KR20110080092A

KR20110080092A - 럼버서포트용 액츄에이터

Info

Publication number: KR20110080092A
Application number: KR1020100000264A
Authority: KR
Inventors: 조찬기
Original assignee: (주)디에스시
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2011-07-12
Also published as: KR101113225B1

Abstract

본 발명은 럼버서포트용 액츄에이터에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는 자동차 시트의 시트백(seat back)에 설치된 럼버서포트를 작동시키는 럼버서포트용 액츄에이터에 있어서, 내부에 공간부가 형성되는 하우징, 하우징의 일측에 설치되고 단부에 웜이 구비되는 구동모터, 웜과 치합하도록 공간부에 설치되는 웜기어, 및 웜기어의 일측에 설치되어 웜기어와 연동하여 회전하며 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 감거나 푸는 케이블 휠을 포함하고, 케이블 휠의 일측에 설치되는 리턴스프링에 의해 케이블 휠의 일방향으로 회전복원력이 부여되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터를 제공한다.

Description

럼버서포트용 액츄에이터{ACTUATOR FOR LUMBAR SUPPORT DEVICE}

본 발명은 럼버서포트를 작동시키는 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 편안한 탑승자세를 위하여 자동차 시트 내부에 마련된 럼버서포트의 상태를 사용자가 임의로 조절할 수 있도록, 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 감거나 푸는 역할을 하는 럼버서포트용 액츄에이터에 관한 것이다.

통상적으로 자동차 시트의 시트 백(seat-back) 내부에는 승객의 허리 부분을 받쳐줄 수 있는 럼버서포트(lumbar support device)가 설치되는데, 승객은 자동차 시트의 일측에 구비되는 액츄에이터(actuator)를 작동하여 럼버서포트가 최적의 상태로 되게끔 변화시킨다.

예를 들어, 미국 특허청의 특허등록공보(등록번호 5,911,477호)에 게재되어 있는 바와 같이, 시트에 앉는 승객이 시트 백의 내부에 마련되어 있는 럼버서포트의 위치 및 상태를 임의로 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.

도 1은 종래의 시트 내부에 마련된 럼버서포트의 구조를 설명하기 위한 도면으로서, 시트 쿠션(12)과 시트 백(14)으로 구분형성되는 시트(10)의 외장은 승객이 앉았을 경우에 푹신함을 느낄 수 있도록 부드러운 천재질 또는 합성수지재질로 형성되는 것이 일반적이고, 시트 쿠션(12)과 시트 백(14)의 내부는 승객으로부터 전달되는 하중을 충분히 버틸 수 있도록 금속재질의 프레임이 마련되고, 각 프레임의 사이에는 승객의 하중뿐만 아니라 외부에서 충격이 전달되었을 경우에 완충되도록 하기 위한 각종의 탄성수단이 마련된다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이 승객의 신체조건에 따라서 시트 백(14) 내부에 마련된 허리지지대(20)의 위치를 조절하기 위한 럼버서포트가 형성된다. 럼버서포트는 시트 백의 프레임(미도시)과는 별개로 승객의 등이 맞닿는 시트 백의 전면 후방측에 가이드 와이어(22)가 형성되고, 이 가이드 와이어(22)에는 사용자의 조작에 의해서 승강되는 삼각형상의 상측 브라켓(24)이 조립형성된 구조를 보이고 있다. 가이드 와이어(22)의 하부측에는 상측 브라켓(24)과 대응되는 형태의 하측 브라켓(26)이 삼각형상으로 형성되어 있고, 상측 브라켓(24)과 하측 브라켓(26) 간에는 사용자의 조작력이 전달될 수 있도록 견인케이블(28)의 심선(28a)이 연결되어 있다.

그리고 가이드 와이어(22)의 전방측에는 전술한 상측 브라켓(24)의 위치이동량에 따라서 절곡된 정도가 달라지는 한쌍의 텐션 와이어(30)가 형성되는데, 양측에 위치된 텐션 와이어(30) 간에는 다수의 서포트 와이어(32)가 소정의 간격을 두고서 배치된 구조를 이루고 있다.

