KR910004034B1 - 모터식 정속 주행장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

모터식 정속 주행장치
제 1 도는 모터식 액추에이터로된 종래의 정속주행장치의 개략도.
제 2 도는 이 발명에 의한 모터식 정속주행장치의 개략도.
제 3 도는 이 발명의 한 실시예의 의한 모터식 액추에이터의 스텝모터의 단면도(端面圖).
제 4 도는 제 3 도의 스텝모터의 종단면도.
제 5 도는 제 4 도 스텝모터의 하우징 상에 장착된 혼성집적회로의 평면도.
제 6 도는 제 5 도의 혼성집적회로의 종단면도.
제 7 도는 제 4 도 스텝모터의 제어회로도.
제 8 도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 모터식 액추에이터의 측면도.
제 9 도는 제 8 도 혼성집적회로의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액추에이터 13 : 제어유닛
40 : 모터제어부 50 : 모터구동부
이 발명은 자동차용 정속주행장치에서 특히 모터식 액추에이터로 컴펙트 정속주행장치에 관한 것이다. 정속주행장치는 운전자가 엑셀레이터에 패달을 밟지 않고도 자동차의 속도를 일정한 수준으로 유지하는 장치이다. 정속주행장치의 한 타이프에는 자동차엔진의 스로틀밸브 개도를 조정하는 모터식 액추에이터에 의하여 자동차의 속도를 제어하는 것이다.
제 1 도는 이 타이프의 종래의 정속주행장치를 개략 표시하고 있다. 제 1 도에서, 1은 모터식 엑추에이터로 도시생략된 다상스텝모터와 같은 제어모터가 포함되어 있다. 2는 상기 제어모터 출력축에 고착된 와이어 릴(reel)이며, 와이어 (3a)의 일단이 이 릴(2)에 감겨 있다. 5a는 스로틀링크이며 그 일단에는 와이어(3a)의 타단이 고착되고 그 타단에는 자동차엔진의 기화기의 원통부(7)에 회전자재하게 축지된 스로틀밸브(6)에 연결되어 있다. 기화기의 원통부(7) 흡기매니폴드(8)를 통하여 엔진본체(9)에 연통되어 있다. 액추에이터의 제어모터기가 회전하면 와이어(3a)가 감기거나 풀어져 따라서 스로틀밸브(6)가 개방 또는 패쇄된다. 엑셀레이터 패달(4)도 와이어(3b)와 스로틀링크(5b)를 통하여 스로틀밸브(6)에 연결되어 있다.
이와같은 구성으로 스로틀밸브(6)의 개도는 액추에이터(1)에 의한 와이어릴(2)의 회전 또는 자동차운전자에 의한 엑셀레이터 패달(4)의 조작으로 조정될 수 있는 것이다. 모터식 액추에이터(1)의 동작은 속도계(10)와 소정속도를 운전자가 입력하는 제어패널로부터의 입력신호에 응답하는 제어유닛(11)에 의하여 제어된다. 제어유닛(11)은 속도계(10)로부터의 입력신호로 나타내는 자동차의 실제속도가 제어패널(12)로부터의 입력신호로 표시되는 소정속도에 유지되도록 스로틀밸브(6)의 개도를 조정하는 액추에이터(1)에 지령신호를 보낸다. 이 타이프의 종래의 정속주행장치는 이 장치를 제어하는 제어유닛(11)과 액추에이터(1)가 별개체로서 외부배선에 의하여 접속되어 있다. 전기적잡음을 감소시키는 견지에서 상기 제어유닛(11)과 액추에이터(1)간 배선길이는 가능한 짧은 것이 바람직하다. 배선길이가 짧아야 될 또다른 이유는 배선이 길수록 더욱 많은 접속기가 필요하게 되며 이 접속이 많으면 전기접속이 불량하게 될 확율도 증가하기 때문이다. 그러나 제어유닛(11)과 액추에이터(1)의 실제크기로 인하여 서로 근접배치가 언제나 가능한 것은 아니기 때문에 이들간의 배선길이는 달갑지 않게 길어지는 결과 전기적 잡음을 대량발생시키게된다. 더우기 제어유닛(11)에는 액추에이터(1) 모터용 구동기가 있으며 이 구동기는 열을 발생하므로 이 열을 발산시킬 방열판 혹은 기타 수단을 필요로하며, 이것은 제어유닛(11)의 크기를 증가시켜 설정장소의 제약을 받게된다.
