KR101985875B1

KR101985875B1 - 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치

Info

Publication number: KR101985875B1
Application number: KR1020170124157A
Authority: KR
Inventors: 김은겸
Original assignee: 계양전기 주식회사
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-09-04
Also published as: KR20190038691A

Abstract

본 발명은 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치에 관한 것이다. 본 발명은 서로 직교한 두 방향으로 개구된 설치공간이 형성된 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 어느 한 방향으로 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단(30)과, 상기 하우징(10)에 상기 동력수단(30)과 직교한 다른 한 방향으로 설치되고 상기 동력수단(30)으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단(60)과, 상기 하우징(10) 내부에 설치되어 상기 동력수단(30)의 구동을 감속시켜 동작수단(60)에 전달하는 감속수단을 포함한다. 본 발명에서, 감속을 위한 기어조립체인 감속수단과, 모터 및 모터에 연동되는 연동축(65)이 모두 하나의 하우징(10)에 설치된다. 따라서 별개물인 기어박스를 모터 및 연동축(65)에 조립할 필요가 없어 조립성이 개선될 수 있다.

Description

기어조립체 일체형 엑츄에이터장치{Actuator apparatus with gear assembly}

본 발명은 엑츄에이터장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향칼럼의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터에 기어조립체가 일체형으로 장착된 엑츄에이터장치에 관한 것이다.

자동차의 안전성을 향상시키고 운전자의 조작 편의성을 위해서 자동차에는 다양한 장치가 설치되는데, 그 중에서 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞/뒤 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.

근래에 들어서 소득의 증대와 생활 수준의 향상에 따라 자동차의 개념이 변화하면서 기존의 단순한 운송 시스템에서 이제는 하나의 생활공간으로 자리 잡아가고 있다. 또한, 자동차에서 보내는 시간이 늘어나면서 좀 더 편안하고 안락한 자동차의 개발이 요구되고 있으며, 이에 힘입어 각종 장치의 고급화가 급속히 진행되고 있다. 이런 추세의 하나로 운전자가 용이하게 조향휠을 잡고 편안하게 운전을 할 수 있도록 운전자에 대한 조향휠의 상대 위치를 조정하는 구동 모터를 이용한 틸트 및 텔레스코프 조향장치의 장착이 점차 확대되고 있다.

여기에서, 구동 모터를 이용한 틸트 및 텔레스코프 조향장치(Motor Driven Steering Column System)는 승용차에 사용되는 조향휠의 위치를 모터의 구동력에 의해서 조정하는 것을 의미하며, 이런 조향장치의 위치 조정에는 틸트 조작과 텔레스코프 조작이 포함된다.

먼저, 틸트 조작은 운전석에 착석하는 운전자의 자세에 맞게 조향휠의 고정각도를 조정하는 것이고, 텔레스코프 조작은 운전자의 체형에 맞게 조향 칼럼의 길이를 길게 늘이거나 짧게 하여 조향휠과 운전자 사이의 거리를 조절하는 것이다.

이러한 틸트 및 텔레스코프 조작을 위한 장치에는 모터를 포함한 엑츄에이터가 사용된다. 엑츄에이터에는 별도의 기어박스가 결합되어 감속기능을 할 수도 있는데, 이를 통해 강한 토크가 발생되고 부드러운 조작이 가능하다.

그런데 조향장치와 엑츄에이터를 구성하는 모터 사이를 조립할 때 정밀한 축간 정렬이 어려운 문제점이 있었다. 특히 감속기능을 위한 기어조립체(또는 기어박스)가 별개물로 조립되는 경우에는 모터와 조향장치 사이의 정렬이 더욱 어려운데, 이것은 모터의 샤프트에 기어조립체와의 연동을 위한 기어형상이 추가되기 때문이다.

