KR101498818B1 - 전자식 스로틀 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자식 스로틀 어셈블리에 관한 것으로 보다 상세하게는, 밸브하우징 내부에서 밸브플레이트의 샤프트가 회전축의 축 방향으로 작용하는 힘에 의한 샤프트의 유동을 방지함으로써 상기 밸브플레이트가 안정적인 개폐구동 될 수 있도록 하는 전자식 스로틀 밸브 어셈블리에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 구동모터에 의해 흡기구에 구비된 밸브플레이트의 개도량을 제어하고, 상기 구동모터의 동력을 상기 밸브플레이트에 전달하는 세그먼트기어가 안착되는 수용홈이 형성되는 전자식 스로틀밸브 어셈블리에 있어서, 상기 수용홈의 중앙에 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입 장착되는 베어링과, 상기 베어링의 중앙을 관통하여 삽입되어 상기 흡기구를 가로지르며, 외면에는 상기 밸브플레이트가 구비되는 샤프트 및 상기 삽입공 내에서 상기 샤프트에 관통되어 회전축 방향에 대한 유동을 방지하는 고정수단을 포함한다.

Description

전자식 스로틀 어셈블리{ELECTRONIC THROTTLE ASSEMBLY}

본 발명은, 전자식 스로틀 어셈블리에 관한 것으로 보다 상세하게는, 밸브하우징 내부에서 밸브플레이트의 샤프트가 회전축의 축 방향으로 작용하는 힘에 의한 샤프트의 유동을 방지함으로써 상기 밸브플레이트가 안정적인 개폐구동 될 수 있도록 하는 전자식 스로틀 밸브 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진 등 내연기관에 적용되는 스로틀장치는 차량의 가속페달과 기계적으로 연결되어 있어 운전자가 운행 중 가속페달을 밟으면, 스로틀밸브가 열리는 방향으로 작동하여 자동차가 가속하는데 필요한 엔진의 공기량을 충분히 공급해주는 장치이다.

이와 같은 스로틀 장치 중 흡기통로 상에 별도의 바이패스(bypass)통로가 마련되어 있지 않은 스로틀 장치에서는 주행중이라 하더라도 가속을 하지 않거나 시동시와 같은 아이들링 상태일 때 엔진제어시스템의 신호의 의하여 엔진이 멈추지 않을 정도의 최소한의 공기량을 공급할 수 있도록 스로틀밸브가 일정 각도만큼 자동으로 열리도록 구성된다.

종래의 스로틀 장치는 아이들링 상태에서는 스로틀밸브가 엔진제어시스템의 제어에 따라 자동으로 개방되고, 가속시에는 운전자가 가속페달을 밟는 힘이 스로틀밸브샤프트에 기계적으로 전달되어 스로틀밸브가 개장되는 형태의 반전자식으로 구성되었다.

또한, 스로틀바디의 내측에서 소정의 위치에는 스로틀밸브의 회전각도를 감지하여 전기적 신호를 발생시키는 스로틀 위치센서가 마련되며, 스로틀바디의 일측에는 아이들링 상태에서 엔진구동에 필요한 최소량의 공기가 유입되도록 스로틀밸브를 개방시켜주기 위한 모터가 설치되며, 스로틀바디의 외측에서 소정의 위치에는 커넥터가 구비되었다.

그러나, 이와 같은 종래의 스로틀장치에서는 아이들링 구간에서 엔진제어시템의 전기적 신호에 의한 모터의 구동에 의해 스로틀밸브가 개방되지만 가속구간에서는 가속페달과 연결된 풀리의 회전동작에 의해 스로틀밸브샤프트 및 스로틀밸브가 회전됨에 따라 자동차의 성능 및 운전성이 저하된다는데 문제가 있다.

그리고, 종래의 스로틀 장치에서는 스로틀밸브의 각도를 감지하여 신호를 발생시키는 스로틀 위치센서 및 커넥터가 스로틀바디 상에 장착되고, 가속페달과 연동되어 회전되는 풀리 및 복귀스프링이 스로틀바디의 외측에 설치됨에 따라 조립성이 매우 불량하고 제품의 크기가 커지는 문제가 있다.

게다가, 종래의 스로틀 장치에서는 아이들링 상태에서 요구되는 최소한의 공기량을 조정하기 위해 스로틀밸브의 최소 열림각도를 미리 산출한 후 제조공정에서 용접 등의 물리적 방법으로 고정 결합하는데, 이 경우 부품의 가공 및 조립오차에 의해 공기량 설정시 변화의 폭이 크므로 정확한 최소 공기량을 설정하기 어려문 문제도 있다.

이와 관련한 선행기술로, 국내 공개특허공보 제1998-0083373호(전자 제어식 스로틀 개폐 장치, 1998.12.05. 공개)가 있다.

