KR200147448Y1 - 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조에 관한 것으로서 종래 트리거휠이 설치되는 크랭크축 풀리는 기본적으로 토셔널 바이브레이션(torsional vibration)(회전 비틀림진동)이 크고 크랭크축 벤딩에 의한 벤딩도 크므로 정확한 센싱을 하는데 무리가 있고,또한 크랭크축 위치센서와 트리거휠과의 에어갭(air gap)(1±0.5mm)을 유지하는데도 조립공차 등의 영향으로 어려움이 있었다.즉,브라켓을 오일펌프에 장착할 때,브라켓에 크랭크축 위치센서를 장착할 때 1±0.5mm의 조립공차를 유지하기가 어려운 것이다.

따라서 본 고안은 플라이휠(1)과 대향되는,크랭크축(7)의 밸런스 웨이트(7a)에 트리거휠(10)을 설치하고,상기 트리거휠(10)의 이(齒)와 대향되게 크랭크축 위치센서(2)를 실린더블록(8)에 설치하여 구성한 것이다.

이러한 본 고안은 트리거휠의 회전이 안정적으로 되고,또한 크랭크축 위치센서를 실린더블록에만 장착하면 되기 때문에 장착작업이 한 번으로 줄어들어 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 조립공차를 유지할 수 있어 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성이 향상되는 것이다.

Description

자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조

일반적으로 자동차는 휘발유,경유및 윤활유가 혼합된 혼합유 등의 각종 연료를 에너지원으로 사용하여 구동되는 것으로서,상기 연료를 엔진의 실린더내로 유입시켜 점화플러그에 의해 점화시켜서 흡입,압축,팽창,배기행정을 통해 크랭크축을 회전시키므로써 동력을 바퀴에 전달하게 된다.

좀더 상세하게 자동차의 원리를 살펴보면,자동차의 엔진은 연료의 연소에 의해 발생한 열에너지를 기계에너지로 변환하는 것으로서,쵸크밸브의 조절에 의해 흡입된 공기및 무화(霧化)되어 공기중에 부유된 가솔린이 섞인 혼합기가 액셀페달과 케이블로 연결된 스로틀밸브에 의해 조절되어 흡기다기관을 통해서 실린더 헤드의 흡기밸브가 개방되면서 실린더내로 유입되어 피스톤에 의해 압축되어 점화플러그의 불꽃으로 점화된다.

이렇게 혼합기가 점화되면 연소되어 고온고압의 연소가스를 발생하게 되고,이 연소가스는 피스톤을 내려밀게 되어 피스톤이 상/하 왕복운동을 하게 된다.

이 왕복운동이 커넥팅로드를 거쳐 크랭크축에 전달되어 크랭크축의 회전운동에 의하여 바퀴가 회전되게 되고,연소가스는 배기밸브가 열리면서 피스톤이 상승하여 배기다기관을 통하여 외부로 배출된다.

이렇게 작동되는 자동차의 엔진은 엔진본체와 엔진 부속장치로 나누어 지는데,상기 엔진본체는 동력을 발생하는 부분으로서 실린더,크랭크케이스,실린더헤드, 피스톤,커넥팅로드,크랭크축,플라이휠및 그밖의 부품으로 구성되어 있다.

상기한 엔진은 다실린더 엔진으로서,각 실린더가 흡입,압축,팽창,배기의 한 사이클을 피스톤의 4행정,즉 크랭크축 2회전으로 1회의 폭발을 갖는 엔진이다.

이렇게 각 실린더가 점화연소되는데,각 실린더의 동력행정인 팽창행정을 위한 점화연소 순서는 4실린더 엔진을 예를들면,제 1실린더가 상사점에 있을때는 제 4실린더도 마찬가지로 상사점에 있고,제 2,3실린더는 하사점에 있어 제 1 → 제 3 → 제 4 → 제 2실린더의 순서로 된다.

이와같이 각기 다른 순서로 점화연소된 실린더는 배기행정을 통해 고온고압의 배기가스를 배기장치를 통하여 외부로 배출시키게 되는 것이다.

