KR20210094311A

KR20210094311A - 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터

Info

Publication number: KR20210094311A
Application number: KR1020200007909A
Authority: KR
Inventors: 김창현
Original assignee: 주식회사 본시스템즈
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-29
Also published as: KR102285830B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터는 모터; 상기 모터의 출력축과 직결되고 외주면에 제1 치형이 형성된 웜샤프트와, 외주면에 상기 제1 치형과 대응되는 제2 치형이 형성되어 상기 웜샤프트와 치합되고 상기 모터의 회전축과 직교하는 회전로드를 구비하는 웜휠을 포함하는 웜기어; 상기 웜기어의 회전로드와 연결되어 상기 모터의 회전속도를 감속하는 사이클로이드 감속기; 및 상호 결합되어 상기 모터, 웜기어 및 사이클로이드 감속기를 수용하도록 형성되는 상부 하우징 및 하부 하우징;을 포함한다.

Description

사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터{ACTUATOR HAVING CYCLOIDE REDUCER FOR COOLANT VALVE}

본 발명은 쿨런트 밸브 구동 액추에이터에 관한 것으로 구체적으로는 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터에 관한 것이다.

전기자동차에는 차량 구동을 위한 배터리가 장착되며, 차량 구동시 배터리에서 발생되는 열을 감소하기 위하여 전기자동차 내부에는 냉매(Coolant)유로가 형성된다.

냉매는 상술한 냉매유로를 순환하면서 배터리와 열교환을 통하여 배터리의 온도 상승을 억제하는데, 이러한 냉매는 필요에 따라 차량 외기와 열교환을 수행하거나 또는 차량 내부에 구비된 냉각기(Chiller)와 열교환을 수행함으로써 냉각되도록 구성된다.

따라서 냉매유로 상에서 냉매의 유동경로를 전환하기 위한 쿨런트 밸브가 구비되는데, 종래의 밸브 구조는 볼 밸브 구조로 구성됨으로써 정교한 밸브 제어에 어려움이 있었다.

이러한 문제점 때문에 회전에 따라 냉매의 유로를 변경할 수 있는 포트구조의 밸브가 제안되고 있는데, 이러한 포트구조의 쿨런트 밸브의 회전 동력을 생성하기 위한 액추에이터가 필요하며, 이러한 액추에이터에는 모터 및 모터의 회전동력을 감속하기 위한 감속기가 필요하다.

감속기라 함은 동력장치에서 입력되는 고속의 저 토크를 소정 비율로 감속하여 저속의 고 토크로 출력되도록 하기 위한 장치로서, 사용하고자 하는 용도에 따라, 다양한 형태를 이루게 된다.

특히, 사이클로이드 감속기(cycloid reducer)는 작은 부피에도 큰 토크의 전달이 가능하고 감속비가 크며 구름 접촉으로 효율이 높기 때문에 각종 기계장치에서 감속기구로 사용되어 왔으며 최근에는 차량용 부품에까지 그 적용처가 점차적으로 확대되고 있다.

이러한 사이클로이드 감속기는 입력축, 사이클로이드 디스크인 외치 기어, 상기 외치 기어와 치합하는 구름핀을 갖는 내치 기어, 편심축, 그리고 출력축을 포함하여 구성된다.

특히 최근에는 기존 감속시스템 대비 고감속, 초정밀, 초소형 등 특정 용도에 부합하는 특화형 감속기 개발을 위한 일환으로 새로운 치형설계 기술 연구가 활발히 진행되고 있으나, 아직까지 이들을 활용한 대부분의 감속기들은 내구성이 떨어지고 수명이 짧을 뿐만 아니라 폭 넓은 감속비를 구현하는데 문제점이 있다.

한편 하기 선행기술문헌은 풍력발전기의 수평축을 일정각도 수평회전시키되 일정 속도로 감속된 상태로 안정적으로 풍력발전기 타워가 회전될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기 타워 회전용 사이클로이드 감속기를 개시하고 있을 뿐 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0116574호

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

큰 감속비의 확보 뿐만 아니라 내구성 및 정숙성 또한 담보할 수 있는 사이클로이드 감속기를 적용한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터를 제공하는 것이다.

