KR101905455B1 - 차량용 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 액추에이터에 관한 것으로, 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되어 전자기력에 의해 밸브부재를 개폐하여 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압을 단속하는 솔레노이드 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브와 일체로 이루어지며 상기 밸브부재의 개폐에 따라 제공된 진공압에 의해 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액추에이터가 개시된다.

Description

차량용 액추에이터{Actuator for Vehicle}

본 발명은 차량용 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전자제어장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브와 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터가 일체화된 차량용 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 흡기 매니폴드는 엔진의 헤드측에 장착되어 실린더 내부로 엔진의 연소에 필요한 공기 및 연료를 공급하는 기능을 갖는다. 이러한 흡기 매니폴드는 일측에 외부로부터 공기를 유입하는 공기 유입구가 형성되고, 이 공기 유입구 상에는 스로틀 바디가 장착되어 이를 통해 공기 유입이 이루어지는 구성이다.

그리고, 흡기 매니폴드의 내부에는 유입된 공기가 체류할 수 있도록 소정의 공간을 제공하는 플레늄 챔버가 마련되고, 이 플레늄 챔버의 일측으로는 다수의 실린더로 공기를 적절히 분배하여 안내하기 위한 분기된 유로 즉, 다수의 런너가 연통 형성된다.

이러한, 흡기 매니폴드는 엔진의 체적 효율과 출력에 직접적으로 큰 영향을 미치므로 그에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 또한 흡기 매니폴드를 경유하는 혼합기는 정상적으로 흐르는 것이 아니라 사이클마다 간헐적으로 흐르므로 체적 효율을 높이기 위해서는 맥동이나 간섭 등을 충분히 고려하여 설계되어야 한다.

한편, 흡기 매니폴드를 통해 유입되는 혼합기의 양은 엔진의 운전조건과 관련이 있으므로, 엔진의 운전영역이 저속 저부하인 경우 적은 양의 혼합기 유동이 필요하고, 엔진의 운전영역이 고속 고부하인 경우 흡기 저항을 최소화하면서 단시간에 다량의 혼합기 유동이 필요하며, 이를 위해 최근에는 엔진의 운전상태에 따라 가변 조절되는 가변 흡기 매니폴드가 개발되었다.

즉, 근래에 들어서 엔진의 운전 조건에 따라 런너의 체적을 가변적으로 조절할 수 있도록 하여 엔진의 효율성을 높일 수 있도록 가변 흡기 시스템(VIS, Variable Induction System)이 적용된 가변 흡기 매니폴드에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 가변 흡기 매니폴드는 엔진의 운전조건에 따라 그 체적이 적절히 가변 조절되는 것에 의해 엔진 토크의 증대 및 성능 향상을 기대할 수 있다.

이러한 가변흡기 매니폴드는 공기 흡입 경로를 가변적으로 변경할 수 있도록 액추에이터가 설치된다. 이러한 가변흡기 매니폴드는 한국등록특허 제10-1465348호에 개시되어 있다.

종래의 흡기 매니폴드용 액추에이터는 가변흡기 매니폴드의 외부에 설치되는 솔레노이드 밸브와, 진공 액추에이터와, 제 1 유로 및 제 2 유로를 포함한다.

흡기 매니폴드용 액추에이터는 흡기 매니폴드의 러너에서 공기 흡입 경로를 가변적으로 변경할 수 있도록 러너 내부에 배치된 밸브를 회동시킨다. 즉, 흡기 매니폴드용 액추에이터는 밸브를 회동시킬 수 있도록 밸브에 결합되는 진공 액추에이터를 통해 흡기 매니폴드 내부의 공기 흡입 경로를 가변적으로 조절할 수 있다.

솔레노이드 밸브는 흡기 매니폴드의 외부 일측에 결합된다. 솔레노이드 밸브는 흡기 포트와 배기 포트를 구비하고, 흡기 포트는 진공 액추에이터에 제 1 유로를 통해 연결되며, 배기 포트는 흡기 매니폴드에 제 2 유로를 통해 연결된다.

또한, 솔레노이드 밸브는 흡기 매니폴드에 고정되기 위한 브라켓을 더 포함한다.

진공 액추에이터는 흡기 매니폴드의 외부 측면에 배치되어 흡기 매니폴드 내부에 배치된 밸브에 결합된다. 진공 액추에이터는 솔레노이드 밸브를 통해 내부가 진공상태로 형성될 수 있다. 이러한 진공 액추에이터는 진공상태가 형성되면 흡기 매니폴드 내부에 배치된 밸브를 회동시킨다.

제 1 유로는 흡기 매니폴드 외부에서 솔레노이드 밸브의 흡기 포트와 진공 액추에이터를 서로 연통되도록 연결한다. 그리고, 제 2 유로는 솔레노이드 밸브의 배기 포트와 흡기 매니폴드를 서로 연통되도록 연결한다.

