KR20180068248A - 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 휠 내에 배치되는 인휠 모터를 모터 용량이 최대한 큰 것으로 배치하여, 차량의 출력을 증대시킬 수 있도록 한 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 모터의 구동축을 휠의 중심에 체결되는 감속기어 회전체에 오프셋으로 연결하는 동시에 1단 감속 가능하게 연결하여, 한정된 휠의 내부공간에 기존 대비 큰 용량 및 출력을 갖는 모터를 배치할 수 있도록 한 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치{Power train for vehicle having inwheel motor}

본 발명은 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 휠 내에 배치되는 인휠 모터를 모터 용량이 최대한 큰 것으로 배치하여, 차량의 출력을 증대시킬 수 있도록 한 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치에 관한 것이다.

하이브리드 차량 및 전기자동차 등은 배기가스의 배출이 없는 친환경 차량을 말하며, 주행을 위한 에너지를 공급하는 고전압 배터리와, 고전압 배터리로부터 출력되는 직류 전력(DC)을 교류 전력(AC)으로 변환시키는 인버터와, 인버터로부터의 교류 전력을 공급받아 회전력을 발생시켜 차량의 주행을 도모하는 주행용 모터 등이 필수적으로 탑재되어 있고, 모터의 회전동력이 감속기에 감속된 후 구동축을 통해 휠로 전달되어 차량의 주행이 이루어진다.

최근에는 감속기나 차동기어와 같은 중간 단계의 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있고, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점을 고려하여, 타이어 장착용 휠의 림부내에 모터를 직접 내설하여 모터의 동력이 휠에 직접 전달되도록 한 인휠 모터 모듈이 주목받고 있다.

상기 인휠 모터는 차량의 주행용 휠(타이어가 장착되는 휠) 내측에 장착되는 것으로서, 차축(출력축)에 연결되는 마그네트를 갖는 로터와, 이 로터의 마그네트에 대향하며 로터 외주측에 고정 장착되는 코일을 갖는 스테이터로 구성된다.

또한, 상기 인휠 모터의 출력측 즉, 로터와 차축 간에는 저속주행시의 고토크 및 고속주행시의 고회전에 대응하여 효율적으로 모터를 구동하기 위해서 복수의 변속단을 갖는 변속장치로서 감속장치가 설치된다.

종래 기술로서, 일본 공개특허 제2008-184110호에는 휠 내에 배설되는 모터와, 모터의 회전력을 복수의 감속기를 통해 감속하여 휠에 전달할 수 있도록 한 차륜 구동 장치가 기재되어 있다.

첨부한 도 1을 참조하면, 상기 차륜 구동 장치는 차축 방향에서 제1감속기어(33)와, 제2감속기어(34) 사이에 모터(32)가 배치되고, 모터(32)의 구동축(36)과 각 감속기어(33,34)의 출력축(43,15)이 병렬로 배치된 구조를 갖는다.

그러나, 상기 모터(32)의 구동축(36)과, 두 개의 감속기어(33,34)의 출력축(43,15)이 한정된 공간인 휠의 내부에 집약되며 병렬 배치 구조를 가짐에 따라, 한정된 용량 및 크기를 갖는 모터(32)만을 탑재할 수 밖에 없는 단점이 있다.

다시 말해서, 상기 모터(32)의 구동축(36)과, 두 개의 감속기어(33,34)의 출력축(43,15)이 한정된 공간인 휠의 내부에 병렬 배치되어야 함에 따라, 모터의 외경 및 폭의 증대시 다른 부품과의 간섭으로 인하여 제약될 수 밖에 없고, 결국 도 1에 보듯이 큰 용량의 모터에 비하여 외경(A) 및 폭(B)이 작은 저용량의 모터만을 탑재할 수 밖에 없는 한계가 있다.

일본 공개특허 제2008-184110호(2008.08.14)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터의 구동축을 휠의 중심에 체결되는 감속기어 회전체에 오프셋으로 연결하는 동시에 1단 감속 가능하게 연결하여, 한정된 휠의 내부공간에 기존 대비 큰 용량 및 출력을 갖는 모터를 배치할 수 있도록 한 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 휠의 내부공간에서 앞쪽 중심부에 배치되어, 휠에 동력 전달 가능하게 직접 조립되는 감속기어 회전체; 상기 휠의 내부공간에서 감속기어 회전체의 뒤쪽에 배치되어, 감속기어 회전체와 오프셋을 이루면서 감속기어 회전체에 동력 전달 가능하게 연결되는 모터; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 제공한다.

