어(330)의 제3 치열(335)은 제2 감속 기어(320)의 제2 치열(325)과 치차 결합 된다.
본 실시예에서, 제3 감속 기어(330)의 제3 치열(335)은 제1 개수의 치열을 갖고, 제2 감속 기어(320)의 제2 치열(325)은 제1 개수보다 많은 제2 개수의 치열을 갖고, 제1 감속 기어(310)의 제1 치열(315)은 제2 개수보다 많은 제3 개수의 치열을 갖는다.
따라서, 회전축(132)과 동일한 회전수로 회전하는 제3 감속 기어(330)가 회전함에 따라 제2 감속 기어(320)는 회전축(132)의 회전수보다 낮은 회전수로 회전된다. 또한, 제2 감속 기어(320)가 회전함에 따라 제1 감속 기어(310)는 제2 감속 기어(320) 보다 낮은 회전수로 회전된다.
따라서, 제1 감속 기어(310)와 결합 된 허브 유닛(200)은 회전축(132)의 회전수보다 현저하게 낮은 회전수로 회전되어 사용자는 보다 안정적인 속도로 이동할 수 있다.
본 실시예에 따른 트랙션 모터 모듈은, 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 제2 감속 기어(320) 사이에서 바닥판(116)의 외측면으로부터 돌출되는 복수의 돌출부(140)와, 복수의 돌출부(140) 각각으로부터 외측으로 돌출되는 가이드부(150)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 감속 기어(320)는, 유성 기어일 수 있다. 복수의 돌출부(140)에 형성된 복수의 가이드부(150)는, 회전축(132)을 향하는 면이 일정한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 제2 감속 기어(320)의 유성 기어는, 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 바닥판(116)으로부터 이격될 수 있다. 제2 감속 기어(320)의 유성 기어는, 도 5에 도시된 바와 같이 부싱부(118b)로부터 이격될 수 있다. 돌출부(140)의 돌출 길이는, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 감속 기어(320)의 유성 기어의 두께와 대응할 수 있다.
제2 감속 기어(320)는 3개의 유성 기어로 형성되며, 복수의 돌출부(140)는 3개의 돌출부(140)로 형성되며, 3개의 유성 기어 및 3개의 돌출부(140)는, 원주 방향으로 교대로 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랙션 모터 모듈을 도시한 단면도이다. 도 7은 도 6의 'B' 부분 확대도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 트랙션 모터 모듈은 핀 홀 및 변속기어 핀을 제외하면 앞서 도 4 및 도 5에 도시된 트랙션 모듈과 실질적으로 동일하다. 따라서, 동일한 구성 요소에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하며, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조 부호를 부여하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 트랙션 모터 모듈(1000)은 고정축(50), 트랙션 모터(100), 허브 유닛(200) 및 변속 유닛(300)을 포함한다.
트랙션 모터(100)의 하우징(110)의 제2 하우징(118)의 바닥판(116)에는 3 개의 변속기어 핀(119)과 결합되기 위한 핀 홀(118d)들이 형성된다. 본 실시예에서, 핀 홀(118d)들은 D3의 직경으로 형성된다.
각 핀 홀(118d)에 형성되는 변속기어 핀(119)은 고정부(119a) 및 변속기어 결합부(119b)를 포함한다. 변속기어 핀(119)의 고정부(119a) 및 변속기어 결합부(119b)는, 예를 들어, 일체로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 변속기어 핀(119)의 고정부(119a) 및 변속기어 결합부(119b)는 각각 조립될 수 있다.
