KR20140004478U - 배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조 - Google Patents

배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조 Download PDF

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김창화
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설병호
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Abstract

본 고안은 내연기관의 배기가스 재순환 시스템에서 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 재순환 밸브 장치에 관한 것이다. 본 고안의 배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조는, 회전자 코일이 권선 되는 코어(30)를 구비하는 아마추어 샤프트(120)와; 상기 코어(30)의 외측에 공극을 유지하여 배치되는 복수의 마그넷(50)과; 상기 마그넷(50)을 고정하고 모터를 감싸 보호하며 하단에 배기가스 재순환 용 밸브 바디(4)가 장착되는 요크(60)와; 상기 아마추어 샤프트(120)의 중심에 축(6a)이 나사 결합되어 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 밸브(6)를 포함하며, 브러시 카드(110)에 상기 아마추어 샤프트(120)가 회전가능한 상태로 관통하여 설치되고, 아마추어 샤프트(120)의 상단부에 구동 풀리부(130)가 형성되어 상기 브러시 카드(110)의 상단부로 돌출되며, 상기 브러시 카드(110)의 일측에 상기 구동 풀리부(130)에 대응하는 센서마그넷 샤프트(140)가 회전가능한 상태로 설치되고, 센서마그넷 샤프트(140)의 상단부에 센서 마그넷(145)이 매립된 종동 풀리부(144)가 형성되어 상기 브러시 카드(110)의 상단부로 돌출되며, 상기 아마추어 샤프트(120)의 구동 풀리부(130)와 센서마그넷 샤프트(140)의 종동 풀리부(144)를 전동 벨트(150)로 연결하며, 커넥터 커버(87)에 홀 아이씨(95)가 실장 되어 있는 회로 기판(94)이 설치된 구조이다.

Description

배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조{MOTOR FOR EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE}
본 고안은 내연기관의 배기가스 재순환 시스템에서 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재순환 밸브를 작동시키는 모터의 회전 각도를 검출하기 위한 센서 마그넷의 구동 구조에 관한 것이다.
자동차 등의 내연기관에서는 질소산화물(NOx)을 연소 과정에서부터 줄이기 위한 선처리 기술로서 배기가스 재순환(EGR, Exhaust Gas Recirculation) 시스템을 채용하고 있다.
즉, 배기가스 재순환 시스템은, 배기가스의 일부를 흡기와 함께 연소실로 재순환시켜 혼합기 속의 산소 농도를 줄이고 간접적으로 연소를 방해하여 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 발생을 억제한다.
이러한 배기가스 재순환 시스템은 엔진 제어 시스템의 제어하에 재순환 밸브가 설치된 모터를 작동시켜 재순환 통로를 개폐하게 된다.
도 1a 및 도 1b는 이러한 배기가스 재순환 밸브 장치(2)를 나타낸다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 배기가스 재순환 밸브 장치(2)는, 밸브 바디(4)와, 밸브 바디(4)에 설치되어 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 밸브(6)를 구비하고, 상기 밸브(6)를 개폐 동작시키기 위한 모터(10)를 포함한다.
모터(10)는, 일측에 정류자(22)가 구비된 아마추어 샤프트(20)와, 아마추어 샤프트(20)의 외주에 복수의 티스(32)에 의해 복수의 슬롯(도시하지 않음)을 구비하여 형성되는 코어(30)와, 상기 코어(30)의 슬롯에 권선 되는 회전자 코일(도시하지 않음)과, 상기 코어(30)의 외측에 공극을 유지하여 배치되는 마그넷(50)과, 상기 마그넷(50)을 고정하고 모터를 감싸 보호하는 요크(60)와, 요크(60)의 일측에 결합되는 브러시 카드(70)와, 브러시 카드(70)에 배치되어 상기 정류자(22)에 전류를 인가하는 브러시(80)를 포함하며, 외부 전력을 공급하는 커넥터 단자(85)도 포함한다.
또한, 밸브(6)는 그것의 축(6a)이 아마추어 샤프트(20)의 중심에 나사(6b)에 의해 결합하며, 밸브(6)의 축(6a)과 밸브 바디(4) 사이에는 밸브(6)의 폐동작 방향으로 탄성력을 가하는 스프링(도시하지 않음)이 구비된다.