그러나, 상기와 같은 선행기술에 따른 흡기 매니폴드용 액추에이터는 솔레노이드 밸브와 진공 액추에이터가 독립 분리된 상태로 흡기 매니폴드에 각각의 위치에 설치되고 제 1 유로에 의해 연결되기 때문에 설치공수가 증가하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 솔레노이드 밸브와 진공 액추에이터 사이의 거리가 멀어질수록 제 1 유로 내의 유로 저항이 증가하는 문제가 있다.

또한, 솔레노이드 밸브가 작동되도록 전기에너지를 공급하는 전극이 솔레노이드 밸브의 권선 코일과 전기적으로 연결된다. 이러한 전극은 보빈의 축과 직교되는 방향으로 연장되며, 전극은 상대측 전극와 용이하게 착탈되도록 커넥터에 마련된다.

이와 같은 커넥터는 솔레노이드 밸브의 케이스와 일체로 형성되고 그 내부에 전극이 설치되는데, 이때 커넥터는 보빈의 축선과 직교를 이루도록 연장 형성되어 커넥터 및 전극의 길이를 최소화시켜 제조원가를 절감하게 된다.

그러나, 상기와 같이 커넥터가 보빈의 축선과 직교를 이루어 커넥터의 길이를 최소화시키는 경우 작업자가 솔레노이드 밸브의 커넥터와 차량의 제어장치로부터 인출된 커넥터를 연결하는 조립작업에 어려움이 있다.

즉, 흡기 매니폴드는 차량의 엔진룸 내에 설치되는데, 이러한 엔진룸은 흡기 매니폴드 이외에 엔진, 배터리, 오일탱크 등 차량운행에 필요한 부품들이 설치되기 때문에 매우 복잡하고 협소하여 앞서 설명한 솔레노이드 밸브의 커넥터와 차량의 제어장치로부터 인출된 커넥터를 작업자가 연결하기 위한 조립에 불편함이 있다.

특히, 솔레노이드 밸브의 커넥터가 엔진룸의 하부를 향해 연장되어 차량의 제어장치로부터 인출된 커넥터를 엔진룸의 하부에서 상부를 향해 끼워 연결하도록 하는 경우 작업자의 시야가 다른 부품들에 가려져 잘 보이지 않으며 커넥터를 연결하기 위한 작업 공간이 확보되지 않아 신속한 조립에 어려움이 있다.

