KR102130846B1

KR102130846B1 - 회전 출력형 액추에이터

Info

Publication number: KR102130846B1
Application number: KR1020190049048A
Authority: KR
Inventors: 이희락; 나주형
Original assignee: 주식회사평화발레오
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-07-03

Abstract

본 발명은 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 감속 전이하여 출력하고, 입력측 회전위치와 출력측 회전위치를 개별적으로 계측하여 보다 정밀한 작동제어를 수행할 수 있는 회전 출력형 액추에이터를 개시한다.
전술한 회전 출력형 액추에이터는 전동모터(20)의 로터코어(22)와 동축상으로 배치되는 로터샤프트(30), 상기 로터샤프트(30)에 편심되어 상대 회전이 가능하게 설치되는 편심기어(40), 상기 편심기어(40)에 외접하는 고정기어(50), 상기 편심기어(40)와 연동 가능하게 결합되고, 상기 로터샤프트(30)와 동축상으로 배치되는 출력부재(60), 상기 출력부재(60)와 동축상으로 결합되고, 상기 로터샤프트(30)의 내부를 관통하여 배치되는 센서샤프트(70), 및 상기 로터샤프트(30)와 상기 센서샤프트(70)의 각각에 대한 회전위치를 검출하는 센싱부(80)를 구비한다.

Description

회전 출력형 액추에이터{Rotary output type actuator}

본 발명은 회전 출력형 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 동력원과 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용한 회전 출력형 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 동력원으로부터 발생된 구동력을 출력측인 액추에이터에 제공하는 장치로는, 회전 구동력을 직선방향으로 전환하여 출력하는 직선 출력형 액추에이터, 회전 구동력을 그대로 출력 전이하는 회전 출력형 액추에이터, 및 직선방향의 구동력을 직선이나 회전방향으로 전이 출력하는 변환형 액추에이터 등을 비롯하여 여러 종류의 다양한 형태로 개발되어 왔다.

특히, 구동력을 출력측으로 전이하는 과정에서 감속장치를 이용하여 입력측 토오크를 배가시켜 출력측으로 전달하는 액추에이터의 개발도 함께 수행되고 있는 실정이다.

일례로, 직선 출력형 액추에이터는 전동모터로부터 발생된 회전 구동력을 볼 스크류와 같은 변환기구를 이용하여 직선방향으로 작동력을 출력하는 것이고, 회전 출력형 액추에이터는 전동모터로부터 발생된 회전 구동력을 감속기와 같은 토오크 증진기구를 매개로 배력하여 출력하는 것이며, 변환형 액추에이터는 리니어모터를 이용하여 직선방향 구동력을 출력측에 그대로 전달하거나, 전동모터로부터 발생된 회전 구동력을 출력측에 그대로 전달하는 것이다.

그러나 종래 회전 출력형 액추에이터에서는 발생된 회전 구동력을 배력시켜 전달하기 위해서는 감속기와 같은 별도의 장치를 갖추어야 하므로, 액추에이터의 전체 부피가 커지게 될 뿐만 아니라, 제작에 소요되는 비용도 크게 증가하는 문제점이 있어 왔다.

또한, 종래 회전 출력형 액추에이터에서는 회전 구동력을 전달하는 과정에서 입력측과 출력측의 각각에 대한 회전위치를 정밀하게 계측하기 어려워 동작 대상물에 대한 정밀한 작동 제어를 수행할 수 없는 문제점이 있어 왔다.

등록특허 10-1887475 공개특허 10-2016-0082415

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 출력할 수 있는 회전 출력형 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 사이클로이드 기어에 의한 감속 전후부위에 해당하는 모터의 회전위치와 액추에이터의 출력측 회전위치에 대한 개별적인 계측을 통해 동작 대상물에 대한 보다 정밀한 작동 제어를 수행할 수 있는 회전 출력형 액추에이터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전동모터의 로터코어와 동축상으로 배치되는 로터샤프트, 상기 로터샤프트에 편심되어 상대 회전이 가능하게 설치되는 편심기어, 상기 편심기어에 외접하는 고정기어, 상기 편심기어와 연동 가능하게 결합되고, 상기 로터샤프트와 동축상으로 배치되는 출력부재, 상기 출력부재와 동축상으로 결합되고, 상기 로터샤프트의 내부를 관통하여 배치되는 센서샤프트, 및 상기 로터샤프트와 상기 센서샤프트의 각각에 대한 회전위치를 검출하는 센싱부를 포함하고, 상기 편심기어와 상기 고정기어는 사이클로이드 기어로 구성된다.

