KR102167802B1 - 차량용 엑츄에이터 - Google Patents

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KR102167802B1
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motor
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손종완
최동욱
김원식
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캄텍주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 엑츄에이터에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 샤프트를 갖는 모터; 상기 모터를 수용하고 상기 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 하부 하우징; 상기 모터 사프트와 연결되는 감속 기어 모듈; 상기 감속 기어 모듈를 수용하고, 상기 감속 기어 모듈의 출력 사프트 상단을 회전 가능하게 지지하는 상부 하우징; 그리고 상기 하부 하우징과 상부 하우징 사이에 개재되며, 상기 하부 하우징과 상부 하우징의 결합에 의해서 고정되는 베어링 홀더를 포함하고, 상기 베어링 홀더에는 상기 감속 기어 모듈의 출력 샤프트 하단과 상기 모터 샤프트의 상단을 각각 회전 가능하게 지지도록 베어링 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엑츄에이터가 제공될 수 있다.

Description

차량용 엑츄에이터{actuator for a vehicle}
본 발명은 차량용 엑츄에이터에 관한 것이다.
모터를 이용한 엑츄에이터는 모터, 감속 기어 모듈 그리고 하우징을 포함하고, 하우징 내부에 모터 및 감속 기어 모듈가 구비된다. 모터의 회전이 감속 기어 모듈를 통해서 감속되어 외부로 출력된다.
일본특허출원공개번호 JP2019-108853A (이하 '선행특허'라 한다)는 이러한 엑츄에이터의 일례를 개시하고 있다. 즉, 차량용 엔진의 배기가스를 터빈 휠을 우회하여 배출하기 위한 게이트 밸브의 개도를 조정하기 위한 차량용 엑츄에이터의 일례가 도시되어 있다.
선행특허는, 모터의 출력을 감속 기어 모듈를 통해 감속시키고 출력 레버를 통해서 게이트 밸브의 개도를 조절하는 링크를 작동시키는 것을 개시하고 있다.
하우징 내부에 구비되는 모터의 샤프트 그리고 감속 기어 모듈를 구성하는 기어들의 샤프트들의 위치가 안정적으로 고정되어야 한다. 선행특허는 이러한 샤프트들을 상부 하우징과 하부 하우징을 통해서 지지하고 있다. 따라서, 구조가 매우 복잡하며 샤프트들이 안정적으로 지지되기 어려운 문제가 있을 수 있다. 즉, 기어들의 맞물림이 신뢰성이 있게 보장되지 않을 수 있다.
또한, 선행특허는 하우징 내부에 엑츄에이터 특히 모터의 구동을 제어하기 위한 회로기판가 장착되기 어려운 구조를 개시하고 있다. 따라서 구동 제어를 위한 구성들이 엑츄에이터 외부에 구비됨으로 인해 메인 제어부를 설계가 용이하지 않은 문제가 있을 수 있다.
일본특허출원공개번호 JP2019-108853A
본 발명은 기본적으로 전술한 종래의 차량용 엑츄에이터의 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 베어링 홀더를 구비하여 모터 및 감속 기어 모듈 구성들이 원활하고 안정적으로 구동되도록 지지할 수 있는 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 베어링 홀더를 통해서 모터와 회로기판가 구비되는 공간과 감속 기어 모듈가 구비되는 공간을 효과적으로 구획하여 회로기판를 보호할 수 있는 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 감속 기어 모듈를 구성하는 기어들의 연동에 신뢰성이 보장될 수 있는 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 베어링이 장착되는 베어링 홀더의 마모를 현저히 줄일 수 있는 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 조립성이 현저히 개선된 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 샤프트를 갖는 모터; 상기 모터를 수용하고 상기 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 하부 하우징; 상기 모터 사프트와 연결되는 감속 기어 모듈; 상기 감속 기어 모듈를 수용하고, 상기 감속 기어 모듈의 출력 사프트 상단을 회전 가능하게 지지하는 상부 하우징; 그리고, 상기 하부 하우징과 상부 하우징 사이에 개재되며, 상기 하부 하우징과 상부 하우징의 결합에 의해서 고정되는 베어링 홀더를 포함하고, 상기 베어링 홀더에는 상기 감속 기어 모듈의 출력 샤프트 하단과 상기 모터 샤프트의 상단을 각각 회전 가능하게 지지도록 베어링 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엑츄에이터를 제공한다.
상기 감속 기어 모듈는, 상기 모터 샤프트 상단에 구비되는 샤프트기어; 상기 출력 샤프트와 일체로 회전하며, 원주 방향을 따라 소정 구간에만 기어가 형성된 부분 치형 기어를 포함하는 출력기어; 및 상기 샤프트기어와 기어 결합되는 제1연결기어 그리고 상기 제1연결기어 상부에서 상기 부분 치형 기어와 기어 결합되도록 구비되는 제2연결기어를 포함하는 연결기어를 포함함을 특징으로 한다.
