KR20120020391A - 차량 공조장치의 도어 액츄에이터 - Google Patents

차량 공조장치의 도어 액츄에이터 Download PDF

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Abstract

하나의 모터를 통해 모드도어 및 템프도어와 같은 복수의 도어가 구동할 수 있는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터가 소개된다. 이 도어 액츄에이터는 케이스(600)에 내장되는 모터(100)의 출력웜휠(110)과, 출력웜휠(110)과 맞물림이 가능한 작동축 상에 배치되는 제1변환기어(210)와, 제1변환기어(210)의 하측에 위치되도록 작동축 상에 배치되는 제2변환기어(310)와, 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)가 출력웜휠(110)에 선택적으로 맞물려지도록 작동축에서 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)를 이동시키는 작동로드(410)와, 작동로드(410)와 병렬로 배치되어 작동로드(410)에 작동력을 인가하는 솔레노이드 밸브(400)와, 제2변환기어(310)의 하측에 설치되는 탄성스프링(500)을 포함하여 구성된다.

Description

차량 공조장치의 도어 액츄에이터{DOOR ACTUATOR FOR HVAC OF VEHICLE}
본 발명은 차량 공조장치의 도어 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 모터 출력웜휠에 선택적으로 맞물리는 복수의 변환기어를 통해 복수의 도어를 작동시킬 수 있도록 한 차량 공조장치의 도어 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 공조시스템은 차량의 실내 온도, 습도, 공기의 청정도 및 흐름을 쾌적하게 유지하기 위한 것으로, 케이스 내부에 블로어가 송풍하는 공기를 유도하는 유로가 형성되고, 유로 상에 송풍공기를 가열 및 냉각시키는 열교환기들과 열교환기들을 거치면서 가열 또는 냉각되어 송풍되는 냉,온기를 차량 실내의 각 부분으로 분배하는 여러 개의 도어들이 장착된다.
이러한 공조시스템은 크게 인테이크(intake), 모드(mode) 그리고 템프(temp) 기능을 구비한다. 인테이크 기능은 외부의 공기를 차량의 실내로 유입하거나 차량 내부의 공기를 순환시키는 기능을 행하고, 모드 기능은 공조시스템의 덕트로부터 벤트(vent), 플로어(floor) 또는 디프론트(defront) 출구로 나가는 공기의 풍향을 제어하는 기능을 행하고, 템프 기능은 냉기와 온기의 혼합량을 제어하여 운전자가 원하는 온도의 공기를 실내로 유입하도록 하는 기능을 행한다.
도 1a는 종래 기술에 따른 차량용 공조장치의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 나타낸 도면이다.
한편, 도 1a에 도시된 바와 같이, 모드 기능을 실행하는 모드도어 액츄에이터(1)와 템프 기능을 실행하는 템프도어 엑츄에이터(2)는 공조장치(3)의 일측에 각각 설치되어 모드도어 및 템프도어를 각각 조절한다.
예컨대, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 도어 액츄에이터는 각종 부품이 소정 형태로 몰드된 상하 한 쌍의 케이스(10)와, 한 쌍의 상하 케이스(10) 내에 삽입되어 소정의 외부 신호에 따라 정회전 또는 역회전하는 모터(11)와, 모터(11)의 일단에 기계적으로 연결되어 모터의 토크와 속도를 제어하는 웜 기어(12), 헬리컬 기어(13) 및 스퍼 기어(14,15) 등의 기어부(G)와, 기어부(G)와 맞물려 도어를 구동하는 스퍼 기어(16)로 구성된다.
그런데 이러한 종래 도어 액츄에이터의 경우, 도어의 위치에 따라 모드도어를 구동시키는 모드도어 액츄에이터와, 템프도어를 구동시키는 템프도어 액츄에이터가 각각 구별되어 공조장치에 구성되므로, 2개의 도어 액츄에이터의 사용에 따른 제품비용 상승, 조립공수 증가 및 공간 활용도의 저하 등의 문제가 발생되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하나의 모터를 통해 복수의 도어가 구동되도록 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터는, 출력웜휠, 제1변환기어, 제2변환기어, 작동로드, 솔레노이드 밸브 및 탄성스프링을 포함한다. 출력웜휠은 케이스에 내장되는 모터에 구비되고, 제1변환기어는 상기 출력웜휠과 맞물림이 가능한 작동축 상에 배치되고, 제2변환기어는 상기 제1변환기어의 하측에 위치되도록 상기 작동축 상에 배치되고, 작동로드는 상기 제1변환기어 및 제2변환기어가 상기 출력웜휠에 선택적으로 맞물려지도록 상기 작동축에서 상기 제1변환기어 및 제2변환기어를 이동시키고, 솔레노이드 밸브는 상기 작동로드와 병렬로 배치되어 상기 작동로드에 작동력을 인가하며, 탄성스프링은 상기 제2변환기어의 하측에 설치된다.
