KR102534827B1

KR102534827B1 - 회전식 감속 액추에이터

Info

Publication number: KR102534827B1
Application number: KR1020210026342A
Authority: KR
Inventors: 이희락
Original assignee: 주식회사평화발레오
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2023-05-18
Also published as: WO2022182084A1; KR20220122125A

Abstract

본 발명은 구동축의 회전에 따른 입력기어의 회전을 요동거동만 가능하게 제한하고, 입력기어와 출력기어 사이의 편심 치결합을 통해 입력기어에 의한 요동거동이 출력기어에 대한 감속 회전으로 전이될 수 있게 하는 회전식 감속 액추에이터를 개시한다.
전술한 회전식 감속 액추에이터는 전동모터(20)의 로터코어(22)와 동축상으로 설치되는 구동축(30), 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심되게 배치되고, 상기 구동축(30)에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 입력기어(40), 상기 구동축(30)과 동축상으로 배치되고, 상기 구동축(30)에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 출력기어(50), 및 상기 입력기어(40)의 회전을 구속한 상태에서 요동거동만을 허용하는 요동거동 유도부를 갖추고서 하우징(10)에 대해 회전이 구속된 상태로 설치되는 반력부재(60)를 구비하고, 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50)는 편심 치결합부를 매개로 상호 연동 가능하게 치결합된다.

Description

회전식 감속 액추에이터{Rotary type reduction actuator}

본 발명은 회전식 감속 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이클로이드 기어식 감속기로서 구동축의 회전에 따른 입력기어의 회전을 요동거동만 가능하게 제한하고, 입력기어와 출력기어 사이의 편심 치결합을 통해 입력기어에 의한 요동거동이 출력기어에 대한 감속 회전으로 전이될 수 있게 하는 회전식 감속 액추에이터에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 사이클로이드 기어식 감속기로서 구동축에 대해 입력기어와 출력기어를 복수의 회전지점으로 지지하여 부품의 변형 또는 조립 공차에 의해 기인하는 기어 치면간의 앵귤러 미스얼라인먼트 발생을 억제할 수 있는 회전식 감속 액추에이터에 관한 것이다.

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

특히, 구동력을 출력측으로 전이하는 과정에서 감속장치를 매개로 입력측 회전속도를 감속하여 출력측으로 전이함으로써 입력측 토크를 배가시켜 출력측으로 제공할 수 있는 회전식 감속형 액추에이터의 개발도 함께 수행되고 있는 실정이다.

일례로, 직선 출력형 액추에이터는 전동모터로부터 발생된 회전 구동력을 볼 스크류와 같은 변환기구를 이용하여 직선방향으로 작동력을 출력하는 것이고, 회전식 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 회전식 액추에이터에서는 구성부품들을 수용하는 하우징이 좌우로 분할되고, 각각의 하우징 내부에 구동축과 입력기어 및 출력기어가 각각 베어링을 매개로 회전 가능하게 설치되는 데, 특히 로터 베어링은 모터 하우징에 고정되고 기어 베어링은 기어 하우징에 고정되어 있다. 이 경우, 두 개의 하우징에 각각 구비되는 베어링 장착부는 구동축의 축 중심에 대해 정확하게 일치하지 못하게 되는 제조 공차를 가지게 된다.

또한, 종래 회전식 액츄에이터에서는 조립성을 용이하게 하기 위해 두 개의 하우징에 설정되는 베어링 장착부에 대한 조립 공차를 설정하게 된다.

이 결과, 종래 회전식 액츄에이터는 입력기어와 출력기어 사이에서 기어 치면간의 미스얼라인먼트 발생시 이상 접촉에 따른 소음이 유발될 뿐만 아니라, 치형부의 이상 마모에 따른 부품의 내구 성능의 저하가 야기되는 문제점이 있다.

