KR101396470B1

KR101396470B1 - 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101396470B1
Application number: KR1020080120599A
Authority: KR
Inventors: 헨닝 하이메르; 페테르 드루크밀레르
Original assignee: 만 디젤 앤 터보 에스이
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2014-05-20
Also published as: FI123171B; FI20086178A; FI20086178A0; DE102007059589A1; CN101458161A; CN101458161B; JP2009144705A; KR20090061581A; JP5080433B2

Abstract

본 발명은 피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되고 실린더(3) 내에서 이동하는 적어도 하나의 피스톤을 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축(1)의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 피스톤(2)과 함께 이동할 수 있는 측정체(5) 및 상기 측정체(5)의 위치를 감지하기 위한 센서 장치를 포함하고, 상기 측정체(5)는 피스톤 로드(4) 상에 고정될 수 있다.

피스톤, 회전 위치, 상사점

Description

왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하는 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING A TURNING POSITION, IN PARTICULAR AN UPPER DEAD CENTER, OF A CRANKSHAFT OF A RECIPROCATING PISTON MACHINE}

본 발명은, 피스톤 로드에 의하여 크랭크 축과 커플링되고 실린더 내에서 이동하는 하나 이상의 피스톤을 구비한 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하기 위한 제1항의 전제부에 따른 장치, 및 이러한 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하기 위한 방법에 관한 것이다.

예컨대 분사 개시 시점을 정확히 조절하기 위하여 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 소위 상사점을 가능한 정확히 감지하는 것이 필요하다. 지금까지 상사점은 각각의 실무에 따라 크랭크 축과 평형추 사이의 분리 조인트 상에 놓여 있던 수준기에 의하여 수동으로 감지되었다. 그러나, 이러한 측정은 비교적 부정확하고 수준기에 의한 왕복동 피스톤 장치의 소정 조절이 추가로 필요하다는 것이 단점이다.

크랭크 축의 회전 위치를 자동으로 결정하기 위한 방법 및 장치는 이미 DE 103 04 699 A1호로부터 공지되어 있으며, 상기 문헌에서는 크랭크 축과 연결되는 평형추와 센서 휠의 회전 위치가 2 개의 센서에 의하여 감지된다. 또한, DE 10 2005 054 627 A1호로부터는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치를 감지하기 위한 제1항의 전제부에 따른 장치가 공지되어 있으며, 여기서는 피스톤 분사 노즐에 배치된 센서가 무접촉 방식으로 피스톤 스커트의 자유단 또는 피스톤 스커트의 내측에 배치된 에지를 감지하여 하사점을 결정한다.

상기 언급한 두 방식에서는 센서에 의하여 감지하고자 하는 측정체를 크랭크 축 또는 피스톤 스커트에 배치하는 것이 용이하지 않아, 특히 예컨대 분사 개시 시점의 조절 후 다시 제거되어야 하는 장치의 일시적인 고정을 어렵게 한다. 따라서 언급한 DE 103 04 699 A1호 및 DE 10 2005 054 627 A1호는 각각 센서 및 측정체가 왕복동 피스톤 장치에 영구히 고정된 정적 장치를 제안한다.

상기 언급한 공지된 방법의 또다른 단점은 측정점의 위치 설정에 있다. 즉, DE 103 04 699 A1호의 경우, 측정점은 크랭크 축에 직접 배치되는데 레버 암이 작으면 측정 부정확성이 커진다. 이에 대하여, DE 10 2005 054 627 A1호의 경우 피스톤의 위치가 감지되어도, 특히 피스톤과 피스톤 로드 사이의 유극이 크랭크 축의 회전 위치의 간접적인 감지를 왜곡할 수 있다.

따라서, 본 발명의 과제는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 간단하면서 동시에 정확하게 감지하는 것이다.

