KR101756718B1 - 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터를 개시한다. 본 발명에 따른 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터는 외부 공기가 유입되는 양을 조절하는 구동 플랩을 회전시키며, 피에조 세라믹, 상기 피에조 세라믹의 주위에 배치되고, 상기 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달하는 로터 및 상기 로터로부터 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달받아 상기 구동 플랩을 회전시키는 기어 어셈블리를 포함한다.

Description

차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터{Actuator of active air flap apparatus for vehicle}

본 발명은 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피에조 회전용 모터가 적용된 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터에 관한 것이다.

액티브 에어 플랩(Active Air Flap; AAF) 시스템은 차량 전방에 위치한 공기 흡입구를 상황에 맞추어 개폐하여 외부 공기의 유입량을 능동적으로 조절하기 위한 시스템을 의미한다.

구체적으로, 차량이 고속 주행하고 있는 상황에서는 플랩을 폐쇄하여 공기 저항을 감소시킴으로써 연료 효율을 향상시키고 엔진 룸 내부 온도가 미리 설정된 임계값 이상으로 올라가 부품이 과열될 우려가 있는 경우에는 플랩을 개방시켜 외부 공기가 유입될 수 있도록 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1134285호

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 과제는 피에조 회전용 모터를 수용할 수 있는 캐리어 구조와, 캐리어를 포함한 차동 유성기어 셋 간의 조합을 통해 피에조 회전용 모터가 적용된 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터는 외부 공기가 유입되는 양을 조절하는 구동 플랩을 회전시키며, 피에조 세라믹, 상기 피에조 세라믹의 주위에 배치되고, 상기 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달하는 로터 및 상기 로터로부터 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달받아 상기 구동 플랩을 회전시키는 기어 어셈블리를 포함한다.

상기 기어 어셈블리는 상기 피에조 세라믹 및 상기 로터에 인접되어 배치되는 캐리어를 포함할 수 있다.

상기 캐리어는 캐리어 플레이트 및 상기 로터와 스냅 핏 체결되는 제1 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 캐리어 플레이트로부터 하방 돌출되어 상기 로터를 지지하는 제2 돌출부 및 상기 캐리어 플레이트로부터 하방 돌출되어 상기 로터의 회전 방향에 위치된 후, 상기 로터가 회전될 때 상기 로터의 회전 구동력을 전달받는 제3 돌출부를 더 포함할 수 있다.

상기 로터는 적어도 두 개로 구분되며, 상기 제3 돌출부도 적어도 두 개로 구분되어, 적어도 두 개의 로터 사이에 배치될 수 있다.

상기 캐리어 플레이트는 상기 로터와 결합되는 반대면에 적어도 하나의 기어 어셈블리와 결합되는 적어도 하나의 피니언 샤프트를 구비할 수 있다.

상기 기어 어셈블리는 상기 피니언 샤프트에 끼워져 결합되는 적어도 하나의 피니언 기어, 상기 피니언 기어의 일측과 내주연이 치합되는 링 기어 및 상기 피니언 기어의 타측과 내주연이 치합되고, 상기 구동 플랩과 연결되어 상기 피에조 세라믹의 회전 구동력에 기초한 상기 피니언 기어의 회전에 따라 상기 구동 플랩을 회전시키는 플랩 구동 기어를 더 포함할 수 있다.

상기 피니언 기어는 상기 피니언 기어의 일측과 대응되어 상기 링 기어의 내주연과 치합되는 제1 피니언 기어 및 상기 피니언 기어의 타측과 대응되어 상기 플랩 구동 기어의 내주연과 치합되는 제2 피니언 기어를 포함할 수 있다.

상기 피에조 세라믹의 회전 구동력이 상기 로터를 거쳐 상기 캐리어에 1단 동력으로 제공되고, 상기 캐리어의 회전 구동력은 상기 제1 피니언 기어 및 상기 링 기어의 맞물림 회전으로서 2단 동력으로 전환되며, 전환된 2단 동력은 상기 제2 피니언 기어 및 상기 플랩 구동 기어의 맞물림 회전으로서 3단 동력으로 재전환될 수 있다.

상기 제1 피니언 기어의 기어 톱니 수는 상기 2단 동력에서 상기 3단 동력으로 재전환되는 기어 비 비율에 대응하여 상기 제2 피니언 기어의 기어 톱니 수 보다 많은 것을 특징으로 한다.

상기 캐리어는 상기 로터보다 스냅 핏 체결 폭 이상으로 직경이 더 크게 구비될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 피에조 회전용 모터를 수용할 수 있는 캐리어 구조와, 캐리어를 포함한 차동 유성기어 셋 간의 조합을 통해 피에조 회전용 모터가 적용된 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터를 제공함으로써, 웜 감속 구성과 기존 구동모터 간에 맞닿아 발생되는 소음과 진동을 현저히 줄일 수 있으며, 웜 감속 구성과 기존 구동모터로 차지되던 공간을 줄여서 액티브 에어 플랩을 소형화 및 효율적인 장치로 개선할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 액티브 에어 플랩에서는 셀프 락 기능을 구현하면서도 사용자가 소정의 외력을 가할 경우, 수동으로 에어 플랩을 회전시킬 수 있는 이점도 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 액티브 에어 플랩이 장착된 차량 전면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 에어 플랩이 장착된 플랩을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 액티브 에어 플랩을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 액티브 에어 플랩에서 커버를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들 중에서 제1 회전축에 배열된 구성들을 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 도면을 배면 관점으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 도 4의 K 부분을 확대한 측면도이다.
도 8은 도 7에서 스냅 핏 체결 구조를 구체적으로 나타내는 측면도이다.
도 9는 도 4의 피에조 세라믹 상면을 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들을 일례로 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들을 다른 예로 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 4에서 링 기어와 피니언 기어 간의 결합 모습을 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 4에서 플랩 구동 기어와 피니언 기어 간의 결합 모습을 나타내는 사시도이다.
도 14는 도 2의 액티브 에어 플랩이 구동될 때, 피니언 기어가 회전하는 모습을 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14의 구동 상태에서 액티브 에어 플랩의 전 작동 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 16은 도 2의 액티브 에어 플랩을 사용자가 외력으로 움직이는 모습을 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 사용자 외력이 작용되는 상태에서 액티브 에어 플랩의 전 작동 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 액티브 에어 플랩이 장착된 차량 전면을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 에어 플랩을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조로, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 차량의 전방에 위치한 공기 흡입구(1)에 배치된 플랩들을 미리 정해진 각도 상에서 회전시켜 공기 흡입구(1)를 개폐한다. 또한, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)에 대해 공기 흡입구(1)를 개폐하는 경우를 예로 들어 이하 상술할 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 공기 흡입구(1)를 개폐하기 위한 동력 제공원을 피에조 회전용 모터로 하는 구조이다.

