KR100828263B1 - 자동차용 스텝 액츄에이터 - Google Patents

자동차용 스텝 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 스텝 액츄에이터에 관한 것으로서
하부 케이스(10)와, 상기 하부 케이스(10)의 위 공간에 결합되는 PCB조립체(65)와, 상기 PCB 조립체(65) 상부에서 상기 하부 케이스(10)와 결합되는 상부 케이스(11)로 구성되며, 상기 PCB 조립체(65)는 엔진 콘트롤 유닛인 ECU(100)와 통신하기 위한 출력단자(36)와, 홀IC(67)와, 스테핑모터(30)의 모터단자(33)와 접속되는 단자(69)로 구성되며, 상기 하부 케이스(10)는 상기 스테핑 모터(30)가 안착되도록 바닥에서 융기된 복수개의 모터 안착부(20)를 포함하며, 상기 스테핑모터(30)의 축에 장착된 원동기어(32)와 맞물리는 제1기어(26)와, 제2기어(28)와, 상기 제2기어(28)와 맞물리는 출력기어세트(40)가 장착된다.
비틀림스프링,스테핑모터,PCB조립체,홀IC

Description

자동차용 스텝 액츄에이터 { STEP ACTUATOR FOR AUTOMOBILE }
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 하부케이스의 평면도
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 PCB 조립체의 평면도
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 PCB 조립체의 측면도
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 PCB 조립체가 하부케이스에 장착된 상태의 평면도
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 PCB 조립체가 하부케이스에 장착된 상태의 측면도
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 분해사시도
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 하부케이스의 저면도
도 8은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 출력기어세트의 조립 사시도
도 9는 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 출력기어세트의 분해 사시도
도 10은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 출력기어세트의 저면도
도 11은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 통신 블럭도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하부 케이스 11 : 상부 케이스
12 : 보스 20 : 모터 안착부
22 : 모터 체결구 26 : 제1기어
27 : 축기어 28 : 제2기어
29 : 축기어 30 : 스테핑모터
32 : 원동기어 33 : 모터단자
36 : 출력단자 40 : 출력기어세트
41 : 샤프트 42 : 나선부
44 : 마그네트 46 : 비틀림 스프링
47 , 48 : 비틀림스프링의 양단 49 : 맞춤부
56, 57 : 스프링 지지부 59, 61 : 스톱퍼
65 : PCB조립체 67 : 홀IC
69 : 단자 100 : ECU
본 발명은 자동차용 스텝 액츄에이터에 관한 것으로서 보다 상세히는 자동차 의 헤드 램프용 스텝 액츄에이터에 관한 것이다.
종래의 자동차용 스텝 액츄에이터로서 도 7을 참조하면, 출력기어세트의 맞춤부(49)는 도시하지 않는 헤드램프측과 결합되어 회전력을 전달하는 것으로서, 샤프트(41)가 점선으로 표시한 수평중심선상에 위치되거나 폭(W)의 W/2 ±W/4 사이에 위치되어야만 정확한 회전력 전달이 이루어지게 된다.
종래에는 출력기어세트가 회전한 후 멈추는 순간 이와 맞물리는 기어와 백래쉬가 발생하여 출력기어세트에 오차가 발생되고, 초기 영점을 잡기 힘들다는 문제점이 있었다. 또한 스텝 액츄에이터의 조립 구조가 복잡하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 출력기어세트가 회전한 후 멈추는 순간 백래쉬가 발생되지 않도록 하며, 초기 영점을 쉽게 잡을 수 있게 하며, 또한 스텝 액츄에이터의 조립 구조를 쉽게 할 수 있는 자동차용 스텝 액츄에이터를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 일예로서,
하부 케이스와, 상기 하부 케이스의 위 공간에 결합되는 PCB조립체와, 상기 PCB 조립체 상부에서 상기 하부 케이스와 결합되는 상부 케이스로 구성되며,
상기 PCB 조립체는 엔진 콘트롤 유닛인 ECU와 통신하기 위한 출력단자와, 홀IC와, 스테핑모터의 모터단자와 접속되는 단자로 구성되며,
상기 하부 케이스는 상기 스테핑 모터가 안착되도록 바닥에서 융기된 복수개의 모터 안착부를 포함하며, 상기 스테핑모터의 축에 장착된 원동기어와 맞물리는 제1기어와, 제2기어와, 상기 제2기어와 맞물리는 출력기어세트가 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 다른 일예로서,
스테핑 모터와, 상기 스테핑 모터에 연결된 기어열에 의해서 회전하는 출력기어세트를 포함하는 자동차용 스텝 액츄에이터에 있어서,
상기 출력기어세트는 상기 제2기어의 축기어와 맞물리는 나선부와, 샤프트의 둘레에 장착되는 마그네트와, 상기 샤프트에 장착되는 비틀림 스프링과, 저면에서 헤드램프기구가 장착되어 이를 회전시키도록 소정 형상의 홈으로 형성된 맞춤부로 구성된다.