또한 제어유닛(11)의 정도는 각 소자간의 분사도의 전체에 의하여 결정되고, 일반적으로 차량의 이득(gain)과 액추에이터(1)의 이득의 대표치가 사용되며 이들 대표치에 대략 일치하는 평균적인 이득치를 갖도록 조정된다. 이 결과로서, 차량간 및 액추에이터간의 차이로 인하여 차량에 장착시 불가피하게 기능상 문제를 발생시키는 조합이 생기게 된다.
이 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 정속주행장치 보다도 컴팩트한 자동차용 정속주행장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 발명의 다른 목적은 전기적잡음에 대한 저항을 증가시키는 정속주행장치를 제공하는데 있다. 이 발명의 그외의 목적은 정속주행장치의 이득치를 자동차의 이득치에 부합시키는 정속주행장치를 제공하는데 있다.
이 발명의 또 다른 목적은 장치의 각 부분간 외부 배선을 가모시킨 정속주행장치를 제공하는데 있다.
이 발명의 그외의 다른 목적은 종래의 정속주행장치 보다도 적은 기계부품으로 된 정속주행장치를 제공하는데 있다.
이 발명에 의한 모터식 정속주행장치는 자동차 엔진의 스로틀밸브를 일정한 차량속도를 유지하도록 개폐하는 전기모터가 부착된 모터식 액추에이터를 구비한 타이프이다. 모터식 액추에이터의 동작은 액추에이터의 전기모터제어를 위한 모터제어회로가 포함된 제어수단에 의하여 제어된다. 적어도 모터제어회로 부분은 혼성집적회로로 구성하여 모터식 액추에이터상에 장착된다. 이 혼성집적회로의 액추에이터상 장착부분은 특정한 제한은 없으나 이 혼성집적회로의 방열판으로서의 역할을 액추에이터가 수행할 수 있게끔 혼성집적회로를 액추에이터상에 장착하는 것이 바람직하다.
이 발명의 한 실시예에서는 혼성집적회로를 액추에이터 모터의 하우징 외부에 장착하고 다른 실시예에는 액추에이터 하우징의 안쪽 내면에 장착된다. 액추에이터는 또한 액추에이터 모터출력축의 구동위치를 검지하는 무접점식 위치검출기를 장착할 수 있다. 이 실시예에서 위치검출기는 혼성집적회로에 내장된 한쌍의 자기센서를 가지고 있다. 이 자기센서는 액추에이터의 구동축과 같이 회전하는 회전원판상에 장착된 자석에 의하여 생성된 자계를 감지하게 된다. 영구자석이 자석센서 부근을 통과할 때 자기센서는 전기신호를 발생하며 이에 기준하여 액추에이터 모터의 회전도를 제어하게된다.
다음은 이 발명에 의한 정속주행장치의 실시예를 제 2 도에 의하여 설명한다. 이 정속주행장치의 구성이 제 1 도의 종래장치와 다른 것은 모터식 액추에이터(1)의 모터제어회로의 일부 또는 전부가 혼성집적회로(30)로 형성되어 액추에이터(1)의 적절한 부분에 고착되어 있는 것이다. 액추에이터(1) 제어회로의 기타부분은 제어유닛(13)에 포함되고 이 제어유닛(13)은 혼성집적회로(30), 자동차의 속도계(10), 그리고 자동차운전자가 소정주행속도를 입력시키는 제어패널(12)에 전기적으로 접속된다.
이 발명에 의한 한 실시예에서는 혼성집적회로(30)를 액추에이터(1)모터의 하우징 외면에 접촉시켜 장착한 것이다.