여기서, 피에조 회전용 모터라 함은 결정 구조를 가진 물질 내에서 기계적-전기적 상태 사이에 상호 작용을 통해 발생되는 압전 효과를 응용한 모터로서, 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 역 압전 효과를 응용한 모터라 할 수 있다.

역 압전 효과의 원리에 대해, 더 구체적으로 설명하면, 결정 구조를 가진 소재 중 전기 쌍극자를 가진 물질이 존재하는데, 이러한 전기 쌍극자는 극성을 띄고 있으나, 분극 발생 전에는 전기 쌍극자가 랜덤으로 배열되어 있기 때문에 극성이 발생되지 않는다.

외부로부터 전압이 공급되어 상기 전기 쌍극자가 위치한 공간 상에 전계가 형성되면, 분극이 발생되고, 상기 전기 쌍극자의 배열이 균일하게 배치됨에 따라, 전기 쌍극자를 가진 물질에는 극성이 발생된다.

전기 쌍극자를 가진 물질의 전극에 대해 양극, 음극을 전환하는 전계를 형성할 때, 전환되는 전계에 따라 상기 물질 내 전기 쌍극자가 새로운 배열로 균일하게 배치되기 위한 이동을 하게 되고, 이러한 과정에 따라 상기 물질에 진동이 발생된다.

이와 같은 압전 효과를 나타내는 물질에는 자연적으로 발생한 물질과 인공적으로 만들어낸 물질이 있으며, 피에조 회전용 모터에는 인공적으로 만들어낸 물질인 인공 압전 세라믹(이하, 피에조 세라믹(190)이라 함)이 사용될 수 있다.

피에조 회전용 모터에 사용되는 피에조 세라믹(190)도 전술한 바와 같이 전기 쌍극자가 포함된 물질로서, 피에저 세라믹에는 바람개비 모양의 전극이 설계될 수 있고, 이러한 전극에 전압이 공급되어 전극 주변에 전계가 형성되는 경우 바람개비 모양에 따라 회전형 비틀림 진동이 발생된다.

즉, 피에조 회전용 모터에 사용되는 피에조 세라믹(190)에 발생되는 진동은 전극의 설계 형상인 바람개비 모양에 따른 회전형 비틀림 진동으로서, 발생된다.

이와 같이, 피에조 세라믹(190)을 체결하는 회전자인 로터(180)가 피에조 세라믹(190)의 회전에 따라 함께 회전됨으로써, 피에조 회전용 모터에 회전 구동력이 발생된다.

액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 위 설명된 피에조 회전용 모터로부터 발생되는 회전 구동력을 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)의 회전축에 대해 수직상으로 직접 전달하기 위한 캐리어(170) 구조 및 기어 비 조정을 위한 차동 유성기어 셋의 조합 구성을 포함한다.

피에조 세라믹(190) 및 로터(180)의 회전축에 대해 수직상으로 직접 전달하기 위한 캐리어(170) 구조 및 기어 비 조정을 위한 차동 유성기어 셋의 조합 구성을 통해 소형화 및 더 효율적인 장치로 개선된 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 차량 주행 시 플랩들이 공기 흡입구(1)를 폐쇄하도록 회전시킨다. 이에 따라, 차량은 공기 흡입구(1)를 통해 차량 내로 외부 공기가 흡입되지 않음에 따라 공기에 대한 저항을 감소시켜서 연료 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 엔진 룸 내부의 온도가 미리 설정된 임계값 이상으로 상승할 때, 엔진 룸 등의 과열 등을 방지하기 위하여 플랩들이 공기 흡입구(1)를 개방하도록 회전시킨다. 이에 따라, 차량은 공기 흡입구(1)를 통해 차량 내로 외부 공기가 흡입되어, 과열된 엔진 룸 등을 냉각시킬 수 있다.

액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 적어도 하나의 플랩과 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 구동 플랩(200)의 일단에 연결되어 구동 플랩(200)을 회전시킨다.

또한, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 구동 플랩(200)과 인접하게 배치된 종동 플랩(400)과 연결된다. 종동 플랩(400)은 링크 부재(300)를 통해 구동 플랩(200)과 연결된다. 이에 따라, 종동 플랩(400)은 구동 플랩(200)이 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)에 의해 회전될 때, 링크 부재(300)에 의해 구동 플랩(200)과 함께 회전한다.

도 3은 도 2의 액티브 에어 플랩을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 액티브 에어 플랩에서 커버를 제거한 상태를 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들 중에서 제1 회전축에 배열된 구성들을 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 도 5의 도면을 배면 관점으로 나타내는 분해 사시도이며, 도 7은 도 4의 K 부분을 확대한 측면도이고, 도 8은 도 7에서 스냅 핏 체결 구조를 구체적으로 나타내는 측면도이며, 도 9는 도 4의 피에조 세라믹 상면을 나타내는 평면도이고, 도 10은 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들을 일례로 나타내는 평면도이며, 도 11은 도 4의 액티브 에어 플랩 내부 구성들을 다른 예로 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 4에서 링 기어와 피니언 기어 간의 결합 모습을 나타내는 사시도이며, 도 13은 도 4에서 플랩 구동 기어와 피니언 기어 간의 결합 모습을 나타내는 사시도이다.

도 3을 참고로, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 구동 플랩(200)과 연결되는 제1 회전축(①)과, 종동 플랩(400)과 연결되는 제2 회전축(②)을 포함하며, 제1 회전축(①)에 배열되는 구성들, 제2 회전축(②)에 배열되는 구성들, 및 제1 회전축(①)에 배열되는 구성들과 제2 회전축(②)에 배열되는 구성들 간을 연결하는 중개 구성들은 하우징(110) 내에 수용되어 배치된다. 또한, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)를 작동시키는 제어 모듈이 있으나, 본 발명에서는 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)의 구조에 대한 것이라는 점에서 제어 모듈에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

하우징(110)은 도 3에 도시된 바와 같이, 일측면이 개구된 직사각형의 통 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 하우징(110)에는 위 설명된 제어 모듈에서 생성된 제어 신호 등이 전달되는 인쇄회로기판이 위치하는 공간도 형성되나, 본 발명에서는 인쇄회로기판의 배치 및 제어 구성에 대한 것이 아니기 때문에 이하 구체적인 설명 및 도면에서 인쇄회로기판을 생략한 채로 설명하고자 한다.

