KR101959801B1

KR101959801B1 - 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치

Info

Publication number: KR101959801B1
Application number: KR1020170095250A
Authority: KR
Inventors: 신동협; 박미란; 황철현
Original assignee: 에스엘 주식회사
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-03-20
Also published as: KR20190012386A

Abstract

차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치는, 차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부와, 상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함한다.
이러한 구동 컨트롤러는 상기 차량의 시동시 또는 상기 차량의 주행중에 상기 에어 플랩부를 초기위치로 복귀시키고, 상기 복귀 동작을 포함한 일회 이상의 사이클로 개폐 동작을 수행하도록 상기 액츄에이터를 제어함으로써 초기화 프로세스를 수행하는 초기화부와, 상기 초기화 프로세스 수행 중에 상기 에어 플랩부의 동작 오류가 발생되었는지 여부 및 상기 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함한다.

Description

차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치{Apparatus for driving active air flaps of a vehicle}

본 발명은 차량용 AAF(Active Air Flap)의 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 에어 플랩부 또는 액츄에이터에서 발생하는 고장을 효율적으로 판단하고 조치하는 AAF 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량 전면부의 프론트 그릴에는 엔진룸 내에 설치된 라디에이터의 전방에 외기를 도입하는 그릴 개구부가 설치되고 이것에 의해 라디에이터의 냉각수를 냉각함으로써 엔진의 과열을 방지한다. 그러나, 엔진룸 내에 도입되는 공기의 저항에 의해 특히 고속 주행시에 연비 효율을 저하시키는 문제가 있고, 동계 환경이나 연속적인 고속 주행시에는 엔진을 과냉각할 우려가 있다.

따라서, 라디에이터 그릴을 개폐할 수 있도록 하고 차속 및 엔진 냉각수의 온도에 따라 엔진룸 내로의 공기의 도입을 차단할 수 있도록 기술이 제안되었다. 주지하는 바와 같이, 자동차 등의 차량에서는 차량 전면에 마련되어 있는 프론트 범퍼나 프론트 그릴 등에 형성되어 있는 공기 흡입구에서 주행에 의해 발생하는 차속풍(냉각풍)을 도입하고 도입한 차속풍을 엔진 룸의 전부에 배치되어 있는 라디에이터나 공기조절용 콘덴서 등의 열교환기로 유도하고 이것들을 냉각한다.

그런데 주행 시에 발생하는 차속풍을 열교환기를 거쳐 엔진 룸으로 유도하면, 그것이 엔진룸 내에 난류를 발생시켜 공기 저항이 되어 연비 악화를 초래하게 된다. 따라서 열교환기를 통과시키는 차속풍은 필요 최소한으로 유지할 필요가 있다. 열교환기를 통과시키는 차속풍을 제어하는 기술로서 프론트 그릴과 열교환기 사이에, 에어 플랩(에어 셔터)을 개재하고 이러한 에어 플랩을 차속 및 냉각수온 등에 따라 개폐 동작시켜 차속풍의 통풍량을 제어하는, 소위 액티브 에어 플랩(Active Air Flap; AAF) 기술이 알려져 있다.

이러한 액티브 에어 플랩 기술을 이용하면, 겨울철에 엔진이 차가울 때는 에어 플랩을 완전히 폐쇄하고, 열교환기를 통과하는 차속풍을 제한하며 엔진룸 내 분위기의 온도 저하를 억제함으로써 엔진, 오일 팬이나 압축기 등으로부터의 열 손실을 방지할 수 있다. 또한 에어 플랩을 완전히 폐쇄함으로써, 엔진 룸에 도입되는 차속풍이 제한됨으로써 엔진룸 내에서의 난류 발생이 억제되어 공기 저항이 감소되고 연비를 향상시킬 수 있다.

반면에, 여름철 등 차속풍 온도가 높고 엔진 온도가 비교적 높을 때는 에어 플랩을 개방하여 엔진룸 내에 차속풍을 적극적으로 유입하여, 열교환기를 냉각함과 동시에, 엔진, 오일 팬이나 압축기 등을 냉각하여 과열로 인한 피해를 방지할 수 있다. 그런데, 에어 플랩은 차체 전부에 설치되어 있기 때문에, 주행 중에는 상기 에어 플랩에 이물질이 개재되어 동작 불량이 발생하기 쉽다. 그리고 에어 플랩이 닫힌 상태로 동작 불량이 발생하면 엔진룸 내가 정상적으로 냉각되기 어려워져, 고온 상태가 계속되어 과열로 인한 피해를 받기 쉽다. 따라서, 에어 플랩의 동작 불량을 효율적으로 조기에 검지하고 대응 조치를 마련할 필요가 있다.

그러나, 에어 플랩의 동작 불량은 단순히 에어 플랩에 이물질이 개재되는 경우에만 발생하는 것은 아니고, 에어 플랩의 구조물 자체의 파손이나, 에어 플랩을 구동하는 액츄에이터의 고장 등 다양한 원인에 기인할 수 있다.

따라서, 차량의 주행전 또는 주행중에 AAF 시스템에 고장이 발생하였는지, 그 고장의 종류가 어떤 것인지를 감지하고, 감지된 결과에 따라 적절한 대응 조치를 취함으로써 AAF 시스템 동작 오류로 인한 전술한 바와 같은 문제를 예방하거나 제거할 필요가 있다.

일본특허공개공보 2017-061266호 (2017년 3월 30일 공개)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다양한 요인에 의해 발생하는 AAF의 고장을 신속히 감지하고 초기화를 통해 상기 고장을 처리하는, 차량용 AAF의 구동 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 다양한 요인에 의해 발생하는 AAF의 고장의 종류를 정확히 판단하고 판단된 고장의 종류에 따라 적응적으로 대응하는 차량용 AAF의 구동 장치를 제공하고자 하는 것이다.

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

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치는, 차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부; 상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서, 상기 구동 컨트롤러는 상기 차량의 시동시 또는 상기 차량의 주행중에 상기 에어 플랩부를 초기위치로 복귀시키고, 상기 복귀 동작을 포함한 일회 이상의 사이클로 개폐 동작을 수행하도록 상기 액츄에이터를 제어함으로써 초기화 프로세스를 수행하는 초기화부; 및 상기 초기화 프로세스 수행 중에 상기 에어 플랩부의 동작 오류가 발생되었는지 여부 및 상기 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함한다.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치는, 차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부; 상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및 상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서, 상기 구동 컨트롤러는 상기 액츄에이터에 구비된 스텝 모터에 스톨 전류가 발생하였는지를 감지하는 전류 감지부; 및 상기 스톨 전류가 발생하였을 때 상기 에어 플랩부가 위치하는 스톨 위치가 속하는 각도 범위에 따라 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함을 포함한다.