상기 제1연결기어의 외경은 상기 제2연결기어의 외경보다 크도록 형성되며, 상기 연결기어는 일체로 형성되어 복층 기어를 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 연결기어는 상기 제1연결기어와 제2연결기어의 회전 중심을 형성하는 연결기어 샤프트를 포함하고, 상기 베어링 홀더에는 상기 연결기어 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지도록 베어링 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 베어링 수용부에 구비되어 상기 연결기어 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링, 그리고 상기 베어링 수용부와 상기 볼 베어링 하부 사이에 구비되는 웨이브 와셔를 포함함을 특징으로 한다.
상기 볼 베어링의 내경부와 상기 연결기어 샤프트 하단은 압입에 의한 접촉부를 형성하고, 상기 볼 베어링의 외경부와 상기 베어링 수용부는 슬라이딩을 허용하는 접촉부를 형성함을 특징으로 한다.
상기 베어링 수용부에 구비되어 상기 연결기어 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링, 그리고 상기 연결기어 샤프트와 상기 볼 베어링 상부 사이에 구비되는 탄성 댐퍼를 포함함을 특징으로 한다.
상기 볼 베어링 내경부와 상기 연결기어 샤프트 하단은 슬라이딩을 허용하는 접촉부를 형성하고, 상기 볼 베어링 외경부와 상기 베어링 수용부는 압입에 의한 접촉부를 형성함을 특징으로 한다.
상기 하부 하우징에는, 상기 베어링 홀더가 장착되는 베어링 홀더 안착부와 상기 베어링 홀더 안착부의 하부에서 회로기판가 장착되는 회로기판 수용부가 형성되며, 회로기판 안착부가 형성됨을 특징으로 한다.
상기 베어링 홀더는, 둘레에 구비되는 실링을 포함하고, 상기 하부 하우징과 상부 하우징의 결합 시 상기 회로기판 수용부를 상기 감속 기어 모듈로부터 격리시키도록 구비됨을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 베어링 홀더를 구비하여 모터 및 감속 기어 모듈 구성들이 원활하고 안정적으로 구동되도록 지지할 수 있는 엑츄에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 베어링 홀더를 통해서 모터와 회로기판이 구비되는 공간과 감속 기어 모듈가 구비되는 공간을 효과적으로 구획하여 회로기판을 보호할 수 있는 엑츄에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 감속 기어 모듈을 구성하는 기어들의 연동에 신뢰성이 보장될 수 있는 엑츄에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 베어링이 장착되는 베어링 홀더의 마모를 현저히 줄일 수 있는 엑츄에이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통해서, 조립성이 현저히 개선되고, 그 높이 또는 두께를 축소시킬 수 있어서 컴팩트화 된 엑츄에이터를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터의 상부 방향의 사시도;
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터의 하부 방향의 분해 사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터의 하부 방향의 사시도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터의 상부 방향의 분해 사시도;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터에서 하우징을 생략한 하부 방향의 분해 사시도;
도 6은 도 5에 도시된 실시예에서 연결기어 부분에 대한 단면도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑츄에이터에서 하우징을 생략한 하부 방향의 분해 사시도;
도 8은 도 7에 도시된 실시예에서 연결기어 부분에 대한 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 엑츄에이터에 대해서 상세히 설명한다.
도 1은 엑츄에이터의 상부 모습을 도시하고, 도 2는 엑츄에이터의 전체 구성을 나타내는 분해 사시도이며, 도 3은 엑츄에이터의 하부 모습을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터(1)는 하부 하우징(30), 상부 하우징(40), 감속 기어 모듈(50) 그리고 모터(20)를 포함하여 이루어질 수 있다.
하부 하우징(30)과 상부 하우징(40)은 서로 결합되어 내부 공간을 형성하게 된다. 내부 공간에 감속 기어 모듈(50)와 모터(20) 등과 같은 구성들을 수용하게 된다.
구체적으로 하부 하우징(30)에는 모터 수용부(31)가 형성되며, 모터 수용부(31) 내부에 모터(20)가 수용된다. 여기서 모터는 BLDC모터로 구성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
모터 수용부는 하부 하우징(30)에서 하부로 함몰된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 하부 하우징(30)에는 커넥터(90)가 장착되며, 상기 커넥터(90)를 통해서 외부에서 신호선, 제어선 그리고 전원선과 같은 연결선들이 내부로 연결될 수 있다.
