KR20100083521A - Wheel structure for mounting in wheel motor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: The wheel structure for the in-wheel motor mounting merges with the function of the rotor and wheel. The light weight and miniaturization are realized. CONSTITUTION: The rotor magnet(11) is arranged in the inner circumference of the wheel(10). The motor stator(12) is inserted into the inner side of above wheel. In the motor stator outer circumference, the stator coil is wound. It is included in the motor stator boundary surface and the ball bearing(14) supports wheel. In the hull of above wheel, the brake disk of the doughnut shape is fixed.

Description

인휠 모터 장착용 휠 구조체{Wheel structure for mounting in wheel motor}Wheel structure for mounting in wheel motor

본 발명은 인휠 모터 장착용 휠 구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휠과 로터의 기능을 통합하여 경량화 및 소형화를 도모할 수 있는 인휠 모터 장착용 휠 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to a wheel structure for mounting an inwheel motor, and more particularly, to a wheel structure for mounting an inwheel motor that can be reduced in weight and size by integrating the functions of the wheel and the rotor.

일반적으로, 인휠 모터는 전기를 동력원으로 사용하는 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달도록 하는 기술이다.Generally, in-wheel motors are a technology used in automobiles that use electricity as a power source, and in contrast to the way in which the wheels are driven rotationally by the transmission of power through the engine-mission-drive shaft in a gasoline or diesel vehicle, the in-wheel motor is used inside the wheel rim. It is a technology that transmits power directly to a wheel by a motor disposed.

따라서, 상기 인휠 모터를 적용하는 경우 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, when the in-wheel motor is applied, driving and power transmission devices such as an engine, a transmission, or a differential gear can be omitted, thereby reducing the weight of the vehicle and reducing energy loss in the power transmission process. have.

도 1 및 도 2는 인휠 모터가 차량의 휠 내부에 설치된 상태를 도시한 것이다. 인휠 모터는 서로 마주보도록 배치된 모터 스테이터(170)와 로터(180)가 구비 되는 바, 상기 모터 스테이터(170)에는 코일(171)이 권선되며 로터(180)에는 영구자석(181)이 구비된다.1 and 2 show a state in which the in-wheel motor is installed inside the wheel of the vehicle. In-wheel motor is provided with a motor stator 170 and a rotor 180 disposed to face each other, the coil stator 171 is wound around the motor stator 170, the permanent magnet 181 is provided on the rotor 180 .

상기 인휠 모터의 모터 스테이터(170)는 스테이터 브래킷(80)을 개재하여 너클(30)에 고정된다.The motor stator 170 of the in-wheel motor is fixed to the knuckle 30 via the stator bracket 80.

상기 너클(30)은 직접 또는 다른 요소들을 개재하여 차체에 고정되어 있기 때문에 인휠 모터의 모터 스테이터(170)도 차체에 대해 고정된다.Since the knuckle 30 is fixed to the vehicle body directly or via other elements, the motor stator 170 of the in-wheel motor is also fixed to the vehicle body.

한편, 인휠 모터의 로터(180)는 로터 브래킷(130)을 개재하여 휠(140)에 고정되어 있어 인휠 모터가 작동하여 로터(180)가 모터 스테이터(170)에 대해 회전하면 휠(140)도 함께 회전하게 된다.On the other hand, the rotor 180 of the in-wheel motor is fixed to the wheel 140 via the rotor bracket 130, so that the in-wheel motor is operated to rotate the rotor 180 relative to the motor stator 170, the wheel 140 also Will rotate together.

한편, 상기 휠(140)의 회전을 가능하게 지지하도록 휠 베어링의 회전부가 휠에 고정되는데, 휠베어링의 고정부는 너클(30)에 대해 고정된다.On the other hand, the rotating portion of the wheel bearing is fixed to the wheel to support the rotation of the wheel 140, the fixing portion of the wheel bearing is fixed relative to the knuckle 30.

구체적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휠베어링의 내륜(50)이 휠(140)에 대하여 고정되고, 외륜(70)이 너클(30)에 대해 고정된다. 너클(30)에는 가운데에 구멍이 있어서 이 구멍에 휠 베어링이 삽입된다.Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the inner ring 50 of the wheel bearing is fixed with respect to the wheel 140, and the outer ring 70 is fixed with respect to the knuckle 30. The knuckle 30 has a hole in the center so that the wheel bearing is inserted into the hole.

