KR101920042B1

KR101920042B1 - 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치

Info

Publication number: KR101920042B1
Application number: KR1020170164532A
Authority: KR
Inventors: 김형하; 최정순; 강인철; 이진석
Original assignee: 계양전기 주식회사
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2018-11-20

Abstract

본 발명은 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 설치공간이 형성된 하우징(10)과, 상기 설치공간에 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단(30)과, 상기 설치공간에 동력수단(30)과 평행하게 설치되고 상기 동력수단(30)으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단(60)과, 상기 동력수단(30)의 회전자축(45)의 회전을 감속하여 상기 동작수단(60)의 연동축(65)에 전달하는 감속수단(G)과, 상기 연동축(65)의 한쪽 끝에 연결되어 상기 연동축(65)의 축방향 유격을 조절하고 상기 연동축(65)에 가해지는 외력을 지지하며 상기 하우징(10)에 인서트사출을 통해 결합되는 금속재질의 인서트부시(91)를 갖는 조절수단(90)을 포함하여 구성된다. 본 발명에서 엑츄에이터장치의 하우징(10) 내부에는 금속재질의 인서트부시(91)가 인서트사출을 통해 결합되고, 세트스크류(95)는 하우징(10)이 아니라 이렇게 인서트사출된 인서트부시(91)에 체결된다.

Description

인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치{Actuator apparatus with insert bush}

본 발명은 엑츄에이터장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향칼럼의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터에 부시가 인서트사출을 통해 일체로 장착된 엑츄에이터장치에 관한 것이다.

자동차의 안전성을 향상시키고 운전자의 조작 편의성을 위해서 자동차에는 다양한 장치가 설치되는데, 그 중에서 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞/뒤 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.

근래에 들어서 소득의 증대와 생활 수준의 향상에 따라 자동차의 개념이 변화하면서 기존의 단순한 운송 시스템에서 이제는 하나의 생활공간으로 자리 잡아가고 있다. 또한, 자동차에서 보내는 시간이 늘어나면서 좀 더 편안하고 안락한 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이에 힘입어 각종 장치의 고급화가 급속히 진행되고 있다. 이런 추세의 하나로 운전자가 용이하게 조향휠을 잡고 편안하게 운전을 할 수 있도록 운전자에 대한 조향휠의 상대 위치를 조정하는 구동 모터를 이용한 틸트 및 텔레스코프 조향장치의 장착이 점차 확대되고 있다.

여기에서, 구동 모터를 이용한 틸트 및 텔레스코프 조향장치(Motor Driven Steering Column System)는 승용차에 사용되는 조향휠의 위치를 모터의 구동력에 의해서 조정하는 것을 의미하며, 이런 조향장치의 위치 조정에는 틸트 조작과 텔레스코프 조작이 포함된다.

먼저, 틸트 조작은 운전석에 착석하는 운전자의 자세에 맞게 조향휠의 고정각도를 조정하는 것이고, 텔레스코프 조작은 운전자의 체형에 맞게 조향 컬럼의 길이를 길게 늘이거나 짧게 하여 조향휠과 운전자 사이의 거리를 조절하는 것이다.

이러한 틸트 및 텔레스코프 조작을 위한 장치에는 모터를 포함한 엑츄에이터가 사용된다. 엑츄에이터에는 별도의 기어박스가 결합되어 감속기능을 할 수도 있는데, 이를 통해 강한 토크가 발생되고 부드러운 조작이 가능하다.

이러한 엑츄에이터의 내부에는 회전축을 지지하고 축의 유격을 줄이기 위한 세트스크류가 사용된다. 세트스크류는 회전축의 한쪽 끝을 지지하는 것인데, 세트스크류는 축방향으로 가해지는 외력을 견디는 역할도 해야 한다. 예를 들어 엑츄에이터가 조향장치에 조립된 상태에서 조향장치에 강한 외력이 가해지면, 이러한 외력은 엑츄에이터의 회전축을 통해 세트스크류에 전달되기 때문이다.

