KR101278914B1

KR101278914B1 - 인휠 모터 시스템의 장착 구조체

Info

Publication number: KR101278914B1
Application number: KR1020120002312A
Authority: KR
Inventors: 이충성
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-06-26
Also published as: US8863874B2; CN103192693A; CN103192693B; DE102013000541A1; US20140020966A1

Abstract

본 발명은 인휠 모터 시스템을 차량의 휠 내에 안정적으로 설치함과 더불어, 인휠 모터 시스템의 장착 및 탈착에 대한 효율성을 향상시킬 수 있는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체는, 차량의 휠 내에 장착되어 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 인휠 모터 시스템과, 상기 인휠 모터 시스템을 차체에 고정시키는 TBA(토션 빔 액슬) 조립체를 포함하고, 상기 인휠 모터 시스템의 외관을 이루는 모터 하우징의 후방부는 직경이 감소되도록 단차지게 형성된 단차부와 상기 단차부로부터 수직으로 마련된 환형의 체결면을 갖추고, 상기 TBA 조립체는, 상기 모터 하우징의 단차부를 감싸도록 관통된 관통공이 형성된 트레일링 암과, 상기 트레일링 암과 일체로 형성되어 상기 트레일링 암을 차체에 고정하기 위한 마운트부 및, 상기 모터 하우징을 트레일링 암에 고정시키는 체결볼트를 구비하고, 상기 관통공에 단차부가 끼워져 결합되면 상기 체결면은 상기 트레일링 암에 밀착된다.

Description

인휠 모터 시스템의 장착 구조체{Mounting structure of in wheel motor system}

본 발명은 인휠 모터 시스템의 장착 구조체 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인휠 모터 시스템을 차량의 휠 내에 안정적으로 설치함과 더불어, 인휠 모터 시스템의 장착 및 탈착에 대한 효율성을 향상시킬 수 있는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 인휠 모터는 전기를 동력원으로 사용하는 전기 자동차에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리 휠 림 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 장치이다.

이러한 인휠 모터를 적용하는 경우 엔진, 변속기나 차동기어와 같은 구동 및 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있음은 물론, 차륜의 독립적 제어 및 구동성능의 향상과 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 인휠 모터 시스템이 차륜에 설치되는 상태를 간략하게 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립단면도이다.

도면을 참조하면, 인휠 모터 시스템은 차량의 내부로부터 차량의 외부방향으로 휠(10)에 설치된다. 보다 구체적으로, 휠(10)의 중심에 설치되어 휠(10)과 함께 회전하는 액슬(20)과, 액슬(20)에 인휠 모터(40)의 회전력을 감속하여 전달하는 감속기(30)와, 감속기(30)와 연결된 인휠 모터(40) 및, 휠(10)과 액슬(20) 사이에 마련된 디스크(50)를 가압하여 제동력을 발생시키는 디스크 브레이크(60)를 구비한다.

이러한 인휠 모터 시스템은 인휠 모터(40)의 토크 증대를 위해 감속기(30)가 마련되어야 하며 제동을 위한 브레이크 시스템 즉, 디스크(50)와 디스크 브레이크(60)가 휠(10) 내에 장착되어야 하기 때문에 인휠 모터 시스템을 휠(10)에 체결시 공간 활용의 비효율성 및 언스프렁 매스(unsprung mass)의 증가에 의한 차량 주행성에 문제점이 발생하게 된다.

또한, 인휠 모터 시스템을 휠(10)에 장착시 디스크(50)와 디스크 브레이크(60) 및 감속기(30)가 휠(10) 내에 위치하지만 휠(10) 내의 공간의 한계성에 의해 인휠 모터(40)가 휠(10) 외측 즉, 차량 내부방향으로 돌출되어 외부 물체에 의한 충격으로 인휠 모터(40)가 파손되는 문제가 있다.

