KR20170039077A - 래치 액추에이터 및 래치를 작동시키는 방법 - Google Patents

래치 액추에이터 및 래치를 작동시키는 방법 Download PDF

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요아힘 칼
막심 사마인
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슈크라 게라테바우 게엠베하
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Abstract

래치 액추에이터는, 모터(12), 모터(12)의 출력 샤프트에 커플링되는 감속 기어링(15-17), 스핀들(11) 및 운동 변환 기구(21, 22)를 포함한다. 스핀들(11)은 감속 기어링(15-17)과 맞물리는 스레디드 부분(18)을 갖는다. 스핀들(11)은 축을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 스레디드 부분(18)은 스핀들(11)에 대해 회전가능하게 고정된다. 운동 변환 기구(21, 22)는, 스핀들(11)이 회전할 때 축을 따라 스핀들(11)이 변위되도록 구성된다.

Description

래치 액추에이터 및 래치를 작동시키는 방법{LATCH ACTUATOR AND METHOD OF ACTUATING A LATCH}
본 발명의 실시예들은 액추에이터들 및 래치(latch)를 작동시키는 방법들에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 특히, 차량들, 예를 들어, 차량의 도어 또는 차량들의 다른 래치들에 대한 액추에이터들에 관한 것이다.
래치들은, 예를 들어, 차량들의 도어 락에서 또는 차량의 시트를 원하는 위치에 고정시키기 위해, 차량들에서 널리 이용되고 있다. 종래의 수동 래치 작동 시스템들은, 수동 버튼, 및 잠금 기구와 상기 버튼을 상호연결시키는 링크장치를 포함할 수 있다. 버튼을 수동으로 당기거나 미는 것에 의해 래치가 작동될 수 있다.
파워 작동 시스템들이 증가된 대중성을 계속 입증하고 있다. 일반적으로, 파워 액추에이터는, 래치에 커플링된 출력 부재에 커플링되는 전기 모터를 갖는다. 모터에 에너지가 공급되는 경우, 출력 부재가 구동되어 래치를 자동으로 작동시킨다. 예를 들어, 모터는 도어를 잠금하거나 잠금해제하기 위해 에너지를 공급받을 수 있다.
파워 작동 시스템들은, 출력 부재가 순수하게 병진운동 방식으로(in a purely translatory manner) 변위되도록 구성될 수 있다. 회전운동을 선형운동으로 변환하는 기구가 이용되어, 전기 모터의 출력 샤프트의 회전 운동을, 출력 부재의 순수한 병진운동으로 변환시킬 수 있다. 이러한 파워 작동 시스템의 액추에이터는 큰 설치 공간을 요구할 수 있고 그리고/또는 복잡한 구성을 가질 수 있다. 액추에이터가, 순수하게 회전 운동을 수행하는 출력 부재로서 회전 디스크 또는 다른 레버(lever) 엘리먼트를 갖는 시스템들도 마찬가지로 큰 설치 공간을 요구할 수 있다.
차량들에 더욱 증가하는 수의 컴포넌트들이 통합됨에 따라, 컴팩트한 설치 공간에 설치될 수 있는 래치 액추에이터를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 래치 액추에이터는 비용-효율적 방식으로 생산될 수 있는 것이 또한 바람직할 것이다.
본 기술분야에서, 상기 요구들 중 적어도 일부를 처리하는 액추에이터들 및 래치를 작동시키기 위한 방법들이 요구된다. 특히, 가벼운 중량을 가지면서 컴팩트한 설치 공간에 설치될 수 있는 액추에이터들 및 액추에이터를 이용하여 래치를 작동시키기 위한 방법들에 대한 요구가 존재한다. 또한, 비용-효율적이고 신뢰가능한 방식으로 생산될 수 있는 액추에이터들에 대한 요구가 존재한다.
실시예들에 따르면, 래치 액추에이터가 제공된다. 래치 액추에이터는 스핀들(spindle)을 포함한다. 액추에이터의 동작 시에, 스핀들은 회전 축을 중심으로 회전된다. 운동 변환 기구(motion conversion mechanism)는, 스핀들이 회전할 때 스핀들이 회전축을 따라 변위되게 하여, 스핀들의 축방향 변위 및 회전의 결합을 도출하도록 구성된다.
스핀들은 래치 액추에이터의 출력 부재이고, 래치 액추에이터의 동작 시에 회전축을 따라 회전되고 변위된다. 회전축을 따라 회전가능하고 축방향으로 변위가능한 스핀들을 제공함으로써, 단순하고 컴팩트한 액추에이터 설계가 달성될 수 있다.
스핀들은 래치 액추에이터의 하우징 상에서 지지될 수 있다. 운동 변환 기구는, 일정 피치(pitch)로 회전축을 중심으로 연장되는 맞물림 특징부(engagement feature)를 포함할 수 있다. 맞물림 특징부는 하우징 상에 형성될 수 있다. 맞물림 부분은 회전축을 중심으로 나선형으로 연장될 수 있다.
일 실시예에 따른 래치 액추에이터는, 모터, 모터의 출력 샤프트에 커플링되는 감속 기어링(speed reduction gearing), 및 감속 기어링과 맞물리는 스레디드(threaded) 부분을 갖는 스핀들을 포함한다. 스핀들은 축을 중심으로 회전가능하게 지지될 수 있다. 스레디드 부분은 스핀들에 대해 회전가능하게 고정될 수 있다. 래치 액추에이터는, 스핀들이 회전할 때 축을 따라 스핀들이 변위되도록 구성되는 운동 변환 기구를 포함한다.
