KR20010103146A - 내연 기관의 드로틀 장치 - Google Patents

Abstract

드로틀 본체의 측벽의 일면에 모터의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 설치 공간을 덮는 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 피복되도록 하여 내장되어 있다. 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 센서 커버를 통해 외부로 노출하고 있으며, 기어 커버를 드로틀 본체 측벽에 장착하면, 교축 밸브축의 일단부가 회전자의 축 구멍에 스프링의 탄성 변형과 수반하여 끼워 맞추는 구조로 되어 있으며, 제어 드로틀 장치의 소형 경량화, 조립 및 와이어 하네스의 간편화, 드로틀 센서 동작의 안정성 및 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

Description

내연 기관의 드로틀 장치{THROTTLE DEVICE FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

종래부터 엔진의 교축 밸브를 전동식 작동기(예를 들어 직류 모터, 스테핑 모터)에 의해 구동 제어하는 전자 제어 드로틀 장치가 실용화되고 있다. 전자 제어 드로틀 장치는 가속 페달의 개방도 신호나 트랙션 제어 신호에 의거하여 엔진 상태에 따른 적절한 드로틀 개방도를 제어하는 것으로, 그를 위해 드로틀 본체에는 교축 밸브 개방도(드로틀 포지션)를 검출하기 위한 센서, 소위 드로틀 센서를 장착하고 있다.

드로틀 센서는 일반적으로 포텐시오미터 방식이 채용되고 있으며, 교축 밸브축과 일체로 회전하는 회전자에 설치한 브러시가 기판 상에 설치한 저항을 미끄럼 이동함으로써 교축 밸브 개방도에 상당하는 전위차 신호(센서 검출 신호)를 출력하는 것이다.

또한, 드로틀 본체에는 전동식 작동기, 동력 전달용 감속 기어 기구를 구비하고, 또한 최근에는 엔진키 오프시(환언하면, 전동식 작동기의 비통전시)의 교축밸브의 이니셜 개방도(디폴트 개방도)를 완전 폐쇄 위치보다 크게 유지하는 소위 디폴트 개방도 설정 기구를 구비하고 있다.

여기에서, 교축 밸브의 완전 폐쇄 위치라 함은 기계적 완전 폐쇄 위치와 전기적 완전 폐쇄 위치로 나누어 정의되고, 기계적 완전 폐쇄 위치라 함은 스톱퍼에 의해 규정되는 교축 밸브의 최소 개방도 위치로서, 이 최소 개방도는 교축 밸브의 스커핑 흠집을 방지하기 위해 흡기 통로를 완전히 폐쇄하는 위치로부터 다소 개방된 위치에 설정되고, 전기적 완전 폐쇄 위치라 함은 제어상 사용되는 개방도 범위 중 최소 개방도이며, 전동식 작동기의 구동 제어에 의해 기계적 완전 폐쇄 위치를 기준으로 하여 그 보다도 약간 큰 개방도 위치(예를 들어, 기계적 완전 폐쇄 위치보다 약 1。 큰 위치)에 설정된다.

디폴트 개방도(즉, 엔진키 오프시의 이니셜 개방도)는 상기한 완전 폐쇄 위치(기계적 완전 폐쇄 위치 및 전기적 완전 폐쇄 위치)보다도 교축 밸브가 더욱 개방한 위치(예를 들어 기계적 완전 폐쇄 위치로부터 4 내지 13。 크게 한 위치)의 개방도로 설정된다. 디폴트 개방도의 설정 이유 중 하나는 보조 공기 통로(교축 밸브를 바이패스하는 공기 통로)를 설치하는 일 없이 엔진 시동시의 워밍업전 운전(한랭 시동)의 연소에 필요한 공기 유량 확보를 들 수 있다. 또, 아이들링시에는 교축 밸브는 워밍업됨에 따라 디폴트 개방도로부터 그 보다도 개방도가 작아지는 방향(단, 전기적 완전 폐쇄 위치가 하한 위치임)으로 교축되어 가는 제어가 이루어진다. 그 밖에, 드로틀 제어계가 만일 고장난 경우라도 자력 주행(림프 홈) 확보 혹은 엔진 고장 방지의 흡입 공기 유량 확보, 교축 밸브가 점성 물질이나 물등으로 드로틀 본체 내벽에 고정 부착하는 것을 방지하는 등의 요구에 따른 것이다.

전자 제어 드로틀 장치의 공지예로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 소63-150449호 공보, USP4947815호 명세서, 그 대응 일본 출원 특허공표 평2-500677호 공보, 일본 특허 공개 소62-82238호 공보 및 그 대응 USP4735179호 명세서, 일본 특허 공개 평10-89096호 공보, 일본 특허 공개 평10-131771호 공보 등에 기재된 것이 있다.

전자 제어 드로틀 장치는 가속 페달의 답입량을 가속 와이어를 거쳐서 교축 밸브축에 전달하는 기계식 드로틀 장치보다도 내연 기관의 운전에 적합한 공기 유량 제어를 정밀히 행할 수 있으나, 전동식 작동기, 디폴트 개방도 설정 기구, 드로틀 센서 등을 구비하기 때문에, 부품 점수가 증가하여 드로틀 본체를 어떻게든 소형, 경량화, 간소화하고, 또한 동작상의 정밀도를 보다 한층 높이는 것이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 과제를 해결하여 전자 제어 드로틀 장치의 소형 경량화, 조립 및 와이어 하네스의 간편화, 드로틀 센서의 동작 안정성 및 정밀도 향상을 도모하는 데 있다.

본 발명은 내연 기관의 드로틀 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어 신호에 의거하여 전동식 작동기를 구동하여 교축 밸브를 개폐 제어하는 전자 제어 드로틀 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 전자 제어 드로틀 장치의 교축 밸브의 전동 전달 및 디폴트 기구를 모식적으로 도시한 사시도.

도2는 도1의 전자 제어 드로틀 장치의 동작을 등가적으로 도시한 원리 설명도.

도3은 상기 실시에에 관한 전자 제어 드로틀 장치를 흡기 통로의 축방향과 수직으로 절단한 도면.

도4는 상기 드로틀 장치를 드로틀 센서 부착의 기어 커버를 제거하여 도3과 같은 단면 위치로 도시한 도면.

도5는 도3의 드로틀 장치를 흡기 통로의 축방향으로 절단한 도면.

도6은 상기 드로틀 장치의 사시도.

도7은 상기 드로틀 장치를 기어 커버를 제거하여 도시한 사시도.

도8은 상기 드로틀 장치를 각도를 변경하여 본 사시도.

도9는 상기 드로틀 장치를 각도를 변경하여 본 사시도.

도10은 상기 드로틀 장치의 상면도.

도11은 상기 드로틀 장치의 기어 설치부를 기어 커버를 제거하여 외부로부터 본 도면.

도12는 완전 폐쇄 스톱퍼 및 디폴트 스톱퍼의 부착 상태를 도시한 설명도이고, (a)는 도11을 A 방향으로부터 보아 부분적으로 도시한 도면, (b)는 (a)의 B-B선 단면도.

도13은 상기 드로틀 장치의 흡기 통로와 모터 케이스의 위치 관계를 도6의 B-B선을 절단하여 도시한 도면.

도14는 도13의 모터 케이스로부터 모터를 제거한 단면도.

도15는 상기 실시예에 관한 드로틀 장치의 분해 사시도.

도16은 도15의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도.

도17은 도16의 부품을 보는 방향 변경하여 도시한 분해 사시도.

도18은 상기 실시예에 이용하는 기어 커버의 내측을 본 사시도.

도19는 상기 기어 커버에 내장하는 드로틀 센서의 분해 사시도.

도20은 도19의 드로틀 센서를 보는 방향을 변경하여 도시한 분해 사시도.

도21은 상기 기어 커버의 종단면도.

도22는 상기 기어 커버를 내측으로부터 본 평면도.

도23은 상기 기어 커버의 일부인 단자 고정용 플레이트의 평면도.

도24는 상기 단자 고정용 플레이트의 사시도.

도25는 상기 단자 고정용 플레이트를 보는 방향을 바꾸어 도시한 사시도.

도26은 상기 고정용 플레이트의 수지 몰드에 의해 고정되는 단자(배선)의 사시도.

도27은 상기 실시예에 이용하는 드로틀 센서의 동작 설명도.

도28은 상기 실시예에 이용하는 드로틀 센서의 동작 설명도.

본 발명은 기본적으로는 다음과 같이 구성된다.