대한민국 등록특허 제10-1379613호 대한민국 등록특허 제10-1419987호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 엑츄에이터장치에 감속기능을 하는 기어조립체를 일체형으로 적용해서 조립성을 개선하고 축간 정렬이 정확하게 이루어지도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 서로 직교한 두 방향으로 개구된 설치공간이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 어느 한 방향으로 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단과, 상기 하우징에 상기 동력수단과 직교한 다른 한 방향으로 설치되고 상기 동력수단으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단과, 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 동력수단의 구동을 감속시켜 동작수단에 전달하는 감속수단을 포함하고, 상기 동력수단은 모터와 상기 모터에 연결되고 적어도 그 일부가 상기 하우징 내부에서 설치되어 회전되는 회전자축을 포함하고, 상기 동작수단은 상기 하우징의 내부에 먼저 설치된 회전자축과 맞물려 회전되도록 설치되되 상기 회전자축의 회전에 의해 회전되되 상기 회전자축과 직교한 방향의 회전축을 갖고 적어도 그 일부가 상기 하우징 내부에 위치하는 연동축을 가지며, 상기 감속수단은 상기 동력수단의 회전자축에 설치되는 웜기어와, 상기 동작수단의 연동축에 구비되어 함께 회전하고 상기 웜기어에 연동하는 웜휠로 구성되고, 상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 회전자축의 돌출된 끝 부분에는 댐핑조립체가 연결되고, 상기 댐핑조립체는 상기 회전자축의 일측을 지지해서 회전자축의 유격을 방지하고, 상기 댐핑조립체는 상기 회전자축의 끝 부분에 조립되는 스러스트플레이트와, 상기 스러스트플레이트와 밀착되고 상기 하우징의 설치공간 내면에 안착되어 상기 회전자축을 지지하는 댐퍼를 포함하며, 상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 연동축의 한쪽 끝 부분은 스틸볼에 의해 지지되고, 상기 스틸볼은 상기 하우징에 결합되는 세트스크류가 조여짐에 따라 상기 연동축 방향으로 선택적으로 이동하면서 상기 연동축의 축방향 유격을 방지하고, 상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 연동축에는 한 쌍의 유격방지부시가 구비되되, 상기 한 쌍의 유격방지부시는 상기 연동축에 구비된 종동기어의 양측에 각각 구비되어 상기 연동축의 원주방향 유격을 방지하며, 상기 연동축에는 출력너트가 구비되고, 상기 연동축의 외주면과 상기 출력너트의 내주면에는 서로 대응되는 나사산이 형성되어 상기 연동축의 회전에 따라 상기 출력너트는 상기 연동축의 길이방향을 따라 직선이동한다.

삭제

상기 하우징은 내부에 설치공간이 형성되되, 상기 설치공간은 상기 동력수단 방향으로 개구된 제1개구부와, 이와 직교하게 상기 동작수단 방향으로 개구된 제2개구부를 갖고, 상기 구동기어와 종동기어는 상기 하우징의 설치공간 내부에서 맞물려 회전된다.

상기 제1개구부는 동력수단의 브러시카드조립체에 의해 차폐되고, 상기 제2개구부는 동작수단의 마운팅블럭에 의해 차폐된다.

삭제

상기 동작수단에는 스토퍼가 구비되어 상기 연동축을 따라 이동되는 출력너트의 이동범위를 제한한다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서, 감속을 위한 기어조립체인 감속수단과, 모터 및 모터에 연동되는 연동축이 모두 하나의 하우징에 설치된다. 따라서 별개물인 기어박스를 모터 및 연동축에 조립할 필요가 없어 조립성이 개선될 뿐 아니라, 조립과정에서 발생되는 축간 틀어짐이 방지되는 효과가 있다.

그리고 본 발명에서는 하나의 하우징에 동력수단, 동작수단 및 감속수단이 모두 설치되므로 축간 정렬이 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 이를 통해 성능향상과 소음저하를 유도할 수 있다.

또한 본 발명에서 동력수단에는 댐핑조립체가 적용되고, 동작수단에는 스틸볼과 유격방지부시가 적용되어, 회전자축 및 연동축의 유격이 방지된다. 회전자축과 연동축의 유격이 방지되면 두 축 모두 안정적인 회전이 가능하므로 엑츄에이터장치의 동작신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 의한 엑츄에이터는 조향칼럼의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 구성에 모두 동일하게 적용될 수 있어, 엑츄에이터의 공용화가 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 기어박스 일체형 엑츄에이터장치의 일실시례가 적용된 틸트조작장치의 구성을 보인 사시도.
도 2는 도 1의 실시례를 구성하는 각 부품을 분해하여 보인 분해사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 하우징의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 모터축과 조작수단 사이의 연결구조를 보인 사시도.
도 5는 도 1의 I-I'선에 대한 단면도.
도 6은 도 2의 II-II'선에 대한 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 기어박스 일체형 엑츄에이터장치의 일실시례가 동작되는 과정을 순차적으로 보인 동작상태도.
도 8은 본 발명에 의한 기어박스 일체형 엑츄에이터장치의 일실시례가 적용된 텔레스코프조작장치의 구성을 보인 사시도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치는 조향장치의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터로 사용될 수 있다. 이하에서는 이 중에서 조향장치의 틸트 동작을 위한 엑츄에이터를 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치(이하 '엑츄에이터장치'라고 한다)는 조향장치의 틸트 동작, 즉 조향장치의 고정각도를 조정하는 것을 의미하는데, 아래에서 설명될 연동축(65)이 회전되면 출력너트(80)가 직선이동하면서 힌지(도시되지 않음)를 회전시키고 최종적으로 조향장치를 회전시킨다. 결과적으로 본 발명에 의한 엑츄에이터장치는 출력너트(80)의 직선이동을 가능하게 한다.

