KR102015950B1 - 능동마운트의 구동장치 - Google Patents

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박창현
오상흔
손병상
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평화산업주식회사
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Abstract

본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치는, 중앙에 구동축이 마련되며, 일측으로 개구되는 아우터요크 하우징; 상기 아우터요크 하우징의 중앙에 수용되되 상기 구동축이 관통되게 배치되게 결합되는 이너요크 블록; 상기 이너요크 블록의 전면을 수용하면서 결합되며, 외면을 따라 부분적으로 코일이 권취되는 코일권취용 보빈; 및 상기 아우터요크 하우징 내벽에 결합되되 상기 코일과 상호작용 가능하도록 상기 코일과 미리 설정된 간격만큼 이격되게 마련되며, 원주방향을 따라 일정 원호마다 상호 분리되어 아크 형(arc type)으로 마련되는 복수의 아크형 영구자석을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치는, 원주방향으로 일정 각도마다 분리되는 원호 타입 또는 아크 타입으로 영구자석을 마련하여 착자 공정이 단순화되고 영구자석의 제작이 용이할 수 있으며, 영구자석을 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있다.

Description

능동마운트의 구동장치{ACTUATOR FOR ACTIVE MOUNT}
본 발명은 능동마운트의 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 아크형 영구자석을 아우터요크 하우징 내벽에 배치시켜 무게와 비용 절감이 가능할 수 있는 능동마운트의 구동장치에 관한 것이다.
엔진마운트의 기본 역할은 파워트레인을 차체에 안정적으로 지지하는 동시에 차체로 전달되는 가진력을 절연하는 것이다. 그런데, 파워트레인을 안정적으로 지지하려면 마운트의 강성이 커야 하는 반면에 효과적인 절연을 위해선 마운트의 강성이 작아져 하는 상반된 설계 조건을 가지고 있다.
최근 들어, 기존 패시브방식의 엔진마운트와는 달리, 변화되는 상황에 따라 가변 방식의 엔진마운트 즉, 능동형 엔진마운트에 대한 연구 개발이 활발한 상황이다.
이러한 능동형 엔진마운트의 동작 방식은 기본적으로, 제어기에서 상기 능동 마운트에 입력되는 진동을 계측하고 마운트에 입력되는 진동과 위상차이만큼 디커플링된 제어신호를 통해 구동부를 구동시켜 진동을 저감하는 방식이다.
도 1은 종래 능동형 엔진마운트에 사용되고 있는 구동부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 결합축을 기준으로 외부에 아우터요크(1)와, 내부에 이너요크(20)가 각각 마련되고, 아우터요크(1)와 이너요크(20) 사이에 디스크 형 또는 링 타입의 영구자석(40)이 개재될 수 있다. 영구자석(40)은 아우터요크(1) 내부에 판면 거의 전영역에 걸쳐 배치될 수 있다. 그리고 이너요크(20)의 상면과 측부를 감싸도록 마련되는 코일보빈체(30)가 마련되고 코일보빈체(30)의 외면 둘레에 코일(31)이 권취되는 구조이다.
그러나, 영구자석(40)이 디스크 형(disc type)이나 링 타입(ring type)으로 마련되어, 자화시키는 착자 공정 자체가 난해하게 되고 자화 효율이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 영구자석(40)의 재질은 고가의 네오디늄으로 제작되는 것이 일반적인데, 영구자석(40)이 구동부에서 차지하는 면적이 크기 때문에 제작단가 상승의 원인이 되며 완제품 제조시 전체 무게가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 원주방향으로 일정 각도마다 분리되는 원호 타입 또는 아크 타입으로 영구자석을 마련하여 착자 공정이 단순화되고 영구자석의 제작이 용이할 수 있으며, 영구자석을 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있는 능동마운트의 구동장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치는, 중앙에 구동축이 마련되며, 일측으로 개구되는 아우터요크 하우징; 상기 아우터요크 하우징의 중앙에 수용되되 상기 구동축이 관통되게 배치되게 결합되는 이너요크 블록; 상기 이너요크 블록의 전면을 수용하면서 결합되며, 외면을 따라 부분적으로 코일이 권취되는 코일권취용 보빈; 및 상기 아우터요크 하우징 내벽에 결합되되 상기 코일과 상호작용 가능하도록 상기 코일과 미리 설정된 간격만큼 이격되게 마련되며, 원주방향을 따라 일정 원호마다 상호 분리되어 아크 형(arc type)으로 마련되는 복수의 아크형 영구자석을 포함할 수 있다.
