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KR102588326B1 - 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템 - Google Patents

인휠모터 파워트레인의 윤활시스템 Download PDF

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Publication number
KR102588326B1
KR102588326B1 KR1020180170328A KR20180170328A KR102588326B1 KR 102588326 B1 KR102588326 B1 KR 102588326B1 KR 1020180170328 A KR1020180170328 A KR 1020180170328A KR 20180170328 A KR20180170328 A KR 20180170328A KR 102588326 B1 KR102588326 B1 KR 102588326B1
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KR
South Korea
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lubrication
oil
housing
pump
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KR1020180170328A
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Inventor
김중수
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현대트랜시스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 일측에 모터가 결합되고 외주면에서 휠을 지지하며 내부에 공간을 구비한 하우징과; 상기 하우징 내에 설치된 입력기어 및 출력기어와; 상기 입력기어에 치합되는 제1기어와, 상기 제1기어와 다른 피치원지름을 가지고 상기 출력기어에 치합되는 제2기어가 동심축을 이루어 일체로 형성된 2개의 매개기어와; 상기 입력기어에 치합된 펌프기어와; 상기 하우징의 일측에서 상기 입력기어, 출력기어 및 매개기어를 회전 가능하게 지지하는 베어링플레이트와; 상기 펌프기어에 의해 구동되는 윤활펌프의 일부를 구성하도록 형성된 커버플레이트와; 상기 출력기어 및 매개기어의 일측 윤활을 도모하도록, 상기 커버플레이트와 미드플레이트에 의해 형성된 제1오일공급부를 포함하여 구성된다.

Description

인휠모터 파워트레인의 윤활시스템{LUBRICATION SYSTEM FOR IN-WHEEL MOTOR POWERTRAIN}
본 발명은 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템에 관한 기술이다.
트럭이나 버스 등과 같은 상용차량에서 차량의 구동력을 인휠 모터 파워트레인으로 구현하면, 파워트레인이 차지하는 공간을 축소할 수 있어서, 특히 저상 버스 등의 구현에 용이한 장점이 있다.
상기와 같이 상용차량의 구동력을 인휠 모터 파워트레인으로 구현하기 위해서는 모터에서 발생되는 동력을 비교적 큰 감속비로 감속하여 구동륜으로 전달할 수 있도록 해야 하면서도 컴팩트한 구성을 갖추어 차량 탑재성을 확보해야 한다.
상기와 같은 인휠모터 파워트레인은 컴팩트한 구성 내에 큰 감속비를 구현하기 위해 다수의 기어를 배치하면서도, 이러한 기어들 및 베어링들의 원활하고 안정된 작동성을 확보하기 위해, 이들을 적절히 윤활하기 위한 윤활시스템의 구성이 필요하다.
상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 1018565880000 B
본 발명은 작고 컴팩트한 공간 내에 비교적 큰 감속비를 구현하기 위한 다수의 기어와 베어링 등이 구비되는 인휠모터 파워트레인 내에서, 상기 기어들과 베어링 등의 윤활이 충분하고 안정되게 이루어질 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 인휠모터 파워트레인의 안정된 내구성을 확보할 수 있도록 한 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템은,
일측에 모터가 결합되고 외주면에서 휠을 지지하며 내부에 공간을 구비한 하우징과;
상기 하우징 내에서 상기 모터에 직결되도록 설치된 입력기어와;
상기 입력기어에 평행하게 배치된 출력기어와;
상기 입력기어에 치합되는 제1기어와, 상기 제1기어와 다른 피치원지름을 가지고 상기 출력기어에 치합되는 제2기어가 동심축을 이루어 일체로 형성된 2개의 매개기어와;
상기 입력기어에 치합된 펌프기어와;
상기 하우징의 일측에서 상기 입력기어, 출력기어 및 매개기어를 회전 가능하게 지지하는 베어링플레이트와;
상기 베어링플레이트와의 사이에 미드플레이트를 개재한 상태로 중첩되어, 상기 펌프기어에 의해 구동되어 오일을 펌핑하도록 구성된 윤활펌프의 일부를 구성하도록 형성된 커버플레이트와;
상기 윤활펌프가 토출하는 오일로 상기 출력기어 및 매개기어의 일측 윤활을 도모하도록, 상기 커버플레이트와 미드플레이트에 의해 형성된 제1오일공급부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 윤활펌프가 토출하는 오일로 상기 출력기어 및 매개기어의 타측 윤활을 도모하도록, 상기 하우징 내에 형성된 제2오일공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 윤활펌프의 로터는 상기 베어링플레이트에 회전 가능하도록 설치되고;
상기 커버플레이트에는 상기 윤활펌프의 흡입측과 토출측 유로 및 상기 제1오일공급부를 형성하기 위한 유로형성홈이 형성되며;
상기 미드플레이트는 상기 커버플레이트의 유로형성홈을 덮어 상기 윤활펌프의 흡입측과 토출측 유로 및 상기 제1오일공급부를 형성할 수 있다.
