KR101957047B1 - 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조 - Google Patents

모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조는 구동모터를 수용하는 제1챔버가 일측에 형성되고, 상기 구동모터의 회전축인 인풋샤프트가 인입되며 상기 인풋샤프트와 연결된 감속기어들을 수용하는 제2챔버가 타측에 형성된 하우징; 및 상기 하우징 외부에 고정되어, 상기 제2챔버 내부에 구비된 오일필터로부터 오일을 흡입하고, 상기 제1챔버로 오일을 토출하도록 동작하는 전동식 오일펌프;를 포함할 수 있다.

Description

모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조 {STRUCTURE FOR COOLING AND LUBRICATION OF SPEED REDUCER INCLUDING MOTOR}
본 발명은 구동륜에 동력을 전달하는 모터와, 모터동력을 감속하는 감속기를 일체형성하고, 이들을 동시에 윤활냉각하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조에 관한 것이다.
일반적으로, 사륜구동 방식의 차량은 엔진의 구동력을 네 바퀴에 적절하게 공급하기 위하여 클러치와 변속장치 및 감속기 등을 구비하고 있으며, 변속장치의 변속 방식에 따라 전륜 또는 후륜으로 동력을 단속하는 파트 타임(part time)방식과, 항상 사륜 구동 상태를 유지하는 풀 타임(full time: 혹은 상시사륜)방식으로 구분 가능하다.
사륜구동 방식의 차량은 엔진으로부터 전달되는 동력을 전륜과 후륜으로 분배하게 되는데, 하이브리드 자동차를 포함한 전기 자동차에서는 후륜이 엔진으로부터 동력을 분배받는 것이 아니라 별도의 전기 모터로부터 발생되는 동력을 이용하는 구조로 이루어진다. 또한, 전기 모터의 동력은 감속기에 의해 후륜으로 전달된다.
상술한 바와 같은 전기자동차는 구동부품을 독립형 타입으로 구비하는 것이 일반적이다. 즉, 전기모터와 감속기가 서로 분리되어 제작 조립되도록 마련된다. 이에 따라 분리된 전기모터와 감속기에는 각각의 윤활 냉각 장치가 마련되어야 한다.
그 결과, 차량의 제작공정이 많아지고 복잡해진다는 문제점이 발생한다.
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 10-2013-0128170 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 구동륜에 동력을 전달하는 구동모터와 감속기를 일체화하고, 이들을 한번에 윤활 냉각하도록 마련함으로써 차량의 부피 및 무게를 저감하고, 적용 부품 및 제조공정에 소요되는 시간을 저감할 수 있는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조는 구동모터를 수용하는 제1챔버가 일측에 형성되고, 상기 구동모터의 회전축인 인풋샤프트가 인입되며 상기 인풋샤프트와 연결된 감속기어들을 수용하는 제2챔버가 타측에 형성된 하우징; 및 상기 하우징 외부에 고정되어, 상기 제2챔버 내부에 구비된 오일필터로부터 오일을 흡입하고, 상기 제1챔버로 오일을 토출하도록 동작하는 전동식 오일펌프;를 포함할 수 있다.
