KR101069172B1

KR101069172B1 - 전자식 엑츄에이터

Info

Publication number: KR101069172B1
Application number: KR1020090092412A
Authority: KR
Inventors: 이진우; 박상현
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-09-30
Also published as: KR20110034921A

Abstract

본 발명은 전자식 엑츄에이터에 관한 것이다. 본 발명은, 일측을 차폐하는 커버(52)가 마련되고, 커버(52)와 함께 자기회로를 형성하는 중공형 하우징(50); 상기 하우징(50)의 내부에서 자력을 제공하면서 자기회로를 형성하는 마그네트유닛; 상기 마그네트유닛의 외측과 간극으로 이격되고, 상기 하우징(50)의 내부에서 이동되도록 하우징(50)의 내부에 매달린상태로 고정되며, 마그네트유닛의 자력에 대한 전자기력을 발생시켜서 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 하우징(50)의 내부에서 이동하는 무빙부재; 상기 무빙부재가 이동되도록 무빙부재를 상기 하우징(50)의 내부에 매달린상태로 고정하는 서스펜션; 상기 무빙부재에 전원을 공급하는 단자(82)가 마련된 커넥터(80) 및; 상기 커넥터(80)를 상기 하우징(50)에 조립식으로 고정하는 패스너를 포함한다. 본 발명은, 무빙부재가 하우징(50)의 내부에 이동가능하게 고정되므로 응답성이 우수하여 정밀제어가 가능하다.

전자, 전원, 자기, 이동, 정밀

Description

전자식 엑츄에이터 { ELECTRONIC ACTUATOR }

본 발명은 전자기력에 의해 작동하는 전자식 엑츄에이터에 관한 것으로, 보다 자세하게는 마그네트의 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 작동하는 전자식 엑츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 엑츄에이터는 전자기력을 이용하여 전기에너지를 운동에너지로 변환시킨다. 이러한 전자식 엑츄에이터는 스피커의 보이스코일 및 솔레노이드밸브가 그 대표적인 예이다.

전자식 엑츄에이터는 도 1에 도시된 바와 같이 마그네트(22)에서 발생되는 자력과 보빈(20)의 코일(21)에서 발생되는 전자기력의 상호작용에 의해 보빈(20)을 이동시킨다. 즉, 전자식 엑츄에이터는 코일(21)로 인가되는 전기에너지를 보빈(20)의 이동에 필요한 운동에너지로 변환시킨다.

도시된 종래기술에 의한 전자식 엑츄에이터는 대한민국특허청에 공개된 공개특허 제1994-7409호(보이스코일 솔레노이드 밸브)에 개시된 것이다. 이러한 종래기술은 보빈(20)이 전술한 바와 같은 운동에너지에 의해 이동하면서 유로(24)를 개폐한다. 이때, 보빈(20)은 하부의 밸브부재(23)를 통해 유로(24)를 개방한다. 그리 고, 보빈(20)은 코일(21)에 전기가 인가되지 않을 경우 코일스프링(25)에 의해 강제로 하강되면서 유로(24)를 차폐한다.

그러나, 이러한 종래기술에 의한 전자식 엑츄에이터는 보빈(20)의 하단부가 코일스프링(25)에 고정되므로 응답성이 낮을 뿐만 아니라 자기회로가 원활하게 형성되지 못하는 문제가 있다.

또한, 마그네트(22)가 도시된 바와 같이 보빈(20)의 내외측에 마련되므로 콤팩트한 크기로 제조할 수 없는 문제도 있다. 따라서, 점점 소형화된 부품을 사용하는 차량에는 사용이 거의 불가능하다.

아울러, 코일스프링(25)의 장력을 필요에 따라 조절할 수 없다는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 이동하는 요소가 자기회로를 형성하는 하우징의 내부에서 이동이 가능하도록, 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 이동하는 요소가 하우징의 내부에 매달려서 고정된 전자식 엑츄에이터를 제공하기 위함이 그 목적이다.

특히, 자력을 발생시키는 요소가 전술한 바와 같이 하우징의 내부에 매달려서 고정된 요소의 내측에만 마련되고, 전자기력의 발생을 위해 전원을 공급하는 부재가 전술한 하우징에 조립식으로 고정되는 전자식 엑츄에이터를 제공하기 위함이 그 목적이다.

또, 자력을 발생시키는 요소와 함께 자기회로를 형성하는 부재가 자력 발생 요소와 함께 하우징의 내부에 고정되고, 더 나아가 자력 발생 요소 및 자기회로 발생 요소가 조립식으로 고정되는 전자식 엑츄에이터를 제공하기 위함이 다른 목적이다.

또한, 전술한 바와 같이 하우징에 매달려서 고정된 요소가 탄력적으로 지지되는 구조로 이루어지고, 이에 더하여 하우징에 매달려서 고정된 요소가 판상의 탄성체에 의해 하우징의 내부에 고정되며, 더 나아가 판상의 탄성체를 통해 하우징에 매달린 요소에 전원을 공급할 수 있는 전자식 엑츄에이터를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

아울러, 하우징에 매달린 요소를 탄력적으로 지지하는 부재의 탄성력을 조절할 수 있는 메커니즘이 마련된 전자식 엑츄에이터를 제공하기 위함이 또 다른 목적이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자식 엑츄에이터는, 일측을 차폐하는 커버가 마련되고, 커버와 함께 자기회로를 형성하는 중공형 하우징; 상기 하우징의 내부에서 자력을 제공하면서 자기회로를 형성하는 마그네트유닛; 상기 마그네트유닛의 외측과 간극으로 이격되고, 상기 하우징의 내부에서 이동되도록 하우징의 내부에 매달린상태로 고정되며, 마그네트유닛의 자력에 대한 전자기력을 발생시켜서 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 하우징의 내부에서 이동하는 무빙부재; 상기 무빙부재가 이동되도록 무빙부재를 상기 하우징의 내부에 매달린상태로 고정하는 서스펜션; 상기 무빙부재에 전원을 공급하는 단자가 마련된 커넥터 및; 상기 커넥터를 상기 하우징에 조립식으로 고정하는 패스너를 포함한다.

