KR20240074634A - 동력 전달 장치용 코너 모듈 - Google Patents

Abstract

동력 전달 장치용 코너 모듈이 제공된다. 상기 동력 전달 장치는 차량의 구동을 위한 동력을 발생시키고, 상기 동력을 구동 기어가 장착된 출력축을 통해 출력하며, 축방향 일측으로 연장되는 고정부를 포함하는 동력원; 상기 동력원을 둘러싸는 원통 형상으로 형성되며, 축방향 일면이 개구되고, 상기 구동 기어에 치합되는 피동 기어가 외경부에 구비된 드럼; 상기 드럼의 축방향 일면에 결합되는 드럼 커버; 그리고 타이어가 장착되고, 상기 드럼에 결합하여 드럼과 함께 회전하는 휠 허브를 포함할 수 있다. 상기 코너 모듈은 상기 고정부에 결합하는 너클과, 상기 너클에 상대 움직임이 가능하도록 연결되는 프레임을 포함하는 현가 장치; 그리고 조향력을 생성하고, 상기 조향력을 프레임을 통해 너클에 전달하여 조향을 구현하는 조향 모듈을 포함할 수 있다.

Description

동력 전달 장치용 코너 모듈{CORNER MODULE FOR POWER TRANSMISSION DEVICE}

본 발명은 동력 전달 장치용 코너 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인휠 구동 유닛과 같은 동력 전달 장치를 위한 코너 모듈에 관한 것이다.

최근 강화된 환경 규제 및 연비 규제로 인하여, 하이브리드 차량과 전기 차량과 같은 친환경 차량의 사용이 늘어나고 있다. 친환경 차량은 동력원으로 전기 모터를 포함하며, 전기 모터와 감속기의 배치에 따라 다양한 형태의 친환경 차량이 구현될 수 있다.

친환경 차량의 다양한 동력원 배치 방법 중 하나는 동력원을 휠 허브(wheel hub) 내 또는 휠 허브 근처에 배치하는 휠 구동 장치이다. 종래의 휠 구동 장치는 그 크기가 커서 휠 구동 장치의 일부가 휠 허브의 외부로 돌출되었고, 휠 허브의 외부로 돌출된 휠 구동 장치의 일부는 현가 장치나 제동 장치와 같은 차량의 부품들과 간섭을 일으킬 수 있었다. 이에 따라, 종래의 휠 구동 장치를 차량에 장착하기 위해서는 차체나 샤시의 설계변경이 필요하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 인휠 모터(In-wheel motor) 시스템이 개발되었다. 인휠 모터 시스템은 동력원인 전기 모터와 감속기를 휠 허브 내에 배치하는 시스템이다. 종래의 인휠 모터 시스템에 따르면, 모터와 감속기는 휠 허브 내에 배치되나, 제동 장치, 현가 장치 및/또는 조향 장치는 인휠 모터 시스템과는 별개로 구비되었다. 즉, 제동 장치, 현가 장치 및/또는 조향 장치는 인휠 모터 시스템을 위해 설계되지 않고 일반적인 차량을 위한 설계를 사용하였다. 이에 따라, 인휠 모터 시스템이 실현할 수 있는 장점을 모두 발휘하지 못하였다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 인휠 모터 시스템, 제동 장치, 현가 장치 및/또는 조향 장치를 하나의 모듈로 구성하여 전기 자동차, 자율 주행 차량 및/또는 무인 차량에 적용할 수 있는 동력 전달 장치용 코너 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 실시예는 조향 허브 축과 휠의 중심축을 일치시켜 휠이 360° 회전할 수 있는 코너 모듈을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 동력 전달 장치용 코너 모듈이 제공된다.

상기 동력 전달 장치는 차량의 구동을 위한 동력을 발생시키고, 상기 동력을 구동 기어가 장착된 출력축을 통해 출력하며, 축방향 일측으로 연장되는 고정부를 포함하는 동력원; 상기 동력원을 둘러싸는 원통 형상으로 형성되며, 축방향 일면이 개구되고, 상기 구동 기어에 치합되는 피동 기어가 외경부에 구비된 드럼; 상기 드럼의 축방향 일면에 결합되는 드럼 커버; 그리고 타이어가 장착되고, 상기 드럼에 결합하여 드럼과 함께 회전하는 휠 허브를 포함할 수 있다.

상기 코너 모듈은 상기 고정부에 결합하는 너클과, 상기 너클에 상대 움직임이 가능하도록 연결되는 프레임을 포함하는 현가 장치; 그리고 조향력을 생성하고, 상기 조향력을 프레임을 통해 너클에 전달하여 조향을 구현하는 조향 모듈을 포함할 수 있다.

상기 조향 모듈은 샤시 또는 차체에 고정되는 조향 모듈 하우징; 상기 조향 모듈 하우징에 장착되고, 조향 모터 하우징 내로 연장되는 축을 포함하며, 조향력을 생성하는 조향 모터; 조향 모터의 축에 작동적으로 연결되어 조향 모터의 작동에 의하여 회전하는 조향 허브; 그리고 그 일단은 조향 허브에 연결되며, 그 타단은 프레임에 연결되거나 프레임과 일체로 형성되어 조향 허브의 중심을 통과하는 수직축인 조향 허브 축을 중심으로 회전하며 조향력을 프레임을 통해 너클에 전달하는 조향 암을 포함할 수 있다.

조향 모듈은 조향 허브와 조향 모터 하우징 사이에 배치되는 조향 허브 베어링을 더 포함할 수 있다.