본 발명은, 흡기구를 개폐하는 밸브플레이트가 구비되는 샤프트가 회전축 방향으로 유동하는 것을 최소화함으로써 스로틀밸브의 안정적인 밸브구동이 가능한 스로틀밸브 어셈블리를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 구동모터에 의해 흡기구에 구비된 밸브플레이트의 개도량을 제어하고, 상기 구동모터의 동력을 상기 밸브플레이트에 전달하는 세그먼트기어가 안착되는 수용홈이 형성되는 밸브하우징으로 구성되는 전자식 스로틀밸브 어셈블리에 있어서, 상기 수용홈의 중앙에 관통 형성되는 삽입공과, 상기 삽입공에 삽입 장착되는 베어링과, 상기 베어링의 중앙을 관통하여 삽입되어 상기 흡기구를 가로지르며, 외면에는 상기 밸브플레이트가 구비되는 샤프트 및 상기 삽입공 내에서 상기 샤프트에 관통되어 회전축 방향에 대한 유동을 방지하는 고정수단을 포함한다.

상기 고정수단은, 상기 삽입공의 내주면 하부에 형성되는 단턱과, 상기 베어링과 상기 단턱 사이에서 상기 샤프트에 관통 형성되는 통공 및 상기 샤프트의 길이방향에 수직하도록 상기 통공에 압입되는 고정핀을 포함한다.

상기 고정핀은, 상기 삽입공의 직경보다는 작은 길이로서 양측단이 상기 단턱에 걸림된다.

상기 고정핀은, 상기 고정핀의 중앙에서 상기 통공의 내주면에 탄성지지되는 탄지부가 구비된다.

상기 탄지부는, 상기 고정핀의 중앙부가 적어도 둘 이상으로 분기되도록 탄성 변형된다.

상기 샤프트는, 상기 샤프트의 외면에서 상기 통공으로 이어지도록 관통되어 상기 통공의 내주면에서 상기 탄지부가 탄성 지지되어 걸림되는 걸림공이 더 구비된다.

상기 고정핀은, 상기 탄지부의 양측에서 이격되어 고정핀의 외면에서 돌출됨으로써 상기 통공에 고정핀 압입시 샤프트의 외면에 밀착 지지되는 돌부가 구비된다.

상기와 같은 과제의 해결 수단에 의하여,

본 발명은, 흡기구를 개폐하는 밸브플레이트가 구비되는 샤프트가 회전축 방향으로 유동하는 것을 최소화하는 효과가 있다.

이에 따라, 스로틀밸브가 안정적인 밸브구동을 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 스로틀밸브 어셈블리를 도시한 단면도.
도 2는, 본 발명에 따른 샤프트를 도시한 도면.
도 3은, 본 발명에서 샤프트를 고정하는 고정수단을 도시한 도면.
도 4는, 본 발명에 따른 샤프트와 고정핀을 도시한 사시도.
도 5는, 도 4의 A-A 단면을 도시한 도면.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명의 스로틀 어셈블리는, 차량의 엔진계통에 연료의 연소를 위해 외기를 흡입하는 구성에 있어 엔진의 출력에 따라 외기 흡입량을 조절하기 위한 것으로, 엔진제어 유닛에 의해 전자식으로 제어되는 스로틀밸브 어셈블리에 관한 것이다.

전자식 스로틀밸브는 엔진제어유닛의 신호에 의해 구동되는 구동모터가 밸브하우징(10) 측방에 구비되고, 이 구동모터가 정회전 또는 역회전 되면 구동모터에 연동하는 세그먼트기어(20)가 회전하고, 이 세그먼트기어(20)에 연결된 샤프트(50)에 의해 흡기구(11) 내에서 밸브플레이트(30)가 회전됨에 따라 흡기구(11)가 개폐된다.

이러한 스로틀밸브 어셈블리의 구성은 이미 공지된 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 상기와 같은 샤프트(50)의 회전구동시 샤프트(50)가 회전축의 축 방향으로 유동하는 것을 최소화 함으로써 더욱 안정적인 밸브구동을 할 수 있는데 주요 기술적 특징이 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 스로틀밸브 어셈블리를 도시한 단면도이고, 도 2는, 본 발명에 따른 샤프트(50)를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 스로틀밸브 어셈블리를 설명하면, 구동모터에 의해 흡기구(11)에 구비된 밸브플레이트(30)의 개도량을 제어하고, 상기 구동모터의 동력을 상기 밸브플레이트(30)에 전달하는 세그먼트기어(20)가 안착되는 수용홈(12)이 형성되는 밸브하우징(10)으로 구성되는 전자식 스로틀밸브 어셈블리에 있어서, 상기 수용홈(12)의 중앙에 관통 형성되는 삽입공(13)과, 상기 삽입공(13)에 삽입 장착되는 베어링(40)과, 상기 베어링(40)의 중앙을 관통하여 삽입되어 상기 흡기구(11)를 가로지르며, 외면에는 상기 밸브플레이트(30)가 구비되는 샤프트(50) 및 상기 삽입공(13) 내에서 상기 샤프트(50)에 관통되어 회전축 방향에 대한 유동을 방지하는 고정수단을 포함한다.

