KR20100053436A

KR20100053436A - 제1베어링, 제2베어링 및 소자성체를 가지는 전자석 액튜에이터

Info

Publication number: KR20100053436A
Application number: KR1020090087765A
Authority: KR
Inventors: 차정옥
Original assignee: (주)쿨링시스템
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2010-05-20

Abstract

본 발명은 차량에 설치된 클러치와 결합되어 쿨링 팬을 제어하기 위한 액튜에이터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명의 액튜에이터는 제1단부과 제2단부을 구비한 샤프트와 내주면과 외주면을 구비한 너트를 포함하여 구성된다. 너트의 내주면 하단부에는 제1 베어링을 구비하고 상기 제1베어링의 하단에는 전자석코일을 구비하며 상기 전자석 코일의 하단부에는 제2베어링을 구비하여 상기 제1 및 제2 베어링과 전자석 내부에서 상기 샤프트가 회전가능하도록 하는 것으로 상기 샤프트 회전시 제1 및 제2베어링에 의하여 회전력을 균형있게 배분함으로써 일측부에만 베어링에 존재하는 기존의 액튜에이터에 비하여 액튜에이터의 수명을 연장할 수 있는 것이다. 또한 상기의 너트의 내주면 상단부에는 바자성체를 포함하며 상기 비 자성체의 일측 끝단에 별도의 소자성체를 구비하여 전자석의 코일에 전류가 흐를 때 발생되는 자속의 통로가 상기 소자성체에도 형성되어 공극의 점성액체가 효과적으로 유입되어 클러치와 잘 결합되도록 한 것이다.

샤프트, 너트, 액튜에이터, 자속루프, 바자성체, 소자성체, 베어링

Description

제1베어링, 제2베어링 및 소자성체를 가지는 전자석 액튜에이터{ Electro-Magnetic Actuator Having 1st and 2nd Bearings and Small Magnetic Material In Non-magnetic Bushing}

본 발명은 액튜에이터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 상기 액튜에이터 샤프트 회전 시에 샤프트 회전력을 골고루 배분하기 위하여 샤프트 제1단부 주변에 제1베어링을 구비하며 샤프트 제2단부 주변에 제2베어링을 구비한 것이고, 또한 액튜에이터 너트 내주면의 비자성체 내부에 별도의 소자성체을 구비하여 전자석 코일에 전류가 흐르는 경우 발생되는 자속의 통로에 의하여 상기 소자성체에도 통로가 형성되도록 한 것이다.

본 발명은 액튜에이터의 구성에 관한 것이다. 종래의 액튜에이터(110)는 보다 짧은 자속 루프를 구비하도록 하고 내부에 베어링을 장착한 것으로 도면을 중심으로 구체적으로 설명하면 아래와 같다. 도 1은 미국 특허 공보 특허번호 US 6557686 B1(2003.5.6)에 기재된 종래의 기술로서 점성액체 클러치 액튜에이터의 단면도를 나타낸다. 상기 액튜에이터(110)는 하우징(114), 사프트(116), 너 트(118), 비자성체 부싱(120), 베어링(122), 전자석 코일(124) 및 강자성체 캔(126)을 포함하는 것으로 구성되어 있다. 상기 회전하는 샤프트(116)는 제1단부(128)와 제2단부(130)를 구비하고, 제1단부(128)는 상기 하우징(114)의 외측부에 위치하며 상기 제2단부(130)는 상기 하우징(114)의 내측부에 위치하도록 하여 상기 샤프트(116)가 하우징(114) 내에서 용이하게 회전하도록 구성한 것이다. 상기 너트(118)는 내주면(132), 외주면(134) 및 결합수단(136)을 포함하고 있으며 상기 결합수단(136)은 액튜에이터(110)가 상기 클러치(112)에 용이하게 부착되도록 하는 것으로 상기 액튜에이터(110)가 상기 클러치(112)에 부착되면 너트(118)는 클러치(112)와 함께 회전하며, 상기 스테인리스 부싱(120)은 상기 샤프트(116)의 제1단부(128) 및 너트(118)의 내주면(132)과 결합되어 있다. 따라서 상기 샤프트(116), 상기 베어링(122), 너트(118)는 클러치(112)와 일체화되어 회전하는 것이다. 또한 상기 베어링(122)은 샤프트(118)의 제2단부(130) 부근에 배치 결합되어 상기 샤프트(116)가 용이하게 회전하도록 하고 있는 것이다. 또한 강자성체 캔(126)은 상기 샤프트(116) 주변부에 링 형태로 배치되고 있으며 상기 강자성체 캔(126) 내부에 전자석 코일(124)이 배치되는 구조이고 상기 베어링(122)은 강자성체 캔(126) 외측에 배치되도록 하여 자속 루프(148)를 베어링(122) 안쪽으로 형성되도록 한 것이다. 상기와 같은 종래의 기술은 전원이 전자석 코일(124)에 공급되면 코일 주위에 자성체를 통로로 하여 자속 루프(148)가 형성되고 상기 자속 루프(148)가 아마튜어 플레이트(142)내에 존재하는 공극에 자력을 형성되도록 한다. 그러므로 상기 자력에 의하여 스프링에 의한 클로즈드 포지션에서 어픈 포지션으로 아마튜어 플레이 트(142)를 끌어당긴다. 상기와 같이 아마튜어 플레이트(142)가 어픈 포지션으로 되면 상기 아마튜어 플레이트(142)는 점성 액체가 클러치(112) 내부로 흘러들어 클러치(112)와 결합되도록 하여 상기 액튜에이터(110)가 클러치(112)를 동작시키도록 하는 것이다.