제1 발명은 전동식 작동기를 구비한 전자 제어 드로틀 장치에 있어서,

드로틀 본체의 측벽의 일면에 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮는 기어 커버를 구비하고, 상기 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 덮혀지도록 하여 내장되어 있으며,

상기 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 상기 센서 커버를 통해 외부로 노출하고 있으며, 상기 기어 커버를 드로틀 본체의 측벽에 장착하면 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 끼워 맞추는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 드로틀 센서는 그 부품 일식을 기어 커버측만의 조립 작업으로 조립하는 것이 가능해지며, 이 기어 커버를 드로틀 본체의 측벽에 장착하면 자연히 교축 밸브축의 선단부가 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍과 결합하므로, 교축 밸브축과 드로틀 센서의 결합도 간단히 원터치로 행할 수 있다. 또한, 드로틀 센서는 기어 커버의 내측에서 센서 커버에 덮여 가려지므로, 방진 기능을 발휘하여 기어 커버를 벗긴 상태나 장착한 상태라도 먼지나 부품의 마모 가루 등의 침입을 막아 센서의 신뢰도를 높인다.

또한, 가장 적절한 태양으로서는 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 그 축 구멍에 설치한 스프링(끼워 맞춤 스프링)의 탄성 변형을 수반하여 끼워 맞추고, 상기 회전자는 상기 회전자와 상기 센서 커버와의 사이에 개재시킨 회전자 압박 스프링에 의해 가압되고,

상기 교축 밸브축에 작용하는 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력을 F1, 상기 회전자 압박 스프링의 스프링력을 F2, 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력 F1에 교축 밸브축과 상기 축 구멍 사이의 마찰 계수(σ1)를 곱한 값을 F3이라 하면, F2>F3의 관계가 되도록 F1과 F2의 하중을 설정하거나,

상기 회전자에 필요한 회전 토크를 F4[F4 = 회전자 압박 스프링의 스프링력 F2 × 회전자 회전시의 마찰력(σ2)], 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력 F1에 대항하는 회전 토크를 F5라 하면, F5>F4의 관계가 되도록 F1, F2의 하중을 설정한 것을 제안한다.

F2>F3의 관계에 의해, 교축 밸브축의 축방향의 진동에 대해, 회전자를 항상 일정한 위치로 유지하여 드로틀 센서 출력 변동(채터링)을 저감시킨다.

또한, F5>F4의 관계에 의해, 교축 밸브축의 회전각에 대한 회전자의 회전각의 추종성을 양호하게 하고, 센서 출력의 응답성을 높일 수 있다.

제2 발명은 전자 제어 드로틀 장치에 있어서, 교축 밸브축의 일단부가 드로틀 본체의 측벽으로부터 돌출하여 교축 밸브 개방도를 검출하기 위한 드로틀 센서의 회전자와 결합하고, 상기 교축 밸브축의 타단부도 상기 드로틀 본체의 측벽으로부터 돌출하고, 이 돌출 부분에 평면을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 교축 밸브축의 드로틀 센서와 반대측의 단부에 검사 지그를 결합시켜 외부로부터 회전 토크를 부여함으로써 드로틀 센서의 출력 특성을 조사하는 것이 가능해진다.

제3 발명은 전자 제어 드로틀 장치에 있어서, 드로틀 본체 측벽의 일면에 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 이 감속 기어 기구의 설치 공간을 향하도록 하여 상기 전동식 작동기의 모터단자가 배치되고, 한편 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮는 합성 수지제의 기어 커버에는 일단부가 외부 전원과 접속하기 위한 커넥터 단자로 되고 타단부가 상기 전동식 작동기의 모터 단자에 접속되는 접속 단자로 되는 도체가 수지 몰드에 의해 매설되고, 상기 접속 단자는 상기 기어 커버의 내면에 돌출하여 상기 모터 단자와 커플링식 접속 피팅을 거쳐서 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 기어 커버에 외부 전원과 접속하기 위한 커넥터 단자와, 모터 단자와 접속하기 위한 접속 단자의 도체를 매설하였으므로, 이들 단자의 배선 작업의 수고를 생략하고, 게다가 기어 커버를 드로틀 본체에 장착하면 기어의 내측에서 커플링식 접속 피팅과 거쳐서 외부 전원에 통하는 기어 커버측의 접속 단자와 드로틀 본체측의 모터 단자를 간단히 접속할 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 관한 디폴트 기구 부착 전자 제어 드로틀 장치(자동차용 내연 기관의 드로틀 장치)의 원리를 도1 및 도2를 이용하여 설명한다. 도1은 본 실시예에 있어서의 교축 밸브의 동력 전달 및 디폴트 기구를 모식적으로 도시한 사시도, 도2는 그 동작을 등가적으로 도시한 원리 설명도이다.

도1에 있어서, 흡기 통로(1)를 흐르는 화살표 방향의 공기는 원판형의 교축 밸브(드로틀 밸브)(2)의 개방도에 따라서 그 양이 조정된다. 교축 밸브(2)는 교축 밸브축(3)에 나사 고정에 의해 고정되어 있다. 교축 밸브축(3)의 일단부에는 모터(전동식 작동기)(5)의 동력을 교축 밸브축(3)에 전달하는 감속 기어 기구(4)의 최종단의 기어(이하, 드로틀 기어라 칭함)(43)가 부착되어 있다.

기어 기구(4)는 드로틀 기어(43) 외에 모터(5)에 부착한 피니온 기어(41) 및중간 기어(42)에 의해 구성된다. 중간 기어(42)는 피니온 기어(41)와 맞물리는 대경의 기어(42a) 및 드로틀 기어(43)와 맞물리는 소경의 기어(42b)에 의해 구성되고, 드로틀 본체(100)의 벽면에 고정 부착한 기어축(70)(도3 참조)에 회전 가능하게 끼워 장착되어 있다.

모터(5)는 가속 페달의 답입량에 관한 가속 신호나 트랙션 제어 신호에 따라서 구동되고, 모터(5)의 동력이 기어(41, 42, 43)를 거쳐서 교축 밸브축(3)에 전달된다.

드로틀 기어(43)는 부채꼴형 기어이고, 교축 밸브축(3)에 고정되어 있으며, 다음에 서술하는 디폴트 레버(6)의 돌기(62)와 결합하기 위한 결합변(43a)을 갖는다.

디폴트 레버(6)는 디폴트 개방도 설정 기구에 이용하기 위한 것(디폴트 개방도 설정용의 결합 요소가 되는 것)으로, 교축 밸브축(3)에 상기 교축 밸브축과 상대적으로 회전 가능하게 끼워 맞추어져 있다. 드로틀 기어(43)와 디폴트 레버(6)는 스프링(8)(이하, 디폴트 스프링이라 칭하는 경우도 있다)의 일단부(8a)가 디폴트 레버(6)의 스프링 걸림 고정부(6d)에 걸어 고정하고, 타단부(8b)가 드로틀 기어(43)에 설치한 스프링 걸림 고정부(43b)에 걸어 고정하고, 디폴트 스프링(8)을 거쳐서 디폴트 레버(6)측의 돌기(62)와 드로틀 기어(43)측의 결합변(43a)이 회전 방향으로 서로 끌어 당기도록(결합하도록) 압박되어 있다. 디폴트 스프링(8)은 교축 밸브의 완전 폐쇄 위치에서 보면 교축 밸브축(3) 나아가서는 교축 밸브(2)를 디폴트 개방도 방향으로 압박하는 것이다.

교축 밸브(3)에 폐쇄 방향의 복귀력을 부여하는 복귀 스프링(7)은 일단부(고정 단부)(7a)가 드로틀 본체(100)에 고정된 스프링 걸림 고정부(100a)에 걸어 고정하고, 다른 한 쪽의 자유 단부(7b)측이 디폴트 레버(6)에 설치한 스프링 걸림 고정부(돌기)(61)에 걸어 고정하고, 디폴트 레버(6) 및 이와 결합하는 드로틀 레버(43) 나아가서는 교축 밸브(3)를 교축 밸브 폐쇄 방향으로 압박하고 있다.

또, 도1에서는 디폴트 레버(6)의 돌기(61, 62) 및 드로틀 기어(43)에 설치한 스프링 걸림 고정부(43b)의 돌출 정도를 도면 작성의 편의상 과장되게 그리고 있으며, 실제로는 스프링(7, 8)은 압축하여 사용되어 축방향의 스프링 길이가 짧아지므로, 그에 따른 짧은 돌기에 의해 형성되어 있다(도16, 도17의 분해도 참조). 또한, 도1에서는 스프링 걸림 고정부(43b)를 보기 쉽게 하기 위해 드로틀 기어(43)의 기어측과 반대측의 일단부에 설치하고 있으나, 실제로는 도17에 도시한 바와 같이 드로틀 기어(43)의 내측(이면측)에 가리워지도록 하여 설치하고 있다. 복귀 스프링(7)의 일단부(7b)의 걸림 고정 구조 및 디폴트 스프링(8)의 일단부(8a)의 걸림 고정 구조도 도1은 간략하게 도시하고 있으나, 실제로는 도17 및 도16과 같이 되어 있다. 이들의 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)의 부착 구조의 상세한 설명은 후술한다.