KR, B, 10-1465348(2014.11.19)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 솔레노이드 밸브와 진공 액추에이터를 일체화시켜 흡기 매니폴드에 용이하게 장착할 수 있도록 하며, 솔레노이드 밸브와 진공 액추에이터를 연결하는 유로를 최소화시켜 제품의 신뢰성을 향상시키는 차량용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 솔레노이드 밸브로부터 인출된 커넥터와 차량의 제어장치로부터 인출된 커넥터의 연결을 용이하게 할 수 있어 작업자의 조립 능률을 향상시킬 수 있는 차량용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 솔레노이드 밸브의 전자기력을 향상시켜 솔레노이드 밸브의 작동성을 향상시킬 수 있는 차량용 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되어 전자기력에 의해 밸브부재를 개폐하여 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압을 단속하는 솔레노이드 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브와 일체로 이루어지며 상기 밸브부재의 개폐에 따라 제공된 진공압에 의해 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액추에이터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 솔레노이드 밸브는 코일이 권선된 보빈과, 상기 보빈을 차폐하는 하우징 커버과, 상기 보빈의 상부에 위치하며 상기 하우징 커버에 인서트되는 요크와, 상기 요크와 결속되며 상기 보빈의 주위를 감싸는 마그네틱 케이스와, 상기 하우징 커버에 일체로 마련되고, 상기 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압이 유입되는 진공포트와, 상기 하우징 커버에 일체로 마련되고, 상기 보빈의 내측으로 외부의 대기압을 공급하는 대기압포트와, 상기 대기압포트 및 진공포트와 연통되어 대기압포트 및 진공포트로 유입되는 대기압이나 진공압을 상기 진공 액추에이터에 제공하는 배출포트 및 전자기력에 의해 상기 하우징 커버의 내부에서 상기 진공포트를 개폐하여 대기압이나 진공압을 상기 배출포트로 안내하는 밸브부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 요크와 마그네틱 케이스는 결속을 위한 결속 홀과 결속 돌기가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 결속 돌기는 상기 마그네틱 케이스의 상단에서 상기 요크를 향해 돌출 형성되는 돌출부와, 상기 돌출부에서 양 갈래로 분기되어 그 사이에 슬롯을 형성하며 상기 결속 홀을 관통하는 관통부 및 상기 관통부의 끝단에 형성되며 상기 결속 홀에 걸림되는 걸림 턱을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마그네틱 케이스는 상기 보빈의 하부를 감싸는 하부 패널 및 상기 하부 패널의 양 끝단에서 상기 요크를 향해 연장되는 측부 패널을 포함하고, 상기 측부 패널은 상기 마그네틱 케이스가 하우징 커버에 인서트 사출될 때 용융된 수지가 상기 보빈을 향해 주입되어 마그네틱 케이스가 하우징 커버에 일체화되도록 다수개의 천공을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하우징 커버는 상기 코일에서 인출되어 상기 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되는 단자를 감싸 보호하는 하우징 커넥터를 형성하고, 상기 하우징 커넥터는 상기 보빈의 축방향과 교차하는 방향으로 연장되는 연장부 및 상기 연장부의 끝단에서 차량의 보닛을 향해 절곡된 절곡부로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 진공 액추에이터는 상기 솔레노이드 밸브의 하우징 커버와 결합되어 그 내부에 진공공간을 형성하는 리셉터클과, 상기 리셉터클의 진공공간에 마련되고, 상기 진공공간에 형성되는 진공압에 의해 박동하는 다이어프램과, 상기 리셉터클의 일측에 설치되며 박동하는 다이어프램에 의해 이동하면서 타단에 연결된 상기 개폐기를 작동시키는 커넥팅 로드 및 상기 리셉터클과 커넥팅 로드 사이에 마련되어 커넥팅 로드를 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출포트와 진공포트는 그 외경에 상기 하우징 커버와 일체화되는 실링 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실링 돌기는 상기 배출포트와 진공포트 중 적어도 어느 하나에 형성되는 요철형상을 갖는 플렛부 및 상기 배출포트와 진공포트 중 적어도 어느 하나에 형성되며 해당 포트의 축선에서 멀어질수록 그 두께가 얇아지는 테이퍼부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 액추에이터에 의하면, 차량의 전자제어장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브와 차량의 내연기관 중 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터가 일체화되어 흡기 매니폴드에 용이하게 장착할 수 있으며, 솔레노이드 밸브를 통해 진공 액추에이터로 제공되는 진공압을 안내하기 위한 유로가 배출포트에 의해 구현되기 때문에 유로의 길이가 최소화되어 유로 저항에 따른 진공압의 손실을 최소화시킬 수 있고, 이로부터 진공 액추에이터의 응답성을 향상시켜 제품의 신뢰성이 향상된다.

또한, 차량의 전자제어장치와 전기적으로 연결되기 위한 하우징 커버에 형성된 하우징 커넥터가 차량의 보닛을 향해 절곡 형성되어 작업자가 차량의 전자제어장치로부터 인출된 케이블과 용이하게 연결할 수 있어 작업자의 조립 능률이 향상된다.

또한, 보빈의 상부에 위치한 요크에 마그네틱 케이스가 보빈의 주위를 감싸도록 마련되어 솔레노이드 밸브의 전자기력을 강화시켜 밸브부재의 작동성을 향상시키게 된다.

또한, 요크와 마그네틱 케이스에 제각기 결속 홀과 결속 돌기가 형성되어 요크와 마그네틱 케이스가 견고하게 결속된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터 중 케이스의 일부분을 절개하여 나타낸 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터 중 밸브부재의 작동을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터가 차량의 흡기 매니폴드에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터 중 케이스의 일부분을 절개하여 나타낸 단면 사시도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 차량용 액추에이터는 솔레노이드 밸브(10)와 진공 액추에이터(20)가 일체로 이루어진 구조를 갖게 되어 솔레노이드 밸브(10)와 진공 액추에이터(20)를 연결하는 유로를 최소화시켜 솔레노이드 밸브(10)의 작동에 따른 진공 액추에이터(20)의 응답성을 향상시킬 뿐만 아니라 유로의 저항을 최소화시켜 진공 액추에이터(20)의 작동에 신뢰성을 향상시키게 된다.

부연하자면, 본 발명에 따른 차량용 액추에이터는 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되어 전자기력에 의해 밸브부재(19)를 작동시켜 배출포트(18)를 개폐하여 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압을 단속하는 솔레노이드 밸브(10) 및 솔레노이드 밸브(10)와 일체로 이루어지며 배출포트(18)의 개폐에 따라 제공된 진공압에 의해 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기(미도시)를 작동시키는 진공 액추에이터(20)로 구성된다.

솔레노이드 밸브(10)는 보빈(11), 하우징 커버(13), 요크(14), 마그네틱 케이스(15), 진공포트(16), 대기압포트(17), 배출포트(18), 밸브부재(19)로 구성된다.