스레디드 부분은 스핀들의 일체형 컴포넌트일 수 있다. 스핀들 본체 및 스레디드 부분은, 예를 들어, 사출 성형에 의해 일체형으로 형성될 수 있다.
운동 변환 기구는, 스핀들과 맞물리는 맞물림 특징부를 포함할 수 있다. 맞물림 특징부는 축을 따라 일정 피치를 가질 수 있다. 맞물림 특징부는, 스핀들이 회전하는 축을 중심으로 나선형으로 연장될 수 있다. 맞물림 특징부는, 축을 중심으로 나선 라인을 따라 연장되는 적어도 하나의 벽(wall)을 가질 수 있다.
맞물림 특징부의 피치는 스핀들의 스레디드 부분의 피치와는 상이할 수 있다.
맞물림 특징부는 모터에 대해 고정될(stationary) 수 있다.
래치 액추에이터는, 모터 및 감속 기어링이 수용되는 하우징을 포함할 수 있다. 맞물림 특징부는 하우징 상에 형성될 수 있다.
맞물림 특징부는, 스핀들의 돌출부와 맞물리는 오목부를 포함할 수 있다. 오목부는 측벽(side wall)을 가질 수 있고, 측벽의 적어도 일부는 일정 피치로 축 주위로 나선 라인을 따라 연장될 수 있다.
스핀들의 돌출부는 스핀들의 표면으로부터 돌출되는 핀(pin)일 수 있다. 핀은 스레디드 부분으로부터 돌출될 수 있다. 핀은 스핀들과 일체형으로 형성될 수 있다.
돌출부의 적어도 일부는, 오목부의 피치와 동일한 피치를 가질 수 있다. 돌출부는, 축을 중심으로 나선형으로 연장되도록 스핀들의 표면 상에 형성될 수 있다.
감속 기어링과 맞물리는 스레디드 부분은 오목부와 맞물리는 돌출부를 형성할 수 있다.
감속 기어링과 맞물리는 스핀들의 스레디드 부분은 복수의 톱니를 포함할 수 있다. 복수의 톱니의 베이스(base)는 일정 피치로 스핀들을 중심으로 연장될 수 있다. 복수의 톱니는, 스핀들을 중심으로 나선형으로 연장되는 베이스 라인을 가질 수 있다. 복수의 톱니의 각각의 톱니는, 감속 기어링의 웜(worm)과 맞물리도록 구성될 수 있다. 복수의 톱니의 각각의 톱니는, 스핀들의 원주 방향에 대해 기울어지고 일정 피치로 축을 중심으로 연장되는 측벽을 가질 수 있다.
복수의 톱니의 베이스 라인은 나선의 적어도 하나의 완전한, 즉, 360° 회전부를 포함할 수 있다.
맞물림 특징부는 스핀들의 부싱(bushing)에 형성될 수 있다. 부싱은 스핀들을 하우징 상에서 회전가능하게 지지할 수 있다. 부싱은 래치 액추에이터의 하우징과 일체형으로 형성될 수 있다.
스핀들은 래치 기구(latch mechanism)에 커플링될 수 있다. 스핀들은 래치에 직접 연결될 수 있거나, 또는 래치 기구의 링크장치를 통해 래치에 커플링될 수 있다.
래치는, 도어 락의 래치, 시트 또는 등받이를 고정시키기 위한 래치, 또는 다른 차량 컴포넌트들을 고정시키기 위한 래치일 수 있다.
래치는, 스핀들이 회전가능하게 수용되는 수용부(receptacle)를 가질 수 있다. 수용부는, 스핀들의 단부를 수용하기 위한 직경을 갖는 캡(cap)일 수 있다. 캡은, 래치 기구의 변위가능한 컴포넌트 상에 일체형으로 형성될 수 있다.
감속 기어링은 적어도 하나의 웜 감소 기어링(worm reduction gearing)을 포함할 수 있다.
감속 기어링은 복수의 감속 스테이지들을 포함할 수 있다. 감속 기어링은, 제 1 감속 스테이지 및 제 2 감속 스테이지를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 감속 스테이지들 중 하나 또는 둘 모두는 웜 기어링일 수 있다.
스레디드 부분은 스핀들의 축을 중심으로 연장될 수 있다. 스레디드 부분은, 스핀들의 축을 따르는 스핀들의 변위에 대응하는 거리만큼 스핀들의 축을 따라 연장될 수 있다.
래치 액추에이터의 하우징은, 스핀들의 축이 모터의 출력 샤프트의 축에 평행하도록, 모터 및 스핀들을 지지하도록 구성될 수 있다.
스핀들 및 하우징 중 적어도 하나는 축방향을 따라 스핀들의 이동을 제한하기 위한 단부 정지부(end stop)를 포함할 수 있다. 단부 정지부는 스핀들 상에 형성될 수 있고, 메이팅(mating) 맞물림 특징부가 래치 액추에이터의 하우징 상에 형성될 수 있다.
스핀들 및 스레디드 부분은 일체형으로 형성될 수 있다. 스핀들 및 스레디드 부분은, 예를 들어, 성형된 컴포넌트와 같은 플라스틱 재료로 형성될 수 있다.
