KR20240094456A - 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조 - Google Patents

전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조 Download PDF

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KR20240094456A
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Abstract

본 발명의 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조는 통짜 형태의 중실축 형상으로 이루어진 샤프트(200)가 플레이트(210)의 중앙에 형성된 결합홈(212)에 끼워져 스크류(220)에 의해 결합되기 때문에 샤프트(200)의 직진도를 향상시켜 플레이트(210)의 회전 시 밸브 플레이트의 끼임 현상을 방지할 수 있고, 유로(12a)의 응축수 및 이물질이 축홀(16)을 통해 베어링(26) 쪽으로 유입되는 것을 방지하여 베어링(26)의 부식을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인하여 기존 베어링(26)의 부식방지를 위한 베어링(26)의 재질 변경 또는 고무 씰링 등의 내부 부품 추가를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 샤프트 장착 각도를 ±20도 내외로 설정하여야 하는 차량 장착 레이아웃의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.

Description

전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조{Structure for throttle valve of electronic type throttle actuator}
본 발명은 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스로틀밸브를 개폐하는 샤프트와 플레이트의 결합 상태를 개선한 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조에 관한 것이다.
전자식 스로틀 밸브는 엔진의 흡기 매니폴드에 흡입 공기를 공급하기 위해 운전자의 가속 페달(Accelerator) 위치를 검출한 ECU(Electronic Control Unit)의 명령에 따라 전자식 스로틀 밸브의개도를 정밀하고 신속하게 제어하는 액추에이터를 말한다.
종래의 EMS(Electronic Manufacturing Service)에서 엔진에 흡입되는 공기량을 조절하는 장치는 운전자의 폐달 조작에 따라 케이블을 통해 기계적으로 제어되었다. 전자식 스로틀 밸브 시스템은 ECU와 전자식 스로틀 밸브 등을 이용하여 엔진 흡입 공기량을 전자적으로 제어함으로써 배기 가스를 저감시키고, 연료 소모량을 감소시키며, 운전성을 향상시키는 장점을 가지며, 종래의 EMS 구성 부품인 크루즈 컨트롤 액추에이터, 공회전 구동기, TCS(Traction Control System) 의 기능을 통합 수행한다.
즉, 종래의 전자식 스로틀 액추에이터는 도 1과 같이 하우징(10)의 일측에 스로틀바디(12)가 형성되고, 상기 스로틀바디(12) 내부를 직경 방향으로 수직되게 관통하도록 샤프트(20)가 결합된다.
이때, 상기 샤프트(20)의 중단에는 플레이트(22)가 결합되고, 상기 플레이트(22)가 스로틀바디(12) 내부에서 회전 가능하게 구비되어 상기 플레이트(22)의 회전에 따라 스로틀밸브의 개방량을 조절할 수 있게 된다.
상기 스로틀바디(12)의 내부를 관통하는 샤프트(20)의 하단에는 세그멘트 기어(30)가 결합된다.
이때, 상기 샤프트(20)와 세그멘트 기어(30)의 결합을 위해 스로틀바디(12)의 유로(12a)를 벗어나 축홀(16)로 돌출되는 샤프트(20)의 하부는 베어링(26)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
상기 하우징(10)의 타측에 모터바디(14)가 형성되고, 상기 모터바디(14) 내부에 DC 모터(40)가 삽입되고, 상기 모터(40)의 모터측(42)에 피니언(50)이 결합된다.
상기 하우징(10)의 일측과 타측이 접하는 하면에는 액슬핀(60)이 수직으로 결합되고, 상기 액슬핀(60)에는 상기 피니언(50)과 세그멘트 기어(30)를 연결하는 중간 기어(70)가 결합된다.
이때, 상기 하우징(10)의 유로(12a)를 개폐하는 스로틀밸브의 구성은 샤프트(20)와 플레이트(22)로 이루어져 있다.
즉, 상기 샤프트(20)와 플레이트(22)는 도 3 및 도 4와 같이 샤프트(20)의 원주 중앙에 길이방향으로 형성된 슬롯(20a)에 원판 형태의 플레이트(22)가 절반 정도 관통하도록 끼운 상태에서 샤프트(20)에 형성된 복수의 나사홀(20b)과 플레이트(210)의 중앙에 형성된 복수의 장홀(22b)이 일치되도록 스크류(24)가 체결되어 조립되는 구조이다.
그러나, 종래의 슬롯(20a)이 형성된 중공축 형상의 샤프트(20)는 직진도가 저하시키는 구조이기 때문에 샤프트(20)의 슬롯(20a)에 조립된 플레이트(22)가 회전 시 밸브 플레이트의 끼임 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
또, 종래의 샤프트(20)와 플레이트(22)의 형상에 따른 조립구조는 도 2 및 도 5와 같이 샤프트(20)의 슬롯(20a)의 끝단이 유로(12a)와 축홀(16) 사이까지 위치되면서 일정 간극(0.614㎜)을 형성하는 통로 역할을 하기 때문에 ETC(Electronic Throttle Control) 시스템 환경 상 생성된 응축수 및 이물질이 슬롯(20a)을 통해 축홀(16)로 유입되어 베어링(26)을 부식시키는 문제점이 있었다.
특히, 응축수 및 이물질 유입으로 인하여 베어링(26)이 부식되는 것을 방지하기 위해서 고무 씰링 등의 내부 부품 추가, 베어링(26)의 재질 변경, 샤프트(20) 장착 각도 ±20도 내외로 설정하여야 하는 차량 장착 레이아웃의 한계를 극복할 수 없다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2022-0124463호(2022.09.14.)
본 발명의 목적은 기존의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 샤프트의 직진도를 향상시켜 플레이트의 회전 시 밸브 플레이트의 끼임 현상을 방지하고, 응축수 및 이물질이 베어링 쪽으로 유입되지 않도록 방지할 수 있는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조는, 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조에 있어서, 유로와 직교방향으로 축홀이 형성되는 하우징; 상기 유로의 중앙에 배치되도록 상기 축홀에 베어링을 매개로 회전 가능하게 지지되는 샤프트; 및 상기 유로 내부에 배치되어 상기 유로의 개방량을 조절하도록 상기 샤프트에 결합되는 플레이트; 포함하되, 상기 플레이트의 중앙에는 상기 샤프트가 끼워지도록 결합홈이 형성되고, 상기 샤프트와 상기 플레이트는 상기 결합홈의 외부측에서 상기 샤프트로 관통되는 스크류에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 샤프트는 통짜 형태의 중실축 형상인 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 샤프트의 중앙에는 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 나사홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 결합홈의 중앙에는 복수의 상기 나사홀과 대응되도록 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 장홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 결합홈은 상기 샤프트가 끼워져 밀착될 때 상기 플레이트의 두께가 상기 샤프트의 길이측 외주 중심과 일치하는 깊이로 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 결합홈의 내부측은 상기 샤프트의 반지름과 대응되도록 반호 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 결합홈의 외부측은 반호 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 결합홈의 외부측은 직사각면부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 플레이트에는 상기 결합홈의 외부측에서 상기 플레이트의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 복수의 리브가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로서, 본 발명의 상기 복수의 리브는 상기 결합홈의 길이측을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조는 통짜 형태의 중실축 형상으로 이루어진 샤프트가 플레이트의 중앙에 형성된 결합홈에 끼워져 스크류에 의해 결합되기 때문에 샤프트의 직진도를 향상시켜 플레이트의 회전 시 밸브 플레이트의 끼임 현상을 방지할 수 있고, 유로의 응축수 및 이물질이 축홀을 통해 베어링 쪽으로 유입되는 것을 방지하여 베어링의 부식을 미연에 방지할 수 있고, 이로 인하여 기존 베어링의 부식방지를 위한 베어링의 재질 변경 또는 고무 씰링 등의 내부 부품 추가를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 샤프트 장착 각도를 ±20도 내외로 설정하여야 하는 차량 장착 레이아웃의 한계를 극복할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래에 따른 전자식 스로틀 액추에이터의 예시도.
도 2는 도 1의 A에 대한 확대도.
도 3(a)(b)는 종래에 따른 샤프트와 플레이트의 예시도.
도 4는 종래에 따른 샤프트와 플레이트의 결합 예시도.
도 5(a)(b)는 종래에 따른 스로틀밸브 구조도.
도 6은 본 발명에 따른 전자식 스로틀 액추에이터의 예시도.
도 7는 도 6의 B에 대한 확대도.
도 8(a)(b)는 본 발명에 따른 샤프트와 플레이트의 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 샤프트와 플레이트의 결합 예시도.
도 10(a)(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 샤프트와 플레이트의 예시도.
도 11(a)(b)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 샤프트와 플레이트의 예시도.
이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
참고로, 본 발명의 구성에 대하여 종래(기존)의 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일명칭 및 동일부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조는 유로(12a)와 직교방향으로 축홀(16)이 형성되는 하우징(10); 상기 유로(12a)의 중앙에 배치되도록 상기 축홀(16)에 베어링(26)을 매개로 회전 가능하게 지지되는 샤프트(200); 및 상기 유로(12a) 내부에 배치되어 상기 유로(12a)의 개방량을 조절하도록 상기 샤프트(200)에 결합되는 플레이트(210); 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 플레이트(210)의 중앙에는 상기 샤프트(200)가 끼워지도록 결합홈(212)이 형성되고, 상기 샤프트(200)와 상기 플레이트(210)는 결합홈(212)의 외부측에서 샤프트(200)로 끼워지는 스크류(220)에 의해 결합된다.
상기 샤프트(200)는 통짜 형태의 중실축 형상으로 형성되는 것으로서, 중앙에는 상기 스크류(220)가 체결되도록 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 나사홀(202)이 형성된다.
상기 결합홈(212)의 중앙에는 복수의 상기 나사홀(202)과 대응되도록 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 장홀(214)이 형성된다.
상기 결합홈(212)은 상기 샤프트(200)가 끼워져 밀착될 때 플레이트(210)의 두께가 샤프트(200)의 길이측 외주 중심과 일치하는 깊이로 형성되고, 상기 결합홈(212)의 내부측과 외부측은 동일한 반호 형태로 형성된다.
즉, 상기 결합홈(212)의 내부측 반호 형태는 상기 샤프트(200)의 반지름과 대응되도록 곡률로 형성되고, 상기 결합홈(212)의 내부측과 외부측 사이 두께는 상기 플레이트(210)의 전체 두께와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 10(a)(b)를 참조하면, 상기 결합홈(212)의 내부측은 반호 형태일 때, 외부측은 직사각면부(212a)가 형성되도록 구성할 수도 있다.
도 11(a)(b)를 참조하면, 상기 플레이트(210)에는 상기 결합홈(212)의 외부측에서 상기 플레이트(210)의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 복수의 리브(216)가 일체로 형성되되, 상기 복수의 리브(216)는 상기 결합홈(212)의 길이측을 따라 일정 간격을 두고 형성되도록 구성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 샤프트(200)와 플레이트(210)의 결합으로 이루어진 스로틀밸브의 동작을 위해 전원을 인가하면, 모터(40)로부터 발생된 구동 토크가 피니언(50)-> 중간 기어(70)-> 세그멘트 기어(30) 순으로 전달되는 기어 트레인에 의해 증폭되어 샤프트(20)가 회전되고, 상기 샤프트(20)의 회전에 의해 플레이트(22)가 동시 회전되면서 유로(12a)의 개방량을 조절하게 된다.
이 처럼, 본 발명의 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조는 통짜 형태의 중실축 형상으로 이루어진 샤프트(200)가 플레이트(210)의 중앙에 형성된 결합홈(212)에 끼워져 스크류(220)에 의해 결합되기 때문에 샤프트(200)의 직진도를 향상시켜 플레이트(210)의 회전 시 밸브 플레이트의 끼임 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 샤프트(200)는 도 7과 같이 유로(12a)와 축홀(16) 사이를 통과하도록 조립될 때 기존 샤프트의 슬롯과 같은 틈새를 형성하지 않기 때문에 유로(12a)의 응축수 및 이물질이 축홀(16)을 통해 베어링(26) 쪽으로 유입되는 것을 차단할 수 있으므로 베어링(26)의 부식을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 샤프트(200)와 플레이트(210)의 결합방식은 베어링(26)의 부식방지를 위해 적용하였던 기존 베어링의 재질 변경 또는 고무 씰링 등의 내부 부품 추가를 방지할 수 있고, 샤프트 장착 각도를 ±20도 내외로 설정하여야 하는 차량 장착 레이아웃의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10 : 하우징
12 : 스로틀바디
12a : 유로
14 : 모터바디
16 : 축홀
26 : 베어링
30 : 세그멘트 기어
40 : 모터
42 : 모터축
50 : 피니언
60 : 액슬핀
70 : 중간 기어
200 : 샤프트
202 : 나사홀
210 : 플레이트
212 : 결합홈
212a : 직사각면부
214 : 장홀
216 : 리브
220 : 스크류

