KR20210080384A - 자동차용 액추에이터 - Google Patents

자동차용 액추에이터 Download PDF

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KR20210080384A
KR20210080384A KR1020217011638A KR20217011638A KR20210080384A KR 20210080384 A KR20210080384 A KR 20210080384A KR 1020217011638 A KR1020217011638 A KR 1020217011638A KR 20217011638 A KR20217011638 A KR 20217011638A KR 20210080384 A KR20210080384 A KR 20210080384A
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페터 그레프
라스츨로 만
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 주차 잠금 장치(18)를 작동시키고, 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프 및/또는 밸브(38)가 있는 적어도 하나의 유압 유닛(12)을 구성하여, 적어도 하나의 추가 차량 기능을 수행하기 위한 액추에이터(10)에 관한 것이다. 액추에이터(10)에는 상기 주차 잠금 장치(18)의 주차 잠금 메커니즘(16)을 기계적으로 작동시키기 위해 상기 유압 유닛(12)에 견고하게 연결되어 있는 작동 실린더(14)를 추가로 가진다.

Description

자동차용 액추에이터
본 발명은 주차 잠금 장치를 작동시키고 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프 및/또는 밸브가 있는 유압 유닛을 가지는 자동차에서 적어도 하나의 추가 차량 기능을 수행하기 위한 액추에이터에 관한 것이다.
액추에이터(actuator) 또는 액추에이터 장치(actuator device)는 기계적인 움직임과 같은 물리적인 양으로 전기 신호를 변환하는 장치이다.
이 경우, 이러한 변환은 전기 모터에 의해 구동되는 유압 유닛의 유압 펌프를 통해 이루어진다. 그러면 유압 유닛의 유압 연결부에서 해당 압력 또는 볼륨 흐름을 생성한다. 이러한 액추에이터는 EPA(전기 펌프 액추에이터)라고도 하며, 마찰 클러치, 변속기, 주차 잠금 장치와 같은 자동차 드라이브 트레인의 드라이브 트레인 구성 요소를 유압식으로 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 추가 차량 기능의 수행은 자동차의 추가 차량 구성 요소의 작동 또는 유압 펌프에 의해 펌프되는 유압 오일을 통해 적어도 하나의 자동차 구성 요소의 윤활/온도 제어일 수 있다.
독일 특허공보(DE 10 2015 211 305 B3)에는 이러한 액추에이터, 마찰 클러치 및 주차 잠금 시스템과의 주차 잠금/클러치 조합을 나타내고 있다. 마찰 클러치 및 주차 잠금 시스템은 유압 라인을 통해 액추에이터에 연결된다. 각 액추에이터에는 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프와 솔레노이드 밸브 세트를 가진다. 주차 잠금 시스템에는 주차 잠금 메커니즘을 작동하기 위한 작동 실린더를 가진다.
본 발명의 목적은 설치 공간을 절약할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 독립 청구항 1의 특징에 의한 발명에 따라 달성된다. 발명의 바람직한 실시예는 각각 개별적으로 또는 조합하여 발명의 형태를 나타낼 수 있는 종속 청구항들에 명시된다.
주차 잠금 작동 및 적어도 하나의 다른 차량 기능을 수행하기 위한 발명에 따른 액추에이터는 유압 유닛으로 구성되며, 이 유압 유닛은 전기 모터 및/또는 밸브에 의해 구동되는 유압 펌프를 차례로 가지며, 액추에이터는 주차 잠금 메커니즘을 기계적으로 작동하기 위한 유압 유닛에 단단히 연결되어 있는 작동 실린더도 가진다.
일부 자동차의 경우, 주차 잠금 장치 메커니즘의 영역에는 작동 실린더뿐만 아니라 이러한 액추에이터의 유닛들을 위한 충분한 공간이 있다. 이 경우, 작동 실린더를 자동차 구동렬의 위치에 장착된 액추에이터에 통합함으로써 설치 공간을 보다 효과적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 작동 실린더는 액추에이터의 하우징의 일부인 실린더 하우징을 가지고 있다.
특히 실린더 하우징은 유압 유닛의 하우징에 하나의 부품으로서 연결되어 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 작동 실린더는 피스톤과, 주차 잠금 장치의 작동을 위해 피스톤을 사용하여 이동할 수 있는 작동 요소를 차례로 가지고 있다. 이러한 작동 실린더가 원칙적으로 알려져 있지만, 유압 펌프 및/또는 밸브가 전기 모터로 구동되는 유압 유닛을 가지는 액추에이터의 일체형 부품으로는 알려져 있지 않다.