조향 모듈은 조향 모터와 조향 허브 사이에 구비되어 조향 모터의 회전 속도를 감속하는 반면 조향력을 증가시키도록 구성된 조향 감속 기어 세트를 더 포함할 수 있다.

상기 조향 허브 축은 휠의 중심을 통과하는 수직축인 휠의 수직축과 일치할 수 있다.

상기 현가 장치는 상기 너클의 상부와 프레임의 중간부를 연결하는 어퍼 암; 그리고 상기 너클의 하부와 프레임의 하부를 연결하는 로워 암을 더 포함할 수 있다.

상기 현가 장치는 상기 로워 암과 프레임의 상부 사이에 장착되는 댐퍼와 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 댐퍼의 상단은 프레임의 상부에 결합되고, 댐퍼의 하단은 댐퍼 부시를 통해 로워 암의 중간부에 연결될 수 있다.

상기 어퍼 암의 일단은 프레임의 중간부에 어퍼 부시를 통해 연결되고 상기 어퍼 암의 타단은 너클의 상부에 어퍼 조인트를 통해 연결되며, 상기 로워 암의 일단을 프레임의 하부에 로워 부시를 통해 연결되고 상기 로워 암의 타단은 너클의 하부에 로워 조인트를 통해 연결될 수 있다.

상기 동력 전달 장치는 드럼, 드럼 커버, 휠 허브, 출력축 중 적어도 하나의 회전을 멈추도록 구성된 제동 장치를 더 포함할 수 있다.

하나의 양상에서, 상기 제동 장치는 제동 디스크와 한 쌍의 캘리퍼를 포함하는 캘리퍼 타입의 제동 장치이며, 드럼 커버에 장착되어 드럼 커버의 회전을 멈추도록 구성될 수 있다.

상기 코너 모듈은 차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성하도록 구성된 브레이크 액츄에이터; 그리고 상기 브레이크 액츄에이터와 캘리퍼를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터에서 생성된 작동압을 캘리퍼에 공급 가능한 오일 호스를 더 포함할 수 있다.

다른 하나의 양상에서, 상기 제동 장치는 서로 교번하여 배치되는 복수의 마찰 디스크들과 복수의 작동 플레이트들, 작동 피스톤 챔버에 공급되는 작동압에 의하여 복수의 마찰 디스크들과 복수의 작동 플레이트들을 계합시키는 작동 피스톤, 그리고 상기 작동압에 의한 작동력에 대항하는 탄성력을 작동 피스톤에 인가하는 리턴 스프링을 포함하는 습식 다판 디스크 타입의 제동 장치이며, 동력원과 드럼 커버 사이에 장착되어 드럼 커버의 회전을 멈추도록 구성될 수 있다.

상기 코너 모듈은 차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성하도록 구성된 브레이크 액츄에이터; 동력원의 내부에 형성되고, 작동 피스톤 챔버에 유체적으로 연결되어 작동압을 작동 피스톤 챔버에 공급하는 작동 오일 통로; 그리고 상기 브레이크 액츄에이터와 작동 오일 통로를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터에서 생성된 작동압을 작동 오일 통로를 통해 작동 피스톤 챔버에 공급 가능한 오일 호스를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 인휠 모터 시스템, 제동 장치, 현가 장치 및/또는 조향 장치를 컴팩트한 하나의 모듈로 구성함으로써 차량의 실내 공간의 활용성이 향상되고, 원가가 절감되며, 전체 중량이 감소될 수 있다. 특히, 인휠 모터 시스템과 함께 코너 모듈을 자율 주행 차량 및/또는 무인 차량 등에 적용하면 활용 가능한 실내 공간이 대폭 증가할 수 있다.

조향 허브 축과 휠의 수직축을 일치시켜 휠이 360° 회전할 수 있다. 이에 따라, 차량의 회전반경이 감소할 수 있고, 측면 주행, 평행 주행, 360도 회전 등이 가능하여 주행 편의성이 대폭 향상될 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

본 명세서의 실시예들은 유사한 참조 부호들이 동일하거나 또는 기능적으로 유사한 요소를 지칭하는 첨부한 도면들과 연계한 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 4는 도 3의 제동 장치의 확대 단면도이다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축척에 맞추어 도시된 것은 아니고, 본 발명의 기본 원리를 예시하는 다양한 선호되는 특징들의 다소 간략한 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 치수, 방향, 위치, 및 형상을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들이 특정 의도된 응용과 사용 환경에 의해 일부 결정될 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들을 기술하기 위한 목적뿐이고 본 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 분명하게 달리 나타내지 않는 한, 또한 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 명시된 특징들, 정수, 단계들, 작동, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계들, 작동, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "및/또는" 이라는 용어는 연관되어 나열된 하나 이상의 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다. "결합된"이라는 용어는 컴포넌트들이 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 매개 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결되는 두 개의 컴포넌트들 간의 물리적 관계를 표시한다.

"결합 수단" 또는 이와 유사한 용어는 적어도 두 개의 부재를 함께 회전하도록 결합하는 수단을 의미한다. 결합 수단의 예로는, 이에 한정되지 않지만, 볼트, 너트, 용접, 압입, 접착, 스플라인 등일 수 있다.

"작동적으로 연결(operably connected)" 또는 이와 유사한 용어는 적어도 두 개의 부재가 직접적 또는 제3의 부재를 통하여 간접적으로 서로 연결되어 동력을 전달할 수 있는 것을 의미한다. 그러나, 작동적으로 연결된 두 개의 부재는 항상 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전하는 것은 아니다.