한편, 시트(10)의 일측에는 사용자의 조작력을 받는 액츄에이터(28b)가 형성되고, 이 액츄에이터(28b)에 일단이 접속되는 견인케이블(28)의 다른 일단은 상측 브라켓(24)에 그 피복이 고정된 상태에서 그 심선(28a)이 접속된다. 따라서, 사용자가 액츄에이터(28b)를 어느 일측방향으로 조작하였을 경우에 액츄에이터(28b)에 접속된 견인케이블(28)을 통해서 그 조작력이 상측 브라켓(24)에 전달됨으로서, 상측 브라켓(24)의 승강 동작이 이루어지고 상측단이 상측 브라켓(24)에 고정 장착된 텐션 와이어(30)의 형태가 전방을 향해서 굽은 정도가 변하게 되면서 승객의 신체조건에 따른 럼버서포트의 만곡 정도가 조절되는 것이다.

이때, 액츄에이터는 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 잡아 당기거나 풀어줌으로써 럼버서포트의 만곡 정도를 조절하며, 만곡 정도를 미세하게 조절할 수 있어야 하고 조절 후에는 승객의 허리가 럼버서포트에 지지되더라도 만곡부의 만곡 상태가 견고하게 유지될 수 있어야 한다.

또한, 이러한 액츄에이터는 여러 가지 부품이 조립되어 완성되는바 조립이 용이해야 할 필요가 있고, 대량생산에 의한 생산비용 절감을 위해 부품수를 감소시켜 제작비용과 작업공수를 절감할 필요가 있다.

US

5911477

A1

본 발명은 조립 및 사용이 용이하고 작업공수와 제작비용 절감의 효과가 있는 럼버 서포터 액츄에이터에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는 자동차 시트의 시트백(seat back)에 설치된 럼버서포트를 작동시키는 럼버서포트용 액츄에이터에 있어서, 내부에 공간부가 형성되는 하우징, 하우징의 일측에 설치되고 단부에 웜이 구비되는 구동모터, 웜과 치합하도록 공간부에 설치되는 웜기어, 및 웜기어의 일측에 설치되어 웜기어와 연동하여 회전하며 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 감거나 푸는 케이블 휠을 포함하고, 케이블 휠의 일측에 설치되는 리턴스프링에 의해 케이블 휠의 일방향으로 회전복원력이 부여되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터와 관련된다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 자동차 시트의 시트백(seat back)에 설치된 럼버서포트를 작동시키는 럼버서포트용 액츄에이터에 있어서, 내부에 공간부가 형성되는 하우징, 하우징의 일측에 설치되고 단부에 웜이 구비되는 구동모터, 웜과 치합하도록 공간부에 설치되는 웜기어, 및 웜기어의 일측에 설치되어 웜기어와 연동하여 회전하며 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 감거나 푸는 케이블 휠을 포함하고, 케이블 휠의 일측에 설치되는 리턴스프링에 의해 케이블 휠의 일방향으로 회전복원력이 부여되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터가 제공된다.

여기서, 웜기어의 일면 중앙에 돌출 형성되는 제1기어, 및 웜기어의 일측에 이격하여 설치되고 제1기어와 치합하며 일면 중앙부에 스플라인 축이 돌출 형성되는 제2기어를 더 포함할 수 있다.

이때, 케이블 휠의 중앙에는 스플라인이 관통 형성되고, 스플라인 축이 스플라인에 치합한다.

또한, 리턴스프링의 일단은 하우징의 일측에 형성되는 스프링 걸림홈에 걸려서 고정되고, 타단은 제2기어의 일면에 형성되는 스프링 고정홈에 삽입 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 웜기어와 제1기어의 중앙을 관통하도록 제1회전축이 형성되고, 제2기어와 스플라인 축 및 케이블 휠의 중앙을 관통하도록 제2회전축이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터는, 조작성과 신뢰성이 우수하고, 조립과 사용이 용이하며, 부품수 감소에 따른 작업공수와 제작비용 절감의 효과가 있다.

또한, 구동모터를 이용하여 럼버서포트를 용이하게 작동시킬 수 있다.