상기 흡기구(11)와 삽입공(13)은 서로 직교하도록 형성되는데, 도 1을 보면, 상기 흡기구(11)는 밸브하우징(10)의 전방에서 후방으로 관통되어 형성되고, 상기 삽입공(13)은 밸브하우징(10)의 수용홈(12)의 중앙에서 밸브하우징(10)을 상하로 관통하도록 형성된다.

상기 삽입공(13)에는 샤프트(50)가 삽입 장착되는데, 상기 샤프트(50)의 회전시 유동을 방지하기 위해 샤프트(50)의 밸브하우징(10)의 하부에는 상기 삽입공(13)과 같이 샤프트(50)의 하단이 삽입 장착된다.

즉, 상기 샤프트(50)는 흡기구(11)를 관통하되, 상단과 하단은 상기 밸브하우징(10)을 관통하여 장착된다.

여기에서, 상기 삽입공(13)에는 상기 베어링(40)이 장착된다.

상기 베어링(40)은 샤프트(50)의 상단 외면과 삽입공(13)의 내주면 사이에 배치되어 샤프트(50)의 회전구동을 원활하게 한다.

상기 샤프트(50)의 상단과 하단 사이, 즉 흡기구(11)에 위치하는 부분에는 상기 밸브플레이트(30)가 장착되어 흡기구(11)를 개방하거나, 또는 폐쇄한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(50)는 좌, 우로 유동되지 않도록 샤프트(50)의 상단과 하단이 밸브하우징(10)에 관통되어 고정된다.

그리고 샤프트(50)의 회전축의 축 방향, 즉 도 1에서 상, 하로 유동되는 것을 방지하기 위해 상기 고정수단이 삽입공(13) 내에서 샤프트(50)에 관통된다.

도 3은, 본 발명에서 샤프트(50)를 고정하는 고정수단을 도시한 도면이고, 도 4는, 본 발명에 따른 샤프트와 고정핀을 도시한 사시도이며, 도 5는, 도 4의 A-A 단면을 도시한 도면이다.

도 3은, 도 2에서 상기 삽입공(13)이 배치된 부분을 확대 도시한 도면으로, 상기 고정수단은 삽입공(13)의 내주면 하부에 형성되는 단턱(14)과, 상기 베어링(40)과 단턱(14) 사이에서 상기 샤프트(50)에 관통 형성되는 통공(51) 및 상기 샤프트(50)의 길이방향에 수직하도록 상기 통공(51)에 압입되는 고정핀(60)을 포함한다.

상기 삽입공(13)은, 상부와 하부로 나눌 때, 상부의 직경이 하부의 직경보다 더 크게 형성되고, 상부와 하부 사이에는 삽입공(13)의 내주면에서 단턱(14)이 형성되어 각각 다른 직경의 두 개의 관통공(51)이 이어져 있는 형상으로 형성된다.

삽입공(13)의 상부, 즉 직경이 큰 부분에는 상기 베어링(40)이 배치되어 샤프트(50)의 회전구동을 원활하게 한다.

그리고 상기 베어링(40)의 하부와 단턱(14) 사이에는 상기 샤프트(50)의 통공(51)에 압입되는 고정핀(60)이 위치한다.

상기 고정핀(60)은, 상기 삽입공(13)의 직경보다는 작은 길이로서 양측단이 상기 단턱(14)에 걸림된다.

즉, 상기 삽입공(13)의 상부의 직경보다는 작고, 하부의 직경보다는 긴 길이로서 고정핀(60)의 양측단이 단턱(14)에 걸림되어 삽입공(13)의 하부로 이탈되지 않으면서도 삽입공(13) 내에서 삽입공(13)의 내주면에 고정핀(60)의 양측단이 접촉되어 마찰력이 발생하는 것을 방지한다.

이에 따라, 상기 샤프트(50)의 회전구동시 상기 고정핀(60)이 그 상부에 위치하는 베어링(40)과 그 하부에 위치하는 단턱(14)에 의해 샤프트(50)가 상하로 유동되는 것을 최소화 할 수 있다.

