KR101877998B1

KR101877998B1 - 인휠모터의 휠속 측정장치

Info

Publication number: KR101877998B1
Application number: KR1020120144939A
Authority: KR
Inventors: 황성욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2018-07-13
Also published as: KR20140076441A

Abstract

모터 구동력을 출력하는 출력축이 마련된 감속기; 상기 출력축이 스플라인 결합되는 일단부와 휠이 결합되는 타단부로 구성된 허브; 상기 허브의 일단부를 베어링을 사이에 두고 감싸며 차체측에 고정되는 고정부; 상기 허브의 일단부 표면에 매립되어 함께 회전되는 링 형상의 인코더 트랙; 및 상기 감속기에 고정되며 허브와 감속기의 결합시 인코더 트랙에 근접하도록 배치되어 인코더 트랙의 회전을 감지하는 마그네틱 센서;를 포함하는 인휠모터의 휠속 측정장치가 소개된다.

Description

인휠모터의 휠속 측정장치 {APPARATUS FOR SENSING WHEEL SPEED FOR IN-WHEEL MOTOR}

본 발명은 내구성이 우수하고 공간을 적게 차지하며 주변 부품의 설계자유도가 증대되도록 하는 인휠모터의 휠속 측정장치에 관한 것이다.

종래의 차량은 전륜과 후륜의 구동축으로부터 동력을 전달받아 각 휠에 구동력을 전달하는 구조였다. 그러나 최근 전기차량 등의 등장과 함께 각 휠마다 개별적인 구동원으로써 모터를 두고 이를 통해 휠을 구동하는 인휠모터가 각광받기 시작하였다.

인휠모터는 모터가 각 휠마다 설치되어 각각 독립적으로 모터의 제어를 통해 휠을 구동하게 되는바, 휠의 독립적인 제어가 정교해질 수 있다는 장점이 있다.

다만, 아직까지는 널리 상용화가 되지 않았는바, 모터 자체의 제어외에도 기구적인 부분에서 개발되어야 할 부분이 많이 있는 실정이다.

특히, 이러한 인휠모터가 적용된 휠의 휠속을 측정하는 것 역시 그러한 부분 중 하나인데, 종래에는 각 휠의 휠속을 측정하기 위하여 휠의 구동중심에 톤휠을 일체로 제작하고, 그 톤휠을 통한 휠속을 광학식으로 계측하고자 토션빔 등의 현가장치나 차체측에 광학식 센서를 별도로 부착하여 측정하는 방식을 취하였다.

종래의 KR 2010-0048247 A "휠속도센서 및 그 제조방법"은 "자기장의 변동을 검출하기 위한 검출부와, 상기 검출부를 고정하는 인서트와, 상기 인서트 및 상기 검출부에 오버몰딩된 하우징을 포함하며, 상기 인서트는 상기 하우징에 덮이지 않도록 돌출한 단부면과 주면을 구비한 복수개의 인서트고정부와, 각각의 상기 인서트고정부에 대해 주면을 따라서 형성된 적어도 하나의 환형의 용착홈을 구비하고, 상기 인서트와 상기 하우징은 상기 용착홈의 가장자리를 따라서 상호 용착되어 있는 휠속도센서"를 제시한다.

그러나 이러한 기존의 톤휠 방식은 전기차 등의 인휠모터 기구에는 적합하지 않은 문제가 있었다. 왜냐하면, 별도의 톤휠을 제작하여 부착할 경우 구동측의 무게가 증대되는 문제가 있었고, 설치시 오차를 보정하기 매우 어려운 구조이며, 인휠 모터 시스템에 적용하여 공용화하기 매우 어려운 구조였다. 특히, 인휠모터의 경우 감속기와 허브 사이에 설치공간이 매우 부족하여 해당 부분에 톤휠 센서를 장착하기 어려웠던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

2010-0048247

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 내구성이 우수하고 공간을 적게 차지하며 주변 부품의 설계자유도가 증대되도록 하는 인휠모터의 휠속 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인휠모터의 휠속 측정장치는, 모터 구동력을 출력하는 출력축이 마련된 감속기; 상기 출력축이 스플라인 결합되는 일단부와 휠이 결합되는 타단부로 구성된 허브; 상기 허브의 일단부를 베어링을 사이에 두고 감싸며 차체측에 고정되는 고정부; 상기 허브의 일단부 표면에 매립되어 함께 회전되는 링 형상의 인코더 트랙; 및 상기 감속기에 고정되며 허브와 감속기의 결합시 인코더 트랙에 근접하도록 배치되어 인코더 트랙의 회전을 감지하는 마그네틱 센서;를 포함한다.

상기 감속기는 하우징 및 내부에 마련된 유성기어와 출력축으로 구성되고, 하우징은 전단측 테두리가 전방으로 돌출되어 출력축과 함께 내부공간을 형성할 수 있다.