특히, 럼버서포트 작동시(럼버 돌출시) 리턴스프링의 탄성복원력을 사용함으로써, 작동력이 저감되어 구동모터의 부하를 감소시키고 럼버서포트의 작동을 원활하게 수행할 수 있다.

도 1은 종래의 럼버서포트와 액츄에이터를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 조립도.
도 3은 도 2의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 평면도.
도 5는 도 4의 A-A 방향 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 사용상태도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 조립도, 도 3은 도 2의 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 평면도, 도 5는 도 4의 A-A 방향 단면도, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터의 사용상태도이다.

통상적으로, 자동차 시트 내부에 럼버서포트가 설치되고, 자동차 시트의 일측에는 액츄에이터가 설치되어 럼버서포트를 작동시키게 되는데, 이러한 럼버서포트의 작동은 럼버서포트의 일측에 연결된 견인케이블을 잡아 당기거나 풀어 줌으로써, 럼버서포트가 휘는 정도를 조절하여 승객에게 최상의 상태로 조작할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터(이하, '액츄에이터')(10)는, 크게 자동차 시트 내에 고정되는 하우징(20)과, 하우징(20)의 일측에 설치되는 구동모터(30)와, 하우징(20) 내부에 설치되며 구동모터(30)의 작동에 의해 회전하는 웜기어(40)와, 웜기어(40)의 일측에 설치되어 웜기어(40)와 연동하여 회전하는 케이블 휠(60)과, 케이블 휠(60)의 일측에 설치되며 케이블 휠(60)에 대하여 일방향으로 회전복원력을 부여하는 리턴스프링(70)을 포함하는데, 럼버서포트(L)에 연결된 견인케이블(90)은 케이블 휠(60)에 권취되어, 구동모터(30)의 작동에 의한 케이블 휠(60)의 회전방향에 따라 케이블 휠(60)에 감기거나 풀리게 된다.

이때, 케이블 휠(60)은 리턴스프링(70)에 의해 견인케이블(90)을 감는 방향으로 회전복원력을 부여받게 되므로, 견인케이블(90)을 감아서 럼버서포트(L)를 만곡시키기 위한 작동력이 저감되고, 따라서 구동모터(30)에 걸리는 부하를 감소시켜 고장방지와 함께 럼버서포트(L)의 작동이 원활하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.

여기서, 하우징(20)은 조립의 편의를 위해 상부하우징(21)과 하부하우징(22)으로 분리되고 볼트 등의 체결구에 의해 결합될 수 있으며, 하부하우징(22)의 내부에는 일면이 개구된 공간부(221)가 마련되고, 이 공간부(221)에는 후술하는 웜기어(40)와 제2기어(50) 및 케이블 휠(60) 등이 수용되며, 상부하우징(21)은 공간부(221)를 덮어서 이물질의 유입과 부품들의 이탈을 방지하는 덮개 역할을 한다.

하부하우징(22)의 일측에는 구동모터(30)를 결합하기 위한 모터결합부(222)가 형성되는데, 이 모터결합부(222)는 전체적으로 나팔관 형상이고, 하부하우징(22)의 일측에서 바깥쪽으로 폭이 확장되도록 연장되며 내부에는 공간부(221)와 연통되는 중공이 형성된다.

이때, 구동모터(30)는 모터결합부(222)의 바깥쪽 끝단에 볼트 등의 체결구에 의해 고정되고, 구동모터(30)의 모터축(31)은 중공을 통해 공간부(221)의 일측에 배치되며, 모터축(31)에는 웜(32)이 압입되어 구비된다.

또한, 하부하우징(22)의 공간부(221) 일측에는, 후술하는 웜기어(40)가 안착되어 구동모터(30)의 웜(32)과 정확히 치합되도록, 소정각도의 원호 형상으로 단턱(223)이 돌출 형성되고, 상부하우징(21)의 일측에는 테두리를 따라 소정각도의 원호 형상으로 걸림부(211)가 하부하우징(22) 방향으로 돌출 형성되는데, 걸림부(211)의 하단 일측에는 스프링 걸림홈(212)이 절개 형성되어 후술하는 리턴스프링(70)의 일단이 여기에 걸려서 고정된다.

