KR102067535B1 - 구동모터 통합 변속 장치 - Google Patents

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KR102067535B1
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Abstract

본 발명은 동력을 발생시키는 구동모터(110)가 내장된 모터 케이스(100)와, 상기 구동모터(110)의 타측에 구비되어 구동모터(110)를 제어하는 보조 브레이크장치(200)와, 상기 모터 케이스(100)의 일측에 결합되어 구동모터(110)의 동력을 감속시키는 감속장치(310)가 내장된 액슬 서브 하우징(300)과, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 일측에 결합되어 상기 감속장치(310)의 동력을 감속시키는 유성기어유닛(410)이 내장된 허브 하우징(400)과, 상기 감속장치(310)와 유성기어유닛(410) 사이에 배치되어 상기 유성기어유닛(410)의 구동을 제어하는 브레이크 장치(500)를 포함하여 이루어진 구동모터 통합 변속 장치를 제공한다.

Description

구동모터 통합 변속 장치{Driving motor integrated transmission}
본 발명은 구동모터 통합 변속 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전동식 지게차, 견인차량, 전기굴삭기, 전동식 크레인 차량 등에 적용되는 전자식 파킹 브레이크와 주행모터가 일체화된 제동장치를 포함하고 하고 있는 주구동 모터 통합 변속기에 관한 것이다.
일반적으로 지게차라 함은 각종 산업현장에서 화물을 들어 올리거나 운반하는데 이용하는 특수차량의 일종으로서, 이와 같은 지게차의 기본적인 구성은, 차량 외측에 화물을 들어 올리거나 하역하기 위한 포크 또는 캐리지가 설치되고, 차체 내부에 지게차를 구동시키기 위한 엔진 또는 모터 등이 탑재된다.
또한, 상기 엔진 또는 모터에 지게차를 조향하거나 휠을 제어하기 위한 수단으로서 전동드라이브 액슬 장치가 연결 설치됨으로써 이루어진다.
이에, 종래 널리 이용되고 있는 전동 듀얼 드라이브 액슬은 모터를 통해 입력된 동력축이 좌우 양측에 각각 구비되어 상기 모터에 의한 동력이 각각의 유성기어유닛으로 전달된다.
따라서 상기 유성기어유닛으로 전달된 동력은 캐리어 샤프트를 회전시키게 되며, 상기 캐리어 샤프트는 바퀴가 장착되는 휠 어댑터와 연결되어 회전시킴으로써 일련의 지게차 구동관계를 제어하게 된다.
하지만 전술한 바와 같은 종래의 듀얼 드라이브 액슬은 모터 구동축의 동력을 유성기어유닛으로 전달하는 종동축과 모터 사이에 브레이크 장치가 구비된다.
따라서 상기 모터 브레이크 장치의 간섭을 피하기 위해 별도의 공간을 차지하기 때문에 차량의 축간 거리가 길어져 안정적이지 못하고, 드라이브 액슬의 크기가 커져 차량의 회전 반경이 커지는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동모터의 구동축으로부터 동력을 유성기어유닛으로 전달하는 종동축인 감속장치와 유성기어유닛 사이에 브레이크 장치를 설치함으로써 모터와 간섭 공간을 제거하여 변속장치의 크기를 최소화시켜 차량의 축간거리를 줄여 안정적으로 유지하고, 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 구동모터 통합 변속 장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 동력을 발생시키는 구동모터(110)가 내장된 모터 케이스(100)와, 상기 구동모터(110)의 타측에 구비되어 구동모터(110)를 제어하는 보조 브레이크장치(200)와, 상기 모터 케이스(100)의 일측에 결합되어 구동모터(110)의 동력을 감속시키는 감속장치(310)가 내장된 액슬 서브 하우징(300)과, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 일측에 결합되어 상기 감속장치(310)의 동력을 감속시키는 유성기어유닛(410)이 내장된 허브 하우징(400)과, 상기 감속장치(310)와 유성기어유닛(410) 사이에 배치되어 상기 유성기어유닛(410)의 구동을 제어하는 브레이크 장치(500)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 중심축(H1)과 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)은 평행하고, 일정거리 이격되도록 형성되되, 상기 감속장치(310)는 상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 일측에 형성된 구동기어(121)와 맞물리도록 외주면에 기어산이 형성된 종동기어(311)가 구비되며, 상기 종동기어(311)의 중심축은 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 원주방향 중심축(V1)은 상기 구동모터(110)의 중심축(H1)과 수직을 이룬다.