본 발명에 있어, 상기 로터샤프트는 상기 로터코어와의 축결합을 위한 기준축부, 상기 기준축부의 일측에서 상기 편심기어의 편심 설치를 위해 구비되는 편심축부, 및 상기 편심축부의 일측에서 상기 출력부재와의 상대 회전이 가능한 결합을 위해 축방향으로 연장되는 장착축부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 출력부재는 상기 센서샤프트와의 결합을 위한 축결합부, 상기 축결합부와 대향하는 위치에서 출력축과의 결합을 위한 접속부, 상기 로터샤프트의 장착축부와 대응하는 베어링 지지부, 상기 베어링 지지부로부터 반경방향으로 확장되어 상기 장착축부를 외부에서 감싸는 수용 지지부, 및 상기 편심기어와의 결합을 위해 상기 수용 지지부로부터 반경방향으로 확장되는 대응 연결부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 로터샤프트의 기준축부를 하우징에 대해 회전 가능하게 지지하는 제1베어링, 상기 로터샤프트의 편심축부의 외주면에 설치되어 상기 편심기어를 회전 가능하게 지지하는 제2베어링, 및 상기 로터샤프트의 장착축부의 내주면에 설치되어 상기 출력부재의 베어링 지지부를 회전 가능하게 지지하는 제3베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 편심기어는 상기 로터샤프트의 편심축부에 대한 상대 회전이 가능한 결합을 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 편심기어는 상기 출력부재를 향해 돌출되는 축방향 결합돌기를 방사상으로 구비하고, 상기 출력부재는 상기 축방향 결합돌기와의 결합을 위한 축방향 관통구멍을 상기 대응 연결부에 방사상으로 구비하되, 상기 축방향 관통구멍의 내경은 상기 축방향 결합돌기의 외경 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 센싱부는 상기 로터샤프트에 결합되어 일체로 회전하는 로터센서 마그넷, 및 상기 센서샤프트에 결합되어 일체로 회전하는 출력센서 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 센싱부는 상기 로터샤프트를 중심으로 상기 출력부재와 대향하는 위치로 배치되고, 상기 로터센서 마그넷과 상기 출력센서 마그넷은 상기 로터샤프트를 중심으로 상기 출력부재와 대향하는 위치에서 상기 센싱부와 인접한 위치에 설치되어 각각의 회전위치를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 전동모터의 스테이터코어에 대한 축방향과 반경방향 위치를 규제하기 위해 상기 하우징의 내부에 설치되는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 케이싱은 상기 고정기어의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제1단차부, 및 상기 제1베어링의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제2단차부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 회전 출력형 액추에이터는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 동작 대상물에 출력할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 회전 출력형 액추에이터는 사이클로이드 기어에 의한 감속 전후부위에 대한 회전위치를 개별적으로 보다 정확하게 검출할 수 있으므로, 동작 대상물에 대한 작동 제어를 더욱 정밀하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전 출력형 액추에이터의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터의 내부 구성을 1차적으로 분리하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터의 구성요소에 대한 결합관계를 설명하기 위해 주요 구성부품들을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터에 대한 주요 구성요소를 반대방향에서 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터의 구성요소 중에서 편심기어와 고정기어 사이의 편심 치결합 상태를 도시한 정면도이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 6을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터는 모터 동력원과 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 모터로부터 발생된 회전 구동력을 출력측에 감속 전이하여 출력하도록 구성된다.