상기 아크형 영구자석의 세로방향 단면 두께는 상기 코일의 권취 두께보다 상대적으로 크게 마련될 수 있다.
상기 아크형 영구자석은 조립 전에 각각 착자하여 상기 아우터요크 하우징에 결합될 수 있다.
상기 아크형 영구자석을 상기 아우터요크 하우징 조립 시, 상기 아크형 영구자석을 임시적으로 수용하고 착좌 후 제거되는 착좌전용지그를 이용하여 조립될 수 있다.
상기 코일권취용 보빈은, 상면 상에 노출되는 승하강 구동부재에 결합되는 금속 재질의 연결부; 상기 연결부를 수용하면서 성형되되 상기 이너요크 블록에 대하여 일정 간격만큼 이격되게 마련되는 상부구간부; 및 반경방향을 따라 상기 상부구간부가 끝나는 지점에서 상기 구동축과 나란하도록 절곡되게 형성되는 절곡구간부를 포함할 수 있다.
상기 절곡구간부에는 상기 코일 권취 시 권취 대항력이 증대되도록, 강도보강부재가 더 마련될 수 있다.
상기 절곡구간부의 양단에는, 상기 코일이 용이하게 권취되도록 코일수용단턱이 형성될 수 있다.
상기 상부구간부 및 절곡구간부는 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
상기 아크형 영구자석 각각이 형성하는 원호 각도는 60도이며, 상기 아크형 영구자석은 총 6개일 수 있다.
본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치는, 원주방향으로 일정 각도마다 분리되는 원호 타입 또는 아크 타입으로 영구자석을 마련하여 착자 공정이 단순화되고 영구자석의 제작이 용이할 수 있으며, 영구자석을 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있다.
도 1은 종래 능동형 엔진마운트에 사용되고 있는 구동부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치의 정면 부분의 구조도이다.
도 4는 도 3에서 코일권취용 보빈을 제거한 상태의 아우터요크 하우징과 이너요크 블록의 정면도와 상면도이다.
도 5는 도 4에서 코일권취용 보빈의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치에서 아크형 영구자석의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치에서 아크형 영구자석의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치의 정면 부분의 구조도이고, 도 4는 도 3에서 코일권취용 보빈을 제거한 상태의 아우터요크 하우징과 이너요크 블록의 정면도와 상면도이고, 도 5는 도 4에서 코일권취용 보빈의 정면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치에서 아크형 영구자석의 사시도이다.
설명에 앞서, 엔진을 지지하는 엔진마운트의 개수는 필요에 따라 또는 차량 상태에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치도 복수 개가 사용될 수 있으며, 능동마운트의 구동장치의 배치 관계도 변경될 수 있음이다. 이하, 설명의 편의를 위해, 단품의 능동마운트의 구동장치에 대해 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 능동마운트의 구동장치는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 중앙에 구동축(110)이 마련되며, 일측으로 개구되는 아우터요크 하우징(100); 상기 아우터요크 하우징(100)의 중앙에 수용되되 상기 구동축(110)이 관통되게 배치되게 결합되는 이너요크 블록(200); 상기 이너요크 블록(200)의 전면을 수용하면서 결합되며, 외면을 따라 부분적으로 코일(340)이 권취되는 코일권취용 보빈(300); 및 상기 아우터요크 하우징(100) 내벽에 결합되되 상기 코일(340)과 상호작용 가능하도록 상기 코일(340)과 미리 설정된 간격만큼 이격되게 마련되며, 원주방향을 따라 일정 원호마다 상호 분리되어 아크 형(arc type)으로 마련되는 복수의 아크형 영구자석(400)을 포함할 수 있다.
