KR20240004855A - 전기 모터, 유성 기어박스 및 전자기 브레이크를 갖는 구동 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 샤프트를 구동하는 전기 모터; 링 기어를 갖고 적어도 하나의 제1 기어단을 갖는 유성 기어박스로서, 제1 기어단이 적어도 하나의 유성 기어를 갖는, 유성 기어박스; 및 여자 코일을 갖는 전자기 브레이크로서, 전기 모터와 유성 기어박스 사이에 배치된 전자기 브레이크를 포함하는, 구동 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 여자 코일은 링 기어의 리세스에 적어도 부분적으로 수용된다.

Description

전기 모터, 유성 기어박스 및 전자기 브레이크를 갖는 구동 유닛

본 발명은 독립 청구항 1의 전제부에 따른 구동 유닛에 관한 것이다.

일반적인 구동 유닛은 모터 샤프트를 구동하는 전기 모터, 링 기어를 갖는 유성 기어박스로서, 유성 기어박스는 적어도 하나의 제1 기어단을 갖고, 제1 기어단은 적어도 하나의 유성 기어를 갖는, 유성 기어박스, 및 여자 코일(excitation coil)을 갖는 전자기 브레이크로서, 전기 모터와 유성 기어박스 사이에 배치된 전자기 브레이크를 포함한다.

독립 청구항 1의 전제부에 따른 구동 유닛은 예를 들어 CN 102170191에 알려져 있다. 이 문서는 전기 모터, 유성 기어박스 및 전자기 브레이크를 갖는 짧은 축 방향 구조의 구동 유닛을 보여주며, 여기서 유성 기어박스와 브레이크는 서로 앞뒤로 배치되고, 모터 중심에 반경 방향으로 통합되어 있다. 이러한 배치는 구동 유닛의 축 방향 길이를 단축할 수 있게 하지만, 구동 유닛의 더 큰 직경을 필요로 한다. 따라서, 언급된 구성요소를 갖는 훨씬 더 컴팩트한 구동 유닛이 여전히 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 특히 축 방향으로 구동 유닛의 특히 컴팩트한 구조를 허용하는 일반적인 유형의 구동 유닛을 제공하는 것이다.

본 과제는 독립 청구항 1의 특징에 의해 해결된다. 따라서, 여자 코일이 링 기어의 리세스에 적어도 부분적으로 수용되면 본 발명에 따른 구동 유닛이 제공된다.

