KR100328498B1 - 스로틀 포지션 센서 - Google Patents

Abstract

구성부품수가 감축되어 스로틀 바디에 콤팩트화되게 결합되도록 한 스로틀 포지션 센서에 관한 것으로, 스로틀 밸브의 개도 각도에 대응되게 회전되며 스로틀 바디의 샤프트에 일체화되도록 고정된 회전자와, 그 회전자의 회전각도를 가변되는 저항값으로 검출하여 이를 ECU측으로 전달하기 위한 접속 하우징으로 대별된다.

접속 하우징은 스로틀 바디의 일측면에 결합되며, 일면에 그 회전자의 회전각도에 따라 각각의 저항값을 갖는 액체상태의 가변저항액이 도포되고 스로틀 바디의 샤프트에 결합된 회전자의 브러쉬가 접촉되어 가변 저항회로를 구성하며 이 가변 저항값을 외부로 출력하기 위한 출력 단자가 삽입된다.

스로틀 바디의 샤프트에 회전자가 일체로 고정되고, 그 회전자에 브러쉬 접촉되어 회전자의 회전각도에 따른 가변 저항값을 ECU로 출력하는 접속하우징이 스로틀 바디의 일측면에 결합되므로, 구성부품수가 대폭 감축됨과 아울러 제조 및 스로틀 바디와의 조립공정이 대폭 감소되어 생산성이 향상된다.

또, 구성부품의 감축에 따른 부피가 콤팩트화되어 엔진 룸내의 공간 활용성이 향상된다.

Description

스로틀 포지션 센서{throttle position sensor}

본 발명은 스로틀 포지션 센서에 관한 것이다.

특히 기존의 자동차의 스로틀 바디에 별개의 부품으로 조립되던 구조를 스로틀 바디와 일체화되도록 변경하고 구성부품을 감축시켜 구조를 단순화시킬 수 있도록 한 자동차의 스로틀 포지션 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 스로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor; 이하 TPS라 약칭함)는 스로틀 밸브의 개도각을 감지하고, 이 개도각에 따른 외부공기의 흡입량을 시그널로 전환하여 ECU로 출력하는 기능을 갖는다.

종래 엔진의 흡기장치는, 도 1을 참조, 액셀레이터 페달(8)의 힌지 운동을 직선운동으로 전달시키는 액셀레이터 로드(6)와, 그 액셀레이터 로드(6)의 단부에 와인딩된 케이블(4)에 연결되어 회전 운동되는 액셀레이터 레버(5)와, 액셀레이터 레버(5)와 연동되어 회전되도록 결합된 스로틀 샤프트 및 스로틀 밸브(미도시됨)가 내장된 스로틀 바디(1)와, 스로틀 바디(1)의 일측면에 결합되어 스로틀 밸브의 개도각을 검출하여 이를 시그널로 ECU측에 전달시키기 위한 TPS(2)등으로 구성된다.

이 작동과정은 액셀레이터 페달(8)에 답력을 가하면, 액셀레이터 로드(6)와 케이블(4)이 당겨지면서 액셀레이터 레버(5)가 회전되고, 이 액셀레이터 레버(5)의 회전에 따라 스로틀 밸브가 열리게 되어 외부공기가 엔진 내부로 유입된다.

그 스로틀 밸브의 개도각도는 TPS(2)에서 검출하여 ECU측으로 전달하고, ECU에서는 TPS(2)로부터 전달된 외부공기량을 파악하여 엔진의 상태를 제어할 수 있게 된다.

종래의 TPS는,도 2 참조, 하우징(10)의 외측면에 결합되고 첨부된 도면에 미도시된 스로틀 바디의 구동레버와 연동되도록 결합되는 회전레버(20)와, 그 회전레버(20)의 단부에 끼움 결합되어 하우징(10)의 내부에 회전가능하도록 수용되고 외주면에 회전자(60)가 일체로 결합되는 샤프트(25)와, 그 회전자(60)의 회전시 일정부위에서 접촉되어 통전되고 이 통전된 시그널을 외부로 출력하기 위한 전극 어셈블리(30)와, 하우징(10)의 일측 내부에 수용되고 전극 어셈블리(30)의 단부와 납땜되어 시그널을 ECU로 출력하는 출력 단자(42)를 가지는 서브하우징 어셈블리(40)로 구성된다.

그리고, 전극 어셈블리(30)는 그 일측면에 회전자(60)와의 접촉시 가변 저항값을 검출하기 위한 액체상태의 가변 저항액이 도포되고, 단부에 서브하우징 어셈블리(40)의 출력 단자(42)와 납땜 또는 스폿 용접으로 연결되어 있다.

또, 하우징(10)의 일측면에는 외부 이물질의 유입을 방지하기 위하여 커버(50)가 열 융착 또는 용접에 의해 고정된다.

회전자(60)는 샤프트(25)와 일체로 형성되고, 스로틀 바디의 회전력이 전달되는 회전레버(20)와 리벳팅 결합되며, 그 하측에 복원력에 의해서 브러쉬(62)가 원래의 위치로 복귀되도록 리턴 스프링(72)이 설치된다.

