KR102599147B1 - 전기 차량 및 이의 바퀴 조립체 - Google Patents

전기 차량 및 이의 바퀴 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량용 바퀴 조립체(1)에 관한 것이고, 바퀴 조립체(1)는 허브(15)를 갖는 바퀴(4) 및 허브(15)를 구동하기 위한 전기 구동 시스템(5)을 포함하며, 전기 구동 시스템(5)은 구동 모멘트를 생성하는 구동 장치(6)를 포함하고, 허브(15)는 허브-내 공간(28)을 형성한다. 또한, 전기 구동 시스템(5)은, 구동 장치(6)의 하류측에 전달-연결된(transmission-connected) 그리고 감속 기능을 갖는 감속기(7)를 더 포함하고, 전기 구동 시스템(5)은 허브(15)에 동축적으로 연결되고, 적어도 일부가 허브-내 공간(28) 내에 수용된다. 본 발명은 또한 바퀴 조립체(1)를 포함하는 전기 차량에 관한 것이다.

Description

전기 차량 및 이의 바퀴 조립체
본 발명은 전기 차량용 바퀴 조립체에 관한 것이다. 추가적으로, 본 발명은 또한 이 바퀴 조립체를 포함하는 전기 차량에 관한 것이다.
전세계적인 신 에너지 차량에 관한 연구, 개발, 및 대중화와 함께 전기 구동 시스템이 점점 더 널리 적용되고 있다. 다양한 전기 구동 방식들 중에서, 바퀴-부근 장착(near-wheel mounting)이 일반적으로 채택되는 방식이다. 바퀴-부근 장착은, 전기 구동 시스템이 바퀴 옆에 동축적으로 장착되는 것을 의미한다. 그러한 장착 모드는, 바퀴-부근의 전기 구동 시스템이 일반적으로 직접 구동 시스템이 되게 하고, 다시 말해서, 바퀴를 위한 구동 모멘트를 직접적으로 제공하기 위해서 모터가 바퀴에 직접적으로 연결되게 한다.
그러한 직접적인 전기 구동 시스템을 실현시키는 것은 용이하지만, 직접적인 전기 구동 시스템은 큰 구동 모멘트 또는 큰 출력 밀도(power density)를 제공할 수 없다. 전기 구동 시스템의 출력 모멘트 및 출력 밀도를 개선하기 위해서, 바람직한 해결책은 감속 기능을 갖는 감속기를 전기 구동 시스템에 부가하는 것이다. 그러나, 당업계의 공지된 감속기는 바퀴-부근 장착형 전기 구동 시스템에서 이용하기에 적합하지 않은데, 이는 공지된 감속기의 크기가 일반적으로 너무 커서 전기 구동 시스템의 전체 크기가 상당히 커질 것이기 때문이다. 또한, 차량 내에 바퀴-부근 전기 구동 시스템을 장착하기 위한 공간이 매우 제한된다.
본 발명의 목적은 바퀴-부근 장착형 전기 구동 시스템을 갖는 바퀴 조립체를 제공하는 것이다. 바퀴 조립체는 큰 구동 모멘트 및 큰 출력 밀도를 가질뿐만 아니라, 전기 구동 시스템을 장착하기 위해서 허브-내 공간(intra-hub space)을 효과적으로 이용하고, 그에 따라 바퀴 조립체는 상당한 구조적 콤팩트성(compactness)을 갖는다.
본 발명의 일 양태에 따라, 전술한 목적은 전기 차량용 바퀴 조립체에 의해서 실현된다. 그러한 바퀴 조립체는 허브를 갖는 바퀴 및 허브를 구동하기 위해서 이용되는 전기 구동 시스템을 포함하고, 전기 구동 시스템은 구동 모멘트를 생성하는 구동 장치를 포함하고, 허브는 허브-내 공간을 형성한다. 전기 구동 시스템은, 구동 장치의 하류측에 전달-연결된(transmission-connected) 그리고 감속 기능을 갖는 감속기를 더 포함하고, 전기 구동 시스템은 허브에 동축적으로 연결되고, 전기 구동 시스템의 적어도 일부가 허브-내 공간 내에 수용된다.
바람직한 실시예에서, 전기 구동 시스템이 허브에 연결되고, 감속기의 대부분 또는 전체가 허브-내 공간 내에 수용된다.
다른 바람직한 실시예에서, 전기 구동 시스템이 허브에 직접적으로 연결된다.
제3의 바람직한 실시예에서, 전기 구동 시스템은, 전기 구동 시스템과 허브의 직접적인 연결을 실현시키는 허브 커플링 부재를 더 포함하고, 허브 커플링 부재는, 어떠한 상대적인 회전 없이 전기 구동 시스템의 시스템 출력 사프트와 협력하기 위해서 이용되는 축방향 연장 막대, 및 그러한 축방향 연장 막대의 단부에 위치되고 어떠한 상대적인 회전 없이 허브와 협력하기 위해서 이용되는 반경방향 연장 판을 포함한다.
