KR102275398B1

KR102275398B1 - 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법

Info

Publication number: KR102275398B1
Application number: KR1020200004347A
Authority: KR
Inventors: 최갑승; 김지성; 김건수; 이지홍
Original assignee: 동명대학교산학협력단; 주식회사 한일정밀
Priority date: 2020-01-13
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2021-07-13

Abstract

본 발명은 테일게이트의 스핀들드라이브에 관한 것으로, 차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 사용자가 선택할 수 있는 모드선택단계와; 상기 모드선택단계에서 자동모드로 선택되는 경우 경고음 발생 및 비상등 점등으로 자동모드로 테일게이트의 개폐작동을 차량 외부인 또는 사용자에게 알려 환기시켜주는 작동경고단계와; 모터의 구동 회전력으로 스핀들드라이브의 신축 작동으로 테일게이트를 개폐 작동시키는 자동개폐단계와; 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 개폐상태를 파악하여 테일게이트의 완전개방 또는 완전닫힘 위치가 될 때까지 모터의 구동을 제어하는 자동피드백단계와; 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 완전개방 또는 완전단힘 상태 확인 후 모터의 구동정지, 경고음 및 비상등 작동정지시켜 대기상태로 전환하는 대기모드단계를 포함하는 자동모드로 제어하거나, 차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 사용자가 선택할 수 있는 모드선택단계와; 상기 모드선택단계에서 수동모드로 선택되는 경우 사용자의 완력으로 테일게이트를 개폐함에 따라 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 위치를 파악하는 위치파악단계와; 차량의 상시전원으로부터 전자브레이크에 전원을 인가로 브레이크모듈의 브레이크를 해제하여 유성기어모듈의 중립상태를 유지하는 수동중립단계와; 기울기센서의 감지에 따라 테일게이트의 완전개방 또는 도어래치의 닫힘 신호에 따라 테일게이트의 완전닫힘으로 도달 후 전자브레이크에 전원차단을 통해 브레이크의 구속 및 대기상태로 전환하는 대기모드단계를 포함하는 수동모드를 제공하여 구동수단인 모터의 전력소모를 최소화하면서 신속한 길이 신장을 통해 테일게이트의 신속한 개폐를 수행할 수 있으며, 수동모드 또는 자동모드로 테일게이트의 개폐 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에 관한 것이다.

Description

복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법{Hybrid Tailgate Spindle Drives}

본 발명은 테일게이트의 스핀들드라이브에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 구동수단인 모터의 전력소모를 최소화하면서 신속한 길이 신장을 통해 테일게이트의 신속한 개폐를 수행할 수 있으며, 수동모드 또는 자동모드로 테일게이트의 개폐 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차체 후방에 장착된 테일게이트는 사용자가 수동으로 개폐하는 수동식과 모터에 의해 개폐가 이뤄지는 자동식으로 구분된다.

수동식의 경우, 운전자가 들어올리는 힘을 보조하기 위해 가스리프터가 추가적으로 장착되며, 자동식의 경우에는 모터가 내장된 스핀들드라이브가 장착되어 모터가 스핀들을 회전시키면 상기 스핀들이 스핀들드라이브의 길이를 증대시켜 테일게이트를 개방시키는 방식으로 구성되었다.

종래의 스핀들드라이브는 인너튜브가 아우터튜브에 활주하여 신축 가능하게 결합되되, 상기 아우터튜브에는 모터 및 브레이크가 내장되며, 상기 모터는 외주면에 나사산이 형성된 스핀들을 회전시키도록 구성된다. 그리고, 인너튜브에는 스핀들과 나사 결합된 중공관 모양의 스핀들튜브가 결합되어 상기 스핀들의 회전에 따라 길이가 축소 또는 증가되도록 스핀들튜브가 인너튜브와 함께 활주하도록 구성된다.

아울러, 이와 같은 구조에서는 모터의 회전축에 연결된 스핀들의 전진 및 후진 회전력만을 이용하여 테일게이트를 개폐시키므로, 상기 테일게이트의 정지상태에서 움직이려는 개폐초기 상태일 때, 모터의 기동전류는 평상시 작동전류에 비해서 아주 높은 기동전류량을 필요로하므로, 모터가 발열하기 쉽고, 차량의 배터리 용량을 한단계 업그레이드시켜서 하는 등, 여러 단점이 있었다.

이를 해소하기 위하여 종래에는 테일게이트가 닫혔을 때 압축되고 테일게이트가 개방되면 탄성 복원되는 코일스프링을 인너튜브와 아우터튜브 사이에 삽입하여 모터의 기동력을 분담시키도록 구성되었다.

하지만, 이와 같은 종래의 구조는 테일게이트가 개방된 상태에서 충격이 발생하면 이를 지지하지 못하거나, 처짐이 발생할 가능성이 있었다.

아울러, 테일게이트는 다단으로 열리는 방식이 주로 채택되나, 이와 같은 문제가 발생할 경우, 테일게이트의 풀오픈 상태에서 처짐을 방지하기 위해 스프링의 스프링상수를 증대하여야 하지만, 중간 정도 닫혔을 경우에는 스프링의 탄성력이 지나치게 높아 스핀들드라이브에 무리가 갈 수 있는 문제가 있었다.