상기 하우징에는 상기 전동식 오일펌프와 상기 오일필터 사이를 연결하는 흡입유로; 및 상기 전동식 오일펌프와 상기 제1챔버 사이를 연결하는 토출유로;가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 흡입유로와 토출유로는 각각 일측이 상기 전동식 오일펌프에 연결되고, 중간부가 절곡되어 타측이 서로 일직선 상을 이루면서 연장되도록 마련되며, 상기 흡입유로와 토출유로의 타측은 서로 연통되되, 사이에 플러그가 끼워져 서로 간의 오일 혼합이 차단되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하우징은 상기 제1챔버가 상기 오일필터보다 상대적으로 높은 위치에 형성되도록 마련되고, 상기 토출유로는 타측이 상방으로 연장되도록 중간부가 절곡되며, 상기 흡입유로는 타측이 하방으로 연장되도록 중간부가 절곡된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 토출유로 타측의 단면적은 흡입유로 타측의 단면적보다 크게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 감속기어들은, 상기 인풋샤프트 상에 구비된 인풋기어와 치합되는 제1감속기어와, 출력축 상에 구비되어 상기 제1감속기어로부터 동력을 전달받는 제2감속기어를 포함하여 구성되고, 상기 하우징에는 상기 제2챔버와 연통되면서, 상기 제2감속기어와 결합된 디퍼렌셜 기어를 감싸는 제3챔버가 더 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3챔버는 상기 출력축과 구동륜을 연결 또는 단절시키는 디스커넥터 장치를 감싸도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2챔버는 전자식 파킹모듈을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조에 따르면, 기존에 분리되어 있던 구동모터와 감속기를 일체화함으로써 부품 수량이 감소하고, 작업 공정에 소요되는 시간이 단축되어 차량 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 구동모터, 감속기, 디스커넥터 장치 및 전자식 파킹모듈을 한꺼번에 윤활 냉각할 수 있기 때문에 각각의 윤활/냉각 시스템을 적용하는데 비해, 차량 부피 및 무게를 저감할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조를 타측에서 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2챔버 내부를 모습을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1챔버 내부의 모습을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 흡입유로 및 토출유로 형상을 구체적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조를 일측에서 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기, 전동식 오일펌프 및 디스커넥터 장치의 연결관계를 도시한 사시도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조를 타측에서 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2챔버 내부를 모습을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1챔버 내부의 모습을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조는 구동모터(1)를 수용하는 제1챔버(13)가 일측에 형성되고, 상기 구동모터(1)의 회전축인 인풋샤프트(3)가 인입되며 상기 인풋샤프트(3)와 연결된 감속기어들을 수용하는 제2챔버(15)가 타측에 형성된 하우징(11); 및 상기 하우징(11) 외부에 고정되어, 상기 제2챔버(15) 내부에 구비된 오일필터(30)로부터 오일을 흡입하고, 상기 제1챔버(13)로 오일을 토출하도록 동작하는 전동식 오일펌프(21);를 포함할 수 있다.
상기 구동모터(1)는 동력을 발생시키기 위해 구비되고, 상기 감속기어들은 구동모터(1)의 인풋샤프트(3)로부터 전달되는 동력을 감속하여 구동륜에 전달하도록 구비된다.
특히, 본 발명은 단일의 하우징(11) 내부에 구동모터(1)와 감속기를 구성하는 감속기어들이 구비되도록 마련된 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 단일의 하우징(11)에는 일측에 구동모터(1)가 수용되도록 형성된 제1챔버(13)와, 타측에 감속기어들이 수용되도록 형성된 제2챔버(15)가 포함된다. 여기서, 감속기어들은 구동모터(1)의 중심축인 인풋샤프트(3)와 연결되어, 상기 구동모터(1) 동력을 감속한 후, 구동륜으로 전달하는 역할을 수행한다.
일반적으로 감속기어들이 구비되는 하우징의 챔버에는 윤활 및 냉각을 위한 오일이 충진되는데, 본 발명은 상기 제2챔버(15) 내부에 오일필터(30)를 마련하고, 전동식 오일펌프(21)가 오일필터(30)를 통해 제1챔버(13)의 오일을 흡입하였다가 구동모터(1)가 구비된 제1챔버(13)에 토출함으로써 단일 하우징 내부에서 냉각 및 윤활을 위한 오일이 순환될 수 있도록 마련한다.
종래에는 이러한 구동모터와 감속기어들이 서로 다른 하우징에 구비되어 오일에 의해 윤활 및 냉각 시스템이 각각 적용되었으나, 본 발명에서 구동모터(1)와 감속기를 구성하는 기어들이 동일한 하우징(11)에 구비되는바, 서로 다른 하우징, 베어링, 윤활 및 냉각장치를 적용하는 것이 비해, 부품수, 부피 및 무게 등을 저감할 수 있어 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징(11)에는 상기 전동식 오일펌프(21)와 상기 오일필터(30) 사이를 연결하는 흡입유로(23); 및 상기 전동식 오일펌프(21)와 상기 제1챔버(13) 사이를 연결하는 토출유로(25);가 형성될 수 있다.
즉, 상기 전동식 오일펌프(21)는 오일을 제2챔버(15)로부터 제1챔버(13)에 공급하기 위해 유로가 필요로 되어지는데, 상기 제1챔버(13)와 제2챔버(15)가 동일한 하우징(11)에 구비되기 때문에 오일유로를 상기 하우징(11)에 일체로 형성할 수 있다. 이에 따라 오일유로를 별물로 추가 적용하지 않아도 되고, 오일유로의 길이를 짧게 형성할 수 있는바, 차량의 원가를 저감할 수 있다.
