KR20110079937A

KR20110079937A - 전자제어식 스로틀밸브장치

Info

Publication number: KR20110079937A
Application number: KR1020100000038A
Authority: KR
Inventors: 강명권; 유해찬; 임춘근; 신영익; 김훈진
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2011-07-12
Also published as: KR101147003B1

Abstract

본 발명은 전자제어식 스로틀밸브장치에 관한 것으로, 스로틀바디, 스로틀바디에 형성된 흡기통로를 가로질러 끼워지는 스로틀샤프트, 스로틀샤프트에 결합되어 흡기통로를 개폐하는 스로틀밸브 및 스로틀샤프트에 회전동력을 제공하는 모터를 포함하는 전자제어식 스로틀밸브장치에 있어서, 스로틀바디의 장착공간 내부에 설치되어 모터로부터 발생된 동력을 전달받아 스로틀샤프트에 회전동력을 전달하는 동력전달부, 상기 장착공간에 상기 스로틀샤프트를 감싼 상태로 배치되는 코일형의 복원스프링, 일측에 상기 복원스프링이 결합되며 상기 스로틀바디의 장착공간 내부에 고정되는 가이드 및 상기 스로틀샤프트가 일정한 속도로 개폐동작하도록 상기 동력전달부를 통해 전달되는 회전동력을 보완하면서 회전하는 보완수단을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 전자제어식 스로틀밸브장치를 이용하는 것에 의해, 자동차의 초기상태 및 전기계통 이상 발생시 한 쌍의 스프링을 이용하여 림프홈 개방상태를 유지하고, 정상 동작시에는 복원스프링과 스프링의 상호 보완동작에 의해 스로틀밸브를 일정한 속도로 개폐동작시킬 수 있다.

Description

전자제어식 스로틀밸브장치{ELECTRONIC CONTROL TYPE THROTTLE VALVE APPARATUS}

본 발명은 자동차에 사용되는 스로틀밸브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시스템의 이상 발생시 전원공급이 차단된 상태에서도 비상 열림각을 유지하여 일정량의 공기를 엔진의 연소실에 공급하는 전자제어식 스로틀밸브장치에 관한 것이다.

자동차의 엔진을 동작시키기 위해서는 연소실 내부로 연료를 분사함과 동시에 적정량의 공기를 공급해야만 한다.

자동차의 운행 도중에 엔진 내부로 유입되는 공기량은 운전자가 가속페달을 밟는 정도에 따라 스로틀밸브의 개폐 정도가 변화되어 조절된다.

그리고 시동시나 아이들링 동작시에도 엔진이 멈추지 않도록 하기 위해 지속적인 공기의 유입이 이루어져야만 한다. 즉, 스로틀밸브는 운전자가 가속페달을 조작하지 않더라도 최소한의 공기유입이 이루어지도록 설계된다.

도 1은 종래의 기계식 스로틀밸브장치의 구조를 보인 사시도이다.

종래의 기계식 스로틀밸브장치는 스로틀바디에 결합되는 스로틀샤프트(1)에 스로틀밸브(2)가 연결되는 구조이며, 가속시 운전자가 가속페달을 밟는 힘이 스로틀샤프트(1)에 기계적으로 전달되어 스로틀밸브(2)를 개방한다.

이와 함께, 종래의 기계식 스로틀밸브장치는 아이들 상태에서 공기의 공급이 가능하도록 하기 위해 스로틀바디 일측에 ISCA(Idle speed control actuator)밸브(3)를 구비한다.

즉, 종래의 기계식 스로틀밸브장치의 아이들 상태에서 스로틀밸브(2)는 닫혀있는 상태를 유지하고, ISCA밸브(3)의 전기적 제어에 의해 엔진의 부하(에어컨, 히터, 전기작동 등)에 따라 최소한의 공기가 엔진으로 공급된다.

이와 같은 종래의 기계식 스로틀밸브장치에서 스로틀밸브(2)는 기계식으로 동작되며, 아이들 상태에서 완전히 닫혀 있기 때문에 ISCA밸브(3)의 설치가 필수적이다.

하지만, 자동차의 전기계통에 이상이 발생하는 경우, ISCA밸브(3)가 동작할 수 없어 엔진에 공기를 공급하지 못함에 따라 엔진 동작이 불가능해 지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허번호 제10-0927172호(2009년11월5일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함)에 전자제어식 스로틀밸브장치를 개시하여 출원한 바 있다.

