KR102168516B1 - 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치 - Google Patents

고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치 Download PDF

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Abstract

고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치가 개시된다. 이를 위하여 본 발명의 오일 씰링 장치는 아우터 로터의 내주면 모서리에 밀착 고정되는 링 형상의 제1지지프레임, 가류(加硫)금형으로 제1지지프레임에 형성되는 제1완충부재, 스테이터의 외주면 말단부에 밀착 고정되는 제1면, 제1면으로부터 인휠모터의 내측에 수직연장 형성된 제2면, 제2면으로부터 수직연장되어 제1면과 수평하게 형성된 제3면, 및 제3면과의 사이에 개구부가 형성되도록 제1면으로부터 인휠모터의 외측에 수직연장 형성된 제4면을 구비한 링 형상의 제2지지프레임, 및 가류금형으로 제2지지프레임의 제3면에 형성되며, 말단이 제1지지프레임에 탄성 접촉되는 적어도 하나 이상의 립(Lip)이 형성되는 제2완충부재를 포함한다. 이에 따라, 인휠모터의 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치{Oil sealing apparatus of high power in-wheel motor}
본 발명은 전기차량용 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 전기 자동차나 하이브리드 자동차용 고출력 인휠모터에 외부 이물질의 유입을 방지하기 위해 설치되는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인휠모터(In-wheel motor)는 모터 자체를 자동차 바퀴 안에 내장하여 네 바퀴가 각각 분산 구동하도록 제어하는 직접 구동방식의 모터로써, 최근에는 주로 전기 자동차 및 하이브리드 자동차용 모터로 사용되고 있다.
기존의 대형 단일 모터로 네 개의 바퀴를 구동시키는 방식에 비해 에너지 효율과 제어효과를 극대화할 수 있고, 구동장치가 바퀴에 내장되는 타입이기 때문에 드라이브 샤프트(Drive Shaft)나 차동장치와 같은 동력 전달장치 및 이에 부속되는 부품이 필요없어 차량 무게를 대폭 줄일 수 있다.
이러한 인휠모터는 차량 운행 시, 아우터 로터(Outer rotor) 와 스테이터(Stator) 사이로 외부의 먼지 등과 같은 이물질이 칩입될 수 있고, 외부로 그리스(Grease)와 같은 윤활제가 누출될 수도 있다. 이를 방지하기 위해 여러가지 오일 씰링 장치가 개발되고 있으나, 기존의 오일 씰링 장치는 휠의 사이즈가 100φ이하이고 편심이 0.2mm이하로 작은 경우에 적용되고 있어, 고출력 인휠모터와 같이 휠의 사이즈가 400φ이상이고 편심이 1.0mm이상이 되는 경우에는 적용이 불가능한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0955034호(2010.04.20.)
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 고출력 인휠모터에 외부로부터 이물질이 유입되거나 내부의 윤활제가 누출되는 것을 방지하기 위한 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치를 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 오일 씰링 장치는 아우터 로터의 내주면 모서리에 밀착 고정되는 링 형상의 제1지지프레임, 가류(加硫)금형으로 상기 제1지지프레임에 형성되는 제1완충부재, 스테이터의 외주면 말단부에 밀착 고정되는 제1면, 상기 제1면으로부터 인휠모터의 내측에 수직연장 형성된 제2면, 상기 제2면으로부터 수직연장되어 상기 제1면과 수평하게 형성된 제3면, 및 상기 제3면과의 사이에 개구부가 형성되도록 상기 제1면으로부터 인휠모터의 외측에 수직연장 형성된 제4면을 구비한 링 형상의 제2지지프레임, 및 가류금형으로 상기 제2지지프레임의 제3면에 형성되며, 말단이 상기 제1지지프레임에 탄성 접촉되는 적어도 하나 이상의 립(Lip)이 형성되는 제2완충부재를 포함한다.