래치 액추에이터는 스핀들 상에 작용하는 적어도 50 N의 부하를 견디도록 구성될 수 있다. 래치 액추에이터는 스핀들 상에 작용하는 적어도 50 N의 부하를 견디도록 구성될 수 있다.
래치 액추에이터는, 스핀들이 작동되는 경우 20 mm만큼 또는 20 mm보다 많이 이동하도록 구성될 수 있다. 래치 액추에이터는, 스핀들이 최대 0.5초에 20 mm를 이동하도록 구성될 수 있다.
래치 액추에이터는, 하우징과 하우징의 커버 사이에 밀봉부, 예를 들어, 고무 밀봉부를 포함할 수 있다.
래치 액추에이터의 감속 기어링은 자체 잠금(self locking)될 수 있다.
스핀들의 스레디드 부분의 톱니는, 운동 변환 기구에 의해 정의되는 피치와는 상이할 수 있는 다른 피치를 가질 수 있다.
래치 액추에이터는 도어 락 액추에이터일 수 있다.
일 실시예에 따른 도어는 도어 락을 포함하고, 도어 락은, 도어 락을 작동시키기 위한 실시예에 따른 래치 및 래치 액추에이터를 갖는다.
도어는, 래치 액추에이터의 적어도 일부가 수용되는 캐비티(cavity)를 가질 수 있다.
래치 액추에이터의 스핀들은 도어 락의 래치 또는 레버에 커플링될 수 있다.
일 실시예에 따른 차량은, 래치 기구를 포함하고, 래치 기구는 래치 및 래치를 작동시키기 위해 래치 기구에 연결되는 래치 액추에이터를 포함한다.
래치 기구는 도어 락일 수 있다. 래치 기구는, 시트, 등받이, 또는 차량의 다른 변위가능한 컴포넌트를 제자리에 잠금하기 위한 기구일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도어 락을 작동시키는 방법이 제공될 수 있다. 방법은, 래치 액추에이터의 스핀들을 회전 구동하기 위해 래치 액추에이터의 모터에 에너지를 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 스핀들은 도어 락의 변위가능한 컴포넌트에 커플링될 수 있다. 운동 변환 기구은, 스핀들이 회전될 때 스핀들의 회전축을 따라 스핀들을 변위시켜, 도어 락을 작동시킬 수 있다.
래치 액추에이터는 일 실시예에 따른 래치 액추에이터일 수 있다.
상기 방법의 추가적인 특징부들 및 그에 따라 각각 달성되는 효과들은 실시예들에 따른 액추에이터 조립체 및 시트의 특징부들에 대응한다.
다양한 실시예들에 따른 디바이스들 및 방법들은 도어 잠금 및 도어 잠금해제 동작들을 위해 활용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 디바이스들 및 방법들은 특히 차량 도어에서 도어를 자동으로 잠금 및 잠금해제하기 위해 특히 활용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 선호되는 또는 이점이 있는 실시예들의 하기 상세한 설명으로부터 더 용이하게 인식될 것이고, 도면에서 유사하거나 동일한 참조 부호들은 유사하거나 동일한 컴포넌트들을 지정한다.
도 1은, 일 실시예에 따른 래치 액추에이터를 포함하는 차량 컴포넌트의 개략도이다.
도 2는, 커버가 제거된 실시예에 따른 래치 액추에이터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 래치 액추에이터의 다른 사시도이다.
도 4는 도 2의 래치 액추에이터의 분해도이다.
도 5는, 커버가 제거된 다른 실시예에 따른 래치 액추에이터의 사시도이다.
도 6은 도 5의 래치 액추에이터의 다른 사시도이다.
도 7은 도 5의 래치 액추에이터의 분해도이다.
도 8은, 커버가 제거된 다른 실시예에 따른 래치 액추에이터의 사시도이다.
도 9는 도 8의 래치 액추에이터의 다른 사시도이다.
도 10은 도 8의 래치 액추에이터의 분해도이다.
도 11은, 래치 기구에 커플링되는 실시예에 따른 래치 액추에이터의 단면도이다.
도 12는, 일 실시예에 따른 적어도 하나의 래치 액추에이터를 포함하는 차량의 개략도이다.
이제 본 발명의 예시적인 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 일부 실시예들은 자동차 차량 도어의 상황과 같은 특정 애플리케이션 분야들의 상황에서 설명될 것이지만, 실시예들은 이러한 애플리케이션 분야에 제한되지 않는다. 다양한 실시예들의 특징들은, 구체적으로 달리 언급되지 않으면 서로 결합될 수 있다.
도면들에서, 유사한 참조 부호들은 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 1은, 일 실시예에 따른 도어(1)의 개략도이다. 도어(1)는 차량 도어로서 구성될 수 있다. 도어(1)는 자동차 차량 도어로서 구성될 수 있다. 도어(1)는 카(car) 도어로서 구성될 수 있다.
