KR101462790B1 - 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조 - Google Patents

전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전기 자동차용 리어 서스펜션에서 토션 빔과 트레일링 암을 이종 소재로 구성함으로써, 전체적인 중량의 절감과 조정 안정성을 향상시킬 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 방식의 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 있어서, 휠의 중심에 체결되어 회전 가능한 허브; 상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기; 내부 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측 방향으로 연장형성되어 차체에 결합되는 암부시를 포함하는 트레일링 암; 상기 암부시에 결합 플레이트를 통하여 볼트 결합되는 토션 빔; 상기 하우징의 내부 공간에 결합되어 구동력을 제공하는 모터; 상기 하우징의 내부 공간에 구비되어 상기 하우징의 외측 방향에서 상기 모터를 밀폐하는 모터커버; 및 상기 하우징의 내부 공간에 상기 모터커버의 외측에 구비되고, 상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기를 포함하고, 상기 토션 빔과 상기 트레일링 암과 이종 금속으로 형성되는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조를 개시한다.

Description

전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조{LEAR SUSPENSION MOUNTING STRUCTURE FOR AN ELECTRONIC VEHICLE}
본 발명의 일 실시예는 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 서스펜션 장치는 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치로서 프런트 서스펜션과 리어 서스펜션으로 분류된다.
특히, 4WD 인휠 전기 자동차에 있어서 리어 서스펜션 장치는 가솔린 또는 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 바퀴가 회전 구동하는 방식과는 달리 휠 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접적으로 전달되는 구조이다.
따라서, 인휠 모터를 적용하는 경우, 차동기어와 같은 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있으며, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치를 나타내는 도면이고, 도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 후륜 구동 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치는 토션빔(11), 트레일링 암(12), 스프링 시트(13), 숏업 쇼버 브라켓(14) 및 스핀들 브라켓(15)으로 구성된다. 이러한 종래 기술에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치는 토션 빔(11)의 좌우 끝단에 트레일링 암(12)이 직접 용접되고, 스프링 시트(13), 쇽업 쇼버 브라켓(14) 및 스핀들 브라켓(15)은 각각 별도로 트레일링 암(12)에 용접되는 구조를 가진다. 또한, 종래의 토션빔(11), 트레일링 암(12), 스프링 시트(13), 숏업 쇼버 브라켓(14) 및 스핀들 브라켓(15)은 스킬 금속 소재로 제조된다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 후륜 구동 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치는, 크게는 커플드 토션빔 액슬(21), 구동모터(22) 및 액슬 조립체(23)로 구성된다. 이러한 종래 기술에 따른 후륜 구동 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치는 기존의 커플드 토션빔 액슬(21)에 전기 자동차용 구동모터(22)가 볼트로 체결되는 구조이다. 이때, 종래의 전기 자동차용 구동모터의 하우징은 구동모터의 무게 및 발열성능을 고려하여 알루미늄으로 제작된다.
그러나, 이와 같은 종래의 전기자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 의하면, 커플드 토션빔 액슬에 전기 자동차용 구동모터를 추가하기 위하여 별도의 체결구조 및 추가적인 공간확보가 필요하여 차량의 패키지 측면에서 불리하다는 문제점이 있었다. 또한, 별도의 체결구조 및 부품 추가에 따른 언스프렁매스(unsprung mass)의 증가로 차량의 승차감 및 조정 안정성이 불리해지는 문제점이 있었다.