상기 마그네트유닛은 예컨대, 상기 커버에 고정되고, 단부에 걸림후크가 마련된 슬리브; 및 상기 슬리브에 끼워지는 마그네트;를 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 마그네트유닛은, 상기 마그네트에 중첩된 상태로 상기 슬리브에 끼워지고, 상기 슬리브의 걸림후크에 걸려서 고정된 상태로 자기회로를 형성하는 요크;를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 슬리브는, 상기 걸림후크가 복수개로 구성되어 단부의 외주면에 등간격으로 이격형성될 수 있다.

상기 무빙부재는 예컨대, 상기 커넥터의 단자로부터 공급되는 전원에 의하여 상기 마그네트유닛의 자력과 상호작용하는 전자기력을 제공하는 코일; 및 상기 코일이 와인딩된 상태로 개방된 일측을 통해 상기 마그네트유닛의 외측에 끼워져서 내주면이 마그네트유닛의 외측과 간극으로 이격되고, 타측이 차폐되어 마그네트유닛을 격리시킨 상태로 마그네트유닛 및 코일에서 발생되는 자력 및 전자기력의 상호작용에 의해 이동하는 보빈;을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 서스펜션은 예컨대, 상기 커넥터의 단자로부터 전원을 공급받는 상기 무빙부재에 내측이 고정되고, 상기 하우징에 외측이 고정되는 적어도 하나의 디스크스프링; 상기 디스크스프링의 내측을 상기 무빙부재에 고정하는 내측고정구 및; 상기 디스크스프링의 외측을 상기 커버가 마련된 상기 하우징에 고정하는 외측고정구;를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 디스크스프링은, 상기 커넥터의 단자에 연결되어 전원을 인가받는 연결단자; 및 상기 연결단자로 인가되는 전원을 상기 무빙부재로 인가하는 인가단자;를 더 포함하여 구성할 수 있다. 그리고, 상기 디스크스프링은 예컨대, 상기 인가단자가 용접으로 고정될 수 있다.

상기 내측고정구는 예컨대, 상기 무빙부재에 동일체로 돌출형성되고, 상기 디스크스프링의 내측을 관통된 상태로 열융착에 의해 확산되면서 디스크스프링의 내측을 무빙부재에 일체적으로 고정하는 용융돌기로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 외측고정구는 예컨대, 상기 디스크스프링의 외측 테두리에 동일체로 형성되고, 상기 커버 및 하우징 사이에 개재되면서 하우징에 디스크스프링의 외측을 고정하는 가스킷으로 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 보빈의 내측에서 보빈을 지지하기 위한 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 더 포함할 수 있다. 이러한 탄성부재는 예컨대, 상기 보빈에 내장된 상태로 보빈의 차폐된 타측을 탄력적으로 지지하는 코일스프링;으로 구성할 수 있으며, 상기 탄성부재는, 상기 하우징의 커버를 관통한 상태로 일단부가 커버에 고정되고, 타단부가 상기 마그네트유닛을 관통하여 상기 보빈의 내부에 위치하는 관통축; 및 상기 관통축의 단부에 고정되고, 상기 코일스프링의 일단부를 구속하는 스토퍼;를 더 포함하여 구성할 수도 있다.

상기 탄성부재는, 상기 스토퍼를 상기 관통축의 단부에 분리가능하게 고정하는 고정부재;를 더 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 고정부재는 예컨대, 상기 관통축의 타단에 형성된 반구형후크; 상기 스토퍼에 돌출형성되어 상기 반구형후크에 끼워져서 걸리는 걸림돌기 및; 상기 걸림돌기의 측방에 형성되고, 상기 반구형후크에 끼워지면서 벌어지는 걸림돌기가 측방으로 벌어지도록 걸림돌기의 측방에 공간을 제공하는 그루브형태의 벌림수단을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 상기 커버를 관통하는 상기 관통축에 마련되고, 관통축을 이동시키면서 코일스프링의 장력을 조절하는 어저스터를 더 포함하여 구성할 필요가 있다.

상기 어저스터는 예컨대, 상기 관통축의 일단부에 형성되어 상기 하우징의 커버에 나사결합되는 단부탭으로 구성할 수 있다.

또, 본 발명은, 상기 단부탭에 동일체로 형성되고, 단부탭의 축방향을 따라 나사홈을 부분적으로 차폐하여 상기 커버에 나사결합된 단부탭이 역회전하는 것을 방지하는 록커를 더 포함하여 구성할 필요도 있다.