즉, 종래의 코일스프링은 테일게이트의 전개각도에 따른 스프링힘이 일정하게 작용하지 못하고 개방초기에는 강하게 작용하다가 완전히 개방될 수록 탄성력이 저하되는 문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하고자 재안된 특허문헌 1은 인너튜브가 아우터튜브에 활주하여 신축 가능하게 결합된 테일게이트의 스핀들드라이브에 관한 것으로 아우터튜브에 내장되며 모터에 의해 회전되는 스핀들과, 인너튜브와 함께 활주하되 스핀들과 나사 결합되어 상기 스핀들의 회전에 따라 활주되는 스핀들튜브를 포함하고, 상기 스핀들튜브 내에는 인너튜브가 아우터튜브 내로 진입됐을 때 압축되고 인너튜브가 아우터튜브 외부로 확장됐을 때 팽창하도록 가스가 봉입된 것을특징으로 하는 차량용 테일게이트의 스핀들드라이브가 제공된다.

이와 같은, 특허문헌 1의 테일게이트의 스핀들드라이브에 의하면, 테일게이트를 개방 시, 테일게이트와 같이 개방되는 테일게이트의 스핀들드라이브가 일정한 탄성을 공급하기 때문에, 풀오픈 상태에서도, 테일게이트의 중량을 지지하는 지지력이 증대되는 효과를 가진다.

그러나, 모터만을 구동원으로 사용해야 하므로 전력소모가 높아 경제성이 떨어지며, 높은 감속비로 구동되어야 하므로 수동모드로 테일게이트를 개폐하는데 어려움이 있고, 신장 길이가 한정되어 있어 작동범위의 한계가 있으며, 테일게이트의 사용으로 인해 소음 발생의 원인이 된다.

KR 10-2017-0030250 A

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 IN하우징과 중앙에 스핀들튜브을 한 몸으로 하는 가스스프링을 적용하고, 스핀들튜브에 체결되어 활주하는 스핀들에 동력 전달을 단속하는 단속수단을 포함하는 구성으로 구동수단인 모터의 전력소모를 최소화하면서 신속한 길이 신장을 통해 테일게이트의 신속한 개폐를 수행할 수 있으며, 기존에 비해 테일게이트의 중량 부하 및 작동 소음이 감소되고, 수동모드 또는 자동모드로 테일게이트의 개폐 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 사용자가 선택할 수 있는 모드선택단계와; 상기 모드선택단계에서 자동모드로 선택되는 경우 경고음 발생 및 비상등 점등으로 자동모드로 테일게이트의 개폐작동을 차량 외부인 또는 사용자에게 알려 환기시켜주는 작동경고단계와; 모터의 구동 회전력으로 스핀들드라이브의 신축 작동하여 테일게이트를 개폐 작동시키는 자동개폐단계와; 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 개폐상태를 파악하여 테일게이트의 완전개방 또는 완전닫힘 위치가 될 때까지 모터의 구동을 제어하는 자동피드백단계와; 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 완전개방 또는 완전단힘 상태 확인 후 모터의 구동정지, 경고음 및 비상등을 작동정지시켜 대기상태로 전환하는 대기모드단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 작동경고단계는 테일게이트의 개폐 전에 경고음을 2 ~ 3회로 부저음을 제공하고, 차량의 비상등(양쪽방향지시등)을 2 ~ 3회 점등하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 자동개폐단계에서 엔코더 및 모터부하량센서를 통해 실시간으로 감지된 모터의 회전수 및 부하량 신호에 따라 모터의 회전속도 및 작동 여부를 제어하는 모터제어단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드 또는 수동모드로 사용자가 선택할 수 있는 모드선택단계와; 상기 모드선택단계에서 수동모드로 선택되는 경우 사용자의 완력으로 테일게이트를 개폐함에 따라 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 위치를 파악하는 위치파악단계와; 차량의 상시전원으로부터 전자브레이크에 전원을 인가하여 브레이크모듈의 브레이크를 해제하여 유성기어모듈의 중립상태를 유지하는 수동중립단계와; 기울기센서의 감지에 따라 테일게이트의 완전개방 또는 도어래치의 닫힘 신호에 따라 테일게이트의 완전닫힘으로 도달 후 전자브레이크에 전원차단을 통해 브레이크의 구속 및 대기상태로 전환하는 대기모드단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 구동수단인 모터의 전력소모를 최소화하면서 신속한 길이 신장을 통해 테일게이트의 신속한 개폐를 수행할 수 있으며, 수동모드 또는 자동모드로 테일게이트의 개폐 방식을 선택적으로 변경할 수 있고, 무여자타입의 브레이크모듈을 활용하여 자동모드의 모터 구동과 수동모드의 브레이크모듈 전원인가를 구분하여 효율적인 전원분배 가능한 효과가 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브에 적용되는 회전지지부, 신축지지부 및 가스스프링부를 나타내는 단면구성도.
도 2는 본 발명에 따른 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브에 적용되는 구동부를 나타내는 분해도.
도 3은 본 발명에 따른 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브에 적용되는 구동부를 나타내는 구성 배치도.
도 4는 본 발명에 따른 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브의 작동상태를 나타내는 작동 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브에 적용되는 브레이크모듈의 작동원리를 나타내는 단면구성도.
도 6은 본 발명에 따른 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법을 나타내는 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에서 자동 및 수동 모드전환 과정을 나타내는 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에서 자동모드를 통해 테일게이트를 개방하는 과정을 나타내는 개념도.
도 9는 본 발명에 따른 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에서 자동모드를 통해 테일게이트를 닫는 과정을 나타내는 개념도.
도 10은 본 발명에 따른 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법에서 수동모드를 통해 테일게이트를 개폐하는 과정을 나타내는 개념도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 적용되는 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브(이하, 스핀들드라이브(10))는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, OUT하우징(20)에 IN하우징(30)이 활주 가능하게 결합되며, 상기 OUT하우징(20)의 일 단부에 연결되는 구동부(100)의 구동에 의해 내부에 순차적으로 구비된 스핀들(210), 스핀들너트(310), 스핀들튜브(320)의 작동으로 신축 가능하게 구성되어 차체의 테일게이트를 자동으로 개폐하는 장치이다.

