KR20130060498A - 전자식 가변 터보차저 액추에이터 - Google Patents

Abstract

전자식 가변 터보차저 액추에이터가 개시된다. 이 전자식 가변 터보차저 액추에이터는, 회전력을 발생시키는 구동모터와; 상기 구동모터의 모터축과 연결된 기어열과; 상기 기어열의 출력기어와 연결된 출력축과; 상기 출력축과 연결되어 외부에 있는 터보차저의 베인을 구동시키는 레버와; 상기 출력기어를 성형할 때 상기 출력기어와 일체화되는 마그넷과; 상기 마그넷의 회전에 의한 플럭스 변화에 따라 상기 출력축의 회전각을 측정하는 비접촉식 센서를 포함한다.

Description

전자식 가변 터보차저 액추에이터{ELECTRONIC VARIABLE GEOMETRY TURBO CHARGER ACTUATOR}

본 발명은 전자식 터보차저 액추에이터에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 출력축의 회전각 측정 신뢰성을 향상시킨 전자식 터보차저 액추에이터에 관한 것이다.

디젤차량의 흡기시스템에는 가변 터보차저(즉, 가변용량 터보차저)가 이용되고 있다. 가변 터보차저의 베인 개방량을 미세하게 그리고 신뢰성 있게 조절하기 위해 전자식 가변 터보차저 액추에이터가 이용된다.

전자식 가변 터보차저 액추에이터는 전자 컨트롤 유닛(ECU)에 의해 송출되는 신호를 적정 전류값으로 변환하여 DC 모터를 구동한다. DC 모터의 구동 토크는 복수의 기어들로 이루어진 기어열을 포함하는 감속장치에 의해 상대적으로 큰 구동 토크로 변하여 레버로 전달되고, 그 레버의 운동이 터보차저의 베인을 개방량을 조절하도록 구성된다.

기존의 전자식 가변 터보차저 액추에이터는 모터 축에 다극의 마그넷을 조립하여 회전각을 측정한다. 회전각의 측정에 모터 축에 조립된 마그넷을 이용하는 종래의 가변 터보차저 액추에이터는 시스템 출력단의 절대각을 측정하기 어려운 문제가 있다.

이에 대하여, 종래에는 출력축에 조립된 링 타입의 마그넷을 회전각 측정에 이용하는 전자식 가변 터보차저 액추에이터가 제안된 바 있다.

그러나 위와 같은 종래의 전자식 가변 터보차저 액추에이터는 마그넷의 조립 오차에 따라 회전각 오차가 과도하게 커지는 문제점이 있다. 또한 종래의 전자식 가변 터보차저 액추에이터는 온도에 따른 마그넷의 가우스(gauss) 변화로 인해 센서의 측정 오차가 커지는 현상을 야기한다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 출력축 회전각 측정에 이용되는 마그넷을 출력축 성형시 일체화하여, 마그넷 조립 오차가 생기는 것을 미연에 막고, 이에 의해, 보다 높은 신뢰성으로 작동할 수 있는 전자식 가변 터보차저 액추에이를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 전자식 가변 터보차저 액추에이터는, 회전력을 발생시키는 구동모터와; 상기 구동모터의 모터축과 연결된 기어열과; 상기 기어열의 출력기어와 연결된 출력축과; 상기 출력축과 연결되어 외부에 있는 터보차저의 베인을 구동시키는 레버와; 상기 출력기어를 성형할 때 상기 출력기어와 일체화되는 마그넷과; 상기 마그넷의 회전에 의한 플럭스 변화에 따라 상기 출력축의 회전각을 측정하는 비접촉 센서를 포함한다.

일 실시예 따라, 상기 출력기어는 사출 성형에 의해 상기 출력축에 지지되도록 그리고 상기 마그넷의 적어도 일부를 덮도록 형성된다. 이에 따라, 상기 마그넷은 상기 출력기어,특히, 상기 출력기어의 축부에 적어도 일부가 묻혀 고정된다.

