KR20140037649A - 인휠 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 인휠 구동장치의 조립공정을 간소화시킬 수 있는 인휠 구동장치에 관한 것이다.
본 발명은, 차량 주행의 동력을 제공하는 모터와, 모터의 동력을 변속시켜 전달하는 유성기어세트와, 유성기어세트를 통해 전달되는 동력에 의해 주행을 행하는 허브와, 허브를 회전 가능하게 지지하고, 유성기어세트의 동력을 허브에 전달하는 베어링부를 포함한다.

Description

인휠 구동장치 {IN WHEEL TYPE RUNNING GEAR}
본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 인휠 구동장치의 조립공정을 간소화시킬 수 있는 인휠 구동장치에 관한 것이다.
화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 구비하는 종래의 자동차의 대안으로서 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 전기 자동차 등이 부각되고 있다.
하이브리드 자동차는 내연기관 엔진에서 발생되는 동력 및 전기 모터에서 발생되는 동력을 함께 사용하는 반면, 전기 자동차는 배터리의 전기에너지로 구동되는 전기 모터에서 발생되는 동력만을 사용하며, 연료전지 자동차는 수소로부터 만들어 낸 전기에너지로 구동되는 전기모터에서 발생되는 동력만을 사용하는 자동차이다.
인휠 시스템(In-wheel system)은 전기 모터가 엔진룸이 아닌 차륜의 휠 안으로 장착되어 구동력을 직접적으로 각 휠에서 제어하는 시스템으로, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 및 전기 자동차와 같이 전기 모터를 휠의 구동원으로 사용하는 자동차에서 사용된다.
인휠 시스템은 자동차 설계 방식과 조립 라인에 큰 변화를 가져온다. 즉, 인휠 시스템을 채용하면 엔진룸을 기본으로 엔진을 지지하는 서브 프레임, 차체 등 엔진 주변부 형상 및 기능이 대폭 변경 설계될 것이다.
또한 휠 안에 장착할 모듈로 제작된 인휠 모듈은 자동차 서브 조립라인에서 소비자가 요구하는 출력의 인휠 모듈을 서열 공급하여 조립하는 형태로 전환될 수 있게 한다.
그럼으로써 자동차의 핵심기술인 엔진구동계가 인휠 모듈을 통해 외부에서 제조되어 자동차에 조립될 수 있다. 자동차 제조사 입장에서 보면, 전체적인 차량 목표 성능과 디자인에 중점을 두고 부품업체와 협업할 수 있어 개발 비용을 절감하고 개발 위험을 분산할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0040459호(2011년 4월 20일 공개, 발명의 명칭 : 인휠 시스템용 차륜구동장치)에 개시되어 있다.
일반적인 인휠 시스템은 모터와 휠 사이에 감속기가 설치되기 때문에 인휠 시스템의 부품수를 절감하기 어렵고, 감속기와 휠을 연결하는 부품 사이의 연결구조가 복잡하여 인휠 구동장치를 조립공정이 복잡한 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 인휠 구동장치의 조립공정을 간소화시킬 수 있는 인휠 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 차량 주행의 동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 동력을 변속시켜 전달하는 유성기어세트; 상기 유성기어세트를 통해 전달되는 동력에 의해 주행을 행하는 허브; 및 상기 허브를 회전 가능하게 지지하고, 상기 유성기어세트의 동력을 상기 허브에 전달하는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 유성기어세트는, 상기 모터의 출력축에 연결되는 선기어; 상기 선기어에 기어연결되고 상기 베어링부에 동력을 전달하는 유성기어; 및 상기 유성기어에 기어연결되는 링기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 허브는, 상기 베어링부가 설치되는 지지축; 및 상기 지지축으로부터 측 방향으로 연장되고 휠에 결합되는 체결부재가 관통되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 베어링부는, 상기 지지축에 설치되고 내륜의 역할을 행하는 이너레이스; 상기 이너레이스와 상기 지지축의 둘레면에 회전 가능하게 설치되는 아우터레이스; 및 상기 이너레이스 및 상기 지지축과 상기 아우터레이스 사이에 개재되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 지지축에는 상기 이너레이스가 설치되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 단부에는 상기 이너레이스의 단부에 형성되는 제1기어치와 기어연결되도록 제2기어치가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 지지축에는 상기 이너레이스가 설치되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 둘레면에는 상기 이너레이스의 둘레면에 형성되는 제1기어치와 기어연결되도록 제2기어치가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 이너레이스에는 상기 유성기어가 볼트에 의해 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인휠 구동장치는, 변속작동을 행하는 유성기어세트의 캐리어와 베어링의 이너레이스가 일체로 형성되므로 부품수를 절감할 수 있어 인휠 구동장치의 중량이 감소하고, 차량의 연비가 향상되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 인휠 구동장치는, 캐리어와 이너레이스가 일체로 형성되어 캐리어 및 샤프트가 생략되므로 유성기어세트와 허브를 연결하는 조립공정이 간소화되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 유성기어 장착구조가 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스 장착구조가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스 연결구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스 연결구조가 도시된 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠 구동장치의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 유성기어 장착구조가 도시된 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스 장착구조가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스 연결구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치는, 차량 주행의 동력을 제공하는 모터(10)와, 모터(10)의 동력을 변속시켜 전달하는 유성기어세트(30)와, 유성기어세트(30)를 통해 전달되는 동력에 의해 주행을 행하는 허브(50)와, 허브(50)를 회전 가능하게 지지하고, 유성기어세트(30)의 동력을 허브(50)에 전달하는 베어링부(80)를 포함한다.