상기 제1오일공급부는
상기 윤활펌프의 토출측 유로로부터 상측으로 연결되어 상기 출력기어의 일측에 대응하는 위치에 오일을 보관할 수 있도록 공간이 확장되어 형성된 제1출력기어윤활부와;
상기 제1출력기어윤활부로부터 양쪽 하측으로 연장되어 상기 두 매개기어의 일측에 대응하는 위치로 오일을 제공하도록 형성된 두 제1매개기어윤활부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 하우징 내에는 오일섬프가 형성되고;
상기 오일섬프로부터의 오일이 여과되도록 하는 오일필터가 상기 하우징에 설치되며;
상기 오일필터를 통과한 오일이 상기 윤활펌프의 흡입측으로 공급될 수 있도록 상기 하우징과 베어링플레이트 사이에는 제1연결파이프가 설치될 수 있다.
상기 윤활펌프의 토출측과 상기 하우징의 제2오일공급부 사이에는 오일 통로 역할을 하는 제2연결파이프가 설치될 수 있다.
상기 제2오일공급부는
상기 제2연결파이프를 통해 상기 하우징 내로 공급된 오일을 상기 출력기어의 타측에 대응하는 위치로 전달하도록 형성된 제2출력기어윤활부와;
상기 제2연결파이프로부터 상기 제2출력기어윤활부로 연결되는 유로로부터 양쪽으로 분지되어 상기 두 매개기어의 타측에 대응하는 위치로 오일을 전달하도록 형성된 제2매개기어윤활부;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 하우징의 타측에는 상기 출력기어로부터의 회전력을 추가로 감속하여 상기 휠로 전달하도록 구성된 유성감속장치가 설치될 수 있다.
상기 커버플레이트의 외측에는 상기 모터가 위치하며, 상기 모터의 회전축은 상기 커버플레이트와 미드플레이트 및 베어링플레이트를 차례로 관통하여 상기 입력기어에 결합될 수 있다.
본 발명은 작고 컴팩트한 공간 내에 비교적 큰 감속비를 구현하기 위한 다수의 기어와 베어링 등이 구비되는 인휠모터 파워트레인 내에서, 상기 기어들과 베어링 등의 윤활이 충분하고 안정되게 이루어질 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 인휠모터 파워트레인의 안정된 내구성을 확보할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 윤활시스템이 적용된 인휠모터 파워트레인의 구성을 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 본 발명의 주요 구성품을 분해하여 도시한 도면,
도 4는 본 발명 윤활시스템의 오일통로들을 입체적으로 표현한 도면,
도 5는 도 4와 반대방향에서 표현한 본 발명 윤활시스템의 오일통로들을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템은, 일측에 모터(M)가 결합되고 외주면에서 휠(W)을 지지하며 내부에 공간을 구비한 하우징(HG)과; 상기 하우징(HG) 내에서 상기 모터(M)에 직결되도록 설치된 입력기어(IN)와; 상기 입력기어(IN)에 평행하게 배치된 출력기어(OUT)와; 상기 입력기어(IN)에 치합되는 제1기어(G1)와, 상기 제1기어(G1)와 다른 피치원지름을 가지고 상기 출력기어(OUT)에 치합되는 제2기어(G2)가 동심축을 이루어 일체로 형성된 2개의 매개기어(G)와; 상기 입력기어(IN)에 치합된 펌프기어(PMG)와; 상기 하우징(HG)의 일측에서 상기 입력기어(IN), 출력기어(OUT) 및 매개기어(G)를 회전 가능하게 지지하는 베어링플레이트(BP)와; 상기 베어링플레이트(BP)와의 사이에 미드플레이트(MP)를 개재한 상태로 중첩되어, 상기 펌프기어(PMG)에 의해 구동되어 오일을 펌핑하도록 구성된 윤활펌프(PM)의 일부를 구성하도록 형성된 커버플레이트(CP)와; 상기 윤활펌프(PM)가 토출하는 오일로 상기 출력기어(OUT) 및 매개기어(G)의 일측 윤활을 도모하도록, 상기 커버플레이트(CP)와 미드플레이트(MP)에 의해 형성된 제1오일공급부(OS1)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 윤활펌프(PM)가 토출하는 오일로 상기 출력기어(OUT) 및 매개기어(G)의 타측 윤활을 도모하도록, 상기 하우징(HG) 내에 형성된 제2오일공급부(OS2)를 더 포함한다.
