KR101553288B1 - 전기식 엑추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 전기식 엑추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 터보차저에 설치된 밸브를 개폐하기 위한 전기식 엑추에이터에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기식 엑추에이터에 따르면, 모터샤프트와 제1선기어를 직결시키고, 출력샤프트와 제2캐리어를 직결시키는 구조 및 제2선기어가 제1선기어보다 직경이 크고, 제2유성기어득이 제1유성기어들보다 직경이 크며, 제2링기어가 제1링기어보다 직경이 큰 구조를 취함으로써 모터의 회전력이 효율적으로 감속기로 전달되는 효과를 제공한다.

Description

전기식 엑추에이터{Electric Actuator}
본 발명의 실시예는 전기식 엑추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 터보차저에 설치된 밸브를 개폐하기 위한 전기식 엑추에이터에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량의 엔진에 장착되는 터보차저에 설치되는 웨이스트 게이트 밸브 등을 개폐하기 위한 전기식 엑추에이터의 일반적인 구조는, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0062967호에 기술되고 있는 바와 같이, 회전력을 발생시키는 모터와 모터의 회전축과 연결되어 모터로부터 발생된 회전력을 증가시키는 감속기와 감속기와 밸브 사이를 연결하며 감속기의 출력축으로부터 회전력을 전달받아 직선왕복운동으로 변환하는 링크구조를 포함하여 구성된다.
여기서 감속기는 회전속도를 감소시키는 대신에 회전력을 증가시키는 역할을 하는 장치로서 일반적으로 선기어와 유성기어와 링기어를 가지는 다단의 유성기어열을 포함하는 구조로 이루어진다.
한편, 감속기와 모터의 연결구조를 어떻게 설정할 것인가, 감속기의 기어배치를 어떻게 할 것인가 및 기어의 기어수를 어떻게 할 것인가 등에 따라서 전기식 엑추에이터의 효율적인 회전력 증대를 가져올 수 있다. 따라서 이러한 기어들의 배치 문제가 중요하게 부각되고 있다.
즉 모터의 회전축과 유성기어열을 연결하는 구조 및 다단의 유성기어열을 적절하게 배치 결합된 구조를 어떻게 설정할 것인가에 따라서 효율적인 회전력 증대를 가져올 수 있으므로 기어들의 배치 문제는 전기식 엑추에이터에 있어서 매우 중요하다.
이에 본 발명에 따른 일 실시예는, 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 모터샤프트와 제1선기어를 직결시키고, 출력샤프트와 제2캐리어를 직결시키는 구조 및 제2선기어가 제1선기어보다 직경이 크고, 제2유성기어득이 제1유성기어들보다 직경이 크며, 제2링기어가 제1링기어보다 직경이 큰 구조를 취함으로써 모터의 회전력이 효율적으로 감속기로 전달될 수 있는 전기식 엑추에이터를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터는 모터실과 상기 모터실 전방에 형성된 기어실을 가지는 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 모터실을 폐쇄하는 하우징 후방커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실을 폐쇄하는 하우징 전방커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기어실 내부로 연장되는 모터샤프트를 가지며, 상기 하우징의 모터실에 위치하고, 양방향으로 회전되는 모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터샤프트와 직결된 제1선기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1선기어와 치합되어 연결되는 적어도 3개 이상의 제1유성기어들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되며, 상기 제1유성기어들과 치합되는 제1링기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1선기어보다 큰 직경의 제2선기어를 가지며, 상기 제1유성기어들과 연결되어 상기 제1유성기어들이 상기 제1선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제1캐리어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1유성기어들보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1유성기어들의 개수와 동일한 개수로 상기 제2선기어와 치합되어 연결되는 제2유성기어들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되고, 상기 제1링기어보다 큰 직경을 가지며 상기 제2유성기어들과 치합되는 제2링기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2유성기어들과 연결되어 상기 제2유성기어들이 상기 제2선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제2캐리어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어와 직결되며, 상기 하우징 전방커버 밖으로 연장된 출력샤프트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어의 회전위치를 센싱하는 회전위치센서를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2캐리어가 일방향으로 회전될 때 제1회전위치에서 그 회전을 제한하고, 반대방향으로 회전될 때 제2회전위치에서 그 회전을 제한하는 회전제한수단을 포함할 수 있다.
