KR101903971B1 - 인휠 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 동력을 제공하는 제1모터와, 제1모터의 동력을 변속하여 전달하는 제1유성기어세트와, 제1유성기어세트로부터 전달되는 동력을 허브에 전달하는 싱크론허브와, 싱크론허브 및 허브와 연결 또는 분리 가능하게 설치되는 실렉트슬리브와, 실렉트슬리브를 이동시켜 싱크론허브와 허브 사이를 연결 또는 분리시키는 동력제어부를 포함한다.

Description

인휠 구동장치 {IN WHEEL DRIVEN APPARATUS}
본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 모터의 구동이 이루어지지 않을 때에 휠과 모터 사이의 동력전달을 차단할 수 있는 인휠 구동장치에 관한 것이다.
인휠 모터(In-wheel motor)는 가솔린 또는 디젤 자동차에서 엔진, 미션, 구동축을 통한 동력전달에 의해 바퀴가 구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 모터를 내장시켜 모터에 의해 휠에 직접 동력이 전달되도록 하여 자동차를 달리게 하는 직접구동(Direct Drive)모터이다.
인휠 모터는 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있기 때문에 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있어 전기자동차 및 하이브리드 자동차용 모터로 각광받고 있다.
인휠 모터가 장착된 자동차는 차체 내부 공간 확보로 작업과 조립이 쉽고 주행 중 유지보수 및 교환이 용이하며 비상 운전이 가능하다는 점 등 다양한 장점을 갖고 있다.
인휠 모터는 하우징의 외측에 브레이크 디스크 및 바퀴의 림 휠이 결합고정되고, 바퀴의 타이어는 휠의 외부 둘레를 따라 위치된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1134114호(2012년 3월 30일 공개, 발명의 명칭 : 차량용 인휠 모터)에 개시되어 있다.
일반적인 인휠 모터는 차량이 2륜구동을 행할 때에 휠과 인휠 모터가 연결된 상태를 유지하기 때문에 구동되지 않는 인휠 모터가 회전되는 상태를 유지하므로 차량 주행 중에 발생되는 진동 및 소음이 가중되는 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 모터의 구동이 이루어지지 않을 때에 휠과 모터 사이의 동력전달을 차단할 수 있는 인휠 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 동력을 제공하는 제1모터; 상기 제1모터의 동력을 변속하여 전달하는 제1유성기어세트; 상기 제1유성기어세트로부터 전달되는 동력을 허브에 전달하는 싱크론허브; 상기 싱크론허브 및 상기 허브와 연결 또는 분리 가능하게 설치되는 실렉트슬리브; 및 상기 실렉트슬리브를 이동시켜 상기 싱크론허브와 상기 허브 사이를 연결 또는 분리시키는 동력제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제1유성기어세트는, 상기 제1모터의 로터에 연결되는 제1선기어; 상기 제1선기어에 기어연결되는 복수 개의 제1유성기어; 상기 제1유성기어에 기어연결되는 제1링기어; 및 복수 개의 상기 제1유성기어를 연결하고 제1출력축에 연결되는 제1캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 동력제어부는, 동력을 제공하는 제2모터; 상기 제2모터의 동력을 변속하여 전달하는 제2유성기어세트; 및 상기 제2유성기어세트로부터 전달되는 동력에 의해 직선운동되면서 상기 실렉트슬리브를 이동시키는 시프트너트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 제2유성기어세트는, 상기 제2모터의 회전축에 연결되는 제2선기어; 상기 제2선기어에 기어연결되는 복수 개의 제2유성기어; 상기 제2유성기어에 기어연결되는 제2링기어; 및 복수 개의 상기 제2유성기어를 연결하고, 상기 시프트너트가 볼트결합되는 제2출력축에 기어연결되는 제2캐리어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 실렉트슬리브에는 상기 싱크론허브의 가이드홈부를 따라 슬라이딩되는 가압돌기가 형성되고, 상기 가압돌기와 상기 가이드홈부 사이에는 탄성부재가 개재되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는 차량 주행 중에 구동되지 않는 모터는 휠과 연동되지 않고 동력전달이 차단되므로 구동되지 않는 모터가 회전되지 않게 되어 차량 주행 중에 발생되는 소음 및 진동을 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 구동장치의 동력차단부가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 장착구조가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 이동상태가 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 결합상태가 도시된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 구동장치의 동력차단부가 도시된 구성동이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠 구동장치의 일 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 제1실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 구동장치의 동력차단부가 도시된 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 구동장치는, 동력을 제공하는 제1모터(30)와, 제1모터(30)의 동력을 변속하여 전달하는 제1유성기어세트(50)와, 제1유성기어세트(50)로부터 전달되는 동력을 허브(76)에 전달하는 싱크론허브(74)와, 싱크론허브(74) 및 허브(76)와 연결 또는 분리 가능하게 설치되는 실렉트슬리브(72)와, 실렉트슬리브(72)를 이동시켜 싱크론허브(74)와 허브(76) 사이를 연결 또는 분리시키는 동력제어부(78, 79, 80)를 포함한다.