그런데 종래에는 세트스크류가 사출물인 하우징에 체결되었기 때문에 세트스크류와 하우징 사이의 결합부위에 가해지는 큰 외력을 견디기 어려운 문제가 있었다. 예를 들어 세트스크류에 큰 힘이 가해지면 세트스크류를 고정하고 있던 하우징의 체결부위가 손상되면서 세트스크류가 분해되고, 이에 따라 엑츄에이터의 회전축 부분이 빠져나올 수도 있는 것이다.

대한민국 등록특허 제10-1379613호 대한민국 등록특허 제10-1419987호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엑츄에이터장치의 회전축을 지지하는 세트스크류가 금속재질의 인서트 부시에 조립되도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인서트 부시를 하우징에 인서트사출하여 조립성을 개선하고 체결력을 높이는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 설치공간이 형성된 하우징과, 상기 설치공간에 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단과, 상기 설치공간에 동력수단과 평행하게 설치되고 상기 동력수단으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단과, 상기 동력수단의 회전자축의 회전을 감속하여 상기 동작수단의 연동축에 전달하는 감속수단과, 상기 연동축의 한쪽 끝에 연결되어 상기 연동축의 축방향 유격을 조절하고 상기 연동축에 가해지는 외력을 지지하며 상기 하우징에 인서트사출을 통해 결합되는 금속재질의 인서트부시를 갖는 조절수단을 포함하여 구성된다.

상기 조절수단은 상기 연동축의 끝 부분에 인접한 상기 하우징 내부에 인서트사출을 통해 결합되는 인서트부시와, 상기 인서트부시에 나사체결되되 인서트부시에 나사체결되는 정도에 따라 상기 연동축과의 거리가 조절되는 세트스크류를 포함한다.

상기 인서트부시는 상기 하우징에 인서트사출되어 고정되는 고정부와, 상기 고정부를 관통하고 상기 세트스크류와 나사체결되는 나사산부를 포함한다.

상기 고정부는 원판형상이고 상기 하우징의 내측을 향한 베이스와, 상기 하우징의 바깥을 향하도록 상기 베이스에서 돌출되고 상기 베이스 보다 작은 직경을 가지며 다각형상으로 형성된 돌출부를 포함한다.

상기 인서트부시는 상기 하우징의 내부에 인서트사출되어 상기 인서트부시의 나사산부만 노출되고 나머지 부분은 하우징의 내측에 위치하여 노출되지 않는다.

상기 세트스크류의 외면에는 지지편이 결합되고, 상기 지지편은 상기 연동축의 끝 부분에 결합된 스틸볼과 밀착하여 지지한다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서 엑츄에이터장치의 하우징 내부에는 금속재질의 인서트부시가 인서트사출을 통해 결합되고, 세트스크류는 하우징이 아니라 이렇게 인서트사출된 인서트부시에 체결된다. 따라서 세트스크류와 엑츄에이터장치 사이의 체결력이 높아져 압축강도가 증가함에 따라 보다 큰 외력에도 견딜 수 있으며, 이를 통해 엑츄에이터장치의 안정성과 내구성이 향상되는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서 인서트부시는 인서트사출을 통해 조립되므로 별도의 조립공정이 불필요하고, 인서트부시와 세트스크류의 조립은 금속사이의 나사체결이기 때문에 큰 토크를 발생시키는 공구를 이용하더라도 손상의 우려가 없어 조립성이 개선되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 의한 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치의 일실시례가 적용된 틸트조작장치의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명을 구성하는 모터축과 감속수단 사이의 연결구조를 보인 사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 조절수단의 구성을 분해하여 보인 분해사시도.
도 4는 도 1의 I-I'선에 대한 단면도.
도 5는 도 4에서 세트스크류를 제거한 상태의 모습을 보인 단면도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치(이하 '엑츄에이터장치'라고 한다)는 조향장치의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터로 사용될 수 있다. 이하에서는 이 중에서 조향장치의 틸트 동작을 위한 엑츄에이터를 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 엑츄에이터장치는 조향장치의 틸트 동작, 즉 조향장치의 고정각도를 조정하는 것을 의미하는데, 아래에서 설명될 연동축(65)이 회전되면 출력너트(80)가 직선이동하면서 힌지(도시되지 않음)를 회전시키고 최종적으로 조향장치를 회전시킨다. 결과적으로 본 발명에 의한 엑츄에이터장치는 출력너트(80)의 직선이동을 가능하게 한다.