상기 과제의 해결을 위하여 제1항의 전제부에 따른 장치가 그 특징적인 특성에 의하여 형성된다. 제16항은 보호받고자 하는 해당 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치는, 각각 피스톤 로드에 의하여 크랭크 축과 커플링되고 실린더 내에서 이동하는 하나 이상의 피스톤을 구비한 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점을 감지하기 위해 사용된다. 본 발명은 예컨대 왕복동 피스톤 장치의 분사 개시 시점을 조절하기 위하여 필요한 상사점의 감지와 관련하여 이하에서 상세히 설명된다. 본 발명은 또다른 주요 회전 위치의 감지, 예컨대 하사점 등의 감지를 위해서도 마찬가지로 이용될 수 있다.

본 발명에 따르면 피스톤과 함께 이동할 수 있는 측정체가 피스톤 로드에 고정된다.

피스톤 로드 상에 측정체를 고정하는 것으로 크랭크 축의 상사점의 정확한 감지가 가능해진다. 한편으로는, 측정이 더 정확하도록 크랭크 축 자체의 감지에 관하여 더 큰 레버 암이 마련된다. 다른 한편, 피스톤 로드와 피스톤 사이의 유극이 측정 결과에 영향을 주지 않을 수 있다.

또한, 비교적 양호하게 접근할 수 있는 피스톤 로드 상에 측정체를 고정시키는 것으로, 본 발명에 따른 장치를 왕복동 피스톤 장치 상에 간단히 고정시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 센서 장치는 실린더에 고정될 수 있는 센서 캐리어 상에 배치된다. 역시 비교적 양호하게 접근할 수 있는 실린더 상에 센서 캐리어를 고정시키는 것은 왕복동 피스톤 장치 상에 본 발명에 따른 장치를 간단히 고정시키기 위한 것이다.

상기 장치를 일시적으로만, 예컨대 분사 개시 시점의 조절을 위해서만 왕복동 피스톤 장치에 고정한 다음 다시 제거한다는 점이 특히 유리하다.

여기서 특히 측정체 및/또는 센서 캐리어를 피스톤 로드 또는 실린더 상에 고정하는 것이 유리하다. 여기서 측정체 또는 센서 캐리어는 바람직하게는 피스톤 로드 또는 실린더와 나사 고정될 수 있다. 마찬가지로 측정체 및 피스톤 로드 또는 센서 캐리어 및 실린더는 또다른 방식으로 예컨대 돌출 결합, 삽입 결합 또는 클립 결합에 의하여 결합될 수 있다. 이로써, 한편으로는 동일한 장치에 의하여 상이한 왕복동 피스톤 장치의 회전을 감지할 수 있고 다른 한편으로는 왕복동 피스톤 장치가 정상 운전에서 불필요한 측정 장치를 구비하지 않도록, 상기 장치를 일시적으로만 왕복동 피스톤 장치 상에 고정하고, 감지 후 다시 제거하는 이점을 실현할 수 있다.

특히 이러한 분리 가능한 측정체 또는 센서 캐리어의 장착을 위해 측정체 또는 센서 캐리어는 피스톤 로드 또는 실린더 상에서의 고정을 용이하게 하는 센터링 보조물을 구비할 수 있으며, 이것은 특히 장치를 일시적으로 상이한 왕복동 피스톤 장치에 고정하여야 하는 경우 유리하다. 바람직한 실시예에서 센터링 보조물은 피스톤 로드 또는 실린더의 오목부 또는 돌출부와 상응하는 윤곽을 갖고 형상 맞춤적으로 함께 작용하는 하나 이상의 돌출부 또는 오목부를 구비할 수 있다. 이러한 센터링 보조물은 실린더의 길이 방향 축선에 대한 법평면(normal plane)에 대하여 및/또는 그 법평면에서, 즉 실린더 축에 대하여 일정한 각 위치에서 동일하게 측정체 또는 센터링 보조물을 센터링할 수 있다. 측정체는 바람직한 실시예에서 센터링 보조물에 의하여 피스톤 로드에 대하여 센터링되어 고정되고 센서 캐리어는 센터링 보조물에 의하여 실린더에 대하여 센터링되어 고정되므로, 유리하게도 동시에 측정체 및 센서 캐리어 상에 배치된 센서 장치가 하나 이상의 축에 대하여 센터링된다.