본 발명의 구조를 보면, 크게 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 감속수단으로 나눌 수 있다. 이는 각 구성의 기능별로 나눈 것으로, 구성요소 별로 정확하게 구분되는 것은 아니다. 예를 들어 감속수단은 동력수단(30) 및 동작수단(60)의 일부 구성일 수도 있다. 이들 사이의 연동을 간략하게 보면, 도 1에서 보듯이 동력수단(30)의 동작은 화살표① 방향으로 이루어지고, 감속수단을 거친 동력은 동작수단(60)에 전달되어 동작수단(60)이 화살표② 방향으로 회전되게 하며, 마지막으로 출력너트(80)는 화살표 ③방향으로 직선이동된다.

본 발명의 외관 및 골격은 하우징(10)이 형성한다. 상기 하우징(10)은 동력수단(30) 및 동작수단(60) 사이에 위치하며, 내부에는 감속수단이 있다. 동력수단(30)의 적어도 일부와 동작수단(60)의 적어도 일부는 상기 하우징(10) 내부에 설치된다. 즉, 본 발명에서는 하우징(10)이 다수개로 구성되지 않고, 하나의 하우징(10)에 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 감속수단을 모두 설치할 수 있게 구성된다. 상기 하우징(10)은 가벼운 재질의 플라스틱 사출물로 만들어질 수도 있으나, 본 실시례에서는 다이캐스팅으로 제조된다.

도 3을 보면, 상기 하우징(10)의 서로 직교한 두 방향으로 개구된 설치공간이 형성된다. 상기 설치공간은 하우징(10)의 내부에 형성된 것으로, 여기에는 감속수단이 위치하고, 동력수단(30) 및 동작수단(60)의 일부가 삽입되어 고정된다. 상기 설치공간의 개구된 두 입구를 통해 동력수단(30)과 동작수단(60)의 일부가 삽입되는데, 두 입구는 서로 직교하다.

보다 정확하게는, 상기 하우징(10)은 제1몸체(11) 및 제2몸체(21)로 구성되는데, 상기 제1몸체(11)는 동력수단(30)의 일부를 수납하고, 제2몸체(21)는 동작수단(60)의 일부를 수납한다. 이를 위해 상기 제1몸체(11)와 제2몸체(21)는 서로 직교한 방향으로 연장되어 있다. 제1몸체(11)에는 체결플렌지(14)가 있는데, 상기 체결플렌지(14)는 아래에서 설명될 요크케이스(31)와의 결합을 위한 것이다. 상기 체결플렌지(14)에는 제1체결구(B1)가 삽입되어 요크케이스(31)와 체결플렌지(14) 사이를 결합시킨다. 도면부호 14'는 제1체결구(B1)가 삽입되는 제1체결공(14')이다.

상기 하우징(10)의 제1몸체(11)에는 회피공간(13)이 있다. 상기 회피공간(13)에는 아래에서 설명될 브러쉬카드조립체(50)의 메인전원부(51)가 위치한다. 상기 메인전원부(51)의 안착을 위해서 상기 회피공간(13)은 상기 제1몸체(11)의 일부가 요입된 형태로 형성되어 있다.

