WO2019190219A1 - 소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터 - Google Patents

소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터 Download PDF

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WO2019190219A1
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support
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shaft
air vent
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송창섭
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주식회사 아모텍
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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for an air vent system, and more particularly, to a small drive motor capable of electrically driving the wind direction adjusting wing of an air vent according to an indoor temperature, and an actuator for an air vent system using the same.
  • an air vent provided in an instrument panel located in front of an interior of a vehicle is mainly applied to an air conditioning unit so that air-conditioning and airflow generated from an air conditioner or a heater flows into the interior of the vehicle. It is installed at the vehicle interior direction end of the flowing duct.
  • the air vent includes a casing that is provided in the duct to form an outer periphery, a wind direction control wing provided in the casing, and a wing knob assembly for rotating the wind direction control wing.
  • the wind direction control wing is provided in a horizontal direction and a vertical direction, typically provided with a pair of vertical and horizontal direction wind direction control wings in the front and rear directions, regardless of the order of the horizontal and vertical direction, through which the wind direction It can blow in up-down and left-right direction.
  • the wind direction control wing has a vertical wind direction control wing and a horizontal wind direction control wing, in which a plurality of wind turbines are arranged in up, down, left and right directions.
  • the air vent system allows the user to adjust the wind direction by rotating the vertical wind direction wing and the horizontal wind direction wing through manual operation of the wing knob assembly installed on the vertical wind direction wing.
  • Such a conventional manual vehicle air vent has a hassle that a user must manually operate to change the wind direction and air volume of the once set wind direction control knob and the air volume control knob even when the room temperature is changed according to the operation of the air conditioner.
  • the air vent system using the electric actuator uses a small motor as a driving source, so that the soldering when connecting the lead terminal of the stator coil wound on the stator core to the printed circuit board (PCB) in which the motor driving circuit is mounted is performed. I'm using the method.
  • soldering connection may cause defects such as cold soldering and unsoldering, and if the environment is mounted in a vehicle that generates a lot of vibration, defects may occur in progress.
  • the conventional small outer rotor type motor having a diameter of about 30 mm has a structure in which a sleeve bearing for supporting a rotation shaft is coupled to the inside of the groove of the bearing housing and a stator core is coupled to the outer circumference of the bearing housing. It is difficult to implement a structure that connects the coil to it.
  • the present invention has been devised in view of such a conventional problem, and an object thereof is to provide an actuator for an air vent system for driving an actuating lever for rotating the vertical and horizontal wind direction control wings of an air vent in an electric manner.
  • Another object of the present invention is to remove the bearing from the outer rotor type motor, and instead of the soldering connection process of the stator coil, a terminal pin in which a press fit is formed between the stator and the printed circuit board (PCB) is formed.
  • the present invention provides a small drive motor that connects a coil to a PCB by utilizing a space where a bearing is eliminated, and an actuator for an air vent system using the same.
  • Another object of the present invention is to provide an actuator for an air vent system having a small size by optimally disposing a plurality of gear units constituting a small drive motor and a gear train in a housing.
  • a small driving motor includes a printed circuit board (PCB) mounted with a motor driving circuit for generating a motor driving signal in response to receiving an external control signal; And a drive motor having a stator, a rotor, and a pinion gear formed integrally with the rotor, the drive motor generating rotational power through the pinion gear in accordance with the motor driving signal, wherein the printed circuit board and the stator are between the terminal. It can be energized using a pin.
  • PCB printed circuit board
  • the stator coil can be connected to the PCB as the terminal pin is applied by utilizing the space in which the bearing is deleted, so that the lead terminal of the stator coil is soldered to the printed circuit board (PCB) in which the motor driving circuit is mounted.
  • the process of connecting can be eliminated, and defects due to the soldering process can be removed.
  • the stator includes: a stator core having a plurality of teeth extending outside the annular yoke; A stator supporter integrally formed on an outer circumference of the stator core and having a first support shaft disposed at a central portion thereof; And a stator coil wound around an outer circumference of the tooth on which the stator support is formed, wherein a central accommodating groove is formed in a central portion of the stator support upwardly in the periphery of the first support shaft, and in the rotor of the rotor support.
  • the lower end may be rotatably supported by the annular receiving groove.
  • the terminal pin has an upper conductor portion coupled to a through hole penetrating the stator support between an inner circumferential portion of the stator core and an inner circumferential portion of the annular receiving groove of the stator support, and a lower conductive coupling portion is press-fitted to the through hole of the printed circuit board.
  • the actuator for the air vent system is an actuator for the air vent system for driving the operation lever for rotationally driving the wind direction control wing of the air vent, the box-shaped housing;
  • a printed circuit board mounted inside the housing and mounted with a motor driving circuit configured to generate a motor driving signal according to reception of a control signal from an air conditioning control device (CCM) of the air vent system;
  • a drive motor having a stator, a rotor, and a pinion gear integrally formed with the rotor, wherein the drive motor generates rotational power required to drive the operation lever according to the motor drive signal through the pinion gear;
  • a gear train coupled to the pinion gear and configured to increase torque by reducing the rotational speed of the pinion gear, wherein the printed circuit board and the stator may be energized using terminal pins.
  • an actuator for an air vent system includes: at least one shaft support portion integrally formed at a bottom surface of the housing and having a recess; And at least one support shaft, one end of which is press-fitted to the groove, to the plurality of shaft supports, wherein the rotor of the drive motor may be rotatably coupled to the one support shaft.
  • the shaft support portion has a first to third diameter portion of the outer peripheral diameter is reduced in three stages, the groove is formed in the lower end of the first support shaft is formed in the center, the first diameter portion and the second diameter portion
  • the printed circuit board may be seated on the first stepped portion, and the stator support may be seated on the second stepped portion between the second diameter portion and the third diameter portion.
  • the rotor includes a plurality of magnets in which the N pole and the S pole are alternately disposed; And a rotor support at which the magnet is supported at an outer end and the inner circumference thereof is rotatably coupled to the support shaft, wherein the pinion gear may be integrally formed on the upper portion of the rotor support.
  • the terminal pin is a metal conductor portion that is conducted in the form of a bar; A stopper disposed at one end of the conductor part and serving as a supporting jaw for setting a position such that the terminal pin is inserted at a predetermined depth when the terminal pin is inserted into the through hole; And an energization coupling part extending from a lower portion of the stopper to conduct electricity with a conductive pattern disposed on the printed circuit board, wherein an outgoing terminal of the stator coil is connected to an upper end of the conductor part, and energized through a through hole formed in the printed circuit board.
  • the coupling part may be press-bonded, and the through hole may have a conductive via.
  • an actuator for an air vent system includes: a first support shaft on which the rotor is rotatably supported; And a first shaft support portion having a center portion formed at a lower end portion of the first support shaft, the first shaft support portion having first to third diameter portions whose outer circumferential diameter decreases in stages.
  • the stator support may be integrally formed on the outer circumference and have a through hole formed at a central portion thereof, and the through hole of the stator support may be press-fitted to the third diameter portion of the first shaft support.
  • coupling protrusions and coupling grooves may be provided at the outer peripheral portion of the third diameter portion of the first shaft support portion and the inner peripheral portion of the through hole of the stator support, respectively.
  • the stator support may be press-bonded to the first shaft support to stably fix the stator at a predetermined position.
  • an actuator for an air vent system includes: first to fourth shaft supports each integrally formed on a bottom surface of the housing and having grooves; And first to third support shafts whose one ends are respectively supported by the recesses of the first to third shaft supports, wherein the rotor and pinion gear are rotatably coupled to the first support shaft, and the gears Trains are rotatably coupled to the second and third support shafts, respectively, the first and second gear units gear-coupled with the pinion gear to increase torque by reducing the rotational speed of the pinion gear; And a third gear unit accommodating a lower end of the fourth shaft support part to be rotatably supported and outputting a torque-increased rotational output to the outside of the housing by reducing the rotational speed of the second gear unit.
  • the first gear unit the first gear is located on the upper side and a plurality of gears are formed on the outer circumference and driven to rotate by the pinion gear; And a second gear extending downward of the first gear and having a plurality of gears formed on an outer circumference thereof, wherein the second gear unit is positioned on an upper side and formed with a plurality of gears on an outer circumference thereof.
  • the first gear ratio between the pinion gear and the first gear is i1
  • the first module is M1
  • the second gear ratio between the second gear and the third gear is i2
  • the second module is M2
  • the fourth When the third gear ratio between the gear and the fifth gear is i3 and the third module is M3, the first to third gear ratios satisfy the relationship i1> i2> i3, and the first to third modules are M1 ⁇ M2 ⁇ M3 relationship can be satisfied.
  • the gear ratio (deceleration ratio) between the gears is set smaller toward the output, and if the module is set larger, a stable high torque output is obtained even if a large torque conversion is made from the upper output of the gear train.
  • the fifth gear of the third gear unit is more stable from the upper output of the gear train by setting the pitch radius PCD larger than the first gear of the first gear unit and the third gear of the second gear unit. Output can be obtained.
  • the actuator for the air vent system is an actuator for the air vent system for driving the operation lever for rotationally driving the wind direction control wing of the air vent, the box-shaped housing; First to fourth shaft supports integrally formed on a bottom surface of the housing and having recesses; First to third support shafts, one end of which is press-fitted to the grooves, to the first to third shaft support portions; A connector for receiving a control signal from an air conditioning control device (CCM) of an air vent system on one side of the housing; A printed circuit board mounted inside the housing and mounted with a motor driving circuit configured to generate a motor driving signal according to the reception of the control signal; A drive motor having a pinion gear integrally formed with the rotor rotatably coupled to the first support shaft, wherein the drive motor generates the rotational power required to drive the operation lever in accordance with the motor drive signal through the pinion gear; And a gear train coupled to the pinion gear and configured to increase torque by reducing the speed of rotation of the pinion gear, wherein
  • CCM air conditioning control device
  • the operating lever for rotating the vertical and horizontal wind direction control wings of the air vent can be driven by an electric method, and the wind direction of the air vent can be adjusted to an automatic or manual mode using the result.
  • the circulation of air in the vehicle can be done automatically.
  • the outer rotor-type motor is provided with a groove in which the rotor support is rotatably supported while integrally forming a support shaft in the center of the stator support, so that the rotor shaft rotates around the support shaft.
  • the actuator can be miniaturized by optimally arranging a plurality of gear units constituting the ultra small drive motor and the gear train inside the housing.
  • the bobbin is assembled on the outer periphery of the tooth and the winding of the coil may be inferior in productivity, and thus the terminal pin may be coupled to the outer periphery of the stator core while molding with an insulating resin.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an actuator for an air vent system according to the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are enlarged plan views and perspective views respectively showing a state in which the housing cover is removed from FIG. 1.
  • FIGS. 4 to 6 are axial cross-sectional views showing miniature drive motors that generate rotational power in actuators according to the first to third embodiments of the present invention, respectively.
  • FIG. 7A to 7F are plan views sequentially illustrating the assembling process of the actuator for the air vent system according to the present invention, respectively.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 7C.
  • FIG. 9 is a plan view showing a stator core used in the stator of the small drive motor according to the present invention.
  • 10A and 10B are a plan view and a bottom view, respectively, illustrating that a stator support is formed on the outer periphery of the stator core.
  • 11A and 11B are a plan view and a bottom view, respectively, illustrating a stator assembly having a coil wound around a stator support and a terminal pin coupled thereto;
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a state in which the stator assembly shown in FIG. 11 is assembled into a housing.
  • the air vent system to which the present invention is applied for example, is installed in an instrument panel or the like to form a vertical wind direction wing and a horizontal wind direction wing to form an air vent, and the first and the second air direction wing and the horizontal wind direction wing respectively And a pair of actuators for driving the first and second actuating levers and the first and second actuating levers electrically, respectively.