휠베어링의 외륜(70)에는 플랜지(71)가 반경방향 외측으로 연장 형성되어 있는 바, 상기 플랜지(71)에는 볼트(90)가 나사체결되는 체결홀이 형성된다. 차체 측으로부터 너클(30), 스테이터 브래킷(80), 외륜(70)의 플랜지(71)가 순서대로 배열되고 볼트(90)에 의해 상호 고정된다.The outer ring 70 of the wheel bearing is formed with a flange 71 extending radially outward, and the flange 71 is formed with a fastening hole for screwing the bolt 90. From the vehicle body side, the knuckle 30, the stator bracket 80, and the flange 71 of the outer ring 70 are arranged in order and fixed to each other by the bolt 90.

로터(180)는 로터 브래킷(130)에 의해 지지되며, 로터 브래킷(130)은 볼트와 너트에 의해 휠베어링 내륜(50), 브레이크 디스크(120), 휠(140)과 서로 고정된다.The rotor 180 is supported by the rotor bracket 130, and the rotor bracket 130 is fixed to the wheel bearing inner ring 50, the brake disc 120, and the wheel 140 by bolts and nuts.

그런데, 이러한 종래의 인휠 모터가 장착되는 구조체에서는 인휠 모터의 장점에도 불구하고, 기존의 구동 샤프트를 그대로 사용하게 되므로 하중에 불리한 문제점이 있는 한편, 발열량이 많은 브레이크 디스크(120)를 모터 내부에 구비함으로써, 발생 열에 의하여 모터의 성능이 저하되는 문제점 있으며, 이로 인하여 제동 성능의 저하도 발생하게 되는 문제점이 있다.By the way, in the structure in which the conventional in-wheel motor is mounted, in spite of the advantages of the in-wheel motor, since the existing drive shaft is used as it is, there is a disadvantage in load, and the brake disc 120 having a large amount of heat is provided inside the motor. As a result, there is a problem in that the performance of the motor is degraded due to the generated heat, and thus there is a problem in that a decrease in braking performance occurs.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 종래의 로터 기능을 바로 휠에 적용하여 상기 휠이 직접 회전 구동력을 전달 받을 수 있도록 하고, 도넛 형상의 브레이크 디스크를 타이어의 외측에 노출되도록 하여 발열에 의한 모터의 저하를 방지할 수 있도록 하며, 휠 내부 구조물이 적어 현가장치의 설계 자유도를 높일 수 있는 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 제공하고자 한다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, by applying a conventional rotor function directly to the wheel so that the wheel can receive a direct rotational driving force, the donut-shaped brake disk on the outside of the tire It is to be exposed to prevent the degradation of the motor due to heat, and to provide a wheel structure for mounting the in-wheel motor to increase the design freedom of the suspension structure is less wheel internal structure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내주연에 로터 자석이 배치된 실린더 형상의 휠과; 상기 휠의 내측에 삽입되며, 그 외주연에 스테이터 코일이 권선된 모터 스테이터와; 상기 모터 스테이터 둘레면에 구비되어 휠을 지지하는 볼베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical wheel with a rotor magnet disposed on an inner circumference; A motor stator inserted into the wheel and having a stator coil wound around its outer circumference; It is characterized in that it comprises a ball bearing provided on the motor stator circumferential surface to support the wheel.

바람직한 실시예로서, 상기 휠은 그 휠림에 도넛 형상의 브레이크 디스크가 고정된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the wheel is characterized in that the donut-shaped brake disk is fixed to the wheel rim.

또한, 상기 모터 스테이터는 그 내주연에 현가장치와 연결하기 위한 고정 브라켓이 고정되는 제1고정부와, 브레이크 캘리퍼가 고정되는 제2고정부가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the motor stator is characterized in that the first fixing part is fixed to the fixing bracket for connecting to the suspension device, and the second fixing part is fixed to the brake caliper is installed on the inner circumference.

