KR100234862B1 - 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치 - Google Patents

내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치 Download PDF

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Abstract

내연기관용 유동 덕트의 개구부 횡단면 영역의 제어를 위한 제어장치는 3 개의 소조립 부품 즉, 유동 채널(14) 및 설정 윈도우(24)를 갖는 작동기 하우징(13)과, 윈도우 개구부를 제어하는 회전식 밸브(25)를 갖는 회전자(30)와, 고정자(28) 및 고정자 권선부(29)를 갖는 구동 하우징(33)으로 구성된다. 회전식 밸브(25)와 설정 윈도우(24) 사이에 필요한 에어갭을 설정하기 위해, 설정 윈도우(24)를 커버하는 회전식 밸브(25)의 제어부(251)는 회전자축에 대해 예각으로 경사지며 원추형 외피 세그먼트로 구성된다. 원추형 외피면에 놓인 설정 윈도우(24)는 동일한 경사각으로 위치된다. 부착된 회전자 밸브(25)를 갖는 회전자(30)와 작동기 하우징(13) 사이의 간격 디스크(42)에 의해 에어갭은 설정되고 필요에 따라 고정된다.

Description

[발명의 명칭]
내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치
[발명의 상세한 설명]
[배경기술]
본 발명은 유동 라인의 횡단면 영역의 개구부를 조절하는 제어 장치, 특히 첨구범위 제1항에 한정된 형식의 내연기관용 제어 장치에 관한 것이다.
이같은 형식의 공지된 제어 장치(DE 32 00 096 A1)에 있어서 2-파트(two-part) 구동 하우징이 스터브(stub)상에 고정되고 푸쉬되는 중공 실린더와 전 방면상의 중공 실린더를 차단하는 캡으로 구성되며, 상기 캡에는 전기자 권선부에 접속된 플러그가 장착되어 있다. 중공 실린더상에 유지되는 고정자는 두 영구 자극을 구비하는 반면에, 회전자는 축 홈에서 전기자 권선을 수행한다. 전기자는 서로 90°로 설정되고 반대 방향으로 작동되는 두개의 권선부로 구성되며, 이 권선부들은 슬립링을 통해 플러그에 연결된다. 회전식 밸브와 함께 회전자는 회전자 축상에서 서로 일정한 축 거리로 위치된 두개의 레이디얼 베어링을 통해 지지되는 베어링 슬리브상에 비틀림에 대해 강하게(torsionally rigid) 고정되고, 이것은 이어 일측은 작동 하우징에 형성되고 타측은 구동 하우징의 캡에 형성되는 위치결정 스피곳(spigot)의 두 위치결정 구멍에 지지된다. 회전식 밸브의 제어부는 작동기 하우징의 설정 챔버속으로 돌출되고 설정 윈도우와 합체되도록 작동되고, 아아크형 단면부를 구비하며, 회전자 축과 동축으로 위치된다.
공지된 제어 장치는 분리 제조되어 최종적으로 간단히 조립되는 3개의 소조립 부품, 즉 작동기 챔버 및 위치결정 스피곳을 구비한 작동기 하우징과, 슬립링, 회전식 밸브와 회전자 권선을 구비한 회전자가 고정되는 베어링 슬리브와, 고정자, 커넥터 플러그 및 위치결정 스피곳을 구비한 구동 하우징으로 구성된다. 그러나, 3개의 소조립 부품의 제조 및 예비 조립에 있어서는 제어 장치의 조립후 회전식 밸브와 설정 윈도우 사이에서 충분한 유격이 생기도록 공차를 작게하도록 주의해야 한다.
[본 발명의 장점]
상기 공지된 기술과는 달리, 제1항의 특징을 갖춘 본 발명에 따른 제어 장치는 간단한 방법으로 설정 윈도우에서 에어갭을 선택적으로 설정 가능하다는 장점을 갖는다. 회전자에 비틀림에 대해 강하게 연결된 회전식 밸브의 고정부와 작동기 하우징상의 위치결정 스피곳의 전방면 사이의 이격된 디스크의 두께는 에어갭의 크기를 결정하기 위해 매우 중요하다. 따라서, 제조에 있어서의 작은 공차의 한계는 더 이상 중요하지 않게 된다.