링 기어의 리세스에 여자 코일을 적어도 부분적으로 수용함으로써, 구동 유닛은 특히 축 방향으로 특히 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 또한, 코일 본체가 필요하지 않으며 이는 구동 유닛이 훨씬 더 컴팩트한 구조를 가질 수 있음을 의미한다. 바람직하게는, 사용되는 유성 기어박스는 가능하다면 단지 1개 또는 2개의 기어단을 가져서 구동 유닛이 축 방향으로 특히 컴팩트한 구조를 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태는 종속 청구항의 주제이다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 여자 코일은 유성 기어의 축 방향 범위가 여자 코일의 축 방향 범위와 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70% 중첩되도록 리세스에 수용된다. 이러한 배치를 통해 구동 유닛은 축 방향으로 매우 컴팩트하게 구성될 수 있으며, 그 이유는 유성 기어가 링 기어와 맞물리는 영역에서 유성 기어의 축 방향 범위와 링 기어의 관련된 축 방향 범위가 여자 코일을 배치하는 데 사용될 수 있기 때문이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 전기 모터를 향하는 여자 코일의 단부면의 축 방향 위치는 전기 모터를 향하는 유성 기어의 단부면의 축 방향 위치에 대응하거나, 전기 모터를 향하는 여자 코일의 단부면의 축 방향 위치는 전기 모터를 향하는 유성 기어의 단부면의 축 방향 위치보다 전기 모터로부터 더 멀리 떨어져 있다. 이것은 또한 구동 유닛의 특히 컴팩트한 구조를 가능하게 하는 데, 이는 여자 코일이 추가 축 방향 설치 공간이 필요하지 않도록 유성 기어박스에 대해 위치되기 때문이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 환형 홈은 링 기어의 리세스를 형성하고, 환형 홈은 전기 모터를 향하는 링 기어의 단부면에서 개방된다. 바람직하게는, 환형 홈과 링 기어는 동축이다. 이러한 방식으로 구성된 링 기어의 리세스는 제조하기가 용이하고 저렴하다. 또한, 여자 코일은 환형 홈에 쉽게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 축 방향에서 볼 때 여자 코일이 리세스에 완전히 수용되도록 여자 코일은 리세스에 수용된다. 이는 구동 유닛의 컴팩트한 구조를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 모터 샤프트는 유성 기어박스의 제1 기어단의 선 기어(sun gear)를 형성한다. 이는 구동 유닛의 간단한 구조를 가능하게 한다. 또한, 임의의 구동부와 같은 추가 구성요소가 필요하지 않아 필요한 설치 공간이 늘어난다. 바람직하게는, 링 기어는 전기 모터의 하우징에 연결된다. 따라서, 링 기어는 고정된 링 기어이다. 이는 또한 구동 유닛의 간단하고 컴팩트한 구조를 가능하게 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 전자기 브레이크는 전기 모터에서 시작하여 축 방향으로 압력 판, 모터 샤프트에 연결되는 브레이크 디스크, 전기자 판, 및 적어도 하나의 바이어싱 수단을 포함하고, 여기서 브레이크는 바이어싱 수단이 전기자 판을 브레이크 디스크에 가압하여 브레이크 디스크가 압력 판으로 가압되는 적용된 상태를 갖고, 브레이크는 여자 코일에서 생성된 전자기력으로 인해 여자 코일이 바이어싱 수단의 힘에 대항하여 전기자 판을 여자 코일 쪽으로 당기는 해제 상태를 갖는다. 이러한 방식으로 구성된 전자기 브레이크는 안전 브레이크로서 바람직한 방식으로 사용될 수 있는 데, 그 이유는 브레이크가 여자 코일을 통해 더 이상 전류가 흐르지 않는 즉시 적용된 상태로 전환되기 때문이다. 또한, 이러한 브레이크는 매우 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는, 바이어싱 수단은 적어도 하나의 압축 스프링이다. 이는 바이어싱 수단을 추가로 소수의 구성요소 또는 단 하나의 구성요소만을 필요로 하는 상대적으로 저렴한 구성요소로 만들어서 매우 컴팩트하게 구성될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 전기자 판의 축 방향 범위는 링 기어의 축 방향 범위의 일부와 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 중첩된다. 그 결과, 구동 유닛은 축 방향으로 더욱 컴팩트하게 구성될 수 있다. 바람직하게는, 전기자 판은 원형 개구를 갖고, 링 기어와 동축으로 구성된다. 따라서, 예를 들어, 링 기어의 돌출부는 원형 개구에 놓여 유성 기어의 커버 또는 밀봉부를 유지할 수 있다.

바람직하게는, 전기자 판은 링 기어에 대해 회전 불가능하게 유지된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 전기 모터의 중간 판, 특히 모터 플랜지는 압력 판을 형성한다. 그 결과, 구동 유닛은 특히 컴팩트한 방식으로 구성될 수 있다. 무엇보다도, 추가 압력 판이 필요하지 않으며 하나의 구성요소가 필요하지 않다.

본 발명의 추가 바람직한 실시형태에 따르면, 브레이크 디스크는 모터 샤프트의 모터 피니언에 직접 연결된다. 바람직하게는, 브레이크 디스크가 형상 맞춤 방식으로 연결되는 모터 피니언은 동시에 유성 기어박스의 제1 기어단의 선 기어를 형성한다. 따라서, 브레이크 디스크와 모터 샤프트 사이에 추가 구동부가 필요하지 않으며, 브레이크와 구동 유닛은 적은 구성요소로 매우 컴팩트하게 구성될 수 있다.