이때, 상기 스핀들드라이브(10)는 모터(100a)를 포함하는 구동부(100)와, 스핀들(210)에 모터(100a)의 회전력을 전달할 수 있도록 구동부(100)를 연결 고정하는 모터브라켓(220)을 포함하여 구동 회전력을 전달할 수 있으며, OUT하우징(20)을 포함하는 회전지지부(200)와, 상기 OUT하우징(20)에 활주하는 IN하우징(30)을 포함하여 신축 가능하게 구비되는 신축지지부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 회전지지부(200)는 상기 OUT하우징(20)의 중앙에 동심으로 스핀들(210)이 구비될 수 있다.

이때, 상기 OUT하우징(20)의 단부에는 모터(100a)의 구동력을 상기 스핀들(210)에 전달할 수 있도록 상기 구동부(100)를 연결 고정하는 모터브라켓(220)이 설치될 수 있다.

여기서, 상기 모터브라켓(220)은 양측에 각각 로드소켓(221) 및 모터소켓(223)이 형성되어 있는 구조로 상기 로드소켓(221)에는 댐핑로드(530)의 단부가 끼움 또는 체결로 고정 결합되고, 상기 모터소켓(223)에는 구동부(100)의 결합되어 관통된 스핀들(210)에 구동부(100)가 연결되어 스핀들(210)을 회전 작동시킬 수 있다.

상기 구동부(100)는 모터(100a)와 단속수단(100b)이 한 몸으로 구성될 수 있다.

상기 모터(100a)는 차체에서 공급되는 전력으로 구동되어 회전력을 제공할 수 있다.

그리고, 상기 단속수단(100b)은 상기 모터브라켓(220)과 모터(100a)의 사이에 구비되어 상기 모터(100a)의 구동에 의해 발생되는 회전력을 상기 스핀들(210)에 단속 전달할 수 있다.

즉, 상기 단속수단(100b)은 상기 모터(100a)의 구동 회전력을 상기 스핀들(210)에 선택적으로 전달할 수 있어 상기 스핀들(210)의 회전으로 모터(100a) 방향으로 회전력이 전달될 때, 단속하여 전달을 차단할 수 있고, 반대로 모터(100a)가 구동할 때, 모터(100a)의 구동 회전력을 스핀들(210)에 전달할 수 있다.

상기 신축지지부(300)는 상기 스핀들(210)에 대응 체결되는 스핀들너트(310)를 포함하는 스핀들튜브(320)가 제공되며, 이 스핀들튜브(320)는 상기 OUT하우징(20)에 활주 결합되는 IN하우징(30)의 중앙에 동심으로 구비되어 한 몸으로 구성될 수 있다.

한편, 상기 OUT하우징(20)을 포함하는 회전지지부(200) 및 IN하우징(30)을 포함하는 신축지지부(300)의 내부에는 상기 테일게이트가 풀오픈되더라도 그 중량을 지지하는 완충부재로 가스스프링부(500)가 구성될 수 있다.

그리고, 완충부재인 가스스프링부(500)에서 발생하는 반발력으로 테일게이트 개폐 시 모터(100a)의 부하량을 감소시키는 효과가 있다.

상기 가스스프링부(500)에 경우 유압 또는 가스가 내부에 완충되어 있는 댐핑실린더(510)와, 이 댐핑실린더(510)의 길이 방향으로 출몰되는 댐핑로드(530)와, 상기 댐핑실린더(510)의 내부에 내장되어 내부의 완충된 가스의 반발력을 댐핑로드(530)에 전달할 수 있는 피스톤(520)으로 구성될 수 있다.