상기 제1몸체(11)에는 제1개구부(12)가 있다. 상기 제1개구부(12)는 동력수단(30)의 일부가 삽입되는 부분으로, 그 내부의 설치공간에 동력수단(30)의 일부가 수납되고 수납된 상태로 동작된다. 상기 제1개구부(12)는 제2개구부(22)와 직교한 방향으로 형성된다. 보다 정확하게는, 상기 제1개구부(12)는 동력수단(30) 방향(도 3을 기준으로 아래쪽)으로 개구되고, 제2개구부(22)는 이와 직교하게 동작수단(60) 방향(도 3을 기준으로 오른쪽)으로 개구된다. 그리고 감속수단은 상기 하우징(10)의 설치공간 내부에 위치하여 감속기능을 수행한다.

제2몸체(21)는 상기 제1몸체(11)와 직교한 방향으로 연장된다. 상기 제2몸체(21)는 제1몸체(11)와 일체로 형성되는 것이다. 상기 제2몸체(21)에는 동작수단(60)의 적어도 일부가 설치된다. 상기 제2몸체(21)에는 아래에서 설명될 동작수단(60)의 마운팅블럭(70)이 결합되는데, 도면부호 24는 마운팅블럭(70)과의 결합을 위한 제2체결공(24)이다. 상기 제2체결공(24)에는 제2체결구(B2)가 삽입되어 마운팅블럭(70)을 상기 제2몸체(21)에 고정시킨다.

상기 제2몸체(21)에는 수직부(23)가 있다. 상기 수직부(23)는 상기 제2몸체(21)의 일측에 형성된 것으로, 제1몸체(11)로부터 연장되는 부분으로 볼 수 있다. 상기 수직부(23)에는 아래에서 설명될 동력수단(30)의 회전자축(45)의 끝 부분이 수납된다. 상기 수직부(23)는 제2몸체(21)의 한 쪽에 형성되어 그 내부에 감속수단을 구성하는 구동기어(48)가 위치하게 된다.

상기 수직부(23)의 한 쪽에는 수평부(25)가 있다. 상기 수평부(25)는 상기 제2몸체(21)의 후방에 위치한 것으로, 여기에는 동작수단(60)의 연동축(65)이 수납된다. 연동축(65)의 끝부분 일부가 상기 수평부(25)에 위치하는 것이다. 상기 수평부(25)에는 감속수단을 구성하는 종동기어(68)가 위치한다. 따라서 수직부(23)의 구동기어(48)와 수평부(25)의 종동기어(68)가 맞물려서 감속수단을 구성하게 된다.

다음으로 동력수단(30)을 설명한다. 상기 동력수단(30)은 상기 하우징(10)의 상하 방향으로 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 역할을 한다. 상기 동력수단(30)은 크게 요크조립체, 아마추어조립체 및 브러쉬카드조립체(50)로 구성된다.

상기 요크조립체는 요크케이스(31)의 내주면에 다수의 자석(41)을 포함한다. 도면부호 34는 앞서 설명한 하우징(10)의 체결플렌지(14)에 대응하는 요크플렌지(34)로, 제1체결구(B1)가 요크플렌지(34)와 체결플렌지(14) 사이를 통과해서 둘 사이를 결합시킨다. 상기 요크케이스(31)의 내부 수납되는 도 2에서 외부로 분리된 상태로 도시되어 있다.

상기 아마추어조립체는 회전자축(45) 및 아마추어 코어(42)를 포함한다. 상기 회전자축(45)은 회전축이 되는 것으로 상하방향으로 연장되고, 그 앞 부분에는 정류자(47)가 위치된다. 상기 회전자축(45)은 브러쉬카드조립체(50)를 통해 공급받은 전류에 의하여 자화되어 회전력을 발생시킨다. 본 발명에서 상기 정류자(47)는 회전자축(45)에 끼워져 요크케이스(31)의 내부가 아닌 브러쉬카드조립체(50)의 내부에 위치한다.

상기 아마추어조립체의 회전자축(45)에는 구동기어(48)가 구비된다. 상기 구동기어(48)는 종동기어(68)와 함께 감속수단을 구성하는 것으로, 회전자축(45)과 함께 회전된다. 본 실시례에서 상기 구동기어(48)는 웜기어이다.

브러쉬카드조립체(50)는 브러쉬 홀더(미도시)와 브러쉬 스프링(미도시)을 개재하여 브러쉬를 지지한다. 브러쉬카드조립체(50)는 메인전원부(51)를 통해 외부에서 인가된 전류를 아마추어조립체의 로터에 전달하는 것으로서, 브러쉬가 정류자(47)에 접촉하도록 구성된다. 참고로 도 2에서 브러쉬는 브러쉬카드조립체(50) 내부에 위치하여 도시되지 않았다. 이와 같은 동력수단(30)의 조립이 완료된 상태에서 회전자축(45) 상의 정류자(47)가 브러쉬와 접촉상태를 유지하면, 그 접촉면은 회전자축(45)의 외단 및 부시(미도시)에 동시에 인접한 영역에 위치한다. 그리고 상기 메인전원부(51)는 일종의 커넥터로 볼 수 있다.

