KR101214003B1 - Electro turbocharger actuator - Google Patents

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KR101214003B1
KR101214003B1 KR1020100095026A KR20100095026A KR101214003B1 KR 101214003 B1 KR101214003 B1 KR 101214003B1 KR 1020100095026 A KR1020100095026 A KR 1020100095026A KR 20100095026 A KR20100095026 A KR 20100095026A KR 101214003 B1 KR101214003 B1 KR 101214003B1
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박지형
최남선
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주식회사 인팩
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Abstract

본 발명은 전자식 터보차져 액츄에이터 에 관한 것으로, 작동시킬 터보차져(T) 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징(3); 상기 하우징(3)의 외면 일측에 장착되어 상기 터보차져(T)에 대한 작동력을 발생시키는 모터(5); 상기 하우징(3)의 상기 모터(5) 대향측으로 돌출된 기어축(15)에 일단이 장착되어 상기 기어축(15)의 회전에 따라 타단이 상기 기어축(15)을 중심으로 호를 그리며 함께 선회하도록 연장된 구동로드(7); 상기 모터(5)의 회전축(17)에서 상기 기어축(15)으로 이어지도록 상기 하우징(3) 내에 배열된 복수의 기어로 구성되어 상기 모터(5)의 회전력을 상기 구동로드(7)로 전달하는 기어열(9); 및 상기 구동로드(7)의 상기 기어축(15) 대향측단에 피벗 가능하게 장착되어 상기 구동로드(7)의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 터보차져(T)의 베인(V)을 회전시키도록 되어 있는 종동링크(11);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 따라서 구동로드와 종동링크의 배치를 최적화함으로써 베인 조작에 따른 작동 효율을 대폭 향상시킬 수 있게 된다.The present invention relates to an electronic turbocharger actuator, comprising: a housing (3) mounted on one side of a turbocharger (T) to be operated to form an outer body; A motor (5) mounted on one side of an outer surface of the housing (3) to generate an operating force for the turbocharger (T); One end is mounted to the gear shaft 15 protruding to the opposite side of the motor 5 of the housing 3 so that the other end is arced about the gear shaft 15 as the gear shaft 15 rotates. A drive rod 7 extending to pivot; It consists of a plurality of gears arranged in the housing 3 to extend from the rotary shaft 17 of the motor 5 to the gear shaft 15 to transfer the rotational force of the motor 5 to the drive rod 7 Gear train 9; And pivotally mounted at opposite ends of the gear shaft 15 of the drive rod 7 so as to rotate the vane V of the turbocharger T by changing the rotational force of the drive rod 7 into a linear motion. It is characterized in that it comprises a driven link (11), thereby optimizing the arrangement of the driving rod and the driven link it is possible to significantly improve the operating efficiency according to the vane operation.

Description

전자식 터보차져 액츄에이터{Electro turbocharger actuator}Electronic turbocharger actuators {Electro turbocharger actuator}

본 발명은 전자식 터보차져 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터보차져의 배기의 유량을 제어하는 베인에 대한 작동 효율이 높고, 컴팩트한 동력전달 구조로 공간 활용도가 큰 전자식 터보차져 액츄에이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic turbocharger actuator, and more particularly, to an electronic turbocharger actuator having a high operational efficiency for a vane for controlling the flow rate of exhaust of a turbocharger and a large space utilization with a compact power transmission structure.

일반적으로, 터보차져는 엔진 배기가스의 에너지를 이용하여 터빈 임펠러를 돌림으로써 흡입 공기를 압축시켜 엔진 연소실로 공급하는 장치로서, 액츄에이터에 의해 배기의 유량을 제어하도록 되어 있다.In general, a turbocharger is a device that compresses intake air and supplies it to an engine combustion chamber by turning a turbine impeller using energy of engine exhaust gas, and is configured to control the flow rate of exhaust gas by an actuator.

이와 같이, 터보차져의 배기 유로를 개폐하는 베인을 회전시킴으로써 배기의 유량을 제어하도록 되어 있는 액츄에이터는 다양한 형태로 제작되는 바, 그 한 예로서 도 1에 도면부호 101로 도시된 액츄에이터를 들 수 있다.As described above, the actuator configured to control the flow rate of the exhaust gas by rotating the vane that opens and closes the exhaust passage of the turbocharger is manufactured in various forms. As an example, the actuator shown by reference numeral 101 in FIG. .

이 액츄에이터(101)는 도 1에 도시된 것처럼, 외체를 이루는 하우징(103), 이 하우징(103)의 일측에 장착된 모터(105), 이 모터(105)와 나란하게 배열된 기어축(115)을 통해 하우징(103)의 다른 일측에 장착되는 구동로드(107), 모터(105)와 구동로드(107)를 연결하도록 하우징(103) 내부에 설치된 기어열(109), 및 구동로드(107) 일단의 연결핀(155)을 통해 터보차져의 베인으로 연결된 종동링크(111)로 이루어지는 바, ECU의 지령에 따라 모터(105)가 동작하여 회전하면, 모터 회전축 말단에 장착된 피니언기어(미도시)가 회전하고, 이어서 피니언기어에 의해 1차 감속기어(123)가, 이 1차 감속기어(123)에 의해 2차 감속기어(125)가, 그리고 2차 감속기어(125)에 의해 구동기어(127)가 연속적으로 감속되면서 회전하게 된다. As shown in FIG. 1, the actuator 101 includes a housing 103 constituting an outer body, a motor 105 mounted on one side of the housing 103, and a gear shaft 115 arranged in parallel with the motor 105. A drive rod 107 mounted on the other side of the housing 103, a gear train 109 installed inside the housing 103 to connect the motor 105 and the drive rod 107, and a drive rod 107. The follower link 111 is connected to the vane of the turbocharger through one end of the connecting pin 155. When the motor 105 operates and rotates according to the command of the ECU, the pinion gear (not shown) ), The primary reduction gear 123 is driven by the pinion gear, and the secondary reduction gear 125 is driven by the primary reduction gear 123, and the secondary reduction gear 125 is driven by the primary reduction gear 123. The gear 127 rotates while continuously decelerating.

