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1、(10)申请公布号 CN 103899416 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103899416 A (21)申请号 201310641805.X (22)申请日 2013.12.03 10-2012-0155368 2012.12.27 KR F02B 77/08(2006.01) G01B 21/22(2006.01) (71)申请人 现代自动车株式会社 地址 韩国首尔 (72)发明人 安永熏 (74)专利代理机构 北京戈程知识产权代理有限 公司 11314 代理人 程伟 王锦阳 (54) 发明名称 曲柄角度检测装置 (57) 摘要 本发明提供了一种曲柄角度检测装置， 。
2、其可 包括曲柄齿轮、 平衡齿轮和曲柄角度传感器， 所述 曲柄齿轮设置为与曲轴一起旋转 ； 所述平衡齿轮 设置为与平衡轴一起旋转， 并与所述曲柄齿轮啮 合， 使得所述平衡轴根据所述曲轴的旋转而旋转 ； 所述曲柄角度传感器构造为感应所述平衡齿轮或 所述曲柄齿轮的旋转， 并检测所述曲轴的旋转角 度。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103899416 A CN 103899416 A 1/2 页 2 1. 一种曲柄角。
3、度检测装置， 其包括 ： 曲柄齿轮， 所述曲柄齿轮设置为与曲轴一起旋转 ； 平衡齿轮， 所述平衡齿轮设置为与平衡轴一起旋转， 并与所述曲柄齿轮啮合， 从而使得 所述平衡轴根据所述曲轴的旋转而旋转 ； 以及 曲柄角度传感器， 所述曲柄角度传感器构造为感应所述平衡齿轮的旋转， 并检测所述 曲轴的旋转角度。 2. 根据权利要求 1 所述的曲柄角度检测装置， 其中 所述曲柄齿轮包括从所述曲柄齿轮的外周突出的突出部 ； 且 所述平衡齿轮包括从所述平衡齿轮的外周凹形凹进的凹槽， 其中所述突出部与所述凹槽设置为根据所述曲柄齿轮和所述平衡齿轮的旋转而彼此 接合。 3. 根据权利要求 2 所述的曲柄角度检测装置。
4、， 其中设置所述曲柄角度传感器用以检测 所述凹槽的位置， 根据所述凹槽的位置而感应平衡齿轮的位置， 并检测所述曲轴的旋转角 度。 4. 根据权利要求 2 所述的曲柄角度检测装置， 其中设置所述曲柄角度传感器用以监测 所述突出部与所述凹槽彼此接合的位置， 根据当所述突出部与所述凹槽彼此接合时的时间 段而感应所述平衡齿轮的旋转， 并检测所述曲轴的旋转角度。 5. 根据权利要求 2 所述的曲柄角度检测装置， 其中所述突出部的数量与所述凹槽的数 量的比率与所述曲柄齿轮与所述平衡齿轮的齿轮比相同。 6. 根据权利要求 2 所述的曲柄角度检测装置， 其中所述突出部和所述凹槽具有彼此对 应的形状。 7. 一。
5、种曲柄角度检测装置， 其包括 ： 曲柄齿轮， 所述曲柄齿轮设置为与曲轴一起旋转 ； 平衡齿轮， 所述平衡齿轮设置为与平衡轴一起旋转， 并与所述曲柄齿轮啮合， 从而使得 所述平衡轴根据所述曲轴的旋转而旋转 ； 以及 曲柄角度传感器， 所述曲柄角度传感器构造为感应所述曲柄齿轮的旋转， 并检测所述 曲轴的旋转角度。 8. 根据权利要求 7 所述的曲柄角度检测装置， 其中 所述曲柄齿轮包括从所述曲柄齿轮的外周凹形凹进的凹槽 ； 且 所述平衡齿轮包括从所述平衡齿轮的外周突出的突出部， 其中所述凹槽与所述突出部设置为根据所述曲柄齿轮和所述平衡齿轮的旋转而彼此 接合。 9. 根据权利要求 8 所述的曲柄角度。
6、检测装置， 其中设置所述曲柄角度传感器用以检测 所述凹槽的位置， 根据所述凹槽的位置而感应曲柄齿轮的位置， 并检测所述曲轴的旋转角 度。 10. 根据权利要求 8 所述的曲柄角度检测装置， 其中设置所述曲柄角度传感器以监测 所述凹槽与突出部彼此接合的位置， 根据当所述凹槽与所述突出部彼此接合时的时间段而 感应曲柄齿轮的旋转， 并检测所述曲轴的旋转角度。 11. 根据权利要求 8 所述的曲柄角度检测装置， 其中凹槽的数量与突出部的数量的比 权 利 要 求 书 CN 103899416 A 2 2/2 页 3 率与所述曲柄齿轮与所述平衡齿轮的齿轮比相同。 12. 根据权利要求 8 所述的曲柄角度检。
