KR20190065168A - 허브 장치 및 관련 시스템들 - Google Patents

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KR20190065168A
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혹-섬 호라세 루크
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고고로 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 바퀴에 허브 장치 연결을 위한 구조물 및 관련 시스템들에 관한 것이다. 몇몇의 실시예에서, 상기 허브 장치는 (1) 외곽 반지름을 가지는 하우징 어셈블리; 및 (2) 상기 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공되는 장착되는 부분을 포함한다. 상기 장착되는 부분은 바퀴 림에 상기 허브 장치를 결합하도록 구성되는 복수의 결합 구조물들로 형성된다. 상기 장착되는 부분은 상기 외곽 반지름 보다 작은 제1 반지름을 정의한다.

Description

허브 장치 및 관련 시스템들 {HUB APPARATUS AND ASSOCIATED SYSTEMS}
본 발명은 허브 장치 및 관련 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 바퀴에 포함되고 허브 장치를 구동하도록 구성된 허브 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 12월 1일에 제출된 제62/593,854및 2018년 3월 30일에 제출된 제62/650,895의 U.S. 가출원에 대한 우선권 및 이의 이익을 주장하고, 이는 그 전체가 본원에서 참조로 포함된다.
현대의 도시들에서, 개인의 차량에 의지하는 교통이 오염 및 상당한 교통량을 낳을 수 있다. 이런 문제에 하나의 해결책은 사람들을 콤팩트한 디자인, 예를 들어, 허브 장치에 의해 구동되는 바퀴를 가지는 콤팩트한 차량을 이용하도록 부추기는 것이다. 몇몇의 전통적인 허브 장치들은 복잡한 디자인들을 가지고 오직 제한된 바퀴 종류들을 지원한다. 몇몇의 전통적인 허브 장치들은 내구성 및 구조 강성 문제들을 가진다. 그러므로, 개선된 허브 장치들 및 관련 시스템들을 위한 요구가 있다.
본문 내에 포함되어 있음.
본문 내에 포함되어 있음.
도1은 본 발명의 실시예들에 따른 허브 장치를 도시한다.
도2a 및 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 허브 장치를 도시하는 부분 분해도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 실시예에 따른 스포크들 및 와셔들/부싱(bushing)들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 허브 장치를 구비한 바퀴를 도시한다.
도면들은 어쩔 수 없이 축적대로 도시되지 않았다. 예를 들어, 다양한 실시예들의 이해를 향상시키는 것을 돕기 위해 도면들 내의 몇몇 요소들의 치수가 확장되거나 감소될 수 있다. 유사하게, 몇몇의 구성요소들 및/또는 구동들은 몇몇의 실시예들의 목적의 논의를 위하여 단일 블록으로 결합되거나 다른 블록들로 분리될 수 있다. 게다가, 특정 실시예들이 도면 내에서 예시의 방법으로 도시되고 이하에서 자세히 설명되더라도, 당업자는 첨부된 청구항들의 범위내에 떨어지는 수정들, 등가물, 및 대안들을 인식할 것이다.
본 발명은 차량을 구동하도록 구성된 바퀴에 포함되는 허브 장치에 관한 것이다. 허브 장치는, 예를 들어, 외곽 반경 및 하우징 어셈블리의 적어도 한 측면 표면 상에 원주방향으로 제공된 장착부를 가지는 하우징 어셈블리 포함한다. 장착부는 바퀴 림(예를 들어, 스포크들을 통해)에 허브 장치를 결합하도록 구성되는 이의 원주 주변에 복수의 결합 구조들(예를 들어, 개구들)을 갖는 외측으로 연장하는 플랜지로 형성된다. 예를 들어, 스포크의 일 단부는 장착부에 결합되는 반면, 스포크의 다른 단부는 바퀴 림에 결합된다. 장착부는 하우징 어셈블리의 외곽 반경 보다 작은 반경을 가진다. 몇몇의 실시예에서, (하우징 어셈블리의)외곽 반경에 장착부의 반경의 비율은 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 내지 90%, 일 수 있거나 그들 사이의 임의의 적합한 퍼센티지일 수 있다. 스포크를 하우징 어셈블리의 외곽 가장자리가 아닌 장착부와 연결함으로써, 장착부와 접촉하는 스포크의 단부는 하우징 어셈블리의 중심에 가까운 위치에 위치될 수 있고, 이는 구조 강성 및 내구성을 향상시킨다.