상기 하우징의 전단측 테두리의 돌출된 단부는 허브와 감속기의 결합시 고정부에 밀착될 수 있다.

상기 마그네틱 센서는 하우징의 돌출된 테두리 부분에 마련되어 내부공간에 위치될 수 있다.

상기 허브의 일단부와 고정부의 사이에는 베어링의 측방으로 이격공간이 형성될 수 있다.

상기 인코더 트랙은 이격공간에 위치되며 허브의 일단부 외측을 두르는 형상으로 결합될 수 있다.

상기 고정부에는 감속기측으로 돌출된 플렌지가 형성되고, 감속기 하우징의 도출된 테두리 단부는 허브와 감속기의 결합시 고정부에 밀착되며 고정부의 플렌지를 감싸고, 마그네틱 센서는 고정부 플렌지의 단부에 밀착될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 인휠모터의 휠속 측정장치에 따르면, 톤휠 삭제로 중량 절감이 가능하고, 인휠 모터 모듈 사이즈가 컴팩트화될 수 있다.

또한, 인휠 모듈과 통합됨으로써 내구성 및 마운팅 강건성이 확보되고, 기존 톤휠 및 휠속 센서 위치에 대한 설계 자유도가 증대될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 휠속 측정장치의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 인휠모터의 휠속 측정장치의 감속기를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 인휠모터의 휠속 측정장치의 허브와 고정부를 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인휠모터의 휠속 측정장치에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터의 휠속 측정장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 인휠모터의 휠속 측정장치의 감속기를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 인휠모터의 휠속 측정장치의 허브와 고정부를 나타낸 도면이다.

본 발명의 인휠모터의 휠속 측정장치는, 모터 구동력을 출력하는 출력축(120)이 마련된 감속기(100); 상기 출력축(120)이 스플라인 결합되는 일단부(220)와 휠이 결합되는 타단부(240)로 구성된 허브(200); 상기 허브(200)의 일단부(220)를 베어링(300)을 사이에 두고 감싸며 차체측에 고정되는 고정부(400); 상기 허브(200)의 일단부(220) 표면에 매립되어 함께 회전되는 링 형상의 인코더 트랙(500); 및 상기 감속기(100)에 고정되며 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 인코더 트랙(500)에 근접하도록 배치되어 인코더 트랙(500)의 회전을 감지하는 마그네틱 센서(600);를 포함한다.

도시되지는 않았으나, 모터의 회전축은 감속기에 삽입되고, 감속기(100)에는 하우징(140)과 하우징의 내부에 유성기어(160) 장치가 설치되어 모터의 츨력을 감속시키며 감속기의 출력축(120)으로 전달한다.

그러한 감속기(100)의 출력축(120)은 허브(200)에 스플라인 결합되어 회전력을 허브에 결합된 휠에 전달하는 것이다. 허브(200)는 일단부(220)와 타단부(240)로 구성되고, 일단부(220)에는 감속기(100)의 출력축(120)이 삽입되어 결합되고, 타단부(240)에는 휠이 결합되는 것이다.

그러한 허브(200)의 일단부(220) 외주면에는 베어링(300)이 설치되고 베어링(300)은 다시 고정부(400)와 접촉된다. 그리고 고정부(400)는 차량의 현가장치나 너클 등의 차체 측에 고정될 수도 있고, 본 발명의 경우 인휠모터를 이용한 구동계통이므로 인휠모터의 모터하우징에 결합될 수 있다.

그에 따라 모터, 감속기 하우징, 고정부는 차체와 고정된 상태이고, 그 내부의 유성기어, 출력출, 허브, 휠은 회전되도록 하는 것이다.

특히, 본 발명의 경우 이러한 휠의 회전속도 또는 위치를 파악하기 위해 마그네틱 인코더를 사용한다. 마그네틱 인코더는 링 형상의 인코더 트랙(500)이 마련되며 그 인코더 트랙(500)에는 극성이 교환되도록 자석이 연달아 마련된다. 그리고 마그네틱 센서(600)는 인코더 트랙(500)의 회전에 따른 자성의 변화를 파악할 수 있도록 구성됨으로써 회전속도를 알 수 있는 것이다.

이러한 마그네틱 센서 역시 구형파의 신호를 탐지하는 것인바, 기존의 톤휠을 이용한 광학신 센서와 센싱방법에 있어 큰 차이가 없다. 오히려 마그네틱 센서는 이물질 등에 강건하기 때문에 휠의 속도를 측정하는 측면에서는 더욱 유리한 것이다.

한편, 이러한 인코더 트랙(500)은 상기 허브(200)의 일단부(220) 표면에 매립되어 함께 회전되는 링 형상으로 형성된다. 그리고 마그네틱 센서(600)는 상기 감속기(100)에 고정되며 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 인코더 트랙(500)에 근접하도록 배치되어 인코더 트랙(500)의 회전을 감지하도록 한다.