이에 따라, 액츄에이터(101)는 구동기어(127)의 중심에 일체로 연결되어 있는 기어축(115)이 회전하게 되면, 구동기어(127) 반대쪽에서 기어축(115)에 일체로 장착되어 있는 구동로드(107)가 함께 회전하게 되고, 따라서 구동로드(107) 말단에 핀결합된 종동링크(111)가 전진하여 터보차져의 베인을 회전시키게 되며, 반대로, 모터(105)의 동작이 정지되면 스프링(129)의 복원력에 의해 위와 반대로 동작하여 베인을 원위치시키게 되어, 결과적으로 터보차져의 하우징을 통과하는 배기의 유량을 베인을 통해 제어하게 된다. Accordingly, when the actuator 101 rotates when the gear shaft 115 integrally connected to the center of the drive gear 127 is rotated, the actuator 101 is integrally mounted to the gear shaft 115 on the opposite side of the drive gear 127. The rod 107 rotates together, so that the driven link 111 pinned to the end of the driving rod 107 moves forward to rotate the vane of the turbocharger. On the contrary, when the operation of the motor 105 is stopped, the spring is stopped. By the restoring force of 129, the vanes are returned to their original positions, and as a result, the flow rate of the exhaust gas passing through the housing of the turbocharger is controlled through the vanes.

그런데, 액츄에이터(101)를 포함한 종래의 터보차져 액츄에이터는 도 1에 도시된 것처럼, 최초 정지상태에서 구동로드(107)가 터보차져로 이어져 있는 종동링크(111)에 대해 직각 또는 직각에 가까운 각도를 이루도록 배치되는 바, 상대적으로 큰 정지마찰력을 극복하고 베인을 회전시켜야 하는 동작초기에는 기어축(115)과 종동링크(111) 사이의 모먼트팔이 가장 길어지고, 반대로 상대적으로 작은 동마찰력을 극복하면 베인을 회전시킬 수 있는 동작초기 이후에는 반대로 기어축(115)과 종동링크(111) 사이의 모먼트팔이 점차 짧아진다. 따라서, 구동기어(127)를 통해 기어축(115)에 걸리는 모먼트가 일정하다고 할 때, 상대적으로 큰 힘이 필요한 동작초기에는 종동링크(111)에 의해 가해지는 힘이 최소가 되고, 상대적으로 작은 힘만으로도 충분한 동작초기 이후에는 오히려 종동링크(111)에 의한 힘이 점차 증대됨으로써, 작동 효율이 크게 저하되는 문제점이 있었다. However, the conventional turbocharger actuator including the actuator 101 has an angle perpendicular to or close to a right angle with respect to the driven link 111 to which the driving rod 107 is connected to the turbocharger in the initial stop state, as shown in FIG. 1. The moment the arm between the gear shaft 115 and the driven link 111 is the longest at the beginning of the operation of overcoming the relatively large static friction and rotating the vanes, and conversely overcomes the relatively small dynamic friction On the contrary, after the initial operation of rotating the vane, the moment arm between the gear shaft 115 and the driven link 111 is gradually shortened. Therefore, when the moment applied to the gear shaft 115 through the drive gear 127 is constant, the force exerted by the driven link 111 is minimized at the beginning of the operation requiring a relatively large force, and relatively After a sufficient initial operation with only a small force, the force due to the driven link 111 is gradually increased, so that there is a problem in that the operation efficiency is greatly reduced.

아울러, 액츄에이터(101)는 큰 감속비를 얻기 위해 복수의 기어로 이루어진 기어열(109)을 채용함에 있어 모터(105) 회전축의 피니언기어로부터 1차 감속기어(123), 2차 감속기어(125) 그리고 구동기어(127)까지 전체 기어가 하우징(103) 내에 일렬로 배열되는 바, 전체적인 구조가 컴팩트화 되기 어려운 문제점이 있었다. In addition, the actuator 101 employs a gear train 109 composed of a plurality of gears in order to obtain a large reduction ratio, so that the primary reduction gear 123 and the secondary reduction gear 125 may be formed from the pinion gear of the rotation shaft of the motor 105. And the entire gear is arranged in a row in the housing 103 up to the drive gear 127, there was a problem that the overall structure is difficult to compact.

본 발명은 위와 같은 종래의 터보차져 액츄에이터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전체적인 크기를 컴팩트하게 유지하면서도, 최종적으로 터보차져의 베인을 조작하는 종동링크와 이 종동링크에 가압력을 발생시키는 구동로드의 구조 및 배치를 최적화함으로써 터보차져에 대한 작동효율성을 극대화시키고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional turbocharger actuator as described above, while maintaining the overall size compact, and finally to produce a pressing force to the driven link and the driven link to operate the vane of the turbocharger The purpose is to maximize the operating efficiency of the turbocharger by optimizing the structure and arrangement of the drive rod.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 작동시킬 터보차져 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징; 상기 하우징의 외면 일측에 장착되어 상기 터보차져에 대한 작동력을 발생시키는 모터; 상기 하우징의 상기 모터 대향측으로 돌출된 기어축에 일단이 장착되어 상기 기어축의 회전에 따라 타단이 상기 기어축을 중심으로 호를 그리며 함께 선회하도록 연장된 구동로드; 상기 모터의 회전축에서 상기 기어축으로 이어지도록 상기 하우징 내에 배열된 복수의 기어로 구성되어 상기 모터의 회전력을 상기 구동로드로 전달하는 기어열; 및 상기 구동로드의 상기 기어축 대향측단에 피벗 가능하게 장착되어 상기 구동로드의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 터보차져의 베인을 회전시키도록 되어 있는 종동링크;를 포함하되, 상기 구동로드는 정지위치에서 타단에 연결된 상기 종동링크와의 사이각이 상기 모터 회전축과 상기 기어축을 잇는 선과의 사이각보다 작은 범위에 있도록, 상기 종동링크가 연결되는 타단이 상기 베인의 반대쪽을 향하게 배열되는 전자식 터보차져 액츄에이터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is mounted on one side of the turbocharger to operate to form a housing; A motor mounted on one side of an outer surface of the housing to generate an operating force for the turbocharger; A driving rod having one end mounted on a gear shaft protruding toward the motor opposite side of the housing, the other end extending in an arc with respect to the gear shaft as the gear shaft rotates; A gear train composed of a plurality of gears arranged in the housing so as to extend from the rotation shaft of the motor to the gear shaft, the gear train transferring the rotational force of the motor to the driving rod; And a driven link pivotally mounted to the opposite side of the gear shaft of the drive rod to rotate the vane of the turbocharger by changing the rotational force of the drive rod into a linear motion, wherein the drive rod is at a stop position. The electric turbocharger actuator is arranged so that the other end connected to the driven link is opposite to the vanes so that the angle between the driven link connected to the other end is smaller than the angle between the motor rotation axis and the line connecting the gear shaft. To provide.