보빈(11)은 내부가 중공된 관의 형태를 갖고 외측면에 코일(12)이 권선되는데, 코일(12)은 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되어 차량의 전자제어장치로부터 인가되는 전원에 의해 보빈(11)의 내부에 전자기력을 생성한다.

하우징 커버(13)는 플라스틱 재질로 이루어져 보빈(11)의 외측에 형성되어 보빈(11)의 주변을 차폐하며, 솔레노이드 밸브(10)의 외형을 형성한다. 또한, 하우징 커버(13)는 일측에 코일(12)에서 인출되어 차량의 전자제어장치와 전기적으로 연결되는 단자(13b)를 감싸 보호하는 하우징 커넥터(13a)를 형성한다.

특히, 본 발명에 따른 하우징 커넥터(13a)는 차량에 탑재된 흡기 매니폴드에 설치되었을 때 솔레노이드 밸브(10)와 차량의 전자제어장치와의 전기적 연결을 작업자가 용이하게 할 수 있도록 연장부(13a-1)와 절곡부(13a-2)가 마련된다.

연장부(13a-1)는 하우징 커버(13)의 일측에서 보빈(11)의 축방향과 교차하는 방향으로 연장되며, 절곡부(13a-2)는 연장부(13a-1)의 끝단에서 차량의 보닛을 향해 절곡 형성된다. 이와 같이, 하우징 커넥터(13a)가 연장부(13a-1)와 절곡부(13a-2)로 이루어지고 특히, 절곡부(13a-2)가 차량의 보닛을 향해 절곡되면 도 8에 도시된 바와 같이 절곡부(13a-2) 내에 마련된 단자(13b)가 차량의 보닛을 향하기 때문에 작업자가 차량의 전자제어장치로부터 인출된 케이블과 용이하게 연결할 수 있어 작업자의 조립 능률이 향상된다.

요크(14)는 보빈(11)의 상부에 위치하게 되는데, 요크(14)는 바람직하게 하우징 커버(13)에 인서트되어 마그네틱 케이스(15)를 지지하게 되는데, 요크(14)는 보빈(11)의 상부에서 양 끝단이 수평하게 돌출된다.

그리고, 마그네틱 케이스(15)는 요크(14)와 결속되며 보빈(11)의 주위를 감싸 전자기력을 강화시키게 되는데, 마그네틱 케이스(15)는 보빈(11)의 하부를 감싸는 하부 패널(15b)과 하부 패널(15b)의 양 끝단에서 요크(14)를 향해 연장 형성되는 측부 패널(15c)로 구성된다.

이러한 요크(14)와 마그네틱 케이스(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 결속을 위한 결속 홀(14a)과 결속 돌기(15a)가 형성되어 보빈(11)의 상부에 위치한 요크(14)에 마그네틱 케이스(15)가 고정되어 보빈(11)을 중심으로 상부에 요크(14)가 마련되고 보빈(11)의 하부 및 측면에 마그네틱 케이스(15)가 위치하게 되어 솔레노이드 밸브(10)의 전자기력을 강화시켜 밸브부재(19)의 작동성을 향상시키게 된다.

특히, 본 발명에 따르면 요크(14)와 마그네틱 케이스(15)를 견고하게 일체화시키도록 요크(14)는 수평하게 돌출된 부분에 결속 홀(14a)이 형성되고, 마그네틱 케이스(15)의 측부 패널(15c)의 상단에 결속 돌기(15a)가 형성되어 마그네틱 케이스(15)의 측부 패널(15c)에 형성된 결속 돌기(15a)가 요크(14)의 결속 홀(14a)에 삽입되어 요크(14)와 마그네틱 케이스(15)가 결속된다.

한편, 상기와 같은 마그네틱 케이스(15)의 측부 패널(15c)에 형성된 결속 돌기(15a)는 요크(14)의 결속 홀(14a)에 결속될 때 더욱 견고하게 결속될 수 있도록 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 결속 돌기(15a)는 도 7의 원안에 도시된 바와 같이 돌출부(15a-1), 관통부(15a-3), 걸림 턱(15a-4)을 포함하여 형성될 수 있다.

돌출부(15a-1)는 마그네틱 케이스(15)의 측부 패널(15c) 상단에서 요크(14)를 향해 돌출 형성되며, 관통부(15a-3)는 돌출부(15a-1)에서 양 갈래로 분기되어 그 사이에 슬롯(15a-2)을 형성하게 된다.

