KR101451025B1 - Apparatus for controlling actuator for openning and shutting air intake valve - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 흡기밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 따라 적절하게 조절하고, 액추에이터의 제어 정밀도를 높이면서 저가형 구조로 설계가 가능한 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터의 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a controller for an actuator for opening and closing an intake valve, which can appropriately adjust the opening and closing timings of the intake valves according to the operating conditions of the engine, and can design a low-cost structure while increasing the control precision of the actuator.
최근 자동차 엔진의 출력 및 효율을 향상시키기 위해 다양한 노력들을 기울이고 있으며, 흡기관의 형상 및 흡기밸브 타이밍을 조절하여 흡기효율을 향상시키는 것 또한 이러한 노력들의 일환이다.In recent years, various efforts have been made to improve the output and efficiency of an automobile engine. It is also part of these efforts to improve the intake efficiency by adjusting the shape of the intake pipe and the intake valve timing.
도 1은 상기한 흡기밸브 타이밍을 조절하기 위해 흡기매니폴드에 설치된 액추에이터에 관한 것으로, 흡기매니폴드에 체결되는 케이스(100)와, 구동축에 피니언기어(24)가 구비되어 상기 케이스(100) 내에 설치된 구동모터(2)와, 복수의 기어부를 가지며 상기 케이스(100) 내에 축결합 된 2단기어부(4)와, 상기 2단기어부(4)에 치합되며 밸브샤프트(400)를 중심축으로 하는 밸브기어부(6)와, 상기 밸브기어부(6)의 일측에 설치되어 밸브샤프트(400)의 회동각도를 감지하는 센서부(8)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 센서부(8)는 자석(64)에 대응되게 케이스(100)에 설치되며, 홀소자(82)가 사용된다.FIG. 1 is a perspective view of an actuator installed in an intake manifold for adjusting an intake valve timing according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of an actuator installed in an intake manifold, (2), a second-stage gear portion (4) having a plurality of gear portions and axially coupled to the case (100), and a second gear portion And a sensor unit 8 installed at one side of the
즉, 상기 홀소자(82)와 밸브기어(62) 내측의 자석(64) 사이의 자기장 변위값을 측정한 후 이를 제어부에서 연산한 다음 이 연산된 값을 기준으로 하여 구동모터(2)의 구동여부 및 방향을 결정하게 된다.That is, after the magnetic field displacement value between the
그러나, 상기한 종래 기술을 포함한 로터리 마그넷 및 센서 등의 구성은 출력이 연속적(linear)으로 나오게 되어 해상도(정밀도)가 높은 장점이 있는 반면, 가격이 상대적으로 높아지게 되어 액추에이터 제품의 가격경쟁력이 떨어지는 문제가 있다.However, in the configuration of the rotary magnet and the sensor including the above-mentioned conventional technology, there is an advantage that the output is linearly outputted and the resolution (precision) is high, but the price is relatively high and the price competitiveness of the actuator product is low .
이에, 가격이 저렴한 홀소자를 사용하게 되면, 제품의 가격경쟁력을 확보할 수는 있으나, 반대로 출력값의 해상도(정밀도)가 저하되는 문제가 있다. Thus, if a low-priced prime speaker is used, the price competitiveness of the product can be secured, but conversely, the resolution (precision) of the output value is deteriorated.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 흡기밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 따라 조절하여 흡기 유입량을 최적화하도록 한 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터의 제어장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in order to solve the conventional problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a controller for an actuator for controlling opening and closing of an intake valve by optimizing an opening / closing timing of an intake valve in accordance with an engine operating condition have.