도어(1)는 도어 락(2)을 포함한다. 도어 락(2)은 래치 기구를 갖는다. 래치 기구는 하나의 변위가능한 컴포넌트(3) 또는 몇몇 변위가능한 컴포넌트들(3)을 포함한다. 변위가능한 컴포넌트(3)는, 결합 볼트(mating bolt)와 맞물리도록 구성되는 도어 락(2)의 래치일 수 있거나, 또는 래치와 결합(mating)되어 맞물리도록 구성되는 볼트일 수 있다. 변위가능한 컴포넌트(3)는, 도어 락의 래치 또는 잠금 볼트에 커플링되는 레버 또는 다른 변위가능한 컴포넌트와 같은 링크장치(linkage)일 수 있다.
도어(1)는 래치 액추에이터(10)를 포함한다. 래치 액추에이터(10)는 도어(1)의 캐비티(4)에 수용될 수 있다. 래치 액추에이터(10)는 스핀들(11)을 포함한다. 도 2 내지 도 12를 참조하여 더 상세히 설명될 바와 같이, 래치 액추에이터(10)는, 스핀들(11)이, 축을 중심으로 한 회전(5) 및 축을 따른 변위(displacement)(6)를 결합한 움직임을 수행하도록 구성된다. 축은 스핀들(11)의 종방향 축일 수 있다. 축은, 래치 액추에이터(10)의 하우징의 적어도 하나의 부싱(bushing)에 의해 정의(defined)될 수 있다.
스핀들(11)이, 축을 중심으로 한 회전(5) 및 축을 따른 변위(displacement)(6)를 결합한 움직임을 수행하도록 허용함으로써, 래치 액추에이터(10)는 가벼운 중량 및 컴팩트한 구성을 갖도록 형성될 수 있다.
도 2는, 커버가 제거된 실시예에 따른 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 3은, 스핀들(11)이 스핀들(11)의 회전에 의해 자신의 축을 따라 변위될 때 도 2의 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 4는 커버가 제거된 도 2의 래치 액추에이터(10)의 분해도이다.
래치 액추에이터(10)는 일반적으로, 모터(12), 감속 기어링, 스핀들(11), 및 운동 변환 기구를 포함하고, 운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 축을 중심으로 회전하는 경우 스핀들(11)이 축을 따라 변위되게 한다.
모터(12)는 커넥터(13)를 갖는 전기 모터일 수 있다. 커넥터(13)는, 래치 액추에이터(10)가 예를 들어, 다른 차량들에서의 이용을 위해 구성되도록 허용하기 위해 모터(12)에 탈착가능하게 부착될 수 있다.
모터(12)는 출력 샤프트(14)를 갖는다. 출력 샤프트(14)는 래치 액추에이터(10)의 하우징(19)에서 회전가능하게 지지될 수 있다.
감속 기어링은 모터(12)의 출력 샤프트(14)와 스핀들(11) 사이에서 연결될 수 있다. 감속 기어링은 하나의 또는 몇몇 감속 스테이지들을 포함할 수 있다. 감속 기어링은 웜 감속 기어링을 포함할 수 있다. 감속 기어링은 2-스테이지 웜 감속 기어링일 수 있다.
웜(15)은 모터(14)의 출력 샤프트 상에 제공될 수 있다. 웜(15)은 성형된 플라스틱 컴포넌트일 수 있다. 웜(15)은 웜 휠(16)과 맞물릴 수 있다.
추가적인 웜(17)이, 웜 휠(16)에 회전가능하게 고정되도록 제공될 수 있다. 웜 휠(16) 및 추가적인 웜(17)은 동일한 회전축을 가질 수 있다. 웜 휠(16) 및 추가적인 웜(17)은, 이들이 동일한 회전축을 중심으로 회전가능하도록 하우징(19)에서 지지될 수 있다.
추가적인 웜(17) 및 웜 휠(16)은 일체형으로 형성될 수 있다. 추가적인 웜(17) 및 웜 휠(16)은 일체형 성형된 플라스틱 컴포넌트로서 형성될 수 있다.
추가적인 웜(17)은 스핀들(11) 상에 형성되는 스레디드(threaded) 부분(18)과 맞물릴 수 있다. 스레디드 부분(18)은 추가적인 웜(17)과 맞물리는 추가적인 웜 휠일 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 스레디드 부분(18)은, 추가적인 웜(17)의 직경보다 큰 길이만큼 스핀들(11)을 따라 연장될 수 있다. 스레디드 부분(18)은, 축을 따라 스핀들(11)의 이동을 정의(define)하는 길이만큼 스핀들(11)을 따라 연장될 수 있다. 스레디드 부분(18)은, 스핀들(11)의 축을 따라 측정되는 길이를 가질 수 있고, 이는, 예를 들어, 20 mm와 동일하거나 20 mm보다 크다.
스레디드 부분(18)은 스핀들(11)과 일체형으로 형성될 수 있다. 스레디드 부분(18) 및 스핀들(11)은 플라스틱으로 형성될 수 있다. 스레디드 부분(18) 및 스핀들(11)은 일체형으로 성형된 플라스틱 컴포넌트일 수 있다.
스핀들(11)은 축을 중심으로 회전가능하도록 하우징(19)에서 지지될 수 있다. 스핀들(11)은 축을 중심으로 회전가능하고 축을 따라 변위가능하도록 하우징(19)에서 지지될 수 있다. 스핀들(11) 및 모터(12)는, 스핀들(11)의 축이 모터(12)의 출력 샤프트의 축에 평행한 방식으로, 하우징(19) 상에서 지지될 수 있다.
