KR102664783B1 - Sbw 액추에이터 - Google Patents

Abstract

모터와 감속부가 일체형 하우징 내부에 장착되는 SBW 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터는, 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되는 모터와, 상기 모터에 결합되어 동력을 전달받는 로터 샤프트와, 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 로터 샤프트에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받는 감속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

SBW 액추에이터{SBW ACTUATOR}

본 발명은 SBW 액추에이터에 관한 것으로서, 모터와 감속부가 일체형 하우징 내부에 장착되는 SBW 액추에이터에 관한 것이다.

와이어 등 기계적인 링크 구조를 이용하는 기계적 변속 레버 시스템과 달리, 전동식 변속 레버 시스템은 전기적인 신호를 이용하여 변속을 수행한다.

구체적으로, 전동식 변속 레버 시스템은 변속 레버 조작 정보를 전기적으로 전달하여 모터를 회전시킴으로써 변속단을 전환하는 시스템으로, 변속 충격과 진동이 작아 이를 채택하는 차량이 점차 증가하고 있는 실정이다.

변속기의 변속 조작부를 전자 제어화시킨 SBW(Shift-By-Wire)는 기계적으로 움직이던 기구부를 모두 전기로 제어하고, 기존의 SBC(Shift-By-Cable) 방식에 비해 기구적 작동부(케이블, 기계식 매뉴얼 밸브)가 없으므로, 변속기의 중량이 줄고 레이아웃 구성이 용이한 장점을 가지고 있다.

종래 기술에 따른 SBW 시스템은 운전자의 변속의지를 제어기를 통해 SBW 액추에이터에 전달하고, 액추에이터와 직결된 감속기 및 변속 출력단의 매뉴얼 샤프트측으로 그 최종 조작력을 전달한다.

SBW 액추에이터는 제어부의 제어에 따라 인가되는 전류를 통해 토크를 발생시키는 모터, 모터가 결합되는 중공형의 로터 샤프트, 로터 샤프트에 결합되어 모터의 토크를 전달받아 출력축으로 전달하는 감속부를 포함한다.

종래 SBW 액추에이터의 경우, 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징이 조립되어 구성되는데, 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징이 조립되는 부분에 기밀을 위한 실링부(예 : 오링(O-ring))을 배치하더라도 제조 과정에서 오일의 누출이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래 SBW 액추에이터의 경우, 모터의 제어를 위하여 모터에 구비된 로터의 현재 위치를 감지하는 센서 마그넷을 플레이트에 접착제(예 : 본드)로 고정하는데, 이 경우 본드 경화 등 발생시 센서 마그넷이 이탈되는 문제점이 발생될 수 있다.

공개특허공보 제 2019-0136331호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 모터와 감속부가 일체형 하우징 내부에 장착되는 SBW 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터는, 하우징과, 상기 하우징 내부에 배치되는 모터와, 상기 모터에 결합되어 동력을 전달받는 로터 샤프트와, 상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 로터 샤프트에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받는 감속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모터는 로터 및 반경방향에 대하여 상기 로터의 외부에 형성되는 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 감속부는 상기 로터 샤프트에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받는 드라이브 기어 및 상기 드라이브 기어의 회전에 따라 구동되는 링 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 드라이브 기어에 축 방향으로 결합되는 출력축을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모터의 일면에 축방향으로 맞닿고, 중앙부가 상기 로터 샤프트에 삽입되는 플레이트부 및 상기 플레이트부에서 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 단턱부에 배치되는 센서 마그넷을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 플레이트부는 상기 단턱부의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성되는 고정부를 포함하고, 상기 고정부는 상기 단턱부에 배치된 상기 센서 마그넷을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 고정부 각각은 상기 단턱부의 상단부 둘레를 따라 90도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 센서 마그넷과 축방향에 대해서 인접하게 배치되고, 상기 센서 마그넷을 통해 상기 모터의 회전 위치를 감지하는 센서부를 포함하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액추에이터에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징이 별도로 구비되어 조립되지 않고, 모터, 로터 샤프트 및 감속부가 모두 일체형 하우징 내에 배치되므로, 종래 SBW 액추에이터에서의 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징의 조립 시 조립 부분에 기밀을 위한 실링부 배치가 요구되지 않고, 종래 SBW 액추에이터와 같이 조립형 하우징을 적용하여 발생될 수 있는 오일의 누출 가능성을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 액추에이터에 의하면, 일체형 하우징이 적용되므로, 종래 SBW 액추에이터에서의 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징의 조립 부분 체결을 위한 체결 부재 및 기밀을 위한 실링부의 배치가 요구되지 않아 액추에이터의 제작 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 발명의 액추에이터에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 센서 마그넷을 플레이트부에 접착제 등을 이용하여 고정하지 않고, 센서 마그넷을 플레이트부에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 단턱부에 배치하고, 단턱부의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성된 고정부를 통해 축방향으로 지지되게 함으로써, 플레이트부로부터 센서 마그넷이 이탈되는 것을 방지하고 안정적으로 고정할 수 있다.

