KR20130107160A - 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리 - Google Patents

싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리 Download PDF

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KR20130107160A
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안용국
양규원
김태호
김준일
박이수
손일선
김인국
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에스알시 주식회사
주식회사 이브텍
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Abstract

본 발명은 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리에 관한 것으로써, 특히, 인휠모터와, 상기 인휠모터에 연결되는 변속장치를 포함하며, 상기 변속장치는 싱크로나이저를 포함하며, 상기 싱크로나이저는 휠축과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브에 대해 상기 휠축방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링와, 상기 싱크로나이저 허브 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링와 선택적으로 치합되는 클러치기어와, 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치기어 사이에 배치되어 상기 클러치기어에 결합되는 콘부와, 상기 콘부와 상기 싱크로나이저 허브사이에 배치되는 웨이브 스프링 두개가 결합된 형태인 다단 웨이브 스프링을 포함하여, 스프링 상수는 동일하나 변위를 2배로 늘릴 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리에 관한 것이다.

Description

싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리{In wheel motor assembly with synchronizer}
본 발명은 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리에 관한 것으로써, 특히, 인휠모터와, 상기 인휠모터에 연결되는 변속장치를 포함하며, 상기 변속장치는 싱크로나이저를 포함하며, 상기 싱크로나이저는 휠축과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브에 대해 상기 휠축방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링와, 상기 싱크로나이저 허브 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링와 선택적으로 치합되는 클러치기어와, 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치기어 사이에 배치되어 상기 클러치기어에 결합되는 콘부와, 상기 콘부와 상기 싱크로나이저 허브사이에 배치되는 웨이브 스프링 두개가 결합된 형태인 다단 웨이브 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리에 관한 것이다.
종래의 인휠모터는 한국등록특허공보 제875004호에 제시된 것이 있다.
도1은 인휠 모터가 차량의 휠 내부에 설치된 상태를 도시한 것이다. 인휠 모터는 서로 마주보도록 배치된 스테이터(17)와 로터(18)를 구비한다. 스테이터(17)에는 코일(17a)이 권선되며 로터(18)에는 자석(18a)이 구비된다. 인휠 모터의 스테이터(17)는 스테이터 브래킷(8)을 개재하여 너클(3)에 고정된다. 너클(3)은 직접 또는 다른 요소들을 개재하여 차체에 고정되어 있기 때문에 인휠 모터의 스테이터(17)도 차체에 대해 고정된다.
한편, 인휠 모터의 로터(18)는 로터 브래킷(13)을 개재하여 휠(14)에 고정되어 있다. 그래서 인휠 모터가 작동하여 로터(18)가 스테이터(17)에 대해 회전하면 휠(14)도 함께 회전한다. 한편, 휠(14)의 회전을 가능하게 지지하도록 휠 베어링의 회전부가 휠에 고정되는데, 휠베어링의 고정부는 너클(3)에 대해 고정된다.
구체적으로 도1의 구조에 있어서는, 휠베어링의 내륜(5)이 휠(14)에 대하여 고정되고, 외륜(7)이 너클(3)에 대해 고정된다. 너클(3)에는 가운데에 구멍이 있어서 이 구멍에 휠 베어링이 삽입되는 모양을 볼 수 있다. 너클의 상기 가운데 구멍 주변에는 볼트(9)가 관통하는 구멍이 형성된다. 스테이터(17)가 고정되어 있는 스테이터 브래킷(8)에도 볼트(9)가 관통하는 구멍이 형성된다. 휠베어링의 외륜(7)에는 플랜지(7a)가 반경방향 외측으로 연장 형성된다. 플랜지(7a)에는 볼트(9)가 나사체결되는 구멍이 형성된다. 차체 측부터 너클(3), 스테이터 브래킷(8), 외륜(7)의 플랜지(7a)가 순서대로 배열되고 볼트(9)에 의해 상호 고정된다.
로터(18)는 로터 브래킷(13)에 의해 지지되며, 로터 브래킷(13)은 볼트와 너트에 의해 휠베어링 내륜(5), 브레이크 디스크(12), 휠(14)과 서로 고정된다.