또한, 본 발명은 마그넷을 모터의 축에 설치하고 한 개의 센싱부품을 사용하여 흡기밸브의 개폐정도를 제어함으로써, 액추에이터의 제어 정밀도를 높이면서 저가형 구조로 설계가 가능하도록 한 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터의 제어장치를 제공하는 데 있다.Further, according to the present invention, an actuator for opening and closing the intake valve is provided, which is capable of designing a low-cost structure while increasing the control accuracy of the actuator by installing the magnet on the shaft of the motor and controlling the opening / closing degree of the intake valve by using one sensing part And to provide a control device.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치는, 모터와 연결되며, 정방향 또는 역방향으로 회전 구동되는 입력축과, 상기 입력축과 연동 회전하도록 마련되며, 일단부가 흡기밸브에 연결되어 흡기밸브를 개폐 조작하도록 하는 출력축과, 상기 모터의 축에 설치되어 상기 모터의 축과 함께 회전하며, 동심원 상에 회전각 제어를 원하는 일정 각도로 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷을 포함하는 마그넷유닛과, 상기 마그넷유닛의 일측에 마련되며, 상기 마그넷으로부터 일정 거리 이격 배치되는 홀센서를 포함하고 상기 마그넷유닛의 회전에 따라 마그넷의 극성 변화를 감지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an actuator control apparatus for controlling opening and closing of an intake valve, including an input shaft connected to a motor and rotationally driven in a forward or reverse direction, And a magnet provided on the shaft of the motor and rotated together with the shaft of the motor so that the polarities of the magnets alternate with each other at an angle desired to control the rotation angle on a concentric circle A magnet unit and a Hall sensor provided at one side of the magnet unit and spaced apart from the magnet by a predetermined distance and detecting a change in the polarity of the magnet according to the rotation of the magnet unit.
상기 마그넷 유닛은, 상기 모터의 축에 설치되는 원반 형상의 몸체와, 이 몸체의 원형 외주면에 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷을 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the magnet unit includes a disc-shaped body provided on a shaft of the motor, and a magnet provided on the circular outer circumferential surface of the body so as to have alternating polarities along the circumferential direction.
상기 홀센서는 상기 마그넷 유닛의 중심으로부터 반경 방향을 따라 일정 거리 이격된 위치에서 상기 마그넷에 대해 이격 배치되는 것이 바람직하다.The Hall sensor is preferably spaced apart from the magnet at a position spaced a predetermined distance along the radial direction from the center of the magnet unit.
상기 마그넷은 18번의 극성 변화가 발생하도록 9개의 S극과 9개의 N극으로 구성되는 것이 바람직하다.The magnet is preferably composed of 9 S poles and 9 N poles so that a polarity change of 18 times occurs.
상기 모터의 축에는 구동기어가 마련되고, 상기 입력축에는 상기 구동기어와 맞물려 회전하는 종동기어와, 이 종동기어의 일측에 위치하는 웜(worm)이 마련되고, 상기 출력축에는 그 기어부가 일정 각도 범위로 형성된 웜휠(worm wheel)이 상기 웜과 맞물려 회전하도록 마련되며, 상기 출력축의 일측에는 상기 웜휠의 회전 각도를 제한하는 스토퍼가 형성되는 것이 바람직하다.Wherein the drive shaft is provided on the shaft of the motor and the input shaft is provided with a driven gear which rotates in engagement with the drive gear and a worm located on one side of the driven gear, And a stopper for limiting the rotation angle of the worm wheel is formed at one side of the output shaft.
상기 구동기어와 상기 웜휠의 기어비는 30 : 1인 것이 바람직하다.The gear ratio of the drive gear and the worm wheel is preferably 30: 1.
상기 스토퍼는 상기 웜휠에 형성되는 기어부의 각도 범위에 대응하여 상기 웜휠의 회전 각도가 90°로 제한되도록 하는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, the stopper is formed in a shape such that the rotation angle of the worm wheel is limited to 90 degrees corresponding to the angular range of the gear portion formed in the worm wheel.
상기 제어부는 상기 스토퍼에 의해 상기 웜휠이 걸림되어 상기 출력축 및 상기 모터가 회전하지 못하는 경우 상기 출력축의 위치를 0도 또는 90° 위치로 인식하는 것이 바람직하다.The control unit recognizes the position of the output shaft as a 0 ° or 90 ° position when the output shaft and the motor can not be rotated because the worm wheel is caught by the stopper.
