KR19990014486A - 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터에 관한 것인바 본 발명은 자동차의 운전중 희망하는 차속력으로 세트조작을 행함에 따라 스로틀 밸브의 개도를 조절하여 설정한 차속력으로 자동차를 주행시키기 위하여 동축선상에 구동모터, 클러치수단 및 감속장치를 일열로 배치하여 부피를 극감소시키는 형태로 스로틀밸브의 메인샤프트에 직접 설치하는 방법과 스로틀밸브 메인샤프트에 케이블과 풀리를 이용하여 작동되도록하는 방법을 혼용하여 사용할 수 있도록하는 특징이 있다.

Description

스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터

본 발명은 자동차의 운전중 희망하는 차속력으로 세트조작을 행함에 따라 스로틀 밸브의 개도를 조절하여 설정한 차속력으로 자동차를 주행시키기 위하여 동축선상에 구동모터, 클러치수단 및 감속장치를 일열로 배치하여 부피를 극감소시킴과 스로틀밸브의 메인샤프트에 직접 설치하는 방법과 스로틀밸브 메인샤프트에 케이블과 풀리를 이용하여 작동되도록하는 방법을 혼용하여 사용할수 있도록한 스로틀밸브 콘트롤 엑츄에이터에 관한 것이다.

일반적으로 운전자가 자동차를 운행하는 도중에 임의의 차속에서 그 차속을 지속적으로 유지하면서 운행하고자 하면, 가속 중일 때에는 가속하면서 유지하고자 하는 어느 수준의 차속에 이르게 되는 순간에 차속을 인식하여 그 차속을 기준으로 피드백 제어하여 자동차의 차속을 유지시키고, 감속중일 때에는 감속하면서 어느 수준의 차속에 이르는 순간에 그 차속을 기준으로 피드팩 제어하여 차속을 유지시키도록 되어 있다.

이렇게 자동차의 차속을 어느 일정한 수준에서 유지시키기 위해서는 자동차의 차속을 측정하는 차속센서에 의한 차속 데이터를 근거로 하여 유지하고자 하는 자동차의 차속에 맞는 스로틀밸브의 개도량을 설정하여 그 개도량을 유지시킴으로써 자동차의 차속을 일정하게 유지시켜 주는 것이다.

그리고 스로틀밸브의 개도량을 일정하게 유지시키기 위해서는 스로틀밸브의 개도량을 변화시키기 위하여 액셀레이터 페달과 스로틀밸브 메인샤프트에 설치된 풀리를 연결시켜주는 케이블을 임의의 일정한 힘으로 당겨주는 엑츄에이터를 제어함으로써 이루어진다.

상기 엑츄에이터는 스로틀밸브 메인샤프트에 직접 연결하여 스로틀밸브의 개도량을 조절하는 방법과 작동풀리를 스로틀밸브 메인샤프트에 설치함과 동시에 케이블을 이용하여 별도 설치하는 두가지 방법이 있으며, 종래 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터의 구조는 하우징 내면의 일측으로는 구동모터가 설치되고 이 구동모터의 제1회전축에는 구동기어가 축설되며 구동기어는 감속장치와 치합 연결된다.

상기 구동모터의 타측단으로는 콘트롤러와 연결하도록 연결단자를 형성하며 전원의 인가 여부에 따라서 작동하는 클러치가 설치되고 이 클러치에 축지되면서 감속장치를 구성하는 유성기어가 설치되는 제2회전축이 축설되어 있다.

한편 상기 제1 및 제2회전축 사이에는 구동모터의 회전력이 감속장치에 의해 극감소되어 스로틀밸브의 메인샤프트를 개도시키는 출력축이 설치되어 끝단에 설치된 풀리를 동작시킴과 아울러 케이블 작동에 의하여 연동되어 스로틀 메인샤프트를 회전시켜 스로틀 플레이트를 작동시키므로서 스로틀밸브의 개도량을 조절하도록 되어 있다.

이와 같은 종래의 스로틀밸브 콘트롤 엑츄에이터는 감속장치를 이루고 있는 기어의 배치가 횡으로 나열되어 있으므로 상기 횡대로 나열 설치된 감속장치를 축설하는 다수의 축들도 횡으로 설치되어 소정의 축간격을 형성하므로 부피가 커지는 문제점이 있었다.

