KR20010012458A - 부하 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미리 주어질 수 있는 변수들에 따라 작동 드라이브에 의해 경우에 따라서 감속되어 부재가 구동될 수 있으며, 상기 부재의 위치를 나타내는 신호를 제공하는 위치 측정 장치(12)가 구비되고, 특히 축(5)상에 배치된 플랩의 공기 소통 영역(4)을 변화시키는 부재를 가지는 제어 장치에 관한 것이다. 상기 위치 측정 장치(12)는 작동 드라이브 영역에 배치된다.

Description

부하 제어 장치 {LOAD ADJUSTING DEVICE}
상기 제어 장치는, 내연 기관의 동력을 조정하기 위한 부하 제어 장치로서 설계되었으며, 독일 특허 공개 제 3815 735 A1 호에 개시되어 있다. 상기 장치에서 공기 소통 영역의 배치는 하나의 부재, 특히 축상에 배치된 플랩이 측정된 값의 기능으로서 전자 조절 장치에 의해 구동될 수 있도록 배열되도록 되어 있다. 측정되는 이러한 값들 중의 하나는 실제값 측정 부재에 의해 측정되는 부재의 현재 위치이다. 실제값 측정 부재는 와이퍼 아암과 와이퍼 트랙들을 가지는 전위차계이며, 이 경우 와이퍼 아암은 축 상에 장착되고, 축 위에는 그 부재가 배치된다. 이 실제값 측정 부재는 축의 단부에 배치되는데, 스프링, 구동기 등과 같은 다른 부품들 역시 그곳에 배치되기 때문에, 이러한 배치를 위해서는 큰 물리적 공간이 요구된다. 더구나, 다른 부품들을 포함한 실제값 측정 부재의 설치는 많은 노력을 필요로 한다.
작동 드라이브의 위치는 측정되지 않는다.
본 발명은, 본 출원의 특허 청구 범위 제 1 항의 전제부의 특징에 따라, 공기 소통 영역을 변화시키는 부재를 가지는 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 커버 3 에 의해 폐쇄되는 하우징 2 를 기본적으로 구비하는 부하 제어 장치 1를 도시한다.
본 발명의 목적은, 부재의 위치가 정밀하게 측정될 수 있도록 하면서도, 그 구조가 가능한 치밀해질 수 있게 제어 장치를 설계하고, 설치 작업의 복잡성을 단순화하는 것이다.
이러한 목적은 청구 범위 제 1 항의 구성에 의해 달성된다.
작동 드라이브의 영역내의 위치 측정 장치의 배치는, 작동 드라이브의 영역내의 이용 가능한 물리적 공간이 활용된다는 장점이 있으며, 또한 축의 단부 영역에 어떠한 물리적 공간의 필요도 없다는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 또 다른 장점은, 위치 측정 장치가 작동 드라이브와 미리 조립될 수 있어서, 설치의 복잡도가 감소된다는 것이다. 부재가 작동 드라이브에 의해 감속(gear down)되어 구동되는 경우, 위치 측정의 정밀도는 몇 배 증가한다.
본 발명의 개선예에서, 작동 드라이브는 전기 모터이며, 위치 측정 장치는 전기 모터의 모터 축의 영역에 배치된다. 이 실시예에 따르면, 부재의 위치의 측정치로서 나타나는 전기 모터의 회전이 간단하고도 신뢰성 있는 방식으로 계산되고 평가될 수 있다. 이 경우의 평가는, 회전 방향, 회전수, 또는 그것의 부분적 영역, 또는 주어진 시간 내에 초과된 각도 범위와 같은 다른 값들에 대한 평가를 포함한다. 위치 측정 장치의 가능한 실시예들로서, 홀 센서들, 광 배리어들, 홀 센서들 등과 같이 비-접촉 방식으로 작동되는 장치들 뿐 아니라, 와이퍼 아암들과 접촉 트랙들을 가지는 전위차계들이 포함된다.
본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니지만 바람직한 응용으로서는, 상기 제어 장치가 내연 기관의 동력을 조정하기 위한 부하 제어 장치로서 이용되는 경우의 한정이 고려될 수 있으며, 이 경우 상기 부재는 스로틀 플랩 또는 스로틀 슬라이드로서 설계된다. 그렇지 않은 경우에는, 작동 드라이브(전기 모터)가 직접적으로 또는 (특히 감속되어) 간접적으로, 디젤 내연 기관의 제어 봉 또는 분사 펌프를 조정하는 데 이용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예로서, 제어 장치가, 특히 차량의 온도 조절 장치용의 공기 공급 장치로서 설계되는 경우가 있다. 공기 소통 영역을 변화시키는 부재를 제어함으로써, 외부로부터 차량 내부로 공기 공급을 조정(조절)하는 것이 가능하며, 이 때 제어 장치는 신선한 공기를 조정하고, 공기를 재 순환시키며, 공기 및/또는 찬 공기를 덥히도록 설계된다.