제 3 도 및 제 4 도는 이 실시예에 의한 액추에이터(1)의 단면과 종단면을 각각 표시한 도면이다. 이들 도면에 표시한 바와 같이 액추에이터(1)에는 전면부(15), 중간부(16) 및 후면부(17)이 서로 고착되어 구성된 원통형하우징을 구비한 스텝모터(전기모터)(14)가 부착되어있다. 고정자권선(19)이 주위에 감긴 고정자철심(18)은 모터하우징의 중간부(16)내면에 고착된다. 스텝모터(14)의 회전자는 영구자석(20) 및 2개의 전기자(21)로 구성되고 회전출력축(22)에 고착되어 있다.
출력축(22)은 모터하우징의 전면부(15) 및 후면부(17)에 각각 고착된 2개의 베어링(23)에 의하여 회전자재하게 지지된다. 스텝모터(14)는 복수개의 관통볼트(24)에 의하여 결합시킨다.
제 5 도는 및 제 6 도는 혼성집적회로(30)의 평면도 및 종단면도를 각각 표시하며, 이들 도면에서 혼성집적회로(30)는 알루미늄제 또는 다른 적절한 자재로 만든 방열판(31), 몰드 케이싱(32) 그리고 파트펠릿(partspellets)(34)가 부착된 세라믹베이스(33)를 구비하고 있음을 나타내고 있다. 복수개의 접속핀(36)이 몰드케이싱(32)외부로 돌출되고, 방열판(31)상에는 2개의 텝(35)이 형성되어 케이싱(32)외부로 돌출되어 있다. 각 텝(35)에는 구멍(35a)가 각각 형성되어 있어 이 구멍(35a)과 모터하우징의 대응되는 구멍에 스크루(25)를 체결함으로써 혼성집적회로(30)를 모터하우징의 전면부(15)외면에 고착시킨다. 혼성집적회로(30)의 방열판(31)이 전면부(15)의 외면에 접촉함으로써 발생되는 열이 방열판(31)에서 모터하우징으로 전달된다.
제 3 도 좌측의 스크루(25)는 또한 접지단자의 역할을 한다. 다수의 접속핀(36)은 접속기(26)에 의하여 모터하우징의 전면부(15)에 형성된 구멍(15a)를 통과한 고정자권선(19)의 종단에 전기적으로 접속된다. 다른 접속핀(36)은 접속기(26)를 통하여 외부인출선(27)에 전기적으로 접속되며, 외부인출선(27)은 접속기(28)에 의하여 제어유닛(13)에 전기적으로 접속된다.
제 7 도는 제 4 도 스텝모터(14)의 모터제어회로에 대한 한예를 표시하는 개략도이다. 이 도시회로는 스텝모터(14)가 4상모터인 경우이며, 이 제어회로는 4상의 타이밍을 제어하는 모터제어부(40)와 모터(14)의 고정자권선(19)을 여자하는 모터구동부(50)로 구성된다. 모터제어부(40)는 모터제어용인 직접회로 혹은 ROM이며 클럭발진기(41), 회전방향지령회로(42) 그리고 모터구동부(50)에 여자신호를 발생하는 신호발생기(43)으로 구성된다.
모터구동부(50)는 8개의 트랜지스터
Figure kpo00001
가 4개의 동일한 다알링턴회로를 구성하고 각 다알링턴회로의 한쪽 트랜지스터(
Figure kpo00002
각각)의 베이스는 분압저항기(
Figure kpo00003
각각)를 통하여 입력단자(51a∼51d 각각)에 접속된다. 다알링턴회로의 여자신호는 신호발생기(43)의 출력포트에서 이 입력단자(51a)∼(51d)를 통하여 공급된다.
스텝모터(14)의 4상 고정자권선(19a)∼(19d)는 각각 전원단자(52a)∼(52d)에 접속되고 또한 차례로 각 다일링턴회로의 양쪽 트랜지스터의 컬랙터의 접속된다. 각 전원단자(52a)∼(52d)는 또한 4개의 플라이휠다이오드
Figure kpo00004
중 하나에 각각 접속된다. 제 5 도의 전원단자(52e)는 제 4 의 플라이휠다이오드(D4)에 접속된다. Vcc는 신호발생기(43)용 전원이고, Vee는 고정자권선(19)의 전원이다.