여기에서 사용되는 바와 같은 "차량" 또는 "차량의"와 같은 용어 또는 다른 유사한 용어는 일반적으로 스포츠 유틸리티 차량(sports utility vehicles; SUVs)를 포함하는 승용차들, 버스들, 트럭들, 다양한 상업용 차량들, 다양한 보트들 및 배를 포함하는 선박, 기차, 항공기 등을 포함하며, 하이브리드 전기 자동차들, 전기 자동차들, 플러그 인 하이브리드 전기 자동차들, 수소 전력 자동차들 및 다른 대안적인 연료(예를 들어, 석유 이외의 자원들로부터 얻어지는 연료)의 차량들을 포함하는 것으로 이해된다. 여기에서 참조되는 바와 같이, 전기 차량(electric vehicle; EV)은, 그것의 구동력의 일부로서, 충전 가능한 에너지 저장 장치(예를 들어, 하나 이상의 충전 가능한 전기 화학 셀들 또는 다른 타입의 배터리)로부터 얻어진 전기 동력을 가지는 차량이다. EV는 자동차에 한정되는 것이 아니며, 모터사이클, 카트, 스쿠터, 등을 포함할 수 있다. 또한, 하이브리드 차량은 둘 이상의 동력원들, 예를 들어 가솔린 기반 동력원 및 전기 기반 동력원을 갖는 차량(예를 들어, 하이브리드 전기 차량(hybrid electric vehicle; HEV)이다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 현가 장치에 포함된 프레임 및/또는 너클을 통해 인휠 모터 시스템을 조향하도록 함으로써 인휠 모터 시스템, 제동 장치, 현가 장치 및/또는 조향 장치를 컴팩트한 하나의 모듈로 구성할 수 있다. 따라서, 차량의 실내 공간의 활용성이 향상되고, 원가가 절감되며, 전체 중량이 감소될 수 있다.

또한, 조향 허브 축과 휠의 수직축을 일치시켜 휠이 360° 회전할 수 있다. 이에 따라, 차량의 회전반경이 감소할 수 있고, 측면 주행, 평행 주행, 360도 회전 등이 가능하여 주행 편의성이 대폭 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 동력 전달 장치를 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(60)은 휠 내에 장착되어 휠 구동 장치로 기능하는 동력 전달 장치(1)에 적용된다. 상기 동력 전달 장치(1)는 동력원(10), 드럼(20), 드럼 커버(30), 그리고 휠 허브(40)를 포함한다.

동력원(10)은 배터리 등의 전원(도시하지 않음)에 연결되어 차량의 구동을 위한 동력을 발생시킨다. 동력원(10)은, 이에 한정되지 않지만, 자기장을 형성하는 스테이터와, 상기 스테이터에서 발생한 자기장에 의하여 회전하는 로터와, 상기 로터에 고정되어 로터와 함께 회전하는 모터축을 포함하는 전기 모터일 수 있다. 상기 모터축은 출력축(16)에 직접 연결되거나 변속 장치(도시하지 않음) 등을 통해 간접적으로 연결되어 동력원(10)에서 생성한 동력은 출력축(16)을 통해 출력된다. 상기 출력축(16)에는 구동 기어(18)가 장착되어 구동 기어(18)와 출력축(16)은 함께 회전하며 동력원(10)의 동력을 출력한다.

상기 동력원(10)은 일체로 형성된 고정부(12)와 지지부(14)를 포함한다. 고정부(12)는 상기 동력원(10)으로부터 축방향 일측으로 연장되어 드럼(20)과 드럼 커버(30)에 의하여 형성되는 내부 공간 밖으로 연장된다. 상기 내부 공간 밖으로 연장된 고정부(12)는 현가 장치의 너클(62)에 볼트 등의 결합 수단을 통하여 고정적으로 연결된다. 지지부(14)는 상기 동력원(10)으로부터 축방향 타측으로 연장된다. 상기 고정부(12)와 지지부(14)는 차량 주행 시 노면으로부터의 충격이나 급발진, 급제동 시 휠의 충격이 동력원(10)에 직접 전달되는 것을 방지하여 동력원(10)의 내구성을 향상시킨다.

드럼(20)은 동력원(10)이 장착되기 위한 내부 공간을 형성하는 것으로, 상기 동력원(10)을 둘러싸는 대체로 원통 형상으로 형성된다. 상기 드럼(20)은 드럼 원판부(22)와 원통부(28)를 포함한다.

드럼 원판부(22)는 축방향으로 일면에서 대체로 원판 형상으로 형성되며, 제1, 2단차부(24, 26)를 포함한다. 제1단차부(24)는 제2단차부(26)보다 반경 내측에 위치한다. 즉, 드럼 원판부(22)는 휠의 중심을 지나가는 휠의 수평축으로부터 경방향 외측으로 연장되고, 제1단차부(24)에서 축방향 일측으로 연장되며, 다시 경방향 외측으로 연장되고, 제2단차부(26)에서 축방향 일측으로 다시 연장되며, 경방향 외측으로 또 다시 연장되어 전체적으로 원판 형상을 가진다. 상기 제1단차부(24)는 지지부(14)를 경방향으로 마주한다. 상기 제1단차부(24)와 지지부(14) 사이에는 베어링이 배치되어 드럼(20)은 동력원(10)에 대하여 회전 가능하게 배치된다. 드럼 원판부(22)에는 휠 허브(40)와의 결합을 위한 볼트 등의 결합 수단이 일체로 형성되거나 별도로 구비될 수 있다.

상기 드럼 원판부(22)의 외경부 일측면(즉, 드럼 커버(30)를 마주하는 일측면)에는 피동 기어(34)가 구비되어 있다. 상기 피동 기어(34)는 드럼 원판부(22)와 별개로 제작되어 볼트 등의 결합 수단을 통하여 드럼 원판부(22)에 결합되거나, 드럼 원판부(22)와 일체로 형성될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 피동 기어(34)는 스파이럴 베벨 기어 타입의 링 기어로 형성될 수 있다.

