KR20240033635A - 차량용 휠 모듈 - Google Patents

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KR20240033635A
KR20240033635A KR1020230054172A KR20230054172A KR20240033635A KR 20240033635 A KR20240033635 A KR 20240033635A KR 1020230054172 A KR1020230054172 A KR 1020230054172A KR 20230054172 A KR20230054172 A KR 20230054172A KR 20240033635 A KR20240033635 A KR 20240033635A
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wire
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이경택
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

본 실시예들은 차량의 차체에 결합되는 로워 암, 로워 암에 회전 가능하게 결합되어 휠을 조향하는 너클, 휠을 구동하는 구동시스템의 스테이터 고정부재, 너클과 스테이터 고정부재를 연결하는 너클 마운트, 로워 암에 고정되며 스테이터 고정부재에 연결되어 구동시스템의 스테이터에 전류를 공급하는 와이어 어셈블리를 포함하는 차량용 휠 모듈이 제공된다.

Description

차량용 휠 모듈{WHEEL MODULE FOR VEHICLE}
본 실시예들은 차량용 휠 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량용 휠 모듈에 있어서 휠을 구동하는 구동시스템에 와이어를 통해 안정적으로 전기를 공급할 수 있게 되고 와이어의 배선 효율과 내구성을 증대시켜 휠 모듈의 주행안전성을 상승시키고 각각의 휠에 대한 정밀성과 신뢰성, 내구성 등을 확보할 수 있는 차량용 휠 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 엔진으로부터 발생되는 동력이 크랭크축과, 변속기 등의 동력전달장치를 통해 휠에 전달되어 구동이 이루어지는 구동시스템과 차량의 진행 방향을 조작하기 위한 조향시스템, 차량의 속도를 조작하기 위한 제동시스템, 주행으로 인한 노면의 충격을 흡수하기 위한 현가시스템 등이 구비되어 있다.
또한, 최근에는 엔진 대신 전기 모터를 이용한 전기자동차가 개발되어 사용되기 시작함에 따라서 휠에 전기 모터를 장착한 인휠 모터 시스템도 개발되고 있다.
그런데, 이러한 인휠 모터 시스템은 별도의 조향시스템과 제동시스템, 현가시스템 등을 차량에 장착해야 하는 구조이어서 기존의 엔진 차량과 비교하여 부피나 무게 등이 큰 차이가 없어서 차량 전체의 경량화와 연비 절감 측면에서 문제가 많았다.
특히, 차량의 자율 주행이 대두되고 있는 최근에는 차량 전체의 경량화와 연비 절감 뿐만 아니라 각각의 휠에 구동시스템과 조향시스템, 제동시스템, 현가시스템을 통합적으로 구현하면서 각각의 휠에 대한 정밀성과 신뢰성, 내구성 등을 확보할 수 있는 차량용 휠 모듈에 대한 연구의 필요성이 대두되고 있다.