상기와 같은 방식에 있어서는 예비 상태가 제어 장치를 결합하기 위해 동시에 제공된다. 상기 제어 장치는 3개의 기능 유니트, 즉, 작동 하우징, 회전식 밸브를 구비한 회전자 및 고정자를 구비한 구동 하우징으로 구성된다. 그들은 서로 모듈 시스템 형식으로 구성되며, 예를들면 신장되고 각도없이 또는 약 180°로 회전된 유동 채널을 구비한 작동기 하우징 또는 다르게 설계된 작동기 구동기와 같이 각각의 기술적 요구에 적합하게 형성된 수정된 기능 유니트를 이용한다. 회전식 밸브와 설정 윈도우 사이에 필요한 간극은 각각의 경우 이격된 디스크 두께를 적절히 결정하므로써 확보된다.
한 단부에서 회전자의 전방면과 다른 단부에서 구동 하우징상에 형성된 동축 위치결정 스피곳의 전방면 사이에 적절한 이격 디스크를 구비한 회전자의 축방향 간극을 설정한 후, 상기 구동 하우징은 스터브에서 작동기 하우징과 분리할 수 없게 연결된다.
다른 청구범위에 기재된 수단들을 통해, 제1항에 기재된 제어 장치들에 대한 다른 장점 및 특징이 성취된다.
본 발명의 적합한 실시예에 있어서, 회전식 밸브의 고정부 및 회전자는 레이디얼 베어링에 설치되는 회전자 샤프트상에 비틀림에 대해 강하게 장착되고, 이어서 작동기 하우징 및 구동 하우징상에 형성된 위치결정 스피곳의 위치결정 구멍에 설치된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 회전자는 회전식 밸브의 고정부와 일체로 형성된 베어링 슬리브상에 고정된다. 상기 베어링 슬리브는 일정한 축 거리상에 위치된 두개의 레이디얼 베어링을 통해 축상에 지지되고, 상기 축은 작동기 하우징 및 구동 하우징에 형성된 결정위치 스피곳의 두개의 위치결정 구멍에 설치된다. 바람직한 방법은, 상기 축을 작동기 하우징상에 형성된 위치결정 스피곳의 위치결정 구멍속으로 가압하고, 구동 하우징의 조립 후에 구동 하우징상에 형성된 위치결정 스피곳의 다른 위치결정 구멍 속으로 돌출시키는 것이다. 상기 회전식 밸브는 바람직하게는 플라스틱으로 제조되고, 회전자의 고정부 및 베어링 부시의 형성은 사출 성형이 진행되는 동안 플라스틱 압출에 의해 효과적으로 이루어진다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 기초로 하여 이하 보다 상세히 설명된다.
도면은 다음과 같다.
제1도 및 제2도는 각각 제1 및 제2 실시예에 따른 제어 장치의 종단면을 도시한 도면.
제3도 및 제4도는, 각각의 두 실시예에 따라, 제1도의 제어 장치를 수정한 작동기 하우징의 종단면도.
[실시예의 설명]
제1도의 종축 단면도로서 도시된 제어 장치는 공전 속도 제어를 위해 내연 기관의 유도 파이프(12)에 개략적으로 도시된 드로틀 밸브(11) 주위의 바이패스 도관(10)의 횡단면 영역의 개구를 제어한다. 상기 제어 장치는 유동 채널(14)로 관통되는 설정 챔버(15) 및 유동 채널(14)이 형성되는 플라스틱 작동기 하우징(13)을 구비한다. 상기 유동 채널(14)의 양단은 입구 연결 스티브(18) 또는 출구 연결 스티브(19)내에서 입구 포트(16) 및 출구 포트(17)를 형성한다. 내연기관의 유도 파이프(12)에 대한 유동 채널(14)의 연결은 입구 스터브(18) 및 출구 스터브(19)상에 압입되는 호스 커넥터를 통해 수행된다.
반경 방향의 간극을 갖는 동축의 위치결정 구멍(22)과 함께 위치결정 스피곳(21)을 동축으로 둘러싸는 중공 원통형 스터브(20)는 하우징 축에 대해 직각으로 작동기 하우징(13)으로부터 돌출된다. 상기 설정 챔버(15)의 영역에서는 위치결정 스피곳(21)과 스터브(20) 사이에서 아아크형 관통 구멍(23)이 작동기 하우징(13)의 벽에 제공된다. 상기 설정 챔버(15)에서, 설정 윈도우(24)는 유동 채널(14) 방향으로 형성되어 원추형의 외피부로 형성된 평면상에 놓이게 되며, 따라서 제1도에 도시된 바와 같이 그 종단면은 유동 채널(14)에 대해 경사지게로 연결된다. 상기 위치결정 스피곳(21)의 축으로 인해, 설정 윈도우면은 예각으로 둘러쌓인다. 상기 설정 윈도우(24)의 개구부는, 원추-세그먼트형 제어부(251)와 함께 관통 구멍(23)을 통해 설정 챔버(15) 속으로 연장되고, 설정 윈도우(24)와 평행하게 연장되는 회전식 밸브(25)로 제어된다. 단일체인 제어부(251)는 작동 구동기(27)의 회전자 샤프트(26)상에 비틀림에 강하게 고정되는 링형 고정부(252)로 변화한다. 상기 제어부(251)는 회전자 샤프트(26)의 축에 대해, 설정 윈도우(24)와 상기 위치결정 스피곳(21)의 축이 이루는것과 동일한 예각을 이루도록 배열된다.