이를 위해, 회전 출력형 액추에이터는 도 2와 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 내부에 수용되는 전동모터(20), 상기 전동모터(20)에 의해 회전 구동되는 로터샤프트(30), 상기 로터샤프트(30)와 편심되게 축결합되는 편심기어(40), 상기 편심기어(40)와 치결합되는 고정기어(50), 상기 편심기어(40)에 연동 가능하게 결합되어 회전하는 출력부재(60), 상기 출력부재(60)와 축결합되는 센서샤프트(70), 및 상기 로터샤프트(30)와 상기 센서샤프트(70)의 각각에 대한 회전위치를 검출하는 센싱부(80)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(10)은 일측에 상기 전동모터(20)로 작동전원의 공급을 위한 커넥터 형태의 전기접속부(11)를 갖춘 구성으로, 조립의 편의를 위해 좌우로 분할되어 결합되는 구조로 이루어진다. 또한, 상기 하우징(10)은 내부에 회전 출력형 액추에이터에 대한 전 구성요소를 장착하기 위한 적정의 공간부를 형성하도록 구성된다.

상기 전동모터(20)는 상기 하우징(10)의 내부에서 고정 설치되는 스테이터코어(21), 및 상기 스테이터코어(21)의 내주면에 대해 회전 가능하게 설치되어 동작전원의 공급에 따른 자화시 고속으로 회전하는 로터코어(22)를 포함하여 구성된다. 이 경우, 상기 전동모터(20)의 스테이터코어(21)는 상기 하우징(10)의 내부에서 중공형상으로 이루어진 케이싱(14)을 매개로 축방향과 반경방향으로의 위치를 동시에 규제받도록 설치된다.

상기 로터샤프트(30)는 중공형상의 축부재로서, 상기 로터코어(22)의 내부에 삽입되어 상기 로터코어(22)와 동축상으로 배치되도록 설치된다.

여기서, 상기 로터샤프트(30)는 상기 로터코어(22)의 내주면과 동축상으로의 결합을 위해 축방향으로 길게 연장되는 기준축부(31), 상기 기준축부(31)의 일측에서 상기 편심기어(40)의 편심 설치를 위해 상기 기준축부(31)의 중심축선에 대해 두께를 달리하여 비대칭의 상태로 설정되는 편심축부(32), 및 상기 편심축부(32)의 일측에서 상기 출력부재(60)와의 상대 회전이 가능한 상태로의 설치를 위해 축방향으로 연장되고 상기 기준축부(31)의 중심축선에 대해 대칭의 상태로 설정되는 장착축부(33)를 일체로 갖추도록 구성된다.

이 경우, 상기 편심축부(32)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기준축부(31)로부터 반경방향으로 돌출되는 두께(t1,t2)를 서로 달리하는 비대칭 형상으로 구성된다. 즉, 상기 편심축부(32)는 최소 돌출부위(t1)와 최대 돌출부위(t2)를 포함하여 전체적으로 연속적인 두께 변화를 수반하는 프로파일을 가지는 캠 구조물의 형태로 이루어진다.

또한, 상기 장착축부(33)는 상기 편심축부(32)의 일측에서 단차축부(34)를 매개로 단차진 형태로 연장 절곡되어 직경이 확장되는 확경부의 형태로 구성될 수 있을 것이다. 다만, 상기 장착축부(33)는 상기 출력부재(60)와의 상대 회전이 가능한 상태로의 설치를 구현할 수 있다면 확경된 상태가 아닌 다른 어떠한 형태로 구성되어도 무방할 것이다.

또한, 상기 기준축부(31)는 상기 편심축부(32)와 대향되는 타측에 설치되는 제1베어링(91)을 매개로 상기 하우징(10)에 대해 회전 가능한 상태로 지지되도록 설치된다.

또한, 상기 편심축부(32)는 외주면에 설치되는 제2베어링(92)을 매개로 상기 편심기어(40)의 내주면을 상대 회전이 가능한 상태로 지지하도록 설치된다. 이 경우, 상기 제2베어링(92)은 상기 편심기어(40)에 대한 안정적인 지지를 위해 복열 구조로 설정되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 장착축부(33)는 내주면에 설치되는 제3베어링(93)을 매개로 상기 출력부재(60)의 외주면을 상대 회전이 가능한 상태로 지지하도록 설치된다. 이 경우, 상기 제3베어링(93)은 상기 출력부재(60)에 대한 안정적인 지지를 위해 복열 구조로 설정되는 것이 바람직할 것이다.