7、测装置， 其中所述凹槽与所述突出部具有彼此 对应的形状。 权 利 要 求 书 CN 103899416 A 3 1/5 页 4 曲柄角度检测装置 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求 2012 年 12 月 27 日提交的韩国专利申请第 10-2012-0155368 号的优 先权， 该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。 技术领域 0003 本申请涉及一种曲柄角度检测装置， 更特别地涉及一种曲柄角度检测装置， 其中 省略了用于检测曲柄角度的单独的目标轮。 背景技术 0004 通常， 曲柄角度传感器指检测发动机的曲轴的旋转角度或旋转位置的传感器。 0005 曲轴的旋转。
8、角度 （曲柄角度） 为确定发动机的点火正时的一个重要参数。对于使用 曲柄角度传感器检测曲柄角度， 存在一种直接检测曲轴的旋转角度的方法和一种由分配器 的旋转位置评估曲柄角度的方法。在本文中， 分配器为一种用于将在点火线圈中所产生的 高电压分配至火花塞以点火的装置。 0006 检测来自连接至电力系统的分配器的信号的方法是简单的， 但是其精确度较低。 因此， 近年来主要使用直接检测曲柄角度的方法。 0007 然而， 如果将经受曲柄角度传感器的检测的单独的目标轮安装于曲轴上以直接检 测曲柄角度， 则发动机的尺寸和重量可能增加。 另外， 由于增加了制造目标轮的工艺和在曲 轴处安装目标轮的工艺， 发动机。
9、的制造过程数量可能增加。 此外， 需要用于在曲轴处安装目 标轮的构件。因此， 发动机的制造成本可能最终增加。 0008 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解， 而 不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。 发明内容 0009 本发明致力于提供一种曲柄角度检测装置， 其中不需要用于检测曲柄角度的另外 的构成元件。 0010 另外， 本发明致力于提供一种曲柄角度检测装置， 其具有降低发动机的尺寸和重 量、 简化制造过程和降低制造成本的优点。 0011 本发明的各个方面提供了一种曲柄角度检测装置， 其包括曲柄齿轮、 平衡齿轮和 曲柄。
10、角度传感器， 所述曲柄齿轮设置为与曲轴一起旋转 ； 所述平衡齿轮设置为与平衡轴一 起旋转， 并与所述曲柄齿轮啮合， 从而使得所述平衡轴根据所述曲轴的旋转而旋转 ； 所述曲 柄角度传感器构造为感应所述平衡齿轮的旋转， 并检测所述曲轴的旋转角度。 0012 所述曲柄齿轮可包括从所述曲柄齿轮的外周突出的突出部， 且所述平衡齿轮可包 括从所述平衡齿轮的外周凹形凹进的凹槽， 其中所述突出部和所述凹槽设置为根据所述曲 柄齿轮和所述平衡齿轮的旋转而彼此接合。 0013 所述曲柄角度传感器可设置为检测凹槽的位置， 可根据凹槽的位置而感应平衡齿 说 明 书 CN 103899416 A 4 2/5 页 5 轮的。
11、位置， 并可检测曲轴的旋转角度。 0014 所述曲柄角度传感器可设置为监测所述突出部与凹槽彼此接合的位置， 可根据当 突出部与凹槽彼此接合时的时间段而感应平衡齿轮的旋转， 并可检测曲轴的旋转角度。 0015 突出部的数量与凹槽的数量的比率可与曲柄齿轮与平衡齿轮的齿轮比相同。 所述 突出部和所述凹槽可具有彼此对应的形状。 0016 本发明的其他方面提供了一种曲柄角度检测装置， 其包括曲柄齿轮、 平衡齿轮和 曲柄角度传感器， 所述曲柄齿轮设置为与曲轴一起旋转 ； 所述平衡齿轮设置为与平衡轴一 起旋转， 并与所述曲柄齿轮啮合， 从而使得所述平衡轴根据所述曲轴的旋转而旋转 ； 所述曲 柄角度传感器构造。
12、为感应所述曲柄齿轮的旋转， 并检测所述曲轴的旋转角度。 0017 所述曲柄齿轮可包括从所述曲柄齿轮的外周凹形凹进的凹槽， 且所述平衡齿轮可 包括从所述平衡齿轮的外周突出的突出部， 其中所述凹槽和所述突出部设置为根据所述曲 柄齿轮和所述平衡齿轮的旋转而彼此接合。 0018 曲柄角度传感器可设置为检测凹槽的位置， 可根据凹槽的位置而感应曲柄齿轮的 位置， 并可检测曲轴的旋转角度。 0019 所述曲柄角度传感器可设置为监测所述凹槽与突出部彼此接合的位置， 可根据当 凹槽与突出部彼此接合时的时间段而感应曲柄齿轮的旋转， 并可检测曲轴的旋转角度。 0020 凹槽的数量与突出部的数量的比率可与曲柄齿轮与平。
13、衡齿轮的齿轮比相同。 所述 凹槽和所述突出部可具有彼此对应的形状。 0021 通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实 施方式， 本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐 明。 附图说明 0022 图 1 示出了根据本发明的一个示例性的曲柄角度检测装置。 0023 图 2 示出了根据本发明的一个示例性的曲柄齿轮和平衡齿轮。 0024 图 3 示出了根据本发明的另一示例性的曲柄齿轮和平衡齿轮。 具体实施方式 0025 下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用， 这些实施方案的实例被显示在 附图中并描述如下。 尽管本发明将与示例性实施方案相。
