KR20140044701A

KR20140044701A - 인휠 구동장치

Info

Publication number: KR20140044701A
Application number: KR1020120110982A
Authority: KR
Inventors: 신경호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-15

Abstract

본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 휠로부터 현가장치에 전달되는 하중의 경로를 단축시킬 수 있는 인휠 구동장치에 관한 것이다.
본 발명은, 차량의 주행을 행하는 휠과, 휠에 동력을 전달하는 모터와, 휠이 회전 가능하게 지지되고, 모터가 지지되는 너클부와, 너클부에 설치되고 모터의 동력을 변속시켜 휠에 전달하는 유성기어세트를 포함한다.

Description

인휠 구동장치 {IN WHEEL TYPE RUNNING GEAR}

본 발명은 인휠 구동장치에 관한 것으로서, 특히, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 휠로부터 현가장치에 전달되는 하중의 경로를 단축시킬 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, 휠 내부에 모터가 설치되기 때문에 휠로부터 현가장치에 전달되는 하중의 경로를 단축시키기 어려운 문제점이 있다.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 휠로부터 현가장치에 전달되는 하중의 경로를 단축시킬 수 있는 인휠 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 차량의 주행을 행하는 휠; 상기 휠에 동력을 전달하는 모터; 상기 휠이 지지되는 허브부; 상기 모터가 지지되고, 상기 허브부가 회전 가능하게 지지되는 너클부; 및 상기 허브부와 일체로 연결되는 유성기어세트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 허브부는, 상기 휠이 연결되고 상기 너클부를 중심으로 회전되는 허브본체; 및 상기 허브본체와 상기 너클부 사이에 설치되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 휠에는 상기 허브본체와 연동하는 디스크가 연결되고, 상기 디스크의 회전운동을 구속하는 캘리퍼가 상기 모터에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 모터는, 상기 너클부에 지지되는 모터하우징; 상기 모터하우징에 설치되는 스테이터; 상기 유성기어세트에 연결되고, 상기 너클부가 관통되는 모터축; 및 상기 모터축에 설치되고 상기 스테이터와 자기장을 형성하여 회전운동을 행하는 로터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 너클부는, 상기 모터축을 관통하고, 상기 모터축 및 상기 허브본체가 회전 가능하게 지지되는 지지축; 및 상기 지지축에 일체로 형성되고 상기 모터하우징의 배면을 마감하는 리어커버부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 유성기어세트는, 상기 모터축에 연결되는 선기어; 상기 선기어에 기어연결되는 유성기어; 상기 유성기어에 기어연결되고 상기 모터하우징에 연결되는 링기어; 및 상기 유성기어가 자전 가능하게 연결되고, 상기 허브본체에 일체로 연결되며, 상기 모터축을 통해 전달되는 동력을 감속시키는 캐리어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인휠 구동장치는, 감속작동을 행하는 유성기어세트의 캐리어가 디스크를 지지하는 허브와 일체로 형성되므로 인휠 구동장치의 부품수가 절감되어 인휠 구동장치의 크기 및 무게가 감소되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 인휠 구동장치는, 휠과 현가장치를 연결하는 너클부가 모터를 관통하여 설치되므로 휠로부터 현가장치로 전달되는 하중의 경로가 단축되어 휠의 지지강도가 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 단면도이다.

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 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치는, 차량의 주행을 행하는 휠(10)과, 휠(10)에 동력을 제공하는 모터(70)와, 휠(10)이 지지되는 허브부(90)와, 모터(70)가 지지되고, 허브부(90)가 회전 가능하게 지지되는 너클부(50)와, 허브부(90)와 일체로 연결되고 모터(70)의 동력을 변속시켜 허브부(90)에 전달하는 유성기어세트(30)를 포함한다.

차량 주행이 개시되면 모터(70)에 전원이 인가되고, 모터(70)에서 발생되는 동력이 유성기어세트(30)를 통과하면서 변속되어 휠(10)에 전달되므로 차량의 주행이 이루어지게 된다.

이때, 감속작동을 행하는 유성기어세트(30)는 모터(70)를 지지하는 너클부(50)에 설치되고, 유성기어세트(30)는 모터(70)와 허브부(90)에 연결되므로 별도의 지지부재가 요구되지 않게 된다.

허브부(90)는, 휠(10)이 연결되고 너클부(50)를 중심으로 회전되는 허브본체(92)와, 허브본체(92)와 너클부(50) 사이에 설치되는 베어링(94)을 포함한다.