아우터요크 하우징(100)이 마련될 수 있다. 아우터요크 하우징(100)은 주로 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상방으로 개구된 상태로 마련될 수 있다. 그리고 아우터요크 하우징(100)의 내벽을 따라 아크형 영구자석(400)의 안착되기 위한 안착홈부(120)가 마련될 수 있다. 안착홈부(120)에 아크형 영구자석(400)이 결합될 수 있다.
아우터요크 하우징(100)의 축심에는 구동축(110)이 연결되어 지지될 수 있다.
아우터요크 하우징(100) 중앙 구역에는 이너요크 블록(200)이 마련될 수 있다. 이너요크 블록(200)은 블록 형상으로 마련되되 내부가 중공 타입으로 마련되며 중앙부에 구동축(110)이 관통되게 배치되도록 관통공이 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 아우터요크 하우징(100)과 이너요크 블록(200)을 스틸 재질로 제작되었으나, 다른 금속 재질로 제작될 수도 있을 것이다.
코일권취용 보빈(300)은 이너요크 블록(200)의 일면 및 외면을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 이를 위해 코일권취용 보빈(300)은 주로 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상면 상에 노출되는 승하강 구동부재(10)에 결합되는 금속 재질의 연결부(310); 상기 연결부(310)를 수용하면서 성형되되 상기 이너요크 블록(200)에 대하여 일정 간격만큼 이격되게 마련되는 상부구간부(320); 및 반경방향을 따라 상기 상부구간부(320)가 끝나는 지점에서 상기 구동축(110)과 나란하도록 절곡되게 형성되는 절곡구간부(330)를 포함할 수 있다.
승하강 구동부재(10)는 구동축(110)과 직접 연결될 수 있으며, 연결부(310)는 승하강 구동부재(10)와 면접하도록 마련될 수 있다. 연결부(310)는 승하강 구동부재(10)를 지지하여 승하강 구동부재(10)의 업/다운 시 진동을 핸들링하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 연결부(310)는 금속 재질로 마련됨이 바람직하다. 승하강 구동부재(10)와 직접 맞닿는 부분으로서 강성 유지를 증대시킬 필요가 있기 때문이다.
연결부(310)는 외면 상에 볼록접합돌기부(311)가 마련될 수 있다. 볼록접합돌기부(311)는 판면 형상이 다각형으로 마련될 수 있다. 이와 같은 다각형 형상의 볼록접합돌기부(311)와 후술하는 오목접합홈부(321)가 상호 작용하여 접합력이 증대될 수 있다.
상부구간부(320)는 이너요크 블록(200)에 대하여 일정 간격만큼 이격되게 마련될 수 있다. 상기 상부구간부(320)에는 볼록접합돌기부(311)에 대응되는, 오목접합홈부(321)가 마련될 수 있다. 오목접합홈부(321)는 연결부(310)의 볼록접합돌기부(311)에 대응되게 내측으로 함몰되게 형성될 수 있다.
이러한 상부구간부(320)는 연결부(310)를 수용하면서 성형될 수 있으며, 본 실시예에서는 사출 성형(injection molding) 방식으로 일체로 성형될 수 있다.
절곡구간부(330)는 상기 상부구간부(320)가 끝나는 지점에서 상기 구동축(110)과 나란하도록 절곡되게 형성되며, 이너요크 블록(200)의 외면을 수용되게 마련될 수 있다. 그리고 절곡구간부(330)는 아크형 영구자석(400)의 판면에 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 절곡구간부(330)의 외면의 양단에는, 상기 코일(340)이 용이하게 권취되도록 코일수용단턱(331)이 형성될 수 있다. 한쌍의 코일수용단턱(331) 사이에 코일(340)이 권취될 수 있다.
코일(340)이 권취되는 절곡구간부(330)의 반대면, 즉 절곡구간부(330)의 내면은, 강도보강부재(332)가 더 마련될 수 있다. 강도보강부재(332)는 절곡구간부(330)의 내측면에 일체로 마련됨이 바람직하다. 이러한 강도보강부재(332)를 통해, 상기 코일(340) 권취 시 권취 대항력이 증대되는 한편 절곡구간부(330)의 강도가 향상될 수 있다.