한편, 상기 패스너는 예컨대, 상기 커넥터에 돌출형성되고, 상기 하우징의 커버를 관통한 상태로 열융착에 의해 확산되면서 커버의 단부에 커넥터를 일체적으로 고정하는 고정돌기로 구성할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 전자식 엑츄에이터는, 마그네트유닛의 자력에 대응하는 전자기력을 발생시켜서 자력 및 전자기력의 상호작용에 의해 이동하는 무빙부재가 서스펜션에 의해 하우징에 매달려서 고정되므로, 무빙부재를 보이스코일과 같이 원활하게 이동시키는 것이 가능하여 우수한 응답성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 정밀제어가 가능한 효과가 있다.

또, 무빙부재가 마그네트유닛에 외측에 위치하여 마그네트유닛이 무빙부재의 내측에만 마련되므로 콤팩트한 크기의 소형화를 도모할 수 있는 효과도 있다.

또한, 커넥터가 패스너의 고정돌기에 의해 커버에 조립식으로 고정되고, 마그네트 및 요크가 슬리브에 조립식으로 고정되므로 제조상의 편의성이 향상되는 효과도 있다.

이에 더하여, 슬리브의 단부에 걸림후크가 등간격으로 형성되므로 마그네트 및 요크를 보다 용이하게 슬리브에 고정할 수 있는 효과도 있다.

아울러, 디스크스프링이 보빈을 하우징의 내부에 매달린 상태로 고정시킬 뿐만 아니라, 연결단자 및 인가단자를 통해 코일에 전원을 인가하므로 보빈의 이동성을 확보할 수 있는 동시에 전원을 안정적으로 코일에 공급할 수 있는 효과도 있다.

게다가, 어저스터의 단부탭이 마련된 관통축을 회전시켜서 코일스프링의 탄성력을 조절할 수 있으므로 보빈에 대한 코일스프링의 가압력을 원하는 상태로 조정할 수 있으며, 더 나아가 단부탭에 록커가 마련되므로 관통축이 커버에서 이탈되는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.

또, 디스크스프링의 내측이 내측고정부재인 용융돌기에 의해 무빙부재의 보빈에 고정되고, 디스크스프링의 외측이 외측고정부재인 가스킷에 의해 하우징의 내부에 고정되므로, 디스크스프링을 하우징의 내부에 용이하게 고정할 수 있는 효과도 있다.

또한, 코일스프링이 스토퍼에 일단부가 구속된 상태로 보빈을 탄력적으로 지지하므로 보빈을 안정적으로 지지할 수 있고, 이에 더하여 스토퍼가 고정부재인 반구형후크 및 걸림돌기에 의해 관통축의 단부에 고정되므로 스토퍼를 관통축의 단부에 용이하게 고정할 수 있으며, 더 나아가 걸림돌기가 그루브형태의 벌림수단에 의해 원활하게 벌어지므로 스토퍼를 관통축의 단부에 더욱 용이하게 고정할 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전자식 엑츄에이터를 설명하면 다음과 같으며, 첨부된 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터의 분해사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전자식 엑츄에이터의 종단면도이며, 도 4는 도 3에 도시된 관통축의 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 3에 도시된 디스크스프링의 사시도이고, 도 6은 도 3에 도시된 슬리브의 사시도이며, 도 7은 도 3에 도시된 커넥터 및 고정링의 사시도이고, 도 8은 도 3에 도시된 전자식 엑츄에이터의 작동상태를 도시한 종단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터는 도시된 바와 같이 커버(52), 하우징(50), 마그네트유닛(60), 무빙부재(70) 및 커넥터(80), 그리고 후술되는 서스펜션 및 패스너를 포함한다. 이러한 구성요소를 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

커버(52)는 도시된 바와 같이 원판형으로 형성되며, 상부로 돌출되는 보스(52a) 및 측방으로 돌출되는 측방돌기(52b)를 갖는다. 이러한 커버(52)는 보스(52a)의 내주면에 후술되는 관통축(77a)의 단부탭(77a-2)과 체결되는 암나사가 형성된다.

하우징(50)은 도시된 바와 같은 원통형의 중공체이며, 상단에 전술한 커버(52)의 측방돌기(52b)가 관통되는 관통홈(50a)을 갖는다.

마그네트유닛(60)은 예컨대, 도시된 바와 같이 원통형의 슬리브(62) 및 링형태의 마그네트(64)를 포함하여 구성할 수 있다. 마그네트유닛(60)은 도시된 바와 같은 링형태의 요크(66)를 더 포함할 수 있다.

무빙부재(70)는 마그네트유닛(60)의 자력에 대한 전자기력을 발생시키는 요소이다. 이러한 무빙부재(70)는 예컨대, 도시된 바와 같이 코일(71) 및 코일(71)이 와인딩된 보빈(73)을 포함하여 구성할 수 있다. 이러한 무빙부재(70)는 도시된 바와 같은 코일스프링(77c)으로 이루어진 탄성부재가 내장될 수 있다. 그리고, 코일스프링(77c)은 도시된 바와 같은 관통축(77a) 및 스토퍼(77b)에 의해 무빙부재(70)에 내장될 수 있다. 여기서, 전술한 관통축(77a)은 도시된 바와 같이 일단부에 단부탭(77a-2)이 형성될 수 있으며, 오링(OR)이 끼워질 수도 있다.
커넥터(80)는 도시된 바와 같이 블럭형태로 형성된 몰드부재이며, 후술되는 바와 같이 내부에 단자(82)를 갖는다. 이러한 커넥터(80)는 무빙부재(70)에 전원을 공급한다.
서스펜션은 무빙부재(70)가 후술되는 바와 같이 하우징(50)의 내부에서 이동하도록, 무빙부재(70)를 하우징(50)의 내부에 매달린 상태로 고정하는 부재이다. 이러한 서스펜션은 예컨대, 도시된 바와 같이 가스킷(73b)이 외측의 테두리에 인서팅된 한쌍의 디스크스프링(75), 그리고 후술되는 내측고정구 및 외측고정구를 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 전술한 디스크스프링(75)은 도시된 바와 같이 일단부에 가스킷(73b)을 관통하는 연결단자(75a)가 동일체로 형성되며, 타단부에 후술되는 인가단자(75b)가 마련될 수 있다.
한편, 전술한 패스너는 커넥터(80)를 하우징(50)에 조립식으로 고정하는 부재이다. 이러한 패스너는 예컨대, 도시된 바와 같이 커넥터(80)에 돌출형성되는 고정돌기(80a)로 구성할 수 있다.

