KR102421681B1

KR102421681B1 - 액추에이터기구의 샤프트 지지구조

Info

Publication number: KR102421681B1
Application number: KR1020200159903A
Authority: KR
Inventors: 김수원; 고재유
Original assignee: (주)현대케피코
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-07-15
Also published as: KR20220072373A

Abstract

본 발명은 아웃풋샤프트 하단의 지지구조를 개선하고, 윤활유의 유실을 방지하여 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 내구수명을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 회전력을 제공하는 모터; 단부에 샤프트홀이 형성된 액추에이터하우징; 외주면에 저널부가 형성되고, 상기 저널부가 샤프트홀의 내주면에 끼워진 상태에서 모터의 회전력을 전달받아 회전이 되는 아웃풋샤프트; 및 상기 저널부 부분에 형성되어 윤활유가 내장되는 윤활그루브;를 포함하여 구성되는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조가 소개된다.

Description

액추에이터기구의 샤프트 지지구조{Structure for supporting output shaft of actuator}

본 발명은 아웃풋샤프트 하단의 지지구조를 개선하고, 윤활유의 유실을 방지하여 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 내구수명을 향상시키는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조에 관한 것이다.

기존에는 차량 변속레버(TGS)를 이동하면, 케이블에 의해 디텐트 레버가 회전하게 되고, 이 회전에 의해 매뉴얼밸브가 움직이게 되어, 밸브바디 상의 P, R, N, D 유로를 열어주게 된다.

반면, SBW(Shift-By-Wire) 시스템에서는 케이블, 기계식 매뉴얼밸브, 기계식 파킹기구 등을 모두 없앤 시스템으로, 변속기의 무게가 줄고 레이아웃을 구성하기에 더욱 유리한 장점이 있다. 기계적으로 움직이는 기구부를 모두 유압으로 제어하게 된다.

도 1과 같이, SBW액추에이터(1)는 아웃풋샤프트를 통해 매뉴얼 샤프트(3)에 토크를 전달하여 디텐트 레버(5)를 특정 위치만큼 회전시키는 것으로, 모터의 회전을 지지하는 모터샤프트와, 모터의 회전을 감속하고 토크를 증대시키는 감속기가 베어링에 의해 지지된다.

특히, 아웃풋샤프트의 하단부는 베어링과 함께 오일씰에 의해 지지된다.

하지만, 아웃풋샤프트에 대해 편심되게 구비된 감속기 구조와, 베어링 내부의 클리어런스 및 조립공차 등으로 인해 아웃풋샤프트와 감속기의 틸팅 현상이 발생하게 된다. 따라서, 감속기의 효율 저감과 구동토크 증대로 인해 손실을 발생시키며, 내구성능이 저하되는 원인이 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

JP 5189126 B2

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 아웃풋샤프트 하단의 지지구조를 개선하고, 윤활유의 유실을 방지하여 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 내구수명을 향상시키는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 회전력을 제공하는 모터; 단부에 샤프트홀이 형성된 액추에이터하우징; 외주면에 저널부가 형성되고, 상기 저널부가 샤프트홀의 내주면에 끼워진 상태에서 모터의 회전력을 전달받아 회전이 되는 아웃풋샤프트; 및 상기 저널부 부분에 형성되어 윤활유가 내장되는 윤활그루브;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 모터가 액추에이터하우징에 내장되고; 상기 모터에 구비된 모터샤프트가 아웃풋샤프트와 동축에 설치될 수 있다.

상기 윤활그루브는 샤프트홀의 내주면에 형성될 수 있다.

상기 윤활그루브는 저널부의 외주면에 형성될 수 있다.

상기 윤활그루브는 샤프트홀의 축방향으로 형성될 수 있다.

상기 윤활그루브는 샤프트홀의 원주방향으로 형성될 수 있다.

상기 윤활그루브는 샤프트홀의 축방향과 원주방향으로 각각 형성될 수 있다.

상기 샤프트홀의 축방향과 원주방향으로 형성된 윤활그루브가 상호 교차하여 이어질 수 있다.

상기 윤활그루브는 샤프트홀의 원주방향으로 형성되고, 내측 바닥면이 하방으로 함몰된 언더컷 형상으로 형성되어 윤활유의 유실을 방지할 수 있다.