아울러 소형화 및 경량화를 구현할 수 있는 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다

상기 회전로드는, 상기 웜휠의 상측에 연장되어 형성되고, 상기 웜휠의 회전축과 동일한 회전축을 중심으로 형성되는 제1 로드부; 상기 웜휠의 하부에 연장되어 형성되되, 상기 제1 로드부의 회전축과 미리 설정된 간격만큼 이격된 편심축을 중심으로 형성되는 제2 로드부; 및 상기 제2 로드부의 하부로부터 연장되어 형성되되 상기 제1 로드부의 회전축과 동일한 회전축을 중심으로 형성되는 제3 로드부;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 사이클로이드 감속기는, 중심부에 상기 제2 로드부를 삽입 결합하기 위한 중공이 형성되고, 하측에는 상기 중공을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 돌출부를 구비하는 외치기어; 및 중심부에 상기 제3 로드부를 삽입 결합하기 위한 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 수용공이 형성되는 연결부재;를 포함하고, 상기 복수 개의 돌출부는 상기 복수 개의 수용공에 각각 삽입되되, 상기 돌출부의 직경은 상기 수용공의 직경보다 작은 것이 바람직하다.

상기 하부 하우징과 결합되며, 상기 연결부재를 수용하는 수용부재; 및 상기 수용부재의 상부에 배치되되 내주면에는 상기 외치기어의 외주면에 형성된 치형과 대응되는 내치가 형성되는 내치기어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 수용부재 및 내치기어부는 상기 하부 하우징과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 수용부재 및 내치기어부 중 적어도 하나는 상기 하부 하우징과 탈부착 가능하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 외치기어 및 내치기어부는 각각 내치 에피기어 및 외치 에피기어인 것이 바람직하다.

상기 외치기어 및 내치기어부는 각각 내치 하이포기어 및 외치 하이포기어인 것이 바람직하다.

상기 외치기어 및 상기 내치기어부는 동일한 나선방향 및 같은 크기의 나선각을 갖는 치형이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터는 웜기어 및 사이클로이드 감속기의 2단 감속구조를 적용함으로써 다양한 감속비 구현이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 부품수 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 소형화 및 경량화를 도모할 수 있으므로 차량 내부의 설계자유도를 극대화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터에서 상부 하우징을 제거한 상태의 평면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터의 분해사시도이다.
도 6은 도 1의 A-A'의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 적용되는 사이클로이드 감속기의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨런트 밸브 구동 액추에이터에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 쿨런트 밸브 구동 액추에이터는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 모터(100), 웜기어(200), 사이클로이드 감속기(300), 상부 하우징(400) 및 하부 하우징(500)을 포함하도록 구성된다.

모터(100)는 외부로부터 전원을 인가받아 회전동력을 생성하는 구성으로, 밸브 회전 동력을 생성하는 기능을 고려해 볼 때 12V의 DC 모터인 것이 바람직하다.

웜기어(200)는 모터(100)에서 생성된 회전동력을 1차적으로 감속하는 구성으로 구동기어인 웜샤프트(210)와 피동기어인 웜휠(220)로 구성된다.

웜샤프트(210)는 모터(100)의 출력축과 직결되되 외주면에 제1 치형이 형성되고, 웜휠(220)은 외주면에 제1 치형과 대응되는 제2 치형이 형성되어 웜샤프트(210)와 치합된다.

특히 웜휠(220)은 모터(100)의 회전축과 직교하는 회전로드(221)를 구비함으로써 이때 웜샤프트(210)와 웜휠(220)의 회전축은 직교하도록 치합됨으로써 모터(100)의 회전동력이 웜기어(200)를 통하여 수직 방향으로 전환되어 전달되게 된다.

한편, 웜휠(220)에 포함되는 회전로드(221)는 도 6에 도시된 바와 같이 제1 로드부(221a), 제2 로드부(221b) 및 제3 로드부(221c)로 구분되도록 형성된다.

제1 로드부(221a)는 웜휠(220)의 상측에 연장되어 형성되고, 웜휠(220)의 회전축과 동일한 회전축(O1)을 중심으로 형성되는 구성이고, 제2 로드부(221b)는 웜휠(220)의 하부에 연장되어 형성되되 제1 로드부(221a)의 회전축과 미리 설정된 간격(B)만큼 이격된 편심축(O2)을 중심으로 형성되는 구성이다.