본 발명에 따른 제어 장치의 부하 제어 장치로서의 실시예는 나머지 종속항들에서 설명되는데, 이들로부터 유리한 효과들이 초래되며, 도 1 을 참조하여 이하에서 설명한다.
첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 자세히 살펴보면 하기와 같다.
도 1 에는, 커버(3)에 의해 폐쇄되는 하우징(2)을 기본적으로 구비하는 부하 제어 장치(1)가 도시된다. 하우징(2)(소위 스로틀 플랩 스터브)내에는, 공기 소통 영역(4)이 제공되는데, 이것은 일단부에서 공기 유입 영역에, 그리고 타단부에서 내연기관의 흡기 매니폴드에 연결된다. 축(5)은 공기 소통 영역(4)을 관통하도록 하우징(2)내에 배치되며, 도시되지는 않았지만, 공기 소통 영역(4)의 영역에 있는 축(5)상에는 플랩(스로틀 플랩)이 배치된다. 전기 모터(6)는 이 플랩을 조정할 수 있도록 동일한 방식으로 하우징(2)내에 일체로 되며, 이것 대신에 전기 모터(6)가 그 자체의 하우징 내에 배치되어 하우징(2)에 플랜지-연결될 수도 있다.
전기 모터는, (예를 들어, 가스 페달에 의해 미리 결정되는 요구 동력에 따라) 플랩을 요망되는 위치에 설정하기 위하여, 기어 휠(7 내지 9)을 구비하는 감속 변속기를 통하여 축(5)을 구동시킨다. 도 1 에 도시된 실시예에서는, 운동 방향으로 힘을 작용시키는 복귀 스프링(10)이 구비된다. 부하 제어 장치에서, 이것은 플랩의 폐쇄 방향으로 유리하게 작용하며, 따라서 폐쇄 위치에서, 공기 소통 영역(4)은 거의 폐쇄되거나 플랩에 의해 완전히 폐쇄된다.
위치 측정 장치(12)는, 감속 변속기로부터 멀어지는 쪽을 향하는 모터 축의 영역에서, 전기 모터(6)의 모터 축(11)상에 배치된다. 이러한 방법으로, 전술한 자유 운동 공간은 위치 측정 장치(12)에 의해 이용된다. 추가적 장점은, 감속 변속기의 영역 내로 유입되거나 감속 변속기 그 자체에 의해 생성될 수 있는 오물, 먼지, 마모 부산물 등등에 의해 측정 장치(12)가 나쁜 영향을 받지 않으며, 따라서 그 정확도를 유지하고 수명이 연장된다는 점이다. 또한, 감속 변속기(기어 휠(7))상에서 작동되는 모터 축(11)의 영역 내에 위치 측정 장치(12)가 배치되도록 하는 것 또한 가능하다. 더구나, 모터 축(11)이 축(5)의 연장으로서 배치되어 모터 축 (11) 및 축 (5)가 서로 정열되도록 하는 배열도 가능하다. 따라서, 도 1 에 도시된 실질적인 입방형 또는 본질적인 장방형의 형상에 대조적으로, 부하 제어 장치가 기다란 형상을 가지도록 하는 것도 가능하며, 이 경우 전기 모터(6)는 (모터 축 (11)과 축 (5)가 하나의 유니트를 형성하도록) 축 (5)를 직접 구동하거나, 또는 전기 모터(6)가, 예를 들어 주전원(周轉圓) 기어를 통하여, 감속되어 축(5)에 대해 작동되도록 할 수 있다. 감속 변속기의 치수에 따라, 모터 축(5)의 회전 운동이 축(5)에 1:1의 비율로 전달되도록 하는 것도 또한 가능하다. 그러면, 도 1에 이미 도시된 바와 같은 축(5)에 대한 모터 축(11)의 병열 배치 또한 실현된다. 감속 외에도 속도 증가도 가능하다.
도 1에는 또한, 위치 측정 장치(12)뿐 아니라 플러그(13)가 감속 변속기로부터 멀어지는 방향을 향하는 전기 모터(6)의 영역에 구비된 상태가 도시되었으며, 이 경우 전기 모터(6)를 위한 전기 동력은 플러그(13)의 전기 연결부(14)(또는 소켓 또는 직접적인 케이블 연결)를 통하여 공급되며, 플랩의 위치를 표현하도록 위치 측정 장치(12)에 의해 공급되는 신호들은 도시되지 않은 조절 장치로 방출되어 추가적인 계산과 처리가 이루어진다.
