KR20230140062A

KR20230140062A - 유니버설 휠 구동 시스템

Info

Publication number: KR20230140062A
Application number: KR1020220038688A
Authority: KR
Inventors: 박종술; 이형준; 박종찬; 공진형
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2023-10-06
Also published as: US11639101B1; KR102674559B1

Abstract

본 발명은 차체에 장착된 동력원으로부터 동력을 전달받도록 설치된 선기어; 상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치되고 휠이 동심축으로 연결된 링기어; 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열; 상기 기어열을 구성하며, 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언의 회전축 위치를 상기 링기어의 회전축 위치에 대하여 일정하게 지지하는 캐리어; 상기 선기어에 대한 상기 링기어 및 캐리어의 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록 설치되는 다수의 현가모듈을 포함하여 구성된다.

Description

유니버설 휠 구동 시스템{UNIVERSAL WHEEL DRIVING SYSTEM}

본 발명은 모터 등과 같은 회전 동력원으로부터 동력을 입력 받아 변속된 회전력을 지면에 접촉하는 휠로 출력하는 구동 시스템에 관한 기술이다.

차량의 구동 시스템은 엔진이나 모터 등과 같은 회전 동력원의 동력을 휠로 전달하여 차량의 구동이 이루어지도록 한다.

최근 모터를 직접 구동륜에 설치하는 인휠모터 방식의 구동 시스템 등이 제시되고 있으나, 인휠모터 구동 시스템은 모터의 내구성 문제, Unsprung Mass 증가에 따른 승차감 문제 등으로 널리 사용되지 못하고 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

1020140062538

A

본 발명은 모터 등과 같은 회전 동력원으로부터 동력을 입력 받아 변속된 회전력을 출력하는 구동 시스템으로서, 입력되는 동력을 적절히 감속하여 차량의 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있고, 모터 등과 같은 동력원을 가혹한 충격과 진동을 받는 휠로부터 분리하여 설치할 수 있어서, 동력원의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있으며, 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측휠과 우측휠 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있도록 하는 유니버설 휠 구동 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유니버설 휠 구동 시스템은,

차체에 장착된 동력원으로부터 동력을 전달받도록 설치된 선기어;

상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치되고 휠이 동심축으로 연결된 링기어;

상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열;

상기 기어열을 구성하며, 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언의 회전축 위치를 상기 링기어의 회전축 위치에 대하여 일정하게 지지하는 캐리어;

상기 선기어에 대한 상기 링기어 및 캐리어의 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록 설치되는 다수의 현가모듈;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 기어열은 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비될 수 있다.

상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;

상기 제1링크와 제2링크의 연결부에는 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언이 설치될 수 있다.

상기 제2링크에는 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언이 구비되며;

상기 파이널피니언은 상기 선기어와 동일한 잇수를 가질 수 있다.

상기 파이널피니언은 상기 선기어로부터 상기 조인트피니언을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어로 동력을 전달할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 기어열은 상기 선기어의 원주방향을 따라 복수개가 구비될 수 있다.

상기 제1링크와 제2링크에는 상기 선기어로부터 상기 링기어까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치될 수 있다.

상기 기어열을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들은 상기 선기어의 잇수와 동일한 잇수를 가질 수 있다.

상기 선기어로부터 2번째에 위치하는 기어는, 상기 제1링크와 제2링크의 회전축과 동심축으로 설치된 조인트피니언이고;

상기 선기어로부터 4번째에 위치하는 기어는, 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언일 수 있다.

상기 선기어와 조인트피니언에는 상기 제1링크에 회전축이 설치된 제1매개피니언이 치합되고;

상기 조인트피니언과 파이널피니언에는 상기 제2링크에 회전축이 설치된 제2매개피니언이 치합될 수 있다.

상기 기어열은 상기 선기어의 원주방향을 따라 복수개가 구비되고;

상기 기어열들의 각 파이널피니언들은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 상기 캐리어에 지지될 수 있다.

상기 기어열은 적어도 4개 이상의 기어가 연속적으로 치합되어 구성되며;

상기 기어들의 회전축들은 연속적으로 연결되는 상기 복수의 링크들에 각각 회전 가능하도록 지지될 수 있다.

상기 기어열은, 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 선기어와 링기어의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성될 수 있다.

상기 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언은, 상기 선기어에 대해 공전이 구속되고 자전만 허용되도록 상기 캐리어에 지지될 수 있다.

