KR20170105143A

KR20170105143A - 스위블 액츄에이터

Info

Publication number: KR20170105143A
Application number: KR1020160027508A
Authority: KR
Inventors: 김동현; 장현구
Original assignee: 우리산업 주식회사
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2017-09-19

Abstract

본 발명은 스위블 액츄에이터에 관한 것으로, 모터수용부, 가이드레일부 및 스크류수용부를 형성한 하우징 본체; 상기 모터수용부에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터에 길이방향의 일단이 결합되고 타단이 상기 스크류수용부에 회전가능하게 지지되는 이송스크류; 상기 이송스크류에 결합되며 축방향으로 직선운동하는 램프가동부; 및 상기 하우징 본체의 바닥면에 설치되며 차량의 조향각 정보를 수집 및 산출하여 상기 구동모터의 출력을 제어하는 PCB기판; 상기 PCB기판을 하우징 본체에 고정시키기 위한 기판용 플레이트를 포함하되, 상기 구동모터의 출력부 내에 배치되는 회전자에 대하여 상기 이송스크류가 직접 결합되는 체결구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 한층 원활하고 안정적인 회전력을 전달할 수 있을 뿐만 아니라 출력기어 사용시 발생하는 작동소음 및 진동을 배제시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

스위블 액츄에이터{Swivel Actuator Assembly}

본 발명은 스위블 액츄에이터에 관한 것으로, 차량 헤드램프를 이동시키는 액츄에이터의 조립구성 및 결합구조를 개선하여 작동소음 및 진동발생을 최소화함과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 스위블 액츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 장착되는 헤드램프는 조사각도가 일정하게 고정되어 있어서 차량 상태와는 무관하게 차량의 전방만을 비추게 된다.

따라서, 곡선 도로를 주행하게 되는 경우 도로 반대편에서 오는 차량(이하, "대향차"라 한다)의 운전자 시야가 교란될 뿐만 아니라, 진행하고자 하는 곡선도로에 대한 운전자 자신의 시야가 제대로 확보되지 않아 안전을 위협받는 상황이 종종 발생된다.

이에 대한 대책으로, 최근에는 야간주행시 운전자의 시인성을 충분히 확보할 수 있도록 운전자가 스티어링휠을 회전시키는 각도에 따라 헤드램프를 좌우방향으로 회전 이동 가능하게 하는 스위블 액츄에이터가 개발되고 있다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 스위블 액츄에이터에 대하여 설명한다.

도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 스위블 액츄에이터는, 일정 길이로 연장되는 가이드레일부를 형성한 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 일측에 수용되는 모터(20)와, 상기 모터(20)에 연결되어 회전하는 이송스크류(30)와, 상기 이송스크류(30)에 결합되며 헤드램프가 좌우방향으로 회전할 수 있도록 직선운동하는 램프체결부(40)와, 상기 하우징(10)의 바닥면에 설치되는 PCB기판(50) 및 기판용 플레이트(60)로 구성된다.

따라서, 곡선도로 주행시 상기 조향각도에 따른 전기적 신호가 ECU(미도시)에 입력되면, 상기 ECU는 액츄에이터 조립체를 구동시켜 상기 헤드램프를 좌측 또는 우측으로 회전시킴으로써 운전자의 시인성을 안전하게 확보할 수 있다.

그러나, 종래기술에 따른 스위블 액츄에이터의 경우, 모터(20)와 이송스크류(30)에는 동력전달을 목적으로 하는 복수개 이상의 출력기어(20a,30a)를 추가적으로 구성해야할 뿐만 아니라, 상기 이송스크류(30)는 모터(20)의 출력축(21)으로부터 일측에 편심배치됨에 따라 동축 설계의 어려움이 있었으며, 아울러 동축 간의 틀어짐이 발생할 경우 소음 및 이송정밀도 등의 성능 저하현상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 도 1(b)에 도시한 바와 같이 상기 램프체결부(40)는 가이드돌기(41)의 상면과 하면이 각각 상기 하우징(10)에 밀착 접촉하는 상태로 이동하는 결합구조이기 때문에 그에 따른 마찰저항이 크게 발생하여 이송저항의 문제점이 발생한다.

