KR20080076715A - 자동차용 전동 액추에이터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 전동 액추에이터에 관한 것으로서, 종래의 피드백 제어 방식에서 발생하는 오차가 너무 크고 피드백 감지장치가 쉽게 마모되는 기술적 문제를 해결하려는데 있다. 상기 기술적 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 기술 수단을 공개하였다. 즉, 하나의 드라이브 기어 및 피드백 감지장치를 포함하고 상기 드라이브 기어상에 감지홀이 설치되어 있고 상기 피드백 감지장치가 상기 감지홀 양쪽에 설치되어 있는 광 감지부인 자동차용 전동 액추에이터를 공개하였다. 종래의 기술과 비교할 때 본 발명은 피드백 감지장치가 마모되지 않아 사용 라이프 사이클이 길다는 장점이 있고 동시에 피드백 반응 민감도가 높으며 오차가 작은 특징이 있다.
모터, 동력출력 기어, 동력출력축, 댐퍼 구동축, 드라이브 기어, 이동 기어, 출력 기어열, 광 감지부, 발광부, 수광부, 댐퍼, 접촉기, 저항모듈
Description
본 발명은 자동차용 전동 액추에이터에 관한 것으로서, 이 장치는 자동차의 에어컨 댐퍼, 헤드 램프, 리어뷰 미러 등과 같이 각도 및 위치를 조절하여야 하는 부분에 광범위하게 사용할 수 있다.
종래의 자동차용 액추에이터의 사용 분야는 다음과 같다. 자동차는 에어컨 댐퍼 제어 액추에이터(Damper actuator), 헤드 램프 각도 조절 액추에이터(Head Lamp Leveling Actuator), 리어뷰 미러 각도 조절 액추에이터(Rear View Mirror Actuator)등 다양한 전동 액추에이터를 사용하고 있다. 이러한 액추에이터는 일반적으로 전동모터를 사용하고 있는데, 적절한 감속 장치를 이용하여 모터의 회전력에 대하여 그 각도 및 위치를 조절하고 상기 각도 및 위치의 변화를 통하여 전압을 변화시켜 전위차를 발생시키고, 차량에 설치된 제어모듈이 이러한 전압 변화를 통하여 각도 및 위치를 다시 조절하는 피드백장치로 구성된다.
이러한 피드백 시스템을 구성하기 위하여, 종래의 액추에이터는 일반적으로 전위차계(Potentiometer) 저항모듈을 사용하는데, 전위차계의 위에는 접촉기(contactor)와 같은 접촉장치가 설치되며, 상기 접촉장치는 전위차계의 저항모듈 의 작동으로 인해 발생하는 저항값의 변화에 따라 액추에이터의 각도 및 위치를 판독하는 장치이다.
종래의 액추에이터의 감지부는 도 1에 도시한 바와 같이 액추에이터 상부케이스(Actuator Case, 65), 하부케이스(66), 액추에이터를 구동하는 모터(10), 및 각종 기어열로 구성된 감속장치(20)로 구성된다. 구동 모터(10)의 동력은 적절한 감속장치(20)를 통하여 액추에이터 댐퍼 구동축(25)에 전달되어 구동장치로 하여금 작동하게 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터 상부케이스(65), 하부케이스(66)에는 PCB(60)가 조립되어 있다. 상기 PCB(60)에는 저항모듈(63)이 인쇄되어 있으며 접촉기(61)와 같은 접촉장치는 액추에이터의 구동장치가 회전할 때 같이 회전한다. 액추에이터와 결합하여 함께 작동하는 구동장치의 회전에 따라 접촉기(61)는 PCB(60)상의 저항모듈(63)에 따라 동시에 회전하며 접촉기(61)의 접촉위치에 따라 저항값이 변화한다.
도 3은 자동차 에어컨 댐퍼 제어 액추에이터를 나타낸다. 운전자 또는 승객이 차량 내부의 에어컨 제어모듈을 제어할 때 댐퍼 액추에이터가 작동하게 되며 에어컨 내부의 댐퍼(53)가 작동하도록 한다. 댐퍼 액추에이터와 연결된 댐퍼(53)가 작동할 때 댐퍼 액추에이터의 구동축(25)에 설치된 접촉기(61)는 댐퍼 액추에이터 내부의 PCB(60)에 인쇄된 저항모듈(63)에 따라 작동하고, 접촉기(61)의 위치에 따라 저항값이 변화한다. 이렇게 변화된 저항값은 다시 제어모듈의 일련의 피드백 시스템에 전달하게 된다.