몇몇의 실시예에서, 본 발명은 타이어, 바퀴 림, 및 허브 장치를 가지는 바퀴에 관한 것이다. 바퀴는 차량(예를 들어, 자전거, 세발자전거, 스쿠터, 동력 휠체어, 카트, 등)을 구동하기 위해 회전될 수 있다. 바퀴는 바퀴 림에 허브 장치를 결합하도록 구성된 연결 구조를 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 연결 구조는 (1) 복수의 모듈화된 커넥터들(예를 들어, 스포크들 및 와셔들/부싱들) 및 (2) 허브 장치의 표면으로부터 외측으로 연장하는 장착부(예를 들어, 허브 플랜지, 링 구조, 토로이드(toroid) 또는 ”도넛-형상” 구조, 등)를 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 하우징 어셈블리는 서로서로 맞물리는 두개의 하우징 구성요소들을 포함할 수 있다. 과도한, 외부 힘이 두개의 하우징 구성요소들이 연결되는 위치에 적용될 때, 하우징 구성요소들은 풀리거나 심지어 손상될 수 있다. 연결 구조와 함께, 스포크들은 허브 장치의 하우징 어셈블리의 외곽 가장자리에 직접적으로 결합되지 않고, 이에 따라 스포크들로부터의 힘/장력은 하우징 어셈블리에 실질적으로 영향을 끼치지 않는다. 결과적으로, 허브 장치의 구조적 강성은 향상되어, 작동 동안 허브 장치의 안정성이 향상된다.
몇몇의 실시예에서, 허브 장치는 로터 어셈블리, 샤프트, 및 스테이터 어셈블리를 포함한다. 스테이터 어셈블리는 샤프트에 고정되게 결합되고 샤프트는 로터 어셈블리를 통해 연장한다. 로터 어셈블리는 스테이터 어셈블리 및 샤프트에 대해 회전될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 허브 장치는 전기 모터로 고려될 수 있다. 허브 장치의 로터 어셈블리는 차량의 바퀴/림에 결합되고 샤프트는 차량(예를 들어, 프레임과 같은 차량 구조)에 결합된다. 허브 장치는 차량을 움직이는 (또는 차량의 이동을 적어도 수월하게 하는) 인력이 있거나 없이 바퀴를 회전하도록 구성된다.
본 발명의 장점들은 다음을 포함한다, 예를 들어, (1) 허브 장치의 전체적인 구조의 강성 및 강도를 강화시킴; (2) 바퀴로부터의 힘은 장착부(예를 들어, 구형 와셔는 장착부와 스포크들 사이의 접촉 표면 영역을 증가 시키도록, 장착부의 구형 안쪽 표면에 대해 위치될 수 있음) 위로 균일하게 분배될 수 있음; (3) 이는 허브 장치를 림/바퀴에 효율적으로 결합하기 위한 연결 구조를 제공함; 및 (4) 연결 구조는 허브 장치 및 림들/바퀴들의 다양? 종류에 결합을 위한 적합한 다른 크기들/형상들/치수들을 가진 모듈화된 구성요소들을 포함함. 몇몇의 실시예에서, 본 발명은 사용자가 허브 장치를(예를 들어, 도시 또는 산, 포장 도로 또는 자갈 도로, 등에서) 동작하기 위한 위치들/경로들, 허브 장치가 작동할 때의 환경 조건(예를 들어, 온도, 습도, 공기 오염물질, 등), 과 같은, 하나 이상의 요인들에 기반한 연결 구조를 만들 수 있게 한다. 이는 연결 구조의 기대 수명과 신뢰성에 이익이 된다.
본 발명의 다른 측은 (1) 타이어; (2) 타이어를 지지하도록 구성된 림; (3) 외곽 반경을 가지는 하우징 어셈블리; (4) 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공된 제1 장착부; 및 (5) 림에 제1 및 2 장착부들을 결합하도록 구성된 복수의 모듈화된 커넥터들; 을 가지는 바퀴를 포함한다. 장착부는 림에 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 이의 원주 주변에 복수의 연결 구조들(예를 들어, 개구들)로 형성된다. 장착부는 하우징 어셈블리의 외곽 반경 보다 작은 제1 반경을 정의한다. 모듈화된 커넥터들 각각은 개구들 중 대응하는 하나와 협력하도록 위치된다. 모듈화된 커넥터들은 외곽 단부 및 내측 단부를 가진다. 외곽 단부는 림에 결합되고 내측 단부는 장착부의 안쪽 표면에 대해 있도록 구성된다.
