KR102589749B1 - 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링크를 이용하여 부품 간 연결 해제없이 조립상태 그대로 자가구속 기능과 비상해제 기능을 모두 구현함으로써 비상해제에 따른 성능 저하의 우려가 없고, 단순 구조로 인한 원가의 절감 효과를 기대할 수 있게 하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터를 개시한다.
전술한 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하는 감속기어유닛, 상기 감속기어유닛의 출력기어와 연동하여 회전하는 링크유닛, 상기 링크유닛의 회전방향 변위와 연동하여 직선방향으로 변위하여 충전 플러그를 구속 또는 해제하는 록킹로드, 상기 감속기어유닛의 출력기어에 대해 외력에 의한 회전력을 제공하도록 설치되는 비상레버, 및 상기 충전 플러그를 구속하는 위치에서 상기 링크유닛에 대한 회전방향 거동을 제한하여 충전 플러그의 해제를 차단하는 스토퍼를 포함한다.

Description

전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터{Actuator for charging plug of electric vehicle}

본 발명은 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 링크를 이용하여 부품 간 연결 해제없이 조립상태 그대로 자기구속 기능과 비상해제 기능을 모두 구현할 수 있는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 전기 자동차는 배터리와 모터를 구비하고서 배터리에 축적된 전기 에너지를 이용하여 모터를 회전시킴으로써 주행에 필요로 하는 구동력을 얻도록 구성된다.

이와 같은 전기 자동차에는 배터리의 충전을 위한 충전 플러그가 구비되고, 충전 플러그에는 충전시 원치않는 이탈을 억제하여 구속하고 충전 완료시 잠금상태를 해제하여 자유로운 탈거를 구현하기 위한 액츄에이터가 구비된다.

이러한 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 공개특허 제10-2021-0035436호에 개시된 바와 같이, 모터와 모터의 구동축에 구비되는 회전기어와 치합되어 구동력을 전달하는 구동기어 트레인 및 구동기어 트레인으로부터 구동력을 전달받아 충전 플러그를 록킹 또는 언록킹하는 랙 기어를 갖춘 구조로 이루어진다.

그런데, 상기와 같은 종래 충전 플러그용 액츄에이터에서는 전기모터의 미작동시 비상레버를 반대로 회전시켜 충전 플러그를 해제할 수 있으나, 별도의 자기구속 기능을 갖추고 있지 않은 단점이 있게 된다.

또한, 공개특허 제10-2021-0035438호에 개시된 종래 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에서는 모터에서 발생된 구동력을 평기어와 웜기어 사이의 치결합을 이용하여 전달함으로써 자기구속 기능을 구현할 수 있으나, 스프링에 의한 탄성력을 이용하여 록킹로드의 해제를 구현하고 있기 때문에 구성 부품이 많은 단점이 있을 뿐만 아니라, 그에 따른 조립 공정이 복잡한 문제가 발생하고, 특히 스프링에 의한 탄성력으로 기어가 원래의 복원위치를 향해 역방향으로 회전할 때 기어에 손상이 발생되는 문제가 있다.