이때, 본 발명은 상기 제1변환기어에 기어 연결되어 모드도어에 구동력을 전달하는 제1출력기어와, 상기 제2변환기어에 기어 연결되어 템프도어에 구동력을 전달하는 제2출력기어를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 솔레노이드 밸브에는 상방향으로 작동되는 솔레노이드로드가 마련되고, 상기 솔레노이드로드의 상단은 연결편을 매개로 상기 작동로드의 상단에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 작동로드는 상기 제1변환기어에 관통되는 제1작동로드와, 상기 제2변환기어에 관통되는 제2작동로드가 서로 독립적인 회전이 가능하도록 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 제2변환기어는 상기 작동로드의 상방향 이동에 의해 상방향으로 이동되어 상기 출력웜휠에 맞물리고, 상기 제1변환기어는 상기 작동로드의 하방향 이동에 의해 상기 출력웜휠에 맞물리는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.
첫째, 본 발명은 솔레노이드 밸브와 작동로드가 병렬로 배치됨으로써, 솔레노이드 밸브와 작동로드가 직렬로 배치되는 구조에 비하여, 레이 아웃상의 공간 활용도를 높일 수 있으며, 케이스의 전체 길이 또한 축소시킬 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 도어 액츄에이터 내 마련된 하나의 모터를 통해 복수의 도어를 구동할 수 있도록 구성됨으로써, 제조비용이 감소되고 조립공수가 줄어들며 공간 활용도가 향상될 수 있다는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 솔레노이드 밸브를 이용하여 기어를 선택적으로 변환시키는 간단한 구성을 통해 복수의 도어를 선택적으로 작동시킴으로써, 제품의 작동감을 향상시키고 신뢰성을 확보할 수 있다는 이점이 있다.
도 1a는 종래 기술에 따른 차량용 공조장치를 도시한 사시도.
도 1b는 종래 기술에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차량 공조장치를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따라 차량 공조장치의 도어 액츄에이터의 작동로드를 도시한 구성도.
도 5는 솔레노이드 밸브의 작동 후 본 발명에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 도시한 상태도.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 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 생략하기로 한다.
첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 차량 공조장치의 도어 액츄에이터(700)는, 출력웜휠(110), 제1변환기어(210), 제2변환기어(310), 작동로드(410), 솔레노이드 밸브(400), 탄성스프링(500)을 포함하는 구성으로, 하나의 모터(100)를 이용하여 모드도어 및 템프도어와 같은 복수의 도어가 구동되도록 공조장치(800)의 일측에 설치된다.
구체적으로, 출력웜휠(110)은 케이스(600)에 내장된 모터(100)의 회전축에 형성된 웜기어로, 제어부(미도시)의 신호에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전이 이루어진다.
출력웜휠(110)은 제1변환기어(210) 또는 제2변환기어(310)와 선택적으로 맞물리도록 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)의 작동축과 수직되게 배치된다. 여기서, 작동축은 제1변환기어(210)의 회전축 및 제2변환기어(310)의 회전축과 동일 선상에 위치되어 출력웜휠(110)과 맞물림이 가능하도록 축으로 정의한다.
제1변환기어(210)는 출력웜휠(110)과 맞물림이 가능한 웜휠로 구성되며, 해당 회전축의 외면에는 제1스퍼기어(220)와 맞물림이 가능한 기어가 형성된다. 즉, 출력웜휠(110)과 제1변환기어(210)이 서로 맞물린 상태에서 출력웜휠(110)의 회전력이 제1변환기어(210)에 전달되면, 전달된 회전력은 제1변환기어(210)의 회전축에 형성된 기어를 통해 제1스퍼기어(220)로 전달된다. 본 실시예에 따른 제1스퍼기어(220)는 통상의 평기어로, 서로 맞물려 회전력을 전달하는 복수의 평기어 전체를 포함하며, 따라서, 제1스퍼기어(220)는 설계상의 필요에 따라 서로 맞물리는 3개의 평기어나 4개의 평기어로 구성될 수 있다.
제1변환기어(210)는 제1스퍼기어(220)를 매개로 제1출력기어(230)와 기어 연결된다. 본 실시예에서 제1출력기어(230)는 모드도어에 구동 연결되므로, 출력웜휠(110)의 회전력은 제1변환기어(210) 및 제1출력기어(230)로 통해 모드도어에 전달될 수 있다.
제2변환기어(310)는 제1변환기어(210)와 마찬가지로 출력웜휠(110)과 맞물림이 가능한 웜휠로 구성되며, 해당 회전축의 외면에는 제2스퍼기어(미도시)와 맞물림이 가능한 기어가 형성된다. 따라서, 출력웜휠(110)이 제2변환기어(310)에 맞물린 상태에서 출력웜휠(110)의 회전력이 제2변환기어(310)에 전달되면, 전달된 회전력은 제2변환기어(310)의 회전축에 형성된 기어를 통해 제2스퍼기어로 전달될 수 있다.
제2변환기어(310)는 제2스퍼기어를 매개로 제2출력기어(330)와 기어 연결된다. 본 실시예에서 제2출력기어(330)는 템프도어에 구동 연결되므로, 출력웜휠(110)의 회전력은 제2변환기어(310) 및 제2출력기어(330)로 통해 템프도어에 전달될 수 있다.
