KR101927224B1

KR101927224B1 - 자동차용 액츄에이터

Info

Publication number: KR101927224B1
Application number: KR1020120086232A
Authority: KR
Inventors: 박인용; 황영진
Original assignee: (주)모아텍
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2018-12-10
Also published as: KR20140019985A

Abstract

본 발명은 자동차에 적용되는 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터에서 발생되는 회전력에 대하여 다수의 웜기어를 적용하여 다단의 기어비에 의한 감속으로 출력기어에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있고, 상기 구동모터와 결합되어 있는 상기 웜기어는 리드각을 지니고 있기 때문에 상기 구동모터의 회전방향에 따라 구동모터의 축 방향으로의 엔드플레이(endplay), 즉 축 방향 유동유격(遊動離隔)이 발생으로 인하여 부품간 마찰 노이즈가 발생하는데 그 노이즈를 방지할 수 있는 엔드플레이 발생 방지용 패드를 구비한 자동차용 액츄에이터에 관한 것이다.
본 발명은 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 다수개의 웜기어를 적용한 기어군에 의하여 출력되는 출력기어와 상기 출력기어의 축에 삽입 고정되어 상기 출력기어의 회전에 의하여 케이블을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립을 포함하여 구성하되, 상기 구동모터의 회전축과 상기 제1 웜기어가 축방향 이동시 앤드플레이의 이동을 방지하는 패드가 상기 구동모터의 회전축 반대 방향의 외부에 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 액츄에이터{ACTUATOR FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차에 적용되는 액츄에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터에서 발생되는 회전력에 대하여 다수의 웜기어를 적용하여 다단의 기어비에 의한 감속으로 출력기어에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있고, 상기 구동모터와 결합되어 있는 상기 웜기어는 리드각을 지니고 있기 때문에 상기 구동모터의 회전방향에 따라 구동모터의 축 방향으로의 엔드플레이(endplay), 즉 축 방향 유동유격(遊動離隔)이 발생으로 인하여 부품간 마찰 노이즈가 발생하는데 그 노이즈를 방지할 수 있는 엔드플레이 발생 방지용 패드를 구비한 자동차용 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 적용되는 액츄에이터는 자동차의 드라이브 바이 와이어(Drive-by-Wire) 시스템에 적용되는 것으로서, 상기 드라이브 바이 와이어(Drive-by-Wire) 시스템은, 크게 Shift-by-Wire(변속), Brake-by-Wire(제동), Steer-by-Wire(조향), Throttle-by-Wire(절기:節氣) 등으로 구분되고, 이러한 시스템에 적용되는 액츄에이터는 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 결합된 기어군에 의하여 출력되는 출력기어와 상기 출력기어의 축에 삽입 고정되어 상기 출력기어의 회전에 의하여 작동 케이블을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립으로 구성되고, 운전자의 자동차 제어장치(변속레버, 제동패달, 조향핸들 등)의 조작에 의하여 발생된 전기신호에 의하여 상기 구동모터가 작동되면 작동 케이블을 당기거나 풀리게 되어 상기 자동차의 작동부(변속, 제동, 조향 등)를 제어하게 된다.

상기 작동 케이블에 무게가 실렸을 때 구동기어인 웜 기어의 리드각에 의한 각 구간에 축 방향으로 이동하게 되는데 상기 구동 모터의 경우 구동모터의 뒷부분(회전축의 반대방향)의 축 방향으로의 엔드플레이가 발생하게 되고, 이로 인하여 노이즈가 발생하게 된다.