상기 동력수단(30)의 회전자축(45)의 앞부분 중 일부는 상기 하우징(10)의 제1몸체(11)의 제1개구부(12)를 통해 설치공간에 수납된다. 보다 정확하게는 상기 회전자축(45)의 앞 부분 중 일부는 하우징(10)의 제1몸체(11)에 위치하고, 가장 돌출된 부분은 제2몸체(21)의 수직부(23)에 위치한다. 이에 따라 회전자축(45)에 결합된 구동기어(48)도 수직부(23) 내에 위치한다.

한편, 상기 회전자축(45)은 댐핑조립체(52)에 의해 축유격(스러스트)이 방지된다. 상기 댐핑조립체(52)는 상기 하우징(10)의 설치공간, 보다 정확하게는 수직부(23) 내에 위치하는 것으로, 상기 회전자축(45)의 돌출된 끝 부분에 접하여 이를 지지함으로써 회전자축(45)의 유격을 방지한다.

도 2와 도 5를 보면, 상기 댐핑조립체(52)는 스러스트플레이트(54) 및 댐퍼(55)를 포함한다. 상기 스러스트플레이트(54)는 상기 회전자축(45)의 끝 부분에 조립되는 것이고, 상기 댐퍼(55)는 상기 스러스트플레이트(54)와 밀착되고 상기 하우징(10)의 설치공간 내면에 안착되어 상기 회전자축(45)을 지지한다. 상기 댐퍼(55)는 고무와 같은 탄성재질로 만들어진다. 도면부호 53은 스러스트부시(53)로 상기 스러스트플레이트(54) 보다 상대적으로 회전자축(45)의 내측에 결합된다. 상기 스러스트부시(53)는 상기 회전자축(45)과 수직부(23)의 내면 사이의 간격을 메우는 역할을 할 수 있다. 도 5에서 화살표 A는 댐핑조립체(52)에 의해 축유격이 방지되는 방향을 나타낸다.

다음으로 동작수단(60)을 설명한다. 상기 동작수단(60)은 상기 동력수단(30)의 회전력을 전달받아 회전하면서 회전운동을 출력너트(80)의 직선운동으로 변환하는 역할을 한다. 상기 동작수단(60)은 상기 하우징(10)에 상기 동력수단(30)과 직교한 다른 한 방향으로 설치된다.

상기 동작수단(60)은 상기 회전자축(45)의 회전에 연동하여 회전되되 상기 회전자축(45)과 직교한 방향의 회전축을 갖고 적어도 그 일부가 상기 하우징(10) 내부에 위치하는 연동축(65)을 갖는다. 결과적으로 상기 연동축(65)은 상기 회전자축(45)과 직교한 회전축을 갖는다. 상기 연동축(65)은 적어도 일부가 상기 하우징(10)의 내부에 위치하는데, 보다 정확하게는 제2개구부(22)를 통해 삽입되어 그 끝 부분 일부가 수평부(25) 내부에 위치한다.

이와 같이, 본 발명에서 상기 회전자축(45)과 연동축(65)은 모두 하나의 하우징(10) 내부에 위치하게 된다. 따라서 회전자축(45)과 연동축(65)은 두 개의 분리된 하우징(10)으로 구성되거나 별도의 기어박스를 갖는 엑츄에이터에 비해 축유격이 작게 형성될 수 있는데, 특히 모터부쪽은 댐퍼(55)가 적용되고, 연동축인 리드스크류(66, Leadscrew)쪽은 세트크스류(90)가 적용되어 유격을 방지한다. 이를 통해 동작신뢰성도 높일 수 있다. 즉, 별개물인 기어박스를 모터 및 연동축(65)에 조립할 필요가 없어 조립성이 개선될 뿐 아니라, 조립과정에서 발생되는 축간 틀어짐이 방지되는 효과가 있다.