상기 제어부는 상기 스토퍼의 작용을 통해 상기 출력축의 위치를 0도 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 닫힌 상태인 것으로 판단하고, 상기 스토퍼의 작용을 통해 상기 출력축의 위치를 90° 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 열린 상태인 것으로 판단하는 것이 바람직하다.The control unit determines that the intake valve is in the closed state when the position of the output shaft is recognized as the 0 degree position through the action of the stopper and when the position of the output shaft is recognized as the 90 degree position through the action of the stopper, It is preferable to determine that the valve is in the open state.
상기 마그넷은 고무자석인 것이 바람직하다.The magnet is preferably a rubber magnet.
상술한 바와 같은 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 따르면, 모터의 축에 설치되는 마그넷에 대해서 홀센서가 센싱하는 파형 신호를 판별하여 회전방향을 제어하고, 출력축에 기구적 스토퍼를 구성하여 O도와 90° 위치가 인식되도록 함으로써, 흡기밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 따라 조절할 수 있고, 이를 통해 흡기 유입량을 최적화할 수 있게 된다.According to the actuator control device for controlling opening and closing of the intake valve as described above, the waveform signal sensed by the hall sensor is sensed with respect to the magnet provided on the shaft of the motor to control the rotational direction, and a mechanical stopper is formed on the output shaft, The opening and closing timings of the intake valves can be adjusted in accordance with the operating conditions of the engine, thereby optimizing the intake air flow rate.
또한, 마그넷이 가격경쟁력이 있는 고무자석으로 사용되고, 마그넷을 모터의 축 회전 방향을 따라 18극으로 착자하여 마그넷을 하나의 홀센서를 통해 센싱 및 제어하게 됨으로써, 액추에이터의 제어 정밀도를 높이면서도 제품의 생산원가를 절감하는 효과도 있다.The magnet is used as a price competitive rubber magnet, and the magnet is magnetized to 18 poles along the axis rotation direction of the motor to sense and control the magnet through one hall sensor, thereby improving the control precision of the actuator, There is also an effect of reducing production costs.
도 1은 종래 기술에 의한 흡기매니폴드에 설치된 액추에이터의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치의 외부 및 내부 구성를 확대하여 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷유닛을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷에 대한 홀센서의 위치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 스토퍼의 설치 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷유닛의 회전시 홀센서의 센싱에 따른 파형의 신호 변화를 나타낸 도면.1 is a view showing a structure of an actuator provided in an intake manifold according to the prior art;
2 is an enlarged perspective view of an external and internal configuration of an actuator control device for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a magnet unit applied to an actuator control apparatus for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a position of a Hall sensor with respect to a magnet applied to an actuator control device for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a structure of a stopper applied to an actuator control apparatus for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a signal change of a waveform according to sensing of a Hall sensor when the magnet unit is applied to an actuator control device for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. In the following description of the present invention, detailed description of known related