이들 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)는 작동로드(410)를 통해 케이스(600) 내에 상하로 이동이 가능하게 배치된다.
작동로드(410)는 작동축과 동일한 축으로 구성되어 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)를 구속하되, 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)가 출력웜휠(110)에 선택적으로 맞물려지도록 케이스(600) 내에 상하 이동이 가능하도록 설치된다.
도 4는 본 발명에 따라 차량 공조장치의 도어 액츄에이터의 작동로드를 나타낸 도면이다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 작동로드(410)는 제1변환기어(210)에 관통되는 제1작동로드(410a)와 상기 제2변환기어(310)에 관통되는 제2작동로드(410b)로 구성되는데, 이들 제1작동로드(410a)와 제2작동로드(410b)는 서로 독립적인 회전이 가능하도록 연결된다. 따라서, 제1변환기어(210)의 회전에 제1작동로드(410a)가 회전되더라도 제2변환기어(310)는 정지상태를 유지하고, 제2변환기어(310)의 회전에 제1작동로드(410b)가 회전되더라도 제1변환기어(310)는 정지상태를 유지할 수 있다.
또한, 작동로드(410)의 상단은 연결편(420)을 매개로 후술하는 솔레노이드 밸브(400)의 솔레노이드로드(401)와 연결되는데, 이때, 작동로드(410)의 상단에는 연결편(420)이 끼워 결합되는 걸림홈(411)이 형성된다. 이 걸림홈(411)에는 작동로드(410)의 상단이 스핀운동 가능한 상태로 끼워지므로, 제1변환기어(210)에 의해 작동로드(410)가 회전되더라도 해당 회전력은 연결편(420)에 전달되지 아니한다.
연결편(420)은 솔레노이드 밸브(400)의 작동력, 예컨대 솔레노이드로드(401)의 상하방향 운동을 작동로드(410)에 전달하기 위한 것으로, 이 연결편(420)을 통해 솔레노이드 밸브(400)와 작동로드(410)는 병렬로 배치될 수 있다. 이와 같이 솔레노이드 밸브(400)와 작동로드(410)가 병렬로 배치되는 구조는, 솔레노이드 밸브(400)와 작동로드(410)가 직렬로 배치되는 구조에 비하여, 레이 아웃상의 공간 활용도를 높일 수 있으며, 케이스의 전체 길이 또한 축소시킬 수 있다.
솔레노이드 밸브(400)는 작동로드(410)를 도면의 상,하방향으로 이동시키기 위한 것으로, 상하방향으로 이동되는 솔레노이드로드(401)가 구비된다. 본 실시예에서는 일방향(상방향)으로 이동되는 솔레노이드로드(401)에 의해 작동로드가 상방향으로 이동되고, 탄성스프링(500)의 탄성 복원력에 의해 작동로드(401)가 하방향으로 이동되는 구성이 개시되어 있지만, 이에 한정되지는 아니하며, 양방향(상,하방향)으로 이동되는 솔레노이드로드(401)에 의해 작동로드(401)가 상,하방향으로 이동될 수도 있을 것이다.
탄성스프링(500)은 통상의 코일스프링으로 구성된다. 이 탄성스프링(500)은 솔레노이드 밸브(400)에 의해 제2변환기어(310)가 상방향으로 이동되면 제2변환기어(310)의 이동에 의해 인장될 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 정리하여 설명하면 다음과 같다.
도 5는 솔레노이드 밸브의 작동 후 본 발명에 따른 차량 공조장치의 도어 액츄에이터의 상태를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(400)의 작동에 의해 솔레노이드 밸브(400)의 솔레노이드로드(401)가 상방향으로 이동되면, 해당 작동력은 연결편(420)을 통해 작동로드(410)에 전달되어 작동로드(410)을 상방향으로 이동시킨다. 이때, 제2변환기어(310)는 작동로드(410)에 의해 상방향으로 이동되면서 출력웜휠(110)에 맞물리게 되고, 탄성스프링(500)은 제2변환기어(310)의 상방향 이동에 의해 인장된다.
이후, 제2변환기어(310)와 출력웜휠(110)이 서로 맞물린 상태에서 모터(100)가 작동되면, 출력웜휠(110)의 회전력은 제2변환기어(310), 제2스퍼기어 및 제2출력기어(330)를 통해 템프도어에 전달된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(400)의 작동이 해제되면, 탄성스프링(500)은 탄성 복원력에 의해 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)를 하방향으로 이동시켜 제1변환기어(210)가 출력웜휠(110)에 맞물리게 한다.
이후, 제1변환기어(210)와 출력웜휠(110)이 서로 맞물린 상태에서 모터(100)가 작동되면, 출력웜휠(110)의 회전력은 제1변환기어(210), 제1스퍼기어(220) 및 제1출력기어(230)를 통해 모드도어에 전달된다.
상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 :모터 110 :출력웜휠
210 :제1변환기어 220 :제1스퍼기어
230 :제1출력기어 310 :제2변환기어
400 :솔레노이드 밸브 410 :작동로드
500 :탄성스프링 600 :케이스