본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터의 또 다른 일예로서,
스테핑 모터와, 상기 스테핑 모터에 연결된 기어열에 의해서 회전하는 출력기어세트를 포함하며,
PCB 조립체는 엔진 콘트롤 유닛인 ECU와 통신하기 위한 출력단자와, 홀IC와, 스테핑모터의 모터단자와 접속되는 단자 및 모터제어구동부로 구성되며, 상기 출력 단자에 통신 단자가 추가되어,
ECU로부터 초기 위치 설정 명령을 받으면, 모터제어구동부는 0점을 조절하기 위하여 스테핑 모터를 정해진 만큼 역방향으로 회전한 뒤, 일정 스텝을 정방향으로 회전하여 0점(초기 위치)을 맞추고,
출력기어세트의 회전 동작은 ECU에서 명령한 스텝만큼 스테핑 모터가 회전하고, 그 회전량은 출력기어세트의 마그네트의 자기장 변화를 홀IC가 감지하여 모터제어구동부에서 ECU로 보내게 되며, ECU에서는 피드백받은 값을 비교하여 명령한 각도만큼 회전하였는지 판단하고, 오차 발생 시 각도 보정하도록 모터제어구동부에 명령한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터는 하부 케이스(10)와, 상기 하부 케이스(10)의 위 공간에 결합되는 PCB조립체(65)와, 상기 PCB 조립체(65) 상부에서 상기 하부 케이스(10)와 결합되는 상부 케이스(11)로 구성된다.
상기 PCB 조립체(65)는 엔진 콘트롤 유닛인 ECU(100; 도 11참조)와 통신하기 위한 출력단자(36)와, 홀IC(67)와, 스테핑모터(30)의 모터단자(33)와 접속되는 단자(69)로 구성된다. 상기 스테핑모터(30)의 모터단자(33)는 PCB조립체(65)에 직접 솔더링되거나 상호 통전 가능한 소재에 삽입하는 방식으로 가능하게 된다. 상기 출력단자(36)의 핀 수는 3~6개 까지 선택적으로 사용하며, 그 중 Vcc단자, 그라운드 단자가 필수로 포함되며, 통신 단자 및 기타 단자가 추가될 수 있다.
또한, PCB조립체(65)는 도 2를 참조하면 출력기어세트(40)의 샤프트(41)가 PCB조립체(65)평면의 법선 방향으로 통과될 수 있도록 뚫려있는 구조로 하는 것이 바람직하다.
상기 하부 케이스(10)는 도 1을 함께 참조하면, 상기 스테핑 모터(30)가 안착되도록 바닥에서 융기된 복수개의 모터 안착부(20)와, 상기 모터(30)와 나사식 체결하기 위한 모터 체결구(22)와, 4모퉁이에 상기 PCB 조립체(65)를 장착하기 위한 보스(12)를 포함하며, 상기 스테핑모터(30)의 축에 장착된 원동기어(32; 도 3참조)와 맞물리는 제1기어(26)와, 상기 제1기어(26)의 축기어(27)와 맞물리는 제2기어(28)와, 상기 제2기어(28)의 축기어(29)와 맞물리는 출력기어세트(40)가 장착된다.
상기 출력기어세트(40)는 도 8내지 도 10에 상세히 도시한 바와같이, 상기 제2기어(28)의 축기어(29)와 맞물리는 나선부(42)와 저면에서 헤드램프기구(도시 않음)가 장착되어 이를 회전시키도록 소정 형상의 홈으로 형성된 맞춤부(49)를 구비하는 것을 필수 구조로 하고, 샤프트(41)의 둘레에 장착되는 마그네트(44)와, 상기 샤프트(41)에 장착되는 비틀림 스프링(46)을 추가로 구비할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 비틀림스프링(46)의 양단(47, 48)은 서로 압축하는 방향으로 작용하고, 이들 양단(47, 48)은 스프링 지지부(57, 56)에 의해서 지지된다. 상기 출력기어세트(40)의 회전량은 스톱퍼(59, 61)에 의해서 제한된다.
상기 마그네트(44)의 자기장을 홀IC(67)가 센싱하여 상기 출력기어세트(40)의 회전량을 감지하게 된다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터는 다음 과 같이 작동한다.
스테핑모터(30)가 회전되면, 원동기어(32)와 맞물리는 제1기어(26)와, 상기 제1기어(26)의 축기어(27)와 맞물리는 제2기어(28)와, 상기 제2기어(28)의 축기어(29)와 맞물리는 출력기어세트(40)가 회전한다.
상기 출력기어세트(40)의 회전량은 그 마그네트(44)의 자장 변화를 홀IC(67)가 감지하여 모터구동제어부(110)로 보낸다.