도 3을 참조하면, 하우징(50)은 도시된 바와 같이 개방된 일측이 커버(52)에 의해 차폐된다. 이때, 커버(52)는 측방돌기(52b)가 하우징(50)의 외측으로 돌출된 상태로 하우징(50)의 일측에 결합된다.

마그네트유닛(60)은 도시된 바와 같이 하우징(50)의 내부에 고정된다. 이러한 마그네트유닛(60)은 도시된 바와 같이 마그네트(64)나 요크(66)가 슬리브(62)에 끼워져서 고정되고, 슬리브(62)가 커버(52)의 보스(52a)에 압입고정됨에 따라 하우징(50)의 내부에 견고하게 고정된다. 이때, 슬리브(62)는 도시된 바와 같이 후술되는 관통축(77a)과 내주면이 이격되므로 관통축(77a)과 비접촉된 상태를 유지한다. 슬리브(62)는 마그네트(64) 및 요크(66)가 모두 구성될 경우 마그네트(64) 및 요크(66)가 중첩상태로 끼워져서 고정될 수 있다.

여기서, 전술한 마그네트(64) 및 요크(66)는 도시된 바와 같이 슬리브(62)의 단부에 형성된 걸림후크(62a)에 걸림에 따라 슬리브(62)에 일체적으로 고정된다.

무빙부재(70)의 보빈(73)은 도시된 바와 같이 코일(71)이 와인딩된 상태로 마그네트유닛(60)의 외측에 고정된다. 이러한, 보빈(73)은 도시된 바와 같이 일측이 개방되고 타측이 차폐된 구조를 갖는다. 보빈(73)은 개방된 일측을 통해 마그네트유닛(60)의 외측에 끼워지며, 하우징(50)의 내부에서 이동이 가능하도록 후술되는 서스펜션에 의해 하우징(50)의 내부에 매달린 상태로 고정된다. 이때, 보빈(73)은 도시된 바와 같이 내주면이 마그네트유닛(60)과 간극으로 이격된다. 보빈(73)은 도시된 바와 같이 타측이 차폐된 상태로 마그네트유닛(60)의 외측에 끼워져서 마그네트유닛(60)을 하우징(50)의 내부에서 격리시킨다. 보빈(73)은 탄성부재에 의해 탄력적으로 지지된다.

여기서, 전술한 서스펜션의 디스크스프링(75)은 예컨대, 도시된 바와 같이 복수로 구성되어 내측이 무빙부재(70)를 구성하는 보빈(73)의 양단부(상단 및 하단)에 제각기 고정되고, 외측이 커버(52) 및 하우징(50) 사이에 고정된다. 이때, 디스크스프링(75)은 내측고정구에 의해 내측이 고정되고, 외측고정구에 의해 외측이 고정된다. 즉, 디스크스프링(75)은 내측고정구에 의하여 무빙부재(70)에 내측이 고정되고, 외측고정구에 의하여 하우징(50)에 외측이 고정된다.

내측고정구는 확대도 "①"에 도시된 바와 같이 무빙부재(70)를 구성하는 보빈(73)의 일단부에 동일체로 돌출형성되는 용융돌기(73a)이다. 용융돌기(73a)는 확대 도시된 바와 같이 디스크스프링(75)의 내측을 관통하고, 열융착에 의해 확산된다. 따라서, 용융돌기(73a)는 보빈(73)의 단부에 디스크스프링(75)의 내측을 일체적으로 고정한다. 즉, 용융돌기(73a)는 무빙부재(70)에 디스크스프링(75)의 내측을 고정한다. 물론, 디스크스프링(75)은 내측에 용융돌기(73a)가 관통되는 관통공(75')이 형성되어야 함은 자명하다.

외측고정구는 도시된 바와 같이 디스크스프링(75)의 외측 테두리에 동일체로 형성되는 가스킷(73b)이다. 이러한 가스킷(73b)은 도시된 바와 같이 커버(52) 및 하우징(50) 사이에 개재된다. 즉, 가스킷(73b)은 하우징(50)의 상단에 안착된 상태로 커버(52)에 가압됨에 따라 커버(52) 및 하우징(50) 사이에 개재된다. 따라서, 가스킷(73b)은 하우징(50)에 디스크스프링(75)의 외측을 고정한다.

한편, 전술한 코일스프링(77c)으로 이루어진 탄성부재는 보빈(73)의 내측에서 보빈(73)을 지지하기 위한 탄성력을 제공한다. 이러한 코일스프링(77c)은 도시된 바와 같이 관통축(77a) 및 관통축(77a)의 단부에 고정되는 스토퍼(77b)에 의해 보빈(73)의 내측에 설치된다.

