KR101263010B1 - 자동차용 모터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BLDC(BrushLess DC)형 구동모터를 사용한 자동차용 모터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, BLDC 형 구동모터의 구동축에 피니언 기어를 설치하고 이 피니언 기어에 피동휠을 직구동되게 함으로써, 종래의 웜샤프트 구조로 이루어진 모터 어셈블리에 비하여 구동효율이 향상되고 내구수명이 연장되며 특성의 변화가 없이 장기적으로 사용이 가능하며, 구조가 보다 슬림하여 차량의 내부공간을 넓게 활용함으로써 차량의 효용 가치를 상승시킬 수 있는 직구동방식의 BLDC 형 구동모터를 사용하는 자동차용 모터 어셈블리에 관한 것이다.

Description

자동차용 모터 어셈블리{Motor assembly for a car}

본 발명은 BLDC(BrushLess DC) 구동모터를 사용한 자동차용 모터 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, BLDC 구동모터의 구동축에 피니언 기어를 설치하고 이 피니언 기어에 피동휠을 직구동되게 함으로써, 종래의 웜샤프트 구조로 이루어진 모터 어셈블리에 비하여 구동효율이 향상되고 내구수명이 연장되며 특성의 변화가 없이 장기적으로 사용이 가능하며, 구조가 보다 슬림하여 차량의 내부공간을 넓게 활용함으로써 차량의 효용 가치를 상승시킬 수 있는 직구동방식의 BLDC 구동모터를 사용하는 자동차용 모터 어셈블리에 관한 것이다.

종래의 차량용 모터 어셈블리는, 도 6 에서와 같이 구동모터(1)의 선단부에 웜기어(2)가 설치되고, 상기 웜기어(2)에 맞물리게 웜휠(3)이 설치되고, 상기 웜휠(3)의 하부에 피니언(4)이 배치되고, 상기 피니언(4)이 와이어(5)의 래크(6)에 맞물리는 구조로 이루어져, 상기 모터(1)가 구동되면 피니언(4)이 구동되고, 피니언(4)의 구동에 따라서 와이어(5)가 작동되면서 선루프 등의 윈도우를 작동시키는 구성이다.

상기와 같은 종래의 차량용 모터 어셈블리는 웜기어(2)에 웜휠(3)이 맞물리는 구조이므로, 웜기어(2)와 웜휠(3)사이에 마찰열이 발생되어 구동모터(1)의 효율이 저하되며, 웜기어(2)와 웜휠(3)과의 맞물리는 구조에 의하여 길이방향으로 연장 형성된 웜기어(2)가 축간 변형을 일으킬 우려가 있어 효율성과 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 웜기어(2)와 웜휠(3)간의 기어비가 크기 때문에, 이에 따른 마찰력이 다량으로 발생되면서 마모가 심해지고, 내구 수명이 저하될 우려도 있었다.

또한, 설치 또는 수리시에 작업자의 부주의로 이러한 차량용 모터 어셈블리를 낙하시킬 경우에는 구동모터(1)가 길고 부러쉬 등의 내충격력에 취약한 부품들로 인하여 모터의 부품이 손상될 위험성이 있었다.

또한, 종래 차량용 모터 어셈블리를 선루프에 장착할 경우, 상기 웜휠(3)의 저면에 콘트롤러와 커버를 배치하며, 차량용 모터 어셈블리의 사이에 차량의 내외장재가 부착되게 되므로, 선루프에 종래 모터 어셈블리를 설치할 경우 설치 높이가 높아짐으로써, 그 만큼 내부공간이 감소되게 되어 차량의 실내 공간의 활용도를 저감시키는 문제점이 있었다.

