KR102520848B1 - Vehicle trunk drive actuator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터에 관한 것으로, 차량용 트렁크를 개폐시키는 액츄에이터로서, 구동 모터와; 제1영역에서는 제1방향으로 제1워엄기어가 형성되고, 제2영역에서는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 제2워엄기어가 형성되며, 상기 구동 모터에 의해 회전 구동되는 회전축과; 상기 제1워엄 기어와 맞물리는 제1워엄휠과; 상기 제1워엄휠과 일체로 회전하는 제1전달기어와; 상기 제2워엄 기어와 맞물리는 제2워엄휠과; 상기 제2워엄휠과 일체로 회전하는 제2전달기어와; 상기 제1전달기어와 상기 제2전달기어에 동시에 맞물려 회전하는 출력 기어와; 상기 출력 기어의 회전과 연동하여 회전하는 출력축과; 상기 출력축에 고정되어 상기 출력축과 함께 회전하고, 차량용 트렁크 후드와 연결된 연결 브라켓과 연결되는 구동 홀더를; 포함하여 구성되어, 트렁크 후드를 전동으로 개폐할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자에 의해 트렁크 후드를 수동으로 개폐하는 것을 허용하면서 소음과 진동 발생을 억제하고 콤팩트한 경량 구조의 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터를 제공한다. The present invention relates to a drive actuator for a vehicle trunk, which opens and closes the vehicle trunk, comprising: a drive motor; a rotational shaft having a first worm gear formed in a first direction in a first area and a second worm gear formed in a second direction opposite to the first direction in a second area, and rotationally driven by the driving motor; a first worm wheel engaged with the first worm gear; a first transmission gear that rotates integrally with the first worm wheel; a second worm wheel engaged with the second worm gear; a second transmission gear that rotates integrally with the second worm wheel; an output gear that rotates while being simultaneously engaged with the first transmission gear and the second transmission gear; an output shaft that rotates in conjunction with the rotation of the output gear; a driving holder fixed to the output shaft, rotating together with the output shaft, and connected to a connection bracket connected to a trunk hood for a vehicle; It is configured to include, not only can open and close the trunk hood electrically, but also allows the user to manually open and close the trunk hood while suppressing noise and vibration generation and providing a driving actuator for a vehicle trunk with a compact and lightweight structure. .
Description
본 발명은 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 모터의 작동에 의하여 트렁크의 개폐가 가능할 뿐만 아니라, 수동 조작에 의해서도 트렁크의 개폐를 허용하고, 부피를 적게 차지하면서 중량이 작고, 작동 소음과 진동이 낮은 차량용 트렁크 액츄에이터에 관한 것이다.The present invention relates to a drive actuator for a trunk for a vehicle, and more particularly, not only can the trunk be opened and closed by the operation of a drive motor, but also allows the trunk to be opened and closed by manual manipulation, and has a small volume and low weight, It relates to a trunk actuator for vehicles with low operating noise and vibration.
일반적으로 자동차에는 짐을 싣기 위한 트렁크 공간이 마련된다. In general, a trunk space for loading luggage is provided in a vehicle.
오래전부터 트렁크 후드는 래치 구조에 의해 수동으로 개폐되는 구조가 널리 적용되었지만, 최근에는 전동 모터를 이용한 스위칭 조작으로 트렁크의 개폐 동작을 작동시키는 구조가 적용되면서 사용자의 편의를 증진시키고 있다.For a long time, trunk hoods have been widely used to open and close the trunk hood by means of a latch structure, but recently, a structure in which a trunk hood is opened and closed by a switching operation using an electric motor has been applied to enhance user convenience.
그러나, 전동 모터를 이용하여 트렁크를 개폐하도록 구성된 경우에도, 사용자에 의해 수동으로 트렁크를 개폐하는 작동이 원활히 이루워지는 것이 필요하다. 이를 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0020697호에 따르면, 수동으로 트렁크를 개폐하는 작용을 구현하기 위하여 스퍼 기어로만 동력 전달이 이루어지는 구조의 트렁크의 구동 액츄에이터가 개시되어 있다. However, even when the trunk is opened and closed using an electric motor, it is necessary for the user to manually open and close the trunk smoothly. To this end, Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2012-0020697 discloses a trunk drive actuator having a structure in which power is transmitted only by a spur gear in order to manually open and close the trunk.
그러나, 스퍼 기어로 동력전달이 이루어지는 액츄에이터는 그 부피와 중량이 크므로, 자동차에 설치하는 공간을 많이 차지하고, 무게 증가로 인한 연비 하락의 문제를 야기한다. 이 뿐만 아니라, 스퍼 기어 간의 맞물림 소음은 웜 헬리컬 기어에 비하여 상대적으로 크므로, 작동 소음과 진동에 의하여 사용자가 불편함을 감수해야 하는 문제도 야기된다.However, since the actuator for power transmission by the spur gear has a large volume and weight, it occupies a lot of space for installation in a vehicle and causes a problem in fuel efficiency due to the increase in weight. In addition to this, since the meshing noise between the spur gears is relatively greater than that of the worm helical gears, the user has to endure inconvenience due to operating noise and vibration.
따라서, 전동 조작 뿐만 아니라 수동 조작에 의해서도 트렁크의 개폐를 허용하면서도, 부피를 적게 차지하고 중량이 작으면서, 작동 소음과 진동이 낮은 차량용 트렁크 액츄에이터의 필요성이 크게 대두되고 있다.Accordingly, there is a growing need for a vehicle trunk actuator that allows opening and closing of the trunk by manual as well as electric manipulation, occupies a small volume and weight, and has low operation noise and vibration.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 구동 모터의 전동에 의하여 트렁크를 개폐할 수 있을 뿐 아니라, 사용자가 트렁크 후드를 밀거나 잡아당기는 개폐 동작을 허용하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above conventional problems, the present invention provides a driving actuator for a vehicle trunk that can open and close the trunk by electric power of a drive motor and allows a user to open and close the trunk hood by pushing or pulling it. aims to do
그리고, 본 발명은, 구동 모터에 의한 개폐 동작과 수동에 의한 개폐 동작 시에 발생되는 작동 소음과 진동을 최소화하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to minimize operating noise and vibration generated during an opening and closing operation by a driving motor and a manual opening and closing operation.