본 발명의 추가 바람직한 실시형태에 따르면, 바이어싱 수단은 링 기어의 리세스에 위치된다. 이는 또한 구동 유닛의 보다 컴팩트한 구조를 가능하게 한다. 바람직하게는, 브레이크가 해제된 상태에서 전기자 판은 브레이크 디스크를 향하는 링 기어의 단부면에 접해 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 전기 모터를 향하는 링 기어 단부면의 접촉 표면과, 브레이크 디스크를 향하는 압력 판의 표면 사이에 스페이서가 배치된다. 따라서, 압력 판과 링 기어 사이의 축 방향 거리를 정밀하게 고정할 수 있다. 이를 통해 브레이크의 제동 효과를 정확하게 설정할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 구동 유닛은 휠 구동 유닛이다. 안전 브레이크로 전자기 브레이크를 갖는 매우 컴팩트한 구동 유닛은 바람직한 휠 구동부에 적합하다.

본 발명은 도면을 참조하여 아래에서 보다 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 구동 시스템의 일 실시형태의 길이 방향 단면도이고, 명료함을 위해 전기 모터는 단면으로 도시되지 않았다.
도 2는 본 발명에 따른 구동 시스템의 실시형태의 길이 방향 단면 상세도이다.

이후 설명에서 동일한 부분은 동일한 참조 부호로 표시된다. 도면에 관련 도면 설명에서 상세히 다루지 않은 참조 부호가 포함되어 있는 경우 이전 또는 후속 도면 설명을 참조하면 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 구동 시스템(1)의 일 실시형태의 길이 방향 단면을 도시한다. 명료함을 위해 전기 모터는 도 1의 단면으로 도시되어 있지 않다. 도 2는 길이 방향 단면의 상세만을 도시한다. 도 2의 길이 방향 단면은 도 1의 길이 방향 단면과 일치하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 단면 평면은 구동 시스템(1)의 축에 대해 소정의 각도만큼 회전된 것이다.

본 발명에 따른 구동 유닛(1)은 모터 샤프트(3)를 구동하는 전기 모터(2)를 갖는다. 유성 기어박스(4)는 모터 샤프트(3)의 모터 피니언(15)에 연결되고, 모터 샤프트(3)는 유성 기어박스(4)의 선 기어를 형성하고, 유성 기어박스(4)는 또한 유성 기어(7)와 하나의 링 기어(5)를 갖는다. 유성 기어박스(4)는 2단 유성 기어박스로 구성된다. 전자기 브레이크는 전기 모터(2)와 유성 기어박스(4) 사이에 배치된다. 전자기 브레이크의 구성요소는 여자 코일(8), 압축 스프링(13) 형태의 바이어싱 수단, 전기자 판(9), 브레이크 디스크(10) 및 압력 판(12)이다.

링 기어(5)는 링 기어(5)의 리세스로서 환형 홈(6)을 갖고, 이 홈에는 브레이크의 여자 코일(8)이 수용되고, 전기 모터(2)를 향하는 링 기어(5)의 단부면 쪽에서 개방된다. 이러한 맥락에서, 환형 홈(6)은 축 방향에서 볼 때 여자 코일(8)을 완전히 수용하도록 구성되고, 여기서 여자 코일(8)은 가능한 가장 높은 권선 밀도를 달성하고 이에 의해 설치 공간에 대해 여자 코일(8)에 의해 생성될 수 있는 전자기력을 최대화하기 위해 가능한 한 최대로 환형 홈(6)을 채운다. 여자 코일(8)은 전기 모터(2)를 향하는 단부면이 전기 모터(2)를 향하는 유성 기어(7)의 단부면과 동일한 축 방향 위치를 갖도록 환형 홈(6)에 배치된다.

환형 홈(6)에 더하여, 링 기어(5)는 또한 추가 리세스(14)를 갖고, 추가 리세스는 전기 모터(2)를 향하는 링 기어(5)의 단부면 쪽에서 개방되고, 이 추가 리세스에 압축 스프링(13) 형태의 바이어싱 수단이 안착된다. 도시된 실시형태에서, 이 리세스(14)는 환형 홈(6)의 반경 방향 외부에 배치된다.