래치 액추에이터(10)는, 스핀들(11)이 자신의 회전 축을 중심으로 회전하는 경우 스핀들(11)이 자신의 회전 축을 따라 변위되게 하는 운동 변환 기구를 갖는다. 운동 변환 기구는, 감속 기어링의 출력(17)의 회전 이동을, 회전축을 중심으로 한 회전 이동(5) 및 회전축을 따른 변위(6)의 결합으로 변환하도록 동작가능하다.
운동 변환 기구는, 회전축을 따라 일정 피치(pitch)를 갖는 적어도 하나의 오목부 또는 돌출부를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 오목부 또는 돌출부는 일정 피치를 가지고 회전 축을 중심으로 나선형으로(hellically) 연장될 수 있다. 일정 피치를 갖는 적어도 하나의 오목부 또는 돌출부는 하우징(19) 내에 형성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 피치를 갖는 오목부 또는 돌출부는 스핀들(11) 상에 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4의 액추에이터(10)에서, 운동 변환 기구는, 도 4에서 가장 잘 확인되는 바와 같이, 하우징(19)에 형성된 맞물림 특징부(engagement feature)(22)를 포함한다. 맞물림 특징부(22)는, 하우징(19)에 의해 정의되는 스핀들(11)의 회전 축을 중심으로 나선형으로 연장되는 오목부이다. 맞물림 특징부(22)의 피치는 스핀들(11) 상에 형성된 스레디드 부분(18)의 다른 피치와는 상이할 수 있다.
운동 변환 기구는, 맞물림 특징부(22)에 수용되는 돌출부(21)를 포함할 수 있다. 돌출부(21)는, 맞물림 특징부(22)의 오목부에 미끄럼가능하게(slidably) 수용될 수 있다. 스핀들(11)은 돌출부(21)를 포함할 수 있다. 즉, 돌출부(21)는 스핀들(11)과 일체형으로 형성될 수 있다. 다른 구현에서, 돌출부(21)는 스핀들(11)에 견고하게 부착될 수 있다. 돌출부(21)는 핀일 수 있다. 돌출부(21)는 맞물림 특징부(22)에 수용되는 원통형 형상을 가질 수 있다.
운동 변환 기구는 또한, 축을 따른 스핀들(11)의 변위에 대한 단부 정지부(end stop)를 정의할 수 있다. 돌출부(21)와 맞물림 특징부(22)의 단부들 사이의 인접(abutment)은 스핀들(11)의 이동 경로의 끝을 각각 정의할 수 있다.
래치 액추에이터(10)의 동작 시에, 모터(12)에 에너지가 공급된다. 감속 기어링은 스핀들(11)을 회전하게 한다. 스핀들(11)의 회전 속도는 모터(12)의 출력 샤프트(14)의 회전 속도보다 느리다.
운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향으로 회전 운동(5)을 수행하는 경우 스핀들이 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)으로 변위되게 한다. 모터(12)의 회전 방향이 반전되는 경우, 운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향으로 회전 운동을 수행할 때, 스핀들을 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)과 반대인 제 2 방향으로 변위되게 한다.
스핀들(11)은 자신의 회전 축을 따라 변위되지만, 스레디드 부분(18)은 감속 기어링의 추가적인 웜과 여전히 맞물려 있게 된다. 스레디드 부분(18)은, 추가적인 웜(17)의 직경보다 큰, 스핀들(11)을 따르는 길이를 가질 수 있다. 스레디드 부분(18)은, 스핀들(11)이 래치 액추에이터(10)에 의해 변위가능한 최대 거리보다 큰, 스핀들(11)을 따르는 길이를 가질 수 있다.
래치 액추에이터(10)는 커버(미도시)를 포함할 수 있다. 커버와 하우징(19) 사이에 밀봉부(seal)가 제공될 수 있다. 밀봉부는 고무 밀봉일 수 있다. 래치 액추에이터(10)는 하우징(19) 및 커버에 의해 정의되는 쉘(shell) 내에 수용되는 모터 및 감속 기어링으로 양호한 침투 방지(ingress protection)를 제공하도록 구성될 수 있다.
래치 액추에이터(10)의 다양한 변형들이 다른 실시예들에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 맞물림 특징부는 하우징(19)내에 나선형 오목부(22) 형태로 형성될 수 있고, 돌출부(21)는 스핀들(11) 상에 형성될 수 있는 한편, 다른 실시예들에서는 대안적인 구성들이 이용될 수 있다. 스핀들(11)은, 일정 피치로 스핀들(11)의 외주면에 나선형으로 연장되는 오목부를 가질 수 있다. 돌출부는, 스핀들(11)의 오목부를 따라 미끄러져, 스핀들(11)이 자신의 축을 따라 변위되도록, 하우징(19) 상에 형성될 수 있다.
도 5는, 커버가 제거된 다른 실시예에 따른 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 6은, 스핀들(11)이 스핀들(11)의 회전에 의해 자신의 축을 따라 변위될 때, 도 5의 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 7은 커버가 제거된 도 5의 래치 액추에이터(10)의 분해도이다.
래치 액추에이터(10)는 일반적으로 모터(12) 및 감속 기어링을 포함한다. 모터(12) 및 감속 기어링은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
래치 액추에이터(10)는, 스레디드 부분(18)을 갖는 스핀들(11)을 포함한다. 스레디드 부분(18)은, 웜 감소 기어링의 추가적인 웜(17)과 맞물릴 수 있다. 스레디드 부분(18)은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이 구성될 수 있다.