본 발명에 따른 차량용 AAF의 구동 장치에 의하면, 차량의 시동시 또는 주행시에 AAF의 오류를 신속히 진단하여 필요한 대응 조치를 신속하게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 AAF의 구동 장치에 의하면, AAF의 오류를 신속히 진단하고 조치할 수 있기 때문에 AAF 오작동으로 인한 엔진룸의 과열 또는 과냉각을 사전에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 에어 플랩 및 이를 제어하기 위한 액츄에이터가 장착되는 차량의 정면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에어 플랩부(30) 및 액츄에이터(10)가 프론트 그릴(1)의 후면에 장착된 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 액츄에이터(10)가 하우징(51)에 의해 수용된 구조를 보여주는 사시도이다.
도 4는 에어 플랩(30)이 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 스토퍼에 의해 제한된 각도 내에서 회동될 수 있음을 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(10)의 사시도이다.
도 6은 도 5의 액츄에이터(10)에서 상부 케이스(12)를 제거하고 상측으로부터 바라 본 평면도이다.
도 7은 도 6의 액츄에이터(10)에서 회로 기판(16)을 추가로 제거한 평면도이다.
도 8은 액츄에이터(10)에서 케이스(13)를 제거한 사시도이다.
도 9는 전기 모터(15), 회로 기판(16) 및 접촉 부재(18)를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(10)의 조립 구조 및 순서를 보여주는 분해 사시도이다.
도 11은 액츄에이터(10)를 제어하여 에어 플랩부(30)의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러(60)를 도시한 블록도이다.
도 12는 제어부(61)의 세부 구성을 보다 상세하 도시한 블록도이다.
도 13a 내지 도 13c는 플랩 스토퍼 각도 및 액츄에이터 스토퍼 각도와, 에어 플랩부(30)가 실제 회동하는 범위와의 관계를 보여주는 도면이다.
도 14는 차량 시동시에 제어부(61)에 의해 수행되는 초기화 프로세스의 로직을 보여주는 흐름도이다.
도 15는 차량 주행중에 이물질 등에 의한 오동작 검출시 제어부(61)에 의해 수행되는 초기화 프로세스의 로직을 보여주는 흐름도이다.
도 16은 에어 플랩부(30)의 유효 회동 각도의 범위를 보여주는 도면이다.
도 17은 초기화부(612)에 의해 수행되는 시동시 또는 주행중의 초기화 과정을 보다 자세히 나타낸 시퀀스도이다.
도 18a 및 도 18b는 도 17의 초기화 과정의 제1 사이클에서 이물질이 감지된 경우에 처리 과정을 보여주는 시퀀스도이다.
도 19a 및 도 19b는 도 17의 초기화 과정의 제2 사이클에서 이물질이 감지된 경우에 처리 과정을 보여주는 시퀀스도이다.

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.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 에어 플랩 및 이를 제어하기 위한 액츄에이터가 장착되는 차량의 정면을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터는 차량의 전방에 위치한 프론트 그릴(1)에 배치된 에어 플랩들을 회동시켜 프론트 그릴(1)을 개폐할 수 있다. 차량의 주행중에 상기 액츄에이터가 에어 플랩들을 회동시켜 프론트 그릴(1)을 폐쇄하면, 프론트 그릴(1)을 통해 차량 내로 외부 공기가 흡입되지 않는다. 따라서 공기 저항계수가 작아져 공기 저항이 감소하고, 차량의 연비를 향상시키는 효과가 있다.

반면에 프론트 그릴(1)을 폐쇄한 상태로 차량을 주행하면, 엔진 냉각수온 및 엔진룸 내부에 장착된 주요 부품의 온도가 상승하게 된다. 따라서 엔진 룸 등의 과열 등을 방지하기 위해 엔진 룸 내부의 온도가 특정 임계값 이상으로 상승할 경우, 액츄에이터가 에어 플랩들을 회동시켜 프론트 그릴(1)을 개방한다. 프론트 그릴(1)이 개방되어 이를 통해 차량 내로 외부 공기가 흡입되면, 상기 외부 공기에 의하여 과열된 엔진 룸 등이 냉각될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 에어 플랩부(30) 및 액츄에이터(10)가 프론트 그릴(1)의 후면에 장착된 구조를 보여주는 사시도이다. 차량용 에어 플랩부(30)는 프론트 그릴(1)에 장착되어 차량 전방의 공기 흡입구(3)를 개폐하기 위한 적어도 하나의 에어 플랩(30a, 30b, 30c)를 포함한다. 에어 플랩(30a, 30b, 30c)은 통상 2~4개 정도의 개별 유닛으로 구성되는 것이 일반적이지만 이에 한하지 않고 이 이상 또는 1개로 구성될 수도 있을 것이다. 본 발명에서는 3개의 에어 플랩(30a, 30b, 30c)이 사용되는 것을 예로 하여 설명한다.

액츄에이터(10)는 에어 플랩부(30) 회동을 위한 출력축(242)을 구비하고, 출력축(242)은 액츄에이터(10) 내부의 동력원으로부터 회전력을 제공받아서 움직인다. 또한, 출력축(242)은 에어 플랩들(30a, 30b, 30c)과 기구적으로 연결된다. 이 때, 단일의 출력축(242)으로도 복수의 에어 플랩들(30a, 30b, 30c)을 구동하기 위해 별도의 기구학적 수단이 필요할 수 있다. 예를 들어, 출력축(242)은 구동 아암(45a)의 회전축과 결합되고, 상기 구동 아암(45a)은 다시 복수의 에어 플랩(30a, 30b, 30c) 중에서 하나의 에어 플랩(30a)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 출력축(242)이 회동할 때, 상기 에어 플랩(30a)도 같이 회동하게 된다.

한편, 구동 아암(45a)은 링크부(40)와 결합되고, 이에 따라 상기 출력축(242)의 회전은 링크부(40)의 선회 움직임(병진 및 회전의 복합 움직임)으로 변환된다. 이 때 링크부(40)에는 종동 아암(45b, 45c)이 함께 결합되어 있어서, 상기 링크부(40)의 선회 움직임은 종동 아암(45b, 45c)의 회전으로 변환되고, 결국 나머지 에어 플랩(30b, 30c)이 상기 에어 플랩(30a)과 동기적으로 회전할 수 있게 한다.

통상 공기 흡입구(3)를 커버하기 위해서는 에어 플랩(30a, 30b, 30c)이 좌우 방향으로 상당히 길게 배치되어야 하는데 이 경우 에어 플랩(30a, 30b, 30c)에 큰 굽힘 하중이 작용하여 상당한 처짐 변위가 발생할 수 있다. 따라서, 에어 플랩(30a, 30b, 30c)은 프론트 그릴(1)의 수직 리브(5)에 형성된 중간 지지부(번호 미도시)에서 지지를 받도록 하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2에서 액츄에이터(10)가 하우징(51)에 의해 수용된 구조를 보여주는 사시도이다. 액츄에이터(10)가 하우징(51)에 의해 수용된 상태에서도 액츄에이터(10)의 전기적 접속이 가능하도록 커넥터 소켓(144)은 하우징(51)을 관통하여 노출되어 있다. 또한, 프론트 그릴(1)의 수직 리브(5) 및 상기 중간 지지부를 덮는 리브 하우징(52)이 더 구비될 수 있다.

에어 플랩(30a, 30b, 30c)의 회전 가능 범위는 기본적으로 출력축(242)의 회전 가능 범위 내로 한정될 것이지만, 과도한 범위의 회전을 제한하기 위해 플랩 스토퍼(미도시 됨)가 구비되는 것이 일반적이다. 이러한 플랩 스토퍼는 적어도 폐쇄 동작에서의 움직임을 제한하는 제1 스토퍼와 개방 동작에서의 움직임을 제한하는 제2 스토퍼로 구성되는 것이 일반적이다.

예를 들면, 상기 제1 스토퍼는 적어도 하나의 에어 플랩(30a, 30b, 30c)의 상단부가 폐쇄 동작시에 맞닿는 치수를 갖는, 프론트 그릴(1)에 형성된 수평 리브(7)일 수 있다. 각각의 에어 플랩(30a, 30b, 30c)이 수평 리브에 맞닿도록 할 수도 있으나, 하나의 에어 플랩(30b)만이 수평 리브(7)에 맞닿아 멈추어지고 나머지 에어 플랩(30a, 30c)은 에어 플랩간에 상하단이 맞닿아 멈추어지게 할 수도 있다. 한편, 상기 제2 스토퍼는 에어 플랩(30a, 30b, 30c)이 개방 동작시 움직임을 제한하도록, 리브 하우징(52)의 표면(53) 상에 돌기 형태로 형성될 수 있다. 이러한 스토퍼들은 이상의 실시예로 한정될 필요없이 에어 플랩(30a, 30b, 30c)의 회전축 등 또 다른 위치에 다양한 구성으로 형성될 수 있음은 물론이다.