상기 제2유성기어들은 상기 제1유성기어들보다 기어수가 더 많은 것일 수 있다.
상기 제2선기어에 대한 상기 제2유성기어의 기어비는 상기 제1선기어에 대한 상기 제1유성기어의 기어비보다 큰 것일 수 있다.
상기 제2선기어 중심으로부터 상기 제2유성기어 중심까지의 거리는 상기 제1선기어 중심으로부터 상기 제1유성기어 중심까지의 거리보다 큰 것일 수 있다.
상기 제2링기어는 상기 제1링기어와 기어수가 동일한 것일 수 있다.
상기 제1링기어와 상기 제2링기어는 하나의 피스로 일체적으로 형성된 것일 수 있다.
상기 회전위치센서는, 상기 제2캐리어의 일면에 부착된 영구자석과, 상기 영구자석과 이격된 홀센서를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제2캐리어의 상기 일면에는 상기 영구자석의 일단과 타단을 지지하는 돌기가 형성된 것일 수 있다.
상기 회전제한수단은, 상기 제1회전위치에서의 회전제한을 위해 상기 제2캐리어에 형성된 제1걸림부와, 상기 제2회전위치에서의 회전제한을 위해 상기 제2캐리어에 형성된 제2걸림부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 회전위치센서는, 상기 제2캐리어의 중심을 기준으로, 상기 제1걸림부와 제2걸림부의 위치와는 다른 위치에 위치하는 것일 수 있다.
상기 제1걸림부와 제2걸림부는 일정한 각을 유지하며 배치되는 것일 수 있다.
상기 회전제한수단은, 상기 제1걸림부와 제2걸림부 사이에 형성된 중공부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 모터샤프트는, 상기 제1캐리어를 관통하여 상기 제2캐리어의 내측까지 연장된 것일 수 있다.
상기 기어실은, 상기 모터실보다 폭은 넓고 길이는 작은 것일 수 있다.
상기 출력샤프트는, 상기 모터샤프트와 동축으로 배치되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터보차저 웨이스트 게이트 밸브용 전기식 엑추에이터는 모터실과 상기 모터실 전방에 형성된 기어실을 가지는 하우징을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 모터실을 폐쇄하는 하우징 후방커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실을 폐쇄하는 하우징 전방커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기어실 내부로 연장되는 모터샤프트를 가지며, 상기 하우징의 모터실에 위치하고, 양방향으로 회전되는 모터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터샤프트와 직결된 제1선기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1선기어와 치합되어 연결되는 적어도 3개 이상의 제1유성기어들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되며, 상기 제1유성기어들과 치합되는 제1링기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1선기어보다 큰 직경의 제2선기어를 가지며, 상기 제1유성기어들과 연결되어 상기 제1유성기어들이 상기 제1선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제1캐리어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1유성기어들보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1유성기어들의 개수와 동일한 개수로 상기 제2선기어와 치합되어 연결되는 제2유성기어들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되고, 상기 제1링기어보다 큰 직경을 가지며 상기 제2유성기어들과 치합되는 제2링기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2유성기어들과 연결되어 상기 제2유성기어들이 상기 제2선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제2캐리어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어와 직결되며, 상기 하우징 전방커버 밖으로 연장된 출력샤프트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어의 회전위치를 센싱하는 회전위치센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어가 일방향으로 회전될 때 제1회전위치에서 그 회전을 제한하고, 반대방향으로 회전될 때 제2회전위치에서 그 회전을 제한하는 회전제한수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력사프트와 연결되고, 상기 출력샤프트에 대해 반경방향으로 연장된 드라이브암을 포함할 수 있다.