또한, 본 발명은, 액츄에이터의 부피를 줄이고 중량을 낮추는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to reduce the volume and weight of the actuator.
그리고, 본 발명은, 구동 모터의 회전각을 검출하기 위한 홀센서의 설치 위치를 보다 정확히 배치하면서도 설치가 간단하고 콤팩트한 구조를 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to implement a simple and compact structure while more accurately arranging an installation position of a hall sensor for detecting a rotation angle of a drive motor.
본 발명은 상기와 같은 과제를 달성하기 위하여 도출된 것으로서, 차량용 트렁크를 개폐시키는 액츄에이터로서, 구동 모터와; 제1영역에서는 제1방향으로 제1워엄기어가 형성되고, 제2영역에서는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 제2워엄기어가 형성되며, 상기 구동 모터에 의해 회전 구동되는 회전축과; 상기 제1워엄 기어와 맞물리는 제1워엄휠과; 상기 제1워엄휠과 일체로 회전하는 제1전달기어와; 상기 제2워엄 기어와 맞물리는 제2워엄휠과; 상기 제2워엄휠과 일체로 회전하는 제2전달기어와; 상기 제1전달기어와 상기 제2전달기어에 동시에 맞물려 회전하는 출력 기어와; 상기 출력 기어의 회전과 연동하여 회전하는 출력축과; 상기 출력축에 고정되어 상기 출력축과 함께 회전하고, 차량용 트렁크 후드와 연결된 연결 브라켓과 연결되는 구동 홀더를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터를 제공한다.The present invention has been derived to achieve the above object, an actuator for opening and closing a trunk for a vehicle, comprising: a driving motor; a rotational shaft having a first worm gear formed in a first direction in a first area and a second worm gear formed in a second direction opposite to the first direction in a second area, and rotationally driven by the drive motor; a first worm wheel engaged with the first worm gear; a first transmission gear that rotates integrally with the first worm wheel; a second worm wheel engaged with the second worm gear; a second transmission gear that rotates integrally with the second worm wheel; an output gear that rotates while being simultaneously engaged with the first transmission gear and the second transmission gear; an output shaft that rotates in conjunction with the rotation of the output gear; a driving holder fixed to the output shaft, rotating together with the output shaft, and connected to a connection bracket connected to a trunk hood for a vehicle; It provides a drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that configured to include.
본 발명에 따르면, 차량용 트렁크를 구동 모터의 전동 회전 토크를 이용하여 트렁크 후드를 개폐하는 것과 동시에, 사용자가 임의로 트렁크 후드를 수동으로 닫거나 여는 작동을 부품의 손상없이 허용하는 유리한 효과를 얻는다. According to the present invention, an advantageous effect of allowing a user to manually close or open the trunk hood arbitrarily without damaging parts is obtained while opening and closing the trunk hood by using the electric rotational torque of the motor driving the vehicle trunk.
본 발명에 따르면, 구동 모터의 회전 토크를 워엄 기어와 워엄 휠을 통해 트렁크 후드로 전달함에 따라 부피가 작은 콤팩트한 구조를 구현하면서도, 동시에 워험 휠의 리드각 조절에 의해 트렁크 후드를 밀거나 잡아당기는 힘이 워엄 기어와 워엄 휠에 의해 수용되도록 하여, 부품의 손상없이 콤팩트한 구조로 토크 전달을 가능하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, as the rotational torque of the driving motor is transmitted to the trunk hood through the worm gear and the worm wheel, a compact structure with a small volume is realized, and at the same time, the trunk hood is pushed or pulled by adjusting the lead angle of the worm wheel. By allowing force to be received by the worm gear and the worm wheel, an advantageous effect of enabling torque transmission in a compact structure without damaging parts can be obtained.
본 발명에 따르면, 구동 모터에 의해 회전 구동되는 회전축에 제1방향의 제1워엄기어와 그 반대 방향의 제2워엄기어를 각각 형성하고, 이들에 각각 맞물리는 워엄 휠이 2개로 형성되어, 구동 모터로부터 트렁크 후드까지 토크 전달의 부담을 나눔으로써, 워엄 기어와 워엄 휠 사이의 과도한 응력이 집중되는 것을 방지하고, 워엄 휠을 가벼운 플라스틱 소재로 형성하여 경량화에 기여하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, a first worm gear in a first direction and a second worm gear in an opposite direction are formed on a rotation shaft driven by a drive motor, respectively, and two worm wheels meshing with them are formed, driving By sharing the burden of torque transmission from the motor to the trunk hood, it is possible to prevent excessive stress between the worm gear and the worm wheel from being concentrated, and to form the worm wheel with a lightweight plastic material to obtain an advantageous effect of contributing to weight reduction.
본 발명에 따르면, 워엄 기어가 형성된 회전축이 회전 지지하는 베어링에 대하여 축방향 이동 가능하도록 설치되고, 동시에 회전축의 축방향으로의 유격을 미리 형성함으로써, 워엄 휠과 워엄 기어 사이의 마찰 저항을 줄여주어, 트렁크 후드로부터 워엄 기어에 수동에 의한 회전 구동력이 저마찰 상태로 전달되어 워엄 휠에 의해 워엄 기어를 회전시켜 트렁크의 수동 및 자동 개폐를 저소음 상태로 가능하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the rotation shaft on which the worm gear is formed is installed to be axially movable with respect to the bearing supporting rotation, and at the same time, the frictional resistance between the worm wheel and the worm gear is reduced by forming a play in the axial direction of the rotation shaft in advance. , Manual rotation driving force is transmitted from the trunk hood to the worm gear in a low-friction state, and the worm wheel rotates the worm gear, thereby obtaining an advantageous effect of enabling manual and automatic opening and closing of the trunk in a low-noise state.