구체적으로, 감속기(100)는 하우징(140) 및 내부에 마련된 유성기어(160)와 출력축(120)으로 구성되고, 하우징(140)은 전단측 테두리(180)가 전방으로 돌출되어 출력축(120)과 함께 내부공간(182)을 형성한다.

그리고 마그네틱 센서(600)는 하우징(140)의 돌출된 테두리(180) 부분에 마련되어 내부공간(182)에 위치되도록 함으로써 외부에 별도의 공간을 마련하여 센서를 장착할 필요가 없어 구조가 컴팩트해지고 더욱이 감속기에서 연장되는 출력축의 길이를 짧게 설계할 수 있어 중량 절감에 매우 큰 효과를 갖는다.

또한, 하우징(140)의 전단측 테두리(180)의 돌출된 단부는 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 고정부(400)에 밀착되도록 한다. 그리고 허브(200)의 일단부(220)와 고정부(400)의 사이에는 베어링(300)의 측방으로 이격공간(320)이 형성되도록 한다. 이를 통하여 상기 인코더 트랙(500)은 이격공간(320)에 위치되며 허브(200)의 일단부(220) 외측을 두르는 형상으로 결합되는 것이다.

즉, 본 발명의 휠속 센서는 인코더 트랙(500)과 마그네틱 센서(600)로 구성되는데, 그 인코더 트랙(500)은 베어링(300)측에 남는 여유공간에 설치되어 추가적인 공간을 발생하지 않는 것이며, 이를 측정하기 위한 마그네틱 센서(600) 또한 감속기의 하우징(140)에 매립되어 위치됨으로써 인코더 트랙(500)에 근접하며 이 역시 추가적인 공간을 필요로 하지 않는 것이다.

따라서, 이러한 구조에 따라 모터 및 감속기와 허브간의 결합이 간결해지고 중량이 절감되며 설계시 레이아웃이 심플하여 스펙이 달라져도 공용화에 유리하게 되는 것이다.

한편, 상기 고정부(400)에는 감속기(100)측으로 돌출된 플렌지(420)가 형성되고, 감속기 하우징(140)의 도출된 테두리(180) 단부는 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 고정부(400)에 밀착되며 고정부 플렌지(420)를 감싸고, 마그네틱 센서(600)는 고정부 플렌지(420)의 단부에 밀착되도록 한다. 따라서, 마그네틱 센서는 기본적으로 감속기 하우징에 고정되되 고정부의 플렌지에 지지되는 것으로서 상하좌우로 안정적인 고정구조로써 내구성의 유지에 매우 유리하다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 감속기 200 : 허브
300 : 베어링 400 : 고정부
500 : 인코더 트랙 600 : 마그네틱 센서

Claims

모터 구동력을 출력하는 출력축(120)이 마련된 감속기(100);
상기 출력축(120)이 스플라인 결합되는 일단부(220)와 휠이 결합되는 타단부(240)로 구성된 허브(200);
상기 허브(200)의 일단부(220)를 베어링(300)을 사이에 두고 감싸며 차체측에 고정되는 고정부(400);
상기 허브(200)의 일단부(220) 표면에 매립되어 함께 회전되는 링 형상의 인코더 트랙(500); 및
상기 감속기(100)에 고정되며 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 인코더 트랙(500)에 근접하도록 배치되어 인코더 트랙(500)의 회전을 감지하는 마그네틱 센서(600);를 포함하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 감속기(100)는 하우징(140) 및 내부에 마련된 유성기어(160)와 출력축(120)으로 구성되고, 하우징(140)은 전단측 테두리(180)가 전방으로 돌출되어 출력축(120)과 함께 내부공간(182)을 형성하는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 하우징(140)의 전단측 테두리(180)의 돌출된 단부는 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 고정부(400)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 마그네틱 센서(600)는 하우징(140)의 돌출된 테두리(180) 부분에 마련되어 내부공간(182)에 위치되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 허브(200)의 일단부(220)와 고정부(400)의 사이에는 베어링(300)의 측방으로 이격공간(320)이 형성된 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 5에 있어서,
상기 인코더 트랙(500)은 이격공간(320)에 위치되며 허브(200)의 일단부(220) 외측을 두르는 형상으로 결합된 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.
청구항 2에 있어서,
상기 고정부(400)에는 감속기(100)측으로 돌출된 플렌지(420)가 형성되고, 감속기 하우징(140)의 도출된 테두리(180) 단부는 허브(200)와 감속기(100)의 결합시 고정부(400)에 밀착되며 고정부 플렌지(420)를 감싸고, 마그네틱 센서(600)는 고정부 플렌지(420)의 단부에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인휠모터의 휠속 측정장치.