상기 아웃풋샤프트의 외주면에 샤프트단차부가 형성되고; 상기 샤프트홀의 내주면에 상기 샤프트단차부에 대응하는 형상으로 홀단차부가 형성되어 샤프트단차부가 지지되며; 상기 샤프트단차부의 단차면 또는 홀단차부의 단차면에 윤활그루브가 형성될 수 있다.

상기 아웃풋샤프트의 단차면이 홀단차부의 단차면 위에 지지되고; 상기 윤활그루브가 상기 홀단차부의 단차면 상면에 형성될 수 있다.

상기 윤활그루브는 외부와 단절된 형상으로 형성되어 아웃풋샤프트의 조립과정에서 윤활그루브 내에 윤활유가 충진될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 아웃풋샤프트 하단에 형성된 저널부를 통해 액추에이터하우징과의 지지구조를 개선함으로써, 아웃풋샤프트의 틸팅 방지를 통해 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 지지구조를 단순화하여 원가를 절감하는 효과가 있다.

더불어, 저널부 부분에 그리스의 주입이 가능한 윤활그루브가 형성되어, 부품의 내구수명을 향상시키고, 특히 윤활그루브에 형성된 언더컷 형상을 통해 윤활유가 중력방향으로 유실되지 않게 됨으로써, 윤활성능을 장기간 유지하여 부품의 내구수명을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 SBW시스템의 구성을 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SWB액추에이터의 구조를 도시한 단면도.
도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 윤활그루브의 제1실시예 내지 제5실시예를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 SWB액추에이터의 구조를 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 회전력을 제공하는 모터(200); 단부에 샤프트홀(100)이 형성된 액추에이터하우징(10); 외주면에 저널부(J)가 형성되고, 상기 저널부(J)가 샤프트홀(100)의 내주면에 끼워진 상태에서 모터의 회전력을 전달받아 회전이 되는 아웃풋샤프트(300); 및 상기 저널부(J) 부분에 형성되어 윤활유가 내장되는 윤활그루브(120);를 포함하여 구성이 된다.

예컨대, 모터(200)에서 발생한 토크가 감속기에 전달되어 토크를 증대시켜 아웃풋샤프트(300)에 전달된다. 이때에, 상기 아웃풋샤프트(300)의 외주면 상단은 베어링(320)에 의해 액추에이터하우징(10)의 내면에 지지된다.

그리고, 상기 액추에이터하우징(10)의 하단에 상하 길이방향을 따라 소정 구간만큼 샤프트홀(100)이 형성되고, 상기 아웃풋샤프트(300)의 외주면 하단에는 상기 샤프트홀(100)의 상하 길이구간에 상응하는 길이만큼 저널부(J)가 형성됨으로써, 샤프트홀(100)의 내주면이 저널부(J)를 감싸는 형상으로 지지되고, 이에 아웃풋샤프트(300)의 틸팅을 방지하게 된다.

더불어, 상기 샤프트홀(100)과 저널부(J)가 접촉되는 부분에는 그리스의 주입이 가능한 윤활그루브(120)가 형성되어 액추에이터하우징(10)과 아웃풋샤프트(300) 간을 윤활시키게 된다.

따라서, 아웃풋샤프트(300) 하단에 형성된 저널부(J)를 통해 액추에이터하우징(10)과의 지지구조를 개선함으로써, 아웃풋샤프트(300)의 틸팅 방지를 통해 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 지지구조를 단순화하여 원가를 절감하게 된다.

또한, 저널부(J) 부분에 그리스의 주입이 가능한 윤활그루브(120)가 형성되어, 부품의 내구수명을 향상시키게 된다.

아울러, 본 발명은 상기 모터(200)가 액추에이터하우징(10)에 내장되고; 상기 모터(200)에 구비된 모터샤프트(210)가 아웃풋샤프트(300)와 동축에 설치된 구조가 된다.

도 2를 참조하면, 액추에이터하우징(10)의 내부 상측 공간에 모터(200)가 내장되고, 상기 모터(200)의 회전축이 되는 모터샤프트(210)가 상하 길이방향으로 구비된다. 미설명부호 11은 커버임.

그리고, 상기 모터샤프트(210)와 아웃풋샤프트(300)가 동일 축상에 구비되고, 상기 모터샤프트(210)의 하단 외주면과 아웃풋샤프트(300)의 상단 내주면 사이가 베어링(220)에 의해 지지되는 구조가 된다.