즉, 본 발명의 윤활시스템은 상기 베어링플레이트(BP)와 미드플레이트(MP) 및 커버플레이트(CP)에 의해 형성되는 상기 윤활펌프(PM)가 상기 펌프기어(PMG)로부터 동력을 전달받아 회전되면서 오일을 펌핑하면, 상기 제1오일공급부(OS1)와 제2오일공급부(OS2)를 통해 상기 출력기어(OUT) 및 매개기어(G)의 양쪽 단부 및 이들을 지지하고 있는 베어링 등을 모두 원활히 윤활하도록 함으로써, 인휠모터 파워트레인의 원활한 작동성과 안정된 내구성을 확보할 수 있도록 하는 것이다.
참고로, 상기 하우징(HG)의 타측에는 상기 출력기어(OUT)로부터의 회전력을 추가로 감속하여 상기 휠(W)로 전달하도록 구성된 유성감속장치(PG)가 설치된다.
상기 유성감속장치(PG)는 선기어(S)가 상기 출력기어(OUT)에 연결되고, 링기어(R)가 고정되며 캐리어(C)가 휠허브(WB)와 함께 휠(W)에 연결되면서 감속이 이루어지도록 되어 있다.
따라서, 상기 인휠모터 파워트레인은 상기 모터(M)의 회전력이 상기 입력기어(IN)로 전달되면, 상기 입력기어(IN)와 제1기어(G1)에서 1차로 감속이 이루어지고, 상기 제2기어(G2)와 출력기어(OUT)에서 2차로 감속이 이루어진 후, 상기 유성감속장치(PG)에서 3차로 감속이 이루어져서 비교적 높은 감속비를 구현하게 되는 것이다.
상기 커버플레이트(CP)의 외측에는 상기 모터(M)가 위치하며, 상기 모터(M)의 회전축은 상기 커버플레이트(CP)와 미드플레이트(MP) 및 베어링플레이트(BP)를 차례로 관통하여 상기 입력기어(IN)에 결합되는 구조이다.
상기 윤활펌프(PM)의 로터(RT)는 상기 베어링플레이트(BP)에 회전 가능하도록 설치되고, 상기 커버플레이트(CP)에는 상기 윤활펌프(PM)의 흡입측 유로(INL)와 토출측 유로(OTL) 및 상기 제1오일공급부(OS1)를 형성하기 위한 유로형성홈(1)이 형성되며, 상기 미드플레이트(MP)는 상기 커버플레이트(CP)의 유로형성홈(1)을 덮어 상기 윤활펌프(PM)의 흡입측 유로(INL)와 토출측 유로(OTL) 및 상기 제1오일공급부(OS1)를 형성한다.
즉, 상기 베어링플레이트(BP)와 상기 커버플레이트(CP)는 상기 윤활펌프(PM)의 펌프하우징(HG) 역할을 수행하는 것이며, 상기 윤활펌프(PM)를 구성하는 데에 필요한 유로는 상기 커버플레이트(CP)에 유로형성홈(1)을 구비하고 상기 미드플레이트(MP)로 이를 덮어서 형성하도록 한 것이다.
따라서, 상기 미드플레이트(MP)는 상기 유로형성홈(1)을 덮는 부위는 닫히 평면을 제공하도록 형성되고, 상기 윤활펌프(PM)의 흡입측과 토출측 및 후술하는 제1연결파이프(P1)와 제2연결파이프(P2)가 연결되는 부위 등에는 구멍이 형성되는 구조의 박판으로 이루어진다.
