KR20150094716A

KR20150094716A - 액추에이터

Info

Publication number: KR20150094716A
Application number: KR1020157018357A
Authority: KR
Inventors: 더크 노인찌히; 하랄드 프레이; 카랄람포스 키오크지디스; 빈센트 크리미나; 미카엘 놀; 피터 쾰른; 예르크 라이프; 칼린 오프르
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-08-19
Also published as: US20150326089A1; WO2014090953A3; JP2016501506A; EP2932582A2; WO2014090953A2; JP6161722B2; CN104838568A; CN104838568B; US10454333B2; KR102132053B1

Abstract

본 발명은 다수의 하우징 부분들로 구성된 금속 하우징(1), 전기 모터(4), 작동 부재(2), 상기 전기 모터(4)의 움직임을 상기 작동 부재(2)에 적응시키는 트랜스미션 기구(3), 및 상기 전기 모터(4)를 제어하는 전자 시스템을 포함하는 액추에이터에 관한 것이다. 히트 싱크(14)는 플라스틱으로 구성된 하우징 부분(7)에 위치되고, 상기 히트 싱크는 금속 하우징 부분에 연결된다.

Description

액추에이터{ACTUATOR}

본 발명은, 복수의 하우징 부분으로 구성된 금속 하우징, 전기 모터, 작동 부재, 전기 모터의 움직임을 작동 부재에 적응시키는 트랜스미션 기구, 및 전기 모터를 제어하는 전자 시스템을 포함하는 액추에이터에 관한 것이다.

이런 유형의 액추에이터는 전기 모터에 의해 구동되고 플랩(flap) 또는 저널(journal) 형태로 제공되는 작동 부재를 구비하거나 또는 자동차에서 액추에이터 또는 밸브로 사용되는 것으로 알려져 있다. 사용되는 금속 하우징은 상대적으로 낮은 중량으로도 충분한 강도를 가지고 있으므로 이 금속 하우징은 일반적으로 주조된 알루미늄 하우징이다. 부품들을 하우징에 도입하기 위하여, 상기 하우징은 2개 이상의 하우징 부분으로 구성된다. 액추에이터는 일반적으로 자동차에서 고온에 노출되므로, 복수의 부분으로 구성된 알루미늄 케이싱은 열 전도율이 우수한 것으로 인해 하우징에 배열된 부품을 냉각시키는데, 예를 들어 전기 모터에 의해 방출되는 열을 냉각시키는데 사용된다. 고온의 범위에 액추에이터를 사용하면, 하우징에 수냉식 시스템 형태로 능동 냉각을 제공하는 것이 또한 알려져 있다. 수냉식 시스템의 배열은 알루미늄 하우징을 위한 비용을 상당히 증가시킨다는 단점이 있다. 수냉식 시스템이 없는 하우징에서, 하우징 부분들은 효과적인 냉각을 달성하기 위하여 충분한 열용량을 위해 상대적으로 두꺼운 벽을 구비하여야 한다. 그리하여 이러한 하우징은 상대적으로 높은 중량을 가진다.

그리하여 본 발명의 목적은 간단하고 경제적인 방식으로 구성되는 액추에이터를 형성하는 것이다. 나아가, 액추에이터는 낮은 중량을 가져야 한다:

본 목적은, 적어도 하나의 하우징 부분이 플라스틱으로 구성되고, 플라스틱으로 구성된 하우징 부분의 구역에 히트 싱크(heat sink)가 배열되며, 이 히트 싱크가 금속 하우징 부분에 연결되는 것에 의해 달성된다.

별도의 히트 싱크를 배열하면 하우징의 특정 구역 및/또는 부품을 냉각시킬 수 있다. 이 추가적인 냉각 조치로 인해 하우징의 개별 부분, 바람직하게는, 다른 물질, 특히 플라스틱으로부터 이루어진 뚜껑을 형성하는 것이 가능해진다. 플라스틱을 사용하면, 히트 싱크로 인해 고온에 저항하는 플라스틱을 사용하는 것이 추가적으로 생략될 수 있고, 보다 경제적인 플라스틱이 사용될 수 있다. 그러나, 핵심 장점은 액추에이터가 플라스틱을 사용하는 것으로 인해 훨씬 더 낮은 중량을 가진다는 것에 있다.