본 발명에 따르면, 구동 모터의 회전축에 형성되는 회전자와 베어링의 사이에 유격을 형성하고, 그 유격에 탄성 링을 개재시킴으로써, 트렁크의 수동 및 자동 개폐 시에 워엄 휠로부터 워엄 기어에 회전 구동력을 전달하는 과정에서 발생되는 축력을 탄성 링에 의해 감쇠시킴으로써, 수동 및 자동 개폐 시에 발생되는 소음과 진동을 저감하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, a rotational driving force is applied from a worm wheel to a worm gear during manual and automatic opening and closing of a trunk by forming a clearance between a rotor and a bearing formed on a rotating shaft of a driving motor and interposing an elastic ring in the clearance. By damping the axial force generated in the transmission process by the elastic ring, an advantageous effect of reducing noise and vibration generated during manual and automatic opening and closing can be obtained.
본 발명에 따르면, 회전축의 회전각을 측정하는 홀 센서를 회전축에 형성된 링마그넷의 외주면에 서로 인접하게 배치함에 따라, 홀 센서가 장착되는 제어 기판의 설치가 용이해지고 전체적으로 콤팩트한 구성을 구현하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, as the Hall sensor for measuring the rotation angle of the rotation shaft is disposed adjacent to each other on the outer circumferential surface of the ring magnet formed on the rotation shaft, the installation of the control board on which the Hall sensor is mounted is easy and advantageous in realizing a compact configuration as a whole. effect can be obtained.
도1은 구동 모터에 의한 차량의 트렁크의 개폐 구성을 도시한 개략도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 트렁크의 개폐 액츄에이터의 구성을 도시한 사시도,
도3은 도2의 분해 사시도,
도4는 도2의 회전축의 워엄 기어에 맞물리는 워엄 휠의 구성을 도시한 분해 사시도,
도5는 도2의 정면도,
도6은 도5의 절단선 X-X에 따른 단면도,
도7은 도2의 측면도,
도8은 도7의 절단선 Y-Y에 따른 단면도,
도9a는 도6의 'A'부분의 확대도,
도9b는 도9a의 'B'부분의 확대도,
도10은 도4의 링마그넷의 자극을 홀센서로 감지하는 구성을 도시한 도면,
도11은 도10의 2개의 홀센서에 의해 감지되는 신호 그래프를 도시한 도면이다.1 is a schematic diagram showing a configuration of opening and closing a trunk of a vehicle by a drive motor;
2 is a perspective view showing the configuration of an opening/closing actuator of a trunk for a vehicle according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an exploded perspective view of Figure 2;
Figure 4 is an exploded perspective view showing the configuration of a worm wheel engaged with the worm gear of the rotation shaft of Figure 2;
Figure 5 is a front view of Figure 2;
Figure 6 is a cross-sectional view taken along the line XX of Figure 5;
Figure 7 is a side view of Figure 2;
Fig. 8 is a cross-sectional view taken along the cutting line YY in Fig. 7;
Figure 9a is an enlarged view of 'A' part of Figure 6;
Figure 9b is an enlarged view of part 'B' of Figure 9a;
10 is a view showing a configuration in which the magnetic pole of the ring magnet of FIG. 4 is sensed by a hall sensor;
FIG. 11 is a diagram showing a graph of signals sensed by two Hall sensors of FIG. 10 .
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터(100)을 상술한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, a
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터(100)은, 전원을 공급받아 회전 구동하는 구동 모터(110)와, 구동 모터(110)에 의해 회전되고 워엄 기어(122)가 형성된 회전축(120)과, 회전축(120)의 제1워엄 기어(1221)와 맞물리는 제1워엄 휠(131)과, 회전축(120)의 제2워엄 기어(1222)와 맞물리는 제2워엄 휠(141)과, 제1워엄휠(131)과 일체로 회전하는 제1전달기어(132)와, 제2워엄휠(141)과 일체로 회전하는 제2전달기어(142)와, 제1전달기어(132)와 제2전달기어(142)에 동시에 맞물려 회전하는 출력 기어(150)와, 출력 기어(150)의 회전과 연동하여 회전하는 출력축(155)과, 출력축(155)의 일단부에 고정되어 출력축(155)과 함께 회전하고 차량용 트렁크 후드(9)와 연결된 힌지 아암(91)과 연결되는 구동 홀더(190)를 포함하여 구성된다. As shown in the drawing, the