그러나, 종래의 이러한 인휠모터는 변속장치가 구비되지 않아서 사용상 불편한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 변속을 안정적으로 할 수 있는 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리는, 인휠모터와, 상기 인휠모터에 연결되는 변속장치를 포함하며, 상기 변속장치는 싱크로나이저를 포함하며, 상기 싱크로나이저는 휠축과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브에 대해 상기 휠축방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링와, 상기 싱크로나이저 허브 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링와 선택적으로 치합되는 클러치기어와, 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치기어 사이에 배치되어 상기 클러치기어에 결합되는 콘부와, 상기 콘부와 상기 싱크로나이저 허브사이에 배치되는 다단 웨이브 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
인휠모터와, 상기 인휠모터에 연결되는 변속장치를 포함하며, 상기 변속장치는 싱크로나이저를 포함하며, 상기 싱크로나이저는 휠축과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브에 대해 상기 휠축방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링와, 상기 싱크로나이저 허브 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링와 선택적으로 치합되는 클러치기어와, 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치기어 사이에 배치되어 상기 클러치기어에 결합되는 콘부와, 상기 콘부와 상기 싱크로나이저 허브사이에 배치되는 웨이브 스프링 두개가 결합된 형태인 다단 웨이브 스프링을 포함하여, 스프링 상수는 동일하나 변위를 2배로 늘릴 수 있게 된다.
도 1은 종래의 인휠 모터가 차량의 휠 내부에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠모터 및 전자클러치 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저 다단 웨이브 스프링 사시도1.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저 다단 웨이브 스프링 측면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저 다단 웨이브 스프링 사시도2.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 싱크로나이저 결합 단면도.
도 9 내지 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동부 및 모터 설치상태를 나타내는 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리는, 인휠모터(300)와, 상기 인휠모터(300)에 연결되는 변속장치를 포함한다.
인휠모터(300)는 외륜 회전 방식으로 구비된다.
인휠모터(300)는 모터브라켓을 통해 고정되는 휠지지축(201)에 설치된다.
모터브라켓은 인휠모터(300)의 내측과 휠지지축(201)의 외측을 연결하도록 형성된다.
인휠모터(300) 및 이하 서술되는 상기 변속장치를 둘러싸는 하우징(100)을 더 포함한다.
휠지지축(201)은 고정되는 축으로 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리의 양측에 각각 배치되며, 휠축(200)은 동력전달축으로 양측의 휠지지축(201) 사이에 회전가능하게 설치되어 인휠모터(300)의 동력을 휠에 전달해주는 역할을 한다.
하우징(100)과 휠지지축(201) 및 휠축(200) 사이에 베어링이 배치되어, 하우징(100)은 휠지지축(201) 및 휠축(200)에 회전가능하게 설치된다.
하우징(100)은 림과 일체로 형성되어, 장치를 컴팩트하게 유지할 수 있고, 외부 이물질로부터 장치를 효과적으로 보호할 수 있다.
하우징(100)의 세부구조는 이하와 같다.
하우징(100)은 제1외측하우징(110)과, 제1외측하우징(100)의 내측에 배치되는 제1내측하우징(120)과, 제1외측하우징(110)의 타측에 결합되는 제2외측하우징(140)과, 제1내측하우징(120)과 제2외측하우징(140) 사이에 배치되는 제2내측하우징(130)을 포함한다.
제1외측하우징(110) 및 제2외측하우징(140)은 일측은 막히고 타측은 개방된 원통형상으로 형성되고, 막힌 부분에 휠지지축(201)이 관통되는 관통구멍이 형성된다.
제1외측하우징(110)의 타측 외주면에는 림 일측(101a)이 형성된다.
제1내측하우징(120)과 제2내측하우징(130)은 판형상으로 형성되며, 중심부에 휠축(200)이 관통되는 관통구멍이 형성된다.
제1내측하우징(120)은 인휠모터(300)의 회전자에 연결되어 인휠모터(300) 회전시 동시에 회전하게 된다.
제1내측하우징(120)과 휠축(200) 사이에는 동력을 전달 또는 차단하는 전자클러치(400)가 배치된다. 즉, 인휠모터(300)와 상기 변속장치 사이에 전자클러치(400)가 배치된다.