회전식 밸브(25)를 회전시키는 작동 구동기(27)는 회전자 샤프트(26)상에 비틀림에 대해 견고히 장착된 영구 자석 회전자(30) 및 고정자 권선부(29)를 갖는 고정자(28)로 구성된다. 상기 고정자(28)는 개구부 전방면의 스터브(20) 위로 가압되고 그위에 고정되는 컵형상의 구동 하우징(31)상에 지지된다. 동축 위치결정 구멍(32)을 갖는 동축 위치결정 스피곳(31)은 구동 하우징(33)의 베이스에서 하우징축과 동축으로 돌출된다. 상기 작동기 하우징(13)상의 한 단부와 구동 하우징(33)상의 다른 단부에 형성된 두개의 위치결정 스피곳(21, 31)의 위치결정 구멍(22, 32)에 있어서, 레이디얼 베어링(34 또는 35)은 회전자 샤프트(26)가 지지되는 장소에 각각 위치된다. 외면상에서, 구동 하우징의 베이스상에서, 커넥터 플러그(36)는 일체형으로 성형되고, 두개의 플러그 접촉부(37)는 고정자 권선부(29)의 단부에 연결된다. 상기 구동 하우징(33)은 일체로 성형되는 위치결정 스피곳(31) 및 커넥터 플러그(36)와 함께 플라스틱으로 제조된다.
상기 고정자(28)는 원주 방향으로 서로 180°로 오프세트되는 두 물림대(38, 39)를 구비하며, 반경 방향의 간극을 갖는 물림대(38, 39)를 에워싸는 링 케이싱(40)과 함께 각각 축방향의 대향 전방면에 연결된다. 고정자 권선부는 링 케이싱(40) 및 물림대(38, 39)에 의해 형성되는 환형 공간에 토로이드 코일(toroid coil)로서 설정된다. 2극 영구자석 회전자(30)는 플라스틱 성형에 의하여 회전자 샤프트상에 고정되며 반경 방향으로 자화된 중공 원통형 영구자석(41)으로 구성된다. 플라스틱으로 제조되는 회전식 밸브(25)가 성형될 때, 상기 회전자 샤프트와 중공 원통형 영구자석(41)은 사출 주형에 함게 놓이므로 자석(41) 및 회전자 샤프트(26)의 플라스틱 코팅은 동시에 일어난다.
상술된 제어 장치는 3개의 기능 유니트, 즉, 유도 파이프에 연결되는 작동 하우징(13), 회전자 샤프트(26)와 회전자 밸브(25)를 구비한 회전자(30) 및, 고정자(28)와 고정자 권선부(29)를 구비한 구동 하우징(33)으로 구성된다. 상기 3 개의 요소에 대한 최종 조립체에 있어서, 간격 디스크(42)는 작동기 하우징(13)상에 형성된 위치결정 스피곳(21)의 전방면과 회전식 밸브(25) 고정부(252)의 대향 전방면 사이에 삽입된다. 상기 간격 디스크(42)의 축 두께는 필요한 에어갭이 회전식 밸브(25)의 원추 세그먼트형 제어부(251)와 원추형 외피면에 위치하는 설정 윈도우(24) 사이에 설정될 수 있는 크기로 형성되야 하며, 이러한 에어캡은 한편으로는 회전식 밸브(25)를 회전시킬 수 있는 충분한 간극을 확보할 뿐만 아니라, 다른 한편으로는 회전식 밸브(25)에 의해 설정 윈도우(24)를 충분히 덮을 수 있게 한다. 상기 레이디얼 베이징(34, 35)에 있어서 회전자(30)의 허용 축 간극은 회전자(30)의 전방면 및 구동 하우징(33)상에 형성된 위치결정 스피곳(31)의 전방면 사이에 위치한 간격 디스크(43)에 의해 결정된다. 상기 간격 디스크(43)의 축 두께는 회전자(30)의 가능한 축방향 간극을 결정한다. 상기 작동기 하우징(13) 및 구동 하우징(33)을 서로를 향해 회전시키므로써 회전식 밸브(25, 정지한 작동 구동기로 구비한 설정 윈도우에 개구부 횡단면을 한정함)의 작동 포인트를 설정하고, 상기 구동 하우징(33)은 스터브(20)에 레이저 용접, 접착제, 크림핑 등에 의해 분리 가능하게 연결된다. 회전식 밸브(25)의 제저부(251)가 돌출하는 작동기 하우징(13)에 있어서 관통 구멍(23)은 회전식 밸브(25)의 회전각을 한정하기 위한 정지부를 형성한다.
