차량의 각 휠에 내장된 인휠모터의 스테이터에 지지판 및 댐핑스프링 등이 조합된 서스펜션 장치를 장착하고, 서스펜션 장치에 틸팅플레이트 및 복수개의 액츄에이터 등이 조합된 스티어링 장치를 직접 연결함으로써, 주행 구동계의 단순화를 통한 부품수 절감 및 경량화를 실현할 수 있고, 독립적인 조향 제어 및 상시 4륜 구동 제어가 가능한 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치를 제공하고자 한 것이다.
기술분야
자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 4륜 휠 각각에 독립형 타입의 서스펜션 및 스티어링 장치가 장착된 새로운 구조의 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치에 관한 것이다.
배경기술
친환경적인 미래형 이동수단으로서, 자율주행 전기자동차를 비롯하여 개인형 주행장치로서 전동휠, 전동 스쿠터, 세그웨이, 전기자전거 등이 다양한 목적 및 형태로 연구 개발 및 제작되고 있다.
예를 들어, 도심지 등에서의 짧은 거리를 신속하게 이동하기 위한 미래형 이동수단의 필요성이 증가하고 있는추세에 따라 주행용 휠 내에 배터리 전원을 이용한 모터를 내장시킨 인휠모터가 출시되고 있고, 또한 자전거의 주행 휠에 배터리 및 모터를 장착한 형태인 소위 지오 오비탈 허브리스 휠(Geo Orbital Hubless Wheel) 등이 출시되고 있다.
참고로, 상기 인휠모터에 사용되는 모터는 다이렉트 드라이브 모터(Direct Drive Motor)로서, 주행용 휠의 림(Rim) 내부에 장착되는 로터(Rotor)와, 로터의 내경부에 배치되는 스테이터(Stator)를 포함하여 구성된다.
이에 상기 인휠모터에 대한 전류 인가시 로터가 회전하면, 주행용 휠을 비롯하여 주행용 휠의 림 외경부에 장착된 타이어가 회전을 하여 차량의 주행이 이루어질 수 있다. 그러나, 인휠모터가 적용된 차량의 경우 주행용 휠의 내부 공간이 한정되어 있기 때문에 서스펜션 링크 및 스프링 댐퍼 등을 포함하는 서스펜션 장치를 비롯하여 조향을 위한 스티어링 장치 등이 차체에 별도로 설치되고 있으며, 그에 따라 차체 중량이 증가할 수 밖에 없고, 복잡한 차체 구조 설계가 요구되는 문제점이 있다.
또한, 주행용 휠에 노면 진동 및 충격이 직접 전달됨에 따라, 주행용 휠의 내부에 장착된 인휠모터의 내구성이저하되고, 특히 상기 허브리스 휠의 경우에는 서스펜션 장치의 부재로 인하여 내구 강도가 저하되는 문제점이있다. 이에 주행용 휠에 서스펜션 장치 및 스티어링 장치 등을 직접 분리 가능하게 장착하여 차량의 자율주행 구동계의 단순화 및 독립화 방안이 요구되고 있다.
해결하려는 과제
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 각 휠에 내장된 인휠모터의 스테이터에 지지판 및 댐핑스프링 등이 조합된 서스펜션 장치를 장착하고, 서스펜션 장치에 틸팅플레이트 및 복수개의 액츄에이터 등이 조합된 스티어링 장치를 직접 연결함으로써, 주행 구동계의 단순화를 통한 부품수 절감 및 경량화를 실현 할 수 있고, 독립적인 조향 제어 및 상시 4륜 구동 제어가 가능한 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다
발명의 효과
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. 첫째, 차량의 각 휠에 내장된 인휠모터의 스테이터 하우징에 지지판 및 댐핑스프링 등이 조합된 서스펜션 장치를 장착하고, 서스펜션 장치에 틸팅플레이트 및 다수의 액츄에이터 등이 조합된 스티어링 장치를 직접 연결함으로써, 주행 구동계의 단순화를 통한 부품수 절감 및 경량화를 실현할 수 있고, 각 휠에 대한 독립적인 조향 제어 및 상시 4륜 구동 제어가 가능한 장점을 제공한다.
둘째, 헥사 포드 배열을 갖는 6개의 액츄에이터를 이용하여 틸팅 플레이트를 X,Y,Z축 방향으로 회전시키거나, 틸팅 또는 직선 이동시킬 수 있도록 함으로써, 주행 휠의 조향각 조절 및 캠버각 조절, 주행 휠의 바운드 및 상하방향 진동 조절, 휠 베이스 거리, 휠 트랙 거리 등이 용이하게 조절될 수 있다.