상기 동력원은 상기 차체에 고정되고;

상기 선기어는 상기 동력원의 회전축에 동심축으로 배치되는 입력축에 의해, 상기 동력원에 연결될 수 있다.

상기 캐리어에는 다수의 파이널피니언이 지지되고;

상기 입력축은 상기 캐리어를 통과하여 상기 선기어에 연결되며;

상기 캐리어에는 상기 입력축과 간섭되지 않도록 하기 위한 공간을 형성하는 공간부가 구비될 수 있다.

상기 현가모듈은 차체에 고정되어 상기 입력축을 지지하되, 상기 입력축의 자유로운 회전을 허용하는 슬리브와 상기 캐리어 사이에 상기 선기어의 반경 방향으로 신축 가능하게 설치될 수 있다.

상기 현가모듈은 상기 슬리브와 캐리어 사이에 병렬적으로 설치되는 쇽업소버와 스프링을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 현가모듈은 적어도 3개 이상이 상기 선기어의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 설치될 수 있다.

상기 현가모듈은 상기 파이널피니언의 회전축과 상기 슬리브의 중심을 연결하는 직선 상에 길게 배치될 수 있다.

상기 차체에 고정되어, 상기 선기어로 동력을 전달하는 입력축을 지지하되, 상기 입력축의 자유로운 회전을 허용하는 슬리브를 더 포함하고;

상기 현가모듈은 상기 링기어와 캐리어가 상기 차체에 대해 상하방향 및 전후방향으로 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록, 상기 슬리브와 상기 캐리어 사이에 설치될 수 있다.

본 발명은 모터 등과 동력원으로부터 입력되는 동력을 적절히 감속하여 차량의 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있고, 모터 등과 같은 동력원을 가혹한 충격과 진동을 받는 휠로부터 분리하여 설치할 수 있어서, 동력원의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있으며, 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측휠과 우측휠 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유니버설 휠 구동 시스템의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 유니버설 휠 구동 시스템을 도 1의 측방에서 관측한 도면,
도 3은 도 1에 대하여 링기어가 상승한 상태를 함께 비교하여 도시한 도면,
도 4는 도 3의 상태를 도 1의 시각으로 비교하여 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 유니버설 휠 구동 시스템의 제2실시예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 유니버설 휠 구동 시스템이 차량에 적용된 것을 설명한 도면이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 유니버설 휠 구동 시스템의 실시예들은 공통적으로, 차체(BD)에 장착된 동력원으로부터 동력을 전달받도록 설치된 선기어(S); 상기 선기어(S)의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어(S)의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치되고 휠(W)이 동심축으로 연결된 링기어(R); 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열(1); 상기 기어열(1)을 구성하며, 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)의 회전축 위치를 상기 링기어(R)의 회전축 위치에 대하여 일정하게 지지하는 캐리어(C); 상기 선기어(S)에 대한 상기 링기어(R) 및 캐리어(C)의 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록 설치되는 다수의 현가모듈(SM)을 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 실시예들은 상기 링기어(R)에 상기 휠(W)이 연결되어 노면에 접하고, 상기 선기어(S)는 상기 차체(BD)에 설치된 동력원으로부터 동력이 입력되도록 연결되고, 상기 캐리어(C)는 상기 현가모듈(SM)을 통해 상기 선기어(S)에 대해 상대운동시 완충 및 댐핑이 이루어질 수 있도록 구성된 것이다.

상기 캐리어(C)는 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)의 회전축 위치를 상기 링기어(R)의 회전축 위치에 대하여 일정하게 지지함에 따라, 상기 링기어(R)의 상대적인 병진 운동을 구속하게 되어, 상기 휠(W)과 링기어(R)가 상기 선기어(S)에 대해 상하로 승강할 때, 상기 링기어(R)와 함께 상하로 승강하게 된다.

상기 선기어(S)는 차체(BD)에 고정된 상기 슬리브(SL)에 의해 지지되는 입력축(IS)에 동심축을 유지하는 상태로 연결되므로, 상기와 같이 선기어(S)에 대해 승강하는 휠(W)과 링기어(R) 및 캐리어(C)는 결국 상기 차체(BD)에 대해 승강하게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들은, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들이 서로 평행한 상태를 유지하면서 상대 변위가 허용되도록 설치되고, 상기 기어열(1)이 상기와 같은 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 변위에도 불구하고 지속적으로 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 동력 전달이 가능한 상태를 유지하도록 하는 것이다.

상기 기어열(1)은 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비된다.