이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 차량용 휠 모듈에 있어서 운전자가 조작하는 조향휠의 회전각과 휠의 실제 회전각을 정확하게 확보할 수 있어서 운전자의 조향감과 조향안전성을 상승시킬 수 있는 차량용 휠 모듈를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들은 차량용 휠 모듈에 있어서 각각의 휠에 대한 정밀성과 신뢰성, 내구성 등을 확보할 수 있는 차량용 휠 모듈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예들에 의하면, 차량의 차체에 결합되는 로워 암, 로워 암에 회전 가능하게 결합되어 휠을 조향하는 너클, 휠을 구동하는 구동시스템의 스테이터 고정부재, 너클과 스테이터 고정부재를 연결하는 너클 마운트, 로워 암에 고정되며 스테이터 고정부재에 연결되어 구동시스템의 스테이터에 전류를 공급하는 와이어 어셈블리를 포함하는 차량용 휠 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 와이어 어셈블리는, 차량에 장착된 전원부와 전자제어장치로부터 스테이터 고정부재에 전류와 제어신호를 전달하는 하나 이상의 와이어, 와이어를 스테이터 고정부재에 전기적으로 연결하는 컨넥터, 와이어를 로워 암에 고정하는 암 고정부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 와이어 어셈블리는, 로워 암과 스테이터 고정부재의 사이에서 와이어를 너클 마운트에 고정하는 마운트 고정부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 너클은, 중심부에 지지홀이 구비되며 너클 마운트와 결합되는 바디부, 바디부의 하측에서 연장되며 로워 암과 회전 가능하게 결합되는 힌지샤프트가 관통되는 힌지홀이 구비되어 있는 암 결합부, 바디부의 상측에서 연장되며 조향시스템의 프레임과 연결되는 프레임 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 바디부에는 지지홀의 주변에 너클 마운트와 체결부재로 결합되는 체결홀이 구비될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 너클 마운트는, 중심부에 관통홀이 구비되며 지지홀에 삽입되는 삽입지지부, 삽입지지부에서 너클을 둘러싸며 반경방향으로 연장되어 스테이터 고정부재에 결합되는 연장지지부를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 마운트 고정부재는 삽입지지부에 체결부재로 결합될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 마운트 고정부재는, 양단이 체결부재와 결합되는 고정부, 너클 마운트와 이격되며 와이어를 지지하는 지지부, 고정부와 지지부를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 암 고정부재는 로워 암의 상측면에 체결부재로 결합될 수 있다.
또한, 본 실시예들에서, 로워 암에는 와이어가 지지되는 상측면에 복수개의 절개홈이 구비되고 절개홈의 양측으로 암 고정부재가 체결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예들에 의하면, 차량용 휠 모듈에 있어서 휠을 구동하는 구동시스템에 와이어를 통해 안정적으로 전기를 공급할 수 있게 되고 와이어의 배선 효율과 내구성을 증대시켜 휠 모듈의 주행안전성을 상승시킬 수 있게 된다.
또한, 차량용 휠 모듈에 있어서 각각의 휠에 대한 정밀성과 신뢰성, 내구성 등을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예들에 의한 차량용 휠 모듈을 나타내는 사시도,
도 2 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 차량용 휠 모듈 중 일부를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 차량용 휠 모듈을 나타내는 사시도, 도 2 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 차량용 휠 모듈 중 일부를 나타내는 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예들에 의한 차량용 휠 모듈은, 차량의 차체에 결합되는 로워 암(120), 로워 암(120)에 회전 가능하게 결합되어 휠(110)을 조향하는 너클(130), 휠(110)을 구동하는 구동시스템(170)의 스테이터 고정부재(173), 너클(130)과 스테이터 고정부재(173)를 연결하는 너클 마운트(180), 로워 암(120)에 고정되며 스테이터 고정부재(173)에 연결되어 구동시스템(170)의 스테이터에 전류를 공급하는 와이어 어셈블리(190)를 포함한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 휠(110)의 내측에는 구동시스템(170) 및 제동시스템(150)이 장착되고 휠(110)의 외측에는 타이어(115)가 결합되며, 로워 암(120)에 결합되는 너클(130)은 하단부가 로워 암(120)에 회전 지지되고 너클(130)의 상단부는 조향시스템 및 현가시스템(140)과 결합된다.
휠(110)에 결합되는 너클(130)은 차량의 차체에 결합되는 로워 암(120)에 하단부가 회전 가능하게 결합되어 조향시스템(160)에 의해 회전하며 휠(110)을 회전시킨다.
조향시스템(160)은 차량의 차체에 결합되어 프레임(163, 165, 167)을 매개로 너클(130)을 회전시키며, 프레임(163, 165, 167)의 상부는 조향모터(161)와 감속기에 결합되고 프레임(163, 165, 167)의 하부는 너클(130)에 연결되어 조향시스템(160)의 조향회전력을 너클(130)에 전달한다.