상기 구동 모터(110)는, 정류자를 통하여 전류를 인가받고 회전축(120)과 일체로 조립된 회전자(111)와, 회전자(111)와 반경 방향으로 이격되어 N극 영구자석(112N)과 S극 영구자석(112S)이 교대로 배열된 고정자(112)와, 회전자(111)로부터 축선방향으로 이격된 위치에 링 형태로 형성되어 N극자석과 S극자석이 교대로 착자된 링마그넷(113)과, 영구 자석(112)을 고정시키는 케이싱(114)을 포함하여 구성된다. The
회전자(111)는 정류자를 통해 전류를 공급받으면서 고정자(112)와의 상호 작용에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전한다. 링마그넷(113)은 N극자석과 S극자석이 교대로 착자되고 회전축(120)을 감싸도록 회전축(120)에 고정 설치된다. The
그리고, 도10에 도시된 바와 같이, 링마그넷(113)의 외주면과 이격된 위치에 설치된 제어 기판(119)에는 링마그넷(113)의 홀카운트를 측정하는 2개의 홀 센서(119a, 119b)가 링마그넷(113)의 접선 방향으로 이격 배치되어, 회전축(120)의 회전수를 감지한다. And, as shown in FIG. 10, two
여기서, 제어 기판(119)이 설치되는 브러쉬홀더(117)에는 회전축(120)이 관통하는 중앙 관통부가 구비되어 비회전 상태로 설치되며, 외부와 제어 신호와 전원이 공급되는 신호선(118)의 단자가 브러쉬홀더(117)의 제어 기판(119)에 연결되어, 제어 기판(119)의 홀 센서(119a, 119b)의 홀카운트 신호(Sa, Sb)를 모니터링 한다. Here, the
도11에 도시된 바와 같이, 제a홀센서(119a)에 의해 측정되는 홀카운트 신호(Sa)와 제b홀센서(119b)에 의해 측정되는 홀카운트 신호(Sb)는 1주기를 기준으로 90도만큼 위상차를 갖도록 제a홀센서(119a)와 제b홀센서(119b)의 간격과 위치가 정해진다. 여기서, 90도의 위상차는 1주기의 1/4의 위상차가 발생되는 것을 의미한다. As shown in FIG. 11, the hall count signal Sa measured by the a-th
이와 같이, 홀센서(119a, 119b)가 장착된 제어 기판(119)이 브러쉬홀더(117)에 설치되되, 링마그넷(113)의 외주면 바깥에 설치됨에 따라, 제어 기판(119)의 설치 공간을 최소화하면서 측정 정확성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.As such, the
상기 회전축(120)은 강재 등의 금속 소재로 형성되어 구동 모터(110)의 회전자(111)에 의하여 회전 구동되며, 제1영역에서는 제1방향으로 제1워엄기어(1221)가 형성되고, 제2영역에서는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 제2워엄기어(1222)가 형성된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 구동 모터(110)의 회전자(111)가 설치되는 회전축(120)에 워엄 기어(122)가 형성되는 대신에, 구동 모터(110)의 회전축에 결합되는 피니언(미도시)의 회전과 연동하는 워엄 기어축이 별도로 형성되도록 구성될 수 있다. The rotating
상기 제1워엄휠(131)은 회전축(120)의 제1영역에 배치된 제1워엄기어(1221)와 맞물려 회전하고, 제2워엄휠(141)은 회전축(120)의 제2영역에 배치된 제2워엄기어(1222)와 맞물려 회전한다. 여기서, 구동 모터(110)의 회전 토크가 2개의 워엄 휠(131, 141)에 분산되어 전달되므로, 제1워엄휠(131)과 제2워엄휠(141)에 작용하는 부하를 절반으로 나뉘어지므로, 구동 모터(110)로부터 트렁크 후드(9)까지 회전 토크가 전달되는 과정에서 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141) 사이에 과도한 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 워엄 휠(131, 141) 및 전달 기어(132, 142)는 가벼운 플라스틱 또는 수지 소재로 형성하여 구동 액츄에이터(100)의 경량화에 기여할 수 있다. The
이 때, 제1워엄기어(1221)와 제2워엄기어(1222)는 서로 반대 방향으로 워엄 기어가 형성되어 있으므로, 이들(1221, 1222)과 맞물리는 제1워엄휠(131)과 제2워엄 휠(141)은 동일한 방향으로 회전하게 된다. 도4를 참고하면, 일례로 회전축(120)이 정방향(120r)으로 회전하면, 제1워엄기어(1221)와 맞물리는 제1워엄 휠(131)은 시계 방향(131r)으로 회전하고, 동시에 제2워엄기어(1222)와 맞물리는 제2워엄휠(141)도 시계 방향(141r)으로 회전하게 된다. 반대로, 회전축(120)이 역방향으로 회전하면, 제1워엄기어(1221)와 맞물리는 제1워엄 휠(131)은 반시계 방향으로 회전하고, 동시에 제2워엄기어(1222)와 맞물리는 제2워엄휠(141)도 반시계 방향으로 회전하게 된다. At this time, since the
제1워엄휠(131)과 동축으로 일체 형성된 제1전달기어(132)는 제1워엄휠(131)과 일체로 회전하고, 제2워엄휠(141)과 동축으로 일체 형성된 제2전달기어(142)는 제2워엄휠(141)과 일체로 회전한다. 여기서, 전달 기어(132, 142)는 헬리컬 기어로 형성되어 회전 토크를 출력 기어(150)에 보다 효율적으로 전달한다. The
상기 출력 기어(150)는 제1전달기어(132) 및 제2전달기어(142)와 동시에 맞물린 상태로 설치되어, 동일한 방향으로 회전하는 제1전달기어(132) 및 제2전달기어(142)로부터 회전 구동력을 전달받아 회전 구동된다. 출력 기어(150)는 출력축(155)과 일체로 회전하며, 출력축(155)의 단부에는 트렁크 후드(9)와 연결된 힌지 아암(91)을 수용 공간(190x)에서 연결하는 구동 홀더(190)가 고정된다. The
이에 따라, 구동 모터(110)가 정방향 또는 역방향으로 회전축(120)을 회전시키면, 이에 따라, 회전축(120)의 워엄 기어(1221, 1222)와 맞물리는 2개의 워엄 휠(131, 141)이 동일한 방향으로 회전하고, 워엄 휠(131, 141)과 일체로 형성된 전달 기어(132, 142)가 동일한 방향으로 회전하면서 출력 기어(150)를 회전시키는 것에 의하여, 트렁크 후드(9)의 힌지 아암(91)을 이동(91d)시키는 것에 의해 트렁크 후드(9)를 개방하거나 폐쇄시키는 작용을 한다. Accordingly, when the