또한, 상기 액슬 서브 하우징(300)은 상기 구동기어(121)가 배치되는 구동축 수납부(301)와, 상기 종동기어(311)와 브레이크 장치(500)가 배치되는 종동축 수납부(303)가 형성된다.
또한, 상기 종동축 수납부(303)에는 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2) 선상에 배치되어 상기 종동기어(311)의 내주면과 별도의 베어링(B)을 매개로 결합되도록 돌출된 환형의 결합부재(305)가 형성된다.
또한, 상기 유성기어유닛(410)은 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 구동에 의해 회전하는 선기어부(411)와, 상기 선기어부(411)에 장착된 다수개의 유성기어(412)와, 상기 허브 하우징(400)의 타단부 내주면을 따라 일체로 기어산이 가공되어 상기 유성기어(412)를 감싸는 링기어부(401)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 선기어부(411)는 상기 유성기어(412)와 맞물리도록 선기어(G)가 일측에 형성된 구동샤프트(411-1)와, 상기 구동샤프트(411-1)의 타측에서 반경방향 외측으로 연장 형성된 플랜지(411-2)를 포함하되, 상기 플랜지(411-2)와 종동기어(311)에는 플랜지(411-2)와 종동기어(311)를 연결하는 연결부가 형성된다.
또한, 상기 연결부는 상기 플랜지(411-2)에 방사상으로 다수개 관통 형성된 제1관통공과, 상기 플랜지(411-2)의 제1관통공과 대응되도록 상기 종동기어(311)에 관통 형성된 제2관통공과, 상기 제1,2 관통공을 연결하는 연결부재를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 브레이크 장치(500)는 상기 결합부재(305) 내측에 결합된 브레이크 피스톤(510)과, 상기 브레이크 피스톤(510)과 결합되면서 상기 플랜지(411-2)와 종동기어(311) 사이에 배치되어 피스톤(510) 구동에 의해 일측으로 이동하는 브레이크 패드(520)와, 상기 브레이크 패드(520)와 링기어부(401) 사이에 배치되고, 상기 브레이크 패드(520)의 이동에 의해 밀착되어 상기 선기어부(411)에 제동력을 발생시키는 브레이크 뭉치(530)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 허브 하우징(400)에는 상기 링기어부(401)에서 상기 브레이크 뭉치(530) 쪽의 면인 링기어면(P1)과, 상기 링기어면(P1)에서 연속된 면으로 형성되어 상기 브레이크 뭉치(530)의 일면과 접하는 접촉면(P2)과, 상기 액슬 서브 하우징(300)과 결합되도록 허브 하우징(400)의 타측부 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출된 결합부(403)가 형성된다.