또한, 일단이 상기 드라이브암과 연결되고, 타단은 차량 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브와 연결됨에 따라, 상기 제2캐리어가 제1회전위치와 제2회전위치 사이를 회전하는 것에 따라 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개폐하게 되는 커넥팅로드를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전기식 엑추에이터에 따르면, 모터샤프트와 제1선기어를 직결시키고, 출력샤프트와 제2캐리어를 직결시키는 구조 및 제2선기어가 제1선기어보다 직경이 크고, 제2유성기어득이 제1유성기어들보다 직경이 크며, 제2링기어가 제1링기어보다 직경이 큰 구조를 취함으로써 모터의 회전력이 효율적으로 감속기로 전달되는 효과를 제공한다.
이외에도, 본 발명의 효과는 실시예에 따라서 우수한 내구성을 가지는 등 다양한 효과를 가지며, 그러한 효과에 대해서는 후술하는 실시예의 설명 부분에서 명확하게 확인될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기식 엑추에이터를 나타낸다.
도 2는 도 1의 전기식 엑추에이터가 가지는 유성기어열의 구조를 나타낸다.
도 3은 도 1의 제2캐리어에 마련된 회전제한수단을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보차저 웨이스트 게이트 밸브용 전기식 엑추에이터를 나타낸다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기식 엑추에이터를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기식 엑추에이터를 나타낸다. 도 2는 도 1의 전기식 엑추에이터가 가지는 유성기어열의 구조를 개념적으로 나타낸다. 도 2에서 제1링기어(23)와 제2링기어(27)는 분리된 형태로 도시되었지만 본 실시예에서는 일체로서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터는 모터실(2)과 상기 모터실(2) 전방에 형성된 기어실(3)을 가지는 하우징(1); 상기 하우징(1)의 모터실(2)을 폐쇄하는 하우징 후방커버(5); 상기 하우징(1)의 기어실(3)을 폐쇄하는 하우징 전방커버(4); 상기 기어실(3) 내부로 연장되는 모터샤프트(11)를 가지며, 상기 하우징(1)의 모터실(2)에 위치하고, 양방향으로 회전되는 모터(10);를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 모터샤프트(11)와 직결된 제1선기어(21); 상기 제1선기어(21)와 치합되어 연결되는 적어도 3개 이상의 제1유성기어들(22); 상기 하우징(1)의 기어실(3)에 고정 설치되며, 상기 제1유성기어들(22)과 치합되는 제1링기어(23); 상기 제1선기어(21)보다 큰 직경의 제2선기어(25)를 가지며, 상기 제1유성기어들(22)과 연결되어 상기 제1유성기어들(22)이 상기 제1선기어(21)를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제1캐리어(24);를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1유성기어들(22)보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1유성기어들(22)의 개수와 동일한 개수로 상기 제2선기어(25)와 치합되어 연결되는 제2유성기어들(26); 상기 하우징(1)의 기어실(3)에 고정 설치되고, 상기 제1링기어(23)보다 큰 직경을 가지며 상기 제2유성기어들(26)과 치합되는 제2링기어(27); 상기 제2유성기어들(26)과 연결되어 상기 제2유성기어들(26)이 상기 제2선기어(25)를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제2캐리어(28); 상기 제2캐리어(28)와 직결되며, 상기 하우징 전방커버(4) 밖으로 연장된 출력샤프트(29);를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어(28)의 회전위치를 센싱하는 회전위치센서; 및 상기 제2캐리어(28)가 일방향으로 회전될 때 제1회전위치에서 그 회전을 제한하고, 반대방향으로 회전될 때 제2회전위치에서 그 회전을 제한하는 회전제한수단(40);을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 제1선기어(21)는 모터샤프트(11)와 직접 연결될 수 있다. 제1선기어(21)는 모터샤프트(11) 상에 끼워져 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 제1선기어(21)는 모터샤프트(11) 상에 압입, 나사결합 또는 볼트체결 등의 방법으로 설치되거나, 모터샤프트(11)의 외면과 일체로 형성될 수 있다. 실시예에 따라서 모터샤프트(11)는 제1선기어(21)를 관통할 수 있으며, 제1선기어(21)를 관통한 상태에서 제1선기어(21)로부터 돌출되어 연장 형성될 수 있다. 제1선기어(21)는 실시예에 따라서 모터샤프트(11)의 끝단으로부터 일정 간격을 둔 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1선기어(21)는 모터샤프트(11)를 4등분 한 경우 첫 번째 마디 상에 배치될 수 있다.