제1모터(30)가 구동되면 제1유성기어세트(50)를 통과하는 동력이 변속되어 제1출력축(58)을 따라 싱크론허브(74)에 전달되고, 싱크론허브(74)와 기어연결되는 허브(76)를 통해 휠(10)에 동력이 전달되어 차량의 주행이 이루어지게 된다.
차량은 운전자의 선택에 따라 4륜구동 또는 2륜구동으로 주행될 수 있으며, 구동이 이루어지지 않는 휠(10)에 연결되는 제1모터(30)에는 전원이 공급되지 않게 된다.
이때, 제1모터(30)가 구동되지 않으면, 동력제어부(78, 79, 80)의 작동에 의해 실렉트슬리브(72)가 이동되면서 싱크론허브(74)와 허브(76)를 분리시키므로 차량 주행에 의해 회전되는 휠(10)의 동력이 제1모터(30)에 전달되지 않도록 한다.
따라서 제1모터(30)가 구동되지 않을 때에는 로터(32)가 회전되지 않게 되므로 로터(32)와 스테이터(34) 사이에서 발생되는 소음 및 진동을 줄일 수 있게 된다.
제1유성기어세트(50)는, 제1모터(30)의 로터(32)에 연결되는 제1선기어(52)와, 제1선기어(52)에 기어연결되는 복수 개의 제1유성기어(54)와, 제1유성기어(54)에 기어연결되는 제1링기어(56)와, 복수 개의 제1유성기어(54)를 연결하고 제1출력축(58)에 연결되는 제1캐리어(54a)를 포함한다.
로터(32)가 회전되면 제1선기어(52), 제1유성기어(54) 및 제1캐리어(54a)를 통해 동력이 제1출력축(58)에 전달되고, 이때, 제1유성기어(54)에 기어연결되는 제1링기어(56)에 의해 변속작동이 이루어지게 된다.
동력제어부(78, 79, 80)는, 동력을 제공하는 제2모터(79)와, 제2모터(79)의 동력을 변속하여 전달하는 제2유성기어세트(80)와, 제2유성기어세트(80)로부터 전달되는 동력에 의해 직선운동되면서 실렉트슬리브(72)를 이동시키는 시프트너트(78)를 포함한다.
제1모터(30)에 전원이 공급되지 않으면, 제2모터(79)에 전원이 공급되어 동력이 발생되고, 제2유성기어세트(80)를 통과하는 동력은 변속되어 제2출력축(88)에 전달된다.
제2출력축(88)에 볼트결합되는 시프트너트(78)는 제2출력축(88)의 회전에 의해 제2출력축(88)을 따라 직선운동하게 된다.
시프트너트(78)에는 실렉트슬리브(72)의 삽입홈부(72a)에 삽입되는 걸림돌기(78a)가 형성되므로 시프트너트(78)가 직선운동되면서 실렉트슬리브(72)를 이동시키게 된다.