비 접촉 위치 측정기로서는 디지털 펄스 인코더가 사용될 수 있는데, 이 인코더는 센서들(홀 센서들)을 가지며 회전할 수 있는 디스크를 구비하며, 센서들은 펄스 인코더의 회전 방향에 따라 디지털 펄스를 방출할 수 있도록 이 디스크와 상호 작용한다. 예를 들어, 2개의 사인파 전압이 홀 센서들에서 생성되며, 이 전압들은, 예를 들어 90°의 홀 센서들의 차이의 결과로서, 모터 축(11)의 회전 방향에 따라, 90°상-전이된다. 모터 축(11)이 회전하는 경우에만 정보를 제공하는 상기 디지털 펄스 인코더와는 대조적으로, 회전 가능한 모터 축(11)의 위치는 또한, 홀 센서들로 부터의 전압 값들을 측정함으로써 그리고 0°및 360°사이의 각도에 대한 측정 전압들을 할당함으로써, (예를 들어 매 10 ms 와 같은) 주기에 의해 결정될 수 있다. 2개의 측정치 사이에 각도 차가 발생하는 경우, 회전 속력 및 회전 방향이 식별된다. 이것은 직렬의 펄스가 다른 직렬의 펄스 이전에 나타나는지의 여부에 의존한다. 2개의 아날로그 값들 역시 주기적으로 측정될 수 있으며, 이 2개의 값들 각각에는 하나씩의 각도가 할당된다. 위치는 따라서 심지어 모터 축(11)이 고정된 경우에도 정확하게 결정될 수 있는 데, 이것은 디지털 펄스 인코더에 대해서는 불가능하다.
또한, 하우징(2) 및/또는 커버(3)는 금속성 물질로부터, (예를 들어 플라스틱과 같은) 비금속성 물질로부터, 또는 상기 물질들의 조합으로부터 제조될 수 있다.
도 1에 따른 부하 제어 장치의 더욱 유리한 개선점은, 이 장치가 긴급 위치로 스로틀 플랩 등을 설정하기 위한 어떠한 장치도 가지지 않는다는 것이다. 이것은, 독일 특허 공개 제 38 15 735 A1 호에서와 같은, 작동 드라이브가 고장날 경우 긴급 주행 위치로 스로틀 밸브를 설정하기 위해 이용되는 (운전자 부재들, 제어 부재들, 커플링 스프링들 등등과 같은) 추가적인 부재들을 불필요하게 한다. 이처럼 상기 부재들의 필요성이 제거됨으로 인해 본 발명에 의해 더 이상 요구되지 않는 설치의 복잡성 뿐 아니라 운동 공간을 더욱 감소시킨다.

Claims (11)

  1. 부재가 미리 주어질 수 있는 변수들에 따라 작동 드라이브에 의해 경우에 따라서 감속되어 구동될 수 있으며, 상기 부재의 위치를 나타내는 신호를 제공하는 위치 측정 장치(12)가 구비되고, 축(5)상에 배치된 플랩의 공기 소통 영역(4)을 변화시키는 부재를 가지는 제어 장치에 있어서, 상기 위치 측정 장치(12)가 작동 드라이브 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 작동 드라이브는 전기 모터(6)이며, 상기 위치 측정 장치(12)는 전기 모터(6)의 모터 축(11) 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전기 모터(6)는 감속 변속기(기어 휠(7 내지 9))에 의해 축(5)에 작용하며, 위치 측정 장치(12)는 감속 변속기에 작용하는 모터 축(11) 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전기 모터(6)는 감속 변속기(기어 휠(7 내지 9))에 의해 축(5)에 작용하며, 위치 측정 장치(12)는 감속 변속기에 작용하는 모터 축(11)의, 감속 변속기 반대편 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 위치 측정 장치(12)는 비 접촉 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 위치 측정 장치(12)는 홀 센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 장치의 부품들은 하우징(2)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 하우징(12)은 플라스틱 하우징인 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 내연 기관의 출력을 조정하기 위한 부하 제어 장치로서 설계되고, 상기 부재는 스로틀 플랩 또는 스로틀 슬라이드로 설계되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 부하 제어 장치가 스로틀 슬라이드의 스로틀 플랩의 비상 위치를 세팅하기 위한 장치를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 차량의 온도 조절 장치의 공기 공급 장치로 설계되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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