한국공개특허공보 제2010-0037363호(2010.04.09)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발명의 목적은 차량 헤드램프를 이동시키는 액츄에이터의 조립구성 및 결합구조를 개선하여 작동소음 및 진동발생을 최소화함과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 스위블 액츄에이터를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 액츄에이터는, 모터수용부, 가이드레일부 및 스크류수용부를 형성한 하우징 본체; 상기 모터수용부에 설치되는 구동모터; 상기 구동모터에 길이방향의 일단이 결합되고 타단이 상기 스크류수용부에 회전가능하게 지지되는 이송스크류; 상기 이송스크류에 결합되며 축방향으로 직선운동하는 램프가동부; 및 상기 하우징 본체의 바닥면에 설치되며 차량의 조향각 정보를 수집 및 산출하여 상기 구동모터의 출력을 제어하는 PCB기판; 상기 PCB기판을 하우징 본체에 고정시키기 위한 기판용 플레이트를 포함하되, 상기 구동모터의 출력부 내에 배치되는 회전자에 대하여 상기 이송스크류가 직접 결합되는 체결구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 회전자에는 일측으로부터 내측으로 일정 깊이 함몰된 형합홈이 형성되며, 상기 이송스크류의 길이방향 일측에는 상기 형합홈에 대응하여 결합되는 형합구가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 형합홈은 십자홈, 디컷홈, 키홈 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 이송스크류와 회전자는 인서트사출에 의해 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드레일부의 길이방향 양측 내면에는 상호 마주보는 방향으로 돌출되는 가이드돌기가 형성되며, 상기 램프가동부의 양측면에는 상기 가이드돌기에 대해 수평방향 및 수직방향으로 체결이 가능한 결합돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 가이드돌기와 결합돌기를 측방향에 바라볼 때, 상기 가이드돌기와 결합돌기의 접촉부분에서 상기 가이드돌기에는 상부로부터 하부를 향해 경사진 하향곡률부가 형성되며, 상기 결합돌기에는 상기 하향곡률부와 대면하는 상향곡률부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드돌기는 상호 마주보는 부분에서 상하방향의 높이 차이를 가지도록 이격 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스크류수용부에는 상기 이송스크류를 회전 지지하는 베어링 장착시, 상기 베어링의 내륜이 상기 스크류수용부의 후면에 밀착 상태로 접촉하는 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위한 베어링 도피홈이 추가로 형성된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 구동모터의 출력부 내에 배치되는 회전자와 이송스크류가 상호 직접 결합되는 체결구조로 이루어짐에 따라 한층 원활하고 안정적인 회전력을 전달할 수 있을 뿐만 아니라 출력기어 사용시 발생하는 작동소음 및 진동을 배제시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 램프가동부의 양측면에는 상기 가이드돌기에 대해 수평방향 및 수직방향으로 체결이 가능한 결합돌기를 구성함으로써, 상기 가이드레일부에 한층 신속하게 결합시킬 수 있도록 하는 작업의 편의성을 제공하는 효과가 있다.

또한, 상기 스크류수용부에는 베어링의 내륜이 상기 스크류수용부의 후면에 밀착 상태로 접촉하는 간섭이 발생하는 것을 방지하는 베어링 도피홈을 형성함으로써, 상기 베어링의 작동성능은 물론 제품의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 스위블 액츄에이터의 구성 및 결합구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스위블 액츄에이터를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 구동모터와 이송스크류 간의 결합구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 구동모터와 이송스크류 간의 결합구조에 대한 형상을 나타낸 단면이다.
도 5는 도 2의 구동모터와 이송스크류의 결합구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 2의 스크류수용부 내에 베어링 도피홈이 형성된 부분 확대도이다.
도 7은 도 2의 하우징과 램프가동부 간의 결합구조를 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위블 액츄에이터는 모터수용부(110), 가이드레일부(120) 및 스크류수용부(130)를 형성한 하우징 본체(100)와, 상기 모터수용부(110)에 설치되는 구동모터(200)와, 상기 구동모터(200)에 길이방향의 일단이 결합되고 타단이 상기 스크류수용부(130)에 회전가능하게 지지되는 이송스크류(300)와, 상기 이송스크류(300)에 결합되며 축방향으로 직선운동하는 램프가동부(400)와, 상기 하우징 본체(100)의 바닥면에 설치되며 차량의 조향각 정보를 수집 및 산출하여 상기 구동모터(200)의 출력을 제어하는 PCB기판(500)과, 상기 PCB기판(500)을 하우징 본체(100)에 고정시키기 위한 기판용 플레이트(600)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 하우징 본체(100)는 일정 길이로 연장되는 베이스 구조물로서, 그 길이방향의 일측에는 모터수용부(110)가 형성되며, 타측에는 스크류스용부(130)가 형성되고, 상기 모터수용부(110)와 스크류수용부(130) 사이에는 가이드레일부(120)가 형성된다.