상부 하우징(40)에는 엑츄에이터(1)의 출력이 외부로 전달되기 위한 레버(60)가 구비될 수 있다. 레버(60)에는 로드 연결부(61)가 구비될 수 있다. 엑츄에이터(1)의 출력은 레버(60)의 회전 변위라 할 수 있다. 로드 연결부(61)는 레버(60)의 회전 중심에서 편심된 위치에 형성될 수 있다. 상기 로드 연결부(61)에 로드가 연결되면 로드 연결부(61)가 레버(60)의 회전 중심에 대해서 회전 또는 스윙 이동을 하면서 로드를 이동시키게 된다.
상부 하우징(40)에는 엑츄에이터(1)를 대상물에 장착시키기 위한 엑츄에이터 마운트(41)가 형성될 수 있다. 상기 엑츄에이터 마운트(41)는 보스 형태로 형성될 수 있으며, 상부 하우징(40)의 모서리 부분에 형성될 수 있다.
상부 하우징(40)은 감속 기어 모듈(50)을 수용하게 된다. 따라서, 상부 하우징(40)에는 감속 기어 모듈 수용부(42)가 형성될 수 있다. 감속 기어 모듈 수용부(42)는 상부 하우징(40)에서 상부로 돌출된 형상으로 형성될 수 있다. 감속 기어 모듈 수용부(42)의 상부를 관통하여 상부 하우징의 외부에 상기 레버(60)가 구비될 수 있다.
베어링 홀더(80)는 상부 하우징(40)과 하부 하우징(30) 사이에 개재됨이 바람직하다. 즉, 양자가 서로 결합함에 따라서 양자 사이에 베어링 홀더(80)가 결합될 수 있다.
따라서, 베어링 홀더(80)는 양자 사이에서 공간을 구획함과 동시에 모터의 출력이 감속 기어 모듈로 전달되기 위한 통로 기능을 수행할 수 있다. 또한, 베어링 홀더(80)는 모터와 감속 기어 모듈의 회전 구성을 지지하기 위한 베어링 장착부로서의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 베어링 홀더(80)의 상면과 하면에서 모두 베어링 장착부로서의 기능을 부여할 수 있다. 이에 대한 상세한 사항은 후술한다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 엑츄에이터의 구성들에 대해서 상세히 설명한다.
도 4는 엑츄에이터를 상방으로 분해하여 바라보는 사시도이며, 도 5는 엑츄에이터에서 하우징을 생략하고 하방으로 분해하여 바라보는 사시도이다.
전술한 바와 같이, 상부 하우징(40)과 하부 하우징(30)은 서로 결합한다. 이러한 결합을 위해서, 상부 하우징(40)의 둘레 부분을 관통하는 복수 개의 결합볼트(43)가 구비될 수 있으며, 이러한 결합볼트(43)는 하부 하우징(30)의 둘레부분에 구비되는 복수 개의 하우징 결합홀에 삽입 결합될 수 있다. 일례로, 상부 하우징과 하부 하우징의 단면은 서로 대응되는 사각형상을 가질 수 있으며, 결합볼트와 결합홀은 4개의 모서리 부분에 형성될 수 있다. 따라서, 볼트 결합을 통해서 상부 하우징(40)과 하부 하우징(30)은 견고히 결합될 수 있다.
하부 하우징(30)에는 회로기판 수용부 내지는 회로기판 안착부(32)가 형성될 수 있다. 회로기판의 평면 형상에 대응되어 회로기판 안착부(32)는 하부 하우징(30)의 상면에서 하부로 평면으로 함몰되어 형성될 수 있다.
하부 하우징(30)의 회로기판 안착부(32)에는 복수 개의 회로기판 체결홀(33)이 형성될 수 있다. 회로기판(70)를 상하로 관통하는 복수 개의 고정 나사 또는 고정 볼트(73)가 상기 체결홀(33)에 삽입 결합됨으로써, 회로기판(70)는 회로기판 안착부(32)에 견고히 고정될 수 있다.
회로기판(70)에는 각종 소자들이 실장될 수 있으며, 특히 상대적으로 크기와 높이가 큰 소자들도 실장될 수 있다. 따라서, 소자들이 장착될 수 있는 상하 이격 거리가 충분히 보장되어야 함을 의미한다.
한편, 회로기판(70)에는 샤프트 관통홀(71)이 형성될 수 있다. 상기 샤프트 관통홀(71)을 통해서 모터 샤프트(21)가 하부에서 상부로 관통될 수 있다. 이는 회로기판(70)의 하부에 모터(20)가 장착됨을 의미하게 된다. 따라서, 회로기판 안착부(32)의 하부에 모터 수용부(31)가 형성될 수 있다. 즉, 회로기판 안착부(32)의 일부분에는 모터의 전체 단면 형상에 대응되도록 하방으로 함몰된 형태의 모터 수용부(31)가 형성될 수 있다.