도 2는 상기의 특허문헌 1에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 같이, 특허문헌 1에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(10)는 결합구(11a)와 흡기통로(11b) 및 모터(M) 수납공간이 형성되는 스로틀바디(11), 일단이 상기 결합구(11a)에 삽입되는 스로틀샤프트(13), 상기 스로틀샤프트(13)에 연결되어 상기 흡기통로(11b)를 개폐하는 스로틀밸브(12), 상기 결합구(11a)에 삽입되며 양단부에 이격 거리를 두고 돌출되어 상부암(14a)과 하부암(14b)이 형성되는 스프링(14), 상기 결합구(11a)에 대응되는 관통공이 형성되어 상기 스프링(14)의 상부암(14a)과 결합되며, 상기 스로틀바디(11)와 접촉되어 일 방향으로는 회전이 제한되고, 타 방향으로는 상기 스로틀샤프트(13)와 함께 회동하는 상부가이드(15) 및 상기 결합구(12)에 대응되는 관통공이 형성되어 상기 스프링(14)의 하부암(14b)과 결합되며, 상기 스로틀바디(11)와 접촉되어 타 방향으로는 회전이 제한되고, 일 방향으로는 상기 스로틀샤프트(13)와 함께 회동하는 하부가이드(16)를 포함하여 이루어진다.

스프링(14)은 서로 교차되는 방향으로 돌출된 형성된 양단부의 상부암(14a)과 하부암(14b)이 각각 상,하부 가이드(15,16)에 결합됨에 따라 회전운동시 비틀림이 방지되어 한쪽으로 쏠리거나 틀어지는 현상이 방지된다.

이와 같이 구성되는 종래기술에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(10)는 초기상태인 경우 스로틀밸브(12)가 최소한의 각도로 개방되고, 이후 운전자의 조작에 의해 모터(M)가 정회전 또는 역회전 방향으로 구동되어 스로틀샤프트(13)가 회전함에 따라 완전열림상태 또는 완전닫힘상태로 전환된다.

여기서, "림프홈"이란 공기가 유입될 수 있게 초기에 스로틀밸브(12)가 소정각도로 개방되어 형성된 공기유로를 의미한다.

즉, 특허문헌 1에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(10)는 하나의 스프링(14)의 탄성력을 이용해 스로틀밸브(12)를 개폐 동작 시킨다.

이때, 스프링(14)의 복원력은 동작 초기에 최대이므로 스로틀밸브(12)는 개폐 동작 초기에는 빠르게 동작하지만, 개폐 동작이 진행됨에 따라 점차 스프링(14)의 복원력이 감소하므로 스로틀밸브(12)의 동작속도가 점차 느려지게 된다.

이에 따라, 특허문헌 1에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(10)는 스로틀밸브(12)의 동작속도가 일정하지 않아 흡기통로(11b)를 통해 공급되는 공기량이 불균일하여 엔진 구동을 원활하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허번호 제10-0927172호(2009년11월5일자 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 정상 동작시 스로틀밸브의 동작속도를 일정하게 하여 엔진에 공급되는 공기량이 균일하게 하고, 자동차의 전기계통 이상 발생시 림프홈을 개방하는 전자제어식 스로틀밸브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내부구조 및 조립구조를 최적화할 수 있는 전자제어식 스로틀밸브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비접촉식 스로틀 위치센서를 채택하여 설치 구조에 자유도를 부여할 수 있는 전자제어식 스로틀밸브장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 스로틀바디, 스로틀바디에 형성된 흡기통로를 가로질러 끼워지는 스로틀샤프트, 스로틀샤프트에 결합되어 흡기통로를 개폐하는 스로틀밸브 및 스로틀샤프트에 회전동력을 제공하는 모터를 포함하는 전자제어식 스로틀밸브장치에 있어서, 스로틀바디의 장착공간 내부에 설치되어 모터로부터 발생된 동력을 전달받아 스로틀샤프트에 회전동력을 전달하는 동력전달부, 상기 장착공간에 상기 스로틀샤프트를 감싼 상태로 배치되는 코일형의 복원스프링, 일측에 상기 복원스프링이 결합되며 상기 스로틀바디의 장착공간 내부에 고정되는 가이드 및 상기 스로틀샤프트가 일정한 속도로 개폐동작하도록 상기 동력전달부로부터 전달되는 회전동력을 보완하면서 회전하는 보완수단을 포함한다.