효과적인 냉각은 금속 본체(metal body)가 히트 싱크로 사용될 때 달성된다. 금속의 열 전도율로 인해, 이 물질이 다른 물질보다 더 적합하다. 히트 싱크로서 더 작은 금속 본체의 사용 또는 개선된 냉각은 금속 본체가 열 전도율이 우수한 적어도 하나의 금속, 바람직하게는 구리 또는 알루미늄을 포함하는 것에 의해 달성된다.

특히 유리한 실시예에서 금속 본체는 일부분이 전기 전도체 경로에 연결된다. 이것은 금속 본체의 배열이 촉진되고 금속 본체를 하우징에 특히 간단히 고정할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 가장 중요한 장점은, 전도체 경로가 일반적으로 우수한 열 전도체인 물질로 구성되고 금속 본체와 전도체 경로의 연결이 그 결과 이미 제공된 것에 있다. 전도체 경로는 종종 블랭크(blank)로부터 스탬핑되거나 절단되는 것에 의해 생산된다. 금속 본체를 적절히 배열하고 설계하면, 이것은 원래 스탬핑되거나 또는 절단된 구역에 배열될 수 있다. 블랭크에 이러한 개선된 물질을 사용하는 것으로 인해, 폐기물이 상당히 감소될 수 있다. 나아가, 금속 본체와 전도체 경로가 동시에 제조될 수 있다. 금속 본체의 별도의 생산이 생략될 수 있다. 그리하여 히트 싱크가 매우 경제적으로 생산될 수 있다.

그러나, 전도체 경로와 금속 본체를 별도로 생산하면, 금속 본체가 예를 들어 솔더링에 의해 전도체 경로에 연결되는 것에 의해 간단한 배열이 달성될 수 있다.

다른 실시예에서 금속 본체는 하우징의 플라스틱 뚜껑에 연결될 수 있다. 특히, 래치(latching)와 플러그-인(plug-in) 연결을 하면 간단히 설치할 수 있다. 이 연결은 금속 본체를 다른 부품에 연결하는 것에 더하여 제공될 수 있다. 플라스틱 뚜껑의 절연 특성으로 인해, 이 연결은 금속 본체에 연결된 전도체 경로를 통해 수립될 수 있다.

히트 싱크로서 기능은 금속 본체가 열을 추가적인 하우징 부분들로 발산하기 위하여 금속 하우징 부분의 수용부들 내에 배열된 웹(web)들을 구비할 때 더 개선된다. 수용부는 또한 하우징에서 베어링 표면일 수 있다. 나아가 웹들은 금속 하우징에 연결하기 위하여 금속 본체로부터 임의의 각도로 각져 있을 수 있다.

또한 가혹한 동작 조건 하에서도 하우징으로 신뢰성 있는 열 발산을 보장하기 위하여, 유리한 실시예에 따라 웹은 프리로드(preload) 하에 수용부에 배열되는 방식으로 형성된다. 프리로드는 웹의 단부가 L자 형상, U자 형상 또는 V자 형상 방식으로 벤딩될 때 이미 달성된다. 이 프리로드는 여기서 단부의 스프링 효과에 의해 생성된다. 프리로드는 다른 실시예에서 하우징의 수용부 형태에 의해 제공될 수 있다. 이 목적을 위하여 수용부는 예를 들어 리드-인 챔퍼(lead-in chamfer)를 가지게 형성될 수 있다. 이러한 형태는 추가적으로 용이하게 제조될 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 액추에이터의 분해도;
도 2는 도 1에 따른 리드프레임(leadframe)을 갖는 뚜껑을 도시하는 도면;
도 3은 뚜껑의 평면도;
도 4는 뚜껑 없는 하우징을 도시하는 도면;
도 5는 액추에이터를 절단한 단면도.