또한, 본 발명의 오일 씰링 장치는 상기 제2지지프레임의 개구부를 통해 상기 제2지지프레임 내부에 억지 끼움되는 제1면 및 상기 제2지지프레임의 제2면과 수평이 되도록 상기 제1면에서 절곡되고 상기 제2완충부재에 밀착 고정되어 상기 제1지지프레임의 말단과 일치되는 길이로 연장된 제2면을 구비한 링 형상의 제3지지프레임을 더 포함하며, 상기 제1완충부재에는 상기 제3지지프레임에 탄성 접촉되도록 연장되는 립이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제3지지프레임은 제1면과 제2면이 예각을 이루도록 절곡되는 제1절곡부, 상기 제2완충부재에 밀착 고정되는 부분이 상기 제1절곡부와 반대방향으로 절곡되는 제2절곡부, 및 상기 제3지지프레임의 말단부가 상기 제1완충부재의 립에 접촉되도록 상기 제2절곡부와 반대방향으로 절곡되는 제3절곡부를 구비하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 적어도 하나 이상의 립은 인휠모터의 외측방향으로 예각의 기울기를 갖도록 형성되어 상기 제1지지프레임에 탄성 접촉되는 부분이 인휠모터의 외측방향으로 향하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1지지프레임은 상기 아우터 로터의 내주면 말단부에 밀착 고정되는 제1면 및 상기 제1면으로부터 수직연장 형성되어 아우터 로터의 모서리에 밀착 고정되는 제2면을 구비하며, 상기 제1완충부재는 상기 제1지지프레임의 제2면에 가류금형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 오일 씰링 장치에 의하면, 아우터 로터와 스테이터 사이의 최외측에 압입 장착되어 고출력 인휠모터의 외측에서 내측으로 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 제3지지프레임에 접촉되도록 형성된 제1완충부재의 립에 의해 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 1차적으로 방지하고, 제1지지프레임에 접촉되도록 형성된 제2완충부재의 립에 의해 이물질이 유입되는 것을 2차적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치가 장착되는 위치를 나타낸 도면, 그리고
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치가 장착되는 위치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 오일 씰링 장치(100)는 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이의 최외측에 압입 장착되어 인휠모터의 외측에서 내측으로 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 내부의 그리스와 같은 윤활유가 외부로 누출되는 것을 방지한다.
도 2에는 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이에 장착된 오일 씰링 장치(100)의 단면을 나타내었다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 오일 씰링 장치(100)는 제1지지프레임(110), 가류(加硫)금형으로 제1지지프레임에 형성되는 제1완충부재(120), 제2지지프레임(140), 가류금형으로 제2지지프레임(140)에 형성되는 제2완충부재(150), 및 제3지지프레임(130)을 포함하여 형성된다.
제1지지프레임(110)은 아우터 로터(10)의 내주면 모서리에 밀착 고정되고, 1.0mm의 두께로 링 형상으로 형성된다. 즉, 제1지지프레임(110)은 도 2에 나타낸 바와 같이 단면이 기역자(ㄱ) 형태로 형성되어 아우터 로터(10)의 내주면 모서리를 감싸도록 장착된다. 따라서 제1지지프레임(110)의 제1면(111)은 아우터 로터의 내주면 말단부(11)에 밀착 고정되고, 제2면(112)은 제1면(111)으로부터 수직연장 형성되어 아우터 로터(10)의 모서리 외면(12)에 밀착 고정된다.
그리고 제1지지프레임(110)의 제2면(112)에는 제1완충부재(120)가 가류금형으로 형성되며, 가류금형 과정에서 제1지지프레임(110)과 제1완충부재(120) 간의 접합력을 향상하기 위하여 제1지지프레임(110)에 접착제가 도포될 수 있다. 제1완충부재(120)에는 제3지지프레임(130)에 탄성 접촉되도록 연장되는 립(Lip)(121)이 형성되며, 립(121)은 인휠모터의 외측에서 내측으로 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 1차적으로 방지한다.
여기서, 립(121)은 제1지지프레임(110)의 제2면(112)에 대해 외측으로 31°의 기울기를 갖도록 형성되어 제3지지프레임(130)에 탄성 접촉되므로 외부의 이물질 유입을 더 효과적으로 방지할 수 있다. 립(121)의 기울기는 씰링(sealing) 성능, 토크(torque), 및 마모 정도에 따라 결정된다. 립(121)의 기울기가 작으면 씰링 성능은 저하되지만 토크는 우수하고 마모 정도는 작아진다. 반면에, 립(121)의 기울기가 크면 씰링 성능은 우수해지고 토크는 저하되고 마모 정도는 커진다.
제2지지프레임(140)은 스테이터(20)에 밀착 고정되고 1.0mm의 두께로 링 형상으로 형성된다. 즉, 제2지지프레임(140)은 도 2에 나타낸 바와 같이 단면이 튼 미음자(
Figure 112019087725328-pat00001
)형태로 형성되어 스테이터(20)의 외주면 말단부(21)에 장착된다. 이러한 제2지지프레임(140)은 스테이터(20)의 외주면 말단부(21)에 밀착 고정되는 제1면(141), 제1면(141)의 일측으로부터 인휠모터의 내측에 수직연장 형성된 제2면(142), 제1지지프레임(110)의 제1면(111)과 수평하도록 제2면(142)으로부터 수직연장 형성된 제3면(143), 제1면(141)의 타측으로부터 인휠모터의 외측에 수직연장 형성된 제4면(144)을 구비한다.