또한, 본 발명의 액추에이터에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 센서 마그넷을 플레이트부의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성된 고정부를 통해 축방향으로 지지되게 함으로써, 고정부가 없는 플레이트부 구조와 달리 센서 마그넷의 자기력의 변화 양상에서 차이가 발생하므로, 복수의 홀 센서 없이도 모터의 회전 위치의 변화를 감지할 수 있고 이에 따라 원가 절감의 효과가 있다.

도 1은 SBW 액추에이터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터의 내부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터에 구비된 플레이트부를 나타낸 도면이다.
도 4는 플레이트부 구조에 따른 SBW 액추에이터의 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 SBW 액추에이터의 일례를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터의 내부를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터(100)는, 하우징(10), 모터(20), 로터 샤프트(30) 및 감속부(40)를 포함한다. 일례로서, 상기 하우징(10)은 플라스틱 재질일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

모터(20)는 하우징(10)의 내부에 결합될 수 있으며, 모터(20)는 로터(22) 및 반경방향에 대하여 로터(22)의 외부에 형성되는 스테이터(24)를 포함한다.

로터 샤프트(30)는 모터(20)에 결합되어 모터(30)로부터 발생되는 동력을 전달받아 감속부(40)에 전달할 수 있다.

감속부(40)는 하우징(10)의 내부에 배치되고, 로터 샤프트(30)에 결합되어 모터(20)의 동력을 전달받을 수 있다.

상세하게는, 감속부(40)는 로터 샤프트(30)에 결합되어 모터(20)의 동력을 전달받는 드라이브 기어(42)와, 드라이브 기어(42)의 회전에 따라 구동되는 링 기어(44)를 포함한다.

또한, 액추에이터(100)는 감속부(40)의 드라이브 기어(42)에 축 방향으로 결합되는 출력축(50)을 더 포함한다.

본 발명의 액추에이터(100)에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징이 별도로 구비되어 조립되지 않고, 모터(20), 로터 샤프트(30) 및 감속부(40)가 모두 일체형 하우징(10) 내에 배치되므로, 종래 SBW 액추에이터에서의 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징의 조립 시 조립 부분에 기밀을 위한 실링부 배치가 요구되지 않고, 종래 SBW 액추에이터와 같이 조립형 하우징을 적용하여 발생될 수 있는 오일의 누출 가능성을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 액추에이터(100)에 의하면 일체형 하우징(10)이 적용되므로, 종래 SBW 액추에이터에서의 모터가 수용된 하우징과 감속부가 수용된 하우징의 조립 부분 체결을 위한 체결 부재(예 : 볼트) 및 기밀을 위한 실링부의 배치가 요구되지 않아 액추에이터(100)의 제작 비용을 절감할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 액추에이터에 구비된 플레이트부(60)를 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 액추에이터(100)는 모터(20)의 일면(상부면)에 축방향으로 맞닿고, 중앙부가 로터 샤프트(30)에 삽입되는 플레이트부(60) 및 플레이트부(60)에서 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 단턱부(62)에 배치되는 센서 마그넷(70)을 더 포함한다.

센서 마그넷(70)은, 후술되는 제어부(80)의 홀 센서(82)가 센서 마그넷(70)을 통해 모터(20, 상세하게는 로터(22))의 회전 위치를 감지하도록 하고, 이를 통해 제어부가 스테이터(24)를 제어하여 모터(20)의 회전력을 발생시키도록 하는 위치 감지용 마그넷일 수 있다.

플레이트부(60)는 단턱부(62)의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성되는 고정부(64)를 포함한다.

고정부(64)는 단턱부(62)에 배치된 센서 마그넷(70)을 축방향으로 지지할 수 있다.

본 발명의 액추에이터(100)에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 센서 마그넷(70)을 플레이트부(60)에 접착제 등을 이용하여 고정하지 않고, 센서 마그넷(70)을 플레이트부(60)에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 단턱부(62)에 배치하고, 단턱부(62)의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성된 고정부(64)를 통해 축방향으로 지지되게 함으로써, 플레이트부(60)로부터 센서 마그넷(70)이 이탈되는 것을 방지하고 안정적으로 고정할 수 있다.