특히, 인휠 모터 시스템을 차량에 장착시 인휠 모터(40)의 모터 하우징(41)을 통해 차량에 안정적으로 설치하여야하지만 통상 두 개의 볼트 체결공을 갖는 브라켓(미도시)을 통하여 설치됨에 따라 노면으로부터 진동 및 충격을 받아 인휠 모터 시스템의 체결 지지 강도 실효성이 불확실하다는 문제점이 있다.

이러한, 인휠 모터 시스템을 차량에 장착하는 구조가 대한민국 등록특허 제10-0845004호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 인휠 모터의 장착구조는 인휠 모터의 스테이터 브래킷에 볼트가 관통하는 볼트체결구멍이 형성되고, 차량에 설치되는 너클(브라켓)에 볼트가 관통하는 두 개의 볼트 관통 구멍이 형성되어 볼트가 너클의 볼트 관통 구멍을 통해 스테이터 브래킷의 볼트체결구멍에 체결되게 이루어진다. 즉, 전술한 바와 같이, 노면으로부터 진동 및 충격을 받아 인휠 모터와 차량의 체결 강도 실효성이 불확실함은 물론, 외부의 충격에 따른 파손의 위험성을 내포하는 문제점이 있다.

등록특허 KR 10-0875004 (주식회사 일진글로벌) 2008. 12. 12. 4쪽, <12> 내지 <15>, 도면 3 및 4

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인휠 모터 시스템을 소형화 및 컴팩트화하여 휠 내의 공간 활용을 극대화함으로써 인휠 모터의 파손을 방지함과 더불어 인휠 모터와 차량과의 체결 지지강도를 향상시켜 안정적이 결합이 유지되도록 할 수 있는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 인휠 모터 시스템을 간섭되는 부품 없이 용이하게 차량에 조립 및 분해하여 착탈에 대한 효율성을 향상시킬 수 있는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 인휠 모터 시스템의 장착 구조체는, 차량의 휠 내에 장착되어 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 인휠 모터 시스템과, 상기 인휠 모터 시스템을 차체에 고정시키는 TBA(토션 빔 액슬) 조립체를 포함하고, 상기 인휠 모터 시스템의 외관을 이루는 모터 하우징의 후방부는 직경이 감소되도록 단차지게 형성된 단차부와 상기 단차부로부터 수직으로 마련된 환형의 체결면을 갖추고, 상기 TBA 조립체는, 상기 모터 하우징의 단차부를 감싸도록 관통된 관통공이 형성된 트레일링 암과, 상기 트레일링 암과 일체로 형성되어 상기 트레일링 암을 차체에 고정하기 위한 마운트부 및, 상기 모터 하우징을 트레일링 암에 고정시키는 체결볼트를 구비하고, 상기 관통공에 단차부가 끼워져 결합되면 상기 체결면은 상기 트레일링 암에 밀착된다.

바람직하게, 상기 모터 하우징의 체결면의 외주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공이 형성되며, 상기 트레일링 암의 관통공의 반경방향으로 상기 복수의 체결공과 대응되는 위치에 복수의 결합공이 형성되어, 상기 체결볼트가 상기 결합공을 통하여 체결공에 나사결합된다.

바람직하게, 상기 인휠 모터 시스템은, 상기 휠 내에 형성된 공간에 배치되어 상기 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터 및 스테이터를 구비하고, 상기 로터 및 스테이터는 서로 마주보도록 배치되어 중앙에 수용공간이 형성된 인휠 모터; 상기 인휠 모터의 수용공간에 설치되고, 상기 인휠 모터로부터 감속된 회전력을 휠에 설치된 액슬에 전달하는 출력축과 상기 인휠 모터를 관통하여 상기 로터와 함께 회전하는 입력축을 갖춘 사이클로이드 감속기; 상기 인휠 모터를 관통하여 돌출된 입력축의 끝단에 설치된 디스크; 상기 디스크를 가압하여 제동력을 가하는 디스크 브레이크; 및, 상기 인휠 모터의 전방부를 감싸며 중심이 개구된 전방 하우징과 상기 인휠 모터의 후방부를 감싸며 상기 전방 하우징과 결합되는 후방 하우징을 갖춘 모터 하우징;을 구비한다.