상기 피동 기어(34)는 구동 기어(18)에 축방향으로 치합된다. 이에 따라, 드럼(20)은 동력원(10)로부터 동력을 받아 휠의 수평축을 중심으로 회전한다. 피동 기어(34)의 기어치의 개수는 구동 기어(18)의 기어치의 개수보다 많으므로 동력원(10)으로부터 드럼(20)으로 동력이 전달되는 과정에서 그 회전속도가 줄어드는 대신 토크는 증가한다. 즉, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 서로 치합되는 구동 기어(18)와 피동 기어(34)를 통하여 차량의 발진 또는 고속 주행에 필요한 감속비를 얻을 수 있다. 따라서, 간단한 구조의 감속 장치로 인해 소형, 경량의 동력 전달 장치(1)를 구현할 수 있다.

상기 구동 기어(18)와 피동 기어(34)는 한 쌍의 베벨기어, 스파이럴 베벨기어 등일 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 동력 전달 장치(1)는 한 쌍의 기어만으로 필요한 감속비를 얻을 수 있어, 유성기어 및 다단의 감속기를 사용하는 휠 구동 시스템에 비해 높은 동력 전달 효율을 얻을 수 있다.

원통부(28)는 상기 드럼 원판부(22)의 외경단으로부터 축방향 일측으로 연장된다. 이에 따라, 드럼(20) 내에는 동력원(10)이 장착되는 내부 공간이 형성된다.

드럼(20)의 드럼 원판부(22)의 반대면은 개구되어 있으며, 상기 드럼 원판부(22)의 반대면에는 드럼 커버(30)가 결합된다. 상기 드럼 커버(30)는 대체로 원판 형상으로 형성되며 드럼 커버 지지면(32)을 포함한다. 상기 드럼 커버(30)의 외경부는 상기 드럼(20)의 원통부(28)의 일단부에 맞닿아 볼트 등의 결합 수단을 통하여 결합된다.

상기 드럼 커버 지지면(32)은 드럼 커버(30)의 내경면으로부터 축방향 일측으로 연장되어 형성된다. 상기 드럼 커버 지지면(32)은 고정부(12)의 경방향 외측에서 고정부(12)의 적어도 일부를 둘러싸고 있다. 드럼 커버 지지면(32)의 직경은 고정부(12)의 직경보다 크므로, 상기 드럼 커버 지지면(32)은 고정부(12)로부터 이격되어 고정부(12)를 경방향으로 마주한다. 상기 드럼 커버 지지면(32)과 고정부(12) 사이에는 베어링이 배치되어 드럼 커버(30)는 동력원(10)에 대하여 회전 가능하게 배치된다. 즉, 드럼(20)에 결합된 드럼 커버(30) 또한 상기 동력원(10)의 동력에 의하여 휠의 수평축을 중심으로 회전할 수 있다. 또한, 드럼(20)의 제1단차부(24)와 지지부(14) 사이 및 드럼 커버(30)의 드럼 커버 지지면(32)과 고정부(12) 사이에는 각각 베어링이 배치되므로, 동력원(10)은 너클(62)에 고정되는 반면 드럼(20)과 드럼 커버(30)는 너클(62)에 대하여 휠의 수평축을 중심으로 원활하게 회전 가능하다.

상기 드럼 커버(30)에는 제동을 위한 제동 장치(50)가 장착될 수 있다. 상기 제동 장치(50)는 캘리퍼 타입의 제동 장치로, 제동 디스크(52)와, 한 쌍의 캘리퍼(54)를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 제동 장치(50)는 드럼 커버(30)의 일면에 볼트 등의 결합 수단을 통해 장착될 수 있다. 즉, 제동 디스크(52)가 상기 드럼 커버(30)의 일면에 결합 수단 등을 통해 장착되어 드럼 커버(30)와 함께 회전 가능하고, 한 쌍의 캘리퍼(54)는 상기 제동 디스크(52)를 기준으로 양 측에 각각 배치된다. 한 쌍의 캘리퍼(54)는 제동 디스크(52)를 향하여 서로를 향해 이동하여 제동 디스크(52)의 회전을 방해함으로써 제동을 구현한다. 제동 장치(50)의 종류 및 장착 위치는 제1실시예에 한정되지 아니한다. 예를 들어, 제동 장치(50)는 드럼(20), 드럼 커버(30), 휠 허브(40), 출력축(16) 중 어느 하나의 회전을 멈추도록 구성될 수 있다. 또한, 제동 장치(50)는 습식 다판 디스크 타입의 제동 장치일 수 있다(도 3 및 도 4 참고).

휠 허브(40)는 상기 드럼(20)에 작동적으로 연결되어 드럼(20)으로부터 동력을 전달받는다. 휠 허브(40)는 상기 동력에 의하여 휠의 수평축을 중심으로 회전하며, 최종적으로 동력을 출력할 수 있다. 상기 휠 허브(40)는 대체로 원통 형상으로 되어 있으며, 어깨부(42), 결합부(44), 그리고 타이어 장착부(46)를 포함한다. 상기 어깨부(42), 결합부(44), 그리고 타이어 장착부(46)는 일체로 형성될 수 있다.