본 발명에 따른 상기 하우징 본체(100)는 후술할 PCB기판(500)과 접촉하는 바닥면의 넓이가 최소화될 수 있도록 상기 가이드레일부(120)는 모터수용부(110)로부터 스크류수용부(130)로 갈수록 양측면 폭이 점차 줄어드는 구조로 형성하는 것이 바람직하다.

이는 상기 모터수용부(110)에 결합되는 구동모터(200)의 작동에 따른 복사열이 상기 하우징 본체(100)를 통해 상기 PCB기판(500)으로 전달되는 것을 최소화함으로써 열손상에 의해 상기 PCB기판(500)이 쉽게 변형되거나 오작동하는 것을 줄일 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 가이드레일부(120)의 길이방향 양측 내면에는 상호 마주보는 방향으로 돌출되는 가이드돌기(121)가 형성된다.

상기 가이드돌기(121)는 후술할 램프가동부(400)의 이동방향을 안내하는 역할을 수행한다.

상기 구동모터(200)는 상기 모터수용부(110)에 설치되는 것으로, 상기 이송스크류(300)를 회전시키는 동력을 전달하는 역할을 수행한다.

이러한 상기 구동모터(200)는 정밀제어가 가능한 스텝모터(step motor)를 사용하는 것이 좋다.

상기 구동모터(200)는 전류가 통전되는 코일(미도시)과, 상기 코일에 의해 회전운동하는 회전자(220)로 구성된다.

본 발명에 따른 상기 구동모터(200)는 상기 이송스크류(300)와 직접 결합되는 체결구조로 이루어진다.

다시 말해, 종래와 같이 구동모터(200)와 이송스크류(300)에는 동력전달을 목적으로 하는 복수개 이상의 출력기어를 구성하지 않고 상기 구동모터(200)와 이송스크류(300)가 상호 직접 연결되는 구조이다.

따라서, 상기 이송스크류(300)는 구동모터(200)의 동축 회전중심에 위치함으로써, 한층 원활한 회전력을 전달할 수 있을 뿐만 아니라 출력기어에 의한 작동소음 및 진동을 배제시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

구체적으로, 상기 구동모터(200) 내에 설치되는 상기 회전자(220)는 일측으로부터 내측으로 일정 깊이 함몰된 형합홈(221)이 형성된다.

즉, 상기 형합홈(221)은 상기 이송스크류(300)가 체결되기 위해 마련된 결합공간이다.

그리고, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 형합홈(221)의 형상은 십자홈, 디컷홈, 키홈 중 어느 하나로 택일하여 제작하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하지 않으며 체결유지 상태가 용이한 구조라면 다양한 형상과 모양으로 형성할 수 있다.

한편, 상기 이송스크류(300)는 길이방향의 일단이 상기 구동모터(200)에 연결되고 타단이 상기 스크류수용부(130)에 회전가능하게 지지되는 것으로, 후술할 램프가동부(400)를 이동시키는 역할을 수행한다.

이를 위한, 상기 이송스크류(300)는 외주면에 나사부(301)가 형성되어 있으므로 일단이 상기 구동모터(200)의 출력축과 연결되어 동력을 공급받아 회전하면 상기 이송스크류(300)의 회전방향에 따른 상대회전력에 의해 상기 램프가동부(400)는 직선이동하게 된다.