상기 편심기어(40)는 상기 로터샤프트(30)의 편심축부(32)에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 것으로, 상기 로터샤프트(30)의 편심축부(32)에 대한 상대 회전을 위한 제2베어링(92)의 설치를 위해 축방향으로 연장되는 보스부(41)를 내주면에 구비한다. 이 경우, 상기 편심기어(40)는 상기 고정기어(50)의 축중심에 대해 편심된 상태에서 내접하는 사이클로이드 기어로 구성된다.

즉, 상기 편심기어(40)의 치형부는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고정기어(50)의 치형부와 편심된 위치에서 치결합되는 구조로 이루어진다. 이에 따라, 상기 로터샤프트(30)의 회전속도 대비 상기 편심기어(40)의 회전속도는 감속되어 출력되는 감속 전이의 구조를 구현하게 된다.

또한, 상기 편심기어(40)는 일측면에 상기 출력부재(60)를 향해 길게 돌출되는 축방향 결합돌기(42)를 동심원상에서 방사상으로 구비하도록 구성된다.

또한, 상기 편심기어(40)는 외주면의 전 둘레부위에 걸쳐 상기 고정기어(50)와의 내접에 의한 치결합을 위해 치형부를 형성하도록 구성된다.

상기 고정기어(50)는 상기 편심기어(40)에 외접하는 것으로, 상기 하우징(10)의 내부에서 회전이 구속된 상태로 설치된다. 이 경우, 상기 고정기어(50)는 내주면의 전 둘레부위에 걸쳐 상기 편심기어(40)와의 외접에 의한 치결합을 위해 치형부를 형성하도록 구성된다. 또한, 상기 고정기어(50)는 상기 편심기어(40)와 외접하는 사이클로이드 기어로 구성된다.

또한, 상기 고정기어(50)는 상기 하우징(10)의 내부에서 상기 케이싱(14)을 매개로 축방향으로 구속되도록 설치된다. 이를 위해 상기 케이싱(14)은 전방측 단부에 상기 고정기어(50)의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제1단차부(16)를 일체로 구비한다. 이에 따라, 상기 고정기어(50)는 상기 하우징(10)의 내벽부와 상기 케이싱(14)의 제1단차부(16)에 대해 양단부가 각각 접촉함으로써 축방향으로 위치가 구속된다.

또한, 상기 케이싱(14)은 상기 제1단차부(16)와 대향하는 반대편 위치에서 상기 제1베어링(91)의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제2단차부(18)를 일체로 구비한다. 즉, 상기 제1베어링(91)은 상기 로터샤프트(30)의 기준축부(31)의 단차부와 상기 케이싱(14)의 제2단차부(18) 사이에서 축방향으로 구속되도록 설치된다.

상기 출력부재(60)는 상기 편심기어(40)의 측부에서 연동 가능하게 결합되어 회전하는 것으로, 상기 로터샤프트(30)에 대해 동축상으로 배치되도록 구성된다.

또한, 상기 출력부재(60)는 상기 편심기어(40)와의 결합을 위해 상기 축방향 결합돌기(42)의 수용을 허용하는 축방향 관통구멍(61)을 동심원상에 걸쳐 방사상으로 구비하도록 구성된다. 이 경우, 상기 축방향 관통구멍(61)의 내경은 상기 축방향 결합돌기(42)의 외경 보다 크게 설정되는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 출력부재(60)는 상기 센서샤프트(70)와의 결합을 위해 일단부에 중공형상의 부재로 돌출되도록 형성되는 축결합부(62), 상기 축결합부(62)와 대향하는 위치에서 출력축(미도시)과의 결합을 위해 중공 형상으로서 내주면에 세레이션 형태의 결합 구조물이 형성되는 접속부(63), 상기 로터샤프트(30)의 장착축부(33)와 대응하는 부위에서 제3베어링(93)의 내주면을 안착시켜 지지하도록 형성되는 베어링 지지부(64), 상기 베어링 지지부(64)로부터 반경방향 외측으로 확장되어 상기 장착축부(33)를 외부에서 감싸면서 상기 베어링 지지부(64)와 평행하게 형성되는 수용 지지부(65), 및 상기 편심기어(40)와의 결합을 위해 상기 수용 지지부(65)로부터 반경방향 외측으로 확장되고 상기 축방향 관통구멍(61)을 형성하는 대응 연결부(66)를 일체로 구비한다.

