KR100405632B1 - 자동차 엑츄에이터의 감속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 등의 동력원에 의한 일정한 회전속도와 토오크를 기어열에 압력시켜 감속하며, 출력 측에서 과부하가 발생하는 경우에 모터의 손상 및 엑츄에이터를 보호할 수 있도록 하는 자동차 엑츄에이터의 감속장치에 관한 것으로, 상면에는 모터축공을, 하면에는 고속회전축을 구비하며, 상기 고속회전축의 종단면에 편심캠이 형성된 유닛 하우징과, 원중심에 내외를 관통하는 입력홀이 형성되며, 원중심을 기준으로 일정한 반지름을 갖는 원주상에 내외를 관통하는 출력홀이 다수개 형성되며, 사이클로이드치형을 갖는 사이클로이드판과, 상기 사이클로이드판의 치형과 대응하는 치형이 내측 원주면에 형성된 아웃터링기어와, 판상의 원형고리형태인 클러치판과, 클러치스프링과, 원판상체로서 하면 중앙에 외향돌출하는 저속회전축을 구비하며, 상면에는 원중심을 기준으로 하는 동심원주 내에 외향돌출하는 다수개의 소돌기로 구성되는 감속핀이 형성된 저속회전원판과, 일방이 폐색되고 타방이 개구된 원통형상체로서 내주면에 암나사가 형성되며, 폐색된 면의 중앙에 관통공이 형성된 유닛 커버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 엑츄에이터의 감속장치{DECELERATOR FOR AUTOMOBILE ACTUATOR}

본 발명은 자동차 엑츄에이터의 감속장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차용 엑츄에이터에 있어서 모터 등의 동력원에 의한 일정한 회전속도와 토오크를 기어열에 압력시켜 감속된 일정한 회전 속도와 토오크를 출력하며, 출력 측에 설정된 기준 이상의 과부하가 발생되는 경우에는 모터의 손상 및 엑츄에이터를 보호할 수 있도록 한 과부하 방지용 클러치가 내장된 자동차 엑츄에이터의 감속장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 엑츄에이터는 모터 등의 동력원으로부터 동력을 전달받아서 일정한 속도와 토오크를 발생시킬 목적으로 감속장치를 두고 있는 바, 상기 감속장치 내부에는 유성기어 또는 다수열의 기어를 조합하여 사용하고 있다.

도 3은 종래 기술에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치를 나타내는 사시도이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 모터(1)의 동력은 상기 모터(1)의 축과 연동하는 피니언기어(2)에서 전달받아서 이에 외접하는 유성기어(3)을 회전시키게 되며, 상기 유성기어(3)는 내접기어(4)의 치형을 따라 회전하면서 내접기어(4)를 회전시키게 된다.

상기와 같이 회전구동된 내접기어(4)는 회전과 함께 슬라이딩되면서 출력내접기어(5)를 회전시키고, 상기 유성기어(3)와 내접기어(4)의 기어비에 의하여 결정되는 일정한 회전수 및 출력 토오크를 출력용 기어(6)에 전달하는 형태로 이루어져 있다.

또한 상기 내접기어(4)와 슬라이딩되도록 설치되는 슬라이드원판(7)과, 내접기어(4)와 슬라이드원판(7)이 일정한 힘이 될 때까지 밀착되도록 지지하는 스프링(8)을 설치함으로써 일정한 힘 이상의 부하가 출력 측에 발생하는 경우에는 상기 슬라이드원판(7)이 스프링(8)을 밀어 내접기어(4)가 공회전하도록 함으로써 모터(1) 및 엑츄에이터를 보호하도록 되어 있다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 기술에 의하면 모터에 의하여 발생된 동력이 최종 출력까지 전달되는 과정에서의 손실이 크기 때문에 효율의 저하라는 문제점이 있었으며, 높은 토오크를 전달하는 경우에는 기어의 치형에 무리를 가하게 됨으로써 결과적으로 파손의 우려가 있었다.

또한 감속장치에 있어서 높은 감속비를 이루기 위해서는 기어가 커져야 하므로 외형의 크기가 크게 되고, 기어 트레인과 클러치 원판 및 스프링 등의 구성요소가 별도로 되어 있는 구조이므로 생산 및 조립공정의 증가에 따른 생산비용의 증가와 함께 고장 발생의 우려가 높았다.