제4의 바람직한 실시예에서, 시스템 출력 샤프트는 허브 커플링 부재의 축방향 연장 막대를 수용하기 위해서 이용되는 수용 홀을 가지며, 수용 홀은 시스템 출력 샤프트의 축방향으로 시스템 출력 샤프트의 허브-대면 축방향 단부 면까지 연장된다.
다른 바람직한 실시예에서, 허브 커플링 부재는, 수용 홀 내의 축방향 연장 막대의 삽입 깊이를 규정하기 위해서 이용되는 단차 부분을 더 포함하고, 단차 부분은 축방향 연장 막대와 반경방향 연장 판 사이의 전이적 모서리 부분에 구비된다.
바람직한 실시예에서, 반경방향 연장 판을 수용하기 위한 오목한 수용 부분이 허브의 중심에 구비되고, 반경방향 연장 판은 형상 록킹(shape locking) 및/또는 강압적 록킹(force locking)에 의해서 오목한 수용 부분 내에 조립된다.
다른 바람직한 실시예에서, 감속기는 구동 장치의 구동 장치 출력 샤프트에 전달-연결된 레벨-1 유성 기어 부분 및 레벨-1 유성 기어 부분의 하류측에 전달-연결된 레벨-2 유성 기어 부분을 포함하고, 레벨-2 유성 기어 부분은 회전 가능한 레벨-2 기어 링을 포함하고, 레벨-2 기어 링은 어떠한 상대적인 회전 없이 전기 구동 시스템의 시스템 출력 샤프트에 연결되어 시스템 출력 샤프트를 위한 구동 모멘트를 제공한다.
바람직하게, 레벨-1 유성 기어 부분 및 레벨-2 유성 기어 부분은 정지 유성 캐리어를 공유하고, 시스템 출력 샤프트의 일 단부는 유성 캐리어 내의 중앙 개구부 내에서 회전 가능하게 지지되고, 타 단부는 감속기의 케이싱의 허브-대면 벽 내의 중앙 관통-홀 내에서 회전 가능하게 지지된다.
특히, 감속기는, 레벨-2 기어 링과 시스템 출력 샤프트 사이에서 무-상대적-회전 연결(no-relative-rotation connection)을 실현하기 위해서 이용되는 연결 판을 더 포함하고, 연결 판은 레벨-2 기어 링의 허브-대면 축방향 표면에 고정되고, 시스템 출력 샤프트가 통과하여 연장되는 관통-홀이 연결 판의 중앙에 구비되고, 또한, 시스템 출력 샤프트는, 그러한 시스템 출력 샤프트의 외부 측벽에 위치한 외부 플랜지의 도움으로, 연결 판에 고정된다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 전술한 목적은 전술한 특성을 갖는 바퀴 조립체를 포함하는 전기 차량에 의해서 실현된다.
도면을 참조한 이하의 예시적인 바람직한 실시예에 관한 상세한 설명으로부터, 본 발명의 특성 및 장점이 더 이해될 수 있다. 도면의 간단한 설명에 있어서,
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 전기 구동 시스템(5)을 갖는 전기 차량의 일부분의 3-D 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 전기 구동 시스템(5)의 전방 3-D 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 측면 후방 3-D 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 분해도이다.
도 5는 도 1의 A-A 방향을 따른 전기 차량의 절취도이다.
도 6은 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 유성 기어 조립체(12)의 간소화 그래프(reduced graph)이다.
본원 명세서에서, 동일한 참조 부호가 동일하거나 유사한 구성요소 또는 요소를 지칭한다.
본원 명세서에서 사용된 방향 관련 용어, 예를 들어 "전방", "후방", "좌측", "우측", "상부", "하부", "상단", 및 "하단"은 도면에 도시된 구성요소의 위치 및 방향에 대한 언급에 의해서 모두 설명된다. 이러한 용어는 단지 구성요소의 상대적인 위치를 더 명확하게 설명하기 위해서 사용된 것이고, 그 절대적인 위치를 규정하기 위해서 사용된 것은 아니다.
또한, 달리 특정하지 않는 한, 본원 명세서에서 사용된 "축방향"이라는 용어는 바퀴 축에 평행한 또는 그에 중첩되는 방향을 지칭하는 한편, "반경방향" 및 "원주방향"이라는 용어는 바퀴 축의 방향을 기초로 결정되는 상응하는 방향이다.
달리 특정되지 않는 한, "직접적으로 연결된", "직접적으로 장착된", "직접적으로 고정된" 그리고 그와 유사한 표현과 같은, 본원 명세서에서 사용된 용어는 2개의 연결된 구성요소들 또는 장치들 사이에 제3 구성요소 또는 장치가 없다는 것 또는 중간 구성요소 또는 장치가 없다는 것을 의미한다.