몇몇의 실시예에서, 복수의 모듈화된 커넥터들 각각은 스포크 및 와셔/부싱을 가지고, 스포크는 단부(예를 들어, 스포크의 직격이 증가하는 나팔모양 단부)에서 멈춤부로 형성된다. 와셔는 복수의 모듈화된 커넥터의 하나에 맞춰지고, 와셔는 복수의 모듈화된 커넥터들의 하나의 내측 단부에 대해 기댄다. 몇몇의 실시예에서, 복수의 모듈화된 커넥터들 각각은, 결합 구조들 중 하나에 대응하는 것의 안쪽 구형 표면에 위치되도록 구성된, 이의 내측 단부(예를 들어, 허브 장치의 중심에 가까운)에서 구형 멈춤부를 가질 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 결합 구조들은 연결 구조의 특성에 기반하여 다른 형상들일 수 있다. 예를 들어, 허브 장치는 나사들/볼트들/너트들 또는 임의의 다른 적합한 연결 구조들을 구비한 바퀴에 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 측은 (1) 타이어; (2) 타이어를 지지하도록 구성된 림; (3) 외곽 반경을 가지는 하우징 어셈블리; (4) 하우징 어셈블리의 제1 표면 상에 원주방향으로 제공된 제1 장착부; (5) 제1 표면에 대향하는 하우징 어셈블리의 제2 표면 상에 원주방향으로 제공된 제2 장착부; 및 (6) 림에 제1 및 2 장착부들을 결합하도록 구성된 복수의 모듈화된 커넥터들; 가지는 바퀴를 포함한다. 제1 장착부는 림에 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 복수의 제1 개구들로 형성된다. 제1 장착부는 외곽 반경 보다 작은 제1 반경을 정의한다. 제2 장착부는 차량에 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 복수의 제2 개구들로 형성된다. 제2 장착부는 외곽 반경 보다 작은 제2 반경을 정의한다. 몇몇의 실시예에서, 제2 반경은 대개 제1 반경과 동일하다. 몇몇의 실시예에서, 제2 반경은 제1 반경과 다르다. 몇몇의 실시예에서, 외곽 반경에 제1 반경의 비율은 70 퍼센트 보다 작다. 몇몇의 실시예에서, 비율은 30% 부터 90%까지의 범위일 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 허브 장치/어셈블리 등각 투영도이다. 도 1에서 도시된 것 같이, 허브 장치(100)는 하우징(또는 외곽 하우징) 및 다중 모듈화된 커넥터들 또는 스포크들(105)(예를 들어, 스포크(105)의 다른 단부는 바이크의 앞/뒤쪽 바퀴에 결합될 수 있음)을 수용하도록 구성된 장착부(103)를 포함한다. 하우징은 제1 하우징 구성요소(101) 및 제2 하우징 구성요소를 포함한다(도 2a). 하우징은 제1 하우징 구성요소 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 장착부(103)는 허브 플랜지(예를 들어, 원형의, 평평한 측벽을 가지는 구조)이거나 링 구조(예를 들어, 원형의, 곡선의 측벽을 가지는 구조)일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 장착부(103)는 토로이드 구조일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 장착부(103)는 제1 하우징 구성요소(101)의 측벽과 함께 일체로 형성될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 장착부(103)는 제1 하우징 구성요소(101)의 측벽에 견고하게 고정되거나 고정되게 부착될 수 있다.
도 1에 도시된 것 같이, 제1 하우징 구성요소(101)는 외곽 반경(OR)을 정의한다. 외곽 반경은 제1 하우징 구성요소(101)의 중심으로부터 외곽 가장자리(102)까지 연장한다. 장착부(103)는 외곽 반경(OR) 보다 작은 반경(RR)을 가진다. 제1 하우징 구성요소(101)는 측면 개구(예를 들어, 샤프트가 통과하는 경우)로 형성된다. 측면 개구는 내측 가장자리(104)를 정의한다. 도시된 것 같이, 장착부(103)는 중심 개구 외부에 위치된다.
몇몇의 실시예에서, 하우징은 다중 하우징 구성요소들로 조립될 수 있다. 제1 하우징 구성요소(101) 및 제2 하우징 구성요소(201)는 서로에 결합될 수 있고 허브 장치(100)의 구성요소를 수용하도록 내측/안쪽/내부 공간을 함께 형성할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 제1 하우징 구성요소(101)는 측벽(101a) 및 측벽(101a)의 외곽 원주 주변으로 연장하는 외곽 림(101b)을 포함할 수 있다. 외곽 림(101b)은 하우징에서 내부 공간을 정의하는 높이를 가진다. 도시된 것 같이, 외곽 림(101b)은 측벽(101a)의 외곽 가장자리 주변에 원주방향으로 위치된다.
도 1에서 도시된 것 같이, 제1 하우징 구성요소(101)는 이의 중심에서 측면 개구로 형성되고 샤프트(예를 들어, 도 2a의 샤프트(209))가 통과하는 것을 허용한다. 측면 개구는 측면 커버(404)를 수용하도록 구성된다(도 4에 도시됨). 몇몇의 실시예에서, 측면 커버(404)는 샤프트에 고정되게 결합되고 이에 따라 하우징과 함께 회전하지 않는다. 몇몇의 실시예에서, 베어링은 측면 커버와 하우징 사이에 위치될 수 있고, 이는 하우징이 측면 커버(404)(또는 샤프트(209))에 대해 회전할 수 있게 한다. 몇몇의 실시예에서, 오일 실은 하우징과 측면 커버 사이에 위치될 수 있다.
도 1에 도시된 것 같이, 장착부(103)는 측벽(101a)에 결합될 수 있거나 측벽(101a)과 함께 일체로 형성될 수 있다. 장착부(103)는 외측으로 연장한다. 제2 하우징 구성요소(201)(예를 들어, 리드 또는 캡; 도 2a)는 제1 하우징 구성요소(101)의 외곽 림(101b) 아래에 맞추는 구조로 제1 하우징 구성요소(101)의 개구 단부를 에워싼다. 몇몇의 실시예에서, 제2 하우징 구성요소(201)는 그곳에 형성된 삽입 플랜지(2011) 포함할 수 있다. 삽입 플랜지(2011)(또는 립)는 제1 하우징 구성요소(101)에 제2 하우징 구성요소(201)를 결합하도록(예를 들어, 도2b를 참조하여 아래에서 논의된 것 같이, 갭 안으로 삽입되도록) 구성된다. 몇몇의 실시예에서, 삽입 플랜지(2011)는 외곽 림(101b)과 단단히 맞춰지도록 구성된다. 몇몇의 실시예에서, 베어링 또는 오일 실(214)(도 2a)는 제2 하우징 구성요소(201)와 샤프트(209) 사이에 위치될 수 있다. 베어링(214)은 제2 하우징 구성요소(201)와 샤프트(209) 사이의 상대 회전을 용이하게 하도록 구성된다.
