KR20040045613A - 자동차용 소형 정밀 스텝모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 소형 정밀 스텝모터에 관한 것으로, 조립공수를 줄여 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고, 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있도록 하며, 엔진작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징내부 및 전원공급부로 스며드는 것을 차단할 수 있도록 하므로써 오작동을 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 소정의 길이와 직경을 갖는 원통형의 하우징과; 두꺼운 링(Ring)형상으로 이루어지며 상기 하우징의 내부에 끼워져 결합된 상태에서 외부로부터 전원이 인가되면 코일에 전류가 흐르면서 회전자계가 형성되도록 하는 스테이터(Stator)와; 상기 하우징의 내부에서 스테이터의 외측 둘레에 감싸도록 결합되어 스테이터의 회전자계를 보강하여 전달하는 하우징 튜브와; 상기 스테이터의 내측 공간에 끼워지며, 외측면에 영구자석이 부착되어 전류의 인가시 상기 스테이터에 의하여 형성되는 회전자계에 의하여 제자리에서 회전되는 로터(Rotor)와; 상기 하우징의 선단 외측으로부터 내측으로 끼워진 상태에서 상기 로터의 선단에 나사결합되며, 로터의 회전력을 받아 내외측으로 직선이동되는 핀틀샤프트(Pintle Shaft)와; 상기 핀틀샤프트의 외측단부에 일체로 형성된 상태에서 엔진으로 유입되는 공기량을 제어함과 동시에 하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질유입방지구조가 마련된 핀틀(Pintle)과; 상기 핀틀샤프트와 핀틀을 일체로 연결하면서 로터의 회전동작시 핀틀샤프트가 회전되지 않고 직선이동되도록 가이드하는 금속재의 이음부(Seam)와; 상기 핀틀샤프트의 외측 둘레에 끼워져 결합된상태에서 상기 핀틀 및 핀틀샤프트의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 핀틀스프링(Pintle Spring)과; 상기 스테이터의 외측단으로부터 끼워져 결합되며 로터를 지지함과 동시에 로터의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 베어링캡과; 상기 하우징의 후단에 끼워진 상태에서 다수의 고정핀에 의해 고정되고, 미리 사출형성된 터미널어셈블리가 결합되는 이중구조로 이루어진 상태에서 스테이터상의 코일과 외부의 전원이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 커넥터와; 상기 하우징의 선단부 내측에 끼워져 결합되어 외부로부터 스테이터로 전달되는 진동을 흡수하는 탄성와셔(Resilient Washer:)를 포함한다.

Description

자동차용 소형 정밀 스텝모터{SMALL-SIZED PRECISION STEP MOTOR FOR AUTOMOBILE }

본 발명은 자동차의 엔진에 적용되어 엔진의 아이들작동시 엔진에 공급되는 공기량을 제어하는 기능을 하는 자동차용 소형 정밀 스텝모터에 관한 것으로, 특히 조립공수를 줄일 수 있도록 하고, 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있도록 하며, 엔진작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징내부 및 전원공급부로 스며드는 것을 차단할 수 있도록 하므로써 오작동을 방지할 수 있도록 한 자동차용 소형 정밀 스텝모터에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에서 에어컨을 가동한다든지 라이트를 점등시킨다든지 하는 엔진의 아이들(Idle) 작동시에는 엔진에 필요한 공기량이 많아지는데, 자동차의 엔진에는 상기와 같은 아이들작동시 엔진으로 공급되는 공기량을 제어하기 위하여 소형의 정밀 스텝모터가 장착된다.

도 1은 종래 자동차의 엔진에 적용되는 소형 정밀 스텝모터를 나타내는 분리사시도이다.