우선, 상기 댐핑로드(530)는 상기 OUT하우징(20)의 내부에 구비되는 것으로 상기 스핀들(210)을 중심으로 하여 둘레를 이격하여 감쌀 수 있도록 소정의 길이를 갖는 원통 형상으로 형성된다.

이때, 일 단부는 상기 모터브라켓(220)에 고정 결합되고, 반대쪽 단부에는 상기 댐핑실린더(510)의 내부에 내장되는 피스톤(520)이 고정 결합될 수 있다.

따라서, 상기 댐핑로드(530)는 상기 스핀들(210)의 회전에 방해되지 않게 둘레를 감싸듯 구비되며, 상기 OUT하우징(20)에 동심으로 고정 구비될 수 있다.

또한, 상기 댐핑로드(530)는 스핀들(210)의 회전에 의해 움직이는 스핀들너트(310)가 댐핑로드(530)의 내부를 활주할 수 있도록 공간을 가지고 있다.

그리고, 상기 댐핑실린더(510)에 경우 상기 IN하우징(30)의 바깥쪽 단부를 마감하는 엔드캡(40)과, 안쪽 단부를 마감하는 실링캡(540)에 의해 IN하우징(30)의 내부를 밀폐 마감하여 구성될 수 있다.

이때, IN하우징(30)의 중심에는 상기 스핀들(210)이 활주 및 삽입될 수 있도록 소정의 직경을 갖는 스핀들튜브(320)가 상기 엔드캡(40)에 의해 일 단부가 고정되고, 상기 피스톤(520)이 상기 스핀들튜브(320)와 IN하우징(30)의 사이에 활주 가능하게 밀폐 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 실링캡(540)의 경우 상기 IN하우징(30)에 밀폐 결합하되 상기 댐핑로드(530)가 용이하게 출몰할 수 있도록 로드통과구멍을 갖는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 IN하우징(30) 및 구동부(100)의 바깥쪽 단부에는 차체 및 테일게이트에 각각 회전 가능하게 결합되는 힌지(45)를 갖는 엔드캡(40)이 각각 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성된 스핀들드라이브(10)의 회전지지부(200)와 신축지지부(300)의 작동에 대하여 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스핀들드라이브(10)의 길이가 신장되는 경우와 축소되는 경우로 구분하여 설명한다.

도 4의(a)의 경우 상기 모터(100a)의 구동에 의해 정방향 회전력을 스핀들(210)에 전달하여 스핀들드라이브(10)의 길이를 신장하거나, 사용자의 완력에 의해 테일게이트를 수동으로 개방하여 스핀들드라이브(10)의 길이를 신장하는 경우에 해당하는 상태로 작동상태를 상세하게 파악할 수 있도록 OUT하우징(20)을 제외하고 도시하였다.

도 4의 (a)에 도시와 같이, 가스스프링부(500)의 댐핑실린더(510)에서 댐핑로드(530)가 활주하여 길이 방향으로 노출되어 테일게이트를 차체에서 최대로 개방할 수 있다.

이때, 상기 댐핑로드(530)와 함께 이동하는 피스톤(520)이 댐핑실린더(510)의 내부에서 실링캡(540)의 인접 위치까지 이동하면서 댐핑실린더(510)의 가스압에 의해 테일게이트의 충격에 대한 댐핑 기능을 수행하고, 중량에 대하여 지지할 수 있다.

반면에, 도 4의 (b)에 도시와 같이, 가스스프링부(500)의 댐핑실린더(510)에서 댐핑로드(530)가 활주하여 길이 방향으로 축소되어 테일게이트를 차체에서 폐쇄할 수 있다.

이때, 상기 댐핑로드(530)와 함께 이동하는 피스톤(520)이 댐핑실린더(510)의 내부에서 엔드캡(40)의 인접 위치까지 이동하면서 댐핑실린더(510)의 가스압에 의해 테일게이트의 충격에 대한 댐핑 기능을 수행할 수 있다.

한편, 상기 단속수단(100b)은 도 2 내지 도 3의 도시와 같이, 상기 모터(100a)를 기준으로 모터(100a)의 구동 회전력을 전달하는 유성기어모듈(110)과, 이 유성기어모듈(110)의 회전력 전달을 단속하는 브레이크모듈(120)과, 상기 유성기어모듈(110)을 통해 전달되는 회전력을 스핀들(210)에 전달할 수 있도록 스핀들(210)에 축결 또는 기어 연결되는 출력모듈(130)을 포함할 수 있다.

상기 유성기어모듈(110)은 선기어(111), 링기어(112), 피니언기어(113) 조합의 특성상 입력된 회전력을 단속 또는 변속으로 출력할 수 있다.

여기서, 상기 선기어(111)는 상기 모터(100a)의 구동 출력부분에 직결되어 있고, 반대쪽의 피니언기어(113)에 연결된 케리어(114)가 유성기어모듈(110)의 출력 부분에 위치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 브레이크모듈(120)은 전자석의 원리를 이용하여 링기어(112)의 회전을 구속하여 케리어(114), 피니언기어(113) 및 선기어(111)가 직결되어 회전력을 전달할 수 있고, 반대로, 링기어(112)의 회전 구속을 해제하여 케리어(114)와 선기어(111)의 직결을 해제할 수 있어 중립상태(동력무부하)를 유지할 수 있다.