상기 동력전달부는 상기 스로틀샤프트의 일측 단부에 결합되는 부분기어를 포함하며, 상기 부분기어는 내부에 철 재질로 형성되고 상기 복원스프링의 상단암에 걸리는 걸림암과 상기 보완수단에 회전동력을 전달하는 구동암으로 이루어지는 브래킷을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 보완수단은 상기 브래킷의 구동암으로부터 회전동력을 전달받아 회전운동하는 레버 및 상기 레버와 동일축 상에 설치되어 상기 레버에 복원력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레버는 상기 부분기어의 구동암에 의해 전달되는 회전동력에 따라 외측으로부터 상기 스프링을 관통하여 상기 스로틀바디에 결합되는 고정핀과 내측면에 상기 스프링의 하부암이 걸어져서 지지되는 지지리브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 브래킷의 외측에는 마그네트가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 장착공간 및 상기 모터가 설치되는 모터설치공간을 차폐하는 커버와 상기 커버의 내측에 설치되어 상기 마그네트를 감지하여 상기 스로틀샤프트의 회전량을 감지하는 스로틀위치감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스로틀위치감지센서는 비접촉식 센서인 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달부는 상기 모터의 출력축에 설치되는 구동기어, 상기 구동기어로부터 회전동력을 전달받아 감속하는 감속기어 및 상기 감속기어와 동일축 상에 상기 감속기어보다 작은 직경으로 설치되어 상기 부분기어에 회전동력을 전달하는 보조기어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 스로틀밸브의 완전 폐쇄시 상기 스로틀밸브를 통해 흡입되는 공기량을 조절하도록 상기 스로틀바디의 외측으로부터 결합되어 상기 브래킷의 걸림암에 접하게 설치되는 조정스크류를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 장착공간은 상기 보완수단의 회전을 제한하는 제 1 및 제 2지지턱을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드는 중앙에 상기 스로틀샤프트가 삽입되도록 관통되어 형성되는 관통공, 외측에 상기 복원스프링이 결합되도록 요입되어 형성되는 설치홈, 상기 복원스프링의 하단암이 걸리는 걸림홈 및 상기 복원스프링의 내측을 향해 돌출되게 형성되어 상기 복원스프링을 지지하는 보강리브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 스로틀바디에는 상기 장착공간을 통해 흡입통로를 가로질러 끼워지는 상기 스로틀샤프트의 일측 단부가 압입되는 베어링과 상기 베어링에 압입된 스로틀샤프트의 일측 단부를 상기 스로틀바디에 고정하는 리테이너가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 자동차의 초기상태 및 전기계통 이상 발생시 한 쌍의 스프링을 이용하여 림프홈 개방상태를 유지하고, 정상 동작시에는 복원스프링과 스프링의 상호 보완동작에 의해 스로틀밸브를 일정한 속도로 개폐동작시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 엔진에 공급되는 공기량을 균일하게 제어함으로써 엔진의 동작성능을 향상시키고, 내부구조 및 조립구조를 최적화할 수 있는 효과를 가진다.

그리고 본 발명은 비접촉식으로 스로틀밸브의 위치를 감지할 수 있도록 적용되는 마그네트를 부분기어의 외측에서 설치 가능하게 형성함으로써, 작업성을 향상시킬 수 있다.

또 본 발명은 스로틀바디의 외부에서 결합되는 조정스크류를 조작하여 완전 폐쇄된 스로틀밸브를 수동으로 개폐하여 엔진에 공기를 공급할 수도 있다.

