KR20230099716A - 전자식 변속 레버용 액추에이터 - Google Patents

전자식 변속 레버용 액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동부와 감속부를 일체형 패키지 구조로 결합시켜 부피를 줄인 전자식 변속 레버용 액추에이터로서, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 회전력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부에서 발생한 회전력을 증대시키는 감속부와, 상기 감속부에서 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력부를 포함한다. 상기 구동부는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전하는 로터와, 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 구비된 스테이터로 구성되되, 상기 로터의 출력 측 일단에는 편심부가 형성되며, 이때 상기 감속부는 상기 편심부에 일체로 결합된다.

Description

전자식 변속 레버용 액추에이터{ACTUATOR FOR SHIT BY WIRE}
본 발명은 전자식 변속 레버용 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 구동부와 감속부를 일체형 패키지 구조로 결합시켜 부피를 줄인 전자식 변속 레버용 액추에이터에 관한 것이다.
자동변속기는, 변속단을 선택하기 위한 변속 레버와, 변속 레버에서 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 변속 레버와 변속 구동부 사이를 전기적으로 연결하는 시스템이다. 즉, 변속 레버의 변속단 위치를 전기적 신호로 바꿔 ECU에 전달하고, ECU에서는 이 신호에 따라 유압 구동부를 작동시켜 변속 구동부를 제어한다.
상술한 시프트 바이 와이어 시스템은, 변속 레버와 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 참조하면, 회전식 액추에이터(1)는, 하우징(10)과, 하우징(10)의 내부에 설치된 구동부(20)와, 구동부(20)의 회전력을 증대시키는 감속부(30)와, 감속부(30)를 통해 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력부(40)를 포함한다.
그런데 종래에는 감속부(30)의 외치기어(32)를 자전 및 공전시키는 편심부(24)가 구동부(20)의 샤프트(22)에 형성되어, 감속부(30) 및 이를 포함하는 액추에이터(1)의 부피를 증대시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구동부와 감속부를 일체형 패키지 구조로 결합시켜 부피를 줄인 전자식 변속 레버용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전자식 변속 레버(Shift By Wire; SBW)용 액추에이터로서, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되며 회전력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부에서 발생한 회전력을 증대시키는 감속부와, 상기 감속부에서 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력부를 포함한다.
상술한 구성 중 상기 구동부는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전하는 로터와, 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 구비된 스테이터로 구성되되, 상기 로터의 출력 측 일단에는 편심부가 형성되며, 이때 상기 감속부는 상기 편심부에 일체로 결합된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 샤프트와 결합된 로터의 출력 측 일단에 편심부를 형성하고 감속부를 편심부에 일체로 결합함으로써, 구동부와 감속부가 일체형 패키지 구조로 결합됨에 따라 액추에이터의 부피를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터의 단면도.
도 4는 종래 기술에 따른 회전식 액추에이터의 단면도.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버(Shift By Wire; SBW)용 액추에이터는, 변속 레버의 변속단 위치를 전기적 신호로 바꿔 ECU에 전달하고 ECU가 유압 구동부를 작동시켜 변속 구동부를 제어하는 액추에이터로서, 좀 더 상세하게는 구동부와 감속부를 일체형 패키지 구조로 결합시켜 부피를 줄인 액추에이터이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 변속 레버용 액추에이터(이하, '액추에이터'라 함)를 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 액추에이터(10)는, 하우징(100)과, 하우징(100)의 내부에 구비되는 구동부(200), 감속부(300) 및 출력부(400)를 포함한다.
하우징(100)은, 전면이 개방된 컵 형상의 제1하우징(110)과, 제1하우징(110)의 개방된 전면을 덮도록 제1하우징(110)과 대응되는 컵 형상을 가진 제2하우징(120)으로 구성된다.
제1하우징(110)의 내부에는 회전력을 발생시키는 구동부(200)가 설치되고, 제2하우징(120)의 내부에는 구동부(200)에서 발생한 회전력을 증대시키는 감속부(300) 및 감속부(300)에서 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력부(400)가 설치된다.
제1하우징(110)의 일측에는 전원 및 신호 인가를 위한 커넥터(130)가 구비되고, 제2하우징(120)의 전면에는 출력부(400)를 보호하기 위한 가이드(140)가 형성된다.
구동부(200)는 전원 인가 시 회전력을 발생하는 구성요소이다.
그 구조를 살펴보면, 구동부(200)의 내부에는 제2하우징(120)에 결합 및 고정되는 원통 형상의 몸체(210)가 구비되고, 몸체(210)의 외측 둘레에는 전원 인가 시 자기장을 발생시키는 스테이터(220)가 설치된다.
몸체(210)의 내부에는 샤프트(230)가 회전 가능하게 결합되는데, 이를 위하여 몸체(210)의 전단과 후단에는 샤프트(230)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(240)이 구비된다.
샤프트(230)의 전단에는 스테이터(220)를 감싸는 원통 형상의 로터(250)가 결합되며, 로터(250)의 내측 둘레에는 전원 인가 시 스테이터(220)에서 발생한 자기장에 의해 회전하는 영구자석(260)이 마련된다.
한편, 로터(250)의 전단에는 편심부(270)가 형성되고, 편심부(270)에는 후술할 감속부(300)의 외치기어(320)가 설치 된다. 이때, 편심부(270)는 감속부(300)의 외치기어(320)가 내치기어(310)의 내주면을 따라 자전 및 공전할 수 있도록 로터(250)의 회전 중심에 일측으로 편심되게 형성된다.
이와 같이, 로터(250)에 편심부(270)를 형성하여 감속부(300)를 일체로 결합할 경우, 구동부(200)와 감속부(300)가 일체형 패키지 구조로 이룸에 따라 액추에이터(10)의 부피를 줄일 수 있다.
감속부(300)는, 제2하우징(120)의 내주면에 결합 및 고정된 내치기어(310)와, 로터(250)의 편심부(270)에 결합되고 내치기어(310)의 내주면을 따라 자전 및 공전을 하는 외치기어(320)와, 외치기어(320)와 편심부(270) 사이에 구비되어 외치기어(320)를 회전 가능하게 지지하는 베어링(330)으로 구성된다.
내치기어(310)는 둥근 고리 형상이다. 내치기어(310)의 외주면에는 제2하우징(120)과의 결합 및 회전을 방지하는 고정돌기(312)가 형성되고, 내치기어(310)의 내주면에는 외치기어(320)와 맞물리는 기어 이빨(314)이 형성된다.
외치기어(320)는 내치기어(310)에 내접하는 둥근 고리 형상이다. 좀 더 상세하게는, 로터(250)의 편심부(270) 및 베어링(330)을 감싸는 다단의 둥근 고리 형상이다. 이러한 외치기어(320)는 내치기어(310)의 내주면을 따라 회전하되 자전 및 공전이 가능하도록 내치기어(310)보다 작은 직경으로 형성된다.
외치기어(320)의 중앙에는 편심부(270) 및 베어링(330)이 결합되는 장착공(322)이 형성되고, 외치기어(320)의 외주면에는 내치기어(310)와 맞물리는 기어 이빨(324)이 형성된다.
또한, 외치기어(320)의 전면 둘레에는 출력부(400) 측으로 회전력을 전달하기 위한 전동 돌기(326)가 형성된다. 이 전동 돌기(326)는 후술할 출력부(400)의 전동 구멍(412)에 결합되어 감속부(300)의 회전력을 출력부(400)로 전달한다.
도면에 도시된 바와 같이, 전동 돌기(326)는 외치기어(320)의 원주방향으로 방사상 배치된 다수로 구성된다. 예컨대, 본 실시예의 전동 돌기(326)는 외치기어(320)의 원주방향으로 방사상 배치된 10개 또는 그 이상으로 형성될 수 있는데, 이처럼 전동 돌기(326)를 10개 또는 그 이상 형성하면 전동 돌기(326)에 인가되는 부하를 분산시켜 액추에이터(10)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
출력부(400)는, 외치기어(320)에 의해 회전하는 디스크(410)와, 디스크(410)의 전면에서 돌출된 출력축(420)으로 이루어진다.
디스크(410)에는 전동 돌기(326)가 삽입되는 전동 구멍(412)이 형성된다. 이때, 전동 구멍(412)은 디스크(410)의 원주방향으로 방사상 배치된 다수, 즉 전동 돌기(326)와 같은 개수로 형성될 수 있으며, 이를 통하여 전동 구멍(412)에 인가되는 부하를 분산시켜 액추에이터(10)의 내구성을 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.
10: 액추에이터 100: 하우징
200: 구동부 300: 감속부
400: 출력부