관통축(77a)은 도시된 바와 같이 하우징(50)의 커버(52)를 관통한 상태로 일단부가 커버(52)에 고정된다. 그리고, 관통축(77a)은 타단부가 마그네트유닛(60)을 관통하여 보빈(73)의 내부에 위치한다.

스토퍼(77b)는 예컨대, 확대도 "②"에 도시된 바와 같이 반구형으로 형성될 수 있다. 그리고, 스토퍼(77b)는 확대 도시된 바와 같이 관통축(77a)의 단부에 끼워져서 고정될 수 있다. 이러한 스토퍼(77b)는 후술되는 고정부재에 의해 관통축(77a)의 단부에 분리가능하게 고정될 수도 있다.

고정부재는 확대도 "②"에 도시된 바와 같이 관통축(77a)의 타단에 형성된 반구형후크(77a-1), 스토퍼(77b)에 돌출형성되어 상기 반구형후크(77a-1)에 끼워져서 걸리는 "ㄱ"과 같은 형태로 절곡형성된 걸림돌기(77b-1) 및, 걸림돌기(77b-1)의 측방에 형성되는 그루브(77b-2)형태의 벌림수단으로 구성된다. 이러한 고정부재는 스토퍼(77b)가 관통축(77a)의 단부에 끼워질 경우 반구형후크(77a-1)에 의해 걸림돌기(77b-1)가 벌어진다. 이때, 걸림돌기(77b-1)는 측방의 그루브(77b-2)에 의해 원활하게 벌어진다. 그리고, 걸림돌기(77b-1)는 반구형후크(77a-1)의 삽입이 완료되면 다시 오므려지면서 반구형후크(77a-1)에 걸려서 고정된다.

코일스프링(77c)은 도시된 바와 같이 스토퍼(77b)에 일단부가 구속된 상태로 보빈(73)에 내장된다. 이러한 코일스프링(77c)은 도시된 바와 같이 보빈(73)의 내측에서 보빈(73)의 차폐된 타측을 탄력적으로 지지한다. 코일스프링(77c)은 관통축(77a)에 마련된 어저스터에 의해 장력이 조절된다.

어저스터는 도시된 바와 같이 관통축(77a)의 일단부에 형성되어 하우징(50)의 커버(52)에 나사결합되는 단부탭(77a-2)이다. 이러한 단부탭(77a-2)은 관통축(77a)의 회전에 의해 관통축(77a)을 이동시킨다. 따라서, 관통축(77a)은 스토퍼(77b)를 이동시키면서 코일스프링(77c)의 장력을 조절한다.

한편, 디스크스프링(75)은 도시된 바와 같이 일측 테두리 및 타측 테두리에 연결단자(75a) 및 인가단자(75b)가 일체적으로 마련될 수 있다. 연결단자(75a)는 도시된 바와 같이 커넥터(80)의 단자(82)에 연결되어 전원을 인가받는다. 그리고, 인가단자(75b)는 코일(71)의 일부가 연결되어 연결단자(75a)에서 공급되는 전원을 코일(71)로 인가한다. 이러한 인가단자(75b)는 확대도 "③"에 도시된 바와 같이 절곡된 일부분이 디스크스프링(75)의 내측에 관통된 후, 용접에 의해 용융되면서 확산됨에 따라 디스크스프링(75)의 내측에 고정된다. 따라서, 코일(71)은 연결단자(75a) 및 인가단자(75b)로 인하여 디스크스프링(75)을 통해 커넥터(80)의 전원을 공급받을 수 있다.

또 한편, 스토퍼(77b)는 확대도 "②"에 도시된 바와 같이 하부면에 하부돌기(77b')가 마련된다. 이러한 하부돌기(77b)는 보빈(73)이 이동할 경우 보빈(73)과 접촉하면서 충격을 완화시킨다.

다른 한편, 보빈(73)은 도시된 바와 같이 차폐된 타측에 코일스프링(77c)을 고정하면서 전술한 하부돌기(77b)와 접촉하는 접촉돌기(73f)가 마련될 수 있으며, 이러한 접촉돌기(73f)의 반대편에 후술되는 밸브부재(VV)를 가압하는 가압돌기(73e)가 마련될 수도 있다. 물론, 접촉돌기(73f)는 스토퍼(77b)와의 충격을 완화시키는 부재이다. 그리고, 가압돌기(73e)는 보빈(73)의 하강시에만 밸브부재(VV)를 가압한다. 이러한 가압돌기(73e)는 도시된 바와 같이 중앙에 홈(GR)이 형성된다. 홈(GR)은 유체의 압력에 의해 유동하는 밸브부재(VV)에 초기응력을 제공한다. 따라서, 밸브부재(VV)는 보빈(73)의 상승시 원활하게 작동한다. 즉, 밸브부재(VV)는 보빈(73)의 상승시 홈(GR)에 의해 응답성이 향상된다.

또 다른 한편, 도면상 미설명부호 BA는 하우징(50)이 고정되는 베이스이다. 그리고, 미설명부호 92는 볼트(94)에 의해 베이스(BA)에 고정되는 고정링이다. 또, 미설명부호 PA는 유체가 관류하는 유로이고, VV는 다이어프램식 밸브부재이다. 또한, 미설명부호 80a는 커넥터(80)에 돌출형성되는 고정돌기이고, 80b는 후술되는 고정링(92)의 끼움돌기(92a)가 끼워지는 끼움홈이며, 82는 커넥터(80)에 인서트되어 전원을 인가하는 단자(82)이다.