이렇게 관통부(15a-3)에 슬롯(15a-2)이 형성되면 돌출부(15a-1)와 돌출부(15a-1) 사이에 탄성력이 발휘되어 돌출부(15a-1)가 요크(14)의 결속 홀(14a)에 결합되었을 때 양 갈래로 분기된 관통부(15a-3)가 결속 홀(14a)에 밀착된다. 이와 더불어, 관통부(15a-3)의 끝단에 결속 홀(14a)에 걸림되는 걸림 턱(15a-4)이 형성되어 결속 돌기(15a)가 결속 홀(14a)에 견고하게 결속되고, 이에 따라서 마그네틱 케이스(15)가 요크(14)에 견고히 고정된다.

한편, 보빈(11)의 일측과 타측을 감싸는 마그네틱 케이스(15)의 측부 패널(15c)은 다수개의 천공(15d)이 형성된다. 이와 같이 측부 패널(15c)에 형성된 천공(15d)은 도 5에 도시된 바와 같이 마그네틱 케이스(15)가 하우징 커버(13)에 인서트 사출될 때 용융된 수지가 천공(15d)을 통해 보빈(11)을 향해 주입되어 마그네틱 케이스(15)가 하우징 커버(13)에 일체화되어 견고한 구조를 갖게 될 뿐만 아니라 마그네틱 케이스(15)와 하우징 커버(13)의 인서트 사출을 신속하게 할 수 있다.

그리고, 상기와 같은 보빈(11)의 일단에는 진공포트(16)가 형성되고 진공포트(16)와 대향하여 하우징 커버(13)에는 대기압포트(17)가 형성되며, 진공포트(16)와 대기압포트(17) 사이의 보빈(11) 내부에는 밸브부재(19)가 설치된다. 이를 도 4 및 도 6에 의거하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 차량용 액추에이터를 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이며, 도 6은 도 4의 B-B선 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 보빈(11)의 일단은 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압이 보빈(11)의 내부에 공급되도록 진공포트(16)가 형성되는데, 진공포트(16)는 보빈(11)을 감싸 차폐하는 하우징 커버(13)와 일체화된다.

이와 같은, 진공포트(16)는 하우징 커버(13)에 형성된 진공포트 가이드(16b)에 의해 보호되는데, 진공포트 가이드(16b)는 도 5에 도시된 바와 같이 진공포트(16)를 차폐하는 관 형태로 돌출 형성되어 진공포트(16)를 외부의 충격으로부터 보호하며 진공포트(16)에 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압을 안내하는 튜브가 삽입되는 것을 안내한다.

이러한 진공포트(16)는 관체로 형성되어 보빈(11)의 내부와 연통되는데 이때, 진공포트(16)는 아래에서 설명하는 밸브부재(19)에 의해 개폐되는 진공압시트(16a)가 보빈(11)의 내부에 형성된다.

또한, 진공포트(16)와 대향하여 하우징 커버(13)에는 대기압포트(17)가 형성된다. 대기압포트(17)는 관체로 형성되어 보빈(11)의 내부와 연통되어 보빈(11)의 내부에 대기압을 공급한다.

그리고, 보빈(11)에 형성된 진공포트(16)와 교차하는 방향으로 배출포트(18)가 형성되는데, 배출포트(18)는 진공 액추에이터(20)와 연통된다. 이러한 배출포트(18)는 도 6에 도시된 바와 같이 대기압포트(17) 및 진공포트(16)와 연통되어 대기압포트(17) 및 진공포트(16)로 유입되는 대기압이나 진공압을 진공 액추에이터(20)에 제공하게 된다.

이러한 배출포트(18)는 바람직하게 그 외경에 다수의 실링 돌기가 형성되어 하우징 커버(13)와 일체화된다. 즉, 배출포트(18)를 포함한 진공포트(16) 및 보빈(11)은 하우징 커버(13)에 인서트 사출되어 일체화되는데, 이때 배출포트(18)의 외경에 다수의 실링 돌기가 형성되어 배출포트(18)와 하우징 커버(13)의 기밀성을 향상시켜 대기압포트(17) 및 진공포트(16)로 유입되는 대기압이나 진공압을 진공 액추에이터(20)에 안정적으로 제공할 수 있다.

이와 같이, 배출포트(18)의 외경에 형성되는 실링 돌기는 도 6의 원안에 도시된 바와 같이, 배출포트(18)의 외경 둘레를 따라 형성되되 일정 간격을 두고 돌출 형성되는 다수의 플렛부(18a), 플렛부(18a)의 양측에서 배출포트(18)의 외경 둘레를 따라 형성되며 배출포트(18)의 축선에서 멀어질수록 그 두께가 얇아지는 테이퍼부(18b)로 구성된다.