Claims (6)

  1. 전자식 변속 레버(Shift By Wire; SBW)용 액추에이터로서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부에 구비되며 회전력을 발생시키는 구동부;
    상기 구동부에서 발생한 회전력을 증대시키는 감속부; 및
    상기 감속부에서 전달된 회전력을 외부로 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 구동부는, 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전하는 로터와, 상기 샤프트와 상기 로터 사이에 구비된 스테이터로 구성되되, 상기 로터의 출력 측 일단에는 편심부가 형성되며,
    상기 감속부가 상기 편심부에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속부는, 상기 하우징의 내부에 구비되는 내치기어와, 상기 편심부에 회전 가능하게 결합되며 상기 내치기어의 내주면을 따라 자전 및 공전을 하는 외치기어로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력부는, 상기 외치기어에 의해 회전하는 디스크와, 상기 디스크의 일면에서 돌출된 출력축으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 외치기어와 상기 디스크에는 회전력을 전달하기 위한 전동 돌기와 전동 구멍이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전동 돌기는 상기 외치기어의 원주방향으로 방사상 배치된 다수로 구성되고,
    상기 전동 구멍은 상기 디스크의 원주방향으로 방사상 배치된 다수로 구성된 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전동 돌기는 상기 외치기어의 원주방향으로 방사상 배치된 10개 이상이고,
    상기 전동 구멍은 상기 디스크의 원주방향으로 방사상 배치된 10개 이상인 것을 특징으로 하는 전자식 변속 레버용 액추에이터.
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