KR20140132619A - 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치 - Google Patents

전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리의 구성 부품 수를 축소하여 중량 절감으로 언스프렁 매스의 증가에 따른 인휠 자동차의 승차감 문제를 개선하기 위한 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 휠 중심축을 기준으로 상단에 위치하며, 상기 휠 중심축과 일정한 각을 두고 떨어져 있는 인휠 모터, 상기 인휠 모터에 일체형으로 설치되는 인휠 모터 샤프트, 상기 인휠 모터 샤프트의 단부에 설치되는 제1 기어, 상기 제1 기어와 연결되어 있으며 1단 감속역할을 하는 유성 기어, 상기 유성 기어에 압입 고정된 제2 기어, 상기 제2 기어와 연결되어 있으며 2단 감속역할을 하는 제3 기어, 상기 제1 기어, 유성 기어, 제2 기어 및 제3 기어를 보호하고, 상기 인휠 모터에 직접 체결된 하우징, 후면부 일부가 상기 하우징 내의 상기 제3 기어에 체결된 허브 상기 허브의 전면부에 설치되는 디스크 및 상기 허브의 전면부에 설치되는 휠을 포함하는 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 개시한다.

Description

전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치{Wheel assembly having in-wheel motor for electric vehicle}
본 발명의 일실시예는 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치에 관한 것이다.
화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다.
상기 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료 전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.
일반적으로, 인휠 모터는 상기 전기 자동차와 같이 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 전달 도록 하는 기술이다.
따라서, 상기 인휠 모터를 적용하는 경우에, 엔진, 변속기나 차동 기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력 전달 과정에서의 에너지 손실을 저감 시킬 수 있는 장점이 있다.
참고로 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치에 대한 본 출원인의 기술이 국내 등록특허공보 10-1060081에 개시되어 있다. 도 1은 그 단면 구성도를 보여 주고 있다.
너클(2)에 체결되어 있으며 휠중심축인 차축(11)을 기준으로 상단에 위치하며, 차축(11)과 일정한 각을 두고 떨어져 있는 모터(1)와, 상기 모터(1)에 일체형으로 설치되는 동력 전달축(16)과, 상기 동력 전달축(16)의 끝에 설치되는 제1 기어(14)와, 상기 제1 기어(14)와 연결되어 있으며 1단 감속역할을 하는 유성기어(17)와, 상기 유성기어(17)와 연결되어 있으며 2단 감속역할을 하는 제2 기어(18)와, 상기 제2 기어(18)와 연결되는 제3기어(10)와, 상기한 기어들로 이루어진 감속기를 보호하기 위한 커버(19)와, 상기 제3 기어(10)에 의해 연결되어 있는 허브(8)와, 상기 허브(8)의 전면부에 설치되는 디스크(5)와, 상기 허브(8)의 전면부에 설치되는 휠(6)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 유성기어(17)의 하단은 스러스트 베어링(22)에 의해 너클(2)에 지지되는 구조로 이루어진다.
또한, 상기 허브(8)에는 별도의 오일실(81)이 설치되어 누유를 막아주는 구조로 이루어진다.
그러나 종래의 전기 자동차용 모터(1)는 너클(2)과 커버(19)가 별도 가공 부품을 적용하므로 원가 상승 및 조립 공정의 추가 발생되며, 커버(19) 측에 별도의 오일실(23)을 적용하여야 하므로 원가 상승뿐만 아니라 결국 잠재적인 오일 누유의 문제점이 있다.
또한, 유성기어(17)와 제2기어(18)를 제2베어링(20)과 스러스터 베어링(22)으로 지지하는 2점 지지 구조는 차량 구동 시 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 있다.