완전 폐쇄 스톱퍼(12)는 교축 밸브(2)의 기계적 완전 폐쇄 위치를 규정하기 위한 것으로, 교축 밸브(2)를 기계적 완전 폐쇄 위치에 이르기까지 폐쇄 방향으로 회전시키면, 교축 밸브축(3)에 고정한 스톱퍼 걸림 고정 요소[여기에서는 드로틀 기어(43)가 겸함]의 일단부가 스톱퍼(12)에 접촉하여 교축 밸브(2)가 그 이상 폐쇄하는 것을 저지한다.

디폴트 개방도 설정용의 스톱퍼(디폴트 스톱퍼라 칭하는 경우도 있다)(11)는 엔진키 오프시[전동식 작동기(5)의 오프시]에 교축 밸브(2)의 개방도를 기계적 완전 폐쇄 위치 및 전기적 완전 폐쇄 위치(제어 상의 최소 개방도)보다 큰 소정의 이니셜 개방도(디폴트 개방도)로 유지하기 위한 것이다.

디폴트 레버(6)에 설치한 스프링 걸림 고정부(61)는 교축 밸브(2)가 디폴트 개방도에 있을 때에 디폴트 스톱퍼(11)에 접촉하여, 그 이상 디폴트 레버(6)의 개방도가 작아지는 방향(폐쇄 방향)으로 회전하는 것을 저지하는 스톱퍼 접촉 요소로서의 기능을 겸하고 있다. 완전 개방 스톱퍼(12) 및 디폴트 스톱퍼(11)는 드로틀 본체(100)에 설치한 조정 가능한 나사(조절 스크류)에 의해 구성되어 있으며, 실제로는 도8, 도12에 도시한 바와 같이 접근한 위치에서 평행 혹은 대략 평행하게 나란히 동일 방향으로부터 위치 조정 가능하게 배치되어 있다.

드로틀 기어(43)와 디폴트 레버(6)는 스프링(8)을 통해 회전 방향으로 서로 끌어 당김으로써 디폴트 개방도 이상의 개방도 영역에서는 복귀 스프링(7)에 대항하여 함께 결합 회전 가능하며[도2의 (c) 참조], 또한 디폴트 개방도 이하의 개방도 영역에서는 디폴트 레버(6)가 디폴트 스톱퍼(11)에 의해 움직임이 저지되어 드로틀 기어(43)만이 교축 밸브축(3)과 함께 디폴트 스프링(8)의 힘에 대항하여 회전 가능하게 설정된다[도2의 (a) 참조].

엔진키의 오프 상태에서는 디폴트 레버(6)가 복귀 스프링(7)의 힘에 의해 디폴트 스톱퍼(11)에 접촉하는 위치까지 압박 복귀되고 있으며, 또한 드로틀기어(43)는 디폴트 레버(6)의 돌기(62)를 거쳐서 복귀 스프링(7)의 힘을 받아 교축 밸브(2)가 디폴트 개방도에 상당하는 위치에 있다[도2의 (b) 참조]. 이 상태에서는 드로틀 기어(스톱퍼 걸림 고정 요소)(43)와 완전 폐쇄 스톱퍼(12)와는 소정의 간격을 유지하고 있다.

이 상태에서, 모터(5) 및 기어 기구(4)를 거쳐서 교축 밸브축(3)을 개방 방향으로 회전 구동시키면, 결합변(43a), 돌기(62)를 거쳐서 디폴트 레버(6)가 드로틀 기어(43)와 함께 회전하고, 교축 밸브(2)는 드로틀 기어(43)의 회전 토크와 복귀 스프링(7)의 힘이 균형을 이루는 위치까지 개방한다.

반대로 모터(5)의 구동 토크를 약하게 하여 모터(5) 및 기어 기구(4)를 거쳐서 교축 밸브축(3)을 폐쇄 방향으로 회전시키면, 디폴트 레버(6)[돌기(61)]는 디폴트 스톱퍼(11)에 접촉할 때까지는 드로틀 기어(43) 및 교축 밸브축(3)의 회전에 추종하여 디폴트 레버(6)가 디폴트 스톱퍼(11)에 접촉하면, 디폴트 레버(6)는 디폴트 개방도 이하의 폐쇄 방향의 회전이 저지된다. 디폴트 개방도 이하에서는(예를 들어 디폴트 개방도로부터 제어 상의 전기적 완전 폐쇄 위치까지는), 모터(5)에 의해 교축 밸브축(3)에 동력이 부여되면, 드로틀 기어(43) 및 교축 밸브축(3)만이 디폴트 레버(6)와의 결합을 해제하여 디폴트 스프링(8)의 힘에 대항하여 동작하게 된다. 또, 교축 밸브의 기계적인 완전 폐쇄 위치를 규정하는 완전 폐쇄 스톱퍼(12)에는 제어 상의 기준점을 아는 경우에만 모터(5)를 구동시켜 드로틀 기어(43)를 접촉시키는 것으로, 통상의 전기적인 제어에 있어서는 드로틀 기어(43)는 완전 폐쇄 스톱퍼(12)에는 접촉하지 않는다.

이 디폴트 방식에서는 복귀 스프링(7)의 스프링력이 효과가 있는 것은 디폴트 스톱퍼(11)의 존재에 의해 디폴트 개방도 이상의 곳이며, 따라서 디폴트 개방도 이하에서는 복귀 스프링(7)의 스프링력에 영향을 끼치지 않으므로 디폴트 스프링(8)의 스프링력을 설정할 수 있으므로, 디폴트 스프링의 부하를 작게 하고, 나아가서는 전동 작동기에 요구되는 토크를 저감하고, 기관에 대한 전기 부하를 저감할 수 있는 이점이 있다.

본 실시예에서는 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)을 코일 형태의 비틀림 스프링으로 하고, 복귀 스프링(7)의 직경을 디폴트 스프링(8)의 직경보다도 크게 하고, 이들의 스프링(7, 8)이 교축 밸브축(3)의 축 주위에 유지되어 드로틀 기어(43)와 드로틀 본체(100)의 벽부 사이에 배치되어 있다.

복귀 스프링(7)과 디폴트 스프링(8)은 디폴트 레버(6)를 끼우도록 하여 교축 밸브축 방향으로 대향 배치되고, 실제로는 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이 축방향으로 압축하여 장착된다. 디폴트 스프링(8)의 양면은 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)의 스프링 받침이 되어 이들 스프링의 일단부(7b, 8a)를 걸림 고정시키고, 코일 직경이 큰 쪽의 스프링[여기에서는 복귀 스프링(7)]의 압축 응력 F를 코일 직경이 작은 쪽의 스프링[여기에서는 디폴트 스프링(8)]의 압축 응력 f보다도 크게 하고 있다. 이와 같이 압축 응력을 설정하는 것은 다음과 같다.

디폴트 레버(6)는 교축 밸브축(3)에 자유로운 상태, 즉「틈 끼움」되어 있으므로, 그 끼워 맞춤부[교축 밸브축(3)의 외주와 디폴트 레버(6)의 내주 사이]에는 간극이 존재한다. 따라서, 복귀 스프링(7)이나 디폴트 스프링(8)에 의해 디폴트레버(6)를 협지했다해도 양자의 압축 응력이 동일하거나, 또한 어떠한 스프링의 코일 직경도 작게 하여 디폴트 레버(6)의 중심 근처를 압박하거나 하면, 디폴트 레버(6)는 안정이 결여되고, 그로 인해 디폴트 레버(6)가 기울어져 장착되는 것도 있다.

이와 같이 디폴트 레버(6)가 바른 상태로 장착되지 않으면, 디폴트 레버(6)의 동작에 지장이 생기거나, 디폴트 스톱퍼(11)에 대한 접촉점이 착오가 있어 디폴트 개방도의 설정에 착오가 생기는 원인이 된다. 이와 같은 문제에 대처하기 위해, 본 실시예에서는 복귀 스프링(7)의 직경을 디폴트 레버(6)의 외경을 형성하는 플랜지(6b)에 걸릴 정도에 크게 하고, 게다가 그 압축 응력 F를 디폴트 스프링(8)의 압축 응력 f보다도 충분히 크게 한 것이다. 이와 같이 하면, 복귀 스프링(7)의 압축 응력 F는 디폴트 레버(6)의 외주 근처에(외경 근처)에 작용하고, 더구나 F>f의 관계에 의해 디폴트 레버(6)를 일방향[여기에서는 드로틀 기어(43)측]으로 균등한 힘에 의해 압박되므로, 디폴트 레버(6)를 안정된 상태(기울기가 없는 상태)로 장착하는 것이 가능해져, 디폴트 레버의 원활한 동작 및 디폴트 개방도 설정의 정밀도를 보증한다.