하부하우징(22)의 공간부(221) 일측에 웜기어(40)가 수용된다. 이때 웜기어(40)의 하측면 중앙에는 웜기어(40) 보다 작은 직경의 제1기어(41)가 돌출 형성되고, 웜기어(40)와 제1기어(41)의 중앙을 관통하는 축공에는 제1회전축(81)이 삽입되며, 웜기어(40)는 단턱(223)에 안착되어 구동모터(30)의 모터축(31)에 압입된 웜(32)과 치합하게 된다.

이때, 웜기어(40)와 제1기어(41)는 함께 회전하게 되므로, 제1기어(41)는 웜기어(40)와 일체로 형성되는 것이 바람직하고, 제1회전축(81)은 하부하우징(22)과 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 제작되어 하부하우징(22)의 바닥에 마련되는 홈(224)에 끼움 결합되는 것도 가능하다.

웜기어(40)의 일측에 이격하여 제2기어(50)가 설치된다. 이때 제2기어(50)는 제1기어(41)와 치합하며, 제2기어(50)의 상측면 중앙에는 외주면 상단에 스플라인 홈(511)이 형성된 스플라인 축(51)이 돌출 형성되는데, 스플라인 축(51)의 하단에는 테두리를 따라 다수개의 보강리브(512)가 서로 이격하여 제2기어(50)의 상측면 방향으로 연장 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 제2기어(50)와 스플라인 축(51)의 중앙을 관통하는 축공에는 제2회전축(82)이 삽입되는데, 이 제2회전축(82) 역시 제1회전축(81)과 마찬가지로, 하부하우징(22)과 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 제작되어 하부하우징(22)의 바닥에 마련되는 홈(225)에 끼움 결합되는 것도 가능하며, 제2회전축(82)의 상단은 상부하우징(21) 결합시 상부하우징(21)의 저면에 마련되는 홈(미도시)에 삽입되어 지지되는 것이 바람직하다.

제2기어(50)의 상측에 케이블 휠(60)이 결합되어 제2기어(50)와 일체로 회전하게 된다. 이때 케이블 휠(60)의 중앙에는 스플라인(61)이 관통 형성되어 제2기어(50)의 스플라인 축(51)에 치합되며, 케이블 휠(60)의 스플라인 돌출부(611)가 스플라인 축(51)의 스플라인 홈(511)에 걸림으로써, 케이블 휠(60)은 제2기어(50)로부터 이격하여 스플라인 축(51)의 상단에 결합되고, 도 5에 도시된 바와 같이 케이블 휠(60)과 제2기어(50)의 이격공간을 통해 웜기어(40)가 회전하게 된다.

여기서, 케이블 휠(60)의 외주면에는 둘레를 따라 케이블 홈(62)이 형성되고 이 케이블 홈(62)에 견인케이블(90)의 심선(91)이 권취되며, 심선(91)의 선단부에 마련된 케이블 엔드(미도시)가 케이블 휠(60)의 일측에 구비되는 고정홈(63)에 끼워져 고정된다.

즉, 케이블 휠(60)의 회전방향에 따라 견인케이블(90)이 케이블 홈(62)에 감기거나 풀려지게 되는 것이다.

이때, 제2기어(50)의 상측면에는 리턴스프링(70)이 개재되어 제2기어(50)를 일방향으로, 더욱 상세하게는 견인케이블(90)이 제2기어(50)와 함께 회전하는 케이블 휠(60)에 감기는 방향으로 회전하게끔 제2기어(50)에 회전복원력을 제공하게 된다.

이때, 리턴스프링(70)은 토션스프링으로 구성되는 것이 바람직하고, 리턴스프링(70)의 일단은 제2기어(50)의 상측면 테두리 일측에 형성된 스프링 고정홈(52)에 삽입·고정되며, 리턴스프링(70)의 타단은 전술한 상부하우징(21)의 스프링 걸림홈(212)에 걸려서 고정된다.

