KR102466954B1 - 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리 - Google Patents

인휠 모터 장착형 휠 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리는, 스포크 및 림을 포함하는 휠, 상기 스포크의 중심에 연결되어 상기 휠의 회전축을 형성하는 축 유닛, 상기 휠 내부에서 상기 축 유닛의 소정 지점의 둘레를 감싸도록 구비되는 스테이터와, 상기 축 유닛 및 상기 스테이터 사이에서 상기 스테이터가 발생시키는 자기장에 의해 회전되는 로터를 포함하는 인휠 모터, 상기 축 유닛에 연결되고, 상기 로터와 함께 회전되도록 형성되어 상기 축 유닛을 회전시키는 감속기 및 상기 휠 내부에 구비되며, 상기 축 유닛에 제동력을 인가할 수 있도록 형성되는 브레이크 유닛을 포함한다.

Description

인휠 모터 장착형 휠 어셈블리{Wheel Assembly Mounting Inwheel Motor}
본 발명은 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 구성요소를 합리적이고 효율적으로 배치하여 전체 구조가 회전축의 길이 방향으로 증대되는 것을 억제할 수 있도록 하는 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리에 관한 것이다.
차량의 휠을 구동시키기 위한 엔진 또는 모터와 같은 동력원은 차체 내에 구비되는 것이 일반적이나, 차량 공간 활용성을 극대화하고, 차륜 별 독립적인 토크 제어를 통해 차량 운동의 안전성 제어를 목적으로 모터를 휠 자체에 배치하여 운용하는 인휠 시스템이 연구/개발되고 있다.
이와 같은 인휠 시스템은 휠 내부에 있는 감속기, 허브, 브레이크 구조체, 현가장치 및 조향장치 등과 같은 각 구성요소가 조화로운 결합 및 배치 구조를 가져야 할 필요가 있다.
특히 브레이크 구조체는 디스크 방식인지 또는 드럼 방식인지에 따라 그 배치 구조가 다르게 이루어지며, 감속기 역시 유성기어 방식, 외접기어 방식 또는 사이클로이드 기어 방식 중 어떤 방식이 적용되는지에 따라 그 배치 구조가 다양하게 이루어질 수 있다.
예컨대 한국등록특허 제10-1473561호에서는 디스크 브레이크와 외접 기어를 적용한 인휠 모터의 구조가 개시되나, 이와 같은 구조는 감속비가 작으며, 인휠 모터가 차량 내부의 공간으로 상당량 돌출되는 큰 단점이 있다.
또한 한국등록특허 제10-1278914호의 경우 사이클로이드 기어와 디스크 브레이크를 적용한 인휠 모터의 구조가 개시되나, 사이클로이드 기어 자체가 고가라는 단점이 있으며, 또한 디스크 브레이크가 휠에 제동 토크를 직접적으로 작용하는 것이 아니라 인휠 모터 자체에 제동 토크를 가하는 방식을 가지므로 제동 토크의 변동 폭이 크다는 문제를 가진다. 더불어 디스크 브레이크가 휠의 내부에 위치하고 있지 않기 때문에 노면의 이물질에 대해 소손될 가능성이 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국등록특허 제10-1473561호 한국등록특허 제10-1278914호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 휠 어셈블리를 구성하는 각 구성요소를 합리적이고 효율적으로 배치하여 전체 구조가 회전축의 길이 방향으로 증대되는 것을 억제할 수 있도록 하고, 브레이크 관련 구조가 통상적인 위치에 구비될 수 있도록 하여 균일한 제동 토크를 유지할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리는, 스포크 및 림을 포함하는 휠, 상기 스포크의 중심에 연결되어 상기 휠의 회전축을 형성하는 축 유닛, 상기 휠 내부에서 상기 축 유닛의 소정 지점의 둘레를 감싸도록 구비되는 스테이터와, 상기 축 유닛 및 상기 스테이터 사이에서 상기 스테이터가 발생시키는 자기장에 의해 회전되는 로터를 포함하는 인휠 모터, 상기 축 유닛에 연결되고, 상기 로터와 함께 회전되도록 형성되어 상기 축 유닛을 회전시키는 감속기 및 상기 휠 내부에 구비되며, 상기 축 유닛에 제동력을 인가할 수 있도록 형성되는 브레이크 유닛을 포함한다.
그리고 본 발명은 상기 축 유닛의 일부, 상기 인휠 모터 및 상기 감속기를 감싸는 모터하우징을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 모터하우징은, 상기 림 내측에 구비되는 내부 결합하우징 및 상기 림의 외측에 구비되어 상기 내부 결합하우징과 결합됨에 따라 상기 축 유닛의 일부, 상기 인휠 모터 및 상기 감속기가 수용되는 수용공간을 형성하는 외부 결합하우징을 포함할 수 있다.