또한, 상기 구동로드는 정지위치에서 타단에 연결된 상기 종동링크와의 사이각이 상기 모터 회전축과 상기 기어축을 잇는 선과의 사이각보다 작은 범위에 있도록, 상기 종동링크가 연결되는 타단이 상기 베인의 반대쪽을 향하게 배열되는 것이 바람직하다.In addition, the driving rod is the other end of the driven link is connected to the opposite end of the vane so that the angle between the driven link connected to the other end in the stop position is less than the angle between the line connecting the motor shaft and the gear shaft. It is preferred to be arranged facing.

또한, 상기 기어열은, 상기 모터 회전축에 장착되는 피니언기어; 상기 피니언기어에 기어물림되는 1차 감속기어; 상기 피니언기어 및 상기 1차 감속기어와 함께 ㅅ자 모양으로 배열되어 상기 1차 감속기어에 기어물림되는 2차 감속기어; 및 상기 기어축을 중심으로 일체로 장착되면서, 상기 1차 감속기어 및 상기 2차 감속기어와 함께 ㅅ자 모양으로 배열되어 상기 2차 감속기어에 기어물림되는 구동기어;를 포함하며, 상기 1차 감속기어는 상기 피니언기어에 기어물림되는 대경부와 상기 2차 감속기어에 기어물림되는 소경부로 형성되고, 상기 2차 감속기어는 상기 1차 감속기어의 소경부에 기어물림되는 대경부와 상기 구동기어에 기어물림되는 소경부로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the gear train, the pinion gear mounted to the motor shaft; A primary reduction gear geared to the pinion gear; A secondary reduction gear geared to the primary reduction gear by being arranged in a U-shape together with the pinion gear and the primary reduction gear; And a driving gear which is integrally mounted around the gear shaft and arranged in a zigzag shape together with the primary reduction gear and the secondary reduction gear to be bitten by the secondary reduction gear. The second reduction gear is formed of a large diameter portion that is geared to the pinion gear and a small diameter portion that is geared to the secondary reduction gear, and the secondary reduction gear is geared to the large diameter portion and the driving gear that are geared to the small diameter portion of the primary reduction gear. It is preferable that it is formed by the small diameter part which becomes.

또한, 상기 기어축에 일체로 장착된 구동기어의 회전각도를 파악하도록 상기 구동기어 및 상기 구동기어와 인접한 회로기판 상에 장착되는 회전감지수단을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.The apparatus may further include rotation sensing means mounted on the driving gear and a circuit board adjacent to the driving gear so as to grasp the rotation angle of the driving gear integrally mounted on the gear shaft.

또한, 상기 회전감지수단은, 상기 구동기어의 상기 회로기판과 인접한 면에 장착되어 상기 구동기어와 함께 상기 기어축을 중심으로 자전하는 자석 및 상기 자석에 대응하도록 상기 회로기판 상에 장착되어 상기 자석의 회전에 따라 변화하는 자기장 변화를 감지함으로써 상기 구동기어의 회전 각도범위를 제어하는 센서;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the rotation sensing means is mounted on a surface adjacent to the circuit board of the drive gear and mounted on the circuit board so as to correspond to the magnet and the magnet to rotate around the gear shaft with the drive gear of the magnet. It is preferable to include a; sensor for controlling the rotation angle range of the drive gear by detecting a change in the magnetic field changes with rotation.

또한, 상기 센서는 홀 센서인 것이 바람직하다.In addition, the sensor is preferably a hall sensor.

따라서, 본 발명의 전자식 터보차져 액츄에이터에 의하면, 최초 동작정지 상태에서 종동링크와 연결되는 자유단이 베인의 반대쪽을 향하도록 하면서 종동링크와의 사이각이 예각으로 유지되도록 구동로드가 배치가 최적화됨으로써, 구동로드에 의해 종동링크를 가압하는 모먼트팔이 상대적으로 힘이 많이 들어가는 베인의 회전초기에는 짧아지도록 하고, 반대로 상대적으로 힘이 적게 필요한 베인의 회전초기 이후에는 점차 길어지게 할 수 있으므로, 베인 조작에 따른 작동의 효율성을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, according to the electronic turbocharger actuator of the present invention, the arrangement of the driving rod is optimized such that the free end connected to the driven link faces the opposite side of the vane while the initial operation stops so that the angle between the driven link is maintained at an acute angle. Since the moment arm that presses the driven link by the driving rod is shortened at the beginning of the rotation of the vane, which is relatively high in force, on the contrary, the vane is gradually longer after the initial rotation of the vane, which requires less force. It is possible to greatly improve the efficiency of operation according to the operation.

또한, 기어열을 구성하는 각 기어의 전체적인 배열을 크랭크 형태가 되도록 하여 하우징을 소형화하는 것은 물론이고, 하우징 내부의 공간 활용도를 극대화시킬 수 있으므로, 전체적으로 액츄에이터의 소형 경량화를 도모할 수 있게 된다. In addition, the overall arrangement of the gears constituting the gear train is made into a crank form, so that the housing can be miniaturized, and the space utilization inside the housing can be maximized, so that the overall size of the actuator can be reduced in weight.