특히, 상기 모터는 휠의 반경 크기보다 큰 외경을 갖는 구조로 구비되어, 감속기어 회전체에 동력 전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감속기어 회전체는: 휠과 볼트로 조립되는 원판체와; 원판체의 후면 중심에 일체로 형성되어 베어링으로 지지되는 회전축과; 원판체에 비하여 더 큰 직경을 가지면서 회전축의 후단에 일체로 형성되는 내접기어; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감속기어 회전체의 내접기어에는 모터의 구동축에 형성된 피니언이 맞물리는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 휠과 원판체 사이에 브레이크 디스크가 겹쳐져 함께 볼트로 조립되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 모터의 구동축을 휠의 중심에 체결되는 감속기어 회전체에 오프셋으로 연결하여, 한정된 휠의 내부공간에 기존 대비 큰 용량 및 출력을 갖는 모터를 배치할 수 있고, 그에 따라 차량의 출력을 향상시킬 수 있다.

둘째, 감속기어 회전체의 내접기어와 모터의 구동축에 형성된 피니언을 맞물림시킴으로써, 1단 감속만으로도 고감속비 구현이 가능한 잇점이 있다.

셋째, 휠의 내부공간에 하나의 감속기어 회전체와 모터만을 배치함으로써, 기존 대비 부품수를 최소화할 수 있고, 경량화를 실현할 수 있다.

도 1은 종래의 인휠 모터를 갖는 동력전달장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 도시한 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치를 도시한 사시도로서, 각 도면에서 도면부호 100은 휠(wheel)을 지시한다.

본 발명은 한정된 휠의 내부공간에 기존 대비 큰 용량 및 출력을 갖는 모터를 배치하여 차량의 출력을 향상시킬 수 있고, 또한 1단 감속만으로도 고감속비 구현이 가능한 인휠 모터 모듈을 제공하고자 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 상기 휠(100) 내에 인휠 모터 모듈로서, 감속기어 회전체(200) 및 모터(300)가 집약적으로 배치된다.

상기 감속기어 회전체(200)는 휠(100)의 내부공간에서 앞쪽 중심부에 배치되어, 휠(100)에 직접 동력 전달 가능하게 조립되는 구성으로서, 휠(100)의 중심부에 볼트(102)로 매개로 직접 조립되는 원판체(202)와, 원판체(202)의 후면 중심에 일체로 형성되어 베어링(104)으로 지지되는 회전축(204)과, 원판체(202)에 비하여 더 큰 직경을 가지면서 회전축(204)의 후단에 일체로 형성되는 내접기어(206)로 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 감속기어 회전체(200)의 원판체(202)는 그 외주면이 휠(100)의 내면 중심에서 벗어난 외주부에 접촉된 상태에서 볼트(102)로 상호 조립되고, 상기 회전축(204)은 휠(100)의 중심과 동축 방향으로 연장되면서 베어링(104)에 의하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 내접기어(206)는 일종의 링기어 형상으로 원판체(202)의 직경보다 더 큰 직경으로 형성된다.

물론, 상기 내접기어(206)는 기어비 조절을 위하여 그 직경을 더 증가시키거나 감소시킨 것으로 채택할 수 있다.

특히, 상기 모터(300)는 기존의 모터에 비하여 더 큰 용량의 것으로 채택된다.

좀 더 상세하게는, 상기 모터(300)는 기존의 모터에 비하여 외경(A') 및 폭(B')이 더 큰 구조이면서 휠(100)의 반경 크기보다 큰 외경을 갖는 구조로 구비되어, 감속기어 회전체(200)에 동력 전달 가능하게 연결된다.

이때, 상기 모터(300)의 구동축(302)에는 피니언(304)이 형성되어, 상기 감속기어 회전체(200)의 내접기어(206)에 1단 감속 및 동력 전달 가능하게 맞물리게 된다.