도 1은 전기 차량의 일부의 3-D 도면이다. 이러한 부분은 본 발명의 주요 기술적 개념을 반영하고, 바퀴 조립체(1), 바퀴 조립체(1)를 배치하기 위해서 이용되는 지지 프레임(2), 및 충격을 흡수하기 위해서 이용되는 충격 흡수기(3)를 주로 포함한다. 바퀴 조립체(1)는 바퀴(4), 및 바퀴(4)에 구동 모멘트를 제공하기 위해서 바퀴(4)에 장착되는 전기 구동 시스템(5)을 포함한다.
여기에서, 도 1에 도시된 전기 차량이 2-바퀴 구동형 전기 차량이지만, 본 명세서에서 사용된 "전기 차량"이라는 용어는 2-바퀴 구동형 전기 차량으로 제한되지 않고, 전기적으로 구동되는 임의의 적절한 유형의 차량, 예를 들어 4-바퀴 구동형 전기 차량(예를 들어, 순수 전기 차량 및 하이브리드 차량), 2-바퀴 구동형 전기 스쿠터, 그리고 심지어 전기식 외바퀴 수레(wheelbarrow)일 수 있다.
이하에서, 도 2 내지 도 6과 함께, 본 발명의 전기 구동 시스템(5)을 구체적으로 설명할 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예의 전기 구동 시스템(5)의 전방 3-D 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 측면 후방 3-D 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 분해도이며, 도 5는 도 1의 A-A 방향을 따른 전기 차량의 절취도이고, 도 6은 도 2에 도시된 전기 구동 시스템(5)의 유성 기어 조립체(12)의 간소화 그래프이다.
도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전기 구동 시스템(5)은 바퀴(4)에 직접적으로 부착될 수 있는 전체 모듈로서 구축되고, 구동 장치(6) 및 구동 장치(6)의 하류측에 전달-연결된 감속기(7)를 특히 포함한다. 구동 장치(6)는 구동 운동을 생성하고 출력하도록 구성되고 또한 제동 에너지를 회수하기 위한 전기를 생성하기 위해서 이용되는 한편, 감속기(7)는 구동 장치(6)에 의해서 출력된 구동 운동을 수용하도록, 속력을 줄이도록, 그리고 그러한 속력을 외부 구성요소, 예를 들어, 부하부(load)(예를 들어, 바퀴(4))에 출력하도록 구성된다.
여기에서, 구동 장치(6)와 감속기(7) 사이의 연결이 적어도 2개의 양태에서 생각된다. 제1 양태에서, 구동 장치(6)와 감속기(7) 사이에 기계적 연결이 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 장치(6)와 감속기(7)는 볼트(8)의 이용에 의해서 함께 기계적으로 연결된다. 물론, 다른 적절한 기계적 연결 수단 또한 볼트(8)에 대한 보조물 또는 대체물로서 이용될 수 있다. 제2 양태에서, 구동 장치(6)와 감속기(7) 사이에 동적 연결이 있고, 다시 말해서, 구동 장치(6)와 감속기(7) 사이에 직접적이거나 간접적인 출력 또는 운동의 전달이 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 장치(6)의 구동 장치 출력 샤프트(9)와 감속기(7)의 레벨-1 태양 기어(10) 사이의 피팅 연결(fit connection)의 도움으로, 구동 장치(6)에 의해서 생성된 구동 운동이 감속기(7)에 전달된다.
구동 장치(6)는, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있는 임의의 적절한 유형의 모터가 되도록 구축될 수 있다. 모터의 구조 및 동작 원리가 종래 기술로부터 획득될 수 있고, 그에 따라 이에 대해서는 여기에서 다시 설명하지 않는다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 감속기(7)는 케이싱(11) 및 케이싱(11) 내에 수용된 유성 기어 조립체(12)를 포함한다. 케이싱(11)은 대야와 같은 형태(basin-like)의 또는 원형 대야와 같은 형태의 2개의 케이싱 부분(13 및 14)으로 구성된다. 제1 케이싱 부분(13)과 제2 케이싱 부분(14) 사이의 연결은 임의의 적합한 기계적 연결 수단의 이용에 의해서 실현될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 서로 상응하는 복수의 돌출부(16)가 제1 및 제2 케이싱 부분(13 및 14)의 측벽의 외부 표면 상에 구비되고, 상응하는 홀(17)이 돌출부(16) 내에서 개방되고, 제1 및 제2 케이싱 부분(13 및 14) 내의 홀(17) 내로 볼트(18)를 나사체결하는 것에 의해서 2개의 케이싱 부분이 함께 연결된다.
또한, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 구동 시스템(5)이 바퀴(4)에 장착될 때, 케이싱(11)의 원통형 축이 바퀴(4)의 중앙 축에 대략적으로 평행하거나 그와 중첩되고, 다시 말해서, 케이싱(11)은, 케이싱 부분(13 및 14) 중 하나의 단부 벽(도 1 및 도 5에 도시된 실시예에서 제2 케이싱 부분(14)의 단부 벽(22))이 바퀴 조립체(1)의 허브(15)에 대면되게 하는 한편, 다른 케이싱 부분의 단부 벽(도 1 및 도 5에 도시된 실시예에서 제1 케이싱 부분(13)의 단부 벽(19))은 허브(15)에 대향되게 배치된다.