도 1은 종래의 터보차져 액츄에이터를 도시한 부분 절결 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전자식 터보차져 액츄에이터와 터보차져의 관계를 설명하는 모식도.
도 3은 도 2에 도시된 액츄에이터의 사시도.
도 4는 도 3에서 커버를 제거한 상태의 평면도.
도 5는 도 4에 구동로드와 종동링크를 함께 도시한 평면도.
도 6은 도 5의 사시도.
도 7은 도 6의 상단을 발췌 도시한 정면도.
도 8은 도 3의 분해 사시도.
도 9는 구동기어의 저면에 장착된 자석을 도시하기 위한 도 8의 저면 사시도.
도 10은 도 9의 자석과 마주보도록 회로기판 상에 장착된 센서를 도시하기 위한 도 8의 부분 확대 사시도.1 is a partially cutaway perspective view of a conventional turbocharger actuator.
2 is a schematic diagram illustrating a relationship between an electronic turbocharger actuator and a turbocharger according to the present invention.
3 is a perspective view of the actuator shown in FIG.
4 is a plan view of the cover removed in FIG.
5 is a plan view showing the driving rod and the driven link in FIG.
6 is a perspective view of FIG. 5;
FIG. 7 is a front view illustrating the upper portion of FIG. 6; FIG.
8 is an exploded perspective view of FIG. 3.
9 is a bottom perspective view of FIG. 8 for showing a magnet mounted to the bottom of the drive gear;
FIG. 10 is a partially enlarged perspective view of FIG. 8 to illustrate a sensor mounted on a circuit board facing the magnet of FIG. 9; FIG.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 터보차져 액츄에이터를 첨부도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an electronic turbocharger actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 전자식 터보차져 액츄에이터는 도 2에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 터보차져(T)와 연결되어 엔진 ECU에 의해 제어되면서 종동링크(11)를 통해 터보차져(T)의 베인(V) 각도를 조정함으로써 터보차져 하우징(H)을 통과하는 배기의 유동을 제어하도록 되어 있으며, 이를 위해 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 크게 하우징(3), 모터(5), 구동로드(7), 기어열(9), 종동링크(11)로 이루어진다.As shown by reference numeral 1 in FIG. 2, the electronic turbocharger actuator of the present invention is connected to the turbocharger T and controlled by the engine ECU while the vane V of the turbocharger T is driven through the driven link 11. By adjusting the angle, the flow of the exhaust gas passing through the turbocharger housing H is controlled. To this end, as shown in FIGS. 3 to 6, the housing 3, the motor 5, and the driving rod 7 are largely controlled. ), Gear train 9, and driven link 11.

여기에서, 상기 하우징(3)은 액츄에이터(1)의 외체를 이루는 부분으로, 도 3 내지 도 6에 도시된 것처럼 외주면 상단면에 대각선 방향으로 서로 대향하도록 4개의 장착공(51)이 돌출되어 작동 대상인 터버차져(T)의 외벽 일측에 볼트 등에 의해 장착되며, 안쪽에 형성된 수용부에는 기어열(9) 등 다양한 부품이 장착되고, 그 위쪽에는 내부 수용부를 마감하는 커버(13)가 도 3에 도시된 것처럼 덮어씌워진다. 또한, 하우징(3)은 바닥면 일측에 모터(5)가 삽입, 장착되는 모터케이싱(6)이 연결되고, 그 타측에는 ECU의 명령에 따라 액츄에이터(1)를 제어하는 제어회로를 포함한 각종 소자들이 장착된 회로기판(39)이 놓여지며, 측면 일측에 회로기판(39)과 외부단자를 연결하는 커넥터(53)가 관통 삽입되어 있다.Here, the housing 3 is a part constituting the outer body of the actuator 1, and the four mounting holes 51 protrude so as to face each other in a diagonal direction on the upper surface of the outer circumferential surface as shown in FIGS. The outer side of the target turbocharger (T) is mounted on one side by a bolt or the like, various parts such as a gear train (9) is mounted to the receiving portion formed inside, and the cover 13 for closing the inner receiving portion is located in the upper portion thereof. It is overwritten as shown. In addition, the housing 3 is connected to a motor casing 6 into which the motor 5 is inserted and mounted on one side of the bottom surface, and on the other side, various elements including a control circuit for controlling the actuator 1 according to the command of the ECU. The circuit board 39 is mounted thereon, and a connector 53 for connecting the circuit board 39 and external terminals is inserted through one side of the side.

상기 모터(5)는 터보차져(T)에 대한 액츄에이터(1)의 작동력을 발생시키는 부분으로, 도 3 및 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 하우징(3)의 저면 일측에서 모터케이싱(6)을 통해 장착되는 바, 도 4, 도 6, 및 도 7에 도시된 것처럼 위로 향한 회전축(17) 끝부분에 장착된 피니언기어(21)를 통해 하우징(3) 내의 기어열(9)과 연결되어 기어열(9)의 가장 말단에 위치하는 구동기어(27)의 기어축(15)을 통해 구동로드(7)를 선회시키도록 되어 있다. The motor 5 is a part for generating an operating force of the actuator 1 with respect to the turbocharger T, and as shown in FIGS. 3 and 6 to 9, the motor casing 6 at one side of the bottom surface of the housing 3. Connection with the gear train 9 in the housing 3 via a pinion gear 21 mounted at the end of the rotary shaft 17 facing upward, as shown in FIGS. 4, 6 and 7. Thus, the drive rod 7 is pivoted through the gear shaft 15 of the drive gear 27 positioned at the extreme end of the gear train 9.