래치 액추에이터(10)는 운동 변환 기구를 포함한다. 운동 변환 기구는 하우징(19)의 부싱(20)을 포함한다. 부싱(20)은 스핀들(11)을 회전가능하게 지지한다. 부싱(20)은, 일정 피치로 스핀들(11)의 회전 축을 중심으로 연장되는 기울어진 면(slanted face)들을 갖는 내부 돌출부들(32, 34)을 포함한다.
스핀들(11)은, 스핀들의 외측 표면 상에 수나사(external thread)(31)를 갖는다. 수나사(31)는, 예를 들어, 스핀들(11)이 성형될 때 형성될 수 있다. 수나사(31)는, 스레디드 부분(18)에 추가로 제공될 수 있다. 수나사(31) 및 스레디드 부분(18)은 서로 이격될 수 있다.
수나사(31)는, 내부 돌출부들(32, 34)의 기울어진 면들의 피치와 동일한 피치를 갖는다. 나사(31)는, 스핀들의 축의 외주면에 나선형으로 연장될 수 있는 오목부(33)를 포함한다. 내부 돌출부들(32, 34)은, 내부 돌출부들(32, 34)의 기울어진 면들이 나사(31)와 맞물리는(engage) 방식으로 오목부에 수용될 수 있다.
스핀들의 수나사(31)와 부싱(20)의 피치는, 스핀들(11)의 스레디드 부분(18)의 피치와는 상이할 수 있다.
래치 액추에이터(10)는 하우징(19)에 부착되도록 구성되는 커버(도 5 내지 도 7에는 미도시)를 포함할 수 있다. 커버는 또한, 커버가 하우징(19)에 부착되는 경우 하우징(19)의 부싱(20)과 결합되는 스핀들에 대한 부싱을 가질 수 있어서, 스핀들(11)의 나사(31)는 하우징(19)의 부싱(20) 및 커버의 부싱에 의해 정의되는 암나사(internal thread)와 나사결합 방식으로(threadingly) 맞물릴 수 있다.
스핀들의 축을 따라 동일한 피치를 가지는 부싱(20) 및 스핀들(11)의 수나사(31)에 의해 형성되는 운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향으로 회전 운동(5)을 수행하는 경우 스핀들이 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)으로 변위되게 한다. 모터(12)의 회전 방향이 반전되는 경우, 운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향으로 회전 운동을 수행할 때, 스핀들이 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)과 반대인 제 2 방향으로 변위되게 한다.
스핀들(11)은 자신의 회전축을 따라 변위되지만, 스레디드 부분(18)은 감속 기어링의 추가적인 웜과 여전히 맞물려 있게 된다. 스레디드 부분(18)은, 추가적인 웜(17)의 직경보다 큰, 스핀들(11)을 따르는 길이를 가질 수 있다. 스레디드 부분(18)은, 스핀들(11)이 래치 액추에이터(10)에 의해 변위가능한 최대 거리보다 큰, 스핀들(11)을 따르는 길이를 가질 수 있다.
도 8은, 커버가 제거된 다른 실시예에 따른 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 9는, 스핀들(11)이 스핀들(11)의 회전에 의해 자신의 축을 따라 변위될 때 도 8의 래치 액추에이터(10)를 도시한다. 도 10은 커버가 제거된 도 8의 래치 액추에이터(10)의 분해도이다.
래치 액추에이터(10)는 일반적으로 모터(12) 및 감속 기어링을 포함한다. 모터(12) 및 감속 기어링은 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 구성될 수 있다.
래치 액추에이터(10)는 운동 변환 기구를 포함한다. 운동 변환 기구는 하우징(19)의 부싱(20)을 포함한다. 부싱(20)은 스핀들(11)을 회전가능하게 지지한다. 부싱(20)은 내부 돌출부들(43, 44)에 의해 한정되는(delimited) 적어도 하나의 오목부(42)를 포함한다. 내부 돌출부들(43, 44)은, 일정 피치로 스핀들(11)의 회전 축을 중심으로 연장되는 기울어진 면들을 갖는다.
스핀들(11)은 스레디드 부분(41)을 갖는다. 스레디드 부분(41)은, 웜 감소 기어링의 추가적인 웜(17)과 맞물릴 수 있다. 스레디드 부분(41)은 복수의 톱니를 포함할 수 있다. 복수의 톱니(45)는, 복수의 톱니가 스핀들(11)의 표면 상에서 나선 형상(spiral shape)을 형성하도록 배열될 수 있다. 복수의 톱니(45)의 베이스는, 스핀들(11) 주위에 감긴 나선형(helix)을 형성한다. 복수의 톱니(45)의 베이스 라인에 의해 정의되는 나선형은, 내부 돌출부들(43, 44)의 기울어진 면들의 피치와 동일한 피치를 가질 수 있다.
스레디드 부분(41)은, 감속 기어링의 추가적인 웜(17)의 톱니 및 감속 기어링의 내부 돌출부들(43, 44) 둘 모두와 맞물릴 수 있다. 톱니의 측면들은 내부 돌출부들(43, 44) 상에서 인접하여, 스핀들(11)이 회전할 때 스핀들(11)은 스핀들(11)의 축을 따라 축방향으로 변위될 수 있다.