이러한 구조에 의하여 제1선기어(21)는 모터샤프트(11)가 회전하면 모터샤프트(11)와 함께 모터샤프트(11)의 회전수와 동일한 회전수로 회전할 수 있으며, 모터샤프트(11)의 회전력이 제1선기어(21)로 직접 전달될 수 있다.
또한, 이러한 구조는 모터샤프트(11)가 효율적으로 회전력을 받을 수 있도록 하는 동시에 모터샤프트(11)가 제1선기어(21)로 회전력을 전달할 때 축방향으로 비틀림되는 것을 방지하여, 밸브개폐의 정밀한 제어가 가능하게 된다.
본 실시예에서 제2선기어(25)는 제1선기어(21)보다 직경이 더 클 수 있다. 제1선기어(21)는 제1유성기어들(22)과 치합될 수 있고, 제1유성기어들(22)은 제1링기어(23)와 치합될 수 있다. 제1유성기어들(22)은 제1선기어(21)의 회전에 의하여 제1선기어(21)와 제1링기어(23) 사이에서 공전하면서 자전할 수 있다. 제1캐리어(24)는 제1유성기어들(22)과 회전가능하도록 연결되는 제1유성기어축(24a)들이 형성될 수 있다. 이 제1유성기어축(24a)들은 제1유성기어들(22)의 개수만큼 형성될 수 있다. 제1유성기어들(22) 각각은 제1유성기어축(24a)에 끼워져 제1캐리어(24)와 연결되며 제1유성기어들(22)의 공전에 의하여 제1캐리어(24)가 회전할 수 있다. 제1캐리어(24)는 디스크 형상일 수 있다. 제1캐리어(24)의 일면에는 제1유성기어축(24a)들이 형성될 수 있고, 반대면에는 제2선기어(25)가 형성될 수 있다. 즉, 제1유성기어들(22)에 의하여 제1캐리어(24)가 회전하면, 제2선기어(25)도 함께 회전할 수 있다.
제1선기어(21)의 기어수는 제2선기어(25)의 기어수보다 더 많을 수 있다. 실시예에 따라서 제1선기어(21)의 기어수는 9개 일 수 있다. 제2선기어(25)의 기어수는 8개일 수 있다.
제2선기어(25)는 제1선기어(21)보다 직경이 크고, 기어수는 작은 구조를 취함으로써 모터(10)가 발생시킨 회전력을 증대시켜 전달할 수 있다.
본 실시예에서 제2유성기어들(26)은 제1유성기어들(22)보다 직경이 클 수 있다. 제1유성기어들(22)의 개수는 3개 이상일 수 있다. 제2유성기어들(26)의 개수도 3개 이상일 수 있다.
제2선기어(25)는 제2유성기어들(26)과 치합될 수 있고, 제2유성기어들(26)은 제2링기어(27)와 치합될 수 있다. 제2유성기어들(26)은 제2선기어(25)의 회전에 의하여 제2선기어(25)와 제2링기어(27) 사이에서 공전하면서 자전할 수 있다. 제2캐리어(28)의 일면에는 제2유성기어들(26)과 회전가능하도록 연결되는 제2유성기어축(28a)들이 형성될 수 있다. 이 제2유성기어축(28a)들은 제2유성기어들(26)의 개수만큼 형성될 수 있다. 제2유성기어들(26) 각각은 제2유성기어축(28a)에 끼워져 제2캐리어(28)와 연결되며 제2유성기어들(26)의 공전에 의하여 제2캐리어(28)가 회전할 수 있다.
실시예에 따라서 하우징 전방커버(4)와 출력샤프트(29) 사이 또는 제2캐리어(28)와 모터샤프트(11) 사이에 베어링 부재가 개재될 수 있다.