도 2a에서 가장 잘 도시된 것 같이, 메인 회로 보드(203), 배터리 어셈블리(205), 및 허브 어셈블리의 중심을 통과하는 축 또는 샤프트(209)에 직접적이거나 간접적으로 고정된 스테이터 어셈블리(207)는 하우징의 안쪽 공간 안으로 맞춰진다. 이러한 실시예에서, 제1 하우징 구성요소(101) 및 제1 하우징 구성요소(101)의 내부 상에 많은 자석들(208)(도 1에 도시되지 않음; 도 2b에서 볼 수 있음)은 로터 어셈블리(222)를 함께 형성한다. 몇몇의 실시예에서, 메인 회로 보드(203) 및 배터리 어셈블리(205)는 스테이터 어셈블리의 부품으로 고려될 수 있다.
도 2b에서 가장 잘 도시된 것 같이, 스테이터 어셈블리(207)는 이의 외곽 원주 주변에 위치된 많은 코일들을 가지는 지지 바퀴/섀시/구조를 포함한다. 지지 바퀴는 배터리 어셈블리(205) 및 허브 장치(200)의 다른 전자 구성요소들은 지지 바퀴의 안쪽 공간 안으로 맞출 수 있도록 중공이다. 배터리 어셈블리(205)에 의해 제공된 전기 전류가 스테이터 어셈블리(207)의 코일들(또는 코일 어셈블리)을 통해 지나갈 때, 자기장은 발생되고 이에 따라 축(R)(또는 샤프트(209))에 대해 로터 어셈블리(222)를 회전하도록 로터 어셈블리의 자석들을 움직인다. 몇몇의 실시예에서, 추가의 배터리 팩은 백업, 보조 동력 공급기로서 허브 장치(100) 외부에 위치될 수 있다. 결과적으로, 하우징 및 스포크들(105)을 통해 하우징에 부착된 바퀴는 또한 스쿠터, 자전거, 또는 세발자전거를 움직이도록 회전될 수 있다.
도시된 실시예에서, 장착부(103) 및 측벽(101a)은 동심으로 위치된다. 장착부(103)는 측벽(101a) 중심점의 주변에 위치된다. 다른 실시예에서, 장착부(103)는 제1 하우징 구성요소(101)의 외곽 가장자리에 더 가깝거나 중심점에 더 가까운 반경을 가질 수 있다. 도시된 것 같이, 장착부(103)는, 개별적으로, 스포크들(105)의 대응하는 하나의 단부를 받도록 구성된 각각의 개구들(107) 복수의 결합 구조를 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 개구(107)는 원형, 계란형, 타원형, 등과 같은 다양한 형상들일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 결합 구조들은 허브 장치를 바퀴에 연결하기 적합한 임의의 구조일수 있다. 몇몇의 실시예에서, 모듈화된 커넥터들은 나사를 포함할 수 있고, 결합 구조는 탭 구멍을 포함할 수 있다.
스포크(105) 각각은 바퀴/림 구조(도 1에 도시되지 않음)에 결합하도록 구성된 외각 단부 및 장착부(103)의 안쪽 원주에 형성된 대응되게 형상된 오목부에 대해 있는 내측, 나팔모양(또는 구형) 단부(109)를 가진다. 일 실시예에서, 구형 와셔/부싱(bushing)(108)은 스포크(105) 위로 맞추고 스포크(105)의 나팔모양 단부에 대해 있는다. 몇몇의 실시예에서, 와셔/부싱(108)은 스포크(105)의 배치된 단부의 프로파일(profile)에 맞추는 그곳에 원뿔형 오목부를 가질 수 있다. 대응되게 형상된 구형 오목부들은 구형 와셔(108)를 받도록 하고 인장 하에 있도록 장착부(103) 내에 형성된다. 몇몇의 실시예에서, 개구들(107)의 각각은 구형 와셔(108)를 받도록 구성된 내부 구형 표면을 포함한다. 몇몇의 실시예에서, 개구들(107)은 인접한 두개의 개구들(107) 사이에 동일한 간격(intervals)들로 장착부(103) 주변에 배열된다. 몇몇의 실시예에서, 개구들(107)의 간격(spacing)은 일정하지 않고, 요구된 스포크들(105)의 레이싱(lacing) 패턴들에 따른다.