또한, 제1 케이싱 부분(13)은 제1 단부 벽(19) 및 제1 측벽(20)을 갖는다. 구동 장치 출력 샤프트(9)가 통과하여 연장될 수 있게 하는 제1 관통-홀(24)이 제1 단부 벽(19) 내에서 개방되고 제1 관통-홀(24)은 특히 제1 단부 벽(19)의 중앙에 위치된다. 따라서, 구동 장치 출력 샤프트(9)는 제1 관통-홀(24)을 통과할 수 있고 케이싱(11) 내로 연장되어 케이싱(11) 내의 레벨-1 태양 기어(10)에 피팅-연결될 수 있다. 유사하게, 제2 케이싱 부분(14)은 제2 단부 벽(22) 및 제2 측벽(23)을 가지며, (이하에서 구체적으로 설명되는) 허브 커플링 부재(21)가 삽입되는 제2 관통-홀(30)이 제2 단부 벽(22) 내에서 개방된다.
또한, 구동 장치(6)를 감속기(7)에 고정하기 위한 볼트(8)를 이용하기 위해서, 볼트(8)를 수용하기 위한 홀(도면에 미도시)이 제1 단부 벽(19)의 외부 표면 내에서 개방된다.
연결 구조물이 제1 케이싱 부분(13) 상에 추가적으로 구비되어, 전기 구동 시스템(5)과 지지 프레임(2) 사이의 연결을 실현시킨다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 대략적으로 삼각형 형상인 반경방향 연장 부분(25)이 제1 케이싱 부분(13)의 외부 측면에 구비되고, 나사산형 홀(27)을 갖는 축방향 돌부(26)가 반경방향 연장 부분(25)의 3개의 모서리에 각각 구비된다. 따라서, 3개의 개구부(29)가 지지 프레임(2)의 단부에 구비된다. 따라서, 볼트(65)와 개구부(29) 및 나사산형 홀(27)의 협력의 도움으로, 지지 프레임(2)에 대한 전기 구동 시스템(5)의 부착이 실현된다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 유성 기어 조립체(12)는 2개의 레벨의 유성 기어 부분, 즉 레벨-1 유성 기어 부분 및 레벨-2 유성 기어 부분으로 구성된다. 레벨-1 유성 기어 부분은, 구동 장치 출력 샤프트(9)에 전달-연결되고 구동 장치 출력 샤프트(9)에 의해서 구동되는 레벨-1 태양 기어(10), 및 레벨-1 태양 기어(10)와 결합되고 레벨-1 태양 기어(10)에 의해서 구동되는 레벨-1 유성 기어(33)를 포함한다. 레벨-2 유성 기어 부분은 레벨-1 유성 기어(33)에 전달-연결된 레벨-2 유성 기어(35), 레벨-2 유성 기어(35)와 결합되고 레벨-2 유성 기어(35)에 의해서 구동되는 레벨-2 기어 링(36), 레벨-2 기어 링(36)에 고정되고 레벨-2 기어 링(36)에 의해서 구동되는 연결 판(37), 및 연결 판(37)에 고정되고 연결 판(37)에 의해서 구동되어 부하부, 예를 들어, 바퀴(4)를 위한 구동 모멘트를 제공하는 시스템 출력 샤프트(38)를 포함한다. 특히, 레벨-1 유성 기어(33) 및 레벨-2 유성 기어(35)는 정지 유성 캐리어(34)를 공유한다.
이하에서 도 4 및 도 5와 함께 감속기(7)의 구조를 구체적으로 더 설명할 것이다.
레벨-1 태양 기어(10) 및 레벨-1 태양 기어(10)와 결합된 적어도 하나의 레벨-1 유성 기어(33)(도면에 도시된 실시예에서 3개의 레벨-1 유성 기어)가 제1 케이싱 부분(13) 내에 수용된다. 또한, 구동 장치 출력 샤프트(9)는 제1 케이싱 부분(13)의 제1 단부 벽(19) 내의 제1 관통-홀(24)을 통과하고 레벨-1 태양 기어(10)의 중앙 홀 내로 연장되어, 어떠한 상대적인 회전 없이, 레벨-1 태양 기어(10)에 연결된다. 레벨-1 유성 기어들(33)은 레벨-1 태양 기어(10) 주위에 동일 간격으로 분포된다.