본 발명에서는 코일권취용 보빈(300) 특히, 상기 상부구간부(320) 및 절곡구간부(330)는 비도체인 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 이를 통해, 코일권취용 보빈(300)에 불필요하게 발생되는 와전류 생성이 차단될 수 있고, 구동력 손실 저하가 방지될 수 있는 장점이 있다.
한편, 종래 구동기에는, 영구자석이 디스크 형(disc type)이나 링 타입(ring type)으로 마련되어 보빈의 저면 또는 일면에 배치된 바 있다. 이는, 영구자석이 구동부에서 차지하는 비중이 증가되는 원인이 되었고, 제작단가 상승 및 무게 증가가 초래되는 문제점이 있었다. 또한, 디스크 형 또는 링 타입의 영구자석 자체의 착자 공정이 난해하고 형상으로 인한 자화 효율이 저하된 바 있다.
이에, 본 발명에서는 아크형 영구자석(400)이 마련될 수 있다. 아크형 영구자석(400)은 주로 도 6에 도시된 바대로, 일정 각도만큼의 원호 형상으로, 개별로 상호 분리되게 마련될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 아크형 영구자석(400) 각각이 형성하는 원호 각도는 60도이며, 상기 아크형 영구자석(400)은 총 6개일 수 있으나, 이와 달리, 해당 아크형 영구자석(400)의 원호 각도와 총 아크형 영구자석(400)의 개수가 달라질 수 있음은 물론이다.
이러한 아크형 영구자석(400)은 아우터요크 하우징(100) 내벽에 마련되는 안착홈부(120)에 결합될 수 있다. 그리고, 아크형 영구자석(400)과 내측에 자리잡은 코일권취용 보빈(300) 및 이에 권취된 코일(340) 사이에는 미리 설정된 간격만큼 갭이 생성될 수 있다.
이처럼, 영구자석을 아크형으로 마련하고 상호 분리하여 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있다.
한편, 영구자석의 크기나 부피가 줄어들게 되면, 일반적으로 자속 밀도의 감소가 발생될 수 있고, 이로 인해 자속밀도이나 구동장치의 구동력이 저하될 가능성이 있다.
그러나, 본 실시예에서는, 상기 아크형 영구자석(400)의 세로방향 단면 두께는 상기 코일(340)의 권취 두께보다 상대적으로 크게 마련될 수 있다.
이로써, 코일(340)에 상호작용되는 아크형 영구자석(400)의 판면적이 종래대비 증가될 수 있고, 비록 영구자석의 전체 무게나 부피가 줄어듦에도 자속밀도 및 자력선속의 양은 유지 또는 실질적으로 증가될 수 있어 구동장치의 구동력 저하가 방지될 수 있는 장점이 있다.
또한, 아크형 영구자석(400)으로 마련하게 되면, 착자의 용이성이 증대될 수 있다. 착자가 용이함은 후술한다.
이러한 구성의 구동장치를 통해, 원주방향으로 일정 각도마다 분리되는 원호 타입 또는 아크 타입으로 영구자석을 마련하여 착자 공정이 단순화되고 영구자석의 제작이 용이할 수 있으며, 영구자석을 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치에서 아크형 영구자석의 조립 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 실시예에 따른 능동마운트의 구동장치를 통한 건축용 석재의 시공 공정을 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 아우터요크 하우징(100) 내에 이너요크 블록(200)을 결합할 수 있다.
다음으로, 아크형 영구자석(400)이 조립될 수 있는데, 조립에 앞서 아크형 영구자석(400)의 착자 과정이 선행된다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 아크형 영구자석(400)을 마련한 다음, 전극을 걸어주어 아크형 영구자석(400)을 개별로 착자(자화)시킨다.
다음으로, 도 7의 (b)에서처럼 아크형 영구자석(400)을 착좌전용지그(410)에 결합할 수 있고, (c)에서와 같이 착좌전용지그(410)를 아우터요크 하우징(100) 상면에 결합시킨다. 여기서, 착좌전용지그(410)는 상기 아크형 영구자석(400)을 임시적으로 수용할 수 있다.