상기와 같이 엔진을 구동시키기 위해 필수적인 연료와 공기를 혼합시킨 혼합기를 실린더내로 유입시키는 장치로 초기에 기계제어식 기화기를 사용하였는데 이 방식은 배기가스의 다량배출로 환경오염을 유발시키는 문제가 있어 현재는 거의 사용되지 않고 대신에 혼합기를 운전조건에 맞는 최적량으로 하여 실린더로 보내 배기가스를 자동차의 속도에 따라 적절하게 제어하는 전자제어식 연료분사장치가 사용되고 있다.

상기 연료분사장치는 연료탱크,연료펌프,연료필터,압력레귤레이터,콜드스타트 인젝터및 인젝터 등의 연료계통과 에어클리너,에어플로미터,스로틀밸브,서지탱크및 흡기다기관 등의 흡기계통과 상기 두계통을 높은 정밀도로 적합시키는 각종 센서 및 엔진 컨트롤 유닛(E.C.U) 등의 제어계통으로 구성되어 있다.

상기한 혼합기의 연료는 상기 인젝터에 의해 각 실린더의 흡기다기관으로 분사되는 것으로,상기 인젝터는 상기 흡기다기관에 1개씩 장치되어 연료공급 파이프와 연결되어 있다.

상기 인젝터는,상기 각종 센서의 신호를 처리하는 엔진 컨트롤 유닛으로 부터 발생된 분사신호에 의해 연료를 분사하는 솔레노이드 밸브가 내장된 분사노즐이다.

상기 각종센서의 종류로는 공기유입 센서,공기온도 센서,배기센서,엔진온도 센서 및 엔진속도 센서등이 있는데,상기 엔진속도 센서는 가솔린 분사장치에서 주로 점화시기 제어에 필요한 크랭크축의 회전각도를 점검하기 위한 센서이다.

이러한 점화장치 센서에는 트리거휠의 60개의 돌기로 부터 크랭크각도를 감지한 교류전압의 신호를 받아 펄스신호로 전환시켜서 엔진 컨트롤유닛으로 보내어 점화시기를 결정토록 하는 크랭크축 위치센서(C.P.S : Crank Shaft Position Sensor)가 있다.

상기 크랭크축은 크랭크케이스내에 설치되며 크랭크케이스내의 메인베어링으로 지지되어 각 실린더의 팽창행정으로 얻어진 피스톤의 직선 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 엔진의 회전력을 바퀴에 전달한다.

그리고 상기 팽창행정과는 다른 흡입,압축,배기행정에서는 피스톤에 운동을 전달하여 연속적으로 동력을 발생시키게 된다.

상기 크랭크축은 큰 하중을 받으면서 고속회전을 하기 때문에 강도나 강성이 충분하고 내마멸성이 크며 정적및 동적평형이 잡혀 원할하게 회전되어야 한다.

상기한 크랭크축 위치센서(2)는 도1에 나타낸 바와같이,크랭크축 풀리(3)에 부착된,외주에 이(齒)를 가진 철제의 원판,즉 트리거휠(펄스휠)(6)의 상기 이(齒)와 대향되게 실린더블록(8)의 오일펌프(4)에 설치된 브라켓(5)에 장착된다.

이렇게 장착된 크랭크축 위치센서(2)는 마그네트와 이 마그네트에 감겨진 코일로 구성된 것으로,트리거휠(6)의 회전에 의해 상기 마그네트의 헤드를 통과하는 이(齒)의 수에 따라 교류전압이 코일에 발생하게 되는데,이것을 펄스신호로 바꾸어 크랭크축의 회전각도를 파악하게 되는 것이다.

즉,트리거휠(6)이 회전함에 따라 트리거휠(6)의 산과 골에서 마그네트의 자계가 변화함에 따라 전자유도 작용에 의해 코일에 전기가 유도되는데,즉 산과 골에서 전류의 방향이 바뀜에 따라 교류전압이 유도되는 것이다.