또한, 상기 링기어면(P1)은 상기 액슬 서브 하우징(300)과 접하는 상기 결합부(403)의 결합면(P3)보다 타측에 형성되되, 상기 링기어면(P1)과 결합면(P3)에 의해 상기 액슬 서브 하우징(300)과 허브 하우징(400)이 분리되는 파팅라인이 형성된 다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 구동모터의 구동축으로부터 동력을 유성기어유닛으로 전달하는 종동축인 감속장치와 유성기어유닛 사이에 브레이크 장치를 설치함으로써 모터와 간섭 공간을 제거하여 변속장치의 크기를 최소화시켜 차량의 축간거리를 줄여 안정적으로 유지하고, 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터 통합 변속 장치의 정면도,
도 2는 도 1의 "A-A"부의 단면도,
도 3은 도 2의 "K"부의 상세도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 액슬 서브 하우징과 허브 하우징의 분해도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 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 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 구동모터 통합 변속 장치의 정면도, 도 2는 도 1의 "A-A"부의 단면도, 도 3은 도 2의 "K"부의 상세도, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 액슬 서브 하우징과 허브 하우징의 분해도이다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구동모터 통합 변속 장치(10)는 동력을 발생시키는 구동모터(110)가 내장된 모터 케이스(100)와, 상기 구동모터(110)의 타측에 구비되어 구동모터(110)를 제어하는 보조 브레이크장치(200)와, 상기 모터 케이스(100)의 일측에 결합되어 구동모터(110)의 동력을 감속시키는 감속장치(310)가 내장된 액슬 서브 하우징(300)과, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 일측에 결합되어 상기 감속장치(310)의 동력을 감속시키는 유성기어유닛(410)이 내장된 허브 하우징(400)과, 상기 감속장치(310)와 유성기어유닛(410) 사이에 배치되어 상기 유성기어유닛(410)의 구동을 제어하는 브레이크 장치(500)를 포함하여 이루어진다.
따라서 구동모터(110)의 구동축으로부터 동력을 유성기어유닛(400)으로 전달하는 종동축인 감속장치(300)와 유성기어유닛(400) 사이에 브레이크 장치(500)를 설치함으로써 모터(110)와 간섭 공간을 제거하여 변속장치(10)의 크기를 최소화시켜 차량의 축간거리를 줄여 안정적으로 유지하고, 차량의 회전반경을 감소시킬 수다.
더불어, 상기 유성기어유닛(410)과 결합되어 회전하는 캐리어 샤프트(600)와, 상기 캐리어 샤프트(600)에 결합되어 상기 허브 하우징(400)에 대하여 독립적으로 회전하고 외부에 바퀴가 장착되는 휠 어댑터(700)가 구비된다.
또한, 상기 보조 브레이크장치(200)는 전자식 브레이크(EM brake)로 구비될 수 있으며, 전자식 브레이크의 구조는 당업자가 용이하게 선택하여 사용할 수 있으며, 이러한 구조는 산업분야에 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 브레이크 장치(500)는 기계식 파킹 브레이크로 적용될 수도 있다.
한편, 상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 중심축(H1)과 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)은 평행하고, 일정거리 이격되도록 형성된다.
또한, 상기 감속장치(310)는 상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 일측에 형성된 구동기어(121)와 맞물리도록 외주면에 기어산이 형성된 종동기어(311)가 구비된다.
그리고 상기 종동기어(311)의 중심축은 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 원주방향 중심축(V1)은 상기 구동모터(110)의 중심축(H1)과 수직을 이룬다.
또한, 상기 종동기어(311)와 구동기어(121)의 원주방향 중심축은 동일 축선 상에 배치된다.
또한, 상기 액슬 서브 하우징(300)은 상기 구동기어(121)가 배치되는 구동축 수납부(301)와, 상기 종동기어(311)와 브레이크 장치(500)가 배치되는 종동축 수납부(303)가 형성된다.
또한, 상기 종동축 수납부(303)에는 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2) 선상에 배치되어 상기 종동기어(311)의 내주면과 별도의 베어링(B)을 매개로 결합되도록 돌출된 환형의 결합부재(305)가 형성된다.
또한, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 타측면은 상기 모터 케이스(100)와 조립되는 단면을 갖고, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 일측면은 상기 허브 하우징(400)과 조립되는 단면을 갖는다.
한편, 상기 유성기어유닛(410)은 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 구동에 의해 회전하는 선기어부(411)와, 상기 선기어부(411)에 장착된 다수개의 유성기어(412)와, 상기 허브 하우징(400)의 타단부 내주면을 따라 일체로 기어산이 가공되어 상기 유성기어(412)를 감싸는 링기어부(401)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 링기어부(401)가 상기 허브 하우징(400)의 내주면에 일체형 구조로 형성됨으로써 종래의 별도의 링기어가 구비되어 분리되는 분리형 구조에 비해 형상이 단순화 되어 제조 공정이 단순화 되어 제조비용이 감소될 수 있다.