제2유성기어들(26)의 기어수는 제1유성기어들(22)의 기어수보다 더 많을 수 있다. 예컨대 제1유성기어들(22)의 기어수는 18개일 수 있고, 제2유성기어들(26)의 기어수는 19개일 수 있다.
제2유성기어들(26)은 제1유성기어들(22)보다 직경이 더 큰 구조를 취함으로써 모터(10)가 발생시킨 회전력을 증대시켜 전달할 수 있다.
본 실시예에서 제2링기어(27)는 제1링기어(23)보다 직경이 더 클 수 있다. 또한 제 제1링기어(23)와 제2링기어(27)의 기어수와 제1링기어(23)의 기어수는 동일한 것일 수 있다. 예컨대 제1링기어(23)의 기어수와 제2링기어(27)의 기어수느 모두 45개일 수 있다.
제1링기어(23)와 제2링기어(27)는 하나의 피스로 일체적으로 형성될 수 있다. 실시예에 따라서 제1링기어(23)와 제2링기어(27)는 기어실(3)에 고정 설치되는 기어박스(20)의 내부 면에 일체로 형성된 것일 수 있다. 이 경우 실제회전하는 기어는 제1선기어(21)와 제2선기어(25) 및 제1유성기어들(22)과 제2유성기어들(26)일 수 있으며, 제1링기어(23)와 제2링기어(27)는 하우징(1) 내부에 고정설치되는 것이며, 실제로는 회전하지 않는 것일 수 있다.
제2선기어(25)에 대한 제2유성기어(26)의 기어비는 제1선기어(21)에 대한 제1유성기어(22)의 기어비보다 더 클 수 있다. 예컨대, 제2선기어(25)에 대한 제2유성기어(26)의 기어비는 19분지8일 경우, 제1선기어(21)에 대한 제1유성기어(22)의 기어비는 18분지9로서 제2선기어(25)에 대한 제2유성기어(26)의 기어비보다 더 클 수 있다.
본 실시예에 따르면 제2선기어(25) 중심으로부터 상기 제2유성기어(26) 중심까지의 거리는 상기 제1선기어(21) 중심으로부터 상기 제1유성기어(22) 중심까지의 거리보다 더 클 수 있다. 이러한 구조를 통하여 단순한 구조를 이루면서도 효율적으로 회전력을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에서 출력샤프트(29)는 제2캐리어(28)에 직접 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 출력사프트는 제2캐리어(28)의 중심에 직결될 수 있다. 출력샤프트(29)는 제2캐리어(28)에 압입, 나사결합 또는 볼트체결 등의 방법으로 설치될 수 있으며, 경우에 따라서 제2캐리어(28)와 일체로서 형성될 수 있다. 이러한 구조를 통하여 제2캐리어(28)가 회전하면 출력샤프트(29)가 함께 회전하며, 제2캐리어(28)의 회전수와 출력샤프트(29)의 회전수는 동일하게 된다.
출력샤프트(29)는 하우징 전방커버(4)를 관통하여 하우징 전방커버(4) 밖으로 연장되며, 하우징 전방커버(4)에 의하여 지지될 수 있다. 하우징 전방커버(4)는 출력샤프트(29)를 지지할 수 있으며, 결과적으로 출력사프트가 직결된 제2캐리어(28)를 지지할 수 있다. 또한, 모터샤프트(11)는 상기 제1캐리어(24)를 관통하여 상기 제2캐리어(28)의 내측까지 연장될 수 있다. 이러한 구조에 의하여 모터샤프트(11)는 출력샤프트(29)를 통하여 하우징 전방커버(4)의 지지를 받는 제2캐리어(28)의 지지를 받을 수 있다. 모터샤프트(11)는 제2캐리어(28)의 내측으로 연장되어 제2캐피어의 지지를 받을 수 있지만 모터샤프트(11)의 회전수와 제2캐리어(28)의 회전수는 다르다.