커버는 하우징(110)의 일측면에 위치된다. 커버는 개구된 하우징(110)의 일측면에 결합되는 것으로서, 착탈 가능하다. 예를 들면, 커버는 하우징(110)의 일측면에 후크 결합, 볼트 결합 등을 통해 결합될 수 있으며, 하우징(110) 내의 구성이 수명이 다되거나 고정 발생이 있는 경우, 커버를 하우징(110)으로부터 분리하여 해당 구성을 교체 또는 수리 등을 할 수 있도록 한 구조이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 커버에는 후술한 플랩연결부가 관통되는 제1 관통홀과, 제2 센서 로터(132)가 관통되는 제2 관통홀을 포함한다.

도 4를 참조하면, 전술된 제1 회전축(①)에 배열된 액티브 에어 플랩의 내부 구성들과, 제2 회전축(②)에 배열된 내부 구성들을 확인할 수 있다.

제1 회전축(①)에 배열된 액티브 에어 플랩의 내부 구성들은 피에조 세라믹(190), 로터(180), 캐리어(170), 피니언 기어(160), 링 기어(150) 및 플랩 구동 기어(120)를 포함하는 것으로서, 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)로부터 발생되는 회전 구동력을 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)의 회전축에 대해 수직상으로 직접 전달하기 위한 캐리어(170) 구조 및 기어 비 조정을 위한 차동 유성기어 셋의 조합 구성이 집결된다.

여기서, 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)를 포함하는 구성이 위 설명된 피에조 회전용 모터라 할 수 있다. 본 발명의 액티브 에어 플랩에서는, 피에조 회전용 모터의 회전축에 대해 수직한 상측으로 회전 구동력을 직접 전달하면서도 수직 선상에서 곧바로 기어 비 조정까지 실행할 수 있음에 따라, 최소화된 공간 내에서 회전 구동력 발생 및 전달을 실현할 수 있다.

피에조 세라믹(190) 및 로터(180)로부터 발생되는 회전 구동력을 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)의 회전축에 대해 수직상으로 직접 전달하기 위한 캐리어(170) 구조 및 기어 비 조정을 위한 차동 유성기어 셋의 조합 구성에 대한 보다 구체적인 결합 관계를 살펴보면 다음과 같다.

위 설명된 결합 관계에 포커스를 둔 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)는 피에조 세라믹(190), 피에조 세라믹(190)의 주위에 배치되고, 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력을 전달하는 로터(180), 및 로터(180)로부터 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력을 전달받아 구동 플랩(200)을 회전시키는 기어 어셈블리(120, 150, 160 및 170)를 포함한다.

피에조 세라믹(190)은 특정 형상의 전극이 구비되고, 구비된 전극으로부터 발생되는 전계의 방향에 따라 회전 구동한다.

또한, 로터(180)는 피에조 세라믹(190)과 체결되어 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력을 기어 어셈블리(120, 150, 160 및 170)로 전달하는 역할을 한다.

기어 어셈블리(120, 150, 160 및 170)는 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)의 상측에 인접되어 배치되는 캐리어(170)를 포함한다.

캐리어(170)는 베이스 플레이트로서 구비되는 캐리어 플레이트(173), 및 로터(180)와 스냅 핏 체결되는 제1 돌출부(171)를 포함할 수 있다.

또한, 도 6을 참조로, 캐리어(170)는 캐리어 플레이트(173)로부터 하방 돌출되어 로터(180)의 상측을 지지하는 제2 돌출부(172), 및 캐리어 플레이트(173)로부터 하방 돌출되어 로터(180)의 회전 방향에 위치된 후 로터(180)가 회전될 때 로터(180)의 회전 구동력을 전달받게 되는 제3 돌출부(175)를 더 포함할 수 있다.

제1 돌출부(171)는 캐리어 플레이트(173)의 하방으로 돌출되어 스냅 핏 체결 방식으로 로터(180)의 외주연을 가압하여 상기 로터(180)에 체결된다.

또한, 로터(180)는 적어도 두 개로 구분될 수 있다.

이 경우, 제3 돌출부(175)도 적어도 두 개로 구분되어 로터(180) 사이에 배치될 수 있다. 이를 통해, 제3 돌출부(175)는 로터(180)의 회전 방향에 위치되고, 로터(180)가 회전될 때 로터(180)의 회전 구동력을 전달받을 수 있다. 제3 돌출부(175)로 전달된 회전 구동력은 캐리어(170)의 회전을 유발하고, 캐리어(170)의 회전은 캐리어(170)의 상측에 수직 연결된 기어 어셈블리 구성들에 전달된다.

기어 어셈블리(120, 150, 160 및 170) 내 구성을 더 구체적으로 살펴보면, 캐리어 플레이트(173)의 배면에 적어도 하나의 제1 돌출부(171)가 하방으로 돌출되고, 돌출된 제1 돌출부(171)가 로터(180)의 외주연을 가압하여 로터(180)에 체결되며, 캐리어 플레이트(173)의 상면에 적어도 하나의 피니언 샤프트(174)가 상방으로 구비되는 캐리어(170), 피니언 샤프트(174)에 끼워져 결합되는 적어도 하나의 피니언 기어(160), 피니언 기어(160)의 일측과 내주연(151)이 치합되는 링 기어(150), 및 피니언 기어(160)의 타측과 내주연이 치합되고, 구동 플랩(200)과 연결되어 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력에 기초한 피니언 기어(160)의 회전에 따라 구동 플랩(200)을 회전시키는 플랩 구동 기어(120)를 포함할 수 있다.

피에조 세라믹(190)은 외부 공기를 유입 또는 차단하는 구동 플랩(200)의 개폐를 조절하기 위해 제어 모듈로부터 제공되는 플랩 개폐 제어 신호에 따라 회전 구동력을 제공한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 회전축(①)에 배열된 액티브 에어 플랩의 내부 구성들은 구동 플랩(200)과 연결되고, 피에조 세라믹(190)에 의해 회전하여 구동 플랩(200)을 회전시키는 역할을 한다.

제1 회전축(①)에 배열된 액티브 에어 플랩의 내부 구성들인 피에조 세라믹(190), 로터(180), 캐리어(170), 피니언 기어(160), 링 기어(150) 및 플랩 구동 기어(120)는 피에조 세라믹(190)의 회전축인 제1 회전축(①)으로 형성된 수직 라인에 배치된다.

피에조 세라믹(190), 로터(180), 캐리어(170), 링 기어(150) 및 플랩 구동 기어(120)는 전술한 제1 회전축(①)과 동일한 회전축에 배열되고, 피니언 기어(160)는 제1 회전축(①)으로 형성된 수직 라인에 배치되기는 하지만, 전술한 제1 회전축(①)과 동일한 회전축에 배열되지는 않고, 제1 회전축(①)과 평행한 축에 배열된다.