등록특허공보 10-1060081
본 발명의 일실시예는 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리의 구성 부품 수를 축소하여 중량 절감으로 언스프렁 매스의 증가에 따른 인휠 자동차의 승차감 문제를 개선하기 위한 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 휠 어셈블리의 구성 부품들의 위치를 최적화하여 조립성을 개선하고 양산성을 높이기 위한 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 부품의 조립 견고성을 높여 밀폐성 강화하며 진동 및 소음을 개선하기 위한 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치는 휠 중심축을 기준으로 상단에 위치하며, 상기 휠 중심축과 일정한 각을 두고 떨어져 있는 인휠 모터, 상기 인휠 모터에 일체형으로 설치되는 인휠 모터 샤프트, 상기 인휠 모터 샤프트의 단부에 설치되는 제1 기어, 상기 제1 기어와 연결되어 있으며 1단 감속역할을 하는 유성 기어, 상기 유성 기어에 압입 고정된 제2 기어, 상기 제2 기어와 연결되어 있으며 2단 감속역할을 하는 제3 기어, 상기 제1 기어, 유성 기어, 제2 기어 및 제3 기어를 보호하고, 상기 인휠 모터에 직접 체결된 하우징, 후면부 일부가 상기 하우징 내의 상기 제3 기어에 체결된 허브 상기 허브의 전면부에 설치되는 디스크 및 상기 허브의 전면부에 설치되는 휠을 포함한다.
상기 제2 기어와 상기 인휠 모터 샤프트 사이에는 제1 베어링이 배치되며, 상기 유성 기어와 상기 인휠 모터 사이에는 제2 베어링이 배치되며, 상기 제2 기어와 상기 하우징 사이에는 스러스터 베어링이 배치될 수 있다.
상기 제1 베어링은 상기 제2 기어에 압입 설치되고, 상기 제2 베어링은 상기 인휠 모터에 압입 설치되고, 상기 스러스터 베어링은 상기 하우징에 형성된 스러스터 베어링 홈에 안착 될 수 있다.
상기 제1 베어링은 상기 인휠 모터 샤프트에 슬라이딩 조립되어, 스냅링으로 고정될 수 있다.
상기 하우징과 상기 허브 사이에는 휠 베어링이 배치될 수 있다.
상기 휠 베어링은 상기 하우징에 압입되어 테이퍼 스냅링으로 고정될 수 있다.
상기 제3 기어와 상기 허브의 후면부는 스플라인 조립으로 체결될 수 있다.
상기 제3 기어를 관통한 상기 허브의 후면부에는 로킹 와샤와 로크 너트가 체결될 수 있다.
상기 허브의 후면부는 톱니 형상일 수 있다.
상기 인휠 모터와 상기 하우징은 볼트로 체결될 수 있다.
본 발명의 일실시예는 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리의 구성 부품 수를 축소하여 중량 절감으로 언스프렁 매스의 증가에 따른 인휠 자동차의 승차감 문제를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 휠 어셈블리의 구성 부품들의 위치를 최적화하여 조립성을 개선하고 양산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 부품의 조립 견고성을 높여 밀폐성 강화하며 진동 및 소음을 개선할 수 있다.
도 1은 종래의 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치의 단면 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치의 측면도 및 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터와 기어 조립체의 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터의 하우징 및 허브 조립체의 단면 구성도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치의 측면도 및 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터와 기어 조립체의 단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터의 하우징 및 허브 조립체의 단면 구성도이다.
도 2a 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치는 인휠 모터(33)를 포함하는 기어 조립체(24), 상기 기어 조립체(24)에 볼트(29)로 체결되는 하우징(45) 및 허브 조립체(25)를 포함한다.
도 2b 및 도 3을 참조하면, 상기 기어 조립체(24)는 상기 인휠 모터(33), 인휠 모터 샤프트(16), 제1 기어(34a), 링기어(34b), 유성 기어(34) 및 제2 기어(35)를 포함한다.
상기 인휠 모터(33)는 휠(26)의 내부에 설치된다. 또한, 상기 인휠 모터(33)의 위치는 휠(26)의 중심축을 기준으로 상단에 위치하며, 휠(26)의 중심축과 일정한 각을 두고 떨어져 있는 구조로 이루어진다.
상기 인휠 모터(33)에는 상기 인휠 모터 샤프트(16)가 체결되어 있다. 상기 인휠 모터 샤프트(16)에는 제1 기어(34a)가 고정되어 인휠 모터(33)의 동력을 전달하고, 상기 인휠 모터 샤프트(16)의 단부 영역에는 제1 베어링(34a)이 슬라이딩 조립되며, 스냅링(37)으로 고정 설치된다. 또한, 상기 인휠 모터(33)에는 제2 베어링(38)이 설치되어 유성 기어(34)를 지지한다. 또한, 인휠 모터(33)에 고정된 링기어(34b)는 상기 유성기어(34)와 연결되는 구조로 이루어진다.