  • the pair of actuators for the air vent system is a part of a heating, ventilation, and air conditioning system (HVAC), and is an air conditioning control device through a controller area network (CAN), a local interconnect network (LIN), or a UART type communication network in a vehicle. (CCM: Climate Control Module) can be connected.
  • HVAC heating, ventilation, and air conditioning system
  • CAN controller area network
  • LIN local interconnect network
  • UART UART type communication network in a vehicle.
  • CCM climate Control Module
  • the actuator receives a control signal from the air conditioning control device (CCM) according to the user's mode setting, respectively, and drives the first and second operating levers to supply air to the room. It will control the passage.
  • CCM air conditioning control device
  • the actuator 100 for an air vent system is installed in a housing 10 having a substantially rectangular box shape, and receives a control signal from an air conditioning controller (CCM) of an HVAC system.
  • a printed circuit board 50 having a motor driving circuit for generating a motor driving signal, a driving motor 20 for generating rotational power required for an actuator according to the motor driving signal of the motor driving circuit, and the motor 20 It includes a gear train 30 for increasing the drive torque by reducing the rotational speed of.
  • the driving motor 20 generating the rotational power in the actuator 100 applies a small brushless DC (BLDC) motor having a diameter of about 30 mm in consideration of the overall size of the housing.
  • BLDC brushless DC
  • the housing 10 has a substantially rectangular box shape, and includes a lower housing 12 and an upper housing 14, which are decomposedly coupled to each other by, for example, a snap coupling method.
  • the lower housing 12 has a plurality of engaging rings (12a ⁇ 12e) extending from the three wall surface is a snap coupling to the plurality of engaging projections (14a) protruding on the outer wall surface of the upper housing (14).
  • the lower housing 12 and the upper housing 14 may be implemented by coupling and fixing using screws or the like.
  • one side of the housing 10 of the signal transmission cable required to receive a control signal from the air conditioning control device (CCM) of the HVAC system and to apply a drive signal to the drive motor 20 built in the actuator 100
  • An occlusal port or connector 60 is formed that physically and electrically couples with the connector plug.
  • first to third shaft support portions 120 to 120b for receiving and fixing one end of the first to third support shafts 42 to 46 are integrally formed.
  • the third to third support shafts 42 to 46 may be press-fitted to grooves of the first to third shaft support parts 120 to 120b each having a cylindrical protrusion shape.
  • the rotor 22 of the motor 20 is rotatably coupled to the first support shaft 42, and the first and second support shafts 44 and 46 form a gear train 30.
  • the second gear units 34 and 36 are rotatably coupled.
  • the first to third shaft support parts 120 to 120b are formed in a cylindrical protrusion and serve as a support for installing the printed circuit board 50 on which the motor driving circuit is mounted at regular intervals from the lower surface of the lower housing 12. Also Accordingly, the motor driving circuit can be safely mounted on the lower surface of the printed circuit board 50. However, the motor driving circuit may be mounted on the upper surface instead of the lower surface of the printed circuit board 50.
  • the fourth shaft support portion 120c for receiving and rotatably supporting the protrusion is formed.
  • the fourth shaft support part 120c is formed in the form of a cylindrical protrusion having a relatively larger diameter than the first to third shaft support parts 120 to 120b.
  • the through hole 14c is formed in a corresponding portion of the upper housing 14 corresponding to the fourth shaft support part 120c so that the upper end output part 38d of the third gear unit 38 protrudes to the outside.
  • Round corners are formed in three corners of the lower housing 12 to remove unnecessary space, and the upper housing 14 has screw fixing parts 14b in the round corners of the three corners. It is formed to protrude and is used to fix the actuator 100 to the air vent body using a fixing screw or fixing bolt.
  • a small drive motor 20 is employed in the actuator 100 for the air vent system according to the present invention to generate the required rotational power.
  • the small drive motor 20 includes a first shaft support part 120 formed integrally with the lower housing 12; A first support shaft 42 having one end fixed to the first shaft support 120; A stator 24 having a central portion fixed to the first support shaft 42; And a rotor 22 having an outer circumference of the stator 24 and a predetermined air gap, and having a magnet 222 opposed thereto and a central portion thereof rotatably coupled about the first support shaft 42. .
  • the rotor 22 is provided with a first support shaft 42 instead of eliminating a bearing rotatably supporting a rotation shaft that is generally formed integrally with the rotor. Is rotated about the first support shaft 42 in accordance with the rotating magnetic field from the stator 24.
  • the stator 24 includes a stator core 242, a stator support 244, and a stator coil 246.
  • the stator support 244 is integrally formed on the outer circumference of the stator core 242.
  • the stator coil 246 is wound around the outer periphery of 244.
  • the stator core 242 has a plurality of teeth 242a extending outside the annular yoke 242b.
  • a plurality of stator cores are punched out to form a thin sheet of electrical steel sheet.
  • the flakes may be laminated and integrated.
  • An inner circumferential portion of the stator core 242 is formed with an alignment groove 244c used for aligning to stack a plurality of flakes.
  • Each of the plurality of teeth 242a has a tip portion having a “T” shape, and is formed in a slot between adjacent teeth.
  • stator support 244 is integrally formed on the upper surface, the lower surface and the inner circumference of the stator core 242 except for the outer surface of the stator core 242. 42 is fixedly coupled.
  • the stator support 244 is formed integrally with the stator core 242 by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester or a thermoplastic resin.
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester or a thermoplastic resin.
  • the four surfaces of the plurality of teeth 242a are all surrounded by, for example, a stator support 244 made of an insulator, so that the stator coil 246 is formed on the outer circumference of the stator support 244 without having a separate insulator bobbin. Can be wound on.
  • annular receiving groove 244a having a predetermined depth is formed in the center of the stator support 244 at the periphery of the first support shaft 42, and the coupling force with the first support shaft 42 is provided below.
  • Extension portion 244b is formed to increase the height.
  • the rotor support 226 of the rotor 22 that rotates around the first support shaft 42 is rotatably supported in the annular receiving groove 244a. Thereby, the bearing which rotatably supports the rotor can be removed from the center part.
  • the first shaft support portion 120 has a groove in which the lower end portion of the first support shaft 42 is press-fitted and fixed in the center thereof, and the printed circuit board 50 is spaced apart from the lower surface of the lower housing 12 at an outer circumference thereof.
  • Step portion 122a is formed to serve as a support for supporting the installation to have.
  • the printed circuit board 50 is seated on the stepped portion 122a of the first shaft support 120, and the extension portion 244b of the stator support 244 contacts the upper portion of the first shaft support 120. While the printed circuit board 50 may be fixed.
  • the small drive motor 20 has an outer rotor type motor structure.
  • the stator support 244 is formed with a plurality of through holes 244d for engaging the plurality of terminal pins 26 using the central region where the bearing is removed.
  • Four terminal pins 26 are used when the drive motor 20 is Y-connected to the stator coil 246 having a three-phase (U, V, W) structure and the neutral point is drawn out.
  • the terminal pin 26 has a bar shape and is disposed at one end of the conductive metal part 262 and the conductive part 262 so that the terminal pin 26 has a predetermined depth when the terminal pin 26 is inserted into the through hole 244d.
  • a stopper 264 serving as a support jaw for setting the position to be inserted into the stopper, and an energizing coupler 266 extending into the bottom of the stopper 264 to conduct electricity with the conductive pattern disposed on the printed circuit board 50. It includes.
  • the terminal pin 26 is press fit coupled to the through-hole 244d previously formed in the stator support 244 by using a device, and is attached to the stator core 242 at the upper end of the conductor portion 262. Fixing is performed by connecting the lead terminal of the wound stator coil 246.
  • the lead terminal of the stator coil 246 may be wound and coupled to the upper end of the conductor portion 262 and then fixed by solder dipping or the like.
  • stator 24 is assembled as shown in FIG. 4, the stator coil 246 and the printed circuit board are press-bonded to the through-holes formed in the printed circuit board 50. Electric current is made between the conductive patterns of 50.
  • the energizing coupler 266 has a structure capable of shrinkage so as to be compressively coupled to the through hole of the printed circuit board 50, and the through hole of the printed circuit board 50 is electrically connected to the conducting coupler 266.
  • Conductive vias are preferably formed for connection.
  • stator 24 shown in FIGS. 11A and 11B three terminal pins 26 are coupled to the through hole 244d of the stator support 244, and each of the teeth 242a has a “T” shape.
  • the stator coil 246 is wound around the connection portion between the tip portion and the back yoke 242b.
  • the first shaft support part 120 has first to third diameter parts 122, 124, and 126 having different diameters such that two stepped parts 122a, 124a are formed on the outer circumference thereof. Can be formed.
  • the first step portion 122a may support the printed circuit board 50
  • the second step portion 124a may support the extension portion 244b of the stator support 244 constituting the stator 24.
  • the through hole of the printed circuit board 50 is press-fitted to the outer circumference of the second diameter portion 124 in the first shaft support portion 120
  • the stator support 244 is circumscribed to the outer circumference of the third diameter portion 126.
  • the inner circumferential portion and the lower extension portion 244b may be fixed by being press-fitted.
  • the first support shaft 42 is also simultaneously insert molded while the stator support 244 is formed on the outer circumference of the stator core 242 by the insert molding method. It is formed integrally with the center of the stator support 244 by the method.
  • the coupling between the stator support 244 and the first support shaft 42 is formed in the groove of the first shaft support 120, as shown in FIG. 8, instead of being integrally formed by the insert molding method.
  • the first support shaft 42 may be fixed, and the stator supporter 244 may be fixedly coupled to the outer circumference of the first shaft support 120.
  • reference numeral 244c indicates that the stator 24 is rotated from the first shaft support 120 when the stator support 244 is fixedly coupled to the outer circumference of the first shaft support 120. Point to the key groove is coupled to the engaging projection formed on the outer circumference of the third diameter portion 126 to prevent that.
  • the rotor 22 is disposed outside the stator core 242 as an outer rotor type motor.
  • the rotor 22 is disposed with a predetermined gap on the outer surface of the stator 24, and a plurality of magnets 222 and N and S poles are alternately disposed.
  • a back yoke 224 disposed on the rear surface, and a rotor support 226 formed integrally with the back yoke 224 by insert molding.
  • the plurality of magnets 222 may be formed of, for example, N-pole and S-pole magnets composed of divided pieces.
  • the back yoke 224 has a cup shape having an open central portion, and a plurality of magnets 222 are attached to an inner circumferential surface thereof, and a plurality of magnets 222 disposed adjacent to each other and a stator 24 generating a rotating magnetic field. It may be made of an electromagnetic steel sheet so as to form a magnetic path through which magnetic flux flows.
  • the lower end of the rotor support 226 is connected to the upper portion of the back yoke 224, and the rotor support 226 is bent in two steps by the back yoke connecting portion 226c from the outside of the body portion 226a located above. It extends in the shape of a cup, and the inside of the body portion 226a has a through hole 226d is formed in the center portion, the shaft coupling portion 226b is rotatably coupled to the first support shaft 42 is extended.
  • the back yoke connecting portion 226c is bent in two stages from the body portion 226a, and the upper part of the back yoke 224 is also bent in two stages to widen the area of the back yoke 224 and the coupling portion, and the terminal. Space for accommodating the upper end of the conductor portion 262 of the pin 26 can also be secured.
  • a pinion gear 32 serving as a drive gear for driving the gear train 30 is integrally formed on the outer circumference of the body portion 226a.
  • the rotor support 226 may be integrally formed with the back yoke 224 at one end by molding with a thermosetting resin, for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester or a thermoplastic resin.
  • a thermosetting resin for example, a BMC (Bulk Molding Compound) molding material such as polyester or a thermoplastic resin.
  • the rotor support 226 and the back yoke 224 may be made separately, and then mutually bonded using an adhesive.
  • the small drive motor 20 is an outer rotor type motor in which the rotor 22 is rotated in accordance with a rotor field generated from the stator 24, and supports a rotating shaft.
