KR100634632B1

KR100634632B1 - 전기 모터 액튜에이터

Info

Publication number: KR100634632B1
Application number: KR1019990041283A
Authority: KR
Inventors: 토마스 한네발트
Original assignee: 만네스만 파우데오 아게
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2006-10-13
Also published as: EP0989292B1; KR20000023460A; EP0989292A2; EP0989292A3; DE59912384D1; BR9904315A; DE19843771A1

Abstract

본 발명은 하우징과, 하우징 내에서 구동부측에 배열되며, 하우징에 배열된 가동성 요소, 특히 트로틀 밸브를 구동하도록 사용되는 전기 모터를 구비한 전기 모터 액튜에이터에 관한 것이며, 본 발명에 따라서, 한편으로는 전자 간섭의 침입을 피하기 위하여, 다른 한편으로는 액튜에이터가 제조되는 방식으로 변경할 필요 없이 제어 유닛을 가지지 않는 일련으로 제조된 전기 모터 액튜에이터의 계속된 사용을 허용하기 위하여, 전자 제어 및/또는 평가 시스템을 수용하기 위한 별개의 전자 기기 하우징이 하우징에 부착될 수 있는 것을 생각할 수 있다.

Description

전기 모터 액튜에이터 {ELECTRIC MOTOR ACTUATOR}

도 1은 전기 모터 액튜에이터의 사시도.

도 2는 전기 모터 액튜에이터의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 전기 모터 액튜에이터 2 : 하우징 또는 트로틀 본체

3 : 흡기 파이프 4 : 구동부측

5 : 구동부 하우징 6 : 구동부 커버

7 : 전자부측 8 : 전자 기기 하우징

9 : 전자 기기 커버 10 : 플러그 인 커넥터

11 : 전기 접속 수단 12 : 플러그

13 : 커플링 14 : 전기 모터

본 발명은 특허청구범위 제 1 항의 전제부의 특징에 따라서 트로틀 밸브를 구비한 전기 모터 액튜에이터에 관한 것이다.

회사 출판물 "VDO 모터매니지먼트"[VDO 엔진 매니지먼트](T51/91)는 "VDO E- Gas Ⅲ"라는 이름 하에 그 출판물에 개재된 전기 모터 액튜에이터를 개시한다.

전기 모터 액튜에이터는 트로틀 밸브를 지지하며 회전 가능하게 장착된 트로틀 밸브 샤프트를 수용하는 하우징을 가진다. 트로틀 밸브 샤프트는 하우징 내에서 구동 측부에 배열된 작동 구동부에 의하여 구동된다.

트로틀 밸브를 구비한 전기 모터 액튜에이터는 차량용 내연기관의 동력 출력을 제어하기 위하여 사용되며, 이 회사의 출판물은 트로틀 밸브가 작동 구동부의 수단에 의하여 그리고 가속기 페달을 작동시키는 것에 의하여 기계적으로 연동하는 수단(보우든 케이블)에 의하여 조정될 수 있는 시스템을 개재한다.

작동 구동부를 제어하기 위한 전자 제어 유닛은 연결 케이블에 의하여 전기 모터 액튜에이터에 연결되며, 전자 제어 유닛은 차량에 있는 엔진 구획에 배열되는 전기 모터 액튜에이터로부터 비교적 긴 방식으로 배열된다. 그러므로, 주행 방향으로 보았을 때, 전자 제어 유닛은 일반적으로 벌크 헤드 뒤에, 또는 예를 들어 차량의 글로브 구획의 영역에 배열된다.

이것은 전자 가속기 시스템을 설치할 때 높은 조립 비용이 따르고, 전자 제어 유닛과 전기 모터 액튜에이터 사이의 긴 연결로 인하여, 작동 구동부를 위한 구동 신호가 전자 간섭에 의하여 왜곡되어, 부정확하고 위험한 파워 스티어링의 가능성이 있다는 추가적인 요인이다.