차량의 주행이 개시되면 모터(10)에 전원이 인가되어 모터(10)의 출력축(12)을 통해 동력이 전달되고, 동력은 유성기어세트(30)를 지나면서 변속되어 허브(50)에 전달된 후에 허브(50)로부터 휠(70)에 전달되어 차량의 주행을 행하게 된다.
허브(50)는 베어링부(80)에 의해 회전 가능하게 지지되는데, 베어링부(80)는 유성기어세트(30)를 통해 전달되는 동력을 허브(50)에 전달하는 작동을 행하므로 유성기어세트(30)의 출력작동을 행하는 캐리어가 생략될 수 있게 된다.
유성기어세트(30)는, 모터(10)의 출력축(12)에 연결되는 선기어(32)와, 선기어(32)에 기어연결되고 베어링부(80)에 동력을 전달하는 유성기어(34)와, 유성기어(34)에 기어연결되는 링기어(36)를 포함한다.
모터(10)가 구동되면 출력축(12)을 통해 전달되는 동력은 선기어(32)에 전달되고, 선기어(32)와 기어연결된 유성기어(34)가 자전하게 된다.
이때, 유성기어(34)와 기어연결되는 링기어(36)는 회전되지 않게 고정되므로 유성기어(34)가 링기어(36)의 내벽을 따라 공전하면서 자전을 행하게 된다.
따라서 유성기어(34)와 연결된 베어링부(80)가 회전되면서 허브(50)에 동력을 전달하게 되며, 베어링부(80)가 유성기어(34)의 공전을 허브(50)에 전달하므로 다수 개의 유성기어(34)를 연결하는 캐리어가 생략될 수 있게 된다.
허브(50)는, 베어링부(80)가 설치되는 지지축(52)과, 지지축(52)으로부터 측 방향으로 연장되고, 휠(70)에 결합되는 체결부재(58)가 관통되는 연결부(56)를 포함한다.
지지축(52)은 중공축 모양으로 형성되고, 지지축(52)의 일측 단부에 베어링부(80)가 결합되므로 유성기어(34)와 허브(50)를 연결하는 별도의 너트부재가 생략될 수 있게 된다.
지지축(52)의 타측 단부는 측 방향으로 연장되는 원판 모양으로 형성되는 연결부(56)를 이루고, 연결부(56)에는 다수 개의 체결부재(58)가 관통되도록 홀부가 형성된다.
따라서 유성기어세트(30)를 통해 전달되는 동력은 베어링부(80)에 의해 지지축(52) 및 연결부(56)에 전달되고, 연결부(56)에 결합되는 휠(70)에 동력이 전달되면서 차량의 주행이 이루어지게 된다.
베어링부(80)는, 지지축(52)에 설치되고 내륜의 역할을 행하는 이너레이스(84)와, 이너레이스(84)와 지지축(52)의 둘레면에 회전 가능하게 설치되는 아우터레이스(82)와, 이너레이스(84) 및 지지축(52)과 아우터레이스(82) 사이에 개재되는 볼(86)을 포함한다.
이너레이스(84)는 지지축(52)의 둘레면을 감싸는 파이프 모양으로 형성되고, 유성기어세트(30)에 대향되는 단부는 측 방향으로 굴곡되어 유성기어(34)의 회전축이 연결된다.
따라서 이너레이스(84)는 다수 개의 유성기어(34)가 회전 가능하게 연결되는 캐리어의 역할을 행하게 된다.
지지축(52)에는 이너레이스(84)가 설치되는 안착부(54)가 형성되고, 안착부(54)의 단부에는 이너레이스(84)의 단부에 형성되는 제1기어치(84a)와 기어연결되도록 제2기어치(54a)가 형성된다.