또 본 발명은 스로틀바디에 베어링을 결합한 상태에서 스로틀샤프트를 압입한 후 리테이너로 고정함으로써, 스로틀샤프트를 안정적으로 지지하여 움직임을 방지하는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 기계식 스로틀밸브장치의 구조를 보인 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 분해사시도.
도 3은 도 2의 결합상태를 도시한 사시도.
도 4은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 분해사시도.
도 5는 도 4의 결합상태를 보인 사시도.
도 6은 도 5의 부분절결사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 작동상태를 보인 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 분해사시도이고, 도 5는 도 4의 결합상태를 보인 사시도이며, 도 6은 도 5의 부분절결사시도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(20)는 스로틀바디(21), 스로틀바디(21)의 흡기통로(212)를 가로질러 끼워지는 스로틀샤프트(22), 스로틀샤프트(22)에 결합되어 흡기통로(212)를 개폐하는 스로틀밸브(23), 모터(24), 모터(24)로부터 발생되는 회전동력을 전달받아 스로틀샤프트(22)에 전달하는 동력전달부(25), 스로틀샤프트(22)를 감싼 상태로 배치되는 코일형의 복원스프링(26), 복원스프링이 결합되는 가이드(27), 스로틀샤프트(22)가 일정한 속도로 개폐 동작하도록 상기 동력전달부로부터 전달되는 회전동력을 보완하면서 회전하는 보완수단(C), 스로틀샤프트(22)의 회전량을 감지하는 스로틀위치감지센서(30) 및 스로틀바디(21)의 장착공간(211)과 모터설치공간(213)을 덮는 커버(31)를 포함하여 이루어진다.

보완수단(C)은 동력전달부(25)로부터 전달되는 동력에 의해 회전운동하는 레버(28) 및 레버(28)와 동일축 상에 설치되는 코일형의 스프링(29)으로 이루어진다.

스로틀바디(21)는 본 발명에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(20)의 외형 및 골격을 형성하며, 일측면이 개구된 장착공간(211), 공기가 흡입되는 흡기통로(212) 및 모터(24)가 설치되는 모터설치공간(213)을 구비한다.

상기 장착공간(211)는 내부 일측에 레버(28)의 회전을 제한하는 제 1 및 제 2지지턱(214,215)이 돌출되어 형성되고, 중앙부에 스로틀샤프트(22)가 결합되는 결합공(216)이 흡기통로(212)와 연통되어 형성된다.

스로틀샤프트(22)는 흡기통로(212) 내측을 가로질러 끼워지되 좌우 방향으로 회전이 가능하게 설치되고, 스로틀밸브(23)는 상기 스로틀샤프트(22)에 고정되어 스로틀샤프트(22)가 회전함에 따라 흡기통로(212)를 개폐한다.

상기 스로틀샤프트(22)는 모터(24)의 출력축과 이웃하게 배치되며, 흡기통로(212)를 가로질러 끼워지는 일측 단부는 스로틀바디(21)의 결합공(216)에 미리 설치된 베어링(231)에 삽입된 후, 베어링(231)의 외측에서 결합되는 리테이너(232)에 의해 고정되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 본 발명은 스로틀바디(21)에 베어링(231)을 결합한 상태에서 스로틀샤프트(22)를 압입한 후 스로틀바디(21)의 외측으로부터 결합되는 리테이너(232)로 스로틀샤프트(22)를 고정함으로써, 스로틀샤프트(22)를 안정적으로 지지하여 유동을 방지할 수 있다.

그리고 상기 스로틀샤프트(22)는 타측 단부에 동력전달부(25) 중에서 부분기어(G3)와 일체로 성형되는 브래킷(250)의 결합공(251)에 결합되도록 직사각기둥 형상의 결합부(221)를 구비하고, 상기 결합부(221)의 외주면에는 너트(254)가 체결되도록 나사산이 형성된다.

동력전달부(25)는 도 6에 도시된 바와 같이, 모터(24)의 출력축에 설치되는 구동기어(G1), 상기 구동기어(G1)로부터 회전동력을 전달받아 감속하는 감속기어(G2), 상기 감속기어(G2)와 동일축 상에 설치되며 상기 감속기어(G2)보다 작은 직경으로 형성되는 보조기어(G3) 및 상기 스로틀샤프트(22)의 일측 단부에 결합되어 상기 보조기어(G3)로부터 회전동력을 전달받는 부분기어(G4)를 구비한다.

상기 부분기어(G4)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내면 중앙부에 철 재질로 일체로 사출 성형되는 브래킷(250)을 구비한다.