래치 액추에이터(10)는 하우징(19)에 부착되도록 구성되는 커버(도 8 내지 도 10에는 미도시)를 포함할 수 있다. 고무 밀봉부는, 커버 및 하우징(19)의 조립체를 밀봉하기 위해 이용될 수 있다.
운동 변환 기구는, 하우징(19) 내에 제공되는 스핀들(11)의 부싱(20) 및 스레디드 부분(41)에 의해 형성된다. 스레디드 부분(41)의 톱니는, 스핀들(11)의 표면으로부터 연장되고, 일정 피치로 스핀들의 표면 주위에서 연장되는 구조화된 돌출부를 형성한다. 내부 돌출부들(43, 44)은 스핀들의 축을 따라 동일한 피치를 갖고, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향으로 회전 운동(5)을 수행하는 경우 스핀들(11)이 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)으로 변위되게 한다. 모터(12)의 회전 방향이 반전되는 경우, 운동 변환 기구는, 스핀들(11)이 제 1 회전 방향과 반대인 제 2 회전 방향으로 회전 운동을 수행할 때, 스핀들이 자신의 회전축을 따라 제 1 방향(6)과 반대인 제 2 방향으로 변위되게 한다.
스핀들(11)은 자신의 회전 축을 따라 변위되지만, 스레디드 부분(41)은 감속 기어링의 추가적인 웜(17)과 여전히 맞물려 있게 된다. 스레디드 부분(41)은, 추가적인 웜(17)의 직경보다 큰, 스핀들(11)의 길이를 따라 연장될 수 있다. 스레디드 부분(18)은, 스핀들(11)이 래치 액추에이터(10)에 의해 변위가능한 최대 거리보다 큰, 스핀들(11)의 길이를 따라 연장될 수 있다.
실시예들 중 임의의 실시예에서, 스핀들(11)의 단부는 래치 기구의 수용부(receptacle)에 수용될 수 있다. 수용부는, 도 11을 참조하여 더 상세히 설명될 바와 같이, 스핀들을 회전가능하게 수용한다.
도 11은, 일 실시예에 따른 래치 액추에이터(10) 및 래치 기구(60)를 포함하는 실시예에 따른 시스템의 개략도이다. 래치 기구(60)는 래치(61)를 포함하고 링크장치(62)를 포함할 수 있다. 링크장치(62)는 하나의 또는 여러 개의 변위가능한 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 변위가능한 컴포넌트들은, 잠금 액추에이터(lock actuator)의 동작 시에, 스핀들(11)에 의해 래치 액추에이터(10)의 하우징(19)에 대해 상대적으로 변위된다.
래치 기구(60)는 스핀들(11)의 단부를 수용하는 수용부를 포함한다. 수용부는, 스핀들(11)과 래치 기구(60) 사이의 접촉 포인트에 제공될 수 있다. 수용부는 캡(63)에 의해 정의될 수 있다. 캡(63)은 회전식으로 고정될 수 있다. 캡(63)은 스핀들(11)의 단부를 지지하기 위한 내부 부싱 또는 베어링을 포함할 수 있다. 캡(63)은 래치 기구(60)와 일체형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 캡(63)은 링크장치(62)의 컴포넌트 또는 래치(61) 자체와 일체형으로 형성될 수 있다.
실시예들 중 임의의 실시예에서, 스핀들(11)은, 스핀들(11)이 자신의 축 방향을 따라 이동할 수 있는 경로를 정의하기 위해 하나의 단부 정지부 또는 여러 개의 단부 정지부들을 가질 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스핀들(11)은 단부 정지부(71)를 가질 수 있다. 단부 정지부(71)는, 하우징(19)의 대응 인접 표면(72)에 접촉하도록 구성될 수 있다. 단부 정지부(71)와 대응 인접 표면(72) 사이의 접촉은, 스핀들(11)의 축 방향을 따른 스핀들(11)의 이동 경로의 끝을 정의한다. 스핀들(11)의 축방향을 따른 스핀들(11)의 이동 경로의 반대쪽 끝을 정의하기 위해, 추가적인 단부 정지부 및 연관된 인접 표면이 스핀들 또는 하우징 상에 각각 제공될 수 있다.
실시예들에 따른 래치 액추에이터들은 광범위한 디바이스들 중 임의의 디바이스에서 이용될 수 있다. 차량들은 하나의 예시적인 애플리케이션 분야이며, 실시예들은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 실시예에 따른 래치 액추에이터들은 또한, 주택 또는 사무실 건물들에 대한 진입 시스템들과 같이, 건물들에 설치될 수 있다.
도 12는, 일 실시예에 따른 차량(80)의 개략도이다. 차량(80)은 일 실시예에 다른 도어(1)를 포함한다. 도어(1)는, 도어 락의 래치 기구(60) 및 도어 락을 작동시키기 위한 래치 액추에이터(10)를 포함한다. 실시예들에 따라 하나 또는 여러 개의 추가적인 래치 액추에이터들이 차량(80)에 설치될 수 있다. 차량은, 시트(81) 또는 등받이(82) 중 적어도 하나를 일 위치에 잠금하기 위해 래치 기구(60)를 포함할 수 있다. 래치 액추에이터(10)는 시트(81) 또는 등받이(82)를 선택적으로 잠금해제하기 위해 래치 기구(60)에 커플링될 수 있다.