도 4는 에어 플랩(30)이 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 스토퍼에 의해 제한된 각도(플랩 스토퍼 각도) 내에서 회동될 수 있음을 보여주는 모식도이다. 상기 제한된 각도는 예를 들어 90°일 수 있으나 이에 한하지는 않는다. 또한, 실제로 에어 플랩(30a, 30b, 30c)의 개폐 동작이 수행될 때의 유효 회동 각도(유효 가동 범위)는 상기 제한된 각도보다 약간 작은 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 제한 각도 전체 내에서 회동할 경우, 스토퍼와의 지속적 접촉으로 인한 구조 파손과 스톨 전류로 인한 전력 소모가 발생하기 때문이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(10)의 사시도이이다. 상기 액츄에이터(10)는 케이스(13) 및 출력축(242)을 포함하고, 케이스(13)은 상부 케이스(12)과 하부 케이스(14)을 포함한다. 이 때, 출력축(242)은 상부 케이스(12)에 형성된 관통홀(121)을 관통하여 외부로 노출되어, 에어 플랩(30a, 30b, 30c) 중 어느 하나의 회전축과 결합될 수 있다. 이 때, 상기 회전축과 결합시 상기 회전축이 헛돌지 않도록 출력축(242)에는 비원형 형상의 회전 방지 노치(243)가 형성될 수 있다.

또한, 액츄에이터(10)의 하부 일측에는 내부의 회로 기판(도 6의 16)과 연결된 커넥터 소켓(144)이 형성되어 있다. 이러한 커넥터 소켓(144)은 미도시된 커넥터와 결합되며, 상기 커넥터에 의해 자동차의 전자 제어 유닛(ECU) 및 액츄에이터(10)가 전기적으로 연결한다. 액츄에이터(10)는 커넥터 소켓(144)에 결합된 상기 커넥터를 통해 내부의 전기 모터(도 6의 15)로 외부 전원 및 제어 신호를 전달할 수도 있고, 출력축(242)으로부터 측정된 회전량을 상기 전자 제어 유닛으로 전달할 수도 있다. 또한, 회로 기판(16)에는 액츄에이터(10)를 제어하여 에어 플랩부(30)의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러(도 11의 60)가 설치될 수 있다. 그러나, 이에 한하지 않고 구동 컨트롤러(60)를 액츄에이터(10)의 케이스(13)의 외부에 별도로 설치할 수도 있음은 물론이다. 이러한 구동 컨트롤러(60)는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU), FPGA 또는 ASIC 등과 같은 하드웨어 구성요소 및/또는 추가적인 소프트웨어 구성요소로 구현될 수 있다.

하부 케이스(14)에는 나사홀을 갖는 적어도 하나 이상의 플랜지(141, 142, 143)가 형성되어 있어, 액츄에이터 하우징(51)에 나사 결합을 통해 고정될 수 있다.

도 6은 도 5의 액츄에이터(10)에서 상부 케이스(12)를 제거하고 상측으로부터 바라 본 평면도이다. 도시된 바와 같이, 하부 케이스(14) 내에는, 공급된 전원을 모터축의 회전으로 변환하는 전기 모터(15), 상기 모터축의 회전을 감속하여 출력축(242)으로 전달하는 기어부(20), 전기 모터(15)의 회전을 제어하는 컨트롤러(미도시 됨)를 포함하는 회로 기판(16), 및 전기 모터(15)와 회포 기판(16)을 전기적으로 연결하는 접촉 부재(18)가 수용되어 있다. 구체적으로, 접촉 부재(18)는 전기 모터(15)와 회로 기판(16)의 접지부(164) 사이에 전기적으로 연결되어 상기 전기 모터에서 발생된 전자파를 상기 접지부(164)로 전달하여 제거한다.

전술한 바와 같이, 출력축(242)은 상기 모터축의 회전에 의해 발생한 구동력을 상기 에어 플랩부(30)에 전달한다. 이를 위해, 출력축(242)은 회로 기판(16)의 중앙 영역에 형성된 반개방 홀(163) 및 상부 케이스(13)의 상면에 형성된 관통홀(121)을 관통하여 에어 플랩부(30)와 결합된다.

또한, 회로 기판(16)의 일측에는 접속 핀(161)이 형성되어 있어서 전술한 커넥터 소켓(144) 내부까지 하부 케이스(14)를 관통하여 연장된다. 그리고, 회로 기판(16)의 다른 일측, 특히 접지부(164)와 인접한 위치에는 전기 모터(15)의 커넥터 핀(156)과 전기적으로 연결될 수 있는 핀 결합부(162)가 구비되어 있다.

회로 기판(16)은 통상의 인쇄 회로 기판(PCB)를 포함하지만 반드시 이에 한하는 것은 아니다. 회로 기판(16)은 전기 모터(15)로부터 전달된 전자파(EMI)를 접지부(164)를 통해 케이스(14) 외부로 배출하거나 별도의 전자파 제거 부품을 통해 제거할 수도 있다.

도 7은 도 6의 액츄에이터(10)에서 회로 기판(16)을 추가로 제거한 평면도이다. 기어부(20)는 전기 모터(15)에 구비된 모터축의 회전을 감속하여 출력축(242)으로 전달하며, 피니언 기어부(22), 중간 기어부(23) 및 회동 기어부(24)를 포함하여 구성될 수 있다. 일반적으로 기어부는 구동 모터로부터 출력단으로 갈수록 감속되는 구조를 가지며, 이러한 감속은 출력단의 파워를 증대시키는 효과를 제공한다. 따라서, 상대적으로 빠른 회전속도를 갖지만 낮은 출력의 모터를 이용해서도 충분한 출력 파워를 얻을 수 있는 것이다.

먼저, 전기 모터(15)의 모터축에는 웜 기어(151)가 형성되어 있다. 피니언 기어부(22)는 웜 기어(151)의 회전을 상기 모터축과 직교하는 축방향으로 변환하도록 상기 웜 기어(151)와 치합된다. 중간 기어부(23)는 피니언 기어부(22)의 회전에 따라 피니언 기어부(22)의 회전축과 평행한 축방향으로 회전하도록 피니언 기어부(22)와 치합된다. 마지막으로, 회동 기어부(24)는 중간 기어부(23)의 회전에 따라 중간 기어부(23)의 회전축과 평행한 축방향으로 회전하도록 중간 기어부(23)와 치합되며 에어 플랩부(30)로 상기 구동력을 전달하는 출력축(242)를 포함한다. 이 때, 회동 기어부(23)는 하부 케이스(14)의 하면에 형성된 2개의 액츄에이터 스토퍼(149a, 149b) 사이에서 한정된 각도 범위(A) 내에서 회동한다. 상기 2개의 액츄에이터 스토퍼(149a, 149b)는 회동 기어부(23)가 상기 한정된 각도 범위(A)를 넘어서 회전할 수 없도록 단차벽 형태로 구성될 수 있다. 이러한 각도 범위(A)는 예를 들어 120°일 수 있으나, 전술한 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도(예: 90°)보다 다소 큰 임의의 각도로 선택될 수 있을 것이다.