본 발명의 일실시예에 따른 럼버서포트용 액츄에이터(10)는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 구동모터(30)의 작동(예를 들어, 정방향 작동)에 의해 모터축(31)이 회전하면, 모터축(31)의 웜(32)과 치합한 웜기어(40)가 일방향으로 회전하고, 웜기어(40)와 일체로 형성된 제1기어(41) 역시 일방향으로 회전한다.

여기서, 제1기어(41)와 치합하는 제2기어(50)는 반대방향으로 회전하게 되고, 제2기어(50)의 스플라인 축(51)에 치합한 케이블 휠(60) 역시 제2기어(50)와 함께 반대방향으로 회전하면서 견인케이블(90)이 케이블 휠(60)에 감기게 된다.

이때, 견인케이블(90)은 도 4에 도시된 바와 같이 심선(91)이 케이블 홈(62)에 감기게 되며, 이를 위해 심선(91)의 끝단에는 케이블엔드(미도시)가 구비되고, 이 케이블엔드는 케이블 홈(62)의 일측에 구비되는 고정홈(63)에 삽입·고정되는 것이 바람직하다.

이때, 압축상태에 있던 리턴스프링(70)의 회전복원력이 제2기어(50)에 제공되어, 럼버서포트(L)를 만곡시키기 위한 작동력이 저감되며, 구동모터(30)에 걸리는 부하가 감소되는 효과가 있다.

한편, 케이블 휠(60)에 감긴 견인케이블(90)을 풀어서 만곡된 럼버서포트(L)를 원래의 형상으로 돌리고자 하는 경우에는, 구동모터(30)를 반대방향으로 작동(예를 들어, 역방향 작동)시켜 전술한 과정을 역으로 진행하게 되고, 이때 케이블 휠(60)에 감겨있던 견인케이블(90)은 만곡된 럼버서포트(L)가 복원되는 과정에서 풀리게 되며, 리턴스프링(70)은 압축된다.

L : 럼버서포트 10 : 액츄에이터
20 : 하우징 21 : 상부하우징
22 : 하부하우징 30 : 구동모터
31 : 모터축 32 : 웜
40 : 웜기어 41 : 제1기어
50 : 제2기어 51 : 스플라인 축
60 : 케이블 휠 61 : 스플라인
70 : 리턴스프링 90 : 견인케이블
91 : 심선

Claims

자동차 시트의 시트백(seat back)에 설치된 럼버서포트를 작동시키는 럼버서포트용 액츄에이터에 있어서,
내부에 공간부가 형성되는 하우징;
상기 하우징의 일측에 설치되고 단부에 웜이 구비되는 구동모터;
상기 웜과 치합하도록 상기 공간부에 설치되는 웜기어; 및
상기 웜기어의 일측에 설치되어 상기 웜기어와 연동하여 회전하며, 상기 럼버서포트에 연결된 견인케이블을 감거나 푸는 케이블 휠;을 포함하고,
상기 케이블 휠은 상기 케이블 휠의 일측에 설치되는 리턴스프링에 의해 일방향으로 회전복원력이 부여되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 웜기어의 일면 중앙에 돌출 형성되는 제1기어; 및
상기 웜기어의 일측에 이격하여 설치되고, 상기 제1기어와 치합하며, 일면 중앙부에 스플라인 축이 돌출 형성되는 제2기어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터.
청구항 2에 있어서,
상기 케이블 휠의 중앙에는 스플라인이 관통 형성되고, 상기 스플라인 축이 상기 스플라인에 치합하는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터.
청구항 2에 있어서,
상기 리턴스프링의 일단은 상기 하우징의 일측에 형성되는 스프링 걸림홈에 걸려서 고정되고, 타단은 상기 제2기어의 일면에 형성되는 스프링 고정홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터.
청구항 2에 있어서,
상기 웜기어와 상기 제1기어의 중앙을 관통하도록 제1회전축이 형성되고, 상기 제2기어와 상기 스플라인 축 및 상기 케이블 휠의 중앙을 관통하도록 제2회전축이 형성되는 것을 특징으로 하는 럼버서포트용 액츄에이터.