KR0171211B1 - 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치 - Google Patents

Abstract

액셀 페달의 답입량에 따라 드로틀 밸브의 개방도를 제어하기 위한 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치로서, 기관 흡기통로에 설치된 드로틀 밸브와, 상기 드로틀 밸브의 밸브축에 설치한 제1제어 레버와, 그 제1제어 레버의 지축과는 다른 지축을 가지고, 또 액셀 페달에 연동하는 제2제어 레버로 이루어져 상기 제2제어 레버는 상기 제어 레버의 동작범위 밖에서 작동한다.

Description

내연기관의 드로틀 개방도 제어장치

제1도는 본 발명에 의한 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치의 일실시예를 나타낸 단면도.

제2도는 동 장치의 좌측면도(아이들 상태시).

제3도 및 제4도는 엑셀 페달을 밟았을 때의 동 장치의 좌측면도.

제5도는 동 장치의 드로틀밸브 개방도의 제어특성을 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 흡기 통로 2 : 드로틀 밸브

3 : 드로틀 밸브축 4 : 드로틀 보디

5 : 기어 6 : 구동모터

7 : 제1레버 7a : 롤러

8 : 샤프트 9 : 제2레버

9a : 보올조인트 9b,9c : 장공부의 단부

10 : 리턴스프링

본 발명은 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치에 관한 것으로, 특히 드로틀 개방도를 제어하는 구동모터의 이상시에도 운전자의 페달 조작으로써 엔진 회전수가 제어될 수 있도록 한 내연기관의 드로틀 제어장치에 관한 것이다.

종래, 드로틀 밸브의 개방도를 기계적인 페달기구에 의하지 않고, 예를 들면 모터등의 구동수단에 의하여 제어하는 것이 일본국 특개 소63-277826호 등에 의해 공지되어 있다. 이러한 종래의 드로틀 개방도 제어장치에서는 구동모터의 이상시등에 페달조작에 의하여 작동하는 레버의 작동에 의하여 상기 드로틀 밸브를 강제적으로 폐쇄 방향으로 리턴시키는 기구가 채용되고 있다.

그러나, 상기의 종래 기술에 의한 드로틀 개방도 제어장치에서 구동모터의 이상시등에는 상기 드로틀 밸브가 강제로 폐쇄 방향으로 리턴되기 때문에, 예를 들면 고속도로에서의 주행시, 또는 일반도로에서의 주행시에 있어서, 급속하게 엔진 출력이 저하되어 운전자에게 불안감을 주고, 경우에 따라서는 엔진의 정지에까지 연결되어 버린다.

그러므로, 본 발명에서는 이와 같은 이상시(고장시)에 있어서도 엔진동작을 제어하기 위한 상기 드로틀밸브는 단순히 강제적으로 폐쇄 방향으로 리턴되는 것만으로는 불충분하다는 인식에 입각하여 이상시(고장시)이더라도 운전자의 의지로 스스로 달릴 수 있게 하는 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 가령 모터등이 고장난 경우에 그 고장난 차를 수리하기 위해서도 차는 역시 달리게 하지 않으면 안된다. 이 생각에 의거하여 본 발명에서는 차를 저속으로 주행시키기 위하여 페달 조작에 의하여 상기 드로틀 밸브를 미소 개방도로 개폐할 수가 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 액셀 페달을 밟으면 드로틀 밸브에 고정되어 있는 제1레버보다 액셀 페달과 연결되어 있는 제2레버가 반드시 먼저 작동하도록 하고, 또 제1레버가 닫히는 때에도 반드시 제2레버가 먼저 작동하도록 한 것이다.

제2레버는 제1레버가 어느정도 자유롭게 움직일 수가 있도록 제2레버의 가이드부의 원호상의 이동범위를 자유롭게 결정할 수가 있다.

제1레버를 고정하고 있는 드로틀 밸브축은 구동모터로 직접 작동되고 드로틀 밸브의 작동은 운전자가 페달을 밟으므로서, 운전상태를 감지하여 엔진회전수를 제어한다.