이너레이스(84)의 단부에 형성되는 제1기어치(84a)와 안착부(54)의 단부에 형성되는 제2기어치(54a)가 서로 교호로 교차되도록 기어연결되므로 이너레이스(84)와 지지축(52)은 서로 연동되도록 연결된다.
따라서 이너레이스(84)와 지지축(52) 사이에서 슬립이 발생되는 것을 방지하고, 정확한 동력전달을 행할 수 있게 된다.
또한, 이너레이스(84)에는 유성기어(34)가 볼트(34a)에 의해 회전 가능하게 결합되므로 본 실시예의 유성기어세트(30)에는 캐리어가 생략될 수 있게 된다.
미설명 부호 84b는 유성기어(34)의 회전축이 결합되도록 이너레이스(84)에 형성되는 결합홈부(84b)이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
차량 주행이 개시되면 모터(10)에 전원이 인가되어 출력축(12)이 회전되고, 출력축(12)에 연결되는 선기어(32)를 지나 유성기어(34)를 통해 이너레이스(84)에 동력이 전달된다.
이때, 유성기어(34)는 고정된 링기어(36)의 내벽에 기어연결되므로 자전과 공전을 동시에 행하면서 이너레이스(84)를 회전시키고, 이너레이스(84)에 연결된 지지축(52)이 회전되면서 허브(50)에 동력을 전달하게 된다.
허브(50)가 회전되면 체결부재(58)에 의해 연결부(56)에 결합된 휠(70)이 회전되면서 차량의 주행을 행하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인휠 구동장치의 이너레이스(84) 연결구조가 도시된 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 인휠 구동장치의 지지축(152)에는 이너레이스(184)가 설치되는 안착부(154)가 형성되고, 안착부(154)의 둘레면에는 이너레이스(184)의 둘레면에 형성되는 제1기어치(184a)와 기어연결되도록 제2기어치(154a)가 형성된다.
안착부(154)의 둘레면에는 축 방향으로 길게 스플라인 모양으로 제2기어치(154a)가 형성되고, 이너레이스(184) 내벽에는 제2기어치(154a)와 기어연결되는 제1기어치(184a)가 형성된다.
따라서 지지축(152)을 이너레이스(184) 내부로 삽입하면 제1기어치(184a)와 제2기어치(154a)가 교호로 배치되도록 기어연결되므로 이너레이스(184)를 통해 전달되는 동력이 지지축(152)에 정확히 전달될 수 있게 된다.
이로써, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 인휠 구동장치의 조립공정을 간소화시킬 수 있는 인휠 구동장치를 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 차량용 인휠 구동장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량용 인휠 구동장치가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 인휠 구동장치가 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 모터 12 : 출력축
30 : 유성기어세트 32 : 선기어
34 : 유성기어 36 : 링기어
50 : 허브 52 : 지지축
54 : 안착부 54a : 제2기어치
56 : 연결부 58 : 체결부재
70 : 휠 80 : 베어링부
82 : 아우터레이스 84 : 이너레이스
84a : 제1기어치 84b : 결합홈부
86 : 볼

Claims (7)

  1. 차량 주행의 동력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 동력을 변속시켜 전달하는 유성기어세트;
    상기 유성기어세트를 통해 전달되는 동력에 의해 주행을 행하는 허브; 및
    상기 허브를 회전 가능하게 지지하고, 상기 유성기어세트의 동력을 상기 허브에 전달하는 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유성기어세트는,
    상기 모터의 출력축에 연결되는 선기어;
    상기 선기어에 기어연결되고 상기 베어링부에 동력을 전달하는 유성기어; 및
    상기 유성기어에 기어연결되는 링기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 허브는,
    상기 베어링부가 설치되는 지지축; 및
    상기 지지축으로부터 측 방향으로 연장되고 휠에 결합되는 체결부재가 관통되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 베어링부는,
    상기 지지축에 설치되고 내륜의 역할을 행하는 이너레이스;
    상기 이너레이스와 상기 지지축의 둘레면에 회전 가능하게 설치되는 아우터레이스; 및
    상기 이너레이스 및 상기 지지축과 상기 아우터레이스 사이에 개재되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지축에는 상기 이너레이스가 설치되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 단부에는 상기 이너레이스의 단부에 형성되는 제1기어치와 기어연결되도록 제2기어치가 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지축에는 상기 이너레이스가 설치되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부의 둘레면에는 상기 이너레이스의 둘레면에 형성되는 제1기어치와 기어연결되도록 제2기어치가 형성되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 이너레이스에는 상기 유성기어가 볼트에 의해 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
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