추가적으로, 유성 캐리어(34)가 또한 제1 케이싱 부분(13) 내에 수용된다. 유성 캐리어(34)는 볼트(39)의 이용에 의해서 제1 케이싱 부분(13) 내의 적어도 하나의 고정 테이블(도면에 도시된 실시예에서 3개의 고정 테이블)에 고정된다. 특히, 적어도 하나의 고정 테이블(40)은 제1 케이싱 부분(13) 내에서 제1 단부 벽(19) 상에 동일 간격으로 원주방향으로 분포되고, 고정 테이블의 형상은 사다리꼴과 유사하도록 구축된다. 볼트(39)를 수용하기 위해서 이용되는 홀(41)이 고정 테이블(40)의 축방향 상단 표면(42) 내에서 개방된다. 따라서, 레벨-1 유성 캐리어(34)가 볼트(39)의 사용에 의해서 축방향 상단 표면(42)에 고정될 수 있다. 또한, 조립된 유성 캐리어(34)를 제1 케이싱 부분(13) 내에 적어도 부분적으로 수용하기 위해서, 적어도 하나의 고정 테이블(40)의 축방향 상단 표면(42)의 높이가 제1 단부 벽(19)의 높이보다 낮고(이는 도 4로부터 명확하게 확인될 수 있다), 그에 따라 유성 캐리어(34)를 수용하기 위한 공간이 고정 테이블(40) 상에서 보전된다.
도면에 도시된 실시예에서, 특히, 레벨-1 유성 기어(33)가 모든 2개의 원주방향으로 인접한 고정 테이블들(40) 사이에 배치되는 한편, 레벨-1 태양 기어(10)는 고정 테이블(40)의 반경방향 내부 측면에, 즉 3개의 고정 테이블(40)에 의해서 둘러싸인 중앙 공간 내에 배치된다. 또한, 조립된 상태에서, 레벨-1 태양 기어(10) 및 레벨-1 유성 기어(33)의 상단 표면들은 기본적으로 고정 테이블(40)의 축방향 상단 표면(42)과 같은 높이이거나, 고정 테이블(40)의 축방향 상단 표면(42)보다 약간 낮다(이는 도 5로부터 명확하게 확인될 수 있다).
또한, 유성 캐리어(34)의 형상은 제1 케이싱 부분(13)의 횡단면과 상이한 형상으로 디자인될 수 있다. 특히, 제1 케이싱 부분(13)의 횡단면은 대략적으로 원형으로 디자인되고, 유성 캐리어(34)의 형상은 비-회전 대칭적 형상으로 디자인되며, 그에 따라 유성 캐리어(34)의 재료를 절감하고 시스템의 총 중량을 감소시킨다.
제2 케이싱 부분(14) 내에 수용된 레벨-2 유성 기어(35) 및 레벨-2 유성 기어(35)와 결합된 레벨-2 기어 링(36)이 유성 캐리어(34) 위에 배열된다. 레벨-1 유성 기어 부분과 레벨-2 유성 기어 부분 사이의 모멘트 전달은, 레벨-1 유성 기어(33)와 상응하는 레벨-2 유성 기어(35) 사이에 연결된 연결 부재(43)에 의해서 실현된다. 도면에 도시된 실시예에서, 연결 부재(43)는 원통체로 구축되고 유성 캐리어(34) 내의 홀(44)을 통해서 연장된다. 또한, 유성 캐리어(34) 아래의 연결 부재(43)의 일 단부는, 어떠한 상대적인 회전 없이, 레벨-1 유성 기어(33) 내의 중앙 홀 내로 삽입되는 한편, 유성 캐리어(34) 위의 타 단부는, 어떠한 상대적인 회전 없이, 레벨-2 유성 기어(35) 내의 중앙 홀 내로 삽입된다. 또한, 연결 부재(43)는, 상응하는 베어링(45)의 도움으로, 홀(44) 내에서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 이를 위해서, 홀(44)의 원주를 따라서 연장되는 환형 축방향 플랜지(46)가 유성 캐리어(34)의 상단 표면 내의 각각의 홀(44)에서 구축된다. 따라서, 베어링(45)이 상응하는 축방향 플랜지(46) 내에 수용되고, 축방향 플랜지(46)의 내측 표면은, 홀(44)의 내측 표면과 함께, 연결 부재(43)를 위한 확대된 지지 표면을 형성한다.
또한, 레벨-2 기어 링(36)의 모멘트를 시스템 출력 샤프트(38)에 전달하기 위해서 이용되는 연결 판(37)이 레벨-2 유성 기어(35) 및 레벨-2 기어 링(36) 위에 배열된다. 연결 판(37)이 대략적으로 원형 판으로 구축되고, 연결 판의 직경은 레벨-2 기어 링(36)의 외경과 대략적으로 동일하다. 연결 판(37)이 볼트(49)의 이용에 의해서 레벨-2 기어 링(36)의 상단 표면에 고정되는 한편, 시스템 출력 샤프트(38)는 연결 판(37)의 중앙에서 개방된 관통-홀(56)을 통해서 연장되고 볼트(50)의 이용에 의해서 연결 판(37)에 고정된다.