상기 제어 유니트를 상술된 3 개의 기능 유니트로 분리하므로써, 상기 작동기 하우징을 다양하게 설계하여, 개개의 경우 특정한 기술적 요구를 만족시키므로써 수정되지 않은 작동기 구동기(27)에도 사용될 수 있다. 상술된 바와 같이 수정된 작동기 하우징의 예가 제3도 및 제4도에 종단면으로 도시되어 있다. 제3도의 작동기 하우징(13′)에 있어서는, 유동 채널(14)이 직각으로 회전하므로, 입구 스터브(18)와 출구 스터브(19)는 서로 직각으로 설정된다. 상기 위치결정 스피곳(21)의 위치결정 구멍(22′)은 제1도에서와 같이 막힌 구멍이 아닌 직선형으로 천공된 관통 구멍으로 설계된다. 상기 작동기 하우징(13)은 고정자(28) 및 고정자 권선부(29)를 구비한 구동 하우징(33)과 회전식 밸브(25)를 구비한 회전자(30)인 두개의 다른 기능 유니트와 용이하게 연결된다. 상기 간격 디스크(42)를 적절히 선택하므로써, 설정 윈도우(24)와 회전식 밸브(25)의 제어부(251) 사이에 에어캡이 설정된다.
제4도에 있어서, 작동기 하우징(13″)은 유도 파이프상에 형성된 바이패스도관에 설정되며, 소위 직접 방식(integrated solution)에 적합하다. 제1도 및 제3도의 작동기 하우징(13, 13)과 비교할 때, 상기 입구 및 출구 스터브(18, 19)는 더 이상 필요하지 않으며, 유도 스터브에 대한 연결 튜브도 필요하지 않게 된다.
상기 작동기 하우징(13)의 또다른 수정안으로써, 유도 파이프(12)상에 나사체결하기 위해 180°를 회전하는 유동 채널을 구비한 플랜지형으로 설계되는 것도 가능하고, 작동 구동기의 회전자 및 회전자의 다른 설계도 가능하다.
제2도에서 종단면으로 도시된 제어 장치는 제1도에서 설명된 제어 장치를 약간 변경한 것이다. 상기 변경된 제어 장치는 회전식 밸브(25)와 일체로 형성된 베어링 슬리브(44)상에 위치되고 직경 자화 방향을 갖는 중공 원통형 영구자석(41)으로 설계된 회전자(30)로 구성되며, 상기 베어링 슬리브(44)는 서로 일정 축거리에 위치되는 두 개의 레이디얼 베어링(45, 46)을 거쳐 축(47)상에 지지되며 이어서, 이축은 작동기 하우징(13)에 형성된 위치결정 스피곳(21)의 위치결정 구멍(22) 안으로 압입된다. 최종 조립된 제어 장치에 있어서, 상기 자유 단부 축(47)은 구동 하우징(33)상에 형성된 위치결정 스피곳(31)의 위치결정 구멍(22) 안으로 완전히 들어간다. 상기 두개의 레이디얼 베어링(45,46)은 베어링 슬리브(44)의 홈(48, 49)에 지지된다. 상기 회전식 밸브(25)는 또한 플라스틱으로 제조되고, 사출 단계에서 상기 베어링 슬리브(44)는 동시에 성형되고 상기 영구 자석(41)은 플라스틱 사출 성형에 의해 베어링 슬리브(44)상에 고정된다.
그밖에, 제2도의 제어 장치는 제1도의 제어 장치와 동일하므로 동일 구성부분은 동일한 도면부호로 표시된다.