도 8은 액츄에이터(10)에서 케이스(13)를 제거한 사시도이다. 전기 모터(15)의 모터축에 형성된 웜 기어(151)의 회전은 피니언 기어부(22)의 입력 기어(221)와 치합되어 있다. 이 때 웜-피니언 결합에 따라 1차 감속이 이루어진다. 피니언 기어부(22)의 출력 기어(222)는 입력 기어(223)와 삽입 핀(223)을 중심으로 일체로 회전하면서, 중간 기어부(23)의 입력 기어(231)와 치합된다. 출력 기어(222)의 잇수가 입력 기어(231)의 잇수보다 적으므로 여기서 2차 감속이 이루어진다.

그리고, 중간 기어부(23)의 출력 기어(232)는 삽입 핀(233)을 중심으로 입력 기어(231)와 일체로 회전하면서, 다시 회동 기어부(24)의 회동 기어(241)와 치합된다. 이 때, 출력 기어(232)의 잇수가 회동 기어(241)의 잇수보다 적으므로 여기서 3차 감속이 이루어진다. 회동 기어(241)는 출력축(242) 및 하부축(244)과 일체로 형성되어 함께 회전한다. 하부축(244)은 하부 케이스(14)에 고정 설치되는 베어링(245)에 삽입되어 회동 기어부(24)가 안정적으로 회동될 수 있게 한다.

결국, 웜 기어(151)의 회전 속도는 3차례에 걸친 기어전달비에 따라 감속되고, 그 출력은 기어전달비만큼 증대된다. 이러한 회전 속도는 단위 시간 동안에는 회전 각도를 의미하므로, 결국 모터축 내지 웜 기어(151)의 전체 회전각도가 a라면, 회동 기어(241) 내지 출력축(242)의 회전각도는 상기 a를 기어전달비 n으로 나눈만큼 감소하게 된다. 예를 들어, 상기 n이 18이라고 할 때, 전기 모터(15)의 모터축이 6바퀴를 회전하면 출력축(242)은 120°만큼 회동하게 된다. 이와 같이, 기어전달비를 크게 하면 출력 파워의 증대와 더불어, 전기 모터(15)의 제어 정밀도를 높이지 않고서도 정밀한 제어가 가능해진다. 다만, 이 때 기어간의 치합에 따른 백래시는 최소화하여야 할 필요가 있다.

도 9는 전기 모터(15), 회로 기판(16) 및 접촉 부재(18)를 도시한 사시도이다. 전술한 바와 같이, 접촉 부재(18)는 전기 모터(15)와 회로 기판(16)의 접지부(164) 사이에 전기적으로 연결되어 전기 모터(15)에서 발생된 전자파를 상기 접지부(164)로 전달하여 제거한다. 이 때, 접지부(164)는 전기 모터(15)의 커넥터 핀(156)이 접속되는 핀 결합부(162)와 인접하여 상기 회로 기판(16) 상에 형성되는 것이 바람직하다.

전기 모터(15)는 일측에 전기 모터(15)의 내부에서 생성된 전자파를 흡수하는 도전성 차폐판(153)을 포함한다. 특히, 상기 차폐판(153)은 상기 전기 모터의 하우징 중에서 상기 모터축이 형성된 전면에 설치되는 것이 바람직하다. 물론, 이에 한하지 않고 차폐판(153, 155)은 전기 모터(15)의 하우징(152) 중에서 상기 모터축이 형성된 전면과 후면에 각각 설치되도록 할 수도 있다.

차폐판(153)에는 접촉 부재(18)와의 접속을 위해 차폐판(153)의 일부가 모터축의 방향으로 절곡되어 형성된 체결단(154)이 형성되어 있다. 구체적으로, 차폐판(153)에 일방향(바람직하게는 수직 방향)으로 절개선(157)을 형성한 후, 절개선(157)으로 나뉘어진 차폐판(153)의 일부를 전측 하방으로 절곡하는 간소한 방법으로 체결단(154)을 생성할 수 있다.

이러한 체결단(154)은 차폐판(153)에 흡수된 전자파를 접촉 부재(18)로 전달하기 위해 접촉 부재와 접속하기 위한 구성인데, 이를 위해 별도의 구조물을 추가하는 것은 공간 효율성이나, 제조 공정 및 비용면에서 비효율적이다. 따라서, 본 발명에 따르면 접촉 부재(18)와의 체결을 가능하게 이미 구비되어 있는 차폐판(153)을 그대로 이용할 수 있다는 장점이 제공된다.

접촉 부재(18)의 고정단(181)은 볼트, 핀, 리벳과 같은 체결구(184)에 의해 상기 체결단(154)에 고정될 수 있지만 이에 한하지 않고. 상기 체결구(184) 없이도 접촉 부재(18)의 고정단(181)이 남땜, 접착, 스냅 핏 결합 등을 통해 직접 체결단(154)에 고정되는 것도 가능하다.

접촉 부재(18)의 구조를 보다 자세히 살펴보면, 접촉 부재(18)는 도전성이 있는 부재로 만들어지며, 체결구(184)가 삽입될 수 있는 관통홀이 형성되고 전기 모터(15)의 체결단(154)과 전기적으로 접촉하는 고정단(181)과, 회로 기판(16)의 접지부(164)와 접촉되는 접촉단(183)과, 고정단(181) 및 접촉단(183) 사이에서 연장되고 벤딩 외력에 대한 복원 탄성력을 갖는 벤딩부(182)로 구성될 수 있다. 벤딩부(182)는 이러한 복원 탄성력을 제공하기 위해 일방향으로 볼록한 곡률 반경(도 9에서는 위로 볼록한 곡률)을 갖는 것이 바람직하나 반드시 이러한 형상에 한하지는 않는다. 고정단(181)과 벤딩부(182)의 경계는 절곡되어 있어서 고정단(181)이 전기 모터(15)의 체결단(154)과 평행하게 접촉할 수 있게 한다.

한편, 접촉 부재(18)의 접촉부(183)는 회로 기판(16)의 접지부(164)와의 접촉을 용이하게 하기 위해 회로 기판(164)을 향하여 절곡 형성된 단차면(185)을 포함한다. 이러한 단차면(185)으로 인해 접촉 부재(18)와 접지부(164) 간의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.

도 9의 실시예에 따르면, 회로 기판(16)에 비해 전기 모터(15)는 하측에 배치되어 있기 때문에 접지부(164)에 비해 체결단(154)의 위치가 상대적으로 낮게 위치한다. 따라서, 이러한 구조를 고려하여 접촉 부재(18)는 회로 기판(16)의 접지부(164)와 접속하는 접촉단(183)의 위치가, 체결단(154)과 접속하는 고정단(181)의 위치보다 높은 쪽에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정단(181)은 체결단(154)과 체결구(184)에 의해 체결되지만 접촉단(183)과 회로 기판(16) 간에는 특별히 체결구가 구비되어 있지 않다. 이는 고정단(181)이 체결단(154)과 체결될 때 벤딩부(182)의 복원 탄성력에 의해 접촉단(183)와 접지부(164) 간의 접촉이 해제되지 않도록 바이어스 힘이 작용하기 때문이다. 즉, 접촉 부재(18)가 회로 기판(16)의 접지부(164) 및 전기 모터(15)의 체결단(154)에 연결된 상태일 때, 접촉 부재(18)가 자유로운 상태일 때보다, 접촉단(183)의 위치와 고정단(181) 위치 간의 높이 차이가 커짐으로써, 상기 벤딩부의 복원 탄성력에 의해 접지부(164)와 접촉단(183) 사이에 상호 반력이 작용한다. 이에 따라 접지부(164)와 접촉단(183) 사이의 접촉이 보장될 수 있는 것이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터(10)의 조립 구조 및 순서를 보여주는 분해 사시도이다. 여기서 액츄에이터(10)의 상부 케이스(12)는 맨 마지막에 하부 케이스(14)와 조립되면 되므로 생략되었다.