허브본체(92)는 베어링(94)에 의해 너클부(50)에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 허브본체(92)와 캐리어(38)는 일체로 형성되어 부품 수를 줄일 수 있게 된다.

휠(10)에는 허브본체(92)와 연동하는 디스크(12)가 연결되고, 디스크(12)의 회전운동을 구속하는 캘리퍼(12a)가 모터(70)에 설치된다.

모터(70)는 너클부(50)에 설치되고, 모터(70)의 둘레면 일측에 캘리퍼(12a)가 설치되며, 캘리퍼(12a) 내부로 디스크(12)의 일측 단부가 삽입되므로 캘리퍼(12a)의 작동에 의해 디스크(12)의 일측이 마찰되면 디스크(12) 및 휠(10)의 회전운동을 구속하여 차량의 감속작동 또는 정지작동을 행하게 된다.

모터(70)는, 너클부(50)에 지지되는 모터하우징(72)과, 모터하우징(72)에 설치되는 스테이터(78)와, 유성기어세트(30)에 연결되고, 너클부(50)가 관통되는 모터축(74)과, 모터축(74)에 설치되고 스테이터(78)와 자기장을 형성하여 회전운동을 행하는 로터(76)를 포함한다.

스테이터(78) 및 로터(76)에 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 로터(76)가 회전하게 되므로 로터(76)와 연결되는 모터축(74)이 회전하게 되고, 모터축(74)과 연결되는 유성기어세트(30)를 통해 휠(10)에 변속된 동력이 전달된다.

모터축(74)은 내부가 중공되는 중공축 모양으로 형성되고, 모터축(74)에 너클부(50)가 삽입되어 현가장치와 휠(10)을 연결하게 된다.

따라서 휠(10)을 통해 전달되는 하중의 경로는 너클부(50)를 통해 현가장치에 전달되므로 하중의 전달이 모터축(74)을 관통하여 직선의 경로를 따라 현가장치에 전달된다.

상기한 바와 같이 모터축(74) 내부의 공간을 활용하여 모터(70), 유성기어세트(30) 및 휠(10)을 지지할 수 있으므로 하중의 전달 경로가 짧아지고, 너클부(50)의 형상을 축 모양으로 형성할 수 있어 휠(10)을 지지하는 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

너클부(50)는, 모터축(74)을 관통하고, 모터축(74) 및 유성기어세트(30)가 회전 가능하게 지지되는 지지축(52)과, 지지축(52)에 일체로 형성되고 모터하우징(72)의 배면을 마감하는 리어커버부(54)를 포함한다.

지지축(52)의 둘레면에는 다수 개의 베어링(94)이 설치되어 모터축(74) 및 유성기어세트(30)각 회전 가능하게 설치되고, 지지축(52)의 외측 단부에는 체결부재가 설치된다.

리어커버부(54)에는 쇽업소버(82), 어시스트암(84), 어퍼암(86) 및 로우암(88)과 같은 현가장치가 연결되고, 리어커버부(54)의 중앙부에는 지지축(52)의 축 방향으로 중공부(56)가 형성된다.

멀티 링크 방식의 현가장치는 상기한 바와 같이 리어커버부(54)의 테두리 측에 쇽업소버(82), 어시스트암(84), 어퍼암(86) 및 로우암(88)이 연결되므로 리어커버부(54) 중앙부에 중공부(56)를 성형하여 인휠 구동장치의 무게를 줄일 수 있게 된다.

유성기어세트(30)는, 모터축(74)에 연결되는 선기어(32)와, 선기어(32)에 기어연결되는 유성기어(34)와, 유성기어(34)에 기어연결되고 모터하우징(72)에 연결되는 링기어(36)와, 유성기어(34)가 자전 가능하게 연결되고, 허브본체(92)에 일체로 연결되며, 모터축(74)을 통해 전달되는 동력을 감속시키는 캐리어부(38)를 포함한다.

모터(70)에 전원이 인가되어 로터(76) 및 모터축(74)이 회전되면 모터축(74)에 연결되는 선기어(32)가 회전되고, 선기어(32)와 기어연결되는 유성기어(34)가 자전 및 공전되면서 변속작동을 행하고, 다수 개의 유성기어(34)를 연결하는 캐리어부(38)가 회전되면서 디스크(12) 및 휠(10)을 회전시킨다.