  • the stator support 244 has an annular receiving groove 244a formed at the periphery of the first support shaft 42 at the center thereof and is rotatably coupled to the first support shaft 42 in the receiving groove.
  • the shaft coupling part 226b of 226 is seated and rotated.
  • the small drive motor 20 includes a plurality of terminal pins for performing electrical connection between the stator coil 246 and the printed circuit board 50 in a space in which a bearing supporting a rotating shaft in the center is removed. 26), and as a result, it is possible to eliminate the soldering process of connecting the lead terminal of the stator coil 246 to the conductive pattern of the printed circuit board 50 by a direct soldering method as in the related art.
  • the small drive motor 20 employs a structure in which a back yoke 224 is provided on the rear surface of the magnet 222 so as to form a magnetic path between adjacent magnets 222 of the rotor 22. have.
  • the small drive motor according to the first embodiment of the present invention may be modified as in the second and third embodiments described below.
  • the second embodiment according to the present invention is the same as the first embodiment except for the rotor structure.
  • the same parts as in the first embodiment are assigned the same member numbers, and detailed description thereof will be omitted.
  • the present invention omits the back yoke as in the second embodiment, and is multi-folded from the body portion 226a of the rotor support 226 to form a reversed cup-shaped magnet support having a two-stage structure. 226e can be extended.
  • the magnet supporting portion 226e has the same shape as the profile formed by the back yoke 224 and the back yoke connecting portion 226c in the first embodiment.
  • the plurality of magnets 222 in which the N poles and the S poles are alternately arranged use a ring magnet having a split magnetization structure. Can be implemented.
  • the small drive motor according to the present invention may be modified as in the third embodiment shown in FIG. 6.
  • the third embodiment according to the present invention is the same as the second embodiment except for the rotor structure. Therefore, in the third embodiment, since the rest of the structure is the same as in the second embodiment, the same parts as in the second embodiment are given the same member numbers, and detailed description thereof will be omitted.
  • the rotor 22b has an annular band-shaped back yoke having a width approximately equal to the width of the magnet between the plurality of magnets 222 and the magnet support 226e.
  • 224a may be disposed.
  • the plurality of magnets 222 may be formed of, for example, N-pole and S-pole magnets composed of divided pieces.
  • the small drive motor according to the third embodiment of the present invention is a small outer rotor type motor in which the rotor 22 is rotated in accordance with the magnetic field generated from the stator 24 as in the first and second embodiments described above.
  • a plurality of terminal pins 26 are disposed in a space from which a bearing for supporting the rotation shaft is removed, thereby achieving an electrical connection between the stator coil 246 and the printed circuit board 50, thereby leading to the lead-out terminal of the stator coil 246.
  • the soldering process of connecting to the printed circuit board 50 by the soldering method can be eliminated.
  • the drive motor according to the present invention is a motor having a small size of less than 30mm in diameter, the drive for driving the gear train 30 on the outer periphery of the body 226a of the rotor support 226 located above the rotors 22 to 22b.
  • a pinion gear 32 serving as a gear is integrally formed.
  • the actuator 100 for the air vent system has an actuator for driving the first and second operating levers connected to the vertical wind direction wing and the horizontal wind direction wing, respectively, in an electric manner.
  • the drive torque is too small to drive directly with a compact motor within 30mm.
  • a gear train 30 for increasing the drive torque by reducing the rotational speed of the motor 20 is included.
  • the gear train 30 includes first and second gear units 34 and 35 rotatably coupled to the second and third support shafts 44 and 46, and a fourth shaft support portion 120c.
  • the lower end portion is accommodated rotatably and includes a third gear unit 36 for outputting the torque converted rotation output to the outside.
  • the first gear unit 34 is positioned on the upper side and has a large diameter and has a plurality of gears formed on the outer circumference, and extends to the lower side of the first gear 34a on a small diameter and plural on the outer circumference. And a second gear 34b having a gear formed therein.
  • the first gear unit 34 is rotatably coupled to a through hole formed at the center of the second support shaft 44 disposed adjacent to the first support shaft 42, and the first gear 34a is a driving gear. It serves as a driven gear that is geared with the pinion gear 32, which serves as a.
  • the rotational speed of the first gear unit 34 ( rpm) represents the rotation speed decelerated than the rotation speed of the motor 20.
  • the second gear 34b of the first gear unit 34 serves as a driving gear and is gear-coupled with the second gear unit 36.
  • the second gear unit 36 is rotatably coupled to a through hole formed in the center of the third support shaft 46 disposed adjacent to the second support shaft 44.
  • the second gear unit 36 is located on the upper side and is made of a large diameter and has a plurality of gears formed on the outer circumference, and extends in a small diameter to the lower side of the third gear 36a. And a fourth gear 36b having a gear formed therein.
  • the third gear 36a serves as a driven gear geared with the second gear 34b serving as a drive gear, and is relatively large in diameter with the second gear 34b of a small diameter and small gear number. Since the third gear 36a of the diameter and the number of air gears is gear-coupled, the rotational speed of the second gear unit 36 represents a rotational speed that is slower than the rotational speed of the first gear unit 34.
  • the fourth gear 36b of the second gear unit 36 serves as a drive gear and is gear-coupled with the third gear unit 38.
  • the third gear unit 38 is rotatably coupled to the lower end of the rotation shaft 38a in the groove of the fourth shaft support portion 120c disposed adjacent to the third support shaft 46.
  • the third gear unit 38 has a large diameter in the middle of the rotating shaft 38a and is integrally formed with a fifth gear 38b having a plurality of gears formed on an outer circumference thereof, and an upper end output portion of the rotating shaft 38a ( 38d) protrudes out of the through hole 14c of the upper housing 14 so as to output the torque-transformed rotational output from the gear train 30 to the outside.
  • the diameter of the rotating shaft 38a is set larger than the diameter of the through hole 14c, and the diameter of the upper output portion 38d is set smaller than the diameter of the rotating shaft 38a and the through hole 14c.
  • a stepped portion 38c is formed at a boundary between the rotary shaft 38a and the upper end output 38d, and the stepped portion 38c has the rotary shaft 38a separated from the through hole 14c of the upper housing 14 by the stepped portion 38c. It acts as a stopper to hold things.
  • the fifth gear 38b of the third gear unit 38 serves as a driven gear that is gear-coupled with the fourth gear 36b serving as a drive gear, and has a relatively small diameter and small number of gears. Since the fourth gear 36b and the fifth gear 36b of the large diameter and the number of air gears are geared together, the rotational speed of the third gear unit 38 is lower than the rotational speed of the second gear unit 36. Indicates.
  • a through hole 38e is formed in the upper output part 38d partially protruding out of the through hole 14c of the upper housing 14 in the third gear unit 38.
  • the other end of the first and second operating levers one end of which is connected to the vertical wind direction control wing and the horizontal wind direction control wing, is coupled to the through hole 38e of the upper output part 38d.
  • the opposite end portions of the through holes 38e are parallel, and opposite ends of the second and second operating levers are coupled to the through holes 38e when the opposite ends of the first and second operating levers are coupled to the through holes 38e.
  • the rotational force of 38 ensures good transmission to the actuation lever.
  • the first gear 34a of the first gear unit 34 may be a pinion gear located at the top of the motor 20. 32) and the gear coupling to be made, it is positioned in the highest position as shown in FIG.
  • the third gear 36a of the second gear unit 36 and the fifth gear 38a of the third gear unit 38 are respectively the second gear 34b and the third of the second gear unit 36. Since the gear coupling with the fourth gear 36b of the gear unit 38 should be made, it is preferable that the gears 38 are sequentially positioned below the first gear 34a.
  • the fifth gear 38a of the third gear unit 38 has a pitch circumference (PCD) than that of the first gear 34a of the first gear unit 34 and the third gear 36a of the second gear unit 36. Is set to be larger so that a more stable output is obtained from the top output 38d of the gear train 30.
  • PCD pitch circumference
  • the gear ratio (ie, reduction ratio) and module between the pinion gear 32 and the first gear 34a of the first gear unit 34 are referred to as i1 and M1, and the first gear unit
  • the gear ratio and the module between the second gear 34b of 34 and the third gear 36a of the second gear unit 36 are i2 and M2, and the fourth gear 36b of the second gear unit 36 is referred to as i2 and M2.
  • the gear ratio and the module between the third gear unit 38 and the fifth gear 38a of the third gear unit 38 are i3 and M3
  • the gear ratio and the module are preferably set as in Equations 1 and 2, respectively.
  • the gear ratio (deceleration ratio) between the gears is set smaller toward the output, and if the module is set larger, even if a large torque conversion is made from the upper output portion 38d of the gear train 30, it is stable. High torque output is obtained.
  • the reduction ratio of the reduction gear is calculated as (number of driven gear teeth / drive pinion gear teeth). Therefore, as described above, when the gear train 30 is composed of the first to third gear units 34, 36 and 38, the total reduction ratio is determined as in Equation 3 below.
  • the number of gear teeth of the pinion gear 32 z1
  • the number of gear teeth of the first gear 34a z2
  • the number of gear teeth of the second gear 34b z3
  • the number of gear teeth of the third gear 36a z4
  • the number of gear teeth of the fourth gear 36b is z5
  • the number of gear teeth of the fifth gear 38a is z6.
  • the reduction ratio i1 is determined as 5.722, and when the rpm of the drive pinion is 4,000, the first The gear 34a has an output decelerated at 699 rpm.
  • the actuator 100 for the air vent system uses the output of the small drive motor 20, i.e., when the pinion gear 32 is rotationally driven, for example, at 4,000 rpm. Decelerating to 1, the upper output portion 38d of the gear train 30 lowers the rotational speed to 33 rpm. As a result, the output torque of the actuator 100 is increased from 20 gfcm to 2400.27 gf.cm.
  • the actuator 100 for the air vent system employs a small BLDC motor with a diameter of about 30 mm and a minimum gear unit.
  • the lever can smoothly drive the vertical and horizontal wind vanes.
  • FIGS. 7A to 7F a method of assembling an actuator for an air vent system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7F.
  • the lower housing 12 having the rectangular box shape and having the first to fourth shaft supporting parts 120 to 120c integrally formed thereon is prepared by an injection molding method. Then, one end of the first to third support shafts 42 to 46 is press-fitted into the grooves of the first to third shaft supports 120 to 120b.
  • the printed circuit board 50 having the driving circuit of the motor 20 mounted thereon is assembled to the lower housing 12, and the first to third shaft supporting parts 120 ⁇ may be mounted on the printed circuit board 50.
  • a through hole is formed corresponding to the groove of 120b) so that the other ends of the first to third support shafts 42 to 46 protrude.
  • the assembled printed circuit board 50 may be fixed to the lower housing 12 using the plurality of fixing members 52.
  • an occlusal port or connector 60 is physically and electrically coupled with the connector plug of the signal transmission cable, and the terminal terminal of the connector 60 is connected to the circuit pattern of the printed circuit board 50. do.
  • the signal transmission cable is used to transmit a signal for applying a driving signal from the air conditioning control device (CCM) to the drive motor 20 embedded in the actuator 100.
  • CCM air conditioning control device
  • stator support 244 is formed by molding the outer periphery of the stator core 242 as shown in FIGS. 10A and 10B to form a stator support 244, and then, as shown in FIGS. 11A and 11B, without a separate insulator bobbin.
  • the stator coil 246 is wound around the stator support 244 to prepare the stator 24.
  • a plurality of terminal pins 26 are connected to the through-hole 244d of the stator support 244 by a press fit method. It is assembled and fixed by connecting the lead terminal of the stator coil 246 wound on the stator core 242 to the upper end of the conductor portion 262.
  • the rotor 22 is assembled on the upper side of the first support shaft 42, that is, on the top of the stator 24.