따라서, 상기 브레이크모듈(120)은 상기 모터(100a)에 대응하여 상기 유성기어모듈(110)의 반대쪽에 구비되어 상기 링기어(112)의 회전을 구속하거나 해제하여 상기 모터(100a)의 동력 전달을 단속할 수 있다.

또한, 상기 출력모듈(130)은 상기 유성기어모듈(110)에 대응하여 상기 브레이크모듈(120)의 반대쪽에 구비되어 상기 유성기어모듈(110)의 회전력을 상기 스핀들(210)에 전달할 수 있다.

다시 말해, 상기 유성기어모듈(110)은 다음과 같은 순차로 연결 구성되는 것이 바람직하다.

우선, 상기 선기어(111)는 모터(100a)의 회전력이 입력될 수 있도록 모터(100a)에 직결로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 링기어(112)는 선기어(111)의 둘레에 동심으로 구비되고, 상기 피니언기어(113)가 선기어(111)와 링기어(112)의 사이에 위성으로 복수개가 치합될 수 있다.

이때, 상기 케리어(114)는 피니언기어(113)를 지지하며, 회전력이 출력되는 출력축(131)을 갖는다.

한편, 상기 단속수단(100b)의 바깥 둘레에는 상기 유성기어모듈(110) 및 브레이크모듈(120)에 이물질 침투를 차단하는 원통 형상의 기어하우징(140)을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 단속수단(100b)의 내부 구성요소의 유기적인 결합 및 일체화를 이해 기어하우징(140)의 경우 관통하는 원통형으로 형성되고, 출력축(131)의 일부 노출과 모터브라켓(220)에 착탈결합을 위해 전방을 마감하는 하우징캡(141)으로 조립 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제공되는 브레이크모듈(120)은 무여자 타입의 전자석을 이용하는 것으로 작동원리는 코일스프링(122)의 힘으로 마찰판을 놀러 브레이크 작동하고, 전원을 인가하는 경우 전자석의 힘으로 코일스프링(122)의 힘을 이기고 마찰판을 누르지 않도록 하여 브레이크를 해제할 수 있도록 구성되어 있다.

따라서, 무여자타입의 브레이크모듈을 활용하여 자동모드의 모터 구동과 수동모드의 브레이크모듈 전원인가를 구분하여 효율적인 전원분배 가능하다.

유성기어모듈(110)은 모터(100a)와 연결되며, 그 사이에 플렌지베어링(150)을 사용하여 유성기어모듈(110)의 원활한 회전 도움준다.

이러한, 유성기어모듈(110)의 입력축인 선기어(111)와 출력축인 케리어(114)를 결합하여 유성기어모듈(110)을 거쳐 나온 회전력을 출력축(131)으로 전달하여 스핀들(210)을 회전시킬 수 있다.

여기서, 전자석(123)의 전원이 인가되면 코일스프링(122)의 힘에 의해 회전 구속된 브레이크디스크(121)가 자력에 의해 당겨져 마찰판(127)을 누르고 있던 브레이크디스크(121)가 이격되어 마찰판(127)의 회전 구속을 해제하여 중립상태를 유지할 수 있어 수동모드(MM)로 사용자가 직접 테일게이트를 개폐할 수 있다.

이때, 전자석(123)에 대응하여 브레이크디스크(121) 및 마찰판(127)이 순차적으로 구비되며, 바깥쪽에 고정브라켓(125)을 전자석(123)에 고정 구비하여 브레이크디스크(121)와 마찰판(127)의 작동 범위를 구속할 수 있다.

반대로 전자석(123)의 전원이 해제되는 경우 자력에 의한 브레이크디스크(121) 파지를 해제할 수 있어 코일스프링(122)의 힘에 의해 링기어(112)의 회전을 구속할 수 있다.

따라서, 전자석(123)에 전원인가는 브레이크디스크(121)가 해제되어 유성기어모듈(110)이 중립상태가 되어 수동모드(MM)로 전환되고,

전자석(123)의 전원이 해제되면 마찰판(127)이 회전 구속되어 유성기어모듈(110)의 기어가 치합되어 회전력을 전달할 수 있어 모터(100a)의 회전력을 전달하는 자동모드(AM)로 구현할 수 있다.

즉, 무여자타입의 브레이크모듈(120)을 활용하여 자동모드의 모터(100a) 구동과 수동모드의 브레이크모듈(120) 전원인가를 구분하여 효율적인 전원분배가 가능해진다.

또한, 외부장애물의 끼임 등에 의해 모터부하량센서(혹은 모터입력전류센서)에 과도한 입력전류량 측정 시 모터(100a)의 작동을 정지시키고 원래상태로 복귀하여 스핀들드라이브(10)의 파손방지와 사용자의 부상을 방지할 수 있다.