상기 복수의 링크는 상기 선기어(S)의 회전축에 연결되는 제1링크(3)와 상기 제1링크(3)와 연결되는 제2링크(5)로 이루어질 수 있으며, 상기 제1링크(3)와 제2링크(5)에는 상기 선기어(S)로부터 상기 링기어(R)까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치되고, 상기 제1링크(3)와 제2링크(5)의 연결부에는 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언(7)이 설치된다.

상기 제2링크(5)에는 상기 링기어(R)에 치합되는 파이널피니언(9)이 구비되며, 상기 파이널피니언(9)은 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가진다.

따라서, 상기 파이널피니언(9)은 상기 선기어(S)로부터 상기 조인트피니언(7)을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어(R)로 동력을 전달할 수 있게 되며, 상기 선기어(S)와 조인트피니언(7) 및 상기 파이널피니언(9)은 모두 동일한 잇수를 가진다.

상기와 같이, 상기 기어열(1)을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어(S)로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들인, 상기 조인트피니언(7) 및 파이널피니언(9)이 모두 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가져야만, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 위상에 변화가 없이, 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 상대 운동이 가능해지고, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 지속적이고 안정된 동력 전달 상태가 유지될 수 있다.

상기 선기어(S)와 조인트피니언(7)에는 상기 제1링크(3)에 회전축이 설치된 제1매개피니언(11)이 치합되고, 상기 조인트피니언(7)과 파이널피니언(9)에는 상기 제2링크(5)에 회전축이 설치된 제2매개피니언(13)이 치합된 구성이다.

따라서, 상기 선기어(S)로부터의 동력은, 상기 제1매개피니언(11), 조인트피니언(7), 제2매개피니언(13), 및 상기 파이널피니언(9)을 차례로 거쳐 상기 링기어(R)로 전달될 수 있다.

상기 기어열(1)은 도 1 및 도 5의 실시예들과 같이 상기 선기어(S)의 원주방향을 따라 복수개가 구비될 수 있고, 상기 복수개의 기어열(1)의 파이널피니언(9)은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 상기 캐리어(C)에 회전 가능하게 지지된다.

도 1 내지 도 4의 제1실시예의 경우, 3개의 기어열(1)이 상기 선기어(S)의 회전축을 중심으로 축대칭을 이루어 배치된 것이며, 상기 링기어(R)에는 3개의 파이널피니언(9)이 치합된 상태로서, 상기 파이널피니언(9)들의 회전축은 상기 캐리어(C)에 의해 지지되어, 상기 캐리어(C)에 대한 링기어(R)의 회전축 위치를 일정하게 유지하도록 한다.

따라서, 상기 링기어(R)에 연결된 휠(W)의 승강 시, 상기 파이널피니언(9) 및 캐리어(C)도 함께 승강하게 되며, 상기 선기어(S)에 대한 캐리어(C)의 승강은 상기 현가모듈(SM)에 의해 완충 및 댐핑되게 되는 것이다.

이 실시예에서, 상기 현가모듈(SM)은 슬리브(SL)와 캐리어(C) 사이에 설치되며, 상기 슬리브(SL)로부터 하측으로 길게 배치된 것과, 상기 슬리브(SL)로부터 양쪽 상측으로 길게 배치된 것들로 이루어져, 상기 슬리브(SL)에 대한 상기 캐리어(C)의 상대운동을 안정되게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.

특히, 상기 캐리어(C)의 선기어(S) 및 슬리브(SL)에 대한 상하방향의 상대운동 뿐만 아니라 전후방향의 상대운동도 3개 방향으로 배치된 현가모듈(SM)에 의해 완충 및 댐핑되게 된다.

한편, 도 5의 제2실시예의 경우, 상기 제1실시예와 마찬가지로 3개의 기어열(1)이 상기 선기어(S)의 회전축을 중심으로 축대칭을 이루며, 상기 선기어(S)의 원주방향을 따라 이격되어 배치된 구성이며, 역시 3개의 파이널피니언(9)이 상기 링기어(R)에 치합된 상태가 상기 캐리어(C)에 의해 안정되게 유지되도록 구성된 것이다.

다만, 제2실시예는, 상기 현가모듈(SM)이 상기 파이널피니언(9)의 회전축과 상기 슬리브(SL)의 중심을 연결하는 직선 상에 길게 배치된 점이 상이하다.

따라서, 상기 선기어(S)에 대해 상기 링기어(R) 및 캐리어(C)가 상대운동할 때, 상기 선기어(S)와 상기 파이널피니언(9)의 상대운동에 따른 변위에 비례하여 완충작용을 하는 특징을 지닌다.