  • the third gear unit is mounted on the fourth shaft support part 120c in the reverse order of the output among the first to third gear units 34, 36, and 38 forming the gear train 30.
  • the lower end of 38 is assembled, and the second gear unit 36 and the first gear unit 34 are sequentially assembled to the third support shaft 46 and the second support shaft 44. Accordingly, the first to third gear units 34, 36, 38 of the gear train 30 are gear-coupled to the output of the small drive motor 20, that is, the pinion gear 32.
  • Actuator 100 is fixedly installed in the air vent body and the through hole of the upper end portion 38d of the third gear unit 38 protruding outward through the through hole 14c of the upper housing 14.
  • the vertical / horizontal wind direction adjustment wings can be driven in an electric manner.
  • an air vent system for driving the vertical / horizontal wind direction wing through the first / second actuating levers is installed on the rear of the instrument panel.
  • the user can adjust the circulation direction of the internal air in a desired direction.
  • the gear train is implemented as three first to third gear units, but if the reduction ratio of the desired gear train can be obtained, the number of gear units to be combined may be added or subtracted.
  • the present invention can be applied to an actuator for an air vent system that can drive the wind direction adjusting wing of the air vent in accordance with the room temperature.

Abstract

본 발명은 실내 온도에 따라 에어 벤트의 수직 및 수평 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동할 수 있는 소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 소형 구동 모터는 외부의 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판; 및 스테이터, 로터 및 상기 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터;를 포함하며, 상기 인쇄회로기판과 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전될 수 있다.

Description

소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터
본 발명은 에어 벤트 시스템용 액추에이터에 관한 것으로, 상세하게는 실내 온도에 따라 에어 벤트의 풍향조정 윙을 전동으로 구동할 수 있는 소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 실내 전방에 위치한 인스트루먼트 패널(Instrument panel) 등에 구비되는 에어 벤트(Air Vent)는 주로 냉난방장치에 적용하여 에어컨디셔너나 히터로부터 발생되는 냉난방 기류를 차량의 실내로 유입되도록 하는 것으로, 기류가 흐르는 덕트의 차량 실내 방향 단부에 설치된다.
여기서, 에어 벤트는 덕트에 구비되어 외곽을 형성하는 케이싱과, 케이싱의 내부에 구비되는 풍향조절 윙 그리고 풍향조절 윙을 회전시키기 위한 윙 노브 조립체를 포함하고 있다.
이때, 풍향조절 윙은 수평방향과 수직방향으로 구비되며, 통상적으로 수평 및 수직방향의 순서에 상관없이 전, 후 방향으로 한 쌍의 수직 및 수평방향의 풍향조절 윙으로 구비되며, 이를 통하여 풍향을 상하 및 좌우방향으로 송풍시킬 수 있다.
풍향조절 윙은 상하 및 좌우 방향으로 다수개가 배치되는 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙을 구비하고 있다.
에어 벤트 시스템은 사용자가 수직 풍향조절 윙에 설치된 윙 노브 조립체의 수동 조작을 통하여 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙을 회동시켜 풍향조절을 할 수 있다.
이러한 종래의 수동식 차량용 에어벤트는 에어컨디셔너의 작동에 따라 실내온도가 변경되는 경우에도 한번 설정된 풍향조절노브와 풍량조절노브의 풍향과 풍량을 변경하려면 사용자가 수동 조작해야하는 번거로움이 있다.
또한, 종래 에어 벤트에서는 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙의 방향을 바꾸기 위해서는 탑승자 또는 운전자가 직접 손으로 노브의 방향을 바꾸는 조작이 필요하여 사고발생의 위험이 증가하게 된다.
더욱이, 풍향을 지속적으로 좌우로 왕복 이동시키기 위해서는, 사용자가 직접 노브를 잡고 동작시켜야 되는 매우 번거로운 작업이 요구된다.
이러한 문제를 개선하고자 제시된 전동식 액추에이터를 사용한 에어 벤트 시스템에서는 소형 모터를 구동원으로 사용하기 때문에 스테이터의 코어에 권선된 스테이터 코일의 인출단자를 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)에 연결할 때 솔더링 방식을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 솔더링 연결은 냉땜(cold soldering), 미땜 등의 불량이 발생할 수 있으며, 진동이 많이 발생하는 차량에 탑재되는 환경이라면 진행성으로 불량이 발생할 수도 있다.
이에 따라 최근에는 코일과 PCB와의 솔더링 연결을 꺼려하거나, 솔더링 연결 공정의 삭제를 요구하고 있다.
이에 대한 대응방안으로 코일의 솔더링 연결 공정 대신에 PCB에 프레스 핏(Press Fit) 결합이 이루어지는 터미널 핀(terminal pin)을 이용하여 PCB에 코일을 연결하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 종래의 직경 30mm 정도의 소형 아우터 로터형 모터는 베어링 하우징의 요홈 내부에 회전축을 지지하기 위한 슬리브 베어링이 결합되고 베어링 하우징의 외주에 스테이터 코어가 결합된 구조를 가지고 있어 터미널 핀을 이용하여 PCB에 코일을 연결하는 구조를 구현하기 어렵다.
본 발명은 이러한 종래 문제점을 감안하여 고안된 것으로, 그 목적은 에어 벤트의 수직 및 수평 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동시키기 위한 에어 벤트 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 아우터 로터형 모터에서 베어링을 삭제하고, 스테이터 코일의 솔더링 연결 공정 대신에 스테이터와 인쇄회로기판(PCB) 사이에 프레스 핏(Press Fit) 결합이 이루어지는 터미널 핀(terminal pin)을 베어링이 삭제된 공간을 활용하여 PCB에 코일을 연결하는 소형 구동 모터 및 이를 이용한 에어 벤트 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소형 구동 모터의 구동 토크를 증대시키도록 모터의 회전속도를 감속시키기 위한 기어 트레인을 구비한 에어 벤트 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형 구동 모터와 기어 트레인을 구성하는 복수의 기어유닛을 하우징 내부에 최적으로 배치하여 사이즈를 소형화시킨 에어 벤트 시스템용 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 소형 구동 모터는 외부의 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB); 및 스테이터, 로터 및 상기 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터;를 포함하며, 상기 인쇄회로기판과 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전될 수 있다.
그 결과, 본 발명에서는 베어링이 삭제된 공간을 활용하여 터미널 핀을 적용함에 따라 PCB에 스테이터 코일을 연결할 수 있어, 스테이터 코일의 인출단자를 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(PCB)에 솔더링 방법으로 연결하는 공정을 제거할 수 있어 솔더링 공정에 따른 불량을 제거할 수 있다.
이 경우, 상기 스테이터는 환형 요크의 외측에 복수의 티스가 연장 형성되어 있는 스테이터 코어; 상기 스테이터 코어의 외주에 일체로 형성되어 있으며 중앙부에 제1지지축이 배치되는 스테이터 지지체; 및 상기 스테이터 지지체가 형성된 티스의 외주에 권선되는 스테이터 코일;을 포함하고 있으며, 상기 스테이터 지지체의 중앙 부분에는 상측으로 상기 제1지지축의 주변에 환형 수용홈이 형성되어 있고, 상기 로터에서 로터 지지체의 하단부는 상기 환형 수용홈에 회전 가능하게 지지될 수 있다.
상기 터미널 핀은 스테이터 코어의 내주부와 스테이터 지지체의 환형 수용홈의 내주부 사이에 스테이터 지지체를 관통하는 관통구멍에 상단 도체부가 결합되고, 하단의 통전결합부는 인쇄회로기판의 관통구멍에 압착 결합될 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 에어 벤트 시스템용 액추에이터는 에어 벤트의 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터로서, 박스 형태의 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 에어 벤트 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판; 스테이터, 로터 및 상기 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 상기 작동 레버를 구동하는 데 필요한 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터; 및 상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인;을 포함하며, 상기 인쇄회로기판과 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전될 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어 벤트 시스템용 액추에이터는 상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 적어도 하나의 축지지부; 및 상기 복수의 축지지부에 일단이 상기 요홈에 압입결합되는 적어도 하나의 지지축;을 더 포함하며, 상기 구동 모터의 로터는 상기 하나의 지지축에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 상기 축지지부는 외주 직경이 3단계로 감소하는 제1 내지 제3 직경부를 구비하고, 중앙에 제1지지축의 하단부가 고정되는 요홈이 형성되어 있으며, 상기 제1직경부와 제2직경부 사이의 제1단차부에 인쇄회로기판이 안착되고, 상기 제2직경부와 제3직경부 사이의 제2단차부에 스테이터 지지부가 안착될 수 있다.
상기 로터는 N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 자석; 및 외측 단부에 상기 자석이 지지되고 내주부가 상기 지지축에 회전 가능하게 결합되는 로터 지지체;를 포함하며, 상기 피니온 기어는 로터 지지체의 상부에 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 터미널 핀은 바 형태로 도통이 이루어지는 금속 도체부; 상기 도체부의 일단에 배치되어 터미널 핀이 관통구멍에 삽입될 때 일정한 깊이로 삽입되도록 위치를 설정하기 위한 지지턱 역할을 하는 스토퍼; 및 상기 스토퍼의 하부로 연장되어 인쇄회로기판에 배치된 도전 패턴과 통전이 이루어지는 통전결합부를 포함하며, 상기 도체부의 상단에 스테이터 코일의 인출단자가 연결되고, 상기 인쇄회로기판에 형성된 관통구멍에 통전결합부가 압착 결합되며, 상기 관통구멍은 도전성 비아가 형성될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 에어 벤트 시스템용 액추에이터는 상기 로터가 회전 가능하게 지지되는 제1지지축; 및 중앙에 상기 제1지지축의 하단부가 고정되는 요홈이 형성되어 있으며, 외주부 직경이 단계적으로 감소하는 제1 내지 제3 직경부를 구비하는 제1축지지부;를 더 포함하며, 상기 스테이터는 스테이터 코어의 외주에 일체로 형성되어 있으며 중앙부에 관통구멍이 형성되는 스테이터 지지체를 구비하고, 상기 제1축지지부의 제3직경부에 상기 스테이터 지지체의 관통구멍이 압입 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 제1축지지부의 제3직경부의 외주부와 상기 스테이터 지지체의 관통구멍의 내주부에는 각각 결합돌기와 결합요홈이 구비될 수 있다. 결합돌기와 결합요홈를 이용하면 스테이터 지지체는 제1축지지부에 압착 결합되어 스테이터를 일정한 위치에 고정하면서 안정된 고정이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어 벤트 시스템용 액추에이터는 각각 상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 제1 내지 제4 축지지부; 및 각각 일단부가 상기 제1 내지 제3 축지지부의 요홈에 지지되는 제1 내지 제3 지지축;을 더 포함하며, 상기 로터와 피니온 기어는 제1지지축에 회전 가능하게 결합되고, 상기 기어 트레인은 각각 상기 제2 및 제3 지지축에 회전 가능하게 결합되며, 상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 제1 및 제2 기어유닛; 및 상기 제4축지지부에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되며 제2 기어유닛의 회전속도를 감속시켜서 토크 증대된 회전 출력을 상기 하우징 외부로 출력하는 제3기어유닛;을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1기어유닛은, 상측에 위치하며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 피니온 기어에 의해 회전 구동되는 제1기어; 및 상기 제1기어의 하측으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제2기어;를 포함하고, 상기 제2기어유닛은, 상측에 위치하며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 제2기어에 의해 회전 구동되는 제3기어; 및 상기 제3기어의 하측으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제4기어;를 포함하며, 상기 제3기어유닛은, 상기 제4축지지부에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되는 회전축; 및 상기 회전축의 중간에 배치되며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 제4기어에 의해 회전 구동되는 제5기어;를 포함하며, 상기 회전축의 상단 출력부는 기어 트레인에서 토크 변환된 회전 출력을 외부로 출력하도록 하우징 상부의 관통구멍 밖으로 일부가 돌출될 수 있다.