모터 수용부(31)에 장착되어 모터(20)가 고정되며, 모터 샤프트(21)는 베어링을 통해서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 모터 샤프트(21)의 하단은 하부 베어링(22)을 통해서 회전 가능하게 지지되며, 하부 베어링(22)은 하부 하우징(30)에 장착된다. 즉, 모터 수용부(32)의 하측에 하부 베어링이 장착된다.
여기서, 모터 샤프트(21)의 상단을 지지하기 위한 상부 베어링(23)의 장착이 문제가 될 수 있다. 왜냐하면, 상부 베어링(23)이 상부 하우징(40)에 직접 고정되기 위해서는 하우징 내부 구조가 매우 복잡하기 때문이다. 그리고 감속 기어 모듈의 구성들과 중첩되는 것을 방지해야 하므로, 컴팩트한 제작이 어려울 수 있기 때문이다.
이를 위해서, 상기 상부 베어링(23)은 베어링 홀더(80)에 장착될 수 있다. 반대로, 상부 베어링(23) 장착을 위해서 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 베어링 홀더(80)를 구비할 수 있다.
베어링 홀더(80)는 판형 형상을 가지는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 주조나 다이캐스팅을 통해서 기본 형상을 갖도록 제작되고 기계 가공을 통해서 세부 형상을 갖도록 제작할 수 있다.
구체적으로, 베어링 홀더(80)의 하면에 상부 베어링(23)을 장착할 수 있는 베어링 장착부(84)를 형성할 수 있다. 이를 제1베어링 안착부라 할 수 있다. 상기 제1베어링 안착부에는 모터의 샤프트(21)가 상하로 관통하기 위한 관통홀이 형성됨이 바람직할 것이다. 따라서, 모터의 출력이 제1베어링 안착부를 관통하여 베어링 홀더(80)의 하부에서 상부로 전달될 수 있다. 베어링 홀더(80)의 상부에는 모터의 출력을 전달받는 감속 기어 모듈 구성들이 구비될 것이다.
한편, 전술한 바와 같이 베어링 홀더(80)의 하부에 회로기판(70)가 구비된다. 따라서, 일부 영역에서 베어링 홀더(80)와 회로기판(70) 사이에 상하 간격이 충분하지 않을 수 있다. 일례로 회로기판 캡 부분에서 베어링 홀더(80)와 간섭이 발생될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 베어링 홀더(80)에는 상방으로 돌출된 회피홈(83)이 형성될 수 있다. 이를 캡 회피홈이라고 할 수 있다.
상기 베어링 홀더(80)의 중앙 부분에는 베어링들이 장착되기 위한 구성들이 형성될 수 있다. 따라서, 회피홈(83)은 중앙 부분에서 외각으로 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 즉, 회피홈(83)에 대응되는 위치에 크기가 큰 소자들이 위치하도록 회로기판 실장 설계를 하는 것이 바람직하다. 이를 통해서, 베어링 홀더(80)와 회로기판(70) 사이의 간격을 줄일 수 있어서 컴팩트한 엑츄에이터를 제작할 수 있다.
베어링 홀더(80)의 장착을 위해서, 하부 하우징(30)에는 베어링 홀더 안착부(34)가 형성될 수 있다. 상기 베어링 홀더 안착부(35)는 하부 하우징의 상부 둘레를 따라 단턱 형상으로 형성될 수 있다.
베어링 홀더(80)의 둘레에는 실링(81)이 구비될 수 있다. 베어링 홀더(80)와 실링(81)이 베어링 홀더 안착부(35)에 안착된 후 하부 하우징과 상부 하우징이 서로 결합될 수 있다. 상하 체결력에 의해서 실링(81)에 압력이 가해져 상부 하우징과 하부 하우징 사이의 공간은 서로 밀폐되면서 구획될 수 있다. 다만, 모터의 샤프트가 관통하는 부분을 통해서 서로 연통될 수 있다. 그러나, 모터 및 모터 샤프트는 상하 베어링들을 통해서 견고히 고정될 수 있으므로, 분진이나 오일 등이 상부 하우징에서 하부 하우징으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 베어링 홀더(80)에서 구획 기능 및 분진 차단 기능을 수행하기 때문이다.
압축에 의한 베어링 홀더(80)의 고정에 의해서 베어링 홀더(80)는 회전 이동을 할 수도 있다. 따라서, 베어링 홀더(80)의 회전 이동을 방지하기 위한 구성이 필요하다. 즉, 더욱 견고히 베어링 홀더(80)를 고정할 구성이 필요할 수 있다.
