KR101018428B1

KR101018428B1 - 비접촉식 스로틀 포지션 센서

Info

Publication number: KR101018428B1
Application number: KR1020090005023A
Authority: KR
Inventors: 임창식; 박석률; 윤성종; 배상확; 최동욱; 서준규
Original assignee: 캄텍주식회사
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2011-03-02
Also published as: KR20100085624A

Abstract

본 발명은 비접촉식 스로틀 포지션 센서에 관한 것으로서, 비접촉식 홀센서와 영구자석 사이의 최소 유격을 유지하는데 하우징의 내부 구조와 회전축의 단부에 고정된 레버를 이용하여 구현 가능토록 함으로써 안정된 선형성을 확보하고, 상기 회전축이 코일 스프링에 의해 하우징 내에 견고하게 지지 가능하여 상기 회전축의 축방향 및 원주 방향의 진동에 대해 극복 가능하며, 상기 레버와 스로틀 밸브의 밸브축 사이에 커플링을 구비하여 축 얼라인먼트를 유지할 수 있도록 한 간단한 구조로 이루어진 비접촉식 스로틀 포지션 센서에 관한 것이다.

비접촉식, 스로틀 포지션 센서, 홀센서, 영구자석, 코일 스프링, 커플링

Description

비접촉식 스로틀 포지션 센서{Non contact throttle position sensor}

본 발명은 비접촉식 스로틀 포지션 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비접촉식 홀센서와 영구자석을 이용하여 안정된 선형성을 확보하고 간단한 구조 개선으로 제조 비용을 절감할 수 있는 비접촉식 스로틀 포지션 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 스로틀 밸브는 흡기 매니폴더 또는 스로틀바디의 공기 유입로에 유입공기의 양을 조절하는 플랩이 형성된 밸브축을 포함하며, 상기 밸브축은 스로틀 포지션센서에 연결되어 있으며, 공기 유입로는 바이패스통로와 연결되어 엔진의 공회전 시에 운전자가 가속페달을 밟지 않고도 엔진이 구동될 수 있도록 되어 있다.

상기 스로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor)는 흡기 매니폴더 또는 스로틀 바디의 개도각을 감지하고 이 개도각에 따른 외부공기의 흡입량을 전기적인 신호로 변환하여 ECU로 출력하는 기능을 갖는다.

이러한 스로틀 포지션 센서는 가변저항체가 인쇄된 기판 위를 브러쉬가 회전 하여 저항값 변화를 출력값으로 변환하여 위치 회전각을 감지하는 접촉식과, 홀 센서(hall sensor)에 자기(磁氣)를 가하여 변화되는 자속(磁束)의 크기에 따라 출력이 변화되는 비접촉식으로 구분된다.

그런데, 상기 접촉식 스로틀 포지션 센서는 브러쉬와 저항체가 인쇄된 기판이 접촉함에 따라 저항체의 마모로 인하여 내구수명의 한계를 가지고 있으며, 선형성이 저하되는 단점이 있다.

따라서, 이러한 종래 접촉식 스로틀 포지션 센서의 단점을 보완하기 위해 비접촉식 포지션 센서가 제안되었지만 이는 구조가 복잡하여 접촉식보다 단가가 높아 비용부담이 증가되는 단점이 있다.

그런데, 종래의 비접촉식 스로틀 포지션 센서는 도 5에 도시된 바와 같이, 홀센서(110)와 영구자석(120)의 간격을 일정하게 유지하기 위하여 C-링(130)보다 큰 끼움홈(145)을 회전축(140)에 형성한 다음, 여기에 상기 C-링(130)을 끼워 조립한 후, 베어링이나 부시(bush)(150) 등의 중간 매개체를 C-링(130)면까지 밀착 압입시키게 된다.

이때, 실제 회전축(140)이 유동할 수 있는 간격인 유격은 상기 C-링(130)과 회전축(140)의 끼움홈(145)과의 차이가 실제 최소 유격이 된다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 스로틀 포지션 센서는 상기 회전축을 하우징(100)에 장착하기 위하여 상기 베어링이나 부시(150) 등의 중간 매개체를 구비해야 하므로 구조가 단순하지 않을 뿐더러 추가 구성으로 인하여 제조 비용이 증대되는 문제점이 있다.