또한 상기 축 유닛은, 일단부가 상기 스포크의 중심에 연결되고, 타단부에는 상기 감속기와 연결되는 연결기어부가 형성된 제1축부재 및 일단부가 상기 제1축부재와 연결되며, 타단부가 상기 외부 결합하우징에 회전 가능하게 고정되는 제2축부재를 포함할 수 있다.
이때 상기 축 유닛은, 상기 연결기어부의 내부에 구비되며, 상기 제1축부재 및 상기 제2축부재를 서로 연결시키는 커플러를 더 포함할 수 있다.
한편 본 발명은 상기 스포크의 내측에 결합되어 상기 축 유닛과 상기 스포크를 연결시키는 연결허브를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 브레이크 유닛은, 상기 연결허브에 결합되어 상기 휠과 함께 회전되도록 형성되는 디스크 및 상기 디스크를 가압하여 제동력을 발생시키는 캘리퍼모듈을 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리는, 감속을 위한 감속기가 인휠 모터와 동심원 상에 배치되어 전체 구조가 축의 길이 방향으로 길어지는 것을 최소화할 수 있는 장점을 가진다.
또한 본 발명은 브레이크 유닛이 휠의 내부에 배치되며, 축 유닛에 직접 제동력을 인가할 수 있도록 형성되므로 균일한 제동 토크를 유지할 수 있으며, 노면의 이물질로부터 브레이크 유닛을 보호할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리의 모습을 나타낸 도면; 및
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리의 모습을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)는 휠(110), 축 유닛(160), 인휠 모터(130), 감속기(140) 및 브레이크 유닛(150)을 포함한다.
휠(110)은 원형의 스포크(110a) 및 스포크의 둘레부로부터 차량의 내측 방향으로 연장되는 림(110b)을 포함하며, 이때 림(110b)은 차량의 내측 방향으로 개구된 형태를 가진다. 그리고 이와 같은 휠(110)의 내부에는 다른 구성요소들이 수용된다.
축 유닛(160)은 스포크(110a)의 중심에 연결되어 휠(110)의 회전축을 형성하는 구성요소로서, 본 실시예에서는 스포크(110a)의 내측에 결합되어 축 유닛(160)과 스포크(110a)를 연결시키는 연결허브(170)에 의해 휠(110)과 결합되는 구조를 가진다.
또한 본 실시예에서 축 유닛(160)은 일단부가 스포크(110a)의 중심에 연결되고, 타단부에는 감속기(140)와 연결되는 연결기어부(162)가 형성된 제1축부재(161)와, 일단부가 제1축부재(161)와 연결되며, 타단부가 후술할 모터하우징(120)의 외부 결합하우징(120a)에 회전 가능하게 고정되는 제2축부재(163)를 포함한다.
더불어 축 유닛(160)은 연결기어부(161)의 내부에 구비되며, 제1축부재(161) 및 제2축부재(163)를 서로 연결시키기 위한 커플러(164)를 더 포함할 수 있다.
인휠 모터(130)는 휠(110) 내부에서 축 유닛(160)의 소정 지점의 둘레를 감싸도록 구비되는 스테이터와, 축 유닛(160) 및 스테이터 사이에서 스테이터가 발생시키는 자기장에 의해 회전되는 로터를 포함한다. 즉 인휠 모터(130)에서 발생하는 회전 구동력은 축 유닛(160)에 전달되고, 이에 따라 휠(110)이 회전된다.
이와 같은 스테이터 및 로터의 구동 원리는 당업자에게 자명한 사항이므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
감속기(140)는 축 유닛(160)에 연결되고, 인휠 모터(130)의 로터와 함께 회전되도록 형성되어 축 유닛(160)을 회전시키는 구성요소이다.
이와 같은 감속기(140)는 다양한 방식의 기어가 적용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 감속기(140)는 유성기어가 적용되는 것으로 하였다. 그리고 감속기(140)에 구비되는 복수 개의 기어 중 중심에 위치된 기어는 제1축부재(161)에 구비된 연결기어부(162)와 치합되어, 인휠 모터(130)의 구동력을 축 유닛(160)에 전달하게 된다.
브레이크 유닛(150)은 휠(110) 내부에 구비되며, 축 유닛(160)에 제동력을 인가할 수 있도록 형성된다. 이에 따라 본 발명은 브레이크 유닛(150)이 축 유닛(160)에 직접 제동력을 인가할 수 있도록 형성되므로 균일한 제동 토크를 유지할 수 있으며, 브레이크 유닛(150)이 외부로 노출되지 않으므로 브레이크 유닛(150)을 노면의 이물질로부터 안전하게 보호할 수 있다.