피에조 세라믹(190)으로부터 발생된 회전 구동력은 로터(180)에 전달되고, 로터(180)는 피에조 세라믹(190)으로부터 전달받은 회전 구동력을 캐리어(170)에 전달한다.

캐리어(170)는 로터(180)에 대해 수직한 상측에 위치하며, 이러한 위치 구조에서 로터(180)로부터 회전 구동력을 손실을 최소화하여 전달받기 위한 구성을 갖추는 것이 바람직하다.

이를 위해, 캐리어(170)는 캐리어 플레이트(173), 제1 돌출부(171), 제2 돌출부(172), 제3 돌출부(175) 및 피니언 샤프트(174)를 포함할 수 있다.

캐리어 플레이트(173)는 평형 구조이며, 로터(180)로부터 전달된 회전 구동력에 의해 회전하는 구성이기 때문에 원형의 플레이트로 갖춰질 수 있다.

이러한 캐리어 플레이트(173)의 배면에는 적어도 하나의 제1 돌출부(171)가 하방으로 돌출되고, 돌출된 제1 돌출부(171)가 로터(180)의 외주연을 가압하여 로터(180)에 체결될 수 있으며, 더 나아가 캐리어 플레이트(173)의 배면으로부터 돌출되어 로터(180)의 상면 외측까지 도달되는 적어도 하나의 제2 돌출부(172)가 더 포함되는 것도 가능하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 돌출부(171) 및 제2 돌출부(172)는 캐리어 플레이트(173)의 배면 외측에 교대로 배치될 수 있다.

캐리어 플레이터(173)의 상면에는 적어도 하나의 피니언 샤프트(174)가 상방에 구비되며, 도 5에 도시된 바와 같이 피니언 샤프트(174)는 캐리어 플레이트(173)의 상면에 2개가 구비되나, 캐리어 플레이트(173)의 상면에 구비되는 피니언 샤프트(174)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 캐리어 플레이터(173)의 상면에는 적어도 하나의 피니언 샤프트(174)와 결합되기 위한 적어도 하나의 삽입홀(177)이 구비될 수 있다. 즉, 캐리어 플레이터(173)의 상면에 구비된 적어도 하나의 삽입홀(177)에 피니언 샤프트(174)가 결합됨에 따라, 캐리어 플레이터(173)는 피니언 샤프트(174)를 상면에 갖춰서 피니언 기어(160)와 추가로 결합될 수 있다.

한편, 캐리어 플레이터(173)는 전술된 바와 같이 피니언 샤프트(174)와 분리된 구조가 아닌, 피니언 샤프트(174)와 일체형으로 구비되는 것도 가능하다.

도 7을 참조하면, 캐리어(170)는 피에조 세라믹(190) 및 로터(180)에 수직축상에 위치하고, 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력을 직접 전달받는 로터(180)의 외주연에 체결되는 구조이다. 또한, 캐리어(170)가 로터(180)의 수직 상측에 위치하는 지점에서 로터(180)에 체결되어 로터(180)의 회전 구동력을 용이하게 전달받을 수 있도록 하기 위한 별도 구조로서, 전술한 제1 돌출부(171), 제2 돌출부(172) 및 제3 돌출부를 포함하는 것이다.

로터(180)에 캐리어(170)를 체결할 때, 계층별로 층을 올리듯이 로터(180)에 캐리어(170)를 올려 스냅 핏(171)이 로터(180)의 외주연에 바로 체결될 수 있는 구조여서, 별도의 조임 구성 등을 전혀 갖출 필요 없이 캐리어(170)를 로터(180)에 체결할 수 있다. 또한, 캐리어(170)의 상측으로도 피니언 기어(160), 링 기어(150) 및 플랩 구동 기어(120) 등이 장착됨에 따라 이들의 하중으로 인해 스냅 핏(171)으로 로터(180)외 체결 중인 캐리어(170)의 이탈을 차단할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 스냅 핏 체결 형상인 제1 돌출부(171)는 미리 정해진 탄성 강도 이상의 탄성 재질로 구비되고, 제1 돌출부(171)의 끝단부는 후크 결합 구조로 구비될 수 있다. 이에, 캐리어(170)가 로터(180)의 수직 상단으로부터 내려져 결합될 때, 캐리어(170)의 제1 돌출부(171) 끝단부가 로터(180)의 외측부에 미끄러지면서 외측 방향으로 탄성 이격된 후, 로터(180)의 외주연이 스냅 핏(171)의 끝단부 내측에 안착됨과 동시에 상기 탄성 이격된 정도가 줄어들면서 로터(180)의 외주연을 가압한다.

한편, 피에조 세라믹(190)은 이미 위에서 설명되었으나, 도 9에 도시된 바와 같이 피에조 세라믹(190)의 판부에는 바람개비 모양의 전극이 형성된다. 이러한 바람개비 모양의 전극에 전압이 가해져 피에조 세라믹(190)의 판부에 전계가 형성될 때, 전극의 형상에 따라 전계의 방향이 전해지기 때문에 피에조 세라믹(190)은 회전형 비틀림의 진동을 발생시켜 결국 회전한다.

피니언 샤프트(174)는 피니언 기어(160)의 중심에 형성된 피니언 관통홀을 관통한다. 이에 따라, 피니언 기어(160)는 피니언 샤프트(174)를 기준으로 회전한다.

피니언 기어(160)는 피니언 샤프트(174) 상에 설치된다. 도 5에 도시된 바와 같이 피니언 기어(160)는 2개가 구비된다. 즉, 피니언 기어(160)는 피니언 샤프트(174)의 개수와 대응되는 개수로 구비되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

피니언 기어(160)는 외주연에 형성된 복수의 톱니들이 형성된 구성이다. 피니언 기어(160)의 외주연에 형성된 복수의 톱니들은 후술할 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 형성된 복수의 톱니들과 치합된다.

또한, 피니언 기어(160)는 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 회전하기도 한다. 즉, 피니언 기어(160)는 링 기어(150)의 회전축을 기준으로 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 회전할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 피니언 기어(160)는 피니언 기어(160)의 일측과 대응되어 링 기어(150)의 내주연(151)과 치합되는 제1 피니언 기어(161), 및 피니언 기어(160)의 타측과 대응되어 플랩 구동 기어(120)의 내주연과 치합되는 제2 피니언 기어(162)를 포함한다. 즉, 제1 피니언 기어(161) 및 제2 피니언 기어(162)는 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력이 전달될 때, 전달된 회전 구동력에 따라 함께 회전된다.