시스템 출력 샤프트(38)의 단부를 수용하기 위한 중앙 개구부(51)는 유성 캐리어(34)의 중앙에서 개방된다. 홀(44)과 유사하게, 중앙 개구부(51)의 원주를 따라 연장되는 중앙 플랜지(52)가 또한 그에 따라 중앙 개구부(51)에 구비되고, 그에 따라 유성 캐리어(34)는 시스템 출력 샤프트(38)를 보다 지속적으로 지지 및 배치할 수 있다. 또한, 제2 관통-홀(30)의 원주를 따라서 연장되는 축방향-외향 및/또는 축방향-내향 환형 플랜지(53)가 또한 그에 따라 제2 케이싱 부분(14) 내의 제2 관통-홀(30)에 구비된다(도 4 및 도 5 참조). 조립된 상태에서, 시스템 출력 샤프트(38)는 연결 판(37) 내의 관통-홀(56)을 통해서 연장되고, 또한, 연결 판(37) 아래의 시스템 출력 샤프트(38)의 일 단부는 중앙 플랜지(52) 내에 수용되고 베어링(54)의 도움으로 중앙 플랜지(52)의 내부 측벽 상에서 회전 가능하게 지지되는 한편, 연결 판(37) 위의 시스템 출력 샤프트(38)의 대향 단부는 제2 관통-홀(30) 내에 수용되고 베어링(55)의 도움으로 제2 관통-홀(30)의 내부 측벽 상에서 회전 가능하게 지지된다.
또한, 외부 플랜지(57)가 시스템 출력 샤프트(38)의 외부 측벽의 중간부 내에 구비된다. 조립된 상태에서 외부 플랜지(57)의 상단 표면은 연결 판(37)의 하단 표면에 간신히 닿는다(도 5 참조). 이러한 방식으로, 볼트(50)를 외부 플랜지(57) 내의 개구부(59) 및 연결 판(37) 내의 상응하는 개구부(60) 내로 나사체결함으로써, 시스템 출력 샤프트(38)와 연결 판(37) 사이의 고정 및 연결이 실현될 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 구동 시스템(5)은 전기 구동 시스템(5)을 허브(15)에 직접적으로 전달-연결하기 위한 허브 커플링 부재(21)를 더 포함한다. 이를 위해서, 허브 커플링 부재(21)를 수용하기 위한 수용 홀(62)이 시스템 출력 샤프트(38) 내에 구비되고, 수용 홀(62)은 시스템 출력 샤프트(38)의 축방향으로 시스템 출력 샤프트(38)의 축방향 단부 면(61)과 대면되는 허브(15)까지 연장된다. 따라서, 허브 커플링 부재(21)가 시스템 출력 샤프트(38) 내로 삽입되어 강압적 피팅 및/또는 형상 피팅에 의해서 시스템 출력 샤프트(38)와 함께 록킹될 수 있다.
특히, 허브 커플링 부재(21)는 수용 홀(62)과의 피팅 연결을 위해서 사용되는 축방향 연장 막대(47), 및 축방향 연장 막대(47)의 단부에 대면되는 허브(15)에 위치되고 허브(15)와의 피팅 연결을 위해서 이용되는 반경방향 연장 판(48)을 포함한다. 조립된 상태에서, 허브 커플링 부재(21)의 축방향 연장 막대(47)는 제2 케이싱 부분(14)의 외부 측면 내의 제2 관통-홀(30)로부터 시스템 출력 샤프트(38) 내의 수용 홀(62) 내로 삽입되는 한편, 반경방향 연장 판(48)은 제2 케이싱 부분(14) 외측에서 유지되어 허브(15)와 피팅 연결을 형성한다.
바람직하게, 단차 부분(58)이 축방향 연장 막대(47)와 반경방향 연장 판(48) 사이의 전이적 모서리 부분에 구비되어, 수용 홀(62) 내의 축방향 연장 막대(47)의 삽입 깊이를 규정한다. 따라서, 시스템 출력 샤프트(38) 내로의 허브 커플링 부재(21)의 삽입 중에, 단차 부분(58)이 베어링(55) 및/또는 시스템 출력 샤프트(38)에 접촉될 때까지, 축방향 연장 막대(47)가 수용 홀(62)을 따라서 내측으로 삽입될 수 있다(도 5 참조).
또한, 허브 커플링 부재(21)의 반경방향 연장 판(48)이 임의의 적합한 방식으로 허브(15)에 고정될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 반경방향 연장 판(48)이 형상 피팅 또는 강압적 피팅에 의해서 허브(15)의 중심에서 오목한 수용 부분(63) 내에 내재된다.
전술한 특성을 갖는 감속기(7)가 콤팩트한 축방향 치수를 갖는다. 따라서, 감속기가 구동 장치(6)의 하류측에 연결될 때, 전기 구동 시스템(5)의 전체 축방향 치수는 크게 증가되지 않으나, 전기 구동 시스템(5)의 출력 모멘트 및 출력 밀도는 효과적으로 개선된다.
이하에서 도 4 내지 도 6과 함께 감속기(7)의 동작 원리를 구체적으로 더 설명할 것이다.