상기 브래킷(250)은 중앙에 상기 스로틀샤프트(22)의 결합부(221)가 결합되도록 결합공(251)이 관통되어 형성되고, 일측에 복원스프링(26)의 상단암(261)이 걸리도록 절곡되어 형성되는 걸림암(252)을 구비하고, 하측에는 레버(28)에 걸리도록 돌출되어 절곡된 형태로 형성되어 레버(28)에 회전동력을 전달하는 구동암(253)을 구비한다.

상기 부분기어(G4)는 상기 브래킷(250)의 외측에서 스로틀샤프트(22)의 결합부(221)에 체결되는 너트(254)에 의해 스로틀샤프트(22)에 결합되고, 외면에 형성되는 설치홈(255)에는 스로틀샤프트(22)의 회전량을 감지할 수 있도록 원판 형상의 마그네트(256)가 설치된다.

즉, 본 실시 예에서 상기 마그네트(256)는 부분기어(G4)의 설치홈(255)에 용이하게 설치할 수 있기 때문에, 부분기어(G4)에 마그네트(256)를 일체로 형성하는 종래 기술에 비해 전자제어식 스로틀밸브장치(20)의 조립성을 향상시킬 수 있다.

이와 함께, 상기 브래킷(250)에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 스로틀바디(21)의 외측으로부터 상기 걸림암(252)에 접하도록 결합되는 조정스크류(257)가 구비된다. 상기 조정스크류(257)는 스로틀밸브(23)의 완전 폐쇄상태에서 엔진에 공기를 공급하도록 스로틀밸브(23)를 개방하는 역할을 한다.

이에 따라, 본 발명은 스로틀밸브(23)를 수동으로 개폐하는 조정스크류(257)를 스로틀바디(21)의 외부에 설치하여 스로틀밸브(23)의 완전 폐쇄시 수동으로 스로틀밸브(23)를 용이하게 개폐할 수 있다.

복원스프링(26)은 스로틀샤프트(22)를 감싼 상태로 상기 부분기어(G4)의 브래킷(250)과 가이드(27) 사이에 설치된다. 상기 복원스프링(26)은 양단부에 상기 브래킷(250)의 걸림암(252)에 걸리는 상단암(261)과 가이드(27)의 일측에 요입되어 형성되는 걸림홈(273)에 걸리는 하단암(262)을 구비한다.

이에 따라, 복원스프링(26)은 모터(24)의 회전방향에 따라 탄성 변형되어 부분기어(G4)에 복원력을 제공한다.

가이드(27)는 스로틀바디(21)의 장착공간(211)에 고정되도록 내측면에 돌출되게 형성되는 고정돌기(도면 미도시), 중앙에 스로틀샤프트(22)가 삽입되도록 관통되어 형성되는 관통공(271), 외측에 복원스프링(26)이 설치되도록 요입되어 형성되는 설치홈(272), 복원스프링(26)의 하단암(262)이 걸리는 걸림홈(273) 및 복원스프링(26)이 유동하는 것을 방지하도록 복원스프링(26)의 내측을 향해 돌출되게 형성되어 복원스프링(26)을 지지하는 보강리브(274)를 구비한다.

보완수단(C)은 스로틀밸브(23)의 개폐 동작속도를 균일하게 하기 위하여 상기 구동암(253)으로부터 전달되는 회전동력을 보완하는 역할을 한다.

레버(28)는 부분기어(G4)의 구동암(253)에 의해 전달되는 회전동력에 따라 외측으로부터 스프링(29)을 관통하여 스로틀바디(21)에 결합되는 고정핀(281)을 중심으로 회전운동하고, 내측면에 스프링(29)의 하부암(292)이 걸리도록 형성되는 지지리브(282)를 구비한다. 이러한 상기 레버(28)는 스로틀바디(21)의 제 1지지턱(214)과 제 2지지턱(215) 사이에서 회전운동한다.

스프링(29)은 상기 레버(28)와 동일축 상에 설치되고, 양단부에 상기 제 1지지턱(214)에 걸리는 상부암(291)과 레버(28)의 지지리브(282)에 걸리는 하부암(292)을 구비한다.

이에 따라, 상기 스프링(29)은 구동암(253)으로부터 전달되는 회전동력에 의해 레버(28)가 회전운동함에 따라 탄성 변형되고, 레버(28)에 가해지는 회전동력이 제거되면 레버(28)에 복원력을 제공한다.