이를 참조하면, 자동차 엔진에 적용되는 종래의 소형 정밀 스텝모터(10)는 소정의 길이와 직경을 갖는 원통형의 하우징(11)과, 두꺼운 링(Ring)형상으로 이루어지며 상기 하우징(11)의 후단 바깥쪽으로부터 안쪽으로 끼워져 결합된 상태에서 외부로부터 전원이 인가되면 코일에 전류가 흐르면서 회전자계가 형성되도록 하는 스테이터(Stator:12)와, 상기 스테이터(12)의 내측 중심선상에 끼워지며, 외측면에 영구자석이 부착되어 전류의 인가시 상기 스테이터(12)에 의하여 형성되는 회전자계에 의하여 제자리에서 회전되는 로터(Rotor:13)와, 상기 하우징(11)의 선단 외측으로부터 내측으로 끼워진 상태에서 상기 로터(13)의 선단에 나사결합되며,로터(13)의 회전력을 받아 내외측으로 직선이동되는 핀틀샤프트(Pintle Shaft:14)와, 상기 핀틀샤프트(14)의 외측단부에 일체로 형성된 상태에서 엔진으로 유입되는 공기량을 제어하는 핀틀(Pintle:15)과, 상기 핀틀샤프트(14)의 외측 둘레에 끼워져 결합된 상태에서 상기 핀틀샤프트(14) 및 핀틀(15)의 직선이동이 탄력적으로 이루어지도록 하는 핀틀스프링(Pintle Spring:16)과, 상기 스테이터(12)의 외측단으로부터 끼워져 결합되며 로터(13)를 지지하는 커버(17)와, 상기 하우징(11)의 후단에 끼워진 상태에서 다수의 고정핀(18)에 의해 고정되며, 스테이터(12)를 구성하는 코일과 외부의 전원이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 커넥터(19)와, 상기 하우징(11)의 선단부 내측에 끼워져 결합되는 탄성와셔(Resilient Washer:20)로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 종래 자동차용 소형 정밀 스텝모터의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 자동차의 에어컨을 가동시키거나 라이트를 점등시키는 등의 부가 작동으로 인하여 엔진의 온도가 달라지거나 엔진이 부하를 받게 되는 엔진의 아이들작동시에는 엔진에 필요한 공기량이 많아진다.

이와 같은 엔진의 아이들작동상태는 별도의 감지수단에 의해 감지되어 자동차의 제어장치로 신호인가되고, 자동차의 제어장치에서는 아이들작동시의 공기량을 제어하는 쓰로틀밸브어셈블리에 스텝모터작동신호를 보내게 된다.

이와 같은 스텝모터작동신호가 인가되면, 스텝모터(10)를 구성하는 커넥터(19)를 통하여 스테이터(12)로 전원이 인가됨에 따라 스테이터(12)를 구성하는 코일에 전류가 흐르게 되면서 스테이터(12)의 내측 공간에 회전자계가 형성된다.

이와 같이 스테이터(12)의 내측 공간에 회전자계가 형성되면, 상기 스테이터(12)의 내측 중심부에 끼워져 있는 로터(13)가 제자리 회전된다.

이 때, 상기 로터(13)의 선단에 나사결합된 핀틀샤프트(14)는 하우징의 선단내측에 직선이동되도록 결합되어 있기 때문에 로터(13)와 함께 제자리에서 회전되는 것이 아니라, 로터(13)의 회전력을 받아 하우징(11)의 내측 또는 외측방향으로 직선이동되며, 그 결과 핀틀샤프트(14)의 선단부에 일체로 형성된 핀틀(15)이 공기유입구를 개방하거나 닫아 주는 역할을 하는 것이다.

이와 같은 스텝모터(10)의 작동중 상기 핀틀스프링(16)은 핀틀샤프트(14) 및 핀틀(15)의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 역할을 하게된다.

그러나, 이와 같은 종래의 자동차용 소형 정밀 스텝모터(10)에서는 엔진의 정상작동시 핀틀(15)과 하우징(11)의 선단부사이가 개방된 형태로 이루어지기 때문에 엔진작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징(11) 내부로 유입될 수 있는데, 이와 같이 증기가 하우징(11) 내부로 유입되는 경우에 외부의 전원이 공급되는 커넥터(19)가 증기속에 포함된 수분에 노출되기 때문에 전원공급부에 불량이 발생할 수 있다는 심각한 문제가 있다.

또, 종래의 스텝모터(10)에서는 회전자계를 형성하는 스테이터(12)의 경우, 상하 2개가 일체형으로 이루어지기 때문에 각각의 금형을 별도로 제작하여야 함에 따라 제조원가가 상승되고, 조립시에는 상하 스테이터를 서로 물리적으로 결합해야하기 때문에 조립성 및 생산성이 매우 불량하다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 조립공수를 줄여 조립성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 하고, 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있도록 하며, 엔진작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징내부 및 전원공급부로 스며드는 것을 차단할 수 있도록 하므로써 오작동을 방지할 수 있도록 한 새로운 자동차용 소형 정밀 스텝모터를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 자동차의 엔진에 적용되는 소형 정밀 스텝모터를 나타내는 분리사시도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 소형 정밀 스텝모터를 나타내는 분리사시도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 소형 정밀 스텝모터의 결합상태 사시도,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

40 : 스텝모터 41 : 하우징

42 : 하우징튜브(Housing Tube) 43 : 스테이터

44 : 로터 45 : 베어링캡

46 : 핀틀샤프트 47 : 이음부(Seam)