이 모터제어회로의 일부 또는 전부가 혼성집적회로(30)로 구성된다. 열을 많이 발생하는 적어도 모터구동부(50)는 혼성집적회로로 조성함으로써 모터하우징이 그의 방열판 역할을 할 수 있게하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성의 제어회로동작을 설명한다. 먼저 신호발생기(43)의 출력포트에서 게이트신호(ψ1∼ψ4)가 출력되어 모터의 속도와 회전방향을 결정하게 된다. 이 게이트신호(ψ1∼ψ4)가 다음 단계의 모터구동부(50)의 입력단자(51a∼51d)에 입력되어서 각 다알링턴회로의 트랜지스터(
Figure kpo00005
)를 순차 온(ON)시키는 동시에 출력측의 트랜지스터(Tr5∼Tr8)를 순차 온시킴으로써 동력공급단자(52a∼52d)에 접속된 고정자권선(19a∼19d)이 순차 여자되어 스탭모터(14)의 속도 및 회전방향이 제어된다.
이와같은 이 실시예의 동작은 제 1 도의 종래장치와 같으나, 이발명에서는 스텝모터(14)의 제어회로의 일부 또는 전부(예 : 모터구동부(50) 또는 / 및 모터제어부(40))를 혼성집적회로(30)화 하고 엑추에이터(1)상에 이를 설치하였으므로 많은 획기적인 장점을 제공하는 것이다.
그 하나는 혼성집적회로 사용으로 모터제어회로를 더욱 컴팩트화할 수 있다. 다른 하나는 모터하우징이 혼성집적회로(30)의 방열판 역할을 하게 되므로 모터제어회로의 모터구동부(50)에서 발생하는 열을 효과적으로 방산시킨다. 제어유닛(13)은 모터구동부(50)의 방열이 불필요하기 때문에 제 1 도의 종래의 제어유닛(11)보다 소형화가 가능하고 따라서 더욱 장치의 컴팩트화를 기할 수 있다.
또한 혼성집적회로(30)가 고정자권선(19)에 바로 인접하여 설치되므로 모터(14)와 모터제어회로간의 배선길이를 감소시켜, 내잡음성과 신뢰성을 향상시키게 되고 비용을 절감하게 된다.
이들 모든 특징은 정속주행장치를 차량에 장착함에 있어서 더 큰 자유도를 제공한다. 또한 모터의 이득과 제어회로의 이득이 부합됨으로써, 전제정속주행장치의 이득이 고도로 정확하게 된다. 정속주행장치의 모터식 액추에이터에는 통상적으로 액추에이터모터의 출력축의 회전을 검지하는 위치검출기가 장착된다. 위치검출기는 출력축의 회전위치에 대응하여 전기적 출력신호를 발생하며 이 신호에 기준하여 제어유닛이 모터의 회전도를 제한시킨다. 일반적으로 위치검지기는 모터출력축으로 회전되는 액추에이터 구동축에 고착된 작동레버에 의하여 작동되는 한쌍의 마이크로스위치로 구성되는 전기기계식 장치이다.
제 8 도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 모터식 액추에이터의 측면도이며, 이 실시예에서는 마이크로스위치를 구비한 종래의 위치검출기 대신에 액추에이터의 출력축의 회전도를 검지하는 무접점식 위치검지기를 사용한 것이다. 또한 모터식 액추에이터에는 하우징(70)이 있으며 이 하우징(70)상에 스크루(71)에 의하여 제 4 도에 표시한 바와 같은 스텝모터(14)가 설치되며, 전술한 실시예에 사용된 혼성집적회로(30)가 액추에이터 하우징(70)내에 배치되고, 혼성집적회로(30)의 탭(35)에 형성된 관통구멍(35a)을 통하는 스크루(25)에 의하여 하우징(70)의 한쪽 내면에 고착되며, 액추에이터 하우징(70)의 내면은 혼성집적회로(30)의 방열판 역할을 하게 된다.