종래에는 상기 모터의 뒷부분(회전축의 반대방향)으로 엔드플레이가 발생하는 것을 방지하기 위하여 모터 내부에 웨이브 와셔를 사용할 수 있으나, 모터 내부에 웨이브 와셔를 적용하게 되면 모터 내부 회전부(Rotor)의 자유력을 상기 웨이브 와셔의 스프링력(Tension)을 구속하므로 이로 의한 부하력이 발생하게 되고 그 부하력으로 인하여 모터의 회전력 손실이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터에서 발생되는 회전력에 대하여 다수의 웜기어를 적용하여 다단의 기어비에 의한 감속으로 출력기어에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있고, 상기 구동모터와 결합되어 있는 상기 웜기어는 리드각을 지니고 있기 때문에 상기 구동모터의 회전방향에 따라 구동모터의 축 방향으로의 엔드플레이 발생으로 인하여 부품간 마찰 노이즈가 발생하는데 그 노이즈를 방지할 수 있는 엔드플레이 발생 방지용 패드를 상기 구동모터의 외부에 구비한 자동차용 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 액츄에이터는, 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 삽입 설치된 제1 웜기어와, 상기 제1 웜기어와 직교방향으로 치합되어 회전되는 제1 웜휠과, 상기 제1 웜휠에 중심축과 축 결합되어 회전되는 제2 웜기어와, 상기 제2 웜기어와 직교방향으로 치합되어 회전되는 출력기어와, 상기 출력기어의 축에 삽입 고정되어 상기 출력기어의 회전에 의하여 작동 케이블을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립을 포함하여 포함하여 구성하고, 상기 구동모터 및 제1 웜기어가 지지 설치되는 내장 케이스의 일측에 탄성체로 된 패드를 설치할 수 있는 패드 설치공간을 형성하여, 상기 패드를 상기 내장 케이스의 일측에 고정되도록 설치하되, 상기 패드에서 노출된 일면이 상기 구동모터가 구동되지 않은 상태인 경우 상기 회전축의 타단부와 간격을 가지도록 배치하여 상기 제1 웜기어의 리드각에 의해 상기 구동모터에서 상기 회전축의 타단부) 방향의 엔드플레이가 발생될 때 상기 회전축의 타단부가 탄성체로 된 상기 패드와 맞닿아 노이즈를 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 구동모터에서 상기 패드와 마찰되는 부위에 그리스를 도포한 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 자동차용 액츄에이터는 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터에서 발생되는 회전력에 대하여 다수의 웜기어를 적용함으로써, 다단의 기어비에 의한 감속으로 출력기어에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있고 소음이 저감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 구동모터의 회전축과 상기 제1 웜기어가 축방향 이동시 앤드플레이의 이동을 방지하는 패드를 상기 구동모터의 회전축 반대 방향의 외부에 설치함으로써, 상기 구동모터와 결합되어 있는 상기 웜기어의 리드각에 의한 상기 구동모터의 회전방향에 따라 구동모터의 축 방향의 엔드플레이 발생으로 인하여 부품간 마찰 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있고, 종래 구동모터 내부에 웨이브 와셔를 적용한 경우 발생되는 스프링력(Tension)이 발생되지 않아 모터 회전력 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 액츄에이터의 전체 분해 사시도
도 2는 본 발명에서 웜기어 결합구조 및 회전구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명에서 구동모터와 웜기어들과의 결합된 상태를 도시한 도면
도 4는 도 3을 반대편에서 본 도면

이하, 본 발명에 따른 자동차용 액츄에이터에 대하여 첨부된 도면을 참고로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 자동차용 액츄에이터는 외부전원에서 PCB(60)을 통하여 전달되는 전기신호에 의하여 작동하는 구동모터(20)와, 상기 구동모터(20)의 회전축(22)에 다수개의 웜기어를 적용한 기어군에 의하여 출력되는 출력기어(36)와 상기 출력기어의 축(36a)에 삽입 고정되어 상기 출력기어(36)의 회전에 의하여 작동 케이블(41)을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립(40) 등으로 구성된다.

상기와 같은 자동차용 액츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 부품들을 외부로부터 보호 커버하기 위하여 제1 커버(11)와 제2 커버(12)를 설치되고, 그 내부에는 구동모터(20) 등의 부속품을 설치하기 위한 내장 케이스(13)가 설치되며, 이들은 조립나사(51, 52) 등을 사용하여 조립된다.

상기 구동모터(20)의 회전축(22)에 다수개의 웜기어를 적용한 기어군에 의하여 출력되는 출력기어(36)는, 상기 구동모터(20)의 회전축(22)에 삽입 설치되는 제1 웜기어(31)와, 상기 제1 웜기어(31)와 직교방향으로 치합되어 회전되는 제1 웜휠(32)과, 상기 제1 웜휠(32)에 중심축과 축 결합되어 회전되는 제2 웜기어(35)와, 상기 제2 웜기어(35)와 치합되어 회전되는 출력기어(36)로 구성되어 있다.

상기 제2 웜기어(35)의 상부 및 하부에는 각각 상기 제2 웜기어(35)가 원활하게 회전 지지되도록 베어링(33, 34)이 설치되고, 상기 출력기어(36)의 중심부에서 상기 제1 커버(11)과 인접하는 부분에는 상기 출력기어(36)이 원활하게 회전 지지되도록 부시(37)을 설치한다.

본 발명에서 웜기어 결합구조 및 회전구조를 도 2를 참고로 설명하면, 도 2와 같이 상기 구동모터(20)의 회전축(22)에 삽입 설치되는 제1 웜기어(31)와, 상기 제1 웜기어(31)와 직교방향으로 치합되어 회전되는 제1 웜휠(32)과, 상기 제1 웜휠(32)에 중심축과 축 결합되어 회전되는 제2 웜기어(35)와, 상기 제2 웜기어(35)와 치합되어 회전되는 출력기어(36)로 구성되고, 상기 외부 전기신호에 의하여 구동모터(20)가 작동되면 상기 회전축(22) 및 상기 회전축(22)에 삽입 설치된 상기 제1 웜기어(31)가 반시계 방향(또는 시계방향)^으로 회전하고, 상기 제1 웜기어(31)와 치합된 제1 웜휠(32)과 상기 제1 웜휠(32)에 중심축과 축 결합된 제2 웜기어(35)는 상기 제1 웜기어(31)의 축과 직교방향이면서 반시계 방향(또는 시계방향)으로 회전하며, 상기 제2 웜기어(35)와 치합된 출력기어(36)는 상기 제2 웜기어(31)의 축과 직교방향이면서 시계 방향(또는 반시계방향)으로 회전하게 된다.