arts will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured by the present invention. In addition, the thickness of the lines and the size of the constituent elements shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms used are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be based on the entire contents of the present specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치의 외부 및 내부 구성를 확대하여 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷유닛을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷에 대한 홀센서의 위치를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 스토퍼의 설치 구조를 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 적용된 마그넷유닛의 회전시 홀센서의 센싱에 따른 파형의 신호 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is an enlarged perspective view illustrating an external and internal configuration of an actuator control apparatus for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view of a magnet unit FIG. 4 is a view showing a position of a Hall sensor with respect to a magnet applied to an actuator control device for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing a signal change of a waveform due to sensing of a Hall sensor when the magnet unit is applied to an actuator control device for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치는, 모터(11)와 연결되며, 정방향 또는 역방향으로 회전 구동되는 입력축(10)과, 상기 입력축(10)과 연동 회전하도록 마련되며, 일단부가 흡기밸브(미도시)에 연결되어 흡기밸브를 개폐 조작하도록 하는 출력축(20)과, 상기 모터(11)의 축(11a)에 설치되어 상기 모터(11)의 축(11a)과 함께 회전하며, 동심원 상에 회전각 제어를 원하는 일정 각도로 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷(32)을 포함하는 마그넷유닛(30)과, 상기 마그넷유닛(30)의 일측에 마련되며, 상기 마그넷(32)으로부터 일정 거리 이격 배치되는 홀센서(41)를 포함하고 상기 마그넷유닛(30)의 회전에 따라 마그넷(32)의 극성 변화를 감지하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다.2 to 6, an actuator control apparatus for controlling opening and closing of an intake valve according to an embodiment of the present invention includes an
한편, 상기 입력축(10)은 모터(11)와 연동 회전하도록 연결된다. 즉, 모터(11)의 단부에는 구동기어(12)가 축결합되고, 상기 입력축(10)에는 상기 구동기어(12)와 맞물려 회전하도록 종동기어(13)가 설치된다. 또한, 상기 입력축(10)에는 상기 종동기어(13)의 일측에서 축방향을 따라서 웜(15)(worm)이 형성될 수 있다.Meanwhile, the
그리고, 상기 출력축(20)은 상기 입력축(10)에서 전달된 모터(11)의 구동력을 흡기밸브(미도시) 측에 전달하는 것으로, 상기 출력축(20)은 흡기밸브를 개폐시키는 개폐판과 결합되어 출력축(20)의 회전에 따라 흡기밸브를 개폐 조절하게 된다.The
상기 출력축(20)에는 웜휠(25)(worm wheel)이 형성되어 상기 종동기어(13)에 형성되는 웜(15)과 맞물려 회전될 수 있게 된다. 여기서, 상기 웜휠(25)에는 기어부(25a)가 일정 각도 범위만로 형성된다.A
상기 구동기어(12)와 상기 웜휠(25)의 기어비는 다양한 기어비가 선택될 수 있으나, 상기 모터(11)의 축(11a)에 대한 상기 출력축(20)의 회전각 제어가 가능한 정밀하게 그리고 정확하게 조절될 수 있도록 하기 위해 상기 구동기어(12)와 상기 웜휠(25)의 기어비는 30 : 1이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.The gear ratio of the
또한, 상기 출력축(20)의 일측에는 사이 웜휠(25)의 회전 각도를 제한하는 스토퍼(50)가 형성된다.A stopper (50) for limiting the rotation angle of the sway worm wheel (25) is formed at one side of the output shaft (20).
상기 스토퍼(50)는 상기 웜휠(25)에 형성되는 기어부(25a)의 각도 범위에 대응하여 상기 웜휠(25)의 회전 각도가 90°로 제한되도록 하는 형상으로 형성된다.The
따라서 예컨대, 도시된 실시예처럼 상기 웜휠(25)의 기어부(25a)가 90°각도의 부채꼴 형상으로 형성할 경우, 상기 스토퍼(50)는 90°각도로 형성된 기어부(25a)의 회전 각도를 90°로 제한할 수 있는 형상으로 형성되며, 이는 곧 스토퍼(50)의 양 단부(51)가 이루는 각이 90°가 되도록 형성됨을 의미한다.Therefore, when the