여기서, 제3면(143)과 제4면(144) 사이에는 도 2에 나타낸 바와 같이 단면이 튼 미음자(
Figure 112019087725328-pat00002
)형태로 개구부가 형성되도록 제3면(143)의 단면 길이와 제4면(144)의 단면 길이가 결정된다. 즉, 제3면(143)의 단면 길이는 제1면(141)보다 짧게 형성되고, 제4면(144)의 단면의 길이는 제2면(142)보다 짧게 형성되어 제2지지프레임(140)의 단면의 형태가 튼 미음자(
Figure 112019087725328-pat00003
)형태로 형성된다.
그리고 제2지지프레임(140)의 제3면(143)에는 제2완충부재(150)가 가류금형으로 형성되며, 가류금형 과정에서 제2지지프레임(140)과 제2완충부재(150) 간의 접합력을 향상하기 위하여 제2지지프레임(140)에 접착제가 도포될 수 있다. 제2완충부재(150)에는 제1지지프레임(110)에 탄성 접촉되도록 연장되는 립(151,152,153)이 형성되며, 립(151,152,153)은 인휠모터의 외측에서 내측으로 먼지와 같은 이물질이 유입되는 것을 재차 방지한다.
여기서, 립(151,152,153)은 인휠모터의 외측방향으로 기울어진 형상으로 형성된다. 즉, 립(151,152,153)은 제2지지프레임(140)의 제3면(143)에 대해 인휠모터의 외측방향으로 22°의 기울기를 갖도록 형성된다. 따라서, 제1지지프레임(110)에 탄성 접촉되는 부분이 인휠모터의 외측으로 향하면서 제1지지프레임(110)에 탄성 접촉되므로 외부의 이물질 유입을 더 효과적으로 방지할 수 있다.
립(151,152,153)의 기울기는 씰링(sealing) 성능, 토크(torque), 및 마모 정도에 따라 결정된다. 립(151,152,153)의 기울기가 작으면 씰링 성능은 저하되지만 토크는 우수하고 마모 정도는 작아진다. 반면에, 립(151,152,153)의 기울기가 크면 씰링 성능은 우수해지고 토크는 저하되고 마모 정도는 커진다.
립(121,151,152,153)의 사이에는 그리스로 채워지며, 그리스는 윤활 작용을 하여 립(121,151,152,153)의 마모를 감소시켜 준다. 립(121,151,152,153) 사이에 채워진 그리스는 립(121,151,152,153)에 의해 외부로 누출되는 것이 방지된다. 그리고 제1완충부재(120)에 형성된 립(121)의 두께는 0.8mm이고, 제2완충부재(150)에 형성된 립(151,152,153)의 두께는 1.0mm이다.
제3지지프레임(130)은 제2지지프레임(140)에 조립되어 스테이터(20)에 장착되며 1.0mm의 두께로 링 형상으로 형성된다. 즉, 도2에 나타낸 바와 같이, 제3지지프레임(130)은 제2지지프레임(140)의 개구부를 통해 제2지지프레임(140) 내부에 억지 끼움되는 제1면(131) 및 제2지지프레임(140)의 제2면(142)과 수평이 되도록 제1면(131)에서 절곡되고 제2완충부재(150)에 밀착 고정되어 제1지지프레임(110)의 말단과 일치되는 길이로 연장된 제2면(132)을 구비한다.
여기서, 제3지지프레임(130)의 제1절곡부(133)는 제1면(131)과 제2면(132)이 예각을 이루도록 절곡된다. 제2완충부재(150)에 밀착 고정되는 부분에 형성되는 제2절곡부(134)는 제1절곡부(133)와 반대방향으로 절곡된다. 그리고 제3절곡부(135)는 제3지지프레임(130)의 말단부가 제1완충부재(120)의 립(121)에 접촉되도록 제2절곡부(134)와 반대방향으로 절곡된다.
제3지지프레임(130)의 제2면(132)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 말단이 제1지지프레임(110)의 제2면(112)의 말단과 동일한 위치에서 끝나도록 단면의 길이가 결정된다. 그리고 제3지지프레임(130)의 제1면(131))의 단면 길이는 제2지지프레임(140)의 내부에 억지 끼움 방식으로 조립할 수 있는 길이로 형성되어 조립의 강성을 높여준다. 따라서 제3지지프레임(130)의 제1절곡부(133)는 제2지지프레임(140)의 제4면(144)에 밀착 고정되고 제3지지프레임(130)의 제1면(131)의 말단부는 제2지지프레임(140)의 제2면(142)에 고정 지지된다.
