KR20220055144A

KR20220055144A - 인휠모터 장치

Info

Publication number: KR20220055144A
Application number: KR1020200139315A
Authority: KR
Inventors: 서영택; 김주용; 최지훈; 이광현
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-05-03
Also published as: KR102434902B1

Abstract

본 발명은 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 하우징, 상기 하우징의 내측에 체결되며, 선기어, 유성기어 및 링기어가 내장된 기어박스, 내측 홀을 통해 상기 샤프트가 관통되며, 상기 내측 홀과 상기 샤프트 간에 베어링이 결합된 로터, 상기 로터 내측에 매치되는 마그넷 및 상기 마그넷 내측에 배치된 스테이터를 포함하는 인휠모터 장치로서, 본 발명에 의하면, 인휠모터 장치에 기어박스의 장착이 가능하게 하고, 링기어의 위상 틀어짐을 방지할 수 있다.

Description

인휠모터 장치{IN-WHEEL MOTOR APPARATUS}

본 발명은 차륜에 장착되어, 차륜을 직접 구동시키는 인휠모터에 관한 것이다.

일반적으로 인휠모터는 인휠 구동시스템에서 각 차륜의 휠(wheel)에 장착되는 구동모터로서 각 차륜에 개별적으로 동력을 공급한다.

인휠 구동시스템은 대형의 단일 모터를 사용하는 대신 각 차륜에 소형모터를 개별적으로 장착함에 따라 다른 자동차에 비하여 구동계가 단순하여 실내 공간을 크게 얻을 수 있으며, 차륜의 회전을 직접 제어할 수 있으므로 차동장치와 같은 복잡한 동력전달장치를 생략할 수 있는 장점이 있다.

더욱이 상기와 같이 동력전달장치를 생략할 수 있음에 따라 인휠 구동시스템은 차량의 고효율 및 고성능화를 실현할 수 있게 된다.

즉, 인휠 구동시스템은 각 차륜의 휠에 인휠모터를 직접 장착함으로써 동력의 낭비를 줄여 충분한 구동력을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 차륜 구동시 각 인휠모터 동력분배 및 차륜 제동시 각 인휠모터의 회생제동으로 인해 제동에너지의 회수를 극대화함으로써 차량의 연비를 개선할 수 있다.

종래 인휠 모터의 구조의 단점으로는 링기어를 하우징이나 외륜으로만 동심을 잡아주고 있어서 링기어를 열간 압입 혹은 조립시 위상이 틀어지는 일이 발생하여 소음에 좋지 못한 영향을 발생 시킨다. 또한 기어박스를 사용하지 못하는 인휠모터의 특성상 분해 조립이 어렵고 분해 후 다시 조립 시 성능 저하 및 고장의 우려가 있다.

또한 모터부와 하나의 하우징 안에 속해 있어 소음이나 열을 저감시키기 위한 오일 주입을 하기 힘들어 그리스(Grease)를 주입하게 되며, Grease의 경우 회전 시 산화 혹은 Grease의 일부가 모터의 회전자부에 붙어서 모터 회전에 방해를 주게 되는 경우가 있다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1757317호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 인휠모터 장치에 기어박스의 장착이 가능하게 하고, 링기어의 위상 틀어짐을 방지할 수 있는 인휠모터 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 인휠모터 장치는, 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 하우징, 상기 하우징의 내측에 체결되며, 선기어, 유성기어 및 링기어가 내장된 기어박스, 내측 홀을 통해 상기 샤프트가 관통되며, 상기 내측 홀과 상기 샤프트 간에 베어링이 결합된 로터, 상기 로터 내측에 매치되는 마그넷 및 상기 마그넷 내측에 배치된 스테이터를 포함한다.

그리고, 중앙 홀을 관통하는 상기 샤프트에 고정되며, 외주면에 상기 스테이터가 결합되는 허브를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기어박스는, 기어박스 하우징, 상기 기어박스 하우징 내에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 선기어, 상기 선기어의 외측에 치합된 유성기어, 상기 유성기어에 치합된 링기어 및 원형 단면 형상을 가지며, 형성된 홀을 관통하는 기어핀에 의해 상기 유성기어와 결합되는 캐리어를 포함한다.

그리고, 상기 기어박스는, 상기 캐리어의 외주면과 상기 하우징의 내주면 간에 장착되는 제1 베어링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기어박스 하우징의 내측면 둘레에는 링기어 삽입 홈이 형성되고, 상기 링기어는 상기 링기어 삽입 홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기어박스는, 상기 기어박스 하우징의 일 면을 덮도록 체결되며, 상기 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 커버를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기어박스는, 상기 선기어의 일 측 바디는 상기 커버에 형성된 홀에 삽입되고, 상기 선기어와 상기 커버에 형성된 홀 간에 장착되는 제2 베어링을 더 포함할 수 있다.