추가적으로, 구형 와셔(108)가 다양한 각도에서 스포크(105)가 장착부(103)와 접촉되는 것을 허용하기 때문에, 스포크들(105)이 그들의 단부들에서 허브 플랜지(103)에 단단히 고정되기 때문에 적어도 허브 장치(100)가 작동할 때 (1) 제조 유연성(예를 들어, 맞추기 쉽고 더 높은 허용오차를 가짐)을 향상시키고 (2) 추가적인 내구성을 제공한다. 또한, 힘/인장은 특히 모든 스포크들(105)이 다른 방향/각도들로 연결될 때, 구형 접촉 표면들 때문에 균등하게 분배될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 허브 장치(200) 보여주는 분해도이다. 허브 장치(200)는 제1 하우징 구성요소(101)(이는 측벽(101a) 및 외곽 림(101b)을 가짐) 및 제2 하우징 구성요소(201)를 포함한다. 이의 외곽 표면 상에서, 제1 하우징 구성요소(101)는 다중 스포크들을 통해 바퀴/림 구조에 제1 하우징 구성요소를 결합하도록 구성된 장착부(103)를 포함한다. 이의 내측 표면 상에서, 제2 하우징 구성요소(201)는 다중 돌출부들 또는 (예를 들어, 잠금 장치(예를 들어, 제1 하우징 구성요소(101)를 향하여 이동가능한 스쿠터)와 협력함으로써)상대 회전을 멈추도록 구성된 멈춤 범프들(213)을 포함한다. 다중 돌출부들 또는 멈춤 범프들(213)은 “맞물림부들”로 지칭될 수 있다. 함께, 제1 하우징 구성요소(101) 및 제2 하우징 구성요소(201)는 하우징 어셈블리를 형성한다.
몇몇의 실시예에서, 맞물림부는 오목부(예를 들어, 잠금 장치를 받도록 구성됨), 후크(예를 들어, 잠금 장치를 맞물리도록 구성됨), 및 다른 적합한 구성요소들로 실행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 맞물림부들은 제1 하우징 구성요소(101)의 측벽(101a)의 안쪽 표면, 및/또는 제2 하우징 구성요소(201)의 내부 표면 상에 위치될 수 있다.
도시된 실시예에서, 다중 자석들(208)(도 2b에서 볼 수 있듯이)은 외곽 림(101b)의 내측 표면 상에 원주방향으로 위치되고 이에 따라 제1 하우징 구성요소(101), 제2 하우징 구성요소(201), 및 자석들은 함께 “로터 어셈블리” 또는 이 실시예에서 로터로 행동한다.
메인 회로 보드(203)는, 회로, 로직, 센서들, 와이어, 및/또는 코일에 전류를 적용하거나 하우징을 회전하는 데 필요한 다른 적합한 구성요소들을 제어하는, 하나 이상의 제어기들을 운반하도록 구성된다. 몇몇의 실시예에서, 메인 회로 보드(203)는 차량의 엔진/전기 제어 유닛(ECU)을 운반할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 메인 회로 보드(203)는 허브 장치(200)의 동력 출력을 제어하도록 구성된 동력 전속(PT) 구성요소(미 도시)를 운반할 수 있다. 동력 출력은 로터 어셈블리(그 안에 또는 이의 내측 표면 상에 위치된 자석들을 구비한 하우징)과 스테이터 어셈블리(207) 또는 모터에 의해 확장된 와트들에 의해 사이의 회전의 토크 힘 형상으로 측정될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 메인 회로 보드(203)는 배터리 어셈블리(205)(예를 들어, 세개의-페이즈 교류 전류를 공급하기 위해)로부터의 동력을 관리하도록 구성된 구동 회로를 운반할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 동력 전송 구성요소는 구동 회로의 부분일 수 있다.
배터리 어셈블리(205)는 다중 배터리 팩들을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 메인 회로 보드(203)에 인접하여 측방향으로 위치된 세개의 배터리 팩들을 포함한다. 다른 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 다양한 방식으로 배열된 다른 숫자들의 배터리 팩들의 가질 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 대개 샤프트(209)에 수직인 참조 평면(예를 들어, 이러한 실시예에서, 배터리 팩들의 길이방향은 참조 평면에 놓임)에서 다각형(예들 들어, 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 등)을 형성하도록 위치된 다중 배터리 팩들을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예서, 배터리 팩은 동일한 각도들에서 샤프트(209) 주변에 위치될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배터리 팩들은 배터리 팩들의 크기/형상에 기반하여 배열될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩들은 도 2a에 도시된 방향으로부터 다른 방향들을 가질 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 배터리 관리 시스템(BMS)에 의해 제어되거나 관리될 수 있다. BMS는 배터리의 상태를 모니터하도록 구성된 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, BMS는 메인 회로 보드(203) 상에 위치될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배터리 팩들(및 그곳의 배터리 셀들)은, 다양한 필요들 실제 디자인들에 따라, 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 메인 회로 보드 상에 위치된 하나 이상의 배터리 메모리들에 결합될 수 있고 배터리-관련 정보(예를 들어, 배터리 사용 정보, 배터리 작동 지시들(충전/방전율들 또는 다른 배터리들과 다를 수 있는 다른 지시들과 같은), 배터리 펌웨어, 배터리 상태, 등)를 저장하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배터리 메모리는 또한 차량 정보(예를 들어, 허브 장치(200)에서의 작동 온도, 유지보수 정보, 모델 번호, 일련 번호, 등) 또는 사용자 정보(예를 들어, 구동/라이딩 역사, 습관, 등)를 저장하도록 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배터리 메모리들은 배터리 어셈블리(205)의 배터리 하우징 내에 위치될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 배터리 어셈블리(205)는 허브 장치(200)가 콤팩트한 디자인을 가질 수 있도록 스테이터 어셈블리(207)(의 지지 바퀴) 내에 위치될 수 있다. 스테이터 어셈블리(207) 내에 배터리 어셈블리(205) 위치설정의 이점은, 예를 들어, (1) 스테이터 어셈블리(207)가, 예를 들어, 외부의 충격으로부터 배터리 어셈블리(205)를 보호할 수 있음; 및 (2) 이 배열은 로터 어셈블리의 자석들(208) 및/또는 스테이터 어셈블리(207)의 코일들에 의해 발생된 자기장들의 간섭/영향으로부터 배터리 어셈블리(205)를 적어도 부분적으로 막을 수 있음; 을 포함한다.