바람직하게, 상기 사이클로이드 감속기는, 상기 로터와 함께 회전하도록 상기 로터를 관통하여 고정된 입력축; 상기 입력축에 연결되어 회전을 편심되게 전달하는 한 쌍의 편심 베어링; 상기 편심 베어링이 중앙에 위치하도록 각 편심 베어링에 설치되고, 그 중앙으로부터 방사상으로 복수의 관통공이 형성되어 편심 회전하는 한 쌍의 사이클로이드 디스크; 상기 한 쌍의 사이클로이드 디스크를 감싸도록 설치되고, 상기 사이클로이드 디스크의 외주면과 접촉하여 사이클로이드 디스크가 공전 및 자전을 하게 하는 롤러가 내주면을 따라 일정간격으로 설치된 링기어 하우징; 및 상기 액슬과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 복수의 관통공에 각각 삽입되어 사이클로이드 디스크의 편심된 중심을 보상하는 복수의 출력핀이 설치된 출력축;을 구비한다.

바람직하게, 상기 출력축의 전방과 링기어 하우징의 후방에는 각각 출력축과 입력축이 통과할 수 있는 중공부가 형성된 아웃풋 하우징과 인풋 하우징이 더 마련되고, 상기 아웃풋 하우징과 인풋 하우징 및 링기어 하우징은 결합볼트에 의해 결합되고, 상기 결합볼트는 상기 모터 하우징에 체결되어 상기 링기어 하우징의 회전이 방지된다.

바람직하게, 상기 출력축은 소정길이를 가지며 액슬과 결합하는 축부와, 상기 축부의 끝단으로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부의 후방에는 상기 복수의 출력핀이 설치된다.

본 발명에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 인휠 모터 시스템의 모터 하우징을 차량에 장착시 체결 접촉면적을 증가시킴으로써 진동 및 충격에 따른 인휠 모터와 차량의 체결 강도 실효성을 확보함은 물론, 안정적인 결합을 유지할 수 있다.

둘째, 인휠 모터 시스템을 차량에 조립 및 분해시 간섭되는 부품이 없어 용이하게 착탈할 수 있다.

셋째, 사이클로이드 감속기 및 인휠 모터의 공간 점유 확보로 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

넷째, 인휠 모터를 휠 내측에 위치하도록 장착함으로써 외부 물질에 대한 충격으로부터 보호하여 인휠 모터의 파손을 방지할 수 있다.

다섯째, 인휠 모터 시스템의 소형화 및 컴팩트화로 언스프렁 매스를 감소하여 차량의 주행 안전성을 증대시킬 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 인휠 모터 시스템을 간략하게 나타내는 분해 사시도.
도 2는 도 1의 조립 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체의 인휠 모터 시스템을 나타내는 분해 사시도.
도 4는 도 3의 조립 단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠 모터 시스템에 구비된 사이클로이드 감속기를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체를 나타내는 분해 사시도.
도 7은 도 6의 조립 사시도.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 토션 빔 액슬(Torsion Beam Axle : TBA) 조립체(이하에서는 'TBA 조립체'라 한다)를 통해 인휠 모터 시스템을 차량에 안정적으로 장착하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체에 관한 것이다. 이에, 인휠 모터 시스템의 구조에 대해 먼저 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠 모터 시스템을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 조립 단면도이며, 도 5는 상기 인휠 모터 시스템에 구비된 사이클로이드 감속기를 나타내는 분해 사시도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인휠 모터 시스템(100)은 휠(110)과 함께 회전하는 액슬(120)과, 휠(110)을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 인휠 모터(130)와, 회전력을 감속하여 액슬(120)에 전달하는 사이클로이드 감속기(140)와, 인휠 모터(130)에 의해 회전하는 디스크(160)와, 디스크(160)를 가압하여 제동력을 가하는 디스크 브레이크(170) 및, 인휠 모터 시스템(100)의 외관을 이루는 모터 하우징(180)을 구비한다.

