KR20220103839A - 전자식 변속 레버용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 변속 레버용 액추에이터로서, 일면이 개방된 중공의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 감속하는 감속기와, 상기 감속기의 회전력을 외부로 출력하는 출력 샤프트를 포함한다. 상기 감속기는, 상기 하우징에 고정되고 내주면을 따라 기어가 형성된 링 기어와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되고 상기 링 기어의 내부에 구비되며 외주면을 따라 기어가 형성된 판 기어로 구성된다. 상기 출력 샤프트는, 상기 판 기어와 맞물리는 디스크와, 상기 디스크의 중앙에 형성된 샤프트로 구성된다. 이때, 상기 하우징에는 상기 링 기어가 결합되는 환형의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈의 내주면에는 평면의 제1조립면이 형성된다. 또한, 상기 링 기어의 외주면에는 상기 제1조립면에 대응되는 평면의 제2조립면이 형성된다.

Description

전자식 변속 레버용 액추에이터{ACTUATOR FOR SHIFT BY WIRE}

본 발명은 전자식 변속 레버용 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 진동 및 소음을 개선할 수 있고 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있는 전자식 변속 레버용 액추에이터에 관한 것이다.

자동변속기는, 변속단을 선택하기 위한 변속레버와, 변속레버에서 선택된 변속단에 따라 변속 구동부를 작동시키는 케이블과, 차량의 주행상태에 따른 변속 패턴을 미리 입력시켜 둔 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit; TCU)과, 변속기 제어 유닛의 제어의 신호에 따라 변속 구동부를 조작하는 변속조작기구를 포함한다.

종래의 자동변속기는 엔진룸에서 발생한 소음과 진동이 케이블을 타고 실내로 유입되는 문제가 있다. 또한, 케이블 등의 각종 부품에 의해 공간적 제약이 따르고, 구조가 복잡하여 유지 보수가 용이하지 못한 문제점도 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 전자식 변속 레버(Shift By Wire; SBW) 시스템이 개발되었다. 시프트 바이 와이어 시스템은 센서, ECU 및 유압 구동부를 이용하여 변속레버와 변속 구동부 사이를 전기적으로 연결하는 시스템이다. 즉, 변속레버의 변속단 위치를 전기적 신호로 바꿔 ECU에 전달하고, ECU에서는 이 신호에 따라 유압 구동부를 작동시켜 변속 구동부를 제어한다.

상술한 시프트 바이 와이어 시스템은, 변속레버와 변속 구동부가 전기적으로 연결되므로 엔진룸에서 발생한 소음과 진동이 실내로 유입되지 않는다. 또한, 변속조작기구를 버튼 및 다이얼 등의 다양한 형태로 제작할 수 있어 공간적으로도 매우 효율적이다.

한편, 시프트 바이 와이어 시스템에 구비되는 변속 구동부는 회전식 액추에이터이다. 회전식 액추에이터는 ECU를 통한 신호 인가 시 변속기의 변속단을 전환한다.

도 4를 참조하여 종래의 전자식 변속 레버용 액추에이터를 살펴보면 다음과 같다.

전자식 변속 레버용 액추에이터는, 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 설치된 구동모터(미도시)와, 구동모터의 회전력을 증대시키는 감속기(20)와, 감속기(20)를 통해 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력 샤프트(30)를 포함한다.

하우징(10)의 일면이 개방된 원판 형상이고, 그 내주면에는 링 기어(22)가 결합되는 결합홈(12)이 형성되며, 결합홈(12)에는 복수의 고정홈(14)이 방사상으로 배열된다.

감속기(20)는, 링 기어(22)와, 링 기어(22)의 내부에 마련되고 맞물려 회전하는 판 기어(24)로 구성된다. 이때, 링 기어(22)의 외주면에는 고정홈(14)에 대응되는 고정돌기(26)이 형성되고, 판 기어(24)에는 회전력을 전달하기 위한 전동 구멍(28)이 형성된다.

또한, 출력 샤프트(30)는, 판 기어(24)에 맞물려 회전하는 디스크(32)와, 디스크(32)의 중심에 형성된 샤프트(34)로 이루어진다. 이때, 디스크(32)에는 전동 구멍(28)에 삽입되어 회전력을 전달하는 전동 돌기(36)가 형성된다.

상술한 전자식 변속 레버용 액추에이터는, 하우징(10)과 링 기어(22)가 고정홈(14)와 고정돌기(26)를 통해 결합된 구조를 가지므로, 액추에이터의 작동 시 링 기어(22)의 떨림으로 인해 진동과 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 감속기(20)의 전동 구멍(28)이 전돌 돌기(36)가 2개 또는 그 이상 삽입되는 장공 형태를 가지므로, 전동 돌기(36)와 전동 구멍(28) 사이의 접촉면적이 작아 회전력의 전달 시 손실이 발생하고 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 진동 및 소음을 개선할 수 있고 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있는 전자식 변속 레버용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자식 변속 레버용 액추에이터는, 일면이 개방된 중공의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터와, 상기 구동모터의 회전력을 감속하는 감속기와, 상기 감속기의 회전력을 외부로 출력하는 출력 샤프트를 포함한다.