이러한 상기 이송스크류(300)의 길이방향 일측에는 상기 형합홈(221)에 대응하여 결합되는 형합구(302)가 형성된다.

또한, 도 5는 본 발명의 구동모터(200)와 이송스크류(300)의 결합구조에 대한 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상기 이송스크류(300)에 대해 상기 회전자(220)는 인서트사출을 통해 일체형으로 제작이 이루어진다.

즉, 상기 구동모터(200)에 설치되는 회전자(220) 구성을 상기 이송스크류(300)에 일체로 형성하여 상호 간의 맞물림을 위한 형상을 형성하지 않고 상호 간의 결합력을 한층 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

아울러, 상기 이송스크류(300)의 타단에는 베어링(310)을 추가적으로 설치하여 상기 이송스크류(300)의 안정적인 수평유지와 함께 원활한 회전력을 유지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 스크류수용부(130)에는 상기 이송스크류(300)를 회전 지지하는 베어링(310) 장착시, 상기 베어링(310)의 내륜(311)이 회전하는 과정에서 상기 스크류수용부(130)의 후면에 밀착 상태로 접촉하는 간섭이 발생하지 않도록 베어링 도피홈(131)이 추가로 형성된다. 따라서, 상기 베어링(310)의 작동성능은 물론 제품의 수명을 크게 연장시킬 수 있다.

한편, 상기 램프가동부(400)는 상기 이송스크류(300)에 결합되며 축방향으로 직선운동하는 것으로, 상기 직선운동방향에 따라 헤드램프(미도시)가 좌우방향으로 회전할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

이러한 상기 램프가동부(400)에는 상기 이송스크류(300)가 관통하는 상태로 나사체결되는 나사체결공(410)이 형성되며, 상단에는 헤드램프와 연결되는 체결돌기(420)가 돌출형성되며 하부 양측면에는 상기 가이드레일부(120)와 결합되는 가이드부재(430)가 형성된다.

또한, 상기 램프가동부(400) 양측면 즉, 상기 가이드부재(430)에는 상기 가이드돌기에 대해 수평방향 및 수직방향으로 체결이 가능한 결합돌기(430a)이다.

즉, 상기 결합돌기(430a) 구조는 작업자의 편의에 따라 상기 램프가동부(400)를 상기 가이드레일부(120)에 신속하게 결합시킬 수 있도록 하는 편의성을 제공한다.

구체적으로, 상기 가이드돌기(121)와 결합돌기(430a)를 측방향에 바라볼 때, 상기 가이드돌기(121)와 결합돌기(430a)의 접촉부분에서 상기 가이드돌기(121)에는 상부로부터 하부를 향해 경사진 하향곡률부가 형성되며, 상기 결합돌기(430a)에는 상기 하향곡률부와 대면하는 상향곡률부를 형성한다.

이러한 상기 가이드돌기(121)와 결합돌기(430a)는 수직방향으로 체결시, 하향곡률부에 대하여 상향골률부가 자연스럽게 미끄러지듯이 접촉한 상태에서 수직방향으로 순간적인 압력을 부여하면 상기 결합돌기(430a)가 가이드돌기(121)를 통과하여 상호간의 체결상태를 유지한다.

특히, 곡률부를 이용한 가이드 체결구조는 접촉면이 작은 국부적인 접촉 상태를 유지하게 되므로 이송저항을 크게 낮출 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 상기 가이드돌기(121)는 상호 마주보는 부분에서 상하방향의 높이 차이를 가지도록 이격 설치하는 것이 바람직하다.

이는 상기 램프가동부(400)의 이동시 흔들림이 발생하지 않도록 폭방향의 지지면적을 한층 향상시킬 수 있기 때문이다.

그리고, 상기 가이드돌기(121)와 결합돌기(430a)가 체결된 상태에서 다시 해체하고자 할 경우, 수직방향으로 분리가 사실상 불가능하므로 반드시 수평방향으로 제거할 수 있도록 한다.

상기 PCB기판(500)은 상기 하우징 본체(100)의 바닥면에 설치되는 것으로, 차량의 조향각 정보를 수집 및 산출하여 상기 구동모터(200)의 출력을 제어하는 역할을 수행한다.