제3 로드부(221c)는 제2 로드부(221b)의 하부로부터 연장되어 형성되되 제1 로드부(221a)의 회전축과 동일한 회전축(O1)을 중심으로 형성되는 구성으로, 결국 웜휠(220)이 회전하는 경우 제1 로드부(221a) 및 제3 로드부(221c)는 웜휠(220)의 회전축(O1)을 중심으로 자전만을 수행하지만 제2 로드부(221b)는 웜휠(220)의 회전축(O1)을 중심으로 공전을 하게 된다.

사이클로이드 감속기(300)는 웜기어(200)의 회전로드(221)와 연결되어 모터(100)의 회전속도를 2차적으로 감속하는 기능을 수행하며, 구체적으로 외치기어(310) 및 연결부재(320)를 포함하도록 구성된다.

외치기어(310)는 사이클로이드 외치(310a, 310b)를 구비하는 구성이며, 중심부에는 제2 로드부(221b)를 삽입 결합하기 위한 중공(311)이 형성되고, 하측에는 중공(311)을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 돌출부(312)가 형성되는 구성이다.

이러한 외치기어(310)는 후술할 내치기어부(700)와 치합되어 웜기어(200)에서 1차적으로 감속된 회전력을 2차 감속하는데, 이에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.

연결부재(320)는 중심부에 제3 로드부(121c)를 삽입 결합하기 위한 수용홈(321)이 형성되는 구성으로, 이러한 연결부재(320)에는 수용홈(321)을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 수용공(322)이 형성된다.

특히, 외치기어(310)의 복수 개의 돌출부(312)는 연결부재(320)의 복수 개의 수용공(322)에 각각 삽입되되, 돌출부(312)의 직경은 수용공(321)의 직경보다 작게 형성되어야 하며, 이러한 수용공(321)의 직경은 외치기어(310)의 사이클로이드 치형 및 내치기어부(700)의 사이클로이드 치형의 프로파일 및 감속비에 기초하여 적절하게 결정되는 것이 바람직하다.

연결부재(320)의 하부에는 쿨런트 밸브를 결합하기 위한 출력샤프트(323)가 형성되며, 결국 내치기어부(700) 내에서 외치기어(310)의 공전에 의하여 2차 감속된 회전력이 출력샤프트(323)를 통해 쿨런트 밸브에 전달되며, 이를 통하여 쿨런트의 유동 방향을 변경할 수 있게 된다.

상부 하우징(400) 및 하부 하우징(500)은 각각 상호 결합되어 모터(100), 웜기어(200) 및 사이클로이드 감속기(300)를 수용하는 구성으로, 상부 하우징(400)의 내주면 중 웜휠(220) 상부에 형성된 제1 로드부(221a)와 대응되는 부분에는 제1 로드부(221a)를 지지하기 위한 홈이 형성되며, 홈에는 제1 베어링(810)이 삽입되며, 제1 베어링(810) 내에 제1 로드부(221a)가 삽입된다.

하부 하우징(500)은 연결부재(320)의 하부에 형성된 출력샤프트(323)를 외부로 노출하기 위한 홀이 형성될 수 있으며, 나아가 내주면 중 사이클로이드 감속기(300)와 대응되는 영역에 수용부재(600) 및 내치기어부(700)가 형성될 수 있다.

수용부재(600)는 하부 하우징과 결합되되 연결부재(320)를 수용하는 구성이고, 내치기어부(700)는 수용부재의 상부에 배치되되 내주면에는 외치기어(310)의 외주면에 형성된 사이클로이드 치형과 대응되는 사이클로이드 내치가 형성되는 구성이다.

이러한 수용부재(600) 및 내치기어부(700)는 하부 하우징(500)과 일체로 형성될 수 있는데, 이 경우 내치기어부(700)는 하부 하우징(500)과 일체로 형성할 경우 제조비용이 상승하고 경량화 소재로 하부 하우징(500)의 제작이 불가하다는 문제점이 있다.

따라서 수용부재(600) 및 내치기어부(700) 중 적어도 하나는 하부 하우징(500)과 탈부착 가능하도록 형성될 수도 있으며, 특히 내치기어부(700)를 내치링 형상으로 구비함으로써 이러한 내치기어부(700)를 하부 하우징(500)의 내주면에 고정 결합시키는 실시예를 고려해 볼 수 있다.

이 경우 상부 하우징(400) 및 하부 하우징(500)은 알루미늄 또는 실리콘 등의 경량화 소재로 제작하고, 내치기어부(700)는 강도 및 경도가 우수한 SCM440 등의 합금강에 열처리하여 제작할 수 있으며, 이를 통하여 사이클로이드 감속기 동작에 따른 내치의 마모를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 쿨런트 밸브 구동 액추에이터 전체의 중량을 크게 줄일 수 있게 된다.