이러한 배기가스 재순환 밸브 장치(2)는, 브러시(80) 및 정류자(22)를 통해 코일(아마추어 코일)에 전류가 인가되면 코일과 마그넷(50) 사이에 전자기력이 발생하여 코어(30)와 아마추어 샤프트(20)가 회전한다.
아마추어 샤프트(20)가 회전하면, 아마추어 샤프트(20)의 중심에 나사(6b)로 결합되어 있는 밸브(6)의 축(6a)이 개방방향 즉, 도 1a에 도시된 것처럼 도면상 아래쪽으로 직선이동되어 재순환 통로를 개방한다.
코일(40)에 인가되는 전류를 차단하면, 도 1b에 도시된 것처럼, 스프링의 복원력에 의해 밸브(6)의 축(6a)이 폐쇄방향으로 복귀(도면에서는 상승)하며, 이때에는 밸브(6)의 축(6a)과 나사결합되어 있는 아마추어 샤프트(20)가 반대방향으로 회전하게 된다.
이와 같은 배기가스 재순환 밸브 장치는, 차량의 운전 상태에 따라 혼합기 속의 산소 농도를 설계된 대로 정확하게 조절하기 위해 엔진 제어 시스템의 제어하에 안정적이고 정확한 속도제어가 가능할 것이 요구된다.
이를 위해, 모터(10)에는 아마추어 샤프트(20)의 위치를 센싱하여 모터의 회전각도를 제어하기 위한 위치검출장치(90)가 필요하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 위치검출장치(90)는, 아마추어 샤프트(20)에 구동 기어(91)를 형성하고, 센서 기어(92)를 구동 기어(91)에 맞물리도록 설치하며, 센서 기어(92)에 2극의 센서 마그넷(93)을 매립한 구조를 가진다. 또한, 센서 마그넷(93)에 인접하여서 홀 아이씨(Hall IC)(95)가 실장 된 회로 기판(94)이 설치된다.
도 1a, 도 1b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기의 위치검출장치(90)의 설치는, 아마추어 샤프트(20)의 구동기어(91)를 브러시 카드(70)로부터 돌출시키고, 센서 기어(92)를 브러시 카드(70)의 일측에 설치하며, 회로 기판(94)을 커넥터 커버(87)에 설치하여 홀 아이씨(95)를 센서 마그넷(93)에 인접시킨 구조이다.
홀 아이씨(95)는 센서 마그넷(93)으로부터 발산되는 자기력(磁氣力)의 변화를 센싱하여 그 신호를 제어부로 인가한다.
제어부에서는 홀 아이씨(5)로부터 인가되는 센싱 시그널을 기초로 아마추어 샤프트(20)의 위치와 속도 정보를 산출한 후 이를 목표 속도와 비교하고 동시에 모터로 인가되고 있는 전류 값을 목표 값과 비교하여 적절한 구동신호를 생성하고, 이의 구동신호를 인버터에 하달하여 모터에 필요한 전력을 제어함으로써 궁극적으로 모터의 출력 토크(Torque)가 목표치에 부합하도록 제어하는 것이다.
이처럼, 위치검출장치(90)는 모터의 정확한 제어, 즉 밸브(6)의 정확한 제어를 위해 아마추어 샤프트(20)의 회전 각도와 회전수를 정밀하게 측정하여야 하는데, 종래의 위치검출장치는 아마추어 샤프트(20)와 센서 마그넷(93)을 기어 기구로 연결하고 있기 때문에, 기어 간의 백래쉬로 인한 오차가 발생하고, 사용을 거듭함에 따른 치면 마모에 의해 오차가 점점 커지는 문제가 있어 측정값과 실제 값 사이에 차이가 발행하게 된다.
또한, 기어의 맞물림 면에 이물질이 침입하는 경우에는 치면 마모를 촉진하게 되는 한편, 기어의 제작과 품질관리가 어렵다.