이처럼, 모터샤프트(210)와 아웃풋샤프트(300)가 동축에 구비되어 아웃풋샤프트(300)의 틸팅을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 3 내지 도 7은 본 발명에 따른 윤활그루브(120)의 제1실시예 내지 제5실시예를 설명하기 위한 도면으로, 상기 윤활그루브(120)는 샤프트홀(100)의 내주면에 형성될 수 있다.

그리고, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 윤활그루브(120)는 저널부(J)의 외주면에 형성될 수 있다.

즉, 상기 아웃풋샤프트(300)와 샤프트홀(100)이 접촉되는 부분에 윤활그루브(120)가 형성됨으로써, 아웃풋샤프트(300)의 회전이 원활하게 이루어지고, 부품의 내구수명을 향상시키게 된다.

도 3은 상기 윤활그루브(120)의 제1실시예로서, 상기 윤활그루브(120)는 샤프트홀(100)의 축방향으로 형성될 수 있다.

즉, 샤프트홀(100)의 내주면에 축방향으로 윤활그루브(120)가 형성되되, 윤활그루브(120)가 축을 중심으로 원주방향을 따라 등각을 이루어 다수 형성된다.

도 4는 상기 윤활그루브(120)의 제2실시예로서, 상기 윤활그루브(120)는 샤프트홀(100)의 원주방향으로 형성될 수 있다.

즉, 샤프트홀(100)의 내주면에 원주방향으로 윤활그루브(120)가 형성되되, 상기 윤활그루브(120)가 축방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 형성된다.

도 5는 상기 윤활그루브(120)의 제3실시예로서, 상기 윤활그루브(120)는 샤프트홀(100)의 축방향과 원주방향으로 각각 형성될 수 있다.

그리고, 상기 샤프트홀(100)의 축방향과 원주방향으로 형성된 윤활그루브(120)가 상호 교차하여 이어지게 된다.

즉, 제3실시예의 윤활그루브(120)는 제1실시예의 윤활그루브(120)와 제2실시예의 윤활그루브(120)가 복합되어 형성된 것으로, 축방향으로 형성된 윤활그루브(120)와 원주방향으로 형성된 윤활그루브(120) 내의 그리스가 상호 간에 연통되는 상태로 내장된다. 그리고, 상기 제3실시예의 윤활그루브(120) 구조는 그리스의 도포량이 가장 많은 구조로서, 윤활성능을 극대화시킬 수 있게 된다.

도 6은 상기 윤활그루브(120)의 제4실시예로서, 상기 윤활그루브(120)는 샤프트홀(100)의 원주방향으로 형성되고, 내측 바닥면이 하방으로 함몰된 언더컷 형상으로 형성되어 윤활유의 유실을 방지하게 된다.

즉, 샤프트홀(100)의 내주면에 형성된 윤활그루브(120)의 내부단이 하방으로 파여진 언더컷 형상으로 형성됨으로써, 언덧컷 내에 그리스가 내장된다. 따라서, 언더컷 내에 내장된 그리스가 중력방향으로 유실되지 않게 됨으로써, 윤활성능을 장기간 유지하여 부품의 내구수명을 극대화시킬 수 있게 된다.

도 7은 상기 윤활그루브(120)의 제5실시예로서, 상기 아웃풋샤프트(300)의 외주면에 샤프트단차부(310)가 형성되고; 상기 샤프트홀(100)의 내주면에 상기 샤프트단차부(310)에 대응하는 형상으로 홀단차부(110)가 형성되어 샤프트단차부(310)가 지지되며; 상기 샤프트단차부(310)의 단차면(310a) 또는 홀단차부(110)의 단차면(110a)에 윤활그루브(120)가 형성된다.

바람직하게는, 상기 아웃풋샤프트(300)의 단차면(310a)이 홀단차부(110)의 단차면(110a) 위에 지지되고; 상기 윤활그루브(120)가 상기 홀단차부(110)의 단차면(110a) 상면에 형성될 수 있다.

즉, 샤프트홀(100)의 내주면 하단에 내경이 축소되는 형상으로 홀단차부(110)가 형성되고, 상기 아웃풋샤프트(300)의 외주면 하단에는 외경이 축소된 형상으로 샤프트단차부(310)가 형성되어, 상기 홀단차부(110)의 단차면(110a) 위에 샤프트단차부(310)의 단차면(310a)이 지지된다.