특허출원 제10-2019-0049048호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 출력하는 사이클로이드 기어식 감속기로서, 구동축의 회전에 따른 입력기어의 회전을 요동거동만 가능하게 제한하고, 입력기어와 출력기어 사이의 편심 치결합을 통해 입력기어에 의한 요동거동이 출력기어에 대한 감속 회전으로 전이될 수 있게 하는 회전식 감속 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 출력하는 사이클로이드 기어식 감속기로서, 구동축에 대해 입력기어와 출력기어를 복수의 회전지점으로 지지함으로써 부품의 변형 또는 조립 공차에 의해 기인하는 기어 치면간의 앵귤러 미스얼라인먼트 발생을 억제할 수 있는 회전식 감속 액추에이터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전동모터의 로터코어와 동축상으로 설치되는 구동축, 상기 구동축의 축 중심에 대해 편심되게 배치되고, 상기 구동축에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 입력기어, 상기 구동축과 동축상으로 배치되고, 상기 구동축에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 출력기어, 및 상기 입력기어의 회전을 구속한 상태에서 요동거동만을 허용하는 요동거동 유도부를 갖추고서 하우징에 대해 회전이 구속된 상태로 설치되는 반력부재를 구비하고, 상기 입력기어와 상기 출력기어는 편심 치결합부를 매개로 상호 연동 가능하게 치결합되도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 입력기어와 상기 출력기어는 상기 구동축에 대해 각각 복수의 회전지점을 매개로 회전 가능하게 지지되도록 설치되고, 상기 구동축과 상기 출력기어는 상기 하우징에 대해 각각 단일의 회전지점을 매개로 회전 가능하게 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 구동축은 상기 로터코어와의 축결합을 위한 기준축부, 상기 입력기어의 편심 설치를 위한 편심축부, 상기 출력기어의 동축 설치를 위한 장착축부, 및 상기 하우징에 대한 동축 설치를 위한 설치축부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 입력기어는 상기 구동축의 편심축부에 대한 편심 설치를 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 출력기어는 상기 구동축의 장착축부에 대한 동축 설치를 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 복수의 회전지점은 상기 구동축의 편심축부의 외주면과 상기 입력기어의 보스부의 내주면 사이에 설치되는 제1베어링, 및 상기 구동축의 장착축부의 외주면과 상기 출력기어의 보스부의 내주면 사이에 설치되는 제2베어링으로 구성되고, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링은 각각 복열 구조의 복열 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 단일의 회전지점은 상기 구동축의 설치축부의 외주면과 상기 하우징의 모터 하우징 사이에 설치되는 제3베어링, 및 상기 출력기어의 보스부의 외주면과 상기 하우징의 기어 하우징 사이에 설치되는 제4베어링으로 구성되고, 상기 제3베어링과 상기 제4베어링은 각각 단열 구조의 단열 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 편심 치결합부는 상기 구동축의 축 중심에 대해 편심 배치되어 상기 입력기어에 구비되는 외치부, 및 상기 구동축의 축 중심과 동축상으로 배치되어 상기 입력기어의 외치부와 국부적으로 편심되게 치결합되는 내치부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 요동거동 유도부는 상기 입력기어의 외주면에 구비되는 적어도 하나 이상의 돌기부, 및 상기 반력부재의 내주면에 구비되어 상기 돌기부를 요동거동 가능하게 수용하여 상기 입력기어의 회전을 구속하고 요동거동만을 허용하는 적어도 하나 이상의 수용홈부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 돌기부는 상기 입력기어의 외주면에서 반경방향으로 돌출되어 상기 반력부재의 내주면을 향하는 볼록한 방사형 구조로 배치되고, 상기 수용홈부는 상기 반력부재의 내주면에서 반경방향으로 오목하게 형성되어 상기 입력기어의 외주면을 향하는 오목한 방사형 구조로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 돌기부와 상기 수용홈부는 각각 적정의 특정한 곡률을 가지는 호형 구조물로 이루어지면서 상기 입력기어의 회전방향을 기준으로 상기 돌기부와 상기 수용홈부 사이에서 접촉이 이루어지는 접촉구간부, 및 상기 돌기부와 상기 수용홈부 사이에서 접촉이 불가능한 비접촉구간부를 함께 가지도록 구성되고, 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부 사이에는 적정의 틈새가 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 돌기부와 상기 수용홈부는 각각의 접촉구간부 중에서 적어도 하나의 접촉구간부에 한정하여 접촉이 이루어지고, 복수의 접촉구간부에서 동시 접촉은 이루어지지 않도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 돌기부는 상기 입력기어의 평면을 기준으로 상기 입력기어의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 돌출물로 구성되고, 상기 수용홈부는 상기 반력부재의 평면을 기준으로 상기 반력부재의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 개구부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 쌍형 돌출물은 상기 입력기어의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부를 각각 구비하고, 상기 쌍형 개구부는 상기 반력부재의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 출력할 수 있는 사이클로이드 기어식 감속기에 적용되는 것으로, 구동축의 회전에 따른 입력기어의 회전이 입력기어와 반력부재 사이에서 반경방향으로 설치되어 회전을 구속하는 요동거동 유도부를 매개로 입력기어의 요동거동만을 가능하게 제한할 수 있고, 입력기어와 출력기어 사이의 편심 치결합을 통해 입력기어에 의한 요동거동이 출력기어에 대한 감속 회전으로 원활하게 전이될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 모터 동력원으로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 감속 전이하여 출력할 수 있는 사이클로이드 기어식 감속기에 적용되는 것으로, 전동모터의 구동축에 대해 사이클로이드 기어의 입력기어와 출력기어를 각각 복수의 회전지점을 매개로 안정적으로 지지할 수 있으므로, 제조 및 조립 공차를 비롯하여 부품의 변형으로부터 기인하는 기어 치면간의 앵귤러 미스얼라인먼트 발생을 억제하고, 이를 통해 감속기의 소음 및 내구성 측면에서 강건한 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회전식 감속 액추에이터의 내부 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터의 내부 주요 구성부위를 1차 분해하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전식 액추에이터의 내부 주요 구성부위를 2차 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 분해 상태를 반대방향에서 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터에 있어, 핵심 구성요소에 해당하는 요동거동 유도부를 설명하기 위해 입력기어의 돌기부와 반력부재의 수용홈부 사이의 결합상태를 정면에서 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 요동거동 유도부의 전체 부위 중에서 일부 구간만을 확대하여 도시한 도면이다.