따라서, 전자클러치(400)를 통해 동력이 전달되면, 인휠모터(300)의 회전력이 휠축(200)으로 전달되고, 동력이 차단되면 인휠모터(300)의 회전력이 휠축(200)으로 전달되지 않게 된다.
전자클러치(400)는 인휠모터(300)의 자기장을 차폐하는 차폐부(302)를 포함한다.
차폐부(302)는 속이 빈 원통형상으로 형성되며, 인휠모터(300)의 내측과 전자클러치(400)의 외측 사이에 배치된다.
차폐부(302)는 모터브라켓의 일측에 설치된다.
이러한, 차폐부(302)로 인해 전자클러치(400)가 인휠모터(300)의 자기장에 의해 오작동하는 것을 방지할 수 있다.
제2내측하우징(130) 및 제2외측하우징(140)의 외주면과 림 일측(101a)에 림 타측(101b)이 설치된다.
제2외측하우징(140)은 막힌 부분의 외측에 브레이크 디스크 브라켓(150)을 통해 브레이크 디스크(700)가 설치된다.
상기 변속장치는 변속기어(500)와, 변속기어(500)와 상기 인휠모터(300)의 동력을 상기 변속기어로 전달하거나 차단하는 변속조작부를 포함한다.
인휠모터(300) 및 전자클러치(400)는 제1외측하우징과 제1내측하우징 사이에 배치되고, 상기 변속장치는 제2내측하우징과 제2외측하우징 사이에 배치된다. 이와 같이 인휠모터(300)와 상기 변속장치가 각각 모듈화되도록 설치되어 조립공정 및 수리 및 교체 등이 용이해지는 이점이 있다.
변속기어(500)는 유성기어로 구비된다.
이와 같이, 상기 변속장치는 유성기어를 포함하여, 단순한 구성으로 2단 변속을 용이하게 할 수 있다.
변속기어(500)는 선기어(510)와, 선기어(510)와 맞물리는 플래너터리기어(520)와, 플래너터리기어(520)와 맞물리는 링기어(530)를 포함한다.
플래너터리기어(520)는 타측에 배치되는 휠지지축(201)에 형성된 지지판(202)에 설치된다.
링기어(530)는 제2외측하우징(140)의 내주면에 고정된다.
링기어(530)는 일측 내주면에 치형이 형성되어 있고, 타측단에 휠축(200)을 향해 절곡된 절곡부가 형성되어 있다. 상기 절곡부에는 볼트 등의 체결부재가 체결될 수 있는 체결공이 형성되어 있다. 이러한 상기 절곡부와 상기 체결공으로 인해 링기어(530)는 제2외측하우징(140)의 굴곡된 부분에 안착되어 용이하게 고정될 수 있다.
따라서, 링기어(530)가 회전하면 림 타측(101b) 및 림 일측(101a)이 회전하게 된다.
상기 변속조작부는 모터(610)와, 모터(610)에 의해 이동하는 이동부(620)와, 이동부(620)에 의해 휠축(200) 방향으로 이동하는 싱크로나이저(630)를 포함한다.
모터(610)는 변속시 이동부(620)를 통해 싱크로나이저(630)를 이동시킨다.
모터(610)는 지지판(202)에 설치되며, 모터(610)의 축에는 제1전달기어가 설치되어 이동부(620)에 회전력을 전달한다.
이동부(620)는 싱크로나이저(630)에 연결되는 이동블럭(621)과, 모터(610)에 의해 회전하여 이동블럭(621)을 이동시키는 스크류축(622)과, 이동블럭(621)의 이동을 가이드하는 슬라이더축(623)과, 스크류축(622)과 슬라이더축(623)의 양단을 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 양측이 고정되는 고정축(625)을 포함한다.
상기 지지부는 제1지지부(624a)와, 제1지지부(624a)로부터 이격되게 배치되며 지지판(202)에 고정되는 제2지지부(624b)를 포함한다.
본 실시예에서는 제2지지부(624b)는 지지판(202)과 별도로 구비되었으나, 지지판(202)에 일체로 형성될 수도 있다.