14、结合进行描述， 但是应当意识到， 本 说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反， 本发明旨在不但覆盖这些示 例性实施方案， 而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内 的各种选择形式、 修改形式、 等价形式及其它实施方案。 0026 图 1 为根据本发明各个实施方案的曲柄角度检测装置的构造图。如图 1 所示， 本 发明的曲柄角度检测装置包括曲轴 10、 平衡轴 20、 曲柄齿轮 15、 平衡齿轮 25 和曲柄角度传 感器 30。 0027 曲轴 10 为一种装置， 其安装于曲轴箱中， 并通过接收活塞的力而将力输出至发动 机的外部， 所述活塞的力通过每个汽缸的爆。
15、发冲程传输。另外， 曲轴 10 将活塞的往复运动 转化为旋转运动， 并输出转矩。同时， 在汽缸中的每一个的吸气冲程、 压缩冲程和排气冲程 说 明 书 CN 103899416 A 5 3/5 页 6 中， 活塞根据曲轴 10 的旋转运动而往复。在本文中， 曲轴 10 和活塞通过连接杆彼此连接。 另外， 曲轴箱与汽缸体一体形成， 或者分开形成为联接至汽缸体。 0028 曲轴 10 包括平衡配重 12 和曲柄销 14。形成平衡配重 12， 以在曲轴 10 旋转时调 节重量平衡。另外， 平衡配重 12 为曲轴 10 提供额外的旋转惯性。 0029 曲柄销 14 旋转连接至连接杆， 并连接所述连接杆和。
16、平衡配重 12。也就是说， 曲柄 销14联接至所述连接杆的较大的端部。 另外， 平衡配重12可在曲柄销14的两个端部形成。 0030 平衡轴 20 安装于发动机中， 活塞在所述发动机中往复。另外， 安装平衡轴 20， 以 在一个或多个惯性力减弱的方向上产生载荷， 所述一个或多个惯性力由活塞的往复运动和 曲轴 10 的旋转运动产生。此外， 根据发动机的汽缸的数量和布置而使用一个或两个平衡轴 20， 并且所述一个或两个平衡轴 20 以例如等于曲轴速度的速度或以曲轴速度的两倍的速 度在与曲轴相同方向或相反方向上旋转。 0031 曲轴 10 和平衡轴 20 的构造和操作是本领域已知的， 因此将省略更详。
17、细的描述。 0032 曲柄齿轮15是指设置于曲轴10处， 使得曲轴10与平衡轴20彼此接合的齿轮。 另 外， 曲柄齿轮 15 与曲轴 10 一起旋转。此外， 曲柄齿轮 15 如同一般齿轮那样以圆形形成， 且 齿轮齿在曲柄齿轮 15 的外周上形成。 0033 平衡齿轮 25 是指设置于平衡轴 20 处， 使得曲轴 10 与平衡轴 20 彼此接合的齿轮。 另外， 平衡齿轮 25 与平衡轴 20 一起旋转。此外， 平衡齿轮 25 如同一般齿轮那样以圆形形 成， 且齿轮齿在平衡齿轮 25 的外周上形成。 0034 曲柄齿轮 15 的齿轮齿与平衡齿轮 25 的齿轮齿彼此啮合。也就是说， 由于平衡齿 轮 。
18、25 与曲柄齿轮 15 彼此接合， 因此平衡轴 20 根据曲轴 10 的旋转而旋转。 0035 同时， 在双汽缸发动机中， 曲柄齿轮15与平衡齿轮25的通常齿轮比为1:1。 另外， 在四汽缸发动机中， 曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 的通常齿轮比为 2:1。 0036 尽管图 1 至 3 显示了其中曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 直接彼此啮合的状态， 但曲 柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 可通过额外的齿轮连接， 以在彼此相同的方向或相反的方向上旋 转。曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 之间的所述连接可易于改变和应用， 并且在本发明的精神 和范围之内。 0037 曲柄角度传感器 30 是指检。