물론 상기 웜휠(25)의 기어부(25a)는 90°이외의 다른 각도로 형성될 수 있으며, 이와 같이 상기 웜휠(25)의 기어부(25a)를 90°이외의 다른 각도로 형성할 경우, 상기 웜휠(25)의 회전 각도가 90°로 제한되도록 상기 스토퍼(50)의 양 단부(51)가 이루는 각이 90°이외의 다른 각도가 되도록 상기 스토퍼(50)의 형상을 변경하면 된다.Of course, the
상기 마그넷유닛(30)은 상기 모터(11)의 축(11a)에 설치되어 상기 모터(11)의 축(11a)과 함께 회전하며, 상기 모터(11)의 축(11a)에 설치되는 원반 형상의 몸체(31)와, 이 몸체(31)의 원형 외주면에 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷(32)을 포함한다.The
상기 마그넷(32)은 흡기밸브를 개폐시키는 개폐판과 결합된 출력축(20)을 원하는 일정 각도로 정밀하게 회전각 제어할 경우 필요한 횟수만큼의 극성 변화가 있도록 설치되는 것이 바람직하고, 상기 구동기어(12)와 상기 웜휠(25)의 기어비가 30 : 1인 경우 상기 모터(11)의 축(11a)에 대한 상기 출력축(20)의 회전각 제어가 0.67°단위로 이루어질 수 있도록 하기 위해 상기 마그넷(32)은 18번의 극성 변화가 발생하도록 9개의 S극(도면상 파란색 부분)과 9개의 N극(도면상 빨간색 부분)으로 구성되어 총 18극으로 착자되는 것이 바람직하며, 이와 같이 구성된 경우, 상기 모터(11)의 축(11a)이 360°회전할 때 상기 출력축(20)은 12° 회전하게 된다.Preferably, the
한편, 상기 제어부(40)는 PCB일 수 있으며, 상기 홀센서(41)는 상기 제어부(40)와 전기적으로 연결되고, 상기 제어부(40)로부터 모터(11)를 향해 하 방향으로 일정 거리 이격되도록 배치된다.The
또한, 상기 홀센서(41)는 상기 마그넷 유닛(30)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 일정 거리 이격된 위치에서 상기 마그넷(32)에 대해 이격 배치되어 상기 마그넷(32)의 극성 변화를 감지한다.The
따라서 상기 제어부(40)는, 위와 같이 구성된 기어비와 마그넷(32)의 착자 극수 및 홀센서(41)의 배치 구조를 기반으로 하여 90° 각도의 밸브 열림 및 닫힘동작을 센싱 및 제어하게 된다.Accordingly, the
이와 같이 구성된, 입력축(10)과, 출력축(20)과, 마그넷유닛(30) 및 제어부(40)는 하우징 내부에 설치되어, 액추에이터를 구성한다.The
이와 같은 구성에 따라, 마그넷(32)의 극성 변화에 따라 홀센서(41)를 통해 감지되는 신호의 파형이 하이신호에서 로우신호 혹은, 로우신호에서 하이신호를 변화하게 된다.According to such a configuration, the waveform of the signal sensed through the
따라서, 도 6에 도시된 바와 같은 홀센서(41)에 의해 센싱 및 검출되는 마그넷(32)의 파형신호를 통해 회전각도와 회전속도를 종래 기술 대비 더욱 정밀하게 검출 및 제어할 수 있으면서도 구조를 단순화할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to detect and control the rotation angle and the rotation speed more precisely than the conventional technology through the waveform signal of the
본 발명에서 상기 마그넷(32)은 앞서 살펴본 바와 같이 서로 다른 극성이 360° 범위에서 18번의 극성 변화가 발생하도록 9개의S극과 9개의 N극으로 구성되어 총 18극으로 착자되고, 이러한 마그넷(32)의 극성 변화를 감지하는 홀센서(41)를 제어부(40)로부터 이격된 곳에 설치하되, 하나만 설치함으로써, 제어부(40)의 위치 및 크기 제약으로부터 좀더 자유로워질 수 있게 되고, 홀센서(41)의 사용 개수가 최소화될 수 있게 되어 제품의 원가를 더욱 절감하고, 중량을 감소시킬 수 있게 된다.In the present invention, as described above, the
또한, 본 발명에서 상기 마그넷(31)은 고무자석일 수 있다. 즉, 상기 홀센서(41)가 센싱하게 되는 마그넷(32)을 상대적으로 가격경쟁력이 있는 고무자석으로 사용함으로써, 제품의 생산원가를 줄일 수 있게 된다.Further, in the present invention, the
또한, 본 발명에서 상기 홀센서는 마그넷(32)이 갖는 자기장의 범위 내에서 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.In addition, in the present invention, the Hall sensors may be installed at regular intervals within the range of the magnetic field of the
또한, 본 발명에서 상기 입력축(10)에 마련되는 웜(15)(worm)과, 상기 출력축(20)에 마련되는 웜휠(25)(worm wheel)을 매개로 상기 입력축(10)과 출력축(20)이 기어 맞물림됨으로써, 모터(11)의 구동에 의한 출력축(20)의 회전 구동을 가능하게 하는 반면, 역방향으로의 회전 구동을 억제하게 된다.The
또한, 본 발명에서 상기 제어부(40)는 상기 스토퍼(50)에 의해 상기 웜휠(25)이 걸림되어 상기 출력축(20) 및 상기 모터(11)의 축(11a)이 회전하지 못하게 됨으로써, 상기 홀센서(41)를 통해 감지되는 파형이 일정시간 변화가 없는 경우 상기 출력축(20)이 초기 위치인 0° 또는 90° 에 위치한 것으로 인식하도록 설정될 수 있다. 여기서, 상기 출력축(20)의 초기 위치가 0° 인지 90°인지의 구분은 상기 제어부(40)에 미리 설정할 수 있으며, 별도의 부가적인 구성을 통해 제어부(40)가 상기 출력축(20)의 초기 위치가 0° 인지 90°인지 구분하도록 할 수도 있다.In the present invention, the
또한, 본 발명에서 상기 제어부(40)는 상기 스토퍼(50)의 작용을 통해 상기 출력축(20)의 위치를 0도 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 닫힌 상태인 것으로 판단하고, 상기 스토퍼(50)의 작용을 통해 상기 출력축(20)의 위치를 90° 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 열린 상태인 것으로 판단하도록 설정될 수 있다.