본 실시예에서 회전위치센서는 제2캐리어(28)의 일면에 부착된 영구자석(32)과 영구자석(32)과 이격된 홀센서(31)를 포함하여 구성될 수 있다. 홀센서(31)는 기어박스(20)의 일측에 설치된 홀센서지지대(34)의 일단에 부착되어 설치될 수 있으며, 영구자석(32)은 제2캐리어(28)의 출력샤프트(29)가 직결된 면에 설치될 수 있다. 홀센서(31)와 영구자석(32)은 대향하여 설치될 수 있다. 실시예에 따라서 영구자석(32)의 형상은 일정한 곡선을 가지는 원호의 형상 또는 초승달 형상을 포함할 수 있다.
제2캐리어(28)의 영구자석(32)이 부착된 일면에는 영구자석(32)의 일단과 타단을 지지하는 돌기(33)가 형성될 수 있다. 이러한 돌기(33)는 영구자석(32)의 축방향 위치이동을 방지하여, 홀센서(31)가 정확한 회전위치를 센싱하도록 돕는 역할을 할 수 있다.
도 3은 제2캐리어에 마련된 회전제한수단을 나타낸다.
본 실시예에서 회전제한수단(40)은 전술한 제1회전위치에서의 회전제한을 위해 제2캐리어(28)에 형성된 제1걸림부(41)와 제2회전위치에서의 회전제한을 위해 제2캐리어(28)에 형성된 제2걸림부(42)를 포함하여 형성될 수 있다. 제1걸림부(41)와 제2걸림부(42)는 일정한 각을 유지하며 배치될 수 있다. 이 각은 전술한 제1회전위치와 제2회전위치를 결정하는 것과 관련된다. 실시예에 따라서 회전제한수단(40)은 부채꼴의 형상일 수 있다. 회전위치센서는, 제2캐리어(28)의 중심을 기준으로, 제1걸림부(41)와 제2걸림부(42)의 위치와는 다른 위치에 위치할 수 있다. 회전제한수단(40)은 제1걸림부(41)와 제2걸림부(42) 사이에 형성된 중공부(43)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 중공부(43)를 포함하는 구조는 제2캐리어(28)의 무게를 줄이는 효과가 있으며, 제1걸림부(41)와 제2걸림부(42)가 강성을 유지하도록 하는데 효과가 있다.
회전제한수단(40)은 제1걸림부(41) 및 제2걸림부(42)와 상호작용하여 제2캐리어의 회전을 제한하는 스토퍼(41a,42a)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 스토퍼(41a,42a)는 하우징 전방커버(4)에서 내측으로 돌출 형성되는 것일 수 있다. 실시예에 따라서 스토퍼(41a,42a)는 제1걸림부(41)와 상호작용하여 제2캐리어(28)의 일방향 회전을 멈추게 하는 제1스토퍼(41a)와 제2걸림부(42)와 상호작용하여 제2캐리어(28)의 반대방향 회전을 멈추게 하는 제2스토퍼(42a)를 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라서 제1스토퍼(41a)는 제1회전위치에서 제2캐리어(28)의 회전을 제한할 수 있으며, 제2스토퍼(42a)는 제2회전위치에서 제2캐리어(28)의 회전을 제한할 수 있다. 실시예에 따라서 제1회전위치와 제2회전위치는 출력샤프트(29)의 회전축을 기준으로 90도 정도 간격을 두고 설정될 수 있다.
본 실시예에서 제1걸림부(41)와 제2걸림부(42)는 회전제한수단(40)의 외면을 포함하지만 다른 실시예에서는 회전제한수단(40)의 내면을 포함할 수도 있다.
하우징(1)에서 기어실(3)은 모터실(2)보다 폭은 넓고 길이는 작을 수 있다. 즉 모터(10)의 길이는 기어박스(20)의 길이보다 더 길고, 기어박스(20)의 폭은 모터(10)의 폭보다 더 넓을 수 있다. 모터(10)의 길이를 길게 형성함으로써 회전력을 충분하게 발생시킬 수 있으며, 제1선기어(21)로 충분한 회전력을 전달할 수 있다.