즉, 본 실시 예에서 처음 조립시 복원스프링(26)과 스프링(29)의 탄성력에 의해 레버(28)가 스로틀바디(21)의 제 1지지턱(214)과 일정 간격만큼 이격됨에 따라, 스로틀밸브(23)는 엔진에 공기가 공급되는 최소한의 각도인 림프홈을 개방한 상태가 된다.

이때, 복원스프링(26)과 스프링(29)은 서로 보완적으로 복원력을 제공하여 스로틀밸브(23)가 일정한 속도로 동작하게 하여 엔진에 공급되는 공기량을 균일하게 한다.

스로틀위치감지센서(30)는 부분기어(G4)와 이격되어 작동하는 비접촉식 센서로서, 커버(31)에 고정 결합된 기판(301)의 하면에 설치될 수 있다. 즉, 상기 스로틀위치감지센서(30)는 마그네트(256)의 회전량을 감지하여 스로틀밸브(23)의 위치를 검출할 수 있도록 마그네트(256)와 대향되게 배치된다.

상기 기판(301)에는 모터(24) 또는 스로틀위치감지센서(30)에 전원과 신호를 전달하는 단자(302)가 납땜 연결된다.

커버(31)는 스로틀바디(21)의 장착공간(211) 및 모터설치공간(213)을 차폐하고, 내측면에 부분기어(G4)에 설치된 마그네트(256)의 회전량을 감지하여 스로틀밸브(23)의 위치를 감지하는 상기 스로틀위치감지센서(30)가 설치된다.

다음, 상기 복원스프링(26)과 가이드(27), 레버(28) 및 스프링(29)의 결합관계를 설명한다.

먼저, 복원스프링(26)과 가이드(27)의 결합관계를 살펴보면, 복원스프링(26)의 상단암(261)은 브래킷(250)의 걸림암(252)에 걸리고, 하단암(262)은 스로틀바디(21)에 고정되는 가이드(27)의 걸림홈(273)에 걸어져 지지되므로, 부분기어(G4)가 회전함에 따라 복원스프링(26)에는 소정의 복원력이 작용된다.

다음, 레버(28)와 스프링(29)의 결합관계를 살펴보면, 부분기어(G4)의 내측에 결합되는 브래킷(250)의 구동암(253)과 레버(28)가 서로 걸림에 따라 레버(28)가 고정핀(281)을 중심으로 회전운동하게 되면 스프링(29)의 상부암(291)은 스로틀바디(21)의 제 1지지턱(214)에 걸리고, 하부암(292)은 레버(28)의 지지리브(282)에 걸어져 지지되므로, 레버(28)가 회전함에 따라 레버를 원래 위치로 돌아가게 하고자 하는 소정의 복원력이 작용된다.

이에 따라, 가이드(27)가 스로틀바디(21)에 고정되고, 레버(28)가 제 1 및 제 2지지턱(214,215)에 의해 구속된 상태에서 복원스프링(26)과 가이드(27) 사이에서 작용하는 복원력과 레버(28) 및 스프링(29) 사이에서 작용하는 복원력이 서로 보완적으로 작용하여 평형상태를 유지하는 결합구조에 의해 스로틀밸브(23)의 림프홈이 형성된다.

그리고 림프홈을 형성하는 스로틀밸브(23)는 복원스프링(26) 및 스프링(29)의 탄성력에 의해 흔들리지 않고 일정 위치를 유지할 수 있게 된다.

본 발명의 전자제어식 스로틀밸브장치(20)는 초기 상태인 경우에 림프홈이 형성되도록 스로틀밸브(23)가 최소한의 각도로 개방된다. 이후 운전자의 조작에 의해 모터(24)가 구동됨에 따라 스로틀샤프트(22)가 회전된다.

즉, 모터(24)의 정회전 또는 역회전에 따라 스로틀밸브(23)는 초기상태에서 완전열림상태 또는 완전닫힘상태로 전환될 수 있다. 이때, 초기 상태에서 완전열림상태 또는 완전닫힘상태로 전환될 시, 복원스프링(26)의 하단암(262)은 가이드(27)의 걸림홈(273)에 걸어져 지지되고, 스프링(29)의 상부암(291)은 제 1지지턱(214)에 걸어져 지지됨에 따라 복원스프링(26)과 스프링(29)은 동시에 탄성 변형되어 상호 보완적으로 복원력을 제공함으로써, 스로틀밸브(23)가 일정한 속도로 동작하게 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 작동을 상세하게 설명한다.

