KR101641428B1 - 분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치 - Google Patents

Abstract

하우징과 커버 사이의 접촉면에서 체결부재에 의한 수직방향의 체결력을 유지할 수 있는 구조를 적용함으로써 외부의 환경적 요인에 따른 커버의 변형시 별도의 추가 부품에 대한 소요없이도 체결부재의 수직하중 감소를 보상하여 정상적인 체결상태를 유지할 수 있는 분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치를 개시한다.
전술한 체결력 유지장치는 하우징(20), 상기 하우징(20)에 대해 분리 가능하게 결합되는 커버(30), 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이에 체결되는 체결부재, 및 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이의 접촉부위 중 적어도 하나에서 상기 체결부재(10)에 의한 체결력의 인가방향과 반대되는 방향으로 반력을 제공하는 반력 생성부(40)를 구비한다.

Description

분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치{Device for maintaining fastening force of housing with separable cover}

본 발명은 분리 가능한 커버를 가지는 하우징에 적용되는 체결력 유지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하우징과 커버 사이의 접촉면에서 체결부재에 의한 수직방향의 체결력을 유지할 수 있는 구조를 적용함으로써 외부의 환경적 요인에 따른 커버의 변형시 체결부재의 수직하중 감소를 보상하여 정상적인 체결상태를 유지할 수 있게 하는 분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치에 관한 것이다.

일반적으로 커버와 하우징과 같은 복수의 대상물 사이를 상호 분리 가능하게 결합하는 체결구조는 볼트와 같은 체결부재에 의해 제공되는 수직방향의 체결력을 이용하여 구현된다. 특히, 커버와의 조립을 통해 내부에 위치한 수용공간을 외부로 개방 가능하게 하는 하우징의 경우에는 내구 또는 외부의 환경적 요인에도 불구하고 초기의 체결력을 그대로 유지함으로써 기밀과 같은 정상적인 기능을 반드시 보장할 수 있어야 한다.

일례로, 도 1에 도시된 터보 과급기에 적용되는 전기식 작동기(100)의 경우 볼트와 같은 체결부재(10)에 대한 풀림을 방지할 수 있는 기능적 설계(Anti-loosing Design)가 필수적으로 제공되어야 한다. 즉, 상기 전기식 작동기(100)는 내부에 수용공간을 형성하여 각종 구동계통의 부품류를 고정하는 하우징(20), 및 상기 하우징(20)에 대해 분리 가능하게 결합되고 내부에 제어기(ECU, 미도시)를 포함한 각종 전장계통의 부품류를 장착하는 커버(30)를 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 체결부재(10)는 상기 하우징(20)의 가장자리 부위에 위치한 플랜지(22)와 상기 커버(30)의 가장자리 부위에 위치한 플랜지(32) 사이의 접촉부위를 다수의 개소에서 개별적으로 상호 관통하여 체결됨으로써 외부의 환경적 요인이나 내구시에도 이들 사이의 견고한 결합 상태를 초기의 체결상태 그대로 유지하여 안정성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 내부에 위치한 수용공간에 대한 기밀 상태도 정상적으로 보장할 수 있게 된다.

그러나 상기와 같은 종래 전기식 작동기(100)에 있어, 상기 커버(30)는 중량이나 가격 등의 요인을 고려하여 주로 플라스틱류의 가공성이 우수한 소재를 이용하여 제작되기 때문에 고온의 환경이나 진동이 발생하는 환경에 지속적으로 노출될 경우, 소재 자체의 변형이나 체결부재(10)가 위치한 체결부위에서 변형이 수반된다. 그리고 이와 같은 변형은 체결부재(10)에 의한 체결력을 저하시켜 내부의 기밀을 정상적으로 유지하지 못하는 문제로 귀결된다. 즉, 상기와 같은 문제는 상기 전기식 작동기(100)의 특성상 고온이나 진동이 발생하는 외부적 가혹 환경에 지속적으로 노출될 수밖에 없는 요인에 의해 기인하는 것으로, 외부적 환경이 온도와 진동의 측면에서 가혹할수록 더욱 가중되는 실정이다.

한편, 이와 같은 문제의 발생은 도 2에 도시된 체결부위를 살펴보면 더욱 명확하게 이해될 수 있다. 도 2를 참조로 하면, 상기 체결부재(10)는 상기 커버(30)의 플랜지(32)에 형성된 조립구멍(34)을 경유하여 상기 하우징(20)의 플랜지(22)에 형성된 체결구멍(24)에 결합되는 구조로 조립된다. 이때, 상기 체결구멍(24)은 내주면에 상기 체결부재(10)의 나선부와의 결합을 위한 나선부를 형성한다.