여기서, 전술한 고정링(92)은 도시된 바와 같이 볼트(94)의 반대편에 끼움돌기(92a)를 갖는다. 이러한 끼움돌기(92a)는 도시된 바와 같이 커넥터(80)에 삽입되어 커넥터(80)의 회전을 방지한다.

또, 전술한 고정돌기(80a)는 커넥터(80)를 커버(52)의 측방돌기(52b)에 고정한다. 즉, 고정돌기(80a)는 커넥터(80)를 하우징(50)에 조립식으로 고정하는 패스너이다.

도 4를 참조하면, 관통축(77a)은 도시된 바와 같이 단부탭(77a-2)에 록커(LK)가 마련된다. 이러한 록커(LK)는 확대 도시된 바와 같이 단부탭(77a-2)에 동일체로 형성되고, 단부탭(77a-2)의 축방향을 따라 나사홈을 부분적으로 차폐한다. 즉, 록커(LK)는 단부탭(77a-2)에 형성된 나사홈의 일부분을 생략시킨다. 이러한 록커(LK)는 전술한 바와 같이 커버(52)에 나사결합되는 단부탭(77a-2)이 역회전되면서 커버(52)로부터 이탈되는 것을 방지한다. 즉, 단부탭(77a-2)은 록커(LK)에 의해 풀리지 않는다.

도 5를 참조하면, 디스크스프링(75)은 확대 도시된 바와 같이 열융착되는 용융돌기(73a)에 의해 보빈(73)에 일체적으로 고정된다. 그리고, 디스크스프링(75)은 인가단자(75b)가 용접에 의해 일단부가 접착되므로 인가단자(75b)와 실질적으로 동일체를 이룬다.

도 6을 참조하면, 마그네트유닛(60)의 슬리브(62)는 도시된 바와 같이 단부의 걸림후크(62a)가 복수개로 구성된다. 이러한 걸림후크(62a)는 도시된 바와 같이 슬리브(62)의 단부에 원주방향을 따라 등간격으로 형성된다. 걸림후크(62)는 마그네트(64) 및 요크(66)가 슬리브(62)에 끼워질 경우 등간격으로 형성됨에 따라 용이하게 탄성변형한다. 따라서, 전술한 마그네트(64) 및 요크(66)는 슬리브(62)에 용이하게 끼워져서 고정된다.

도 7을 참조하면, 고정링(92)은 도시된 바와 같이 커넥터(80)에 끼워져서 커넥터(80)의 회전을 방지하는 끼움돌기(92a)가 커넥터(80)의 끼움홈(80b)에 끼워져서 고정된다. 그리고, 커넥터(80)는 도시된 바와 같이 일직선으로 형성된 패스너의 고정돌기(80a)가 확대 도시된 바와 같이 커버(52)의 측방돌기(52b)에 형성된 돌기공(52b')에 삽입된 후, 열융착에 의해 용융되면서 포핏형태로 성형됨에 따라 커버(52)에 일체적으로 고정된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터의 작동을 첨부된 도 3 및 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터는 보빈(73)의 코일(71)에 전류가 미인가 될 경우 보빈(73)을 통해 밸브부재(VV)를 가압하여 유로(PA)를 차폐한다. 물론, 보빈(73)은 가압돌기(73e)를 이용하여 밸브부재(VV)를 가압한다. 이때, 유로(PA)로 공급되는 유체는 가압돌기(73e)의 중앙에 홈(GR)이 형성됨에 다라 가압돌기(73e)의 중앙으로 집중되면서 응력을 집중시킨다.

보빈(73)은 디스크스프링(75)에 의해 하우징(50)의 내부에 고정된 상태로 밸브부재(VV)를 가압한다. 이때, 보빈(73)은 코일스프링(77c)의 탄성력에 의해 밸브부재(VV)를 가압한다.

한편, 코일스프링(77c)은 관통축(77a)이 회전될 경우 장력이 조절된다. 이때, 관통축(77a)은 단부탭(77a-2)에 의해 회전되면서 스토퍼(77b)를 통해 코일스프링(77c)을 가압하거나 가압력을 해제한다. 이러한 관통축(77a)은 도시된 바와 같이 슬리브(62)와 비접촉되므로 원활하게 회전된다.

도 8을 참조하면, 보빈(73)은 커넥터(80)의 단자(82)를 통해 전원이 인가될 경우, 디스크스프링(75)의 연결단자(75a) 및 인가단자(75b)를 통해 코일(71)에 전원이 공급됨에 따라 도시된 바와 같이 이동하면서 밸브부재(VV)의 가압을 해제한다. 이때, 보빈(73)은 코일(71)의 전자기력과 마그네트(64)의 자력이 상호작용함에 따라 이동한다. 이렇게, 상호작용하는 전자기력 및 자력은 요크(66)와 코일(71), 그리고 하우징(50) 및 커버(52)를 순차적으로 순환하면서 보빈(73)을 이동시킨다. 물론, 코일스프링(77c)은 보빈(73)이 이동함에 따라 스토퍼(77b)에 지지된 상태로 압축된다.