또한, 토션빔 액슬의 서스펜션은 기본적으로 중앙의 토션빔에 비틀림을 발생하도록 설계된 구조이기 때문에, 구동모터의 냉각 및 패키지 개선을 목적으로 전체적으로 알루미늄을 적용했을 경우에는 내구성을 만족시키기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 전기 자동차용 리어 서스펜션에서 토션 빔과 트레일링 암을 이종 소재로 구성함으로써, 전체적인 중량의 절감과 조정 안정성을 향상시킬 수 있는 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 구동모터의 하우징과 트레일링 암을 하나의 하우징으로 일체화함으로써, 전기 자동차용 구동모터의 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 전기 자동차의 패키지 활용이 용이하며, 후방 충돌시 일체화된 하우징이 구동모터를 보호할 수 있는 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조는 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 방식의 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 있어서, 휠의 중심에 체결되어 회전 가능한 허브; 상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기; 내부 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징의 일측 방향으로 연장형성되어 차체에 결합되는 암부시를 포함하는 트레일링 암; 상기 암부시에 결합 플레이트를 통하여 볼트 결합되는 토션 빔; 상기 하우징의 내부 공간에 결합되어 구동력을 제공하는 모터; 상기 하우징의 내부 공간에 구비되어 상기 하우징의 외측 방향에서 상기 모터를 밀폐하는 모터커버; 및 상기 하우징의 내부 공간에 상기 모터커버의 외측에 구비되고, 상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기를 포함하고, 상기 토션 빔과 상기 트레일링 암과 이종 금속으로 형성될 수 있다.
상기 토션 빔은 스틸 금속으로 형성될 수 있다.
상기 트레일링 암은 알루미늄으로 형성될 수 있다.
상기 결합 플레이트 및 토션빔은 스틸 금속으로 형성될 수 있다.
상기 결합 플레이트는 상기 토션빔에 용접 결합될 수 있다.
상기 트레일링 암은 상기 하우징과 상기 암부시가 일체로 형성될 수 있다.
상기 하우징 내부에 상기 모터가 결합되는 방향에서의 상기 하우징의 외측에는 커버가 설치될 수 있다.
상기 트레일링 암의 암부시는 그 단면 형상이 I자 형상을 가질 수 있다.
상기 트레일링 암의 암부시는 그 단면 형상이 H자 형상을 가질 수 있다.
상기 트레일링 암의 암부시와 결합 플레이트는 체결되는 면이 밀폐될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 의하면, 토션 빔과 트레일링 암에 이종 소재를 적용하고 있기 때문에, 전체적인 중량의 절감과 조정 안정성 및 내구성을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존의 전기 자동차용 리어 서스펜션보다 체결구조가 간단하고, 공간 활용도가 우수하여 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 구동모터의 하우징과 트레일링 암을 하나의 하우징으로 일체화함으로써, 전기 자동차용 구동모터의 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 전기 자동차의 패키지 활용이 가능하며, 후방 충돌시 일체화된 하우징이 구동모터를 보호할 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 2b는 종래 기술에 따른 후륜 구동 전기 자동차용 리어 서스펜션 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 일측에서의 분해 사시도이다.
도 3c는 도 3a의 타측에서의 분해 사시도이다.
도 4a 및 4b는 트레일링 암과 토션 빔의 결합구조를 나타내는 사시도이다.
도 5는 트레일링 암과 토션빔의 결합된 상태의 측면도이다.
도 6은 토션빔과의 결합되기 전의 트레일링 암을 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 6의 트레일링 암의 단면을 나타내는 측면도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조를 나타내는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 일측에서의 분해 사시도이며, 도 3c는 도 3a의 타측에서의 분해 사시도이고, 도 4a 및 4b는 트레일링 암과 토션 빔의 결합구조를 나타내는 사시도이며, 도 5는 트레일링 암과 토션빔의 결합된 상태의 측면도이고, 도 6은 토션빔과의 결합되기 전의 트레일링 암을 나타내는 측면도이며, 도 7은 도 6의 트레일링 암의 단면을 나타내는 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조는 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 방식에 적용되는 구조로서, 크게는 휠(미도시), 휠의 중심에 체결되어 회전 가능한 허브(170), 허브(170)에 연결되는 구동감속기(150), 구동감속기(150)와 대응되게 설치되는 트레일링 암(140), 트레일링 암(140)의 하우징(141b) 내부에 설치되어 구동력을 제공하는 모터(120)를 포함한다.