도3은 본 실시예에 관한 전자 제어 드로틀 장치를 흡기 통로(1)의 축방향과 수직으로 절단한 도면, 도4는 도3의 전자 제어 드로틀 장치를 드로틀 센서 부착 기어 커버를 제거하여 도3과 동일한 단면 위치로 도시한 도면, 도5는 도3의 전자 제어 드로틀 장치를 흡기 통로(1)의 축방향으로 절단한 도면, 도6은 본 실시예의 전자 제어 드로틀 장치의 사시도, 도7은 상기 전자 제어 드로틀 장치를 기어 커버를제거하여 도시한 사시도, 도8, 도9는 그 각도를 변경해 본 사시도, 도10은 상기 전자 제어 드로틀 장치의 상면도, 도11은 전자 제어 드로틀 장치의 기어 설치부를 기어 커버를 제거해 외부로부터 본 도면, 도12는 완전 폐쇄 스톱퍼 및 디폴트 스톱퍼의 부착 상태를 도시한 설명도이고, 그 (a)는 도11을 A 방향으로부터 보아 부분적으로 도시한 도면, (b)는 (a)의 B-B선 단면도이다. 도13은 본 실시예에 관한 전자 제어 드로틀 장치의 흡기 통로(1)와 모터 케이스(110)와의 위치 관계를 도6의 C-C선을 절단하여 도시한 도면, 도14는 모터 케이스(110)로부터 모터를 제거한 단면도, 도15는 본 실시예에 관한 전자 제어 드로틀 장치의 분해 사시도, 도16, 도17은 도15의 일부를 확대하여 도시한 분해 사시도이다.

이들의 도면에 도시한 바와 같이, 드로틀 본체(100)의 일측벽에 기어 기구(4)를 수용하는 기어 설치 공간(102)이 형성되고, 이 기어 설치 공간(102)의 일부(106)를 깊게 오목하게 하도록 하여 이 오목부(106)에 교축 밸브축(3)의 한 쪽 베어링(20)을 수납하는 베어링 보스(101)가 설치되어 있다. 베어링(20)은 밀봉 압박부(19)에 지지되는 밀봉 부재(18)에 의해 밀봉되어 있다.

복귀 스프링(7)은 코일형의 비틀림 스프링으로, 대부분이 베어링 보스의 주위[환상의 오목부(106)]에 배치되고, 일단부(고정 단부)(7a)가 외측으로 구부러져 드로틀 본체 측벽의 오목부(106) 내에 설치한 스프링 걸림 고정부(100a)(도1, 도3, 도9, 도11 참조)에 걸어 고정하고, 타단부(7b)가 외측으로 구부러져 디폴트 레버(6)에 설치한 돌기(61)(도17 참조)에 걸어 고정함으로써, 디폴트 레버(6)에 교축 밸브 폐쇄 방향의 스프링력을 압박하고 있다. 본 실시예에서는, 복귀스프링(7)의 일단부(7b)는 도17에 도시한 바와 같이 디폴트 레버(6)의 돌기(61)에 걸림 고정 구멍(61a)을 설치하고, 이 걸림 고정 구멍(61a)에 복귀 스프링 일단부(7b)를 걸어 고정함으로써 분리되기 어렵게 하고 있다.

드로틀 기어(43)에는 도3 내지 도5 및 도17, 도16으로부터 명백한 바와 같이, 디폴트 스프링(8)의 일단부를 받는 한 면에만 교축 밸브축 삽입 관통용의 보스(43c)가 형성되고, 한편 디폴트 레버(6)에도 상기 보스(43c)에 대향하도록 하여 교축 밸브축 삽입 관통용의 보스(6f)가 형성되어 양 보스(43c, 6 f) 주위에 디폴트 스프링(8)이 배치되어 있다.

본 예의 디폴트 스프링(8)도 코일형의 비틀림 스프링이며, 도16에 도시한 바와 같이 일단부(8a)가 내경측으로 절곡되어 디폴트 레버(6)의 보스(6f)에 설치한 홈(6d)에 걸어 고정하고, 타단부(8b)가 외경측으로 절곡되어 도17에 도시한 바와 같이 드로틀 기어(43)의 내측에 설치한 걸림 돌기(43b)에 걸림 고정되어 있다.

드로틀 기어(43)의 보스(43c)가 설치된 교축 밸브축 삽입 관통 구멍(43d)은 적어도 일면은 평면을 갖고, 여기에서는 평행한 2평면을 갖는 각형 구멍 혹은 이에 가까운 형상을 이루며, 교축 밸브축(3)의 일단부(3a)는 단면이 상기 교축 밸브축 삽입 관통 구멍(43d)에 근사한 형상을 이루어 드로틀 기어(43)가 압입에 의해 교축 밸브축(3)의 일단부에 고정 부착되어 있다.

디폴트 레버(6)는 강화 플라스틱에 의해 성형된 접시형의 수지부(6a)와 그 주위 모서리에 설치된 금속으로 된 플랜지부(6b)로 이루어지며(도3 내지 도5, 도16, 도17), 플랜지부(6b)의 내부 모서리를 수지부(6a)의 몰드 성형에 의해 수지부(6a)의 외주에 매설함으로써, 수지부(6a)와 플랜지부(6b)를 일체화하고 있으며, 플랜지부(6b)를 가공함으로써 돌기(61, 62)를 설치하고 있다. 디폴트 레버(6)는 모두 수지 혹은 금속판으로 성형해도 좋다.

본 실시예에서는 디폴트 레버(6)의 플랜지부(6b)에 의해 복귀 스프링(7)의 압축 응력 F를 받는다. 또한, 도16에 도시한 바와 같이, 수지부(6a)는 교축 밸브축을 통과시키는 구멍(6e) 주변에 보스(6f)를 형성하고, 이 보스(6f)의 주위에 디폴트 스프링(8)의 일단부를 끼워 넣는 환형의 홈(6C)을 형성하고, 이 홈(6C)의 바닥면이 디폴트 스프링(8)의 압축 응력 f를 받아 이미 서술한 바와 같이 F>f의 관계에 있다.

이 디폴트 스프링(8)을 거쳐서, 교축 밸브축(3)에 고정된 드로틀 기어(43)와 디폴트 레버(디폴트 개방도 설정용의 결합 요소)(6)가 서로 회전 방향으로 결합하는 방향으로 서로 끌어 당긴다.

교축 밸브축(3)의 일단부에는 수나사가 형성되어 디폴트 레버(6), 디폴트 스프링(8), 드로틀 기어(43)를 장착한 후, 스프링 와셔(16)를 거쳐서 너트(17)가 체결된다. 본 실시예에서는, 드로틀 기어(43)의 압입력에 의해, 압축 응력 F>f의 관계에 있는 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)이 압축되어 있다. 드로틀 기어(43)는 압입 대신에 너트(17)로 체결함으로써 고정해도 좋으며, 이 경우에는 너트의 체결력으로 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)이 압축되게 된다.

복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)에는 마찰을 줄이기 위해 마찰 계수를 줄이는 코팅, 예를 들어 4불화 에틸렌 수지가 실시되고 있다. 이 코팅의 주 목적은 상대방[스프링(7, 8)을 받는 측의 부재 및 보스와 같이 상기 스프링이 비틀림 동작시에 접촉하는 부분]과의 마찰을 저감시켜 모터에 의한 교축 밸브의 작용을 원활하게 하는 것, 동작시의 모터 소비 전력을 삭감하는 데 있다.

드로틀 본체(100)의 측벽 일면에 설치한 기어 설치 공간(102)은 그 주위에 드로틀 본체(100)와 일체의 림(104)이 형성되고, 이 림(104)이 기어 커버 부착용의 프레임이 된다. 이 프레임(104)의 높이(H)를 도4에 도시한 바와 같이, 기어 설치 공간(102)의 바닥면을 기준으로 해 본 경우, 감속 기어 기구(4)의 부착 높이(h)보다도 낮아지도록 형성하고 있다. 이와 같이 프레임[림(104)]을 낮게 형성한 것만큼, 기어 커버(103)의 측벽(105)의 높이(h')를 늘림으로써 기어 커버(103) 내의 깊이 방향의 용적을 크게 하여 기어 커버(103)에 의해 감속 기어 기구(4)를 덮어 둘러싸도록 하고 있다. 이와 같은 구성함으로써, 종래와 같이 드로틀 본체 측벽에 기어 기구의 부착 높이보다도 높게 한 울타리 벽을 갖는 기어 케이스를 설치하는 일 없이, 이 기어 케이스의 울타리 벽을 없앤 만큼을 합성 수지의 기어 커버(103)가 보충하게 되어 그 결과, 다이캐스트 성형되는 금속제의 드로틀 본체(100)에 대해서는 소형화를 도모하고, 나아가서는 경량화를 도모할 수 있다.

