KR100399552B1 - 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조는 정류자 전동기의 로터 샤프트에 형성된 웜 샤프트와의 기어 배열에 사용되며, 상기 웜 샤프트와 기어 결합되며 소정 폭을 갖는 원형 링 형상을 갖는 웜 기어(400)와, 상기 웜 기어(400)의 내원주면에 밀착 고정되고 놀림이 부드러우며 장력에 대응한 내구성을 갖도록 내부에 다수의 휠축(201)이 형성된 댐핑 휠(200)과, 상기 댐핑 휠(200)의 휠축(201)에 대응하여 장착될 수 있도록 동수의 휠축 커버(102)가 형성되어 있는 도그판(100)과, 상기 도그판(100)의 중앙부에 형성된 타원형의 관통구(101)를 통하여 축결합되는 출력 샤프트(300)를 포함하며, 상기 웜 기어(400)의 회동시 상기 댐핑 휠(200)의 탄력성에 의해 상기 출력 샤프트(300)의 급격한 정지 및 반동에 의한 충격과 진동을 감쇄시킨다.

Description

댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조{DRIVER STRUCTURE FOR POWER WINDOW MOTOR WITH DAMPING WHEEL}

본 발명은 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조에 관한 것으로서, 전원을 이용하여 자동차의 창문을 열고 닫는데 사용하는 파워 윈도우 모터(일명 WLM ; Window Lifting Motor)에 장착된 드라이브 장치의 기어 배열구조에 관한 것이다.

일반적으로 드라이버(driver)라 함은 링크 기구, 캠 기구 또는 기어 조합에서 동력이 들어오는 원동절(原動節)을 의미한다.

특히, 기어 조합에서의 드라이버 구조는 고속의 모터 동력을 저속으로 감속시켜 큰 토크를 발생시키는 감속장치의 기어배열을 의미한다.

이런 모터용 드라이버 구조는 모터 동력을 이용하여 산업 전반의 구동 메커니즘에 사용되었으며, 특히 자동차 분야에서는 와이퍼, 자동차 창문 개폐 장치, 후사경 구동장치, 전동 시트 등에 폭넓게 이용되어서, 차량 운전의 편의성과 고품격의 승차감을 제공한다.

한편 일반적인 파워 윈도우 모터는 유리창 바로 밑에 장착된 레귤레이터 장치를 구비하여 차량의 창문을 열고 닫는다. 그러한 파워 윈도우 모터는 차량의 유리창과 레귤레이터 장치를 들어올릴 수 있는 토크를 발생시키며, 원터치 유리창 하강 및 승강 작동을 위한 전자 제어 장치에 의해 제어된다.

이런 파워 윈도우 모터는 통상적으로 기어박스 내에 배열된 웜 기어 구조를통해서, 높은 토크를 발생시키고 있으나, 앞서 언급한 원터치 유리창 하강 및 승강시 전자 제어 장치에 의한 급격한 감속 및 정지 움직임에 의해서 웜 기어의 톱니가 파손되거나, 레귤레이터의 메커니즘에 충격을 가져오는 단점이 있었다.

종래 기술의 파워 윈도우 모터는 미국 공개 특허 제4,899,608호에 개시된 바와 같이 정류자 전동기와 웜 기어 구조를 이용한 것이다. 이 특허는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 로터 샤프트를 회전시키는 브러시 모터부(1)와 감속 기어 배열을 내장하도록 용기 형상을 갖는 기어 케이스(6)를 포함한다. 그리고, 기어 케이스(6)는 브러시 모터부(1)의 플랜지에 볼트 결합되어 있으며, 분해 조립이 가능한 케이스 커버(61)를 갖는다.

기어 케이스(6)의 내부에는 로터 샤프트로부터 가로축 방향으로 연장된 웜 샤프트(7)가 배열되어 있다. 웜 샤프트(7)는 기어 케이스(6)의 내부에서 웜 기어(4)와 맞물리게 기어 결합되고, 이 웜 기어(4)의 축심에 체결된 출력 샤프트(5)를 감속 회전시키는 역할을 한다.