제1 피니언 기어(161)의 외주연에 형성된 기어 톱니 수는 제2 피니언 기어(162)의 외주연에 형성된 기어 톱니 수보다 많다. 이에 따라, 피에조 세라믹(190)의 회전 구동력에 의해 회전하는 플랩 구동 기어(120)의 출력 토크를 증가시킬 수 있다. 따라서, 높은 토크 사향을 요구하는 구동 플랩(200)의 성능을 충족시키는 것이 가능하다.

예를 들면, 제1 피니언 기어(161)의 기어 톱니 수가 제2 피니언 기어(162)의 기어 톱니 수보다 2배인 경우, 플랩 구동 기어(120)의 출력 회전수는 반으로 저감되고 출력 토크는 2배로 증가시킬 수 있다. 이는 하나의 예시에 불과하며 제품에 따라 제1 피니언 기어(161)의 기어 톱니 수와 제2 피니언 기어(162)의 기어 톱니 수는 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 구성에서도 알 수 있듯이, 캐리어(170), 피니언 기어(160), 링 기어(150) 및 플랩 구동 기어(120)는 차동 유성기어 셋이며, 피에저 세라믹의 회전 구동력이 로터(180)를 거쳐 캐리어(170)에 1단 동력으로 제공되고, 캐리어(170)의 회전 구동력은 제1 피니언 기어(161) 및 링 기어(150)의 맞물림 회전으로서 2단 동력으로 전환되며, 전환된 2단 동력은 제2 피니언 기어(162) 및 플랩 구동 기어(120)의 맞물림 회전으로서 3단 동력으로 재전환될 수 있다.

즉, 제1 피니언 기어(161)의 기어 톱니 수는 상기 2단 동력에서 상기 3단 동력으로 재전환되는 기어 비 비율에 반비례하여 제2 피니언 기어(162)의 기어 톱니 수 보다 많게 구비될 수 있다.

링 기어(150)는 캐리어(170)에 수직한 상측에 위치하며, 대략 원형의 링 형상으로 구성된다. 링 기어(150)는 내주연(151)을 따라 형성된 복수의 톱니들이 구성되고, 이에 따라 링 기어(150)의 내주연(151)은 피니언 기어(160)와 치합된다. 더 구체적으로는, 링 기어(150)는 도 12에 도시된 바와 같이 제1 피니언 기어(161)와 치합된다.

플랩 구동 기어(120)는 피니언 기어(160)와 치합된다. 이에, 플랩 구동 기어(120)는 피니언 기어(160)에 의해 회전하거나 피니언 기어(160)를 회전시킬 수 있다. 더 구체적으로, 도 13에 도시된 바와 같이 플랩 구동 기어(120)는 제2 피니언 기어(162)와 치합된다.

플랩 구동 기어(120)는 구동 플랩(200)과 연결된다. 플랩 구동 기어(120)는 피니언 기어(160)의 회전에 따라 회전할 때, 구동 플랩(200)을 회전시킨다. 또한, 후술한 바와 같이, 플랩 구동 기어(120)는 사용자의 외력에 의해 구동 플랩(200)을 회전할 때, 피니언 기어(160)를 회전시킨다.

도 6에 도시된 바와 같이, 플랩 구동 기어(120)는 하측 구성이 링 기어(150) 형상으로 갖춰질 수 있으며, 링 기어(150) 형상의 내주연(151)을 따라 복수의 톱니들이 구성된다.

즉, 피니언 기어(160)는 링 기어(150)와 플랩 구동 기어(120) 사이에 위치되어 링 기어(150)와 플랩 구동 기어(120)와 치합될 수 있다.

플랩 구동 기어(120)는 내측에 위치된 피니언 기어(160)와 치합된다. 이에 따라, 플랩 구동 기어(120)는 피니언 기어(160)가 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 회전하는 경우, 피니언 기어(160)에의해 회전하게 된다.

플랩 연결부는 플랩 구동 기어(120)와 구동 플랩(200)을 연결하는 역할을 한다. 이에 따라, 플랩 연결부는 구동 플랩(200)의 일단부가 삽입되는 삽입홈(121)을 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 플랩 구동 기어(120)의 외측에 제1 휠 기어가 구비된다. 제1 휠 기어는 후술할 제1 회전 감지부(140)의 제2 휠 기어(141)와 치합된다. 이로 인해, 제1 휠 기어(123)와 제2 휠 기어(141)는 제1 센서 로터(142)에 회전력을 전달할 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 회전 감지부(140)는 구동 플랩(200)의 회전 각도 등을 감지하는 역할을 한다. 제1 회전 감지부(140)는 제1 센서 로터(142), 제2 휠 기어(141) 및 제1 센서 부재(미도시)를 포함할 수 있다.

제1 센서 로터(142)는 제1 센서 로터(142)의 샤프트를 중심으로 회전하며, 제1 센서 로터(142)의 외측연 중 적어도 일부에는 제1 휠 기어(123)와 치합되는 제2 휠 기어(141)가 구비된다. 이에 따라, 제1 센서 로터(142)는 제2 휠 기어(141)를 통해 플랩 구동 기어(120)의 회전력을 전달받아 회전하게 된다.

제1 센서 부재(미도시)는 제1 센서 로터(142)의 회전 각도를 측정하는 역할을 한다. 제1 센서 부재(미도시)에서 측정한 제1 센서 로터(142)의 회전 각도를 기초로 제어 모듈은 구동 플랩(200)의 회전 각도를 산출한다.

예를 들어, 제1 센서 부재(미도시)는 제1 센서 로터(142)와 연결되어 회전하는 마그넷(190-1)과 마그넷(190-1)의 회전에 따른 자속 변화를 측정하는 홀 센서(미도시)를 포함한다.

이 때, 홀 센서(미도시)는 플랩 구동 기어(120)의 회전에 따라 변경되는 마그넷(190-1)의 극 횟수, 다시 말해 극이 변경되어 감지되는 High Pulse와 Low Pulse의 횟수를 통해 마그넷(190-1)의 자속 변화를 측정한다.

그러므로, 제1 센서 부재(미도시)는 홀 센서(미도시)에서 측정한 마그넷(190-1)의 자속 변화를 감지하여 컨트롤러(미도시)로 입력한다. 이에 따라, 컨트롤러(미도시)는 제1 센서 부재(미도시)로부터 입력된 마그넷(190-1)의 자속 변화 정보를 기초로 마그넷(190-1)의 회전 각도를 산출할 수 있다. 또한, 컨트롤러(미도시)는 산출된 마그넷(190-1)의 회전 각도를 기초로 구동 플랩(200)의 회전 각도를 산출할 수 있다.