한편, 사용자가 트렁크 후드(9)를 수동으로 들어올리는 힘(Mx)을 가하거나 내리누르는 힘(Mx')을 가하는 경우가 발생된다. 종래에는 전동 모터를 이용하여 트렁크 후드(9)를 개폐하면서, 사용자에 의해 수동으로 개폐하는 것을 허용하기 위하여 스퍼 기어나 헬리컬 기어로만 구동 액츄에이터를 구성하였다. 그러나, 스퍼기어나 헬리컬 기어는 액츄에이터에서 차지하는 부피가 커지고 중량이 높아지는 한계를 안고 있었다. Meanwhile, there is a case where the user manually applies a force Mx to lift the
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기와 같이 구동 모터(110)의 회전 구동력이 워엄 기어(1221, 1222)로부터 워엄 휠(131, 141)에 전달되도록 구성되므로, 구동 액츄에이터(100)의 부피와 중량을 종래에 비하여 크게 낮추어, 자동차의 설치 공간을 적게 차지하면서 연비를 보다 높이는 효과를 얻을 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, since the rotational driving force of the
이와 동시에, 사용자에 의해 수동으로의 힘(Mx, Mx')이 트렁크 후드(9)에 작용하게 되면, 트렁크 후드(9)로부터 출력 축(155)과, 출력 기어(150)와, 전달 기어(132, 142)와, 워엄 휠(131, 141)과, 워엄 기어(1221, 1222)로 회전 토크가 전달된다. At the same time, when forces (Mx, Mx') manually applied by the user act on the
워엄 휠(131, 141)로부터 워엄 기어(122)로 회전 구동력이 전달되기 위해서는, 제1워엄휠(131)과 제2워엄휠(141)의 리드각(lead angle, ang)은 7도 내지 30도로 리드각(ang)이 형성된 것이 바람직하다. 이는, 워엄 휠(131, 141)의 리드각(ang)이 7도보다 작으면 백드라이브 토크가 커서, 워엄 휠(131, 141)의 회전이 워엄 기어(123)로 전달되지 못하는 록킹(locking)상태가 되기 때문이며, 동시에 워엄 휠(131, 141)의 리드각이 30도보다 크면 워엄 기어로부터 워엄 휠로 회전 구동력을 전달하는 과정에서의 나사면의 마찰 손실이 커져서 전달 효율이 낮아지기 때문이다. 보다 바람직하게는, 워엄 휠(131, 141)의 리드각은 10도 내지 20도로 형성되는 것이 바람직하며, 이를 통해 백드라이브 토크에 거의 영향을 받지 않으면서 나사면의 마찰 손실을 줄여 최적의 토크 전달이 가능해진다.In order to transmit rotational driving force from the
한편, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)은 맞물림 상태로 회전하면, 워엄 기어(1221, 1222)가 형성된 회전축(120)은 회전 방향에 따라 일측 또는 타측을 향하여 기어간 백래쉬만큼 축방향 힘(120F)이 작용하게 된다. On the other hand, when the worm gears 1221 and 1222 and the
무엇보다도, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 회전축(120)은 양단이 베어링(128, 129)에 의해 회전 지지되며, 특히, 베어링(128, 129)의 내륜에 비하여 회전축(120)의 외경이 더 작게 형성되어, 베어링(128, 129)중 어느 하나 이상의 내륜에 대하여 슬라이딩 이동(120d)이 가능하게 설치된다. 이와 동시에, 회전축(120)에 일체로 절연 재질로 설치된 회전자(111)의 절연 브라켓(111a)은 베어링(128)과의 사이에 축방향 틈새(c)를 갖도록 배치된다. Above all, according to a preferred embodiment of the present invention, both ends of the
따라서, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)이 맞물려 정방향 또는 역방향으로 회전하면, 일측 또는 타측 방향으로의 기어 백래쉬 만큼의 축방향 힘(120F)이 회전축(120)에 작용하지만, 회전축(120)은 축방향 힘(120F)에 의하여 축방향 틈새(c)에 해당하는 길이만큼 축방향으로 이동(120d)하면서, 축방향 힘(120F)이 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)의 맞물린 이빨의 접촉면에 큰 응력이 집중되는 것을 방지한다. Therefore, when the worm gears 1221 and 1222 and the
다시 말하면, 회전축(120)이 베어링(128, 129)의 내륜에 억지끼워맞춤 상태로 결합되어 있거나, 회전축(120)이 축방향으로 이동(120d)하는 것이 제한되어 있는 경우라면, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)이 맞물려 정방향 또는 역방향으로 회전하면서 회전축(120)을 일측 또는 타측 방향으로 밀어내는 축방향 힘(120F)에 의하여 서로 맞물린 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)의 이빨 접촉면에 큰 응력이 집중되어 높은 마찰 상태를 유지할 수 밖에 없다. 이로 인하여, 사용자에 의해 수동으로 트렁크 후드(9)를 개폐하고자 하면, 워엄 휠(131, 141)로부터 워엄 기어(1221, 1222)로 회전 구동력이 전달되어야 하는데, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141) 사이에 큰 응력이 집중되어 높은 마찰 상태로 유지되어 있으면, 워엄 기어(1221, 1222)의 회전을 구속하게 되어 수동 개폐 동작을 원활히 작동시키지 못하는 문제가 야기된다.In other words, if the
그러나, 본 발명은, 회전축(120)이 베어링(128, 129)에 의해 회전 지지되면서 베어링(128, 129)에 대하여 슬라이딩 이동(120d)이 가능하게 설치되고, 회전축(120)의 축방향으로의 슬라이딩 이동을 허용하는 축방향 틈새(c)를 갖도록 설치됨에 따라, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)의 맞물림 회전에 의해 발생되는 회전축(120)의 축방향 힘(120F)에 의해 회전축(120)이 축방향 이동(120d)이 허용되므로, 워엄 기어(1221, 1222)와 워엄 휠(131, 141)의 맞물리는 이빨에 응력이 집중되지 않게 된다. 이에 따라, 사용자가 수동으로 트렁크 후드(9)의 개폐하는 힘(Mx, Mx')을 인가하면, 워엄 휠(131, 141)이 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되고, 워엄 휠(131, 141)의 회전에 의해 이와 맞물린 워엄 기어(1221, 1222)도 정방향 또는 역방향으로 회전하면서, 사용자의 수동 조작을 원활히 허용할 수 있게 된다. However, in the present invention, the