나아가, 상기 유성기어와 상기 기어핀 간에 장착되는 제3 베어링을 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 로터에는 상기 내측 홀보다 직경이 큰 외측 홀이 상기 내측 홀과 단차지게 형성되고, 상기 선기어의 일 측 바디는 상기 로터의 외측 홀에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 관점에 의한 인휠 모터는, 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 하우징, 상기 하우징의 내측에 체결되는 기어박스, 내측 홀을 통해 상기 샤프트가 관통되며, 상기 내측 홀과 상기 샤프트 간에 베어링이 결합된 로터, 상기 로터 내측에 매치되는 마그넷 및 상기 마그넷 내측에 배치된 스테이터를 포함하고, 상기 기어박스는, 기어박스 하우징, 상기 기어박스 하우징 내에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 선기어, 상기 선기어의 외측에 치합된 유성기어 및 상기 유성기어에 치합된 링기어를 포함하고, 상기 기어박스 하우징의 내측면 둘레에는 링기어 삽입 홈이 형성되고, 상기 링기어는 상기 링기어 삽입 홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기어 박스는, 원형 단면 형상을 가지며, 형성된 홀을 관통하는 기어핀에 의해 상기 유성기어와 결합되는 캐리어를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기어박스는, 상기 캐리어의 외주면과 상기 하우징의 내주면 간에 장착되는 제1 베어링을 더 포함할 수 있다.

나아가, 상기 기어박스는, 상기 기어박스 하우징의 일 면을 덮도록 체결되며, 상기 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 커버를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 기어박스는, 상기 선기어의 일 측 바디는 상기 커버에 형성된 홀에 삽입되고, 상기 선기어와 상기 커버에 형성된 홀 간에 장착되는 제2 베어링을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유성기어와 상기 기어핀 간에 장착되는 제3 베어링을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 인휠모터 장치에 의하면, 링기어, 유성기어 및 선기어를 하나의 기어박스로 구성하여 인휠모터의 하우징에 장착 가능하게 한다.

그리고, 링기어를 종래의 하우징에 압입하는 형태로 고정하는 방식이 아닌, 기어박스 내에 고정하는 방식에 의해 기어박스의 하우징의 베어링에 의해 링기어의 동심을 고정하고, 기어박스의 하우징과 커버로 위, 아래를 고정하여 흔들림에 의한 위상차를 방지할 수 있다.

또한, 캐리어가 하우징에 장착된 베어링으로 인해 동심을 잡아줌으로써 링기어와 선기어와의 맞물림에서 위상차가 줄어든다.

도 1은 본 발명에 의한 인휠모터 장치의 단면 형상을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 기어박스에 대한 분해도이다.
도 3은 본 발명에 의한 인휠모터 장치의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 인휠모터 장치의 작동 상태를 도시한 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 인휠모터 장치의 단면 형상을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 의한 인휠모터 장치의 분해도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 의한 기어박스에 대한 분해도이다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 인휠모터 장치를 설명하기로 한다.

본 발명은 유성기어, 선기어, 링기어가 내장된 별도의 기어박스를 하우징 내에 장착함으로써, 링기어 및 캐리어의 동심을 잡아주어 흔들림에 의한 위상차가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 인휠모터 장치이다.

즉, 도 1에서 참조되는 바와 같이, 하우징(110) 내에 스테이터(stator), 로터(rotor) 등을 포함하는 모터 어셈블리(motor assembly)와 기어박스(130)가 장착되어, 샤프트(140)를 축으로 회전함으로써 하우징(111) 외경에 장착되는 차륜을 동작시키게 된다.

도 2를 참조하면, 기어박스(130)는 양 면이 개방된 기어박스 하우징(131)과 기어박스 하우징(131)의 일 면을 덮는 커버(138)가 외형을 형성하고, 기어박스 하우징(131)과 커버(138)가 볼트(139)에 의해 체결된다. 하우징(131)과 커버(138)에 의해 내장 부품을 보호하고 이물질 유입을 방지한다.

원형 단면 형상을 가진 캐리어(132)가 기어박스 하우징(131) 내에 개방된 측에 인접하여 배치되며, 캐리어(132)의 외주면과 하우징(131) 내주면 간에 제1 베어링(133-1)이 장착된다.

또한, 제1 베어링(133-1)에 의해 캐리어(132)의 동심이 유지될 수 있으며, 링기어 및 선기어와의 맞물림에서 위상차가 줄어들 수 있다.

그리고, 샤프트(140)가 관통하는 선기어(136, sun gear)와, 이러한 선기어(136)와 링기어(137, ring gear) 간에 3 개의 유성기어(135, planetary gear)가 치합되어 배치된다.