먼저, 레벨-1 태양 기어(10)가 구동 장치 출력 샤프트(9)에 의해서 구동되어 축을 중심으로 회전된다(즉, "자전(auto-rotation)"). 이어서, 레벨-1 태양 기어(10)는, 레벨-1 태양 기어(10)와 레벨-1 유성 기어(33) 사이의 결합의 도움으로, 레벨-1 유성 기어(33)를 구동시켜 레벨-1 태양 기어(10)를 중심으로 회전시킨다(즉, "공전(revolution)"). 또한, 레벨-1 태양 기어(10)를 중심으로 하는 레벨-1 유성 기어(33)의 회전은 연결 부재(43)를 통해서 레벨-2 유성 기어(35)에 전달된다. 이어서, 레벨-2 유성 기어(35)는, 레벨-2 유성 기어(35)와 레벨-2 기어 링(36) 사이의 결합의 도움으로, 레벨-2 기어 링(36)를 구동시켜 회전되게 한다. 이어서, 레벨-2 기어 링(36)의 회전은 연결 판(37)의 도움으로 시스템 출력 샤프트(38)에 전달된다. 마지막으로, 시스템 출력 샤프트(38)의 회전은 허브 커플링 부재(21)의 도움으로 허브(15)로 출력된다.
전기 구동 시스템(5)의 바람직한 구조 디자인 외에, 본 발명의 다른 바람직한 디자인은 전기 구동 시스템(5)을 바퀴(4) 상에 배치하는 방식이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 바퀴(4)는 허브(15) 및 타이어(64)를 포함하고, 허브(15)는 허브 원주방향 부분(31) 및 허브 반경방향 부분(32)을 가지며, 허브 원주방향 부분(31) 및 허브 반경방향 부분(32)이 함께 허브-내 공간(28)을 형성한다. 조립된 상태에서, 바람직하게, 전기 구동 시스템(5)의 적어도 일부가 허브-내 공간(28) 내에 수용되고; 더 바람직하게, 전기 구동 시스템(5)의 감속기(7)가 기본적으로 허브-내 공간(28) 내에 완전히 수용되고; 더 바람직하게, 전기 구동 시스템(5)의 감속기(7)가 기본적으로 허브-내 공간(28) 내에 완전히 수용되고 전기 구동 시스템(5)의 구동 장치(6)의 적어도 일부가 허브-내 공간(28) 내에 수용된다.
바퀴-내 배치 방식을 통해서, 허브-내 공간이 효과적으로 이용되고, 그에 따라 바퀴 조립체(1)가 전체적으로 콤팩트한 공간 구조를 갖는다. 다시 말해서, 전술한 특성을 갖는 전기 구동 시스템(5)의 구조적 콤팩트성은 바퀴-내 배치 방식의 실현 가능성을 제공하고, 바퀴-내 배치 방식은 전기 구동 시스템(5)의 기존의 콤팩트성을 기초로 시스템의 전체적인 콤팩트성을 더 개선한다.
비록 일부 실시예가 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 설명을 위해서 제공된 것이고 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 첨부된 청구항 및 그 균등 형태는, 본 발명의 범위 및 사상 내에 포함되는 모든 변경, 치환 및 변화를 포함하는 것을 목적으로 한다.
1 바퀴 조립체
2 지지 프레임
3 충격 흡수기
4 바퀴
5 전기 구동 시스템
6 구동 장치
7 감속기
8 볼트
9 구동 장치 출력 샤프트
10 레벨-1 태양 기어
11 케이싱
12 유성 기어 조립체
13 제1 케이싱 부분
14 제2 케이싱 부분
15 허브
16 돌출부
17 홀
18 볼트
19 제1 단부 벽
20 제1 측벽
21 허브 커플링 부재
22 제2 단부 벽
23 제2 측벽
24 제1 관통-홀
25 반경방향 연장 부분
26 축방향 돌부
27 나사산형 홀
28 허브-내 공간
29 개구부
30 제2 관통-홀
31 허브 원주방향 부분
32 허브 반경방향 부분
33 레벨-1 유성 기어
34 유성 캐리어
35 레벨-2 유성 기어
36 레벨-2 기어 링
37 연결 판
38 시스템 출력 샤프트
39 볼트
40 고정 테이블
41 홀
42 축방향 상단 표면
43 연결 부재
44 홀
45 베어링
46 축방향 플랜지
47 축방향 연장 막대
48 반경방향 연장 판
49 볼트
50 볼트
51 중앙 개구부
52 중앙 플랜지
53 플랜지
54 베어링
55 베어링
56 관통-홀
57 외부 플랜지
58 단차 부분
59 개구부
60 개구부
61 축방향 단부 면
62 수용 홀
63 오목한 수용 부분
64 타이어
65 볼트

Claims (10)

  1. 전기 차량용 바퀴 조립체(1)로서, 상기 바퀴 조립체(1)는 허브(15)를 갖는 바퀴(4) 및 상기 허브(15)를 구동하기 위한 전기 구동 시스템(5)을 포함하고, 상기 전기 구동 시스템(5)은 구동 모멘트를 생성하기 위한 구동 장치(6)를 포함하고, 상기 허브(15)는 허브-내 공간(28)을 형성하는, 상기 바퀴 조립체(1)에 있어서,