최근에, 트로틀 밸브를 구비한 전기 모터 액튜에이터의 하우징의 뚜렷이 널리 입증된 제조 방식이 개발되었으며, 그러므로, 이러한 종류의 하우징은 예를 들어 알루미늄 다이 캐스팅으로 효율적으로 제조될 수 있다.

이 회사 출판물에 개재된 전자 가속기 시스템에 더하여 공지된 시스템들은 "와이어에 의한 구동"으로서 공지된 것들을 포함하며, 이 용어는 가속기 페달의 작동이 전자 신호로 변환되고 이러한 전자 신호는 전자 제어 유닛으로 공급되며, 전자 제어 유닛은 검출된 가속기 페달 작동의 함수로서 전기 모터 액튜에이터에 있는 작동 구동부를 구동한다. 여기에서도 역시, 앞에서 기술된 것과 동일한 문제가 있으며, 즉, 전자 제어 유닛이 전기 모터 액튜에이터로부터 긴 방식이며, 그러므로 작동 구동부의 부정확한 작동이 발행한다; 외측으로부터의 전자 간섭으로 인한 이러한 부정확한 작동이 제거되려면, 전자 제어 유닛과 전기 모터 액튜에이터 사이의 연결에 고가의 차폐가 요구되고, 이는 마찬가지로 차폐를 위한 높은 경비 때문에 결점이 있다.

본 발명의 목적은 작동 구동부의 부정확한 작동이 간단한 수단에 의하여 제거되고 본래 이미 공지된 일련의 제조된 하우징이 전기 모터 액튜에이터를 위하여 계속적으로 사용될 수 있는 방식으로 전기 모터 액튜에이터를 개선하는데 있다.

본 발명의 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부의 수단에 의하여 달성된다.

본 발명에 따라서, 전자 제어 및/또는 평가 시스템을 수용하기 위한 별도의 전자 기기 하우징이 하우징에 부착될 수 있다.

적어도 작동 구동부에 대한 제어 유닛(전자 제어 및/또는 평가 시스템)의 이러한 물리적 근접도 때문에, 이 부품들 사이의 전기 연결은 짧게 유지될 수 있으며, 그 결과 전자 간섭이 발생하는 전체 거리는 과감하게 감소된다. 그 결과 전자 간섭은 가동성 요소의 위치를 검출하여 전자 제어 유닛으로 공급되는 출력신호를 왜곡할 수 없으며, 그러므로 작동 구동부에 대한 전자 제어 유닛의 밀접한 물리적 근접도에 의하여 유발되는 제어 공정을 검출하는 부정확한 위치 신호들로 인한 가동성 요소의 부정확한 작동을 피한다.

덧붙여, 전자 기기 하우징 자체가 전기 모터 액튜에이터의 하우징에 부착되기 때문에, 본래 일련의 제품으로 공지되어 있는 (특히 회사 출판물로부터 공지된 전기 모터 액튜에이터) 하우징을 변경할 필요가 없다. 더욱이, 다이캐스팅에 의한 하우징 제조용 다이에 있어서의 변화가 제거되므로, 다이캐스팅용 다이에 수반되는 고가의 변화를 제거한다. 이는 특히 일련의 제조의 경우에 있어서 경제적 관점으로부터 매우 중요하다.

전자 기기 하우징이 하우징에 접착적으로 결합되면 바람직하여서, 기계적 시스템(구동부) 및 전자 시스템(제어 유닛)을 포함하는 전체 유닛은 신속하고 용이하게 소형의 형태로 이용할 수 있다. 또한 제어 유닛이 액튜에이터로부터 일정 거리에서 설치되었을 때 요구되는 배선의 문제가 제거된다.