본 발명의 오일 씰링 장치(100)는 먼저, 제1지지프레임(110)이 아우터 로터(10)의 내주면 모서리에 장착되고, 제2지지프레임(140)에 제3지지프레임(130)이 억지 끼움 방식으로 조립된 후 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이에 장착되어 완성된다. 그리고 제1지지프레임(110) 및 제3지지프레임(130)의 재질은 SUS340이며, 제2지지프레임(140)의 재질은 SPCC이다.
단면이 튼 미음자(
Figure 112019087725328-pat00004
)형태로 형성된 제2지지프레임(140)에 의해 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이의 간극이 넓은 경우에도 본 발명의 오일 씰링 장치(100)를 적용하는 것이 가능하다. 즉, 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이의 거리를 고려하여 제2지지프레임(140)의 제2면(142)의 길이를 설계하고, 제3지지프레임(130)의 제2면(132)을 설계함으로써, 아우터 로터(10)와 스테이터(20) 사이의 간극이 넓은 경우에도 인휠모터 내부로 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해 할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석 되어야 한다.
10 : 아우터 로터 11 : 아우터 로터의 내주면 말단부
12 : 아우터 로터의 모서리 외면 20 : 스테이터
21 : 스테이터의 외주면 말단부 100 : 오일 씰링 장치
110 : 제1지지프레임 111 : 제1지지프레임의 제1면
112 : 제2지지프레임의 제2면 120 : 제1완충부재
121 : 제1완충부재의 립 130 : 제3지지프레임
131 : 제3지지프레임의 제1면 132 : 제3지지프레임의 제2면
133 : 제3지지프레임의 제1절곡부 134 : 제3지지프레임의 제2절곡부
135 : 제3지지프레임의 제3절곡부 140 : 제2지지프레임
141 : 제2지지프레임의 제1면 142 : 제2지지프레임의 제2면
143 : 제2지지프레임의 제3면 144 : 제2지지프레임의 제4면
150 : 제2완충부재 151,153,155 : 제2완충부재의 립

Claims (5)

  1. 아우터 로터와 스테이터 사이의 최외측에 압입 장착되는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치에 있어서,
    상기 아우터 로터의 내주면 모서리에 밀착 고정되는 링 형상의 제1지지프레임;
    가류(加硫)금형으로 상기 제1지지프레임에 형성되는 제1완충부재;
    상기 스테이터의 외주면 말단부에 밀착 고정되는 제1면, 상기 제1면으로부터 인휠모터의 내측에 수직연장 형성된 제2면, 상기 제2면으로부터 수직연장되어 상기 제1면과 수평하게 형성된 제3면, 및 상기 제3면과의 사이에 개구부가 형성되도록 상기 제1면으로부터 인휠모터의 외측에 수직연장 형성된 제4면을 구비한 링 형상의 제2지지프레임; 및
    가류금형으로 상기 제2지지프레임의 제3면에 형성되며, 말단이 상기 제1지지프레임에 탄성 접촉되는 적어도 하나 이상의 립(Lip)이 형성되는 제2완충부재;를 포함하고,
    상기 제2지지프레임의 개구부를 통해 상기 제2지지프레임 내부에 억지 끼움되는 제1면 및 상기 제2지지프레임의 제2면과 수평이 되도록 상기 제1면에서 절곡되고 상기 제2완충부재에 밀착 고정되어 상기 제1지지프레임의 말단과 일치되는 길이로 연장된 제2면을 구비한 링 형상의 제3지지프레임;을 더 포함하며,
    상기 제1완충부재에는 상기 제3지지프레임에 탄성 접촉되도록 연장되는 립이 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3지지프레임은 제1면과 제2면이 예각을 이루도록 절곡되는 제1절곡부, 상기 제2완충부재에 밀착 고정되는 부분이 상기 제1절곡부와 반대방향으로 절곡되는 제2절곡부, 및 상기 제3지지프레임의 말단부가 상기 제1완충부재의 립에 접촉되도록 상기 제2절곡부와 반대방향으로 절곡되는 제3절곡부를 구비하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 립은 인휠모터의 외측방향으로 예각의 기울기를 갖도록 형성되어 상기 제1지지프레임에 탄성 접촉되는 부분이 인휠모터의 외측방향으로 향하는 것을 특징으로 하는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지프레임은 상기 아우터 로터의 내주면 말단부에 밀착 고정되는 제1면 및 상기 제1면으로부터 수직연장 형성되어 아우터 로터의 모서리에 밀착 고정되는 제2면을 구비하며,
    상기 제1완충부재는 상기 제1지지프레임의 제2면에 가류금형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 인휠모터의 오일 씰링 장치.
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