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KR101269928B1 - 휠 내장형 모터를 갖춘 차량 - Google Patents

휠 내장형 모터를 갖춘 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휠 내에 설치되는 전기모터의 설계자유도를 높일 수 있고, 차량의 운동성능을 높일 수 있으며, 제동장치의 냉각성능을 높일 수 있는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량에 관한 것이다. 개시한 차량은 차체에 회전 가능하게 설치된 휠과, 휠의 구동을 위해 휠 내측에 설치된 전기모터와, 휠로부터 차체 쪽으로 연장되며 휠과 함께 회전하는 차축과, 차축의 제동을 위해 휠과 이격된 위치의 차체에 설치된 제동장치를 포함한다.

Description

휠 내장형 모터를 갖춘 차량{VEHICLE HAVING WHEEL-IN-MOTOR}
본 발명은 휠 내장형 모터를 갖춘 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제동장치의 설치구조를 개선한 휠 내장형 모터를 갖춘 차량에 관한 것이다.
동력원으로 내연기관을 채용한 차량은 엔진, 변속기, 드라이브샤프트, 유압브레이크 시스템, 연료공급장치, 흡기 및 배기장치, 냉각 및 윤활장치 등 많은 부품이 소요될 뿐 아니라 배기가스에 의한 대기오염을 유발하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하고자 최근에는 동력원으로 전기모터를 이용하는 차량에 대한 연구가 활발하다. 일 예로 대한민국 공개특허공보 2004-21702호는 차량의 휠 내에 전기모터가 장착된 차량을 개시하고 있다.
그러나 휠 내부에 전기모터를 장착한 차량은 협소한 휠의 내측 공간에 전기모터 뿐만 아니라 감속장치와 제동장치를 함께 설치해야 하기 때문에 구동력을 발휘하는 전기모터의 형상과 크기에 제약이 따르는 문제가 있었다. 즉 이러한 차량은 휠 내측 공간의 한계로 인해 대용량의 전기모터를 채용하기 어렵기 때문에 구동을 위한 충분한 출력을 얻기 어려웠다. 또 휠 쪽의 무게가 무겁기 때문에 현가장치에 작용하는 하중이 증가하여 차량의 운동성능이 저하될 수 있었고, 제동장치 주위의 공기흐름이 나빠 제동 중 발생하는 열의 방출이 어려운 결점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 휠 내에 설치되는 전기모터의 설계자유도를 높일 수 있고, 차량의 운동성능을 높일 수 있으며, 제동장치의 냉각성능을 높일 수 있도록 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휠 내장형 모터를 갖춘 차량은 차체에 회전 가능하게 설치된 휠과, 상기 휠의 구동을 위해 상기 휠 내측에 설치된 전기모터와, 상기 휠로부터 상기 차체 쪽으로 연장되며 상기 휠과 함께 회전하는 차축과, 상기 차축의 제동을 위해 상기 휠과 이격된 위치의 상기 차체에 설치된 제동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제동장치는 상기 차축과 연결되며 상기 차체에 마련된 지지축에 회전 가능하게 지지된 디스크형 회전체 및 이 회전체를 외면을 가압하여 제동하는 가압장치를 갖춘 디스크브레이크인 것을 특징으로 한다.
상기 제동장치는 상기 차축과 연결되며 상기 차체에 마련된 지지축에 회전 가능하게 지지된 드럼형 회전체 및 이 회전체를 내면을 가압하여 제동하는 가압장치를 갖춘 드럼브레이크인 것을 특징으로 한다.
상기 지지축은 상기 차체에 고정되고, 상기 회전체는 베어링을 매개로 상기 지지축에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 한다.
상기 차축은 적어도 하나의 굴절연결부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휠 내장형 모터를 갖춘 차량은 제동장치가 휠과 이격된 위치에 설치되고 차축에 의해 휠과 연결되기 때문에 휠 내에 설치되는 전기모터의 설계자유도를 높일 수 있는 효과가 있다. 즉 휠 내에 확보되는 여유공간을 이용하여 전기모터의 형태를 다양화 할 수 있고 전기모터의 크기도 확대할 수 있다.
또 본 발명은 제동장치가 차체에 지지되기 때문에 종래에 비하여 현가장치에 가해지는 하중을 줄일 수 있어 차량의 운동성능을 높일 수 있는 효과가 있다.
또 본 발명은 제동장치가 차량 저부를 흐르는 공기에 쉽게 노출되기 때문에 제동장치의 냉각성능도 높일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 차량은 4개의 휠 내부에 각각 구동을 위한 전기모터가 설치된다. 따라서 각 휠을 독립적으로 구동할 수 있다. 도 1은 어느 하나의 휠 내측에 전기모터가 설치된 예를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 차체(10)의 휠하우스(11) 내에는 휠(12)을 완충 가능하게 지지하기 위한 현가장치(13)가 설치되고, 현가장치(13)에는 휠(12)과 연결된 차축(15)을 회전 가능하게 지지하는 너클부(14)가 설치된다. 휠(12)은 차 축(15)의 단부에 마련된 원판형 휠결합부(15a)에 장착되고, 차축(15)은 베어링(17)을 매개로 너클부(14)에 지지된다. 따라서 휠(12)이 회전하면 차축(15)도 회전한다.
휠(12) 내측에는 휠(12)의 구동을 위해 차축(15)을 회전시키는 전기모터(20)가 설치된다. 전기모터(20)는 차축(15)의 외면에 결합되는 회전자(21)와, 회전자(21)의 외측에 배치되며 너클부(14)에 고정된 고정자(22)를 포함한다. 고정자(22)는 코일이 권선된 형태이며 배터리(30)로부터 전원이 인가될 때 여자됨으로써 차축(15)에 결합된 회전자(21)가 회전하도록 한다. 여기서는 전기모터(20)의 회전자(21)가 차축(15)에 직결된 형태를 예시하였으나, 감속장치(미도시)가 일체형으로 구성된 전기모터의 경우에는 감속장치의 출력부가 차축(15)에 연결될 수 있다. 또 이러한 차량에는 주행 시 전기모터(20)에 전기공급을 제어하고, 제동 시 회생제동을 수행할 수 있도록 전기모터(20)를 제어하는 제어유닛(31)을 구비한다. 회생제동에 의해 생성된 전기에너지는 충전 전압으로 조정된 후 배터리(30)에 저장된다.
휠(12)을 제동하는 제동장치(40)는 휠(12)과 이격된 위치에 설치된다. 제동장치(40)는 너클부(14) 안쪽의 휠하우스(11) 내측 차체(10)에 설치되고, 휠(12)과 연결된 차축(15)은 제동장치(40) 쪽(차체 쪽)으로 연장되어 제동장치(40)에 연결된다. 즉 휠(12)과 이격된 제동장치(40)는 차축(15)을 제동함으로써 휠(12)을 제동한다.
제동장치(40)는 차체(10)에 고정된 지지축(18)에 회전 가능하게 결합되는 회전체(41)와, 이 회전체(41)를 가압하여 마찰 제동하는 가압장치(42)를 포함한다. 회전체(41)는 베어링(43)을 매개로 지지축(18) 외면에 회전 가능하게 결합되며 회전체(41)의 중심에 차축(15)이 연결된다. 회전체(41)와 휠(12)을 연결하는 차축(15)은 유니버설 조인트 형태로 된 2개소의 굴절연결부(15b,15c)를 구비한다. 이는 차량의 주행 시 차체(10)의 승강이 생기는 경우에도 휠(12)의 회전력이 차축(15)을 통하여 제동장치(40)의 회전체(41)로 무리없이 전달될 수 있도록 한 것이다.
도 1의 예는 제동장치(40)가 디스크형태의 회전체(41)와 이 회전체(41)의 외면 양측을 마찰패드로 가압하는 가압장치(42)를 갖춘 캘리퍼형 디스크브레이크인 경우를 나타낸 것이고, 도 2의 예는 제동장치(50)가 드럼형태의 회전체(51)와 이 회전체(51)의 내면을 가압하여 제동하는 가압장치(52)를 갖춘 드럼식 브레이크인 경우를 나타낸 것이다. 이러한 브레이크장치들은 회전체(41,51)를 가압하는 가압장치(42,52)가 유압식, 공압식, 또는 전기모터식일 수 있다. 디스크식 또는 드럼식 브레이크의 가압장치에 대해서는 그 구조 및 작동원리가 널리 알려진 정도이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 제동장치(40)는 전기모터(20)의 동작에 의해 휠(12)이 회전하면, 차축(15)에 의해 휠(12)과 연결된 회전체(41)가 회전한다. 따라서 제동장치(40)의 가압장치(42)가 회전체(41)를 제동하면 차축(15)의 제동이 이루어지므로 차량의 휠(12)을 제동할 수 있다.
이러한 차량은 제동장치(40)가 휠(12)과 이격된 위치에 설치되고 차축(15)에 의해 휠(12)과 연결되기 때문에 휠(12) 내에 설치되는 전기모터(20)의 설계자유도 를 높일 수 있다. 즉 종래와 달리 휠(12) 내측에 제동장치가 설치되지 않기 때문에 휠(12) 내에 확보되는 여유공간을 이용하여 전기모터(20)의 형태를 다양화 할 수 있고, 전기모터(20)의 크기도 확대할 수 있다. 따라서 이러한 차량은 대용량의 전기모터(20)를 채용할 수 있다.
또 이러한 차량은 제동장치(40)가 차체(10)에 지지되기 때문에 종래에 비하여 현가장치(13)에 가해지는 하중을 줄일 수 있어 차량의 운동성능을 높일 수 있고, 제동장치(40)가 차량 저부를 흐르는 공기에 노출되기 때문에 제동장치(40)의 냉각성능도 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 휠 내장형 모터와 제동장치의 설치구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 휠 내장형 모터와 제동장치의 설치구조를 나타낸 단면도로, 다른 실시 예이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 차체 12: 휠
13: 현가장치 14: 너클부
15: 차축 18: 지지축
20: 전기모터 30: 배터리
31: 제어유닛 40: 제동장치
41: 회전체 42: 가압장치