실렉트슬리브(72)가 허브(76) 측으로 이동되면 싱크론허브(74)를 허브(76) 측으로 이동시키므로 싱크론허브(74)와 허브(76)가 결합되면서 동력전달이 이루어지고, 실렉트슬리브(72)가 제2모터(79) 측으로 이동되면 싱크론허브(74)와 허브(76)가 분리되면서 동력전달이 차단된다.
따라서 제1모터(30)가 구동되지 않을 때에 제2모터(79)가 구동되면서 싱크론허브(74)와 허브(76)를 분리시켜 휠(10)의 동력이 제1모터(30)에 전달되는 것을 방지하게 된다.
제2유성기어세트(80)는, 제2모터(79)의 회전축에 연결되는 제2선기어(82)와, 제2선기어(82)에 기어연결되는 복수 개의 제2유성기어(84)와, 제2유성기어(84)에 기어연결되는 제2링기어(86)와, 복수 개의 제2유성기어(84)를 연결하고, 시프트너트(78)가 볼트결합되는 제2출력축(88)에 기어연결되는 제2캐리어(84a)를 포함한다.
제2모터(79)가 구동되면 제2선기어(82), 제2유성기어(84) 및 제2캐리어(84a)를 따라 제2출력축(88)에 동력이 전달되고, 이때, 제2링기어(86)에 의해 변속작동이 이루어지게 된다.
제2캐리어(84a)의 회전축과 기어연결되는 제2출력축(88)이 회전되면 시프트너트(78)가 제2출력축(88)을 따라 직선운동되면서 실렉트슬리브(72)를 이동시키게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
차량 주행 중에 운전자의 선택에 따라 제1모터(30)의 구동이 중단되면, 제어부의 작동신호에 따라 제2모터(79)가 구동되고, 제2모터(79)의 동력은 제2선기어(82), 제2유성기어(84) 및 제2캐리어(84a)를 따라 제2출력축(88)에 전달되므로 제2출력축(88)을 따라 시프트너트(78)가 이동된다.
시프트너트(78)는 제2모터(79) 측으로 이동되면서 실렉트슬리브(72) 및 싱크론허브(74)를 제2모터(79) 측으로 이동시키므로 싱크론허브(74)와 허브(76)가 서로 분리된다.
따라서 차량 주행에 의해 회전되는 휠(10)의 동력이 싱크론허브(74)에 전달되지 않게 되므로 구동되지 않는 제1모터(30)의 로터(32)는 회전하지 않게 되고, 로터(32)와 스테이터(34) 사이에서 발생되는 소음 및 진동이 감소된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 장착구조가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 이동상태가 도시된 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브 결합상태가 도시된 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 구동장치의 실렉트슬리브(172)에는 싱크론허브(174)의 가이드홈부(174a)를 따라 슬라이딩되는 가압돌기(172a)가 형성되고, 가압돌기(172a)와 가이드홈부(174a) 사이에는 탄성부재(177)가 개재된다.
본 실시예의 허브(176)에는 실렉트슬리브(172)와 기어연결되는 인너링(176b)이 설치되고, 허브(176)의 단부에는 싱크론허브(174)와 마찰되는 경사면(176a)이 형성된다.
따라서 차량 주행 중에 운전자의 선택에 의해 제1모터(30 : 도 1 참조)가 구동되면 제2모터(79 : 도 2 참조)가 구동되어 시프트너트(178)가 허브(176) 측으로 제2출력축(288)을 따라 이동되고, 실렉트슬리브(172) 및 싱크론허브(174)가 허브(176) 측으로 이동되어 경사면(176a)과 싱크론허브(174)가 마찰된다.
이때, 싱크론허브(174)는 허브(176)와 마찰되면서 허브(176)의 회전속도에 가깝게 회전하게 되고, 시프트너트(178)가 허브(176) 측으로 더 이동하게 되면 탄성부재(177)가 압축되면서 실렉트슬리브(172)와 인너링(176b)이 기어연결된다.
따라서 서로 회전속도가 다른 싱크론허브(174)와 허브(176)가 결합될 때에 발생되는 충격을 줄일 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 구동장치의 동력차단부가 도시된 구성동이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 제1유성기어세트(150)는, 제1선기어(152)와, 제1선기어(152)와 기어연결되는 복수 개의 제1유성기어(154)와, 제1유성기어(154)와 기어연결되는 제1링기어(156)와, 복수 개의 제1유성기어(154)에 설치되는 복수 개의 구동축(158)을 포함한다.