변속기어 핀(119)의 고정부(119a)는 핀 홀(118d)에 압입 되는 직경을 갖고, 변속기어 결합부(119b)는 핀 홀(118d) 보다 작은 직경(D4)으로 형성된다. 본 실시예에서와 같이 고정부(119a)의 직경보다 작은 직경으로 변속기어 결합부(119b)를 형성할 경우 고정부(119a)가 제2 하우징(118)의 바닥판(116)으로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 고정부(119a)의 단부 및 고정자(120)가 상호 전기적으로 접속되는 것을 방지하기 위해 고정부(119a)의 단부는 제2 하우징(118)의 바닥판(116)과 동일 평면상에 배치된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 트랙션 모터 모듈의 트랙션 모터 및 허브 유닛 사이에 변속기 유닛을 배치하기 위하여 트랙션 모터의 하우징에 핀 홀을 형성하고 핀 홀에 변속기어 핀을 결합하고, 변속기어 핀에 감속 기어 유닛을 결합함으로써 트랙션 모터 모듈의 내부에 변속기 유닛을 배치하여 트랙션 모터 모듈을 보다 콤팩트하게 제조할 수 있는 효과를 갖는다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
트랙션 모터 모듈...1000 고정축...50
트랙션 모터...100 허브 유닛...200
변속기 유닛...300 핀 홀...118a, 118d
변속기 핀...117,119

Claims (25)

  1. 고정축;
    상기 고정축에 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 고정되는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 고정자와의 전자기적 상호작용을 통해 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되며 상기 하우징의 바닥판으로부터 외측으로 돌출되는 회전축을 포함하는 트랙션 모터;
    상기 트랙션 모터를 내부에 수용하며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛; 및
    상기 허브 유닛에 형성되는 제1 감속 기어와, 상기 제1 감속 기어와 결합되는 제2 감속 기어와, 상기 제2 감속 기어와 결합되고 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 제3 감속 기어를 포함하는 변속 유닛을 포함하고,
    상기 제1 감속 기어는 상기 허브 유닛의 내측면에 형성된 제1 치열을 갖는 링 기어를 포함하고,
    상기 제2 감속 기어는 상기 하우징의 바닥판에 배치된 변속기어 핀에 회전 가능하게 결합되며 외주면에 제2 치열이 형성된 유성 기어를 포함하고,
    상기 변속기어 핀은 상기 하우징의 바닥판을 관통하는 핀 홀에 수용되며 제1 직경을 갖는 고정부, 및 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 가지며 상기 고정부로부터 상기 하우징의 바닥판의 외측으로 연장되어 상기 유성 기어와 결합되는 변속기어 결합부를 포함하고,
    상기 고정부 및 상기 변속기어 결합부는 일체로 형성되며,
    상기 변속기어 핀의 상기 고정부가 상기 핀 홀로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징의 바닥판의 외측면 중 상기 핀 홀의 둘레에는 상기 고정부의 결합 강도를 향상시키는 부싱부가 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감속 기어는 상기 허브 유닛의 내측면을 따라 링 형상으로 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변속기어 핀은 3개로 구비되어 상기 하우징의 바닥판의 중심으로부터 방사상에 인접한 변속기어 핀 사이의 간격이 120°를 이루도록 배치되며,
    상기 유성 기어는 3개로 구비되어 3개의 변속기어 핀 각각에 짝을 이루어 결합되는 트랙션 모터 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 감속 기어의 외주면에 형성된 제2 치열은 상기 제1 감속 기어의 제1 치열과 치차 결합되는 트랙션 모터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 감속 기어는 상기 회전축의 회전력을 전달받고 외주면에 제3 치열이 형성된 썬 기어를 포함하는 트랙션 모터 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 감속 기어의 제3 치열은 상기 제2 감속 기어의 제2 치열과 치차 결합되는 트랙션 모터 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 감속 기어의 제3 치열은 제1 개수의 치열을 갖고, 상기 제2 감속 기어의 제2 치열은 상기 제1 개수 보다 많은 제2 개수의 치열을 갖고, 상기 제1 감속 기어의 제1 치열은 상기 제2 개수 보다 많은 제3 개수의 치열을 갖는 트랙션 모터 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 감속 기어는 상기 제1 감속 기어 및 상기 제3 감속 기어와 결합되는 복수의 유성 기어를 포함하고,