상기 유성기어(34)는 제1 기어(34a)와 연결되어 1단 감속역할을 하는데, 상기 휠 중심축에 비하여 상단으로 편심되어 설치되는 구조로 이루어진다. 또한, 상기 유성기어(34)에는 상기 제1 기어(34a)에 연결된 제2 기어(35)가 압입 고정된다. 즉, 상기 제1 기어(34a)의 동력은 제2 기어(35)를 통하여 상기 유성기어(34)에 전달 될 수 있다.
여기서, 상기 유성기어(17)의 우측은 인휠 모터(33)에 고정된 제2 베어링(38)에 의하여 지지되며, 고정된 제2 기어(35)의 상측은 상기 인휠 모터 샤프트(16)에 설치된 제1 베어링(34a)에 의하여 지지되고, 고정된 제2 기어(35)의 좌측은 후술할 하우징(45)의 스러스트 베어링 홈(45a)에 설치된 스러스트 베어링(28)에 의하여 지지된다. 따라서, 상기 유성기어(34) 및 제2 기어(35)는 상기 제1 베어링(34a), 제2 베어링(38) 및 스러스트 베어링(28)에 의하여, 3점에서 지지됨으로써 흔들림이 없게 되는 구조로 이루어진다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 유성기어(34)는 인휠 모터(33)에 고정된 링기어(34b)와도 연결, 지지되는 구조로 이루어진다.
또한, 1단 감속위치에 유성기어(34)가 위치됨으로써 복잡한 구조인 유성기어(34)의 경량화 설계가 가능하다.
다음은 도 4를 더 참조하여, 하우징(45) 및 허브 조립체(25)를 설명한다.
상기 하우징(45)은 상기 인휠 모터(33)에 직접 볼트(29)에 의하여 결합되며, 상기 하우징(45)에서 상기 제2 기어(35)의 단부에 대응되는 영역에 스러스트 베어링(28)이 설치되도록 스러스트 베어링 홈(45a)이 형성된다. 또한, 상기 하우징(45)에는 상기 허브 조립체(25)가 삽입 체결된다.
상기 허브 조립체(25)는 상술한 바와 같이 상기 하우징(45)에 삽입되며, 허브(39), 휠 베어링(40) 및 제3 기어(42)를 포함한다.
우선 상기 제3 기어(42)는 유성기어(34)에 고정된 상기 제2 기어(35)에 연결되어, 2단 감속역할을 한다.
상기 제3 기어(42)의 중심엔 상기 허브(39)가 삽입 고정된다. 여기서, 상기 허브(39)의 단부는 톱니 형상의 스플라인 조립부(42a)를 형성하며, 상기 제3 기어(42)의 중심에 삽입된다. 또한, 상기 제3 기어(42)를 통과한 상기 허브(39)의 단부는 로킹 와샤(43) 및 로크 너트(44)로 견고히 체결된다. 즉, 상기 제3 기어(42)의 토크는 상기 허브(39)에 전달된다.
상기 허브(39)는 상기 하우징(45)의 내부에 위치한 휠 베어링(40)에 의해 지지 및 회전한다. 여기서 상기 휠 베어링(40)은 상기 허브(39)와 상기 하우징(45) 사이에 배치되며, 테이퍼 스냅링(41)으로 고정된다.
또한, 상기 허브(39)는 휠(26)과 휠 너트(27)로 체결되어 있으며, 스크류(31)를 통하여 디스크(30)와 체결되어 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치의 동력 전달 과정을 설명한다.
우선 계략적인 동력 전달 과정은 다음과 같다.
인휠 모터(33) -> 인휠 모터 샤프트(33a) -> 제1 기어(34a) -> 유성 기어(34) -> 제2 기어(35) -> 제3 기어(42) -> 허브(39) -> 스크류(31) -> 디스크(30) -> 휠 너트(27) -> 휠(26)
이를 자세히 설명하면, 인휠 모터(33)로부터 발생된 회전 동력은 인휠 모터 샤프트(33a)를 통하여 제1 기어(34a)로 전달된다. 여기서, 인휠 모터 샤프트(33a)의 끝에 위치한 제1 기어(34a)는 유성 기어(34)의 썬기어 역할을 한다.