그러나 내치기어부(700)가 하부 하우징(500) 내주면과 결고히 결합되지 않아서 외치기어(310)의 회전에 의하여 내치기어부(700)가 함께 회전할 경우 감속이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 이하에서는 하부 하우징(500)과 내치기어부(700)의 견고한 결합을 위한 결합예에 설명하도록 한다.

먼저, 하부 하우징(500)의 내주면 중 외치기어(310)가 배치되는 영역과 대응되는 영역에 내치기어부(700)을 배치시키고, 하부 하우징(500)의 내주면 및 내치기어부(700)의 외주면을 용접을 통하여 상호 고정 결합시키는 결합예를 고려해 볼 수 있다.

이를 통하여 하부 하우징(500) 내부에 내치기어부(700)를 간단한 방법으로 고정 결합시킬 수 있으나, 하부 하우징(500) 및 내치기어부(700)의 형성 소재가 상호 이종일 경우에는 용접 자체가 어려울 수 있으며, 장기간 쿨런트 밸브 구동 액추에이터가 사용될 경우 용접부위가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.

두번째로는 하부 하우징(500)의 내주면에는 내치기어부(700)의 하부를 지지하기 위한 단차를 형성시키고, 내치기어부(700)을 하부 하우징(500) 내주면에 강제로 압입하는 방법을 고려해 볼 수 있다.

이때 하부 하우징(500) 및 내치기어부(700)는 상호 열팽창계수가 상이한 재질로 형성되고, 내치기어부(700)는 열간 또는 냉간에서 하부 하우징(500)에 압입 결합되도록 할 수 있다.

구체적으로, 내치기어부(700)을 구성하는 소재의 열팽창계수가 하부 하우징(500)을 구성하는 소재의 열팽창계수보다 클 경우, 냉간에서 내치기어부(700)를 하부 하우징(500) 내주면에 억지끼움 방식으로 압입하게 되면, 실온에서는 내치 기어부(700)의 팽창률이 하부 하우징(500)의 팽창률보다 크기 때문에 내치기어부(700)가 하부 하우징(500)과 견고히 결합될 수 있다.

특히 모터(100)의 회전동력에 의하여 쿨런트 밸브 구동 액추에이터가 구동하는 상황에서는 온도가 실온보다 더 높게 되므로, 내치기어부(700)와 하부 하우징(500) 사이의 결합은 더더욱 견고하게 될 수 있다는 장점이 있다.

세번째로는 하부 하우징(500)의 내주면에는 적어도 하나의 가이드 홈이 형성되고, 내치기어부(700)의 외주면에는 가이드 홈과 대응되는 가이드 돌기가 형성되는 결합예를 고려해 볼 수 있다.

이를 통하여 내치기어부(700)가 하부 하우징(500) 내부에서 회전하는 것을 억제할 수 있으며, 더 나아가 하부 하우징(500)의 내주면에 내치기어부(700)의 하부를 지지하기 위한 단차를 형성하게 되면 내치기어부(700)의 상하 방향의 정확한 정렬 또한 담보할 수 있게 된다.

아울러, 내치기어부(700)의 견고한 압입강도의 확보를 위하여 내치기어부(700)의 외주면에 형성된 가이드 돌기에 테이퍼를 줄 수 있으며, 이 경우 하부 하우징(500)의 내주면에 형성된 가이드 홈 또한 가이드 돌기와 대응되도록 가공되어야 할 것이다.

또한, 상술한 결합예와는 반대로 내치기어부(700)의 외주면에 적어도 하나의 가이드 홈이 형성되고, 하부 하우징(500)의 내주면에 가이드 홈과 대응되는 가이드 돌기를 형성시킬 수 있으며, 나아가 내치기어부(700)의 외주면에는 적어도 하나의 제1 가이드 홈 및 제1 가이드 돌기가 함께 형성되고 하부 하우징(500)의 내주면에는 제1 가이드 홈 및 제1 가이드 돌기와 대응되는 제2 가이드 돌기 및 제2 가이드 홈이 각각 형성되도록 하는 것도 가능할 것이다.

