KR100411039B1 - 회전축 회전위치 측정장치 - Google Patents

Abstract

회전축의 회전속도에 비해 마그네틱 센서와 상호 작용하는 회전기어의 회전속도를 저감하도록 함으로써 부피를 줄이고, 특히 크랭크축의 회전에 관하여는 다른 구성요소의 채용 없이도 실린더의 위치를 검출할 수 있는 회전축 회전위치 검출장치를 제공하기 위하여,

회전축에 고정되고 외주면에 톱니모양의 요철이 형성된 회전기어와 상기 회전기어가 장착되는 케이스의 일측에 장착되어 상기 회전기어의 회전에 따른 펄스신호를 발생시키는 마그네틱 센서를 포함하는 휠 회전위치 측정장치에 있어서,

상기 회전기어는, 회전축에 고정되고 외주면에 기어가 형성된 회전축 기어; 상기 회전축 기어에 결합되도록 상기 회전축 기어가 장착되는 케이스에 그 중심이 고정 장착되는 위성기어; 및 외주면에 톱니모양의 요철이 형성되고, 상기 회전축 기어와 동심의 위치에 장착되며, 상기 위성기어에 의해 구동되도록 내주면에 기어가 형성된 외측기어; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전축 회전위치 검출장치를 제공한다.

Description

회전축 회전위치 측정장치{AN APPARATUS FOR MEASURING ROTATIONAL POSITION OF A ROTATING SHAFT}

본 발명은 회전축의 회전위치를 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 회전축의 회전속도에 비해 마그네틱 센서와 상호 작용하는 회전기어의 회전속도를 저감하도록 함으로써 부피가 줄이고, 특히 크랭크축의 회전에 관하여는 다른 구성요소의 채용 없이도 실린더의 위치를 검출할 수 있는 회전축 회전위치 검출장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 근래의 엔진은 연료공급 및 점화시기등을 엔진을 제어하는 전자제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)에서 제어하고 있다.

그런데, 상기 ECU가 엔진을 제어하기 위해서는 엔진의 현재 동작상태, 특히 크랭크축이 회전할 때 크랭크축의 회전위치를 측정하여야 한다.

도 3은 종래기술에 의한 크랭크축 회전위치 측정장치의 일예를 나타낸 도면이다.

상기 크랭크축의 회전위치를 측정하기 위하여는, 종래기술에 의하면, 외주면에 톱니모양의 요철이 형성된 회전기어(310)를 크랭크축(300)에 고정하고, 회전기어(310)가 장착되는 케이스(미도시)의 일측에는 상기 회전기어(310)의 회전에 따라 펄스신호를 발생시키는 마그네틱 센서(350)를 장착하여, 상기 마그네틱 센서(350)에서 발생되는 신호를 상기 ECU가 입력받아 크랭크축(300)의 회전위치를 파악한다.

특히 상기 회전기어(310)의 외주면에 형성된 요철은 일부 톱니 치가 누락된 형태로 구성됨으로써 상기 누락 톱니 치(360; missing tooth)의 위치에 따라 크랭크축(310)의 회전위치를 알 수 있는 것이다.

그런데, 크랭크축이 동일한 위치에 있더라도 엔진의 실린더는 그 행정이 다를 수 있다. 즉, 흡입-압축-팽창-배기의 4행정 사이클에 의해 구동되는 엔진은 흡입 때와 팽창 때의 크랭크축의 위치는 같으나, 폭발은 팽창 때에 이루어져야 하므로, 점화시기의 결정을 위해서는 어느 실린더가 폭발 행정인가를 결정하는 것이 중요하고, 이를 위해서 TDC 센서(Top Dead Center Sensor)를 채택하여 상기 TDC 센서에서 나오는 출력과 상기 크랭크 각 센서에서 나오는 출력을 비교함으로써 각 실린더의 점화시기를 결정하게 된다.