본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 상기 작동기 하우징(13), 회전식 밸브(25) 및 구동 하우징(33)은 플라스틱 대신 알루미늄으로 제조될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 유동 도관에 연결되는 출구 구멍 및 입구 구멍을 갖는 유동 채널과, 유동 채널을 향하도록 설계된 설정 윈도우를 가지며 유동 채널이 관통하는 조정 챔버와, 작동기 하우징과 직각으로 설치되는 중공 원통형 스터브와, 전방면상에 위치결정 구멍을 갖추며 스터브와 동축을 이루는 위치결정 스피곳을 구비하는 작동기 하우징과, 고정부로부터 이격된 상태로 절곡되며 제어 챔버 안으로 돌출하는 제어부를 갖는, 구멍 개구부를 제어하기 위한 회전식 밸브와, 상기 스터브상에 축상으로 정렬 위치되고, 스터브 위에 가압되는 컵형상의 구동 하우징을 구비하는 작동 구동기로 구성되며, 상기 위치결정 스피곳은 동축 위치결정 구멍을 지지하고 하우징 축과 동축으로 하우징 베이스에 위치되며, 고정자는 고정자 하우징상에 지지되며, 회전자는 회전식 밸브의 고정부에 비틀림에 대해 견고히 연결되며 구동 하우징 및 작동기 하우징상의 위치결정 스피곳의 위치결정 구멍에서 지지되며 공급 연결부를 갖는 전기자 권선부를 구비하는, 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치에 있어서, 상기 회전식 밸브(25)의 제어부(251)는 회전자 축과 예각으로 경사진 원추형 세그먼트로 설계되고, 원추 외피면에 위치한 설정 윈도우(24)는 작동기 하우징(13)상에 형성된 위치결정 스피곳(21)의 위치결정 구멍(22) 축과 동일한 경사각으로 위치되고, 간격 디스크(42)는 서로 대면하는 작동기 하우징(13) 위의 위치결정 스피곳(21)의 전방면과 회전식 밸브(25)의 고정부(252)의 전방면 사이에 위치되고, 상기 간격 디스크의 축 두게는 설정 윈도우(24) 및 회전식 밸브(25)의 제어부(251) 사이에 필요한 에어갭에 따라 치수 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 간격 디스크(43)는, 구동 하우징(33)의 하우징 베이스에서 서로 대향하는, 위치결정 스피곳(31)의 전방면과 회전자(30)의 전방면 사이에 위치하고, 상기 간격 디스크의 축 두께는 회전자(30)에 필요한 축 간극에 따라 치수 결정되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스터브(20) 및 위치결정 스피곳(21)은 서로 동심적으로 작동기 하우징(13)의 동일 벽면상에 형성되고, 상기 회전식 밸브(25)의 제어부(251)를 위한 아아크형 관통 구멍(23)은 스터브(20) 및 위치결정 스피곳(21) 사이에서 작동기 하우징(13)의 벽면에 제공되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  4. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 회전식 밸브(25)의 고정부(252) 및 회전자(30)는 작동기 하우징 및 구동 하우징(13, 33)상에 형성된 위치결정 스피곳(21, 31)의 위치결정 구멍(22, 32)에서 레이디얼 베어링(34, 35)을 통해 그의 단부에 지지되는 회전자 샤프트(26)에 비틀림에 대해 견고히 연결되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  5. 상기 회전자(30)는, 회전식 밸브(25)의 고정부(252)와 일체로 형성되고 또한 작동기 하우징 및 구동 하우징(13, 33)상에 형성된 위치결정 스피곳(21, 31)의 두 위치결정 구멍(22, 32)에서 그의 단부에 지지된 축(47) 위에 일정한 축 거리를 두고 위치되는 두 레이디얼 베어링(45, 46)을 통해 지지되는 베어링 슬리브(44)상에 비틀림에 대해 견고히 되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 축(47)은 작동기 하우징(13)상에 형성되는 위치결정 스피곳(21)의 위치 결정 구멍(22)에서 압입되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 회전식 밸브(25)는 플라스틱으로 제조되고, 상기 베어링 슬리브(44) 및 회전자(30)의 고정부는 회전식 밸브(25)의 사출 성형 공정에 의해 효과적으로 제조되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전자(30)는 2극 영구자석 회전자로 설계되고, 상기 고정자(28)는 원주 방향으로 서로 180°로 오프세트된 두개의 물림대(38, 39)를 가지며, 상기 물림대는 반경 방향으로 이격된 물림대(38, 39)를 에워싸는 링 케이싱(40)에 대해 축방향으로 마주보는 전방면에 각각 연결되고, 상기 전기자 권선부(29)는 링 케이싱(40) 및 물림대(38, 39)에 의해 형성되는 링 공간에서 토로이드 코일(toroid coil)로써 고정자(20)에 위치되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동기 하우징(13), 회전식 밸브(25) 및 구동 하우징(33)은 알루미늄 또는 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 유동 도관의 개구부 횡단면 영역을 제어하기 위한 제어 장치.
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