상기와 같은 종래의 액튜에이터는 하나의 베어링이 강자성체 캔 외측부에만 위치함으로 인하여 상기 샤프트 회전 시 편심력이 발생한다. 구체적으로 말하면 상기 샤프트가 회전할 때 발생하는 회전력이 상기 강자성체 캔 외측의 베어링에만 주로 전달되어 편심력에 의한 베어링 마모가 촉진되어 액튜에이터의 수명을 단축시키고 있는 것이다. 또한 상기 너트 내주면에 존재하는 비자성체는 자속 루프를 액튜에이터 상단부의 공극 내에 유도하기 위한 것이나 공극 내에 충분한 자속의 통로를 형성하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 강자성체 캔 외측에 있는 제2베어링 외에 상기 너트 내주면 하단부에 제1베어링을 더 포함 구성하여 상기 샤프트 회전시 회전력이 제1베어링과 제2베어링에 고르게 전달되도록 함으로서 편심력에 의한 베어링 마모를 줄여 액튜에이터의 수명을 연장하도록 하였으며 또한 너트 의 내주면과 상기 샤프트의 제1단부 사이에 위치하는 비자성체 내 상단부 일측 끝단에 소자성체를 구비하여 자속의 통로가 아마튜어 플레이트와 상기 소자성체에 형성되도록 하여 자력을 증가시킴으로써 상기 아마튜어 플레이트가 어픈 포지션 위치에 있을 시에 점성액체가 클러치 내로 잘 스며들게 함으로서 액튜에이터가 클러치를 보다 용이하게 작동시키는 효과가 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명은 액튜에이터의 회전력에 의한 베어링 마모를 보다 적게 함으로서 액튜에이터의 수명을 연장할 수 있으며 또한 아마튜어 플레이트와 액튜에이터 상단부 사이의 공극에 형성되는 자력을 증가시킴으로써 액튜에이터에 의한 클러치의 작동을 보다 용이하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