본 발명의 구조를 보면, 크게 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 감속수단(G)으로 나눌 수 있다. 이는 각 구성의 기능별로 나눈 것으로, 구성요소 별로 정확하게 구분되는 것은 아니다. 예를 들어 감속수단(G) 중 일부는 동력수단(30) 및 동작수단(60)과 공유될 수 있다. 이들 사이의 연동을 간략하게 보면, 도 1에서 보듯이 동력수단(30)의 동작은 화살표① 방향으로 이루어지고, 이와 직교한 방향으로 감속수단(G)의 회전이 화살표② 방향으로 이루어지며, 감속수단(G)을 거친 동력은 동작수단(60)에 전달되어 동작수단(60)이 화살표③ 방향으로 회전되게 한다. 마지막으로 출력너트(80)는 화살표 ④방향(도 1참조)으로 직선이동된다.

본 발명의 외관 및 골격은 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)은 동력수단(30) 및 동작수단(60) 사이에 위치하며, 내부에는 감속수단(G)이 있다. 동력수단(30)의 적어도 일부와 동작수단(60)의 적어도 일부는 상기 하우징(10) 내부에 설치된다. 즉, 본 발명에서는 하우징(10)이 크게 하우징본체(21)와 하우징커버(11)로 구성되되, 이들이 결합된 하나의 하우징(10) 내부에 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 감속수단(G)을 모두 설치할 수 있게 구성된다. 상기 하우징(10)은 가벼운 재질의 플라스틱 사출물로 만들어질 수도 있으나, 다이캐스팅으로 제조될 수도 있다.

하우징본체(21)의 구성을 보면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 하우징본체(21)는 대략 육면체에 가까운 입체형상이고, 여기에 동력수단(30)과 동작수단(60)이 서로 평행하게 연장된다. 아래에서 설명될 바와 같이 동작수단(60)의 연동축(65)은 외부로 드러난 상태지만 동력수단(30)의 회전자축(45)은 외부로 드러나지 않은 상태이다. 상기 하우징본체(21)와 하우징커버(11)를 서로 분리하면 내부에 설치공간이 노출되고, 설치공간에는 연동축(65), 회전자축(45)을 비롯해 아래에서 설명될 감속수단(G)이 설치된다.

상기 하우징(10)의 한쪽에는 설치브라켓(25)이 있다. 상기 설치브라켓(25)은 상기 하우징본체(21)에서 한쪽으로 돌출된 부분으로, 본 발명의 엑츄에이터가 특정위치에 고정될 수 있도록 하는 것이다. 이를 위해 설치브라켓(25)에는 브라켓공(도면부호 미부여)이 형성된다. 브라켓공에는 별도의 부쉬가 끼워질 수도 있다. 상기 설치브라켓(25)에는 설치관통홀(H, 도 4참조)이 있는데, 상기 설치관통홀(H)을 통해서 아래에서 설명될 조절수단(90)이 하우징(10)의 설치공간에 설치될 수 있다.

다음으로 동력수단(30)을 설명한다. 상기 동력수단(30)은 상기 하우징(10)의 좌우 방향으로 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 역할을 한다. 상기 동력수단(30)은 크게 요크조립체, 아마추어조립체 및 브러쉬카드조립체로 구성된다.

상기 요크조립체를 구성하는 요크케이스(31)의 안쪽에는 회전자축(45), 영구자석 및 브러쉬카드조립체 등이 있다. 브러쉬카드조립체는 메인전원부(51)를 통해 외부에서 인가된 전류를 아마추어조립체의 로터에 전달하는 것으로서, 브러쉬가 정류자에 접촉하도록 구성된다. 이와 같은 동력수단(30)의 조립이 완료된 상태에서 회전자축(45) 상의 정류자가 브러쉬와 접촉상태를 유지하면, 그 접촉면은 회전자축(45)의 외단 및 베어링(미도시)에 동시에 인접한 영역에 위치한다. 그리고 상기 메인전원부(51)는 일종의 커넥터로 볼 수 있다.