본 발명의 실시예에 있어서, 작동 요소는 헤드 단부에서 작동 실린더에서 돌출되는 태핏으로 설계되는 것이 바람직하다. 유압 유닛에 의해 압력이 인가되면, 피스톤은 작동 실린더의 실린더 하우징에서 단부 위치까지 작동 요소를 더 멀리 밀어낸다. 이러한 단부 위치에 도달하면, 작동 실린더는 그 주차 잠금 메커니즘을 통해 주차 잠금 장치를 작동시킨다. 즉, 작동 실린더는 압력 실린더로 작동한다.
또한, 본 발명의 실시예에 있어서, 작동 실린더는 피스톤에 의해 이동된 작동 요소를 정지 위치로 되돌리기 위한 리턴 스프링을 가진다. 리턴 스프링은 작동 요소를 작동 실린더의 실린더 하우징으로 다시 유도한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 작동 실린더는 작동 요소를 주차 잠금을 유지하지 않는 위치에서 유지하기 위한 전자기적 유지 장치를 가진다. 즉, 개방 상태를 유지하는 것이다. 이러한 위치는 일반적으로 이미 언급한 단부 위치이다. 유지 장치는 가급적 단순한 전자석으로 설계된다. 특히 피스톤은 이 전자석의 전기자를 형성한다.
적어도 하나의 추가 차량 기능 수행은 특히 (a) 적어도 하나의 추가 자동차 구성 요소의 유압 작동 및/또는 (b) 유압 펌프에 의해 펌핑된 유압 유체를 통해 적어도 하나의 자동차 구성 요소의 윤활 및/또는 온도 제어이다.
특히 해당 자동차 구성 요소는 자동차 드라이브 트레인의 드라이브 트레인 구성 요소이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 유압 유닛은 적어도 하나의 추가 차량 기능, 특히 적어도 하나의 추가 자동차 구성 요소의 유압 작동을 수행하기 위한 적어도 하나의 유압 연결부를 가진다. 이러한 유압 연결부는 자동차 드라이브 트레인의 드라이브 트레인의 구성 요소를 작동하기 위한 공통 액추에이터로 알려져 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 액추에이터를 제어하는 제어 유닛이 제공된다. 유압 펌프와 밸브는 물론 선택적인 작동 실린더의 구성 요소(예: 전자기 유지 장치)도 이러한 제어 유닛을 통해 제어될 수 있다.
기본적으로 액추에이터는 모든 유형의 외부 전기 접점을 가질 수 있다. 단, 액추에이터를 제어하기 위한 중앙 인터페이스로서 중앙 플러그 또는 커넥터가 제어 유닛에 제공되는 것이 유리하다.
다음에서, 바람직한 예시적 실시예를 사용하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예로 들어 설명하며, 도시된 특징은 발명의 형태를 개별적으로 그리고 조합하여 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작동 실린더와 그 작동 실린더를 통해 작동될 수 있는 주차 잠금 메커니즘을 가지는 액추에이터를 나타내고 있고,
도 2는 본 발명 액추에이터의 다른 사시도를 나타내고 있고,
도 3은 본 발명 액추에이터의 제1 횡단면을 나타내고 있고, 및
도 4는 본 발명 액추에이터의 제2 횡단면을 나타내고 있다.
도 1은 자동차 드라이브 트레인의 드라이브 트레인 구성 요소의 작동을 위한 액추에이터(10)를 나타내고 있다. 이 액추에이터(10)를 흔히 EPA(전기 펌프 액추에이터)라고 한다. 액추에이터(10)는 유압 유닛(12)과 작동 실린더(14)를 가지며, 이 실린더는 한쪽에 있는 유압 유닛(12)에 견고하게 연결되어 주차 잠금 장치(18)의 주차 잠금 메커니즘(16)을 기계적으로 작동시킨다. 이 주차 잠금 장치(18)는 자동차 드라이브 트레인의 드라이브 트레인 구성 요소 중 하나이다. 액추에이터(10)에는 하우징(20)이 있다. 이 하우징(20)의 일부는 작동 실린더(14)의 실린더 하우징(22)이다. 작동 실린더(14)는 주차 잠금 메커니즘(16) 방향으로 연장하여, 그 개방 단부에서 커버(24)를 닫아서 실린더 하우징(22)을 닫는다. 커버(24)에는 태핏(26)으로 설계된 작동 요소(28)가 작동 실린더(14)의 내부로부터 주차 잠금 메커니즘(16) 방향으로 연장되는 개구부가 있다. 태핏(26)은 흔히 피스톤 로드라 한다. 본 명세서에서 작동 실린더(14)는 압력 실린더로 설계되었다. 액추에이터(10)를 사용하여 주차 잠금 장치(18)를 기계적으로 작동할 수 있으며, 마찰 클러치와 같은 적어도 하나의 추가 드라이브 트레인 구성 요소를 유압식으로 작동할 수 있다.