(선행특허 1) 공개특허 제10-2021-0035436호 (선행특허 2) 공개특허 제10-2021-0035438호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 링크를 이용하여 부품 간 연결 해제없이 조립상태 그대로 자가구속 기능과 비상해제 기능을 모두 구현함으로써 비상해제에 따른 성능 저하의 우려가 없고, 단순 구조로 인한 원가의 절감 효과를 기대할 수 있게 하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하여 충전 플러그를 구속 또는 해제하고, 비상시 충전 플러그의 구속을 해제하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에 있어서, 상기 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하는 감속기어유닛, 상기 감속기어유닛의 출력기어와 연동하여 회전하는 링크유닛, 상기 링크유닛의 회전방향 변위와 연동하여 직선방향으로 변위하여 충전 플러그를 구속 또는 해제하는 록킹로드, 상기 감속기어유닛의 출력기어에 대해 외력에 의한 회전력을 제공하도록 설치되는 비상레버, 및 상기 충전 플러그를 구속하는 위치에서 상기 링크유닛에 대한 회전방향 거동을 제한하여 충전 플러그의 해제를 차단하는 스토퍼를 포함하고, 상기 비상레버는 상기 록킹로드에 의한 충전 플러그를 구속하는 위치에서 외력에 의한 상기 링크유닛의 역방향 복원회전을 연동 실시하여 충전 플러그의 구속상태를 해제상태로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 감속기어유닛은 상기 전기모터의 회전축에 설치되는 입력기어와 치결합되는 제1감속기어부, 및 상기 제1감속기어부와 치결합되어 연동하는 제2감속기어부를 구비하고, 상기 제2감속기어부는 상기 출력기어와 치결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 제1감속기어부는 상기 입력기어와 외접하여 치결합되는 제1대경기어, 및 상기 제1대경기어와 동축상으로 설치되는 제1소경기어로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 제2감속기어부는 상기 제1소경기어와 외접하여 치결합되는 제2대경기어, 및 상기 제2대경기어와 동축상으로 설치되는 제2소경기어로 구성되고, 상기 제2소경기어는 상기 출력기어와 외접하여 치결합되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 링크유닛은 상기 출력기어의 회전중심에 대해 동축상으로 결합되는 제1링크부재, 및 상기 제1링크부재에 힌지결합되어 상기 록킹로드와 연결되는 제2링크부재로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 스토퍼는 상기 제1링크부재와 상기 제2링크부재 사이의 힌지결합 부위에서 상기 링크유닛에 의한 충전 플러그의 해제방향으로의 복원 선회를 제한하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 있어, 상기 비상레버는 상기 출력기어의 회전중심에 대해 선회지점이 결합되는 회전축, 및 상기 회전축에 대해 회전력을 제공하기 위해 반경방향 외측으로 길게 연장되는 선회아암을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기 자동차의 충전 플러그를 구속 또는 해제하는 액츄에이터를 구성함에 있어, 구동측 출력기어와 링크부재를 이용하여 충전 플러그를 고정한 상태에서 자기구속 기능과 비상해제 기능을 모두 구현할 수 있으므로, 비상해제에 따른 액츄에이터의 성능 저하에 대한 우려가 없게 되고, 단순한 동작 구조로 인해 제품의 제조원가를 절감할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에서 하우징을 개방한 상태에서 내부의 구성을 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에서 하우징을 개방한 상태에서 내부의 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에서 주요 구성요소에 대한 결합관계를 설명하기 위해 주요 구성부품들을 분해하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에서 출력기어와 링크유닛 및 록킹로드, 그리고 스토퍼와 비상레버 사이의 배치관계를 설명하기 위한 측면도이다.

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

본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하여 충전 플러그를 구속하거나 해제하고, 비상레버의 회전에 의해 충전 플러그의 구속상태를 강제적으로 해제상태로 전환할 수 있도록 구성된다.

도 1 내지 도 4를 참조로 하면, 본 발명은 내부에 소정 용적의 공간부를 갖춘 하우징(10), 외부 전원에 의해 회전 동작하는 회전축을 갖춘 전기모터(20), 상기 전기모터(20)의 출력속도를 감속하여 전이하는 감속기어유닛(30), 상기 감속기어유닛(30)으로부터 출력되는 회전력을 직선방향의 이동력으로 전환하는 링크유닛(40), 및 상기 링크유닛(40)에 의한 직선방향 이동력을 매개로 충전 플러그를 구속 또는 해제하도록 동작하는 록킹로드(50)를 포함하여 구성된다.

상기 하우징(10)은 상하방향으로 분할 가능하게 형성되고 상호 조립 가능한 형태로 구성될 수 있다. 특히, 상기 하우징(10)은 내부 공간에 전기모터(20)와 감속기어유닛(30) 및 링크유닛(40)을 설치하도록 구성되고, 상기 록킹로드(50)의 경우에는 외부를 향해 출몰 가능한 형태로 수용하도록 구성된다.

상기 전기모터(20)는 상기 하우징(10)의 내부에 수용되고 외부로부터 제공되는 동작전원에 의해 회전하는 회전축을 구비하고, 상기 회전축에는 입력기어(21)가 고정 설치되도록 구성된다.

상기 감속기어유닛(30)은 상기 하우징(10)의 내부에 수용되고, 상기 전기모터(20)로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하는 것으로, 상기 전기모터(20)의 회전축에 설치되는 입력기어(21)와 치결합되는 제1감속기어부, 및 상기 제1감속기어부와 치결합되어 연동하는 제2감속기어부를 구비한다. 또한, 상기 제2감속기어부는 상기 링크유닛(40)에 대해 회전력을 제공하기 위한 출력기어(31)를 구비한다.

먼저, 상기 제1감속기어부는 상기 입력기어(21)와 외접하여 치결합되는 제1대경기어(32), 및 상기 제1대경기어(32)와 단일의 회전축을 공유하여 동축상으로 설치되는 제1소경기어(33)로 구성된다.

또한, 상기 제2감속기어부는 상기 제1소경기어(33)와 외접하여 치결합되는 제2대경기어(34), 및 상기 제2대경기어(34)와 단일의 회전축을 공유하여 동축상으로 설치되는 제2소경기어(35)로 구성된다. 이 경우, 상기 제2소경기어(35)는 상기 출력기어(31)와 외접하여 치결합되도록 배치된다.

