KR100749584B1 - 비상 공기 장치를 갖춘 스로틀 밸브 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추가의 플랩(4) 형태의 비상 공기 공급 장치를 갖춘 스로틀 밸브 기구에 관한 것이다. 이러한 플랩(4)은 정상적으로 스로틀 밸브(3) 내의 비상 공기 구멍(8)을 폐쇄시키고 있다. 구동 메카니즘(13) 고장시, 비상 공기 공급기를 개방하도록 상기 추가의 플랩이 스로틀 밸브에 대해 회전될 수 있어서, 차고로의 이동 동안 또는 유사한 경우 내연 기관이 충분한 공리를 얻는다.

Description

비상 공기 장치를 갖춘 스로틀 밸브 기구{THROTTLE VALVE ARRANGEMENT WITH EMERGENCY AIR DEVICE}

본 발명은 내연 기관의 흡기 시스템용 비상 공기 장치를 가지는 스로틀 밸브 기구에 관한 것이다.

이러한 비상 공기 장치는, 스로틀 밸브의 구동 장치 고장시 차고 또는 다른 위치로 이동(림프 홈(limp home))하기 위해 내연 기관에 충분한 공기가 공급되는 비상 공기 위치 상태로 스로틀 밸브를 이동시키기 위한 것이다. 종래 기술(USP 5,975,051 참조)에 있어서, 이러한 비상 공기 장치는 예컨대, 양 방향으로 작동하는 2개의 외부 스프링과, 구동 장치 고장시 스로틀 밸브가 아이들링 위치와 개방 위치 사이에 놓이는 비상 공기 위치 상태로 이동되는 스로틀 밸브를 보장하는 연관된 멈추개(stops)로 이루어진다. 이러한 장치의 단점은 스로틀 밸브의 구동이 이러한 추가의 스프링 시스템에 대향 방향으로 작동해야 한다는 점이다. 이러한 이유로 인해, 충분한 제어 속도를 달성하기 위해 필요량보다 구동이 크도록 구성되어야 한다. 더욱이, 비상 작동 위치가 스로틀 밸브의 제어 이동과 제어 경로에서 불연속을 야기하고, 이는 비선형 파이럿 제어(non-linear pilot control)를 필요로 하므로, 이에 상응하는 제어 비용이 든다.

본 발명은 가장 작은 가능한 구동력만을 필요로 하고 스로틀 밸브를 선형 파이럿 제어할 수 있는 비상 공기 장치를 가지는 스로틀 밸브를 제공하는 것을 기본적인 목적으로 한다.

이러한 목적은 청구범위 제 1 항에 기재된 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명에 따라 구현되는 스로틀 밸브에 있어서, 이러한 스로틀 밸브에는 추가의 밸브에 의해 정상적으로 폐쇄되어 있는 비상 공기 구멍이 제공된다. 이러한 추가의 밸브는, 구동 장치 고장시 추가의 밸브가 비상 공기 구멍을 해제시키는 비상 공기 해제(emergency air release) 위치 상태로, 스로틀 밸브와 추가의 밸브 사이에서 작용하는 추가의 스프링력에 대향 방향으로 복원 스프링에 의해 이동된다. 이러한 비상 공기 구멍은 스로틀 밸브가 폐쇄되는 사실에도 불구하고, 차량의 비상 작동이 가능하도록 충분한 공기가 내연 기관에 공급되는 방식으로 치수화되어 있다.

스로틀 밸브 기구가 정상 작동할 때, 스로틀 밸브 및 추가의 밸브는, 어떤 경우에 존재하는 복원 스프링(restoring spring)의 힘은 별도로 하고, 극복되어야 하는 힘 없이 구동 장치에 의해 함께 이동된다. 이러한 이유에 대해, 구동 장치는 비상 공기 장치없이 스로틀 밸브를 작동시키는데 필요한 차원(dimension)보다 큰 차원을 가질 필요가 없다. 또한, 스로틀 밸브 기구의 선형 파이럿 제어가 가능하도록 스로틀 밸브 기구의 제어 경로에 불연속성이 없다. 따라서, 스로틀 밸브에 설치되는 제어기는 종래 기술보다 결정적으로 상당히 적게 작용한다.

본 발명의 유리한 개선점은 청구범위의 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 스로틀 밸브 기구의 개략적인 종방향 단면도이다.

도 2는 도 1의 스로틀 밸브 기구의 단면도를 나타낸다.

도면은 연소 공기가 통과해서 내연 기관(도시 안됨)으로 공급되는 흡기관(intake duct; 1)의 일부분의 개략도이다. 이러한 흡기관(1)은 벽(2)에 의해 경계가 한정되며 스로틀 밸브(3) 및 추가의 밸브(4)의 형태인 스로틀 밸브 기구를 포함한다.