    상기 트랙션 모터 모듈은 상기 복수의 유성 기어 사이에서 상기 하우징의 바닥판의 외측면으로부터 돌출되는 복수의 돌출부를 더 포함하는 트랙션 모터 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 트랙션 모터 모듈은 상기 복수의 돌출부 각각으로부터 외측으로 돌출되는 가이드부를 더 포함하는 트랙션 모터 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 돌출부에 형성된 복수의 가이드부는 상기 회전축을 향하는 면이 일정한 곡률을 갖도록 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 변속기어 결합부 및 상기 고정부의 경계에는 직경 차이에 의해 단턱이 형성되고, 상기 단턱은 상기 고정부가 상기 하우징의 바닥판의 내측면으로부터 돌출되지 않도록 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥판의 내측면에는 상기 변속기어 핀 및 상기 고정자가 상호 전기적으로 접속되는 것을 방지하는 절연 시트가 배치되는 트랙션 모터 모듈.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 허브 유닛의 측벽으로부터 자전거의 바퀴살과 결합되는 돌기가 돌출되는 트랙션 모터 모듈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 돌기에는 상기 자전거의 바퀴살의 단부가 절곡되어 고정되는 고정홀이 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 허브 유닛의 바닥판에는 상기 고정축의 외주면으로부터 이격된 부싱부가 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 부싱부 및 상기 고정축의 외주면 사이에는 상기 고정축에 대하여 상기 허브 유닛이 회전할 수 있도록 베어링이 배치되는 트랙션 모터 모듈.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 허브 유닛은 상기 트랙션 모터를 내부에 수용하고 일측에 개구된 단부를 갖는 제1 허브 유닛과, 상기 제1 허브 유닛의 개구된 단부에 결합되는 제2 허브 유닛을 포함하는 트랙션 모터 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 허브 유닛 및 상기 제2 허브 유닛은 체결 나사에 의해 결합되는 트랙션 모터 모듈.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제2 허브 유닛 및 상기 하우징의 바닥면은 상호간 이격되어 공간을 형성하는 트랙션 모터 모듈.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥면 및 상기 제2 허브 유닛 사이에는 상기 트랙션 모터의 회전축의 회전수 보다 낮은 회전수로 상기 허브 유닛을 회전시키기 위한 상기 변속 유닛이 배치되고,
    상기 하우징의 바닥면에는 상기 제2 감속 기어가 결합되는 변속기어 핀이 형성되는 트랙션 모터 모듈.
  25. 고정축;
    상기 고정축에 고정되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 고정되는 고정자와, 상기 고정자의 내측에 배치되며 상기 고정자와의 전자기적 상호작용을 통해 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 결합되며 상기 하우징의 바닥판으로부터 외측으로 돌출되는 회전축을 포함하는 트랙션 모터;
    상기 트랙션 모터를 내부에 수용하며 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 허브 유닛; 및
    상기 허브 유닛에 형성되는 제1 감속 기어와, 상기 제1 감속 기어와 결합되는 제2 감속 기어와, 상기 제2 감속 기어와 결합되고 상기 회전축의 동력을 전달받아 회전하는 제3 감속 기어를 포함하는 변속 유닛을 포함하고,
    상기 제1 감속 기어는 상기 허브 유닛의 내측면에 형성된 제1 치열을 갖는 링 기어를 포함하고,
    상기 제2 감속 기어는 상기 하우징의 바닥판에 배치된 변속기어 핀에 회전 가능하게 결합되며 외주면에 제2 치열이 형성된 유성 기어를 포함하고,
    상기 변속기어 핀은 상기 하우징의 바닥판을 관통하는 핀 홀에 수용되며 제1 직경을 갖는 고정부, 및 제1 직경 보다 큰 제2 직경을 가지며 상기 고정부로부터 상기 하우징의 바닥판의 외측으로 연장되어 상기 유성 기어와 결합되는 변속기어 결합부를 포함하고,
    상기 고정부 및 상기 변속기어 결합부는 일체로 형성되며,
    상기 변속기어 핀의 상기 고정부가 상기 핀 홀로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징의 바닥판의 외측면 중 상기 핀 홀의 둘레에는 상기 고정부의 결합 강도를 향상시키는 부싱부가 형성되는 전동 자전거.
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