일 실시예에 따라, 상기 구동모터는 하우징에 형성된 모터 수납부에 수납되어 위치하고,상기 하우징은 상기 출력축이 외부로 인출되는 것을 허용하는 지지부를 상기 모터 수납부가 배치된 방향과 동일하게 구비하고, 상기 출력축은 상기 모터 축의 연장 방향과 반대 방향으로 연장되고,상기 하우징은 상기 모터 수납부 및 상기 지지부의 반대편에서 ECU 커버 결합되고, 상기 ECU 커버 내측에 상기 구동모터의 구동과 관련된 회로가 구비된 PCB가 위치하며,상기 PCB 상에 상기 비접촉 센서가 배치된다.

본 발명에 따른 전자식 가변 터보차저 액추에이터는, 출력축 회전각 측정에 이용되는 마그넷을 출력축 성형시 일체화하여, 마그넷 조립 오차가 생기는 것을 미연에 막고, 이에 의해, 보다 높은 신뢰성으로 작동되어, 터보차저의 베인 개방량을 보다 더 정확하고 신뢰성 있게 조절할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 터보차저 액추에이터를 설명하기 위한 분해 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전자식 터보차저 액추에이터의 주요 부분을 설명하기 위한 확대 단면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 터보차저 액추에이터를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 다른 전자식 터보차저 액추에이터(1)는, 회전력을 발생시키는 DC 구동모터(50)와, 감속장치를 구성하는 기어열(60)과 레버(70)를 포함한다. 또한, 상기 전자식 터보차저 액추에이터(1)는 하우징(10)을 포함한다.

상기 하우징(10)은 구동모터(50)를 수납하기 위한 모터 수납부(11)와 기어열(60)의 출력축(64)을 베어링(121)에 의해 지지하면서 그 출력축(64)이 하우징(10) 외부로 인출되는 것을 허용하는 지지부(12)를 포함한다. 이때, 상기 모터 수납부(11)와 상기 지지부(12)는 하우징(10)의 일 측면에 동일한 방향을 갖고 위치할 수 있다. 상기 기어열(60)의 출력축(64)은 모터 수납부(11)가 있는 방향을 통해 외부로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 출력축(64)의 연장 방향과 모터 축(52)의 연장 방향은 반대로 될 수 있다. 이때, 출력축(64)의 둘레로 스프링 수납부에 수납된 리턴 스프링(65)이 기어열(60)을 탄성적으로 지지한다.

또한, 상기 전자식 터보차저 액추에이터(1)는 적어도 DC 구동모터(50)의 자동 제어와 관련된 회로 부품을 구비한 PCB(Printed Circuit Board; 30)를 포함한다. ECU 커버(31)이 상기 PCB(30)을 수용하도록 배치되며, 상기 ECU 커버(31)는 볼트 등과 같은 패스너에 의해 하우징(10)의 개방된 일 측면에 결합된다. 하우징(10)과 ECU 커버(31) 사이에 커버 씨일(32)가 개재되어 그 커버 씨일(32)에 의해 수밀이 이루어진다.

위와 같은 전자식 터보차저 액추에이터(1)는 PCB(30)에 설치된 구동회로의 제어하에 구동모터(50)가 구동하여 모터 축(52)가 회전한다. 모터 축(52)과 연결된 기어 열(60)은 감속장치의 역할을 하여 토크를 증가시키며 기어 열(60)의 출력 기어와 연결된 출력축(62)는 증가된 회전 토크를 레버(70)에 전달한다. 레버(70)는 미도시된 터보 차저의 베인을 움직여 그 베인의 각도를 조절한다.

도 2를 참조하면, 상기 출력축(64)의 외주면에는 상기 기어열(60; 도 1 참조)의 최종 기어, 즉, 출력 기어(61)이 일체로 형성되어 있다. 상기 출력 기어(61)는 플라스틱 재료, 더 바람직하게는, 엔지니어링 플라스틱 재료로 이루어지되, 금형을 이용한 사출 성형에 의해 출력축(64)의 외주면에 일체로 성형되어 형성된다. 출력축(64)을 출력 기어(61) 성형을 위한 금형 내에 정확하게 넣고 사출 성형함으로써 출력 기어(61)가 성형된다.