그리고, 과부하 방지를 위한 클러치의 구비에 있어서, 조립하는 경우에 따라서 스프링의 눌림에 의한 클러치력의 산포가 매우 커질 수 있다는 문제점이 있었다.

본 발명는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사이클로이드 치형을 이용함으로써 높은 감속비를 달성함은 물론 우수한 토오크의 전달이 가능하게 하며, 출력 측에 과부하가 발생하는 경우에 모터 및 엑츄에이터를 보호하기 위하여 클러치를 구비하되, 상기 클러치를 감속장치의 내부에 구비하도록 함으로써 감속장치 유닛 하우징의 조립량에 따라서 클러치력의 조정을 간단 용이하게 이룰 수 있도록 하며, 편차를 최소화하고 감속장치의 크기를 최소화할 수 있도록 하는 과부하 방지용 클러치가 내장된 자동차 엑츄에이터의 감속장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치를 나타내는 분해사시도,

도 2는 본 발명에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치의 조립구조를 나타내는 일부단면 사시도,

도 3은 종래 기술에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치를 나타내는 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...유닛 커버, 12...암나사,

14...관통공, 20...유닛 하우징,

22...수나사, 24...모터축공,

26...고속회전축, 29...편심캠,

30...사이클로이드판, 32...입력홀,

34...출력홀, 40...아웃터링기어,

50...클러치판, 60...클러치스프링,

70...저속회전원판, 72...저속회전축,

74...감속핀, 80...모터.

본 발명은 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 자동차 엑츄에이터의 감속장치에 있어서, 상면에는 모터축공을, 하면에는 고속회전축을 구비하며, 상기 고속회전축의 종단면에 편심캠이 형성된 유닛 하우징과, 원중심에 내외를 관통하는 입력홀이 형성되며, 원중심을 기준으로 일정한 반지름을 갖는 원주상에 내외를 관통하는 출력홀이 다수개 형성되며, 사이클로이드치형을 갖는 사이클로이드판과, 상기 사이클로이드판의 치형과 대응하는 치형이 내측 원주면에 형성된 아웃터링기어와, 판상의 원형고리형태인 클러치판과, 클러치스프링과, 원판상체로서 하면 중앙에 외향돌출하는 저속회전축을 구비하며, 상면에는 원중심을 기준으로 하는 동심원주 내에 외향돌출하는 다수개의 소돌기로 구성되는 감속핀이 형성된 저속회전원판과, 일방이 폐색되고 타방이 개구된 원통형상체로서 내주면에 암나사가 형성되며, 폐색된 면의 중앙에 관통공이 형성된 유닛 커버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 자동차 엑츄에이터의 감속장치의 조립구조를 나타내는 부분 사시도이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 감속장치는 일방이 폐색되고 타방이 개구된 원통형상체로서 내주면에 암나사(12)가 형성되며, 폐색된 면의 중앙에 관통공(14)이 형성된 유닛 커버(10)와, 상기 유닛 커버(10)의 내주면 암나사(12)와 대응하는 나사산이 형성된 외향돌출된 수나사(22)를 가지며, 상단면 중앙에 모터축공(24)이 형성된 유닛 하우징(20)이 결합되어 외형을 이루게 된다.

상기 유닛 하우징(20)의 하단 수나사(22) 중앙에는 상기 모터축공(24)을 통해 삽입되는 모터(80)의 축과 동축상으로 결합되어 연동하면서 동회전수로 회전하는 고속회전축(26)이 외향돌출되게 형성되고, 상기 고속회전축(26)의 종단면에는 원의 중심으로부터 일정한 위치가 이탈된 형태로 하향으로 외향돌출하는 편심캠(28)이 형성된다.