또한 내치기어부(700)의 외주면 및 하부 하우징(500)의 내주면에 각각 대응되는 가이드 홈을 형성시키고, 별도의 핀부재를 내치기어부(700)의 가이드 홈 및 하부 하우징(500) 가이드 홈으로 구성된 결합홈에 체결함으로써 내치기어부(700)를 하부 하우징(500) 내에 견고히 결합시키는 것 또한 가능하다.

아울러, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제2 로드부(221b)와 외치기어(310) 중공(311)의 내주면 사이에는 제2 베어링(820)이 배치될 수 있으며, 제3 로드부(221c)와 연결부재(320)의 수용홈(321)의 내주면 사이에는 제3 베어링(830)이 배치될 수 있으며, 연결부재(320)의 출력샤프트(323)의 외주면과 하부 하우징(500)의 하부 중공 내주면 사이에는 제4 베어링(840)이 배치될 수 있다.

이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 외치기어(310) 및 내치기어부(700)의 치합에 의하여 발생되는 사이클로이드 감속기(300)의 동작에 대하여 설명하도록 한다.

외치기어(310)의 외주면 및 내치기어부(700)의 내주면의 치형에 적용되는 트로코이드 곡선은 크게 기초원(base circle) 외부를 또 다른 구름원(rolling circle)이 구를 때 구름원 위의 한 점의 궤적에 의해 생성되는 에피 트로코이드(epitrochoid) 곡선과, 기초원 내부를 구름 원이 구를 때 구름 원 위의 한 점의 궤적에 의해 생성되는 하이포 트로코이드(hypotrochoid) 곡선으로 구분될 수 있다.

또한 상기 생성된 에피 트로코이드 및 하이포 트로코이드 곡선의 오프셋(offset) 곡선을 각각 유사-에피 트로코이드(epitrochoid-like) 및 유사-하이포 트로코이드(hypotrochoid-like) 곡선으로 칭하며, 통상 사이클로이드 감속기의 치형으로 이들 곡선들이 사용되고 있다.

따라서 상술한 사이클로이드 감속기(300)는 동종의 에피 기어의 치합에 의한 내접기어(dual epi internal gear pair, 이하 '듀얼 에피 내접기어'라 함) 시스템을 구성하는 것과, 도 6에 도시된 바와 같이 동종의 하이포 기어의 치합에 의한 내접기어(dual hypo internal gear pair, 이하 '듀얼 하이포 내접기어'라 함) 시스템으로 구성될 수 있다.

구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이 내치기어부(700) 및 외치기어(310)를 각각 내치 에피기어(700a) 및 외치 에피기어(310a)로 구성하여 듀얼 에피 내접기어 시스템을 구축할 수 있고, 또는 도 8에 도시된 바와 같이 내치기어부(700) 및 외치기어(310)를 각각 내치 하이포기어(700b) 및 외치 하이포기어(310b)로 구성하여 듀얼 하이포 내접기어 시스템을 구축할 수 있다.

도 7의 듀얼 에피 내접기어 및 도 8의 듀얼 하이포 내접기어를 적용한 사이클로이드 감속기(300)의 경우 외치기어(310a 또는 310b)는 그 중심이 내치기어부(700a 또는 700b)와 B만큼 편심 되어 구름 회전접촉하며, 내치기어부(700a 또는 700b)와 외치기어(310a 또는 310b)의 치수차는 임의 k 치수차 설계가 자유롭게 가능하기 때문에 다양한 감속비를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한 기존 사이클로이드 감속기와 달리 본 발명에 적용되는 외치기어(310) 및 내치기어부(700)는 이론적으로 한 점에서 접촉하기 때문에 제작 및 조립이 용이한 장점이 있지만 낮은 비틀림 강성(torsional rigidity)으로 인해 내구성 측면에서 다소 불리한 점이 있다.