기어 커버 부착 프레임(104)이 낮게 형성됨에 의해, 본 실시예에서는 감속 기어(4) 중 피니온(41), 중간 기어(42a), 드로틀 기어(43)의 부착 높이를 프레임(104)보다도 높게 하고 있다. 그로 인해, 드로틀 기어(43)는 프레임(104)으로부터 돌출한 상태가 되므로, 이 프레임에 완전 폐쇄 스톱퍼(12)를 설치해도 드로틀 기어(43)를 받아낼 수 없다. 그래서, 기어 커버(103)에 피복되는 위치에 완전폐쇄 스톱퍼(12)를 부착하기 위한 돌기(102a)를 드로틀 본체와 일체로 설정하여 이 돌기(102a)를 프레임(104)의 높이를 초과해 설치하여 이 돌기(102a)에 완전 폐쇄 스톱퍼(12)를 드로틀 기어(43)의 부착 높이에 맞추어 배치했다.

디폴트 레버(6)는 프레임(4)보다도 낮은 위치에 있으므로, 디폴트 스톱퍼(11)는 도12에 도시한 바와 같이 드로틀 본체(100)의 측벽에 구멍(100c)을 내어 이 구멍(100c)을 통해서 완전 폐쇄 스톱퍼(12)와 평행(대략 평행을 포함한다)하게 나란해지도록 배치되어 있다.

전동식 작동기에 이용하는 모터(5)는 도13에 도시한 바와 같이 모터 하우징을 구성하는 요크(51)에 편평한 대향하는 2면(평면)(51a, 51b)이 형성되어 있으며, 모터를 수용하는 모터 케이스(110)가 모터 하우징의 형상에 맞춘 편평한 대향하는 내면(110a, 110b)을 갖고 드로틀 본체(100)의 측벽에 교축 밸브축(3)과 직교하는 선에 교차하도록 배치되어 있다. 모터 케이스(110)의 축방향은 교축 밸브축(3)과 동일 방향을 향하고 있다.

이와 같은 편평면을 갖는 모터(5)를 이용함으로써, 드로틀 본체(100)와 일체의 모터 케이스(110)도 편평화를 도모하고, 드로틀 본체 전체의 소형화에 공헌하지만, 또한 본 실시예에서는 모터 케이스(110)의 대향하는 편평한 내면(평면) 중 한 쪽 내면(110b)의 전부 혹은 대부분이 교축 밸브(3)의 제어 상의 아이들 개방도 위치보다도 하류측 쪽의 흡기 통로(1)의 외벽면을 구성하고 있다. 여기에서는, 그 일례로서 편형한 내면(110b)의 전부 혹은 대부분이 교축 밸브의 제어 상의 전기적 완전 폐쇄 위치보다도 하류측 쪽의 흡기 통로의 외벽면을 구성하고 있다. 또한,편평한 내면(110b)이 주위의 흡기 통로 외벽면보다도 오목해지도록 형성되고, 이와 같이 하여 도14에 도시한 바와 같이, 모터 케이스(110) 중 흡기 통로(1)에 인접하는 내면(110b) 측의 벽의 두께를 얇게 하여 이 모터 케이스 내면(110b)을 흡기 통로측에 의해 가까이 하고 있다.

모터 케이스(110)의 모터 삽입구(110a)는 기어 설치 공간(102)을 향하도록 하여 개구하고, 도11에 도시한 바와 같이 모터 블래킷(5a)이 3점 배치의 나사(5b)를 이용하여 모터 삽입구(110c)의 주변 위치에서 나사 고정됨으로써 모터(5)가 고정되어 있다. 기어 설치 공간(102)에는 모터 브래킷(5a)의 윤곽에 적합한 모터 위치 결정 라인이 형성되어 있다.

모터(5)의 전원 단자(모터 단자)(51)는 모터 블래킷(5a)을 통해 기어 커버(103)로 덮어지는 공간으로 유도되고 있으며(도7, 도8), 기어 커버(10)에 설치한 단자(80a, 80b)에 접속 피팅(82)을 통해 접속된다.

본 실시예에서는 감속 기어 기구(4), 디폴트 개방도 설정 기구[디폴트 레버(6), 디폴트 스프링(8), 스톱퍼(11) 등]와 함께 드로틀 센서(30)가 드로틀 본체(100)의 측벽 일면측에 정돈되어 배치되어 있다.

드로틀 센서(30)는 교축 밸브 개방도(드로틀 포지션)를 검출하는 것으로, 본 실시예에서는 도3 내지 도5에 도시한 바와 같이 드로틀 센서식, 즉 교축 밸브축을 제외한 모든 드로틀 센서 요소가 기어 커버(103)의 내측에 센서 커버(31)에 의해 덮어지도록 하여 내장되어 있다.

교축 밸브축(3)의 일단부(3a)는 기어 커버(103)의 장착시에 드로틀 센서(30)의 회전자(32)의 위치에 닿도록 연장 설치되고, 기어 커버(103)를 드로틀 본체(100)에 장착하면, 교축 밸브축 일단부(3a)가 센서 커버(31)에 노출하는 회전자축 구멍(37)에 자연히 끼워 맞춰지도록 설정하고 있다.

여기에서, 도3 내지 도5 외에 도18 내지 도26에 의해 드로틀 센서(30)및 기어 커버(103)의 구성에 대해서 설명한다.

도18은 기어 커버(103)의 내측을 본 사시도, 도19는 기어 커버(103)에 내장하는 드로틀 센서(30)의 분해 사시도, 도20은 그 보는 방향을 바꿔 도시한 분해 사시도, 도21은 기어 커버(103)의 종단면도, 도22는 기어 커버(103)를 내측으로부터 본 평면도, 도23은 기어 커버(103)의 일부인 단자 고정용 플레이트(103-2)의 평면도, 도24는 단자 고정용 플레이트(103-2)의 사시도, 도25는 그 보는 방향을 바꿔 도시한 사시도, 도26은 단자(배선)의 사시도이다.

감속 기어 기구(4)의 설치 공간(102)을 덮는 기어 커버(103)는 합성 수지에 의해 몰드 성형되어 있으며, 외부의 전원 및 신호선과 접속하기 위한 커넥터 케이스(103b)와 일체로 성형되어 있다.

드로틀 센서(30)는 포텐시오미터 방식이 채용되어 있으며, 도19, 도20의 분해 사시도에 도시한 바와 같이, 일면에 저항(39, 39')을 형성하고 또한 이들 단자(61, 61')를 갖는 기판(35)과, 상기의 저항선(39)에 접촉하는 미끄럼 이동 브러시(33) 및 저항선(39')에 접촉하는 미끄럼 이동 브러시(33')를 부착한 회전자(32)와, 원주 방향으로 파형의 요철을 반복하는 금속제의 웨이브형 와셔(이로써 회전자 압박 스프링이 구성된다)(34)와, 합성 수지제의 센서커버(플레이트)(31)를 갖고 이루어진다. 본 실시예에서는 저항(39)과 미끄럼 이동 브러시(33)로 하나의 드로틀 센서를 구성하고, 저항(39')과 미끄럼 이동 브러시(33')로 다른 하나의 드로틀 센서를 구성함으로써, 한 쪽의 드로틀 센서가 만일 고장이 나더라도 다른 쪽의 드로틀 센서가 이를 대신하는 기능을 발휘할 수 있도록 하고 있다. 미끄럼 이동 브러시(33, 33')는 도20에 도시한 바와 같이 회전자(32) 상의 소돌기(32b)에 끼워져 소돌기(32b)를 열로 찌부러 뜨림으로써 회전자(32)에 부착하고 있다.

기판(35)은 기어 커버(103)의 내면에 형성한 드로틀 센서 수용 공간(원형 오목부)(103a)의 내부 바닥(103a')에 접착되어 있다. 드로틀 센서 수용 공간의 내부 바닥(103a')의 중앙에는 회전자(32)의 중앙에 설치한 돌기(회전축)(32a)과 끼워 맞추는 회전자축 지지 구멍(103c)이 형성되고, 회전자(32)의 돌기(32a)는 기판(35)의 중앙에 설치한 구멍(35a)을 통과하여 와셔(200)를 거쳐서 회전자축 지지 구멍(103c)에 끼워 맞추고 있다.