본 발명에서 상기 흡입유로(23)와 토출유로(25)는 각각 일측이 상기 전동식 오일펌프(21)에 연결되고, 중간부가 절곡되어 타측이 서로 일직선 상을 이루면서 연장되도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 흡입유로(23)와 토출유로(25)의 타측은 서로 연통되되, 사이에 플러그(27)가 끼워져 서로 간의 오일 혼합이 차단되도록 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 오일펌프의 흡입유로 및 토출유로 형상을 구체적으로 도시한 도면이다.
즉, 단일 하우징(11)에서 흡입유로(23)와 토출유로(25)를 복잡하게 설계하는 것은 하우징(11)의 부피를 증가시키는 요인이 된다. 따라서, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 흡입유로(23)와 토출유로(25)가 타측이 일직선 상에 놓이도록 가공됨으로써, 제조공정을 용이하게 하면서도 하우징(11)의 부피 증가를 최소화할 수 있다. 여기서, 흡입유로(23)와 토출유로(25) 사이에는 오일 누출이 있어서는 안되기 때문에 플러그(27)가 사이에 끼워지는 것이 바람직하다.
더 나아가, 상기 하우징(11)은 상기 제1챔버(13)가 상기 오일필터(30)보다 상대적으로 높은 위치에 형성되도록 마련되고, 상기 토출유로(25)는 타측이 상방으로 연장되도록 중간부가 절곡되며, 상기 흡입유로(23)는 타측이 하방으로 연장되도록 중간부가 절곡될 수 있다.
또한, 상기 토출유로(25) 타측의 단면적은 흡입유로(23) 타측의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
따라서, 하우징(11)에 흡입유로(23)와 토출유로(25)를 가공할 때, 한 지점에 서로 다른 단면적을 가지는 가공부재로 가공을 수행하면 용이하게 흡입유로(23)와 토출유로(25)를 가공할 수 있으며, 플러그(27)가 흡입유로(23)와 토출유로(25) 사이의 단차에 의해 끼워지도록 마련됨으로써, 흡입유로(23)와 토출유로(25) 사이에 오일 누출이 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조를 일측에서 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감속기, 전동식 오일펌프 및 디스커넥터 장치의 연결관계를 도시한 사시도이다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에서 상기 감속기어들은, 상기 인풋샤프트(3) 상에 구비된 인풋기어와 치합되는 제1감속기어(5)와, 출력축(9) 상에 구비되어 상기 제1감속기어(5)로부터 동력을 전달받는 제2감속기어(7)를 포함하여 구성되고, 상기 하우징(11)에는 상기 제2챔버(15)와 연통되면서, 상기 제2감속기어(7)와 결합된 디퍼렌셜 기어(40)를 감싸는 제3챔버(17)가 더 형성될 수 있다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 인풋샤프트(3) 상에 구비된 인풋기어는 카운터축을 중심으로 회전하는 제1감속기어(5)와 치합된다. 제1감속기어(5)에 전달된 동력에 의해 카운터축이 회전하고, 카운터축에 구비된 전달기어와 상기 출력축(9) 상에 구비된 제2감속기어(7)가 서로 치합됨으로써 구동모터(1)의 동력이 출력축(9)으로 전달될 수 있다. 이러한 감속기어들은 제2챔버(15) 내부에 구비되어 오일 냉각 및 윤활된다.
상기 디퍼렌셜 기어(40)는 디프케이스 내부에 2개의 피니언기어와, 2개의 사이드기어 간의 회전력차를 이용하여 차동 및 구동이 가능하게 한 구성으로써, 구동륜 사이에 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 디퍼렌셜 기어(40) 세트의 구조는 종래에 다양하게 개시된 것으로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명은 제2감속기어(7)를 중심으로 제2챔버 맞은편에 디퍼렌셜 기어(40)가 구비되는데, 이러한 디퍼렌셜 기어(40)를 하우징(11)이 감싸면서 제3챔버(17)를 형성한다. 여기서, 제2챔버와 제3챔버(17)는 서로 연통되기 때문에 제2챔버의 오일이 제3챔버에 공급되어, 상기 디퍼렌셜 기어(40) 세트의 윤활 및 냉각을 자연스럽게 유도할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제3챔버(17)는 상기 출력축(9)과 구동륜을 연결 또는 단절시키는 디스커넥터 장치(50)를 감싸도록 형성될 수 있다.