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

도면을 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 모터 동력원과 사이클로이드 기어에 의한 감속 구조를 이용하여 모터로부터 발생된 회전 구동력을 출력측에 감속 전이하여 출력하도록 구성된다.

이를 위해, 회전식 감속 액추에이터는 액추에이터의 외형을 형성하는 하우징(10), 상기 하우징(10)의 내부에 수용되는 전동모터(20), 상기 전동모터(20)에 의해 회전 구동되는 구동축(30), 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심되게 배치되는 입력기어(40), 상기 구동축(30)과 동축상으로 배치되고 상기 입력기어(40)와 편심되게 치결합되는 출력기어(50), 및 상기 하우징(10)에 대해 회전이 구속된 상태로 설치되어 상기 구동축(30)의 회전에 따른 상기 입력기어(40)의 요동거동에 대해 반력을 제공하여 상기 출력기어(50)의 감속 회전을 유도하는 반력부재(60)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(10)은 도 2를 기준으로 조립의 편의를 위해 좌우로 분할되어 조립 가능하게 구비되는 모터 하우징(12)과 기어 하우징(14)으로 구성된다. 이 경우, 상기 모터 하우징(12)은 상기 구동축(30)의 일부와 상기 전동모터(20)를 각각 내부에 수용하고, 상기 기어 하우징(14)은 상기 구동축(30)의 나머지 일부와 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50) 및 상기 반력부재(60)를 각각 내부에 수용하도록 구성된다. 또한, 상기 하우징(10)은 일측에 상기 전동모터(20)로 작동전원의 공급을 위한 커넥터 형태의 전기접속부(16)를 갖추도록 구성된다. 또한, 상기 하우징(10)은 내부에 회전식 감속 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 구동축(30)은 상기 로터코어(22)의 축 중심에 배치되어 일체로 회전 가능하게 설치된다.

상기 구동축(30)은 상기 로터코어(22)의 축 중심에 대해 내부로 삽입되는 구조로 조립된다. 즉, 상기 구동축(30)은 상기 로터코어(22)와 동축상으로 배치되어 상기 전동모터(20)의 회전시 상기 로터코어(22)와 함께 회전하게 된다.

여기서, 상기 구동축(30)은 상기 전동모터(20)의 로터코어(22)와의 축결합을 위한 기준축부(31), 상기 기준축부(31)의 일측에서 상기 입력기어(40)의 상대 회전이 가능한 편심 설치를 위해 축방향으로 연장되는 편심축부(32), 상기 편심축부(32)의 일측에서 상기 출력기어(50)의 상대 회전이 가능한 동축 설치를 위해 축방향으로 연장되는 장착축부(33), 및 상기 기준축부(31)의 타측에서 상기 하우징(10) 중에서 모터 하우징(12)에 대한 회전 가능한 동축 설치를 위해 축방향으로 연장되는 설치축부(34)를 일체로 구비하도록 구성된다.

이 경우, 상기 편심축부(32)는 도 2와 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 상기 기준축부(31)로부터 반경방향으로 돌출되는 두께를 서로 달리하는 비대칭 형상으로 구성된다. 즉, 상기 편심축부(32)는 상기 기준축부(31)에 대해 최소 돌출부위와 최대 돌출부위를 포함하여 전체적으로 연속적인 두께 변화를 수반하는 프로파일을 가지는 일종의 캠 구조물의 형태로 이루어진다.