그외에도, 샤프트(25)의 외주면과 하우징(10)의 내측면 사이에 기밀을 유지하기 위한 O-링(74)이 개재되고, 회전자(60)와 하우징(10)의 사이에는 그 회전자(60)의 출력 손실을 감소시키고 원활한 회전을 위하여 와셔부재(76)가 설치된다.

미 설명부호 '80'는 전극 어셈블리(30)와 출력 단자(42)를 연결하기 위한 납땜부위를 나타낸 것이다.

종래의 TPS는 스로틀 바디의 일측면에 스로틀 바디의 샤프트 및 구동레버와 연동되도록 조립되며, 그 조립공정은 회전레버(20)가 스로틀 바디의 구동레버와 연동되고 리턴스프링(72)에 의해서 복원 가능하도록 회전자(60)가 일체 형성된 샤프트(25)를 하우징(10)의 내부에 수용시키고, 그 상측에 회전자(60)의 회전시 회전 각도에 따른 가변저항값을 출력하도록 전극 어셈블리(30)를 안착시키며, 안착된 전극 어셈블리(30)의 단부에 서브하우징 어셈블리(40)의 출력 단자(42)를 납땜 또는 용접등으로 고정시키는 과정을 갖는다.

또, 하우징(10) 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 전극 어셈블리(30)의 상측에 커버(50)를 열 융착 또는 용접등의 방법으로 고정시켜 하우징(10) 내부의 기밀을 유지시킨다.

이러한 종래의 TPS는 각각의 독립적인 구성부품이 스로틀 바디에 용접 또는 납땜등의 방법으로 조립되므로, 제조 및 조립공정이 복잡하고 이에 따른 원가상승의 요인이 된다.

또, 스로틀 바디의 일측면에 설치되는 TPS의 자체 부피로 인하여 엔진룸 내부의 공간활용성이 저하되는 실정이다.

본 발명은 상술한 제반문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 구성부품의 수를 감축하여 제조공정을 단순화시킴과 아울러, 스로틀 바디와의 조립공정이 간편화되도록 그 구조가 일체화된 스로틀 포지션 센서를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 TPS의 구성부품수를 감축하고 그 조립구조를 변경하여 부피를 콤팩트화시킬 수 있도록 한 스로틀 포지션 센서를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 자동차 엔진의 흡기장치를 나타낸 분리 사시도,

도 2는 도 1의 스로틀 포지션 센서를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 스로틀 포지션 센서를 나타낸 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 스로틀 바디 110 : 스로틀 바디의 샤프트

115 : 회전자 115a : 브러쉬

200 : 접속 하우징 210 : 출력 단자

330 : 씰링재

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차 스로틀 바디의 샤프트의 단부에 브러쉬가 구비된 회전자가 일체로 고정되도록 결합되고,

상기 회전자의 회전시 상기 접점에 접촉되어 그 회전 각도에 따라 가변되는 저항값이 출력되도록 일면에 가변저항체가 도포되며 이 가변 저항값을 검출하여 출력 단자를 통해 외부로 출력하기 위한 접속 하우징이 스로틀 바디의 일측면에 고정 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 TPS는 스로틀 바디에 일체화되도록 구조를 변경하여 구성부품수를 감축함과 아울러, 조립공정이 간편화된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 TPS는, 도 3을 참조함과 아울러 다시 도 1을 참조하여 설명하면, 스로틀 밸브의 개도 각도(스로틀 바디(1)의 샤프트의 회전각도)와 동일하게 회전되며 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)에 일체화된 회전자(115)와, 그 회전각도를 가변되는 저항값으로 검출하여 이를 ECU측으로 전달하기 위한 접속 하우징(200)으로 대별된다.

그 구조는 회전자(115)가 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)에 일체로 결합되고, 일면에 샤프트(110)에 결합된 회전자(115)의 브러쉬(115a)가 접촉되고 그 회전자(115)의 회전시 회전각도에 따라 각각의 저항값을 갖는 액체상태의 가변저항액이 도포되어 가변 저항회로를 구성하며 이 가변 저항값을 외부로 출력하기 위한 출력 단자(210)가 삽입된 접속 하우징(200)이 스로틀 바디(1)의 일측면에 결합된다.

그리고, 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)에는 접속 하우징(200)을 통해 외부 이물질이 스로틀 바디(1)의 내부로 침투되는 것을 방지하기 위하여 씰링재(330)가 끼움 결합된다.

회전자(115)는 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)의 단부에 용접 또는 리벳팅 혹은 코킹 등의 방법으로 고정 결합될 수 있다.

스로틀 바디(1)의 샤프트(110)는 그 외주면에 원활한 회전이 가능하며 변형을 방지하기 위한 베어링(320)이 결합되며, 그 베어링(320)과 샤프트(110)간의 유격을 방지하고 샤프트(110)의 회전이 가능하도록 지지하기 위하여 리테이너(310)가 결합된다.