이러한 원리는 자동차 리어뷰 미러 각도를 조절하는 리어뷰 액추에이터(Rear View Mirror Actuator), 자동차 헤드 램프의 각도를 조절하는 헤드 램프 액추에이터(Head Lamp Leveling Actuator) 등에서 광범위하게 사용된다. 즉, 댐퍼 액추에이터의 구동축(25)의 모양을 변화시킴으로써 기타 용도로 사용되는 이동물체를 연결하여 댐퍼(53)를 대신하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 도 4는 출력 기어열(29)상에 기어장치를 설치하여 사용하는 것을 나타내는데 상기 출력 기어열(29)이 출력기어(27)와 이동기어(28)로 구성된 예이다. 이동기어(28)는 적절한 연결부(54)를 사용하여 이동시키려는 물체에 연결된다. 이러한 원리는 현재 자동차용 리어뷰 미러 액추에이터, 헤드 램프 액추에이터 등에 사용되고 있다.
그러나, 전위차계의 접촉식 전압감지장치는 장기간 사용하면 마모되며 자동차환경조건의 변화에 따른 온도변화에 민감하므로 그 저항값이 정확하지 않다. 이러한 아날로그형 저항장치는 일반적으로 이력현상(Hystersis)이 발생하므로 피드백 제어에 사용할 경우 매우 큰 오차가 발생할 수 있다.
본 발명은 자동차용 전동 액추에이터를 제공함으로써, 종래의 액추에이터의 피드백 제어 방식에 따를 경우 큰 오차가 발생하고 피드백 감지장치가 쉽게 마모되는 기술적 단점을 해결하고자 하는데 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하나의 드라이브 기어 및 피드백 감지장치를 포함하고 상기 드라이브 기어상에 감지홀이 설치되어 있고 상기 피드백 감지장치가 상기 감지홀 양쪽에 설치되어 있는 광 감지부인 자동차용 전동 액추에이터를 제공한다.
본 발명은 다음과 같이 더욱 진보적인 기술 수단을 제공하고 있다. 상기 감지홀안에 투명체를 충진하는 것이다. 광신호를 사용하는 액추에이터에서 발광부와 수광부로 구성된 감지부 중간에 있는 각종 윤활제 및 오염물질 등으로 인한 신호감지상의 문제를 방지하기 위하여 발광부와 수광부 중간에 있는 감지홀 내부에 투명체 물질을 삽입한다. 이렇게 함으로써 윤활제 또는 오염물질로 인하여 감지홀 또는 감지보드가 막히지 않도록 한다. 또한 투명체를 삽입함으로써 광 감지부의 발광부에서 생성한 신호가 광 감지부의 수광부까지 전달하는 과정에서 발생하는 광신호의 손실을 낮추며, 이로써 신호 전달 성능을 향상시킨다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따르면, 상기 자동차용 전동 액추에이터는 구동 모터를 포함하며 상기 감지홀은 구동 모터의 동력출력 기어상에 설치된다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따르면, 상기 자동차용 전동 액추에이터는 구동 모터를 포함하며, 상기 감지홀은 상기 구동 모터의 동력출력 기어에 연결된 드라이브 기어상에 설치된다.
종래의 기술과 비교할 때 본 발명에 따른 장치는 피드백 감지기가 마모되지 않으며 사용 라이프 사이클이 길다는 장점이 있을 뿐만 아니라 피드백 민감도가 높으며 오차가 작은 장점이 있다.
본 발명은 자동차용 액추에이터를 제공한다. 도면을 참고하면, 본 발명은 액추에이터를 그 내부에 설치할 수 있는 상부케이스(65) 및 하부케이스(66)를 포함한다. 케이스 내에 고정된 구동 모터(10)의 동력출력축(22)상에는 동력출력 기어(21)가 설치되며, 동력출력 기어(21)와 드라이브 기어(23)를 포함하는 감속장치(20)는 대형 드라이브 기어(26)를 통하여 동력을 댐퍼 구동축(25)에 전달한다. 도 5 및 도 7을 참조하면, 동력출력 기어(21)상에 감지홀(31)이 형성되어 있고, 상기 감지홀(31)내에는 투명체(32)가 설치된다. 상기 감지홀(31) 양측에는 광 감지부(40)의 발광부(41) 및 수광부(42)가 각각 설치된다. 실제 적용시에는, 감지홀(31) 내부에 어떠한 투명체를 설치하지 않아도 된다. 다만, 이때에는 액추에이터 내부의 윤활유가 감지홀(31)을 오염시키는 문제가 발생하기 쉬우므로 액추에이터에 대한 유지보수 비용이 증가하게 된다.
감속장치는 2차 드라이브 기어(23), 대형 드라이브 기어(26) 및 댐퍼 구동 축(25)을 포함한다. 상기 2차 드라이브 기어(23)는 동력출력 기어(21)의 치합에 의하여 구동되고 대형 드라이브 기어(26)의 회전을 유도하며, 상기 대형 드라이브 기어(26)는 댐퍼 구동축(25)의 회전을 유도한다. 상기 광 감지부(40)는 자동차 제어기에 연결되어 신호수집 및 처리시스템을 구성한다.