19、测曲轴 10 的旋转角度的传感器。另外， 曲柄齿轮 15 或 平衡齿轮 25 经受曲柄角度传感器 30 的检测。也就是说， 曲柄角度传感器 30 通过感应曲柄 齿轮 15 或平衡齿轮 25 的旋转而检测曲轴 10 的旋转角度。此外， 曲柄角度传感器 30 安装 于汽缸体上。同时， 曲柄角度传感器 30 设置于汽缸体上的一个位置， 在所述位置处， 曲柄角 度传感器 30 可感应曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 的旋转。 0038 图 2 示出了根据本发明的各个实施方案的曲柄齿轮和平衡齿轮。作为一个例子， 图 2 示出了双汽缸发动机的曲柄齿轮 15 和平衡齿轮 25。 0039 如图 2 所示， 。
20、双汽缸发动机的曲柄齿轮 15 和平衡齿轮 25 具有 1:1 的齿轮比。另 外， 曲柄齿轮 15 包括突出部 17， 且平衡齿轮 25 包括凹槽 27。 0040 突出部 17 在曲柄齿轮 15 的外周上形成。另外， 突出部 17 为从曲柄齿轮 15 的外 周突出的部分。也就是说， 突出部 17 在曲柄齿轮 15 的外周的一部分处形成， 在该部分处省 略齿轮齿。 0041 凹槽 27 在平衡齿轮 25 的外周上形成。另外， 凹槽 27 为从平衡齿轮 25 的外周凹 说 明 书 CN 103899416 A 6 4/5 页 7 形凹进的部分。也就是说， 凹槽 27 在平衡齿轮 25 的外周的一部。
21、分处形成， 在该部分处省略 齿轮齿。 0042 图 2 示出了如下状态 ： 其中单个突出部 17 在曲柄齿轮 15 处形成， 且单个凹槽 27 在平衡齿轮 25 中形成。然而， 本发明不限于此， 突出部 17 和凹槽 27 的数量和形状可容易 地改变和应用。另外， 突出部 17 的数量与凹槽 27 的数量的比率为 1:1， 其与曲柄齿轮 15 与 平衡齿轮 25 的齿轮比相同。另外， 凹槽 27 可在曲柄齿轮 15 中形成， 而突出部 17 可在平衡 齿轮 25 处形成。同时， 突出部 17 和凹槽 27 具有彼此对应的形状。 0043 在其中单个突出部 17 和单个凹槽 27 分别在曲柄齿轮。
22、 15 和平衡齿轮 25 处形成的 情况下， 对于曲柄齿轮 15 和平衡齿轮 25 的每一次旋转， 突出部 17 和凹槽 27 可彼此接合一 次。上述操作是可能的， 这是因为双汽缸发动机的曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 的齿轮比形 成为 1:1。另外， 曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 设置成使得突出部 17 和凹槽 27 根据曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 的旋转而彼此接合。 0044 可设置曲柄角度传感器 30 用以观察、 监测或检测突出部 17 与凹槽 27 彼此接合的 位置。 0045 在其中曲柄角度传感器 30 设置成用以观察、 监测或检测突出部 17 与凹槽 27 彼此 接合的。
23、位置的情况下， 曲柄角度传感器 30 根据突出部 17 与凹槽 27 彼此接合时的时间段而 感应曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 的旋转， 并检测曲轴 10 的旋转角度。 0046 可设置曲柄角度传感器 30 以检测突出部 17 或凹槽 27 的位置。 0047 在其中曲柄角度传感器 30 设置成用以检测突出部 17 或凹槽 27 的位置的情况下， 曲柄角度传感器 30 根据突出部 17 或凹槽 27 的位置感应曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 的位 置， 并检测曲轴 10 的旋转角度。 0048 图 3 为示出了根据本发明的各个实施方案的曲柄齿轮和平衡齿轮的视图。另外， 图 3 示出了四汽缸。
24、发动机的曲柄齿轮 15 和平衡齿轮 25。 0049 如图 3 所示， 四汽缸发动机的曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 具有 2:1 的齿轮比。另 外， 曲柄齿轮 15 包括凹槽 19， 且平衡齿轮 25 包括突出部 29。 0050 凹槽 19 在曲柄齿轮 15 的外周上形成。另外， 凹槽 19 为从曲柄齿轮 15 的外周凹 形凹进的部分。也就是说， 凹槽 19 在曲柄齿轮 15 的外周的一些部分处形成， 在该部分处省 略齿轮齿。 0051 突出部 29 在平衡齿轮 25 的外周上形成。另外， 突出部 29 为从平衡齿轮 25 的外 周突出的部分。也就是说， 突出部 29 在平衡齿轮 25 。