상기 연동축(65)의 외면에는 리드스크류(66)가 있다. 상기 리드스크류(66)는 나사산으로, 상기 연동축(65)에 일체로 만들어지거나 별개물로 만들어진 후 연동축(65)에 조립된 것일 수 있다. 상기 리드스크류(66)는 출력너트(80)가 결합되는 부분인데, 출력너트(80)와 맞물려 출력너트(80)가 직선이동할 수 있도록 한다.

상기 연동축(65)에는 종동기어(68)가 있다. 상기 종동기어(68)는 연동축(65)에 결합하여 함께 회전되는 것으로, 회전자축(45)의 구동기어(48)와 맞물린다. 상기 종동기어(68)는 구동기어(48)에 연동하여 연동축(65)의 회전방향을 회전자축(45)의 회전방향과 직교하게 만드는 것이다. 이를 위해, 본 실시례에서 상기 구동기어(48)는 웜기어이고, 상기 종동기어(68)는 웜기어에 맞물리는 웜휠로 구성된다.

상기 구동기어(48)와 종동기어(68)는 감속수단을 구성한다. 상기 감속수단은 동력수단(30)에 의한 회전속도를 줄이고, 동시에 동력을 높이기 위한 것으로, 상기 구동기어(48)와 종동기어(68)의 연동으로 1차감속된다. 앞서 설명한 바와 같이, 구동기어(48)는 웜기어이고, 종동기어(68)는 웜휠로 구성되되, 웜기어와 웜휠의 기어비에 따라 감속비가 결정된다. 상기 하우징(10)도 감속수단을 구성하는 일부로 볼 수 있다.

한편, 상기 연동축(65)에는 유격방지부시(67)가 있다. 상기 유격방지부시(67)는 상기 하우징(10)의 설치공간에 위치하는 상기 연동축(65)의 후방쪽에 설치되는 것으로, 연동축(65)에 끼워지는 링구조이다. 상기 유격방지부시(67)는 한 쌍으로 구성되는데, 상기 한 쌍의 유격방지부시(67)는 상기 연동축(65)에 구비된 종동기어(68)의 양측에 각각 구비된다. 이를 통해서 상기 유격방지부시(67)는 상기 연동축(65)의 원주방향 유격을 방지한다.

상기 동작수단(60)에는 마운팅블럭(70)이 있다. 상기 마운팅블럭(70)은 상기 하우징(10)의 제2개구부(22)를 차폐하는 것으로, 제2몸체(21)에 결합된다. 마운팅블럭(70)에 구비된 마운팅플렌지(74)가 제2몸체(21)에 형성된 제2체결공(24)에 대응하여, 여기에는 제2체결구(B2)가 조립된다. 상기 마운팅블럭(70)에 의해 차폐된 제2개구부(22) 안쪽에는 앞서 설명한 종동기어(68)와 한 쌍의 유격방지부시(67) 등이 위치한다.

상기 연동축(65)에는 출력너트(80)가 결합된다. 상기 출력너트(80)는 상기 연동축(65)을 따라 직선이동하면서 조향장치의 틸트기능을 수행한다. 도 6에서 보듯이, 상기 출력너트(80)의 안쪽에는 상기 연동축(65)의 리드스크류(66)에 대응하는 너트스크류(86)가 있다. 상기 리드스크류(66)와 너트스크류(86)가 맞물려 회전하면서 출력너트(80)가 연동축(65)을 따라 직선이동한다. 도시되지는 않았지만 출력너트(80)는 연결부(82)를 통해서 브라켓에 연결되기 때문에 연동축(65)을 따라 회전하지 않고 직선이동할 수 있다.

상기 마운팅블럭(70)으로부터 돌출되어 있는 연동축(65)의 일부에는 스토퍼가 결합된다. 상기 스토퍼는 출력너트(80)의 이동을 제한하는 것인데, 대략 부시 구조를 가질 수 있다. 상기 스토퍼는 상기 연동축(65)을 따라 이동되는 출력너트(80)의 이동범위를 제한하는 역할을 한다. 도 1에서 보듯이, 상기 스토퍼는 제1스토퍼부시(83)와, 제2스토퍼부시(84)로 구성되고, 두 스토퍼 사이에는 출력너트(80)가 위치된다. 도 6의 K는 제1스토퍼부시(83)와 제2스토퍼부시(84)에 의해 제한되는 출력너트(80)의 이동범위를 나타낸다.