상기 디스커넥터 장치(50)는 디퍼렌셜 기어(40) 중 하나의 사이드기어와 연결되는 디스커넥터 샤프트; 구동륜 측과 연결되어 디스커넥터 샤프트와 선택적으로 연결되는 디스커넥터 허브; 및 상기 디스커넥터 샤프트와 디스커넥터 허브를 서로 연결하도록 슬리브를 동작시키는 액추에이터;로 구성된다. 이러한 디스커넥터 장치(50)의 구조는 종래에 다양하게 개시된바 상세한 설명은 생략하도록 하겠다.
본 발명에서는 하우징(11)의 제3챔버(17)가 상기 디스커넥터 장치(50)도 감싸도록 마련됨으로써, 하우징(11) 내부에서 오일을 통해 구동모터(1), 감속기어들, 디퍼렌셜 기어(40) 및 디스커넥터 장치(50)를 한꺼번에 윤활 및 냉각할 수 있다는 효과가 발현된다.
따라서, 각각 서로 다른 윤활 및 냉각구조를 형성하지 않아도 되어 차량의 원가, 부피 및 무게를 저감하여 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2챔버는 전자식 파킹모듈(60)을 감싸도록 형성될 수 있다.
즉, 단일의 하우징(11)에 구동모터(1), 감속기, 전동식 오일펌프(21), 디퍼렌셜 기어(40), 디스커넥터 장치(50) 및 전자식 파킹모듈(60)을 구비할 수 있는바, 차량의 부피패키지 및 무게를 저감할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조에 따르면, 기존에 분리되어 있던 구동모터와 감속기를 일체화함으로써 부품 수량이 감소하고, 작업 공정에 소요되는 시간이 단축되어 차량 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 구동모터, 감속기, 디스커넥터 장치 및 전자식 파킹모듈을 한꺼번에 윤활 냉각할 수 있기 때문에 각각의 윤활/냉각 시스템을 적용하는데 비해, 차량 부피 및 무게를 저감할 수 있게 된다.
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.
1: 구동모터 3: 인풋샤프트
5: 제1감속기어 7: 제2감속기어
9: 출력축 11: 하우징
13: 제1챔버 15: 제2챔버
17: 제3챔버 21: 전동식 오일펌프
23: 흡입유로 25: 토출유로
27: 플러그 30: 오일필터
40: 디퍼렌셜 기어 50: 디스커넥터 장치
60: 전자식 파킹모듈

Claims (8)

  1. 구동모터를 수용하는 제1챔버가 일측에 형성되고, 상기 구동모터의 회전축인 인풋샤프트가 인입되며 상기 인풋샤프트와 연결된 감속기어들을 수용하는 제2챔버가 타측에 형성된 하우징; 및
    상기 하우징 외부에 고정되어, 상기 제2챔버 내부에 구비된 오일필터로부터 오일을 흡입하고, 상기 제1챔버로 오일을 토출하도록 동작하는 전동식 오일펌프를 포함하고;
    상기 하우징에는 상기 전동식 오일펌프와 상기 오일필터 사이를 연결하는 흡입유로, 및 상기 전동식 오일펌프와 상기 제1챔버 사이를 연결하는 토출유로가 형성되고;
    상기 흡입유로와 토출유로는 각각 일측이 상기 전동식 오일펌프에 연결되고, 중간부가 절곡되어 타측이 서로 일직선상을 이루면서 연장되도록 마련되며;
    상기 흡입유로와 토출유로의 타측은 서로 연통되되, 사이에 플러그가 끼워져 서로 간의 오일 혼합이 차단되도록 마련된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제1챔버가 상기 오일필터보다 상대적으로 높은 위치에 형성되도록 마련되고,
    상기 토출유로는 타측이 상방으로 연장되도록 중간부가 절곡되며,
    상기 흡입유로는 타측이 하방으로 연장되도록 중간부가 절곡된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토출유로 타측의 단면적은 흡입유로 타측의 단면적보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속기어들은, 상기 인풋샤프트 상에 구비된 인풋기어와 치합되는 제1감속기어와, 출력축 상에 구비되어 상기 제1감속기어로부터 동력을 전달받는 제2감속기어를 포함하여 구성되고,
    상기 하우징에는 상기 제2챔버와 연통되면서, 상기 제2감속기어와 결합된 디퍼렌셜 기어를 감싸는 제3챔버가 더 형성된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3챔버는 상기 출력축과 구동륜을 연결 또는 단절시키는 디스커넥터 장치를 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2챔버는 전자식 파킹모듈을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 모터 일체형 감속기의 윤활냉각구조.
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