바람직하게는 측정체는 피스톤 로드 및 크랭크 축 사이의 연결부 근처에 고정된다. 특히 측정체는 피스톤 로드에서 피스톤을 향한 피스톤 로드 말단에 고정될 수 있다. 이 영역은 한편으로는 특히 양호하게 접근할 수 있고 다른 한편으로는 측정 오류를 회피하기 위해 유리한 레버 비율을 보장한다.

따라서, 바람직하게는 센서 캐리어는, 감지하고자 하는 주요 회전 위치, 특히 상사점에 크랭크 축이 있을 때 차지하게 되는 측정체의 위치 근처에 고정될 수 있다. 따라서, 감지하고자 하는 위치에서 측정체 및 센서 장치 사이에 최소한의 간격이 형성되어 센서 감지의 신뢰성 및 정확성이 증대된다.

실린더는 피스톤이 내부에서 이동 가능하게 배치되는 실린더 케이스에 의하여 형성되는 경우, 센서 캐리어를 이러한 실린더 케이스 상에 고정하는 것이 특히 유리할 수 있다. 특히 센서 캐리어는 크랭크 축을 향하며 대체로 양호하게 접근할 수 있는 실린더 케이스의 정면에 고정될 수 있다.

특히 간단하고, 따라서 유리한 실시양태에서, 측정체 및/또는 센서 캐리어는 절곡 성형 금속 시트를 구비할 수 있다. 이러한 절곡 성형 금속 시트는 한편으로는 표면이 커서 실린더 축에 대하여 정확히 조절되는, 특히 법평면에서 이러한 실린더 축에 대하여 배치될 수 있는 제1 평면을 제공한다. 이러한 제1 평면에 대하여 기울어진 제2 평면은 센서 장치의 배치 또는 센서 장치로부터 감지될 수 있는 측정체 영역의 형성에 사용된다. 바람직하게는, 실린더 축이 제1 평면에 대하여 평행하게 놓이고 피스톤 로드가 바람직하게는 상기 제2 평면에 대하여 평행한 평면에서 움직이도록, 상기 제2 평면은 제1 평면에 대하여 실질적으로 약 90°기울어져 있다.

상기 센서 장치는 하나 이상의 센서를 구비할 수 있으며, 여기서 하나 이상의 센서는 마찬가지로 측정체의 잉여 감지에 의하여 측정의 신뢰성 및 정확성을 증대시키고 비틀린 측정체의 감지에 사용되거나 또는 상사점의 측정에 이용될 수 있다. 예컨대, 상기 센서 장치는, 크랭크 축이 그 상사점에 있을 때 측정체의 영역을 감지하는 제1 센서, 및 어떠한 경우에도 측정체의 영역을 감지하지 않는 제2 센서를 구비할 수 있다. 따라서, 제1 센서만이 측정체를 감지하는 상사점 감지 위치는 측정체가 존재하지 않아 양 센서 중 어느 것도 측정체를 감지하지 않는 경우와 구분될 수 있다.

센서 장치의 센서들은 측정체의 위치를 무접촉으로 감지할 수 있다. 여기서 센서들은 측정체의 위치를 전자기 방식으로, 예컨대 리드-콘택트(reed-contact)에 의하여 유도식 또는 자기식으로, 특히 적외선 광선, 차광판 등에 의하여 광학적으로 및/또는 특히 초음파 영역에서 음향학적으로 감지할 수 있다. 여기서, 상기 센서 장치는 하나 이상의 전자기식, 광학식 및/또는 음향 센서를 구비할 수 있으며, 측정체로부터의 광선은 중단, 반사 또는 산란되어 센서 장치의 하나 이상의 리시버에 의하여 감지된다. 마찬가지로 이러한 센서 또는 리시버는 측정체 상에도 배치될 수 있다.