그리고, 도 6 및 도 8을 참조하면, 광 감지홀은 구동 모터의 출력기어에 연결된 2차 드라이브 기어(23)상에 설치될 수도 있다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 2차 드라이브 기어(23)의 기어축(24) 상에는 십자형으로 서로 교차된 한 쌍의 광 감지홀(31)이 설치되어 있으며, 상기 한 쌍의 감지홀에 한 쌍의 투명체(32)를 삽입할 수 있다.
액추에이터에 설치된 하나의 드라이브 기어열상의 임의의 기어에는 모두 광 감지홀 및 광 감지부가 설치 가능하며, 이러한 설치는 위에서 설명한 두 종류의 기어에 한정되지 않는 바, 예를 들면 대형 드라이브 기어(26)상에도 설치 가능하다.
본 발명에 따른 액추에이터의 작동 원리는 다음과 같다.
본 발명에 따른 액추에이터는 저항모듈(63)의 위치 감지방식(도 2 참조)을 따르지 않고 광 감지부(Photo Interruper Sensor, 40)를 사용하였다. 도 5 및 도 6은 광 감지부(40)를 부착한 두 가지 종류의 액추에이터를 보여준다. 광 감지부(40)는 광 신호를 생성하는 발광부(41) 및 광 신호를 수신하는 수광부(42)로 구성된다. 광 감지부(40)는 구동 모터(10)의 동력출력축(22)내에 설치된 동력출력 기어(21)에 설치되거나 동력전달 시스템의 2차 드라이브 기어(23) 등의 임의의 위치에 설치되어 사용할 수 있다. 구동 모터(10)에 연결된 동력출력축(22)상의 동력 출력 기어(21) 또는 동력전달 시스템에 설치된 2차 드라이브 기어(23)상에 광신호가 통과할 수 있는 감지홀(31)이 형성되어 있으므로 구동 모터의 동력출력 기어(21)가 회전할 때마다 발광부(41)에서 발생한 광신호가 수광부(42)에 전달되거나 차단된다. 따라서 구동 모터의 동력출력 기어(21) 또는 2차 드라이브 기어(23)는 매번 회전할 때마다 감지홀(31)의 온/오프상태에 따라 펄스(pulse)신호를 발생시킨다.
자동차의 제어 모듈은 상기 광 감지부(40)에서 발생하는 펄스(pulse)신호수를 판독하여 구동 모터(10) 또는 2차 드라이브 기어(23)의 회전수를 연산하고 상기 연산 데이터에 의하여 액추에이터의 회전 또는 이동각도를 연산한다.
다만, 각종 구동부가 순조롭게 회전하고 소음을 감소시키기 위하여 액추에이터내에 각종 윤활유를 사용할 수 있다. 이러한 윤활유 및 오염물질이 광 감지부(40)의 신호가 통과하는 감지홀(31)에 들어가면 발광부(41)에서 발생한 신호가 수광부(42)에 원활하게 전달될 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 발광부(41)와 수광부(42) 사이에 있는 감지홀(31)에 투명체(32)를 삽입하는 방법을 사용한다.
투명체(32)는 광 감지부(40) 사이에 위치하며, 이로써 윤활유와 오염물질이 침투되지 않도록 한다. 투명체(40)는 또한 발광부(41)에서 방출하는 광신호가 큰 각도로 확산되지 않도록 하여 일정한 방향을 따라 직진하게 함으로써 발광부(41)의 신호가 손실되지 않고 수광부(42)에 전달되도록 한다.
도 1은 종래 전동 액추에이터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 전동 액추에이터에 사용되는 전위차계 및 PCB의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 액추에이터에 설치하여 작동하는 자동차 에어컨의 댐퍼 액추에이터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 출력단에 기어장치가 설치된 액추에이터의 사용예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 구동 모터 기어축상에 설치된 광 감지부를 나타낸 도면이다.
도 6은 드라이브 기어상에 설치된 광 감지부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 도시한 감지홀이 구동 모터의 출력 기어상에 설치된 구조의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6에 도시한 감지홀이 구동 모터의 출력 기어와 연결된 드라이브 기어상에 설치된 구조의 일부를 나타낸 도면이다.
Claims (4)
- 하나의 드라이브 기어 및 피드백 감지장치를 포함하는 자동차용 전동 액추에이터에 있어서,상기 드라이브 기어에 감지홀이 설치되어 있고, 상기 피드백 감지장치는 상기 감지홀 양측에 설치된 광 감지부인 것을 특징으로 하는 자동차용 전동 액추에이터.
- 제1항에 있어서,상기 감지홀 내에 투명체가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 전동 액추에이터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,구동모터를 포함하며, 상기 감지홀은 상기 구동모터의 동력출력기어에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전동 액추에이터.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,구동모터를 포함하며, 상기 감지홀은 상기 구동모터의 동력출력기어에 연결된 드라이브 기어에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전동 액추에이터.
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