특히, 본 발명에서는, 상기 고정핀(60)을 통공(51)에 압입 시 고정핀(60)의 중앙에서 통공(51)의 내주면에 탄성지지되는 탄지부(61)가 더 구비되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 탄지부(61)는 고정핀(60)의 중앙부가 적어도 둘 이상으로 분기되도록 탄성변형 되는데, 본 발명에서는 상기 고정핀(60)의 중앙부가 두 갈래로 갈라져서 굴곡되도록 탄성변형되는 한 쌍의 탄지부(61)가 형성된다.

그리고 상기 샤프트(50)의 외면에서 통공(51)으로 이어지도록 관통됨으로써 상기 통공(51)의 내주면에서 상기 탄지부(61)가 걸림되는 걸림공(52)이 형성된다.

이에 따라, 상기 고정핀(60)을 통공(51)에 압입 시 도 5에 도시된 바와 같이, 탄지부(61)가 걸림공(52)에 일부가 삽입된 상태로 탄성 지지되어 결합력을 향상한다.

그리고, 상기 고정핀(60)에는 탄지부(61)의 양측에서 일부 이격되어 고정핀(60)의 외면에서 돌출됨으로써 통공(51)에 고정핀(60) 압입시 샤프트(50)의 외면에 밀착 지지되는 돌부(62)가 구비되어 상기 통공(51) 내에서 고정핀(60)이 유동되지 않도록 견고히 고정되는 것이다.

이처럼, 상기 고정핀(60)에 의해 샤프트(50)의 회전축 방향으로의 유동을 저감하기 위해 종래에는 샤프트(50)의 외면을 감싸는 C 형 클립을 이용하였으나, 이는 클립을 장착하기 위해 샤프트(50) 외면에 홈을 가공해야 하며, 이 때 발생하는 조립공차로 인한 상하 유동이 발생한다.

또, 상기 삽입공(13) 내에서 샤프트(50)의 외면에 형성된 홈에 걸림되는 플라스틱 사출로 형성되는 걸림부재의 경우에는 고온 및 열적 환경에서 내구성이 저하되는 문제가 있다.

그러나, 본 발명의 고정핀(60)은 경량합금으로 형성되어 충격이나 열에 의한 내구성이 우수하고, 상기 고정핀(60)이 샤프트(50)에 압입되므로 고정핀(60)과 샤프트(50)가 일체화 되어 C 형 클립과 같이 조립 과정에서 발생하는 조립공차를 제거하여 상기 샤프트(50)의 유동을 최소화 할 수 있어 더욱 안정적인 밸브구동을 보장할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.

10 : 밸브하우징
11 : 흡기구
12 : 수용홈
13 : 삽입공
14 : 단턱
20 : 세그먼트기어
30 : 밸브플레이트
40 : 베어링
50 : 샤프트
51 : 통공
52 : 걸림공
60 : 고정핀
61 : 탄지부
62 : 돌부

Claims (7)

1. 구동모터에 의해 흡기구에 구비된 밸브플레이트의 개도량을 제어하고, 상기 구동모터의 동력을 상기 밸브플레이트에 전달하는 세그먼트기어가 안착되는 수용홈이 형성되는 밸브하우징으로 구성되는 전자식 스로틀밸브 어셈블리에 있어서,
   상기 수용홈의 중앙에 관통 형성되는 삽입공;
   상기 삽입공에 삽입 장착되는 베어링;
   상기 베어링의 중앙을 관통하여 삽입되어 상기 흡기구를 가로지르며, 외면에는 상기 밸브플레이트가 구비되는 샤프트; 및
   상기 삽입공 내에서 상기 샤프트에 관통되어 회전축 방향에 대한 유동을 방지하는 고정수단;을 포함하고,
   상기 고정수단은,
   상기 삽입공의 내주면 하부에 형성되는 단턱;
   상기 베어링과 상기 단턱 사이에서 상기 샤프트에 관통 형성되는 통공; 및
   상기 샤프트의 길이방향에 수직하도록 상기 통공에 압입되는 고정핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정핀은,
   상기 삽입공의 직경보다는 작은 길이로서 양측단이 상기 단턱에 걸림되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정핀은,
   상기 고정핀의 중앙에서 상기 통공의 내주면에 탄성지지되는 탄지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 탄지부는,
   상기 고정핀의 중앙부가 적어도 둘 이상으로 분기되도록 탄성 변형되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 샤프트는,
   상기 샤프트의 외면에서 상기 통공으로 이어지도록 관통되어 상기 통공의 내주면에서 상기 탄지부가 탄성 지지되어 걸림되는 걸림공;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 고정핀은,
   상기 탄지부의 양측에서 이격되어 고정핀의 외면에서 돌출됨으로써 상기 통공에 고정핀 압입시 샤프트의 외면에 밀착 지지되는 돌부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 어셈블리.

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