도 3과 도 4를 참조하면, 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 승강에 대해, 상기 기어열(1)들은 각각 상기 제1링크(3)와 제2링크(5) 사이의 각도가 변화하면서, 상기 제1매개피니언(11)은 상기 선기어(S)에 치합된 상태를 지속적으로 유지하고, 상기 파이널피니언(9)은 상기 링기어(R)에 치합된 상태를 지속적으로 유지하여, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이에 지속적인 동력 전달이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 기어열(1)은, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축들의 상대운동에 대해 그 상대 위상이 일정하게 유지된다는 것은, 도 3에서, 선기어(S)와 링기어(R)의 0도 위치에 각각 표시한 점(PS, PR)들의 회전 방향 위상이 상기 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 상승 또는 하강 시에도 0도 위치를 일정하게 유지하게 되는 것으로 표현될 수 있다.

즉, 선기어(S)와 링기어(R)의 회전축이 동일 평면상에서 서로 병진 운동하는 경우에, 이 병진 운동 자체에 의해서는 상기 선기어(S)와 링기어(R)가 서로 회전하지 않는 것이다.

이것은 도로의 상하 굴곡에 따라 차량의 휠이 상하로 운동하는 경우, 휠과 연결되어 있는 링기어(R)가 상하 운동을 하더라도, 이에 따른 선기어(S)의 추가적인 회전운동이 발생하지 않는 것을 의미하며, 또한 선기어(S)에 연결된 모터의 토크제어를 통해 선기어 토크를 제어하는 것이 용이하고 안정적으로 이루어질 수 있음을 의미한다.

상기와 같이 선기어(S)에 대한 링기어(R)의 승강시에, 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 상대 위상이 일정하게 유지될 수 있도록 하기 위해서는, 상기 기어열(1)을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어(S)로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들인, 상기 조인트피니언(7) 및 파이널피니언(9)이 상기 선기어(S)와 동일한 잇수를 가져야만 하는 것이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 동력원인 모터(M)는 상기 차체(BD)에 고정되고, 상기 선기어(S)는 상기 모터(M)의 회전축(rotational axis)에 동심축으로 배치되는 입력축(input shaft; IS)에 의해 상기 모터(M)에 연결되며, 상기 링기어(R)에는 휠(W)이 연결되고, 상기 캐리어(C)가 선기어(S)에 대해 승강 가능하게 지지된 상태이다.

본 발명은 상기와 같은 상태에서 상기 모터(M)의 동력으로 차량이 주행할 때, 상기 선기어(S)에 대한 휠(W)과 링기어(R) 및 캐리어(C)의 승강 시, 상기 선기어(S)와 링기어(R) 사이의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 하여, 차량의 서징(surging)이나 피칭(pitching)이 방지되면서, 상기 모터(M)로부터 상기 선기어(S)와 기어열(1) 및 링기어(R)를 차례로 통해 상기 휠(W)로 전달되는 동력은 지속적으로 안정되게 전달될 수 있도록 하는 것이다.

참고로, 도 2와 도 4에서 상기 기어열(1)과 현가모듈(SM)은 도 1에서의 상태에 구속되지 않고 보다 용이한 이해를 위해 개념적으로 표시된 것이다.

참고로, 도 6에서 U는 도 2에 표시된 본 발명의 유니버설 휠 구동 시스템에서 상기 모터(M)와 입력축(IS)을 제외한 나머지 구성을 포괄적으로 표현한 것이다.

상기 선기어(S)는 상기 입력축(IS)에 의해 상기 동력원인 모터(M)의 회전축과 동심축으로 연결되고, 그 상태는 차량의 주행 중 지속적으로 유지된다.

즉, 도 2에 예시된 바와 같이 휠(W)과 링기어(R)가 노면의 굴곡에 따라 승강하는 경우에도, 상기 선기어(S)와 입력축(IS)은 차체(BD)에 대해 승강하지 않고 동심축 상태를 지속적으로 유지하는 것이다.

상기 입력축(IS)은 상기 모터(M)로부터 캐리어(C)를 통과하여 상기 선기어(S)에 연결되며; 상기 캐리어(C)에는 상기 입력축(IS)과 간섭되지 않도록 하기 위한 공간을 형성하는 공간부(SC)가 구비된다.