그리고, 기울기센서를 통해 실시간으로 도어의 위치를 파악하여 도어의 Full Open(완전개방) & Full Close(완전폐쇄)시 브레이크모듈(120)의 전원인가를 해제하여 전자석()의 장시간 작동으로 인한 발열, 배터리소모, 화재위험을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

상기와 같이, 구성된 복합형 테일게이트의 스핀들드라이브(10)를 이용한 제어방법에 대하여 도 6 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스핀들드라이브(10)에 적용되는 브레이크모듈(120)의 작동 여부에 따라 스핀들드라이브(10)의 자동모드(AM) 또는 수동모드(MM)로 전환하여 복합적으로 테일게이트을 개폐할 수 있다.

도 7에 의하면, 차량의 배터리는 상시전원을 제공하고 있으며, 차량 내부의 스위치 또는 버튼을 눌러 테일게이트를 개폐하는 자동모드(AM)와 사용자의 선택에 의해 모드변경을 제공할 수 있다.

또한, 도어래치 신호와 기울기센서를 통해 테일게이트의 위치를 파악할 수 있다.

우선, 자동모드(AM)의 경우 스핀들드라이브(10)에 적용되는 무여자타입의 브레이크모듈(120)에 인가전원의 해제로 전자석(123)의 작동이 해제되어 유성기어모듈(110)의 링기어(112)의 회전을 구속하여 모터(100a)의 구동 회전력을 스핀들(210)에 전달할 수 있도록 연결하여 적용할 수 있다.

그리고, 수동모드(MM)의 경우 스핀들드라이브(10)에 적용되는 무여자타입의 브레이크모듈(120)에 전원인가를 통해 전자석(123)이 작동되어 유성기어모듈(110)의 링기어(112)가 자유회전이 가능하여 유성기어모듈(110)을 중립상태로 적용할 수 있다.

상기와 같이 제안된 자동모드(AM) 또는 수동모드(MM)를 통해 스핀들드라이브(10)를 구동 제어하는 과정을 각 실시예를 통해 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

도 6에 도시와 같이, 자동모드(AM)에 경우 모드선택단계(S100), 작동경고단계(S110), 자동개폐단계(S120), 자동피드백단계(S140), 대기모드단계(S200)를 통해 테일게이트를 개폐 작동시킬 수 있다.

상기 모드선택단계(S100)는 차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드(AM) 또는 수동모드(MM)로 사용자가 선택할 수 있다.

상기 작동경고단계(S110)는 상기 모드선택단계(S100)에서 자동모드(AM)로 선택되는 경우 경고음 발생 및 비상등 점등으로 자동모드(AM)로 테일게이트의 개폐작동을 차량 외부인 또는 사용자에게 알려 환기시켜준다.

상기 자동개폐단계(S120)는 모터(100a)의 구동 회전력으로 스핀들드라이브(10)가 신축 작동으로 테일게이트를 개폐 작동시킨다.

상기 자동피드백단계(S140)는 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 개폐상태를 파악하여 테일게이트의 완전개방 또는 완전닫힘 위치가 될 때까지 모터(100a)의 구동을 제어한다.

상기 대기모드단계(S200)는 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 완전개방 또는 완전단힘 상태 확인 후 모터(100a)의 구동정지, 경고음 및 비상등 작동 정지시켜 대기상태로 전환할 수 있다.

상기 자동개폐단계(S120)를 수행하는 과정에서 엔코더 및 모터센서를 통해 실시간으로 감지된 모터(100a)의 회전수 및 부하량 신호에 따라 모터(100a)의 회전속도 및 작동 여부를 제어하는 모터제어단계(S130)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 작동경고단계(S110)는 테일게이트의 개폐 전에 경고음을 2 ~ 3회로 부저음을 제공하고, 차량의 비상등(양쪽방향지시등)을 2 ~ 3회 점등하는 것으로 주의환기 시간을 제한적으로 할 수 있다.

도 8에 의하면, 자동모드(AM)를 통해 테일게이트를 개방하는 경우에는 테일게이트의 개방 전에 차량에서 경고음의 부저가 울리거나, 비상등이 점등하여 주의를 환기한다.

주의환기 후 도어래치의 해제하여 도어 열임 후 모터(100a)의 구동을 통해 스핀들(210) 회전으로 회전지지부(200) 및 신축지지부(300)의 길이 신장으로 테일게이트를 개방하는 동안 기울기센서 및 모터의 엔코더를 통해 모터(100a)의 회전수, 모터의 부하량 및 도어 개폐각을 실시간으로 측정한다.

모터(100a)의 회전수 및 부하량 이상 유무를 판단하여 이상이 없는 경우 기울기센서의 측정값에 따라 완전개방 상태에 도달하며, 모터(100a)의 정지와 함께 경고음 및 비상등을 정지하고, 대기상태로 모드를 전환할 수 있다.

한편, 모터(100a)의 회전수에 이상이 있는 경우 모터(100a)의 회전수를 보정하여 계속 구동하고, 모터(100a)의 부하량에 이상이 있는 경우 모터(100a) 정지 또는 역회전으로 회전시켜, 테일게이트의 개방을 정지하거나 원위치로 복귀시키는 과정을 수행할 수 있다.