추가로 또는 택일적으로 상기 센서 장치는 또한 하나 이상의 기계적 센서를 포함하고, 측정체의 측정 윤곽을 기계적으로 측정하는 트랜스듀서를 구비할 수 있다.

바람직하게는 센서 장치는 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점의 저장을 위한 저장 장치를 구비한다. 기계적 센서 장치의 경우 저장 장치는 예컨대 트랜스듀서와 연결된 드래깅 포인터를 포함할 수 있으며, 상기 포인터는 피스톤이 크랭크 축으로부터 상방으로 이동하는 경우에 눈금 상에서 이동하고 그 때마다 최고 도달 위치에서 이동하지 않게 된다. 마찬가지로 저장 장치는 특히 무접촉 센서에서 전자기식 저장 장치를 구비할 수 있다.

바람직하게는 상기 센서 장치는 센서의 출력 신호의 처리를 위한 처리 장치를 포함한다. 이러한 처리 장치는 예컨대 센서에 대한 측정체의 상대 위치에서 센서 신호의 크기, 강도 등을 변환시키고 연속적인 상이한 상대 위치로부터 처리되는 상대 위치의 최소 또는 최대로서 상사점을 밝힐 수 있다. 이러한 처리 장치는 또한 예컨대 대강의 신호를 평준화, 필터링, 보간(interpolation) 등을 함으로써 측정 오류 등을 보정 또는 보상할 수 있다.

상기 센서 장치는 또한 크랭크 축의 회전 위치, 특히 상사점의 출력을 위한 출력 장치를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 출력은 마찬가지로 광학식, 음향식 및/또는 전자식으로 추가 처리에 적합한 형태로, 예컨대 제어 장치에 대하여 생성될 수 있다. 예컨대 이를 통하여 광학식 또는 음향식 출력은, 크랭크 축이 상사점에 도달하였을 때, 사용자에게 알릴 수 있다. 여기서 예컨대 처리 장치는 센서의 출력 신호를 평가한 다음, 측정체 및 센서 장치의 상대 위치에 대하여 비례하는 센서 신호의 기울기가 부호 변경될 때 크랭크 축의 사점을 표시할 수 있다. 저장 장치는 드래깅 포인터로서 형성될 때, 눈금에서 드래깅 포인터가 움직이지 않는 그 최대 도달 위치가 상사점을 나타내어, 상사점은 포인터 도구의 포인터가 드래킹 포인터와 일치하게 됨으로써, 정확하게 도달될 수 있다.

본 발명의 바람직한 사용에서 감지된 회전 위치는 제어 장치에 공급되며, 상기 제어 장치는 이러한 감지된 회전 위치와 소정 회전 위치 사이의 차이로부터 조절차를 형성하고 상기 조절차가 최소화되도록 크랭크 축의 회전을 위한 회전 장치를 자동으로 제어할 수 있다. 여기서 예컨대 크랭크 축의 회전 위치의 감지 동안 크랭크 축의 회전을 통한 제1 단계에서 상사점이 감지되고 소정 회전 위치로서 저장되며, 차후 이러한 상사점은 제어 장치의 도움으로 자동으로 조작될 수 있다.

본 발명의 다른 이점 및 특성은 종속항 및 실시예로부터 개시된다.

도 1(a)은 크랭크 축(1) 및 실린더(3) 내에서 이동할 수 있는 피스톤(2)을 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 부분 사시도로서, 여기서는 알기 쉬운 설명을 위하여 몇가지 부품은 생략되어 있다. 상기 피스톤(2)은 피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되어 실린더 내에서 크랭크 축이 회전할 때 피스톤(2)이 올라가고 내려간다. 피스톤(2)은 실린더(3) 내에서 크랭크 축(1)으로부터 가장 멀리 놓인 위치를 차지하는 경우, 상기 크랭크 축(1)은 도 1(a)에 도시된 상사점에 존재한다.