25、的外周的一部分处形成， 在该部分处省 略齿轮齿。 0052 图 3 示出了如下状态 ： 其中两个凹槽 19 在曲柄齿轮 15 处形成， 且单个突出部 29 在平衡齿轮 25 处形成。然而， 本发明不限于此， 两个突出部 29 可在曲柄齿轮 15 处形成， 而 单个凹槽 19 可在平衡齿轮 25 处形成。另外， 凹槽 19 和突出部 29 的数量和形状可由本领 域技术人员改变和应用。此外， 在曲柄齿轮 15 处形成的凹槽 19 或突出部 29 的数量与在平 衡齿轮25处形成的凹槽19或突出部29的数量的比率为2:1， 其与曲柄齿轮15与平衡齿轮 25 的齿轮比相同。同时， 凹槽 19 和突出部 。
26、29 具有彼此对应的形状。 0053 在其中两个凹槽 19 在曲柄齿轮 15 处形成， 且一个突出部 29 在平衡齿轮 25 处形 成的情况下， 对于平衡齿轮 25 的每一次旋转， 突出部 29 可交替地与曲柄齿轮 15 的两个凹 说 明 书 CN 103899416 A 7 5/5 页 8 槽 19 接合。也就是说， 在平衡齿轮 25 的下一旋转之后， 已与两个凹槽 19 中的一个接合的 突出部 29 与两个凹槽 19 中的另一个接合。上述操作是可能的， 这是因为四汽缸发动机的 曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 的齿轮比形成为 2:1， 且两个凹槽 19 形成为相对于曲柄齿轮 15 的旋转中。
27、心对称。另外， 曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 设置成使得凹槽 19 和突出部 29 根据 曲柄齿轮 15 与平衡齿轮 25 的旋转而彼此接合。 0054 曲柄角度传感器 30 可设置成用以观察、 监测或检测凹槽 19 与突出部 29 彼此接合 的位置。在其中曲柄角度传感器 30 设置成用以观察、 监测或检测凹槽 19 和突出部 29 彼此 接合的位置的情况下， 曲柄角度传感器 30 根据凹槽 19 与突出部 29 彼此接合时的时间段而 感应曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 的旋转， 并检测曲轴 10 的旋转角度。 0055 曲柄角度传感器 30 可设置成用以检测凹槽 19 或突出部 29 。
28、的位置。在其中设置 曲柄角度传感器 30 以检测凹槽 19 或突出部 29 的位置的情况下， 曲柄角度传感器 30 根据 凹槽 19 或突出部 29 的位置感应曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 的位置， 并检测曲轴 10 的旋转 角度。 0056 根据上述本发明的各个实施方案， 省略了用于感应曲柄角度的单独的目标轮， 曲 柄角度传感器 30 使用曲柄齿轮 15 或平衡齿轮 25 直接检测曲柄角度， 所述曲柄齿轮 15 或 平衡齿轮 25 需要连接曲轴 10 和平衡轴 20， 作为结果， 可降低发动机的尺寸和重量。另外， 可简化发动机的制造过程。此外， 可降低发动机的制造成本。 0057 前面对。
29、本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。 前面 的描述并不想要成为毫无遗漏的， 也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式， 显然， 根 据上述教导很多改变和变化都是可能的。 选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发 明的特定原理及其实际应用， 从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各 种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。 本发明的范围旨在由所附权利要求书及 其等价形式所限定。 说 明 书 CN 103899416 A 8 1/3 页 9 图 说 明 书 附 图 CN 103899416 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103899416 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103899416 A 11 。