공개특허공보 공개번호 특2001-0108065(2001.12.07. 공개)
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 아마추어 샤프트와 센서 마그넷 간의 출력 오차를 최소화하여 아마추어 샤프트의 정확한 각변위를 검출하여 배기가스 재순환 밸브의 제어성을 향상시키는 한편, 제작이 용이한 배기가스 재순환 밸브용 센서 마그넷 구동 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 배기가스 재순환 밸브 장치용 센서 마그넷 구동 구조는, 일측에 정류자가 구비되는 아마추어 샤프트와; 상기 아마추어 샤프트의 외주에 형성되고 복수의 티스에 의해 복수의 슬롯이 형성되어 회전자 코일이 권선 되는 코어와; 상기 코어의 외측에 공극을 유지하여 배치되는 복수의 마그넷과; 상기 마그넷을 고정하고 모터를 감싸 보호하며, 하단에는 배기가스 재순환 용 밸브 바디가 장착되는 요크와; 상기 아마추어 샤프트의 중심에 축이 나사 결합되어 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 밸브; 상기 요크의 상단에 결합되는 브러시 카드와; 상기 브러시 카드에 배치되어 상기 정류자에 전류를 인가하는 브러시를 포함하며, 상기 아마추어 샤프트의 위치를 센싱하여 모터의 회전각도를 제어하기 위한 위치검출장치로서, 상기 브러시 카드에 상기 아마추어 샤프트가 회전가능한 상태로 관통하여 설치되고, 아마추어 샤프트의 상단부에 구동 풀리부가 형성되어 상기 브러시 카드의 상단부로 돌출되며, 상기 브러시 카드의 일측에 상기 구동 풀리부에 대응하는 센서마그넷 샤프트가 회전가능한 상태로 설치되고, 센서마그넷 샤프트의 상단부에 센서 마그넷이 매립된 종동 풀리부가 형성되어 상기 브러시 카드의 상단부로 돌출되며, 상기 아마추어 샤프트의 구동 풀리부와 센서마그넷 샤프트의 종동 풀리부를 전동 벨트로 연결하며, 상기 브러시 카드의 상부에는 커넥터를 구비하는 커넥터 커버가 장착되고, 상기 커넥터 커버에는, 상기 센서마그넷 샤프트의 센싱용 마그넷을 마주보는 홀 아이씨가 실장 되어 있는 회로 기판이 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 커넥터 커버의 상단 내벽에 리브가 형성되고, 상기 리브에 상기 회로 기판이 장착된다.
또한, 상기 센서마그넷 샤프트는, 상기 종동 풀리부의 하부에 축부가 형성되어, 상기 축부가 상기 브러시 카드에 회전가능한 상태로 관통결합되는 구조로 이루어질 수 있다.
본 고안에 따른 배기가스 재순환 밸브 장치용 센서 마그넷 구동 구조에 의하면, 아마추어 샤프트와 센서마그넷 샤프트를 전동 벨트에 의해 알맞게 연결한 구성을 가져, 종래의 기어 기구에서 문제가 되었던 백래쉬의 문제가 사라지고, 그에 따라 아마추어 샤프트의 회전이 손실 없이 센서마그넷 샤프트에 그대로 전달되어 위치 출력 편차가 줄어들어 정확한 아마추어 샤프트의 정확한 위치를 검출할 수 있게 된다.
또한, 아마추어 샤프트와 센서마그넷 샤프트의 기어 형성 제작 공정이 삭제되어 제조가 쉽고 품질 관리(정밀 제작, 정밀도 관리 및 유지)가 쉬워 진다.
따라서, 본 발명과 같은 구조를 가지는 배기가스 재순환 밸브 장치를 사용하는 경우, 배기가스 밸브를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있어 배기가스 재순환 시스템에 대한 제어성이 형상되어 우수한 내연기관을 실현할 수 있게 된다.
도 1a는 일반적인 배기가스 재순환 밸브 장치를 보인 종단면도이다.
도 1b는 도 1a에서 밸브가 개방된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2도 종래의 배기가스 재순환 밸브 장치용 센서 마그넷의 설치 상태를 보인 도면이다.
도 3은 종래의 센서 마그넷 구동 구조를 보인 도면이다.
도 4는 본 고안에 따른 센서 마그넷 구동 구조를 보인 분리 사시도이다.