상기 구동로드(7)는 모터(5)로부터 전달되는 회전력을 종동링크(11)의 왕복운동으로 전환하는 부분으로, 도 3 및 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(3) 커버(13)를 관통하여 모터(5) 대향측으로 돌출된 기어축(15)에 그 일단이 장착되어 커버(13)를 따라 길게 연장되며, 모터(5)로부터 기어열(9)을 통해 기어축(15)에 전달되는 회전력에 의해 일정 범위 내에서 기어축(15)을 중심으로 회전하도록 되어 있다. 이에 따라 종동링크(11)가 연결된 구동로드(7)의 타단 즉, 자유단은 기어축(15)을 중심으로 호를 그리며 정역방향으로 선회하면서 종동링크(11)를 전후로 왕복 운동시키게 된다.The drive rod 7 is a portion for converting the rotational force transmitted from the motor 5 to the reciprocating motion of the driven link 11, as shown in Figs. 3 and 5 to 7 cover the housing 13 One end is mounted to the gear shaft 15 protruding toward the opposite side of the motor 5 and extending along the cover 13 and extending from the motor 5 through the gear train 9 through the gear shaft 15. It rotates about the gear shaft 15 within a predetermined range by the rotational force transmitted to it. Accordingly, the other end of the driving rod 7 to which the follower link 11 is connected, that is, the free end, reciprocates the follower link 11 forward and backward while turning in the forward and reverse direction by drawing an arc around the gear shaft 15.

상기 기어열(9)은 위에서 언급한 바와 같이 모터(5)의 회전력을 구동로드(7)로 전달하는 동력전달수단으로, 모터(5)의 회전축(17)에서 기어축(15)으로 이어지도록 하우징(3) 내에 순차 배열된 복수의 기어로 구성되는 바, 예컨대, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이 피니언기어(21), 1차 감속기어(23), 2차 감속기어(25), 및 구동기어(27)로 이루어진다.The gear train 9 is a power transmission means for transmitting the rotational force of the motor 5 to the driving rod 7 as mentioned above, so as to be connected to the gear shaft 15 from the rotation shaft 17 of the motor 5. It is composed of a plurality of gears sequentially arranged in the housing 3, for example, the pinion gear 21, the primary reduction gear 23, the secondary reduction gear 25, as shown in Figs. And a drive gear 27.

여기에서, 상기 피니언기어(21)는 도 4 내지 도 8에 도시된 것처럼, 위쪽으로 배치되는 모터(5)의 회전축(17) 상단에 장착되어 모터(5)의 회전력을 처음으로 기어열(9)에 전달한다. 또한, 1차 감속기어(23)도 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 피니언기어(21)로부터 전달된 회전력을 감속하여 2차 감속기어(25)로 전달하도록 되어 있는 바, 회전력 감속을 위해 상대적으로 소직경인 피니언기어(21)에 기어물림되는 이빨부분은 대경부(31)로 되어 있고, 상대적으로 대직경인 2차 감속기어(25)에 기어물림되는 이빨부분은 소경부(33)로 되어 있다. 또한, 2차 감속기어(25)도 마찬가지로 1차 감속기어(23)에서 전달되는 회전력을 감속하여 구동기어(27)로 전달하도록 되어 있는 바, 도 4 내지 도 8에 도시된 것처럼 상대적으로 소직경인 1차 감속기어(23)의 소경부(33)에 기어물림되는 대경부(35)와 상대적으로 대직경인 구동기어(27)에 기어물림되는 소경부(37)로 이루어진다. 끝으로, 구동기어(27)는 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 기어축(15)에 일체로 장착되어 2차 감속기어(25)의 소경부(37)를 통해 전달되는 회전력에 의해 기어축(15)을 중심으로 호를 그리며 정회전하고, 반대로 도 8에 도시된 바와 같이 구동기어(27)와 구동로드(7) 사이에 장착되는 복귀스프링(29)의 복원력에 의해 또는 복귀스프링(29)이 없는 경우 모터(5)의 역회전에 의해 역회전함으로써 정역방향으로 회전을 반복하도록, 따라서 구동로드(7)를 정역방향으로 동기 회전시키도록 되어 있다. Here, the pinion gear 21 is mounted on the upper end of the rotary shaft 17 of the motor 5 disposed upward, as shown in Figures 4 to 8, the gear train 9 for the first time to rotate the rotational force of the motor 5 To pass). In addition, as shown in FIGS. 4 to 8, the primary reduction gear 23 also decelerates the rotational force transmitted from the pinion gear 21 to be transmitted to the secondary reduction gear 25. The tooth portion that is geared to the relatively small diameter pinion gear 21 is made of a large diameter portion 31, the tooth portion that is geared to a relatively large diameter secondary gear 25 is a small diameter portion (33). It is. In addition, the secondary reduction gear 25 is also configured to reduce the rotational force transmitted from the primary reduction gear 23 and transmit the same to the drive gear 27. As shown in FIGS. It consists of the large diameter part 35 geared by the small diameter part 33 of the primary reduction gear 23, and the small diameter part 37 geared by the drive gear 27 which is relatively large diameter. Finally, the drive gear 27 is integrally mounted to the gear shaft 15 as shown in Figs. 3 to 7, the gear by the rotational force transmitted through the small diameter portion 37 of the secondary reduction gear 25 It rotates forward in an arc around the axis 15 and, conversely, by the restoring force of the return spring 29 mounted between the drive gear 27 and the drive rod 7 as shown in FIG. ), The rotation of the motor 5 is reversed by the reverse rotation of the motor 5 so as to repeat the rotation in the forward and reverse directions, and the driving rod 7 is synchronously rotated in the forward and reverse directions.

이때, 기어열(9)은 전체적인 배치공간을 최소화하도록 도 4 등에 도시된 것처럼 2차 감속기어(25)가 피니언기어(21) 및 1차 감속기어(23)와 함께 ㅅ자 모양을 이루도록 안쪽으로 꺾여 배열되고, 마찬가지로 구동기어(27)도 1차 감속기어(23) 및 2차 감속기어(25)와 함께 ㅅ자 모양을 이루도록 안쪽으로 꺾여 배열됨으로써, 전체적으로는 크랭크 형태를 취하면서 컴팩트하게 배열된다.At this time, the gear train 9 is bent inward so as to form a U-shape with the second reduction gear 25 and the pinion gear 21 and the primary reduction gear 23 as shown in Figure 4 to minimize the overall arrangement space. Similarly, the drive gears 27 are also bent inwardly to form a zigzag shape together with the primary reduction gear 23 and the secondary reduction gear 25, so that the driving gears 27 are compactly arranged while taking a crank shape as a whole.