이를 위해서, 베어링 홀더 안착부(35)에는 베어링 홀더 결합홀(36)이 형성될 수 있으며, 베어링 홀더(80)에는 체결 핀(82)가 구비될 수 있다. 핀(82)과 결합홀(36)은 각각 2 개 형성될 수 있다. 대각선 위치에 각각 구비될 수 있다.
체결 핀(82)이 결합홀(36)에 삽입 결합됨으로써, 베어링 홀더는 베어링 홀더 안착부에서 회전 이동되는 것을 방지할 수 있다.
모터 샤프트(21)의 상단은 베어링 홀더(80)를 하부에서 상부로 관통하게 된다. 그리고, 모터 샤프트(21)의 상단에는 샤프트 기어(51)가 구비될 수 있다. 샤프트 기어(51)는 모터 샤프트(21)와 일체로 회전하게 된다. 여기서, 샤프트 기어(51)를 감속 기어 모듈(50)를 구성하기 위한 시작 기어라 할 수 있다. 여기서 샤프트 기어(51)는 피니언 기어로 구성되는 것이 바람직하다.
모터 샤프트의 출력 또는 샤프트 기어(51)의 출력을 감속시키기 위하여 연결기어(52)가 구비될 수 있다. 연결기어(52)는 샤프트 기어(51)와 연결되며 샤프트 기어(51)보다 직경이 큰 제1연결기어(52b)를 포함할 수 있다. 그리고, 연결기어(52)의 회전 중심을 이루는 연결기어 샤프트(52a)가 구비될 수 있다.
상기 연결기어(52)는 복층 기어로 구성되어 두 개의 기어가 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1연결기어(52b)와 일체로 형성된 제2연결기어(52c)를 포함할 수 있다. 제1연결기어(52b)와 제2연결기어(52c)는 동축인 연결기어 샤프트(52a)를 중심으로 회전하며, 상하로 배치될 수 있다. 즉, 하부의 제1연결기어(52b)의 상부에 제2연결기어(52c)가 구비될 수 있다.
제2연결기어(52c)는 제1연결기어(52b)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 제1연결기어(52b)는 대경부, 제2연결기어(52c)는 소경부를 이룬다. 그리고, 제2연결기어(52c)는 출력기어(53)와 연결될 수 있다.
구체적으로, 출력기어(53)는 부분 치형 기어(53a)와 출력기어 샤프트(53b)를 포함하여 이루어질 수 있다. 출력기어(53)의 원주에서 일부 구간에만 부분 치형 기어(53a)가 형성될 수 있다. 부분 치형 기어(53a)는 다른 구간에 비해서 반경이 더욱 큰 형태로 형성될 수 있다. 일례로, 부분 치형 기어는 180도 미만 각도에서 연속적으로 형성될 수 있다. 즉, 180도 이상 각도에서는 부분 치형 기어가 형성되지 않을 수 있다.
따라서, 부분 치형 기어(53a)와 제2연결기어(52c)가 맞물리는 일부 구간에서만 양자 사이의 출력 전달이 수행될 수 있다.
여기서, 연결기어 샤프트(52a)와 출력기어 샤프트(53b)의 지지가 매우 중요하다. 왜냐하면, 복수 개의 기어들이 동일 평면이 아닌 상하로 중첩되어서 연결되기 때문이다. 복수 개의 기어들의 두께를 현저히 키우는 것은 한계가 있다. 왜냐하면 전체 엑츄에이터의 사이즈가 커지기 때문이다. 복수 개의 기어들의 두께를 줄이는 것은 한계가 있다. 왜냐하면 충격이나 외력에 의해서 기어들의 맞물림이 해제될 가능성이 있기 때문이다.
따라서, 신뢰성이 있는 기어들 사이의 연결을 유지하기 위하여, 연결기어 샤프트(52a)와 출력기어 샤프트(53b)의 지지가 매우 중요하다. 이는, 기어들에 가해질 수 밖에 없는 충격을 완화하여 기어들을 보호함과 동시에 기어 연결을 유지하기 위해서도 매우 중요하다.
본 실시예에 따르면, 베어링 홀더(80)을 통해서 연결기어 샤프트(52a)와 출력기어 샤프트(53b)의 하단을 각각 지지할 수 있다. 즉, 베어링 홀더(80)에는 출력기어 하부 베어링(56)과 연결기어 하부 베어링(57)이 장착되기 위한 베어링 수용부가 각각 구비될 수 있다. 이를 제2베어링 안착부(85)와 제3베어링 안착부(86)이라 할 수 있다.