The
이하에서는 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the functions and effects of the present invention will be described in detail.
제어부(40)에서 엔진의 목표성능에 따른 밸브 개폐 조절값을 신호로 인가하게 되면, 펄스 폭 변조(PWM : pulse width modulation) 제어방식을 이용하여 모터(11)를 정방향 또는 역방향으로 구동한다.The
이처럼, 모터(11)의 구동에 의해 입력축(10)이 회전하게 되면서, 출력축(20)이 이와 연동하게 회전하게 되고, 출력축(20)에 연결된 밸브의 개폐판이 함께 회전하면서 흡기밸브로 유입되는 공기의 유입량을 제어하게 된다.As the
이때, 마그넷유닛(30)이 모터(11)의 축(11a)과 함께 회전됨에 따라 제어부(40)로부터 하 방향으로 이격 배치된 홀센서(41)가 마그넷유닛(30)에 설치된 마그넷(32)의 극성 변화를 감지하게 되고, 이에 따라 상기 제어부(40)는 출력축(20)의 회전각도와, 회전방향 및 절대위치를 파악하여 흡기밸브의 개폐값을 조절하게 된다.At this time, as the
즉, 상기 제어부(40)는 상기 스토퍼(50)의 일 단부(51)에 의해 상기 웜휠(25)이 걸림되어 상기 출력축(20) 및 상기 모터(11)의 축(11a)이 회전하지 못하게 됨으로써, 상기 홀센서(41)를 통해 감지되는 파형이 일정시간 변화가 없는 경우를 흡기밸브가 닫혀진 0° 절대위치로 설정할 수 있다.That is, the
그리고, 상기 모터(11)의 축(11a)이 회전함에 따라 상기 마그넷유닛(30)이 상기 모터(11)의 축(11a)과 함께 회전하면, 홀센서(41)는 마그넷(32)의 극성 변화에 따라 파형의 신호가 하이신호에서 로우신호로 변화하거나, 로우신호가 하이신호로 변화하는 변화값을 감지하고, 상기 제어부(40)는 이러한 홀센서(41)의 감지값을 이용하여 흡기밸브의 개폐값을 확인할 수 있게 된다.When the
또한, 상기 제어부(40)는 상기 모터(11)의 축(11a)이 계속하여 회전하고, 상기 스토퍼(50)의 타 단부(51)에 의해 상기 웜휠(25)이 걸림되어 상기 출력축(20) 및 상기 모터(11)의 축(11a)이 상기 0° 절대위치로 설정된 경우와는 반대 방향으로 더이상 회전하지 못하게 되는 경우를 흡기밸브가 완전히 열려진 90° 절대위치로 설정할 수 있다.The
이와 같이, 본 발명은 제어부(40)로부터 하 방향으로 일정 거리 이격되게 배치되는 하나의 홀센서(41)를 통해 모터(11)의 축(11a)에 설치된 마그넷(32)의 극성 변화를 감지하고, 스토퍼(50)를 통해 출력축(20)에 대해 기구적인 각도 제한이 이루어지도록 하고, 이를 통해 절대위치인 O도 또는 90°를 설정하게 됨으로써, 흡기밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 따라 조절하여 흡기 유입량을 최적화하게 된다.As described above, the present invention detects a change in the polarity of the
또한, 본 발명은 마그넷(32)이 가격경쟁력이 있는 고무자석으로 사용되고, 상기 마그넷(32)을 하나의 홀센서(41)를 통해 센싱 및 제어하게 됨으로써, 액추에이터의 제어 정밀도를 높이면서도 제품의 생산원가를 절감할 수 있게 된다.