유성기어(135)는 기어핀(134)에 의해 캐리어(132)에 형성된 홀에 결합되고, 각 기어핀(134)에 한 쌍의 스냅링(R)이 결합되어 기어핀(134)을 고정시키며, 각 기어핀(134)과 각 유성기어(135) 간에 제3 베어링(133-3)이 개재된다.

선기어(136)의 일 측 방향으로 연장된 일 측 바디(136-1)는 커버(138)에 형성된 홀에 삽입되고, 제2 베어링(133-2)은 선기어(136)와 커버(138)에 형성된 홀 간에 체결된다.

기어박스(130)는 이와 같이 구성됨으로써, 선기어(136)에 의해 동력 전달 및 감속 또는 토크 증대의 기능을 하게 되고, 샤프트(140)를 축으로 선기어(136)가 회전하면(이를 위해 선기어(136)와 샤프트(140) 간에는 간격이 있을 수 있다), 선기어(136) 외측에 치합된 유성기어(135)가 고정된 캐리어(132)에 의해 해당 위치에서 자전적으로 회전하며, 그에 따라 유성기어(135) 외측에 치합된 링기어(137)가 회전함으로써 기어박스 하우징(131)을 회전시킨다.

그리고, 기어박스 하우징(131)의 내측면 둘레에는 링기어 삽입 홈이 형성되고, 링기어(137)는 기어박스 하우징(131)의 링기어 삽입 홈에 삽입되어 고정되므로, 링기어(137) 회전시 기어박스 하우징(131)이 함께 회전하게 된다.

또한, 도 4에서 참조되는 바와 같이, 링기어(137)는 종래에 인휠모터 하우징에 압입 고정되는 방식이 아닌 링기어 삽입 홈에 삽입 고정된다. 따라서, 이러한 고정 방식과 위/아래에 구비되는 베어링(133-1, 133-2, 133-3)에 의해 링 기어의 위상 틀어짐을 방지할 수가 있게 된다.

다음, 도 3은 전체 인휠모터 장치의 분해도이다.

원통 형상의 하우징(110)의 개방된 일 측에 커버(190)가 커버 결합 볼트(B2)에 의해 체결된다.

인휠모터 하우징(110)의 타 측과 기어박스 하우징(131)의 개방된 일 측에 각각 대응되게 형성된 볼트 홀에 기어박스 결합 볼트(B1)가 삽입되어 기어박스(130)를 인휠모터 하우징(110) 내에 결합시킨다. 그리고, 기어박스(130)의 고정을 위해 스냅링(R)이 추가 결합될 수 있다.

인휠모터 하우징(110)의 타 측에는 샤프트가 관통되는 홀이 형성되며, 그 홀과 샤프트(140) 간에 베어링(121)이 결합됨으로써, 인휠모터 하우징(110)은 샤프트(140)를 축으로 회전 가능하게 된다.

또한, 커버(190)에도 샤프트가 관통되는 홀이 형성되며, 그 홀의 내주면과 샤프트(140)의 외주면 간에 베어링(123)이 결합되고, 커버(190)의 홀 내측면에는 방수를 위한 오일 씰(S)이 삽입될 수 있다.

다음으로, 허브(180)는 중앙 홀을 통해 샤프트(140)가 삽입되어 샤프트(140)와 고정되고, 하면이 개방된 원통형상일 수 있다.

그리고, 스테이터(170)가 원통형의 허브(180)의 외주면에 결합되어 구성된다.

로터(150, rotor)는 원반형으로 마련되며, 중앙부(151)에는 단차에 의해 직경이 다른 이중 홀이 형성되어, 보다 확장된 외측 홀에는 선기어(136)의 일 측 바디(136-1)가 삽입되고, 내측 홀을 통해 샤프트(140)가 관통되며, 샤프트(140)와 내측 홀 간에 베어링(122)이 결합되어 로터(150)가 회전 가능하게 구성된다.

여기서, 선기어(136)의 일 측 바디(136-1)와 로터(150)는 다른 방식으로 결합될 수 있다.

그리고, 외주로부터 원통형으로 기립된 형태의 외측부(152)의 대향되는 양 단에는 자력원인 마그넷(160)이 결합되고, 외측부(150-2)는 스테이터(170)와 이격되어 배치될 수 있다.

그래서, 마그넷(160)과 스테이터(170) 간에 발생하는 전자기력에 의해 로터(150)가 회전하게 된다.

도 4는 본 발명의 인휠모터 장치의 작동 상태를 도시한 것이다.

먼저, 고정된 스테이터(170)에 전류가 인가됨으로써 로터(150)가 샤프트(140)를 축으로 회전하면, 로터(150)와 결합된 선기어(136)가 회전하게 된다.