이동블럭(621)은 링의 일측 외주면에 돌출부가 형성된 형상으로 구비되며, 두개로 분할되어 구비된다. 상기 링은 이하에서 서술되는 싱크로나이저(630)의 싱크로나이저 링(632)의 외주면에 배치된다.
이동블럭(621)의 일부인 상기 돌출부는 제1지지부(624a)와 제2지지부(624b) 사이에 배치된다.
이와 같이 이동블럭(621)은 두개로 분할되어 구비되어, 싱크로나이저(630)와 이동블럭(621) 사이에 베어링이 용이하게 설치될 수 있다.
스크류축(622)은 일측 및 타측이 제1지지부(624a)와 제2지지부(624b)에 회전가능하게 설치된다.
스크류축(622)은 외주면에 나사산이 형성되며, 일측에 제2전달기어가 설치되어 모터(610)에 연결된 제1전달기어와 맞물린다. 따라서, 모터(610)가 작동하게 되면 스크류축(622)도 회전하게 된다.
이러한 스크류축(622)은 이동블럭(621)의 상기 돌출부에 형성된 체결공(내주면에 나사산이 형성됨)에 체결된다. 따라서, 스크류축(622)이 회전함에 따라 이동블럭(621)은 휠축(200) 방향으로 좌우로 이동하게 된다.
슬라이더축(623)은 상기 돌출부에 형성된 관통공에 끼워지며, 상기 돌출부와 슬라이더축(623) 사이에는 베어링(미도시)이 배치되어 이동블럭(621)의 이동을 원활하게 가이드 할 수 있다.
이와 같이 이동부(620)가 세개의 축으로 지지되어 비틀림 영향없이 안정적이며, 진동 특성이 우수하게 되고, 슬라이더축(623)으로 인해 이동블럭(621)이 원활하게 이동할 수 있다.
나아가, 이동블럭(621)의 상기 돌출부의 위치를 감지하는 센서(627)와, 센서(627)로부터 신호를 전달받아 모터(610)를 제어하는 제어부(미도시)와, 상기 슬라이더축(623)에 설치되어 이동블럭(621)의 작동구간을 제한하는 스토퍼(628)를 더 포함할 수 있다.
센서(627)는 리미트 또는 근접센서 등의 전자식 센서로 구비된다.
센서(627)는 상기 돌출부의 양측에 배치되도록 고정축(625)의 양측에 각각 설치된다.
상기 제어부는 센서(627)로부터 신호를 전달받아서 상기 돌출부의 위치에 따라 모터(610)의 작동을 제어한다.
스토퍼(628)는 상기 돌출부의 양측에 배치되도록 슬라이더축(623)의 양측에 각각 설치된다.
이와 같이 전자식 제어장치(센서(627) 및 상기 제어부)와 기계적 제어장치(스토퍼(628))를 동시에 구비하여, 모터(610)의 오작동을 효과적으로 방지할 수 있으며, 센서(627)가 고장났을 경우에도 스토퍼(628)가 구비되어 이중으로 장치의 오작동을 방지할 수 있다.
싱크로나이저(630)는 휠축(200)과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브(631)와, 상기 싱크로나이저 허브(631)에 대해 상기 휠축(200) 방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링(632)와, 상기 싱크로나이저 허브(631) 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링(632)와 선택적으로 치합되는 클러치기어(633)와, 상기 싱크로나이저 허브(631)와 상기 클러치기어(633) 사이에 배치되어 상기 클러치기어(633)에 결합되는 콘부(634)와, 상기 콘부(634)와 상기 싱크로나이저 허브(631) 사이에 배치되는 웨이브 스프링 두개가 결합된 형태인 다단 웨이브 스프링(635)을 포함한다.
싱크로나이저 허브(631)는 휠축(200)에 고정되어 휠축(200)이 회전하게 되면 동시에 회전하게 된다.
싱크로나이저 링(632)는 싱크로나이저 허브(631), 클러치기어(633), 콘부(634)를 둘러싸도록 원통형상으로 형성된다.
싱크로나이저 링(632)는 내주면에 기어이가 형성되어 싱크로나이저 허브(631)에 대해 휠축(200) 방향으로 좌우로 이동가능하다.