상기 종동링크(11)는 최종적으로 터보차져(T)의 베인(V)을 작동시키는 액츄에이터(1)의 말단부로서, 도 2, 도 3, 및 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 핀(55) 등에 의해 구동로드(7)의 기어축(15) 대향단 즉, 자유단에 피벗 가능하게 장착되어 구동로드(7)의 회전력을 직선운동으로 바꿈으로써 구동로드(7)가 정역회전함에 따라 왕복 운동하여 베인(V)에 대한 가압을 반복하도록 되어 있다. The driven link 11 is a distal end of the actuator 1 which finally operates the vane V of the turbocharger T. As shown in FIGS. 2, 3, and 5 to 7, the pin ( 55) is pivotally mounted to the opposite end of the gear shaft 15, i.e., the free end, of the drive rod 7, thereby changing the rotational force of the drive rod 7 into a linear motion, as the drive rod 7 rotates forward and backward. It reciprocates and repeats pressurization to the vane (V).

특히, 본 발명의 구동로드(7)는 작동 전 정지상태에서 도 5에 도시된 바와 같이, 종동링크(11)가 연결되는 자유단이 베인(V)의 반대쪽을 향하도록 배열되는 바, 작동이 개시되어 정회전할 때 종동링크(11)를 베인(V) 쪽으로 밀어 전진시킬 수 있도록 되어 있다. In particular, the driving rod 7 of the present invention is arranged in such a way that the free end to which the follower link 11 is connected faces the opposite side of the vane V, as shown in FIG. When it starts and rotates forward, the driven link 11 can be pushed forward toward the vane (V).

이때, 구동로드(7)는 자유단에 연결된 종동링크(11)의 축선과 기어축(15)의 중심을 지나는 자체의 축선 사이에 형성되는 사이각(a)이, 모터(5)의 회전축(17) 중심을 기어축(15) 중심에 연결하는 선과 자체의 축선 사이에 형성되는 사이각(b)보다 작아지도록 배열되는 것이 바람직한 바, 기어축(15)을 중심으로 발생되는 회전 모먼트가 일정하다고 할 때, 상대적으로 큰 정지마찰력을 극복하고 베인(V)을 회전시켜야 하는 동작초기에는 구동로드(7)와 종동링크(11) 사이각이 작기 때문에 종동링크(11)를 미는 모먼트팔의 길이가 상대적으로 짧아 상대적으로 강한 힘으로 베인(V)을 밀어 회전시킬 수 있게 되는 반면, 상대적으로 작은 동마찰력만 극복하면 베인(V)을 회전시킬 수 있는 동작초기 이후에는 구동로드(7)와 종동링크(11) 사이각이 점차 커져 종동링크(11)를 미는 모먼트팔의 길이가 점차 길어지므로 상대적으로 약한 힘만으로도 베인(V)을 밀어 회전시킬 수 있게 된다. At this time, the driving rod 7 is formed between the axis of the driven link 11 connected to the free end and its own axis passing through the center of the gear shaft 15, the rotation axis (a) of the motor (5) 17) It is preferable that the rotational moment generated about the gear shaft 15 is arranged to be smaller than the angle (b) formed between the line connecting the center to the center of the gear shaft 15 and its own axis. In the initial operation of overcoming a relatively large static friction force and rotating the vane (V), since the angle between the driving rod (7) and the driven link (11) is small, the moment of the moment arm pushing the driven link (11) While the length is relatively short, it is possible to push and rotate the vane (V) with a relatively strong force, while after the initial operation to rotate the vane (V) to overcome the relatively small dynamic friction force and the driving rod (7) and The angle between the driven links 11 gradually increases to push the driven links 11. It increases the length of the arm gradually moments because it is possible to push the rotary vane (V) with only a relatively small force.

또한, 본 발명의 액츄에이터(1)는 구동기어(27)의 회전각도를 일정 범위 내로 한정할 수 있도록 구동기어(27)의 회전을 감지하는 회전감지수단을 구비할 수 있는 바, 이러한 수단은 다양한 형태로 제작이 가능하나, 본 실시예에서는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 구동기어(27)와 이 구동기어(27)와 인접한 회로기판(39) 상에 장착되는 자석(41) 및 센서(43)로 이루어진다.In addition, the actuator 1 of the present invention may be provided with a rotation sensing means for detecting the rotation of the drive gear 27 so as to limit the rotation angle of the drive gear 27 to a certain range, these means are various In the present embodiment, as shown in FIGS. 8 to 10, the magnet 41 mounted on the drive gear 27 and the circuit board 39 adjacent to the drive gear 27 and Sensor 43.

여기에서, 상기 자석(41)은 도 9에 도시된 바와 같이 회로기판(39)과 인접한 구동기어(27)의 저면에 특히, 기어축(15)의 축선 상에 부착되어 구동기어(27)와 함께 기어축(15)을 중심으로 회전하도록 되어 있다.Here, the magnet 41 is attached to the bottom surface of the drive gear 27 adjacent to the circuit board 39, as shown in Figure 9, in particular, on the axis of the gear shaft 15 and the drive gear 27 and Together, the gear shaft 15 is rotated about the gear shaft 15.

또한, 상기 센서(43)는 도 10에 도시된 것처럼, 동작 전 정지상태에서 자석(41)에 마주하도록 대응하는 회전기판(39) 상에 장착되는 바, 상기 자석(41)의 자전에 따라 변화하는 자기장 변화를 감지함으로써 구동기어(27)의 회전 각도를 감지하여 구동기어(27)가 일정 각도범위 내에서 정역회전을 반복하도록 구동기어(27)의 동작을 제어한다. 이때, 특히 센서(43)는 홀 센서(hall effect sensor)인 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 10, the sensor 43 is mounted on a corresponding rotating substrate 39 so as to face the magnet 41 in a stop state before operation, and changes according to the rotation of the magnet 41. By detecting the change in the magnetic field to sense the rotation angle of the drive gear 27 to control the operation of the drive gear 27 so that the drive gear 27 repeats the forward and reverse rotation within a predetermined angle range. In this case, in particular, the sensor 43 is preferably a hall effect sensor.