이때, 모터하우징(72)에 설치되고 유성기어(34)에 기어연결되는 링기어(36)에 의해 유성기어(34)의 자전 및 공전이 변속되므로 모터(70)의 동력이 변속되어 휠(10)에 전달되는 효과를 나타나게 된다.

선기어(32)는 모터축(74)의 외경과 유사한 크기로 형성되어 모터축(74) 외벽에 일체로 형성되고, 선기어(32)는 내부가 중공되어 지지축(52)이 관통된다.

미설명 부호 52a는 지지축(52)에 결합되어 베어링(94)을 구속하는 너트부재(52a)이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

차량의 주행이 개시되면 모터(70)에 전원이 인가되어 스테이터(78)와 로터(76) 사이에 자기장이 생성되어 로터(76)가 회전되면서 모터축(74)이 회전된다.

모터축(74)이 회전되면 모터축(74)에 일체로 형성되는 선기어(32)가 회전되므로 모터(70)의 동력은 선기어(32), 유성기어(34) 및 캐리어부(38)를 통해 디스크(12) 및 휠(10)에 전달되어 차량이 주행이 이루어지게 된다.

이때, 모터하우징(72)에 설치되는 링기어(36)와 유성기어(34)가 기어연결된 상태를 이루므로 유성기어(34)의 자전 및 공전이 변속되어 변속된 동력이 휠(10)에 전달된다.

이때, 휠(10)로부터 현가장치로 전달되는 하중은 휠(10) 및 지지축(52)을 통해 직선의 경로로 현가장치에 전달되므로 하중의 전달 경로가 짧아지는 효과가 나타나게 된다.

하중의 전달이 직선의 경로를 따라 전달되므로 지지축(52)의 강도를 향상시켜 휠(10)을 지지하는 강도를 쉽게 향상시킬 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인휠 구동장치가 도시된 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인휠 구동장치는, 차량의 주행을 행하는 휠(110)과, 휠(110)에 동력을 제공하는 모터(170)와, 휠(110)이 회전 가능하게 지지되고, 모터(170)가 지지되는 너클부(150)와, 너클부(150)에 설치되고 모터(170)의 동력을 변속시켜 휠(110)에 전달하는 유성기어세트(130)를 포함한다.

차량 주행이 개시되면 모터(170)에 전원이 인가되고, 모터(170)에서 발생되는 동력이 유성기어세트(130)를 통과하면서 변속되어 휠(110)에 전달되므로 차량의 주행이 이루어지게 된다.

이때, 감속작동을 행하는 유성기어세트(130)는 모터(170)를 지지하는 너클부(150)에 설치되고, 유성기어세트(130)와 모터(170)는 허브부(190)에 지지되므로 별도의 지지부재가 요구되지 않게 된다.

휠(110)에는 허브부(190)가 연결되는 디스크(112)가 연결되고, 디스크(112)의 회전운동을 구속하는 캘리퍼(1112a)가 모터(170)에 설치된다.

허브부(190)는, 휠(110)이 연결되고 너클부(150)를 중심으로 회전되는 허브본체(192)와, 허브본체(192)와 너클부(150) 사이에 설치되는 베어링(194)을 포함한다.

허브본체(192)는 베어링(194)에 의해 너클부(150)에 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 허브본체(192)와 캐리어(138)는 일체로 형성되어 부품 수를 줄일 수 있게 된다.

모터(170)는 너클부(150)에 설치되고, 모터(170)의 둘레면 일측에 캘리퍼(1112a)가 설치되며, 캘리퍼(1112a) 내부로 디스크(112)의 일측 단부가 삽입되므로 캘리퍼(1112a)의 작동에 의해 디스크(112)의 일측이 마찰되면 디스크(112) 및 휠(110)의 회전운동을 구속하여 차량의 감속작동 또는 정지작동을 행하게 된다.

모터(170)는, 너클부(150)에 지지되는 모터하우징(172)과, 모터하우징(172)에 설치되는 스테이터(178)와, 유성기어세트(130)에 연결되고, 너클부(150)가 관통되는 모터축(174)과, 모터축(174)에 설치되고 스테이터(178)와 자기장을 형성하여 회전운동을 행하는 로터(176)를 포함한다.

스테이터(178) 및 로터(176)에 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 로터(176)가 회전하게 되므로 로터(176)와 연결되는 모터축(174)이 회전하게 되고, 모터축(174)과 연결되는 유성기어세트(130)를 통해 휠(110)에 변속된 동력이 전달된다.