축 또는 샤프트(209)는 메인 회로 보드(203), 배터리 어셈블리(205), 및 스테이터 어셈블리(207)에 고정되게 결합될 수 있다. 샤프트(209)는 차량 몸체(예를 들어, 프레임, 섀시, 구조적 부분들, 등)에 결합될 수 있고 이를 지지할 수 있다. 동작 동안, 하우징 및 (허브 플랜지에 결합된 스포크들을 통해)그것에 부착된 바퀴는 차량 몸체를 움직이도록 샤프트(209)에 대해 회전할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 샤프트(209)는 앞쪽 바퀴 구성요소(예를 들어, 앞쪽 바퀴 포크) 또는 뒤쪽 바퀴 구성요소(예를 들어, 뒤쪽 바퀴 프레임)에 결합될 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 허브 장치(200)는 허브 장치(200)를 방수로 만들도록 구성된 하나 이상의 방수 구성요소들(예를 들어, O-링들)을 포함할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 방수 구성요소는 샤프트(209)에 인접한 위치, 허브 장치(200)의 구성요소(예를 들어, 토크 센서)에 인접한 위치, 등과 같은 하나 이상의 위치들에서 위치될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 방수 구성요소는 또한 허브 장치(200)의 전제적인 방수 능력을 향상시키기 위해, 샤프트(209)의 하나 또는 모두의 단부들에서, 제1 하우징 구성요소(101)와 제2 하우징 구성요소(201) 사이, 측면 커버(404)와 제1 하우징 구성요소(101) 사이 및 제2 하우징 구성요소(201), 등에 위치될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 샤프트(209)는 토크 센서를 보호하도록 및/또는 토크 센서의 설치를 가능하게 하도록 구성된 토크 센서 재킷에 결합될 수 있다.
도 2b는 스테이터 어셈블리(207)가 제1 하우징 구성요소(101) 내에 맞춰지는 방법을 도시한다. 도시된 것 같이, 스테이터 어셈블리(207)는 제1 하우징 구성요소(101)의 중심 개구(110)를 통과하는 샤프트(209)에 결합된다(, 도시된 것 같이, X방향으로). 도시된 것 같이, 다중 영구 자석들(208)은 제1 하우징 구성요소(101)의 안쪽 또는 내측 표면 상에 위치된다. 작동 동안, 다중 영구 자석들(208) 및 제1 하우징 구성요소(101)는 스테이터 어셈블리(207)에 대해 회전할 수 있다(제2 하우징 구성요소(201)와 함께, 로터 어셈블리로서).
몇몇의 실시예에서, 자석들(208)은 연결 구조(예를 들어, 금속 링)을 통해 제1 하우징 구성요소(101)에 결합될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 자석들(208)은 제1 하우징 구성요소(101)의 측벽(101a)에 결합될 수 있거나 안에 매립될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 자석들(208)은 제1 하우징 구성요소(101)의 외곽 림(101b)에 결합될 수 있다.
도 2a에 도시된 것 같이, 갭(212)은 자석들(208)의 가장자리와 제1 하우징 구성요소(101) 사이에 형성된다. 갭(212)은 제2 하우징 구성요소(201) 및 제1 하우징 구성요소(101)가 고정되게 결합되도록 제2 하우징 구성요소(201)(도 2b)의 삽입 플랜지(2011)를 받도록 구성된다.
도 3a 및 3b는 스포크(105)의 실시예의 등각 투영도이다. 도 3a 및 3b에서 도시된 것 같이, 스포크(105)는 길쭉한 중심부(111), 스포크(105)의 나팔모양 단부(109)에 위치된 멈춤부(113), 및 중공의, 부분-구형 와셔(115)를 포함한다. 부분-구형 와셔(115)는 스포크(105)의 길쭉한 중심부(111)를 통과할 수 있도록 하는 관통 구멍(117)을 포함한다.