상기 고속회전축(26)의 하방에는 사이클로이드판(30)이 위치하되, 상기 사이클로이드판(30)의 중앙에는 내외를 관통하는 입력홀(32)이 형성되며, 원중심을 기준으로 일정한 반지름을 갖는 원주상에는 내외를 관통하는 출력홀(34)이 다수개 형성된다. 상기 사이클로이드판(30)은 사이클로이드 치형(cycloid tooth)을 구비하는 기어로서, 정원(定圓)이 일직선상을 전동(轉動)할 때 그 원주 상의 한 점이 그리는 궤적이 사이클로이드(cycliod)이며, 원의 외주를 전동한 궤적인 외전사이클로이드(epicycliod)를 이끝으로 하고, 원의 내주를 전동한 궤적인 내전사이클로이드(hypocycloid)를 이뿌리로 하는 형태의 치형을 이용한 기어이다.

상기 사이클로이드판(30)은 동일한 형태의 것을 2개로 구성할 수도 있으며, 이 경우에는 각각의 사이클로이드판(30)이 이뿌리를 기준으로 180°의 위상차를 갖도록 약간 비켜진 상태로 겹쳐서 위치한다.

상기 사이클로이드판(30)의 치형 외곽으로 아웃터링기어(40)가 설치되는 바, 상기 아웃터링기어(40)는 내측 원주면에는 상기 사이클로이드판(30)의 치형과 대응하는 치형이 형성된다.

상기 아웃터링기어(40)의 하방으로는 판상의 원형고리형태, 즉 도우넛형상의 판상체인 클러치판(50)이 설치되며, 상기 클러치판(50)의 하방으로는 일정한 장력을 부가할 수 있는 클러치스프링(60)이 설치된다.

상기 클러치스프링(60)의 하방으로 원판상의 저속회전원판(70)이 설치되며, 상기 저속회전원판(70)은 원판상체로서, 하면 중앙에는 외향돌출하는 저속회전축(72)을 구비하며, 상면에는 원중심을 기준으로 하는 동심원주 내에 외향돌출하는 다수개의 소돌기로 구성되는 감속핀(74)이 형성된다. 상기 감속핀(74)의 숫자는 상기 사이클로이드판(30)에 형성된 출력홀(34)의 숫자와 동일하게 하는 것이 바람직하다.

상기 저속회전원판(70)의 하방으로 상기 유닛 커버(10)가 위치되며, 상기 저속회전원판(70)에 형성된 저속회전축(72)은 상기 유닛 커버(10)의 폐색된 면에 형성된 관통공(14)을 통하여 외부로 노출된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 감속장치는 상기 유닛 커버(10)을 최하단에 위치시킨 후, 저속회전원판(70)의 저속회전축(72)이 유닛 커버(10)의 관통공(14)을 통하여 노출되도록 위치시키고, 그 상방으로 차례로 클러치스프링(60), 클러치판(50), 사이클로이드판(30)과 아웃터링기어(40)를 적층되게 위치시키고, 상기 유닛 하우징(20)을 최상단에 배치한 후, 유닛 하우징(20)의 수나사(22)와 유닛 커버(10)의 암나사(12)를 통하여 나사결합시켜 완성한다.

이때, 상기 사이클로이드판(30)이 상기 아웃터링기어(40)의 내측에 기어결합된다.

또한 상기 저속회전원판(70)에 형성된 다수개의 감속핀(74)은 사이클로이드판(30)에 형성된 출력홀(34)에 삽입되어 위치하며, 상기 고속회전원판(20)에 형성된 고속회전축(26)의 편심캠(28)이 상기 사이클로이드판(30)에 형성된 입력홀(32)에 삽입되어 위치한다.

상기한 사이클로이드판(30)과 아웃터링기어(40)는 한조로 2단 이상 배열하는 것도 가능하며, 이 경우에는 단수의 배열보다 높은 감속비를 얻을 수 있다.

도 2는 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 자동차 액츄에이터의 감속장치의 조립된 상태를 나타내는 일부단면 사시도이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명한다.

본 발명에 의하여 모터(80)의 회전을 일정한 감속비로 감속시키기 위해서, 우선 모터(80)의 축을 통하여 전달된 회전동력은 유닛 하우징(20)에 구비된 고속회전축(26)을 회전시키며, 고속회전축(26)의 종단면에 형성된 편심캠(28)이 사이클로이드판(30)의 입력홀(32) 내주면에서 슬라이딩되면서 사이클로이드판(30)을 편심 회전시키게 된다.