도 9에 의하면, 자동모드(AM)를 통해 테일게이트를 닫을 경우에는 테일게이트의 개방 전에 차량에서 경고음의 부저가 울리거나, 비상등이 점등하여 주의를 환기한다.

주의환기 후 모터(100a)의 구동을 통해 스핀들(210)의 회전으로 회전지지부(200) 및 신축지지부(300)의 길이를 축소하며 테일게이트를 닫는 동안 기울기센서 및 모터(100a)의 엔코더를 통해 모터(100a)의 회전수 및 모터(100a)의 부하량을 실시간으로 측정한다.

모터(100a)의 회전수 및 부하량 이상 유무를 판단하여 이상이 없는 경우 모터(100a)를 계속 구동하여 테일게이트의 도어래치에 닫힘 상태 신호로 완료하고, 모터(100a)의 정지와 함께 경고음 및 비상등을 정지하고, 대기상태로 모드를 전환할 수 있다.

한편, 모터(100a)의 회전수에 이상이 있는 경우 모터(100a)의 회전수를 보정하여 계속 구동하고, 모터(100a)의 부하량에 이상이 있는 경우 모터(100a) 정지 또는 역회전으로 회전시셔, 테일게이트의 개방을 정지하거나 원위치로 복귀시키는 과정을 수행할 수 있다.

<실시예 2>

도 10에 도시와 같이, 수동모드(MM)에 경우 모드선택단계(S100), 위치파악단계(S150), 수동중립단계(S160), 대기모드단계(S200)를 통해 테일게이트를 개폐 작동시킬 수 있다.

상기 위치파악단계(S150)는 상기 모드선택단계(S100)에서 수동모드(MM)로 선택되는 경우 사용자의 완력으로 테일게이트를 개폐함에 따라 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 위치를 파악할 수 있다.

상기 수동중립단계(S160)는 차량의 상시전원으로부터 전자석(123)에 전원을 인가하여 브레이크모듈(120)의 브레이크를 해제하여 유성기어모듈(110)의 중립상태를 유지할 수 있다.

상기 대기모드단계(S200)는 기울기센서의 감지에 따라 테일게이트의 완전개방 또는 도어래치의 닫힘 신호에 따라 테일게이트의 완전닫힘으로 도달 후 전자석(123)에 전원차단을 통해 브레이크의 구속 및 대기상태로 전환할 수 있다.

도어래치 신호와 기울기센서를 통해 테일게이트의 위치를 파악하여 테일게이트를 수동으로 열거나 닫을 수 있다.

테일게이트를 개방 또는 닫힘을 할 때 사용자가 직접 테일게이트를 잡고 완력으로 개폐 작동한다.

이때 기울기센서의 측정값을 통해 완전히 개방하는 각도에 도달하여 테일게이트를 완전개방하거나, 도어래치에서 닫힘 신호를 통해 테일게이트의 완단닫힘 상태를 확인할 수 있다.

완전개폐 상태 후 전자브레이크의 전원차단 및 대기상태로 전환되어 기울기 센서나 도어래치 신호를 통한 완전개폐 상태 후 전자브레이크의 전원 차단 및 대기상태 전환으로 지속적인 전원인가로 인한 발열 및 화재나 불필요한 배터리 소모를 줄일 수 있다

즉, 수동모드(MM)에 경우 전자브레이크의 브레이크 해제로 인해 유성기어모듈의 중립 상태이므로 모터(100a)에 부하가 발생하지 않는 상태에서 사용자의 완력으로 테일게이트를 개폐할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 구동수단인 모터의 전력소모를 최소화하면서 신속한 길이 신장을 통해 테일게이트의 신속한 개폐를 수행할 수 있으며, 수동모드(MM) 또는 자동모드(AM)로 테일게이트의 개폐 방식을 선택적으로 변경할 수 있는 효과가 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

10: 스핀들드라이브 20: OUT하우징
30: IN하우징 40: 엔드캡
45: 힌지 100: 구동부
100a: 모터 100b: 단속수단
110: 유성기어모듈 111: 선기어
112: 링기어 113: 피니언기어
114: 케리어 120: 브레이크모듈
121: 브레이크디스크 122:코일스프링
123: 전자석
125: 고정브라켓 127: 마찰판
130: 출력모듈 131: 출력축
140: 기어하우징 141: 하우징캡
150: 플렌지베어링 200: 회전지지부
210: 스핀들 220: 모터브라켓
221: 로드소켓 223: 모터소켓
300: 신축지지부 310: 스핀들너트
320: 스핀들튜브 500: 가스스프링부
510: 댐핑실린더 520: 피스톤
530: 댐핑로드 540: 실링캡
S100: 모드선택단계 S110: 작동경고단계
S120: 자동개폐단계 S130: 모터제어단계
S140: 자동피드백단계 S150: 위치파악단계
S160: 기어중립단계 S200: 대기모드단계
AM: 자동모드 MM: 수동모드