이 경우, 상기 출력부재(60)의 수용 지지부(65)와 대응 연결부(66) 사이의 단차진 부위는 상기 하우징(10)의 내주면에 고정 설치되는 부시(90)에 의해 안정적으로 회전 가능하게 지지되도록 구성된다.

상기 센서샤프트(70)는 상기 출력부재(60)의 축결합부(62)에 대해 일단부가 동축상으로 결합되어 지지되면서 상기 로터샤프트(30)의 기준축부(31)의 내부를 길이방향으로 관통하여 배치되는 것으로, 타단부는 상기 하우징(10)의 내부에서 돌출 형성되는 장착돌기(12)와의 결합을 통해 회전 가능하게 지지되도록 구성된다.

상기 센싱부(80)는 상기 로터샤프트(30)와 상기 센서샤프트(70)의 각각에 대한 회전위치를 검출하는 것으로, 상기 로터샤프트(30)의 타단부에 결합되어 상기 로터샤프트(30)와 일체로 회전하는 로터센서 마그넷(81), 및 상기 센서샤프트(70)의 타단부에 결합되어 상기 센서샤프트(70)와 일체로 회전하는 출력센서 마그넷(82)을 구비한다. 즉, 상기 센싱부(80)는 상기 로터샤프트(30)를 중심으로 상기 출력부재(60)의 설치부위와 대향하는 인접한 위치에 배치되어 상기 로터센서 마그넷(81)와 상기 출력센서 마그넷(82)에 대한 회전위치를 각각 검출할 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 센싱부(80)는 상기 로터센서 마그넷(81)와 상기 출력센서 마그넷(82)을 이용하여, 회전 출력형 액추에이터의 입력측인 상기 로터코어(22)의 회전위치와 동위상으로 회전하는 상기 로터샤프트(30)의 회전위치, 및 회전 출력형 액추에이터의 출력측인 상기 출력부재(60)의 회전위치와 동위상으로 회전하는 상기 센서샤프트(70)의 회전위치를 각각 검출할 수 있게 된다.

이 경우, 상기 센싱부(80)는 상기 로터센서 마그넷(81)와 상기 출력센서 마그넷(82)의 회전위치에 대한 변화를 실시간으로 검출할 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 센싱부(80)는 상기 로터센서 마그넷(81)과의 상호 작용을 통해 측정된 상기 로터샤프트(30)에 대한 회전위치, 및 상기 출력센서 마그넷(82)과의 상호 작용을 통해 측정된 상기 출력부재(60)에 대한 회전위치를 각각 실시간에 걸쳐 제어부(미도시)로 송출하도록 구성된다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명은 외부로부터 제공되는 동작전원에 의해 상기 전동모터(20)의 회전이 개시되면, 상기 로터샤프트(30)는 상기 로터코어(22)와 연동하여 고속으로 회전하게 된다. 이 과정에서 상기 로터샤프트(30)의 편심축부(32)에 설치된 상기 편심기어(40)는 상기 고정기어(50)와의 편심 치결합에 의해 상기 로터코어(22)의 회전속도를 감속 전이하여 상기 출력부재(60)로 출력하게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터는 상기 전동모터(20)로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어로 구성되는 상기 편심기어(40)와 상기 고정기어(50) 사이의 치결합에 의한 감속 구조를 이용하여 상기 출력부재(60)로 감속 전이하게 되고, 상기 출력부재(60)로 감속 전이된 회전 구동력은 액추에이터(예컨대, 자동차의 shift by wire 시스템)의 작동에 필요로 하는 동작원으로 활용할 수 있게 된다.