또한, 상기 장착축부(33)는 상기 편심축부(32)의 일측에서 일체로 연장되어 상기 출력기어(50)를 외주면에 설치하도록 구성된다. 이 경우, 상기 장착축부(33)는 상기 편심축부(32)에 비해 직경이 확장 또는 축소되는 형태이거나, 동일한 직경을 가지도록 구성될 수 있을 것이다.

또한, 상기 편심축부(32)는 외주면에 설치되는 제1베어링(71)을 매개로 상기 입력기어(40)의 내주면을 상대 회전이 가능한 상태로 지지하도록 설치된다. 이 경우, 상기 제1베어링(71)은 상기 입력기어(40)의 내주면을 적어도 2점 이상의 부위에서 회전 가능하게 지지할 수 있는 복열 구조의 복열 베어링으로 이루어져 복수의 회전지점을 설정하도록 구성되는 것이 바람직할 것인 데, 이는 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50) 사이의 기어 치면간에서 발생할 수 있는 앵귤러 미스얼라인먼트를 효과적으로 억제하기 위함인 것이다.

또한, 상기 장착축부(33)는 외주면에 설치되는 제2베어링(72)을 매개로 상기 출력기어(50)의 내주면을 상대 회전이 가능한 상태로 지지하도록 설치된다. 이 경우, 상기 제2베어링(72)은 상기 출력기어(50)의 내주면을 적어도 2점 이상의 부위에서 회전 가능하게 지지할 수 있는 복열 구조의 복열 베어링으로 이루어져 복수의 회전지점을 설정하도록 구성되는 것이 바람직할 것인 데, 이는 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50) 사이의 기어 치면간에서 발생할 수 있는 앵귤러 미스얼라인먼트를 효과적으로 억제하기 위함인 것이다.

또한, 상기 설치축부(34)는 외주면에 설치되는 제3베어링(73)을 매개로 상기 모터 하우징(12)에 대해 회전 가능한 상태로 지지되도록 설치된다. 이 경우, 상기 제3베어링(73)은 상기 모터 하우징(12)에 대해 상기 설치축부(34)를 1점 부위에서 회전 지지할 수 있는 단열 구조의 단열 베어링으로 이루어져 단일의 회전지점을 설정하도록 구성되는 것이 바람직할 것인 데, 이는 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50) 사이의 기어 치면간에서 발생할 수 있는 앵귤러 미스얼라인먼트를 효과적으로 억제하기 위함인 것이다.

또한, 상기 출력기어(50)는 외주면에 설치되는 제4베어링(74)을 매개로 상기 기어 하우징(14)에 대해 회전 가능한 상태로 지지되도록 설치된다. 이 경우, 상기 제4베어링(74)은 상기 기어 하우징(14)에 대해 상기 출력기어(50)를 1점 부위에서 회전 지지할 수 있는 단열 구조의 단열 베어링으로 이루어져 단일의 회전지점을 설정하도록 구성되는 것이 바람직할 것인 데, 이는 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50) 사이의 기어 치면간에서 발생할 수 있는 앵귤러 미스얼라인먼트를 효과적으로 억제하기 위함인 것이다.

상기 입력기어(40)는 상기 구동축(30)의 편심축부(32)의 외주면에 대해 상기 제1베어링(71)을 매개로 상대 회전이 가능하게 설치되는 것으로, 도 2와 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 상기 구동축(30)의 편심축부(32)의 외주면에 대해 상기 제1베어링(71)의 동축 설치를 위한 보스부(41)를 구비한다. 이 경우, 상기 보스부(41)는 상기 입력기어(40)의 반경방향 중심부위에서 동심원의 형태로 일체로 구비되도록 구성될 수 있을 것이다.

또한, 상기 입력기어(40)는 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심 배치되는 편심 치형부 형태의 외치부(42)를 구비한다. 즉, 상기 입력기어(40)의 외치부(42)는 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심되게 배치되는 동심원상의 치형부재로 구성된다. 이 경우, 상기 외치부(42)는 상기 입력기어(40)의 일측면에 대해 일체로 구비될 수 있을 것이다.

또한, 상기 입력기어(40)는 외주면에 적어도 하나 이상의 돌기부(43)를 구비한다. 이 경우, 상기 돌기부(43)는 상기 입력기어(40)의 외주면의 전 둘레부위에 걸쳐 적정의 간격을 두고 방사상으로 배치되도록 구성되는 것이 더욱 바람직할 것이다. 특히, 상기 돌기부(43)는 후술되는 요동거동 유도부를 구성하는 하나의 핵심 요소에 해당하는 바, 이에 대한 상세한 설명은 차후에 상세히 설명하기로 한다.