본 실시예에 있어서 출력샤프트(29)는 모터샤프트(11)와 동축으로 배치될 수 있다. 또한, 제1캐리어(24)와 제2캐리어(28)와 제1선기어(21)와 제2선기어(25)도 출력샤프트(29)와 동축으로 배치될 수 있다. 이러한 배치구조는 동력손실을 최소화하여 효과적으로 회전력을 출력샤프트(29)로 전달할 수 있도록 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보차저 웨이스트 게이트 밸브용 전기식 엑추에이터를 나타낸다.
도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 터보차저 웨이스트 게이트 밸브용 전기식 엑추에이터는 모터실과 상기 모터실 전방에 형성된 기어실을 가지는 하우징; 상기 하우징의 모터실을 폐쇄하는 하우징 후방커버; 상기 하우징의 기어실을 폐쇄하는 하우징 전방커버; 상기 기어실 내부로 연장되는 모터샤프트를 가지며, 상기 하우징의 모터실에 위치하고, 양방향으로 회전되는 모터;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 모터샤프트와 직결된 제1선기어; 상기 제1선기어와 치합되어 연결되는 적어도 3개 이상의 제1유성기어들; 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되며, 상기 제1유성기어들과 치합되는 제1링기어; 상기 제1선기어보다 큰 직경의 제2선기어를 가지며, 상기 제1유성기어들과 연결되어 상기 제1유성기어들이 상기 제1선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제1캐리어; 상기 제1유성기어들보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1유성기어들의 개수와 동일한 개수로 상기 제2선기어와 치합되어 연결되는 제2유성기어들; 상기 하우징의 기어실에 고정 설치되고, 상기 제1링기어보다 큰 직경을 가지며 상기 제2유성기어들과 치합되는 제2링기어; 상기 제2유성기어들과 연결되어 상기 제2유성기어들이 상기 제2선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제2캐리어; 상기 제2캐리어와 직결되며, 상기 하우징 전방커버 밖으로 연장된 출력샤프트;를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2캐리어의 회전위치를 센싱하는 회전위치센서; 상기 제2캐리어가 일방향으로 회전될 때 제1회전위치에서 그 회전을 제한하고, 반대방향으로 회전될 때 제2회전위치에서 그 회전을 제한하는 회전제한수단;을 포함하여 구성될 수 있다.
마지막으로 상기 출력사프트와 연결되고, 상기 출력샤프트에 대해 반경방향으로 연장된 드라이브암(50); 및 일단이 상기 드라이브암(50)과 연결되고, 타단은 차량 터보차저의 웨이스트 게이트 밸브와 연결됨에 따라, 상기 제2캐리어가 제1회전위치와 제2회전위치 사이를 회전하는 것에 따라 상기 웨이스트 게이트 밸브를 개폐하게 되는 커넥팅로드(51);를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 하우징, 하우징 전방커버, 하우징 후방커버, 제1선기어, 제1유성기어들, 제1링기어, 제1캐리어, 제2선기어, 제2유성기어들, 제2링기어, 제2캐리어, 출력샤프트, 회전위치센서, 회전제한수단은 전술한 실시예에서의 하우징(1), 하우징 전방커버(4), 하우징 후방커버(5), 제1선기어(21), 제1유성기어들(22), 제1링기어(23), 제1캐리어(24), 제2선기어(25), 제2유성기어들(26), 제2링기어(27), 제2캐리어(28), 출력샤프트(29), 회전위치센서, 회전제한수단(40)과 대응하는 것일 수 있다.