이를 위하여 제2레버의 장공(長孔)형상은 구동모터로 제어되는 엔진회전수에 의하여 결정된다.

또 제2레버를 회동시키는 토오크는 구동모터가 작동하지 않게 되면 구동모터를 회동시킬 수 있는 토오크가 있으면 충분하여 그다지 큰 토오크는 필요로 하지 않는다.

이와 같이 제1레버와 제2레버가 자유롭게 작동하도록 하면 제1레버와 제2레버를 동축상에 설치해도 가능하다.

드로틀 밸브는 드로틀 밸브축에 고정되고, 제1레버는 상기 드로틀 밸브축에 고정되어 있다. 한편 구동모터는 기어등의 변속기구에 의하여 드로틀 밸브축과 연동하도록 되어 있다.

제2레버는 액셀 페달에 엑셀 와이어 또는 링크기구에 의하여 연동되고 있고 구동모터와는 별개의 동작을 하는 구조이다.

이와같이 제1레버와 제2레버의 동작이 따로따로이기 때문에 구동모터가 정상시에, 제1레버의 규제핀부는 제2레버의 장공중을 자유롭게 움직일 수가 있다.

만일 구동모터가 고장났을 때에는 제1레버의 규제핀부를 제2레버의 장공의 단부로 제1레버의 규제핀부를 눌러, 드로틀 밸브를 폐쇄 방향 및 개방 방향으로 자유롭게 제어할 수가 있다.

이 결과 구동모터가 고장났을 때에도 드로틀 밸브를 운전자의 조작으로 스스로 달릴 수 있게 된다.

이하에 본 발명의 일실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

제1도 및 제2도에는 본 발명의 일실시예에 의한 드로틀 개방도 제어장치의 상면 단면도 및 측면도가 도시되어 있고, 이들 도면에 있어서, 드로틀 보디(4)의 중앙부에 원통형상으로 형성된 기관의 흡기통로(1)에는 소위 버터플라이식의 드로틀 밸브(2)가 개장(介裝)되고, 이 드로틀밸브(2)는 드로틀밸브축(3)에 의하여 지지되고 있다. 이 드로틀 밸브축(3)은 드로틀 보디(4)를 관통하고, 그 양단부를 상기 드로틀 보디(4)내에 설치한 보올베어링(31,31)에 의하여 지지하여 회동 자유롭게 설치되어 있다.

이 드로틀 밸브축(3)의 일단부(도면에서는 우측단)에는 제1기어(5a)가 설치되고, 이 제1기어(5a)는 다시 정역회전 가능한 구동모터(6)의 출력축에 설치된 제2기어(5b)에 맞물리도록 구성되어 있다.

상기 모터(6)는 예를 들면 엔진의 상태 및 운전상태에 따른 제어를 하기 위한 제어장치(도시생략)로부터의 제어신호에 의하여 회전함으로써 상기 드로틀 밸브(2)의 개방도를 제어하도록 되어 있다.

한편, 상기 드로틀 밸브축(3)의 타단부에는 제어 제1레버(7)가 설치되어 있다. 또 드로틀 보디(4)의 일부분에는 지지샤프트(8)가 설치되고, 이 지지샤프트(8)에는 제2레버(9)가 설치되어 있다. 이 제2레버(9)는 링크로 움직일 수 있도록 예를 들면 보올조인트(9a)에 의하여 회동 자유롭게 설치되어 있다. 또, 이 제2레버(9)의 보올조인트((a) 부분에는 액셀 페달의 링크기구(도시생략)가 접속되어 있다. 한편, 상기 지지샤프트(8)에는 탄성부재로서 예를 들면 코일형상의 리턴스프링(10)이 설치되어 제2레버(9)를 드로틀 밸브(2)를 개방 방향으로 가세하도록 되어 있다. 이 리턴스프링(10)은 상기 구동모터의 회전토오크 보다 크게 설정되어 있다.