링크 부재(300)는 구동 플랩(200)과 구동 플랩(200)과 인접한 종동 플랩(400)을 링크 결합하여 구동 플랩(200)의 회전에 따라 종동 플랩(400)을 회전시키는 역할을 한다.

제2 회전 감지부는 종동 플랩(400)과 연결되어 종동 플랩(400)의 회전 각도 등을 감지하는 역할을 한다. 제2 회전 감지부는 제2 센서 로터(132), 센서 휠 기어(133), 삽입홈(131), 제2 센서 부재(미도시)를 포함한다.

제2 센서 로터(132)는 종동 플랩(400)과 연결되어 종동 플랩(400)의 회전에 따라 회전한다. 제2 센서 로터(132)는 일측에 종동 플랩(400)의 일단부가 삽입되는 삽입홈(131)을 포함한다.

종동 플랩(400)의 일단부는 외주면을 따라 형성된 복수의 홈부를 가지고, 제2 센서 로터(132)의 삽입홈(131)은 내주면을 따라 형성되어 종동 플랩(400)의 홈부들에 삽입되는 복수의 돌출부를 가진다. 다만, 소정의 실시예에서는 양자의 암수 관계는 바뀔 수 있다.

제2 센서 로터(132)의 돌출부들이 종동 플랩(400)의 홈부들 삽입됨에 따라, 제2 센서 로터(132)와 종동 플랩(400)간의 결합이 견고해진다. 이에 따라, 제2 센서 로터(132)는, 종동 플랩(400)의 회전력을 효율적으로 전달받을 수 있다.

제2 센서 부재(미도시)는 제2 센서 로터(132)와 연결되어 회전하는 마그넷(190-1)과 마그넷(190-1)의 자속 변화를 감지하는 센서를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 마그넷(190-1)의 회전 중심에는 센서 웜 기어(190-2)의 회전 샤프트(미부호)가 관통한다. 이에 따라, 센서 웜 기어(190-2)가 회전할 경우, 제2 센서 부재(미도시)의 마그넷(190-1)도 함께 회전하게 된다.

이러한, 제2 센서 부재(미도시)는 제2 센서 로터(132)의 회전 각도를 감지하는 역할을 한다. 제어 모듈(미도시)은 제2 센서 부재(미도시)에서 측정한 제2 센서 로터(132)의 회전 각도를 기초로 종동 플랩(400)의 회전 각도를 산출한다.

예를 들면, 제2 센서 부재(미도시)는 제2 센서 로터(132)와 연결되어 회전하는 마그넷(190-1)과 마그넷(190-1)의 회전에 따른 자속 변화를 감지하는 홀 센서(미도시)를 포함한다.

이 때, 홀 센서(미도시)는 종동 플랩(400)의 회전에 따라 변경되는 마그넷(190-1)의 극의 횟수, 다시 말해 극이 변경되어 감지되는 High Pulse와 Low Pulse의 횟수를 통해 마그넷(190-1)의 자속 변화를 측정한다.

그러므로, 제2 센서 부재(미도시)는 홀 센서(미도시)에서 측정한 마그넷(190-1)의 자속 변화를 감지하여 컨트롤러(미도시)로 입력한다. 이에 따라, 제어 모듈(미도시)은 제2 센서 부재(미도시)로부터 입력된 마그넷(190-1)의 자속 변화 정보를 기초로 마그넷(190-1)의 회전 각도를 산출할 수 있다. 또한, 제어 모듈(미도시)은 산출된 마그넷(190-1)의 회전 각도를 기초로 종동 플랩(400)의 회전 각도를 산출할 수 있다.

이러한, 제어 모듈(미도시)은 제1 센서 부재(미도시)와 제2 센서 부재(미도시)에서 감지된 정보를 기초로 구동 플랩(200) 및/또는 종동 플랩(400)이 공기 흡입구(1)의 개폐 여부를 판단할 수 있다. 또한, 컨트롤러(미도시)는 에어 플랩 개폐 제어가 가능하므로 차량의 주행 상태에 따라 공기의 유입량을 적절히 조절할 수 있다.

뿐만 아니라, 제어 모듈(미도시)은 제1 센서 부재(미도시)와 제2 센서 부재(미도시)에서 감지된 정보를 기초로 피에조 회전형 모터 및/또는 링크 부재(300)의 고장 유무를 판단한다.

전술한 바와 같이, 제어 모듈(미도시)은 제1 센서 부재(미도시)를 통해 구동 플랩(200)의 회전 각도를 산출한다. 또한, 제어 모듈(미도시)은 제2 센서 부재(미도시)를 통해 종동 플랩(400)의 회전 각도를 산출한다.

제어 모듈(미도시)은 산출된 구동 플랩(200)의 회전 각도와 종동 플랩(400)의 회전 각도를 비교하며, 각각의 회전 각도가 상이한 경우, 피에조 회전형 모터 및/또는 링크 부재(300)가 고장 상태라고 판단할 수 있다.

다만, 전술한 고장 유무의 판단 방법은 피에조 회전형 모터 및/또는 링크 부재(300)의 고장 유무를 판단하는 일 실시예에 불과할 뿐이며, 제1 센서 부재(미도시)와 제2 센서 부재(미도시)에서 감지된 정보를 기초로 피에조 회전형 모터 및/링크 부재(300)의 고장유무를 판단하기 위한 방법은 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 도 11을 참조로, 링 기어(150)의 외주연에는 록킹 부재(190-3)가 결합될 수 있다. 록킹 부재(190-3)는 링 기어(150)의 외주연을 가합함에 따라, 링 기어(150)는 록킹 부재(190-3)의 회전 제한력보다 큰 회전력이 제공되지 않으면 회전하지 않는다.

링 기어(150)는 외주연에 록킹 부재(190-3)가 삽입되는 적어도 하나의 그루브(152)가 구성될 수 있다. 그루브(152)는 링 기어(150)의 외주연을 따라 복수 개가 형성될 수 있다.

록킹 부재(190-3)는 링 기어(150)의 외주연을 가압하여 링 기어(150)의 회전을 제한하는 역할을 한다. 록킹 부재(190-3)는 링 기어(150)의 외주연에 형성된 그루브(152)에 삽입되는 블릿(190-3-1)과, 블릿(190-3-1)을 링 기어(150)의 내측 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성 부재(190-3-2)를 포함할 수 있다.

여기서, 탄성 부재(190-3-2)는 판 스프링으로 구비될 수 있으며, 이외 고무, 코일 스프링 등으로 대체하는 것도 가능하다. 다만, 록킹 부재(190-3)는 일부가 링 기어(150)의 그루브(152)에 삽입되고, 링 기어(150)의 내측 방향으로 탄성력을 제공하는 판 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

탄성 부재(190-3-2)의 탄성력은 피에조 회전형 모터에서 제공하는 회전 구동력보다 크게 형성된다. 이에 따라, 블릿(190-3-1)이 탄성 부재(190-3-2)에 의해 링 기어(150)의 그루브(152)에 삽입된 경우, 링 기어(150)는 피에조 회전형 모터에 의해 회전하지 않고 고정된다.