발명의 하나의 전개로서, 하우징은 전기 모터에 의하여 구동되는 트로틀 밸브를 수용하기 위한 트로틀 본체이며, 제어 유닛을 구비한 전자 기기 하우징이 또한 공간적으로 인접한다는 사실 덕택으로, 차량의 엔진 구획 내에서 이용 가능한 약간의 설치 공간 및 이 공간이 지금 최적의 방식으로 사용될 수 있기 때문에, 본 출원은 특히 바람직하다. 여기에서도 역시, 스파크 점화 엔진들이 차량을 구동하도록 사용되는 경우에, 고전압 펄스를 가지는 점화가 간섭을 유도할 수 있기 때문에, 제어 유닛과 액튜에이터 사이의 연결이 짧게 유지되는 것은 특히 중요하다. 본 발명에 따른 구성으로, 트로틀 밸브의 위치를 검출하기 위한 장치의 연결, 및 필요한 경우에 추가의 검출 장치가 특히 짧게 유지될 수 있기 때문에, 액튜에이터에 대한 전자 기기 하우징의 직접적인 근접도는 바람직하다.

발명의 하나의 전개로서, 전기 모터 액튜에이터의 구동부측은 전기 접속 수단의 방식으로 전자 기기 하우징에 연결되고, 전기 접속 수단은 전자 기기 하우징의 일부이다. 이것은 접속 수단과 함께 하나의 경로에서 만들어질 수 있으며, 필요한 것 모두는 이러한 유닛이 전기 모터 액튜에이터의 하우징에 부착된 후에, 전자 기기 하우징 내로 제어 유닛(특히 전자 제어 및/또는 평가 시스템)을 삽입하는 것이다. 이러한 것 역시 조립 효율 때문에 일련의 제품에 있어서 주목할만한 긍정적인 효과를 가진다.

언급된 효과를 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 전개는 하우징(특히 트로틀 본체)가 플러그 또는 소켓을 가져야하고, 플러그 또는 소켓과 면하는 접속 수단의 단부가 플러그 또는 소켓에 일치되는 커플링을 갖는다. 회사 출판물에서와는 달리, 전자 제어 유닛에 대한 접속 리드가 하우징 외부로 나오지 않고 전기 모터 액튜에이터의 하우징이 플러그(소켓이 또한 생각될 수 있다)를 가지는 본 출원에 의하여 만들어지는 액튜에이터들이 있으며, 액튜에이터는 연결된 접속 리드를 경유하여 그 자신의 플러그의 방식에 의하여 제어 유닛에 연결된다. 본 발명에 따라서, 전자 기기 하우징의 전기 접속 수단은 커플링을 가지며, 커플링은 플러그에 일치되며, 그러므로, 이것들은 전자 측부와 구동 측부 사이의 전기 접속이 신속하게 만들어지도록 이 플러그로 향하는 단부에서 연결된다. 구동부측의 플러그의 경우에, 커플링은 예를 들어 플러그에 대응하는 소켓으로서 구성되고, 커플링은 또한 이러한 커플링 접속을 밀봉하는 수단을 가진다. 더욱이, 전기 접속 수단 및/또는 구동부측과 대응하는 대응부들이 서로 용이하고 실수가 없는 방식으로 삽입될 수 있도록 설계된다.

본 발명의 하나의 전개로서, 본체 및/또는 전자 기기 하우징은 서로에 대해 이들을 체결하기 위한 수단을 가진다. 이러한 체결 수단은 예를 들어 전자 기기 하우징 상의 돌기들과, 전자 기기 하우징 상의 돌기들의 위치에 대응하는 위치의 액튜에이터의 하우징 상의 나사공들로서 또는 그 역으로 설계된다. 액튜에이터의 표준 하우징은 나사공을 만드는 것에 의하여 이것을 변경하도록 약간의 추가적인 작업 단계들을 요구하게 된다. 이는 또한 하우징이 주조될 때 초기에 이 나사공(또는 대응하는 구멍들이 전자 기기 하우징에 제공되면 돌기들)들을 도입하기 위하여 액튜에이터의 하우징을 위한 다이로 약간을 변경을 만드는 것을 또한 생각할 수 있다.

본 발명의 하나의 전개로서, 전자 제어 및/또는 평가 시스템은 고온에 내성이 있다. 이것은 고온이 퍼지는 내연기관의 흡기의 영역에 배열되는 제어 유닛이 확실하게 작동하여, 전자 기기 하우징의 추가적인 격리를 불필요하게 하는 것이 가능하다는 이점을 가진다. 차량의 엔진에서 퍼지는 고온은 예를 들어 80℃ 내지 120℃의 범위에 있는 온도를 의미한다.