    상기 전기 구동 시스템(5)은 상기 구동 장치(6)의 하류측에 전달-연결되고 감속 기능을 갖는 감속기(7)를 더 포함하고, 상기 전기 구동 시스템(5)은 상기 허브(15)에 동축적으로 연결되고, 상기 전기 구동 시스템의 적어도 일부가 상기 허브-내 공간(28) 내에 수용되고,
    상기 감속기(7)는 상기 구동 장치(6)의 구동 장치 출력 샤프트(9)에 전달-연결된 레벨-1 유성 기어 부분 및 상기 레벨-1 유성 기어 부분의 하류측에 전달-연결된 레벨-2 유성 기어 부분을 포함하고,
    상기 레벨-1 유성 기어 부분 및 상기 레벨-2 유성 기어 부분은 정지 유성 캐리어(34)를 공유하는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  2. 제1항에 있어서,
    - 상기 전기 구동 시스템(5)이 상기 허브(15)에 연결되고, 상기 감속기(7)가 상기 허브-내 공간(28) 내에 수용되고, 또는
    - 상기 전기 구동 시스템(5)이 상기 허브(15)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 구동 시스템(5)은, 상기 전기 구동 시스템(5)과 상기 허브(15)의 직접적인 연결을 실현시키는 허브 커플링 부재(21)를 더 포함하고, 상기 허브 커플링 부재(21)는, 어떠한 상대적인 회전 없이 상기 전기 구동 시스템(5)의 시스템 출력 샤프트(38)와 협력하기 위해서 이용되는 축방향 연장 막대(47), 및 상기 축방향 연장 막대(47)의 단부에 위치되고 어떠한 상대적인 회전 없이 상기 허브(15)와 협력하기 위해서 이용되는 반경방향 연장 판(48)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시스템 출력 샤프트(38)는 상기 허브 커플링 부재(21)의 축방향 연장 막대(47)를 수용하기 위해서 이용되는 수용 홀(62)을 가지며,
    상기 수용 홀(62)은 상기 시스템 출력 샤프트(38)의 축방향으로 상기 시스템 출력 샤프트(38)의 허브(15) 대면 축방향 단부 면(61)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 허브 커플링 부재(21)는, 상기 수용 홀(62) 내의 상기 축방향 연장 막대(47)의 삽입 깊이를 규정하기 위해서 이용되는 단차 부분(58)을 더 포함하고, 상기 단차 부분(58)은 상기 축방향 연장 막대(47)와 상기 반경방향 연장 판(48) 사이의 전이적 모서리 부분에 구비되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  6. 제3항에 있어서,
    상기 반경방향 연장 판(48)을 수용하기 위한 오목한 수용 부분(63)이 상기 허브(15)의 중심에 구비되고, 상기 반경방향 연장 판(48)은 형상 록킹 또는 강압적 록킹에 의해서 상기 오목한 수용 부분(63) 내에 조립되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  7. 제3항에 있어서,
    상기 레벨-2 유성 기어 부분은 회전 가능한 레벨-2 기어 링(36)을 포함하고, 상기 레벨-2 기어 링(36)은 어떠한 상대적인 회전 없이 상기 전기 구동 시스템(5)의 시스템 출력 샤프트(38)에 연결되어 상기 시스템 출력 샤프트(38)를 위한 구동 모멘트를 제공하는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시스템 출력 샤프트(38)의 일 단부는 상기 유성 캐리어(34) 내의 중앙 개구부(51) 내에서 회전 가능하게 지지되고, 타 단부는 상기 감속기(7)의 케이싱(11)의 허브(15) 대면 벽 내의 중앙 관통-홀(30) 내에 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  9. 제7항에 있어서,
    상기 감속기(7)는, 상기 레벨-2 기어 링(36)과 상기 시스템 출력 샤프트(38) 사이에서 무-상대적-회전 연결을 실현하기 위해서 이용되는 연결 판(37)을 더 포함하고, 상기 연결 판(37)은 상기 레벨-2 기어 링(36)의 허브(15) 대면 축방향 표면에 고정되고, 상기 시스템 출력 샤프트(38)가 통과하여 연장되는 관통-홀(56)이 상기 연결 판의 중심에 구비되고, 또한 상기 시스템 출력 샤프트(38)는, 상기 시스템 출력 샤프트(38)의 외부 측벽에 위치한 외부 플랜지(57)의 도움으로, 상기 연결 판(37)에 고정되는 것을 특징으로 하는 바퀴 조립체(1).
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 바퀴 조립체(1)를 포함하는 전기 차량.
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