또한, 상기 피니언 기어와 제1기어 사이의 제1기어비가 i1, 제1모듈이 M1이고, 상기 제2기어와 제3기어 사이의 제2기어비가 i2, 제2모듈이 M2이며, 상기 제4기어와 제5기어 사이의 제3기어비가 i3, 제3모듈이 M3이라 할 때, 상기 제1 내지 제3 기어비는 i1 > i2 > i3 관계를 만족하고, 상기 제1 내지 제3 모듈은 M1 < M2 < M3 관계를 만족할 수 있다.
상기와 같이 기어 사이의 기어비(감속비)가 출력으로 갈수록 작게 설정되고, 모듈은 크게 설정되면 기어 트레인의 상단 출력부로부터 큰 토크 변환이 이루어질지라도 안정된 고토크 출력이 얻어지게 된다.
더욱이, 상기 제3기어유닛의 제5기어는 제1기어유닛의 제1기어 및 제2기어유닛의 제3기어보다 피치원경(PCD)이 더 크게 설정함에 의해 기어 트레인의 상단 출력부로부터 보다 안정된 출력이 얻어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 예에 따르면, 에어 벤트 시스템용 액추에이터는 에어 벤트의 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터로서, 박스 형태의 하우징; 상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 제1 내지 제4 축지지부; 상기 제1 내지 제3 축지지부에 일단이 상기 요홈에 압입결합되는 제1 내지 제3 지지축; 상기 하우징의 일측에 에어 벤트 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호를 수신하는 커넥터; 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판; 상기 제1지지축에 회전 가능하게 결합되는 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 상기 작동 레버를 구동하는 데 필요한 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터; 및 상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인;을 포함하며, 상기 인쇄회로기판과 구동 모터의 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 에어 벤트의 수직 및 수평 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동시킬 수 있어 이를 이용하여 에어 벤트의 풍향을 자동 또는 수동 모드로 조절할 수 있으며, 그 결과 차량 내 공기의 순환이 자동적으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에서는 아우터 로터형 모터에서 스테이터 지지체의 중앙에 지지축을 일체로 형성하면서 로터 지지체가 회전 가능하게 지지되는 요홈을 구비하여 로터의 회전축이 지지축을 중심으로 회전하는 구조를 채용함에 따라 베어링을 삭제하고, 스테이터 코일의 솔더링 연결 공정 대신에 PCB에 프레스 핏(Press Fit) 결합이 이루어지는 터미널 핀을 베어링이 삭제된 공간을 활용하여 PCB에 코일을 연결할 수 있어, 솔더링 공정에 따른 불량을 제거할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 직경 30mm 정도의 초소형 구동 모터를 채용함에 따라 풍향조절 윙을 구동시키기 위한 구동 토크를 증대시키는 것이 요구되며, 이를 위해 모터의 회전속도를 감속시켜서 구동 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인을 최소한의 기어유닛을 사용하여 구현하며, 그 결과 초소형 구동 모터와 기어 트레인을 구성하는 복수의 기어유닛을 하우징 내부에 최적으로 배치하여 액추에이터를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 모터가 소형이므로 티스의 외주에 보빈을 조립한 후 코일을 권선하는 작업이 생산성이 떨어지는 점을 고려하여, 스테이터 코어의 외주에 일체로 절연성 수지로 몰딩하면서 터미널 핀을 결합할 수 있는 관통구멍을 동시에 형성하고, 스테이터 코일이 권선되는 복수의 티스의 외주에도 절연성 수지로 몰딩함에 의해 별도의 절연성 보빈을 형성하는 것을 배제할 수 있어, 내구성 및 생산성 향상에도 이점을 갖게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1에서 하우징 커버를 제거한 상태를 나타내는 확대 평면도 및 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 각각 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따른 액추에이터에서 회전 동력을 발생하는 소형 구동 모터를 나타내는 축방향 단면도이다.
도 7a 내지 도 7f는 각각 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터의 조립공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7c에서 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 소형 구동 모터의 스테이터에 사용되는 스테이터 코어를 나타내는 평면도이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 스테이터 코어의 외주에 스테이터 지지체가 형성된 것을 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 스테이터 지지체의 외주에 코일이 권선되고 터미널 핀이 결합된 스테이터 조립체를 나타내는 평면도 및 저면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 스테이터 조립체를 하우징에 조립한 상태를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
본 발명이 적용되는 에어 벤트 시스템은 예를 들어, 인스트루먼트 패널 등에 설치되어 에어 벤트를 형성하는 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙과, 상기 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 작동 레버와, 상기 제1 및 제2 작동 레버를 각각 전동방식으로 구동시키기 위한 한쌍의 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기한 에어 벤트 시스템용 한쌍의 액추에이터는 HVAC(Heating, Ventilation, and Air Conditioning) 시스템의 일부로서, 차량 내부의 CAN(controller area network), LIN(Local Interconnect Network) 또는 UART 방식 통신망을 통하여 공조제어장치(CCM: Climate Control Module)와 연결될 수 있다.
상기 액추에이터는 각각 사용자의 모드 설정에 따라 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호를 수신하여 제1 및 제2 작동 레버를 구동시킴에 의해 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙이 실내로 공급되는 공기의 통과를 제어하게 된다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터(100)는 대략 사각형 박스 형태의 하우징(10) 내부에 설치되어 HVAC 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(50)과, 상기 모터구동회로의 모터 구동신호에 따라 액추에이터에 필요한 회전 동력을 발생하는 구동 모터(20)와, 상기 모터(20)의 회전속도를 감속시켜서 구동 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인(30)을 포함하고 있다.
우선, 액추에이터(100)에서 회전 동력을 발생하는 구동 모터(20)는 하우징의 전체 크기를 고려하여 직경 30mm 정도의 초소형 BLDC(Brushless DC) 모터를 적용한다.
상기 하우징(10)은 대략 사각형 박스 형태를 이루고 있으며, 하부 하우징(12)과 상부 하우징(14)을 포함하고 있으며, 상호간에는 예를 들어, 스냅 결합 방식으로 분해 가능하게 결합되어 있다. 이를 위해 하부 하우징(12)에는 상부 하우징(14)의 외벽면에 돌출형성된 복수의 결합돌기(14a)에 스냅 결합이 이루어지는 복수의 결합고리(12a~12e)가 3 벽면으로부터 연장형성되어 있다.
상기 하부 하우징(12)과 상부 하우징(14)은 스냅 결합방식 이외에 나사 등을 이용하여 결합과 고정이 구현될 수도 있다.
또한, 상기 하우징(10)의 일측면에는 HVAC 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호를 수신하여 액추에이터(100)에 내장된 구동 모터(20)에 구동신호를 인가하는 데 필요한 신호전송케이블의 커넥터 플러그와 물리적/전기적으로 결합되는 교합 포트 또는 커넥터(60)가 형성되어 있다.
상기 하부 하우징(12)의 하부면에는 제1 내지 제3 지지축(42~46)의 일단을 수용하여 고정하는 제1 내지 제3 축지지부(120~120b)가 일체로 형성되어 있으며, 제1 내지 제3 지지축(42~46)은 각각 원통형 돌기 형태로 이루어진 제1 내지 제3 축지지부(120~120b)의 요홈에 압입결합될 수 있다.
상기 제1지지축(42)에는 모터(20)의 로터(22)가 회전 가능하게 결합되어 있고, 제2 및 제3 지지축(44,46)에는 기어 트레인(30)을 형성하는 제1 및 제2 기어유닛(34,36)이 회전 가능하게 결합되어 있다.
제1 내지 제3 축지지부(120~120b)는 원통형 돌기 형태로 이루어지면서 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판(50)을 하부 하우징(12)의 하부면과 일정한 간격을 갖고 설치되도록 하는 지지대 역할도 한다. 이에 따라 모터구동회로는 인쇄회로기판(50)의 하부면에 안전하게 실장될 수 있다. 그러나, 모터구동회로는 인쇄회로기판(50)의 하부면 대신에 상부면에 실장될 수도 있다.
또한, 상기 하부 하우징(12)의 하부면에는 제1 내지 제3 축지지부(120~120b) 이외에 기어 트레인(30)에서 토크 변환된 회전 출력을 외부로 출력하는 제3기어유닛(38)의 하단부를 수용하여 회전 가능하게 지지하는 제4축지지부(120c)가 돌출 형성되어 있다.
제4축지지부(120c)는 제1 내지 제3 축지지부(120~120b) 보다 상대적으로 큰 직경의 원통형 돌기 형태로 이루어져 있다.
상기 제4축지지부(120c)에 대응하는 상부 하우징(14)의 대응 부분에는 제3기어유닛(38)의 상단 출력부(38d)가 외부로 돌출하도록 관통구멍(14c)이 형성되어 있다.
상기 하부 하우징(12)의 3개의 모서리에는 불필요한 공간을 제거하도록 내측으로 라운드 형태의 요홈이 형성되어 있으며, 상부 하우징(14)에는 3개의 모서리의 라운드 형태의 요홈 부분에 나사고정부(14b)가 돌출 형성되어 고정나사 또는 고정볼트를 사용하여 액추에이터(100)를 에어 벤트 본체에 고정시키는 데 이용된다.
이하에 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터(100)에 채용되어 필요한 회전 동력을 발생하는 소형 구동 모터(20)를 설명한다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는 하부 하우징(12)에 일체로 형성된 제1축지지부(120); 제1축지지부(120)에 일단이 고정된 제1지지축(42); 상기 제1지지축(42)에 중앙부가 고정된 스테이터(24); 및 상기 스테이터(24)의 외주와 소정의 에어갭을 갖고 자석(222)이 대향하여 배치되며 중앙부가 상기 제1지지축(42)을 중심으로 회전 가능하게 결합된 로터(22)를 포함하고 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는, 일반적으로 로터와 일체로 형성되는 회전축을 회전 가능하게 지지하는 베어링을 삭제하는 대신에, 로터(22)가 제1지지축(42)에 회전 가능하게 결합되어 스테이터(24)로부터의 회전 자기장에 따라 제1지지축(42)을 중심으로 회전하는 구조를 채용하고 있다.
스테이터(24)는 스테이터 코어(242), 스테이터 지지체(244) 및 스테이터 코일(246)을 포함하고 있으며, 스테이터 코어(242)의 외주에 스테이터 지지체(244)가 일체로 형성되어 있으며, 스테이터 지지체(244)의 외주에 스테이터 코일(246)이 권선되어 있다.
스테이터 코어(242)는 도 9에 도시된 바와 같이, 환형의 요크(242b)의 외측에 복수의 티스(242a)가 연장 형성되어 있으며, 예를 들어, 박판의 전자(電磁) 강판을 타발하여 복수개 박편을 적층하여 일체화한 것일 수 있다.
스테이터 코어(242)의 내주부에는 다수의 박편을 적층하기 위해 정렬할 때 이용되는 정렬홈(244c)이 형성되어 있다. 다수의 티스(242a)는 각각 선단부가 "T"자 형상으로 이루어져 있으며, 인접한 티스 사이에는 슬롯에 형성되어 있다.
스테이터 지지체(244)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 스테이터 코어(242)의 외측면을 제외하고 상부면, 하부면 및 내주에 일체로 형성되어 있으며, 또한 중앙부에는 제1지지축(42)이 고정 결합되어 있다.
스테이터 지지체(244)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재 또는 열가소성 수지로 몰딩하여 스테이터 코어(242)와 일체로 형성된다.
따라서, 다수의 티스(242a)의 4면이 모두 예를 들어, 절연체로 이루어진 스테이터 지지체(244)로 둘러싸여 있어 별도의 절연체 보빈을 구비하는 것 없이 스테이터 코일(246)을 스테이터 지지체(244)의 외주에 권선할 수 있다.