다른 문제점으로는 스로틀 밸브 메인샤프트에 풀리를 이용하여 별도로 연결설치하는 방식을 선택한 종래의 구조에서는 스로틀 메인샤프트에 직접 설치가 불가능하므로 상기 메인샤프트에 직접 설치 및 간접설치에 따른 혼합 사용이 불가능한문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로써, 이의 목적은 스로틀 밸브 개도량의 조절을 위한 직간접 장착이 용이하고 클러치 및 감속기가 종으로 나열되어 설치된 구조와 이 감속장치가 설치되는 회전축 및 스로틀 메인샤프트를 구동시키는 출력축을 동축선상에 설치함으로서 부피를 현저히 감소시키는 잇점을 제공함과 아울러 부피를 극감소시킴에 따른 제한적인 엔진룸의 공간을 보다 효율적으로 사용하도록함과 스로틀 밸브 메인샤프트에 풀리를 이용하여 별도로 연결 설치하는 방식 및 스로틀 밸브 메인샤프트에 직접 연결설치하는 방식을 혼용하여 사용가능하도록 함에 그 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은 회전력을 전달하는 입력축에 선기어를 형성한 구동모터와; 상기 입력축이 관통하는 내측면에 내측기어가 형성된 하단링기어와 입력축의 선기어 사이에 설치된 하단유성기어는 입력축이 삽입되는 연결축부가 형성되고 클러치회전판과 결합 고정되는 하단케리어의 고정축에 회전가능하게 설치된 제1감속수단과, 하단으로 연장축을 구비하고 상부로는 출력축이 형성된 상단케리어의 고정축에 축설된 상단유성기어가 축연결부재에 형성된 선기어와 치합되어 내주면에 내측기어를 형성한 상단링기어를 따라 회동하는 제2감속수단으로 이루어진 감속장치와; 상기 상단링기어를 고정하며 출력축이 관통하는 축공을 형성한 상단하우징와; 상기 구동모터를 고정하는 하단하우징와; 하단케리어의 연결축이 끼워지는 삽입공에는 복원스프링이 설치되고 연장축이 삽입되는 연결축공을 갖으며 외측으로는 상단유성기어와 치합되는 선기어를 형성한 축연결부재와, 내측으로 공간부를 형성하고 통공의 외측으로 하부케리어와 고정하도록 고정핀이 삽입되어 설치되는 고정공을 구비한 클러치회전판과, 축연결부재가 삽입 관통하는 통공을 형성하고 클러치 플레이트의 하단으로는 클러치 원통 마찰판을 형성하여 클러치회전판과 접지되도록 설치되며 이의 내측으로는 코일이 권선된 보빈이 설치된 클러치몸체를 포함하여 이루어진 클러치수단으로 이루어진 것을 특징으로하는 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터에 의하여 달성된다.

도 1은 본 발명인 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터의 설치상태의 일예를 보여주는 예시도

도 2는 본 발명의 구성을 보여주는 분해사시도

도 3은 본 발명인 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터의 결합단면도

도 4는 본 발명의 요부인 클러치수단의 작동을 보여주는 확대도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 구동모터 3 : 감속장치

4 : 클러치수단 21 : 입력축

22,54 : 선기어 30 : 제1감속수단

30a : 제2감속수단 31 : 하단링기어

31a : 상단링기어 32,32a : 내측기어

33,34,35 : 하단유성기어 33a,34a,35a : 상단유성기어

40 : 하단케리어 40a : 상단케리어

43,63 : 고정공 44 : 고정핀

45,45a : 고정축 50 : 축연결부재

51 : 클러치회전축 52 : 복원스프링

60 : 클러치회전판 70 : 클러치몸체

72 : 클러치 플레이트 74 : 클러치 원통 마찰판

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명인 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터를 스로틀밸브의 메인샤프트에 직접 설치하는 방법을 사용하여 스로틀밸브의 개도를 조절할 수도 있으며 스로틀밸브의 메인샤프트에 케이블과 풀리를 별도로 설치하여 작동되도록하는 방법을 혼용하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터(1)는 첨부도면 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 ECU(10)에서 차량의 현재상태를 검출한 신호에 의하여 작동여부가 결정되는 구동모터(2)의 중앙에는 입력축(21)이 구비되며, 이 입력축(21)에는 선기어(22)가 형성되어 있다.