Claims (5)

  1. 케이스(600)에 내장되는 모터(100)의 출력웜휠(110);
    상기 출력웜휠(110)과 맞물림이 가능한 작동축 상에 배치되는 제1변환기어(210);
    상기 제1변환기어(210)의 하측에 위치되도록 상기 작동축 상에 배치되는 제2변환기어(310);
    상기 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)가 상기 출력웜휠(110)에 선택적으로 맞물려지도록 상기 작동축에서 상기 제1변환기어(210) 및 제2변환기어(310)를 이동시키는 작동로드(410);
    상기 작동로드(410)와 병렬로 배치되어 상기 작동로드(410)에 작동력을 인가하는 솔레노이드 밸브(400); 및
    상기 제2변환기어(310)의 하측에 설치되는 탄성스프링(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브(400)에는 상방향으로 작동되는 솔레노이드로드(401)가 마련되고, 상기 솔레노이드로드(401)의 상단은 연결편(420)을 매개로 상기 작동로드(410)의 상단에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1변환기어(210)에 기어 연결되어 모드도어에 구동력을 전달하는 제1출력기어(230)와, 상기 제2변환기어(310)에 기어 연결되어 템프도어에 구동력을 전달하는 제2출력기어(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동로드(410)는 상기 제1변환기어(210)에 관통되는 제1작동로드(410a)와 상기 제2변환기어(310)에 관통되는 제2작동로드(410b)로 구성되고, 상기 제1작동로드(410a)와 제2작동로드(410b)는 서로 독립적인 회전이 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2변환기어(310)는 상기 작동로드(410)의 상방향 이동에 의해 상방향으로 이동되어 상기 출력웜휠(110)에 맞물리고, 상기 제1변환기어(210)는 상기 작동로드(410)의 하방향 이동에 의해 상기 출력웜휠(110)에 맞물리는 것을 특징으로 하는 차량 공조장치의 도어 액츄에이터.
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