상기 구동감속기(150)는 다수의 기어들이 일정 기어비로 맞물려 이루어지며, 허브(170)에 관통 체결되는 구동축(미도시)과 연결되어 출력을 감속시킨다. 상기 구동감속기(150)의 외측에는 디스크(180)에 밀착결합된 캘리퍼(190)가 결합된다. 이러한 구동감속기(150)는 이미 공지된 기술적 구성으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 트레일링 암(140)은 내부 공간을 형성하여 그 내부 공간에 모터가 장착되는 하우징(141b)과, 일측 방향으로 연장형성되어 차체에 결합되는 암부시(141a)를 포함함다. 이때, 도 4a 내지 6을 참조하면, 상기 결합 플레이트(111)에는 볼트(112)가 관통되는 복수 개의 관통홀(111a)이 형성되고, 이러한 결합 플레이트(111)가 부착되는 암부시(141a)의 일측면에는 복수 개의 관통홀(111a)에 대응되는 결합홀(미도시)이 형성되며, 관통홀(111a)과 결합홀을 통과한 볼트(112)는 암부시(141a)의 타측면에서 나사(113)로 결합된다. 상기 결합 플레이트(111)는 암부시(141a)에 체결되어 결합될 수 있다. 이러한 결합 플레이트(111)에 결합되는 암부시(141a)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 그 단면 형상이 'I'자 형상으로 형성될 수 있다. 도시되어 있지는 않지만, 상기 결합 플레이트(111)에 결합되는 암부시(141a)는 그 단면 형상이 'H'자 형상으로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 트레일링 암(140)의 암부시(141a)와 결합 플레이트(111)는 체결되는 면이 밀폐된 상태로 결합된다. 상기 하우징(141b)과 암부시(141a)는 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 트레일링 암(140)는 하우징(141b)의 일단(도면의 좌측 부분)에 일체로 구비되어 구동 감속기(150) 외부에 체결되는 체결부(142)와, 하우징(141b)의 타측으로 연장되어 스프링(도시 생략)이 설치되는 스프링시트(144)를 포함한다. 상기 하우징(141b)과 스프링시트(144)는 일체형으로 형성된다. 상기 하우징(141b)은 내부가 비어있는 원통 형상이고, 그 내부에 모터(120) 및 모터커버(160)가 설치되어 있고, 모터 커버의 외측에 구동감속기(150)가 모터(120)로부터의 구동력을 제공받기 위하여 하우징 또는 별도의 모터 하우징(미도시)에 결합되어 있다. 또한, 상기 하우징(141b)은 그 양단이 개방되도록 형성되고, 일측(도면의 우측 부분)은 커버(121)에 의해 밀폐되고, 타측(도면의 좌측부분)인 하우징(141b)의 내부에는 모터커버(160)에 의하여 모터(120)가 밀폐된 후, 모터커버(160)의 외측에 구동감속기(150)가 결합된다. 이때, 상기 모터커버(160)의 외경은 모터커버(160)가 하우징(141b)의 내측으로 완전히 매립되도록 하우징(141b)의 내경보다 작게 형성되고, 하우징(141b)의 내측과 모터커버 체결볼트(미도시)를 통하여 결합된다. 따라서, 상기 하우징(141b)의 내부 공간은 모터커버(160)에 의하여 입력측(즉, 모터(120) 설치 영역)과 출력측(즉, 구동감속기(150) 설치 영역)으로 구분된다.
본 발명에서의 하우징(141b)은 모터 하우징 역할을 병행하여 체적 증대에 따른 열용량이 증대되나, 알루미늄의 열전도율 우수하기 때문에 모터(120)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 알루미늄으로 이루어진 하우징(141b)을 통하여 모터(120)의 위치를 차량의 후방에서 전방으로 이동시킴에 따라, 레버비 개선에 따른 차량의 승차감 및 조정 안정성을 개선할 수 있다.
이와 같은 트레일링 암(140)는 후륜의 양측에 각각 조립되며, 중간부는 토션빔(110)으로 연결되어 양측 후륜이 좌우 및 전후로 엇갈리게 작동할 때 비틀림 응력을 받으며, 충격을 흡수하게 된다.