본 발명의 대안적이고 보상적인 구성에 있어서, 전자 기기 하우징은 고온에 대해 단열된다. 이것도 역시 고온에 내성이 없을 수도 있는 어떠한 전자 시스템이 사용되는 것을 보장하고, 이것은 전자 기기 하우징의 적절한 격리에 의하여 보장된다. 물론, 언급된 두 개의 대책물들을 조합하는 것을 생각할 수 있으며, 즉 전자 제어 및/또는 평가 시스템이 고온에 대해 내성을 가지는 것을 그리고 전자 기기 하우징이 고온에 대하여 단열되도록 하는 것을 생각할 수 있다. 덧붙여, 전자 시스템들이 냉각되는 것이 가능하고, 특히 이것들의 폐열이 흡기 영역에서 기류에 의하여 및/또는 다른 대책물(팬의 사용과 같은)에 의하여 분산되게 하는 것이 가능하다.

발명의 하나의 전개로서, 전자 기기 하우징은 먼지 및/또는 습기 침투 방지 설계의 것이며, 이러한 먼지 및/또는 습기 침투 방지 설계는 이미 언급된 커플링을 위하여 중요한 것이다. 이것은 먼지 등과 같은 형태의 불순물 또는 습기가 액튜에이터의 하우징 또는 전자 기기 하우징 내로 침투하는 것을 방지하므로, 오기능을 방지한다.

발명의 하나의 전개로서, 전자 기기 하우징은 전자 기기 하우징 커버를 가지며, 특히 이것은 적어도 하나의 플러그 인 커넥터를 수용한다. 특히, 먼지 및/또는 습기 침투 방지 방식으로 전자 기기 하우징 상에 전자 기기 하우징 커버를 설치하는 것은 전자 기기 하우징에 수용된 전자 제어 및/또는 평가 시스템이 불순물로부터 보호되는 것뿐만 아니라 수리 또는 대체를 위하여 언제나 접근할 수 있는 것을 보장한다. 특히 전자 기기 하우징 커버에 배열되지만 또한 전자 기기 하우징에도 제공될 수 있는 플러그 인 커넥터는 인터페이스를 제공하고, 소형의 액튜에이터가 인터페이스에 의하여 견인 제어, 앤티 록 제동 시스템, 공간 제어 시스템 또는 그 와 같은 다른 제어 유닛에 통신할 수 있다. 이러한 경우에, 이러한 플러그 인 커넥터의 일은 다른 제어 유닛과 데이터를 교환하여, 센서들의 수단에 의하여 액튜에이터의 영역에서 숙지된 데이터를 다른 제어 유닛으로 전송되는 것을 허용하고, 거기에서 추가적으로 처리되게 하는 것이며, 또한 다른 제어 유닛의 영역에서 숙지되거나 발생된 변수 및 데이터가 액튜에이터의 제어 유닛으로 공급되게 하는 것이 가능하다.

특히 차량용 내연기관, 특히 스파크 점화 기관의 동력 출력을 제어하도록 사용되고 본 발명이 이에 한정되지 않는 전기 모터 액튜에이터의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 다음에 상세하게 기술된다.

도 1은 트로틀 밸브(도시되지 않음)를 구비한 전기 모터 액튜에이터(1)의 사시도이다. 액튜에이터(1)는 예를 들어 알루미늄 다이캐스팅인 하우징(2) 또는 트로틀 본체(2)를 가진다. 트로틀 본체(2)의 주 부품들 중 하나는 흡기 파이프(3)이며, 이것은 트로틀 밸브를 조정하는 것에 의하여 흡기 파이프(3)의 구멍 단면을 변화시키는 것이 가능하다. 액튜에이터(1)는 내연기관의 흡기 영역에, 특히 에어 필터와 내연기관의 에어 입구 사이에 배열된다. 액튜에이터는 추가적으로 구동부측(4)을 가지며, 그 주 부품들은 구동부 하우징(5) 및 구동부 하우징(5)을 폐쇄하는 구동부 커버(6)이다. 트로틀 본체(2)와 구동부 하우징(5)은 하나의 부품이며 하나의 경로에서 주조된다. 구동부 커버(6)는 예를 들어 구동부 하우징(5)과 다른 재료로 구성될 수도 있다. 완성도의 안전 때문에, 트로틀 밸브의 전기 모터 조정에 필요한 이 구동 요소들은 구동부측(4)에 배열되며, 이 부품들은 특히 감속 기어, 및 필요한 경우에 트로틀 밸브의 비상 주행 위치를 설정하기 위한 수단인 것이 언급될 수도 있다.