선행기술문헌: 1. 일본특허공보 제 3124591 호 (2000. 10. 27)
2. 대한민국특허공개공보 제 10-2003-82892 호 (2003. 10. 23)

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 차량의 가동되는 문을 구동모터와 연결된 피니언에서 직구동되게 구성함으로써 종래 웜기어 구조에 비하여 구동효율이 향상되고 내구수명이 연장되며 특성의 변화가 없이 장기적으로 사용이 가능하며, 슬림하게 설치되어 차량의 내부공간이 넓어지는 한편, 부피가 작고 내구성이 높으면서도 구동력이 크고 정숙성이 강화된 BLDC 모터를 이용하는 차량용 모터 어셈블리를 제공하는데에 본 발명의 기술적 과제가 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 모터 어셈블리의 이러한 구성은, BLDC 구동모터와, 상기 구동모터의 구동축의 일단부에 부착고정된 피니언과, 상기 피니언에 맞물리며 가동되는 피동휠과, 상기 피동휠의 중앙에 설치된 회전축에 설치된 와이어가동 피니언을 포함하는 구성을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 차량용 모터 어셈블리의 효과는 다음과 같다.

첫째, 구동모터로서 BLDC 모터를 채용함으로써, 특성상 볼베어링 타입으로 특성의 변화가 심하지 않아 구동상의 안정성을 우수하고 저소음인 장점이 있다.

둘째, BLDC 구동모터와 피니언 기어가 직구동 방식으로 결합되므로 종래의 웜구조에 비하여 구동모터에 의한 마찰열이 적어 구동모터의 효율성이 향상되고, 구동모터의 축간 변형 가능성이 현저하게 감소되므로 모터 어셈블리의 내구성도 증가되는 효과가 있다.

셋째, BLDC 구동모터의 피니어기어와 피동휠 및 와이어가동 피니언기어가 일체형으로 결합되므로, 구동모터와 기어 부분이 일체형으로 이루어져 기계적으로 변형될 가능성이 낮고, 샤프트의 길이가 짧아 샤프트가 휘어지거나 변형되는 고장이 발생하지 않으며, 종래 웜기어 구조에 비하여 동력전달에 대한 효율이 20% 이상 향상된 결과를 가져오는 효과를 수득하였다.

넷째, 모터 어셈블리가 경박단소화되어 작은 공간에도 용이하게 설치가 가능하므로 자동차의 실내 공간의 활용도를 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1 은 본 발명 모터 어셈블리의 사시도,
도 2 는 본 발명 모터 어셈블리의 구동모터와 피동휠의 상세도,
도 3 은 본 발명 모터 어셈블리의 구동모터의 분해사시도,
도 4 는 본 발명 모터 어셈블리의 측면도,
도 5 는 본 발명 모터 어셈블리에 커버가 조립된 상태도,
도 6 은 종래의 모터 어셈블리의 구성을 나타내는 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 모터 어셈블리의 구성을 상세하게 설명한다.

단, 개시된 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분하게 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 태양으로 구체화될 수도 있다.

또한, 본 발명 명세서에서 사용되는 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1 은 본 발명 자동차용 모터 어셈블리의 사시도이다.

본 발명 모터 어셈블리(10)는 전술한 종래의 자동차용 모터 어셈블리가 웜기어에 웜휠이 맞물리는 구조를 탈피하기 위하여, 구동모터로서 부러쉬(Brush)가 없는 BLDC(BrushLess DC) 구동모터(20)를 채용하고, 웜기어와 웜휠을 피니언기어(30)와 피동휠(40)의 직구동 방식으로 변경하였다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동차용 모터 어셈블리(10)는, 케이스(100)의 중앙에 수용된 BLDC 구동모터(20)와, 상기 구동모터(20)의 모터축(24)의 일단부에 부착 고정된 피니언(30)과, 상기 케이스(100)의 일단으로 연장된 원형 평판 형상의 거치대(120)의 베이스(110) 상에서 위치하되 베이스(110) 중앙에 형성된 피동휠축(51)에 결합되어 상기 피니언(30)과 치합되어 회전되는 피동휠(40)과, 상기 피동휠축(51)의 일단부에 부착 고정된 와이어가동 피니언(50)을 포함하여 구성된다.

상기 BLDC 구동모터(20)는 정류자와 부러쉬(BRUSH)가 없는 공지의 직류모터로서, 부러쉬 대신에 회전자(22)의 위치검출소자로서 홀 센서(미도시)가 사용된다.