특히, 상기 홀단차부(110)의 단차면(110a)이 상방을 향해 형성되고, 상기 단차면(110a) 상에 하방으로 파여진 언더컷 형상이 형성됨으로써, 언더컷 내에 그리스가 내장된다. 따라서, 언더컷 내에 내장된 그리스가 중력방향으로 유실되지 않게 됨으로써, 윤활성능을 장기간 유지하여 부품의 내구수명을 극대화시킬 수 있게 된다.

더불어, 본 발명에서 상기 윤활그루브(120)는 외부와 단절된 형상으로 형성되어 아웃풋샤프트(300)의 조립과정에서 윤활유가 충진되는 구조가 된다.

즉, 기존에는 별도의 시스템(엔진 등)에서 윤활유를 공급받아 윤활을 하는 구조로서, 윤활유 공급을 위한 오일펌프와 함께, 오일펌프에서 토출되는 오일을 연결해주는 별도의 유로부가 존재해야 함으로써, 오일펌프 용량을 증대시키고, 오일펌프를 작동시키는 부하가 상승하여 시스템 전체적으로 효율이 낮아지는 단점이 있다.

하지만, 본 발명은 별도의 윤활시스템 없이 아웃풋샤프트(300)의 조립과정에서 윤활그루브(120) 내에 그리스를 주입하여 윤활하게 됨으로써, 윤활유의 유실을 방지하면서도 윤활구조를 간소화할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 아웃풋샤프트(300) 하단에 형성된 저널부(J)를 통해 액추에이터하우징(10)과의 지지구조를 개선함으로써, 아웃풋샤프트(300)의 틸팅 방지를 통해 구조적인 강건성을 확보하는 한편, 지지구조를 단순화하여 원가를 절감하게 된다.

더불어, 저널부(J) 부분에 그리스의 주입이 가능한 윤활그루브(120)가 형성되어, 부품의 내구수명을 향상시키고, 특히 윤활그루브(120)에 형성된 언더컷 형상을 통해 윤활유가 중력방향으로 유실되지 않게 됨으로써, 윤활성능을 장기간 유지하여 부품의 내구수명을 향상시키게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 액추에이터하우징
100 : 샤프트홀
110 : 홀단차부
110a : 단차면
120 : 윤활그루브
200 : 모터
210 : 모터샤프트
220 : 베어링
300 : 아웃풋샤프트
310 : 샤프트단차부
310a : 단차면
320 : 베어링
J : 저널부

Claims

회전력을 제공하는 모터;
단부에 샤프트홀이 형성된 액추에이터하우징;
외주면에 저널부가 형성되고, 상기 저널부가 샤프트홀의 내주면에 끼워진 상태에서 모터의 회전력을 전달받아 회전이 되는 아웃풋샤프트; 및
상기 저널부 부분에 형성되어 윤활유가 내장되는 윤활그루브;를 포함하고,
상기 윤활그루브는 샤프트홀의 원주방향으로 형성되고, 내측 바닥면이 하방으로 함몰된 언더컷 형상으로 형성되어 윤활유의 유실을 방지하는 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 모터가 액추에이터하우징에 내장되고;
상기 모터에 구비된 모터샤프트가 아웃풋샤프트와 동축에 설치된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 샤프트홀의 내주면에 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 저널부의 외주면에 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 샤프트홀의 축방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 샤프트홀의 원주방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 샤프트홀의 축방향과 원주방향으로 각각 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 7에 있어서,
상기 샤프트홀의 축방향과 원주방향으로 형성된 윤활그루브가 상호 교차하여 이어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 아웃풋샤프트의 외주면에 샤프트단차부가 형성되고;
상기 샤프트홀의 내주면에 상기 샤프트단차부에 대응하는 형상으로 홀단차부가 형성되어 샤프트단차부가 지지되며;
상기 샤프트단차부의 단차면 또는 홀단차부의 단차면에 윤활그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 10에 있어서,
상기 아웃풋샤프트의 단차면이 홀단차부의 단차면 위에 지지되고;
상기 윤활그루브가 상기 홀단차부의 단차면 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.
청구항 1에 있어서,
상기 윤활그루브는 외부와 단절된 형상으로 형성되어 아웃풋샤프트의 조립과정에서 윤활그루브 내에 윤활유가 충진되는 것을 특징으로 하는 액추에이터기구의 샤프트 지지구조.