액슬(120)은 휠(110)과 결합되어 휠(110)과 함께 회전한다. 이러한 액슬(120)에는 그 중심으로부터 방사상으로 복수개의 액슬볼트(122)가 설치된다. 이 액슬볼트(122)는 휠(110)을 관통한 뒤 휠너트(112)에 의해 휠(110)에 체결된다.

인휠 모터(130)는 로터(134)와 스테이터(135)를 구비하는 전기 모터로서, 휠(110) 내에 설치되어 차륜을 구동하는 동력을 발생시킨다. 이러한, 인휠 모터(130)는 볼트(183)에 의해 조립되는 전방 하우징(181)과 후방 하우징(182)을 갖춘 모터 하우징(180) 내에 설치되며 그 중심에 수용공간(131)을 갖는다. 보다 구체적으로, 인휠 모터(130)는 상기 전방 하우징(181)과 후방 하우징(182)의 조립에 의해 형성된 내부의 공간에 서로 마주보도록 배치된 로터(134)와 스테이터(135)가 마련된다. 로터(134)에는 외주면을 따라 소정 간격으로 마그네트(134')가 설치되며, 이 로터(134)와 일정간격 이격되어 로터(134)를 감싸도록 이루어진 스테이터(135)에는 코일(미도시)이 권선된다. 이러한 코일에 전원이 인가되면, 마그네트(134')와 코일 사이에 척력 및 인력이 작용하여 로터(134)가 회전하게 된다.

한편, 전방 하우징(181)은 그 중심이 개구된 개방부(181a)가 형성된다. 상기 개방부(181a)는 후술할 사이클로이드 감속기(140)를 수용공간(131)에 설치시 사이클로이드 감속기(140)의 일부를 노출시키는 역할을 한다.

후방 하우징(182)의 후방부는 직경이 감소되도록 단차지게 형성된 단차부(185)와, 상기 단차부(185)로부터 수직으로 마련된 환형의 체결면(186)을 갖추고, 체결면(186)의 외주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공(188)이 형성된다. 이때, 체결공(188)은 후방 하우징(182)과 함께 전방 하우징(181)의 일부를 관통하여 설치되되 내주면에 나사산이 형성된다. 바람직하게는, 상기 체결공(188)의 길이가 모터 하우징(180)의 폭의 대략 2/3 정도의 길이를 갖도록 형성함으로써, 후술할 체결볼트(도 6의 '240' 참고)에 의해 TBA 조립체(도 6의 '200' 참고)에 나사결합시 모터 하우징(180)과의 체결력을 향상시킬 수 있게 형성한다.

이러한, 후방 하우징(182)의 체결면(186)과 단차부(185) 및 체결공(188)은 인휠 모터 시스템(100)을 TBA 조립체(200)에 설치하기 위하여 형성된 것으로서, 아래에서 다시 설명하기로 한다.

또한, 후방 하우징(182)의 후방벽 즉, 단차부(185)에는 코일에 전원을 공급하기 위한 3상 전원 단자(136) 및 디스크 브레이크(170)가 설치되는 설치부(189)가 마련된다. 상기 설치부(189)는 단차부(185)의 후방벽으로부터 돌출되고, 그 중심에 후술할 입력축(141)이 관통하여 설치된다. 즉, 도시된 바에 의하면, 디스크(160)는 설치부(189)를 관통한 입력축(141)의 끝단에 설치되는바, 이 디스크(160)를 가압하도록 디스크 브레이크(170)가 설치부(189)에 설치된다. 이때, 입력축(141)과 설치부(189) 사이에는 베어링(137)이 설치되며, 입력축(141)의 일측 끝단부에 설치되는 디스크(160)는 디스크(160)를 중심으로 전방과 후방에 설치되는 한 쌍의 디스크 고정 너트(161)에 의해 입력축(141)과 함께 회전하도록 고정된다. 여기서, 단차부(185)에 형성된 3상 전원 단자(136)와 설치부(189) 및 디스크(160)는 단차부(185)의 반경방향으로 돌출되지 않도록 설치되어야 한다. 이는 후술할 TBA 조립체(200)의 트레일링 암(도 6의 '210' 참고)의 관통공(도 6의 '215' 참고)에 단차부(185)를 삽입시 단차부(185)에 형성된 구성요소들에 의하여 삽입이 방해되지 않도록 하기 위함이다.