이와 같은 일련의 과정에서 상기 로터샤프트(30)는 상기 제1베어링(91)과 상기 제2베어링(92)을 매개로 양쪽 단부가 안정적으로 지지될 수 있고, 특히 상기 편심기어(40)는 상기 로터샤프트(30)의 편심축부(32)의 외주면에서 상기 제2베어링(92)을 안정적으로 지지될 수 있으므로, 상기 고정기어(50)의 치형부와의 안정적인 치결합 상태를 유지하면서 감속 회전할 수 있게 된다.

또한, 상기 출력부재(60)의 베어링 지지부(64)는 상기 로터샤프트(30)의 장착축부(33)의 내주면에 위치한 상기 제3베어링(93)을 매개로 안정적으로 회전할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 편심기어(40)와 상기 출력부재(60) 사이의 동력 전달은 상기 편심기어(40)의 축방향 결합돌기(42)와 상기 출력부재(60)의 축방향 관통구멍(61) 사이의 결합에 의해 구현되는 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 회전 출력형 액추에이터는 상기 전동모터(20)로부터 상기 로터샤프트(30)로 제공되는 회전 구동력이 상기 편심기어(40)와 상기 고정기어(50) 사이의 치결합에 의해 상기 출력부재(60)로 감속 전이되는 과정에서 상기 센싱부(80)를 매개로 입력측인 상기 로터샤프트(30)와 출력측인 상기 출력부재(60)의 각각에 대한 회전위치를 실시간으로 검출할 수 있게 된다.

즉, 상기 센싱부(80)는 상기 로터샤프트(30)의 타단부에 위치한 상기 로터센서 마그넷(81)과의 상호 작용을 통해 상기 로터샤프트(30)에 대한 회전위치를 정밀하게 검출할 수 있게 된다. 또한, 상기 센싱부(80)는 상기 출력부재(60)와 연결되고 상기 로터샤프트(30)를 관통하는 상기 센서샤프트(70)의 타단부에 위치한 상기 출력센서 마그넷(82)과의 상호 작용을 통해 상기 출력부재(60)에 대한 회전위치를 정밀하게 검출할 수 있게 된다.

특히, 상기 센싱부(80)를 이용한 상기 로터샤프트(30)와 상기 출력부재(60)의 각각에 대한 회전위치의 실시간 검출에 있어, 본 발명은 상기 로터샤프트(30)와 상기 출력부재(60) 사이의 연동부위와 대향되는 반대편 부위에 대해 상기 센싱부(80)와 상기 로터센서 마그넷(81) 및 상기 출력센서 마그넷(82)을 각각 설치할 수 있으므로, 상기 출력부재(60)의 접속부(63)를 통해 외부 액추에이터와 연결되는 부위로부터 받게 되는 간섭 등에 의한 영향으로부터 완벽하게 배제될 수 있고, 이를 통해 상기 로터샤프트(30)와 상기 출력부재(60)의 각각에 대한 회전위치를 보다 정확하게 계측할 수 있게 된다. 이 결과, 본 발명은 액추에이터에 의한 동작 대상물에 대한 작동 제어의 수행에 있어 보다 정밀한 동작 제어를 구현할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10-하우징
11-전기접속부 12-장착돌기
14-케이싱 16-제1단차부
18-제2단차부
20-전동모터
21-스테이터코어 22-로터코어
30-로터샤프트
31-기준축부 32-편심축부
33-장착축부 34-단차축부
40-편심기어
41-보스부 42-축방향 결합돌기
50-고정기어
60-출력부재
61-축방향 관통구멍 62-축결합부
63-접속부 64-베어링 지지부
65-수용 지지부 66-대응 연결부
70-센서샤프트
80-센싱부
81-로터센서 마그넷 82-출력센서 마그넷
90-부시 91-제1베어링
92-제2베어링 93-제3베어링