그러나 상기와 같은 체결구조는 전기식 작동기(100)의 특성상 고온의 환경이나 진동이 심한 환경에 지속적으로 노출되기 때문에 유연 소재로 제작된 상기 커버(30)의 자체 변형이나 상기 체결부재(10)에 의한 결합부위에서 변형을 초래하게 된다. 상기 커버(30)에서 변형이 발생하면, 상기 체결부재(10)에 작용하는 수직방향의 체결력에 의한 하중이 감소하여 초기의 정상적인 체결 상태를 지속할 수 있는 토크의 저하를 야기하게 되어 풀림 현상을 유발하게 되고, 이러한 풀림 현상은 최종적으로 하우징(20)과 커버(30)의 결합을 정상적으로 유지하지 못하는 치명적인 문제로 귀결된다.

즉, 상기 체결부재(10)에 의한 결합부위에서는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 정상적인 체결상태에서 내구 또는 외부의 환경적 요인에 의해 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 비정상적인 풀림 현상이 발생하게 되고, 이를 개선하고자 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 커버(30)의 플랜지(32) 부위에서 조립구멍(34)의 둘레를 따라 체결부재(10)의 안착을 위한 안착홈(36)을 별도로 가공하기도 하였으나, 만족할 만한 성과를 거둘 수 없었다.

그 외, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 커버(30)의 조립구멍(34)을 보다 넓게 확장시킨 상태에서 스프링 와셔나 인서트 부시와 같은 별도의 금속소재 부품(38)을 삽입시킨 다음 상기 체결부재(10)를 이용하여 상기 하우징(20)과의 결합을 도모함으로써 커버(30)의 변형에 따른 수직하중의 저하를 방지하고자 하는 개선 방안이 강구되었다. 그러나 이러한 경우에는 전기식 작동기(100)를 구성하는 필수 구성부품 외에 상기 금속소재 부품(38)과 같은 별도의 부품이 소요될 뿐만 아니라, 금속소재 부품(38)의 삽입을 위한 가공 공정과 함께 이를 조립하기 위한 공정이 각각 추가되므로 이로 인한 제조비용의 상승을 초래하는 문제를 야기하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 하우징과 커버 사이의 접촉면에서 체결부재에 의한 수직방향의 체결력을 유지할 수 있는 구조를 적용함으로써 외부의 환경적 요인에 따른 커버의 변형시 별도의 추가 부품에 대한 소요 없이도 체결부재의 수직하중 감소를 보상하여 정상적인 체결상태를 유지할 수 있도록 하는 분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 수용공간을 형성하는 하우징, 상기 하우징에 대해 분리 가능하게 결합되어 내부의 수용공간을 마감하는 커버, 상기 하우징과 상기 커버 사이에 체결되는 체결부재, 및 상기 하우징과 상기 커버 사이의 접촉부위 중 적어도 하나에서 상기 체결부재에 의한 체결력의 인가방향과 반대되는 방향으로 반력을 제공하도록 부재를 일부 절개하여 외부로 돌출되는 반력 생성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 반력 생성부는 접촉부위를 두께방향으로 일부 구간에 한정하여 부분 절단하는 절개부, 및 상기 절개부에 의해 형성되는 외팔보 형상의 변위부재를 포함하고, 상기 변위부재 중 일부는 접촉부위로부터 외부를 향해 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 변위부재는 접촉부위 중에서 외력을 받아 탄성 거동을 수행하는 자유단부, 및 접촉부위와 일체형 구조를 이루어 상기 자유단부를 접촉부위에 대해 구속하는 비절개단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 자유단부는 접촉부위로부터 외부로 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는 상기 자유단부로부터 외부로 갈수록 단면적을 축소시켜 종단부위에 첨예부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 분리형 커버를 가지는 하우징에 적용되는 것으로, 하우징과 커버 사이의 접촉면에서 체결부재에 의한 수직방향의 체결력 작용방향과 반대되는 방향으로 반력을 제공할 수 있는 구조를 부가함으로써 내구 또는 외부의 환경적 요인에 따른 커버의 변형시 별도의 추가 부품에 대한 소요 없이도 체결부재에 의한 수직하중의 감소를 보상하고 이를 통해 커버와 하우징 사이의 정상적인 체결상태를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 하우징과 커버 사이에서 별도의 추가적인 부품을 적용하지 않고도 체결부재에 의한 체결력을 정상적으로 존속시켜 체결부재의 풀림을 방지할 수 있으므로 기존 대비 부품이나 공정의 추가적 소요를 통해 수반되는 비용의 상승을 배제할 수 있는 경제적 이점을 제공한다.