어깨부(42)는 축방향으로 연장되어 타이어(2)의 폭을 확보할 수 있다. 어깨부(42)는 휠 허브(40)의 축방향 폭을 정의하며, 적어도 동력원(10), 드럼(20), 그리고 드럼 커버(30)는 어깨부(42)에 의하여 정의되는 축방향 폭 내에 대부분 배치될 수 있다. 이에 따라, 휠 허브(40)의 축방향 폭의 외부에 배치되는 동력 전달 장치(1)의 부품들의 개수를 최소화할 수 있고, 그것에 의하여 동력 전달 장치(1)와 차량의 부품 사이의 간섭을 최소화할 수 있다. 상기 어깨부(42)는 드럼(20)의 원통부(28)에 압입될 수 있다.

결합부(44)는 어깨부(42)의 일단부에서 반경 내측으로 연장되며, 드럼(20)의 드럼 원판부(22)에 압입 또는 볼트와 같은 결합 수단을 통해 결합된다.

타이어 장착부(46)는 어깨부(42)의 축방향 양단에서 경방향 외측으로 돌출된다. 상기 타이어 장착부(46)에는 타이어(2)가 장착된다. 상기 타이어(2)는 고무 타이어, 우레탄 바퀴 등일 수 있다.

한편, 하나의 양상에서, 휠 허브(40)가 삭제되고 타이어(2)가 드럼(20)에 직접 장착될 수도 있다.

상기 동력 전달 장치(1)에 적용 가능한 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(60)은 현가 장치(61), 조향 모듈(80), 그리고 조향 암(90)을 포함한다.

상기 현가 장치(61)는 상기 동력 전달 장치(1)와 차체(예를 들어, 샤시(83) 등)를 연결하여 차체의 중량을 지지함과 동시에 휠의 상하 진동을 완화하도록 구성된다. 상기 현가 장치(61)는 너클(62), 프레임(70), 어퍼 암(100), 로워 암(110), 댐퍼(92), 그리고 댐퍼(94)을 포함한다.

너클(62)은 상기 고정부(12)의 일면에 볼트 등의 결합 수단을 통해 결합되어 동력원(10), 특히 동력원 하우징(11)과 함께 움직이도록 되어 있다. 상기 너클(62)의 상부(64)는 어퍼 암(100)을 통해 프레임(70)의 중간부에 연결되고, 너클(62)의 하부(66)는 로워 암(110)을 통해 프레임(70)의 하부에 연결된다.

프레임(70)은 상기 어퍼 암(100)과 로워 암(110)을 통해 상기 너클(62)에 상대 움직임이 가능하도록 연결되고, 프레임(70)의 상부는 볼트 등의 결합 수단을 통해 조향 암(90)에 결합되거나 조향 암(90)과 일체로 형성되어 조향 암(90)과 함께 움직인다.

어퍼 암(100)과 로워 암(110)은 프레임(70)과 너클(62)의 상대 움직임이 가능하도록 서로 연결한다. 보다 구체적으로, 상기 어퍼 암(100)의 일단은 프레임(70)의 상하 이동이 가능하도록 프레임(70)의 중간부에 어퍼 부시(104)를 통해 연결되고, 상기 어퍼 암(100)의 타단은 너클(62)이 상기 타단을 중심으로 회전할 수 있도록 너클(62)의 상부(64)에 어퍼 조인트(102)(예를 들어, 볼 조인트)를 통해 연결된다. 또한, 상기 로워 암(110)의 일단은 프레임(70)의 상하 이동이 가능하도록 프레임(70)의 하부에 로워 부시(114)를 통해 연결되고, 상기 로워 암(110)의 타단은 너클(62)이 상기 타단을 중심으로 회전할 수 있도록 너클(62)의 하부(66)에 로워 조인트(112)(예를 들어, 볼 조인트)를 통해 연결된다. 이에 따라, 너클(62)은 어퍼 부시(104) 및 로워 부시(114)를 통해 현가 장치의 상하 운동에 대응하여 움직일 수 있고, 어퍼 조인트(102) 및 로워 조인트(112)를 통해 조향 운동에 대응하여 움직일 수 있다. 여기서, 어퍼 암(100)의 타단과 로워 암(110)의 타단은 동일한 수직축 상에 위치할 수 있다.

댐퍼(92)는 차체와 휠의 상대 움직임에 따른 진동을 완화하기 위해 프레임(70) 및/또는 조향 암(90)과 로워 암(110) 사이에 장착된다. 보다 구체적으로, 댐퍼(92)의 상단은 프레임(70)의 상부 및/또는 조향 암(90)의 하부에 결합 수단을 통해 결합되고, 댐퍼(92)의 하단은 댐퍼 부시(116)를 통해 로워 암(110)의 중간부에 연결된다.

스프링(94)은 상기 댐퍼(92)의 움직임을 탄성적으로 지지한다. 상기 스프링(94)의 상단은 프레임(70)의 상부 및/또는 조향 암(90)의 하부에 연결된 댐퍼(92)의 상부에 연결되고, 스프링(94)의 하단은 로워 암(110)에 연결된 댐퍼(92)의 하부에 연결된다.

조향 모듈(80)은 제어기(도시하지 않음)의 제어에 의하여 조향력을 생성하고, 상기 조향력을 조향 암(90)과 프레임(70)을 통해 너클(62)에 인가하여 너클(62)을 회전시킨다. 조향 모듈(80)은 조향 모듈 하우징(81), 조향 모터(82), 그리고 조향 허브(86)를 포함한다.

조향 모듈 하우징(81)은 대체로 중공의 원통 형상으로 형성되며, 샤시(83) 또는 차체에 고정된다.

조향 모터(82)는 상기 조향 모터 하우징(81)에 장착되며, 그 축은 조향 모터 하우징(81) 내로 연장된다. 조향 모터(82)는 상기 제어기의 제어에 의하여 조향력을 생성한다.