상기 아마추어조립체의 회전자축(45)에는 구동기어(48)가 구비된다. 상기 구동기어(48)는 종동기어(68)와 함께 감속수단(G)에 맞물리는 것으로, 본 실시례에서 상기 종동기어(68)는 감속수단(G)의 제1감속기어(108)와 맞물린다. 상기 구동기어(48)는 회전자축(45)과 함께 회전하다가 제1감속기어(108)에 맞물려 회전하면서 감속이 이루어지도록 한다. 본 실시례에서 상기 구동기어(48)는 웜이고, 이에 맞물리는 제1감속기어(108)는 웜기어다. 상기 구동기어(48)도 감속수단(G)의 일부로 볼 수 있다.

상기 동력수단(30)의 회전자축(45)의 앞부분 중 일부는 상기 하우징(10)의 설치공간에 수납된다. 보다 정확하게는 상기 회전자축(45)의 앞 부분 중 일부는 하우징(10)의 내부에 위치하고, 가장 돌출된 부분은 감속수단(G)에 연결된다. 보다 정확하게는 회전자축(45)의 앞부분이 감속수단(G)의 제1감속기어(108)와 맞물린다.

다음으로 동작수단(60)을 살펴보면, 상기 동작수단(60)은 상기 동력수단(30)의 회전력을 전달받아 회전하면서 회전운동을 출력너트(80)의 직선운동으로 변환하는 역할을 한다. 상기 동작수단(60)은 상기 하우징(10)에 상기 동력수단(30)과 평행한 방향으로 설치된다.

상기 동작수단(60)은 상기 회전자축(45)의 회전에 연동하여 회전되되 상기 회전자축(45)과 평행한 방향의 회전축을 갖고 적어도 그 일부가 상기 하우징(10)의 설치공간 내부에 위치하는 연동축(65)을 갖는다. 결과적으로 상기 연동축(65)은 상기 회전자축(45)과 평행한 회전축을 갖는다. 상기 연동축(65)은 적어도 일부가 상기 하우징(10)의 내부에 위치하는데, 보다 정확하게는 설치공간에 개구된 한 쪽을 통해 삽입되어 그 끝 부분 일부가 설치관통홀(H) 쪽으로 연장된다.

상기 동작수단(60)의 연동축(65)의 앞부분 중 일부는 상기 하우징(10)의 설치공간에 수납되어, 가장 돌출된 부분이 감속수단(G)의 제1감속기어(108)와 맞물린다. 결과적으로, 감속수단(G)은 동력수단(30)과 동작수단(60)이 연결되고, 감속수단(G)을 거치면서 감속이 이루어진다.

이와 같이, 본 발명에서 상기 회전자축(45)과 연동축(65)은 모두 하나의 하우징(10) 내부에 위치하게 된다. 따라서 회전자축(45)과 연동축(65)은 두 개의 분리된 하우징(10)으로 구성되거나, 별도의 기어박스를 갖는 엑츄에이터에 비해 축유격이 작게 형성될 수 있고, 동작신뢰성을 높일 수 있다. 즉, 별개물인 기어박스를 모터 및 연동축(65)에 조립할 필요가 없어 조립성이 개선될 뿐 아니라, 조립과정에서 발생되는 축간 틀어짐이 방지되는 효과가 있다.

상기 연동축(65)에는 종동기어(68)가 있다. 상기 종동기어(68)는 연동축(65)에 결합하여 함께 회전되는 것으로, 감속수단(G)의 제2감속기어(118)와 맞물린다. 상기 종동기어(68)는 감속수단(G)의 제2감속기어(118)에 연동하여 연동축(65)의 회전방향을 회전자축(45)의 회전방향과 평행하게 만드는 것이다. 이를 위해, 본 실시례에서 상기 종동기어(68)는 웜기어고, 상기 제2감속기어(118)는 웜기어에 맞물리는 웜으로 구성된다. 상기 구동기어(48)와 종동기어(68)는 감속수단(G)의 일부를 구성하는 것으로 볼 수도 있다.