본 실시예의 제1유성기어(154)는 별도의 캐리어 없이 각각의 제1유성기어(154)에 설치되는 구동축(158)이 전달기어(158a)에 연결되고, 전달기어(158a)는 제1출력축(159)에 연결되는 종동기어(159a)와 기어연결되는 특징이 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 제1유성기어세트(150)에 제1실시예와 같은 제2유성기어세트(280)가 연결될 수 있으며, 본 실시예의 제2유성기어세트(280)는, 제2선기어(282)와, 제2선기어(282)에 기어연결되는 복수 개의 제2유성기어(284)와, 제2유성기어(284)에 기어연결되는 제2링기어(286)와, 복수 개의 제2유성기어(284)를 연결하고 제2출력축(288)이 직결되는 제2캐리어(284a)를 포함한다.
제3실시예의 제2유성기어세트(280)는 제2캐리어(284a)에 제2출력축(288)이 직결되는 것이 특징이며, 제2캐리어(284a)에 별도의 회전축이 설치되지 않으므로 부품수가 절감되는 효과가 나타나게 된다.
이로써, 모터의 구동이 이루어지지 않을 때에 휠과 모터 사이의 동력전달을 차단할 수 있는 인휠 구동장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 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, 차량용 인휠 구동장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량용 인휠 구동장치가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 인휠 구동장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 휠 30 : 제1모터
32 : 로터 34 : 스테이터
50, 150 : 제1유성기어세트 52, 152 : 제1선기어
54, 154 : 제1유성기어 54a : 제1캐리어
56, 156 : 제1링기어 58 : 제1출력축
72, 172 : 실렉트슬리브 72a : 삽입홈부
74, 174 : 싱크론허브 76, 176 : 허브
78, 178 : 시프트너트 78a : 걸림돌기
79 : 제2모터 80, 280 : 제2유성기어세트
82, 282 : 제2선기어 84, 284 : 제2유성기어
84a, 284a : 제2캐리어 86, 286 : 제2링기어
88, 288 : 제2출력축

Claims (5)

  1. 동력을 제공하는 제1모터;
    상기 제1모터의 동력을 변속하여 전달하는 제1유성기어세트;
    상기 제1유성기어세트로부터 전달되는 동력을 허브에 전달하는 싱크론허브;
    상기 싱크론허브 및 상기 허브와 연결 또는 분리 가능하게 설치되는 실렉트슬리브; 및
    상기 실렉트슬리브를 이동시켜 상기 싱크론허브와 상기 허브 사이를 연결 또는 분리시키는 동력제어부를 포함하고,
    상기 실렉트슬리브에는 상기 싱크론허브의 가이드홈부를 따라 슬라이딩되는 가압돌기가 형성되고, 상기 가압돌기와 상기 가이드홈부 사이에는 탄성부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1유성기어세트는,
    상기 제1모터의 로터에 연결되는 제1선기어;
    상기 제1선기어에 기어연결되는 복수 개의 제1유성기어;
    상기 제1유성기어에 기어연결되는 제1링기어; 및
    복수 개의 상기 제1유성기어를 연결하고 제1출력축에 연결되는 제1캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 동력제어부는,
    동력을 제공하는 제2모터;
    상기 제2모터의 동력을 변속하여 전달하는 제2유성기어세트; 및
    상기 제2유성기어세트로부터 전달되는 동력에 의해 직선운동되면서 상기 실렉트슬리브를 이동시키는 시프트너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2유성기어세트는,
    상기 제2모터의 회전축에 연결되는 제2선기어;
    상기 제2선기어에 기어연결되는 복수 개의 제2유성기어;
    상기 제2유성기어에 기어연결되는 제2링기어; 및
    복수 개의 상기 제2유성기어를 연결하고, 상기 시프트너트가 볼트결합되는 제2출력축에 기어연결되는 제2캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
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