한편, 디스크(160)와 디스크 브레이크(170)는 차량의 제동을 위해 통상적으로 사용되는 브레이크 장치로서, 이 기술에 속한 당업자가 명칭만으로 충분히 이해할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 사이클로이드 감속기(140)는 로터(134)와 결합된 입력축(141)과, 상기 입력축(141)과 연결되어 회전을 편심되게 전달하는 한 쌍의 편심 베어링(142)과, 편심 베어링(142)에 의해 편심 회전하는 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143)와, 사이클로이드 디스크(143)가 고정 및 자전하도록 롤러(145)가 설치된 링기어 하우징(144) 및, 사이클로이드 디스크(143)에 형성된 복수의 관통공(143')에 각각 삽입되는 출력핀(153)이 설치된 출력축(151)을 구비한다.

이러한 사이클로이드 감속기(140)는 인휠 모터(130)의 회전 토크를 증폭시키는 역할을 수행하며, 인휠 모터(130)의 수용공간(131)에 배치되어 설치된다.

입력축(141)은 소정 길이를 가지며 로터(134)를 관통하여 설치된다. 도시된 바에 의하면, 입력축(141)은 그 중심 부근이 로터(134)에 끼워지고, 로터(134)의 전방과 후방에 각각 밀착되어 설치되는 입력축 고정 너트(139)에 의해 상기 로터(134)와 함께 회전하도록 고정된다. 이러한 입력축(141)의 일단부는 모터 하우징(180)의 후방 하우징(182)을 관통하여 전술한 바와 같이, 일측 끝단부에 디스크(160)가 설치된다. 입력축(141)의 타단부는 한 쌍의 편심 베어링(142)과 결합된다. 이때, 입력축(141)의 타단부에는 외주면으로부터 돌출된 키(141a)가 형성되고, 편심 베어링(142)에는 키(141a)와 형합하는 키홈(142')이 형성된다.

한편, 입력축(141)의 타측 끝단부에는 편심 베어링(142)이 이탈되지 않도록 이음 고리(141b)가 설치된다.

한 쌍의 편심 베어링(142)은 편심 회전되도록 입력축(141)이 삽입되어 결합되는 구멍이 중심으로부터 편심되게 형성된다. 이 편심 베어링(142)은 그 중심이 서로 이격되어 입력축(141)에 연결된다.

사이클로이드 디스크(143)는 그 중앙에 편심 베어링(142)이 위치하도록 하여 각 편심 베어링(142)에 설치된다. 즉, 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143)가 마련되어 편심 베어링(142)에 의해 편심 회전된다.

이러한 사이클로이드 디스크(143)에는 중심을 기준으로 방사상으로 복수의 관통공(143')이 형성된다. 도시된 바에 의하면 사이클로이드 디스크(143)에는 일정 간격을 갖도록 8개의 관통공(143')이 형성된다. 여기서, 관통공(143')은 용량에 따라 그 개수가 선택적으로 증감될 수 있으며, 상기 관통공(143')에는 사이클로이드 디스크(143)의 편심된 중심을 보상하는 출력핀(153)이 삽입된다.

한편, 사이클로이드 디스크(143)는 그 외주면에 사이클로이드 곡선을 갖는 로브(lobe)가 연속적으로 형성된다. 이러한 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143) 사이에는 루버 링(147)이 개재되어 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143)를 이격시킨다.

링기어 하우징(144)은 사이클로이드 디스크(143)와 일정간격 이격되어 사이클로이드 디스크(143)를 감싸도록 이루어진다. 이러한 링기어 하우징(144)의 내주면에는 사이클로이드 디스크(143)이 외주면 즉, 로브와 접촉하여 사이클로이드 디스크(143)가 공전 및 자전을 하게 하는 롤러(145)가 복수개 설치된다. 보다 구체적으로, 롤러(145)는 링기어 하우징(144)의 내주면을 따라 일정간격으로 회전가능하게 설치된 링핀(145')에 설치되어 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143)의 외주면과 접촉한다. 이때, 링기어 하우징(144)은 후술할 결합볼트(148)에 의하여 모터 하우징(180)에 고정되어 회전이 방지된다.