이제, 위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전자식 터보차져 액츄에이터(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다. 최초 도 4 및 도 5에 도시된 정지상태에서 엔진 ECU로부터 액츄에이터(1)에 작동지령이 내리면 모터(5)에 전원이 공급되어 회전축(17)이 회전함으로써 피니언기어(21)이 화살표(A) 방향으로 회전한다. Now, the operation of the electronic turbocharger actuator 1 according to the present invention configured as described above is as follows. When the operation command is given from the engine ECU to the actuator 1 in the stop state shown in Figs. 4 and 5, power is supplied to the motor 5, and the rotation shaft 17 rotates so that the pinion gear 21 is arrow A. Rotate in the direction.

이에 따라, 대경부(31)가 맞물려 있는 1차 감속기어(23)가 화살표(B) 방향으로 회전하게 되고, 따라서 소경부(33)에 의해 2차 감속기어(25)를 화살표(C) 방향으로 회전시키게 된다. 이때, 모터(5)의 회전속도는 피니언기어(21)의 직경과 1차 감속기어(23) 대경부(31)의 직경 간의 길이비에 따라 감속되어 2차 감속기어(25)로 전달된다.As a result, the primary reduction gear 23 in which the large diameter portion 31 is engaged is rotated in the direction of the arrow B. Therefore, the secondary reduction gear 25 is rotated in the direction of the arrow C by the small diameter portion 33. To rotate. At this time, the rotation speed of the motor 5 is decelerated according to the length ratio between the diameter of the pinion gear 21 and the diameter of the large diameter portion 31 of the primary reduction gear 23 and is transmitted to the secondary reduction gear 25.

이와 같이, 1차 감속기어(23)에 의해 2차 감속기어(25)가 화살표(C) 방향으로 회전하게 되면, 2차 감속기어(25)의 소경부(37)에 물려 있는 구동기어(27)가 화살표(D) 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 구동기어(27)와 일체로 되어 있는 기어축(15) 및 기어축(15) 상단에 일체로 장착된 구동로드(7)가 화살표(E) 방향으로 회전하게 되는데, 이때에도 마찬가지로 1차 감속기어(23)의 소경부(33)와 2차 감속기어(25) 대경부(35) 직경의 길이비에 따라 1차 감속기어(23)의 회전속도가 감속되어 구동기어(27)로 전달된다.As described above, when the secondary reduction gear 25 rotates in the direction of the arrow C by the primary reduction gear 23, the drive gear 27 is bitten by the small diameter portion 37 of the secondary reduction gear 25. ) Rotates in the direction of arrow (D), whereby the gear shaft (15) integral with the drive gear (27) and the drive rod (7) integrally mounted on the top of the gear shaft (15) are arrows (E). Direction of rotation of the primary reduction gear 23 according to the ratio of the diameters of the small diameter portion 33 of the primary reduction gear 23 and the large diameter portion 35 of the secondary reduction gear 25. The rotation speed is decelerated and transmitted to the drive gear 27.

이렇게 해서, 구동로드(7)가 도 5의 화살표(E) 방향으로 회전하면, 구동로드(7) 자유단에 핀(55) 결합된 종동링크(11)가 도면 상 우측으로 즉, 도 2의 화살표(F) 방향으로 전진하여 베인(V)을 개방하게 된다. In this way, when the drive rod 7 rotates in the direction of the arrow E in FIG. 5, the driven link 11 coupled with the pin 55 at the free end of the drive rod 7 is on the right side of the drawing, that is, in FIG. 2. Advancing in the direction of the arrow (F) to open the vanes (V).

반대로, 모터(5)가 도 5의 화살표(A) 반대방향으로 역회전하거나 복귀스프링(29)의 복원력이 작용하여, 구동로드(7)가 도 5의 화살표(E) 반대방향으로 회전하고, 이에 따라 종동링크(11)가 후진하면, 베인(V)은 폐쇄되는 바, 이러한 과정을 반복함으로써 액츄에이터(1)는 터보차져 하우징(H)의 배기 유동을 제어하게 된다.On the contrary, the motor 5 rotates in the opposite direction to the arrow A in FIG. 5 or the restoring force of the return spring 29 acts, so that the driving rod 7 rotates in the opposite direction to the arrow E in FIG. Accordingly, when the driven link 11 is reversed, the vanes V are closed. By repeating this process, the actuator 1 controls the exhaust flow of the turbocharger housing H.

1 : 터보차져 액츄에이터 3 : 하우징
5 : 모터 7 : 구동로드
9 : 기어열 11 : 종동링크
13 : 커버 15 : 기어축
17 : 회전축 21 : 피니언기어
23 : 1차 감속기어 25 : 2차 감속기어
27 : 구동기어 29 : 복귀스프링
41 : 자석 43 : 센서1: turbocharger actuator 3: housing
5: motor 7: drive rod
9: gear train 11: driven link
13 cover 15 gear shaft
17: rotating shaft 21: pinion gear
23: 1st reduction gear 25: 2nd reduction gear
27: drive gear 29: return spring
41: magnet 43: sensor

Claims (6)