상기 기판용 플레이트(600)는 상기 PCB기판(500)의 하부에 설치되는 것으로, 상기 PCB기판(500)을 하우징 본체(100)에 견고히 고정시키는 역할을 수행한다.

이와 같이 본 구성에 따르면, 구동모터(200)의 출력부 내에 배치되는 회전자(220)와 이송스크류(300)가 상호 직접 결합되는 체결구조로 이루어짐에 따라 한층 원활하고 안정적인 회전력을 전달할 수 있을 뿐만 아니라 출력기어 사용시 발생하는 작동소음 및 진동을 배제시킴과 동시에 조립성 및 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 램프가동부(400)의 양측면에는 상기 가이드돌기(121)에 대해 수평방향 및 수직방향으로 체결이 가능한 결합돌기(430a)를 구성함으로써, 상기 가이드레일부(120)에 한층 신속하게 결합시킬 수 있도록 하는 작업의 편의성을 제공하는 효과가 있다.

또한, 상기 스크류수용부(130)에는 베어링(310)의 내륜(311)이 상기 스크류수용부(130)의 후면에 밀착 상태로 접촉하는 간섭이 발생하는 것을 방지하는 베어링 도피홈(131)을 형성함으로써, 상기 베어링(310)의 작동성능은 물론 제품의 수명을 크게 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

100 : 하우징 본체
110 : 모터수용부
120 : 가이드레일부
121 : 가이드돌기
130 : 스크류수용부
131 : 베어링 도피홈
200 : 구동모터
220 : 회전자
221 : 형합홈
300 : 이송스크류
302 : 형합구
310 : 베어링
400 : 램프가동부
430a : 결합돌기
500 : PCB기판
600 : 기판용 플레이트

Claims

모터수용부, 가이드레일부 및 스크류수용부를 형성한 하우징 본체;
상기 모터수용부에 설치되는 구동모터;
상기 구동모터에 길이방향의 일단이 결합되고 타단이 상기 스크류수용부에 회전가능하게 지지되는 이송스크류;
상기 이송스크류에 결합되며 축방향으로 직선운동하는 램프가동부; 및,
상기 하우징 본체의 바닥면에 설치되며 차량의 조향각 정보를 수집 및 산출하여 상기 구동모터의 출력을 제어하는 PCB기판;
상기 PCB기판을 하우징 본체에 고정시키기 위한 기판용 플레이트를 포함하되,
상기 구동모터의 출력부 내에 배치되는 회전자에 대하여 상기 이송스크류가 직접 결합되는 체결구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 회전자에는 일측으로부터 내측으로 일정 깊이 함몰된 형합홈이 형성되며, 상기 이송스크류의 길이방향 일측에는 상기 형합홈에 대응하여 결합되는 형합구가 형성된 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제2항에 있어서,
상기 형합홈은 십자홈, 디컷홈, 키홈 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제1항에 있어서,
상기 이송스크류와 회전자는 인서트사출에 의해 일체형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가이드레일부의 길이방향 양측 내면에는 상호 마주보는 방향으로 돌출되는 가이드돌기가 형성되며, 상기 램프가동부의 양측면에는 상기 가이드돌기에 대해 수평방향 및 수직방향으로 체결이 가능한 결합돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제5항에 있어서,
상기 가이드돌기와 결합돌기를 측방향에 바라볼 때, 상기 가이드돌기와 결합돌기의 접촉부분에서 상기 가이드돌기에는 상부로부터 하부를 향해 경사진 하향곡률부가 형성되며, 상기 결합돌기에는 상기 하향곡률부와 대면하는 상향곡률부가 형성되는 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제6항에 있어서,
상기 가이드돌기는 상호 마주보는 부분에서 상하방향의 높이 차이를 가지도록 이격 설치되는 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.
제7항에 있어서,
상기 스크류수용부에는 상기 이송스크류를 회전 지지하는 베어링 장착시, 상기 베어링의 내륜이 상기 스크류수용부의 후면에 밀착 상태로 접촉하는 간섭이 발생하는 것을 방지하기 위한 베어링 도피홈이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 스위블 액츄에이터.