전술한 실시예와 마찬가지로 혼성집적회로(30)의 접속핀(36)은 외부인출선(27)과 스텝모터(14)의 고정자권선(19)의 종단에 전기적으로 접속된다. 고정자권선(19)의 종단은 액추에이터 하우징(70)에 형성된 관통구멍(72)를 통과하여 액추에이터 하우징으로 인출된다. 액추에이터 하우징(70)은 통상적으로 하우징(70)에 나사로 고착되고 혼성집적회로(30)가 배치된 공간을 덮는 커버가 있으나 제 8 도에서는 간명하게 하기 위하여 이 커버를 제거한 상태를 표시하였다.
제 9 도는 제 8 도의 혼성집적회로(30)의 평면도이며, 이 도면에서, 혼성집적회로(30)는 자계내에서 있을 때 전압을 발생하는 홀발전기와 같은 2개의 자기센서(37)를 포함한다. 영구자석(74)이 고착된 원판(73)이 액추에이터의 구동축(도시생략)에 설치됨으로써 혼성집적회로(30) 부근에서 함께 회전된다. 액추에이터 구동축은 스텝모터(14)의 출력축에 의하여 회전한다. 자기센서(37) 및 영구자석(74)은 원판(73)의 회전중심에서 대략 등거리에 있음으로써 원판(73)이 일정각도회전시 영구자석(74)은 자기센서(37)와 일치하게 된다. 자기센서(37)는 스텝모터(14)의 소정 최대회전에 대응하는 액추에이터 구동축의 소정최대의 시계방향 및 반시계 방향으로의 회전에 일치하는 위치에 배치된다. 자기센서(37), 원판(73) 그리고 영구자석(74)은 함께 무접점 위치검지기를 구성한다.
이 실시예의 다른 구성은 진술한 실시예와 동일하고 그 동작도 동일하다. 또한 전술한 실시예의 특징에 부가하여 혼성집적회로(30)가 액추에이터 하우징(70) 내부에 설치되므로 물리적손상으로부터 보호되는 이점이 있다. 그리고 또한 무접점식위치검지기는 마이크로 스위치를 사용하는 종래의 위치검지기보다도 더욱 컴팩트하고 신뢰도가 있으며 따라서 모터식 액추에이터의 컴팩트화 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
상술한 양 실시예에 있어서, 모터식 액추에이터(1)의 제어모터는 다상 스텝모터(14)를 사용하였으나 다른 형의 제어모터를 사용하여도 같은 효과를 얻을 수 있다. 그러므로 혼성집적회로로 조합하는 모터제어회로의 구성상의 제한도 없는 것이다.

Claims (3)

  1. 회전출력축을 가진 전기모터를 사용한 모터식 액추에이터와, 상기 회전출력축의 회전각도에 대응하여 자동차 엔진의 스로틀밸브를 개폐하는 수단과, 운전자가 입력한 소정의 속도에 대응한 신호를 발생하는 제어패널과 자동차의 실속도와 상기 신호에 대응하여서 상기 전기모터의 회전출력축의 회전각도를 제어하는 모터제어부와 모터구동부로된 모터제어회로를 포함하는 제어수단을 구비하고, 상기 모터제어회로의 모터제어부와 모터구동부중 한쪽 또는 모두를 혼성집적회로화하고 이 혼성집적회로화 부분을 상기 전기모터의 하우징 외면에 장착한 것을 특징으로 하는 모터식 정속주행장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 혼성집적회로화 부분을 모터식 액추에이터의 하우징 내면에 설치한 것을 특징으로하는 모터식 정속주행장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 혼성집적회로화 부분을 모터식 액추에이터의 하우징 내면에 설치하는 동시에 모터식 액추에이터의 최대구동위치를 검지하는 무접점식 센서를 혼성집적회로화 부분에 내장한 것을 특징으로 하는 모터식 정속주행장치
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