또한, 상기 회전축(140)의 축방향 및 원주 방향의 진동에 대해 이를 방지할 수 있는 수단이 전무하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 비접촉식 홀센서와 영구자석 사이의 최소 유격을 유지하는데 하우징의 내부 구조와 회전축의 단부에 고정된 레버를 이용하여 구현 가능토록 함으로써 안정된 선형성을 확보하고, 상기 회전축이 코일 스프링에 의해 하우징 내에 견고하게 지지 가능하여 상기 회전축의 축방향 및 원주 방향의 진동에 대해 극복 가능하며, 상기 레버와 스로틀 밸브의 밸브축 사이에 커플링을 구비하여 축 얼라인먼트를 유지할 수 있도록 한 간단한 구조로 이루어진 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부 및 하부가 개방되어 있는 실린더 형상의 하우징(10); 상기 하우징의 상부에 형성된 개방홀에 별도로 장착되어 고정되면서 그 내부에 홀센서(11)가 내장된 PCB기판(12)을 구비하는 커버(13); 상기 하우징(10)을 관통하여 수직하게 결합되어 있으며 그 상측에 영구자석(14)이 인서트 사출되어 있는 회전축(15); 상기 회전축(15)을 하우징(10) 내에서 실링하는 실링부재(16); 상기 하우징(10)의 레버 안착부(10b)에 수용되고, 그 레버 안착부(10b)의 상측과 최소 유격을 유지하면서 회전축(15)에 고정되는 레버(18)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 회전축(15)의 상측에 영구자석(14)이 결합되면서 지지되는 회전축(15)의 지지부(15a) 하단부에 밀착 고정되어 영구자석(14)이 그 내부에 안착되도록 하며, 상부가 개방된 가이드(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전축(15)의 진동에 대하여 축방향 및 원주방향에 대한 탄성 복원력을 부여하는 코일 스프링(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레버(18)를 스로틀 밸브의 밸브축 중심에 일치되도록 연결하기 위하여 서로 다른 중심축을 갖는 스로틀 포지션 센서의 레버(18)와 밸브축 사이에 축 얼라인먼트를 잡아주는 연결 매개체인 커플링(20)이 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하우징(10)은 스로틀 밸브의 밸브축에 스로틀 포지션 센서가 장착된 경우, 외부로부터 스로틀 밸브의 기밀을 유지하기 위하여 오링(21)이 장착된 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서에 의하면, 회전축과 레버를 고정시켜 축방향 유격을 최소화하고, 코일 스프링의 탄성 복원력을 이용하여 센서 출력값의 선형성을 유지할 수 있도록 하며, 스로틀 밸브의 밸브축과 스로틀 포지션 센서에 중간 매개체로 연결되는 커플링을 적용하여 축 얼라인먼트를 유지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 나타내는 단면도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서의 레버 및 커플링을 나타내는 분해 사시도 및 결합단면도이다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부가 개방되어 있는 실린더 형상의 하우징(10)과, 상기 하우징의 상부에 형성된 개방홀에 별도로 장착되어 고정되면서 그 내부에 홀센서(11)가 내장된 PCB기판(12)을 구비하는 커버(13)와, 상기 하우징(10)을 관통하여 수직하게 결합되어 있으며 그 상측에 영구자석(14)이 인서트 사출되어 있는 회전축(15)과, 상기 회전축(15)을 하우징(10) 내에서 실링하는 실링부재(16)를 포함하여 구비되어 있다.

이와 같이 구성되는 비접촉식 스로틀 포지션 센서는 영구자석(14)이 스로틀의 개도에 비례하여 회동할 경우, 홀센서(11)가 변화한 자계를 스로틀의 개도에 따른 출력 신호로 변환하고, 이 출력신호를 기초로 엔진을 전자적으로 제어하게 된다.

이때, 상기 스로틀 포지션 센서의 홀센서(11)와 영구자석(14)의 배열은 영구자석(14)의 회동 중심에 홀센서(11)가 위치하도록 되어 있다.

상기 회전축(15)은 그 상측에 영구자석(14)이 결합되면서 지지되는 회전축(15)의 지지부(15a) 하단부에 밀착 고정되어 영구자석(14)이 그 내부에 안착되도 록 하며, 상부가 개방된 'U'자 형상의 가이드(17)가 구성되어 있다.

또한, 상기 회전축(15)은 그 하측에 용접 고정되어 회전축(15)에 회전력을 전달하는 매개체 역할을 하고, 상기 하우징(10)의 내부 구조와 일정한 간극(최소 유격)을 유지하며, 샤프트장착홀(18a)이 형성된 단면이 'T'자 형상인 레버(18)가 구성되어 있다.

상기 레버(18)는 하우징(10) 내부에 구비된 홀센서(11)와 영구자석(14) 사이의 최소 유격을 유지하는데 이용되는 바, 레버(18)는 상기 하우징(10)의 내부에 구비되는 레버 안착부(10b)에 수용되면서 그 레버 안착부(10b)의 상측과 간섭되지 않도록 최소 유격을 유지하면서 상기 회전축(15)에 고정된다.

한편, 상기 가이드(17)의 측면에 형성된 스프링 고정부(17a)에 코일 스프링(19)의 일측 단부가 장착된 상태에서 가이드(17) 둘레에 일정한 간격을 두고 권취되어 상기 하우징(10)의 스프링 안착부(10a)에 코일 스프링(19)의 타측 단부가 고정 형성되어 있다.