본 실시예에서 브레이크 유닛(150)은, 연결허브(170)에 결합되어 휠(110)과 함께 회전되도록 형성되는 디스크(152)와, 이와 같은 디스크(152)를 가압하여 제동력을 발생시키는 캘리퍼모듈(154)를 포함하는 형태를 가진다.
한편 본 실시예는 축 유닛(160)의 일부, 인휠 모터(130) 및 감속기(140)를 감싸도록 구비되는 모터하우징(120)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로 모터하우징(120)은 림(110b) 내측에 구비되는 내부 결합하우징(120b)과, 림(110b)의 외측에 구비되어 내부 결합하우징(120a)과 결합됨에 따라 축 유닛(160)의 일부, 인휠 모터(130) 및 감속기(140)가 수용되는 수용공간을 형성하는 외부 결합하우징(120a)을 포함한다.
전술한 바와 같이 축 유닛(160)의 제2축부재(163)는 타단부가 외부 결합하우징(120a)에 회전 가능하게 고정되며, 더불어 제1축부재(161)의 타단부는 내부 결합하우징(120b)에 회전 가능하게 고정된다. 이때 제1축부재(161) 및 제2축부재(163)가 모터하우징(120)에 고정되는 부분 각각에는 축 유닛(160)이 원활하게 회전될 수 있도록 하기 위한 베어링모듈이 구비될 수 있다.
또한 본 실시예에서 외부 결합하우징(120a)에는 휠 어셈블리(100)를 차량에 구비되는 현가장치의 트레일링 암(미도시)에 체결하여 고정시키는 체결볼트(B)가 관통하도록 형성된다.
이상과 같이, 본 발명은 감속기(140)가 인휠 모터(130)와 동심원 상에 배치되므로, 전체 구조가 축의 길이 방향으로 길어지는 것을 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 본 발명의 제2실시예의 경우, 전술한 제1실시예의 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)의 구성요소를 전체적으로 동일하게 포함하며, 따라서 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 본 실시예는 외부 결합하우징(120a)의 외측 중심부에 구비되고, 축 유닛(160)과 연결되는 밸런싱 유닛(200)을 더 포함하는 특징을 가진다.
구체적으로 본 실시예에서 밸런싱 유닛(200)은, 외부 결합하우징(120a)의 외측 중심부에 고정되는 밸런싱 커버(210)와, 밸런싱 커버(210)의 내부 공간에 구비되는 중량체(220)와, 중량체(220)가 축 유닛(160)과 함께 회전되도록 중량체(220) 및 축 유닛(160)의 타단을 서로 연결하는 연결 바(222)와, 중량체(220)의 외주면과 밸런싱 커버(210)의 내주면 사이에 구비되어 중량체(220)가 원활하게 회전될 수 있도록 하는 보조 베어링모듈(230)을 포함한다.
즉 본 실시예는 밸런싱 유닛(200)이 외부 결합하우징(120a)의 외부에 장착되며, 축 유닛(160)의 회전과 함께 연결 바(222) 및 중량체(220)가 함께 회전하도록 형성되어, 휠 어셈블리(100)의 무게중심을 보다 중심에 가깝게 보상할 수 있도록 함에 따라 휠 어셈블리(100)의 구동 안정성을 보다 향상시킬 수 있도록 한다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제3실시예의 경우, 전술한 제2실시예의 인휠 모터 장착형 휠 어셈블리(100)의 구성요소를 전체적으로 동일하게 포함하며, 따라서 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 본 실시예는 밸런싱 유닛(200)에 장착되는 보조 브레이크 유닛(300)을 더 포함하는 특징을 가진다.
구체적으로 본 실시예에서 보조 브레이크 유닛(300)은, 밸런싱 커버(210)와의 사이에 보조공간을 형성하는 형태로 밸런싱 커버(210)에 연결되는 브레이크 커버(310)와, 브레이크 커버(310)의 중심부에 구비되는 실린더(320)와, 실린더(320)에 삽입되어 밸런싱 유닛(200) 측으로 선형 왕복 행정을 수행하도록 구비되는 피스톤(332)과, 피스톤(332)의 끝단부에 구비되어 피스톤(332)의 왕복 행정과 함께 이동되는 보조 브레이킹 부재(330)를 포함한다.
즉 본 실시예는 피스톤(332)이 밸런싱 유닛(200) 방향으로 이동할 경우 보조 브레이킹 부재(330)가 밸런싱 유닛(200)의 중량체(220)에 접촉하게 되며, 이에 따라 중량체(220)가 회전되는 상태에서 마찰력을 제공함으로써 축 유닛(160)에 추가적인 제동력을 제공할 수 있다.