이 경우, 스테이터 지지체(244)의 중앙 부분에는 상측으로 제1지지축(42)의 주변에 소정 깊이의 환형 수용홈(244a)이 형성되어 있고, 하측에는 제1지지축(42)과의 결합력을 높이도록 연장부(244b)가 연장형성되어 있다.
상기 환형 수용홈(244a)에는 후술하는 바와 같이, 제1지지축(42)을 중심으로 회전하는 로터(22)의 로터 지지체(226)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 이에 따라 로터를 회전 가능하게 지지하는 베어링을 중앙부에서 제거할 수 있다.
상기 제1축지지부(120)는 중앙에 제1지지축(42)의 하단부가 압입 고정되는 요홈이 형성되어 있으며, 외주에는 인쇄회로기판(50)을 하부 하우징(12)의 하부면과 일정한 간격을 갖고 설치되도록 지지하는 지지대 역할을 하도록 단차부(122a)가 형성되어 있다.
이 경우, 인쇄회로기판(50)이 제1축지지부(120)의 단차부(122a)에 안착되고, 제1축지지부(120)의 상부에 스테이터 지지체(244)의 연장부(244b)가 접촉하면서 인쇄회로기판(50)은 고정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는, 아우터 로터형 모터 구조를 가지고 있다. 상기 스테이터 지지체(244)에는 베어링이 삭제된 중앙 영역을 이용하여 복수의 터미널 핀(terminal pin)(26)을 결합시키기 위한 복수의 관통구멍(244d)이 형성되어 있다. 터미널 핀(26)은 구동 모터(20)가 3상(U,V,W) 구조의 스테이터 코일(246)이 Y-결선되고, 중성점이 외부로 인출되는 경우, 4개가 사용된다.
상기 터미널 핀(26)은 바 형태로 이루어지고 통전이 이루어지는 금속 도체부(262), 상기 도체부(262)의 일단에 배치되어 터미널 핀(26)이 관통구멍(244d)에 삽입될 때 일정한 깊이로 삽입되도록 위치를 설정하기 위한 지지턱 역할을 하는 스토퍼(264), 및 상기 스토퍼(264)의 하부로 연장되어 인쇄회로기판(50)에 배치된 도전 패턴과 통전이 이루어지는 통전결합부(266)를 포함하고 있다.
상기 터미널 핀(26)은 스테이터 지지체(244)에 미리 형성된 관통구멍(244d)에 장비를 이용하여 프레스 핏(Press Fit) 결합이 이루어지며, 도체부(262)의 상단부에 스테이터 코어(242)에 권선된 스테이터 코일(246)의 인출단자를 연결하여 고정이 이루어진다. 이 경우, 스테이터 코일(246)의 인출단자는 도체부(262)의 상단부에 권선하여 결합시킨 후 솔더 딥핑(solder dipping) 등에 의해 고정시킬 수 있다.
그 후, 스테이터(24)를 도 4와 같이 조립하면 터미널 핀(26)의 통전결합부(266)가 인쇄회로기판(50)에 형성된 관통구멍에 압착 결합되면서 스테이터 코일(246)과 인쇄회로기판(50)의 도전 패턴 사이에 통전이 이루어지게 된다.
이 경우, 통전결합부(266)는 인쇄회로기판(50)의 관통구멍에 압착 결합이 가능하도록 수축이 가능한 구조를 가지며, 인쇄회로기판(50)의 관통구멍은 통전결합부(266)와의 전기적 연결을 위해 도전성 비아가 형성되는 것이 바람직하다.
그 결과 종래와 같이 스테이터 코일(246)의 인출단자를 인쇄회로기판(50)의 도전 패턴에 직접 솔더링 방법으로 연결시키는 솔더링 공정을 제거할 수 있게 된다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 스테이터(24)는 3개의 터미널 핀(26)이 스테이터 지지체(244)의 관통구멍(244d)에 결합되어 있으며, 다수의 티스(242a)에는 각각 "T"자 형상 선단부와 백요크(242b) 사이의 연결부에 스테이터 코일(246)이 권선되어 있다.
한편, 제1축지지부(120)는 도 8에 도시된 바와 같이, 외주에 2개의 단차부(122a,124a)가 형성되도록 서로 다른 직경으로 이루어진 제1 내지 제3 직경부(122,124,126)를 가지도록 형성될 수 있다.
이 경우, 제1단차부(122a)에는 인쇄회로기판(50)을 지지하고, 제2단차부(124a)에는 스테이터(24)를 구성하는 스테이터 지지체(244)의 연장부(244b)가 지지될 수 있다. 또한, 제1축지지부(120)에서 제2직경부(124)의 외주에 인쇄회로기판(50)의 관통구멍이 압입결합되고, 제3직경부(126)의 외주에 스테이터 지지체(244)의 내주부와 하측의 연장부(244b)가 압입결합되어 고정될 수 있다.
도 4에 도시된 제1실시예에서는 스테이터(24)를 제조할 때, 스테이터 코어(242)의 외주에 스테이터 지지체(244)를 인서트 몰딩방법으로 형성하면서 제1지지축(42)도 동시에 인서트 몰딩방법으로 스테이터 지지체(244)의 중앙에 일체로 형성한 것이다.
그러나, 상기 스테이터 지지체(244)와 제1지지축(42) 사이의 결합은 인서트 몰딩방법으로 일체로 형성하는 대신에 도 8에 도시된 실시예와 같이, 제1축지지부(120)의 요홈에 제1지지축(42)이 고정되고, 스테이터 지지체(244)가 제1축지지부(120)의 외주에 결합 고정되는 것도 가능하다.
도 11a 및 도 11b에서 미설명 부재번호(244c)는 스테이터 지지체(244)가 제1축지지부(120)의 외주에 결합 고정될 때, 스테이터(24)가 제1축지지부(120)로부터 회전되는 것을 저지하도록 제3직경부(126)의 외주에 형성된 결합돌기가 결합되는 키홈을 가리킨다.
본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는, 아우터 로터형 모터로서 스테이터 코어(242)의 외측에 로터(22)가 배치되어 있다.
로터(22)는 도 4에 도시된 바와 같이, 스테이터(24)의 외면에 일정 갭을 두고 배치되며, N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 자석(222), 상기 자석(222)의 배면에 배치되는 백요크(224), 및 인서트 몰딩에 의해 백요크(224)와 일체로 형성되는 로터 지지체(226)를 포함한다. 복수의 자석(222)은 예를 들어, 분할편으로 이루어진 N극 및 S극 자석으로 이루어질 수 있다.
상기 백요크(224)는 중앙부가 개구된 컵 형상으로 이루어져 있으며, 내주면에 복수의 자석(222)이 부착되어 있으며, 인접하여 배치되는 복수의 자석(222)과 회전자계가 발생되는 스테이터(24) 사이에 자속이 흐르는 자기경로를 형성하도록 전자(電磁) 강판으로 이루어질 수 있다.
백요크(224)의 상부에는 로터 지지체(226)의 하단부가 연결되어 있으며, 상기 로터 지지체(226)는 상측에 위치한 몸체부(226a)의 외부로부터 백요크 연결부(226c)가 2단 절곡되어 반전된 컵 형상으로 연장되어 있고, 몸체부(226a)의 내부에는 중앙부에 관통구멍(226d)이 형성되어 제1지지축(42)에 회전 가능하게 결합되는 축결합부(226b)가 연장되어 있다.
이 경우, 백요크 연결부(226c)는 몸체부(226a)로부터 2단 절곡되어 있고, 백요크(224)의 상부도 2단 절곡되어 있어 백요크(224)와 결합부분의 면적을 넓게 하며, 터미널 핀(26)의 도체부(262) 상단을 수용하기 위한 공간도 확보할 수 있다.
또한, 몸체부(226a)의 외주에는 기어 트레인(30)을 구동하는 구동기어로 역할을 하는 피니언 기어(pinion gear)(32)가 일체로 형성되어 있다.
여기에서, 로터 지지체(226)는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스터와 같은 BMC(Bulk Molding Compound) 몰딩재 또는 열가소성 수지로 몰딩하여 일측 단부에 백요크(224)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 로터 지지체(226)와 백요크(224)는 각각 별도로 제작된 후 접착제를 이용하여 상호 결합이 이루어지는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는, 스테이터(24)로부터 발생되는 회전자계에 따라 로터(22)의 회전이 이루어지는 아우터 로터형 모터로서, 회전축을 지지하는 베어링 대신에 스테이터 지지체(244)는 중앙부에 제1지지축(42)의 주변에 형성된 환형 수용홈(244a)을 구비하고 이 수용홈에 제1지지축(42)에 회전 가능하게 결합된 로터 지지체(226)의 축결합부(226b)가 안착되어 회전이 이루어진다.
이에 따라 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는 중앙부에 회전축을 지지하는 베어링을 제거한 공간에 스테이터 코일(246)과 인쇄회로기판(50) 사이에 전기적 연결을 수행하는 복수의 터미널 핀(26)을 배치하는 것이 가능하며, 그 결과 종래와 같이 스테이터 코일(246)의 인출단자를 인쇄회로기판(50)의 도전 패턴에 직접 솔더링 방법으로 연결시키는 솔더링 공정을 제거할 수 있게 된다.
상기한 제1실시예에 따른 소형 구동 모터(20)는 로터(22)의 인접한 자석(222) 사이에 자기경로를 형성하도록 자석(222)의 배면에 백요크(224)가 설치된 구조를 채용하고 있다.
그러나, 본 발명의 제1실시예에 따른 소형 구동 모터는 이하에 설명하는 제2 및 제3 실시예와 같이 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 제2실시예는 로터 구조를 제외하고 제1실시예와 동일하다. 제2실시예에서 나머지 구조는 제1실시예와 동일하므로 제1실시예와 동일한 부분은 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 제2실시예와 같이 백요크를 생략하고 로터 지지체(226)의 몸체부(226a)로부터 다단 절곡하여 2단 구조의 깊이를 갖는 반전된 컵 형상으로 이루어진 자석 지지부(226e)를 연장 형성할 수 있다.
상기 자석 지지부(226e)는 제1실시예에서 백요크(224)와 백요크 연결부(226c)가 함께 형성하는 프로파일과 동일한 형상으로 이루어진다.
또한, 제2실시예에서 로터(22a)는 자기경로를 형성하는 백요크를 생략하는 대신에 N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 자석(222)은 분할 착자 구조를 갖는 링형 자석을 사용하여 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 소형 구동 모터는 도 6에 도시된 제3실시예와 같이 변형이 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 제3실시예는 로터 구조를 제외하고 제2실시예와 동일하다. 따라서, 제3실시예에서 나머지 구조는 제2실시예와 동일하므로 제2실시예와 동일한 부분은 동일한 부재번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 소형 구동 모터(20)에서 로터(22b)는 복수의 자석(222)과 자석 지지부(226e) 사이에 자석의 폭과 대략 동일한 폭으로 이루어진 환형 밴드 형태의 백요크(224a)가 배치된 구조로 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 자석(222)은 예를 들어, 분할편으로 이루어진 N극 및 S극 자석으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 소형 구동 모터는 상기한 제1 및 제2 실시예와 동일하게 스테이터(24)로부터 발생되는 회전자계에 따라 로터(22)의 회전이 이루어지는 소형의 아우터 로터형 모터로서, 회전축을 지지하는 베어링을 제거한 공간에 복수의 터미널 핀(26)을 배치하여, 스테이터 코일(246)과 인쇄회로기판(50) 사이에 전기적 연결을 달성함에 따라 스테이터 코일(246)의 인출단자를 솔더링 방법으로 인쇄회로기판(50)에 연결시키는 솔더링 공정을 제거할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 구동 모터는 직경 30mm 이내의 소형 크기의 모터로서, 로터(22~22b)의 상부에 위치한 로터 지지체(226)의 몸체(226a) 외주에 기어 트레인(30)을 구동하는 구동기어로 역할을 하는 피니언 기어(pinion gear)(32)가 일체로 형성되어 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터(100)는 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙에 각각 연결되어 있는 제1 및 제2 작동 레버를 각각 전동방식으로 구동시키기 위한 액추에이터는 직경 30mm 이내의 초소형 모터로 직접 구동하기에는 구동 토크가 작다.