또한, 상기 선기어부(411)는 상기 유성기어(412)와 맞물리도록 선기어(G)가 일측에 형성된 구동샤프트(411-1)와, 상기 구동샤프트(411-1)의 타측에서 반경방향 외측으로 연장 형성된 플랜지(411-2)를 포함한다.
그리고 상기 플랜지(411-2)와 종동기어(311)에는 플랜지(411-2)와 종동기어(311)를 연결하는 연결부(미도시)가 형성된다.
또한, 상기 연결부는 상기 플랜지(411-2)에 방사상으로 다수개 관통 형성된 제1관통공(미도시)과, 상기 플랜지(411-2)의 제1관통공과 대응되도록 상기 종동기어(311)에 관통 형성된 제2관통공(미도시)과, 상기 제1,2 관통공을 연결하는 연결부재(미도시)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 연결부재는 볼트 및 너트 결합으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 브레이크 장치(500)는 상기 결합부재(305) 내측에 결합된 브레이크 피스톤(510)과, 상기 브레이크 피스톤(510)과 결합되면서 상기 플랜지(411-2)와 종동기어(311) 사이에 배치되어 피스톤(510) 구동에 의해 일측으로 이동하는 브레이크 패드(520)와, 상기 브레이크 패드(520)와 링기어부(401) 사이에 배치되고, 상기 브레이크 패드(520)의 이동에 의해 밀착되어 상기 선기어부(411)에 제동력을 발생시키는 브레이크 뭉치(530)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 브레이크 뭉치(530)의 타측면은 상기 브레이크 패드(520)에 결합되고, 일측면은 상기 허브 하우징(400)에 접촉된다.
또한, 상기 브레이크 뭉치(530)는 다수개의 마찰판과 디스크가 엇갈려 구비됨으로써 브레이크 패드(520)의 이동에 의해 상기 플랜지(411-2)에 밀착되어 제동력을 발생시킨다.
또한, 상기 허브 하우징(400)에는 상기 링기어부(401)에서 상기 브레이크 뭉치(530) 쪽의 면인 링기어면(P1)과, 상기 링기어면(P1)에서 연속된 면으로 형성되어 상기 브레이크 뭉치(530)의 일면과 접하는 접촉면(P2)과, 상기 액슬 서브 하우징(300)과 결합되도록 허브 하우징(400)의 타측부 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출된 결합부(403)가 형성된다.
또한, 상기 링기어면(P1)은 상기 액슬 서브 하우징(300)과 접하는 상기 결합부(403)의 결합면(P3)보다 타측에 형성되되, 상기 링기어면(P1)과 결합면(P3)에 의해 상기 액슬 서브 하우징(300)과 허브 하우징(400)이 분리되는 파팅라인이 형성된 다.
또한, 상기 파팅라인을 따라 상기 허브 하우징(400)을 분리했을 때, 상기 허브 하우징(400)에는 상기 캐리어 샤프트(600)와 결합되는 유성기어(412)만 장착되고, 상기 액슬 서브 하우징(300)에는 상기 종동기어(311)와 연결된 선기어부(411)와, 브레이크 장치(500) 및 종동기어(311)가 장착된다.
즉, 상기 파팅 라인(조립면 분리구조)으로 인해 상기 허브 하우징(400)만 제거 후, 상기 선기어부(411)와 브레이크 장치(500) 및 종동기어(311) 등 내부 부품의 확인 및 검사가 가능하다.
따라서 부품 교환 및 수리가 차량 장착 상태에서 가능하여 조립 및 분해가 용이하며, 수리시간을 최소화 시킬 수 있다.
또한, 상기 액슬 서브 하우징(300)의 타측면(A1)은 상기 종동기어(311)의 원주방향 중심축(V1)에서 타측으로 종동기어(311) 폭(D1)의 1.3 내지 1.5배 거리에 배치된다.
그리고 상기 결합면(P3)은 상기 종동기어(311)의 원주방향 중심축(V1)에서 일측으로 종동기어(311) 폭(D1)의 1.3 내지 1.5배 거리에 배치된다.