상기 코일 스프링(19)은 상기 가이드(17)에 고정되어 있는 회전축(15)의 진동에 대하여 축방향에 대한 탄성 복원력을 통해 상기 회전축(15)이 원위치로 복귀될 수 있도록 하여 영구자석(14)과 홀센서(11)와의 간격을 일정하게 유지시키게 되므로 센서 출력값에 대한 선형성을 유지 가능토록 하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 코일 스프링(19)은 상기 가이드(17)에 고정되어 있는 회전축(15)의 원주 방향으로의 진동에 대한 탄성 복원력을 통해 상기 회전축(15)이 원위치로 복귀될 수 있도록 하여 센서 출력값에 대한 선형성을 유지 가능토록 하는 역할을 하게 된다.

상기 스로틀 포지션 센서를 미도시된 흡기계의 스로틀 밸브의 밸브축 중심에 일치되도록 연결하기 위하여 서로 다른 중심축을 갖는 스로틀 포지션 센서의 레버(18)와 밸브축 사이에 축 얼라인먼트를 잡아주는 연결 매개체인 커플링(20)이 구비된다.

상기 커플링(20)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 레버(18)의 양측면에 형성되어 있는 슬롯홈(18b)에 끼워진 상태에서 전후,좌우로 유동 가능하도록 이루어진 바, 전방에 구비된 레버장착홈(20a)의 양측면에 돌기(20b)를 가지며, 후방에 밸브축장착홀(20c)이 형성되어 있다.

상기 커플링(20)의 돌기(20b)는 상기 레버(18)의 슬롯홈(18b) 내에서 유동 가능하도록 상기 슬롯홈(18b)의 폭과 높이에 비해 상대적으로 작은 직경을 갖는 형상으로 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 상기 스로틀 밸브의 밸브축에 스로틀 포지션 센서가 장착된 경우, 외부로부터 스로틀 밸브의 기밀을 유지하기 위하여 하우징(10)에 오링(21)이 장착된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 나타내는 분해사시도,

도 2는 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 나타내는 단면도,

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 스로틀 포지션 센서의 레버 및 커플링을 나타내는 분해 사시도 및 결합단면도,

도 5는 종래의 비접촉식 스로틀 포지션 센서를 나타내는 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 하우징 11 : 홀센서

12 : PCB기판 13 : 커버

14 : 영구자석 15 : 회전축

16 : 실링부재 17 : 가이드

18 : 레버 19 : 코일 스프링

20 : 커플링 21 : 오링

Claims

상부 및 하부가 개방되어 있는 실린더 형상의 하우징(10);

상기 하우징의 상부에 형성된 개방홀에 별도로 장착되어 고정되면서 그 내부에 홀센서(11)가 내장된 PCB기판(12)을 구비하는 커버(13);

상기 하우징(10)을 관통하여 수직하게 결합되어 있으며 그 상측에 영구자석(14)이 인서트 사출되어 있는 회전축(15);

상기 회전축(15)을 하우징(10) 내에서 실링하는 실링부재(16);

상기 하우징(10)의 레버 안착부(10b)에 수용되고, 그 레버 안착부(10b)의 상측과 최소 유격을 유지하면서 회전축(15)에 고정되는 레버(18)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제1항에 있어서,

상기 회전축(15)의 상측에 영구자석(14)이 결합되면서 지지되는 회전축(15)의 지지부(15a) 하단부에 밀착 고정되어 영구자석(14)이 그 내부에 안착되도록 하며, 상부가 개방된 가이드(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제1항에 있어서,

상기 회전축(15)의 진동에 대하여 축방향 및 원주방향에 대한 탄성 복원력을 부여하는 코일 스프링(19)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제3항에 있어서,

상기 코일 스프링(19)은 가이드(17)의 측면에 형성된 스프링 고정부(17a)에 그 일측 단부가 장착된 상태에서 상기 가이드(17) 둘레에 일정한 간격을 두고 권취되어 하우징(10)의 스프링 안착부(10a)에 그 타측 단부가 고정 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제1항에 있어서,

상기 레버(18)를 스로틀 밸브의 밸브축 중심에 일치되도록 연결하기 위하여 서로 다른 중심축을 갖는 스로틀 포지션 센서의 레버(18)와 밸브축 사이에 축 얼라인먼트를 잡아주는 연결 매개체인 커플링(20)이 구비된 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제5항에 있어서,

상기 커플링(20)은 레버(18)의 양측면에 형성되어 있는 슬롯홈(18b)에 끼워진 상태에서 전후,좌우로 유동 가능하도록 그 전방에 구비된 레버장착홈(20a)의 양측면에 돌기(20b)를 가지며, 그 후방에 밸브축장착홀(20c)이 형성된 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제6항에 있어서,

상기 돌기(20b)는 상기 레버(18)의 슬롯홈(18b) 내에서 유동 가능하도록 상기 슬롯홈(18b)의 폭과 높이에 비해 상대적으로 작은 직경을 갖는 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.
제1항에 있어서,

상기 하우징(10)은 스로틀 밸브의 밸브축에 스로틀 포지션 센서가 장착된 경우, 외부로부터 스로틀 밸브의 기밀을 유지하기 위하여 오링(21)이 장착된 것을 특징으로 하는 비접촉식 스로틀 포지션 센서.