먼저, 하부 케이스(14)에 형성된 모터 수용홈(145)에 전기 모터(15)를 배치한다. 그 후, 기어부(20)를 구성하는 피니언 기어부(22), 중간 기어부(23) 및 회동 기어부(244)를 각각 하부 케이스(14)에 형성된 피니언 기어 수용홈(146), 중간 기어부 수용홈(147) 및 회동 기어부 수용홈(148)에 배치한다. 그리고, 피니언 기어부(22) 및 중간 기어부(23)를 관통하는 각각의 삽입 핀(233, 233)을 삽입한다. 이 때 각각의 기어 간의 치합이 유지되게 한다.

다음으로, 회로 기판(16)을 하부 케이스(14)에 체결구(165, 166)을 이용하여 창작한다. 이 때, 회로 기판(16)의 반개방 홀(163)이 회동 기어부(24)의 출력축(242)에 의해 삽입되게 한다. 그 다음, 체결구(184)를 이용하여 접촉 부재(18)의 고정단(181)을 전기 모터(15)의 체결단(154)에 체결한다. 이 때, 접촉 부재(18)의 접촉단(183)이 회로 기판(16)의 접지부(164)와 단단히 접촉하게 한다. 마지막으로, 하부 케이스(14)를 상부 케이스(12)와 결합함으로써 액츄에이터(10)의 조립은 완료된다.

이상 에어 플랩부(30)의 개폐 동작을 능동적으로 제어하는 액츄에이터(10)의 기구적 구성에 대해 상세히 살펴보았다. 그런데, 이러한 액티브 에어 플랩(AAF) 시스템을 구성하는 액츄에이터(10) 및 에어 플랩부(30)는 차량의 시동시 또는 주행중에 고장이 발생할 수 있으며, 이러한 고장은 차량의 엔진룸의 과열이나 과냉각을 유발할 수 있다. 따라서, 이하에서는 AAF 시스템에 오류가 발생한 경우에, 구동 컨트롤러(60)에 의해 이러한 오류의 발생 및 그 종류를 진단하고, 오류를 해소하기 위한 초기화를 수행하는 과정에 대해 설명할 것이다.

기본적으로, 구동 컨트롤러(60)는 전기 모터에 스텝 펄스를 인가하고, 스텝 펄스가 인가된 전기 모터(15)에서 출력 전류값을 측정하여 AAF 시스템에 발생한 오류의 종류를 판단할 수 있다. 이러한 오류의 종류는 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재된 경우, 에어 플랩부(30) 또는 에어 플랩부(30)의 스토퍼가 파손된 경우, 액츄에이터(10) 특히 기어부(20)가 파손된 경우 등을 포함한다.

이러한 오류의 종류는 스텝 펄스 인가와 출력 전류값 측정을 순시적으로 수행하여 에어 플랩부(30)의 현재 위치를 산출하고, 산출된 현재 위치가 어느 범위에 속하는지에 따라 판별될 수 있다.

도 11은 액츄에이터(10)를 제어하여 에어 플랩부(30)의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러(60)를 도시한 블록도이다. 이러한 구동 컨트롤러(60)는 회로 기판(16) 상에 배치되는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU), FPGA 또는 ASIC 등과 같은 하드웨어 구성요소 및/또는 상기 하드웨어 구성요소에 의해 프로세싱되는 소프트웨어 구성요소로 구현될 수 있다.

도시된 바와 같이, 구동 컨트롤러(60)는 제어부(61), 스텝 펄스 생성부(62), 펄스 카운터(63), 메모리(64), ADC(65), 전류 감지부(66) 및 알람부(67)를 포함하여 구성될 수 있다.

스텝 펄스 생성부(62)는 전기 모터(15)를 구동하기 위하여 스텝 펄스를 생성하여 전기 모터(15)에 인가한다. 이러한 스텝 펄스는 그 듀티비에 따라 파워를 조절하는 소위 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 생성될 수 있다.

전기 모터(15)는 바람직하게는 스텝 모터이며, 상기 인가된 스텝 펄스를 전원으로 하여 인가된 스텝 펄스에 비례하는 각도만큼 모터축을 회전시킨다. 예를 들어, 특정 듀티비를 갖는 단위 스텝 펄스가 입력될 때 대응되는 회전 각도가 α라고 하면, m개의 스텝 펄스가 입력되면 모터축이 회전하는 각도는 α*m이다. 물론, 스텝 펄스의 듀티비나 진폭에 따라 상기 α는 상이할 수 있지만, 예를 들어 액츄에이터(10)의 출력축(242)를 플랩 스토퍼 각도인 90°만큼 회전시키는 데에 약 2000 스텝이 사용될 수 있다. 이와 같이 소정 각도에 대응되는 스텝의 갯수는 전술한 바와 같이, 전기 모터(15)의 스텝 해상도와 별도로 기어전달비 n에 의해서도 조절될 수 있다.

펄스 카운터(63)는 스텝 펄스 생성부(62)가 단위 스텝 펄스를 전기 모터(15)에 인가할 때마다 상기 단위 스텝 펄스의 개수를 카운트 하고 메모리(64)에 저장한다. 또한, 메모리(64)는 상기 α (단위 스텝 펄스 입력시 모터축의 회전 각도), n (기어전달비), 플랩 스토퍼 각도, 액츄에이터 스토퍼 각도 등의 파라미터도 미리 장하고 있다가 제어부(61)의 요청에 따라 제공할 수 있다.

한편, 상기 인가된 스텝 펄스에 따라 전기 모터(15)에는 전류(모터 전류)가 흐르게 되는데, 이러한 모터 전류는 아날로그-디지털 컨버터(ADC: 65)를 통해 디지털 값으로 변환되어 전류 감지부(66)에 전달된다.

전류 감지부(66)는 상기 디지털로 변환된 전류 값을 기초로, 출력축(242)의 현재 위치(회전 각도상의 위치)에서 전기 모터(15)에서 스톨(stall) 전류가 발생하는지 여부를 감지한다. 출력축(242)은 에어 플랩부(30)의 회전축과 직결되어 있으므로 출력축(242)의 현재 위치와 에어 플랩부(30)의 현재 위치는 동일하다. 또한, 스톨 전류란 어떠한 이유로 전기 모터(15)의 회전축이 회전하지 못하게 상기 회전축이 꽉 잡혀진 상태에서 전기 모터(15)에 전원을 인가할 때 나타나는 기준치 이상의 모터 전류로서 일종의 과전류이다.

제어부(61)는 스텝 펄스 생성부(62)가 전기 모터(15)에 스텝 펄스를 인가하도록 제어하며, 전류 감지부(66)에 의해 스톨 전류가 발생한, 에어 플랩부(30)의 현재 위치를 산출한다. 즉, 제어부(61)는 스텝 펄스 인가와 펄스 카운트 값 판독을 순시적으로 수행하면서, 상기 스톨 전류가 발생한 에어 플랩부(30)의 현재 위치를 산출하고, 산출된 현재 위치가 어느 범위에 속하는지에 따라 오류의 종류를 감지한다.

구체적으로 도 12를 참조하면, 제어부(61)는 현재 위치 산출부(611), 초기화부(612) 및 오류 감지부(613)를 포함하여 구성될 수 있다.