한편, 본 실시예에 따른 전자식 터보차저 액추에이터는, 출력축(64)의 회전각 측정을 위해, 출력축(64) 및 출력기어(61)에 일체로 결합된 마그넷(92)과, 상기 마그넷(92)의 플럭스(flux) 변화에 따라 출력축(64)의 회전각을 측정하는 비접촉식 센서(94)를 포함한다.

상기 마그넷(92)은 상기 출력축(64)과 마찬가지로 상기 출력 기어(61)를 사출 성형할 때 금형 내에 배치되어 상기 출력 기어(61)에 부분적으로 묻혀 지지된다.

이에 따라, 상기 마그넷(92)은 상기 출력축(64)과 중심이 일치되도록 상기 출력 기어(61)에 일체로 결합될 수 있다. 출력축(64)의 외주면에 일체로 성형된 출력 기어(61)의 축부(612)에 상기 마그넷(92)이 정확한 위치로 설치되므로, 기존 마마그넷 조립 오차로 인한 회전각 측정 오차의 발생을 억제 또는 크게 저감할 수 있다.

상기 비접촉식 센서(94)는 상기 마그넷(92)과 약간 이격된 채 상기 마그넷(92)과 대향되게 배치된다. 상기 출력축(64)의 중심 축선이 상기 비접촉 센서(94)의 중심 및 상기 마그넷(92)의 중심과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 마그넷(92)은 원 또는 직사각형의 2극 자석인 것이 바람직하다.

한편, 상기 출력축(64)은, 앞에서 설명한 바와 같이, 하우징의 일부인 지지부(12)에 회전가능하게 지지되며, 그 지지부(12)를 관통하여 외부의 레버(70)에 결합된다.

상기 출력축(64)은 위와 같이 상기 레버(70)에 결합되는 제1 단부와 그 반대편의 제2 단부를 포함한다. 전술한 마그넷(92)의 상기 출력축(62)의 제2 단부 측에서 상기 출력 기어(61)의 축부(612)에 묻혀 고정된다. 상기 비접촉식 센서(94)는 예컨대 ECU 커버(31) 내에 수납된 PCB(30) 상에 설치될 수 있다.

상기 마그넷(92)의 면들 중 상기 비접촉식 센서(94)를 향하는 면을 앞면이라 하면, 상기 마그넷(92)의 뒷면과 측면은 상기 축부(612)에 의해 전체적으로 덮이고, 상기 마그넷(92)의 앞면 일부, 특히, 가장자리 부분만이 상기 축부(612)에 덮인다.

10: 하우징 11: 모터 수납부
12: 지지부 30: PCB
31: ECU 커버 32: 커버 씨일
50: 구동모터 52: 모터 축
60: 기어열 61: 출력기어
64: 출력축 92: 마그넷
94: 비접촉식 센서

Claims (3)

1. 회전력을 발생시키는 구동모터;
   상기 구동모터의 모터축과 연결된 기어열;
   상기 기어열의 출력기어와 연결된 출력축;
   상기 출력축과 연결되어 외부에 있는 터보차저의 베인을 구동시키는 레버;
   상기 출력기어를 성형할 때 상기 출력기어와 일체화되는 마그넷; 및
   상기 마그넷의 회전에 의한 플럭스 변화에 따라 상기 출력축의 회전각을 측정하는 비접촉식 센서를 포함하는 전자식 가변 터보차저 액추에이터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 출력기어는 사출 성형에 의해 상기 출력축에 지지되도록 그리고 상기 마그넷의 적어도 일부를 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 전자식 가변 터보차저 액추에이터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동모터는 하우징에 형성된 모터 수납부에 수납되어 위치하고,상기 하우징은 상기 출력축이 외부로 인출되는 것을 허용하는 지지부를 상기 모터 수납부가 배치된 방향과 동일하게 구비하고, 상기 출력축은 상기 모터 축의 연장 방향과 반대 방향으로 연장되고,상기 하우징은 상기 모터 수납부 및 상기 지지부의 반대편에서 ECU 커버 결합되고, 상기 ECU 커버 내측에 상기 구동모터의 구동과 관련된 회로가 구비된 PCB가 위치하며,상기 PCB 상에 상기 비접촉 센서가 배치된 것을 특징으로 하는 전자식 가변 터보차저 액추에이터.

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