따라서 상기 액슬 서브 하우징(300)의 폭을 최소화 시킴으로써 변속장치의 크기를 최소화시켜 차량의 축간거리를 줄여 안정적으로 유지하고, 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 모터 케이스 110 : 구동모터
120 : 모터 샤프트 121 : 구동기어
200 : 보조 브레이크장치 300 : 액슬 서브 하우징
301 : 모터 결합부 303 : 허브 결합부
305 : 결합부재 310 : 감속장치
400 : 허브 하우징 401 : 링기어부
403 : 결합부 410 : 유성기어유닛
411 : 선기어부 412 : 유성기어
500 : 브레이크 장치 510 : 브레이크 피스톤
520 : 브레이크 패드 530 : 브레이크 뭉치

Claims (6)

  1. 동력을 발생시키는 구동모터(110)가 내장된 모터 케이스(100)와,
    상기 구동모터(110)의 타측에 구비되어 구동모터(110)를 제어하는 보조 브레이크장치(200)와,
    상기 모터 케이스(100)의 일측에 결합되어 구동모터(110)의 동력을 감속시키는 감속장치(310)가 내장된 액슬 서브 하우징(300)과,
    상기 액슬 서브 하우징(300)의 일측에 결합되어 상기 감속장치(310)의 동력을 감속시키는 유성기어유닛(410)이 내장된 허브 하우징(400)과,
    상기 감속장치(310)와 유성기어유닛(410) 사이에 배치되어 상기 유성기어유닛(410)의 구동을 제어하는 브레이크 장치(500)를 포함하며,
    상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 중심축(H1)과 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)은 평행하고, 일정거리 이격되도록 형성되되,
    상기 감속장치(310)는 상기 구동모터(110)의 모터 샤프트(120) 일측에 형성된 구동기어(121)와 맞물리도록 외주면에 기어산이 형성된 종동기어(311)가 구비되며,
    상기 종동기어(311)의 중심축은 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 원주방향 중심축(V1)은 상기 구동모터(110)의 중심축(H1)과 수직을 이루며,
    상기 액슬 서브 하우징(300)은 상기 구동기어(121)가 배치되는 구동축 수납부(301)와,
    상기 종동기어(311)와 브레이크 장치(500)가 배치되는 종동축 수납부(303)가 형성되되,
    상기 종동축 수납부(303)에는 상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2) 선상에 배치되어 상기 종동기어(311)의 내주면과 별도의 베어링(B)을 매개로 결합되도록 돌출된 환형의 결합부재(305)가 형성된 것을 특징으로 하는 구동모터 통합 변속 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 유성기어유닛(410)은,
    상기 허브 하우징(400)의 중심축(H2)과 동일 축선 상에 배치되면서 종동기어(311)의 구동에 의해 회전하는 선기어부(411)와,
    상기 선기어부(411)에 장착된 다수개의 유성기어(412)와,
    상기 허브 하우징(400)의 타단부 내주면을 따라 일체로 기어산이 가공되어 상기 유성기어(412)를 감싸는 링기어부(401)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 구동모터 통합 변속 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 선기어부(411)는,
    상기 유성기어(412)와 맞물리도록 선기어(G)가 일측에 형성된 구동샤프트(411-1)와,
    상기 구동샤프트(411-1)의 타측에서 반경방향 외측으로 연장 형성된 플랜지(411-2)를 포함하되,
    상기 플랜지(411-2)와 종동기어(311)에는 플랜지(411-2)와 종동기어(311)를 연결하는 연결부가 형성된 것을 특징으로 하는 구동모터 통합 변속 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연결부는,
    상기 플랜지(411-2)에 방사상으로 다수개 관통 형성된 제1관통공과,
    상기 플랜지(411-2)의 제1관통공과 대응되도록 상기 종동기어(311)에 관통 형성된 제2관통공과,
    상기 제1,2 관통공을 연결하는 연결부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 구동모터 통합 변속 장치.
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