현재 위치 산출부(611)는 상기 스톨 전류가 발생할 때까지 펄스 카운터(63)에 의해 카운트 된 스텝 펄스의 수를 기초로, 상기 에어 플랩부(30)의 현재 위치를 산출한다. 이를 위해, 현재 위치 산출부(611)는 상기 스텝 펄스 중 하나가 인가될 때 전기 모터(15)에 스톨 전류가 발생하지 않으면 상기 하나의 스텝 펄스에 해당하는 만큼 상기 현재 위치가 변위된 것으로 판단한다.

전술한 바와 같이, 단위 스텝 펄스가 인가될 때 모터축의 회전 각도가 α, 기어전달비가 n, 카운트 된 스텝 펄스의 수가 c라면, 상기 현재 위치는 c*α/n로 산출될 수 있다.

초기화부(612)는 상기 차량의 시동시 또는 상기 차량의 주행중에, 에어 플랩부(30)를 초기위치로 복귀하고 에어 플랩부(30)가 상기 초기위치로부터 일회 이상의 사이클로 개폐 동작을 수행하도록 액츄에이터(10)를 제어하는 초기화 프로세스를 수행한다.

오류 감지부(613)는 상기 초기화 프로세스 수행 중에 에어 플랩부(30)의 동작 오류가 발생되었는지 여부 및 상기 오류의 종류를 감지한다. 오류 감지부(613)는 상기 스톨 전류가 발생하였을 때 에어 플랩부(30)가 위치하는 현재 위치가 속하는 각도 범위에 따라 오류의 종류를 감지할 수 있다.

구체적으로, 오류 감지부(613)는 상기 현재 위치가 에어 플랩부(30)의 플랩 스토퍼 각도의 범위 내에 있을 때 상기 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재된 오류가 발생한 것으로 감지한다. 도 13a를 참조하면, 플랩 스토퍼 각도(θ_a)는 에어 플랩부(30)가 2개의 플랩 스토퍼 사이에서 움직일 수 있는 최대 범위(예: 90°)를 나타낸다. 또한, 액츄에이터 스토퍼 각도란 액츄에이터(10)의 회동 기어부(24)가 2개의 액츄에이터 스토퍼(149a, 149b) 사이에서 움직일 수 있는 최대 범위(예: 120°)를 나타낸다. 따라서, 상기 액츄에이터 스토퍼 각도는 상기 플랩 스토퍼 각도보다 소정의 각도 마진만큼 크다. 또한, 오류 감지부(613)는 초기화부(612)에 의한 상기 초기화 프로세스의 수행중에, 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도 내에서 스톨 전류가 발생하지 않으면 그 초기화 프로세스 과정에서 상기 이물질이 제거된 것으로 감지할 수 있다.

또한, 도 13b와 같이, 상기 현재 위치가 상기 플랩 스토퍼 각도의 범위를 초과하고 액츄에이터(10)의 액츄에이터 스토퍼 각도의 범위(θ_b) 이내에 있을 때, 오류 감지부(613)는 에어 플랩부(30)가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지한다. 현재 위치가 상기 플랩 스토퍼 각도를 초과할 수 없도록 2개의 플랩 스토퍼가 구비되어 있음에도 이와 같이 플랩 스토퍼 각도를 초과하였다면 에어 플랩부(30)나 상기 플랩 스토퍼 중 적어도 하나에 파손이 발생하였다는 것이기 때문이다.

그리고, 도 13c와 같이, 에어 플랩부(30)의 위치가 상기 액츄에이터 스토퍼 각도를 초과할 때에도 전기 모터(15)에 스톨 전류가 발생하지 않으면, 오류 감지부(613)는 액츄에이터(10)가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지한다. 현재 위치가 상기 액츄에이터 스토퍼 각도를 초과할 수 없도록 2개의 액츄에이터 스토퍼(149a, 149b)가 구비되어 있음에도, 이와 같이 액츄에이터 스토퍼 각도를 초과하였다면 액츄에이터(20) 내부에 파손이 발생하였다는 것이기 때문이다. 이러한 액츄에이터(20)의 파손은 주로 기어부(20)에서 발생할 것이지만 반드시 이에 한하는 것은 아니고 액츄에이터(20) 내부의 다른 구성요소의 파손일 수도 있다.

다시, 도 11을 참조하면, 알람부(67)는 제어부(61)에 의해 수행된 상기 초기화 프로세스에 의해서도 상기 동작 오류가 해소되지 않은 경우에 사용자에게 상기 오류의 종류를 통지한다. 이러한 오류 통지는 차량의 인스트루먼트 패널 상에 구비된 디스플레이 또는 차량의 계기판 상의 경고등을 이용하여 이루어질 수 있다.

지금까지 도 11의 구동 컨트롤러(60)에 포함된 각 구성요소들은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능하다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

도 14는 차량 시동시에 제어부(61)에 의해 수행되는 초기화 프로세스의 로직을 보여주는 흐름도이다. 먼저, 차량에 시동이 걸리면(S1), 스텝 펄스 생성부(62)는 제어부(61)의 제어에 따라 단위(하나의) 스텝 펄스를 전기 모터(15)에 인가한다(S2).

이 때, 전류 감지부(66)가 전기 모터(15)에 스톨 전류가 발생하였는지를 판단하고(S3), 스톨 전류가 발생하지 않았다면(S3의 아니오), 제어부(61)는 에어 플랩부(30)의 현재 위치가 액츄에이터 스토퍼 각도 범위를 초과하였는지를 판단한다(S13).

상기 액츄에이터 스토퍼 각도 범위를 초과하지 않았다고 판단되면(S13의 아니오), 다시 S2로 진행하여, 스텝 펄스 생성부(62)는 다시 단위 스텝 펄스를 전기 모터(15)에 인가한다(S2).

상기 S13의 판단 결과, 상기 액츄에이터 스토퍼 각도 범위를 초과하였다고 판단되면(S13의 예), 제어부(61)는 액츄에이터(10)에 파손이 발생된 것으로 판단한다. 이에 따라, 알람부(67)는 사용자에게 액츄에이터에 파손이 발생하였음을 알리는 알람을 제공한다(S15).

한편, S3의 판단 결과, 전류 감지부(66)가 전기 모터(15)에 스톨 전류가 발생한 것으로 감지하면, 제어부(61)는 펄스 카운터(63)에 의해 카운트 되어 메모리(64)에 저장된 스텝 펄스의 수를 체크한다(S4).

상기 S4의 판단 결과, 상기 스텝 펄스의 수에 대응하는 에어 플랩부(30)의 현재 위치가 플랩 스토퍼 각도의 상한 또는 하한에 해당하면(정상 위치 A), 에어 플랩부(30)가 정상적인 플랩 스토퍼 위치에서 정지한 것이다. 따라서, 이 때에는 제어부(61)는 초기화 프로세스가 정상적으로 완료되었다고 판단한다.

상기 S4의 판단 결과, 상기 스텝 펄스의 수에 대응하는 에어 플랩부(30)의 현재 위치가 상기 플랩 스토퍼 각도 범위와 상기 액츄에이터 스토퍼 각도 범위 사이에 위치하면(위치 C), 제어부(61)는 에어 플랩부(30)가 파손된 것으로 판단한다(S11). 다만, 에어 플랩부(30)의 현재 위치가 정상적인 플랩 스토퍼의 범위를 초과하였으나 액츄에이터 스토퍼를 초과한 것은 아니므로 액츄에이터 스토퍼가 파손된 것은 아니다. 이에 따라, 알람부(67)는 사용자에게 에어 플랩부에 파손이 발생하였음을 알리는 알람을 제공한다(S12).