상기 출력기어(50)는 상기 구동축(30)의 장착축부(33)의 외주면에 대해 상기 제2베어링(72)을 매개로 상대 회전이 가능하게 설치되는 것으로, 도 2와 도 4 및 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 상기 구동축(30)의 장착축부(33)의 외주면에 대해 상기 제2베어링(72)의 동축 설치를 위한 보스부(51)를 구비한다. 이 경우, 상기 보스부(51)는 상기 출력기어(50)의 반경방향의 외곽부에서 동심원의 형태로 일체로 구비되도록 구성될 수 있을 것이다.

또한, 상기 출력기어(50)는 상기 구동축(30)의 축 중심과 동축상으로 배치되는 동심 치형부 형태의 내치부(52)를 구비한다. 즉, 상기 출력기어(50)의 내치부(52)는 상기 구동축(30)의 축 중심과 동축상으로 일치되게 배치되는 동심원상의 치형부재로 구성된다. 특히, 상기 출력기어(50)의 내치부(52)는 상기 입력기어(40)의 외치부(42)에 대해 국부적으로 편심되어 외접하면서 치결합되도록 배치된다. 이 경우, 상기 내치부(52)는 상기 출력기어(50)의 일측면에 대해 일체로 구비될 수 있을 것이다.

또한, 상기 출력기어(50)는 상기 보스부(51)로부터 축방향으로 길게 연장되는 접속부(53)를 구비한다. 이 경우, 상기 출력기어(50)의 접속부(53)는 상기 보스부(51)와 함께 일체로 구비될 수 있을 것이다. 특히, 상기 출력기어(50)의 접속부(53)는 상기 하우징(10)의 외부에서 접속되는 별도의 출력부재에 대해 축 결합됨으로써 상기 전동모터(20)의 구동력을 외부로 전달하는 역할을 수행하게 된다.

부연하자면, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터에 있어, 상기 입력기어(40)와 상기 출력기어(50)는 편심 치결합부를 매개로 상호 치결합되어 상기 구동축(30)의 회전속도를 감속 전이하여 상기 출력기어(50)를 통해 외부로 출력하도록 구성된다.

즉, 상기 편심 치결합부는 상기 입력기어(40)의 외치부(42)와 상기 출력기어(50)의 내치부(52)로 구성되는 바, 상기 입력기어(40)의 외치부(42)는 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심 배치되는 것이고, 상기 출력기어(50)의 내치부(52)는 상기 구동축(30)의 축 중심과 동축상으로 배치되어 상기 입력기어(40)의 외치부(42)와 국부적으로 편심되게 치결합되는 것이다. 이 경우, 상기 입력기어(40)의 외치부(42)와 상기 출력기어(50)의 내치부(52)는 상기 구동축(30)의 축 중심에 대해 편심된 상태에서 내접하는 사이클로이드 기어 방식의 감속기를 구성하게 된다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 상기 편심 치결합부와 후술되는 요동거동 유도부에 의한 상호 작용을 통해 상기 구동축(30)의 회전속도 대비 상기 출력기어(50)의 회전속도를 감속시켜 외부로 출력되게 하는 이른 바 감속 전이의 구조를 구현할 수 있게 된다.

상기 반력부재(60)는 상기 하우징(10)에 대해 회전이 구속된 상태로 설치되는 것으로, 상기 입력기어(40)와 요동거동 유도부를 매개로 반경방향으로 결합되어 상기 입력기어(40)의 편심 거동에 대해 적정의 반력을 제공하여 상기 출력기어(50)의 감속 회전을 유도하도록 구성된다.

또한, 상기 반력부재(60)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 기어 하우징(14)에 대한 회전 구속을 위해 전 둘레부위에 걸쳐 반경방향 외측으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 구속돌출부(61)를 구비한다.

또한, 상기 반력부재(60)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 기어 하우징(14)과의 축방향 결합을 위해 전 둘레부위에 걸쳐 두께방향으로 부재를 관통하는 적어도 하나 이상의 관통구멍(62)을 구비한다. 이 경우, 상기 하우징(10)의 기어 하우징(14)에는 상기 반력부재(60)의 관통구멍(62)과의 결합을 위해 축방향으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 걸림돌기(14a)를 구비한다.