도 5는 본 고안에 따른 센서 마그넷 구동 구조를 보인 측면도이다.
도 6은 본 고안에 따른 센서 마그넷 구동 구조를 보인 주요부 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 고안에 따른 센서 마그넷 구동 구조를 보인 분리 사시도이고, 도 5는 측면도이다.
도 1a, 도 1b, 도 2 및 도 3에 도시된 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 반복되는 설명은 생략한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 배기가스 재순환 밸브 장치용 센서 마그넷 구동 구조는, 브러시 카드(110)에 아마추어 샤프트(120)가 회전가능한 상태로 관통하여 설치되고, 아마추어 샤프트(120)의 상단부에 구동 풀리부(130)를 형성하여 브러시 카드(110)의 상단부로 돌출시키며, 브러시 카드(110)의 일측에 상기 구동 풀리부(130)에 대응하는 센서마그넷 샤프트(140)가 회전가능한 상태로 설치되고, 구동 풀리부(130)와 센서마그넷 샤프트(140)를 전동(傳動) 벨트(150)로 연결한 구조로 이루어진다.
센서마그넷 샤프트(140)의 상단부에는, 도 2에서 이미 설명한 바와 같이, 2극의 센서 마그넷(145)(도 6 참조)이 매립된다.
브러시 카드(110)의 다른 부분의 구성은 종래와 동일하고, 아마추어 샤프트(120)의 구동 풀리부(130)를 제외한 부분도 종래와 동일하게 밸브(6)(도 1a 참조)의 샤프트(6a)가 나사 결합된다.
도 6은 본 고안에 따른 센서 마그넷 구동 구조를 보인 주요부 단면도이다. 도 6에서 생략된 부분은 도 1a 및 도 1b를 참조하면 된다.
도 6을 참조하면, 아마추어 샤프트(120)는 브러시 카드(110)를 관통하여 회전가능하게 결합되고, 아마추어 샤프트(120)의 상단부의 구동 풀리부(130)는 브러시 카드(110)의 상부로 돌출된다.
일 실시예에 있어서, 센서마그넷 샤프트(140)는 축부(142)와 종동 풀리부(144)로 이루어지며, 축부(142)는 상기 브러시 카드(110)를 관통하여 회전가능하게 결합되고, 종동 풀리부(144)는 브러시 카드(110) 상부로 돌출된다.
센서마그넷 샤프트(140)의 축부(142)에는 부시(142a)가 구비되고, 그에 대응하여 브러시 카드(110)에도 부시(142b)가 설치되어 회전을 원활하게 한다.
아마추어 샤프트(120)의 구동 풀리부(130)와 센서마그넷 샤프트(140)의 종동 풀리부(144)는 전동 벨트(150)에 의해 동력연결된다.
전동 벨트(150)는 평 벨트나 V-벨트로 구성할 수 있으며, 구동 풀리부(130)와 종동 풀리부(144)는 전동 벨트(150)에 부합한 형태로 마련된다.
그리고 커넥터 커버(87)의 상단 내벽(87a)에는 리브(87b)가 형성되고, 상기 리브(87b)에 홀 아이씨(95)가 실장 되어 있는 회로 기판(94)이 설치된다.
홀 아이씨(95)는 센서마그넷 샤프트(140)의 상단면에 매립되어 있는 마그넷을 마주보는 위치에 배치된다.
이와 같이 아마추어 샤프트(120)와 센서마그넷 샤프트(140)에 구동 풀리부(130)와 종동 풀리부(144)를 형성하여 전동 벨트(150)로 연결한 구성에 의하면, 전동 벨트(150)가 소정의 텐션을 가지고 풀리에 결합되는 것이기 때문에, 종래의 기어 기구에서 문제가 되었던 백래쉬의 문제가 사라지고, 그에 따라 아마추어 샤프트(120)의 회전이 센서마그넷 샤프트(140)에 그대로 전달되어 위치 출력 편차가 줄어들어 정확한 아마추어 샤프트의 정확한 위치를 검출할 수 있게 된다.
또한, 아마추어 샤프트(120)와 센서마그넷 샤프트(140)의 기어 형성 제작 공정이 삭제되어 제조가 쉽고 품질 관리(정밀 제작, 정밀도 관리 및 유지)가 쉬워 진다.