상기 S4의 판단 결과, 상기 스텝 펄스의 수에 대응하는 에어 플랩부(30)의 현재 위치가 플랩 스토퍼 각도의 상한 또는 하한에 미달되어(위치 B) 정상 범위내에 있다면(S7), 제어부(61)는 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재되어 동작을 멈춘 것으로 판단한다(S8). 이 경우에는 제어부(61)는 전기 모터(15)를 역방향으로 구동하여 초기 위치로 이동한다(S9). 이러한 초기 위치도 스톨 전류가 발생되는 위치로서 확인할 수 있다. 이후는 다시 S2로 진행하여 이하의 단계들을 반복하게 된다.

만약, 정해진 횟수의 사이클만큼 에어 플랩부(30)를 개폐하는 동작을 수행하였음에도 제어부(61)가 여전히 이물질이 개재된 것으로 감지하면(S8), 알람부(67)는 사용자에게 에어 플랩부에 이물질이 개재되었음을 알리는 알람을 제공한다(S10).

도 15는 차량 주행중에 이물질 등에 의한 오동작 검출시 제어부(61)에 의해 수행되는 초기화 프로세스의 로직을 보여주는 흐름도이다. 먼저, 차량주행 중에(S18)에는 에어 플랩부(30)를 도 16과 같이 정상적인 유효 회동 각도(θ_d) 내에서 구동한다(S19). 통상적으로, 이러한 유효 회동 각도(θ_d)는 플랩 스토퍼 각도보다는 약간 작도록 설정하는 것이 일반적이다. 정상 작동 중에는 스톨 전류 내지 과전류가 발생하게 할 필요가 없기 때문이다.

이러한 정상적인 에어 플랩부(30)의 동작 중에, 제어부(61)가 오류를 감지하면 주행중에라도 전술한 도 14와 유사한 초기화 프로세스가 진행된다(S22 이하의 단계들). 여기서, S22 내지 S29는 도 14의 S2 내지 S9에 대응되고, S31 내지 S35는 도 14의 S11 내지 S15에 대응된다. 다만, 도 14에서는 단계 S4에서 정상 위치 A라고 판단되면 초기화 성공(S5)으로 종료하였지만, 도 15에서는 초기화 성공(S5) 단계는 존재하지 않으며 각종 알람(S30, S32, S35) 중 어느 하나가 발견될 때까지 프로세스가 진행된다는 점에서 차이가 있다. 이외에는 도 15의 S22 이하의 단계는 S14의 S2 이하의 단계와 마찬가지이므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 17은 초기화부(612)에 의해 수행되는 시동시 또는 주행중의 초기화 과정을 보다 자세히 나타낸 시퀀스도이다. 초기화부(612)는 액츄에이터(10)를 구동함으로써, 에어 플랩부(30)를 현재의 위치로부터 폐쇄 방향으로 구동하여 폐쇄 스토퍼 위치(제1 플랩 스토퍼 위치)까지 복귀시키는 단계(①)와, 에어 플랩부(30)를 상기 폐쇄 스토퍼 위치로부터 개방 방향으로 구동하여 개방 스토퍼 위치(제2 플랩 스토퍼 위치)까지 도달시키는 단계(②)를 포함하는 제1 사이클을 수행한다.

그 후, 초기화부(612)는 에어 플랩부(30)를 다시 상기 폐쇄 방향으로 구동하여 상기 폐쇄 스토퍼 위치까지 복귀시키는 단계(③)와, 에어 플랩부(30)를 다시 상기 개방 방향으로 구동하여 상기 개방 스토퍼 위치까지 도달시키는 단계(④)를 포함하는 제2 사이클을 수행한다.

마지막으로, 초기화부(612)는 액츄에이터(10)를 구동함으로써, 상기 제2 사이클 이후에, 에어 플랩부(30)를 상기 폐쇄 방향으로 구동하여 에어 플랩부의 유효 회동 각도(θ_d)의 개방측 상한에 위치시킨다(⑤).

도 18a 및 도 18b는 도 17의 초기화 과정의 제1 사이클에서 이물질이 감지된 경우에 처리 과정을 보여주는 시퀀스도이다.

도 18a에서, 초기화부(612)는 상기 제1 사이클의 진행 중에, 오류 감지부(613)에 의해 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재된 것으로 감지되면, 에어 플랩부(30)가 상기 이물질에 도달하기 직전의 이동 방향(좌측 방향)과 반대 방향(우측 방향)으로 움직이도록 제1 사이클을 수정한다. 그 이후 초기화부(612)는 제2 사이클이 정상적으로 수행된다면 상기 이물질이 제거되어 상기 초기화 과정이 성공된 것으로 판단한다.

도 18b에서, 초기화부(612)는 상기 제1 사이클의 진행 중에, 오류 감지부(613)에 의해 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재된 것으로 감지되면, 에어 플랩부(30)가 상기 이물질에 도달하기 직전의 이동 방향(우측 방향)과 반대 방향(좌측 방향)으로 움직이도록 제2 사이클을 수정한다. 그 이후 초기화부(612)는 나머지 제2 사이클이 정상적으로 수행된다면 상기 이물질이 제거되어 상기 초기화 과정이 성공된 것으로 판단한다.

도 19a 및 도 19b는 도 17의 초기화 과정의 제2 사이클에서 이물질이 감지된 경우에 처리 과정을 보여주는 시퀀스도이다.

초기화부(612)는 에어 플랩부(30)가 상기 제2 사이클의 진행 중에, 오류 감지부(613)에 의해 에어 플랩부(30)에 이물질이 개재된 것으로 감지되면, 상기 초기화 과정이 실패한 것으로 판단하고 알람부(67)에 의해 사용자에게 알람을 통지한다. 왜냐하면, 도 19a 및 도 19b과 같은 상황에서 공히, 추후 사이클에 의해 이물질의 제거를 확인할 수 있는 과정이 제공되지 않기 때문이다. 물론, 제1 사이클의 진행 중에는 이물질이 개재되지 않았다가 제2 사이클의 진행 중에 갑자기 이물질이 개재되는 경우는 확률적으로 낮기 때문에 흔히 발생하는 상황은 아닐 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

1: 프론트 그릴 3: 공기 흡입구
5: 수직 리브 7: 수평 리브
10: 액츄에이터 12: 상부 케이스
13: 케이스 14: 하부 케이스
15: 전기 모터 16: 회로 기판
18: 접촉 부재 20: 기어부
22: 피니언 기어부 23: 중간 기어부
24: 회동 기어부 60: 구동 컨트롤러
61: 제어부 62: 스텝 펄스 생성부
63: 펄스 카운터 64: 메모리
65: ADC 66: 전류 감지부
67: 알람부 121: 관통홀
144: 커넥터 소켓 151: 웜 기어
152: 모터 하우징 153: 전방 차폐판
154: 체결단 155: 후방 차폐판
156: 커넥터 핀 161: 접속 핀
162: 핀 결합부 163: 반개방 홀
164: 접지부 181: 고정단
182: 벤딩부 183: 접촉단
184: 체결구 185: 단차면
242: 출력축 611: 현재 위치 산출부
612: 초기화부 613: 오류 감지부