2개의 밸브 이분체(halves; 5, 6)로 이루어진 스로틀 밸브(3)는 2개의 중공 샤프트 스터브(hollow shaft stubs)로 이루어진 중공 샤프트(7)에 의해 축선(A)을 중심으로 회전가능하도록 흡기관(1)의 벽(2) 내에 장착되어 있다. 추가의 밸브(4)에 의해 정상적으로 폐쇄되어 있는 비상 공기 구멍(8)은 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 스로틀 밸브(3)의 밸브 이분체(6) 내에 형성되어 있다.

이러한 추가의 밸브(4)도 축선(A)을 중심으로 회전할 수 있다. 이를 위해, 추가의 밸브(4)는 스로틀 밸브(3)의 중공 샤프트(7)의 중공 샤프트 스터브 내에 회전가능하게 장착되는 샤프트(9)를 구비한다. 추가의 밸브(4)는 2개의 아암형 레버(two-armed lever) 즉, 밸브 부분의 형태를 취하는 레버 아암(10)과 반대에 위치하는 레버 아암(11)으로 구현되어 있다. 추가의 밸브(4)의 레버 아암(10) 및 레버 아암(11)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로에 대해 경사지게 배열되어, 추가의 밸브(4)가 소정의 비상 공기 해제 각도(α) 만큼 스로틀 밸브(3)에 대해 제어될 수 있다. 추가의 스프링(12)은 추가의 밸브(4)의 레버 아암(11)과 스로틀 밸브(3)의 밸브 이분체(5) 사이에 배열되며, 비상 공기 차단 위치(도 1) 상태로 스로틀 밸브(3)에 대해 추가의 밸브(4)를 가압시키는데, 이러한 상태에서 추가의 밸브(4)의 밸브 부분이 비상 공기 구멍(8)을 폐쇄시킨다.

스로틀 밸브 기구를 제어하기 위해, 추가의 밸브(4)의 샤프트(9)에는 구동 연결부를 갖춘 모터 구동 장치(13)가 제공되는데, 이러한 구동 연결부는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 구동 장치(13)는 복원 스프링(14)의 효과와 대향 방향으로 작용하며, 이러한 복원 스프링(14)은 스로틀 밸브 기구를 폐쇄 방향으로 초기응력을 가하도록 추가의 밸브(4)에 대한 구동 연결부를 갖추고 있다.

상술한 밸브 기구의 작동 방법은 다음과 같다. 스로틀 밸브 기구가 정상으로 작동할 때, 복원 스프링(14)에 의해 추가의 밸브(4)에 작용하는 복원력은 추가의 스프링(12)을 통해 스로틀 밸브(3)에 전달되며, 이 결과, 스로틀 밸브(3)는 모터 구동 장치(13)에 의해 사전 형성된 아이들링 위치로 시계 방향(도 1에서)으로 가압된다. 여기서 추가의 스프링(12)은 추가의 밸브(4)의 밸브 부분이 스로틀 밸브(3)의 비상 공기 구멍(8)을 폐쇄시키는 비상 공기 차단 위치(도 1에 도시)에서 추가의 밸브(4)를 유지시킨다. 개방 방향(도 1의 반시계 방향)으로 스로틀 밸브(3)를 제어하기 위해, 모터 구동 장치(13)는 추가의 밸브(4) 상에 복원 스프링(14)의 힘과 대향 방향으로 상응하는 토크를 가하며, 이러한 토크는 밸브 이분체(6)에 대한 레버 아암(10)의 직접 접촉에 의해 스로틀 밸브(3)를 따라 개방 방향으로 이동시킨다. 추가의 밸브(4)는 여기서 추가의 스프링(12)에 의해 비상 공기 차단 위치에서 계속해서 유지된다.

구동 장치(13) 고장시, 추가의 밸브(3) 및 비상 공기 구멍(8)에 의해 형성된 비상 공기 장치는 다음과 같이 작동한다. 구동 장치(13)가 어떠한 토크도 더 이상 작용하지 않을 때, 스로틀 밸브(3)가 흡기관(1)의 벽 또는 다른 고정된 멈추개에 대해 부딪힐 때까지 복원 스프링(14)이 추가의 밸브(4) 및 추가의 스프링(12)을 통해 폐쇄 위치(도 1에서 시계 방향)로 스로틀 밸브(3)를 이동시킨다. 복원 스프링(14)의 힘이 추가의 스프링(12)의 힘보다 클 때, 비상 공기 구멍(8)이 추가의 밸브(4)에 의해 해제될 때까지, 복원 스프링(14)은 추가의 스프링(12)의 압축을 수반하여 추가의 밸브(4)를 이동시킨다.