따라서, 종래기술에 의하면 엔진의 점화시기를 결정하기 위해서는 크랭크각 센서 뿐만 아니라 TDC 센서를 필요로 하므로 구성이 복잡하고, 상기 센서들로부터 측정값을 입력받아 상기 ECU에서 점화시기를 결정함으로써 점화시기 결정의 로직이 복잡하다는 단점이 있었다. 또한 센서의 감도오차 및 엔진의 조립오차 등을 고려할 때 점화시기의 정확한 판별이 힘들다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 회전축의 회전속도에 비해 마그네틱 센서와 상호 작용하는 회전기어의 회전속도를 저감하도록 함으로써 부피가 작은 회전위치 검출장치를 제공하며,

상기 회전축을 크랭크축으로 할 경우에는 다른 구성요소의 채용 없이도 실린더의 위치를 검출할 수 있는 회전축 회전위치 검출장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축 회전위치 측정장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예의 회전축 회전위치 측정장치의 결합 관계를 나타낸 측면도이다.

도 3은 종래기술에 의한 크랭크축 회전위치 측정장치의 일예를 나타낸 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 회전축 회전위치 측정장치는,

회전축에 고정되고 외주면에 톱니모양의 요철이 형성된 회전기어와 상기 회전기어가 장착되는 케이스의 일측에 장착되어 상기 회전기어의 회전에 따른 펄스신호를 발생시키는 마그네틱 센서를 포함하는 휠 회전위치 측정장치에 있어서,

상기 회전기어는, 회전축에 고정되고 외주면에 기어가 형성된 회전축 기어; 상기 회전축 기어에 결합되도록 상기 회전축 기어가 장착되는 케이스에 그 중심이 고정 장착되는 위성기어; 및 외주면에 톱니모양의 요철이 형성되고, 상기 회전축 기어와 동심의 위치에 장착되며, 상기 위성기어에 의해 구동되도록 내주면에 기어가 형성된 외측기어를 포함하되, 상기 회전축 기어, 위성기어 및 외측기어 기어비는 4:2:8로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축 회전위치 측정장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 회전축 회전위치 측정장치는,

회전축(100)에 고정되고 외주면에 기어가 형성된 회전축 기어(110),

상기 회전축 기어(110)에 결합되도록 상기 회전축 기어(110)가 장착되는 케이스에 그 중심이 고정 장착되는 위성기어(115),

외주면에 톱니모양의 요철이 형성되고, 상기 회전축 기어(110)와 동심의 위치에 장착되며, 상기 위성기어(115)에 의해 구동되도록 내주면에 기어가 형성된 외측기어(120) 및

상기 회전축 기어(110)가 장착되는 케이스에 장착되어 상기 외측기어(120)의 외주면의 요철과 상호 작용하여 펄스신호를 발생시키는 마그네틱 센서(150)를 포함한다.

상기 회전축 기어(110)는 엔진이 동작할 때 회전하는 임의의 회전축으로 할 수 있으며 일예로는 크랭크축으로 할 수 있으며, 상기 회전축 기어(110)는 상기 회전축(100)에 키(key; 105)를 통해 결합한다.

상기 외측기어(120)의 외주면에 형성된 요철은 종래 기술에 의한 회전기어의외주면에 형성된 톱니모양의 요철과 같이, 그 일부에 톱니 치가 누락된 형태로 구성됨으로서 상기 누락 톱니 치(160)의 위치에 따라 상기 회전축(100)의 회전위치의 기준을 정할 수 있다.

상기 회전축 기어(110)의 기어 수, 상기 위성기어(115)의 기어 수, 및 상기 외측기어(120)의 내주면에 형성된 기어 수는 소정의 비율로 설정된다.

상기 소정의 비율은 엔진의 기통수에 따라 다르게 설정될 수 있으며, 크랭크축의 회전에 대하여 상기 외측기어(120)의 회전수를 감속하고자 하는 정도에 따라 다르게 설정할 수 있다.