Claims (6)

  1. 차체에 회전 가능하게 설치된 휠과, 상기 휠의 구동을 위해 상기 휠 내측에 설치된 전기모터를 구비하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량에 있어서,
    상기 휠로부터 상기 차체 쪽으로 연장되며 상기 휠과 함께 회전하는 차축과, 상기 차축의 제동을 위해 상기 차체에 설치되되, 상기 휠과 이격되도록 상기 차체 쪽으로 연장된 차축과 연결된 제동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제동장치는 상기 차축과 연결되며 상기 차체에 마련된 지지축에 회전 가능하게 지지된 디스크형 회전체 및 이 회전체를 외면을 가압하여 제동하는 가압장치를 갖춘 디스크브레이크인 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 차체에 고정되고, 상기 회전체는 베어링을 매개로 상기 지지축에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제동장치는 상기 차축과 연결되며 상기 차체에 마련된 지지축에 회전 가능하게 지지된 드럼형 회전체 및 이 회전체를 내면을 가압하여 제동하는 가압장 치를 갖춘 드럼브레이크인 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지축은 상기 차체에 고정되고, 상기 회전체는 베어링을 매개로 상기 지지축에 회전 가능하게 지지된 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차축은 적어도 하나의 굴절연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휠 내장형 모터를 갖춘 차량.
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