즉, 상기 링기어(R)와 휠(W)의 차체(BD)에 대한 승강에도 상기 모터(M)와 선기어(S)는 차체(BD)에 대해 승강하지 않고 일정한 상태를 유지하므로, 상기 캐리어(C)를 통과하면서 상기 모터(M)와 선기어(S)를 연결하는 입력축(IS)이 상기 캐리어(C)에 간섭되지 않도록 하기 위해, 상기 캐리어(C)에는 상기 공간부(SC)가 구비되는 것이다.

상기 공간부(SC)는 도시된 바와 같이 상기 캐리어(C)에 홀을 형성하는 상태로 구비될 수도 있고, 홈을 형성하는 상태로 구비될 수도 있을 것이다.

본 발명 실시예들에서 상기 현가모듈(SM)은 적어도 3개 이상이 상기 선기어(S)의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 설치된다.

또한, 상기 현가모듈(SM)은 상기 입력축(IS)을 회전 가능하게 지지하는 슬리브(SL)와 상기 캐리어(C) 사이에 상기 선기어(S)의 반경 방향으로 신축 가능하게 설치된다.

즉, 상기 슬리브(SL)는 상기 차체(BD)에 고정되어, 상기 입력축(IS)을 지지하되, 상기 입력축(IS)의 자유로운 회전을 허용하는 상태로 구비되는 것이다.

상기 현가모듈(SM)은 상기 슬리브(SL)와 캐리어(C) 사이에 병렬적으로 설치되는 쇽업소버(SB)와 스프링(SR)을 포함하여 구성될 수 있다.

실질적으로 상기 현가모듈(SM)은 도 1에 예시된 바와 같이 쇽업소버(SB)와 스프링(SR)이 일체로 구성된 스트럿(STRUT) 등으로 구성될 수 있을 것이다.

상기 캐리어(C)와 링기어(R) 및 휠(W)은 상기와 같이 다수의 현가모듈(SM)들에 의해 슬리브(SL)에 지지되고, 상기 슬리브(SL)는 차체(BD)에 고정되므로, 결과적으로 상기 휠(W)은 상기 현가모듈(SM)을 통해 차량을 노면으로부터 지지하게 되며, 상기 휠(W)로부터 상기 링기어(R)를 통해 상기 캐리어(C)로 입력되는 노면의 충격이나 진동은 상기 현가모듈(SM)에 의해 완충 및 감쇠되어 상기 차체(BD)로 전달되는 것이다.

상기 선기어(S)로 입력되는 상기 모터(M)의 동력은 상기 링기어(R)로 적절히 감속되도록 구성할 수 있으므로, 본 발명에 따른 유니버설 휠 구동 시스템은 차량의 등판 주행 및 가속 주행 성능을 우수하게 확보할 수 있도록 한다.

또한, 도 6에 예시된 바와 같이 모터(M)를 휠(W)의 내부에 설치하지 않고, 가혹한 충격과 진동을 받는 휠(W)의 외부에 분리하여 설치할 수 있으므로, 모터(M)의 내구성을 향상시키고, 차량의 Unsprung Mass 저감으로 우수한 승차감을 확보할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 동력원에 연결되는 선기어(S)에 대해, 휠(W)이 연결된 링기어(R)의 승강이 허용되면서도 일정한 동력 전달이 가능하여, 종래의 등속조인트 등을 사용하지 않고도 휠(W)의 수직방향 움직임에 대응하여 동력원으로부터 연속적인 동력전달이 가능하고, 그에 따라 동력원과 휠(W) 사이의 공간을 축소하여 궁극적으로 좌측 휠(W)과 우측 휠(W) 사이의 공간 활용성이 우수하게 확보될 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

BD; 차체
W; 휠
S; 선기어
R; 링기어
C; 캐리어
SM; 현가모듈
SL; 슬리브
M; 모터
IS; 입력축
SC; 공간부
SB; 쇽업소버
SR; 스프링
1; 기어열
3; 제1링크
5; 제2링크
7; 조인트피니언
9; 파이널피니언
11; 제1매개피니언
13; 제2매개피니언