왕복동 피스톤 장치는 추가의 실린더(도시되어 있지 않음)(이 내부에서 피스톤이 마찬가지로 이동함)를 포함하며, 이러한 피스톤은 크랭크 축(1)의 상이한 회전 위치에서 각각 크랭크 축(1)으로부터 가장 멀리 떨어진 위치를 차지하도록 도 1에 도시된 피스톤에 대하여 변위하여 크랭크 축(1)과 커플링된다. 크랭크 축(1)이 각 실린더에 관하여 상사점을 구비하는 한, 이것은 이하에서 개시되는 장치를 상응하는 실린더 상에 배치함으로써 본 발명에 따라 측정될 수 있다. 마찬가지로 크랭크 축(1)의 상사점으로서, 회전 위치[여기서 도 1(a)에 도시된 피스톤이 크랭크 축(1)으로부터 최대로 이격된 위치를 취함]로 정의될 수 있는데, 여기서 추가의 피스톤의 사점은 크랭크 축에서 각변위를 기초로 자동으로 얻어진다.

특히 도 1(b)의 확대도에서 인지할 수 있는 바와 같이, 크랭크 축(1)의 상사점의 감지를 위한 본 발명의 실시예에 따른 장치는 제1 평면[도 1(b)의 위쪽] 및 이에 대하여 대략 90°기울어진 제2 평면[도 1(b)의 앞쪽]을 갖는 절곡 성형 금속 시트의 형태로 측정체(5)를 포함한다. 상기 제1 평면은 피스톤 로드(4) 상에 형성된 상응하는 돌출부(8.2)에 의하여 정합되는 오목부를 구비하여 측정체(5)는 피스톤 로드(4)에 대하여 센터링된다. 장착을 위하여 측정체(5)는 그 오목부에 의하여 돌출부(8.2) 상에 체결되고 이후 나사(9)에 의하여 피스톤 로드(4)와 나사 고정된다. 나사(9) 및 돌출부(8.2)는 이러한 점에서 센터링 보조물로서 사용된다.

실린더(3)는 왕복동 피스톤 장치의 하우징에 배치된 실린더 케이스로서 형성된다. 그 하부의, 크랭크 축(1)을 향한 개방 정면에는 센서 캐리어(7)가 역시 절곡 성형 금속 시트의 형태로 간단히 도시된 바와 같이 나사 고정된다. 실린더 케이스의 정면에 절곡 성형 센서 캐리어(7)의 제1 평면[도 1(b)의 위쪽]을 장착함으로써 센서 캐리어(7)가 실린더 축[도 1(b)의 상하 방향]의 법평면에 대하여 센터링된다. 이러한 법평면에서 그 제1 평면에 의하여 실린더 케이스의 하부 정면에 놓인 센서 캐리어(7)는 조절될 수 있다. 따라서 상기 센서 캐리어는 실린더 축에 대한 센터링을 위하여 3 개의 돌출부(8.1) 형태인 센터링 보조물을 추가로 포함하며 상기 돌출부는 센서 캐리어(7)가 올바르게 위치 설정될 때 실린더 케이스의 외주에 접하도록 배치된다. 따라서 장착을 위하여 상기 센서 캐리어(7)는 우선 그 제1 평면에 의하여 실린더 케이스의 정면에 접하고 이후 돌출부(8.1)가 실린더 케이스의 외주에 접할 때까지 이동된다. 이후 센서 캐리어(7)는 하부로부터 실린더 케이스 상에 나사로 고정된다(도시되어 있지 않음).

측정체(5)는 피스톤 로드(4)에 대하여 그리고 센서 캐리어(7)는 실린더(3)에 대하여 형상 맞춤 센터링함으로써 측정체(5) 및 센서 캐리어(7)도 서로에 대하여 센터링된다.