특히, 도9a 및 도9b에 도시된 바와 같이, 일측 베어링(128)과 회전자(111) 사이의 축방향 틈새(c)에는 탄성 링(160)이 회전축(120)을 감싼 상태로 개재될 수 있다. 즉, 탄성 링(160)은 회전자(111)의 바깥에 배치되는 일측 베어링(128)의 내륜(128i)과 회전자(111)를 회전축에 고정시키는 절연 브라켓(111a)의 사이에 개재되도록 배치되어, 회전축(120)의 축방향 이동에 의해 압축 변형된다. 이를 통해, 회전축(120)이 일측 베어링(128)을 향하는 방향으로 슬라이딩 이동하면, 탄성 링(160)이 압축되면서 이동에 의해 발생되는 '드드득~'하는 소음과 이로 인한 진동을 낮추는 역할을 한다. In particular, as shown in FIGS. 9A and 9B , an
한편, 사용자가 강제로 트렁크를 강하게 여닫는 경우에, 기어의 백래쉬만큼 회전축(120)의 축방향으로의 이동(120d)이 순간적으로 발생되면, 충격으로 인하여 플렉시블한 탄성 링(160)에는 절연 브라켓(111a)과 일측 베어링(128)의 내륜(128i)을 벗어나려는 힘(160F)이 작용하여, 베어링(128)의 볼을 감싸는 베어링 쉴드(128x)에 탄성 링(160)이 올라타 원래의 위치로부터 벗어나는 문제가 발생될 수 있다. 더욱이, 탄성 링(160)이 베어링(128)의 내륜(128i)과 회전자(111)의 절연 브라켓(111a)의 사이에 위치한 상태가 유지되지 않으면, 회전축(120)의 축방향 이동(120d)에 따른 충격력에 의해 백드라이브 토크가 급격히 증가하여, 워엄 휠(131, 141)이나 워엄 기어(1221, 1222) 등의 기어 이빨의 손상이 발생되거나 수동으로 트렁크를 여닫는 공정이 불가능해지는 심각한 문제가 야기된다.On the other hand, when the user forcibly opens and closes the trunk, when the
이를 방지하기 위하여, 도9b에 도시된 바와 같이, 회전축(120)에는 탄성 링(160)을 수용하는 링형태의 수용홈(120x)이 형성되어, 탄성 링(160)은 수용홈(120x)에 일부 이상 수용될 수 있다. 이와 같이, 탄성 링(160)의 일부가 수용홈(120x)에 수용됨에 따라, 탄성링(160)에 작용하는 충력력(160F)에도 불구하고 절연 브라켓(111a)과 베어링(128, 129)의 내륜 사이에 끼인 상태를 보다 확실하게 유지시킬 수 있게 된다. 따라서, 탄성 링(160)이 베어링(128)의 내륜(128i)과 회전자(111)의 절연 브라켓(111a)의 사이에 위치한 상태가 안정적으로 유지되고, 이에 따라, 회전축(120)의 축방향 이동(120d)에 따른 충격력에 의해 백드라이브 토크가 급격히 증가하지 않도록 억제하여, 워엄 휠(131, 141)이나 워엄 기어(1221, 1222) 등의 기어 이빨의 손상이 발생되지 않게 하고, 수동으로 트렁크를 여닫는 공정이 신뢰성있게 지속될 수 있도록 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In order to prevent this, as shown in FIG. 9B, a ring-shaped
이 때, 탄성 링(160)은 회전자(111)의 절연 브라켓(111a)과 베어링(128, 129)의 내륜 사이에 끼인 상태를 유지하도록, 회전축(120)의 수용홈(128x)의 깊이가 정해진다. 예를 들어, 수용홈(128x)의 깊이는 탄성링(160)의 직경의 20% 내지 50%로 정해질 수 있다. 도9b에 도시된 바와 같이, 수용홈(128x)을 향하는 절연 브라켓(111a)의 끝단 저면에는 경사진 모따기부분(111ay)이 구비되고, 동시에 베어링(128)의 내륜 저면에도 경사진 모따기 부분(128iy)이 구비되어, 탄성링(160)에 작용하는 충력력(160F)에도 불구하고 절연 브라켓(111a)과 베어링(128, 129)의 내륜 사이에 끼인 상태를 더욱 확실하게 유지시킬 수 있다. 여기서, '저면'은 회전축과 맞닿는 표면을 지칭한다. At this time, the
도면에 도시되지 않았지만, 회전축(120)의 타측을 지지하는 타측 베어링(129)에도 축방향 틈새가 유격 형태로 형성되고, 축방향 틈새에 탄성 링이 개재되어, 회전축(120)의 타측 방향으로의 슬라이딩 이동 시에 발생되는 소음과 진동을 저감하도록 구성될 수 있다. Although not shown in the drawing, an axial clearance is formed in the form of play in the
한편, 회전축(120)의 타단에는 탄성 링이 설치되는 대신에, 압축 변형이 가능한 소재로 회전축(120)의 단부를 수용하는 캡(170)이 구비될 수 있다. 여기서, 캡(170)은 회전축(120)의 타단부를 수용하는 홈 형태로 형성되며, 회전축(120)의 타측 방향으로의 슬라이딩 이동(120d)에 의해 압축 변형되는 소재로 형성된다. 예를 들어, 캡(170)은 우레탄 계열이나 고무 계열, 플라스틱, 수지 등의 소재로 형성될 수 있다. Meanwhile, instead of an elastic ring being installed at the other end of the
이에 따라, 회전축(120)이 일단 방향으로 슬라이딩 이동한 상태에서는, 캡(170)의 홈 내부에는 회전축(120)이 채워지지 않는 빈 공간(유격 또는 축방향 틈새)이 발생되고, 회전축(120)이 타단 방향으로 슬라이딩 이동한 상태에서는 캡(170)의 홈 내부를 회전축(120)이 채워 빈 공간을 줄이거나 제거하게 된다. 이를 통해, 회전축(120)의 타측 방향으로의 슬라이딩 이동 시에 발생되는 소음과 진동을 저감하는 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, in a state in which the
다만, 본 발명은 회전축(120)의 타단에 캡(170)이 구비되는 구성에 한정되지 아니하며, 도면에 예시되지는 않았지만, 회전축(120)의 타단도 회전축(120)의 일단과 마찬가지로, 베어링(129)의 내륜이 회전축(120)에 대하여 슬라이딩 이동 가능하게 형성되고, 동시에 회전축(120)의 타단부에 절연 브라켓(111a)과 유사하게 돌출된 부분(예를 들어, 제2워엄기어의 타단)과 베어링(129)의 내륜 사이에 탄성 변형이 가능한 탄성 링(미도시)이 개재되도록 설치될 수도 있다.However, the present invention is not limited to a configuration in which the