이에 본 발명에서는 이를 극복하고자 이차적인 특징으로 상기한 바와 같이 구성한 듀얼 에피 내접기어를 이폭 방향으로 동일한 비틀림 방향 및 같은 크기의 나선각을 갖는 외치 에피기어 및 내치 에피기어의 헬리컬 기어로 구성함으로써, 상기 나선각을 갖는 내치 에피기어(700a) 및 외치 에피기어(310a)를 치합한 듀얼 에피 내접기어가 헬리컬 에피 내접기어로 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기한 바와 같이 구성한 듀얼 하이포 내접기어를 이폭 방향으로 동일한 비틀림 방향 및 같은 크기의 나선각을 갖는 내치 하이포기어(700b) 및 외치 하이포기어(310b)의 헬리컬 기어로 구성함으로써, 상기 나선각을 갖는 외치 하이포기어(310b) 및 내치 하이포기어(700b)를 치합한 듀얼 하이포 내접기어가 헬리컬 하이포 내접기어로 되도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게 되면 새롭게 구성된 헬리컬 에피 내접기어 또는 헬리컬 하이포 내접기어의 나선각을 갖는 내치 에피 또는 하이포 기어의 헬리컬 내치 기어와 외치 에피 또는 하이포 기어의 헬리컬 외치 기어가 맞물려 회전할 때, 이빨의 한쪽 끝에서 먼저 접촉하기 시작하여 회전이 계속됨에 따라 접촉이 이폭 방향으로 확대된다.

그러므로 이가 점진적으로 맞물리어 나선각이 0°인 듀얼 에피 내접기어 또는 듀얼 하이포 내접기어의 물림에 비해 더 부드럽고 더 정숙하게 작동하며, 이러한 점진적인 맞물림은 더 낮은 동적계수와 더 높은 회전속도를 허용한다.

또한 본 발명과 같이 평행 축상에서 맞물리는 헬리컬 에피 또는 하이포 내접기어는 반드시 같은 나선각을 갖고 동일 비틀림 방향임에 주의하여야 하는데, 비틀림 방향은 축 추력의 방향을 고려하여 설정되며, 나선각의 값은 표준화되지 않았지만 15° ∼ 30° 범위가 통상적이며 나선각이 작을수록 추력은 작아지고, 반면 나선각이 커지면 보다 부드럽게 작동된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 모터
200: 웜기어
300: 사이클로이드 감속기
400: 상부 하우징
500: 하부 하우징
600: 수용부재
700: 내치기어부
O1: 회전축
O2: 편심축

Claims

모터;
상기 모터의 출력축과 직결되고 외주면에 제1 치형이 형성된 웜샤프트와, 외주면에 상기 제1 치형과 대응되는 제2 치형이 형성되어 상기 웜샤프트와 치합되고 상기 모터의 회전축과 직교하는 회전로드를 구비하는 웜휠을 포함하는 웜기어;
상기 웜기어의 회전로드와 연결되어 상기 모터의 회전속도를 감속하는 사이클로이드 감속기; 및
상호 결합되어 상기 모터, 웜기어 및 사이클로이드 감속기를 수용하도록 형성되는 상부 하우징 및 하부 하우징;
을 포함하는 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.
청구항 1에 있어서, 상기 회전로드는,
상기 웜휠의 상측에 연장되어 형성되고, 상기 웜휠의 회전축과 동일한 회전축을 중심으로 형성되는 제1 로드부;
상기 웜휠의 하부에 연장되어 형성되되, 상기 제1 로드부의 회전축과 미리 설정된 간격만큼 이격된 편심축을 중심으로 형성되는 제2 로드부; 및
상기 제2 로드부의 하부로부터 연장되어 형성되되 상기 제1 로드부의 회전축과 동일한 회전축을 중심으로 형성되는 제3 로드부;
를 포함하는 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.
청구항 2에 있어서, 상기 사이클로이드 감속기는,
중심부에 상기 제2 로드부를 삽입 결합하기 위한 중공이 형성되고, 하측에는 상기 중공을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 돌출부를 구비하는 외치기어; 및
중심부에 상기 제3 로드부를 삽입 결합하기 위한 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈을 기준으로 방사형으로 배치된 복수 개의 수용공이 형성되는 연결부재;
를 포함하고,
상기 복수 개의 돌출부는 상기 복수 개의 수용공에 각각 삽입되되, 상기 돌출부의 직경은 상기 수용공의 직경보다 작은 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.
청구항 3에 있어서,
상기 하부 하우징과 결합되며, 상기 연결부재를 수용하는 수용부재; 및
상기 수용부재의 상부에 배치되되 내주면에는 상기 외치기어의 외주면에 형성된 치형과 대응되는 내치가 형성되는 내치기어부;
를 더 포함하는 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.
청구항 4에 있어서,
상기 외치기어 및 내치기어부는 각각 내치 에피기어 및 외치 에피기어인 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.
청구항 4에 있어서,
상기 외치기어 및 내치기어부는 각각 내치 하이포기어 및 외치 하이포기어인 사이클로이드 감속기를 구비한 쿨런트 밸브 구동 액추에이터.