한편, 상기 토션 빔(110)과 트레일링 암(140)은 이종 금속으로 형성된다. 또한, 상기 결합 플레이트(111)는 스틸 금속으로 형성된다. 구체적으로는, 상기 토션 빔(110)은 스틸 금속으로 형성되고, 트레일링 암(140)은 알루미늄으로 형성된다. 여기서, 상기 토션 빔(110)은 비틀림을 받는 부품으로, 알루미늄 적용시 내구성 문제가 발생될 수 있다. 또한, 상기 스틸 금속의 밀도는 대략 7.8 g/㎤이고, 알루미늄의 밀도는 대략 2.7 g/㎤이다. 따라서, 본 발명에서는 토션 빔(110)을 스틸 금속으로 형성하고, 트레일링 암(140)을 알루미늄으로 제작하여 내구성을 개선하고 중량을 절감할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조에 의하면, 입력측인 모터(120)에 발생되는 구동력이 제2 구동감속기(150), 구동축(미도시), 허브(170)를 통해 순차적으로 전달되어 출력 측인 휠(미도시)을 가동시키게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110: 토션 빔 111: 결합 플레이트
111a: 관통홀 112: 볼트
120: 모터 130: 액슬 조립체
140: 트레일링 암 141a: 암부시
141b: 하우징 141c: 개구홀
142: 체결부 144: 스프링 시트
150: 구동감속기 160: 모터커버
170: 허브 180: 디스크
190: 캘리퍼

Claims (10)

  1. CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 방식의 전기 자동차용 리어 서스펜션 장착 구조에 있어서,
    휠의 중심에 체결되어 회전 가능한 허브;
    상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기;
    내부 공간을 형성하는 하우징과, 상기 하우징과 일체로 형성되되, 상기 하우징의 일측 방향으로 연장형성되어 차체에 결합되는 암부시를 포함하는 트레일링 암;
    상기 암부시에 결합 플레이트를 통하여 볼트 결합되는 토션 빔;
    상기 하우징의 내부 공간에 결합되어 구동력을 제공하는 모터;
    상기 하우징의 내부 공간에 상기 모터가 위치되도록 상기 하우징의 외측 방향에서 상기 모터 방향으로 결합되어 상기 모터를 밀폐하는 모터커버; 및
    상기 하우징의 내부 공간에 상기 모터커버의 외측에 구비되고, 상기 허브에 체결되어 출력을 일정 기어비로 감속시키는 구동감속기를 포함하고,
    상기 토션 빔과 상기 트레일링 암은 이종 금속으로 형성되며,
    상기 암부시와 결합 플레이트는 체결되는 면이 밀폐된 상태로 결합되고,
    상기 트레일링 암은 상기 허브가 체결되는 방향에 대한 반대 측에서 상기 암부시에 인접하는 영역에서 밀폐된 하우징에 일체로 구비되어 스프링이 설치되는 스프링시트를 포함하며,
    상기 결합 플레이트에는 볼트가 관통되는 복수 개의 관통홀이 형성되고, 상기 결합 플레이트가 부착되는 암부시의 일측면에는 복수 개의 관통홀에 대응되는 결합홀이 형성되며, 상기 관통홀과 결합홀을 통과한 볼트는 암부시의 타측면에서 나사로 결합되고,
    상기 트레일링 암의 암부시는 그 단면 형상이 I자 또는 H자 형상을 가지며,
    상기 트레일링 암은 하우징의 일단에 일체로 구비되어 상기 구동 감속기 외부에 체결되는 체결부와, 하우징의 타측으로 연장되어 스프링이 설치되는 스프링 시트를 포함하고,
    상기 모터 커버는 상기 트레일링 암의 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토션 빔은 스틸 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 트레일링 암은 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합 플레이트 및 토션빔은 스틸 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내부에 상기 모터가 결합되는 방향에서의 상기 하우징의 외측에는 커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 리어 서스펜션 구조.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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