부분-와셔(115)는 관통 구멍(117)의 단부 하나에서 제1 절두된 개구(119)(또는 스포크(105)의 나팔모양 단부의 적어도 일부와 결합하도록 치수가 정해진 테이퍼진 카운터 보어)및 관통 구멍(117)의 다른 단부에서 제2 절두된 개구(121)(또는 카운터 보어)를 포함한다. 도시된 것 같이, 제1 절두된 개구(119)의 직경은 제2 절두된 개구(121)의 직경 보다 크다. 또한 도시된 것 같이, 제1 절두된 개구(119)의 직경은 스포크(105)의 나팔모양 단부(109)의 직경 보다 작다. 따라서, 나팔모양 단부(109)는 스포크(105)가 바퀴에서 견고하게 고정될 때 부분-구형 와셔(115)에서 부분적으로 맞춘다.
몇몇의 실시예에서, 나팔모양 단부(109)의 형상은 나팔모양 단부(109) 및 부분-구형 와셔(115)가 견고하게, 알맞게 결합될 수 있도록 부분-구형 와셔(115)(예를 들어, 제2 절두된 카운터 보어(121)의 형상)의 형상에 대응한다. 나팔모양 단부(109) 대응하는 형상들 및 부분-구형 와셔(115)는 그들사이에 충분한 접촉 표면을 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 충전 헤드(402) 및 허브 장치(200)를 지지하는 차량 프레임(401)의 등각 투영도이다. 도시된 것 같이, 허브 장치(200)의 샤프트(209)는 차량 프레임(401)에 고정되게 결합된다. 측면 커버(404)는 샤프트(209)에 고정되게 결합되고 이에 따라 허브 장치(200)와 함께 회전하지 않는다. 허브 장치(200)는 스포크들(105) 및 장착부(103)를 통해 바퀴(403)에 결합된다. 바퀴(403)는 차량 프레임(401)을 이동하도록 허브 장치(200)에 의해 회전될 수 있다. 바퀴가 회전하지 않을 때, 충전 헤드(402)는 허브 장치에 결합될 수 있고 허브 장치(200)에서 배터리 어셈블리(205)를 충전할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 충전 헤드(402)는 자기력에 의해 허브 장치(200)에 결합될 수 있다. 도시 된 것 같이, 충전 헤드(402)는 와이어(405)를 통해 동력원에 결합될 수 있다.
본 발명은 특정한 예시적인 실시예를 참조하여 서술되었지만, 본 발명이 서술된 실시예에 제한되지 않지만 첨부된 청구항들의 범위 및 사상 내에서 수정 및 변경으로 실행될 수 있음이 인식될 것이다. 따라서, 설명 및 도면들은 제한적인 의미 보다 예시적인 의미로 간주된다.
100 : 허브 장치
101 : 제1 하우징 구성요소
104 : 외곽 가장자리
103 : 장착부
104 : 내측 가장자리
105 : 스포크들
107 : 개구들
108 : 구형 와셔
109 : 나팔모양 단부
115 : 부분-구형 와셔
201 : 제2 하우징 구성요소
203 : 메인 회로 보드
205 : 배터리 어셈블리
207 : 스테이터 어셈블리
208 : 자석들
209 : 샤프트
213 : 멈춤 범프들
222 : 로터 어셈블리
401 : 차량 프레임
402 : 충전 헤드
403 : 바퀴
404 : 측면 커버
405 : 와이어

Claims (20)

  1. 외곽 반경을 가지는 하우징 어셈블리; 및
    상기 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공되는 장착부;
    를 포함하고,
    상기 하우징 어셈블리는,
    제1 하우징 구성요소; 및
    상기 제1 하우징 구성요소와 단단히 맞춰지도록 구성된 제2 하우징 구성요소;
    를 포함하고,
    상기 장착부는 상기 허브 장치를 바퀴 림에 결합하도록 구성된 복수의 결합 구조로 형성되고, 상기 장착부는 상기 외곽 반경 보다 작은 제1 반경을 정의하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.

  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하우징 어셈블리는 상기 허브 장치의 중심에서 샤프트 개구로 형성되고, 상기 샤프트 개구는 상기 허브 장치의 샤프트를 받도록 구성되고, 상기 하우징 어셈블리는 상기 허브 장치의 상기 샤프트에 회전가능 하게 결합하도록 구성되는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 장착부는 상기 하우징 어셈블리와 동심인,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 장착부는 상기 하우징 어셈블리와 일체로 형성된 허브 플랜지를 포함하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 결합 구조들은 상기 장착부 주변에 원주방향으로 형성된 개구들을 포함하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 개구들 각각은 구형 와셔를 받도록 구성된 안쪽 구형 표면 포함하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    두개의 상기 개구들 사이마다 동일한 간격으로 상기 개구들이 인접하는 장착부 주변에 배열되는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외곽 반경에 대한 상기 제1 반경의 비율은 칠십 퍼센트 보다 작은,
    차량 구동을 위한 허브 장치.