Claims

차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부;
상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 차량의 시동시 또는 상기 차량의 주행중에 상기 에어 플랩부를 초기위치로 복귀시키고, 상기 복귀 동작을 포함한 일회 이상의 사이클로 개폐 동작을 수행하도록 상기 액츄에이터를 제어함으로써 초기화 프로세스를 수행하는 초기화부; 및
상기 초기화 프로세스 수행 중에 상기 에어 플랩부의 동작 오류가 발생되었는지 여부 및 상기 에어 플랩부의 현재 위치가 나타내는 각도에 따라 상기 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함하되,
상기 오류 감지부는,
상기 에어 플랩부의 현재 위치가 나타내는 각도가 플랩 스토퍼 각도의 범위를 초과하고 액츄에이터 스토퍼 각도의 범위 이내에 있을 때 상기 액츄에이터에 스톨 전류가 발생한 경우에, 상기 에어 플랩부가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 초기화 프로세스에 의해서도 상기 동작 오류가 해소되지 않은 경우에 사용자에게 상기 오류의 종류를 통지하는 알람부를 더 포함하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는
상기 구동력을 발생시키는 전기 모터;
상기 전기 모터에서 발생된 구동력을 전달하기 위한 기어부; 및
상기 기어부에 의해 전달된 구동력을 상기 에어 플랩부로 전달하는 출력축을 포함하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 전기 모터는 스텝 펄스에 의해 구동되는 스텝 모터인, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제4항에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 스텝 모터에 스텝 펄스를 인가하는 스텝 펄스 발생부;
상기 스텝 펄스의 인가에 따라 상기 스텝 모터에서 스톨 전류가 발생하는지 여부를 감지하는 전류 감지부; 및
상기 스텝 모터에 인가되는 스텝 펄스의 수를 카운트하는 펄스 카운터를 더 포함하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제5항에 있어서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 스톨 전류가 발생할 때까지 상기 카운트 된 스텝 펄스의 수를 기초로, 상기 에어 플랩부의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부를 더 포함하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제6항에 있어서, 상기 현재 위치 산출부는
상기 스텝 펄스 중 하나가 인가되고 상기 스톨 전류가 발생하지 않으면 상기 하나의 스텝 펄스에 해당하는 만큼 상기 현재 위치가 이동된 것으로 판단하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제6항에 있어서, 상기 오류 감지부는
상기 산출된 현재 위치가 상기 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도 내에 있을 때 상기 스텝 모터에 스톨 전류가 발생한 경우에, 상기 에어 플랩부에 이물질이 개재된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제7항에 있어서, 상기 오류 감지부는
상기 초기화 프로세스의 수행중에, 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도 내에서 스톨 전류가 발생하지 않으면 이물질이 제거된 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
삭제
차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부;
상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서,
상기 구동 컨트롤러는,
상기 차량의 시동시 또는 상기 차량의 주행중에 상기 에어 플랩부를 초기위치로 복귀시키고, 상기 복귀 동작을 포함한 일회 이상의 사이클로 개폐 동작을 수행하도록 상기 액츄에이터를 제어함으로써 초기화 프로세스를 수행하는 초기화부; 및
상기 초기화 프로세스 수행 중에 상기 에어 플랩부의 동작 오류가 발생되었는지 여부 및 상기 에어 플랩부의 현재 위치가 나타내는 각도에 따라 상기 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함하고,
상기 액츄에이터는,
상기 구동력을 발생시키는 전기 모터;
상기 전기 모터에서 발생된 구동력을 전달하기 위한 기어부; 및
상기 기어부에 의해 전달된 구동력을 상기 에어 플랩부로 전달하는 출력축을 포함하고,
상기 전기 모터는,
스텝 펄스에 의해 구동되는 스텝 모터이고,
상기 구동 컨트롤러는,
상기 스텝 모터에 스텝 펄스를 인가하는 스텝 펄스 발생부;
상기 스텝 펄스의 인가에 따라 상기 스텝 모터에서 스톨 전류가 발생하는지 여부를 감지하는 전류 감지부;
상기 스텝 모터에 인가되는 스텝 펄스의 수를 카운트하는 펄스 카운터; 및
상기 스톨 전류가 발생할 때까지 상기 카운트 된 스텝 펄스의 수를 기초로, 상기 에어 플랩부의 현재 위치를 산출하는 현재 위치 산출부를 더 포함하고,
상기 오류 감지부는,
상기 산출된 현재 위치가 상기 액츄에이터의 액츄에이터 스토퍼 각도를 초과할 때에도 상기 스텝 모터에 스톨 전류가 발생하지 않은 경우에, 상기 액츄에이터가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 초기화부는 상기 액츄에이터를 구동함으로써,
상기 에어 플랩부를 현재의 위치로부터 폐쇄 방향으로 구동하여 폐쇄 스토퍼 위치까지 복귀시키고, 상기 에어 플랩부를 상기 폐쇄 스토퍼 위치로부터 개방 방향으로 구동하여 개방 스토퍼 위치까지 도달시키는 제1 사이클과,
상기 에어 플랩부를 다시 상기 폐쇄 방향으로 구동하여 상기 폐쇄 스토퍼 위치까지 복귀시키고, 상기 에어 플랩부를 다시 상기 개방 방향으로 구동하여 상기 개방 스토퍼 위치까지 도달시키는 제2 사이클을 수행하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제12항에 있어서, 상기 초기화부는 상기 액츄에이터를 구동함으로써,
상기 제2 사이클 이후에, 상기 에어 플랩부를 상기 폐쇄 방향으로 구동하여 상기 에어 플랩부의 유효 회동 각도 범위의 개방측 상한에 위치시키는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제12항에 있어서, 상기 초기화부는
상기 제1 사이클의 진행 중에, 상기 오류 감지부에 의해 상기 에어 플랩부에 이물질이 개재된 것으로 감지되면, 상기 에어 플랩부가 현재 이동 방향과 반대 방향으로 움직이도록 제1 사이클 또는 제2 사이클을 수정하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제14항에 있어서, 상기 초기화부는
상기 제2 사이클이 완료될 때까지 상기 이물질이 제거된 것으로 감지되면, 상기 초기화 과정이 성공된 것으로 판단하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제12항에 있어서, 상기 초기화부는
상기 제2 사이클의 진행 중에, 상기 오류 감지부에 의해 상기 에어 플랩부에 이물질이 개재된 것으로 감지되면, 상기 초기화 과정이 실패한 것으로 판단하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부;
상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 액츄에이터에 구비된 스텝 모터에 스톨 전류가 발생하였는지를 감지하는 전류 감지부; 및
상기 스톨 전류가 발생하였을 때 상기 에어 플랩부가 위치하는 스톨 위치가 속하는 각도 범위에 따라 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함하되,
상기 오류 감지부는,
상기 스톨 위치가 상기 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도의 범위를 초과하고 상기 액츄에이터의 액츄에이터 스토퍼 각도의 범위 이내에 있을 때, 상기 에어 플랩부가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
제17항에 있어서, 상기 오류 감지부는
상기 스톨 위치가 상기 에어 플랩의 플랩 스토퍼 각도 내에 있을 때 상기 에어 플랩부에 이물질이 개재된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.
삭제
차량 전방에 형성된 공기 흡입구에 배치되어 상기 공기 흡입구를 개폐하는 에어 플랩부;
상기 에어 플랩부가 상기 공기 흡입구를 개폐할 수 있도록 상기 에어 플랩부에 구동력을 제공하는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 제어하여 상기 에어 플랩부의 개폐 동작을 제어하는 구동 컨트롤러를 포함하는 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치로서, 상기 구동 컨트롤러는
상기 액츄에이터에 구비된 스텝 모터에 스톨 전류가 발생하였는지를 감지하는 전류 감지부; 및
상기 스톨 전류가 발생하였을 때 상기 에어 플랩부가 위치하는 스톨 위치가 속하는 각도 범위에 따라 오류의 종류를 감지하는 오류 감지부를 포함하되,
상기 오류 감지부는,
상기 에어 플랩부의 위치가 상기 액츄에이터의 액츄에이터 스토퍼 각도를 초과할 때에도 상기 스텝 모터에 스톨 전류가 발생하지 않으면, 상기 액츄에이터가 파손된 오류가 발생한 것으로 감지하는, 차량용 액티브 에어 플랩의 구동 장치.