따라서, 본 발명에 채용된 상기 BLDC 구동모터(20)는 부러쉬가 없으므로 브러쉬에서 발생되는 불꽃, 노이즈가 없어 고속운전이 가능하고, 정류자와 부러쉬가 없으므로 소형화가 가능한 장점을 지닌다.

또한, 상기 BLDC 구동모터(20)는, 그 설계방법에 따라 박형화도 가능하게 될 뿐만 아니라, 일반 DC 모터의 경우에는 정류 한계가 있으나 상기 BLDC 구동모터(20)는 정류 한계가 없으므로 순간허용 최대 토크를 크게 설계할 수 있고, 일반 DC 구동모터의 경우 회전자측에서 열이 많이 발생하나 BLDC 구동모터(20)에서는 고정자(21)에만 열이 발생하므로 방열이 용이하다.

또한, 상기 BLDC 구동모터(10)는 작업중에 떨어트리거나 충격을 가할 경우 정류자나 부러쉬 부분이 손상되는 것과 같은 종래의 브러쉬모터의 손상이 발생되지 않으므로 손상될 확률이 낮아 유지보수가 용이하다.

그리고, 상기 BLDC 구동모터(20)는 입력전류 대비 출력토크가 직선적으로 비례하므로 출력 효율도 양호한 장점이 있다.

한편, 상기 케이스(100)의 타단에는 후술할 커버(140)와의 결합을 위한 프렌지(flange)(130)가 형성된다.

그리고, 상기 피니언(30) 및 상기 와이어가동 피니언(50)의 하부에 축받이(61,62)가 각각 설치되며, 상기 축받이(61,62)는 각각 모터축(24)과 피동휠축(41)상에 결합된다. 이러한 축받이(61,62)들은 통상의 베어링이 사용된다.

도 2 는 본 발명 모터 어셈블리의 구동모터와 피동휠의 상세도이다.

도시된 바와 같이, 상기 BLDC 구동모터(10)의 모터축(24)에 피니언(30)이 부착 고정되고 이 피니언(30)과 피동휠(40)이 상호 맞물리면서 결과적으로 상기 구동모터(10)와 피동휠축(51)에 설치된 와이어가동 피니언(50)이 상호 직구동방식으로 결합된다.

즉, 상기 피니언(30)이 모터축(24)상에 설치되어, 피니언(30)과 맞물리는 피동휠(40)과의 동력전달이 원활하게 되어, 상기 피니언(30)과 피동휠(40)의 마모가 현저하게 줄어들게 됨으로써 내구수명이 연장되며, 동력전달로 인한 마찰열이 감소되어 구동효율이 종래에 비하여 20% 정도로 상승하게 되며, 이에 따라서 전력사용량도 함께 절감되게 된다.

또한, 상기 피니언(30)이 모터축(24)의 단부에 고정되어 있으므로 모터축(24)의 변형이 없이 장기간의 사용도 가능하게 된다.

그리고, 본 발명의 직구동방식의 차량용 모터 어셈블리(10)의 높이는 5cm 정도로서 종래의 차량용 모터 어셈블리의 높이가 7cm 인 것에 비하여 높이를 보다 낮출수 있게 되므로 이러한 높이 차이만큼의 차량의 실내공간을 더욱 넓게 확보할 수 있게 되는 것이다.

상기 와이어가동 피니언(50)은 피니언(30)의 회전에 의하여 회전되는 피동휠(40)을 따라서 회전하면서 선루프 글라스를 전후진시키는 와이어(5)를 작동시키는 피니언이다.

또한, 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 BLDC 모터(20)는 외부의 형성된 고정자(21)와 상기 고정자(21)의 내부에 설치된 회전자(22)를 포함하고, 상기 고정자(21)와 상기 회전자(22) 사이에 자석(23)이 게재된다.

이때, 상기 고정자(21)의 내측으로 돌출되며 말단에 지지면(21b)을 가진 지지대(21a)가 다수개가 방사상으로 형성되며, 상기 지지면(21b)의 내측으로 회전자(22)가 내삽된다.