전자 기기 하우징(8)은 전자부측(7)으로서 언급되는 구동부측(4)을 마주한 측부상에서 트로틀 본체(2) 상에 배열되며, 전자 기기 하우징(8)은 트로틀 본체(2)와는 별개의 부품으로서 설계된다. 전자 기기 하우징(8)은 트로틀 본체(2)와 동일한 물지 또는 플라스틱과 같은 상이한 재료로 구성될 수 있다. 전자 기기 하우징(8)에 있는 전자 제어 유닛은 전자 제어 및/또는 평가 시스템(여기에는 도시되지 않음)을 포함하며, 전자 평가 시스템은 예를 들어 트로틀 밸브의 위치를 검출하기 위한 장치로부터의 신호를 평가하여 전자 제어 시스템으로 공급하고, 검출 장치는 구동부측(4)에 수용되며, 전자 제어 시스템은 이 신호들에 근거하여, 필요한 경우에 추가의 신호(가속기 페달의 수단에 의한 동력 수요와 같은, 페달의 위치는 마찬가지로 전자 제어 시스템으로 공급된다)에 근거하여 구동부측(4)의 작동 구동부를 작동시킨다.

이러한 전자 제어 및/또는 평가 시스템이 삽입된 후에, 전자부측(7) 상에 있는 전자 기기 하우징(8)은 전자 기기 커버(9)에 의하여 먼지 및 습기 침투 방지 방식으로 밀봉되며, 전자 기기 커버(9)는 추가적으로 적어도 하나의 플러그 인 커넥터(10)에 배열되며, 전자 기기 커버(9)가 전자 시스템에 배열되거나 또는 전자 기기 커버(9)를 배치하는 것에 의하여 이 전자 시스템에 자동적으로 연결되기 전에, 플러그 인 커넥터는 전자 기기 하우징(8) 내에서 전자 제어 및/또는 평가 시스템에 연결된다. 데이터 교환은 상기에서 이미 언급된 바와 같이 플러그 인 커넥터(10)를 경유하여 발생한다.

접속 수단(11)이 또한 구동부측(4)과 전자부측(7) 사이에 제공되며, 적어도 전자 기기 하우징(8)에 있는 전자 제어 시스템과 구동부측(4)에 있는 작동 구동부 사이에서 연결이 만들어진다. 이러한 전기 접속 수단(11)은 특히 전자 기기 하우징(8)의 일부이며, 그 결과, 전자 기기 하우징(8)이 트로틀 본체(2)에 설치될 때(접착 결합에 의하여), 구동부측(4)에 대한 전기 접속은 또한 전기 접속 수단(11)에 의하여 만들어진다.

이와 달리, 전기 접속 수단(11)이 구동부 하우징(5)의 일부인 것을 또는 구동부측(4)과 전자부측(7) 사이에 삽입될 수 있는 별도의 부품을 형성하는 것을 생각할 수 있다.