또한, 상기 반력부재(60)는 내주면에 상기 입력기어(40)의 돌기부(43)에 대한 요동거동만을 허용하기 위해 적어도 하나 이상의 수용홈부(63)를 구비한다. 이 경우, 상기 수용홈부(63)는 상기 반력부재(60)의 내주면의 전 둘레부위에 걸쳐 적정의 간격을 두고 방사상으로 배치되도록 구성되는 것이 더욱 바람직할 것이다. 특히, 상기 수용홈부(63)는 상기 돌기부(43)와 함께 후술되는 요동거동 유도부를 구성하는 나머지 하나의 핵심 요소에 해당한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터에 있어, 요동거동 유도부는 상기 구동축(30)의 회전시 상기 입력기어(40)에 대한 회전을 구속한 상태에서 요동거동만을 허용하기 위해 구비되는 것이다.

이를 위해, 상기 요동거동 유도부는 상기 입력기어(40)의 외주면에 구비되는 적어도 하나 이상의 돌기부(43), 및 상기 반력부재(60)의 내주면에 구비되어 상기 돌기부(43)를 요동거동 가능하게 수용하는 적어도 하나 이상의 수용홈부(63)로 구성된다.

바람직하게는 요동거동 유도부를 구성하는 하나의 구성요소인 상기 돌기부(43)는 상기 입력기어(40)의 외주면에 대해 방사상으로 배치되는 복수의 부재로 이루어진다. 또한, 요동거동 유도부를 구성하는 나머지 다른 하나의 구성요소인 상기 수용홈부(63)는 상기 반력부재(60)의 내주면에 대해 방사상으로 배치되는 복수의 부재로 이루어지는 것으로서, 상기 돌기부(43)를 요동거동 가능하게 수용하여 상기 입력기어(40)의 회전을 구속하고 요동거동만을 허용하는 역할을 수행한다.

도 6과 도 7을 참조로 하면, 상기 돌기부(43)는 상기 입력기어(40)의 외주면에서 반경방향으로 돌출되어 상기 반력부재(60)의 내주면을 향하는 볼록한 방사형 구조로 배치되고, 상기 수용홈부(63)는 상기 반력부재(60)의 내주면에서 반경방향으로 오목하게 형성되어 상기 입력기어(40)의 외주면을 향하는 오목한 방사형 구조로 배치되도록 구성된다.

특히, 상기 돌기부(43)와 상기 수용홈부(63)는 각각 적정의 특정한 곡률을 가지는 호형 구조물로 이루어지면서 상기 입력기어(40)의 회전방향을 기준으로 상기 돌기부(43)와 상기 수용홈부(63) 사이에서 접촉이 이루어지는 접촉구간부(A), 및 상기 돌기부(43)와 상기 수용홈부(63) 사이에서 접촉이 불가능한 비접촉구간부(B)를 함께 가지도록 구성되고, 상기 접촉구간부(A)와 상기 비접촉구간부(B) 사이에는 적정의 틈새가 설정되도록 구성된다.

이 경우, 상기 돌기부(43)와 상기 수용홈부(63)는 각각의 접촉구간부(A) 중에서 적어도 하나의 접촉구간부(A)에 한정하여 접촉이 이루어지고, 복수의 접촉구간부(A)에서 동시 접촉은 이루어지지 않도록 구성되는 것이 더욱 바람직할 것이다.

본 발명에 따른 회전식 감속 액추에이터에 있어, 요동거동 유도부를 구성하는 돌기부(43)와 수용홈부(63)는 다음과 같은 실시예의 형태로서 구현될 수 있다.

예컨대, 상기 돌기부(43)는 상기 입력기어(40)의 평면을 기준으로 상기 입력기어(40)의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 돌출물로 구성되고, 상기 수용홈부(63)는 상기 반력부재(60)의 평면을 기준으로 상기 반력부재(60)의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 개구부로 구성된다.

이 경우, 상기 쌍형 돌출물은 상기 입력기어(40)의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부(A)와 상기 비접촉구간부(B)를 각각 구비하고, 상기 쌍형 개구부는 상기 반력부재(60)의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부(A)와 상기 비접촉구간부(B)를 각각 구비하도록 구성된다.

부연하자면, 상기 돌기부(43)는 상기 입력기어(40)의 외주면에서 상기 반력부재(60)의 내주면을 향해 방사형 구조로 배치되고, 상기 구동축(30)의 회전방향을 기준으로 상기 수용홈부(63)와 접촉 가능한 접촉구간부(A), 및 상기 수용홈부(63)와 접촉 불가능한 비접촉구간부(B)를 구비하도록 구성된다. 즉, 상기 돌기부(43)는 상기 구동축(30)의 회전방향을 기준으로 상기 수용홈부(63)와 접촉하여 회전력을 전달할 수 있는 접촉구간부(A), 및 상기 수용홈부(63)와 접촉하지 않음으로써 회전력을 전달할 수 없는 비접촉구간부(B)를 구비하는 것이다.