Claims (10)

  1. 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조에 있어서,
    유로(12a)와 직교방향으로 축홀(16)이 형성되는 하우징(10);
    상기 유로(12a)의 중앙에 배치되도록 상기 축홀(16)에 베어링(26)을 매개로 회전 가능하게 지지되는 샤프트(200); 및
    상기 유로(12a) 내부에 배치되어 상기 유로(12a)의 개방량을 조절하도록 상기 샤프트(200)에 결합되는 플레이트(210); 포함하되,
    상기 플레이트(210)의 중앙에는 상기 샤프트(200)가 끼워지도록 결합홈(212)이 형성되고,
    상기 샤프트(200)와 상기 플레이트(210)는 상기 결합홈(212)의 외부측에서 상기 샤프트(200)로 관통되는 스크류(220)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 샤프트(200)는 통짜 형태의 중실축 형상인 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 샤프트(200)의 중앙에는 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 나사홀(202)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 결합홈(212)의 중앙에는 복수의 상기 나사홀(202)과 대응되도록 길이측으로 일정 간격을 두고 복수의 장홀(214)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 결합홈(212)은 상기 샤프트(200)가 끼워져 밀착될 때 상기 플레이트(210)의 두께가 상기 샤프트(200)의 길이측 외주 중심과 일치하는 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 결합홈(212)의 내부측은 상기 샤프트(200)의 반지름과 대응되도록 반호 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합홈(212)의 외부측은 반호 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 결합홈(212)의 외부측은 직사각면부(212a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트(210)에는 상기 결합홈(212)의 외부측에서 상기 플레이트(210)의 가장자리로 갈수록 높이가 낮아지는 복수의 리브(216)가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
  10. 청구항 9에 있어서,
    복수의 상기 리브(216)는 상기 결합홈(212)의 길이측을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 액추에이터의 스로틀밸브 구조.
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KR20220124463A (ko) 2021-03-03 2022-09-14 캄텍주식회사 차량용 밸브

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