주차 잠금 메커니즘(16)의 기능과 구조 및 세부 사항은 본 특허 출원의 초점이 주차 잠금 장치(18)에 있는 것이 아니라 추가적인 기계적 기능을 가지는 액추에이터(10)에 있기 때문에 더 이상 논의되지 않을 것이다.
유압 유닛(12)의 세부 사항은 액추에이터(10)의 외부에서 본 상태이기 때문에 도 1에서 확인할 수 없다. 그럼에도 불구하고, 하우징(20)의 모양은 하우징(20)으로 둘러싸인 일부 구성 요소의 표시를 제공한다. 유압 유닛(12)이 들어 있는 하우징(20)의 하우징 부분에서는 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프(표시되지 않음)가 있는 펌프 돔(30)을 볼 수 있다.
일반적으로, 액추에이터(또는 액추에이터 장치)는 전기 신호를 기계적 이동 또는 기타 물리적(제어) 변수로 변환하는 장치로 이해되어야 한다. 이러한 작업은 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프를 통해 수행된다. 따라서 본 명세서에 표시된 액추에이터(10)는 EPA라고도 하며, 적어도 하나의 드라이브 트레인 구성 요소의 유압 제어에 사용된다.
도 2는 액추에이터(10)의 다른 관점, 즉 작동 실린더(14)에서 멀리 향해있는 액추에이터(10)의 측면을 나타내고 있다. 액추에이터(10)에는 (중앙) 플러그 또는 커넥터(32)가 있는 또 다른 장치, 즉 액추에이터(10)의 제어 유닛(34)이 있다. 제어 유닛(34)은 열려 있는 상태가 도시된 것으로, 제어 유닛(34)의 제어 보드(36)를 명확하게 볼 수 있다. 제어 유닛(34)의 제어 전자 장치는 제어 보드(36)에 상호 연결된다. 액추에이터(10)의 필수 구성 요소는 제어 유닛(34)을 통해 전기/전자적으로 제어된다. 외부에 대한 전기/전자 인터페이스는 (중앙) 플러그 또는 커넥터(32)이다.
도 3 및 도 4는 작동 실린더(14)를 포함하는 액추에이터(10)의 일부를 통과하는 단면도를 나타내고 있다. 도 3 및 도 4 모두에서 실린더 하우징(22)이 EPA의 하우징(20)의 일부인 것을 분명하게 볼 수 있다. 즉 액추에이터(10)라고 할 수 있다. 또한 유압 유닛(12)의 (솔레노이드) 밸브(38)를 볼 수 있으며, 이를 통해 드라이브 트레인 구성 요소를 제어하기 위한 해당 유압 채널이 활성화되거나 차단된다.
도 3은 작동 실린더(14)의 구조를 자세히 나타내고 있다. 이 실린더는 유압 실린더이며, 보다 정확하게는 단일 작동 유압 실린더이다. 실린더(14)의 내부(40)에는 압력이 적절히 가해졌을 때 리턴 스프링(44)(압축 스프링으로 설계)의 복원력에 대항하여 태핏(26)의 전면 부분을 구동하는 피스톤(42)이 있다. 피스톤(42)은 유압 펌프와 밸브(38)의 전환 위치에 의한 압력 증가를 통해 제어된다. 피스톤(42) 자체는 강자성 물질로 만들어진다. 실린더(14)의 내부(40)에는 또한 태핏(26)이 실린더 하우징에서 멀리 튀어나와 주차 잠금 장치(18) 또는 주차 잠금 메커니즘(16)을 작동시키는 전진 위치에 피스톤(42)을 유지하기 위한 전자기 유지 장치(46)가 있다. 전자기 유지 장치(46)는 간단한 고정 자석으로 설계되어 있다.
도 4는 특히 전자기 유지 장치(46)와 전기적 접촉을 행하기 위한 방법을 나타내고 있다. 이는 리드 프레임(48)이라고 하는 것을 통해 발생한다.
이어서, 본 발명의 실시예와 그 장점에 대해 다시 한 번 다른 말로 설명한다.
EPA의 액추에이터(10)는 중앙 구성 요소로서 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프가 있는 유압 유닛(12)과 다양한 "소비자"와 제어 유닛(34)의 중앙 제어 전자장치를 공통 하우징(20)에 상호 연결하기 위한 추가의 (제어) 밸브(38)를 가지고 있다. 이러한 EPA의 액추에이터(10)는 작동 실린더(14)에 의해 2개의 "소비자"(예: 냉각 오일 순환 및 클러치 작동)에 대해 기본 버전으로 확장되어, 실린더 하우징(22)이 EPA의 하우징(20)에 통합된다. 작동 실린더(14)는 선형으로 변위 가능한 작동 피스톤(42)을 가지고 있다. 이 피스톤(42)은 펌프에 의해 생성된 유압에 의해 (닫힌) 주차 잠금 메커니즘(16)의 부하에 대해 솔레노이드 밸브로 설계된 밸브(38)를 통해, 이동할 수 있다(주차 잠금 장치(18)가 열려 있는 경우).