또, 도면으로부터도 명백한 바와 같이, 상기 제2레버(9)의 상방 선단부에는 장공부(90)가 형성되어 있고, 이 장공부(90)에는 상기 제1레버(7)의 평면으로부터 돌출하여 형성된 규제핀(7a)이 삽입되어 있다.

다음에, 이상에서 그 구성을 설명한 드로틀 개방도 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.

먼저 정상 동작시에는 제2레버(9)는 액셀 페달의 답입량(踏入量)에 따라, 제3도에 나타낸 바와 같이, 제1레버(7)의 장공부(90)에 규제핀(7a)과의 사이에 더욱 구체적으로는 장공부(90)의 단부(9c)와의 사이에 항상 일정한 간극(d)을 유지하면서 도면중 화살표 방향으로 회동된다. 또, 액셀 페달을 떼어 드로틀 밸브(2)가 폐쇄될 때에도 상기한 바와 같이 제2레버(9)의 장공부(90)의 양단부(9b,9c)와 상기 제1레버(7)의 규제핀(7a)과는 닿지 않도록 되어 있다. 이것은 통상, 상기 제1레버(7)와 제2레버(9)와는 따로따로 움직이기 때문이고, 그 때문에 특별한 링크기구는 필요로 하지 않으나 제2레버(9)의 장공(90)과 제1레버(7)의 규제핀(7a)은 항상 상기 장공부(90)의 양단부(9b,9c)와 접촉하는 일이 없다.

이 상태에서의 도시하지 않은 상기 제어장치는 액셀 페달의 답입량, 차속, 흡입압력등에 따라 운전자의 의지에 맞도록 드로틀 밸브(2)의 목표개방도를 설정한다. 그리고, 상기 제어장치는 검출된 실제의 드로틀 밸브(2)의 개방도와, 상기 목표개방도로부터의 편차를 연산하고, 그 연산결과에 의거하여 상기 구동모터(6)를 드로틀 밸브(2)의 개방도가 설정된 목표개방도가 되도록 제어한다. 이에 의하여 상기 제어장치로부터의 전기적인 제어신호에 의하여 드로틀 밸브(2)가 운전자의 의지에 맞는 개방도로 제어되게 된다.

한편, 운전중에 예를 들면 상기 제어장치에 고장이 발생하여 구동모터(6)에 의하여 상기 드로틀 밸브(2)가 전개(全開)방향으로 제어되려고 하는 경우, 또는 반대로 단선등에 의하여 제어되지 않는 상태가 되었을 경우에는 상기 제2레버(9)의 장공부(90) 양단(9b,9c)에 의하여 제1레버(7)의 규제핀(7a)을 눌러 회동시킴으로써 드로틀 밸브(2)를 페달 누름 방향으로 제어한다.

즉, 이와 같은 경우, 이 제2레버(9)에는 구동모터(6)의 토오크보다 큰 토오크의 리턴스프링(10)으로 드로틀밸브(2)를 폐쇄하는 방향으로 가세함으로써 드로틀 밸브(2)는 상기 액셀 페달 누름량에 대응하여 소정 위치에 유지할 수 있다. 따라서, 제어장치등에 고장이 발생해도 드로틀 밸브(2)의 개방도가 액셀 페달 누름량, 즉 운전자의 의지에 맞는 값에 유지할 수가 있게 된다.

또, 일반적으로 구동모터(6)의 발생토오크 보다 큰 토오크로 구동모터(6)를 정지시키면, 모터 자신이 토오크를 유지할 수가 없게 되어, 드로틀 밸브(2)를 급하게 폐쇄시키게 하는 동작, 소위 탈조현상을 일으킨다. 이때 드로틀 밸브(2)가 급하게 폐쇄되면, 엔진 출력이 급속하게 저하하기 때문에 운전자에게 불안감을 준다. 이 때문에, 운전자에게 불안감을 주지 않기 위하여서도 적당한 엔진출력이 얻어지도록 드로틀 밸브(2)의 폐쇄측과 개방측의 양측으로 개폐제어 가능하게 하기 위하여 제2레버(7)의 장공부(90)의 양측의 단부(9b,9c)에서 제1레버(7)의 규제핀(7a)을 개재시킴으로서 드로틀 밸브(2)의 개폐를 제어한다.