다만, 링 기어(150)에 제공되는 외력이 탄성 부재(190-3-2)의 탄성력보다 클 경우, 블릿(190-3-1)이 그루브(152)를 타고 인접한 다음 그루브(152)로 이동한다. 이에 따라, 링 기어(150)는 회전하게 된다. 또한, 링 기어(150)가 회전으로 인해 블릿(190-3-1)이 인접한 다음 그루브(152)로 이동할 경우, 사용자에게 조작감을 부여할 수 있다.

도 14는 도 2의 액티브 에어 플랩이 구동될 때, 피니언 기어가 회전하는 모습을 나타내는 평면도이고, 도 15는 도 14의 구동 상태에서 액티브 에어 플랩의 전 작동 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 캐리어 플레이트(173)가 반시계 방향으로 회전함에 따라, 캐리어 플레이트(173)에 구비된 한 쌍의 피니언 샤프트(174)도 반시계 방향으로 회전한다.

링 기어(150)가 록킹 부재(190-3)에 의해 회전이 제한된 상태에서 피니언 샤프트(174)가 반시계 방향으로 회전함에 따라, 피니언 샤프트(174) 상에 설치된 피니언 기어(160)는 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 반시계 방향으로 회전하게 된다. 피니언 기어(160)는 캐리어(170)의 회전축을 기준으로 반시계 방향으로 회전된다.

또한, 피니언 기어(160)는 플랩 구동 기어(120)의 내주연에 형성된 복수의 톱니들에 치합된다. 이에 따라, 플랩 구동 기어(120)는 피니언 기어(160)가 링 기어(150)의 내주연(151)을 따라 반시계 방향으로 회전함으로써, 반시계 방향으로 회전하게 된다.

플랩 구동 기어(120)가 반시계 방향으로 회전함에 따라, 플랩 구동 기어(120)와 일체로 형성된 플랩 연결부도 반시계 방향으로 회전하게 된다. 또한, 플랩 연결부가 반시계 방향으로 회전함으로써, 플랩 연결부의 삽입홈(121)에 삽입된 구동 플랩(200)도 반시계 방향으로 회전하게 된다.

또한, 플랩 연결부가 반시계 방향으로 회전함에 따라, 플랩 연결부의 외주연에 구비된 제1 휠 기어도 반시계 방향으로 회전하게 된다. 제1 휠 기어가 반시계 방향으로 회전함으로써, 제1 휠 기어와 치합된 제2 휠 기어(141)는 시계 방향으로 회전하며, 제2 휠 기어(141)와 일체로 형성된 제2 센서 로터(132)도 시계 방향으로 회전하게 된다. 이에, 제1 센서 부재는 제1 센서 로터(142)의 회전 각도를 감지하여 제어 모듈로 전달하고, 제어 모듈은 제1 센서 로터(142)의 회전 각도를 기초로 구동 플랩(200), 플랩 구동 기어(120)의 회전 각도를 산출할 수 있다.

구동 플랩(200)이 반 시계 방향으로 회전함에 따라, 링크 부재(300)를 통해 구동 플랩(200)과 연결된 종동 플랩(400)도 반 시계 방향으로 회전한다.

종동 플랩(400)이 반 시계 방향으로 회전함에 따라, 종동 플랩(400)의 일단부가 삽입되는 삽입홈(131)을 갖는 제2 센서 로터(132)도 반 시계 방향으로 회전한다.

제2 센서 로터(132)가 반 시계 방향으로 회전함에 따라, 제2 센서 로터(132)의 외측면에 구비되는 센서 휠 기어(133)도 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 센서 휠 기어(133)와 치합된 센서 웜 기어(190-2)는 시계 방향으로 회전하게 된다.

센서 웜 기어(190-2)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 센서 웜 기어(190-2)의 회전 샤프트(미부호) 상에 설치된 마그넷(190-1)도 시계 방향으로 회전하게 된다.

마그넷(190-1)이 시계 방향으로 회전함에 따라, 마그넷(190-1)의 자속이 변화된다. 이에 따라, 제2 센서 부재의 홀 센서는 마그넷(190-1)의 자속 변화를 감지하여 컨트롤러(미도시)로 전달하고, 컨트롤러(미도시)는 감지된 마그넷(190-1)의 자속 변화를 기초로 마그넷(190-1)의 회전 각도, 제2 센서 로터(132)의 회전 각도, 종동 플랩(400)의 회전 각도 등을 산출한다.

컨트롤러(미도시)는 산출된 종동 플랩(400)의 회전 각도, 산출된 구동 플랩(200)의 회전 각도 등을 통해 구동 모터를 제어하여 공기 흡입구(1)의 개폐 정도를 제어할 수 있다.

도 16은 도 2의 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)가 장착된 에어 플랩을 사용자가 외력으로 움직이는 모습을 나타내는 도면이고, 도 17은 도 16의 사용자 외력이 작용되는 상태에서 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)의 전 작동 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)의 피에조 세라믹(190)의 구동이 정지된 상태에서, 사용자의 외력에 의해 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)가 작동하는 과정을 설명한다.

먼저, 사용자가 구동 플랩(200) 및/또는 종동 플랩(400)을 시계 방향으로 회전시킬 경우, 구동 플랩(200)의 일단부가 삽입되는 플랩 연결부도 시계 방향으로 회전한다. 플랩 연결부가 시계 방향으로 회전할 경우, 플랩 구동 기어(120)도 시계 방향으로 회전한다.

플랩 구동 기어(120)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 플랩 구동 기어(120)의 내주면에 형성된 기어이와 치합된 피니언 기어(160)의 제2 피니언 기어(162)는 회전하게 된다. 하지만, 링 기어(150)가 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)의 셀프락 기능에 의해 회전할 수 없는 상태에 있기 때문에, 피니언 기어(160)는 피니언 샤프트(174)를 중심으로 시계 방향으로 회전하게 된다.

피니언 기어(160)의 피니언 샤프트(174)를 중심으로한 회전력이 록킹 부재(190-3)의 회전 제한력보다 클 경우, 링 기어(150)는 시계 방향으로 회전하게 된다. 사용자의 외력에 의한 피니언 기어(160)의 회전력이 록킹 부재(190-3)의 탄성 부재(190-3-2)의 탄성력보다 클 경우, 링 기어(150)은 시계 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 링 기어(150)의 그루브(152)에 삽입된 블릿(190-3-1)은 그루브(152)로부터 이탈하게 된다.