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터(100)는, 구동 모터(110)의 회전 토크를 워엄 기어(122)와 워엄 휠(131, 141)을 통해 트렁크 후드(9)로 전달함에 따라 부피가 작은 콤팩트한 구조를 구현하면서도, 동시에 워험 휠(131, 141)의 리드각의 범위를 7도 내지 30도로 설정함에 따라 트렁크 후드(9)를 밀거나 잡아당기는 힘(Mx, Mx')이 워엄 기어(122)와 워엄 휠(131, 141)에 의해 수용되도록 하여, 부품의 손상없이 콤팩트한 구조로 토크 전달을 가능하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다. The driving
무엇보다도, 본 발명은, 워엄 기어(122)가 형성된 회전축(120)이 회전 지지하는 베어링에 대하여 축방향 이동 가능하도록 설치되고, 동시에 회전축(120)의 축방향으로의 유격(c)을 미리 형성해 둠으로써, 워엄 휠(131, 141)과 워엄 기어(1221, 1222) 사이의 마찰 저항을 줄여주어, 트렁크 후드(9)로부터 워엄 기어(122)에 수동에 의한 회전 구동력이 저마찰 상태로 전달되어 워엄 휠(131, 141)에 의해 워엄 기어(1221, 1222)를 회전시켜 트렁크의 수동 및 전동에 의한 개폐를 저소음 저진동 상태로 가능하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Above all, in the present invention, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. In the above, preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, but the scope of the present invention is not limited only to these specific embodiments, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
100: 구동 액츄에이터 110: 구동 모터
111: 회전자 111a: 절연 브라켓
119: 제어 기판 119a, 119b: 홀센서
120: 회전축 122: 워엄 기어
1221: 제1워엄기어 1222: 제2워엄기어
131: 제1워엄휠 132: 제1전달기어
141: 제2워엄휠 142: 제2전달기어
150: 출력 기어 155: 출력축
160: 탄성링 170: 캡100: drive actuator 110: drive motor
111:
119:
120: rotation axis 122: worm gear
1221: first worm gear 1222: second worm gear
131: first worm wheel 132: first transmission gear
141: second worm wheel 142: second transmission gear
150: output gear 155: output shaft
160: elastic ring 170: cap
Claims (13)
구동 모터와;
제1영역에서는 제1방향으로 제1워엄기어가 형성되고, 제2영역에서는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 제2워엄기어가 형성되며, 상기 구동 모터에 의해 회전 구동되는 회전축과;
상기 제1워엄 기어와 맞물리는 제1워엄휠과;
상기 제1워엄휠과 일체로 회전하는 제1전달기어와;
상기 제2워엄 기어와 맞물리는 제2워엄휠과;
상기 제2워엄휠과 일체로 회전하는 제2전달기어와;
상기 제1전달기어와 상기 제2전달기어에 동시에 맞물려 회전하는 출력 기어와;
상기 출력 기어의 회전과 연동하여 회전하는 출력축과;
상기 출력축에 고정되어 상기 출력축과 함께 회전하고, 차량용 트렁크 후드와 연결된 연결 브라켓과 연결되는 구동 홀더를;
포함하고, 상기 회전축은 양단부가 베어링에 의해 회전 지지되되, 상기 베어링의 내륜에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 구동 모터의 회전자와 상기 베어링의 사이에는 미리 정해진 간극의 축방향 틈새가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
As a driving actuator for opening and closing the vehicle trunk,
a drive motor;
a rotational shaft having a first worm gear formed in a first direction in a first area and a second worm gear formed in a second direction opposite to the first direction in a second area, and rotationally driven by the driving motor;
a first worm wheel engaged with the first worm gear;
a first transmission gear that rotates integrally with the first worm wheel;
a second worm wheel engaged with the second worm gear;
a second transmission gear that rotates integrally with the second worm wheel;
an output gear that rotates while being simultaneously engaged with the first transmission gear and the second transmission gear;
an output shaft that rotates in conjunction with the rotation of the output gear;
a driving holder fixed to the output shaft, rotating together with the output shaft, and connected to a connection bracket connected to a trunk hood for a vehicle;
Including, both ends of the rotating shaft are rotatably supported by bearings, installed to be movable in the axial direction with respect to the inner ring of the bearing, and an axial clearance of a predetermined gap between the rotor of the drive motor and the bearing A drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that formed.