그리고, 상기 모터 스테이터는 스테이터 코일 상에서 휠의 로터 자석의 위치를 검출하는 위치센서가 구비되고, 그 위치센서의 검출 신호가 인가되어 적정 자기 장의 위치를 결정하는 인버터가 구비된 것을 특징으로 한다. The motor stator may include a position sensor for detecting a position of the rotor magnet of the wheel on the stator coil, and an inverter for determining a proper magnetic field by applying a detection signal of the position sensor.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the in-wheel motor mounting wheel structure according to the present invention has the following effects.

1. 휠과 로터의 기능을 통합함으로써 경량화 및 소형화를 도모할 수 있다.1. Lightweight and compact can be achieved by integrating the wheel and rotor functions.

2. 종래 대비, 모터를 상대적으로 타이어의 외륜 방향측에 설치하므로 높은 토크를 발생시킬 수 있다.2. Compared with the conventional one, since the motor is installed on the outer ring direction side of the tire relatively, high torque can be generated.

3. 브레이크 디스크를 외부로 노출시킴으로써 방열의 효과를 높일 수 있으며, 종래 대비, 상대적으로 적은 용량의 캘리퍼가 적용 가능하므로 경량화 및 소형화를 더욱 도모할 수 있다.3. By exposing the brake disc to the outside, the effect of heat dissipation can be enhanced, and compared with the conventional one, a relatively small capacity caliper can be applied, so that the weight and size can be further reduced.

4. 종래 대비, 휠 스포크, 허브 등의 구조물을 배제 가능하므로 현가장치의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.4. Compared with the conventional, it is possible to exclude the structure of the wheel spokes, hubs, etc. can improve the design freedom of the suspension.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 측단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 정면도 이다.Figure 3 is an exploded perspective view showing a wheel structure for mounting the in-wheel motor according to the invention, Figure 4 is a side cross-sectional view showing a wheel structure for mounting the in-wheel motor according to the invention, Figure 5 is an in-wheel motor mounting according to the invention It is a front view which shows the dragon wheel structure.

또한, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 휠 구조체와 현가장치가 결합된 상태를 나타내는 도면이다.6 to 8 are views illustrating a state in which the wheel structure and the suspension device are coupled according to the present invention.

본 발명은 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 타이어(100)의 형태를 유지하며 실린더 형상을 갖는 휠(10)은 종래의 로터 기능을 하며 그 내주연에 로터 자석(11)이 배치되어 있다.In the present invention, as shown in the accompanying drawings, the wheel 10, which maintains the shape of the tire 100 and has a cylindrical shape, functions as a conventional rotor, and a rotor magnet 11 is disposed at an inner circumference thereof.

이와 대응하는 구성으로, 상기 휠(10)의 내측에는 그 외주연에 스테이터 코일(13)이 권선된 모터 스테이터(12)가 삽입되며, 상기 로터 자석(11) 및 스테이터 코일(13)이 서로 마주보게 배치된다. 전원이 스테이터 코일(13)에 인가되면 로터 자석(11)과 스테이터 코일(13) 사이에 척력 및 인력이 작용하여 로터인 휠(10)이 회전하게 된다.In a corresponding configuration, the motor stator 12 having the stator coil 13 wound around the outer circumference thereof is inserted into the wheel 10, and the rotor magnet 11 and the stator coil 13 face each other. Posted to see. When power is applied to the stator coil 13, the repulsive force and attractive force act between the rotor magnet 11 and the stator coil 13 to rotate the wheel 10, which is the rotor.

이때, 상기 모터 스테이터(12)의 상,하측에는 링 형상의 볼베어링(14)이 각각 구비되어 있는 바, 상기 볼베어링(14)은 상기 휠(10)을 지지하여 모터 스테이터(12) 상에서 휠(10)의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 기능을 하게 된다.At this time, the upper and lower sides of the motor stator 12 is provided with a ring-shaped ball bearing 14, the ball bearing 14 supports the wheel 10 to support the wheel 10 on the motor stator 12 ) Function to make the rotation smoothly.