이에 따라, 피에조 회전형 모터가 고장이거나 구동을 하지 않는 경우, 에어 플랩은 셀프 락 기능에 의해 공기 흡입구(1)를 통한 소정의 풍력 또는 소정의 외력에 의해 에어 플랩이 회전되지 않도록 한다.

하지만, 사용자가 록킹 부재(190-3)의 회전 제한력보다 큰 외력을 구동 플랩(200) 등을 통해 액티브 에어 플랩 액츄에이터(100)에 공급할 경우, 수동으로 에어 플랩을 회전시켜 공기 흡입구(1)를 개방 또는 폐쇄할 수 있다.

또한, 플랩 연결부가 시계 방향으로 회전함에 따라, 플랩 연결부의 외측면에 구비된 제1 휠 기어도 시계 방향으로 회전한다. 제1 휠 기어가 시계 방향으로 회전함에 따라, 제1 휠 기어와 치합된 제2 휠 기어(141)는 반 시계 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 제1 센서 로터(180)(142)는 반 시계 방향으로 회전하고, 제1 센서 부재는 제1 센서 로터(180)(142)의 회전 각도를 감지하여 컨트롤러로 전달할 수 있다.

또한, 구동 플랩(200) 및/또는 종동 플랩(400)이 시계 방향으로 회전함에 따라, 제2 센서 로터(180)(132)도 시계 방향으로 회전하게 된다. 제2 센서 로터(180)(132)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 제2 센서 로터(180)(132)의 외측면에 구비된 센서 휠 기어(133)도 시계 방향으로 회전한다.

센서 휠 기어(133)가 시계 방향으로 회전함에 따라, 센서 휠 기어(133)와 치합된 센서 웜 기어(190-2)도 시계 방향으로 회전하게 된다.

이에 따라, 센서 웜 기어(190-2)와 동일한 회전축을 공유하는 마그넷(190-1)도 시계 방향으로 회전한다. 마그넷(190-1)이 시계 방향으로 회전함에 따라, 마그넷(190-1)의 자속이 변화되고, 마그넷(190-1)과 인접하게 배치된 홀 센서는 마그넷(190-1)의 자속 변화를 감지하여 컨트롤러(미도시)로 전달한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

또한, 본 발명은 피에조 회전용 모터가 적용된 액티브 에어 플랩을제공하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

1: 공기 흡입구 100: 액티브 에어 플랩 액츄에이터
110: 하우징 120: 플랩 구동 기어
121: 삽입홈 122: 플랩 연결부
123: 제1 휠 기어 130: 제2 회전 감지부
131: 삽입홈 132: 제2 센서 로터
133: 센서 휠 기어 140: 제1 회전 감지부
141: 제2 휠 기어 142: 제1 센서 로터
150: 링 기어 151: 내주연 톱니
152: 그루브 160: 피니언 기어
161: 제1 피니언 기어 162: 제2 피니언 기어
170: 캐리어 171: 제1 돌출부
172: 제2 돌출부 173: 캐리어 플레이트
174: 피니언 샤프트 175: 제3 돌출부
176: 캐리어 샤프트 177: 삽입홀
180: 로터 190: 피에조 세라믹
190-1: 마그넷 190-2: 센서 웜 기어
190-3: 록킹 부재 190-3-1: 블릿
190-3-2: 탄성 부재 200: 구동 플랩
300: 링크 부재 400: 종동 플랩

Claims (11)

1. 외부 공기가 유입되는 양을 조절하는 구동 플랩을 회전시키는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터에서,
   피에조 세라믹;
   상기 피에조 세라믹의 주위에 배치되고, 상기 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달하는 로터; 및
   상기 로터로부터 피에조 세라믹의 회전 구동력을 전달받아 상기 구동 플랩을 회전시키는 기어 어셈블리를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기어 어셈블리는 상기 피에조 세라믹 및 상기 로터에 인접되어 배치되는 캐리어를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
3. 제2 항에 있어서
   상기 캐리어는,
   캐리어 플레이트; 및
   상기 로터와 스냅 핏 체결되는 제1 돌출부를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 캐리어 플레이트로부터 하방 돌출되어 상기 로터를 지지하는 제2 돌출부; 및
   상기 캐리어 플레이트로부터 하방 돌출되어 상기 로터의 회전 방향에 위치된 후, 상기 로터가 회전될 때 상기 로터의 회전 구동력을 전달받는 제3 돌출부를 더 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 로터는 적어도 두 개로 구분되며,
   상기 제3 돌출부도 적어도 두 개로 구분되어, 적어도 두 개의 로터 사이에 배치되는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
6. 제3 항에 있어서,
   상기 캐리어 플레이트는,
   상기 로터와 결합되는 반대면에 적어도 하나의 기어 어셈블리와 결합되는 적어도 하나의 피니언 샤프트를 구비하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 기어 어셈블리는,
   상기 피니언 샤프트에 끼워져 결합되는 적어도 하나의 피니언 기어;
   상기 피니언 기어의 일측과 내주연이 치합되는 링 기어; 및
   상기 피니언 기어의 타측과 내주연이 치합되고, 상기 구동 플랩과 연결되어 상기 피에조 세라믹의 회전 구동력에 기초한 상기 피니언 기어의 회전에 따라 상기 구동 플랩을 회전시키는 플랩 구동 기어를 더 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 피니언 기어는,
   상기 피니언 기어의 일측과 대응되어 상기 링 기어의 내주연과 치합되는 제1 피니언 기어; 및
   상기 피니언 기어의 타측과 대응되어 상기 플랩 구동 기어의 내주연과 치합되는 제2 피니언 기어를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 피에조 세라믹의 회전 구동력이 상기 로터를 거쳐 상기 캐리어에 1단 동력으로 제공되고, 상기 캐리어의 회전 구동력은 상기 제1 피니언 기어 및 상기 링 기어의 맞물림 회전으로서 2단 동력으로 전환되며, 전환된 2단 동력은 상기 제2 피니언 기어 및 상기 플랩 구동 기어의 맞물림 회전으로서 3단 동력으로 재전환되는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 피니언 기어의 기어 톱니 수는 상기 2단 동력에서 상기 3단 동력으로 재전환되는 기어 비 비율에 대응하여 상기 제2 피니언 기어의 기어 톱니 수 보다 많은 것을 특징으로 하는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
11. 제3 항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 로터보다 스냅 핏 체결 폭 이상으로 직경이 더 크게 구비되는 차량용 액티브 에어 플랩 장치의 액츄에이터.
    

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