상기 제1오일공급부(OS1)는 상기 윤활펌프(PM)의 토출측 유로로부터 상측으로 연결되어 상기 출력기어(OUT)의 일측에 대응하는 위치에 오일을 보관할 수 있도록 공간이 확장되어 형성된 제1출력기어윤활부(OR1)와, 상기 제1출력기어윤활부(OR1)로부터 양쪽 하측으로 연장되어 상기 두 매개기어(G)의 일측에 대응하는 위치로 오일을 제공하도록 형성된 두 제1매개기어윤활부(GR1)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제1출력기어윤활부(OR1)에 저장된 오일에 의해 상기 출력기어(OUT)의 일측으로는 항상 원활한 오일이 공급되면서 윤활이 이루어지게 되고, 아울러 두 매개기어(G)의 일측도 각각 상기 제1매개기어윤활부(GR1)로부터 제공되는 오일로 안정된 윤활 성능을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기 하우징(HG) 내에는 오일섬프(SMP)가 형성되고; 상기 오일섬프(SMP)로부터의 오일이 여과되도록 하는 오일필터(FL)가 상기 하우징(HG)에 설치되며; 상기 오일필터(FL)를 통과한 오일이 상기 윤활펌프(PM)의 흡입측으로 공급될 수 있도록 상기 하우징(HG)과 베어링플레이트(BP) 사이에는 제1연결파이프(P1)가 설치된다.
즉, 상기 하우징(HG)의 오일섬프(SMP)에 저장된 오일은 상기 오일필터(FL)를 통과하여 도 3에 도시된 화살표와 같이 상기 제1연결파이프(P1)를 통해 상기 윤활펌프(PM)로 공급되게 된다.
상기 윤활펌프(PM)의 토출측과 상기 하우징(HG)의 제2오일공급부(OS2) 사이에는 오일 통로 역할을 하는 제2연결파이프(P2)가 설치된다.
즉, 상기 윤활펌프(PM)의 토출측은 상기 제1오일공급부(OS1)로 오일을 공급함과 아울러 동시에 상기 제2오일공급부(OS2)로 오일을 공급해야 하며, 상기 하우징(HG) 내에 형성된 제2오일공급부(OS2)로 오일을 공급하기 위해서는 상기 제2연결파이프(P2)에 의해 오일을 전달하도록 해야 하는 것이다.
상기 제2오일공급부(OS2)는, 상기 제2연결파이프(P2)를 통해 상기 하우징(HG) 내로 공급된 오일을 상기 출력기어(OUT)의 타측에 대응하는 위치로 전달하도록 형성된 제2출력기어윤활부(OR2)와; 상기 제2연결파이프(P2)로부터 상기 제2출력기어윤활부(OR2)로 연결되는 유로로부터 양쪽으로 분지되어 상기 두 매개기어(G)의 타측에 대응하는 위치로 오일을 전달하도록 형성된 제2매개기어윤활부(GR2)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제2연결파이프(P2)를 통해 전달받은 상기 윤활펌프(PM)로부터의 오일은 상기 제2출력기어윤활부(OR2)로 전달되어 상기 출력기어(OUT)의 타측을 윤활하게 되며, 상기 제2매개기어윤활부(GR2)로 전달된 오일은 상기 두 매개기어(G)의 타측을 윤활하게 되는 것이다.