클러치기어(633)는 싱크로나이저 허브(631) 양측에 각각 배치되며, 일측에 배치되는 클러치기어(633)는 제2내측하우징(130)에 고정되고, 타측에 배치되는 클러치기어(633)는 선기어(510)에 일체로 형성된다.
콘부(634)는 싱크로나이저 허브(631)의 양측에 각각 배치되어, 일측 또는 타측 클러치기어(633)에 결합되어, 휠축(200)과 일측 또는 타측의 클러치기어(633)와 동기화시킨다.
다단 웨이브 스프링(635)은 웨이브 스프링 두개 이상이 결합된 형태이다.
이와 같은 다단 웨이브 스프링(635)이 싱크로나이저 허브(631)와 양측 콘부(634) 사이에 각각 배치되어 콘부(634)에 탄성력을 가한다.
이와 같은 다든 웨이브 스프링(635)을 구비하여, 스프링 상수는 동일하나 변위를 2배로 늘릴 수 있게 되는 이점이 있다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.
인휠모터(300)가 작동하게 되면, 제1내측하우징(120)이 회전하고, 제1내측하우징(120)의 회전력은 전자클러치(400)를 통해 휠축(200)으로 전달된다.
휠축(200)이 회전함에 따라 싱크로나이저(630)의 싱크로나이저 허브(631)가 회전하게 되고, 상기 변속장치의 작동에 따라 싱크로나이저 링(632)는 일측 또는 타측으로 이동하게 되고, 이에 따라 회전력이 일측 또는 타측에 배치되는 클러치기어(633)로 전달된다.
상기 변속장치의 작동은 다음과 같다.
모터(610)가 작동하게 되면 스크류축(622)이 회전하게 되어 이동블럭(621)이 일측 또는 타측으로 이동하게 되고, 이로 인해 싱크로나이저 링(632)가 일측 또는 타측으로 이동하게 된다.
일측에 배치되는 클러치기어(633)로 회전력이 전달되면, 제2내측하우징(130)이 회전하게 되고 이에 따라 상기 림이 회전하게 되어 휠이 회전하게 된다.
타측에 배치되는 클러치기어(633)로 회전력이 전달되면, 선기어(510)가 회전하게 되고, 선기어(510)가 회전함에 따라 링기어(530)가 회전하게 되어 제2외측하우징(110)이 회전하게 되어 휠이 회전하게 된다.
이와 같이 상기 변속장치의 작동에 따라 동력이 두가지 경로로 전달되어 2단변속이 가능해지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 하우징 110 : 제1외측하우징
120 : 제1내측하우징 130 : 제2내측하우징
140 : 제2외측하우징 101a : 림 일측
101b : 림 타측 150 : 브레이크 디스크 브라켓
200 : 휠축 300 : 인휠모터
400 : 전자클러치 500 : 변속기어(유성기어)
510 : 선기어 520 : 플래너터리기어
530 : 링기어 610 : 모터
620 : 이동부 621 : 이동블럭
622 : 스크류축 623 : 슬라이더축
624a : 제1지지부 624b : 제2지지부
625 : 고정축 627 : 센서
628 : 스토퍼 630 : 싱크로나이저
631 : 싱크로나이저 허브
632 : 싱크로나이저 링 633 : 클러치기어
634 : 콘부 635 : 다단 웨이브 스프링
700 : 브레이크 디스크

Claims (1)

  1. 인휠모터;
    상기 인휠모터에 연결되는 변속장치를 포함하며,
    상기 변속장치는 싱크로나이저를 포함하며,
    상기 싱크로나이저는 휠축과 동시에 회전하는 싱크로나이저 허브와, 상기 싱크로나이저 허브에 대해 상기 휠축방향으로 이동가능하도록 설치되는 싱크로나이저 링와, 상기 싱크로나이저 허브 양측에 배치되어 상기 싱크로나이저 링와 선택적으로 치합되는 클러치기어와, 상기 싱크로나이저 허브와 상기 클러치기어 사이에 배치되어 상기 클러치기어에 결합되는 콘부와, 상기 콘부와 상기 싱크로나이저 허브사이에 배치되는 다단 웨이브 스프링을 포함하는 싱크로나이저가 구비된 인휠모터 어셈블리.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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