선기어(136)가 회전됨으로써, 유성기어(135)는 자전하며, 유성기어(135)가 회전함에 따라 유성기어(135)에 치합된 링기어(137)가 샤프트(140)를 축으로 회전하게 된다.

따라서, 링기어(137)의 회전에 의해, 링기어(137)가 고정 결합된 기어박스 하우징(131) 및 인휠모터 하우징(110)이 샤프트(140)를 축으로 회전하여 인휠모터 하우징(110)의 외주면과 결합된 차륜이 회전 동작하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 인휠모터 장치는 전체 하우징 내에 기어박스가 장착되고, 기어박스 내에 링기어가 고정되며, 링기어 상하에 배치되는 베어링과 캐리어의 외주에 결합되는 베어링에 의해서 링기어 및 캐리어가 동심을 유지하여 위상이 틀어지지 않도록 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

110 : 하우징
121, 122, 123 : 베어링
130 : 기어박스
131 : 하우징
132 : 캐리어
133-1, 133-2, 133-3 : 베어링
134 : 기어핀
135 : 유성기어
136 : 선기어 136-1 : 바디
137 : 링기어
138 : 커버
139 : 볼트
140 : 샤프트
150 : 로터
151 : 중앙부 152 : 외측부
160 : 마그넷
170 : 스테이터
180 : 허브
190 : 커버

Claims

샤프트가 관통하는 홀이 형성된 하우징;
상기 하우징의 내측에 체결되며, 선기어, 유성기어 및 링기어가 내장된 기어박스;
내측 홀을 통해 상기 샤프트가 관통되며, 상기 내측 홀과 상기 샤프트 간에 베어링이 결합된 로터;
상기 로터 내측에 매치되는 마그넷; 및
상기 마그넷 내측에 배치된 스테이터를 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 1에 있어서,
중앙 홀을 관통하는 상기 샤프트에 고정되며, 외주면에 상기 스테이터가 결합되는 허브를 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 기어박스는,
기어박스 하우징;
상기 기어박스 하우징 내에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 선기어;
상기 선기어의 외측에 치합된 유성기어;
상기 유성기어에 치합된 링기어; 및
원형 단면 형상을 가지며, 형성된 홀을 관통하는 기어핀에 의해 상기 유성기어와 결합되는 캐리어를 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 캐리어의 외주면과 상기 하우징의 내주면 간에 장착되는 제1 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 기어박스 하우징의 내측면 둘레에는 링기어 삽입 홈이 형성되고, 상기 링기어는 상기 링기어 삽입 홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는,
인휠모터 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 기어박스 하우징의 일 면을 덮도록 체결되며, 상기 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 커버를 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 선기어의 일 측 바디는 상기 커버에 형성된 홀에 삽입되고, 상기 선기어와 상기 커버에 형성된 홀 간에 장착되는 제2 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 유성기어와 상기 기어핀 간에 장착되는 제3 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 로터에는 상기 내측 홀보다 직경이 큰 외측 홀이 상기 내측 홀과 단차지게 형성되고, 상기 선기어의 일 측 바디는 상기 로터의 외측 홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는,
인휠모터 장치.
샤프트가 관통하는 홀이 형성된 하우징;
상기 하우징의 내측에 체결되는 기어박스;
내측 홀을 통해 상기 샤프트가 관통되며, 상기 내측 홀과 상기 샤프트 간에 베어링이 결합된 로터;
상기 로터 내측에 매치되는 마그넷; 및
상기 마그넷 내측에 배치된 스테이터를 포함하고,
상기 기어박스는,
기어박스 하우징;
상기 기어박스 하우징 내에 배치되며, 상기 샤프트가 관통하는 선기어;
상기 선기어의 외측에 치합된 유성기어; 및
상기 유성기어에 치합된 링기어를 포함하고,
상기 기어박스 하우징의 내측면 둘레에는 링기어 삽입 홈이 형성되고, 상기 링기어는 상기 링기어 삽입 홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는,
인휠모터 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 기어 박스는,
원형 단면 형상을 가지며, 형성된 홀을 관통하는 기어핀에 의해 상기 유성기어와 결합되는 캐리어를 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 캐리어의 외주면과 상기 하우징의 내주면 간에 장착되는 제1 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 기어박스 하우징의 일 면을 덮도록 체결되며, 상기 샤프트가 관통하는 홀이 형성된 커버를 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 기어박스는,
상기 선기어의 일 측 바디는 상기 커버에 형성된 홀에 삽입되고, 상기 선기어와 상기 커버에 형성된 홀 간에 장착되는 제2 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.
청구항 14에 있어서,
상기 유성기어와 상기 기어핀 간에 장착되는 제3 베어링을 더 포함하는,
인휠모터 장치.