센서 커버(31)는 그 주위 모서리에 부착 구멍(31c)이 복수 배치되어 기판(35), 회전자(32), 웨이브형 와셔(회전자 압박 스프링)(34)를 센서 수용 공간(103a)에 수용한 후에, 이 부착 구멍(31c)을 기어 커버(103)측에 설치한 소돌기(103g)(도18, 도21)에 끼워 맞추고, 이 소돌기(103g)를 열로 찌부러 뜨림으로써 부착되어 있다.

웨이브형 와셔(34)는 회전자(32)와 센서 커버(31) 사이에 끼워지고, 이 끼움력으로 압축 변형하고, 회전자(32)를 덜걱거림없이 지지하여 내진성을 높이고 있다. 회전자(32)의 돌기(32a)와 반대측 면에는 교축 밸브축(3)의 일단부(3a)를 끼워 맞추기 위한 축 구멍(보스 구멍)(37)이 형성되어 있다. 교축 밸브축(3)의 일단부(3a)는 대향하는 2면이 평면이 되도록 형성되고, 한편 교축 밸브축 일단부(3a)에 끼워 넣는 회전자측의 축 구멍(37)은 교축 밸브축 일단부(3a)의 단면 형상에 근사하여 대향하는 2면이 평면을 갖고, 교축 밸브축(3)과 함께 회전자(32)가 회전 가능하게 하고 있다.

회전자(32)의 축 구멍(37)의 내벽에는 절곡 형성된 2개의 판 스프링(피팅)(38)을 장착하기 위한 2개의 홈(36)이 90°의 배치로 형성되어 있으며(도21), 이 홈(36)으로부터 축 구멍(37)에 판 스프링(38)의 탄성 부재를 향하여 교축 밸브축(3)의 축단부(3a)가 축 구멍(37)에 판 스프링(38)(이하, 끼워 맞춤 스프링이라 칭하는 경우도 있다)을 탄성 변형시켜 압입하도록 하고 있다. 이와 같이 하여 회전자(32)가 교축 밸브축(3)에 덜걱거림없이 장착할 수 있다.

도27에 도시한 바와 같이, 교축 밸브축(3)에 작용하는 끼워 맞춤 스프링(38)의 스프링력(38)을 F1, 회전자 압박 스프링(웨이브형 와셔)(34)의 스프링력을 F2, 끼워 맞춤 스프링(38)의 스프링력 F1에 교축 밸브축(3)과 축 구멍(37) 사이의 마찰 계수(σ1)를 곱한 값을 F3이라 하면(F3=F1×σ1), F2>F3의 관계가 되도록 F1과 F2의 하중을 설정하고 있다. 또한, 도28에 도시한 바와 같이 회전자(32)에 필요한 회전 토크를 F4[(F4=회전자 압박 스프링(34)의 스프링력 F2×회전자 회전시의 마찰력(σ2)], 끼워 맞춤 스프링(38)의 스프링력 F1에 대항하는 회전 토크를 F5라 하면, F5>F4의 관계가 되도록 F1, F2의 하중을 설정하고 있다.

F2>F3의 관계에 의해, 교축 밸브축(3)의 축방향의 진동에 대해 회전자(32)를 항상 일정한 위치로 유지하여 드로틀 센서 출력 변동(채터링)을 저감시킨다.

또한, F5>F4의 관계에 의해, 교축 밸브축(3)의 회전각에 대한 회전자(32)의 회전각의 추종성을 양호하게 하여 센서 출력의 응답성을 높일 수 있다.

교축 밸브축(3) 중 드로틀 센서(30)측과 반대인 일단부(3b)도 도3 내지 도5, 도10 등에 도시한 바와 같이 드로틀 본체(100)의 측벽으로부터 돌출하고, 이 돌출 부분에 평면을 갖고 상기 평면을 거쳐서 필요에 따라서 회전 토크를 외부로부터 부여하는 검사 지그를 결합 가능하게 하고 있다.

다음에 기어 커버(103)에 실시한 전기적 배선 구조를 도22 내지 도26에 의해 설명한다.

기어 커버(103)에는 전원용 도체(80)와 센서 출력선이 되는 도체(81)가 복수(예를 들어 합계 6개) 수지 몰드에 의해 매설되어 있다. 여기에서, 도체(80, 81)의 배선 구조에 대해서 도26에 의해 수지 몰드를 제외한 상태로 설명한다.

전원용의 2개의 도체(80)는 일단부가 외부 전원과 접속하기 위한 커넥터 단자(80a', 80b')로 이루어지며, 타단부가 전동식 작동기(5)의 모터 단자(51)에 접속되는 접속 단자(80a, 80b)로 이루어지며, 이들의 단자를 제거하여 수지 몰드된다. 센서 출력선이 되는 도체(81)는 합계 4개로, 그 중 2개의 각 일단부(81a, 81b)가 도19에 도시하는 저항 단자(61)에 접속되고 나머지 2개의 각 일단부(81c, 81d)가 저항 단자(61')에 접속되는 것이다. 또한, 타단부(81a', 81b', 81c', 81d')가 센서 출력용의 커넥터 단자가 된다. 이들 단자를 제외한 도체(80, 81)의 대부분이수지 몰드(기어 커버)(103)에 의해 매설되어 있다.

도18 내지 도22에 도시한 바와 같이 전원 단자(80a, 80b)와, 센서 신호 출력 단자(81a, 81b, 81c, 81d)는 기어 커버(103)의 내면에 대해 수직으로 돌출하고 있으며, 전원 단자(80a, 80b)는 드로틀 본체(100) 측의 모터 단자(51)에 대향하여 설치되어 있으며(도3, 도4 참조), 센서 신호 출력 단자(81a 내지 81d)는 드로틀 센서 수용부(103a)의 내부 바닥(103a')에 기판(35)의 저항 단자(61, 61')에 대응하여 배치되어 있다(도19 참조).

전원 단자(80a, 80b)는 커플링식의 접속 피팅(82)을 거쳐서 모터 단자(51)와 접속되어 있다. 기판(35)을 기어 커버(103) 내의 소정 위치(103a')에 고정함으로써, 기판(35)의 한 쌍의 저항 단자(61)가 센서 신호 출력 단자(81a, 81b)에 중복되며, 다른 한 쌍의 저항 단자(61')가 센서 신호 출력 단자(81c, 81d)에 중복되어 이 중복된 단자 끼리를 용접(예를 들어 프로젝션 용접)하고 하고 있다. 센서 신호 출력 단자(81a, 81b)로부터의 센서 신호 및 센서 신호 출력 단자(81c, 81d)로부터의 센서 신호는 각 도체(81)를 통해 외부 접속용의 커넥터 단자(81a', 81b' 및 81c', 81d')로 유도된다.

커넥터부(103b)에는 전원용 커넥터 단자(80a', 80b')와 센서 신호 출력용의 커넥터 단자(81a', 81b', 81c', 81d')의 합계 6개가 상하에 3개씩 열을 이루어 배치되어 있다.

기어 커버(103)는 도21에 도시한 바와 같이 일부가 내층(103-2), 외층(103-1)의 이층 구조으로 이루어지며, 그 내층(103-2)은 미리 단독으로 몰드 성형된 플레이트 형상으로 몰드 성형에 의해 상기 도체(80, 81)를 단자를 제외하고 매설한 것으로, 이 내층을 구성하는 플레이트(103-2)가 외층이 되는 기어 커버 본체(103-1)와 상기 기어 커버 본체의 몰드 성형에 의해 일체화되어 있다.

즉, 도23 내지 도25에 도시한 바와 같이, 플레이트(103-2)를 미리 도체(80, 81)와 함께 몰드 성형하고, 그 후에 이 플레이트(103-2)를 기어 커버 성형용의 형틀 내에 장착하여 기어 커버 본체(103-1)를 몰드 성형하는 것이며, 이와 같이 하여 플레이트(103-2)는 기어 커버(103)의 중앙 부근에서 내층부가 되어 위치한다.

이들 단자부착 도체(80 및 81)를 기어 커버(103)의 성형 전에 플레이트(103-2)의 몰드 성형에 의해 고정해 두는 이유는 기어 커버(103)의 몰드 성형시에 초기부터 도체(80, 81)를 기어 커버(103) 중에 매설하려고 하면, 기어 커버의 구조가 복잡하므로 몰드 성형용의 형틀 내에 도체(80, 81)를 초기부터 억압해 두는 것은 장해가 있어 어려우므로, 몰드 성형시에 도체(80, 81)가 움직여 버려 도체(80, 81)를 적정 상태로 매설하는 것이 곤란하기 때문이다. 즉, 미리 단자 고정용 플레이트(103-2)의 몰드 성형시에 도체(80, 81)를 매설하는 경우에는 그 플레이트(103-2)로부터 노출하고 있는 도체 부분을 용이하게 압박할 수 있으므로, 적정 상태로 단자부착 도체(80, 81)를 단자 고정용 플레이트(103-2)와 일체로 매설할 수 있어 이 플레이트(103-2)를 기어 커버 본체(103-1)의 몰드 성형의 형틀에 장착해 두면, 이미 단자부착 도체(80, 81)는 고정되어 있으므로, 도체(80, 81)의 레이아웃 상의 착오를 막을 수 있다.