도 4는 플레이트부(60) 구조에 따른 SBW 액추에이터의 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다. 이 때, 도 4 중 도 4(a)는 도 3에 도시된 플레이트부(60)를 단순화하여 나타낸 도면이고, 도 4 중 도 4(b)는 플레이트부(60) 구조에 따른 SBW 액추에이터의 신호 처리 과정을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 액추에이터(100)는 센서 마그넷(70)과 축방향에 대해서 인접하게 배치되고, 센서 마그넷(70)을 통해 모터(20)의 회전 위치를 감지하는 센서부(82)를 포함하는 제어부(80)를 더 포함한다. 일례로서, 제어부(80)는 PCB(printed circuit board)를 포함할 수 있으며, 하우징(10)의 내부에서 축방향에 대하여 센서 마그넷(70) 보다 상부에 위치할 수 있다. 또한, 센서부(82)는 홀 센서(hall sensor)일 수 있다.

도 3 및 도 4(a)를 참조하면, 예시적으로 고정부(64) 각각은 단턱부(62)의 상단부 둘레를 따라 90도 간격으로 배치될 수 있다. 다만, 고정부(64)의 배치 각도는 90도에 한정되는 것은 아니다.

도 3 및 도 4(a)에 예시된 실시예(고정부(64)가 단턱부(62)의 상단부 둘레를 따라 90도 간격으로 배치)에서, 예시적으로 센서 마그넷(70)이 4개의 고정부(64)에 의해 4개소에서 축방향으로 지지되므로, 이로 인해 센서 마그넷(70)을 축방향으로 지지하는 고정부(64)가 없는 플레이트부(60)의 구조와 비교하여 볼 때 센서 마그넷(70)의 자기력의 변화 양상에서 차이가 발생할 수 있다.

예를 들어, 고정부(64)가 단턱부(62)의 상단부 둘레를 따라 90도 간격으로 배치된 액추에이터(100)의 경우, 4개의 고정부(64)에 의한 센서 마그넷(70)의 자기력 변화에 의해 도 4(b)에 도시된 바와 같이 예시적으로 45도 마다 모터(20)의 회전 위치의 변화를 감지할 수 있고, 하나의 센서부(82)를 이용하여 모터(20)의 회전 위치의 변화를 감지할 수 있다.

반면, 고정부(64)가 없는 플레이트부(60)의 경우 고정부(64)와 같이 센서 마그넷의 자기력 변화를 발생시키는 기구적 구성이 없으므로, 예시적으로 3개의 홀 센서(센서 마그넷에 대하여 둘레 방향으로 120도 마다 배치)를 이용하여 센서 마그넷의 각도 변화를 감지해야 한다.

따라서, 본 발명의 액추에이터(100)에 의하면, 종래 SBW 액추에이터와 달리 센서 마그넷(70)을 플레이트부(60)의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성된 고정부(64)를 통해 축방향으로 지지되게 함으로써, 고정부(64)가 없는 플레이트부(60) 구조와 달리 센서 마그넷(70)의 자기력의 변화 양상에서 차이가 발생하므로, 복수의 홀 센서 없이도 모터(20)의 회전 위치의 변화를 감지할 수 있고 이에 따라 원가 절감의 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 액추에이터
10 : 하우징
20 : 모터
30 : 로터 샤프트
40 : 감속부
50 : 출력축
60 : 플레이트부
70 : 센서 마그넷
80 : 제어부
82 : 센서부

Claims (8)

1. 하우징;
   상기 하우징 내부에 배치되는 모터;
   상기 모터에 결합되어 동력을 전달받는 로터 샤프트;
   상기 하우징 내부에 배치되고, 상기 로터 샤프트에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받는 감속부;
   상기 모터의 일면에 축방향으로 맞닿고, 중앙부가 상기 로터 샤프트에 삽입되는 플레이트부; 및
   상기 플레이트부에서 반경 방향 외측으로 돌출되어 형성되는 단턱부에 배치되는 센서 마그넷;을 포함하고,
   상기 플레이트부는 상기 단턱부의 상단부 둘레를 따라 일정 간격을 가지도록 반경 방향으로 복수 개 돌출되어 형성되는 고정부를 포함하고,
   상기 고정부는 상기 단턱부에 배치된 상기 센서 마그넷을 축방향으로 지지하는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 모터는,
   로터 및 반경방향에 대하여 상기 로터의 외부에 형성되는 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 감속부는,
   상기 로터 샤프트에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받는 드라이브 기어 및
   상기 드라이브 기어의 회전에 따라 구동되는 링 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 드라이브 기어에 축 방향으로 결합되는 출력축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 고정부 각각은,
   상기 단턱부의 상단부 둘레를 따라 90도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 센서 마그넷과 축방향에 대해서 인접하게 배치되고, 상기 센서 마그넷을 통해 상기 모터의 회전 위치를 감지하는 센서부를 포함하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 액추에이터.

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