상기 연동축(65)에는 출력너트(80)가 결합된다. 상기 출력너트(80)는 상기 연동축(65)을 따라 직선이동하면서 조향장치의 틸트기능을 수행한다. 도시되지는 않았지만 상기 출력너트(80)의 안쪽에는 상기 연동축(65)의 리드스크류에 대응하는 너트스크류가 있다. 상기 리드스크류와 너트스크류가 맞물려 회전하면서 출력너트(80)가 연동축(65)을 따라 직선이동한다. 출력너트(80)는 외부브라켓에 연결되기 때문에 연동축(65)을 따라 회전하지 않고 직선이동할 수 있다. 참고로 연동축(65) 자체를 리드스크류로 볼 수도 있다.

도 3 내지 도 5에는 조절수단(90)의 구성이 도시되어 있다. 상기 하우징(10)의 설치공간에는 조절수단(90)이 있다. 상기 조절수단(90)은 상기 연동축(65)의 축유격을 방지하고, 연동축(65)의 한쪽 끝을 지지해서 연동축(65)에 가해지는 외력을 견디는 역할을 한다. 이를 위해 조절수단(90)은 다수개의 부품으로 구성되는데, 이중에서 인서트부시(91)는 아래에서 설명될 바와 같이 하우징(10)에 인서트사출되는 금속재질로 만들어진다.

먼저 연동축(65)의 끝 부분을 보면, 상기 연동축(65)에는 삽입홈(65')이 있고, 삽입홈(65')에는 스틸볼(66)이 끼워진다. 스틸볼(66)은 연동축(65)이 원활하게 회전되도록 함과 동시에 연동축(65)이 조절수단(90)에 맞물리게 하는 부분으로 볼 수 있다. 회전은 마모를 수반하기 때문에 상기 스틸볼(66)은 금속재질로 만들어지는 것이 바람직하다. 스틸볼(66)도 조절수단(90)의 일부로 볼 수도 있다.

상기 스틸볼(66)은 조절수단(90)에 접한다. 상기 조절수단(90)은 크게 인서트부시(91)와 세트스크류(95)로 나눌 수 있는데, 인서트부시(91)는 상기 연동축(65)의 끝 부분에 인접한 상기 하우징(10) 내부에 인서트사출을 통해 결합되는 금속재질부품이다. 상기 인서트부시(91)에는 세트스크류(95)가 나사체결될 수 있고, 결과적으로 세트스크류(95)가 하우징(10)에 직접 체결되지 않고 인서트부시(91)를 매개로 해서 체결되는 것이다. 이를 통해 합성수지재질인 하우징(10)과 금속재질의 세트스크류(95)가 체결되는 과정에서 하우징(10)이 손상되는 것을 방지하고, 보다 큰 외력에 견딜 수 있게 하여 안정성과 내구성을 높이게 된다.

상기 인서트부시(91)의 구성을 보면, 상기 인서트부시(91)는 상기 하우징(10)에 인서트사출되어 고정되는 고정부(91)와, 상기 고정부(91)를 관통하고 상기 세트스크류(95)와 나사체결되는 나사산부(92)로 나눌 수 있다. 상기 고정부(91)는 하우징(10)에 인서트사출되는 부분으로, 외부로 드러나지 않는 부분이다. 즉, 상기 인서트부시(91)는 상기 하우징(10)의 내부에 인서트사출되어 상기 인서트부시(91)의 나사산부(92)만 노출되고 나머지 부분은 하우징(10)의 내측에 위치하여 노출되지 않는 것이다. 인서트부시(91)가 인서트되는 부분을 최대한 많이 확보하여 견고한 결합을 가능하게 할 수 있고, 또한 세트스크류(95) 및 인서트부시(91)에 가해지는 축방향 외력 및 원주방향 외력을 보다 잘 분산시킬 수 있다.