제2베어링 안착부와 제3베어링 안착부는 베어링 홀더(80)의 상면에 형성될 수 있다. 상면에서 하방으로 함몰된 형태로 형성될 수 있다. 상기 안착부들에는 각각 볼 베어링 형태의 베어링인 장착될 수 있다. 따라서, 연결기어 샤프트와 출력기어 샤프트가 하부 하우징에 지지되기 위해서 더욱 길게 연장될 필요가 없다.
베어링 홀더(80)은 상부 하우징과 하부 하우징 사이에 견고히 고정되기 때문에 이러한 샤프트들도 견고히 고정될 수 있다.
또한, 연결기어 샤프트(52a)와 출력기어 샤프트(53b)의 상단은 상부 하우징을 통해서 지지될 수 있다.
연결기어 샤프트(52a)의 상단은 연결기어 상부 베어링(58)에 의해서 회전 가능하게 지지될 수 있으며, 출력기어 샤프트(53b)의 상단은 니들 베어링(54)를 통해서 회전 가능하게 지지될 수 있다.
즉, 복수 개의 샤프트는 상부 하우징과 베어링 홀더에 의해서 지지되거나 하부 하우징과 베어링 홀더에 의해서 지지될 수 있다. 그리고, 베어링 홀더는 상부 하우징과 하부 하우징 사이에서 양자의 결합에 의해서 매우 견고히 고정될 수 있다.
다시 말하면, 중간 격벽 내지는 중간 하우징에 해당하는 베어링 홀더를 추가함으로써 복수 개의 샤프트를 효과적이고 매우 신뢰성이 있게 지지할 수 있게 된다. 아울러, 베어링 홀더를 통해서 감속 기어 모듈가 장착되는 영역과 회로기판가 장착되는 영역을 매우 효과적으로 구획할 수 있다. 따라서, 분진이나 오일 등이 회로기판로 유입되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 샤프트들 또는 기어들의 상하 이격이 가능하게 함과 동시에 기어들 사이의 연결이 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 이하에서는 이에 대한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 출력기어(53)의 상부에는 스프링(55)이 구비됨이 바람직하다. 상기 스프링(55)은 출력기어와 상부 하우징 사이에 구비되어 항상 하방으로 출력기어(53)에 탄성력을 가하도록 형성될 수 있다.
외부 충격이나 작동 시 발생될 수 있는 충격을 스프링(55)이 흡수하면서 매우 작은 출력기어(53)의 상하 이동을 허용할 수 있다. 즉, 충격 전체가 출력기어(53)에 전해지는 것을 방지할 수 있다. 다만, 스프링(55)의 탄성력에 의해서 출력기어(53)를 하방으로 누름으로써 출력기어(53)가 정위치에서 작동할 수 있게 할 수 있다. 이러한 스프링(55)은 본 발명의 일실시예들에서 공통적으로 적용될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 연결기어 지지구조에 대해서 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 연결기어의 하단을 지지하기 위한 판 스프링, 웨이브 스프링 내지는 웨이브 와셔(91)를 포함할 수 있다.
연결기어 샤프트(52a)의 하단부는 베어링(57)에 지지되며 베어링(57)과 함께 베어링 안착부(86)에 삽입 지지된다. 이때, 베어링(57)의 내경부와 샤프트의 하단부는 압입 결합될 수 있다. 즉, 베어링(57) 내경부와 샤프트 하단은 접촉부(520)를 형성할 수 있다. 여기서의 접촉부는 압입에 의해서 형성되어 양자간에 상대적인 슬라이딩이 배제될 수 있다.
또한, 베어링(57) 외경부와 베어링 안착부(86) 사이에는 접촉부가 형성될 수 있다. 여기서의 접촉부는 압입이 배제되어 슬라이딩이 허용되도록 형성될 수 있다.
상기 웨이브 와셔(91)는 베어링(57)와 샤프트(52a) 말단을 하부에서 함께 지지할 수 있다. 따라서, 베어링(57)과 연결기어(52)가 하방으로 이동하는 경우 웨이브 와셔는 탄성 변형될 수 있다. 즉, 지속적으로 웨이브 와셔(91)는 베어링(57)과 샤프트(52a)를 상방으로 밀 수 있게 된다.
여기서, 상기 웨이브 와셔(91)는 샤프트와 베어링이 베어링 안착부(86)에 삽입되기 전에 단순히 삽입시킴으로써 장착이 가능함을 알 수 있다. 그리고, 베어링 외경부와 베어링 안착부 사이의 슬라이딩 허용 및 탄성 웨이브 와셔로 인해서 연결기어에 가해지는 충격이 완화될 수 있음을 알 수 있다. 아울러, 충격 완화를 위해서 연결기어가 상하로 이동된 후 바로 원위치로 복귀될 수 있음을 알 수 있다.