따라서, 상기 모터(20)의 회전속도를 감속시켜서 구동 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인(30)을 포함하고 있다.
이하에 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 기어 트레인(30)을 설명한다.
본 발명에 따른 기어 트레인(30)은 제2 및 제3 지지축(44,46)에 회전 가능하게 결합되어 있는 제1 및 제2 기어유닛(34,35)과, 제4축지지부(120c)에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되며 토크 변환된 회전 출력을 외부로 출력하는 제3기어유닛(36)을 포함하고 있다.
제1기어유닛(34)은 상측에 위치하며 대직경으로 이루어지고 외주에 복수의 기어가 형성된 제1기어(34a)와, 상기 제1기어(34a)의 하측으로 소직경으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제2기어(34b)를 포함하고 있다.
상기 제1기어유닛(34)은 제1지지축(42)에 인접하여 배치된 제2지지축(44)에 중앙에 형성된 관통구멍이 회전 가능하게 결합되며, 제1기어(34a)는 구동기어로 역할을 하는 피니언 기어(pinion gear)(32)와 기어 결합되는 피동기어로 역할을 한다. 이 경우, 상대적으로 소직경, 소기어잇수의 피니언 기어(pinion gear)(32)와 대직경, 대기어잇수의 제1기어(34a)가 기어 결합되므로 제1기어유닛(34)의 회전속도(rpm)는 모터(20)의 회전속도보다 감속된 회전속도를 나타낸다.
또한, 제1기어유닛(34)의 제2기어(34b)는 구동기어로서 역할을 하며 제2기어유닛(36)과 기어 결합되어 있다. 상기 제2기어유닛(36)은 제2지지축(44)에 인접하여 배치된 제3지지축(46)에 중앙에 형성된 관통구멍이 회전 가능하게 결합되어 있다.
제2기어유닛(36)은 상측에 위치하며 대직경으로 이루어지고 외주에 복수의 기어가 형성된 제3기어(36a)와, 상기 제3기어(36a)의 하측으로 소직경으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제4기어(36b)를 포함하고 있다.
이 경우, 제3기어(36a)는 구동기어로 역할을 하는 제2기어(34b)와 기어 결합되는 피동기어로 역할을 하며, 상대적으로 소직경, 소기어잇수의 제2기어(34b)와 대직경, 대기어잇수의 제3기어(36a)가 기어 결합되므로 제2기어유닛(36)의 회전속도는 제1기어유닛(34)의 회전속도보다 감속된 회전속도를 나타낸다.
상기 제2기어유닛(36)의 제4기어(36b)는 구동기어로서 역할을 하며 제3기어유닛(38)과 기어 결합되어 있다. 상기 제3기어유닛(38)은 제3지지축(46)에 인접하여 배치된 제4축지지부(120c)의 요홈에 회전축(38a)의 하단부가 회전 가능하게 결합되어 있다.
상기 제3기어유닛(38)은 회전축(38a)의 중간에 대직경으로 이루어지고 외주에 복수의 기어가 형성된 제5기어(38b)가 일체로 형성되어 있고, 회전축(38a)의 상단 출력부(38d)는 기어 트레인(30)에서 토크 변환된 회전 출력을 외부로 출력하도록 상부 하우징(14)의 관통구멍(14c) 밖으로 일부가 돌출되어 있다.
회전축(38a)의 직경은 관통구멍(14c)의 직경 보다 더 크게 설정되어 있으며, 상단 출력부(38d)의 직경은 회전축(38a) 및 관통구멍(14c)의 직경 보다 작게 설정된다. 회전축(38a)과 상단 출력부(38d)의 경계부분에 단차부(38c)가 형성되어 있으며, 단차부(38c)는 회전축(38a)이 상부 하우징(14)의 관통구멍(14c) 밖으로 이탈하는 것을 잡아주는 스토퍼 역할을 한다.
또한, 제3기어유닛(38)의 제5기어(38b)는 구동기어로 역할을 하는 제4기어(36b)와 기어 결합되는 피동기어로 역할을 하며, 상대적으로 소직경, 소기어잇수의 제4기어(36b)와 대직경, 대기어잇수의 제5기어(36b)가 기어 결합되므로 제3기어유닛(38)의 회전속도는 제2기어유닛(36)의 회전속도보다 감속된 회전속도를 나타낸다.
상기 제3기어유닛(38)에서 상부 하우징(14)의 관통구멍(14c) 밖으로 부분적으로 돌출된 상단 출력부(38d)는 내부에 관통구멍(38e)이 형성되어 있다.
상기 상단 출력부(38d)의 관통구멍(38e)에는 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙에 각각 일단이 연결되어 있는 제1 및 제2 작동 레버의 타단이 결합된다.
이때 관통구멍(38e)은 대향한 양단부는 평행하고 이와 직교하는 대향한 양단부는 라운드 형태로 이루어짐에 따라 관통구멍(38e)에 제1 및 제2 작동 레버의 타단이 결합된 경우 상기 제3기어유닛(38)의 회전력이 작동 레버에 양호한 전달이 이루어지도록 한다.
상기 제1 내지 제3 기어유닛(34,36,38)으로 구성되는 기어 트레인(30)에서 제1기어유닛(34)의 제1기어(34a)는 모터(20)의 최상단에 위치한 피니언 기어(32)와 기어 결합이 이루어져야 하므로, 도 3과 같이 가장 높은 위치에 위치설정된다.
또한, 제2기어유닛(36)의 제3기어(36a)와 제3기어유닛(38)의 제5기어(38a)는 각각 제2기어유닛(36)의 제2기어(34b) 및 제3기어유닛(38)의 제4기어(36b)와 기어 결합이 이루어져야 하므로 제1기어(34a)보다 순차적으로 하측에 위치설정되는 것이 바람직하다.
상기 제3기어유닛(38)의 제5기어(38a)는 제1기어유닛(34)의 제1기어(34a) 및 제2기어유닛(36)의 제3기어(36a)보다 피치원경(PCD)이 더 크게 설정함에 의해 기어 트레인(30)의 상단 출력부(38d)로부터 보다 안정된 출력이 얻어지게 설계된다.
더욱이, 피니언 기어(32)와 제1기어유닛(34)의 제1기어(34a) 사이의 기어비(gear ratio)(즉, 감속비)와 모듈(module)을 i1와 M1이라 하고, 제1기어유닛(34)의 제2기어(34b)와 제2기어유닛(36)의 제3기어(36a) 사이의 기어비와 모듈을 i2와 M2이라 하고, 제2기어유닛(36)의 제4기어(36b)와 제3기어유닛(38)의 제5기어(38a) 사이의 기어비와 모듈을 i3와 M3이라 할 때, 기어비와 모듈은 각각 하기 수학식 1 및 수학식 2와 같이 설정되는 것이 바람직하다.
[수학식 1]
i1 > i2 > i3
[수학식 2]
M1 < M2 < M3
상기 수학식 1 및 수학식 2와 같이 기어 사이의 기어비(감속비)가 출력으로 갈수록 작게 설정되고, 모듈은 크게 설정되면 기어 트레인(30)의 상단 출력부(38d)로부터 큰 토크 변환이 이루어질지라도 안정된 고토크 출력이 얻어지게 된다.
일반적으로 감속장치의 감속비는 (피동 기어 잇수/구동 피니언 기어 잇수)로 계산된다. 따라서, 상기와 같이, 제1 내지 제3 기어유닛(34,36,38)으로 기어 트레인(30)을 구성하는 경우 전체 감속비는 하기 수학식 3과 같이 결정된다.
[수학식 3]
감속비 = (z2/z1)×(z4/z3)×(z6/z5)
단, 피니언 기어(32)의 기어잇수 : z1, 제1기어(34a)의 기어잇수 : z2, 제2기어(34b)의 기어잇수 : z3, 제3기어(36a)의 기어잇수 : z4, 제4기어(36b)의 기어잇수 : z5, 제5기어(38a)의 기어잇수 : z6이다.
예를 들어, 피니언 기어(32)의 기어잇수가 18개, 제1기어(34a)의 기어잇수가 103개인 경우, 감속비(i1)는 5.722로 결정되고, 구동 피니언의 rpm이 4,000인 경우 제1기어(34a)는 699rpm으로 감속된 출력이 얻어진다.
본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터(100)는 소형 구동 모터(20)의 출력, 즉 피니언 기어(32)가 예를 들어, 4,000rpm으로 회전구동할 때, 기어 트레인(30)을 통하여 120:1로 감속되어 기어 트레인(30)의 상단 출력부(38d)는 33rpm으로 회전속도를 낮추며, 그 결과 액추에이터(100)의 출력 토크는 20gfcm에서 2400.27gf.cm로 큰 토크 증대가 이루어지게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터(100)는 직경 30mm 정도의 초소형 BLDC 모터와 최소한의 기어유닛을 채용하여 소형 크기로 제작될지라도 충분히 큰 토크 변환을 거침에 따라 제1 및 제2 작동 레버로 수직 풍향조절 윙 및 수평 풍향조절 윙을 원활하게 구동할 수 있다.
이하에 도 7a 내지 도 7f를 참고하여 본 발명에 따른 에어 벤트 시스템용 액추에이터의 조립방법에 대하여 설명한다.
우선, 도 7a와 같이, 사각 박스 형태를 가지면서 바닥면에 제1 내지 제4 축지지부(120~120c)가 일체로 형성되어 있는 하부 하우징(12)을 사출성형방법으로 준비한다. 그리고, 제1 내지 제3 축지지부(120~120b)의 요홈에 제1 내지 제3 지지축(42~46)의 일단을 압입결합한다.
이어서, 도 7b와 같이 모터(20)의 구동회로 등이 실장된 인쇄회로기판(50)을 하부 하우징(12)에 조립하며, 인쇄회로기판(50)에는 제1 내지 제3 축지지부(120~120b)의 요홈에 대응하여 관통구멍이 형성되어 제1 내지 제3 지지축(42~46)의 타단이 돌출된다. 조립된 인쇄회로기판(50)은 복수의 고정부재(52)를 사용하여 하부 하우징(12)에 고정될 수 있다.
하부 하우징(12)의 일측에는 신호전송케이블의 커넥터 플러그와 물리적/전기적으로 결합되는 교합 포트 또는 커넥터(60)를 설치하고 커넥터(60)의 터미널 단자를 인쇄회로기판(50)의 회로패턴에 연결한다.
상기 신호전송케이블은 공조제어장치(CCM)로부터 액추에이터(100)에 내장된 구동 모터(20)에 구동신호를 인가하기 위한 신호를 전송하는 데 사용된다.
이어서, 도 10a 및 도 10b와 같이 스테이터 코어(242)의 외주에 절연성 수지로 몰딩하여 스테이터 지지체(244)를 형성한 후, 도 11a 및 도 11b와 같이 별도의 절연체 보빈을 구비하는 것 없이 3상 스테이터 코일(246)을 스테이터 지지체(244)의 외주에 권선하여 스테이터(24)를 준비한다.
그 후, 3상 스테이터 코일(246)을 인쇄회로기판(50)과 연결하기 위해 복수의 터미널 핀(26)을 스테이터 지지체(244)의 관통구멍(244d)에 프레스 핏(Press Fit) 결합방법으로 조립하고, 도체부(262)의 상단부에 스테이터 코어(242)에 권선된 스테이터 코일(246)의 인출단자를 연결하여 고정시킨다.