유성 기어(34)는 썬기어 역할을 하는 제1 기어(34a)에 의해 회전력이 발생되며, 인휠 모터(33)에 고정된 링기어(34b)에 의해 지지되며, 1단 감속을 한다. 이 경우에 제1 기어(34a)와의 크기 차로써 감속비를 결정할 수 있다.
상기 유성 기어(34)는 상술한 바와 같이 상기 인휠 모터(33)에 고정된 제1 베어링(34a)에 지지된다.
상기 유성 기어(34)에는 제2 기어(35)가 압입되어 설치되어 있는데, 이는 동력 전달을 위한 역할을 한다.
상기 제2 기어(35)에는 제3 기어(42)가 연접되어 설치되어 있는데, 이는 동력 전달을 위한 역할을 하며, 두 번째 감속을 한다. 이 경우에 유성기어(17)와의 크기 차로써 감속비를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 제2 기어(35)는 하우징(45)에 배치되는 스러스트 베어링(45a)에 의해 고정된다.
상기 제2 기어(35)로부터 동력을 전달받은 제3 기어(42)는 스플라인 조립부(42a), 로킹 와샤(43) 및 로크 너트(44)를 통해 허브(39)에 체결되며 동력을 전달한다. 상기 허브(39)는 하우징(45)의 내부에 위치한 휠 베어링(40)에 의해 회전을 하게 된다.
이와 같이, 상기 인휠 모터(33)의 동력이 상기 허브(39)까지 전달되어, 상기 허브(39)가 회전을 하게 되면, 허브(39)에 연결되어 있는 휠(26)이 회전하게 되고, 휠(26)과 연결되어 있는 바퀴(도시되지 않음)가 회전을 하게 됨으로써 주행이 이루어진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
24; 기어 조립체 25; 허브 조립체
33; 인휠 모터

Claims (10)

  1. 휠 중심축을 기준으로 상단에 위치하며, 상기 휠 중심축과 일정한 각을 두고 떨어져 있는 인휠 모터;
    상기 인휠 모터에 일체형으로 설치되는 인휠 모터 샤프트;
    상기 인휠 모터 샤프트의 단부에 설치되는 제1 기어;
    상기 제1 기어와 연결되어 있으며 1단 감속역할을 하는 유성 기어;
    상기 유성 기어에 압입 고정된 제2 기어;
    상기 제2 기어와 연결되어 있으며 2단 감속역할을 하는 제3 기어;
    상기 제1 기어, 유성 기어, 제2 기어 및 제3 기어를 보호하고, 상기 인휠 모터에 직접 체결된 하우징;
    후면부 일부가 상기 하우징 내의 상기 제3 기어에 체결된 허브;
    상기 허브의 전면부에 설치되는 디스크; 및
    상기 허브의 전면부에 설치되는 휠을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기어와 상기 인휠 모터 샤프트 사이에는 제1 베어링이 배치되며,
    상기 유성 기어와 상기 인휠 모터 사이에는 제2 베어링이 배치되며,
    상기 제2 기어와 상기 하우징 사이에는 스러스터 베어링이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 상기 제2 기어에 압입 설치되고,
    상기 제2 베어링은 상기 인휠 모터에 압입 설치되고,
    상기 스러스터 베어링은 상기 하우징에 형성된 스러스터 베어링 홈에 안착 되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 베어링은 상기 인휠 모터 샤프트에 슬라이딩 조립되어, 스냅링으로 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 허브 사이에는 휠 베어링이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 휠 베어링은 상기 하우징에 압입되어 테이퍼 스냅링으로 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 기어와 상기 허브의 후면부는 스플라인 조립으로 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제3 기어를 관통한 상기 허브의 후면부에는 로킹 와샤와 로크 너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 허브의 후면부는 톱니 형상인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 인휠 모터와 상기 하우징은 볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치.
KR1020130052079A 2013-05-08 2013-05-08 전기 자동차용 인휠 모터가 설치된 휠 어셈블리 장치 KR101473561B1 (ko)

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