도 7 및 도 8 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 연결기어 지지구조에 대해서 상세히 설명한다.
연결기어 샤프트(52a) 및 베어링(57)은 매우 강한 금속 재질로 형성될 수 있으며, 스틸 또는 스테인리스 스틸로 제작될 수 있다. 따라서, 양자 사이의 마찰에 의해서 마모 가능성이 현저히 낮다. 반대로, 베어링 홀더(80)는 주조 내지는 다이캐스팅으로 형성되므로 상대적으로 강도가 약하다고 할 수 있다. 특히, 알루미늄 다이캐스팅으로 제작되는 경우 상대적으로 마모 가능성이 높을 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 전술한 실시예에서의 베어링 홀더 마모를 현저히 낮출 수 있는 방안을 제시한다.
본 실시예에서 베어링(57)의 외경부와 베어링 안착부(86) 사이에 형성된 접촉부(860)에는 슬라이딩이 허용되지 않을 수 있다. 즉, 압입 결합에 의해서 베어링은 베어링 안착부(86)에 견고히 고정될 수 있다. 반면에, 베어링(57)의 내경부와 샤프트(52a) 사이에 형성된 접촉부(520)는 슬라이딩을 허용하도록 형성될 수 있다.
즉, 고정된 베어링(57)에 대해서 샤프트(52a)는 상하로 슬라이딩될 수 있다. 그리고 베어링(57) 상부와 샤프트(52a) 사이에는 탄성 재질의 댐퍼(92)가 형성될 수 있다. 고무 또는 실리콘 재질의 오링 형태로 댐퍼(92)가 형성될 수 있다. 베어링(57)에 대해서 댐퍼는 지속적으로 연결기어를 상방으로 미는 탄성력을 가할 수 있다. 따라서, 댐퍼의 탄성 변형 및 샤프트의 상하 이동에 의해서 연결 기어에 가해지는 충력을 현저히 완화할 수 있다. 게다가 구조가 간단한 댐퍼를 조립함으로써 조립이 간편해지며, 높이가 낮은(또는 두께가 얇은) 링 형태의 댐퍼를 이용함으로써, 내부 구조의 높이를 축소시킬 수 있어서 제품의 슬림화 또는 컴팩트화에도 기여할 수 있다.
본 실시예에서는 베어링과 샤프트 사이의 슬라이딩을 허용하고, 베어링과 베어링 홀더 사이의 슬라이딩은 배제하게 된다. 따라서, 베어링 홀더 즉 베어링 안착부의 마모를 현저히 줄일 수 있다.
한편, 댐퍼는 평면 형상을 가지며 웨이브 와셔는 굴곡 형상을 가진다. 따라서, 동일한 탄성력 내지는 댐핑력을 가지기 위해서는 웨이브 와셔의 높이가 댐퍼의 높이보다 커야 한다. 따라서, 웨이브 와셔를 사용하는 경우보다 댐퍼를 사용하는 경우, 전체 높이를 낮출 수 있다. 즉, 보다 컴팩트한 엑츄에이터의 제작이 가능하다. 아울러, 댐퍼를 단순히 샤프트에 삽입하여 장착이 가능하므로 보다 조립성이 개선될 수 있다. 특히, 베어링과 샤프트의 압입 결합보다는 베어링과 베어링 홀더의 압입 결합이 더욱 용이하다. 아울러, 베어링 홀더의 마모를 더욱 줄일 수 있다.
그러므로, 웨이브 와셔보다는 댐퍼를 사용하는 실시예가 더욱 효과적임을 알 수 있다.