예를들어 출력기어세트(40)가 시계방향으로 회전하면, 비틀림스프링(46)의 단부(47)가 스프링 지지부(57)를 강하게 압박하고, 반대쪽 단부(48)는 스프링 지지부(56)로부터 떨어지지 않는다. 다시 출력기어세트(40)가 반대방향으로 회전하면, 출력기어세트(40)가 잠시 정지하였다가 다시 반대방향인 시계반대방향으로 회전하게 되는데, 이 때 제2기어(28)의 축기어(29)와 출력기어세트(40)의 나선부(42)간에 발생될 수 있는 백래쉬가 스프링 단부(47)의 복원력에 의해서 발생되지 않게 된다.
또한 출력기어세트(40)의 회전량은 스톱퍼(59, 61)에 의해서 제한된다.
삭제
상기 출력기어세트(40)의 회전 운동은 헤드램프기구에 맞춤부(49)를 통하여 전달된다.
또한, 출력기어세트(40)의 회전 축인 샤프트(41)의 조립위치;
또는, 맞춤부(49)의 조립위치는 도 7의 예시와 같이 하부케이스(10) 폭(W)의 중앙부에 위치되도록 구성하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 11을 참조하여, 출력단자(36)에 통신 단자가 추가된 경우 통신에 대해서 설명한다.
모터제어구동부(110)는 ECU(100)로부터 정해진 프로토콜에 따라 초기 위치 설정, 회전 동작 등의 명령을 받아 작동하게 된다.
ECU(100)로부터 초기 위치 설정 명령을 받으면, 모터제어구동부(110)는 0점을 조절하기 위하여 스테핑 모터(30)를 정해진 만큼 역방향으로 회전한 뒤, 일정 스텝을 정방향으로 회전하여 0점(초기 위치)을 맞춘다. 본 발명에서는 비틀림 스프링(46)의 구비로 출력기어세트(40)의 0점은 자동적으로 맞추어지나, 한 번 더 이러한 통신을 하게 되는 것이다.
출력기어세트(40)의 회전 동작은 ECU(100)에서 명령한 스텝만큼 스테핑 모터(30)가 회전하고, 그 회전량은 출력기어세트(40)의 마그네트의 자기장 변화를 홀IC(67)가 감지하여 모터제어구동부(110)에서 ECU(100)로 보내게 된다.
ECU(100)에서는 피드백받은 값을 비교하여 명령한 각도만큼 회전하였는지 판단하고, 오차 발생 시 각도 보정하도록 모터제어구동부(110)에 명령한다.
본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터는, 출력기어세트의 샤프트(41)가 점선으로 표시한 수평중심선상에 위치되거나 폭(W)의 W/2 ±W/4 사이에 위치되어, 헤드램프기구에 정확한 회전력 전달이 이루어지게 된다.
또한, 출력기어세트가 회전한 후 역회전을 위하여 멈추는 순간 이와 맞물리는 기어와 백래쉬가 발생하는 것을 비틀림 스프링이 방지한다.
또한, 비틀림 스프링으로 인하여 출력기어세트의 초기 영점을 쉽게 잡을 수 있게 된다.
조립 구조에서도, 스테핑 모터가 하부 케이스로 들어가서 지지되므로 전체적 으로 캠팩한 구조를 가지게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자동차용 스텝 액츄에이터를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 스테핑 모터와, 상기 스테핑 모터에 연결된 기어열에 의해서 회전하는 출력기어세트를 포함하는 자동차용 스텝 액츄에이터에 있어서,
    스테핑 모터(30)를 구동하도록 제어하는 모터제어구동부(110)와,
    상기 스테핑모터(30)의 구동에 따라 작동되는 출력기어세트(40)와,
    상기 출력기어세트(40)의 마그네트의 자기장 변화를 감지하는 홀IC(67), 및
    시스템 전체를 제어하는 ECU(100)를 포함하며,
    상기 ECU(100)로부터 초기 위치 설정 명령을 받으면, 모터제어구동부(110)는 0점을 조절하기 위하여 스테핑 모터(30)를 정해진 만큼 역방향으로 회전한 뒤, 일정 스텝을 정방향으로 회전하여 0점(초기 위치)을 맞추고,
    출력기어세트(40)의 회전 동작은 ECU(100)에서 명령한 스텝만큼 스테핑 모터(30)가 회전하고, 그 회전량은 출력기어세트(40)의 마그네트의 자기장 변화를 홀IC(67)가 감지하여 모터제어구동부(110)에서 ECU(100)로 보내게 되며, ECU(100)에서는 피드백받은 값을 비교하여 명령한 각도만큼 회전하였는지 판단하고, 오차 발생 시 각도 보정하도록 모터제어구동부(110)에 명령하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스텝 액츄에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050080850A (ko) * 2004-02-11 2005-08-18 주식회사 모아텍 차량용 스테핑 엑추에이터의 초기위치 조절 방법
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