이런 파워 윈도우 모터는 급격한 감속 및 정지에 의해 웜 기어 구조의 파손을 최소화하도록, 웜 기어(4)의 내부에 충격 감쇄용 재질의 댐핑 라이너와 같은 완충 디스크(2)를 구비하고 있다. 이 완충 디스크(2)에는 일체형으로 웜 기어(4)의 안쪽 평면에 일체형으로 형성된 돌기(14)들과 맞추어져 구동될 수 있는 3개의 드라이브 홈(24)들이 원주방향으로 일정 간격을 갖게 형성되어 있고, 축방향으로 약간 돌출된 스프링 립(21 ; spring lips)이 형성되어 있다. 그리고, 도그판(3 ; dog plate)에는 일정 간격으로 3개의 드라이브 핀(31)들이 형성되어 있다. 이런 도그판(3)의 드라이브 핀(31)들은 조립시 완충 디스크(2)에 형성된 드라이브 관통구(28)들에 각각 삽입되어 모터의 구동력을 웜 기어(4)에 전달한다. 그리고, 도그판(3)은 출력 샤프트(5)의 끝단이 관통할 수 있게 중앙에 구멍을 형성하고, 고정핀(51)으로 출력 샤프트(5)와 결합된다. 이렇게 결합된 출력 샤프트(5)는 베어링에 의해서 회전가능하게 기어 케이스(5)에 결합되고, 피동 기어(5)를 구비하여, 외부로 감속/감쇄된 토크를 전달한다.

이와 유사한 종래의 파워 윈도우 모터는 미국 공개 특허 제4,748,865호의 '일체형 댐퍼 및 드라이버 구조'와, 제5,566,592호의 '3홀 댐퍼와 3핀 드라이버'와 PCT국제출원 공개번호 WO0008349호 및 제WO0008350호의 '6등분된 일체형 댐퍼'에서 찾아 볼 수 있다.

이들 특허들은 공통적으로 웜 기어 안쪽에 댐핑 라이너 혹은 완충 디스크와 도그판을 장착하여 동력 전달은 물론이고, 유사시 충격을 감쇄시키는 역할을 갖도록 구성한 웜 기어 배열에 초점을 맞추고 있다. 즉, 이 특허들은 일반적인 모터의 감속효과와 완충효과를 구현한 댐퍼구조와, 대소동이 하게 차이가 있는 도그판의 형상을 갖고 있다.

그러나 종래 기술에 따른 파워 윈도우 모터는 복잡한 실장 부재들간의 조립 구조와 조립 공차에 따라 소음이 발생하거나, 원활한 작동을 실현하지 못할 수 있고, 상대적으로 불량 발생률이 높은 단점이 있다.

또한, 종래의 파워 윈도우 모터는 제조공정이 상대적으로 어려워 제조 단가가 높고, 기계적 조립에 따른 엔드 결합에 문제가 발생시 작동이 정지되거나, 웜휠과 웜 기어의 맞춤 부위의 톱니들이 파손되는 단점이 있다.

또한, 종래 기술의 파워 윈도우 모터는 웜 기어의 안쪽에 다수의 실장 부재들이 결합되어 있는 관계로, 원 기어 구조의 두께가 두껍고, 자연히 두꺼운 기어 케이스를 요구하므로, 콤팩트하고 슬림한 설계가 어려운 단점이 있다.

상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 본 발명의 목적은 서로 다른 재질로 휠 형상을 갖는 웜 기어 및 웜기어의 휠축과 대응하는 휠축 커버를 형성하고 있는 도그판을 제공함으로써, 기계 소음을 최소화시킬 수 있고, 기어 케이스의 두께가 얇으며, 충격 감쇄 성능이 뛰어난 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조를 제공하는데 있다.