도 3을 보면, 상기 고정부(91)는 원판형상이고 상기 하우징(10)의 내측을 향한 베이스(91b)와, 상기 하우징(10)의 바깥을 향하도록 상기 베이스(91b)에서 돌출되는 돌출부(91a)로 나눌 수 있다. 상기 베이스(91b)는 직경이 큰 원판형태이므로 축방향의 외력을 보다 잘 흡수해서 하우징(10)으로 분산시킬 수 있다.

그리고 돌출부(91a)는 상기 베이스(91b) 보다 작은 직경을 갖는 부분인데, 다각형상으로 형성된다. 상기 돌출부(91a)는 다각형상으로 구성되어 인서트부시(91)의 인서트사출과정에서 인서트부시(91)가 임의로 회전되는 것을 방지하는 역할을 한다. 본 실시례에서는 상기 돌출부(91a)가 대략 육각너트형태지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없고 다양한 다각형태를 가질 수 있다.

상기 세트스크류(95)는 상기 인서트부시(91)에 나사체결되는 것으로, 연동축(65)의 한 쪽 끝 부분을 지지해서 실질적으로 연동축(65)의 축방향 유격을 줄이는 역할을 한다. 즉, 상기 세트스크류(95)가 상기 인서트부시(91)에 나사체결되는 정도에 따라 상기 연동축(65)과의 거리가 조절되면서 축방향 유격을 조절할 수 있는 것이다. 이를 위해 세트스크류(95)의 외면에는 나사부(96)가 있고, 바깥쪽 방향에는 공구를 이용해 조일 수 있도록 공구홈(97)이 있다.

상기 세트스크류(95)와 상기 스틸볼(66) 사이에는 지지편(93)이 위치하는데, 상기 지지편(93)은 상기 세트스크류(95)의 외면에 결합되어 상기 연동축(65)의 끝 부분에 결합된 스틸볼(66)과 밀착된다. 상기 지지편(93)은 외면이 평면구조를 갖는 것으로, 상기 세트스크류(95) 보다 내구성이 높은 견고한 금속재질로 만들어질 수 있다. 예를 들어 상기 지지편(93)은 SK5와 같이 열처리된 고탄소강으로 만들어진 후에 상기 세트스크류(95)에 코킹될 수 있다. 상기 지지편(93)은 상기 세트스크류(95)와 별개물로 만들어짐에 따라 강도가 높을 뿐 아니라 보다 균일하게 평평한 외면을 제공할 수 있다.

다음으로 감속수단(G)을 설명하면, 상기 감속수단(G)은 동력수단(30)에 의한 회전속도를 줄이고 동시에 동력의 크기를 높이기 위한 것으로, 하우징본체(21)의 설치공간에 상하방향(도 1기준)으로 설치된다. 상기 감속수단(G)은 다수개의 기어를 포함하여 상기 동력수단(30)의 구동을 감속시켜 상기 동작수단(60)에 전달한다.

도 2에서 보듯이, 상기 감속수단(G)은 상기 하우징본체(21)의 설치공간에 설치되는 감속축(100)을 기준으로, 그 하부와 상부에 각각 제1감속기어(108) 및 제2감속기어(118)가 설치된다. 제1감속기어(108)는 상기 감속축(100)에 설치되어 상기 동력수단(30)의 회전자축(45)에 설치된 구동기어(48)와 맞물려 회전하는 것으로, 구동기어(48)는 웜이고 제1감속기어(108)는 웜기어다. 이에 따라 상기 구동기어(48)-제1감속기어(108) 사이에는 감속이 이루어진다. 여기서 웜인 구동기어(48)와 웜기어인 제1감속기어(108)의 기어비에 따라 감속비가 결정된다.