셋째, 개인 모빌리티 주행수단의 휠에 서스펜션 장치 및 스티어링 장치를 직접 탈거 가능하게 장착함으로써, 개인 주행수단의 주행 성능 및 다양성 요구를 만족시킬 수 있다.
넷째, 차량의 제동시 인휠모터의 스테이터에 역전류를 흘려보내면 휠 제동이 가능하므로, 추가적인 제동장치의 설치가 필요없는 장점이 있다.
그 밖에, AWS(All Wheel Steering), RWS(Rear Wheel Steering)등 복잡한 추가 조향 장치가 불필요한 점, 차체에 서스펜션 등의 샤시 부품 장착이 불필요한 점, 헥사 포드 배열을 갖는 6개의 액츄에이터에서 차체에 전달하는 하중을 감소시킬 수 있는 점, 차체쪽 공간 확보가 가능하여 전기차 및 수소차 제작시 배터리 탑재 공간이 확보될 수 있는 점 등의 효과를 기대할 수 있다.
시스템 및 서비스 구성정보 상세 명세서
주행용 휠의 내경부에 장착되는 로터와, 로터의 내경부에 배치되는 스테이터를 포함하는 인휠모터 상기 스테이터의 내경부에 장착되는 복수개의 댐핑스프링 상기 댐핑스프링에 연결되어 스테이터의 내측 위치에 틸팅 가능하게 배열되는 틸팅플레이트 차체 소정 위치에 장착되는 차체 장착판 및 상기 틸팅 플레이트와 차체 장착판 간에 연결되어, 틸팅 플레이트의 X,Y,Z축 움직임을 조절하는 복수의 액츄에이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
스테이터의 내경부에는 상기 복수개의 댐핑스프링을 장착하기 위한 지지판이 원주방향을 따라 등간격으로 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치. 상기 틸팅플레이트의 외면에는 상기 댐핑스프링과의 연결을 위한 브라켓이 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅플레이트와 차체 장착판은 적어도 3개 이상의 액츄에이터에 의하여 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치. 상기 틸팅플레이트와 차체 장착판 간에는 6개의 액츄에이터가 소정의 기울기를 갖는 헥사 포드 배열을 이루며 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅 플레이트가 6개의 액츄에이터 중 선택된 두 개 이상의 구동에 의하여 차체 상하방향 축을 중심으로 좌우로 회전하면, 주행 휠의 조향각 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅 플레이트가 6개의 액츄에이터 중 선택된 두 개 이상의 구동에 의하여 차체 상하방향 축을 중심으로 좌우로 틸팅되면, 주행 휠의 캠버각 조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅 플레이트가 6개의 액츄에이터 중 선택된 두 개 이상의 구동에 의하여 차체 상하방향 축을 따라 직선 이동되면, 주행 휠의 바운드 및 상하방향 진동이 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅 플레이트가 6개의 액츄에이터 중 선택된 두 개 이상의 구동에 의하여 차체 길이방향을 따라 직선 이동되면, 앞뒤 주행 휠 간의 휠 베이스 거리가 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅 플레이트가 6개의 액츄에이터 중 선택된 두 개 이상의 구동에 의하여 차체 폭방향을 따라 직선 이동되면, 좌우 주행 휠 간의 휠 트랙 거리가 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 틸팅플레이트는 삼각형 제1몸체판의 각 꼭지점 위치에 액츄에이터의 플런저가 힌지 체결되는 제1-1체결판 제1-2체결판 및 제1-3체결판이 일체로 형성된 구조로 구비되고, 상기 차체 장착판은 상기 제1몸체판과 교차 배열되는 삼각형 제2몸체판의 각 꼭지점 위치에 액츄에이터의 실린더가 힌지 체결되는 제2-1체결판, 제2-2체결판 및 제2-3체결판이 일체로 형성된 구조로 구비된 것임을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 제2-1체결판에 제1액츄에이터와 제2액츄에이터의 실린더가 힌지 체결되고, 상기 제2-2체결판에 제3액츄에이터와 제4액츄에이터의 실린더가 힌지 체결되며, 상기 제2-3체결판에 제5액츄에이터와 제6액츄에이터의 실린더가 힌지 체결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 제1-1체결판에 제2액츄에이터와 제3액츄에이터의 플런저가 힌지 체결되고, 상기 제1-2체결판에 제1액츄에이터와 제6액츄에이터의 플런저가 힌지 체결되며, 상기 제1-3체결판에 제4액츄에이터와 제5액츄에이터의 플런저가 힌지 체결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
상기 차체 장착판에는 상기 인휠모터 및 액츄에이터에 배터리 전력 공급을 위한 배선 연결용 단자가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치.
자동차용 휠 일체형 서스펜션 및 스티어링 장치 | 현대자동차 특허에 대하여 정리하였습니다.
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