전기 모터(2)를 향하는 링 기어(5)의 단부면 옆에는 전기자 판(9)이 배치되고, 이 전기자 판은 링 기어(5)에 회전 불가능하게 장착되지만 구동 유닛(1)의 축 방향으로 이동할 수 있다. 전기자 판(9)은 그 축 방향 범위가 링 기어(5)의 축 방향 범위의 일부와 적어도 부분적으로 중첩되도록 배치된다. 특히, 전기자 판(9)은 환형 디스크로서 구성되고, 유성 기어박스(4)의 커버를 유지하는 링 기어(5)의 돌출부는 환형 디스크/전기자 판(9)의 개구 내로 축 방향으로 연장된다. 한편으로는, 압력 스프링(13)의 압력 힘은 전기자 판(9)에 작용하여, 축 방향으로 전기자 판(9)과 압력 판(12) 사이에 배치된 브레이크 디스크(10) 방향으로 전기자 판(9)을 가압한다. 여자 코일(8)의 전자기력은 여자 코일(8)이 대응하여 통전될 때 압축 스프링(13)의 압축력에 대항하여 작용한다.

브레이크 디스크(10)는 모터 샤프트(3)의 모터 피니언(15)에 직접 연결되고 또한 브레이크 패드(11)를 갖는다. 이제 여자 코일(8)이 더 이상 통전되지 않거나 여자 코일(8)의 전자기력이 압축 스프링(13)의 압축력보다 작기 때문에, 전기자 판(9)이 압축 스프링(13)의 압축력에 의해 브레이크 디스크(10) 또는 브레이크 패드(11)로 가압되면, 브레이크 디스크(10)의 브레이크 패드(11)가 동시에 압력 판(12)으로 가압된다. 따라서 브레이크 디스크(10)는 양측에서 가압되고 브레이크 디스크(10)와 모터 샤프트(3)의 모터 피니언(15) 사이의 형상 맞춤을 통해 전기 모터(2)가 제동된다. 이 상태는 브레이크 적용 상태라고도 지칭된다. 이제 여자 코일(8)이 다시 충분히 통전되면, 여자 코일(8)의 전자기력은 압축 스프링(13)의 압축력에 대항하여 작용하여 전기자 판(9)이 링 기어(5) 방향으로 당겨져 브레이크 디스크(10)가 모터 샤프트(3)에 의해 전기자 판(9)과 압력 판(12) 사이에 다시 회전할 수 있게 된다. 따라서 브레이크는 해제된 상태가 된다.

이러한 상호 작용을 정확히 설정할 수 있기 위해 전기 모터(2)를 향한 링 기어(5)의 단부면과 브레이크 디스크(10)를 향한 압력 판(12)의 단부면 사이에 스페이서(16)가 배치된다. 이는 전기자 판(9)과 브레이크 디스크(10)가 놓이는 축 방향 공간을 형성한다.

도시된 실시형태에서, 압력 판(12)은 또한 전기 모터(2)의 모터 플랜지(12)를 형성한다. 이러한 맥락에서, 모터 플랜지(12)는 스페이서(16)를 이격 부재로 사용하여 링 기어(5)에 조여진다. 따라서 링 기어(5)는 고정된 링 기어이다. 나사와 스페이서(16)는 전기자 판(9)의 반경 방향 홈을 위한 가이드 역할을 할 수 있으며, 이에 의해 전기자 판은 회전 불가능하지만 축 방향으로 이동할 수 있도록 장착된다.

한편으로는 별도의 압력 판이 사용되지 않고, 다른 한편으로는 여자 코일(8)과 전기자 판(9)이 대부분 부분적으로 링 기어(5)의 축 방향 범위와 축 방향 범위에서 중첩된다는 사실로 인해, 구동 유닛(1)은 축 방향으로 특히 컴팩트한 구조를 갖는다. 이를 위해 별도의 코일 홀더나 별도의 압력 판과 같은 구성요소를 생략할 수 있으므로 비용과 무게가 모두 절약된다.

바람직한 방식으로, 이러한 구동 유닛(1)은 휠 구동부로서 사용될 수 있다.