이와 같이 배출포트(18)의 외경에 플렛부(18a)와 테이퍼부(18b)로 구성된 실링 돌기가 형성되면, 플렛부(18a)에 의해 배출포트(18)와 하우징 커버(13)의 접촉면적이 증가하고, 테이퍼부(18b)는 배출포트(18)가 하우징 커버(13)에 인서트 사출될 때 테이퍼부(18b)의 첨단 일부가 용융되면서 하우징 커버(13)와 일체화되어 배출포트(18)와 하우징 커버(13)의 기밀성을 향상시키게 된다.

이러한 실링 돌기는 앞선 설명에서 배출포트(18)에 형성된 것으로 설명하고 있지만 경우에 따라서는 진공포트(16)의 외경에 형성될 수 있다. 이때, 진공포트(16)의 외경에 형성된 실링 돌기는 배출포트(18)의 외경에 형성된 플렛부(18a)와 테이퍼부(18b)와 동일한 형상을 갖도록 형성되거나 또는 도 3, 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이 테이퍼부(16c)만이 형성되거나 또는 플렛부만이 형성될 수 있다.

이와 같이, 진공포트(16)의 외경에 실링 돌기가 형성되면 하우징 커버(13)의 접촉면적이 증가하고, 진공포트(16)와 하우징 커버(13)가 일체화되어 진공포트(16)와 하우징 커버(13)의 기밀성을 향상시키게 된다.

한편, 밸브부재(19)는 보빈(11)의 내측에서 이동하면서 코일(12)이 권선된 보빈(11), 요크(14), 마그네틱 케이스(15)의 전자기력에 의해 진공포트(16)를 개폐하여 대기압이나 진공압을 배출포트(18)로 안내하게 된다. 이러한 밸브부재(19)는 금속재의 캡 형태로 형성되어 전자기력에 의해 보빈(11)의 내측을 이동하면 진공포트(16)를 개폐하게 된다.

이와 같이, 전자기력에 의해 진공포트(16)를 개폐하게 되는 밸브부재(19)는 경우에 따라서 코일 스프링과 같은 탄성체에 지지되어 전자기력이 발생하지 않는 경우 밸브부재(19)는 탄성체에 의해 진공포트(16)를 폐쇄하게 된다. 이러한 탄성체는 보빈(11)의 내측에서 이동가능하게 설치된 밸브부재(19)와 대기압포트(17) 사이에 설치된다.

한편, 상기와 같은 구성을 갖는 솔레노이드 밸브(10)와 일체로 진공 액추에이터(20)가 마련되며, 솔레노이드 밸브(10)와 진공 액추에이터(20)는 배출포트(18)에 의해 연통되어 솔레노이드 밸브(10)의 작동에 따라 공급되는 진공압에 의해 진공 액추에이터(20)가 작동하게 된다.

이러한 진공 액추에이터(20)는 리셉터클(21), 다이어프램(22), 커넥팅 로드(23), 탄성부재(24)로 구성된다.

리셉터클(21)은 도 6에 도시된 바와 같이 솔레노이드 밸브(10)의 하우징 커버(13)와 결합되어 그 내부에 진공공간(21a)을 형성하여 아래에서 설명하는 다이어프램(22), 커넥팅 로드(23) 및 탄성부재(24)이 내장되는 부재로써, 플라스틱 재질로 이루어지고 커넥팅 로드(23)가 관통되는 관통공(21c)이 형성되어 차량의 내연기관에 장착된다.

이러한 리셉터클(21)은 도 6에 도시된 바와 같이 내측면에 양각의 소착방지돌기(21b)가 형성되어 다이어프램(22)이 내측면에 소착되는 것을 방지한다.

또한, 다이어프램(22)은 리셉터클(21)에 내장되어 진공공간(21a)에 형성되는 부압에 의해 박동하는 통상의 부재이다. 이러한 다이어프램(22)은 도 6에 도시된 바와 같이 테두리가 리셉터클(21)과 하우징 커버(13)에 의해 가압되어 파지된 상태로 고정된다.

커넥팅 로드(23)는 도 6에 도시된 바와 같이 리셉터클(21)에 일측이 내장되고 타단이 차량의 내연기관 중 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기(미도시)에 연결되어 다이어프램(22)의 박동에 따라 이동하면서 개폐기를 작동시키는 요소로써, 예컨대 로드 본체(23a) 및 부싱(23b)을 포함하여 구성할 수 있다.

로드 본체(23a)는 플라스틱 재질로 이루어져 도 6에 도시된 바와 같이 리셉터클(21)에 일측이 삽입되고, 다이어프램(22)을 관통한 상태로 리셉터클(21)의 관통공(21c)을 통해 타단이 연장되어 개폐기에 연결된다.

한편, 커넥팅 로드(23)는 후술되는 탄성부재(24)를 수용하여 고정하는 패스너가 마련된다. 패스너는 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 리셉터클(21)에 삽입된 로드 본체(23a)의 일측에 컵 형태로 형성되어 탄성부재(24)가 끼워져 수용된 상태로 지지되는 수용관(23c)으로 구성될 수 있다.