상기 제1워엄휠과 상기 제1전달기어는 플라스틱 소재로 일체 성형되고, 상기 제2워엄휠과 상기 제2전달기어는 플라스틱 소재로 일체 성형된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 1,
The drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that the first worm wheel and the first transmission gear are integrally molded of a plastic material, and the second worm wheel and the second transmission gear are integrally molded of a plastic material.
상기 회전축에는 상기 구동 모터의 회전자와 상기 제1워엄 기어와 상기 제2워엄 기어가 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 1,
A drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that the rotor of the drive motor, the first worm gear, and the second worm gear are installed together on the rotation shaft.
상기 제1워웜 휠과 상기 제2워엄 휠의 리드각은 7도 내지 30도로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 1,
A driving actuator for a vehicle trunk, characterized in that the lead angle of the first worm wheel and the second worm wheel is formed from 7 degrees to 30 degrees.
상기 회전축의 일단에는 압축 변형이 가능한 소재로 단부를 감싸는 캡이 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 1,
A drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that a cap covering an end of a material capable of compressive deformation is provided at one end of the rotating shaft.
상기 구동 모터의 회전자와 상기 베어링의 사이의 축방향 틈새 공간에는 탄성 변형이 가능한 재질로 형성된 탄성 링이 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 1,
A drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that an elastic ring formed of a material capable of elastic deformation is provided in an axial clearance space between the rotor of the drive motor and the bearing.
상기 탄성 링은 상기 회전자를 고정하는 절연 브라켓과 상기 베어링의 내륜의 사이에 개재되고, 상기 회전축의 축방향 이동에 의해 압축 변형되는 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 8,
The drive actuator for a vehicular trunk, characterized in that the elastic ring is interposed between an insulating bracket fixing the rotor and an inner ring of the bearing, and is compressed and deformed by an axial movement of the rotating shaft.
상기 회전축에는 상기 탄성 링을 수용하는 링형태의 수용홈이 형성되고, 상기 탄성 링은 상기 수용홈에 일부 이상 수용되는 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 9,
A drive actuator for a trunk for a vehicle, characterized in that a ring-shaped accommodating groove accommodating the elastic ring is formed on the rotating shaft, and at least a portion of the elastic ring is accommodated in the accommodating groove.
상기 수용홈을 향하는 상기 절연 브라켓의 끝단 저면과 상기 베어링의 내륜 의 저면 중 어느 하나 이상에는 경사진 모따기 부분이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 10,
A driving actuator for a vehicle trunk, characterized in that an inclined chamfer is formed on at least one of a bottom surface of an end of the insulation bracket facing the receiving groove and a bottom surface of the inner ring of the bearing.
구동 모터와;
제1영역에서는 제1방향으로 제1워엄기어가 형성되고, 제2영역에서는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 제2워엄기어가 형성되며, 상기 구동 모터에 의해 회전 구동되는 회전축과;
상기 제1워엄 기어와 맞물리는 제1워엄휠과;
상기 제1워엄휠과 일체로 회전하는 제1전달기어와;
상기 제2워엄 기어와 맞물리는 제2워엄휠과;
상기 제2워엄휠과 일체로 회전하는 제2전달기어와;
상기 제1전달기어와 상기 제2전달기어에 동시에 맞물려 회전하는 출력 기어와;
상기 출력 기어의 회전과 연동하여 회전하는 출력축과;
상기 출력축에 고정되어 상기 출력축과 함께 회전하고, 차량용 트렁크 후드와 연결된 연결 브라켓과 연결되는 구동 홀더를;
포함하고, 상기 구동 모터는 N극과 S극이 교대로 착자된 링마그넷이 상기 회전축을 감싸도록 구비되고, 상기 링마그넷의 외주면과 이격된 위치에 설치된 제어 기판에는 상기 링마그넷의 홀카운트를 측정하는 2개의 홀 센서가 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
As a driving actuator for opening and closing the vehicle trunk,
a drive motor;
a rotational shaft having a first worm gear formed in a first direction in a first area and a second worm gear formed in a second direction opposite to the first direction in a second area, and rotationally driven by the driving motor;
a first worm wheel engaged with the first worm gear;
a first transmission gear that rotates integrally with the first worm wheel;
a second worm wheel engaged with the second worm gear;
a second transmission gear that rotates integrally with the second worm wheel;
an output gear that rotates while being simultaneously engaged with the first transmission gear and the second transmission gear;
an output shaft that rotates in conjunction with the rotation of the output gear;
a driving holder fixed to the output shaft, rotating together with the output shaft, and connected to a connection bracket connected to a trunk hood for a vehicle;
In the drive motor, a ring magnet having N and S poles alternately magnetized is provided to surround the rotating shaft, and a hole count of the ring magnet is measured on a control board installed at a position spaced apart from an outer circumferential surface of the ring magnet. A drive actuator for a vehicle trunk, characterized in that two hall sensors are disposed.
상기 홀 센서에서 감지되는 홀카운트 신호는 단위 신호의 위상차가 90도가 되도록 상기 홀 센서의 간격과 위치가 정해지는 것을 특징으로 하는 차량용 트렁크의 구동 액츄에이터.
According to claim 12,
The vehicle trunk drive actuator, characterized in that the distance and location of the hall sensors are determined so that the hall count signal detected by the hall sensor has a phase difference of 90 degrees between unit signals.
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KR1020210044925A KR102520848B1 (en) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | Vehicle trunk drive actuator |
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2021
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