출력축(151)은 사이클로이드 디스크(143)로부터 감속된 회전력을 전달받아 액슬(120)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 출력축(151)은 소정길이를 가지며 액슬(120)과 결합하는 축부(151a)와, 축부(151a)의 끝단으로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부(151b)를 구비한다. 이때, 플랜지부(151b)의 후방에는 복수의 관통공(143')에 각각 삽입되는 복수의 출력핀(153)이 설치된다. 이 복수의 출력핀(153)은 관통공(143')의 개수와 동일한 수를 갖는 것은 자명하다.

아울러, 출력축(151)의 전방과 링기어 하우징(144)의 후방에는 각각 출력축(151)과 입력축(141)이 통과할 수 있는 중공부(152',146')가 형성된 아웃풋 하우징(152)과 인풋 하우징(146)이 마련된다. 이 아웃풋 하우징(152)과 인풋 하우징(146)은 전술된 사이클로이드 감속기(140)의 부품을 보호하는 역할을 한다. 이때, 아웃풋 하우징(152)과 인풋 하우징(146) 및 링기어 하우징(144)은 결합볼트(148)에 의해 결합된다. 이 결합볼트(148)는 모터 하우징(180)의 전방 하우징(181)에 체결됨에 따라 링기어 하우징(144)의 회전이 방지된다.

한편, 미설명된 참조부호 '149'는 입력축(141)의 회전력이 직접 출력축(151)에 전달되지 않도록 입력축(141)과 출력축(151) 사이에 마련된 볼 베어링이고, 참조부호 '155'는 아웃풋 하우징(152)과 액슬(120) 사이에 설치되는 허브 베어링이며, 참조부호 '115'는 출력축(151)의 끝단부에 결합되는 플랜지 너트이다.

이와 같은 사이클로이드 감속기(140)는 인휠 모터(130)의 로터(134)와 함께 회전하는 입력축(141)에 연결된 한 쌍의 편심 베어링(142)이 회전하게 되면 한 쌍의 사이클로이드 디스크(143)는 링기어 하우징(144) 내에서 롤러(145)와 접촉하여 공전 및 자전을 하게 된다. 예컨대, 사이클로이드 디스크(143)를 편심 베어링(142)에 의해 시계방향으로 회전시킬 경우에는 사이클로이드 디스크(143) 자체는 시계방향으로 회전하더라도 롤러(145)에 맞물려 반시계방향으로 회전을 하게 되는 것이다. 즉, 이러한 사이클로이드 디스크(143)의 회전 운동량은 결국 감속이 되어 출력되는 회전수이므로, 이를 이용한 감속을 출력축(151)을 통해 액슬(120)에 전달하게 된다. 이때, 사이클로이드 디스크(143)의 관통공(143')에 출력핀(153)을 연결하여 공전운동의 흔들림을 상쇄함으로써 출력축(151)을 통해 회전력을 전달받은 액슬(120)과 축부(151a)는 동일 선상에서 회전시킬 수 있게 된다.

즉, 인휠 모터(130)의 구동력이 사이클로이드 감속기(140)를 통해 증폭된 상태에서 액슬(120)로 전달되는 구조가 직렬방식으로 결합되되, 사이클로이드 감속기(140)가 인휠 모터(130) 내에 장착되고, 이 인휠 모터(130)가 휠(110) 내에 위치함으로써 종래에 비하여 전체적인 인휠 모터 시스템의 크기를 감소시킬 수 있게 된다. 이에, 외부의 충격에 따른 인휠 모터(130)의 파손을 방지함은 물론, 언스프렁 매스를 감소할 수 있어 차량의 주행 안전성을 향상시키고, 설치의 용이성을 확보함과 더불어, 설치공간의 활용성을 향상시켜 설계 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 인휠 모터 시스템(100)을 차량에 안정적으로 고정시키기 위하여 TBA 조립체(200)를 이용하여 장착하게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체를 나타내는 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 조립 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 인휠 모터 시스템의 장착 구조체는 차량의 휠(110) 내에 장착되는 인휠 모터 시스템(100)과, 인휠 모터 시스템(100)과 장착되어 차량에 고정되는 TBA 조립체(200)를 구비한다.