조향시스템(160)은 조향모터(161)와 감속기를 포함하며 조향모터(161)와 감속기가 내장된 하우징의 일측에 조향전자제어장치(162)가 구비되어 있고, 감속기가 조향모터(161)의 구동력을 프레임(163, 165, 167)으로 전달한다.
그리고, 현가시스템(140)의 상부는 프레임(163, 165, 167)에 지지되며 결합되고 하부는 너클(130)에 결합됨으로써 프레임(163, 165, 167)과 너클(130)에 지지되면서 타이어(115)와 휠(110)을 통해 전달되는 노면의 충격을 흡수한다.
휠(110)을 구동하는 구동시스템(170)은 크게 휠(110)과 결합되어 함께 회전하는 로터와 전자기회로를 구성하는 스테이터로 구성되는데 이는 일반적인 모터 구조와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
스테이터를 고정하는 스테이터 고정부재(173)는 너클 마운트(180)에 의해 너클(130)과 결합되며 스테이터 고정부재(173)의 외곽부 일측에는 컨넥터 연결홀(175)이 구비되어 와이어 어셈블리(190)가 결합된다.
그리고, 스테이터 고정부재(173)의 내주면에는 로터와 스테이터에서 발생되는 열을 방열하기 위한 냉각핀(177)이 구비되어 있다.
와이어 어셈블리(190)는 로워 암(120)에 고정되며 스테이터 고정부재(173)의 컨넥터 연결홀(175)에 결합되어 구동시스템(170)의 스테이터에 전류를 공급한다.
와이어 어셈블리(190)는, 차량에 장착된 전원부와 전자제어장치로부터 스테이터 고정부재(173)에 전류를 공급하는 하나 이상의 와이어(191), 와이어(191)를 스테이터 고정부재(173)에 연결하는 컨넥터(193), 와이어(191)를 로워 암(120)에 고정하는 암 고정부재(195)를 포함할 수 있다.
와이어(191)는 하나 이상 구비될 수 있으며 본 실시예들에서는 3상 모터에 필요한 3개의 와이어(191)가 구비되는 것을 일례로 도시하였다.
컨넥터(193)는 스테이터 고정부재(173)의 컨넥터 연결홀(175)에 장착되어 와이어(191)를 스테이터와 전기적으로 연결하며 와이어(191) 배선은 컨넥터(193)로부터 너클(130)을 통해 로워 암(120)으로 배치되어 차량에 장착된 전원부와 전자제어장치로 연결된다.
또한, 본 실시예들에서, 와이어 어셈블리(190)는, 로워 암(120)과 스테이터 고정부재(173)의 사이에서 와이어(191)를 너클 마운트(180)에 고정하는 마운트 고정부재(197)를 더 포함할 수 있다.
이렇게 와이어(191) 배선이 컨넥터(193)로부터 너클(130)을 통해 로워 암(120)으로 배치되어 차량에 장착된 전원부와 전자제어장치로 연결되고 암 고정부재(195)와 마운트 고정부재(197)에 의해 위치가 고정됨으로써, 조향시스템에 의해 휠(110)이 회전할 때 휠 모듈의 부품들과 간섭이 발생되지 않고 와이어(191) 길이의 제약이 발생되지 않게 된다.
즉, 인휠 모터나 휠 모듈에서 와이어(191)를 너클(130)의 상부에 있는 조향시스템(160)의 프레임(163, 165, 167)을 통해 배치하는 경우 회전중심인 조향모터(161)의 축으로부터 프레임(163, 165, 167)의 반경방향 길이만큼 회전이 이루어지게 되어 와이어(191)의 여유 길이가 많이 필요하고 이로 인해 조향시스템(160)의 프레임(163, 165, 167)이나 현가시스템(140) 부품들과 간섭이 발생된다.
그러나, 본 실시예들에 의하면 와이어(191) 배선이 컨넥터(193)로부터 너클(130)을 통해 로워 암(120)으로 배치되고 암 고정부재(195)와 마운트 고정부재(197)에 의해 위치가 고정되므로 와이어(191)와 휠 모듈의 부품들과 간섭이 발생되지 않고 와이어(191) 길이를 대폭 줄일 수 있게 된다.