따라서 본 실시예는 휠(110)의 내부에 구비되는 브레이크 유닛(150)과 함께 추가적인 제동력을 제공하는 보조 브레이크 유닛(300)을 포함함에 따라 보다 우수한 제동 토크를 얻을 수 있는 장점을 가진다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 휠 어셈블리
110: 휠
110a: 스포크
110b: 림
120: 모터하우징
120a: 외부 결합하우징
120b: 내부 결합하우징
130: 인휠 모터
140: 감속기
150: 브레이크 유닛
152: 디스크
154: 캘리퍼모듈
160: 축 유닛
161: 제1축부재
162: 연결기어부
163: 제2축부재
164: 커플러
170: 연결허브
B: 체결볼트

Claims (7)

  1. 스포크 및 림을 포함하는 휠;
    상기 스포크의 중심에 연결되어 상기 휠의 회전축을 형성하는 축 유닛;
    상기 휠 내부에서 상기 축 유닛의 소정 지점의 둘레를 감싸도록 구비되는 스테이터와, 상기 축 유닛 및 상기 스테이터 사이에서 상기 스테이터가 발생시키는 자기장에 의해 회전되는 로터를 포함하는 인휠 모터;
    상기 축 유닛에 연결되고, 상기 로터와 함께 회전되도록 형성되어 상기 축 유닛을 회전시키는 감속기;
    상기 휠 내부에 구비되며, 상기 축 유닛에 제동력을 인가할 수 있도록 형성되는 브레이크 유닛;
    상기 림 내측에 구비되는 내부 결합하우징과, 상기 림의 외측에 구비되어 상기 내부 결합하우징과 결합됨에 따라 상기 축 유닛의 일부, 상기 인휠 모터 및 상기 감속기가 수용되는 수용공간을 형성하는 외부 결합하우징을 포함하는 모터하우징;
    상기 외부 결합하우징의 외측 중심부에 구비되고, 상기 축 유닛과 연결되는 밸런싱 유닛; 및
    상기 밸런싱 유닛에 장착되는 보조 브레이크 유닛;
    을 포함하며,
    상기 밸런싱 유닛은,
    상기 외부 결합하우징의 외측 중심부에 고정되는 밸런싱 커버;
    상기 밸런싱 커버의 내부 공간에 구비되는 중량체;
    상기 중량체가 상기 축 유닛과 함께 회전되도록 상기 중량체 및 상기 축 유닛의 타단을 서로 연결하는 연결 바; 및
    상기 중량체의 외주면과 상기 밸런싱 커버의 내주면 사이에 구비되어 상기 중량체가 원활하게 회전될 수 있도록 하는 보조 베어링모듈;
    을 포함하고,
    상기 보조 브레이크 유닛은,
    상기 밸런싱 커버와의 사이에 보조공간을 형성하는 형태로 상기 밸런싱 커버에 연결되는 브레이크 커버;
    상기 브레이크 커버의 중심부에 구비되는 실린더;
    상기 실린더에 삽입되어 상기 밸런싱 유닛 측으로 선형 왕복 행정을 수행하도록 구비되는 피스톤; 및
    상기 피스톤의 끝단부에 구비되어 상기 피스톤의 왕복 행정과 함께 이동되는 보조 브레이킹 부재;
    를 포함하여,
    상기 피스톤이 상기 밸런싱 유닛 방향으로 이동할 경우 상기 보조 브레이킹 부재 상기 중량체에 접촉되어 상기 중량체가 회전되는 상태에서 마찰력을 제공함으로써 상기 축 유닛에 추가적인 제동력을 제공하는,
    인휠 모터 장착형 휠 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 축 유닛은,
    일단부가 상기 스포크의 중심에 연결되고, 타단부에는 상기 감속기와 연결되는 연결기어부가 형성된 제1축부재; 및
    일단부가 상기 제1축부재와 연결되며, 타단부가 상기 외부 결합하우징에 회전 가능하게 고정되는 제2축부재;
    를 포함하는,
    인휠 모터 장착형 휠 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 축 유닛은,
    상기 연결기어부의 내부에 구비되며, 상기 제1축부재 및 상기 제2축부재를 서로 연결시키는 커플러를 더 포함하는,
    인휠 모터 장착형 휠 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스포크의 내측에 결합되어 상기 축 유닛과 상기 스포크를 연결시키는 연결허브를 더 포함하는,
    인휠 모터 장착형 휠 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브레이크 유닛은,
    상기 연결허브에 결합되어 상기 휠과 함께 회전되도록 형성되는 디스크; 및
    상기 디스크를 가압하여 제동력을 발생시키는 캘리퍼모듈;
    을 포함하는,
    인휠 모터 장착형 휠 어셈블리.
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