액튜에이터의 수명을 연장하고 아마튜어 플레이트가 어픈 포지션 상태에서 자력을 보다 많이 발생되도록 하기 위한 본 발명을 도면과 같이 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 액튜에이터(300)를 나타낸다. 비자성체 부싱(207)내에 소자성체(208)를 구비하고 있음을 나타내고 있으며 너트(204)와 너트 내주면(214), 샤프트(201), 및 자속 루프를 보여주고 있다. 도 3은 본 발명 점성 액체 클러치에 부착되어 클러치를 작동시키는 전자석 액튜에이터(300)의 단면도이다. 상기 액튜에이터(300)는 하우징(217), 회전하는 샤프트(201), 강자성체 캔(210), 제1베어 링(205), 제2베어링(206), 너트(204), 비자성체 부싱(207), 소 자성체(207) 및 전자석 코일(218)을 포함하여 구성된다. 상기에서 샤프트(201)는 제1단부(202)와 제2단부(203)를 구비하고 상기 샤프트(201)의 제1단부(202)와 너트(204)와의 사이에는 비 자성체(207)와 제1베어링(205)을 구성하되 아마튜어 플레이트(213)에 부근에는 비 자성체(207)를 전자석 코일(218) 부근에는 제1베어링(205)을 압입 결합하여 구성하는 것이다. 또한 너트(204)의 외주면(215)은 점성 액체 클러치가 결합 구성되는 것이다. 그리고 상기 비자성체(207) 일측 끝단에는 소자성체(208)를 압입 결합 구성하여서 전자석 코일(218)에 전원이 공급되어 전류가 흐르면 자성체를 중심으로 하여 자속 루프가 집중적으로 형성되므로 상기 아마튜어 플레이트(일반적으로 철로 만들어짐)와 상기 소자성체 역시 자성체로 구성되어 자속의 루프가 집중적으로 형성되도록 한 것이고, 도 3에서 소자성체 부근에서의 자속의 루프는 링 형상의 소자성체가 자성체이므로 자속의 루프가 집중적으로 형성되는 것을 보여주고 있는 것이다. 상기와 같은 구성으로 상기 샤프트(201), 비자성체(207), 너트(204) 및 클러치가 일체가 되어 회전하도록 하며, 또한 상기 샤프트 제2단부(203) 외측으로 제2베어링(206)을 포함 구성하여 샤프트(201) 회전 시에 강자성체 캔(210), 전자석 코일(218) 및 하우징(217)은 회전하지 아니하고 고정되는 것이다. 또한 상기 제1베어링(205)과 제2베어링(206) 사이에 배치 구성된 전자석 코일(218)은 전자석에 전원이 공급되면 자속이 루프(216)를 형성하며 상기와 같은 자속 루프는 상기 아마튜어 플레이트(213)와 상기 비자성체(207) 내에 링형태로 존재하는 소자성체(208)에 자속 루프 즉 자로가 집중되는 것을 보여주는 것이다. 따라서 상기와 같이 아마튜 어 플레이트(213)와 액튜에이터(300) 상단부 사이에 형성된 공극에서 자력이 형성되게 하는 것이고 상기의 자력은 아마튜어 플레이트(213)를 클로우즈 포지션 상태에서 오픈 포지션 상태로 전환하여 점성 액체가 클러치 내부로 잘 스며들어 액튜에이터가 클러치를 잘 작동되도록 하는 것이다. 또한 상기 강자성체 캔(210)의 제1벽(211)과 제2벽(212)이 상기 전자석 코일(218)을 감싸고 있는 구조이고 상기 전자석 코일(218)은 상기 샤프트(201), 제1베어링(205) 및 제2베어링(206)과 접하고 있는 보빈(209)을 구성하여 상기 보빈(209) 외측에 코일이 감겨진 구조이다. 상기와 같이 구성된 본 발명은 제1베어링(205)과 제2베어링(206)을 구비하여 상기 샤프트(201)의 회전력을 안배하였을 뿐만 아니라 상기 너트(204) 내주면(214)에 구비된 비 자성체(207) 일측 끝단에 소자성체(208)를 구비하여 아마튜어 플레이트(213)와 상기 액튜에이터(300) 상단부 사이 공극에 자력을 형성하도록 함으로서 전자석 코일(218)에 전류가 흐를 때 상기 점성 액체가 클러치로 잘 스며들어 액튜에어터(300)가 클러치를 잘 작동시키도록 하는 효과가 있는 것이다. 또한 도 4는 차량(400) 내의 엔진(401))의 동력 전달 순서를 나타내고 있다. 엔진(401)에서 발생된 동력은 본 발명 액튜에이터(300)에 전달되고 상기 액튜에이터(300)에 전달된 동력은 다시 클러치(112)에 전달되고 상기 클러치(112)에 전달된 동력은 쿨링 팬(402)에 전달되는 것이다.

따라서 상기와 같은 본 발명은 액튜에이터의 수명을 실질적으로 연장하고 엔진의 동력을 액튜에이터를 거쳐 팬 클러치로 보다 용이하게 전달할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 액튜에이터 단면도

도 2는 본 발명 액튜에이터 사시도

도 3은 본 발명 액튜에이터 단면도

도 4는 차량의 동력 전달 체계도

** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 **

201 : 샤프트 204 : 너트 205 : 제1베어링

206 : 제2베어링 207 : 비자성체 208 : 소자성체

210 : 강자성체 캔 218 : 전자석 코일 300 : 본 발명 액튜에이터

Claims

차량에 설치되어 클러치를 제어하기 위한 전자석 액튜에이터에 있어서

제1단부(202)와 제2단부(203)를 구비한 샤프트(201)와;

상기 샤프트(201)의 제1단부(202)의 외측 비자성체 부싱(207)과 결합고정되는 내주면과 외주면을 구비한 너트(204)와;

상기 너트(204)의 내주면과 상기 샤프트 제1단부(202) 일측 사이에 배치되고 상기 샤프트(201)가 회전하도록 지지하기 위한 제1베어링(205)과;

상기 너트(204)의 내주면, 상기 샤프트의 제1단부(202) 및 상기 제1베어링(205) 사이에 배치된 비자성체 부싱(207)과;

상기 비자성체 부싱(207) 일측 끝단에 링 형태로 구성되어 자속의 통로를 형성하는 소자성체(208)와;

상기 샤프트가 회전하도록 지지하기 위하여 상기 샤프트(201)의 제2단부(203) 주변에 배치된 제2베어링(206)과;

전원을 공급받아 자속루프를 생성하기 위하여 상기 제1베어링(205)과 상기 제2베어링(206) 사이의 샤프트 주변부에 배치되는 전자석 코일(218)과;

상기 샤프트(201)와 상기 너트(204)의 외주면 사이까지 확장된 제2벽(212)을 구비하고 상기 샤프트 주위에 배치되어 자속의 통로를 형성하며 또한 제1벽(211)은 상기 전자석 코일(218)과 상기 제2베어링(206) 사이에 위치하며 내측에는 전자석 코일(218)이 위치하고 외측에는 제2베어링(206)이 위치하도록 배치된 강자성체 캔(210)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량에 설치되어 클러치를 제어하기 위한 전자석 액튜에이터.