특히, 본 발명은 체결부재에 의한 수직하중을 그대로 유지하는 구조의 적용 위치를 하우징과 커버 사이의 접촉면에 채택되는 방진 및 방수를 위한 기밀부재의 설치부위 외측으로 설정함으로써 장치의 내부 기밀성을 보장할 수 있는 부수적인 효과를 제공한다.

도 1은 종래 전기식 작동기의 조립 상태를 도시한 사시도.
도 2는 종래 전기식 작동기에서 체결부위만을 국부적으로 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 종래 전기식 작동기에서 체결부위에 적용되는 풀림 방지구조를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 작동기의 조립 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 커버를 도시한 저면도.
도 6은 도 5의 요부를 확대하여 도시한 종단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기식 작동기의 조립 전후과정에서 반력 생성부의 변형 상태를 부분적으로 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명은 분리 가능하게 상호 결합되는 복수의 대상물에 대한 체결부위에 적용되는 체결력 유지를 위한 구조적 장치로서, 체결부재에 의한 수직방향의 체결력과 반대되는 반력의 인위적인 조성을 통해 외부의 환경적 요인에 의한 체결부재의 수직하중 감소를 보상하여 정상적인 초기 체결상태를 지속할 수 있게 하는 것이다. 일례로, 본 발명은 터보 과급기에 적용되는 전기식 작동기에 적용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기식 작동기의 조립 상태를 도시한 사시도이다. 도 4를 참조로 하면, 전기식 작동기(100)는 체결부재(10)를 매개로 상호 분리 가능하게 결합되는 하우징(20)과 커버(30)를 포함한다. 상기 하우징(20)은 내부에 소정 용적의 수용공간을 형성하여 각종 구동계통의 부품류를 설치한다. 상기 커버(30)는 하우징(20)에 대해 분리 가능하게 결합되어 수용공간을 마감하고 내부에 제어기(ECU, 미도시)를 포함한 각종 전장계통의 부품류를 장착할 수 있는 소정 용적의 수용공간을 형성한다.

상기 체결부재(10)는 상기 하우징(20)의 가장자리 부위에 위치한 플랜지(22)와 상기 커버(30)의 가장자리 부위에 위치한 플랜지(32) 사이의 접촉부위를 다수의 개소에서 개별적으로 상호 관통하여 체결된다. 이에 따라, 상기 전기식 작동기(100)는 외부의 환경적 요인이나 내구시에도 상기 체결부재(10)에 의한 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이의 견고한 결합 상태를 초기의 체결상태 그대로 유지할 수 있게 된다.

상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이의 결합부위에 해당하는 접촉부위 중 적어도 하나에는 상기 체결부재(10)에 의한 체결력의 인가방향과 반대되는 방향으로 탄력적인 반발력을 별도로 제공하여 내구 또는 외부의 환경적 요인에 의해 수반되는 체결력의 감소를 적극적으로 보상할 수 있는 반력 생성부(40)가 구비된다.

즉, 상기 반력 생성부(40)는 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이의 접촉부위 중에서 어느 하나의 부위에서 대향하는 다른 부위를 향해 외부로 돌출되도록 형성된다. 특히, 상기 반력 생성부(40)는 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 중 적어도 하나 이상의 부재에 마련되면서 이들 사이의 접촉부위의 전 둘레에 걸쳐 다수의 개소로 적정의 간격을 두도록 형성된다.

이에 따라, 상기 반력 생성부(40)는 상기 하우징(20)과 상기 커버(30)사이의 접촉부위에서 탄력적인 접촉을 구현하여 상기 체결부재(10)의 결합방향과 반대되는 방향으로 반력을 제공함으로써 외부의 환경적 요인에 의한 체결부재(10)의 풀림 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 하우징(20)과 상기 커버(30) 사이에는 이들의 내부에 위치한 수용공간에 대한 기밀 상태를 정상적으로 유지하기 위해 도 5에 도시된 기밀부재(50)가 별도로 구비된다.