제2감속기어(118)는 상기 제1감속기어(108)와 높이를 달리하여 상기 감속축(100)에 설치되는 것이고, 상기 동작수단(60)의 연동축(65)에 구비된 종동기어(68)와 맞물려 회전한다. 여기서 제2감속기어(118)는 웜이고 종동기어(68)는 웜기어다. 따라서 상기 제2감속기어(118)-종동기어(68) 사이에서 다시 한번 감속이 이루어진다. 여기서 웜인 제2감속기어(118)와 웜기어인 종동기어(68)의 기어비에 따라 감속비가 결정된다.

결과적으로 본 발명을 구성하는 감속수단(G)을 통해서 감속이 이루어지는데, 상기 구동기어(48)-제1감속기어(108)와 제2감속기어(118)-종동기어(68) 사이에서 각각 감속이 이루어지는 2단감속구조를 갖는다. 따라서 연동축(65)은 큰 토크를 가질 수 있고, 이는 출력너트(80)의 부드럽고 원활한 동작을 가능하게 한다.

상기 감속수단(G)의 하단과 상단에는 각각 회전베이스플레이트(101,102)가 있다. 이들은 감속수단(G)의 감속축(100) 하단과 상단을 회전가능하게 지지하는 역할을 하는데, 상기 하우징(10)의 설치공간 상단과 하단에 각각 삽입된다.

이와 같이 본 발명에서는 하나의 하우징(10)에 동력수단(30), 동작수단(60) 및 감속수단(G)이 모두 설치되고, 동작수단(60)에는 조절수단(90)이 적용되어, 연동축(65)의 유격이 방지된다. 이를 통해서 축간 정렬이 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 이를 통해 성능향상과 소음저하를 유도할 수 있다.

다음으로 본 발명에 의한 엑츄에이터가 동작되는 과정을 살펴보기로 한다.

동작에 따른 엑츄에이터의 기능을 보면, 출력너트(80)가 이동함에 따라 출력너트(80)에 결합된 브라켓(힌지)이 회전하면서 조향장치의 고정각을 변경한다. 상기 출력너트(80)의 직선이동은 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 이들 사이에 구비된 감속수단(G)에 의해 자연스럽게 이루어질 수 있다.

먼저 동력수단(30)이 작동한다. 상기 브러쉬카드조립체에 메인전원부(51)를 통해 외부에서 전류가 안가되면, 아마추어조립체의 로터에 전달되고 회잔자축이 회전된다. 이에 따라 상기 회전자축(45)에 연결된 구동기어(48)인 웜도 함께 회전된다. 상기 구동기어(48)는 하우징(10)의 내부에서 회전하면서 감속수단(G)과 연동한다. 보다 정확하게는 구동기어(48)는 감속수단(G)의 제1감속기어(108)와 맞물려 감속축(100)을 회전하게 한다. 이 과정에서 1차감속이 이루어진다.

감속축(100)이 회전하면, 감속축(100)의 제2감속기어(118)와 맞물린 종동기어(68)가 회전한다. 이 과정에서 2차감속이 이루어진다. 따라서 본 발명에서는 감속수단(G)에 의해 총 2단감속이 발생하게 된다.

감속수단(G)은 감속기능과 함께 두 번의 방향전환을 가져와 회전자축(45)의 회전방향과 연동축(65)의 회전방향을 평행하게 변환함과 동시에, 회전속도를 줄여 감속기능을 하게 된다. 물론 이 과정에서 토크가 증가하여 조향장치의 틸트각을 원활하게 회전시킬 수 있다. 그리고, 두 번의 방향전환을 통해서 동작수단(60)이 동력수단(30)과 평행하게 구성될 수 있어 엑츄에이터의 전체 크기를 소형화할 수 있다.

상기 종동기어(68)가 회전되면 동작수단(60)이 작동한다. 상기 동작수단(60)은 실제로 조향칼럼을 동작시키는 부분으로, 회전운동을 직선운동으로 변환시킨다. 보다 정확하게는 상기 연동축(65)이 회전되면 그에 따라 출력너트(80)가 연동축(65)을 따라 직선이동하고, 그 과정에서 출력너트(80)가 브라켓(힌지)을 회전시켜 조향칼럼을 조정하는 것이다.