한편, 입력축(21)의 선기어(22)는 감속장치(3)를 형성하는 제1·2감속수단(30,30a)중 제1감속수단(30)과 연결되며, 상기 제1감속수단(30)은 구동모터(2)의 상부면에 설치되되 입력축(21)이 관통하는 축공을 형성하며 내측으로는 공간을 구비되고 이 공간을 형성하는 내주면에 내측기어(32)가 형성되어 있는 하단링기어(31)가 설치된다.

한편 내측기어(32)는 등간격으로 설치된 하단유성기어(33,34,35)와 치합되며, 이 하단유성기어(33,34,35)는 상기 입력축(21)에 형성된 선기어(22)와도 치합 설치되며 입력축(21)이 삽입되는 삽입공을 구비한 연결축부(41)가 케리어 플레이트(42)와 일체로 형성되고, 상기 입력축(21)의 중심축선과 하단유성기어의 중심축선의 간격과 동일한 중심축 거리를 같도록 고정축(45)이 삽입 설치되며 중심선의 외측 방향으로는 클러치 회전판(60)과 결합 고정되도록 고정공(43)을 형성한 하단케리어(40)로 구성되어 있다.

구동모터(2)에 의하여 회전하는 하단케리어(40)와 연결 되어 연동되는 클러치회전판(60)은 상기 하단케리어(40)에 형성된 고정공(43)과 같은 고정공(63)을 형성하되 내측으로 공간(61)을 형성하며 중심부에는 통공(62)이 구비되어 있다.

한편, 클러치회전판(60)과 하단케리어(40)는 각각의 고정공(43,63)을 관통하는 고정핀(44)에 의하여 고정되며 연결축부(41)가 끼워지는 클러치회전축(51)에는 복원스프링(52)이 삽입 설치되고, 클러치회전축(51)의 상측단으로는 상단케리어(40a) 하면의 연결축(46a)이 삽입되도록 연결축공(53)을 갖고 외측단로는 상단유성기어(33a,34a,35a)와 치합되도록 선기어(54)를 형성한 축연결부재(50)가 설치된다.

상기 클러치수단(4)은 통상적으로 코일이 권선되는 코일보빈(80)을 포함하여 클러치회전판(60), 축연결부재(50) 및 클러치몸체(70)로 이루어 구성되며, 클러치몸체(70)는 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 중앙으로는 축연결부재(50)의 클러치회전축(51)이 끼워 관통되는 관통공(71)을 형성하며, 이의 외측단으로는 코일보빈(80)의 설치가 용이하도록 보빈설치부(73)가 형성되고 상단링기어(31a)와 도면상 미도시된 체결수단에 의하여 고정 설치되는 클러치 플레이트(72) 하부로는 클러치 원통 마찰판(74)을 일체로 형성하고 있다.

한편 상기 클러치수단(4)의 상부에는 제2감속수단(30a)이 설치되며 이 감속수단(30a)은 관통된 공간을 형성하되 내측면으로는 내측기어(32a)를 형성한 상부링기어(31a)에는 중심선이 등간격으로 설치된 상단유성기어(33a,34a,35)가 치합되도록 설치된다.

이 상단유성기어(33a,34a,35a)는 출력축(46)이 플레이트와 일체로 형성되고, 출력축(46)의 중심축선과 상단유성기어의 중심축선의 간격과 동일한 거리에 고정축(45a)이 설치되고 하부로는 연결축(46a)을 형성한 상단케리어(40a)에 의하여 회동 가능하게 설치된다.

도면상 미설명부호 10b은 엑츄에이터 상단하우징이며 10a은 엑츄에이터 하단하우징이고 10은 ECU커버이다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터(1)의 작동을 살펴보면 먼저 ECU에서 구동모터(2)에 전원을 인가하면 선기어(22)가 형성된 입력축(21)이 회동하게 된다.