상기와 같은 기어 결합구조는 상기 제1 웜기어(31)와 상기 제1 웜휠(32)간의 기어비(N)와, 상기 제2 웜기어(35)와 상기 출력기어(36)간의 기어비(n)로 결합된 다단(도 2에서는 2단)의 기어비를 구성할 수 있고 이와 같이 다단의 기어비(Nⅹn)에 의한 감속으로 상기 출력기어(36)에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 구동모터(20)의 회전축(22) 또는 제1 웜기어(31)의 축과, 상기 제2 웜기어(35)의 축과, 상기 출력기어(36)의 축이 서로 직교방향으로 된 3축으로 구성되어 있어 다단의 기어비에 의한 감속은 물론이고 소음도 줄일 수 있다.

상기와 같은 구조로 인하여 상기 출력기어(36)에서 높은 출력 토오크를 얻을 수 있기 때문에 상기 출력기어의 축(36a)에 삽입 고정되어 상기 출력기어(36)의 회전에 의하여 작동 케이블(41)을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립(40)의 동작을 보다 확실하게 할 수 있게 된다.

한편, 상기 작동 케이블(41)에 무게가 실리거나 역회전에 의한 역부하시 발생될 때, 구동기어인 제1 웜 기어(31)의 리드각에 의한 각 구간에 축 방향으로 이동하게 되는데 상기 구동 모터(20)의 경우 상기 구동모터(20)의 뒷부분[구동모터의 본체(21)에서 회전축이 노출되는 반대 방향, 회전축의 타단부(23)]인 엔드플레이(endplay)가 축 방향 유동유격(遊動離隔)하여, 이로 인하여 노이즈가 발생하게 되는데, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 구동모터(20)의 외부, 즉 구동모터의 본체(21)에서 회전축(22) 반대 방향인 회전축의 타단부(23) 위치에 패드(70)를 설치한다.

상기 패드(70)는 구동모터(20) 및 제1 웜기어(31) 등을 지지하여 설치 용이하도록 구비된 내장 케이스(13)에 상기 패드(70)를 설치할 수 있는 패드 설치공간(13a)을 형성하여 상기 패드(70)를 상기 내장 케이스(13)에 고정되도록 상기 패드 설치공간(13a)에 설치하게 할 수 있다.
상기 패드(70)에서 노출된 일면이 상기 구동모터(20)가 구동되지 않은 상태인 경우 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전축의 타단부(23)와 간격을 가지도록 배치하여 상기 제1 웜기어(31)의 리드각에 의해 상기 구동모터(20)에서 상기 회전축의 타단부(23) 방향의 엔드플레이가 발생될 때 상기 회전축의 타단부(23)가 탄성체로 된 상기 패드(70)와 맞닿아 노이즈를 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 구동모터(20)에서 상기 패드(70)와 마찰되는 부위인 회전축 타단부(23)에 그리스를 도포하여 상기 패드(70)와 마찰이나 충격을 완화할 수 있도록 한다.

상기 패드(70)는 충격을 억제할 수 있도록 탄성재질인 것이 바람직하고, 구체적으로 POM(폴리옥시메틸렌, Poly Oxy Methylene) 재질로 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11: 제1 커버 12: 제2 커버
13: 내장 케이스 13a: 패드 설치공간
20: 구동모터 21: 구동모터 본체
22: 회전축 23: 회전축 타단부
31: 제1 웜기어 32: 제1 웜휨
33, 34: 베어링 35: 제2 웜기어
36: 출력기어 36a: 출력기어의 축
40: 케이블 클립 41: 작동 케이블
51, 52: 조립나사 60: PCB
70: 패드

Claims

전기신호에 의하여 작동하는 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 삽입 설치된 제1 웜기어와, 상기 제1 웜기어와 직교방향으로 치합되어 회전되는 제1 웜휠과, 상기 제1 웜휠에 중심축과 축 결합되어 회전되는 제2 웜기어와, 상기 제2 웜기어와 직교방향으로 치합되어 회전되는 출력기어와, 상기 출력기어의 축에 삽입 고정되어 상기 출력기어의 회전에 의하여 작동 케이블을 당기거나 풀리게 하는 케이블 클립을 포함하여 포함하여 구성하고,
상기 구동모터 및 제1 웜기어가 지지 설치되는 내장 케이스의 일측에 탄성체로 된 패드를 설치할 수 있는 패드 설치공간을 형성하여, 상기 패드를 상기 내장 케이스의 일측에 고정되도록 설치하되,
상기 패드에서 노출된 일면이 상기 구동모터가 구동되지 않은 상태인 경우 상기 회전축의 타단부와 간격을 가지도록 배치하여
상기 제1 웜기어의 리드각에 의해 상기 구동모터에서 상기 회전축의 타단부) 방향의 엔드플레이가 발생될 때 상기 회전축의 타단부가 탄성체로 된 상기 패드와 맞닿아 노이즈를 방지할 수 있는 것
을 특징으로 하는 자동차용 액츄에이터.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 구동모터에서 상기 패드와 마찰되는 부위에 그리스를 도포한 것
을 특징으로 하는 자동차용 액츄에이터.