이와 같이, 기존에 2단 이상의 감속을 위하여 복수개의 감속기어 및 출력축이 휠 내에 집약적으로 배치되지 않고, 단지 1단 감속을 위하여 하나의 감속기어 회전체(200) 만이 휠(100) 내에 배치됨으로써, 휠의 내부공간에서의 여유공간을 확보할 수 있고, 그에 따라 상기 모터(300)를 기존에 비하여 외경 및 폭이 증대된 큰 용량을 가지는 동시에 휠(100)의 반경 크기보다 큰 외경을 갖는 사양으로 채택하여 휠(100) 내에 용이하게 탑재할 수 있다.

한편, 상기 휠(100)과 원판체(202) 사이에 브레이크 디스크(110)가 겹쳐져 휠(100) 및 원판체(202)와 함께 볼트(102)로 조립된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 인휠 모터를 갖는 동력전달장치에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 모터(300)의 구동축(302)이 회전 구동하면, 구동축(302)에 형성된 피니언(304)이 회전하면서 감속기어 회전체(200)의 내접기어(206)에 동력을 전달하는 동시에 1단 감속이 이루어지게 된다.

이때, 상기 내접기어(206)를 그 직경이 증가 또는 감소된 것으로 채택하여, 1단 감속 기어비를 조절할 수 있다.

연이어, 상기 내접기어(206)가 회전하면, 회전축(204) 및 원판체(202)를 포함하는 전체 감속기어 회전체(200)가 회전을 하게 된다.

최종적으로, 상기 감속기어 회전체(200)의 원판체(202)가 회전함에 따라, 원판체(202)와 볼트(102)로 체결된 휠(100)이 주행을 위하여 회전을 하게 된다.

이상에서 본 바와 같이, 모터(300)의 구동축(302)을 휠(100)의 중심에 체결되는 감속기어 회전체(200)에 오프셋으로 연결하여, 한정된 휠(100)의 내부공간에 기존 대비 큰 용량 및 출력을 갖는 모터를 배치할 수 있고, 그에 따라 차량의 출력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 감속기어 회전체(200)의 내접기어(206)와 모터(300)의 구동축(302)에 형성된 피니언(304) 간의 맞물림으로 1단 감속이 이루어질 수 있고, 1단 감속만으로도 고감속비 구현이 가능하다.

또한, 상기 휠(100)의 한정된 내부공간에 2단 이상의 감속을 위하여 복수개의 감속기어 및 출력축이 휠 내에 집약적으로 배치하던 종래 배치 구조와 달리, 단지 1단 감속을 위하여 하나의 감속기어 회전체(200) 및 모터(300) 만이 휠(100) 내에 배치됨으로써, 기존 대비 부품수를 최소화할 수 있고, 경량화를 실현할 수 있다.

100 : 휠
102 : 볼트
104 : 베어링
110 : 브레이크 디스크
200 : 감속기어 회전체
202 : 원판체
204 : 회전축
206 : 내접기어
300 : 모터
302 : 구동축
304 : 피니언

Claims (5)

1. 휠의 내부공간에서 앞쪽 중심부에 배치되어, 휠에 동력 전달 가능하게 직접 조립되는 감속기어 회전체;
   상기 휠의 내부공간에서 감속기어 회전체의 뒤쪽에 배치되어, 감속기어 회전체와 오프셋을 이루면서 감속기어 회전체에 동력 전달 가능하게 연결되는 모터;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터는 휠의 반경 크기보다 큰 외경을 갖는 구조로 구비되어, 감속기어 회전체에 동력 전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 감속기어 회전체는:
   휠과 볼트로 조립되는 원판체와;
   원판체의 후면 중심에 일체로 형성되어 베어링으로 지지되는 회전축과;
   원판체에 비하여 더 큰 직경을 가지면서 회전축의 후단에 일체로 형성되는 내접기어;
   로 구성된 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 감속기어 회전체의 내접기어에는 모터의 구동축에 형성된 피니언이 맞물리는 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 휠과 원판체 사이에 브레이크 디스크가 겹쳐져 함께 볼트로 조립되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터를 갖는 친환경 차량의 동력전달장치.

Images