작동 실린더(14)에 배열된 전자기 유지 장치(46)는 피스톤(42)을 작동 위치에 고정시킬 수 있으며, 압력 없이 이 위치를 유지할 수도 있다.
전자기 유지 장치(46)는 (바람직하게는 플라스틱) 하우징에 통합된 리드 프레임(48)을 통해 전원을 공급받으며, 이 리드 프레임은 액추에이터(10)가 조립될 때 어셈블리 방향으로 제어 보드(36)에 연결된다. 따라서 케이블과 연결 플러그는 물론 밸브(38) 또는 전자기 유지 장치(46)를 제어하는 데 필요한 별도의 제어 보드도 필요하지 않다.
즉, 전자기계식 유압 펌프, 밸브(38) 및 제어 전자장치를 포함하는 공지의 EPA 개념은 EPA의 하우징(20)에 통합된 압력 실린더로 설계된 솔레노이드 밸브와 작동 실린더(14)로 확장된다. EPA의 액추에이터(10)에는 주차 잠금 장치(즉, 압력 실린더의 태핏(26))를 작동하기 위한 기계적 인터페이스가 있다(피스톤 로드라고도 함). 모든 구성 요소의 전원 공급 및 제어는 하우징(20)에 수용된다. 연결 케이블과 연결 플러그는 없으며 밸브(38) 또는 전자기 홀더를 제어하기 위한 별도의 제어 보드도 없다. 리드 프레임(48)으로서 와이어-프레임 접점이 사용된다. EPA의 액추에이터(10)는 물리적 분리 없이 높은 수준의 구성 요소 통합과 모든 기능을 위한 하우징(20)을 제공한다. EPA의 액추에이터(10)는 기계식 주차 잠금 장치(18) 근처에 배치해야 하며, 오일 공급 냉각, 클러치 작동 및 기어 작동과 같은 기타 모든 기능은 자유롭게 전개 가능한 유압 라인(표시되지 않음)을 사용하여 달성할 수 있다.
10 : 액추에이터
12 : 유압 유닛
14 : 작동 실린더
16 : 주차 잠금 메커니즘
18 : 주차 잠금 장치
20 : 하우징
22 : 실린더 하우징
24 : 커버
26 : 태핏
28 : 작동 요소
30 : 펌프 돔
32 : (중앙) 플러그 또는 커넥터
34 : 제어 유닛
36 : 제어 보드
38 : 밸브
40 : 내부
42 : 피스톤
44 : 리턴 스프링
46 : 전자기 유지 장치
48 : 리드 프레임

Claims (10)

  1. 타겟 TTS
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    주차 잠금 장치(18)를 작동시키고, 전기 모터에 의해 구동되는 유압 펌프 및/또는 밸브(38)가 있는 적어도 하나의 유압 유닛(12)을 구성하여, 적어도 하나의 추가 차량 기능을 수행하기 위한 액추에이터(10)에 있어서,
    상기 액추에이터(10)에는 상기 주차 잠금 장치(18)의 주차 잠금 메커니즘(16)을 기계적으로 작동시키기 위해 상기 유압 유닛(12)에 견고하게 연결되어 있는 추가로 작동 실린더(14)를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 실린더(14)는 상기 액추에이터(10)의 하우징(20)의 일부인 실린더 하우징(22)을 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 실린더 하우징(22)은 상기 유압 유닛(12)의 하우징에 한 개로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 실린더(14)는 상기 주차 잠금 메커니즘(16)을 작동하기 위해, 피스톤(42) 및 상기 피스톤(42)을 사용하여 움직이는 작동 요소(28)를 차례로 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 작동 요소(28)는 그 헤드 단부가 상기 작동 실린더(14)에서 돌출되는 태핏(26)으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 작동 실린더(14)는 상기 피스톤(42)에 의해 이동된 작동 요소(28)를 정지 위치로 되돌리기 위한 리턴 스프링(44)을 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 실린더(14)는 상기 작동 요소(28)를 상기 주차 잠금 장치(18)를 열어 놓은 위치에 유지하기 위한 전자기 유지 장치(46)를 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 차량 기능의 수행은
    - 상기 적어도 하나의 추가 모터 차량 구성 요소의 유압 작동 및/또는
    - 상기 유압 펌프에서 펌핑한 유압 오일을 사용하여 적어도 하나의 자동차 구성 요소를 윤활 및/또는 온도 조절하는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유압 유닛(12)에 상기 적어도 하나의 추가 차량 기능을 수행하기 위한 적어도 하나의 유압 연결부를 가지는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
  10. 제1항 내지 제9항 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터(10)는 제어 유닛(34)으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 액추에이터.
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