기어 커버(103)는 상기 커버(103)에 설치한 나사 구멍(152) 및 프레임(104)의 코너에 설치한 나사 구멍(151)에 나사(150)를 통과시켜 체결함으로써 드로틀 본체에 부착되어 있다. 또한, 기어 커버(103)는 방향성과 특정하여 드로틀 본체(100)에 부착할 필요가 있으며, 그로 인해, 기어 커버(103)의 내면에 설치한 돌기(170, 171, 172)가 드로틀 본체(100)측에 설치한 위치 결정 면(160, 161, 162)에 적합한 때만 기어 커버와 드로틀 본체의 끼워 맞춤이 가능하게 되고, 이로써 기어 커버의 방향성을 틀림없이 부착되도록 하고 있다.

이상의 실시예의 효과를 정리하면, 다음과 같이 된다.

(1) 감속 기어 기구(4)의 설치 공간(102)을 덮어 둘러싸는 것은 종래는 드로틀 본체의 측벽에 설치한 기어 케이스와 이를 덮는 기어 커버로 행하고 있었지만, 본 예에서는 종래의 기어 케이스 대신에 기어 커버(103)가 설치 공간(102)의 대부분을 덮게 된다. 따라서, 드로틀 본체 자체는 종래와 같은 비교적 용적이 큰 기어 케이스를 일체 성형할 필요가 사라지며, 용적을 늘리는 것은 경량인 합성 수지제의 기어 커버측이므로, 일반적으로 다이캐스트 성형되는 금속으로 된 드로틀 본체의 형상을 소형화하여 경량화하는 것이 가능해진다.

(2) 드로틀 본체(100)에 디폴트 스톱퍼(11)와 완전 폐쇄 스톱퍼(12)를 동일한 방향으로부터 위치 조정 가능하게 나란히 배치하였으므로, 그들 스톱퍼(스크류)의 나사 구멍을 동일 방향으로부터 뚫어 설치하는 것이 가능해지며, 또한 스톱퍼의 위치 조정을 접근한 위치에서 동일 방향으로부터 행하는 것이 가능해져 조정 작업의 간편화를 도모할 수 있다.

(3) 드로틀 본체(100)의 형상을 소형화하여 경량화하기 위해 기어 커버 부착프레임(104)이 낮게 형성되는 것을 도모해도, 완전 폐쇄 스톱퍼(12)를 부착하기 위한 돌기(102a)를 프레임(104)의 높이를 초과하여 설치하고, 이 돌기(102a)에 완전 폐쇄 스톱퍼(12)를 드로틀 기어(최종단 기어)(43)의 부착 높이에 맞춰 배치하므로, 드로틀 기어(43)를 완전 폐쇄 스톱퍼(12)로 받아낼 수 있게 된다.

(4) 복귀 스프링(7) 및 디폴트 스프링(8)을 각 보스(101, 43c, 6f)의 주위에 필연적으로 생기는 빈 공간을 이용하여 배치할 수 있으므로, 공간의 합리화를 도모하고, 게다가 드로틀 기어(43)에 설치하는 보스(43c)는 모두 한 쪽면에 집중시켜 돌출 성형한 것으로, 드로틀 기어(43)의 일면으로부터 돌출하는 보스의 돌출량(보스축 길이)을 양면 보스(최종단 기어의 양면에 보스를 돌출시키는 형태의 것)의 일면측의 돌출량에 비해 길게 확보할 수 있다. 따라서, 디폴트 개방도 설정 기구의 부착 공간을 장치의 소형화를 유지하면서 낭비없이 확보하는 것이 가능해진다.

(5) 디폴트 레버(6)와 드로틀 기어(43)가 디폴트 스프링(8)의 스프링 받침을 겸용하므로, 스프링 받침전용의 칼라 부재를 생략할 수 있어 부품의 간략화를 도모할 수 있다.

디폴트 레버(6)는 적어도 보스(6f)를 구성하는 부분과 디폴트 스프링(8)을 받는 부분이 합성 수지에 의해 성형되어 있으므로, 디폴트 레버(6)와 드로틀 기어(43)의 상대 회전으로 디폴트 스프링(8)이 비틀림 동작을 행해도, 디폴트 스프링(8)과 이에 접촉하는 디폴트 레버(6)에 있어서의 스프링 받침 부분, 보스부 등과의 사이의 마찰을 작게 하여 모터의 부담을 경감시킨다. 또한, 복귀 스프링 및 디폴트 스프링의 표면에 마찰 계수를 줄이는 코팅을 실시하였으므로, 금속성의 드로틀 기어(43)나 드로틀 본체(100) 등이 이들 스프링의 일단부를 받아도 마찰을 저감시킬 수 있다.

(6) 복귀 스프링(7), 디폴트 스프링(8) 중 코일 직경이 큰 쪽의 스프링의 압축 응력 F를 코일 직경이 작은 쪽의 스프링의 압축 응력 f보다도 크게 함으로써, 디폴트 레버(6)를 외경 근처의 위치에서 일방향으로 안정된 상태에서 압박하므로, 교축 밸브축(3)에 끼워 맞추어지는 디폴트 레버를 안정된 적절한 상태를 유지할 수가 있어 디폴트 개방도의 정밀도의 착오를 방지할 수 있다.

(7) 드로틀 기어(최종단 기어)(43)가 기계적인 완전 폐쇄 위치를 규정하는 가동측의 규정 요소를 겸용하고, 또한 이 규정 요소는 교축 밸브축(3)에 압입에 의해 고정되므로, 드로틀 기어(43)가 완전 폐쇄 스톱퍼(12)에 접촉하여 충격이 가해진 경우라도 교축 밸브축(3)에 대한 드로틀 기어(43)의 위치 관계를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 기계적 완전 폐쇄 위치를 기준으로 하여 정해지는 교축 밸브의 제어형상의 개방도에 착오가 발생하지 않으며 제어 상의 정밀도 유지에 공헌한다.

(8) 모터 하우징, 나아가서는 모터 케이스(110)의 편평화를 도모함으로써 드로틀 본체(100)의 소형 경량화에 공헌할 수 있고, 게다가 모터 케이스(110)의 편평한 내면 중 하나의 내면(110b)이 교축 밸브(2) 제어 상의 아이들 개방도 위치보다도 하류측 쪽의 흡기 통로의 외벽면을 구성하므로, 아이들 회전시와 같은 흡입 공기 유량이 적을 때라도, 아이들 회전시의 교축 밸브(3) 통과 직후의 하류에 발생하는 흡입 공기 유량의 단열 팽창에 의한 냉각 작용을 가장 효율적으로 받는다. 따라서, 모터 케이스 내의 냉각, 나아가서는 모터 하우징의 방열성을 높여 모터 냉각 효과에 공헌할 수 있다.

(9) 또한, 모터 케이스(110)의 대향하는 편평한 내면 중 한 쪽 내면(110b)이 주위의 흡기 통로 외벽면보다도 오목해지도록 형성되어 있으므로, 도14에 도시한 바와 같이 모터 케이스(110) 중 흡기 통로(1)에 인접하는 벽의 두께를 얇게 하여 이 모터 케이스 내면(70b)을 흡기 통로(1) 측에 보다 가깝게 함으로써, 흡기 통로를 통과하는 흡입 공기에 의한 냉각 작용을 효율적으로 받는다.

(10) 드로틀 센서(30)는 그 부품 일식을 기어 커버(103) 측만의 조립 작업으로 조립하는 것이 가능해져 조립 작업이 매우 간편해진다. 이 기어 커버(103)를 드로틀 본체(100)의 측벽에 장착하면, 자연히 교축 밸브축(3)의 선단부가 드로틀 센서(30)의 회전자(32)의 축 구멍과 결합하므로, 교축 밸브축(3)과 드로틀 센서(30)의 결합도 간단하게 원터치로 행할 수 있다. 또한, 드로틀 센서(30)는 기어 커버의 내측에서 센서 커버(31)에 덮여 숨겨지므로, 방진 기능을 발휘하여 기어 커버(103)를 제거한 상태나 장착한 상태라도 먼지나 부품의 마모 가루 등의 침입을 막아 센서의 신뢰도를 높인다.