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치의 작동을 설명하는 상태도이다.

먼저, 도 7(a)는 초기상태(림프홈 개방상태)를 보여주는 것으로, 전원이 차단되거나 전기계통에 이상이 발생하여 비상 상태에 빠진 경우, 스로틀밸브(23)가 흡기통로(212)에 대해 경사지게 배치되어 공기의 유입이 가능하도록 함으로써 자동차의 주행이 가능한 상태를 유지한다.

이러한 림프홈 개방상태가 가능한 것은 복원스프링(26)이 코일형으로 되어 있고, 복원스프링(26)의 상단암(261)은 부분기어(G4)의 브래킷(250)에 형성된 걸림암(252)에 걸리고, 하단암(262)은 스로틀바디(21)에 고정된 가이드(27)의 걸림홈(273)에 걸림에 따라 복원스프링(26)은 부분기어(G4)에 시계 방향의 회전동력을 주어 부분기어(G4)의 구동암(253)이 레버(28)에 걸리게 된다.

그러면 레버(28)는 구동암(253)에 의해 부분기어(G4)의 회전동력을 전달받게 되고, 스프링(29)의 상부암(291)은 제 1지지턱(214)에 의해 지지되고, 스프링(29)의 하부암(292)은 레버(28)의 지지리브(282)에 결합된 상태에서 고정핀(281)을 중심으로 반시계 방향으로 회전한다.

하지만, 부분기어(G4)가 스프링(29)의 탄성력에 의해 소정의 회전위치에 고정되어 스로틀밸브(23)가 소정의 간격으로 개방되어 림프홈 개방상태를 유지하게 된다.

한편, 도 7(b)는 스로틀밸브(23)가 완전히 개방된 상태로서 액셀러레이터에 연결된 제어장치로부터 신호를 받아 모터(24)에 의해 부분기어(G4)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써 이루어진다.

즉, 부분기어(G4)가 반시계 방향으로 회전하여 스로틀밸브(23)는 완전개방상태를 유지하게 된다. 이때, 구동암(253)이 레버(28)를 누르는 힘이 해제됨에 따라 레버(28)는 스프링(29)의 탄성력에 의해 시계 방향으로 회전되어 스로틀바디(21)의 제 2지지턱(215)에 지지된다.

또한 도 7(c)는 스로틀밸브(23)가 완전히 폐쇄된 상태로서 액셀러레이터에 연결된 제어장치로부터 신호를 받아 모터에 의해 부분기어(G4)를 시계 방향으로 회전시킴으로써 이루어진다.

즉, 부분기어(G4)가 시계 방향으로 회전하면, 구동암(253)이 레버(28)에 회전동력을 전달함에 따라 레버(28)는 고정핀(281)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 제 1지지턱(214)에 지지된다. 이때, 스로틀밸브(23)는 부분기어(G4)의 회전에 따라 완전 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.

만약, 스로틀밸브(23)를 수동으로 개방시켜 엔진에 공기를 공급하고자 하는 경우, 조정스크류(257)를 조작하여 브래킷(250)의 걸림암(252)을 밀어서 부분기어(G4)를 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 스로틀밸브(23)를 개방시켜 엔진에 수동으로 공기를 공급할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 스로틀바디(21)의 외부에 결합되는 조정스크류(257)를 이용하여 스로틀밸브(23)의 개폐량을 용이하게 수동으로 조절할 수 있다.

한편, 도 7(b)와 도 7(c)에 도시된 완전개방상태 및 완전폐쇄상태로 동작하는 동안, 복원스프링(26)과 스프링(29)은 서로 보완하는 방향으로 탄성력을 제공함에 따라 스로틀샤프트(22) 및 스로틀밸브(23)는 일정한 속도로 개폐동작하게 된다.