도 5는 도 4에 도시된 커버(30)를 도시한 저면도이고, 도 6은 도 5의 요부를 확대하여 도시한 종단면도이다. 도 5와 도 6을 각각 참조로 하면, 상기 커버(30)는 가장자리 부위의 전 둘레에 위치한 플랜지(32)에 상기 반력 생성부(40)를 구비한다. 또한, 상기 커버(30)는 각 가장자리 부위의 모서리 부위에 상기 하우징(20)과의 나사 결합을 위한 조립구멍(34)을 형성한다. 이때, 상기 반력 생성부(40)는 상기 커버(30)의 플랜지(32), 즉 상기 하우징(20)과의 조립을 위한 접촉부위의 전 둘레에 걸쳐 다수의 개소로 마련되고, 이들 사이는 각각 적정의 간격을 두도록 설정된다.

또한, 상기 반력 생성부(40)는 상기 커버(30)의 플랜지(32)에서 상기 하우징(20)과의 조립을 위한 접촉부위를 두께방향으로 관통하면서 소재의 전 부위 중 일부 구간만을 한정하여 부분 절단하는 형태로 형성되는 절개부(42), 및 상기 부분 절개형 슬릿 형태의 절개부(42)에 의해 상기 플랜지(32)에 대해 별도로 탄성 거동할 수 있도록 형성되는 외팔보 형태의 변위부재(44)를 포함한다.

이 경우, 상기 부분 절개형 슬릿 형태의 절개부(42)는 상기 커버(30)의 플랜지(32)에 의한 접촉부위를 디귿자 형태로 절개하여 이루어지고, 상기 변위부재(44)는 부재 중 일부가 접촉부위로부터 외부를 향해 돌출되도록 형성된다. 이에 따라, 상기 반력 생성부(40)의 변위부재(44)는 상기 절개부(42)의 형성에 의해 접촉부위에 해당하는 상기 플랜지(32)로부터 외력에 의한 탄력적인 변위를 수행하는 자유단부(44a)의 형성과 함께, 접촉부위에 해당하는 상기 플랜지(32)에 대해 일체형 구조를 이루어 상기 자유단부(44a)를 접촉부위에 대해 구속하는 비절개단부(44b)를 형성한다. 이때, 상기 변위부재(44) 중 외부를 향해 돌출되는 부위는 상기 자유단부(44a)에 해당한다.

또한, 상기 반력 생성부(40)의 형성을 위해 상기 커버(30)의 플랜지(32)에 형성되는 부분 절개형 슬릿 형태의 절개부(42)는 상기 변위부재(44)의 비절개단부(44b)를 중심으로 상기 자유단부(44a)를 향해 소재를 두께방향으로 관통하는 형태로서 다양한 형상으로 구현될 수 있는 바, 예를 들면 상기 절개부(42)는 도 5와 도 6에 각각 도시된 바와 같은 디귿자 형태의 외형을 가지는 것이 아니라, 여러 종류의 곡선형상의 외형 또는 일부 구간에서 직선을 포함하는 다양한 형태의 곡선형상의 관통형 절개선을 형성하도록 구성되어도 무방할 것이다.

또한, 상기 반력 생성부(40)의 변위부재(44)에 형성되는 자유단부(44a)는 상기 커버(30)의 저면측 표면에서 대향하는 상기 하우징(20)의 플랜지(22)의 상면측 표면을 향해 외부로 부분 돌출되도록 구성된다. 특히, 상기 변위부재(44)의 자유단부(44a)는 외부를 향해 부분 돌출되어 조립시 상기 하우징(20)의 플랜지(22)에 대해 먼저 접촉 가능한 쐐기형태의 돌출부(44c)를 구비한다. 이때, 상기 쐐기형 돌출부(44c)는 상기 자유단부(44a)로부터 외부로 갈수록 그 단면적을 점진적으로 축소시켜 종단부위에서는 날카로운 형태의 첨예부를 형성하도록 구성된다.