(11) 교축 밸브축(3)의 일단부가 회전자(32)의 축 구멍(37)에 상기 축 구멍에 설치한 스프링(38)의 탄성 변형을 수반하여 끼워 맞추고, 회전자(32)는 상기 회전자와 센서 커버(31) 사이에 개재시킨 회전자 압박 스프링(34)에 의해 압박됨으로써, 교축 밸브축의 진동에 대해 회전자를 항상 일정한 위치로 유지하고, 드로틀 센서 출력 변동(채터링)을 저감시킨다. 또한, 교축 밸브축의 회전각에 대한 회전자의 회전각의 추종성을 양호하게 하여 센서 출력의 응답성을 높일 수 있다.

(12) 교축 밸브축(3)의 드로틀 센서와 반대측의 단부(3b)에 검사 지그를 결합시켜 외부로부터 회전 토크를 부여하는 것이 가능해지고, 이로써 드로틀 센서의 출력 특성을 조사할 수 있다.

(13) 기어 커버(103)에 외부 전원과 접속하기 위한 커넥터 단자(80a', 80b')와, 모터 단자(51)와 접속하기 위한 접속 단자(80a, 80b)의 도체(80)나 센서 출력 단자(81a 내지 81d) 및 그 커넥터 단자(81a' 내지 81d')의 도체(81)를 매설하였으므로, 이들 단자의 배선 작업 시간을 줄일 수 있다. 게다가, 기어 커버(103)를 드로틀 본체(100)에 장착하면 기어 내측에서 커플링식 접속 피팅(82)을 거쳐서 외부 전원에 통하는 기어 커버측의 접속 단자(80a, 80b)와 드로틀 본체(100) 측의 모터 단자(51)를 간단하게 접속할 수 있다.

(14) 기어 커버(103)의 일부인 단자 고정 플레이트(103-2)를 미리 성형하고, 이 플레이트(103-2)의 수지 몰드시에 도체(80, 81)를 매설함으로써, 기어 커버(103)를 도체(80, 81)의 배치에 착오를 발생시키지 않고, 수지 몰드 성형할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 각 발명에 있어서 다양한 효과를 발휘하지만 이를 총괄하면 전자 제어 드로틀 장치의 소형 경량화, 조립 및 와이어 하네스의 간편화, 드로틀 센서의 동작의 안정성 및 정밀도 향상을 도모할 수 있다.

Claims (11)

1. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해 개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   드로틀 본체 측벽의 일면에, 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되어 상기 감속 기어 기구의 설치 공간을 덮는 기어 커버를 구비하고, 상기 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 덮어지도록 하여 내장되어 있으며,

   상기 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 상기 센서 커버를 통해 외부로 노출하고 있으며, 상기 기어 커버를 드로틀 본체의 측벽에 장착하면, 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 끼워 맞추는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
2. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해 개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   드로틀 본체 측벽의 일면에, 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간과, 이 감속 기어 기구의 설치 공간을 구석살이 붙도록 형성한 기어 커버 부착용의 프레임이 형성되어, 이 프레임에 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮도록 하여 상기 기어 커버가 부착되고, 상기 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 덮어지도록하여 내장되어 있으며,

   상기 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 센서 커버를 통해서 외부로 노출하고 있으며, 상기 기어 커버를 드로틀 본체의 측벽에 장착하면, 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 끼워 맞추는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전자의 축 구멍은 벽면에 평면을 갖고, 이 축 구멍에 끼워 맞추는 상기 교축 밸브축의 일단부에도 상기 축 구멍에 결합하는 평면을 갖고, 상기 교축 밸브축 끼워 맞춤용 구멍에는 판 스프링이 내장되고, 이 판 스프링을 탄성 변형시켜 상기 교축 밸브축의 일단부가 상기 축 구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기어 커버의 내면에는 드로틀 센서를 수용하기 위한 오목부 공간이 형성되고, 이 오목부 공간에 포텐시오미터의 요소가 되는 저항이 형성된 기판과, 상기 저항에 접하여 센서 검출 신호가 되는 전위차를 취출하는 브러시를 갖는 회전자와, 회전자 압박 스프링이 상기 기어 커버와 상기 센서 커버로 끼워지도록 하여 배치되고, 상기 회전자는 일면에 설치한 돌기형의 축부가 상기 기어 커버의 내면에 설치한 구멍에 상기 기판에 설치한 구멍을 통해 끼워 맞추고, 상기 회전자와 상기 센서 커버 사이에는 상기 회전자 압박 스프링이 상기 센서 커버와 회전자와의 협지력에 의해 탄성 변형하여 개재하고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 회전자 압박 스프링은 웨이브형 와셔로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
6. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해 개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   드로틀 본체의 측벽 일면에, 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮는 기어 커버를 구비하고, 상기 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 덮어지도록 하여 내장되어 있으며,

   상기 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 상기 센서 커버를 통해서 외부로 노출하고 있으며, 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 상기 축 구멍에 설치한 스프링(이하, 끼워 맞춤 스프링이라 칭함)의 탄성 변형을 수반하여 끼워 맞추고, 상기 회전자는 이 회전자와 상기 센서 커버 사이에 개재시킨 회전자 압박 스프링에 의해 억제되고,

   상기 교축 밸브축에 작용하는 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력을 F1, 상기 회전자 압박 스프링의 스프링력을 F2, 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력 F1에 교축 밸브축과 상기 축 구멍 사이의 마찰 계수(σ1)를 곱한 값을 F3이라 하면, F2>F3의 관계가 되도록 F1과 F2의 하중을 설정한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
7. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해 개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   드로틀 본체의 측벽 일면에, 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮는 기어 커버를 구비하고, 상기 기어 커버의 내측에 교축 밸브 개방도를 검출하는 드로틀 센서가 센서 커버에 의해 덮어지도록 하여 내장되어 있으며,

   상기 드로틀 센서의 회전자의 축 구멍이 상기 센서 커버를 통해서 외부로 노출하고 있으며, 교축 밸브축의 일단부가 상기 회전자의 축 구멍에 상기 축 구멍에 설치한 스프링(이하, 끼워 맞춤 스프링이라 칭함)의 탄성 변형을 수반하여 끼워 맞추고, 상기 회전자는 회전자와 상기 센서 커버 사이에 개재시킨 회전자 압박 스프링에 의해 압박되고,

   상기 교축 밸브축에 작용하는 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력을 F1, 상기 회전자 압박 스프링의 스프링력을 F2, 상기 회전자에 요하는 회전 토크를 F4[(F4=회전자 압박 스프링의 스프링력 F2×회전자 회전시의 마찰력(σ2)], 상기 끼워 맞춤 스프링의 스프링력 F1에 대항하는 회전 토크를 F5라 하면 F5>F4의 관계가 되도록 F1, F2의 하중을 설정한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
8. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   교축 밸브축의 일단부가 드로틀 본체의 측벽으로부터 돌출하여 교축 밸브 개방도를 검출하기 위한 드로틀 센서의 회전자와 결합하고, 상기 교축 밸브축의 타단부도 상기 드로틀 본체의 측벽으로부터 돌출하고, 이 돌출 부분에 평면을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
9. 내연 기관의 흡입 공기 유량을 제어하는 교축 밸브를 전동식 작동기에 의해 개폐 구동하는 드로틀 장치에 있어서,

   드로틀 본체 측벽의 일면에 상기 전동식 작동기의 동력을 교축 밸브축에 전달하는 감속 기어 기구의 설치 공간이 형성되고, 이 감속 기어 기구의 설치 공간을 향하도록 하여 상기 전동식 작동기의 모터 단자가 배치되고, 한편 상기 감속 기어 기구의 설치 공간를 덮는 합성 수지제의 기어 커버에는, 일단부가 외부 전원과 접속하기 위한 커넥터 단자로 되고 타단부가 상기 전동식 작동기의 모터 단자에 접속되는 접속 단자로 되는 도체가 수지 몰드에 의해 매설되고, 상기 접속 단자는 상기 기어 커버의 내면으로 돌출하여 상기 모터 단자와 커플링식 접속 피팅을 거쳐서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 커플링식 접속 피팅은 가요성 방향성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 기어 커버는 일부가 내층, 외층의 이층 구조로 이루어지며, 그 내층은 미리 단독으로 몰드 성형된 플레이트 형상으로 몰드 성형에 의해 상기 커넥터 단자 및 접속 단자를 제외한 도체 부분을 매설한 것으로, 이 내층을 구성하는 플레이트가 상기 외층을 갖는 기어 커버 본체와 상기 기어 커버 본체의 몰드 성형에 의해 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 드로틀 장치.