너클(130)은, 중심부에 지지홀(132)이 구비되며 너클 마운트(180)와 결합되는 바디부(131), 바디부(131)의 하측에서 연장되며 로워 암(120)과 회전 가능하게 결합되는 힌지샤프트(133)가 관통되는 힌지홀(134)이 구비되어 있는 암 결합부(135), 바디부(131)의 상측에서 연장되며 조향시스템의 프레임과 연결되는 프레임 연결부(137)를 포함할 수 있다.
바디부(131)에 형성되는 지지홀(132)에는 후술할 너클 마운트(180)의 삽입지지부(183)가 삽입되어 고정된다.
암 결합부(135)와 프레임 연결부(137)는 바디부(131)의 하측과 상측에서 측방향으로 연장되어 바디부(131)에 오목한 공간이 형성되도록 구비되어 와이어(191)가 컨넥터(193)로부터 너클(130)에 배치될 때 와이어(191)가 마운트 고정부재(197)에 의해 고정되는 공간을 형성한다.
즉, 와이어(191)가 지지홀(132)을 중심으로 측면방향에 배치된 컨넥터(193)로부터 지지홀(132) 방향으로 배치된 상태에서 지지홀(132)의 상측방향으로 벤딩되어 다시 하측방향으로 배치되며 로워 암(120) 상측면으로 위치가 고정된다.
따라서, 너클(130)의 바디부(131)와 암 결합부(135), 프레임 연결부(137)가 와이어(191)의 주변을 둘러싸는 배치가 이루어지게 되고 이로 인해 와이어(191)와 휠 모듈의 부품들과 간섭이 발생되지 않고 와이어(191)의 길이를 대폭 줄일 수 있게 된다.
그리고, 바디부(131)에는 지지홀(132)의 주변에 너클 마운트(180)와 체결부재(101)로 결합되는 체결홀(101a)이 구비되며 본 실시예들에서는 지지홀(132)을 중심으로 대각선 상에 각각 체결부재(101)로 결합되는 것을 일례로 도시하였다.
대략 지지홀(132)을 중심으로 대각선 방향으로 교차되는 형상의 너클 마운트(180)는, 중심부에 관통홀(181)이 구비되며 지지홀(132)에 삽입되는 삽입지지부(183), 삽입지지부(183)에서 너클(130)을 둘러싸며 반경방향으로 연장되어 스테이터 고정부재(173)에 결합되는 연장지지부(185)를 포함할 수 있다.
삽입지지부(183)에 형성되는 관통홀(181)에는 로터를 회전지지하는 로터 고정부재(179)가 결합되어 로터가 휠(110)과 결합되어 함께 회전하는 것을 지지하게 된다.
연장지지부(185)는 관통홀(181)을 중심으로 대각선 상에 배치되어 스테이터 고정부재(173)의 네곳에서 고정되어 지지된다.
와이어(191)를 너클 마운트(180)에 고정하는 마운트 고정부재(197)는 삽입지지부(183)에 체결부재(103)로 결합되며 본 실시예들에서는 마운트 고정부재(197)가 관통홀(181)을 중심으로 삽입지지부(183)의 양측 상단과 하단에 각각 결합되는 것을 일례로 도시하였다.
마운트 고정부재(197)는, 양단이 체결부재(103)와 결합되는 고정부(197a), 너클 마운트(180)와 측방향으로 이격되어 와이어(191)를 지지하는 지지부(197b), 고정부(197a)와 지지부(197b)를 연결하는 연결부(197c)를 포함한다.
이렇게 컨넥터(193)로부터 너클(130)을 통해 마운트 고정부재(197)에 의해 위치가 고정되는 와이어(191)는 로워 암(120)으로 배치되고 암 고정부재(195)는 로워 암(120)의 상측면에 체결부재(105)로 결합되어 와이어(191)의 위치를 고정한다.