상기 입력축(21)이 회동하면 감속장치(3)를 구성하는 제1감속수단(30)이 작동한다. 이는 선기어(22)와 치합된 하단유성기어(33,34,35)가 하단케리어(40)의 고정축(45)을 중심축으로 회동하게 되는데 하단유성기어(33,34,35)는 구동모터(2)에 고정된 하단링기어(31)의 내주면에 형성된 내측기어(32)를 따라 회동하게 된다.

클러치수단의 전원이 단락된 경우에는 하단유성기어(33,34,35)가 하단링기어(31)의 내주면을 따라 회동함과 동시에 고정축(45)에 의해서 하단케리어(40)도 동시에 연동되어 회전하게 되며, 상기 입력축(21)이 삽입된 연결축부(41)에서는 입력축(21)의 중심이 어긋나지 못하도록 지지만할뿐 하단케리어(40)로 회전력을 전달하지 못하고 공회전한다.

한편 클러치수단의 전원이 통전된 경우에는 하단케리어(40)가 하단유성기어(33,34,35)에 의하여 회동하는 제1감속수단(30)이 작동하면 하단케리어(40)에 고정핀(44)으로 연결 구성되며 연결축부(41)가 클러치회전축(51)에 삽입되도록 관통하는 클러치회전판(60)도 연동하여 회전되고, 회전하는 상기 클러치회전판(60)은 클러치몸체(70)에 일체로 형성되어 하부로 수직되게 형성된 클러치 원통 마찰판(74)과 접촉된 상태(도면상에는 이격되게 도시되지만 눈에 보이지 않는 간격이 형성되어 있음)에서 슬립이 일어나면서 회전하게 된다.

상기와 같이 ECU에서 신호를 받아 구동모터(2)가 회전하여 감속장치(3)중 제1감속수단(30)을 동작시킬 때 ECU에서 클러치수단(4)을 작동시키지 않았을 때와 작동시켰을 때의 출력이 다르게 형성된다.

ECU가 클러치수단(4)을 작동시키지 않았을 때에는 출력축(46)으로 회전력이 출력되지 않기 때문에 운전자의 제어의지가 직접 기계식으로 스로틀 밸브를 움직이게 된다.

한편 ECU가 클러치수단(4)에 신호를 보내 작동시키면 클러치몸체(70)의 보빈설치부(73)에 끼워 고정 설치된 보빈(80)의 코일에 의하여 자기력이 발생되고 상기 자기력은 클러치회전판(60)으로 전달되어 축연결부재(50)를 당겨 회전시킨다.

이를 구체적으로 설명하면 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 전원이 인가되기 전에는 축연결부재(50)가 복원스프링(52)의 탄성력에 의하여 클러치회전판(60)의 상부에서 소정의 간격을 형성한 상태로 이격되어 있다가 ECU에서 작동신호가 인가되어 클러치수단(4)을 작동시키면 보빈설치부(73)의 보빈(80)에 권선된 코일에서는 자기력이 형성되어 클러치 플레이트(72)를 따라 중심부에서 외측으로 이동하다가 클러치 원통 마찰판(74)에 의하여 흐름이 하부로 절곡된다.

상기 절곡된 자기력은 클러치 원통 마찰판(74)과 마찰을 일으키면서 회전하는 클러치회전판(60)에 전달되고 이 전달된 자기력은 축연결부재(50)와 클러치회전판(60)의 간격을 H라고 할 때 축연결부재(50)를 H만큼 하강시켜 상기 클러치회전판(60)과 접지시킨다.

그리하면 상기 클러치회전판(60)에도 자기력이 흘러 다시 클러치회전축(51)과 접지된 보빈설치부(73)를 따라 자기력은 첨부도면 도 4에서와 같이 흐름이 형성하면서 축연결부재(50)가 회동되면 클러치회전축(51)에 형성된 선기어(54)도 회전하게 된다.

상기 선기어(54)가 회전되면 제2감속수단(30a)이 작동하여 출력축(46)을 통해 스로틀 밸브 메인샤프트(S)에 설치된 스로틀 플레이트의 각도를 조절하게 된다.

상기 제2감속수단(30a)의 작동은 선기어(54)와 치합된 상단유성기어(33a,34a,35a)를 회전시키고 상단유성기어가 상단케리어(40a)의 고정축(45a)을 중심축으로 회동하게 되는데, 이때 상단유성기어는 상부커버(10b)에 고정 설치된 상단링기어(31a)의 내주면에 형성된 내측기어(32a)를 따라 회동하게 된다.