충분한 연소 공기가 비상 공기 구멍(8)을 통해 내연 기관으로 공급되어 차고 등으로 이동하기 위한 내연 기관의 비상 작동이 가능한 방식으로, 추가의 구멍(8)이 치수화된다. 모터 구동 장치(13)가 다시 작동할 수 있을 때, 스로틀 밸브(3)가 상술한 방식으로 다시 가동될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 추가의 밸브(3)의 샤프트(9)에는 추가의 밸브(3)의 회전 각도를 감지하기 위한 센서(15)가 설치되어 있다. 동일한 방식으로, 스로틀 밸브(3)의 샤프트(7)에는 스로틀 밸브(3)의 회전 각도를 감지하기 위한 센서(16)가 설치되어 있다. 추가의 밸브(4)의 회전 각도는 스로틀 밸브(3)의 회전 각도에 각도(α)를 플러스한 것과 같으므로, 각도(α)는 2개의 센서(15, 16)의 신호들의 차이를 형성함으로써 결정될 수 있다.

Claims (10)

1. 내연 기관의 흡기 시스템용 비상 공기 장치를 갖춘 스로틀 밸브 기구로서,

   상기 내연 기관의 흡기관(1) 내에서 공통 축선(A)을 중심으로 회전가능한 스로틀 밸브(3) 및 추가의 밸브(4)와, 그리고

   복원 스프링(14)의 힘에 대항해서 개방 방향으로 상기 스로틀 밸브(3) 및 상기 추가의 밸브(4)의 공통 제어를 위한 구동 장치(13)를 포함하며,

   상기 구동 장치(13) 고장시, 상기 스로틀 밸브(3)와 상기 추가의 밸브(4) 사이에서 작용하는 추가의 스프링(12)의 힘에 대항하는 상기 복원 스프링(14)에 의해, 상기 추가의 밸브(4)가 상기 스로틀 밸브(3)를 관통하는 비상 공기 구멍(8)을 폐쇄시키는 비상 공기 차단 위치로부터 상기 추가의 밸브(4)가 비상 작동을 위한 충분한 내부 연소 공기가 내연 기관에 공급되도록 상기 비상 공기 구멍(8)을 해제시키는 비상 공기 해제 위치로 이동되는 방식으로, 상기 추가의 밸브(4)가 미리 정해진 비상 공기 가능 각도(α) 만큼 상기 스로틀 밸브(3)에 대해 회전할 수 있는, 스로틀 밸브 기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 장치(13) 및 상기 복원 스프링(14)은 상기 추가의 밸브(4)에 대한 구동 연결부를 구비하며, 상기 추가의 밸브(4)는 상기 구동 장치(13)의 힘과 상기 복원 스프링(14)의 힘을 상기 스로틀 밸브(3)에 전달하는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스로틀 밸브(3), 상기 추가의 밸브(4) 및 상기 추가의 스프링(12)은, 상기 스로틀 밸브(3)와 상기 추가의 밸브(4) 사이의 직접 접촉에 의해 상기 구동 장치(13)의 힘이 상기 스로틀 밸브(3)에 전달되고 상기 복원 스프링(14)의 힘이 상기 추가의 스프링(12)을 통해 상기 스로틀 밸브(3)에 전달되는 방식으로, 배열되고 구현되는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 복원 스프링(14)의 힘이 상기 추가의 스프링(12)의 힘보다 큰 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 구동 장치(13) 고장시, 상기 스로틀 밸브(3)가 상기 추가의 밸브(4) 및 상기 추가의 스프링(12)을 통해 상기 복원 스프링(14)에 의해 고정 멈추개에 대해 가압되고, 상기 복원 스프링(14)이 상기 추가의 스프링(12)의 힘에 대항해서 상기 비상 공기 해제 위치로 상기 추가의 밸브(4)를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스로틀 밸브(3) 및 상기 추가의 밸브(4)는 동심 샤프트(7, 9)에 의해 회전가능하도록 상기 흡기관(1)의 한쪽 벽(2) 내에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 추가의 밸브(4)는 더블-아암식 레버로서 구현되며, 이들 중 하나의 레버 아암(10)은 상기 비상 공기 구멍(8)을 폐쇄시키는 밸브 부분으로 구현되고, 이들 중 다른 하나의 레버 아암(11)은 상기 비상 공기 해제 각도(α)에 대응하는 각도만큼 상기 밸브 부분에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스로틀 밸브(3)의 회전 각도를 감지하기 위한 센서(15)를 구비한 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 추가의 밸브(4)의 회전 각도를 감지하기 위한 센서(16)를 구비한 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 스로틀 밸브(3)의 회전 각도와 상기 추가의 밸브(4)의 회전 각도 사이에 차이를 형성하여 상기 비상 공기 해제 각도(α)를 감지하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브 기구.

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