The
상술한 바와 같은 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치에 따르면, 모터의 축에 설치되는 마그넷에 대해서 홀센서가 센싱하는 파형 신호를 판별하여 회전방향을 제어하고, 출력축에 기구적 스토퍼를 구성하여 O도와 90° 위치가 인식되도록 함으로써, 흡기밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 따라 조절할 수 있고, 이를 통해 흡기 유입량을 최적화할 수 있게 된다.According to the actuator control device for controlling opening and closing of the intake valve as described above, the waveform signal sensed by the hall sensor is sensed with respect to the magnet provided on the shaft of the motor to control the rotational direction, and a mechanical stopper is formed on the output shaft, The opening and closing timings of the intake valves can be adjusted in accordance with the operating conditions of the engine, thereby optimizing the intake air flow rate.
또한, 마그넷이 가격경쟁력이 있는 고무자석으로 사용되고, 마그넷을 모터의 축 회전 방향을 따라 18극으로 착자하여 마그넷을 하나의 홀센서를 통해 센싱 및 제어하게 됨으로써, 액추에이터의 제어 정밀도를 높이면서도 제품의 생산원가를 절감할 수 있게 된다.The magnet is used as a price competitive rubber magnet, and the magnet is magnetized to 18 poles along the axis rotation direction of the motor to sense and control the magnet through one hall sensor, thereby improving the control precision of the actuator, Thereby reducing production costs.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is to be understood that the invention may be variously modified and changed.
10 : 입력축 11 : 모터
12 : 구동기어 13 : 종동기어
15 : 웜 20 : 출력축
25 : 웜휠 30 : 마그넷유닛
31 : 몸체 32 : 마그넷
40 : 제어부 41 : 홀센서
50 : 스토퍼 10: input shaft 11: motor
12: driving gear 13: driven gear
15: Worm 20: Output shaft
25: Worm wheel 30: Magnet unit
31: Body 32: Magnet
40: control unit 41: hall sensor
50: Stopper
Claims (10)
상기 입력축(10)과 연동 회전하도록 마련되며, 일단부가 흡기밸브에 연결되어 흡기밸브를 개폐 조작하도록 하는 출력축(20);
상기 모터(11)의 축(11a)에 설치되어 상기 모터(11)의 축(11a)과 함께 회전하며, 동심원 상에 회전각 제어를 원하는 일정 각도로 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷(32)을 포함하는 마그넷유닛(30); 및
상기 마그넷유닛(30)의 일측에 마련되며, 상기 마그넷(32)으로부터 일정 거리 이격 배치되는 홀센서(41)를 포함하고 상기 마그넷유닛(30)의 회전에 따라 마그넷(32)의 극성 변화를 감지하는 제어부(40)를 포함하고,
상기 모터(11)의 축(11a)에는 구동기어(12)가 마련되고, 상기 입력축(10)에는 상기 구동기어(12)와 맞물려 회전하는 종동기어(13)와, 이 종동기어(13)의 일측에 위치하는 웜(15)이 각각 마련되며, 상기 출력축(20)에는 상기 웜(15)과 일정 각도의 범위로 맞물리는 기어부(25a)를 형성하는 웜휠(25)이 마련되고, 상기 출력축(20)의 일측에는 상기 웜휠(25)의 회전 각도를 제한하는 스토퍼(50)가 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.An input shaft 10 connected to the motor 11 and rotationally driven in a forward or reverse direction;
An output shaft 20 connected to the input shaft 10 and connected to the intake valve at one end thereof for opening and closing the intake valve;
A magnet 32 installed on the shaft 11a of the motor 11 and rotated together with the shaft 11a of the motor 11 so as to alternate polarities at a desired angle at a desired angle of rotation, A magnet unit (30) including the magnet unit (30); And
And a hall sensor 41 disposed at one side of the magnet unit 30 and spaced apart from the magnet 32 by a predetermined distance to detect a change in polarity of the magnet 32 in accordance with the rotation of the magnet unit 30. [ And a control unit (40)
A drive gear 12 is provided on the shaft 11a of the motor 11 and a driven gear 13 is provided on the input shaft 10 to rotate with the drive gear 12, The output shaft 20 is provided with a worm wheel 25 for forming a gear portion 25a engaged with the worm 15 in a range of a predetermined angle, Wherein a stopper (50) for limiting a rotation angle of the worm wheel (25) is formed at one side of the actuator (20).