상기 회전자(22)는 중앙에 모터축(24)이 결합되는 축공(22b)이 형성되고, 그 외주면에 방사상으로 돌출된 다수개의 돌출편(22a)을 가지며, 이 돌출편(22a)은 상기 고정자(21)의 지지면(21b)에 접촉된다.

그리고, 상기 고정자(21)의 지지면(21b)과 회전자(22)의 돌출편(22a) 사이의 공간에 다수개의 자석(23)들이 일정한 간극(23a)을 가지면서 내삽된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 BLDC 모터(20)는 직류 전원을 3상으로 전환하여 모터에 공급하여, 고정자(21)에 공급된 전압으로 자석(23)의 위치를 감지하여 위상 변화를 줌으로써 회전자(22)를 회전시키게 되며, 자석(23)의 위치 감지를 위한 홀센서(미도시)를 내장한다.

이러한 BLDC 모터(20)의 작동 원리는 공지되어 있는 것이므로 이의 상세한 설명을 생략한다.

이하, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명 자동차용 모터 어셈블리(10)의 작동을 설명한다.

도 2 의 사시도 및 도 4 의 측면도에 도시된 바와 같이, BLDC 구동모터(20)에 전원이 인가되어 모터(20)가 회전되면, 모터(20)의 모터축(24)에 부착 고정된 피니언(30)이 회전되며, 이러한 피니언(30)의 회전은 피니언(30)과 치합되는 피동휠(40)에 직접 전달되어 직구동 방식으로 피동휠(40)도 회전되게 된다.

상기의 피동휠(40)은 구동모터(20)의 회전력을 감속시켜 큰 구동력을 얻기 위한 것으로서, 이러한 피동휠(40)의 회전에 따라 피동횔(40)의 중앙에 설치된 와이어가동 피니언(50)이 가동되고, 이렇게 가동되는 와이어가동피니언(50)이 도 1 에 도시된 바와 같은 선루프의 와이어(5)를 구동시켜 선루프가 작동되게 하거나 자동차의 도어 글라스를 승하강시키는 와이어(미도시)를 구동시킬 수도 있게 된다.

그리고, 본 발명 모터 어셈블리(10)는 실제 선루프 구동부(미도시) 등에 장착시에는 도 5 에 도시된 바와 같이 케이스(100)의 거치대(110) 부분과 플렌지(130)부분에 결합되는 커버(140)가 결합되어 사용된다.

이상의 설명에서 본 발명의 자동차용 모터 어셈블리의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10; 본 발명 모터 어셈블리
20; BLDC 구동모터
21; 고정자
21a; 지지대 21b; 지지면
22; 회전자
22a; 돌출편 22b; 축공
23; 자석
23a; 간극
24; 구동모터 축
30; 피니언
40; 피동휠
50; 와이어가동 피니언
51; 피동휠축
61; 축받이
62; 축받이
100; 케이스
110; 베이스
120; 거치대
130; 플렌지
140; 커버

Claims (5)

1. 자동차용 모터 어셈블리에 있어서,
   케이스(100)에 수용된 BLDC 구동모터(20);
   상기 구동모터(20)의 모터축(24)에 고정된 피니언(30);
   상기 케이스(100)의 일단으로 연장된 거치대(120)의 베이스(110) 상에 위치하되 베이스(110) 중앙에 형성된 피동휠축(51)에 결합되어 상기 피니언(30)과 치합되어 회전되는 피동휠(40);
   상기 피동휠축(51)에 고정된 와이어가동 피니언(50); 을 포함하여 구성되고, 상기 피니언(30) 및 상기 와이어가동 피니언(50)의 하부에 축받이(61,62)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 모터 어셈블리.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이스(100)에 결합되는 커버(140); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 모터 어셈블리.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 와이어가동 피니언(50)은 선루프 글라스를 전후진시키는 와이어를 구동시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 모터 어셈블리.
   
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 와이어가동 피니언(50)은 자동차의 도어 글라스를 승하강시키는 와이어를 구동시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 모터 어셈블리.

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