그 후, 도 7c 및 도 8과 같이 제1축지지부(120)에서 제2직경부(124)의 외주에 인쇄회로기판(50)이 압입결합된 상태에서, 제3직경부(126)의 외주에 스테이터(24), 즉 스테이터 지지체(244)의 내주부를 압입결합시키서 조립하면 터미널 핀(26)의 통전결합부(266)가 인쇄회로기판(50)에 형성된 관통구멍(도전성 비아)에 압착 결합되면서 스테이터 코일(246)과 인쇄회로기판(50)의 모터구동회로의 연결이 이루어진다.
이어서, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제1지지축(42)의 상측, 즉 스테이터(24)의 상부에 로터(22)를 조립한다.
그 후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 기어 트레인(30)을 형성하는 제1 내지 제3 기어유닛(34,36,38) 중 출력의 역순으로 제4축지지부(120c)에 제3기어유닛(38)의 하단부를 조립하고, 제3지지축(46)과 제2지지축(44)에 제2기어유닛(36)과 제1기어유닛(34)을 순차적으로 조립한다. 이에 따라 소형 구동 모터(20)의 출력, 즉 피니언 기어(32)에 기어 트레인(30)의 제1 내지 제3 기어유닛(34,36,38)이 기어결합된다.
끝으로, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(14)을 하부 하우징(12)에 결합하면, 복수의 결합돌기(14a)에 복수의 결합고리(12a~12e)가 스냅 결합이 이루어지면서 조립이 완성된다. 그 결과, 제3기어유닛(38)의 상단 출력부(38d)는 상부 하우징(14)의 관통구멍(14c)을 통하여 외부로 돌출된다.
본 발명에 따른 액추에이터(100)는 에어 벤트 본체에 고정 설치하고 상부 하우징(14)의 관통구멍(14c)을 통하여 외부로 돌출된 제3기어유닛(38)의 상단 출력부(38d)의 관통구멍(38e)에 제1/제2 작동 레버의 일단을 연결함에 의해 수직/수평 풍향조절 윙을 전동방식으로 구동할 수 있다.
그 결과, 한쌍의 액추에이터로 제1/제2 작동 레버를 통하여 수직/수평 풍향조절 윙을 구동하는 에어 벤트 시스템을, 예를 들어, 인스트루먼트 패널의 배면에 설치한 경우, 인스트루먼트 패널의 전면에 설치된 시스템 조작용 터치패널에서 자동모드 센서패드를 터치하여 자동으로 차량 내부에 공기를 순환시키거나. 수동모드의 상/하, 좌/우 센서패드를 수동으로 터치하여 사용자가 원하는 방향으로 내부 공기의 순환방향을 조절할 수 있다.
상기한 실시예 설명에서는 기어 트레인을 3개의 제1 내지 제3 기어유닛으로 구현하는 것을 예시하였으나, 원하는 기어 트레인의 감속비를 얻을 수 있다면 조합되는 기어유닛의 수를 가감할 수 있다.
본 발명은 실내 온도에 따라 에어 벤트의 풍향조정 윙을 전동으로 구동할 수 있는 에어 벤트 시스템용 액추에이터에 적용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 외부의 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판; 및
    스테이터, 로터 및 상기 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터;를 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전되는 소형 구동 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터는
    환형 요크의 외측에 복수의 티스가 연장 형성되어 있는 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어의 외주에 일체로 형성되어 있으며 중앙부에 제1지지축이 배치되는 스테이터 지지체; 및
    상기 스테이터 지지체가 형성된 티스의 외주에 권선되는 스테이터 코일;을 포함하고 있으며,
    상기 스테이터 지지체의 중앙 부분에는 상측으로 상기 제1지지축의 주변에 환형 수용홈이 형성되어 있고, 상기 로터에서 로터 지지체의 하단부는 상기 환형 수용홈에 회전 가능하게 지지되는 소형 구동 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 터미널 핀은 스테이터 코어의 내주부와 스테이터 지지체의 환형 수용홈의 내주부 사이에 스테이터 지지체를 관통하는 관통구멍에 상단 도체부가 결합되고, 하단의 통전결합부는 인쇄회로기판의 관통구멍에 압착 결합되는 소형 구동 모터.
  4. 에어 벤트의 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터로서,
    박스 형태의 하우징;
    상기 하우징 내부에 설치되어 상기 에어 벤트 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판;
    스테이터, 로터 및 상기 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 상기 작동 레버를 구동하는 데 필요한 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터; 및
    상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인;을 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 적어도 하나의 축지지부; 및
    상기 복수의 축지지부에 일단이 상기 요홈에 압입결합되는 적어도 하나의 지지축;을 더 포함하며,
    상기 구동 모터의 로터는 상기 하나의 지지축에 회전 가능하게 결합되어 있는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 축지지부는 외주 직경이 3단계로 감소하는 제1 내지 제3 직경부를 구비하고, 중앙에 제1지지축의 하단부가 고정되는 요홈이 형성되어 있으며,
    상기 제1직경부와 제2직경부 사이의 제1단차부에 인쇄회로기판이 안착되고, 상기 제2직경부와 제3직경부 사이의 제2단차부에 스테이터 지지부가 안착되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 로터는
    N극 및 S극이 교대로 배치되는 복수의 자석; 및
    외측 단부에 상기 자석이 지지되고 내주부가 상기 지지축에 회전 가능하게 결합되는 로터 지지체;를 포함하며,
    상기 피니온 기어는 로터 지지체의 상부에 일체로 형성되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 스테이터는
    환형 요크의 외측에 복수의 티스가 연장 형성되어 있는 스테이터 코어;
    상기 스테이터 코어의 외주에 일체로 형성되어 있으며 중앙부에 제1지지축이 배치되는 스테이터 지지체; 및
    상기 스테이터 지지체가 형성된 티스의 외주에 권선되는 스테이터 코일;을 포함하고 있으며,
    상기 스테이터 지지체의 중앙 부분에는 상측으로 상기 제1지지축의 주변에 환형 수용홈이 형성되어 있고, 상기 로터에서 로터 지지체의 하단부는 상기 환형 수용홈에 회전 가능하게 지지되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 터미널 핀은 스테이터 코어의 내주부와 스테이터 지지체의 환형 수용홈의 내주부 사이에 스테이터 지지체를 관통하는 관통구멍에 상단 도체부가 결합되고, 하단의 통전결합부는 인쇄회로기판의 관통구멍에 압착 결합되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 터미널 핀은
    바 형태로 도통이 이루어지는 금속 도체부;
    상기 도체부의 일단에 배치되어 터미널 핀이 관통구멍에 삽입될 때 일정한 깊이로 삽입되도록 위치를 설정하기 위한 지지턱 역할을 하는 스토퍼; 및
    상기 스토퍼의 하부로 연장되어 인쇄회로기판에 배치된 도전 패턴과 통전이 이루어지는 통전결합부를 포함하며,
    상기 도체부의 상단에 스테이터 코일의 인출단자가 연결되고, 상기 인쇄회로기판에 형성된 관통구멍에 통전결합부가 압착 결합되며, 상기 관통구멍은 도전성 비아가 형성되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 로터가 회전 가능하게 지지되는 제1지지축; 및
    중앙에 상기 제1지지축의 하단부가 고정되는 요홈이 형성되어 있으며, 외주부 직경이 단계적으로 감소하는 제1 내지 제3 직경부를 구비하는 제1축지지부;를 더 포함하며,
    상기 스테이터는 스테이터 코어의 외주에 일체로 형성되어 있으며 중앙부에 관통구멍이 형성되는 스테이터 지지체를 구비하고,
    상기 제1축지지부의 제3직경부에 상기 스테이터 지지체의 관통구멍이 압입 결합되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1축지지부의 제3직경부의 외주부와 상기 스테이터 지지체의 관통구멍의 내주부에는 각각 결합돌기와 결합요홈이 구비된 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  13. 제4항에 있어서,
    각각 상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 제1 내지 제4 축지지부; 및
    각각 일단부가 상기 제1 내지 제3 축지지부의 요홈에 지지되는 제1 내지 제3 지지축;을 더 포함하며,
    상기 로터와 피니온 기어는 제1지지축에 회전 가능하게 결합되고,
    상기 기어 트레인은
    각각 상기 제2 및 제3 지지축에 회전 가능하게 결합되며, 상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 제1 및 제2 기어유닛; 및
    상기 제4축지지부에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되며 제2 기어유닛의 회전속도를 감속시켜서 토크 증대된 회전 출력을 상기 하우징 외부로 출력하는 제3기어유닛;을 포함하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1기어유닛은,
    상측에 위치하며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 피니온 기어에 의해 회전 구동되는 제1기어; 및
    상기 제1기어의 하측으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제2기어;를 포함하고,
    상기 제2기어유닛은,
    상측에 위치하며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 제2기어에 의해 회전 구동되는 제3기어; 및
    상기 제3기어의 하측으로 연장되며 외주에 복수의 기어가 형성된 제4기어;를 포함하며,
    상기 제3기어유닛은,
    상기 제4축지지부에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되는 회전축; 및
    상기 회전축의 중간에 배치되며 외주에 복수의 기어가 형성되고 상기 제4기어에 의해 회전 구동되는 제5기어;를 포함하며,
    상기 회전축의 상단 출력부는 기어 트레인에서 토크 변환된 회전 출력을 외부로 출력하도록 하우징 상부의 관통구멍 밖으로 일부가 돌출되어 있는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 피니언 기어와 제1기어 사이의 기어비가 i1, 모듈이 M1이고,
    상기 제2기어와 제3기어 사이의 기어비가 i2, 모듈이 M2이며,
    상기 제4기어와 제5기어 사이의 기어비가 i3, 모듈이 M3이라 할 때,
    상기 기어비는 i1 > i2 > i3 관계를 만족하고,
    상기 모듈은 M1 < M2 < M3 관계를 만족하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 상단 출력부는 상기 작동 레버의 일단이 결합되는 관통구멍을 구비하며,
    상기 관통구멍은 대향한 양단부는 평행하고 이와 직교하는 대향한 양단부는 라운드 형태로 이루어지는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제3기어유닛의 제5기어는 제1기어유닛의 제1기어 및 제2기어유닛의 제3기어보다 피치원경(PCD)이 더 크게 설정되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  18. 에어 벤트의 풍향조절 윙을 회전 구동하는 작동 레버를 전동방식으로 구동하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터로서,
    박스 형태의 하우징;
    상기 하우징의 바닥면에 일체로 형성되고 요홈을 갖는 제1 내지 제4 축지지부;
    상기 제1 내지 제3 축지지부에 일단이 상기 요홈에 압입결합되는 제1 내지 제3 지지축;
    상기 하우징의 일측에 에어 벤트 시스템의 공조제어장치(CCM)로부터 제어신호를 수신하는 커넥터;
    상기 하우징 내부에 설치되어 상기 제어신호의 수신에 따라 모터 구동신호를 발생하는 모터구동회로가 실장된 인쇄회로기판;
    상기 제1지지축에 회전 가능하게 결합되는 로터와 일체로 형성된 피니온 기어를 구비하고, 상기 모터 구동신호에 따라 상기 작동 레버를 구동하는 데 필요한 회전 동력을 피니온 기어를 통하여 발생하는 구동 모터; 및
    상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 기어 트레인;을 포함하며,
    상기 인쇄회로기판과 구동 모터의 스테이터 사이는 터미널 핀을 이용하여 통전되는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기어 트레인은,
    각각 상기 제2 및 제3 지지축에 회전 가능하게 결합되며, 상기 피니온 기어와 기어 결합되며 피니온 기어의 회전속도를 감속시켜서 토크를 증대시키기 위한 제1 및 제2 기어유닛; 및
    상기 제4축지지부에 하단부가 수용되어 회전 가능하게 지지되며 제2 기어유닛의 회전속도를 감속시켜서 토크 증대된 회전 출력을 상기 하우징 외부로 출력하는 제3기어유닛;을 포함하는 에어 벤트 시스템용 액추에이터.
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