절곡 성형 센서 캐리어(7)의, 제1 평면에 대하여 실질적으로 약 90°기울어진 제2 평면[도 1(b)의 앞쪽]에는 하나의 센서 장치의 3 개의 센서(6)가 배치된다. 이들은, 실질적으로 센서 캐리어(7)의 제2 평면에 대하여 평행한, 절곡 성형 측정체(5) 영역의 위치를 무접촉 방식으로 감지한다.

여기서 각 센서(6)는 유도 센서를 구비하며, 그 출력 신호는 센서 캐리어(7)의 제2 평면에 대하여 평행하게 정렬된 측정체(5)의 절곡 성형 영역의 위치에 따라 변경된다. 크랭크 축(1)은 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 상사점으로부터 출발하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되므로, 우선 3 개의 센서(6)에 대향 배치된 측정체(5)의 영역이 확대된다. 측정체(5)의 절곡 성형 영역[도 1(b)의 앞쪽]의 재변위된 좌측 또는 우측 하부 에지가 센서(6)의 상부에 도달하자마자 특히 좌측 또는 우측 센서(6)의 신호가 비약적으로 증대된다. 따라서, 상사점을 초과할 때, 예컨대 크랭크 축(1)이 시계 방향으로 회전하는 경우, 측정체(5)의 상부 에지가 아래로부터 센서를 지나갈 경우 먼저 모든 세 센서(6)의 신호가 증대된다. 이후 측정체(5)의 재변위된 하부 에지가 아래로부터 이들 센서를 지나가자마자 특히 좌측 및 우측 센서(6)의 출력 신호가 감소된다. 상사점에서 측정체(5)는 3 개의 센서(6)로부터 가장 멀리 떨어지며, 여기서 중앙 센서(6)는 이에 대향 배치된 측정체(5) 돌출 영역을 기초로 좌측 및 우측 센서(6)보다 더 강한 신호를 형성한다. 이후 크랭크 축(1)의 재회전시 측정체(5)의 재변위된 하부 에지가 센서들을 지나자마자 먼저 특히 좌측 및 우측 센서(6)의 센서 신호가 먼저 비약적으로 증가된 후, 측정체(5)의 상부 에지가 상부로부터 센서들을 지나자마자 모든 세 센서의 센서 값이 급격이 하강한다.

상기 센서 장치는 3 개의 센서의 출력 신호를 모니터링하는 처리 장치(도시되어 있지 않음)를 포함한다. 여기서 이것은 3 개의 모든 센서 값[측정체(5)의 상부 에지가 아래로부터 3 개의 센서를 통과해 지나감]의 증가를 감지하며, 좌측 및 우측 센서의 출력 신호의 급격한 하강에 따라[측정체(5)의 재변위된 하부 에지가 아래로부터 센서(6)를 통과해 지나감], 특히 좌측 및 우측 센서(6)의 출력 신호의 새로운 증가에 따라[측정체(5)의 재변위된 하부 에지가 위로부터 내려와서 센서(6)를 통과해 지나감], 크랭크 축(1)이 상사점을 통과하였는지를 인식한다. 여기서 상기 처리 장치는 세 센서 신호를 모니터링한다. 이들 센서 신호가 다시 커지자마자, 먼저 모든 출력 신호가 커지고 나서 특히 좌측 및 우측 센서의 출력 신호가 감소하며, 상기 처리 장치는 상사점의 도달을 3 개의 센서(6)의 앞면에서 경고 램프의 형태로서 시각적으로 그리고 추가로 경고음에 의하여 청각적으로 알리는 출력 장치(도시되어 있지 않음)에 사점 신호를 발한다. 사용자는 크랭크 축(1)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 천천히 회전시키면, 상사점에 도달하자마자 출력 장치가 시각적으로 그리고 청각적으로 사용자에게 알린다.