TBA 조립체(200)는 전술된 인휠 모터 시스템(100)을 차량에 고정시키기 위한 것으로서, 인휠 모터 시스템(100)의 외관을 이루는 모터 하우징(180)과 결합되는 트레일링 암(210)과, 트레일링 암(210)을 차체에 고정하기 위한 마운트부(220) 및, 모터 하우징(180)을 트레일링 암(210)에 고정시키는 체결볼트(240)를 구비한다. 이때, 미설명된 참조부호 '230'는 스프링의 신축 작용을 억제하여 차체를 안정시키는 장치인 쇼크 업소버(shock absorver)로서, 이 쇼크 업소버는 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

트레일링 암(210)은 모터 하우징(180)의 단차부(185)를 감싸도록 관통된 관통공(215)이 형성된다. 이때, 관통공(215)의 직경은 단차부(185)의 직경과 대응되는 직경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 트레일링 암(210)에는 관통공(215)의 반경방향으로 복수의 결합공(218)이 형성되는데, 복수의 결합공(218)은 상기 모터 하우징(180)에 형성된 복수의 체결공(188)과 대응되는 위치에 형성된다. 따라서, 모터 하우징(180)을 트레일링 암(210)에 결합시 단차부(185)를 관통공(215)에 슬라이딩시켜 삽입하면 관통공(215)에 의해 단차부(185)가 지지되며 모터 하우징(180)의 체결면(186)이 트레일링 암(210)과 밀착되게 된다. 이때 모터 하우징(180)에 형성된 체결공(188)과 트레일링 암(210)의 결합공(218)은 동일선상에 위치하는 것은 자명하다.

이와 같이, 모터 하우징(180)을 트레일링 암(210)에 결합하면 체결볼트(240)를 통해 모터 하우징(180)을 트레일링 암(210)에 고정시키게 된다. 즉, 체결볼트(240)가 결합공(218)을 통해 체결공(188)에 나사결합됨으로써 모터 하우징(180)이 고정된다.

부가적으로, 복수의 체결공(188) 및 결합공(218)은 각각 6개의 구멍으로 형성되어 체결볼트(240)에 의하여 결합되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 모터 하우징(180)을 안정적으로 고정할 수 있다면 체결공(188) 및 결합공(218)의 개수는 선택적으로 증감될 수 있다.

한편, 마운트부(220)는 트레일링 암(210)에 일체로 형성되어 별도의 볼트(미도시) 등을 통하여 차체에 결합된다.

상기와 같이, 차체에 고정된 TBA 조립체(200)에 체결볼트(240)의 조립 및 분해를 통하여 인휠 모터 시스템(100)을 착탈할 수 있으므로 간섭되는 부품없이 인휠 모터 시스템(100)을 용이하게 조립 및 분해할 수 있게 된다. 또한, 트레일링 암(210)이 모터 하우징(180)을 감싸며 복수의 체결볼트(240)가 트레일링 암(210)과 함께 모터 하우징(180)에 결합됨으로써 체결 면적이 증가하여 안정적인 결합상태를 유지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 인휠 모터 시스템 110 : 휠
120 : 액슬 130 : 인휠 모터
140 : 사이클로이드 감속기 141 : 입력축
151 : 출력축 160 : 디스크
170 : 디스크 브레이크 180 : 모터 하우징
200 : TBA 조립체 210 : 트레일링 암
220 : 마운트부 240 : 체결볼트