한편 상단유성기어가 상단링기어(31a)의 내주면을 따라 회동함과 동시에 고정축(45a)에 의해서 출력축(46)이 일체로 형성된 상단케리어(40a)도 동시에 연동되어 회전하게 되며, 상기 상단케리어(40a)의 하부에 형성된 연장축(46a)이 삽입된 클러치회전축(51)에서는 출력축(46)의 중심이 어긋나지 못하도록 지지만할뿐 상단케리어(40a)로 직접 회전력을 전달하지 못하고 기어비가 다른 선기어(54) 및 유성기어(33a,34a,35a)를 통해 회전력을 전달하도록 구성하며, 상기 출력축(46)의 끝단이 도면상 나사로 도시되어 있으나 스플라인을 형성하여 사용할 수도 있다.

이와 같이 구성되어 작동하는 본 발명의 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터는

자동차의 운전중 희망하는 차속력으로 세트조작을 행함에 따라 스로틀 밸브의 개도를 조절하여 설정한 차속력으로 자동차를 주행시키기 위하여 동축선상에 구동모터, 클러치 및 감속장치를 일열로 설치하여 부피를 극감소시킴과 스로틀밸브의 메인샤프트에 직접 설치하는 방법과 스로틀밸브 메인샤프트에 케이블과 풀리를 이용하여 작동되도록하는 방법을 혼용하여 사용하도록 하여 종으로 나열되어 설치된 감속장치의 구조와 이 감속장치가 설치되는 회전축 및 스로틀 메인샤프트를 구동시키는 출력축을 동축선상에 설치함으로서 부피를 현저히 극감소시킴과, 그에 따른 제한적인 엔진룸의 공간을 보다 효율적으로 사용하도록함과 스로틀 밸브 메인샤프트에 풀리를 이용하여 별도로 연결 설치하는 방식 및 스로틀 밸브 메인샤프트에 직접 연결설치하는 방식을 혼용하여 사용가능함으로 제작하는 차량의 크기 및 구조에 따라서 엑츄에이터를 선별 사용하는 것을 방지하므로써 이의 설치작업이 용이하도록하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 회전력을 전달하는 입력축에 선기어를 형성한 구동모터와;

   상기 입력축이 관통하는 내측면에 기어가 형성된 하단링기어와 입력축의 선기어 사이에 설치된 하단유성기어는 입력축이 삽입되는 연결축부가 형성되고 클러치회전판과 결합 고정되는 하단케리어의 고정축에 회전가능하게 설치된 제1감속수단과, 하단으로 연장축을 구비하고 상부로는 출력축이 형성된 상단케리어의 고정축에 축설된 상단유성기어가 축연결부재에 형성된 선기어와 치합되어 내주면에 내측기어를 형성한 상단링기어를 따라 회동하는 제2감속수단으로 이루어진 감속장치와;

   하단케리어의 연결축이 끼워지는 클러치회전축의 삽입공에는 복원스프링이 설치되고 연장축이 삽입되는 연결축공을 갖으며 외측으로는 상단유성기어와 치합되는 선기어를 형성한 축연결부재와, 내측으로 공간부를 형성하고 통공의 외측으로 하부케리어와 고정하도록 고정핀이 삽설되는 클러치회전판과,

   축연결부재가 삽입 관통하는 통공을 구비하고 클러치 플레이트의 하단으로는 클러치 원통 마찰판을 형성하여 클러치회전판과 접지되도록 설치되며 이의 내측으로는 코일이 권선된 보빈이 설치되는 클러치몸체로 이루어진 클러치수단과;

   상기 상단링기어를 고정하며 출력축이 관통하는 축공을 형성한 상단하우징와;

   상기 구동모터를 고정하는 하단하우징를 포함하여 이루어진 것을 특징으로하는 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터.
2. 제 1 항에 있어서, 구동모터, 클러치수단, 감속장치가 입력축과 출력축의 동축선상에 설치된 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 클러치수단은 하단케리어에 고정 설치된 클러치회전판이 축연결부재를 단속하여 동력전달을 제어하는 것을 특징으로하는 스로틀 밸브 콘트롤 엑츄에이터.