실시예들은 도면들을 참조하여 설명되었지만, 다양한 다른 실시예들에서 변형들 및 변화들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도면들을 참조하여, 2-스테이지 웜 감소 기어링으로 구성되는 감속 기어링이 설명되었지만, 감속 기어링은 광범위한 상이한 구성들 중 임의의 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 오직 하나의 감속 스테이지만을 갖는 감속 기어링이 이용될 수 있다. 3개 또는 3개보다 많은 감속 스테이지들을 갖는 감속 기어링이 이용될 수 있다. 감소 기어링은 하나 이상의 웜 기어링들을 포함할 필요는 없지만, 웜 기어링들에 추가로 또는 그에 대한 대안으로 다른 감속 스테이지들을 이용할 수 있다.
모터의 출력 샤프트의 축과 평행한 축을 중심으로 스핀들이 회전가능한 실시예들이 설명되었지만, 스핀들의 회전축은 또한, 모터의 출력 샤프트의 축에 대해 기울어지도록 배열될 수 있다.
래치 액추에이터는 차량 도어의 캐비티에 수용될 수 있지만, 래치 액추에이터는 또한 다른 위치들에 설치될 수 있다. 예를 들어, 래치 액추에이터는 차량 본체의 필러(pillar)에 설치될 수 있다.
실시예들의 래치 액추에이터 및 방법들을 이용하여 다양한 기술적 효과들이 달성될 수 있음을 인식할 것이다. 래치 액추에이터는 컴팩트한 구성 및 가벼운 중량을 갖고, 이는, 래치 액추에이터가 컴팩트한 설치 공간에 통합되도록 허용한다.
예시적인 실시예들은 차량용 래치 액추에이터들의 상황에서 설명되었지만, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정 애플리케이션 분야에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시예들은, 광범위한 래치 기구들에 대한 파워 래치 액추에이터를 제공하도록 유리하게 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 래치 액추에이터(latch actuator)로서,
    모터(12),
    모터(12)의 출력 샤프트에 커플링되는 감속 기어링(15-17),
    상기 감속 기어링(15-17)과 맞물리는 스레디드(threaded) 부분(18; 41)을 갖되, 축을 중심으로 회전가능하게 지지되고, 상기 스레디드 부분(18; 41)이 상대적으로 회전가능하게 고정되는 스핀들(spindle)(11), 및
    상기 스핀들(11)이 회전할 때 상기 축을 따라 상기 스핀들(11)이 변위되도록 구성되는 운동 변환 기구(21, 22; 20, 31; 20, 41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운동 변환 기구(21, 22; 20, 31; 20, 41)는 상기 스핀들(11)과 맞물리는 맞물림 특징부(22; 20)를 포함하고, 상기 맞물림 특징부(22; 20)는 상기 축을 따라 일정 피치(pitch)를 갖는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 맞물림 특징부(22; 20)는 상기 모터(12)에 대해 고정되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 래치 액추에이터(10)는 상기 모터(12) 및 상기 감속 기어링(15-17)이 수용되는 하우징(19)을 포함하고,
    상기 맞물림 특징부(22; 20)는 상기 하우징(19) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맞물림 특징부(22; 20)는, 상기 스핀들(11)의 돌출부(21; 31; 41)와 맞물리는 오목부(22; 42)를 포함하고,
    상기 오목부는 상기 일정 피치를 갖는 벽(32, 34; 43, 44)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스핀들(11)의 돌출부는 상기 스핀들(11)의 표면으로부터 돌출되는 핀(pin)(21)인 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출부(31; 41)의 적어도 일부는, 상기 오목부(42)를 한정하는 상기 벽(32, 34; 43, 44)의 피치와 동일한 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감속 기어링(15-17)과 맞물리는 상기 스레디드 부분(41)은 상기 오목부(42)와 맞물리는 상기 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스레디드 부분(41)은 복수의 톱니(45)를 포함하고, 상기 복수의 톱니(45)의 베이스(base)는 상기 스핀들(11)을 중심으로 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 맞물림 특징부는 상기 스핀들(11)의 부싱(bushing)(20) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스핀들(11)의 단부는 래치 기구(60)의 캡(cap)(63)에 회전가능하게 수용되는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감속 기어링(15-17)은 적어도 하나의 웜(worm) 감소 기어링(15-16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스핀들(11)은, 상기 축을 따라 상기 스핀들(11)의 변위를 제한하는 단부 정지부(end stop)(71)를 포함하는 것을 특징으로 하는 래치 액추에이터.
  14. 시스템으로서,
    래치(3; 61)를 포함하는 래치 기구(60), 및
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 래치 액추에이터(10)를 포함하고,
    상기 래치 액추에이터(10)는 상기 래치(3; 61)를 작동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 래치를 작동시키는 방법으로서,
    래치 액추에이터의 스핀들(11)을 회전 구동하기 위해 상기 래치 액추에이터(10)의 모터(12)에 에너지를 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 스핀들(11)은 상기 래치(3; 61)에 커플링되고,
    상기 스핀들(11)이 회전되는 경우, 운동 변환 기구(21, 22; 20, 31; 20, 41)가 상기 스핀들(11)의 회전축을 따라 상기 스핀들(11)을 변위시키는 것을 특징으로 하는 래치를 작동시키는 방법.
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