밸브부재(VV)는 보빈(73)이 이동함에 따라 도시된 바와 같이 상부로 이동되면서 유로(PA)를 개방한다. 이때, 밸브부재(VV)는 보빈(73)의 가압돌기(73e)의 홈(GR)에 집중되었던 유체의 압력에 의한 응력으로 인하여 원활하게 유로(PA)를 개방한다. 따라서, 유체는 파선으로 도시된 화살표와 같이 유로(PA)의 측방으로 공급된다.

한편, 디스크스프링(75)은 보빈(73)을 하우징(50)의 내부에 매달린 상태로 고정할 뿐만 아니라 하우징(50)의 내부에서 보빈(73)의 이동을 안내한다. 따라서, 보빈(73)은 원활하게 이동한다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터는, 무빙부재(70)의 보빈(73)이 전자기력 및 자력의 상호작용에 의해 보이스코일과 같이 작동하므로 응답성이 우수하여 정밀제어가 가능하다.

또, 마그네트유닛(60)이 보빈(73)의 내부에 마련되므로 콤팩트한 크기의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 커넥터(80)가 고정돌기(80a)에 의해 커버(52)에 조립식으로 고정되고, 마그네트(64) 및 요크(66)가 슬리브(62)에 조립식으로 고정되므로 제조상의 편의성이 향상된다.

이에 더하여, 슬리브(62)의 단부에 걸림후크(62a)가 등간격으로 형성되므로 마그네트(64) 및 요크(66)를 보다 용이하게 슬리브(62)에 고정할 수 있다.

아울러, 디스크스프링(75)이 보빈(73)을 하우징(50)의 내부에서 매달린 상태로 고정할 뿐만 아니라, 연결단자(75a) 및 인가단자(75b)를 통해 코일(71)에 전원을 인가하므로 보빈(73)의 이동성을 확보할 수 있는 동시에 전원을 안정적으로 코일(71)에 공급할 수 있다.

게다가, 단부탭(77a-2)이 마련된 관통축(77a)을 회전시켜서 코일스프링(77c)의 탄성력을 조절할 수 있으므로 보빈(73)에 대한 코일스프링(77c)의 가압력을 원하는 상태로 조정할 수 있으며, 더 나아가 단부탭(77a-2)에 록커(LK)가 마련되므로 관통축(77a)이 커버(52)에서 이탈되는 것을 방지할 수도 있다.

또, 디스크스프링(75)의 내측이 용융돌기(73a)에 의해 보빈(73)에 고정되고, 디스크스프링(75)의 외측이 가스킷(73b)에 의해 하우징(50)의 내부에 고정되므로, 디스크스프링(75)을 하우징(50)의 내부에 용이하게 고정할 수 있다.

또한, 코일스프링(77c)이 스토퍼(77b)에 일단부가 구속된 상태로 보빈(73)을 탄력적으로 지지하므로 보빈(73)을 안정적으로 지지할 수 있고, 이에 더하여 스토퍼(77b)가 반구형후크(77a-1) 및 걸림돌기(77b-1)에 의해 관통축(77a)의 단부에 고정되므로 스토퍼(77b)를 관통축(77a)의 단부에 용이하게 고정할 수 있으며, 더 나아가 걸림돌기(77b-1)가 그루브(77b-2)에 의해 원활하게 벌어지므로 스토퍼(77b)를 관통축(77a)의 단부에 더욱 용이하게 고정할 수 있다.

상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하므로, 본 발명의 적용 범위는 이와 같은 것에 한정되지 않으며, 동일 사상의 범주내에서 적절한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있으므로, 이러한 형상 및 구조의 변형은 첨부된 본 발명의 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 전자식 엑츄에이터의 종단면도;

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자식 엑츄에이터의 분해사시도;

도 3은 도 2에 도시된 전자식 엑츄에이터의 종단면도;

도 4는 도 3에 도시된 관통축의 사시도;

도 5는 도 3에 도시된 디스크스프링의 사시도;

도 6은 도 3에 도시된 슬리브의 사시도;

도 7은 도 3에 도시된 커넥터 및 고정링의 사시도; 및

도 8은 도 3에 도시된 전자식 엑츄에이터의 작동상태를 도시한 종단면도.

<도면의 주요부호 설명>

50 : 하우징

52 : 커버

60 : 마그네트유닛

70 : 무빙부재

80 : 커넥터

92 : 고정링

Claims

전자식 엑츄에이터에 있어서,

일측을 차폐하는 커버(52)가 마련되고, 커버(52)와 함께 자기회로를 형성하는 중공형 하우징(50);

상기 하우징(50)의 내부에서 자력을 제공하면서 자기회로를 형성하는 마그네트유닛;

상기 마그네트유닛의 외측과 간극으로 이격되고, 상기 하우징(50)의 내부에서 이동되도록 하우징(50)의 내부에 매달린상태로 고정되며, 마그네트유닛의 자력에 대한 전자기력을 발생시켜서 자력과 전자기력의 상호작용에 의해 하우징(50)의 내부에서 이동하는 무빙부재;

상기 무빙부재가 이동되도록 무빙부재를 상기 하우징(50)의 내부에 매달린상태로 고정하는 서스펜션;

상기 무빙부재에 전원을 공급하는 단자(82)가 마련된 커넥터(80); 및

상기 커넥터(80)를 상기 하우징(50)에 조립식으로 고정하는 패스너를 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 1 항에 있어서, 상기 마그네트유닛은,

상기 커버(52)에 고정되고, 단부에 걸림후크(62a)가 마련된 슬리브(62); 및

상기 슬리브(62)에 끼워지는 마그네트(64);를 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 2 항에 있어서, 상기 마그네트유닛은,