또한, 상기 수용홈부(63)는 상기 출력기어(50)의 내주면에서 상기 입력기어(40)의 외주면을 향해 방사형 구조로 배치되고, 상기 구동축(30)의 회전방향을 기준으로 상기 돌기부(43)와 접촉 가능한 접촉구간부(A), 및 상기 수용홈부(63)와 접촉 불가능한 비접촉구간부(B)를 구비하도록 구성된다. 즉, 상기 수용홈부(63)는 상기 구동축(30)의 회전방향을 기준으로 상기 돌기부(43)와 접촉하여 회전력을 전달할 수 있는 접촉구간부(A), 및 상기 돌기부(43)와 접촉하지 않음으로써 회전력을 전달할 수 없는 비접촉구간부(B)를 구비하는 것이다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 외부로부터 제공되는 동작전원에 의해 전동모터(20)의 작동이 개시되면, 구동축(30)은 로터코어(22)와 연동하여 고속으로 회전하게 된다. 이 과정에서 구동축(30)의 편심축부(32)에 설치된 입력기어(40)의 외치부(42)는 하우징(10)에 대해 회전이 구속된 반력부재(60)의 내치부(52)와의 요동거동 유도부에 의한 작용을 통해 회전이 구속되고 요동거동만을 허용받게 되므로, 외치부(42)와 내치부(52) 사이의 국부적인 편심 치결합에 의해 로터코어(22)의 회전속도를 감속 전이하여 출력기어(50)를 통해 외부로 출력할 수 있게 된다. 이는 구동축(30)의 회전에 따른 입력기어(40)의 거동이 반력부재(60)에 의해 회전이 구속된 상태에서 요동거동만을 수행할 수 있기 때문에 기인하는 것이다.

이 과정에서 상기 입력기어(40)의 돌기부(43)와 상기 반력부재(60)의 수용홈부(63)는 각각의 접촉구간부(A)과 비접촉구간부(B) 사이에서 요동거동하게 되므로, 접촉구간부(A)에서만 상호간에 이루어지는 접촉에 의해 회전력을 전달할 수 있게 된다. 즉, 상기 입력기어(40)의 돌기부(43)와 상기 반력부재(60)의 수용홈부(63)는 각각의 접촉구간부(A)에서 상호간에 이루어지는 접촉에 의해 회전력을 전달하게 되고, 각각의 비접촉구간부(B)에서 상호 비접촉에 따라 회전력을 전달하지 않게 된다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 전동모터(20)로부터 제공되는 회전 구동력을 사이클로이드 기어로 구성되는 입력기어(40)의 외치부(42)와 출력기어(50)의 내치부(52) 사이의 편심 치결합부의 작용과 함께, 입력기어(40)의 회전을 구속한 상태에서 요동거동만을 허용하는 요동거동 유도부의 작용에 의한 감속 구조를 이용하여 외부로 감속 전이할 수 있으므로, 자동차의 Shift By Wire 시스템 작동에 필요로 하는 동력원으로 활용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 전동모터(20)의 구동축(30)의 편심축부(32)와 장착축부(33)에 대해 입력기어(40)와 출력기어(50)가 각각 제1베어링(71)과 제2베어링(72)으로 이루어지는 복수의 회전지점을 매개로 안정적으로 지지될 수 있으므로, 제조 및 조립 공차를 비롯하여 부품의 변형으로부터 기인하는 기어 치면간의 앵귤러 미스얼라인먼트 발생을 억제할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 회전식 감속 액추에이터는 입력기어(40)의 돌기부(43)와 반력부재(60)의 수용홈부(63) 사이의 요동거동만을 허용하는 결합 구조를 통해 입력기어(40)의 회전을 구속할 수 있으므로, 부품의 조립성을 개선할 수 있고, 부품들 사이의 간극 설계에 있어 용이함을 추구할 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 12-모터 하우징
14-기어 하우징 16-전기접속부
20-전동모터
21-스테이터코어 22-로터코어
30-구동축
31-기준축부 32-편심축부
33-장착축부 34-설치축부
40-입력기어 41-보스부
42-외치부 43-돌기부
50-출력기어 51-보스부
52-내치부 53-접속부
60-반력부재 61-구속돌출부
62-관통구멍 63-수용홈부
71-제1베어링 72-제2베어링
73-제3베어링 74-제4베어링