상기 링크유닛(40)은 상기 하우징(10)의 내부에 수용되고, 상기 감속기어유닛(30)의 출력기어(31)와 연동하여 회전하는 것으로, 상기 출력기어(31)의 회전중심에 대해 동축상으로 결합되는 제1링크부재(41), 및 상기 제1링크부재(41)에 힌지결합되어 상기 록킹로드(50)와 연결되는 제2링크부재(42)로 구성된다.

즉, 상기 제1링크부재(41)는 일단부가 상기 출력기어(31)의 회전중심에 대해 동축상으로 결합되도록 설치되어 있어, 타단부가 회전 가능하게 구성된다. 또한, 상기 제2링크부재(42)는 일단부가 상기 제1링크부재(41)의 타단부와 힌지 결합되고, 타단부가 상기 록킹로드(50)에 결합되도록 구성된다. 이에 따라, 상기 제1링크부재(41)는 상기 출력기어(31)의 회전에 따라 연동하여 회전함으로써 상기 제2링크부재(42)의 회전을 유도하게 되고, 상기 제2링크부재(42)의 회전은 상기 록킹로드(50)의 직선방향 이동을 유도할 수 있게 된다.

상기 록킹로드(50)는 상기 하우징(10)의 내부에 수용되고, 상기 링크유닛(40)의 회전방향 변위와 연동하여 직선방향으로 변위함으로써 충전 플러그(미도시)를 구속상태 또는 해제상태로 각각 전환하는 역할을 수행하도록 구성된다.

이를 위해, 상기 록킹로드(50)는 상기 링크유닛(40)의 제2링크부재(42)의 타단부와의 힌지결합을 위해 외부로 돌출되는 형태의 연결축(51)을 구비한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 상기 감속기어유닛(30)의 출력기어(31)에 대해 외력에 의한 회전력을 제공하도록 설치되는 비상레버(60)를 더 포함하여 구성된다.

이 경우, 상기 비상레버(60)는 상기 출력기어(31)의 회전중심에 대해 동축상으로 선회지점이 결합되는 회전축(61), 및 상기 회전축(61)에 대해 회전력을 제공하기 위해 일단부가 회전축(61)에 결합되고 타단부가 회전축(61)으로부터 반경방향 외측으로 길게 연장되는 선회아암(62)을 일체로 갖춘 구조로 구성된다.

즉, 상기 비상레버(60)는 상기 하우징(10)의 내부에 수용되고, 유사시 상기 선회아암(62)에 제공되는 외력에 의해 회전하는 회전축(61)을 매개로 상기 출력기어(31)의 회전을 유도함으로써, 상기 링크유닛(40)의 회전에 따른 상기 록킹로드(50)의 변위를 기반으로 충전 플러그의 구속상태를 해제상태로 전환하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 상기 비상레버(60)의 선회아암(62)에는 비상해제용 케이블(미도시)이 연결되도록 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 충전 플러그를 구속하는 위치에서 상기 링크유닛(40)에 대한 회전방향 거동을 인위적으로 제한하여 충전 플러그의 해제를 차단하는 스토퍼(70)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 스토퍼(70)는 충전 플러그의 구속을 위해 록킹로드(50)를 하강 변위하도록 선회하는 링크유닛(40)에 대해 더 이상의 선회를 인위적으로 제한함으로써 록킹로드(50)의 상승 변위를 방지하고, 이를 통해 충전 플러그의 구속이 해제되지 않게 하는 역할을 수행하도록 구성된다.

이를 위해, 상기 스토퍼(70)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 링크유닛(40)에 의한 충전 플러그의 해제방향으로의 복원 선회를 제한하는 위치에 구비되는 일종의 장애물의 형태로 구성될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 있어, 상기 스토퍼(70)는 상기 하우징(10)의 내부 저면부에서 상기 링크유닛(40)에 대한 선회를 제한하기 위해 외부를 향해 돌출된 형태의 구조물의 형태로 구성될 수 있을 것이다.

부연하자면, 상기 스토퍼(70)는 상기 출력기어(31)의 회전에 따른 제1링크부재(41)와 제2링크부재(42)의 연동 회전시 두 개의 링크부재 사이의 절첩각도(사잇각)가 상기 록킹로드(50)의 구속상태인 하강위치에서 해제상태의 상승위치로 전환되는 시점에서 구속상태를 해제시키지 않을 수 있는 최소한의 변곡위치에 배치됨으로써, 외력에 의한 록킹로드(50)의 해제상태로의 상승변위에 따른 충전 플러그의 원치않는 해제를 인위적으로 제한할 수 있도록 구성되는 것이다.