상기 감속기는, 상기 하우징에 고정되고 내주면을 따라 기어가 형성된 링 기어와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되고 상기 링 기어의 내부에 구비되며 외주면을 따라 기어가 형성된 판 기어로 구성된다.

상기 출력 샤프트는, 상기 판 기어와 맞물리는 디스크와, 상기 디스크의 중앙에 형성된 샤프트로 구성된다.

상기 하우징에는 상기 링 기어가 결합되는 환형의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈의 내주면에는 평면의 제1조립면이 형성된다. 또한, 상기 링 기어의 외주면에는 상기 제1조립면에 대응되는 평면의 제2조립면이 형성된다.

상기 디스크의 일면에는 회전력을 전달하기 위한 전동 돌기가 돌출되고, 상기 판 기어에는 상기 전동 돌기가 삽입되는 전동 구멍이 형성된다. 이때, 상기 전동 돌기는 단면이 원형인 원주 형상이고, 상기 전동 구멍은 상기 전동 돌기보다 큰 직경의 원형이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 하우징과 링 기어에 평면의 조립면이 마련되어 하우징과 링 기어 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있으며, 이를 통하여 액추에이터의 작동 시 링 기어의 떨림으로 인한 진동과 소음을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 원주 형상의 전동 돌기와 이와 대응되는 원형의 전동 구멍을 통해 동력을 전달함으로써 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 정면도.
도 4는 종래의 전자식 변속 레버용 액추에이터의 분해사시도.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터(100)는, 하우징(110,120)과, 하우징(110,120)의 내부에 구비된 구동모터(130), 감속기(140,150), 그리고 출력 샤프트(160)를 포함하여 구성된다.

하우징(110,120)은 전자식 변속 레버용 액추에이터(100)의 외형을 이루는 제1하우징(110)과 제2하우징(120)으로 구성된다.

제1하우징(110)은 일측면(도면상 좌측면)이 개방된 원판 형상으로 형성되고, 제2하우징(120)은 제1하우징(110)과 대응되는 형상, 즉 타측면(도면상 좌측면)이 개방된 원판 형상으로 형성된다. 이때, 제2하우징(120)은 제1하우징(110)과 달리 일측면으로 갈수록 직경이 작아지는 다단의 원판 형상으로 형성된다.

상술한 제1하우징(110)과 제2하우징(120)은 결합 시 소정의 두께를 가진 중공의 원판 형상을 이루며, 그 내부에는 구동모터(130), 감속기(140,150) 및 출력 샤프트(160)가 설치되는 수용공간(112,122)이 형성된다.

제1하우징(110)에 형성된 수용공간(112)에는 회전력을 발생시키는 구동모터(130)가 설치된다. 구동모터(130)에서 발생된 회전력은 감속기(140,150)와 출력축(160)을 통해 외부로 출력되되, 그 과정에서 일정한 비율로 감속(회전력 증대)되어 출력된다.

제2하우징(120)에 형성된 수용공간(122)에는, 구동모터(130)의 회전력을 증대시키는 감속기(140,150)와, 회전력을 외부로 출력하는 출력 샤프트(160)가 설치된다. 이때, 수용공간(122)의 내주면에는 감속기(140,150) 중 링 기어(140)가 결합되는 조립홈(124)이 형성된다.

조립홈(124)은 링 기어(140)와 대응되는 환형(annular)으로 형성되고, 조립홈(124)의 내주면에는 링 기어(140)와의 결합을 위한 제1조립면(126)이 형성된다. 이때, 제1조립면(126)은 조립홈(124)에 삽입된 링 기어(140)가 회전하지 않도록 평면으로 형성되며, 조립홈(124)의 내주면을 따라 방사상으로 배열된 4개로 구성된다.

구동모터(130)는, 스테이터(132)와, 스테이터(132)의 내부에 위치된 로터(134)와, 로터(134)와 함께 회전을 하며 회전력을 출력하는 출력축(136)으로 구성된다. 이때, 출력축(136)의 양 단부는 베어링(138a,138b)을 통해 제1하우징(110)과 제2하우징(120)에 회전 가능하게 결합된다.

감속기(140,150)는, 링 기어(140)와, 링 기어(140)의 내부에서 맞물려 회전하는 판 기어(150)로 구성된다.