또한, 스로틀 바디(1)의 일측면과 접속 하우징(200)의 내측면에는 기밀 유지를 위한 O-링(340)이 개재되어 있으며, 이 O-링(340)은 스로틀 바디(1)의 일측면과의 결합시 틈새를 밀봉시키도록 하측면 일부가 외측으로 돌출되도록 접속 하우징(200)의 내측면에 삽입하는 것이 바람직할 것이다.

접속 하우징(200)은 그 내부에 가변 저항값을 외부(ECU)로 출력하기 위한 출력 단자(210)가 삽입되도록 성형되어 가변 저항액과 직접 연결된다.

미 설명부호 '115a'는 회전자(115)의 상면에 설치되고 접속 하우징(200)의 하측면에 도포된 가변 저항액과 접촉되는 브러쉬(BRUSH;115a)을 표시한 것이다.

이하, 본 발명의 작용을 상세히 설명하기로 한다.

액셀레이터 페달(8)에 답력을 가하면, 액셀레이터 페달(8)과 연결된케이블(4)에 페달 조작력이 전달되고, 이 케이블(4)에 연결된 스로틀 바디(1)의 액셀레이터 레버(5)가 회전되며, 이에 따라 액셀레이터 레버(5)의 회전에 연동되는 샤프트(110)가 회전하게 된다.

이후에. 샤프트(110)와 일체화된 회전자(115)가 접속 하우징(200)의 하측면에 접촉되면서 회전되고, 회전자(115)의 상면에 위치한 브러쉬(115a)가 가변 저항액과 접촉되면서 그 회전 각도에 따른 가변 저항값이 검출되어 접속 하우징(200)의 내부에 성형된 출력 단자(210)를 통해서 ECU측으로 입력된다.

ECU에 입력된 가변 저항값은 외부로부터 약간의 전압(대략 5V)이 인가되면 회전자(115)의 회전각도에 따라 각각 다른 저항치를 가지므로, ECU에서 이 저항치에 따른 스로틀 밸브의 개도각을 검출하여 스로틀 밸브를 통해 흡입되는 외부 공기량을 인식할 수 있게 된다.

그 과정을 간략하게 설명하면, 액셀레이터 페달(8)을 조작함에 따라 그 조작력이 케이블(4)과 액셀레이터 레버(5)에 전달되어 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)를 회전시키게 되고, 이 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)의 회전에 따라 샤프트(110)와 일체화된 회전자(115)가 접속 하우징(200)의 하면에 도포된 가변 저항액에 접촉되어 가변 저항값이 출력 단자(210)를 통하여 ECU로 전달되며, ECU에서는 전달된 저항값을 판독하여 최종적으로 스로틀 밸브의 외부 공기 흡입량을 산출할 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 스로틀 포지션 센서의 구조를 회전자(115)와 접속 하우징(200)으로 구성하되, 회전자(115)를 스로틀 바디(1)의 샤프트(110)에 일체화시키고, 접속 하우징(200)을 그 회전자(115)의 회전각도를 가변되는 저항값으로 검출하여 ECU측으로 전달하도록 회전자(150)에 브러쉬접촉시킨 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 스로틀 포지션 센서의 구성부품의 일부가 스로틀 바디의 샤프트에 일체화되고, 일부 구성부품이 감축되어 콤팩화된 부피로 스로틀 바디에 결합된 것으로, 이에 따르면 효과는 다음과 같다.

첫째, TPS의 구성부품을 축소시키고 그 구성부품들을 고정 또는 지지하기 위한 제조 공정을 감축시킴으로써, 제조공정이 대폭 감소되어 제조원가를 절감할 수 있다.

둘째, TPS와 스로틀 바디와의 조립공정이 대폭 축소되어 작업성이 향상되는 효과를 갖는다.

셋째, TPS의 부피가 축소되어 스로틀 바디에 결합되므로, 엔진 룸 내부의 공간활용성이 향상된다.

Claims (2)

1. 자동차 스로틀 바디의 샤프트의 단부에 브러쉬가 구비된 회전자가 일체로 고정되도록 결합되고, 상기 회전자의 회전시 회전 각도에 따라 저항값이 변화하는 액체상태의 가변저항액이 도포되어 있으며, 상기 가변 저항값을 검출하여 출력 단자를 통해 외부로 출력하기 위한 접속 하우징이 스로틀 바디의 일측면에 고정 결합되도록 구성하되,

   상기 스로틀 바디의 샤프트에는 그 외주면에 원활한 회전이 가능하며 변형을 방지하기 위한 베어링이 결합되고, 그 베어링과 샤프트간의 유격을 방지하고 샤프트의 회전이 가능하도록 지지하기 위한 리테이너가 결합되며, 상기 스로틀 바디의 일측면과 접속 하우징의 내측면에는 기밀 유지를 위한 O-링이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차의 스로틀 포지션 센서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스로틀 바디의 샤프트의 외주면에 외부와의 기밀을 유지하기 위한 씰링재가 결합된 것을 특징으로 하는, 자동차의 스로틀 포지션 센서.