이로 인하여 기존에 타이어(100) 중심축에 장착된 허브(40), 휠 스포크(141) 등의 구조물을 배제 가능하므로 경량화를 도모할 수 있으며, 로터 기능을 갖는 휠(10)과, 상기 휠(10)의 내측에 장착된 모터 스테이터(12)가 상기 허브(40) 및 휠 스포크(141) 등의 구조물을 대신하게 되는 것이다.As a result, structures such as the hub 40 and the wheel spokes 141, which are conventionally mounted on the central axis of the tire 100, may be excluded, thereby making it possible to reduce the weight, and the wheel 10 having the rotor function and the wheel ( The motor stator 12 mounted inside of 10) replaces the structure of the hub 40 and the wheel spokes 141.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 자동차의 타이어(100)와 현가장치를 연결하기 위하여 십자 형상의 고정 브라켓(15)이 상기 모터 스테이터(12)의 내측에 구비된 제1고정부(12a)에 볼트 체결되며, 상기 고정 브라켓(15)과 현가장치를 연결하는 연결 브라켓(16)이 상기 고정 브라켓(15)과 일체 결합되어 있다.As shown in FIGS. 6 to 8, a first fixing part 12a having a cross-shaped fixing bracket 15 provided inside the motor stator 12 for connecting the tire 100 and the suspension of the vehicle is provided. Bolted to the), the connecting bracket 16 for connecting the fixing bracket 15 and the suspension device is integrally coupled with the fixing bracket (15).

이때, 상기 연결 브라켓(16)과 결합되는 차체의 구조물은 CTBA(COUPLED TORSION BEAM AXLE) 서스펜션의 토션빔 또는 멀티링크 서스펜션 등 다양한 서스펜션의 적용이 가능하며, 상기 고정 브라켓(15)의 형상은 십자 형상 뿐만 아니라, 다양한 형상으로의 변경이 가능하다. At this time, the structure of the vehicle body coupled to the connecting bracket 16 is applicable to a variety of suspensions, such as torsion beams or multi-link suspension of the CTBA (COUPLED TORSION BEAM AXLE) suspension, the shape of the fixing bracket 15 is cross-shaped In addition, it is possible to change to various shapes.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 휠(10)의 외측 휠 림(10a)에는 도넛 형상의 브레이크 디스크(17)가 볼트를 통해 고정되어 있어 기존의 타이어(100) 내부에 장착된 브레이크 디스크(17)에 비하여 방열 효과를 높일 수 있게 된다. In addition, as shown in Figure 4, the outer wheel rim (10a) of the wheel 10, the donut-shaped brake disk 17 is fixed through a bolt so that the brake disk mounted inside the conventional tire 100 Compared with (17), the heat dissipation effect can be enhanced.

그리고, 상기 휠(10)과 함께 회전 운동을 하게 되는 브레이크 디스크(17)에 마찰력을 제공하여 제동을 실시하는 브레이크 캘리퍼(18)는 모터 스테이터(12)의 내측에 구비된 제2고정부(12b)에 볼트 체결된다.In addition, the brake caliper 18, which provides braking by providing a frictional force to the brake disc 17 that is in rotational motion with the wheel 10, has a second fixing part 12b provided inside the motor stator 12. Bolts).

이때, 상기 브레이크 캘리퍼(18)는 종래 대비, 적은 용량의 소형 캘리퍼가 적용되므로 휠 구조체의 경량화가 가능하게 된다.At this time, since the brake caliper 18 has a smaller capacity caliper than the conventional one, it is possible to reduce the weight of the wheel structure.

한편, 상기 모터 스테이터(12)의 스테이터 코일(13) 상에는 위치센서(20)가 구비되어 그 모터 스테이터(12) 외측에 구비된 로터 자석(11)의 위치를 검출하며, 그 검출 신호가 인가되어 적정 자기장의 위치를 결정할 수 있도록 모터 스테이터(12)의 내측에 인버터(21)가 구비되어 있다.On the other hand, a position sensor 20 is provided on the stator coil 13 of the motor stator 12 to detect the position of the rotor magnet 11 provided outside the motor stator 12, and the detection signal is applied. An inverter 21 is provided inside the motor stator 12 so as to determine the proper magnetic field position.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

먼저, 위치센서(20)에서 모터 스테이터(12)의 외측에 장착된 로터 자석(11) 의 위치를 검출하고, 이 검출 신호에 따라 인버터(21)는 적정의 자기장의 위치를 결정하게 된다. First, the position sensor 20 detects the position of the rotor magnet 11 mounted on the outside of the motor stator 12, and the inverter 21 determines the appropriate position of the magnetic field in accordance with the detection signal.