상기 마그넷 유닛(30)은, 상기 모터(11)의 축(11a)에 설치되는 원반 형상의 몸체(31)와, 이 몸체(31)의 원형 외주면에 원주 방향을 따라 서로 다른 극성이 교번하도록 설치되는 마그넷(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method according to claim 1,
The magnet unit 30 includes a disc body 31 provided on a shaft 11a of the motor 11 and a plurality of magnetic poles 30 arranged on the outer circumferential surface of the body 31 in a circumferential direction, And a magnet (32) for controlling the opening and closing of the intake valve.
상기 홀센서(41)는 상기 마그넷 유닛(30)의 중심으로부터 반경 방향을 따라 일정 거리 이격된 위치에서 상기 마그넷(32)에 대해 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method of claim 2,
Wherein the Hall sensor (41) is spaced apart from the magnet (32) at a position spaced apart from the center of the magnet unit (30) by a predetermined distance along the radial direction of the magnet unit (30).
상기 마그넷(32)은 18번의 극성 변화가 발생하도록 9개의 S극과 9개의 N극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method of claim 3,
Wherein the magnet (32) is constituted by 9 S poles and 9 N poles so that the polarity change of 18 times occurs.
상기 구동기어(12)와 상기 웜휠(25)의 기어비는 30 : 1인 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the gear ratio between the driving gear (12) and the worm wheel (25) is 30: 1.
상기 스토퍼(50)는 상기 웜휠(25)에 형성되는 기어부의 각도 범위에 대응하여 상기 웜휠(25)의 회전 각도가 90°로 제한되도록 하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method of claim 6,
Wherein the stopper (50) is formed in a shape such that a rotation angle of the worm wheel (25) is limited to 90 degrees corresponding to an angular range of a gear portion formed in the worm wheel (25) Device.
상기 제어부(40)는 상기 스토퍼(50)에 의해 상기 웜휠(25)이 걸림되어 상기 출력축(20) 및 상기 모터(11)가 회전하지 못하는 경우 상기 출력축(20)의 위치를 0도 또는 90° 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method of claim 7,
When the worm wheel 25 is caught by the stopper 50 and the output shaft 20 and the motor 11 are not rotated, the control unit 40 controls the position of the output shaft 20 to be 0 ° or 90 ° Position of the intake valve.
상기 제어부(40)는 상기 스토퍼(50)의 작용을 통해 상기 출력축(20)의 위치를 0도 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 닫힌 상태인 것으로 판단하고, 상기 스토퍼(50)의 작용을 통해 상기 출력축(20)의 위치를 90° 위치로 인식하는 경우 흡기밸브가 열린 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method of claim 8,
The control unit 40 determines that the intake valve is in the closed state when the position of the output shaft 20 is recognized as the zero degree position through the action of the stopper 50, And when the position of the output shaft (20) is recognized as a 90 ° position, it is determined that the intake valve is in the open state.
상기 마그넷(32)은 고무자석인 것을 특징으로 하는 흡기밸브 개폐 조절용 액추에이터 제어장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnet (32) is a rubber magnet.
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