따라서, 본 실시예들에서 와이어(191)는 암 고정부재(195)와 마운트 고정부재(197)에 의해 위치가 고정됨으로써 와이어(191)와 휠 모듈의 부품들과 간섭이 발생되지 않고 와이어(191) 길이를 대폭 줄일 수 있게 된다.
또한, 본 실시예들에서, 로워 암(120)에는 와이어(191)가 지지되는 상측면에 복수개의 절개홈(125)이 구비되고 절개홈(125)의 양측으로 암 고정부재(195)가 체결될 수 있다.
로워 암(120)에 형성되는 절개홈(125)은 로워 암(120)의 무게와 부피를 줄임과 동시에 차량의 주행중에 발생되는 진동으로부터 와이어(191)와 로워 암(120)의 마찰을 줄여 와이어(191)의 내구성을 향상시키게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예들에 의하면, 차량용 휠 모듈에 있어서 휠을 구동하는 구동시스템에 와이어를 통해 안정적으로 전기를 공급할 수 있게 되고 와이어의 배선 효율과 내구성을 증대시켜 휠 모듈의 주행안전성을 상승시킬 수 있게 된다.
또한, 차량용 휠 모듈에 있어서 각각의 휠에 대한 정밀성과 신뢰성, 내구성 등을 확보할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 차량의 차체에 결합되는 로워 암;
    상기 로워 암에 회전 가능하게 결합되어 휠을 조향하는 너클;
    상기 휠을 구동하는 구동시스템의 스테이터 고정부재:
    상기 너클과 스테이터 고정부재를 연결하는 너클 마운트;
    상기 로워 암에 고정되며 상기 스테이터 고정부재에 연결되어 상기 구동시스템의 스테이터에 전류를 공급하는 와이어 어셈블리;
    를 포함하는 차량용 휠 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어 어셈블리는,
    차량에 장착된 전원부와 전자제어장치로부터 상기 스테이터에 전류를 공급하는 하나 이상의 와이어;
    상기 와이어를 상기 스테이터 고정부재에 연결하는 컨넥터;
    상기 와이어를 상기 로워 암에 고정하는 암 고정부재;
    를 포함하는 차량용 휠 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 와이어 어셈블리는,
    상기 로워 암과 상기 스테이터 고정부재의 사이에서 상기 와이어를 상기 너클 마운트에 고정하는 마운트 고정부재를 더 포함하는 차량용 휠 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 너클은,
    중심부에 지지홀이 구비되며 상기 너클 마운트와 결합되는 바디부;
    상기 바디부의 하측에서 연장되며 상기 로워 암과 회전 가능하게 결합되는 힌지샤프트가 관통되는 힌지홀이 구비되어 있는 암 결합부;
    상기 바디부의 상측에서 연장되며 조향시스템의 프레임과 연결되는 프레임 연결부;
    를 포함하는 차량용 휠 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 바디부에는 상기 지지홀의 주변에 상기 너클 마운트와 체결부재로 결합되는 체결홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 너클 마운트는,
    중심부에 관통홀이 구비되며 상기 지지홀에 삽입되는 삽입지지부;
    상기 삽입지지부에서 상기 너클을 둘러싸며 반경방향으로 연장되어 상기 스테이터 고정부재에 결합되는 연장지지부;
    를 포함하는 차량용 휠 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마운트 고정부재는 상기 삽입지지부에 체결부재로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마운트 고정부재는,
    양단이 상기 체결부재와 결합되는 고정부;
    상기 너클 마운트와 이격되며 상기 와이어를 지지하는 지지부;
    상기 고정부와 지지부를 연결하는 연결부;
    를 포함하는 차량용 휠 모듈.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 암 고정부재는 상기 로워 암의 상측면에 체결부재로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 로워 암에는 상기 와이어가 지지되는 상측면에 복수개의 절개홈이 구비되고 상기 절개홈의 양측으로 상기 암 고정부재가 체결되는 것을 특징으로 하는 차량용 휠 모듈.
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