도 1은 트랜스미션 기구로서 기어 유닛(3)을 통해 전기 모터(4)에 의해 구동되는 작동 부재(2)를 갖는 자동차에서 액추에이터의 알루미늄 하우징(1)의 일부를 도시한다. 하우징 부분(1)은 물로 냉각된다. 이를 위해 냉각제 채널(5)이 대응하는 연결 라인(6)들에 연결된다. 하우징(1)은 기어 유닛(3) 구역에서 뚜껑(7)에 의해 커버된다. 충분한 밀폐를 위하여, 밀봉제(8)가 하우징(1)과 뚜껑(7) 사이에 추가적으로 제공된다. 작동 부재(2)의 위치를 검출하기 위하여, 자석(10)이 작동 부재(2)를 구동하는 샤프트(9)에 고정된다. 센서(11)가 자석(10) 맞은편에 배열되고 뚜껑(7)에 고정된다.

도 2에서 뚜껑(7)에 고정된 리드프레임(12)이 추가적으로 도시된다. 리드프레임(10)은 센서(11)와 접촉하기 위한 전도체 경로(9)들과, 전기 모터와 접촉하기 위한 전도체 경로(9')들로 구성된다. 전도체 경로(9, 9')는 뚜껑(7)에 일체로 형성된 부시(bush)(13)를 통해 외부쪽으로 가이드된다. 또한 리드프레임(12)은 히트 싱크인 금속 본체(14)를 구비한다. 리드프레임(12)은 구리 합금으로 구성되어서 우수한 열 전도체이다. 전도체 경로(9)들에 비해 개별 경로(14)의 실시예가 더 넓은 것으로 인해, 금속 본체(14)는 더 높은 열용량을 구비하여 개선된 냉각 기능을 제공한다. 리드프레임(12)은, 금속 본체(14), 전도체 경로(9, 9'), 및 개별 요소(9, 9', 14) 사이의 연결부(15)들이 스탬핑에 의해 생산된 스탬핑된 부분이다. 완성된 리드프레임(12)은 개별 요소들을 형성함으로써 생산된다.

리드프레임(12)은 뚜껑(7)의 래치 점으로 클립되고, 연결(15)은 전도체 경로(9, 9')를 전기적으로 분리하도록 분리된다. 센서(11)의 접촉과 함께 이러한 배열은 도 3에 도시된다. 금속 본체(14)와 전도체 경로(9, 9')를 센서(11)와 하우징 부분(1)에 배열하는 것이 도 4에 도시된다.

도 5는 냉각제 채널(5)들, 전기 모터(미도시)를 위한 챔버(16)와 뚜껑(7)을 가지는 하우징 부분(1)의 단면도이다. 기어 유닛은 개선된 명확화를 위해 도시되지 않았다. 전도체 경로(9)들은 금속 본체(14)와 같이 뚜껑에 클립(clipped)된다. 금속 본체는 90°만큼 하우징 부분(1) 방향으로 벤딩된 2개의 웹(17)을 구비하고, 그 단부(18)는 V자 형상이다. 웹(17)들은 단부(18)들을 통해 하우징 부분(1)의 수용부(19)들에 도달하고, 여기서 이들 단부는 V자 형상의 설계로 인해 수용부(19)들의 벽으로 프리로드된다. 금속 본체(14)에 의해 흡수된 열은 웹(17)들을 통해 하우징 부분(1)으로 발산된다.

Claims

복수의 하우징 부분으로 구성된 금속 하우징, 전기 모터, 작동 부재, 상기 전기 모터의 움직임을 상기 작동 부재에 적응시키는 트랜스미션 기구, 및 상기 전기 모터를 제어하는 전자 시스템을 포함하는 액추에이터로서,
적어도 하나의 하우징 부분(7)은 플라스틱으로 구성되고, 히트 싱크(14)가 플라스틱으로 구성된 상기 하우징 부분(7)의 구역에 배열되고, 상기 히트 싱크(14)는 금속 하우징 부분(1)에 연결된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 하우징 부분은 플라스틱 뚜껑(7)인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제1항에 있어서, 상기 히트 싱크는 금속 본체(14)인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 금속 본체(14)는 우수한 열 전도율을 지닌 적어도 하나의 금속, 바람직하게는 구리 또는 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 금속 본체(14)는 일부분이 전기 전도체 경로(9, 9')에 연결된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제3항에 있어서, 상기 금속 본체(14)는 상기 금속 하우징(1)의 수용부(19)들에 배열된 웹(17)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
제6항에 있어서, 상기 웹(17)들은 프리로드(preload) 하에 상기 수용부(19)들에 배열되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.