48 : 핀틀 51 : 커넥터

53 : 터미널어셈블리.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 소형 정밀 스텝모터는 소정의 길이와 직경을 갖는 원통형의 하우징과; 두꺼운 링(Ring)형상으로 이루어지며 상기 하우징의 내부에 끼워져 결합된 상태에서 외부로부터 전원이 인가되면 코일에 전류가 흐르면서 회전자계가 형성되도록 하는 스테이터(Stator)와; 상기 하우징의 내부에서 스테이터의 외측 둘레에 감싸도록 결합되어 스테이터의 회전자계를 보강하여 전달하는 하우징 튜브와; 상기 스테이터의 내측 공간에 끼워지며, 외측면에 영구자석이 부착되어 전류의 인가시 상기 스테이터에 의하여 형성되는 회전자계에 의하여 제자리에서 회전되는 로터(Rotor)와; 상기 하우징의 선단 외측으로부터 내측으로 끼워진 상태에서 상기 로터의 선단에 나사결합되며, 로터의 회전력을 받아 내외측으로 직선이동되는 핀틀샤프트(Pintle Shaft)와; 상기 핀틀샤프트의 외측단부에 일체로 형성된 상태에서 엔진으로 유입되는 공기량을 제어함과 동시에 하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질유입방지구조가 마련된 핀틀(Pintle)과; 상기 핀틀샤프트와 핀틀을 일체로 연결하면서 로터의 회전동작시 핀틀샤프트가 회전되지 않고 직선이동되도록 가이드하는 금속재의 이음부(Seam)와; 상기 핀틀샤프트의 외측 둘레에 끼워져 결합된 상태에서 상기 핀틀샤프트 및 핀틀의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 핀틀스프링(Pintle Spring)과; 상기 스테이터의 외측단으로부터 끼워져 결합되며 로터를 지지함과 동시에 로터의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 베어링캡과; 상기 하우징의 후단에 끼워진 상태에서 다수의 고정핀에 의해 고정되고, 미리 사출형성된 터미널어셈블리가 결합되는 이중구조로 이루어진 상태에서 스테이터상의 코일과 외부의 전원이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 커넥터와; 상기 하우징의 선단부 내측에 끼워져 결합되어 외부로부터 스테이터로 전달되는 진동을 흡수하는 탄성와셔(Resilient Washer)를 포함한다.

이와 같은 본 발명에서 상기 핀틀은 그 헤드부가 내부의 이음부와 소정의 간격을 유지한 상태에서 하우징의 선단부쪽으로 일정 길이만큼 연장 형성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 발명에서 상기 하우징은 가벼우면서도 내구성이 강한 플라스틱재로 이루어진 특징을 갖는다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 소형 정밀 스텝모터를 나타내는 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 소형 정밀 스텝모터의 결합상태 사시도이다.

이를 참조하면, 본 발명에 따른 스텝모터(40)는 소정의 길이와 직경을 갖는 원통형의 하우징(41)의 내부에 하우징 튜브(42)가 끼워져 결합되며, 상기 하우징 튜브(42)의 내부에 두꺼운 링(Ring)형상으로 이루어진 스테이터(43)가 끼워져 결합되도록 구성된다.

상기 스테이터(43)의 내측 공간에는 외측면에 영구자석이 부착된 로터(44)가 삽입설치되며, 상기 로터(44)의 후단부는 스테이터(43)에 끼워져 결합되는 베어링캡(45)에 의하여 지지되도록 구성된다.

상기 하우징(41)의 선단외측으로부터 내측으로 소정의 길이를 갖는 핀틀샤프트(46)가 끼워져 결합된 상태에서 로터(44)의 선단부에 나사결합되도록 구성되며, 상기 핀틀샤프트(46)의 선단부에는 이음부(Seam:47)를 매개로 하여 핀틀(48)이 일체로 형성된다.

상기 하우징(41)의 선단부 내측에는 외부로부터 스테이터(43)로 전달되는 진동을 흡수하는 탄성와셔(Resilient Washer:49)가 끼워져 결합되도록 구성된다.

한편, 상기 핀틀샤프트(46)의 둘레에는 핀틀스프링(50)이 끼워져 결합되고, 상기 하우징(41)의 후단에는 스테이터(43)상의 코일과 외부의 전원이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 커넥터(51))가 끼워진 상태에서 고정핀(52)에 의하여 단단히 고정되도록 구성된다.