도 2는 전기 모터 액튜에이터(1)의 평면도를 도시하며, 도 1과 동일한 요소들은 동일한 도면 부호가 제공된다. 도 1에 도시된 요소에 추가되는 것으로서, 구동부측(4)에 있는 구동부 하우징(5)이 플러그(12)를 가지며 플러그는 단지 도 2에서 개략적으로 도시된 것을 알 수 있다. 이 플러그(12)는 본 출원에 의하여 만들어지는 전기 모터 액튜에이터에서 일련의 제조물이며, 그러므로, 본 발명은 추가의 변경 없이 이미 일련의 제조물(트로틀 본체(2), 구동부 하우징(5), 및 구동부 커버(6)를 포함하는)인 액튜에이터(1)를 계속 사용하는 것이 가능하고, 동시에 전자 제어 및/또는 평가 시스템을 물리적으로 액튜에이터에 보다 가까이 가져오는 것이 가능하다는 사실의 사용 목적을 만든다. 이러한 목적을 위하여, 전기 접속 수단(11)은 커플링(13)과 함께 플러그(12)와 마주하는 단부에 제공되며, 이러한 커플링(13)은 플러그(12)의 기하학적 형상 및 전기 접속부들에 정합된다. 도 2에 도시된 설계 구성은 전자 기기 하우징(8)이 트로틀 본체(2)에 부착될 때 구동부측(7)이 신속하고 동시에 추가의 작업 단계 없이 만들어지는 것을 의미한다.

또한, 트로틀 본체(2)에 부착되는 전자 기기 하우징(8)의 영역이 매우 크고 완전하게 트로틀 본체(2)의 외형에 일치하여, 접착 결합을 위한 보다 큰 결합 영역을 제공하여, 폐열이 흡기 파이프(3)를 통하여 흐르는 공기에 의하여 분산되기 때문에 전자 기기 하우징(8)이 트로틀 본체(2)에 머무는 표면이 전자 제어 및/또는 평가 시스템으로부터의 이 폐열을 분산시키도록 사용되는 것이 판명되었다.

본 발명에 의하여, 작동 구동부의 부정확한 작동이 간단한 수단에 의하여 제거되고 이미 공지되어 있는 일련의 제조된 하우징이 전기 모터 액튜에이터를 위하여 계속적으로 사용될 수 있는 방식으로 개선된 전기 모터 액튜에이터가 제공된다.

Claims

하우징(2)과 전기 모터(14)를 구비한 전기 모터 액튜에이터(1)로서,

상기 전기 모터(14)는 상기 하우징(2) 내에서 구동부측(4)에 배열되며, 상기 하우징(2)에 배열된 가동성 요소를 구동하기 위해 사용되며, 전자 제어 및 평가 시스템을 수용하기 위한 별도의 전자 기기 하우징(8)이 상기 하우징(2)에 부착되고, 상기 구동부측(4)이 전기 접속 수단(11)에 의해 상기 전자 기기 하우징(8)에 연결되는, 전기 모터 액튜에이터(1)에 있어서,

상기 전기 접속 수단(11)이 상기 전자 기기 하우징(8)의 일부이며, 상기 하우징(2)이 플러그(12) 또는 소켓을 가지며, 상기 플러그(12) 또는 소켓에 정합되는 커플링(13)이 상기 플러그(12) 또는 소켓에 마주하는 상기 전기 접속 수단(11)의 단부에 제공되는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징(2)이 상기 전기 모터(14)에 의하여 구동될 수 있는 트로틀 밸브를 수용하기 위한 트로틀 본체인 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 트로틀 본체와 상기 전자 기기 하우징(8) 중 하나 이상이 서로를 체결하기 위한 체결 수단을 가지는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항, 제 2 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 기기 하우징(8)이 상기 트로틀 본체에 접착적으로 결합되는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항, 제 2 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 제어 및 평가 시스템이 고온에 내성이 있는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항, 제 2 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 기기 하우징(8)이 고온에 대해 단열되는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항, 제 2 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 기기 하우징(8)이 먼지 및 습기 침투 방지 설계인 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 1 항, 제 2 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전자 기기 하우징(8)이 전자 기기 하우징 커버(9)를 가지는 것을 특징으로 하는 전기 모터 액튜에이터.
제 1 항에 있어서,

상기 가동성 요소는 트로틀 밸브인 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.
제 10 항에 있어서,

상기 전자 기기 하우징 커버(9)가 하나 이상의 플러그 인 커넥터(10)를 수용하는 것을 특징으로 하는,

전기 모터 액튜에이터.