아크형 영구자석(400)을 푸쉬하여 아우터요크 하우징(100) 내벽에 결합시킬 수 있다. 이후, 착좌전용지그(410)는 제거될 수 있다. 착좌전용지그(410)는 착자된 아크형 영구자석(400)을 아우터요크 하우징(100) 내에 정위치에 가이드하면서 조립성이 증가되는 역할을 한다.
이러한 조립 과정을 통해, 원주방향으로 일정 각도마다 분리되는 원호 타입 또는 아크 타입으로 영구자석을 마련하여 착자 공정이 단순화되고 영구자석의 제작이 용이할 수 있으며, 영구자석을 아우터요크 내벽에 배치시켜 종래대비 영구자석의 부피 및 무게를 줄일 수 있어 제작단가가 절감될 수 있고 완제품 제조시 전체 사이즈가 줄어 컴팩트화될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10 : 승하강구동부재
100 : 아우터요크 하우징 110 : 구동축
120 : 안착홈부 200 : 이너요크 블록
300 : 코일권취용 보빈 310 : 연결부
311 : 볼록접합돌기부 320 : 상부구간부
321 : 오목접합홈부 330 : 절곡구간부
331 : 코일수용단턱 332 : 강도보강부재
400 : 아크형 영구자석 410 : 착좌전용지그

Claims (9)

  1. 중앙에 구동축(110)이 마련되며, 일측으로 개구되는 아우터요크 하우징(100);
    상기 아우터요크 하우징(100)의 중앙에 수용되되 상기 구동축(110)이 관통되게 배치되게 결합되는 이너요크 블록(200);
    상기 이너요크 블록(200)의 전면을 수용하면서 결합되며, 외면을 따라 부분적으로 코일(340)이 권취되는 코일권취용 보빈(300); 및
    상기 아우터요크 하우징(100) 내벽에 결합되되 상기 코일(340)과 상호작용 가능하도록 상기 코일(340)과 미리 설정된 간격만큼 이격되게 마련되며, 원주방향을 따라 일정 원호마다 상호 분리되어 아크 형(arc type)으로 마련되는 복수의 아크형 영구자석(400)을 포함하며,
    상기 아크형 영구자석(400)의 세로방향 단면 두께는 상기 코일(340)의 권취 두께보다 상대적으로 크게 마련되며,
    상기 코일권취용 보빈(300)은,
    상면 상에 노출되는 승하강 구동부재(10)에 결합되는 금속 재질의 연결부(310);
    상기 연결부(310)를 수용하면서 성형되되 상기 이너요크 블록(200)에 대하여 일정 간격만큼 이격되게 마련되는 상부구간부(320); 및
    반경방향을 따라 상기 상부구간부(320)가 끝나는 지점에서 상기 구동축(110)과 나란하도록 절곡되게 형성되는 절곡구간부(330)를 포함하며,
    상기 절곡구간부(330)에는 상기 코일(340) 권취 시 권취 대항력이 증대되도록, 강도보강부재(332)가 더 마련되며,
    상기 절곡구간부(330)의 양단에는, 상기 코일(340)이 용이하게 권취되도록 코일수용단턱(331)이 형성되며,
    상기 아크형 영구자석(400) 각각이 형성하는 원호 각도는 60도이며,
    상기 아크형 영구자석(400)은 총 6개인 것을 특징으로 하는 능동마운트의 구동장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크형 영구자석(400)은 조립 전에 각각 착자하여 상기 아우터요크 하우징(100)에 결합되는 것을 특징으로 하는 능동마운트의 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아크형 영구자석(400)을 상기 아우터요크 하우징(100) 조립 시, 상기 아크형 영구자석(400)을 임시적으로 수용하고 착좌 후 제거되는 착좌전용지그(410)를 이용하여 조립되는 것을 특징으로 하는 능동마운트의 구동장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부구간부(320) 및 절곡구간부(330)는 플라스틱 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 능동마운트의 구동장치.

  9. 삭제
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