Claims

차체에 장착된 동력원으로부터 동력을 전달받도록 설치된 선기어;
상기 선기어의 회전 평면과 평행한 회전 평면 상에서, 회전축이 상기 선기어의 회전축에 대해 상대운동 가능하도록 설치되고 휠이 동심축으로 연결된 링기어;
상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동을 허용하며, 상기 선기어와 링기어 사이에 지속적인 동력 전달 상태를 형성하도록 구성된 기어열;
상기 기어열을 구성하며, 상기 링기어에 치합되는 파이널피니언의 회전축 위치를 상기 링기어의 회전축 위치에 대하여 일정하게 지지하는 캐리어;
상기 선기어에 대한 상기 링기어 및 캐리어의 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록 설치되는 다수의 현가모듈;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 기어열은 상기 선기어와 링기어의 회전축들 사이의 상대운동에 따라, 서로 연결된 각도가 변하는 복수의 링크를 통해 구비되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;
상기 제1링크와 제2링크의 연결부에는 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 조인트피니언이 설치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제2링크에는 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언이 구비되며;
상기 파이널피니언은 상기 선기어와 동일한 잇수를 가지는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 파이널피니언은 상기 선기어로부터 상기 조인트피니언을 통하는 일련의 기어들에 의해 상기 링기어로 동력을 전달할 수 있도록 구성된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 기어열은 상기 선기어의 원주방향을 따라 복수개가 구비되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 복수의 링크는 상기 선기어의 회전축에 연결되는 제1링크와 상기 제1링크와 연결되는 제2링크로 이루어지며;
상기 제1링크와 제2링크에는 상기 선기어로부터 상기 링기어까지 동력을 전달할 수 있도록 하는 일련의 기어들의 회전축들이 설치된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 기어열을 구성하는 일련의 기어들 중, 상기 선기어로부터 짝수 번째에 위치하는 기어들은 상기 선기어의 잇수와 동일한 잇수를 가지는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 선기어로부터 2번째에 위치하는 기어는, 상기 제1링크와 제2링크의 회전축과 동심축으로 설치된 조인트피니언이고;
상기 선기어로부터 4번째에 위치하는 기어는, 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언인 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 선기어와 조인트피니언에는 상기 제1링크에 회전축이 설치된 제1매개피니언이 치합되고;
상기 조인트피니언과 파이널피니언에는 상기 제2링크에 회전축이 설치된 제2매개피니언이 치합된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 기어열은 상기 선기어의 원주방향을 따라 복수개가 구비되고;
상기 기어열들의 각 파이널피니언들은 서로의 상대 위치가 일정하게 유지되고 자전만 허용되도록 상기 캐리어에 지지되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 기어열은 적어도 4개 이상의 기어가 연속적으로 치합되어 구성되며;
상기 기어들의 회전축들은 연속적으로 연결되는 상기 복수의 링크들에 각각 회전 가능하도록 지지된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 기어열은, 상기 선기어와 링기어의 회전축들의 상대 운동에 대해, 상기 선기어와 링기어의 상대 위상이 일정하게 유지되도록 구성된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 기어들 중 상기 링기어에 치합되는 상기 파이널피니언은, 상기 선기어에 대해 공전이 구속되고 자전만 허용되도록 상기 캐리어에 지지된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 동력원은 상기 차체에 고정되고;
상기 선기어는 상기 동력원의 회전축에 동심축으로 배치되는 입력축에 의해, 상기 동력원에 연결된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 캐리어에는 다수의 파이널피니언이 지지되고;
상기 입력축은 상기 캐리어를 통과하여 상기 선기어에 연결되며;
상기 캐리어에는 상기 입력축과 간섭되지 않도록 하기 위한 공간을 형성하는 공간부가 구비된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 16에 있어서,
상기 현가모듈은 차체에 고정되어 상기 입력축을 지지하되, 상기 입력축의 자유로운 회전을 허용하는 슬리브와 상기 캐리어 사이에 상기 선기어의 반경 방향으로 신축 가능하게 설치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 현가모듈은 상기 슬리브와 캐리어 사이에 병렬적으로 설치되는 쇽업소버와 스프링을 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 현가모듈은 적어도 3개 이상이 상기 선기어의 원주 방향을 따라 서로 이격되어 설치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 현가모듈은 상기 파이널피니언의 회전축과 상기 슬리브의 중심을 연결하는 직선 상에 길게 배치된 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 차체에 고정되어, 상기 선기어로 동력을 전달하는 입력축을 지지하되, 상기 입력축의 자유로운 회전을 허용하는 슬리브를 더 포함하고;
상기 현가모듈은 상기 링기어와 캐리어가 상기 차체에 대해 상하방향 및 전후방향으로 상대운동시 완충 및 댐핑을 제공하도록, 상기 슬리브와 상기 캐리어 사이에 설치되는 것
을 특징으로 하는 유니버설 휠 구동 시스템.