상기 하우징(10)의 설치공간에는 스틸볼(95)과 세트스크류(90)가 있다. 보다 정확하게는 상기 제2몸체(21)의 수평부(25) 끝에는 세트스크류(90)가 있고, 세트스크류(90)와 연동축(65) 말단 사이에는 스틸볼(95)이 있다. 따라서 상기 연동축(65)의 한쪽 끝 부분은 스틸볼(95)에 의해 지지되고, 상기 스틸볼(95)은 상기 세트스크류(90)가 조여짐에 따라 상기 연동축(65) 방향으로 선택적으로 이동하면서 상기 연동축(65)의 축방향 유격을 방지한다. 도 6의 화살표 B는 스틸볼(95)에 의한 축유격 방지방향이고, C는 앞서 설명한 유격방지부시(67)에 의한 축유격 방지방향을 각각 나타낸다.

이와 같이 본 발명에서는 하나의 하우징(10)에 동력수단(30), 동작수단(60) 및 감속수단이 모두 설치될 뿐 아니라, 동력수단(30)에는 댐핑조립체(52)가 적용되고, 동작수단(60)에는 스틸볼(95)과 유격방지부시(67)가 적용되어, 회전자축(45) 및 연동축(65)의 유격이 방지된다. 이를 통해서 축간 정렬이 보다 정확하게 이루어질 수 있고, 이를 통해 성능향상과 소음저하를 유도할 수 있다.

다음으로 본 발명에 의한 엑츄에이터가 동작되는 과정을 살펴보기로 한다.

도 6 및 도 7은 각각 출력너트(80)의 위치가 서로 다르게 있는 모습이 도시되어 있다. 이와 같이 출력너트(80)가 이동함에 따라 출력너트(80)에 결합된 브라켓(힌지)이 회전하면서 조향장치의 고정각을 변경한다. 상기 출력너트(80)의 직선이동은 동력수단(30)과 동작수단(60) 그리고 이들 사이에 구비된 감속수단에 의해 자연스럽게 이루어질 수 있다.

먼저 동력수단(30)이 작동한다. 상기 브러쉬카드조립체(50)에 메인전원부(51)를 통해 외부에서 전류가 안가되면, 아마추어조립체의 로터에 전달되고 회잔자축이 회전된다. 이에 따라 상기 회전자축(45)에 연결된 구동기어(48)인 웜기어도 함께 회전된다. 이때 상기 회전자축(45)은 댐핑조립체(52)에 의해 축유격(스러스트)가 방지된다. 상기 댐핑조립체(52)는 상기 하우징(10)의 수직부(23) 내에 위치하는데, 상기 회전자축(45)의 돌출된 끝 부분에 접하여 이를 지지함으로써 회전자축(45)의 유격을 방지하는 것이다.

상기 구동기어(48)는 하우징(10)의 제1몸체(11) 내부에서 회전하면서 종동기어(68)를 회전시켜 감속기능을 한다. 상기 구동기어(48)와 종동기어(68)는 감속수단으로서, 회전자축(45)의 회전방향과 연동축(65)의 회전방향을 직교하게 변환함과 동시에, 회전속도를 줄여 감속기능을 한다. 물론 이 과정에서 토크가 증가하여 조향장치의 틸트각을 원활하게 회전시킬 수 있다.

상기 종동기어(68)가 회전되면 동작수단(60)이 작동한다. 상기 동작수단(60)은 실제로 조향칼럼을 동작시키는 부분으로, 회전운동을 직선운동으로 변환시킨다. 보다 정확하게는 상기 연동축(65)이 회전되면 그에 따라 출력너트(80)가 연동축(65)을 따라 직선이동하고, 그 과정에서 출력너트(80)가 브라켓(힌지)을 회전시켜 조향칼럼을 조정하는 것이다. 예를 들어 도 7(a)에서 도 7(b)로 이동하는 과정에서 조향칼럼의 각도변경이 이루어질 수 있다. 물론 그 반대방향으로의 동작도 이루어질 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 하나의 하우징(10)에 동력수단(30), 동작수단(60) 및 감속수단이 모두 설치되고, 특히 동력수단(30)에는 댐핑조립체(52)가 적용되고, 동작수단(60)에는 스틸볼(95)과 유격방지부시(67)가 적용되어, 회전자축(45) 및 연동축(65)의 유격이 방지된다. 따라서, 두 축 모두 안정적인 회전이 가능하므로 엑츄에이터장치의 동작신뢰성이 향상되며, 소음이 저감될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 엑츄에이터는 조향칼럼의 틸트 및 텔레스코프 동작을 위한 구성에 모두 동일하게 적용될 수 있다. 도 8을 보면, 엑츄에이터가 텔레스코프 동작을 위한 엑츄에이터로 적용된 모습을 볼 수 있다. 여기에는 출력너트(80)를 대신하여 텔레스코프너트(100)가 적용된다. 텔레스코프너트(100) 역시 상기 연동축(65)을 따라 직선이동하면서 조향장치의 전후 방향 이동을 가능하게 한다. 이와 같이 본 발명에 의한 엑츄에이터는 공용화가 가능하다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 하우징 11: 제1몸체
21: 제2몸체 30: 동력수단
45: 회전자축 50: 브러쉬카드조립체
51: 메인전원부 52: 댐핑조립체
60: 동작수단 65: 연동축
70: 마운팅블럭 80: 출력너트
90: 세트스크류