이와 같은 본 발명에서 상기 하우징(41)은 가벼우면서도 내구성이 좋은 플라스틱재로 형성된다.

상기 하우징 튜브(42) 내측에 결합되는 스테이터(43)는 단일의 금형에 의하여 사출된 후 조립되는 상판과 하판으로 이루어지며, 외부로부터 전원이 인가되면 코일에 전류가 흐르면서 회전자계가 형성되도록 구성된다.

본 발명에서 상기 하우징 튜브(42)는 상기 하우징(41)의 내부에서 스테이터(43)의 외측 둘레에 감싸도록 결합되어 스테이터(43)의 회전자계를 보강하여 전달하는 역할을 한다.

또, 스테이터(43)의 내측 공간에 끼워져 결합된 상태에서 베어링캡(45)에 의하여 지지되는 상기 로터(44)의 선단면에는 핀틀샤프트(46)가 나사결합되도록 하기 위한 소정 깊이의 나사공이 형성되며, 이에 대응하여 상기 핀틀샤프트(46)의 후단부 외측 둘레면에는 소정의 길이범위에 걸쳐 나사부가 형성된다.

상기 핀틀샤프트(46)의 선단부에 일체로 형성되는 이음부(47)는 로터(44)의 회전시 핀틀샤프트(46)가 회전되지 않고 하우징(41)의 내외측방향으로 직선이동되도록 하기 위하여 사각형의 단면구조로 이루어지며, 이에 맞추어 하우징(41)의 선단부내측에도 사각공이 형성된다.

상기 이음부(47)는 내마모성이 우수한 금속재로 이루어진다.

한편, 상기 이음부(47)를 매개로 하여 핀틀샤프트(46)에 일체로 형성되는 핀틀(48)은 핀틀샤프트(46)와 함께 직선이동되면서 엔진으로 유입되는 공기량을 제어하는 역할을 하는 것이다.

본 발명에 따른 스텝모터(40)에 적용되는 핀틀(48)에는 공기량제어라는 고유기능 이외에 엔진작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징(41)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 기능이 부가된다.

본 발명에 따른 스텝모터(40)에서의 핀틀(48)은 상기 이물질유입방지기능을 수행하기 위하여, 그 헤드부가 내부의 이음부(47)와 소정의 간격을 유지한 상태에서 하우징(47)의 선단부쪽으로 일정 길이만큼 연장 형성된 구조로 이루어진다.

상기 핀틀샤프트(46)의 외측 둘레에 끼워져 결합되는 핀틀스프링(50)은 상기 핀틀샤프트(46) 및 핀틀(48)의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 것으로서 통상 코일스프링 형태로 이루어진다.

상기 하우징(41)의 후단에 고정결합되는 커넥터(51)는 미리 사출형성된 터미널어셈블리(53)가 결합되는 이중구조로 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 작동상태는 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 스텝모터(40)를 구성하는 하우징(41)의 내부에 하우징 튜브(42) 및 스테이터(43)가 순차적으로 끼워져 결합되고, 상기 스테이터(43)의 내측 공간에는 로터(44)가 끼워져 베어링캡(45)에 의하여 회전가능하게 지지되며, 상기 로터(44)의 선단에는 핀틀(48)과 일체로 연결된 핀틀샤프트(46)가 나사결합되는 한편, 상기 하우징(41)의 후단에는 커넥터(51)가 고정결합된 상태에서 에어컨이 가동되거나 라이트가 점등됨에 따라 엔진이 아이들작동상태로 되면, 제어장치의 신호인가에 따라 상기 커넥터(51) 및 터미널어셈블리(53)를 통하여 스테이터(43)를 구성하는 코일에 전류가 흐르게 되면서 스테이터(43)의 내측 공간에 회전자계가 형성된다.

이와 동시에 상기 로터(44)가 제자리에서 회전되는데. 상기 로터(44)의 선단부에 나사결합된 핀틀샤프트(46)는 로터(44)와 함께 회전되는 것이 아니라 사각형단면구조를 갖는 이음부(47)의 작용에 의하여 하우징(41)의 내측 또는 외측방향으로 직선이동된다.

이와 같은 핀틀샤프트(46)의 직선이동에 따라 핀틀(48) 역시 하우징(41)의 내측 또는 외측방향으로 직선이동되면서 엔진으로 유입되는 공기량을 조절하게 되는 것이다.

이와 같은 작동상태에서 상기 핀틀샤프트(46)의 외측 둘레에 끼워진 핀틀스프링(50)은 상기 핀틀(48) 및 핀틀샤프트(46)의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 역할을 한다.