조향 허브(86)는 상기 조향 모터(82)의 축에 작동적으로 연결되고, 상기 조향 암(90)에 작동적으로 연결된다. 조향 허브(86)는 조향 모터(86)의 작동에 의하여 회전하며 상기 조향력을 조향 암(90)에 출력한다. 이에 따라, 조향 암(90)은 프레임(70), 어퍼 암(100) 및 로워 암(110)을 통해 너클(62)에 조향력을 전달한다. 상기 조향 암(90)은 조향 허브(86)의 중심을 통과하는 수직축인 조향 허브 축(C1)을 중심으로 회전하며 조향력을 너클(62)에 전달하고, 너클(62)은 상기 조향력을 휠에 전달하여 상기 휠을 조향 허브 축(C1)을 중심으로 회전시킨다. 만일 휠의 중심을 통과하는 수직 축인 휠의 수직축(C2)을 조향 허브 축(C1)에 일치시키면, 휠은 조향 허브 축(C1)(즉, 휠의 수직축(C2))을 중심으로 360° 회전할 수 있다. 이에 따라, 차량의 회전반경이 감소될 수 있고, 측면 주행, 평행 주행, 360도 회전 등이 가능하여 주행 편의성이 대폭 향상될 수 있다.

상기 조향 허브(86)는 조향 허브 축(C1)을 중심으로 상기 조향 모터 하우징(81)에 회전 가능하게 장착된다. 상기 조향 허브(86)와 조향 모터 하우징(81) 사이에는 조향 허브 베어링(88)이 배치되어 차량의 주행 동안 조향 암(90)에 가해지는 노면의 충격을 지지함과 동시에 조향 허브(86)가 조향 허브 축(C1)을 중심으로 원활하게 회전하도록 한다. 상기 조향 허브(86)의 하부에는 조향 암(90)이 연결되어 조향 허브(86)와 조향 암(90)이 조향 허브 축(C1)을 중심으로 회전하며 조향 허브(86)는 조향력을 조향 암(90)에 전달한다.

조향 모듈(80)은 상기 조향 모터(82)와 조향 허브(86) 사이에 구비된 조향 감속 기어 세트(84)를 더 포함한다. 조향 감속 기어 세트(84)는 조향 모터(82)의 축에 연결되어 조향 모터(82)의 축과 함께 회전하는 조향 구동 기어(85)와, 조향 허브(86)에 동축으로 장착되어 조향 허브(86)와 함께 회전하고 상기 조향 구동 기어(85)에 치합하는 조향 피동 기어(87)를 포함한다. 하나의 예에서, 조향 구동 기어(85)의 기어치의 개수는 조향 피동 기어(87)의 기어치의 개수보다 작아 조향 모터(82)의 회전 속도는 감속되어 조향 허브(86)에 전달되고, 이 과정에서 조향력은 증배될 수 있다.

조향 암(90)은 그 상부가 조향 허브(86)의 하부에 연결되어 조향 허브(86)와 함께 조향 허브 축(C1)을 중심으로 회전하고, 그 하부는 프레임(70)의 상부에 연결되거나 프레임(70)과 일체로 형성되어 프레임(70)을 통해 너클(62)에 조향력을 전달한다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 동력원(10)의 고정부(12)에 결합된 너클(62)과 조향 암(90)에 연결된 프레임(70)을 어퍼 암(100)과 로워 암(110)으로 서로 상대 운동이 가능하도록 연결하고, 로워 암(110)과 프레임(70) 및/또는 조향 암(90) 사이에 댐퍼(92)와 스프링(94)을 장착하여 현가 장치(61)를 구현한다. 또한, 조향 암(90)을 조향 허브(86)와 조향 감속 기어 세트(84)를 통해 조향 모터(82)에 연결하여 조향 모터(82)의 조향력을 조향 암(90)과 프레임(70)에 전달함으로써 조향 암(90)과 프레임(70)을 회전시키고, 프레임(70)은 상기 조향력을 어퍼 암(100)과 로워 암(110)을 통해 너클(62)에 전달하여 조향을 구현한다. 더 나아가, 휠의 수직축(C2)을 조향 허브 축(C1)에 일치시켜 휠은 조향 허브 축(C1)(즉, 휠의 수직축(C2))을 중심으로 360° 회전할 수 있다. 이에 따라, 차량의 회전반경이 감소될 수 있고, 측면 주행, 평행 주행, 360도 회전 등이 가능하여 주행 편의성이 대폭 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(60)은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(60)에 전자식 제동(Brake By Wire; BBW) 기능이 추가되었다. 보다 구체적으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(60)은 브레이크 액츄에이터(120)와 오일 호스(122)를 더 포함한다.

브레이크 액츄에이터(120)는 샤시(83)와 같은 차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성한다. 이를 위하여, 브레이크 액츄에이터(120)는 전동 모터, 감속기, 유압 피스톤, 그리고 모터 제어 유닛 등을 포함할 수 있다. 전자식 제동 기능을 위한 브레이크 액츄에이터(120)는 당업자에게 잘 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