본 실시예의 도시되지 않은 변형예에서 3 개의 센서(6)는 예컨대 적외선 영역에 있을 수 있는 특정 파장의 전자기 광선의 리시버 및 트랜스미터를 각각 구비하는 차광판(light barrier)으로서 형성된다. 상기 트랜스미터는, 측정체(5) 영역이 각 센서(6)에 대하여 대향 배치될 때, 측정체(5)로부터 리시버로 되반사되는 전자기 광선을 송신한다. 이 경우가 아니라면, 송신된 광선의 대부분이 왕복동 피스톤 장치의 또다른 부품에서 산란 또는 흡수되고 더 적은 부분이 리시버로 되반사된다. 각 센서(6)는 리시버에 의하여 수신하는 반사 전자기 광선 부분이 특정 한계값을 초과할 때 측정체(5)의 존재를 인식한다. 절곡 성형 측정체(5)는, 좌측 및 우측 센서가 측정체(5)의 재변위된 하부 에지를 기초로 측정체를 감지하지 못하는 동안 상사점에서 하부로 돌출된 영역만이 중앙 센서(6)의 전자기 광선을 반사하도록 배치된다. 따라서 트랜스미터 장치는 "상사점"[좌우측 센서(6): 신호 없음; 중앙 센서(6): 신호 있음], "센서 장치의 영역에 측정체(5)가 있음"[세 센서(6) 모두: 신호 있음] 및 "센서(6) 영역의 외부에 측정체(5)가 있음"[세 센서(6) 모두: 신호 없음]의 3 가지 상태로 변할 수 있다. 그러나, 상기 개시한 실시예와는 대조적으로, 여기서 상사점은 대강의 정확성으로만 감지될 수 있다. 또한 실린더 케이스에 대하여 장치의 정확한 조절이 필요하다.

본 발명의 도시되지 않은 또다른 실시예에서 센서는 트랜스듀서의 형태로 센서 캐리어(7)에 배치되며, 상기 트랜스듀서는 측정체(5)의 윤곽을 기계적으로 스캔하고, 조합된 저장 장치 및 출력 장치의 포인터를 포인터 도구(도시되어 있지 않음)의 형태로 실행된다. 측정체(5)가 센서 캐리어(7)에 접근하면 포인터는 눈금을 따라서 포인터 도구 상에서 앞으로 이동하며 드래깅 포인터를 동반한다. 크랭크 축(1)이 그 상사점에 도달하면 포인터는 드래깅 포인터와 같이 눈금에서 그 최대 값에 도달한다. 크랭크 축(1)의 추가 회전시 드래깅 포인터가 그 최대 도달 위치에 머무르는 동안 포인터는 눈금 상에서 상응하게 되돌아온다. 사용자는 포인터 관찰에 의하여, 상기 개시한 처리 장치의 작동 방식과 유사하게 크랭크 축의 회전 위치(여기서부터 포인터 도구의 포인터가 눈금 상에서 되돌아가기 시작함)를 감지함으로써 상사점을 감지할 수 있다. 상사점을 지난 후 사용자는 크랭크 축(1)을 재회전시키는데, 여기서 상사점에 새로이 접근할 때 포인터 도구의 포인터는 드래깅 포인터에 접근한다. 따라서 사용자는 포인터 도구의 드래깅 포인터 및 포인터를 일치시킴으로써 크랭크 축(1)의 상사점에 정확히 도달할 수 있다.

왕복동 피스톤 장치의 분사 개시 시점은 본 발명에 따라 측정된 상사점을 기초로 조절되며, 측정체(5) 및 센서 캐리어(7)는 나사를 풀어 분리할 수 있다. 따라 서, 본 발명에 따른 장치는, 정적 운전에서는 불필요한, 특정 왕복동 피스톤 장치에서의 부품, 특히 센서 및 처리 장치를 생략하여 다양한 왕복동 피스톤 장치에서 사용될 수 있다. 측정체(5) 및 센서 캐리어(7) 구성에 의하여 상기 본 발명의 장치는 양호하게 접근할 수 있는 피스톤 로드(4) 또는 실린더(3)에 간단히 장착 및 탈착될 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 실시예에 따른 장치를 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 부분 사시도이다.