여기서, 수용관(23c)은 도 6에 도시된 바와 같이 탄성부재(24)를 수용하면서 앞서 설명한 다이어프램(22)에 지지되어 진공공간(21a)의 부압에 의해 수축하는 다이어프램(22)에 의해 하우징 커버(13)를 향해 이동하여 로드 본체(23a)를 리셉터클(21)의 내부로 인입시키고, 진공공간(21a)의 부압이 해제되면 탄성부재(24)의 탄성력에 의해 원래의 위치로 복귀하게 된다. 즉, 수용관(23c)은 다이어프램(22)의 박동에 따라 로드 본체(23a)를 이동시킨다.

탄성부재(24)는 도 6에 도시된 바와 같이 로드 본체(23a)의 수용관(23c)에 일측이 수용된 상태로 타측이 하우징 커버(13)에 지지되어 로드 본체(23a)에 탄성력을 제공한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 액추에이터의 작동을 도 7에 의거하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터 중 밸브부재의 작동을 나타낸 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 차량의 전자제어장치로부터 하우징 커넥터(13a)의 단자(13b)를 통해 전원이 인가되는 것에 따라 솔레노이드 밸브(10)가 작동하게 된다.

즉, 보빈(11)에 권선된 코일(12)에 전원이 인가 또는 단락되는 것에 따라 보빈(11)과 마그네틱 케이스(15)에 전자기력이 발생 또는 소멸하게 된다. 이렇게 전자기력이 발생 또는 소멸하는 것에 따라 보빈(11)의 내측에 마련된 밸브부재(19)가 진공포트(16)를 개방 또는 폐쇄하게 된다.

밸브부재(19)가 진공포트(16)를 개방하는 것에 따라 진공포트(16)를 통해 진공압이 보빈(11)의 내측에 공급되며 이렇게 공급된 진공압은 배출포트(18)를 통해 진공 액추에이터(20)의 리셉터클(21)에 형성된 진공공간(21a)을 부압의 상태로 만들게 된다.

이와 같이, 진공공간(21a)이 부압의 상태가 되면 다이어프램(22)은 수축하여 로드 본체(23a)를 리셉터클(21)의 내부로 인입시켜 커넥팅 로드(23)와 연결된 개폐기를 작동시키게 된다.

이와는 반대로 밸브부재(19)가 진공포트(16)를 폐쇄하는 것에 따라 대기압포트(17)를 통해 대기압이 배출포트(18)를 통해 진공 액추에이터(20)의 리셉터클(21)에 형성된 진공공간(21a)으로 공급되고, 이와 동시에 탄성부재(24)로부터 제공되는 탄성력에 의해 다이어프램(22)은 원래의 상태로 복귀하여 리셉터클(21)의 내부로 인입된 커넥팅 로드(23)를 리셉터클(21)의 외부로 인출시켜 개폐기의 작동을 원래의 상태로 복귀시키게 된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 차량용 액추에이터에 의하면, 차량의 전자제어장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(10)와 차량의 내연기관 중 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터(20)가 일체화되어 흡기 매니폴드에 용이하게 장착할 수 있으며, 솔레노이드 밸브(10)를 통해 진공 액추에이터(20)로 제공되는 진공압을 안내하기 위한 유로가 배출포트(18)에 의해 구현되기 때문에 유로의 길이가 최소화되어 유로 저항에 따른 진공압의 손실을 최소화시킬 수 있고, 이로부터 진공 액추에이터(20)의 응답성을 향상시켜 제품의 신뢰성이 향상된다.

또한, 차량의 전자제어장치와 전기적으로 연결되기 위한 하우징 커버(13)에 형성된 하우징 커넥터(13a)가 차량의 보닛을 향해 절곡 형성되어 작업자가 차량의 전자제어장치로부터 인출된 케이블과 용이하게 연결할 수 있어 작업자의 조립 능률이 향상된다.

또한, 보빈(11)의 상부에 위치한 요크(14)에 마그네틱 케이스(15)가 보빈(11)의 주위를 감싸도록 결속되어 솔레노이드 밸브(10)의 전자기력을 강화시켜 밸브부재(19)의 작동성을 향상시키게 된다.