이때, 상기 연동축(65)은 조절수단(90)에 의해 축방향 유격을 줄일 수 있고, 축방향외력에 대한 내구성이 높아진다. 조절수단(90)을 구성하는 인서트부시(91)는 상기 하우징(10)의 내부에 인서트사출되어 상기 인서트부시(91)의 나사산부(92)만 노출되고 나머지 부분은 하우징(10)의 내측에 위치하여 인서트되는 부분을 최대한 많이 확보함으로써 견고한 결합을 가능하게 할 수 있고, 또한 세트스크류(95) 및 인서트부시(91)에 가해지는 축방향 외력 및 원주방향 외력을 보다 잘 분산시킬 수 있다.

특히, 인서트부시(91)에는 세트스크류(95)가 나사체결되므로 세트스크류(95)가 하우징(10)에 직접 체결되지 않고 인서트부시(91)를 매개로 해서 체결되며, 이를 통해 합성수지재질인 하우징(10)과 금속재질의 세트스크류(95)가 체결되는 과정에서 하우징(10)이 손상되는 것을 방지하고, 보다 큰 외력에 견딜 수 있게 하여 안정성과 내구성을 높이게 된다.

한편, 본 발명에 의한 엑츄에이터는 조향칼럼의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 구성에 모두 동일하게 적용될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 엑츄에이터가 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터로 사용될 수도 있는 것이다. 여기에는 출력너트(80)를 대신하여 텔레스코프너트가 적용된다. 텔레스코프너트 역시 상기 연동축(65)을 따라 직선이동하면서 조향장치의 전후 방향 이동을 가능하게 한다. 이와 같이 본 발명에 의한 엑츄에이터는 공용화가 가능하다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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.

10: 하우징 11: 하우징커버
21: 하우징본체 30: 동력수단
45: 회전자축 51: 메인전원부
60: 동작수단 65: 연동축
80: 출력너트 90: 조절수단
91: 인서트부시 93: 지지편
95: 세트스크류 100: 감속축
108: 제1감속기어 118: 제2감속기어
G: 감속수단

Claims

내부에 설치공간이 형성된 하우징과,
상기 설치공간에 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단과,
상기 설치공간에 동력수단과 평행하게 설치되고 상기 동력수단으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단과,
상기 동력수단의 회전자축의 회전을 감속하여 상기 동작수단의 연동축에 전달하는 감속수단과,
상기 연동축의 한쪽 끝에 연결되어 상기 연동축의 축방향 유격을 조절하고 상기 연동축에 가해지는 외력을 지지하며 상기 하우징에 인서트사출을 통해 결합되는 금속재질의 인서트부시를 갖는 조절수단을 포함하여 구성되는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.
제 1 항에 있어서, 상기 조절수단은
상기 연동축의 끝 부분에 인접한 상기 하우징 내부에 인서트사출을 통해 결합되는 인서트부시와,
상기 인서트부시에 나사체결되되 인서트부시에 나사체결되는 정도에 따라 상기 연동축과의 거리가 조절되는 세트스크류를 포함하는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 인서트부시는
상기 하우징에 인서트사출되어 고정되는 고정부와,
상기 고정부를 관통하고 세트스크류와 나사체결되는 나사산부를 포함하는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.
제 3 항에 있어서, 상기 고정부는
원판형상이고 상기 하우징의 내측을 향한 베이스와,
상기 하우징의 바깥을 향하도록 상기 베이스에서 돌출되고 상기 베이스 보다 작은 직경을 가지며 다각형상으로 형성된 돌출부를 포함하는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.
제 4 항에 있어서, 상기 인서트부시는 상기 하우징의 내부에 인서트사출되어 상기 인서트부시의 나사산부만 노출되고 나머지 부분은 하우징의 내측에 위치하여 노출되지 않는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.
제 5 항에 있어서, 상기 세트스크류의 외면에는 지지편이 결합되고, 상기 지지편은 상기 연동축의 끝 부분에 결합된 스틸볼과 밀착하여 지지하는 인서트부시를 갖는 엑츄에이터장치.