상기와 같은 사이클로이드판(30)의 회전은 아웃터링기어(40)의 내측 치형에 연하여 회전하는 것이므로, 사이클로이드판(30)의 치형수와 아웃터링기어(40)의 치형수에 의하여 원하는 일정한 감속비를 출력하게 되며, 이는 사이클로이드판(30)에 형성된 출력홀(34)과 결합되어 있는 감속핀(74)을 통하여 저속회전원판(70)을 감속된 회전수와 토오크로 회전시키게 되며, 종국적으로 저속회전원판(70)과 동축상에 설치된 저속회전축(72)을 회전시키며 원하는 감속비와 토오크를 외부로 전달하게 된다.

다음으로 과부하시의 작용을 설명하면, 출력측 또는 기어열에 과부하가 발생하면, 클러치스프링(60)의 탄성력에 의하여 클러치판(50)이 상기 아웃터링기어(40)를 상방향으로 밀어내게 되며, 따라서 저속회전원판(70)에 형성된 감속핀(74)이 사이클로이드판(30)의 출력홀(34)에서 이탈되면서 아웃터링기어(40)와 사이클로이드판(30)은 상기 유닛 하우징(20) 내에서 공회전하게 된다.

따라서 모터(80)로부터 전달된 회전력이 출력측으로 전달되지 않게 됨으로써 출력측의 과부하에 대해 지속적인 힘의 부가를 일시적으로 차단할 수 있게 되며, 모터(80)나 엑츄에이터의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 과부하 방지 조작에 있어서, 과부하을 판단하는 설정량은 상기 유닛 하우징(20)과 유닛 커버(10)에 형성된 수나사(22)와 암나사(12)의 나사결합의 정도, 즉 나사결합에 의하여 유닛 하우징(20)과 유닛 커버(10) 사이에 형성되는 공간의 크기에 의하여 클러치스프링(60)의 탄성력 부가를 조정할 수 있으므로, 유닛 하우징(20)과 유닛 커버(10)의 조립량을 조정함으로써 과부하의 정도를 설정할 수 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 사이클로이드 치형을 이용하여 감속장치의 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 유성기어나 기어배열에 의한 감속에 비하여 단순한 구조로서도 보다 효율적으로 소음이나 진동의 발생없이 우수한 감속능력을 발휘하며 높은 토오크의 전달도 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 클러치를 감속장치 내부에 배치시킴으로서 간단한 구성으로도 과부하를 방지할 수 있으므로 엑츄에이터나 기어열의 손상을 방지하여 사용연한을 증대시킬 수 있음은 물론 감속장치의 조립의 조임량에 의하여 일정한 클러치력을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 자동차 엑츄에이터의 감속장치에 있어서,

   상면에는 모터축공을, 하면에는 고속회전축을 구비하며, 상기 고속회전축의 종단면에 편심캠이 형성된 유닛 하우징과,

   원중심에 내외를 관통하는 입력홀이 형성되며, 원중심을 기준으로 일정한 반지름을 갖는 원주상에 내외를 관통하는 출력홀이 다수개 형성되며, 사이클로이드치형을 갖는 사이클로이드판과,

   상기 사이클로이드판의 치형과 대응하는 치형이 내측 원주면에 형성된 아웃터링기어와,

   판상의 원형고리형태인 클러치판과,

   클러치스프링과,

   원판상체로서 하면 중앙에 외향돌출하는 저속회전축을 구비하며, 상면에는 원중심을 기준으로 하는 동심원주 내에 외향돌출하는 다수개의 소돌기로 구성되는 감속핀이 형성된 저속회전원판과,

   일방이 폐색되고 타방이 개구된 원통형상체로서 내주면에 암나사가 형성되며, 폐색된 면의 중앙에 관통공이 형성된 유닛 커버로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엑츄에이터의 감속장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 사이클로이드판은 2개로 구성하되, 각각의 사이클로이드판은 이뿌리를 기준으로 180°의 위상차를 갖도록 비켜서 위치되는 것을 특징으로 하는 자동차 엑츄에이터의 감속장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 사이클로이드판과 아웃터링기어가 한조로 2단 이상 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차 엑츄에이터의 감속장치