한편, 방진 및 방수를 위한 상기 기밀부재(50)는 상기 커버(30)의 플랜지(32) 부위 내측에서 위치하고, 특히 상기 반력 생성부(40)의 위치와 대비할 때 보다 내측으로 전이된 부위로 위치함으로써 반력 생성부(40)에 의한 내부의 기밀 성능에는 악영향을 미치지 않도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전기식 작동기의 조립 전후의 시점에서 반력 생성부에서 수반되는 변형 상태를 부분적으로 도시한 단면도이다. 도 7의 (a)부분을 참조로 하면, 상기 하우징(20)에 대해 상기 커버(30)를 조립하는 과정에서 상기 반력 생성부(40)의 변위부재(44)는 상기 커버(30)의 플랜지(32) 부위의 저면측 접촉부위 보다 먼저 상기 하우징(20)의 플랜지(22) 부위의 상면측 접촉부위에 닿게 된다. 즉, 상기 변위부재(44)의 자유단부(44a)에 위치한 돌출부(44c)는 상기 커버(30)의 플랜지(32) 저면부위 보다 외부로 더 돌출된 위치로 노출되어 있으므로 상기 하우징(20)의 플랜지(22) 상면부위에 먼저 접촉하게 된다.

이 과정에서, 상기 체결부재(10)를 이용한 상기 커버(30)와 상기 하우징(20) 사이의 결합이 이루어지면, 상기 반력 생성부(40)의 변위부재(44)는 도 7의 (b)부분에 도시된 바와 같이 체결력에 의한 수직하중을 받아 체결 반대방향으로 변형되는 거동자세의 변화를 수반하게 된다. 즉, 상기 변위부재(44)의 자유단부(44a)에 위치한 돌출부(44c)만이 상기 하우징(20)의 플랜지(22)의 상측 표면에 접촉하게 되고, 상기 돌출부(44c)는 제외한 나머지 부위는 부재가 가지는 탄성에 의해 상방향으로 휘어지는 변형 상태를 이루게 되고, 이 과정에서 상기 반력 생성부(40)의 변위부재(44)는 상기 체결부재(10)에 의한 수직한 방향의 체결력 작용방향과 반대되는 방향을 향하는 반발력을 상기 커버(30)에 제공할 수 있게 된다.

이 결과, 상기 체결부재(10)와 상기 커버(30)는 이들 사이의 결합부위에서 별도로 구비되는 상기 반력 생성부(40)를 매개로 보다 긴밀한 상태의 결합 구조를 달성할 수 있게 된다. 즉, 상기 반력 생성부(40)는 내구 또는 외부의 환경적 요인에 따른 상기 커버(30)의 변형시 상기 체결부재(10)에 의한 수직하중의 저하를 보상할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 통해 상기 커버(30)와 상기 하우징(20) 사이의 정상적인 체결상태를 유지할 수 있는 효과를 구현하게 된다.

또한, 상기 반력 생성부(40)는 상기 커버(30)의 내측면에 위치하는 방진 및 방수를 위한 기밀부재(50)의 설치부위 보다 외측으로 벗어난 부위에 구비됨으로써 장치에 대한 내부 기밀성을 저해하지 않는 기능적 효과를 달성할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-체결부재 20-하우징
22-플랜지 24-체결구멍
30-커버 32-플랜지
34-조립구멍 36-안착홈
40-반력 생성부 42-절개부
44-변위부재 44a-자유단부
44b-비절개단부 44c-돌출부
50-기밀부재 100-전기식 작동기

Claims (5)

1. 가장자리 부위에 위치한 플랜지를 갖는 하우징;
   상기 하우징에 대해 분리 가능하게 결합되며, 가장자리 부위에 위치한 플랜지를 갖는 커버;
   상기 하우징과 상기 커버 사이에 체결되는 체결부재;
   상기 하우징의 플랜지와 상기 커버의 플랜지 사이의 접촉부위 중 어느 하나의 부위에서 대향하는 다른 부위를 향해 외부로 돌출되며, 상기 체결부재에 의한 체결력의 인가방향과 반대되는 방향으로 반력을 제공하는 반력 생성부; 및
   상기 커버의 플랜지 부위 내측에 위치하고, 상기 반력 생성부의 위치보다 내측으로 위치하는 기밀부재;를 구비하며,
   상기 반력 생성부는 접촉부위를 두께방향으로 일부 구간에 한정하여 부분 절단하는 절개부, 및 상기 절개부에 의해 형성되는 외팔보 형상의 변위부재를 포함하고,
   상기 변위부재는 접촉부위 중에서 외력을 받아 탄성 거동을 수행하는 자유단부, 상기 자유단부를 접촉부위에 대해 구속하는 비절개단부를 포함하며,
   상기 자유단부는 접촉부위로부터 외부를 향해 부분 돌출되는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는 상기 자유단부로부터 외부로 갈수록 단면적을 축소시켜 종단부위에 첨예부를 형성하는 것을 특징으로 하는 분리형 커버를 갖는 하우징의 체결력 유지장치.
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