또, 구동모터(6)가 단선이 되었을때도, 상기와 마찬가지로 제2레버(9)의 장공부(90)의 양단부(9b)(9c)를 사용하여 드로틀 밸브(2)를 개폐 제어하여 이 드로틀 밸브(2)의 동작 범위에서 운전자의 의지에 따른 차량주행이 가능하게 되도록 했다.

또, 이와 같은 고장시에는 제1레버(7)와 제2레버(9)의 동작을 원활하게 시키기 위해서는 상기 장공부(90)에서의 동작을 원활하게 할 필요가 있다. 이를 위하여 상기 레버(7)의 규제핀부(7a)의 형상을 예를 들면 봉형상 보다도 미끄럼 마찰 저항이 적은 롤러를 사용함으로써 더한층 원활한 동작을 얻을 수 있게 된다.

제2도는 아이들 상태에서의 것을 제4도는 드로틀 밸브가 폐쇄시의 상태를 나타낸다. 또한, 여기에 기입한 드로틀 밸브 작동범위(θ)에 있어서, 운전상태에 따른 제어장치로부터의 신호에 의하여 구동모터(6)가 자유롭게 동작할 수 있는 범위에서의 증속이나 감속도 가능하다.

제5도는 구동모터(6)의 작동영역과 액셀 드럼(제2레버)의 작동범위(드로틀 개방도)를 액셀 페달의 누름량에 대하여 나타낸 도면이다. 또, 구동모터의 작동은 페달조작과는 분리하고, 제어유닛에 의하여 차량의 상태에 따라 자유롭게 작동할 수가 있으므로, 출력을 얻고자 할 때에는 운전자의 페달조작에 의하여 드로틀 개방도를 크게, 또 반대로 낮추고자 할때는 드로틀 개방도를 작게할 수도 있다.

이를 위하여, 페달조작과 연결되어 있는 드로틀 레버는 상기한 작동범위 밖에서 동작할 수 있도록 구동모터와 연결되어 있는 제1레버보다 페달과 연결되고 있는 제2레버는 먼저 움직이도록 했다.

이상의 설명으로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하여, 구동모터나 그 제어장치 등의 이상동작 및 고장에 의하여 작동이 되지 않게 되었을 때도 운전자의 페달 누름량에 따른 차량주행이 가능하게 된다. 따라서 자동차의 안전성 및 신뢰성을 유지할 수 있는 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims (4)

1. 기관 흡기통로에 설치된 드로틀 밸브와, 상기 드로틀 밸브를 개폐 구동하는 구동모터와, 상기 드로틀 밸브의 밸브축에 설치한 제1제어 레버와, 상기 제1제어 레버의 지축과는 다른 지축을 가지고, 또 액셀 페달에 연동하는 제2제어 레버로 이루어지고, 상기 제2제어 레버는 상기 제1제어 레버의 동작범위 밖에서 작동하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 아이들 회전시 부근이외의 제1레버의 밸브개방방향과 밸브폐쇄방향의 동작이 비선형이더라도, 구동모터가 정상시에는 제2제어 레버는 제1제어 레버에 접하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 제2제어 레버가 아이들 개방도 부근까지 밸브를 폐쇄할 때에 제1제어 레버는 강제적으로, 제2제어 레버는 밸브폐쇄방향으로 작동하고, 또 구동모터가 작동하지 않을 때에도 소정 개방도로 제1제어 레버를 밸브개방방향으로 작동시킬 수 있는 기구를 가지는 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 제1제어 레버와 제2제어 레버가 접하는 부분을 롤러로 한 것을 특징으로 하는 내연기관의 드로틀 개방도 제어장치.