삭제delete 작동시킬 터보차져(T) 일측에 장착되어 외체를 이루는 하우징(3);
상기 하우징(3)의 외면 일측에 장착되어 상기 터보차져(T)에 대한 작동력을 발생시키는 모터(5);
상기 하우징(3)의 상기 모터(5) 대향측으로 돌출된 기어축(15)에 일단이 장착되어 상기 기어축(15)의 회전에 따라 타단이 상기 기어축(15)을 중심으로 호를 그리며 함께 선회하도록 연장된 구동로드(7);
상기 모터(5)의 회전축(17)에서 상기 기어축(15)으로 이어지도록 상기 하우징(3) 내에 배열된 복수의 기어로 구성되어 상기 모터(5)의 회전력을 상기 구동로드(7)로 전달하는 기어열(9); 및
상기 구동로드(7)의 상기 기어축(15) 대향측단에 피벗 가능하게 장착되어 상기 구동로드(7)의 회전력을 직선운동으로 바꾸어 상기 터보차져(T)의 베인(V)을 회전시키도록 되어 있는 종동링크(11);를 포함하되,
상기 구동로드(7)는 정지위치에서 타단에 연결된 상기 종동링크(11)와의 사이각(a)이 상기 모터(5) 회전축(17)과 상기 기어축(15)을 잇는 선과의 사이각보다 작은 범위에 있도록, 상기 종동링크(11)가 연결되는 타단이 상기 베인(V)의 반대쪽을 향하게 배열되는 것을 특징으로 하는 전자식 터보차져 액츄에이터.A housing 3 mounted to one side of the turbocharger T to be operated to form an outer body;
A motor (5) mounted on one side of an outer surface of the housing (3) to generate an operating force for the turbocharger (T);
One end is mounted to the gear shaft 15 protruding to the opposite side of the motor 5 of the housing 3 so that the other end is arced about the gear shaft 15 as the gear shaft 15 rotates. A drive rod 7 extending to pivot;
It consists of a plurality of gears arranged in the housing 3 to extend from the rotary shaft 17 of the motor 5 to the gear shaft 15 to transfer the rotational force of the motor 5 to the drive rod 7 Gear train 9; And
It is pivotally mounted on the opposite side end of the gear shaft 15 of the drive rod 7 so as to rotate the vane V of the turbocharger T by changing the rotational force of the drive rod 7 into a linear motion. Including driven link (11); including,
The driving rod 7 has an angle (a) between the driven link (11) connected to the other end in a stop position smaller than the angle between the rotation shaft (17) of the motor (5) and the line connecting the gear shaft (15). Electronic turbocharger actuator, characterized in that the other end is connected to the opposite side of the vane (V) so as to be in range. 제 2 항에 있어서,
상기 기어열(9)은,
상기 모터 회전축(17)에 장착되는 피니언기어(21);
상기 피니언기어(21)에 기어물림되는 1차 감속기어(23);
상기 피니언기어(21) 및 상기 1차 감속기어(23)와 함께 ㅅ자 모양으로 배열되어 상기 1차 감속기어(23)에 기어물림되는 2차 감속기어(25); 및
상기 기어축(15)을 중심으로 일체로 장착되면서, 상기 1차 감속기어(23) 및 상기 2차 감속기어(25)와 함께 ㅅ자 모양으로 배열되어 상기 2차 감속기어(25)에 기어물림되는 구동기어(27);를 포함하며,
상기 1차 감속기어(23)는 상기 피니언기어(21)에 기어물림되는 대경부(31)와 상기 2차 감속기어(25)에 기어물림되는 소경부(33)로 형성되고,
상기 2차 감속기어(25)는 상기 1차 감속기어(23)의 소경부(33)에 기어물림되는 대경부(35)와 상기 구동기어(27)에 기어물림되는 소경부(37)로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 터보차져 액츄에이터.The method of claim 2,
The gear train 9,
A pinion gear 21 mounted to the motor rotating shaft 17;
A primary reduction gear 23 geared to the pinion gear 21;
A secondary reduction gear 25 geared to the primary reduction gear 23 by being arranged in a U-shape together with the pinion gear 21 and the primary reduction gear 23; And
While being integrally mounted around the gear shaft 15, the gears are geared to the secondary reduction gear 25 by being arranged in a U-shape together with the primary reduction gear 23 and the secondary reduction gear 25. It includes a drive gear (27),
The primary reduction gear 23 is formed of a large diameter portion 31 that is bitten by the pinion gear 21 and a small diameter portion 33 that is bitten by the secondary reduction gear 25.
The secondary reduction gear 25 is formed of a large diameter portion 35 geared to the small diameter portion 33 of the primary reduction gear 23 and a small diameter portion 37 geared to the drive gear 27. Electronic turbocharger actuator, characterized in that. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 기어축(15)에 일체로 장착된 구동기어(27)의 회전각도를 파악하도록 상기 구동기어(27) 및 상기 구동기어(27)와 인접한 회로기판(39) 상에 장착되는 회전감지수단을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전자식 터보차져 액츄에이터.The method according to claim 2 or 3,
Rotation sensing means mounted on the drive gear 27 and the circuit board 39 adjacent to the drive gear 27 to grasp the rotation angle of the drive gear 27 integrally mounted to the gear shaft 15. An electronic turbocharger actuator further comprising. 제4 항에 있어서,
상기 회전감지수단은,
상기 구동기어(27)의 상기 회로기판(39)과 인접한 면에 장착되어 상기 구동기어(27)와 함께 상기 기어축(15)을 중심으로 자전하는 자석(41); 및
상기 자석(41)에 대응하도록 상기 회로기판(39) 상에 장착되어 상기 자석(41)의 회전에 따라 변화하는 자기장 변화를 감지함으로써 상기 구동기어(27)의 회전 각도범위를 제어하는 센서(43);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 터보차져 액츄에이터.5. The method of claim 4,
The rotation detection means,
A magnet 41 mounted to a surface adjacent to the circuit board 39 of the drive gear 27 and rotating around the gear shaft 15 together with the drive gear 27; And
A sensor 43 mounted on the circuit board 39 so as to correspond to the magnet 41 and controlling a rotation angle range of the drive gear 27 by detecting a magnetic field change that is changed according to the rotation of the magnet 41. Electronic turbocharger actuator comprising a ;. 제5 항에 있어서,
상기 센서(43)는 홀 센서인 것을 특징으로 하는 전자식 터보차져 액츄에이터.6. The method of claim 5,
The sensor (43) is an electronic turbocharger actuator, characterized in that the hall sensor.
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