따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터는 도 5의 도시를 기준으로 다음과 같이 동작한다.

먼저, 전기모터(20)와 연동하는 입력기어(21)의 회전에 따른 감속기어유닛(30)의 회전을 기반으로 하여 출력기어(31)의 반시계방향 회전이 이루어지고, 출력기어(31)의 반시계방향 회전은 링크유닛(40)의 제1링크부재(41)에 대한 반시계방향 회전과 제2링크부재(42)에 대한 시계방향 연동 회전을 유발하여 록킹로드(50)의 직선방향 하강변위를 유도하게 되므로, 충전 플러그를 구속할 수 있게 된다.

이 과정에서 스토퍼(70)는 록킹로드(50)의 하강변위에 따른 충전 플러그를 구속하는 위치에서 링크유닛(40)에 대한 회전방향 거동이 더 이상 진행되지 않도록 제한하게 되므로 충전 플러그의 해제를 차단하는 자기구속 기능을 구현할 수 있게 된다.

또한, 이와 반대로 전기모터(20)의 역방향 회전에 따른 입력기어(21)와 출력기어(31)의 역방향 회전이 이루어지면, 링크유닛(40)의 제1링크부재(41)와 제2링크부재(42)에 대한 역방향 회전을 기반으로 록킹로드(50)의 직선방향 상승변위를 유도하여 충전 플러그의 구속상태를 해제상태로 전환할 수 있게 된다.

아울러, 유사시 비상레버(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 외력에 의해 시계방향으로 회전하여 출력기어(31)에 대해 역방향 회전력을 제공하여 링크유닛(40)에 대한 역방향 회전을 유도하게 되므로, 록킹로드(50)는 직선방향 상승변위의 복원 이동하여 충전 플러그의 구속상태를 해제상태로 전환하는 비상해제 기능을 구현할 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 20-전기모터
21-입력기어 30-감속기어유닛
31-출력기어 32-제1대경기어
33-제1소경기어 34-제2대경기어
35-제2소경기어 40-링크유닛
41-제1링크부재 42-제2링크부재
50-록킹로드 51-연결축
60-비상레버 61-회전축
62-선회아암 70-스토퍼

Claims (7)

1. 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하여 충전 플러그를 구속 또는 해제하고, 비상시 충전 플러그의 구속을 해제하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터에 있어서,
   상기 전기모터로부터 제공되는 구동력에 의해 동작하는 감속기어유닛;
   상기 감속기어유닛의 출력기어와 연동하여 회전하는 링크유닛;
   상기 링크유닛의 회전방향 변위와 연동하여 직선방향으로 변위하여 충전 플러그를 구속 또는 해제하는 록킹로드;
   상기 감속기어유닛의 출력기어에 대해 외력에 의한 회전력을 제공하도록 설치되는 비상레버; 및
   상기 충전 플러그를 구속하는 위치에서 상기 링크유닛에 대한 회전방향 거동을 제한하여 충전 플러그의 해제를 차단하는 스토퍼를 포함하고,
   상기 감속기어유닛은
   상기 전기모터의 회전축에 설치되는 입력기어와 치결합되는 제1대경기어, 및 상기 제1대경기어와 동축상으로 설치되는 제1소경기어로 구성되는 제1감속기어부; 및
   상기 제1소경기어와 외접하여 치결합되는 제2대경기어, 및 상기 제2대경기어와 동축상으로 설치되는 제2소경기어로 구성되는 제2감속기어부를 구비하되, 상기 제2소경기어는 상기 출력기어와 외접하여 치결합되고,
   상기 링크유닛은 상기 출력기어의 회전중심에 대해 동축상으로 결합되는 제1링크부재, 및 상기 제1링크부재에 힌지결합되어 상기 록킹로드와 연결되는 제2링크부재로 구성되고,
   상기 비상레버는 상기 록킹로드에 의한 충전 플러그를 구속하는 위치에서 외력에 의한 상기 링크유닛의 역방향 복원회전을 연동 실시하여 충전 플러그의 구속상태를 해제상태로 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스토퍼는 상기 제1링크부재와 상기 제2링크부재 사이의 힌지결합 부위에서 상기 링크유닛에 의한 충전 플러그의 해제방향으로의 복원 선회를 제한하는 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 비상레버는
   상기 출력기어의 회전중심에 대해 선회지점이 결합되는 회전축, 및
   상기 회전축에 대해 회전력을 제공하기 위해 반경방향 외측으로 길게 연장되는 선회아암을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 충전 플러그용 액츄에이터.