도 1a는 종래의 파워 윈도우 모터의 드라이브 장치 배열을 설명하기 위한 부분 단면도,

도 1b는 도 1a에 도시된 드라이브 장치의 결합관계를 설명하기 위한 단면도,

도 1c는 도 1a에 도시된 드라이브 장치의 중요부위를 설명하기 위한 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 댐핑 휠과 도그판을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도,

도3은 도 2에 도시된 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조의 도그판을 설명하기 위한 저면도

도 4a와 도 4b는 도 2에 도시된 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버의 작동방법을 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 도그판 200 : 댐핑 휠

201 : 휠 축 202 : 휠 보스

300 : 출력 샤프트 400 : 웜 기어

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 정류자 전동기의 로터 샤프트에 형성된 웜 샤프트와의 기어 배열에 사용되는 댐핑 휠과 휠 커버가 형성된 도그판을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조에 있어서, 상기 웜 샤프트와 기어 결합되며 소정 폭을 갖는 원형 링 형상을 갖는 웜 기어와, 상기 웜 기어의 내원주면에 밀착 고정되고 놀림이 부드러우며 장력에 대응한 내구성을 갖는 휠축이 형성된 댐핑 휠과, 상기 댐핑 휠의 휠축과 고정되도록 형성된 휠축 커버를 형성하는 도그판과, 상기 도그판에 고정핀으로 축결합되는 출력 샤프트를 포함하며, 상기 웜 기어의 회동시 상기 댐핑 휠의 탄력성에 의해 상기 출력 샤프트의 급격한 정지 및 반동에 의한 충격과 진동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조에 의해 달성된다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면에서, 도 2는 본 발명에 따른 댐핑 휠과 도그판을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조의 구성을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조의 도그판을 설명하기 위한 저면도이고, 도 4a와 도 4b는 도 2에 도시된 댐핑 휠과 도그판을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버의 작동방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 정류자 전동기의 로터 샤프트에 형성된 웜 샤프트와 기어 결합되는 웜 기어(400)와, 이 웜 기어(400)의 내원주면에 밀착 고정되는 댐핑 휠(200)과, 출력 샤프트(300)를 댐핑 휠(200)에 고정시키고 웜 기어로부터 전달된 동력을 출력 샤프트에 전달하기 위한 도그판(100)으로 이루어진 드라이버 구조이다.

웜 기어(400)는 슬림한 두께를 갖게 설계된 파워 윈도우 모터의 기어 케이스에 장착되는 것으로서, 소정 폭을 갖는 원형 링 형상을 갖고, 그 재질은 기어강, 특수강 재질을 갖는다. 이렇게 형성된 웜 기어(400)의 외원주면에는 장고형 또는 스크루형 톱니들이 형성되어 있으며, 내원주면에는 서로 다른 재질의 댐핑 휠(200)이 특수 접착제로 고정되어 있다. 여기에서, 댐핑 휠(200)은 웜 기어(400)와 서로다른 재질인 관계로, 특수 접착제가 사용되었다. 예를 들면, 쓰리엠사와 같은 세계적인 접착제 전문회사에서는 철과 비철금속 또는 로케트용 합금과 고체연료 및 고무와 철의 접합에 사용되는 접착제들을 시판하고 있음으로 이를 이용하면 된다.

이렇게 웜 기어(400)에 접착된 댐핑 휠(200)은 놀림이 부드럽고 장력에 대한 내구성이 뛰어나며 탄력성이 좋은 강화 고무 재질로 형성되어 있으며, 웜 기어(400)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 또한, 댐핑 휠(200)은 외부 림(outer rim)과 륜심(輪心)쪽의 휠 보스(202 ; wheel boss) 사이에 다수개로 회오리 형상을 갖는 휠 축(201)들이 일체형으로 형성되어 있다. 휠 축(201)들은 약간 두꺼운 두께를 갖는 외부 림쪽에서부터 휠 보스(202)쪽으로 갈수록 점점 얇아지는 형상으로 형성되어 있어서 내구성이 강하고, 회오리 형상을 갖게 평면방향으로 약간 처져 있기 때문에 놀림 특성이 뛰어나며, 복원력 특성이 매우 좋다. 또한 휠 보스(202)의 내경에는 다수의 결합홈(203)들이 축방향으로 형성되어서, 출력 샤프트(300)가 회전방향으로 미끌림 없이 결합한다.