Claims

전동모터의 로터코어와 동축상으로 배치되는 로터샤프트;
상기 로터샤프트에 편심되어 상대 회전이 가능하게 설치되는 편심기어;
상기 편심기어에 외접하는 고정기어;
상기 편심기어와 연동 가능하게 결합되고, 상기 로터샤프트와 동축상으로 배치되는 출력부재;
상기 출력부재와 동축상으로 결합되고, 상기 로터샤프트의 내부를 관통하여 배치되는 센서샤프트; 및
상기 로터샤프트와 상기 센서샤프트의 각각에 대한 회전위치를 검출하는 센싱부를 포함하고,
상기 편심기어와 상기 고정기어는 사이클로이드 기어로 구성되고,
상기 로터샤프트는 상기 로터코어와의 축결합을 위한 기준축부, 상기 기준축부의 일측에서 상기 편심기어의 편심 설치를 위한 편심축부, 및 상기 편심축부의 일측에서 상기 출력부재와의 상대 회전이 가능한 결합을 위해 단차축부를 매개로 단차진 형태로서 축방향으로 연장 절곡되어 직경이 확장되는 장착축부를 구비하고,
상기 출력부재는 상기 센서샤프트와의 결합을 위한 축결합부, 상기 축결합부와 대향하는 위치에서 출력축과의 결합을 위한 접속부, 상기 로터샤프트의 장착축부의 내부로 삽입되는 베어링 지지부, 상기 베어링 지지부로부터 반경방향으로 확장되어 상기 장착축부를 외부에서 감싸는 수용 지지부, 및 상기 편심기어와의 결합을 위해 상기 수용 지지부로부터 반경방향으로 확장되는 대응 연결부를 구비하며,
상기 축결합부는 상기 센서샤프트의 일단부와의 일체로 회전 가능하게 축결합되고, 상기 센서샤프트의 타단부는 하우징의 장착돌기와의 상대 회전이 가능하게 축결합되며, 상기 로터샤프트의 기준축부는 외주면이 상기 하우징에 대해 제1베어링을 매개로 회전 가능하게 지지되고, 상기 로터샤프트의 편심축부는 외주면이 상기 편심기어의 내주면에 대해 제2베어링을 매개로 회전 가능하게 지지되며, 상기 로터샤프트의 장착축부는 내주면이 상기 출력부재의 베어링 지지부의 외주면에 대해 제3베어링을 매개로 회전 가능하게 지지되고, 상기 출력부재의 수용 지지부는 외주면이 상기 하우징에 대해 부시를 매개로 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
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청구항 1에 있어서,
상기 편심기어는 상기 로터샤프트의 편심축부에 대한 상대 회전이 가능한 결합을 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
청구항 5에 있어서,
상기 편심기어는 상기 출력부재를 향해 돌출되는 축방향 결합돌기를 방사상으로 구비하고, 상기 출력부재는 상기 축방향 결합돌기와의 결합을 위한 축방향 관통구멍을 상기 대응 연결부에 방사상으로 구비하되, 상기 축방향 관통구멍의 내경은 상기 축방향 결합돌기의 외경 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱부는
상기 로터샤프트에 결합되어 일체로 회전하는 로터센서 마그넷; 및
상기 센서샤프트에 결합되어 일체로 회전하는 출력센서 마그넷을 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
청구항 7에 있어서,
상기 센싱부는 상기 로터샤프트를 중심으로 상기 출력부재와 대향하는 위치로 배치되고, 상기 로터센서 마그넷과 상기 출력센서 마그넷은 상기 로터샤프트를 중심으로 상기 출력부재와 대향하는 위치에서 상기 센싱부와 인접한 위치에 설치되어 각각의 회전위치를 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 전동모터의 스테이터코어에 대한 축방향과 반경방향 위치를 규제하기 위해 상기 하우징의 내부에 설치되는 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.
청구항 9에 있어서,
상기 케이싱은 상기 고정기어의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제1단차부, 및 상기 제1베어링의 측부와 접촉하여 축방향 위치를 규제하는 제2단차부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전 출력형 액추에이터.