도 1(b)는 도 1(a)에서 원으로 표시한 영역의 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 크랭크 축

2 : 피스톤

3 : 실린더

4 : 피스톤 로드

5 : 측정체

6 : 센서

7 : 센서 캐리어

8 : 센터링 보조물 (8.1 센서 캐리어의 센터링 보조물; 8.2 측정체의 센터링 보조물)

9 : 나사

Claims

피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되고 실린더(3) 내에서 이동하는 적어도 하나의 피스톤을 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축(1)의 회전 위치를 감지하도록, 피스톤(2)과 함께 이동할 수 있는 측정체(5) 및 이 측정체(5)의 위치를 감지하기 위한 센서 장치를 포함하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치에 있어서,

측정체(5)가 피스톤 로드(4) 상에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 센서 장치가 실린더(3)에 고정될 수 있는 센서 캐리어(7) 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제2항에 있어서, 측정체(5), 센서 캐리어(7) 또는 이들 둘 모두가 피스톤 로드(4) 또는 실린더(3)에 분리 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제2항에 있어서, 측정체(5), 센서 캐리어(7) 또는 이들 둘 모두 상에 센터링 보조물(8)이 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 측정체(5)가 피스톤 로드(4) 및 크랭크 축 사이의 연결부 근처에서 피스톤 로드(4)에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제2항에 있어서, 센서 캐리어(7)는, 감지하고자 하는 주요 회전 위치에 크랭크 축(1)이 있을 때 측정체(5)가 차지하게 되는 측정체(5)의 위치 근처에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제2항에 있어서, 센서 캐리어는 피스톤(2)이 내부에서 이동하는 실린더 케이스에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제2항에 있어서, 측정체(5), 센서 캐리어(7), 또는 이들 둘 모두는 절곡 성형 금속 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치의 하나 이상의 센서(6)는 측정체(5)의 위치를 무접촉 감지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치의 하나 이상의 센서(6)는, 측정체(5)의 측정 윤곽을 기계적으로 측정하는 트랜스듀서를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치는 크랭크 축(1)의 회전 위치의 저장을 위한 저장 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치는 센서(6)의 출력 신호의 처리를 위한 처리 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서 장치는 크랭크 축(1)의 회전 위치의 출력을 위한 출력 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치.
피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되고 실린더(3) 내에서 이동하는 적어도 하나의 피스톤(2)을 구비하는 왕복동 피스톤 장치로서,

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치를 포함하며, 측정체(5)가 피스톤 로드(4) 상에 고정될 수 있는 것인 왕복동 피스톤 장치.
피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되고 실린더(3) 내에서 이동하는 적어도 하나의 피스톤(2)을 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축(1)을 회전시키기 위한 회전체로서,

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치와, 설정된 회전 위치와 상기 회전 위치 감지 장치로부터 감지된 회전 위치 간의 차이에 상응하게, 크랭크 축(1)을 회전시키는 회전 장치를 자동 제어하기 위한 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전체.
제2항에 따른 크랭크 축의 회전 위치 감지 장치에 의하여, 피스톤 로드(4)에 의하여 크랭크 축(1)과 커플링되고 실린더(3) 내에서 이동하는 적어도 하나의 피스톤을 구비하는 왕복동 피스톤 장치의 크랭크 축(1)의 회전 위치를 감지하기 위한 방법으로서,

- 측정체(5) 및 센서 캐리어(7)를 왕복동 피스톤 장치 상에 고정하는 단계; 및

- 크랭크 축의 회전 위치를 감지하는 단계

를 포함하는 크랭크 축의 회전 위치 감지 방법.
제16항에 있어서, 크랭크 축의 회전 위치를 감지하는 단계 후 왕복동 피스톤 장치로부터 측정체(5) 및 센서 캐리어(7)를 제거하는 단계를 포함하는 것인 크랭크 축의 회전 위치 감지 방법.