출력사프트는 드라이브아암(50)을 회전시키며, 드라이브아암(50)은 커넥팅로드(51)를 작동시킬 수 있다. 이러한 구조를 통하여 커넥팅로드(51)는 웨이스트 게이트 밸브(미도시)를 개폐하도록 작동될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 하우징 2: 모터실
3: 기어실 4: 하우징 전방커버
5: 하우징 후방커버 10: 모터
11: 모터샤프트 20: 기어박스
21: 제1선기어 22: 제1유성기어
23: 제1링기어 24: 제1캐리어
25: 제2선기어 26: 제2유성기어
27: 제2링기어 28: 제2캐리어
29: 출력샤프트 31: 홀센서
32: 영구자석 33: 돌기
34: 홀센서지지대 40: 회전제한수단
41: 제1걸림부 42: 제2걸림부
43: 중공부

Claims (16)

  1. 모터실과 상기 모터실 전방에 형성된 기어실을 가지는 하우징;
    상기 하우징의 모터실을 폐쇄하는 하우징 후방커버;
    상기 하우징의 기어실을 폐쇄하는 하우징 전방커버;
    상기 기어실 내부로 연장되는 모터샤프트를 가지며, 상기 하우징의 모터실에 위치하고, 양방향으로 회전되는 모터;
    상기 모터샤프트와 동축으로 직결된 제1선기어;
    상기 제1선기어와 치합되어 연결되는 적어도 3개 이상의 제1유성기어들;
    상기 하우징의 기어실에 고정 설치되며, 상기 제1유성기어들과 치합되는 제1링기어;
    상기 제1선기어보다 큰 직경을 가지며 상기 제1선기어와 동축으로 배치되는 제2선기어를 가지며, 상기 제1유성기어들과 연결되어 상기 제1유성기어들이 상기 제1선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제1캐리어;
    상기 제1유성기어들보다 큰 직경을 가지며, 상기 제1유성기어들의 개수와 동일한 개수로 상기 제2선기어와 치합되어 연결되는 제2유성기어들;
    상기 하우징의 기어실에 고정 설치되고, 상기 제1링기어보다 큰 직경을 가지며 상기 제2유성기어들과 치합되는 제2링기어;
    상기 제2유성기어들과 연결되어 상기 제2유성기어들이 상기 제2선기어를 중심으로 공전함에 따라 함께 회전하는 제2캐리어;
    상기 제2선기어와 동축으로 배치되고, 상기 제2캐리어와 직결되며, 상기 하우징 전방커버 밖으로 연장된 출력샤프트;
    상기 제2캐리어와 상기 하우징 전방커버의 사이에서 상기 제2캐리어의 일면 중 일측에 고정 부착된 영구자석과 상기 영구자석과 이격되어 설치된 홀센서를 포함하며, 상기 제2캐리어의 회전위치를 센싱하는 회전위치센서; 및
    상기 제2캐리어의 상기 일면에 있어서 타측에 형성되며, 상기 제2캐리어가 일방향으로 회전될 때 제1회전위치에서 그 회전을 제한하고, 반대방향으로 회전될 때 제2회전위치에서 그 회전을 제한하는 회전제한수단;
    을 포함하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2유성기어들은 상기 제1유성기어들보다 기어수가 더 많은 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2선기어에 대한 상기 제2유성기어의 기어비는 상기 제1선기어에 대한 상기 제1유성기어의 기어비보다 큰 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2선기어 중심으로부터 상기 제2유성기어 중심까지의 거리는 상기 제1선기어 중심으로부터 상기 제1유성기어 중심까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2링기어는 상기 제1링기어와 기어수가 동일한 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1링기어와 상기 제2링기어는 하나의 피스로 일체적으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2캐리어의 상기 일면에는 상기 영구자석의 일단과 타단을 지지하는 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 회전제한수단은, 상기 제1회전위치에서의 회전제한을 위해 상기 제2캐리어에 형성된 제1걸림부와, 상기 제2회전위치에서의 회전제한을 위해 상기 제2캐리어에 형성된 제2걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전위치센서는, 상기 제2캐리어의 중심을 기준으로, 상기 제1걸림부와 제2걸림부의 위치와는 다른 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1걸림부와 제2걸림부는 일정한 각을 유지하며 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 회전제한수단은, 상기 제1걸림부와 제2걸림부 사이에 형성된 중공부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모터샤프트는, 상기 제1캐리어를 관통하여 상기 제2캐리어의 내측까지 연장된 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기어실은, 상기 모터실보다 폭은 넓고 길이는 작은 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 출력샤프트는, 상기 모터샤프트와 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 터보차저 밸브용 전기식 엑추에이터.
  16. 삭제
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