따라서, 상기 출력기어(OUT)와 두 매개기어(G)는 양쪽의 상기 제1오일공급부(OS1) 및 제2오일공급부(OS2)에 의해 항상 충분한 오일을 공급받아서 원활한 윤활성능을 확보할 수 있으며, 상기 출력기어(OUT)와 매개기어(G)는 상기 입력기어(IN)와 펌프기어(PMG)의 상측에 위치하고 있어서, 상기 출력기어(OUT)와 매개기어(G)들을 윤활하고 흘러내리는 오일이 상기 입력기어(IN)와 펌프기어(PMG)를 충분히 윤활시킬 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
M; 모터
W; 휠
HG; 하우징
IN; 입력기어
OUT; 출력기어
G1; 제1기어
G2; 제2기어
G; 매개기어
PMG; 펌프기어
BP; 베어링플레이트
MP; 미드플레이트
PM; 윤활펌프
CP; 커버플레이트
OS1; 제1오일공급부
OS2; 제2오일공급부
PG; 유성감속장치
WB; 휠허브
RT; 로터
INL; 유로
1; 유로형성홈
P1; 제1연결파이프
P2; 제2연결파이프
OR1; 제1출력기어윤활부
GR1; 제1매개기어윤활부
SMP; 오일섬프
FL; 오일필터
OR2; 제2출력기어윤활부
GR2; 제2매개기어윤활부

Claims (9)

  1. 일측에 모터가 결합되고 외주면에서 휠을 지지하며 내부에 공간을 구비한 하우징과;
    상기 하우징 내에서 상기 모터에 직결되도록 설치된 입력기어와;
    상기 입력기어에 평행하게 배치된 출력기어와;
    상기 입력기어에 치합되는 제1기어와, 상기 제1기어와 다른 피치원지름을 가지고 상기 출력기어에 치합되는 제2기어가 동심축을 이루어 일체로 형성된 2개의 매개기어와;
    상기 입력기어에 치합된 펌프기어와;
    상기 하우징의 일측에서 상기 입력기어, 출력기어 및 매개기어를 회전 가능하게 지지하는 베어링플레이트와;
    상기 베어링플레이트와의 사이에 미드플레이트를 개재한 상태로 중첩되어, 상기 펌프기어에 의해 구동되어 오일을 펌핑하도록 구성된 윤활펌프의 일부를 구성하도록 형성된 커버플레이트와;
    상기 윤활펌프가 토출하는 오일로 상기 출력기어 및 매개기어의 일측 윤활을 도모하도록, 상기 커버플레이트와 미드플레이트에 의해 형성된 제1오일공급부;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 윤활펌프가 토출하는 오일로 상기 출력기어 및 매개기어의 타측 윤활을 도모하도록, 상기 하우징 내에 형성된 제2오일공급부;
    를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 윤활펌프의 로터는 상기 베어링플레이트에 회전 가능하도록 설치되고;
    상기 커버플레이트에는 상기 윤활펌프의 흡입측과 토출측 유로 및 상기 제1오일공급부를 형성하기 위한 유로형성홈이 형성되며;
    상기 미드플레이트는 상기 커버플레이트의 유로형성홈을 덮어 상기 윤활펌프의 흡입측과 토출측 유로 및 상기 제1오일공급부를 형성하는 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1오일공급부는
    상기 윤활펌프의 토출측 유로로부터 상측으로 연결되어 상기 출력기어의 일측에 대응하는 위치에 오일을 보관할 수 있도록 공간이 확장되어 형성된 제1출력기어윤활부와;
    상기 제1출력기어윤활부로부터 양쪽 하측으로 연장되어 상기 두 매개기어의 일측에 대응하는 위치로 오일을 제공하도록 형성된 두 제1매개기어윤활부를 포함하여 구성된 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징 내에는 오일섬프가 형성되고;
    상기 오일섬프로부터의 오일이 여과되도록 하는 오일필터가 상기 하우징에 설치되며;
    상기 오일필터를 통과한 오일이 상기 윤활펌프의 흡입측으로 공급될 수 있도록 상기 하우징과 베어링플레이트 사이에는 제1연결파이프가 설치된 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 윤활펌프의 토출측과 상기 하우징의 제2오일공급부 사이에는 오일 통로 역할을 하는 제2연결파이프가 설치된 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2오일공급부는
    상기 제2연결파이프를 통해 상기 하우징 내로 공급된 오일을 상기 출력기어의 타측에 대응하는 위치로 전달하도록 형성된 제2출력기어윤활부와;
    상기 제2연결파이프로부터 상기 제2출력기어윤활부로 연결되는 유로로부터 양쪽으로 분지되어 상기 두 매개기어의 타측에 대응하는 위치로 오일을 전달하도록 형성된 제2매개기어윤활부;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 타측에는 상기 출력기어로부터의 회전력을 추가로 감속하여 상기 휠로 전달하도록 구성된 유성감속장치가 설치된 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 커버플레이트의 외측에는 상기 모터가 위치하며, 상기 모터의 회전축은 상기 커버플레이트와 미드플레이트 및 베어링플레이트를 차례로 관통하여 상기 입력기어에 결합되는 것
    을 특징으로 하는 인휠모터 파워트레인의 윤활시스템.

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