상기 마그네트(64)에 중첩된 상태로 상기 슬리브(62)에 끼워지고, 상기 슬리브(62)의 걸림후크(62a)에 걸려서 고정된 상태로 자기회로를 형성하는 요크(66);를 더 포함하며,

상기 슬리브(62)는,

상기 걸림후크(62a)가 복수개로 구성되어 단부의 외주면에 등간격으로 이격형성된 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.
제 1 항에 있어서, 상기 무빙부재는,

상기 커넥터(80)의 단자(82)로부터 공급되는 전원에 의하여 상기 마그네트유닛의 자력과 상호작용하는 전자기력을 제공하는 코일(71); 및

상기 코일(71)이 와인딩된 상태로 개방된 일측을 통해 상기 마그네트유닛의 외측에 끼워져서 내주면이 마그네트유닛의 외측과 간극으로 이격되고, 타측이 차폐되어 마그네트유닛을 격리시킨 상태로 마그네트유닛 및 코일(71)에서 발생되는 자력 및 전자기력의 상호작용에 의해 이동하는 보빈(73);을 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 1 항에 있어서, 상기 서스펜션은,

상기 커넥터(80)의 단자(82)로부터 전원을 공급받는 상기 무빙부재에 내측이 고정되고, 상기 하우징(50)에 외측이 고정되는 적어도 하나의 디스크스프링(75);

상기 디스크스프링(75)의 내측을 상기 무빙부재에 고정하는 내측고정구; 및

상기 디스크스프링(75)의 외측을 상기 커버(52)가 마련된 상기 하우징(50)에 고정하는 외측고정구를 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 5 항에 있어서, 상기 디스크스프링(75)은,

상기 커넥터(80)의 단자(82)에 연결되어 전원을 인가받는 연결단자(75a); 및

상기 연결단자(75a)로 인가되는 전원을 상기 무빙부재로 인가하는 인가단자(75b);를 더 포함하며,

상기 디스크스프링(75)은,

상기 인가단자(75b)가 용접으로 고정된 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.
제 5 항에 있어서, 상기 내측고정구는,

상기 무빙부재에 동일체로 돌출형성되고, 상기 디스크스프링(75)의 내측을 관통된 상태로 열융착에 의해 확산되면서 디스크스프링(75)의 내측을 무빙부재에 일체적으로 고정하는 용융돌기(73a)인 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.
제 5 항에 있어서, 상기 외측고정구는,

상기 디스크스프링(75)의 외측 테두리에 동일체로 형성되고, 상기 커버(52) 및 하우징(50) 사이에 개재되면서 하우징(50)에 디스크스프링(75)의 외측을 고정하는 가스킷(73b)인 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.
제 4 항에 있어서,

상기 보빈(73)의 내측에서 보빈(73)을 지지하기 위한 탄성력을 제공하는 탄성부재;를 더 포함하고,

상기 탄성부재는,

상기 보빈(73)에 내장된 상태로 보빈(73)의 차폐된 타측을 탄력적으로 지지하는 코일스프링(77c)으로 구성되며,

상기 탄성부재는,

상기 하우징(50)의 커버(52)를 관통한 상태로 일단부가 커버(52)에 고정되고, 타단부가 상기 마그네트유닛을 관통하여 상기 보빈(73)의 내부에 위치하는 관통축(77a); 및

상기 관통축(77a)의 단부에 고정되고, 상기 코일스프링(77c)의 일단부를 구속하는 스토퍼(77b);를 더 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 9 항에 있어서, 상기 탄성부재는,

상기 스토퍼(77b)를 상기 관통축(77a)의 단부에 분리가능하게 고정하는 고정부재;를 더 포함하며,

상기 고정부재는,

상기 관통축(77a)의 타단에 형성된 반구형후크(77a-1);

상기 스토퍼(77b)에 돌출형성되어 상기 반구형후크(77a-1)에 끼워져서 걸리는 걸림돌기(77b-1); 및

상기 걸림돌기(77b-1)의 측방에 형성되고, 상기 반구형후크(77a-1)에 끼워지면서 벌어지는 걸림돌기(77b-1)가 측방으로 벌어지도록 걸림돌기(77b-1)의 측방에 공간을 제공하는 그루브(77b-2)형태의 벌림수단을 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 9 항에 있어서,

상기 커버(52)를 관통하는 상기 관통축(77a)에 마련되고, 관통축(77a)을 이동시키면서 코일스프링(77c)의 장력을 조절하는 어저스터를 더 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 11 항에 있어서, 상기 어저스터는,

상기 관통축(77a)의 일단부에 형성되어 상기 하우징(50)의 커버(52)에 나사결합되는 단부탭(77a-2)인 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.
제 12 항에 있어서,

상기 단부탭(77a-2)에 동일체로 형성되고, 단부탭(77a-2)의 축방향을 따라 나사홈을 부분적으로 차폐하여 상기 커버(52)에 나사결합된 단부탭(77a-2)이 역회전하는 것을 방지하는 록커(LK)를 더 포함하는 전자식 엑츄에이터.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 패스너는,

상기 커넥터(80)에 돌출형성되고, 상기 하우징(50)의 커버(52)를 관통한 상태로 열융착에 의해 확산되면서 커버(52)의 단부에 커넥터(80)를 일체적으로 고정 하는 고정돌기(80a)인 것을 특징으로 하는 전자식 엑츄에이터.