Claims

차량의 상시전원을 갖는 대기상태에서 차량의 작동스위치 또는 도어버튼의 신호에 따라 자동모드(AM) 또는 수동모드(MM)로 사용자가 선택할 수 있는 모드선택단계(S100)와;
상기 모드선택단계(S100)에서 자동모드(AM)로 선택되는 경우 경고음 발생 및 비상등 점등으로 자동모드(AM)로 테일게이트의 개폐작동을 차량 외부인 또는 사용자에게 알려 환기시켜주는 작동경고단계(S110)와;
모터(100a)의 구동 회전력으로 스핀들드라이브(10)의 신축 작동으로 테일게이트를 개폐 작동시키는 자동개폐단계(S120)와;
테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 개폐상태를 파악하여 테일게이트의 완전개방 또는 완전닫힘 위치가 될 때까지 모터(100a)의 구동을 제어하는 자동피드백단계(S140)와;
테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 완전개방 또는 완전단힘 상태 확인 후 모터(100a)의 구동정지, 경고음 및 비상등의 작동을 정지시켜 대기상태로 전환하는 대기모드단계(S200)를 포함하고,
상기 자동개폐단계(S120)에서,
엔코더 및 모터센서를 통해 실시간으로 감지된 모터(100a)의 회전수 및 부하량 신호에 따라 모터(100a)의 회전속도 및 작동 여부를 제어하는 모터제어단계(S130)를 더 포함하며,
상기 모터제어단계(S130)에서,
모터(100a)의 회전수에 이상이 있는 경우 모터(100a)의 회전수를 보정하여 계속 구동하고, 모터(100a)의 부하량에 이상이 있는 경우 모터(100a) 정지 또는 역회전으로 회전시켜, 테일게이트의 개방을 정지하거나 원위치로 복귀시키는 과정을 수행하고,
상기 모드선택단계(S100)에서 수동모드(MM)로 선택되는 경우 사용자의 완력으로 테일게이트를 개폐함에 따라 테일게이트의 기울기센서 및 도어래치의 작동 신호를 통해 테일게이트의 위치를 파악하는 위치파악단계(S150)와;
차량의 상시전원으로부터 전자석(123)에 전원을 인가로 브레이크모듈(120)의 브레이크를 해제하여 유성기어모듈(110)의 중립상태를 유지하는 수동중립단계(S160)를 더 포함하고,
상기 대기모드단계(S200)에서는 수동모드(MM)의 경우, 기울기센서의 감지에 따라 테일게이트의 완전개방 또는 도어래치의 닫힘 신호에 따라 테일게이트의 완전닫힘으로 도달 후 전자석(123)에 전원차단을 통해 브레이크의 구속 및 대기상태로 전환하며,
스핀들드라이브(10)에 적용되는 무여자타입의 브레이크모듈(120)의 전자석(123)에 인가전원을 해제로 브레이크모듈(120)이 작동하여 유성기어모듈(110)의 링기어(112)의 회전을 구속하여 모터(100a)의 구동 회전력을 스핀들(210)에 전달할 수 있도록 연결하여 자동모드(AM)에 적용되고,
스핀들드라이브(10)에 적용되는 무여자타입의 브레이크모듈(120)의 전자석(123)에 전원인가를 통해 브레이크모듈(120)의 작동이 해제되어 유성기어모듈(110)에 링기어(112)가 자유회전이 가능하여 유성기어모듈(110)의 중립상태로 수동모드(MM)에 적용되며,
상기 유성기어모듈(110)은,
상기 모터(100a)에 직결되어 회전력이 입력되는 선기어(111)와;
상기 선기어(111)의 둘레에 동심으로 구비되는 링기어(112)와;
상기 선기어(111)와 링기어(112)의 사이에 위성으로 치합되는 복수의 피니언기어(113)와;
상기 피니언기어(113)를 지지하며, 회전력이 출력되는 출력축(131)을 갖는 캐리어(114)를 포함하고,
상기 브레이크모듈(120)은,
코일스프링(122)이 구비된 전자석(123), 브레이크디스크(121) 및 마찰판(127)이 순차적으로 구비되며,
상기 전자석(123)에 전원이 인가되는 경우, 자력에 의해 상기 브레이크디스크(121)를 상기 마찰판(127)으로부터 이격시켜 상기 마찰판(127)의 회전 구속을 해제하여 상기 유성기어모듈(110)을 중립상태로 유지하고,
상기 전자석(123)에 전원이 해제되는 경우, 상기 코일스프링(122)의 힘에 의해 상기 브레이크디스크(121)가 상기 마찰판(127)을 눌러 상기 마찰판(127)이 회전 구속되어 상기 유성기어모듈(110)이 치합됨으로써 상기 모터(100a)의 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 작동경고단계(S110)는 테일게이트의 개폐 전에 경고음을 2 ~ 3회로 부저음을 제공하고, 차량의 비상등(양쪽방향지시등)을 2 ~ 3회 점등하는 것을 특징으로 하는 복합형 테일게이트 스핀들드라이브장치의 제어방법.
삭제
삭제
삭제