다시 말해서 코일을 지나가는 자력선은 트리거휠(6)의 산과 골에서 트리거휠(6)의 회전속도에 따른 주파수의 자속변화가 일어나 이 변화에 의해 코일에 발생한 유도기전력을 신호로 하여 엔진 컨트롤유닛으로 보내서 크랭크축(7)의 회전각도를 검출하고 있다.

미설명 부호 1은 플라이휠을 나타낸 것이다.

이렇게 검출된 크랭크축 회전각도와 더불어 캠축 위치센서의 신호를 통해 검출된 캠축 회전각도에 의해 엔진 컨트롤유닛이 연료분사를 제어하게 된다.

그런데 기본적으로 크랭크축 풀리는 토셔널 바이브레이션(torsional vibration)(회전 비틀림진동)이 크고 크랭크축 벤딩에 의한 벤딩도 크므로 정확한 센싱을 하는데 무리가 있고,또한 크랭크축 위치센서와 트리거휠과의 에어갭(air gap)(1±0.5mm)을 유지하는데도 조립공차 등의 영향으로 어려움이 있었다.

즉,브라켓(5)을 오일펌프(4)에 장착할 때,브라켓(5)에 크랭크축 위치센서(2)를 장착할 때 1±0.5mm의 조립공차를 유지하기가 어려운 것이다.

따라서 본 고안의 목적은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 크랭크축에서 안정적인 회전을 하는 부품에 트리거휠을 설치하고,상기 트리거휠의 이(齒)에 대향되게 크랭크축 위치센서를 설치하며,크랭크축 위치센서와 트리거휠의 조립공차을 유지할 수 있게 크랭크축 위치센서를 장착하여 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성을 향상시킴으로써 인젝터에 의해 최적의 혼합기를 실린더내로 분사할 수 있도록 한 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조를 제공함에 있다.

이와같은 본 고안은 플라이휠과 대향된,크랭크축의 밸런스 웨이트에 트리거휠을 설치하고,상기 트리거휠의 이와 대향되게 크랭크축 위치센서를 실린더블록에 설치함으로써 달성될수 있다.

이러한 본 고안은 관성모멘트가 큰 플라이휠과 대향된 밸런스 웨이트에 트리거휠을 설치함으로써 트리거휠의 회전상태가 안정적이 되어 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성이 향상됨으로써 상기의 목적을 효과적으로 달성할수 있다.

도 1 은 종래의 트리거휠과 크랭크축 위치센서의 설치구조를 나타낸 구성도

도 2a 는 본 고안에 의한,트리거휠의 설치구조를 나타낸 구성도

도 2b은 본 고안에 의한,크랭크축 위치센서의 설치구조를 나타낸 사시도

도 3 은 본 고안에 의한 트리거휠과 크랭크축 위치센서의 설치구조를 나타낸 측단

면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 플라이휠 2 : 크랭크축 위치센서

3 : 크랭크축 풀리 4 : 오일펌프

5 : 브라켓 6,10 : 트리거휠

7 : 크랭크축 7a : 밸런스 웨이트

8 : 실린더블록

이하 본 고안의 목적을 효과적으로 달성할수 있는 바람직한 실시예로서 그 기술구성 및 작용효과를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2a는 트리거휠의 설치구조를 나타낸 구성도이고,도2b은 크랭크축 위치센서의 설치구조를 나타낸 사시도이며,도3은 트리거휠과 크랭크축 위치센서의 설치구조를 나타낸 측단면도이다.

이에 나타낸 바와같이 본 고안은 플라이휠(1)과 대향되는,크랭크축(7)의 밸런스 웨이트(7a)에 트리거휠(10)을 설치하고,상기 트리거휠(10)의 이(齒)와 대향되게 크랭크축 위치센서(2)를 실린더블록(8)에 설치하여 구성한 것이다.

상기 크랭크축 위치센서(2)는 실린더블록(8)의 소정부를 천공하여 천공에 의해 형성된 홀(hole)에 삽설한 것이다.