Claims

차량의 휠 내에 장착되어 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 인휠 모터 시스템과, 상기 인휠 모터 시스템을 차체에 고정시키는 TBA(토션 빔 액슬) 조립체를 포함하고,
상기 인휠 모터 시스템의 외관을 이루는 모터 하우징의 후방부는 직경이 감소되도록 단차지게 형성된 단차부와 상기 단차부로부터 수직으로 마련된 환형의 체결면을 갖추고,
상기 TBA 조립체는,
상기 모터 하우징의 단차부를 감싸도록 관통된 관통공이 형성된 트레일링 암과, 상기 트레일링 암과 일체로 형성되어 상기 트레일링 암을 차체에 고정하기 위한 마운트부 및, 상기 모터 하우징을 트레일링 암에 고정시키는 체결볼트를 구비하고,
상기 관통공에 단차부가 끼워져 결합되면 상기 체결면은 상기 트레일링 암에 밀착되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.
제1항에 있어서,
상기 모터 하우징의 체결면의 외주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공이 형성되며, 상기 트레일링 암의 관통공의 반경방향으로 상기 복수의 체결공과 대응되는 위치에 복수의 결합공이 형성되어, 상기 체결볼트가 상기 결합공을 통하여 체결공에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.
제1항에 있어서,
상기 인휠 모터 시스템은,
상기 휠 내에 형성된 공간에 배치되어 상기 휠을 구동하기 위한 회전력을 발생하는 로터 및 스테이터를 구비하고, 상기 로터 및 스테이터는 서로 마주보도록 배치되어 중앙에 수용공간이 형성된 인휠 모터;
상기 인휠 모터의 수용공간에 설치되고, 상기 인휠 모터로부터 감속된 회전력을 휠에 설치된 액슬에 전달하는 출력축과 상기 인휠 모터를 관통하여 상기 로터와 함께 회전하는 입력축을 갖춘 사이클로이드 감속기;
상기 인휠 모터를 관통하여 돌출된 입력축의 끝단에 설치된 디스크;
상기 디스크를 가압하여 제동력을 가하는 디스크 브레이크; 및,
상기 인휠 모터의 전방부를 감싸며 중심이 개구된 전방 하우징과 상기 인휠 모터의 후방부를 감싸며 상기 전방 하우징과 결합되는 후방 하우징을 갖춘 모터 하우징;을 구비하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.
제3항에 있어서,
상기 사이클로이드 감속기는,
상기 로터와 함께 회전하도록 상기 로터를 관통하여 고정된 입력축;
상기 입력축에 연결되어 회전을 편심되게 전달하는 한 쌍의 편심 베어링;
상기 편심 베어링이 중앙에 위치하도록 각 편심 베어링에 설치되고, 그 중앙으로부터 방사상으로 복수의 관통공이 형성되어 편심 회전하는 한 쌍의 사이클로이드 디스크;
상기 한 쌍의 사이클로이드 디스크를 감싸도록 설치되고, 상기 사이클로이드 디스크의 외주면과 접촉하여 사이클로이드 디스크가 공전 및 자전을 하게 하는 롤러가 내주면을 따라 일정간격으로 설치된 링기어 하우징; 및
상기 액슬과 함께 회전하도록 결합되고, 상기 복수의 관통공에 각각 삽입되어 사이클로이드 디스크의 편심된 중심을 보상하는 복수의 출력핀이 설치된 출력축;을 구비하는 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.
제4항에 있어서,
상기 출력축의 전방과 링기어 하우징의 후방에는 각각 출력축과 입력축이 통과할 수 있는 중공부가 형성된 아웃풋 하우징과 인풋 하우징이 더 마련되고,
상기 아웃풋 하우징과 인풋 하우징 및 링기어 하우징은 결합볼트에 의해 결합되고, 상기 결합볼트는 상기 모터 하우징에 체결되어 상기 링기어 하우징의 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.
제4항에 있어서,
상기 출력축은 소정길이를 가지며 액슬과 결합하는 축부와, 상기 축부의 끝단으로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부의 후방에는 상기 복수의 출력핀이 설치된 것을 특징으로 하는 인휠 모터 시스템의 장착 구조체.