상기 인버터(21)는 모터 스테이터(12)에 권취된 스테이터 코일(13)에 전력을 순차적으로 인가시켜 휠(10)에 장착된 로터 자석(11)이 회전 가능하도록 회전 자기장을 발생시키게 된다.The inverter 21 sequentially applies electric power to the stator coil 13 wound on the motor stator 12 to generate a rotating magnetic field so that the rotor magnet 11 mounted on the wheel 10 may rotate.

따라서, 상기 로터 기능을 갖는 휠(10)은 타이어(100)와 더불어 회전하게 된다. Therefore, the wheel 10 having the rotor function rotates together with the tire 100.

반면에, 휠(10)의 제동을 위해서는 상기 휠(10)의 외측에 장착된 브레이크 디스크(17)에 대하여 브레이크 캘리퍼(18)가 마찰력을 제공하여 제동하게 된다. On the other hand, in order to brake the wheel 10, the brake caliper 18 provides a braking force with respect to the brake disc 17 mounted on the outside of the wheel 10.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the scope of the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made and equivalents may be resorted to without departing from the scope of the appended claims.

도 1은 종래의 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 분해사시도,1 is an exploded perspective view showing a wheel structure for mounting a conventional in-wheel motor,

도 2는 종래의 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 측단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view showing a wheel structure for mounting a conventional in-wheel motor,

도 3은 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 분해사시도,3 is an exploded perspective view showing a wheel structure for mounting an in-wheel motor according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 측단면도,4 is a side cross-sectional view showing a wheel structure for mounting an in-wheel motor according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 인휠 모터 장착용 휠 구조체를 나타내는 정면도,5 is a front view showing a wheel structure for mounting an in-wheel motor according to the present invention;

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 휠 구조체와 현가장치가 결합된 상태를 나타내는 도면이다.6 to 8 are views illustrating a state in which the wheel structure and the suspension device are coupled according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 휠 11 : 로터 자석10 wheel 11 rotor magnet

12 : 모터 스테이터 13 : 스테이터 코일12: motor stator 13: stator coil

14 : 볼베어링 15 : 고정 브라켓14 ball bearing 15 fixing bracket

16 : 연결 브라켓 17 : 브레이크 디스크16: connection bracket 17: brake disc

18 : 브레이크 캘리퍼 20 : 위치센서18: Brake Caliper 20: Position Sensor

21 : 인버터21: inverter

Claims (4)

내주연에 로터 자석이 배치된 실린더 형상의 휠과;A cylindrical wheel in which a rotor magnet is disposed at an inner circumference; 상기 휠의 내측에 삽입되며, 그 외주연에 스테이터 코일이 권선된 모터 스테이터와;A motor stator inserted into the wheel and having a stator coil wound around its outer circumference; 상기 모터 스테이터 둘레면에 구비되어 휠을 지지하는 볼베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠 모터 장착용 휠 구조체.In-wheel motor mounting wheel structure characterized in that it comprises a ball bearing provided on the circumferential surface of the motor stator to support the wheel. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 휠은 그 휠림에 도넛 형상의 브레이크 디스크가 고정된 것을 특징으로 하는 인휠 모터 장착용 휠 구조체.The wheel is a wheel structure for mounting the in-wheel motor, characterized in that the donut-shaped brake disk is fixed to the wheel rim. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 모터 스테이터는 그 내주연에 현가장치와 연결하기 위한 고정 브라켓이 고정되는 제1고정부와, 브레이크 캘리퍼가 고정되는 제2고정부가 설치된 것을 특징으로 하는 인휠 모터 장착용 휠 구조체.The motor stator is a wheel structure for an in-wheel motor mounting wheel, characterized in that the first fixing part is fixed to the fixing bracket for connecting to the suspension device, and the second fixing part is fixed to the brake caliper is installed on the inner circumference. 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 모터 스테이터는 스테이터 코일 상에서 휠의 로터 자석의 위치를 검출하는 위치센서가 구비되고, 그 위치센서의 검출 신호가 인가되어 적정 자기장의 위치를 결정하는 인버터가 구비된 것을 특징으로 하는 인휠 모터 장착용 휠 구조체.The motor stator is equipped with a position sensor for detecting the position of the rotor magnet of the wheel on the stator coil, the detection signal of the position sensor is applied to determine the position of the appropriate magnetic field is provided for the in-wheel motor mounting Wheel structure.
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