  9. 제1 항에 있어서,
    상기 장착부는 제1 장착부이고, 상기 측면 표면의 적어도 하나는 제1 표면이고, 상기 허브 장치는 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 제공되는 제2 장착부를 더 포함하고, 상기 제2 장착부는 상기 제1 반경과 실질적으로 동일한 제2 반경을 가지는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 장착부는 제1 장착부이고, 상기 측면 표면의 적어도 하나는 제1 표면이고, 상기 허브 장치는 제1 표면에 대향하는 제2 표면 상에 제공되는 제2 장착부를 더 포함하고, 상기 제2 장착부는 상기 외곽 반경 보다 작고 제1 반경과는 다른 제2 반경을 가지는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 장착부는 제1 하우징 구성요소에 부착된 토로이드 구조를 포함하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 하우징 구성요소는 측벽 및 외곽 림을 포함하고, 상기 외곽 림은 상기 측벽의 외곽 가장자리 주변에 원주방향으로 위치되고, 상기 제2 하우징 구성요소는 상기 외곽 림과 함께 단단히 맞춰지도록 삽입 플랜지를 가지는 리드를 포함하는,
    차량 구동을 위한 허브 장치.
  13. 타이어;
    상기 타이어를 지지하도록 구성된 림;
    외곽 반경을 가지는 하우징 어셈블리;
    상기 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공된 장착부; 및
    상기 림에 상기 장착부를 결합하도록 구성된 복수의 모듈화된 커넥터들;
    을 포함하고,
    상기 하우징 어셈블리는,
    제1 하우징 구성요소; 및
    제1 하우징 구성요소와 함께 단단히 맞춰지도록 구성된 제2 하우징 구성요소; 를 포함하며,
    , 상기 장착부는 차량에 상기 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 복수의 결합 구조들로 형성되고, 상기 장착부는 상기 외곽 반경 보다 작은 제1 반경을 정의하며,
    상기 모듈화된 커넥터들 각각은 상기 결합 구조들의 대응하는 하나와 협력하도록 위치되고, 모듈화된 커넥터들 각각은 외곽 단부 및 내측 단부를 가지고, 상기 외곽 단부는 상기 림에 결합되고, 상기 내측 단부는 상기 장착부의 안쪽 표면에 대해 있도록 구성되는,
    바퀴.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화된 커넥터들 각각은 스포크를 포함하고, 상기 스포크는 상기 내측 단부에서 멈춤부로 형성되는,
    바퀴.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화된 커넥터들의 각각은 와셔를 더 포함하고, 상기 와셔는 상기 스포크에 맞춰지고, 상기 와셔는 상기 스포크의 상기 멈춤부 및 상기 장착부의 상기 안쪽 표면에 대해 있도록 구성되는,
    바퀴.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 와셔는 구형 와셔이며, 상기 결합 구조들은 개구들이고, 상기 개구들 각각은 상기 구형 와셔를 받도록 구성된 안쪽 구형 표면을 가지는,
    바퀴.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화된 커넥터들의 각각의 상기 내측 단부는 나팔모양 단부를 포함하는,
    바퀴.
  18. 제13 항에 있어서,
    복수의 모듈화된 커넥터들의 각각의 상기 내측 단부는 구형 멈춤부를 포함하고, 상기 결합 구조들은 개구들이고, 상기 개구들 각각은 상기 구형 멈춤부를 받도록 구성된 안쪽 구형 표면을 가지는,
    바퀴.
  19. 타이어;
    상기 타이어를 지지하도록 구성된 림;
    외곽 반경을 가지는 하우징 어셈블리;
    상기 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공된 제1 장착부;
    상기 하우징 어셈블리의 적어도 하나의 측면 표면 상에 원주방향으로 제공된 제2 장착부; 및
    상기 림에 상기 제1 및 제2 장착부들을 결합하도록 구성된 복수의 모듈화된 커넥터들;
    을 포함하고,
    상기 하우징 어셈블리는,
    제1 하우징 구성요소; 및
    제1 하우징 구성요소와 함께 단단히 맞춰지도록 구성된 제2 하우징 구성요소; 를 포함하며,
    , 상기 제1 장착부는 차량에 상기 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 복수의 제1 개구들로 형성되고, 상기 제1 장착부는 상기 외곽 반경 보다 작은 제1 반경을 정의하고,
    , 상기 제2 장착부는 차량에 상기 하우징 어셈블리를 결합하도록 구성된 복수의 제2 개구들로 형성되고, 상기 제2 장착부는 상기 외곽 반경 보다 작은 제2 반경을 정의하며,
    상기 모듈화된 커넥터들 각각은 상기 제1 및2 개구들의 대응하는 하나와 협력하도록 위치되고, 모듈화된 커넥터들 각각은 외곽 단부 및 내측 단부를 가지고, 상기 외곽 단부는 상기 림에 결합되고, 상기 내측 단부는 상기 제1 및 2장착부들의 안쪽 표면에 대해 있도록 구성되는,
    바퀴.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 외곽 반경에 대한 상기 제1 반경의 비율은 칠십 퍼센트 보다 작고 상기 제2 반경은 실질적으로 상기 제1 반경과 동일한,
    바퀴.
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