오일 호스(122)는 브레이크 액츄에이터(120)와 캘리퍼(54)를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터(120)에서 생성된 작동압은 오일 호스(122)를 통해 캘리퍼(54)에 공급된다. 이에 따라, 한 쌍의 캘리퍼(54)는 제동 디스크(52)를 향하여 이동하여 제동 디스크(52)의 회전을 방해함으로써 제동을 구현한다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 브레이크 액츄에이터(120)에 포함된 모터 제어 유닛에 의하여 전동 모터가 제어되어 전자식 제동 기능이 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 장치용 코너 모듈의 개략적인 구성도이고, 도 4는 도 3의 제동 장치의 확대 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(60)은 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(60)과 동일하거나 매우 유사하나, 상기 코너 모듈(60)이 적용될 수 있는 동력 전달 장치(1)가 상이하다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(60)에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 장치(1)는 제동 장치(50)의 유형 및 위치를 제외하고는 본 발명의 제2실시예에 따른 동력 전달 장치(1)와 매우 유사하다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 장치(1)의 구성 요소 중 본 발명의 제2실시에에 따른 동력 전달 장치(1)의 구성 요소와 동일하거나 유사한 구성 요소에 대한 설명은 생략하거나 간략하게 할 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 장치(1)의 제동 장치(50)는 습식 다판 디스크 타입의 제동 장치이며, 동력원(10), 특히 동력원 하우징(11)의 외부에 장착된다. 상기 제동 장치(50)는 복수의 마찰 디스크들(138), 복수의 작동 플레이트들(136), 작동 피스톤(132), 그리고 리턴 스프링(134)을 포함한다.

복수의 마찰 디스크들(138)은 동력원(10), 구체적으로 동력원 하우징(11)의 외주면에 스플라인 결합되고, 복수의 작동 플레이트들(136)은 복수의 마찰 디스크들(138)에 교번하여 배치되며 드럼 커버(30)의 내주면에 스플라인 결합된다.

작동 피스톤(132)은 상기 동력원(10)의 동력원 하우징(11)의 외주면에 장착되고 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)를 향하여 또는 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)로부터 멀어지도록 이동 가능하게 배치된다. 상기 작동 피스톤(132)과 동력원 하우징의 외주면 사이에는 작동 피스톤 챔버(130)가 형성되고, 작동압은 상기 피스톤 챔버(130)에 공급되어 작동 피스톤(132)은 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)를 향하여 이동하거나, 작동압은 상기 피스톤 챔버(130)로부터 배출되어 작동 피스톤(132)은 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)로부터 멀어지도록 이동할 수 있다.

리턴 스프링(134)은 상기 작동 피스톤(132)과 동력원 하우징 사이에 배치되어 피스톤 챔버(130) 내의 작동압에 의한 작동력에 대항하는 탄성력을 작동 피스톤(132)에 인가한다. 상기 리턴 스프링(134)을 동력원 하우징에 대해 지지하기 위하여 상기 동력원 하우징에는 스냅링(142)이 장착될 수 있다.

또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(60)은 전자식 제동(Brake By Wire; BBW) 기능을 구현하기 위해 브레이크 액츄에이터(120), 오일 호스(122), 그리고 작동 오일 통로(140)를 더 포함한다.

브레이크 액츄에이터(120)는 샤시(83)와 같은 차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성한다. 이를 위하여, 브레이크 액츄에이터(120)는 전동 모터, 감속기, 유압 피스톤, 그리고 모터 제어 유닛 등을 포함할 수 있다.

작동 오일 통로(140)는 동력원(10), 특히 동력원 하우징(11)의 내부에 형성되고, 작동 피스톤 챔버(130)에 유체적으로 연결되어 작동압을 피스톤 챔버(130)에 공급할 수 있다.

오일 호스(122)는 브레이크 액츄에이터(120)와 작동 오일 통로(140)를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터(120)에서 생성된 작동압은 오일 호스(122)와 작동 오일 통로(140)를 통해 피스톤 챔버(130)에 공급될 수 있다.

작동압이 오일 호스(122)와 작동 오일 통로(140)를 통해 피스톤 챔버(130)에 공급되면, 작동 피스톤(132)은 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)를 결합시킨다. 그러면 회전 가능한 드럼 커버(30)가 동력원 하우징에 고정되어 동력 전달 장치(1)의 제동이 실현된다.

만일 피스톤 챔버(130) 내에 공급되었던 작동압이 사라지면, 리턴 스프링(134)은 마찰 디스크(138)와 작동 플레이트(136)의 결합을 해제한다. 그러면, 드럼 커버(30)가 동력원 하우징(11)으로부터 분리되어 회전 가능하고, 드럼 커버(30)에 작동적으로 연결된 드럼(20)과 휠 허브(40)도 드럼 커버(30)와 함께 회전 가능하다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 동력 전달 장치 2: 타이어
10: 동력원 11: 동력원 하우징
12: 고정부 14: 지지부
16: 출력축 18: 구동 기어
20: 드럼 22: 드럼 원판부
24, 26: 제1, 2단차부 28: 원통부
30: 드럼 커버 32: 드럼 커버 지지면
34: 피동 기어 40: 휠 허브
42: 어깨부 44: 결합부
46: 타이어 장착부 50: 제동 장치
52: 제동 디스크 54: 캘리퍼
60: 코너 모듈 61: 현가 장치
62: 너클 64: 상부
66: 하부 70: 프레임
80: 조향 모듈 81: 조향 모듈 하우징
82: 조향 모터 83: 샤시
84: 조향 감속 기어 세트 85: 조향 구동 기어
86: 조향 허브 87: 조향 피동 기어
88: 조향 허브 베어링 90: 조향 암
92: 댐퍼 94: 스프링
100: 어퍼 암 102: 어퍼 조인트
104: 어퍼 부시 110: 로워 암
112: 로워 조인트 114: 로워 부시
116: 댐퍼 부시 120: 브레이크 액츄에이터
122: 오일 호스 130: 작동 피스톤 챔버
132: 작동 피스톤 134: 리턴 스프링
136: 작동 플레이트 138: 마찰 디스크
140: 작동 오일 통로 142: 스냅링
C1: 조향 허브 축 C2: 휠의 수직축