한편, 엔진이 아이들작동상태가 아닌 정상 작동상태에서는 핀틀(48)이 하우징(41)의 선단부에 밀착되는데, 이 때 상기 핀틀(48)의 헤드부가 하우징(41)의 선단부에 이르도록 연장형성된 구조로 이루어지기 때문에 엔진 작동시 발생되는 증기나 이물질이 하우징(41)의 내부로 유입되지 않게 되는 것이다.

엔진 작동중 발생되는 진동은 상기 하우징(41)의 내측 선단에 끼워진 탄성와셔(49)에 의하여 흡수됨에 따라 스테이터(43)가 안정된 결합상태를 유지하게 된다.

이와 같은 본 발명을 적용하면, 핀틀의 헤드부가 하우징의 선단부에 이르도록 연장형성된 구조로 이루어져 엔진작동중 발생되는 증기 또는 이물질이 하우징내로 스며들지 침투되지 못하므로 전원공급부의 불량이 발생되지 않으며, 그 결과 오작동을 미연에 방지할 수 있어 제품에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

또한, 핀틀샤프트의 선단에 금속재의 이음부가 일체로 형성되기 때문에 내마모성이 향상되며, 터미널어셈블리가 미리 사출형성된 후 커넥터에 끼워져 결합되는 이중구조로 이루어져 기밀성이 우수하기 때문에 침수에 의한 오동작이 방지된다.

또한, 하우징이 플라스틱재로 사출된 것이므로 무게가 가벼우며, 스테이터가 단일 금형에 의하여 사출되어 조립되도록 구성되기 때문에 생산원가를 낮출 수 있고, 조립성이 향상된다.

Claims (3)

1. 소정의 길이와 직경을 갖는 원통형의 하우징과(41);

   두꺼운 링(Ring)형상으로 이루어지며 상기 하우징의 내부에 끼워져 결합된 상태에서 외부로부터 전원이 인가되면 코일에 전류가 흐르면서 회전자계가 형성되도록 하는 스테이터(Stator:43)와;

   상기 하우징의 내부에서 스테이터의 외측 둘레에 감싸도록 결합되어 스테이터의 회전자계를 보강하여 전달하는 하우징 튜브(42)와;

   상기 스테이터의 내측 공간에 끼워지며, 외측면에 영구자석이 부착되어 전류의 인가시 상기 스테이터에 의하여 형성되는 회전자계에 의하여 제자리에서 회전되는 로터(Rotor:44)와;

   상기 하우징의 선단 외측으로부터 내측으로 끼워진 상태에서 상기 로터(44)의 선단에 나사결합되며, 로터의 회전력을 받아 내외측으로 직선이동되는 핀틀샤프트(Pintle Shaft:46)와;

   상기 핀틀샤프트(46)의 외측단부에 일체로 형성된 상태에서 엔진으로 유입되는 공기량을 제어함과 동시에 하우징 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질유입방지구조가 마련된 핀틀(Pintle:48)과;

   상기 핀틀샤프트와 핀틀을 일체로 연결하면서 로터의 회전동작시 핀틀샤프트가 회전되지 않고 직선이동되도록 가이드하는 금속재의 이음부(Seam:47)와;

   상기 핀틀샤프트(46)의 외측 둘레에 끼워져 결합된 상태에서 상기 핀틀(48)및 핀틀샤프트(46)의 직선이동이 안정적으로 이루어지도록 하는 핀틀스프링(Pintle Spring:50)과;

   상기 스테이터의 외측단으로부터 끼워져 결합되며 로터를 지지함과 동시에 로터의 회전이 원활하게 이루어지도록 하는 베어링캡(45)과;

   상기 하우징의 후단에 끼워진 상태에서 다수의 고정핀(52)에 의해 고정되고, 미리 사출형성된 터미널어셈블리(53)가 결합되는 이중구조로 이루어진 상태에서 스테이터상의 코일과 외부의 전원이 서로 전기적으로 연결되도록 하는 커넥터(51)와;

   상기 하우징의 선단부 내측에 끼워져 결합되어 외부로부터 스테이터로 전달되는 진동을 흡수하는 탄성와셔(Resilient Washer:49)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 소형 정밀 스텝모터.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 핀틀(48)은 그 헤드부가 내부의 이음부와 소정의 간격을 유지한 상태에서 하우징(41)의 선단부쪽으로 일정 길이만큼 연장 형성된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 소형 정밀 스텝모터.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징(41)은 가벼우면서도 내구성이 강한 플라스틱재로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 소형 정밀 스텝모터.