도그판(100)은 상기 댐핑 휠(200)에 형성된 회오리 형상의 다수의 휠 축(201)에 대응하여 고정할 수 있는 휠 축과 동수의 휠커버(102)를 형성하고 있다. 이런 도그판은 축심에 축결합용 구멍인 관통구(101)을 형성하고 있다. 여기에서, 관통구는 출력 샤프트의 각진 끼움단인 안착돌기(301)가 삽입될 수 있도록 평행한 내측면들을 갖는 타원형에 가까운 구멍으로서 출력 샤프트에 회전력을 전달할 때 서로 미끄러지지 않는다.

또한, 출력 샤프트(300)의 반대쪽 단부에는 외부로 감속된 토크를 전달하며서 외부의 차량 윈도우용 레귤레이터와 결합될 수 있는 연결부재(304)가 형성되어 있으며, 이렇게 형성된 출력 샤프트(300)는 휠 보스(202)에 끼워진 후, 도그판(100)의 중앙부에 형성된 타원형의 관통구(101)로 안착돌기(301)가 결합홈(203)에 일부 결합된 상태에서 삽입되어 고정됨으로써, 출력 샤프트에 회전력을 전달할 때 서로 미끄러지지 않는 체결상태를 제공한다. 이러한 도그판은 휠 보스(202)를 통하여 댐핑 휠(200)를 포함하고 있는 웜 기어(400)와 출력 샤프트(300)의 연결기능을 하여서, 원주방향으로 회전시 웜 기어(400)에 전달된 구동력을 출력 샤프트(300)에 전달하는 역할과 동시에 급격한 출력 샤프트(300)의 정지에 따른 충격을 감쇄시키는 완충 작용을 담당한다.

아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조의 작동방법에 대해서 설명하겠다.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 댐핑 휠(200)을 구비한 웜 기어(400)는 기어 케이스(60)의 내부에 회전가능하게 안착된다. 이때, 웜 기어(400)의 톱니들은 웜 샤프트(70)와 기어 결합되어 로터의 구동력을 전달받게 된다. 즉, 로터의 회전으로 인하여 로터 샤프트가 회전하고, 이 로터 샤프트에 일체형으로 형성된 휠 샤프트(70)가 회전하게 된다. 휠 샤프트(70)는 웜 기어 배열에 따른 웜 기어(400)를 륜축을 중심으로 회전시킨다. 이런 경우, 구동력은 웜 기어(400)를 통해 댐핑 휠(200)과 다수의 휠 축(201)으로 전달되고, 휠 축과 대응하여 끼여진 도그판(100)의 휠 축커버(102)에 전달되어 출력 샤프트(300)가 구동되게 된다. 이때, 휠 축(201)들과 휠죽 커버(102)는 관성에 의해서 일정하게 굴절된 회오리 모양을 유지하면서, 휠 보스(202)에 축결합된 출력 샤프트(300)를 회전시킨다. 따라서, 댐핑휠(200)은 강화 고무 재질의 특성에 따른 완충 작용으로 웜 기어(400)의 정상 회전시 쉽게 발생되는 연성 진동과 미세한 떨림 현상을 제거한다.