이로 인해, 본 발명에 따른 전자제어식 스로틀밸브장치(20)는 엔진에 공급되는 공기량을 균일하게 유지할 수 있어 엔진이 원활하게 연소동작을 수행할 수 있게 한다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 자동차의 전기계통 이상 발생시 복원스프링과 가이드, 레버 및 스프링을 이용하여 림프홈 개방상태를 유지하고, 정상 동작시에는 복원스프링과 스프링의 상호 보완동작에 의해 스로틀밸브를 일정한 속도로 개폐동작시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

20: 전자제어식 스로틀밸브장치 21: 스로틀바디
22: 스로틀샤프트 23: 스로틀밸브
24: 모터 25: 동력전달부
26: 복원스프링 27: 가이드
28: 레버 29: 스프링
30: 스로틀위치감지센서 31:커버

Claims

스로틀바디, 스로틀바디에 형성된 흡기통로를 가로질러 끼워지는 스로틀샤프트, 스로틀샤프트에 결합되어 흡기통로를 개폐하는 스로틀밸브 및 스로틀샤프트에 회전동력을 제공하는 모터를 포함하는 전자제어식 스로틀밸브장치에 있어서,
스로틀바디의 장착공간 내부에 설치되어 모터로부터 발생된 동력을 전달받아 스로틀샤프트에 회전동력을 전달하는 동력전달부,
상기 장착공간에 상기 스로틀샤프트를 감싼 상태로 배치되는 코일형의 복원스프링,
일측에 상기 복원스프링이 결합되며 상기 스로틀바디의 장착공간 내부에 고정되는 가이드 및
상기 스로틀샤프트가 일정한 속도로 개폐동작하도록 상기 동력전달부로부터 전달되는 회전동력을 보완하면서 회전하는 보완수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 1항에 있어서,
상기 동력전달부는 상기 스로틀샤프트의 일측 단부에 결합되는 부분기어를 포함하며,
상기 부분기어는 내부에 철 재질로 형성되고 상기 복원스프링의 상단암에 걸리는 걸림암과 상기 보완수단에 회전동력을 전달하는 구동암으로 이루어지는 브래킷을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 2항에 있어서, 상기 보완수단은
상기 브래킷의 구동암으로부터 회전동력을 전달받아 회전운동하는 레버 및
상기 레버와 동일축 상에 설치되어 상기 레버에 복원력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 3항에 있어서, 상기 레버는
상기 부분기어의 구동암에 의해 전달되는 회전동력에 따라 외측으로부터 상기 스프링을 관통하여 상기 스로틀바디에 결합되는 고정핀과
내측면에 상기 스프링의 하부암이 걸어져서 지지되는 지지리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브제어장치.
제 2항에 있어서,
상기 브래킷의 외측에는 마그네트가 결합되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 5항에 있어서,
상기 장착공간 및 상기 모터가 설치되는 모터설치공간을 차폐하는 커버와
상기 커버의 내측에 설치되어 상기 마그네트를 감지하여 상기 스로틀샤프트의 회전량을 감지하는 스로틀위치감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 6항에 있어서, 상기 스로틀위치감지센서는
비접촉식 센서인 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 2항에 있어서, 상기 동력전달부는
상기 모터의 출력축에 설치되는 구동기어,
상기 구동기어로부터 회전동력을 전달받아 감속하는 감속기어 및
상기 감속기어와 동일축 상에 상기 감속기어보다 작은 직경으로 설치되어 상기 부분기어에 회전동력을 전달하는 보조기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브제어장치.
제 2항에 있어서,
상기 스로틀밸브의 완전 폐쇄시 상기 스로틀밸브를 통해 흡입되는 공기량을 조절하도록 상기 스로틀바디의 외측으로부터 결합되어 상기 브래킷의 걸림암에 접하게 설치되는 조정스크류를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 장착공간은
상기 보완수단의 회전을 제한하는 제 1 및 제 2지지턱을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브장치.
제 1항에 있어서, 상기 가이드는
중앙에 상기 스로틀샤프트가 삽입되도록 관통되어 형성되는 관통공,
외측에 상기 복원스프링이 결합되도록 요입되어 형성되는 설치홈,
상기 복원스프링의 하단암이 걸리는 걸림홈 및
상기 복원스프링의 내측을 향해 돌출되게 형성되어 상기 복원스프링을 지지하는 보강리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 스로틀바디에는
상기 장착공간을 통해 흡입통로를 가로질러 끼워지는 상기 스로틀샤프트의 일측 단부가 압입되는 베어링과
상기 베어링에 압입된 스로틀샤프트의 일측 단부를 상기 스로틀바디에 고정하는 리테이너가 결합되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 스로틀밸브제어장치.