모터축(174)은 내부가 중공되는 중공축 모양으로 형성되고, 모터축(174)에 너클부(150)가 삽입되어 현가장치와 휠(110)을 연결하게 된다.

따라서 휠(110)을 통해 전달되는 하중의 경로는 너클부(150)를 통해 현가장치에 전달되므로 하중의 전달이 모터축(174)을 관통하여 직선의 경로를 따라 현가장치에 전달된다.

상기한 바와 같이 모터축(174) 내부의 공간을 활용하여 모터(170), 유성기어세트(130) 및 휠(110)을 지지할 수 있으므로 하중의 전달 경로가 짧아지고, 너클부(150)의 형상을 축 모양으로 형성할 수 있어 휠(110)을 지지하는 강도를 향상시킬 수 있게 된다.

너클부(150)는, 모터축(174)을 관통하고, 모터축(174) 및 유성기어세트(130)가 회전 가능하게 지지되는 지지축(152)과, 지지축(152)에 일체로 형성되고 모터하우징(172)의 배면을 마감하는 리어커버부(154)를 포함한다.

지지축(152)의 둘레면에는 다수 개의 베어링(194)이 설치되어 모터축(174) 및 유성기어세트(130)각 회전 가능하게 설치되고, 지지축(152)의 외측 단부에는 체결부재가 설치되고, 리어커버부(154)에는 쇽업소버(182) 및 로우암(188)과 같은 현가장치가 연결된다.

본 실시예는 인휠 구동장치가 커플드 토션빔 액슬 타입 현가장치(Coupled Torsion Beam Axle Type Suspension : CTBA)에 적용된 것으로서, 리어커버부(154)의 중앙부에 현가장치가 연결되는 것을 특징이다.

따라서 지지축(152)의 중앙부에 중공부(56 : 도 1 참조)가 형성되지 않고, 지지축(152)과 리어커버부(154)는 일체로 형성된다.

이로써, 인휠 구동장치의 부품수를 절감할 수 있고, 휠로부터 현가장치에 전달되는 하중의 경로를 단축시킬 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, 110 : 휠 12, 112 : 디스크
12a, 112a : 캘리퍼 30, 130 : 유성기어세트
32, 132 : 선기어 34, 134 : 유성기어
36, 136 : 링기어 38, 138 : 캐리어부
50, 150 : 너클부 52, 152 : 지지축
54, 154 : 리어커버부 56 : 중공부
70, 170 : 모터 72, 172 : 모터하우징
74, 174 : 모터축 76, 176 : 로터
78, 178 : 스테이터 82, 182 : 쇽업소버
84 : 어시스트암 86 : 어퍼암
88, 188 : 로우암

Claims

차량의 주행을 행하는 휠;
상기 휠에 동력을 전달하는 모터;
상기 휠이 지지되는 허브부;
상기 모터가 지지되고, 상기 허브부가 회전 가능하게 지지되는 너클부; 및
상기 허브부와 일체로 연결되는 유성기어세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 허브부는,
상기 휠이 연결되고 상기 너클부를 중심으로 회전되는 허브본체; 및
상기 허브본체와 상기 너클부 사이에 설치되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
제2항에 있어서,
상기 휠에는 상기 허브본체와 연동하는 디스크가 연결되고, 상기 디스크의 회전운동을 구속하는 캘리퍼가 상기 모터에 설치되는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
제3항에 있어서, 상기 모터는,
상기 너클부에 지지되는 모터하우징;
상기 모터하우징에 설치되는 스테이터;
상기 유성기어세트에 연결되고, 상기 너클부가 관통되는 모터축; 및
상기 모터축에 설치되고 상기 스테이터와 자기장을 형성하여 회전운동을 행하는 로터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
제4항에 있어서, 상기 너클부는,
상기 모터축을 관통하고, 상기 모터축 및 상기 허브본체가 회전 가능하게 지지되는 지지축; 및
상기 지지축에 일체로 형성되고 상기 모터하우징의 배면을 마감하는 리어커버부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.
제5항에 있어서, 상기 유성기어세트는,
상기 모터축에 연결되는 선기어;
상기 선기어에 기어연결되는 유성기어;
상기 유성기어에 기어연결되고 상기 모터하우징에 연결되는 링기어; 및
상기 유성기어가 자전 가능하게 연결되고, 상기 허브본체에 일체로 연결되며, 상기 모터축을 통해 전달되는 동력을 감속시키는 캐리어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 구동장치.