또한, 댐핑 휠(200)은 출력 샤프트(300)로부터 유사시 전달되는 진동이나, 급격한 출력 샤프트(300)의 정지시에 발생하는 충격을 완충시킨다. 즉, 통상의 파워 윈도우 모터는 로터의 회전 상태를 파악하는 회전 속도 및 방향 감지 센서와 전자 제어 회로를 구비하고 있지만, 인체의 일부 또는 물체가 차량의 창틀과 유리창 사이에 끼였을 때 파워 윈도우 모터의 작동을 정지 또는 반대방향으로 작동시키는 타이밍이 약간 늦어져서, 결과적으로 웜 기어 구조에 충격이 발생된다.

그러나 본 발명의 댐핑 휠(200)은 정지된 출력 샤프트(300)에 축결합된 도그판(100)을 최대 장력 범위 내에서 약간 휘감는 쪽으로 늘어나면서 감쇄 작동을 한다. 따라서, 댐핑 휠(200)은 웜 기어 구조에 무리한 충격이 가해지는 것을 막는 동시에, 웜 기어(400)와 웜 샤프트(70)의 톱니들이 손상 받지 않게 한다.

또한, 댐핑 휠(200)은 약간의 충격만을 웜 샤프트(70)에 전달시킨 후, 이로 인해서 회전 속도 및 방향 감지 센서와 전자 제어 회로가 작동하여 웜 샤프트(70)를 반대방향으로 회전시키거나 정지하게 함으로써, 뛰어난 충격 감쇄 역할과 함께 내구성 있는 웜 기어 구조를 실현한다.

또한, 댐핑 휠(200)은 감지 센서와 전자 제어 회로의 작동으로 웜 기어(400)가 반대 방향으로 회전하는 경우에도, 탄력성 좋은 휠 축(201)들이 원래의 형상으로 복원되려고 하기 때문에, 웜 샤프트(70)의 반대 방향으로의 회전을 가속화시킬 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조는 댐핑 휠을 웜 기어의 휠 축과 같이 사용함으로써, 간단한 기어 결합 구조에 비해 월등한 충격 감쇄 작동을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조는 상대적으로 얇은 기어 케이스를 구비하여, 보다 콤팩트한 구성을 갖는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조는 탁월한 탄성력을 갖도록 웜 휠을 회오리 형상을 갖게 형성하여, 초기 웜 샤프트의 회전을 미약하나마 가속시키는 역할을 하여, 역회전 성능이 상대적으로 뛰어난 장점이 있다.

또한, 본 발명의 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조는 실장되는 부품이 댐핑 휠을 갖는 웜 기어와 댐핑 휠의 축들과 대응하도록 동수의 휠측 커버가 형성되고 중앙부에 동력을 전달하도록 출력 샤프트가 관통할 수 있는 관통구가 형성된 도그판으로 이루어져 있기 때문에 가벼우면서도 구조적으로 안정된 웜 기어 배열을 실현한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 정류자 전동기의 로터 샤프트에 형성된 웜 샤프트와의 기어 배열에 사용되는 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조에 있어서,

   상기 웜 샤프트와 기어 결합되며 소정 폭을 갖는 원형 링 형상을 갖는 웜 기어(400)와,

   상기 웜 기어(400)의 내원주면에 밀착 고정되고 다수의 휠축(201)이 다소 두꺼운 두께룰 갖는 외부림쪽에서부터 휠보스(202)쪽으로 갈수록 얇아져서 회오리 형상을 갖게 하고 휠보스(202)에는 다수의 결합홈(203)이 축방향으로 형성되게 한 댐핑휠(200)과,

   상기 댐핑 휠(200)이 휠보스(202)에 삽입되어서, 도그판(100)의 관통구(101)에 안착돌기(301)가 결합홈(203)에 일부 결합된 상태로 축결합되게 한 출력샤프트(300)를 포함하며,

   상기 웜 기어(400)의 회동시 상기 댐핑 휠(200)의 탄력성에 의해 상기 출력 샤프트(300)의 급격한 정지 및 반동에 의한 충격과 진동을 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 댐핑 휠을 갖는 파워 윈도우 모터용 드라이버 구조.
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