따라서, 본 발명과 같은 구조를 가지는 배기가스 재순환 밸브 장치를 사용하는 경우, 배기가스 밸브를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있어 배기가스 재순환 시스템에 대한 제어성이 형상되어 우수한 내연기관을 실현할 수 있게 된다.
이상에서는 본 고안의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
2 : 배기가스 재순환 밸브 장치
4 : 밸브 바디
6 : 밸브
6a : 축
10 : 모터
30 : 코어
32 : 티스
50 : 마그넷
60 : 요크
80 : 브러시
85 : 커넥터
87 : 커넥터 커버
87a : 내벽
87b : 리브
90 : 위치검출장치
94 : 회로기판
95 : 홀 아이씨
110 : 브러시 카드
112 : 시일
120 : 아마추어 샤프트
130 : 구동 풀리부
140 : 센서마그넷 샤프트
142 : 축부
142a, 142b : 부시
144 : 종동 풀리부
150 : 전동 벨트

Claims (3)

  1. 일측에 정류자(22)가 구비되는 아마추어 샤프트(120)와; 상기 아마추어 샤프트(120)의 외주에 형성되고 복수의 티스(32)에 의해 복수의 슬롯이 형성되어 회전자 코일이 권선 되는 코어(30)와; 상기 코어(30)의 외측에 공극을 유지하여 배치되는 복수의 마그넷(50)과; 상기 마그넷(50)을 고정하고 모터를 감싸 보호하며, 하단에는 배기가스 재순환 용 밸브 바디(4)가 장착되는 요크(60)와; 상기 아마추어 샤프트(120)의 중심에 축(6a)이 나사 결합되어 배기가스 재순환 통로를 개폐하는 밸브(6)와; 상기 요크(60)의 상단에 결합되는 브러시 카드(110)와; 상기 브러시 카드(110)에 배치되어 상기 정류자(22)에 전류를 인가하는 브러시(80)를 포함하며,
    상기 아마추어 샤프트(120)의 위치를 센싱하여 모터의 회전각도를 제어하기 위한 위치검출장치(90)로서,
    상기 브러시 카드(110)에 상기 아마추어 샤프트(120)가 회전가능한 상태로 관통하여 설치되고, 아마추어 샤프트(120)의 상단부에 구동 풀리부(130)가 형성되어 상기 브러시 카드(110)의 상단부로 돌출되며,
    상기 브러시 카드(110)의 일측에 상기 구동 풀리부(130)에 대응하는 센서마그넷 샤프트(140)가 회전가능한 상태로 설치되고, 센서마그넷 샤프트(140)의 상단부에 센서 마그넷(145)이 매립된 종동 풀리부(144)가 형성되어 상기 브러시 카드(110)의 상단부로 돌출되며,
    상기 아마추어 샤프트(120)의 구동 풀리부(130)와 센서마그넷 샤프트(140)의 종동 풀리부(144)를 전동 벨트(150)로 연결하며,
    상기 브러시 카드(110)의 상부에는 커넥터(85)를 구비하는 커넥터 커버(87)가 장착되고,
    상기 커넥터 커버(87)에는, 상기 센서마그넷 샤프트(140)의 센싱용 마그넷을 마주보는 홀 아이씨(95)가 실장 되어 있는 회로 기판(94)이 설치되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 커버(87)의 상단 내벽(87a)에 리브(87b)가 형성되고,
    상기 리브(87b)에 상기 회로 기판(94)이 장착되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서마그넷 샤프트(140)는, 상기 종동 풀리부(144)의 하부에 축부(142)가 형성되어, 상기 축부(142)가 상기 브러시 카드(110)에 회전가능한 상태로 관통결합되는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환 밸브 장치의 센서 마그넷 구동 구조.
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KR101629602B1 (ko) * 2015-01-08 2016-06-10 효성전기주식회사 6극 마그넷 및 13슬롯 코어를 적용한 egr 밸브 구동용 모터
KR101639512B1 (ko) * 2015-01-08 2016-07-13 효성전기주식회사 회전축 일체형의 센서마그넷을 구비한 egr 밸브 구동용 모터

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