즉, 4기통 엔진에 관하여 엔진이 한사이클 동작할 때 상기 외측기어(120)가 1회전하도록 하기 위하여는 상기 회전축 기어(110), 위성기어(115), 외측기어(120)의 기어비를 4:2:8의 비율로 설정할 수 있다.

상기 위성기어(115)는 동일한 형태로 하나 이상 설치할 수 있으며, 일예로는 도1에 도시된 바와 같이 3개소 설치하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 실시예의 회전축 회전위치 측정장치의 결합 관계를 나타낸 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(100)은 그 장착면(220)에 장착되고, 상기 장착면에는 상기 위성기어(115)를 장착하도록 중심축(210)이 소정 개소 형성되어, 상기 중심축에 상기 위성기어(115)가 장착되며, 상기 회전축(100)의 중심을 중심으로 하여 상기 외측기어(120)이 장착된다.

이하 본 발명의 실시예의 회전축 회전위치 측정장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

상기 회전축(100)이 회전하면(도 1에서는 시계방향), 상기 키(105)에 의하여 고정 장착된 상기 회전축 기어(110)도 상기 회전축(100)의 회전에 의해 동일한 방향 및 회전속도로 회전한다.

이에 따라 상기 위성기어(115)는 상기 회전축(100)의 회전방향과 반대방향으로 회전하며, 상기 위성기어(115)의 회전에 의해 상기 외측기어(120)가 회전하게 된다.

상기 외측기어(120)의 회전속도는 상기 회전축 기어(110)와의 기어비에 의해 결정된다.

즉, 회전축 기어(110)와 외측기어(120)의 기어비가 1:2라고 하면, 상기 회전축 기어(110)가 2회전할 때 상기 외측기어(120)는 1회전하게 된다.

따라서, 상기 회전축(100)을 크랭크축으로 한다면, 엔진이 2회전하여 1사이클 작동하였을 때 상기 외측기어(120)는 1회전함으로써, 상기 외측기어(120)의 누락 기어 치(160)는 매 사이클 같은 위치에 놓이게 된다.

따라서 TDC 센서와 같은 부가장치가 없이도 1번 실린더의 점화시기를 측정할 수 있는 것이다.

이상으로 본 발명의 회전축 회전위치 측정장치에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 크랭크축에서 TDC 센서 없이도, 엔진의 사이클에 따른 점화시기를 판별할 수 있다.

또한, 회전축의 속도가 빠를 경우 센서와 상호 작용하는 기어의 회전속도를 저감함으로써 회전축 회전위치 측정의 감도를 증가시킬 수 있고,

회전축 기어 및 외측기어의 기어비에 따라 외측기어의 회전속도를 감속할 수 있으므로, 회전축의 회전위치 측정을 위한 측정장치가 차지하는 부피를 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 회전축에 고정되고 외주면에 톱니모양의 요철이 형성된 회전기어와 상기 회전기어가 장착되는 케이스의 일측에 장착되어 상기 회전기어의 회전에 따른 펄스신호를 발생시키는 마그네틱 센서를 포함하는 휠 회전위치 측정장치에 있어서,

   상기 회전기어는,

   회전축에 고정되고 외주면에 기어가 형성된 회전축 기어;

   상기 회전축 기어에 결합되도록 상기 회전축 기어가 장착되는 케이스에 그 중심이 고정 장착되는 위성기어; 및

   외주면에 톱니모양의 요철이 형성되고, 상기 회전축 기어와 동심의 위치에 장착되며, 상기 위성기어에 의해 구동되도록 내주면에 기어가 형성된 외측기어;

   를 포함하되,

   상기 회전축 기어, 위성기어 및 외측기어 기어비는 4:2:8로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전축 회전위치 측정장치.
2. 제1항에서,

   상기 회전축은 크랭크축인 것을 특징으로 하는 회전축 회전위치 측정장치.
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