링 기어(140)는 제2하우징(120)의 조립홈(124)에 삽입 가능한 직경을 가진 링 형상의 기어이다. 이러한 링 기어(140)의 내주면에는 동력 전달을 위한 내치기어(142)가 형성된다. 또한, 링 기어(140)의 외주면에는 제2하우징(120)과의 결합을 위한 제2조립면(144)이 형성된다. 이때, 제2조립면(144)은 제1조립면(126)과 대응되는 평면으로 형성되며, 링 기어(140)의 외주면을 따라 방사상으로 배열된 4개로 구성된다.

본 실시예에서는 제1조립면(126)과 제2조립면(144)을 4개로 예시하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 4개 이상으로 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제2하우징(120)과 링 기어(140)에 평면의 조립면(126,144)을 형성할 경우 제2하우징(120)과 링 기어(140)을 체결력을 향상시킬 수 있으며, 이를 통하여 액추에이터(100)의 작동 시 링 기어(140)의 떨림으로 인한 진동과 소음을 개선할 수 있다.

판 기어(150)는 링 기어(140)의 내경보다 작은 직경의 원판 형상의 기어로서, 링 기어(140)의 내주면을 따라 자전 및 공전을 하며 회전력을 감속시키는 감속기어이다.

이러한 판 기어(150)의 외주면에는 내치기어(142)에 맞물리는 외치기어(152)가 형성되고, 판 기어(150)의 중앙에는 결합공(154)이 형성되며 결합공(154)에는 구동모터(130)의 출력축(136)이 관통된다.

한편, 판 기어(150)의 결합공(154)의 둘레에는 복수의 전동 구멍(156)이 형성된다. 전동 구멍(156)은 감속기(140,150)와 출력 샤프트(160)를 연결하여 감속기(140,150)의 회전력을 출력 샤프트(160)로 전달하는 역할을 한다. 이때, 전동 구멍(156)은 원형으로 형성되되 후술할 전동 돌기(166)보다 큰 직경으로 형성된다.

출력 샤프트(160)는, 판 기어(150)와 맞물리는 디스크(162)와, 디스크(162)의 중앙에 형성된 샤프트(164)로 구성된다. 이때, 디스크(162)의 일면(판 기어(150) 측 일면)에는 전동 돌기(166)가 형성된다.

전동 돌기(166)는 전동 구멍(156)에 삽입되어 감속기(140,150)의 회전력을 출력 샤프트(150)로 전달하는 역할을 한다. 이러한 전동 돌기(166)는 단면이 원형인 원주 형상이되, 전동 구멍(156)보다 작은 직경으로 형성된다.

상술한 전동 구멍(156)은 판 기어(150)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된 다수(본 실시예에서는 8개)로 구성되고, 전동 돌기(166)는 디스크(162)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된 다수(본 실시예에서는 8개)로 구성된다.

이와 같이, 전동 구멍(156)과 전동 돌기(166)가 다수로 구성될 경우 그들 사이의 접촉면적을 증대시켜 회전력의 전달 손실을 최소화할 수 있으며, 이를 통하여 동력 전달 효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

100: 전자식 변속 레버용 액추에이터
110: 제1하우징 120: 제2하우징
130: 구동모터 140: 링 기어
150: 판 기어 160: 출력 샤프트

Claims (5)

1. 전자식 변속 레버(Shift By Wire; SBW)용 액추에이터로서,
   일면이 개방된 중공의 하우징;
   상기 하우징의 내부에 설치된 구동모터;
   상기 하우징에 고정되고 내주면을 따라 기어가 형성된 링 기어와, 상기 구동모터의 회전축에 결합되고 상기 링 기어의 내부에 구비되며 외주면을 따라 기어가 형성된 판 기어로 구성된 감속기; 및
   상기 판 기어와 맞물리는 디스크와, 상기 디스크의 중앙에 형성된 샤프트로 구성되며, 상기 감속기의 회전력을 외부로 출력하는 출력 샤프트를 포함하되,
   상기 하우징에는 상기 링 기어가 결합되는 환형의 조립홈이 형성되고, 상기 조립홈의 내주면에는 평면의 제1조립면이 형성되며, 상기 링 기어의 외주면에는 상기 제1조립면에 대응되는 평면의 제2조립면이 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1조립면은 상기 조립홈의 내주면을 따라 방사상으로 배열된 복수로 구성되고,
   상기 제2조립면은 상기 링 기어의 외주면을 따라 방사상으로 배열된 복수로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 디스크의 일면에는 회전력을 전달하기 위한 전동 돌기가 돌출되고,
   상기 판 기어에는 상기 전동 돌기가 삽입되는 전동 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 전동 돌기는 단면이 원형인 원주 형상이고,
   상기 전동 구멍은 상기 전동 돌기보다 큰 직경의 원형인 것을 특징으로 하는 전자식 레버용 액추에이터.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 전동 돌기는 상기 디스크의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된 다수로 구성되고,
   상기 전동 구멍은 상기 판 기어의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된 다수로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 레버용 액추에이터.

Images