1: 엑츄에이터
20 : 모터
21: 모터 샤프트
22: 하부 베어링
23 : 상부 베어링
30 : 하부 하우징
31 : 모터 수용부
32 : 회로기판 안착부
33 : 회로기판 체결홀
34 : 베어링 홀더 안착부
35 : 하우징 결합홀
36 : 베어링 홀더 결합홀
40 : 상부 하우징
41 : 엑츄에이터 마운트
42 : 감속 기어 모듈 수용부
43 : 결합볼트
50 : 감속 기어 모듈
51 : 샤프트 기어
52 : 연결기어
52a : 연결기어 샤프트
52b : 제1연결기어
52c : 제2연결기어
53 : 출력기어
53a : 부분 치형 기어
53b : 출력기어 샤프트
54 : 니들 베어링
55 : 스프링
56 : 출력기어 하부 베어링
57 : 연결기어 하부 베어링
58 : 연결기어 상부 베어링
60 : 레버
61 : 로드 연결부
70 : 회로기판
71 : 샤프트 관통홀
72 : 회로기판 캡
73 : 고정 볼트
80 : 베어링 홀더
81 : 실링
82 : 체결 핀
83 : 회피홈
84 : 제1베어링 안착부
85 : 제2베어링 안착부
86 : 제3베어링 안착부
90 : 커넥터
91 : 웨이브 스프링
92 : 댐퍼

Claims (10)

  1. 샤프트를 갖는 모터;
    상기 모터를 수용하고 상기 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 하부 하우징;
    상기 모터 사프트와 연결되는 감속 기어 모듈;
    상기 감속 기어 모듈를 수용하고, 상기 감속 기어 모듈의 출력 사프트 상단을 회전 가능하게 지지하는 상부 하우징; 그리고
    상기 하부 하우징과 상부 하우징 사이에 개재되며, 상기 하부 하우징과 상부 하우징의 결합에 의해서 고정되는 베어링 홀더를 포함하고,
    상기 베어링 홀더에는 상기 감속 기어 모듈의 출력 샤프트 하단과 상기 모터 샤프트의 상단을 각각 회전 가능하게 지지도록 베어링 수용부가 형성되며,
    상기 감속 기어 모듈는,
    상기 모터 샤프트 상단에 구비되는 샤프트기어;
    상기 출력 샤프트와 일체로 회전하며, 원주 방향을 따라 소정 구간에만 기어가 형성된 부분 치형 기어를 포함하는 출력기어; 및
    상기 샤프트기어와 기어 결합되는 제1연결기어 그리고 상기 제1연결기어 상부에서 상기 부분 치형 기어와 기어 결합되도록 구비되는 제2연결기어를 포함하는 연결기어를 포함하고,
    상기 제1연결기어의 외경은 상기 제2연결기어의 외경보다 크도록 형성되며, 상기 연결기어는 일체로 형성되어 복층 기어를 구성하고,
    상기 연결기어는 상기 제1연결기어와 제2연결기어의 회전 중심을 형성하는 연결기어 샤프트를 포함하고,
    상기 베어링 홀더에는 상기 연결기어 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지도록 베어링 수용부가 형성되며,
    상기 베어링 수용부에 구비되어 상기 연결기어 샤프트 하단을 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링, 그리고 상기 연결기어 샤프트와 상기 볼 베어링 상부 사이에 구비되는 탄성 댐퍼를 포함하여, 베어링에 대해서 탄성 댐퍼는 지속적으로 연결 기어를 상방으로 미는 탄성력을 가함으로써, 탄성 댐퍼의 탄성 변형 및 연결 기어 샤프트의 상하 이동에 의하여 연결 기어에 가해지는 충격을 약화할 수 있도록 마련되고,
    상기 볼 베어링 내경부와 상기 연결기어 샤프트 하단은 슬라이딩을 허용하는 접촉부를 형성하고, 상기 볼 베어링 외경부와 상기 베어링 수용부는 압입에 의한 접촉부를 형성하여 베어링과 연결기어 샤프트 사이의 슬라이딩은 허용하고 베어링와 베어링 홀더 사이의 슬라이딩은 배제할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 엑츄에이터.
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  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 하우징에는, 상기 베어링 홀더가 장착되는 베어링 홀더 안착부와 상기 베어링 홀더 안착부의 하부에서 회로기판가 장착되는 회로기판 수용부가 형성되며, 회로기판 안착부가 형성됨을 특징으로 하는 차량용 엑츄에이터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 베어링 홀더는, 둘레에 구비되는 실링을 포함하고, 상기 하부 하우징과 상부 하우징의 결합 시 상기 회로기판 수용부를 상기 감속 기어 모듈로부터 격리시키도록 구비됨을 특징으로 하는 차량용 엑츄에이터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699704B1 (ko) * 2009-05-27 2017-01-25 시티에스 코포레이션 보빈을 보유하기 위한 클립을 갖는 무브러시 직류 액추에이터
KR101703950B1 (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 캄텍주식회사 차량용 egr 밸브
JP2019108853A (ja) 2017-12-19 2019-07-04 株式会社デンソー アクチュエータ
KR102053337B1 (ko) * 2017-12-01 2019-12-06 현대자동차주식회사 Egr밸브 엑츄에이터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101699704B1 (ko) * 2009-05-27 2017-01-25 시티에스 코포레이션 보빈을 보유하기 위한 클립을 갖는 무브러시 직류 액추에이터
KR101703950B1 (ko) * 2015-07-31 2017-02-08 캄텍주식회사 차량용 egr 밸브
KR102053337B1 (ko) * 2017-12-01 2019-12-06 현대자동차주식회사 Egr밸브 엑츄에이터
JP2019108853A (ja) 2017-12-19 2019-07-04 株式会社デンソー アクチュエータ

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