상기한 밸런스 웨이터는 크랭크축(7)이 진동없이 원활하게 회전할 필요가 있으나 커넥팅 로드가 연결되는 크랭크 핀(7b)은 크랭크 저널(7c) 회전중심에 빗겨 있기 때문에 그대로 회전시키면 평형을 유지할 수 없으므로 크랭크축(7)의 회전밸런스를 유지하도록 크랭크 핀(7b) 반대쪽의 크랭크 아암에 설치되어 있다.

이와같이 본 고안은 크랭크축(7)의 회전밸런스를 유지시키는 밸런스 웨이트중 플라이휠(1)과 대향되는 8번째 밸런스 웨이트(7a)에 트리거휠(10)을 설치하고,상기 트리거휠(10)에 크랭크축 위치센서(2)를 대향시켜 구성한 것이다.

상기 플라이휠(1)은 엔진의 팽창행정에서 얻은 에너지를 저장하는 것으로,크랭크축(7)의 부품중 질량과 크기가 가장 커서 관성모멘트가 가장 큰데,이러한 플라이휠(1)과 가장 가까운 8번째 밸런스 웨이트(7a)에 트리거휠(10)을 설치함으로써 트리거휠(10)이 진동없이 안정적으로 회전되게 된다.

이처럼 본 고안은 종래처럼 트리거휠(10)을 크랭크축 풀리(3)가 아닌 밸런스 웨이트(7a)에 설치한 것으로,엔진의 실린더내 피스톤 왕복운동에 의해 크랭크축(7)이 회전하게 되면 밸런스 웨이트(7a)와 플라이휠(1)이 회전하게 되고 동시에 트리거휠(10)이 회전되게 되는데,관성모멘트가 큰 플라이휠(1)과 가까운 밸런스 웨이트(7a)에 상기 트리거휠(10)이 설치되어 있기 때문에 트리거휠(10)이 안정적으로 진동없이 회전되므로 크랭크축 위치센서(2)가 트리거휠(10)의 회전에 따른 크랭크축 회전각도를 정확하게 검출할 수 있게 되는 것이다.

그리고 크랭크축 위치센서(2)는 실린더블록(8)의 천공에 의해 형성된 홀에 설치한 것으로,종래와 달리 장착작업이 한 번이므로 조립공차를 유지하기가 훨씬 용이해지는 것이다.

즉,트리거휠(10)을 크랭크축(7)의 밸런스 웨이트(7a)에 설치함으로써 크랭크축 위치센서(2)를 실린더블록(8)에 설치할 수 있기 때문에 종래처럼 브라켓(5)을 오일펌프(4)에,브라켓(5)에 크랭크축 위치센서(2)를 장착하는 두 번의 조립작업을 하지않고 실린더블록(8)에 장착하는 한 번의 조립작업만 하기 때문에 조립공차를 유지하기가 그 만큼 쉬워지는 것이다.

이상에서 상술한 바와같이 본 고안은 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성을 향상시키고자 진동없이 균일한 회전을 하는 플라이휠과 가까운 밸런스 웨이트에 트리거휠을 설치한 것으로,이와같이 설치함에 따라 트리거휠의 회전이 안정적으로 되고,또한 크랭크축 위치센서의 장착작업이 한 번으로 줄어들어 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 조립공차를 유지할 수 있어 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성이 향상되는 것이다.

본 고안은 자동차 엔진의 점화시기를 제어토록 크랭크축의 회전각도를 파악하여 이에 따른 신호를 엔진 컨트롤유닛에 전달하는 크랭크축 위치센서에 관한 것으로서 더욱 상세히는 트리거휠과 크랭크축 위치센서의 장착위치를 변경하여 크랭크축 위치센서의 센싱 정확성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조를 제공하기 위한 것이다.

Claims (1)

1. 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조에 있어서,플라이휠(1)과 대향되는,크랭크축(7)의 밸런스 웨이트(7a)에 트리거휠(10)을 설치하고,상기 트리거휠(10)의 이(齒)와 대향되게 크랭크축 위치센서(2)를 실린더블록(8)에 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 크랭크축 위치센서와 트리거휠의 설치구조.