Claims (14)

1. 동력 전달 장치용 코너 모듈에 있어서,
   상기 동력 전달 장치는
   차량의 구동을 위한 동력을 발생시키고, 상기 동력을 구동 기어가 장착된 출력축을 통해 출력하며, 축방향 일측으로 연장되는 고정부를 포함하는 동력원;
   상기 동력원을 둘러싸는 원통 형상으로 형성되며, 축방향 일면이 개구되고, 상기 구동 기어에 치합되는 피동 기어가 외경부에 구비된 드럼;
   상기 드럼의 축방향 일면에 결합되는 드럼 커버; 그리고
   타이어가 장착되고, 상기 드럼에 결합하여 드럼과 함께 회전하는 휠 허브;
   를 포함하며,
   상기 코너 모듈은
   상기 고정부에 결합하는 너클과, 상기 너클에 상대 움직임이 가능하도록 연결되는 프레임을 포함하는 현가 장치; 그리고
   조향력을 생성하고, 상기 조향력을 프레임을 통해 너클에 전달하여 조향을 구현하는 조향 모듈;
   을 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조향 모듈은
   샤시 또는 차체에 고정되는 조향 모듈 하우징;
   상기 조향 모듈 하우징에 장착되고, 조향 모터 하우징 내로 연장되는 축을 포함하며, 조향력을 생성하는 조향 모터;
   조향 모터의 축에 작동적으로 연결되어 조향 모터의 작동에 의하여 회전하는 조향 허브; 그리고
   그 일단은 조향 허브에 연결되며, 그 타단은 프레임에 연결되거나 프레임과 일체로 형성되어 조향 허브의 중심을 통과하는 수직축인 조향 허브 축을 중심으로 회전하며 조향력을 프레임을 통해 너클에 전달하는 조향 암;
   을 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
3. 제2항에 있어서,
   조향 모듈은 조향 허브와 조향 모터 하우징 사이에 배치되는 조향 허브 베어링을 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
4. 제2항에 있어서,
   조향 모듈은 조향 모터와 조향 허브 사이에 구비되어 조향 모터의 회전 속도를 감속하는 반면 조향력을 증가시키도록 구성된 조향 감속 기어 세트를 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
5. 제2항에 있어서,
   상기 조향 허브 축은 휠의 중심을 통과하는 수직축인 휠의 수직축과 일치하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
6. 제2항에 있어서,
   상기 현가 장치는
   상기 너클의 상부와 프레임의 중간부를 연결하는 어퍼 암; 그리고
   상기 너클의 하부와 프레임의 하부를 연결하는 로워 암;
   을 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
7. 제6항에 있어서,
   상기 현가 장치는 상기 로워 암과 프레임의 상부 사이에 장착되는 댐퍼와 스프링을 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
8. 제7항에 있어서,
   상기 댐퍼의 상단은 프레임의 상부에 결합되고, 댐퍼의 하단은 댐퍼 부시를 통해 로워 암의 중간부에 연결되는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
9. 제6항에 있어서,
   상기 어퍼 암의 일단은 프레임의 중간부에 어퍼 부시를 통해 연결되고 상기 어퍼 암의 타단은 너클의 상부에 어퍼 조인트를 통해 연결되며,
   상기 로워 암의 일단은 프레임의 하부에 로워 부시를 통해 연결되고 상기 로워 암의 타단은 너클의 하부에 로워 조인트를 통해 연결되는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
10. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달 장치는 드럼, 드럼 커버, 휠 허브, 출력축 중 적어도 하나의 회전을 멈추도록 구성된 제동 장치를 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제동 장치는 제동 디스크와 한 쌍의 캘리퍼를 포함하는 캘리퍼 타입의 제동 장치이며, 드럼 커버에 장착되어 드럼 커버의 회전을 멈추도록 구성된 동력 전달 장치용 코너 모듈.
12. 제11항에 있어서,
    차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성하도록 구성된 브레이크 액츄에이터; 그리고
    상기 브레이크 액츄에이터와 캘리퍼를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터에서 생성된 작동압을 캘리퍼에 공급 가능한 오일 호스;
    를 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.
13. 제10항에 있어서,
    상기 제동 장치는 서로 교번하여 배치되는 복수의 마찰 디스크들과 복수의 작동 플레이트들, 작동 피스톤 챔버에 공급되는 작동압에 의하여 복수의 마찰 디스크들과 복수의 작동 플레이트들을 계합시키는 작동 피스톤, 그리고 상기 작동압에 의한 작동력에 대항하는 탄성력을 작동 피스톤에 인가하는 리턴 스프링을 포함하는 습식 다판 디스크 타입의 제동 장치이며, 동력원과 드럼 커버 사이에 장착되어 드럼 커버의 회전을 멈추도록 구성된 동력 전달 장치용 코너 모듈.
14. 제13항에 있어서,
    차체에 설치되어 있으며, 제동을 위한 작동압을 생성하도록 구성된 브레이크 액츄에이터;
    동력원의 내부에 형성되고, 작동 피스톤 챔버에 유체적으로 연결되어 작동압을 작동 피스톤 챔버에 공급하는 작동 오일 통로; 그리고
    상기 브레이크 액츄에이터와 작동 오일 통로를 유체적으로 연결하여 브레이크 액츄에이터에서 생성된 작동압을 작동 오일 통로를 통해 작동 피스톤 챔버에 공급 가능한 오일 호스;
    를 더 포함하는 동력 전달 장치용 코너 모듈.

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