Claims

전동모터의 로터코어와 동축상으로 설치되는 구동축;
상기 구동축의 축 중심에 대해 편심되게 배치되고, 상기 구동축에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 입력기어;
상기 구동축과 동축상으로 배치되고, 상기 구동축에 대해 상대 회전이 가능하게 설치되는 출력기어; 및
상기 입력기어의 회전을 구속한 상태에서 요동거동만을 허용하는 요동거동 유도부를 갖추고서 하우징에 대해 회전이 구속된 상태로 설치되는 반력부재를 구비하고,
상기 입력기어와 상기 출력기어는 편심 치결합부를 매개로 상호 연동 가능하게 치결합되도록 구성되는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 입력기어와 상기 출력기어는 상기 구동축에 대해 각각 복수의 회전지점을 매개로 회전 가능하게 지지되도록 설치되고, 상기 구동축과 상기 출력기어는 상기 하우징에 대해 각각 단일의 회전지점을 매개로 회전 가능하게 지지되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 2 있어서,
상기 구동축은
상기 로터코어와의 축결합을 위한 기준축부;
상기 입력기어의 편심 설치를 위한 편심축부;
상기 출력기어의 동축 설치를 위한 장착축부; 및
상기 하우징에 대한 동축 설치를 위한 설치축부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 3에 있어서,
상기 입력기어는 상기 구동축의 편심축부에 대한 편심 설치를 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 출력기어는 상기 구동축의 장착축부에 대한 동축 설치를 위해 축방향으로 연장되는 보스부를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 5에 있어서,
상기 복수의 회전지점은 상기 구동축의 편심축부의 외주면과 상기 입력기어의 보스부의 내주면 사이에 설치되는 제1베어링, 및 상기 구동축의 장착축부의 외주면과 상기 출력기어의 보스부의 내주면 사이에 설치되는 제2베어링으로 구성되고, 상기 제1베어링과 상기 제2베어링은 각각 복열 구조의 복열 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 5에 있어서,
상기 단일의 회전지점은 상기 구동축의 설치축부의 외주면과 상기 하우징의 모터 하우징 사이에 설치되는 제3베어링, 및 상기 출력기어의 보스부의 외주면과 상기 하우징의 기어 하우징 사이에 설치되는 제4베어링으로 구성되고, 상기 제3베어링과 상기 제4베어링은 각각 단열 구조의 단열 베어링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 편심 치결합부는 상기 구동축의 축 중심에 대해 편심 배치되어 상기 입력기어에 구비되는 외치부, 및 상기 구동축의 축 중심과 동축상으로 배치되어 상기 입력기어의 외치부와 국부적으로 편심되게 치결합되는 내치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 1에 있어서,
상기 요동거동 유도부는 상기 입력기어의 외주면에 구비되는 적어도 하나 이상의 돌기부, 및 상기 반력부재의 내주면에 구비되어 상기 돌기부를 요동거동 가능하게 수용하여 상기 입력기어의 회전을 구속하고 요동거동만을 허용하는 적어도 하나 이상의 수용홈부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 9에 있어서,
상기 돌기부는 상기 입력기어의 외주면에서 반경방향으로 돌출되어 상기 반력부재의 내주면을 향하는 볼록한 방사형 구조로 배치되고, 상기 수용홈부는 상기 반력부재의 내주면에서 반경방향으로 오목하게 형성되어 상기 입력기어의 외주면을 향하는 오목한 방사형 구조로 배치되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 10에 있어서,
상기 돌기부와 상기 수용홈부는 각각 곡률을 가지는 호형 구조물로 이루어지면서 상기 입력기어의 회전방향을 기준으로 상기 돌기부와 상기 수용홈부 사이에서 접촉이 이루어지는 접촉구간부, 및 상기 돌기부와 상기 수용홈부 사이에서 접촉이 불가능한 비접촉구간부를 함께 가지도록 구성되고, 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부 사이에는 틈새가 설정되되, 상기 틈새는 상기 돌기부와 상기 수용홈부가 각각의 접촉구간부 중에서 적어도 하나의 접촉구간부에 한정하여 접촉이 이루어지고, 복수의 접촉구간부에서 동시 접촉은 이루어지지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
삭제
청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 돌기부는 상기 입력기어의 평면을 기준으로 상기 입력기어의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 돌출물로 구성되고, 상기 수용홈부는 상기 반력부재의 평면을 기준으로 상기 반력부재의 반경방향을 향한 기준축선에 대해 좌우대칭 형상의 쌍형 개구부로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.
청구항 13에 있어서,
상기 쌍형 돌출물은 상기 입력기어의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부를 각각 구비하고, 상기 쌍형 개구부는 상기 반력부재의 반경방향을 향한 기준축선을 중심으로 좌우 양측에 상기 접촉구간부와 상기 비접촉구간부를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 회전식 감속 액추에이터.