또한, 요크(14)와 마그네틱 케이스(15)에 제각기 결속 홀(14a)과 결속 돌기(15a)가 형성되어 요크(14)와 마그네틱 케이스(15)가 견고하게 결속된다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 솔레노이드 밸브 11 : 보빈
12 : 코일 13 : 하우징 커버
13a : 하우징 커넥터 13a-1 : 연장부
13a-2 : 절곡부 13b : 단자
14 : 요크 14a : 결속 홀
15 : 마그네틱 케이스 15a : 결속 돌기
15b : 하부 패널 15c : 측부 패널
15d : 천공 16 : 진공포트
16a : 진공압시트 17 : 대기압포트
18 : 배출포트 19 : 밸브부재
20 : 진공 액추에이터 21 : 리셉터클
21a : 진공공간 21b : 소착방지돌기
21c : 관통공 22 : 다이어프램
23 : 커넥팅 로드 23a : 로드 본체
23b : 부싱 23c : 수용관
24 : 탄성부재

Claims (6)

1. 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되어 전자기력에 의해 밸브부재를 개폐하여 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압을 단속하는 솔레노이드 밸브; 및
   상기 솔레노이드 밸브와 일체로 이루어지며 상기 밸브부재의 개폐에 따라 제공된 진공압에 의해 흡기 매니폴드에 마련된 런너의 체적을 가변조절하는 개폐기를 작동시키는 진공 액추에이터;를 포함하고,
   상기 솔레노이드 밸브는
   코일이 권선된 보빈;
   상기 보빈을 차폐하는 하우징 커버;
   상기 보빈의 상부에 위치하며 상기 하우징 커버에 인서트되는 요크;
   상기 요크와 결속되며 상기 보빈의 주위를 감싸는 마그네틱 케이스;
   상기 하우징 커버에 일체로 마련되고, 상기 내연기관의 흡기관에서 제공되는 진공압이 유입되는 진공포트;
   상기 하우징 커버에 일체로 마련되고, 상기 보빈의 내측으로 외부의 대기압을 공급하는 대기압포트;
   상기 대기압포트 및 진공포트와 연통되어 대기압포트 및 진공포트로 유입되는 대기압이나 진공압을 상기 진공 액추에이터에 제공하는 배출포트; 및
   전자기력에 의해 상기 하우징 커버의 내부에서 상기 진공포트를 개폐하여 대기압이나 진공압을 상기 배출포트로 안내하는 밸브부재;를 포함하며,
   상기 요크와 마그네틱 케이스는 결속을 위한 결속 홀과 결속 돌기가 각각 형성되고,
   상기 결속 돌기는
   상기 마그네틱 케이스의 상단에서 상기 요크를 향해 돌출 형성되는 돌출부;
   상기 돌출부에서 양 갈래로 분기되어 그 사이에 슬롯을 형성하며 상기 결속 홀을 관통하는 관통부; 및
   상기 관통부의 끝단에 형성되며 상기 결속 홀에 걸림되는 걸림 턱;을 포함하며,
   상기 배출포트와 진공포트는 그 외경에 상기 하우징 커버와 일체화되는 실링 돌기가 형성되고,
   상기 실링 돌기는
   상기 배출포트와 진공포트 중 적어도 어느 하나에 형성되는 요철형상을 갖는 플렛부; 및
   상기 배출포트와 진공포트 중 적어도 어느 하나에 형성되며 해당 포트의 축선에서 멀어질수록 그 두께가 얇아지는 테이퍼부;를 포함하며,
   상기 마그네틱 케이스는
   상기 보빈의 하부를 감싸는 하부 패널; 및
   상기 하부 패널의 양 끝단에서 상기 요크를 향해 연장되는 측부 패널;을 포함하고,
   상기 측부 패널은
   상기 마그네틱 케이스가 하우징 커버에 인서트 사출될 때 용융된 수지가 상기 보빈을 향해 주입되어 마그네틱 케이스가 하우징 커버에 일체화되도록 다수개의 천공을 형성하고,
   상기 하우징 커버는
   상기 코일에서 인출되어 상기 차량의 전자제어장치(ECU)와 전기적으로 연결되는 단자를 감싸 보호하는 하우징 커넥터;를 형성하고,
   상기 하우징 커넥터는
   상기 보빈의 축방향과 교차하는 방향으로 연장되는 연장부; 및
   상기 연장부의 끝단에서 차량의 보닛을 향해 절곡된 절곡부;로 구성되며,
   상기 진공 액추에이터는
   상기 솔레노이드 밸브의 하우징 커버와 결합되어 그 내부에 진공공간을 형성하는 리셉터클;
   상기 리셉터클의 진공공간에 마련되고, 상기 진공공간에 형성되는 진공압에 의해 박동하는 다이어프램;
   상기 리셉터클의 일측에 설치되며 박동하는 다이어프램에 의해 이동하면서 타단에 연결된 상기 개폐기를 작동시키는 커넥팅 로드; 및
   상기 리셉터클과 커넥팅 로드 사이에 마련되어 커넥팅 로드를 탄력적으로 지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 액추에이터.
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