Claims

서로 직교한 두 방향으로 개구된 설치공간이 형성된 하우징과,
상기 하우징의 어느 한 방향으로 설치되고 모터가 구비되어 회전력을 제공하는 동력수단과,
상기 하우징에 상기 동력수단과 직교한 다른 한 방향으로 설치되고 상기 동력수단으로부터 전달받은 회전력에 의해 회전하면서 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동작수단과,
상기 하우징 내부에 설치되어 상기 동력수단의 구동을 감속시켜 동작수단에 전달하는 감속수단을 포함하고,
상기 동력수단은 모터와 상기 모터에 연결되고 적어도 그 일부가 상기 하우징 내부에서 설치되어 회전되는 회전자축을 포함하고, 상기 동작수단은 상기 하우징의 내부에 먼저 설치된 회전자축과 맞물려 회전되도록 설치되되 상기 회전자축의 회전에 의해 회전되되 상기 회전자축과 직교한 방향의 회전축을 갖고 적어도 그 일부가 상기 하우징 내부에 위치하는 연동축을 가지며,
상기 감속수단은
상기 동력수단의 회전자축에 설치되는 웜기어와,
상기 동작수단의 연동축에 구비되어 함께 회전하고 상기 웜기어에 연동하는 웜휠로 구성되고,
상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 회전자축의 돌출된 끝 부분에는 댐핑조립체가 연결되고, 상기 댐핑조립체는 상기 회전자축의 일측을 지지해서 회전자축의 유격을 방지하고,
상기 댐핑조립체는
상기 회전자축의 끝 부분에 조립되는 스러스트플레이트와,
상기 스러스트플레이트와 밀착되고 상기 하우징의 설치공간 내면에 안착되어 상기 회전자축을 지지하는 댐퍼를 포함하며,
상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 연동축의 한쪽 끝 부분은 스틸볼에 의해 지지되고, 상기 스틸볼은 상기 하우징에 결합되는 세트스크류가 조여짐에 따라 상기 연동축 방향으로 선택적으로 이동하면서 상기 연동축의 축방향 유격을 방지하고,
상기 하우징의 설치공간에 위치하는 상기 연동축에는 한 쌍의 유격방지부시가 구비되되, 상기 한 쌍의 유격방지부시는 상기 연동축에 구비된 웜휠의 양측에 각각 구비되어 상기 연동축의 원주방향 유격을 방지하며,
상기 연동축에는 출력너트가 구비되고, 상기 연동축의 외주면과 상기 출력너트의 내주면에는 서로 대응되는 나사산이 형성되어 상기 연동축의 회전에 따라 상기 출력너트는 상기 연동축의 길이방향을 따라 직선이동하는 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 내부에 설치공간이 형성되되, 상기 설치공간은 상기 동력수단 방향으로 개구된 제1개구부와, 이와 직교하게 상기 동작수단 방향으로 개구된 제2개구부를 갖고, 상기 웜기어와 웜휠는 상기 하우징의 설치공간 내부에서 맞물려 회전되는 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제1개구부는 동력수단의 브러시카드조립체에 의해 차폐되고, 상기 제2개구부는 동작수단의 마운팅블럭에 의해 차폐되는 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 동작수단에는 스토퍼가 구비되어 상기 연동축을 따라 이동되는 출력너트의 이동범위를 제한하는 기어조립체 일체형 엑츄에이터장치.