1: 구동 유닛 2: 전기 모터
3: 모터 샤프트 4: 유성 기어박스
5: 링 기어 6: 환형 홈
7: 유성 기어 8: 여자 코일
9: 전기자 판 10: 브레이크 디스크
11: 브레이크 패드 12: 압력 판/모터 플랜지
13: 압축 스프링 14: 리세스
15: 모터 피니언 16: 스페이서

Claims (14)

1. 구동 유닛(1)으로서,
   - 모터 샤프트(3)를 구동하는 전기 모터(2),
   - 링 기어(5)를 갖는 유성 기어박스(4)로서, 상기 유성 기어박스(4)는 적어도 하나의 제1 기어단을 갖고, 상기 제1 기어단은 적어도 하나의 유성 기어를 갖는, 상기 유성 기어박스(4), 및
   - 여자 코일(8)을 갖는 전자기 브레이크로서, 상기 전자기 브레이크는 상기 전기 모터(2)와 상기 유성 기어(4) 사이에 배치되고 상기 모터 샤프트(3)를 제동하도록 구성된, 상기 전자기 브레이크
   를 포함하되,
   상기 여자 코일(8)은 상기 링 기어(5)의 리세스에 적어도 부분적으로 수용되는 것을 특징으로 하는, 구동 유닛(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 여자 코일(8)은 상기 유성 기어(7)의 축 방향 범위가 상기 여자 코일(8)의 축 방향 범위와 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70% 중첩되도록 상기 리세스에 수용되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전기 모터(2)를 향하는 여자 코일(8)의 단부 면의 축 방향 위치는 상기 전기 모터(2)를 향하는 유성 기어(7)의 단부 면의 축 방향 위치에 대응하거나, 또는 상기 전기 모터(2)를 향하는 여자 코일(8)의 단부 면의 축 방향 위치는 상기 전기 모터(2)를 향하는 유성 기어(7)의 단부 면의 축 방향 위치보다 상기 전기 모터(2)로부터 더 멀리 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 홈(6)은 상기 링 기어(5)의 리세스를 형성하고, 상기 환형 홈(6)은 상기 전기 모터(2)를 향하는 링 기어(5)의 단부 면에서 개방되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여자 코일(8)은 축 방향에서 볼 때 상기 여자 코일(8)이 상기 리세스에 완전히 수용되도록 상기 리세스에 수용되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 샤프트(3)는 상기 유성 기어박스(4)의 제1 기어단의 선 기어를 형성하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자기 브레이크는 상기 전기 모터(2)에서 시작하여 축 방향의 압력 판(12), 상기 모터 샤프트(3)에 연결된 브레이크 디스크(10), 전기자 판(9), 및 적어도 하나의 바이어싱 수단을 포함하고, 상기 브레이크는 상기 바이어싱 수단이 상기 전기자 판(9)을 상기 브레이크 디스크(10)에 가압하여 상기 브레이크 디스크(10)를 상기 압력 판(12)에 가압하는 적용된 상태를 갖고, 상기 브레이크는 상기 여자 코일(8)이 생성한 전자기력으로 인해 상기 바이어싱 수단의 힘에 대항하여 상기 여자 코일(8)이 상기 전기자 판(9)을 상기 여자 코일로 당기는 해제 상태를 갖는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
8. 제7항에 있어서, 상기 전기자 판(9)의 축 방향 범위는 상기 링 기어(5)의 축 방향 범위의 일부와 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 중첩되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 전기자 판(9)은 상기 링 기어(5)에 대해 회전 불가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터(2)의 중간 판, 특히 모터 플랜지(12)가 상기 압력 판(12)을 형성하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이크 디스크(10)는 상기 모터 샤프트(3)의 모터 피니언(15)에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 상기 링 기어(5)의 리세스(14)에 안착되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서(16)는 상기 전기 모터(2)를 향하는 링 기어(5)의 단부면의 접촉 표면과, 상기 브레이크 디스크(10)를 향하는 압력 판(12)의 표면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛(1)은 휠 구동부인 것을 특징으로 하는 구동 유닛(1).