KR100235450B1 - 동시전동벨트용 자동텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨트와 협력하기 위하여 부착된 롤러를 포함하여 톱니가 있는 동시 전동벨트용 자동텐셔너에 관한 것으로, 액튜에이터는 원통형 본체내에 유압유체용 압력챔버와 공급챔버의 범위를 한정하는 다수의 채널로 뚫여 있는 피스톤, 피스톤의 운동을 롤러에 전달하는데 적합한 피스톤에 고정된 푸시로드, 피스톤을 공급챔버로 밀어내는 압축스프링, 상기 채널을 개폐하기 위하여 압력챔버내 들어 있는 비복귀밸브를 포함하고 있으며, 이렇게 하여 상기 밸브의 립이 상기 채널을 개폐하기 위하여 그 시트와 접촉하거나 떨어질 때 압력챔버와 공급챔버 사이에 유압유체가 통하도록 하거나 이것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.

Description

동시전동벨트용 자동텐셔너

제1도는 벨트와 본 발명의 텐셔너가 있는 동시 전동장치의 개략도.

제2도는 설치하기 전에 액튜에이터를 통한 세로축 단면도.

제3도는 다른 상태에서 본 액튜에이터가 있고 전 텐셔너를 나타내는 제2도와 유사한 도면.

제4도는 본 발명의 장치에 있는 피스톤의 단면도.

제5도는 제4도의 선V-V의 단면도.

제6a, b 및 c도는 본 발명 장치의 작동상태를 나타낸 도면.

제7도는 본 발명에 따른 장치의 밸브의 변형예를 나타낸 도면.

제8도는 설명 다이아그램.

제8a도 및 제8b도는 밸브가 최초로 조립되는 상태를 나타낸 도면.

제9도는 설명 다이아그램.

제10도는 본 발명의 텐셔너를 포함한 어셈블 리가 차량 엔진의 타이밍 시스템에 어떻게 설치되는가를 나타낸 제1도와 유사한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 동시 전동장치 11 : 벨트

12 : 크랭크 샤프트 13 : 캠샤프트

14 : 분사펌프 15 : 보조동력장치

20 : 텐셔너 21 : 롤러

22 : 벨크랭크 24 : 아암

25 : 액튜에이터 30 : 실린더

31 : 피스톤 32 : 압력챔버

33 : 공급챔버 35 : 푸시로드

36 : 압축 스프링 40 : 밸브

54 : 밸브시트 65 : 플레이트

66, 67 : 힌지

본 발명은 벨트용 자동 텐셔너, 특히 피스톤 엔진의 타이밍 벨트와 같이 동시 전동벨트용 텐셔너에 관한 것이다.

또한 본 발명은 자동차 엔진용 톱니가 있는 타이밍 벨트와 같이 동시 전동 시스템의 벨트를 인장하기 위한 장치, 다시 말해 크랭크 샤프트로부터 구동되거나하나 또는 그 이상의 캠샤프트와 함께 또는 디젤엔진인 경우 분사 펌프를 동시에 구동하는 벨트를 인장하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명의 범위는 엔진에 설치될 수 있고, 텐셔너를 지지할 수 있는 장치가 결합된 텐셔너를 포함한 어셈블리에까지 미치고, 또 이러한 어셈블리를 포함하는 타이밍 시스템에까지도 미친다.

벨트가 만족할만한 인장상태에 있을 때에만 피스톤 엔진의 타이밍 벨트와 같은 동시 전동벨트는 적당하게 작동하며, 또 이 인장력을 벨트에 부여한다는 것은 이미 알려져 있고, 일단 한번 설치되면 작동상태에서 영구적으로 설치되어 있는 텐셔너, 다시 말해 ＂고정 텐셔너＂와 같은 장치는 이미 제안되어 있다. 벨트에 상당한 인장력을 부여하지만 인장상태에서 흔들림을 흡수할 수 없는 이러한 장치는 벨트에 상당한 피로를 주므로써 벨트 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 벨트를 구동하는 부재의 수명도 단축시킨다. 따라서 이와 같은 ＂고정 텐셔너＂는 엔진을 시동하거나 멈출 때 뿐만 아니라 구동부재가 작동상태로 들어갈 때는 언제든지 작동중인 벨트 인장력의 변화를 보상하고 ＂작동＂ 또는 ＂다이나믹＂이라고 불리는 장치로 이미 대체되었다. 벨트에 대항하여 눌려져 있는 텐셔너 휘일에 작용하는 액튜에이터의 작동태양에 따라 이러한 공지의 벨트들은 FR-A-2 633 689에 기술된 바와 같이 ＂로터리＂ 타입장치나 US-A-4 883 446에 기술된 바와 같이 ＂회전 스러스트＂ 타입장치나 EP-A1-0 330 362 또는 FR-A-2 645 931에 기술된 바와 같이 ＂선형축방향 스러스트＂ 타입장치로 분류된다. 미끄럼 및 회전운동을 포함하거나 회전운동만을 포함하는 장치와 비교하여 액튜에이터가 미끄럼운동만으로 구동되는 시스템의 장점 때문에 본 발명에서 개량하고자 하는 장치가 이러한 종류의 것이다.

이와 같은 텐셔너는 피스톤이 미끄러질 수 있게 설치되어 압력챔버와 오일공급챔버의 범위를 정한 실린더 본체와 두 챔버 사이를 통하도록 피스톤을 통하여 흐르는 최소한 하나의 채널 및 상기 채널을 개폐하는 밸브를 포함하고 있다. 이에 따른 작동 특징에 대해서 이러한 텐셔너는 피스톤 변위의 함수로 발생한 힘의 변화 사이의 관계(다른말로 장치의 강성도에 의해)로 특징될 수 있으며, 전체적으로 전동행위는 피스톤의 역변위동안 강성도의 제어력에 의해 최적화된다.

결과적으로 본 발명의 일반적인 목적은 피스톤 엔진용 타이밍 벨트와 같이 특히 동시 전동벨트용 벨트 텐셔너를 제공하는 것이며, 이 벨트 텐셔너는 ＂선형축방향 스러스트＂타입장치의 장점을 제공하면서 공지기술, 특히 힘이 가해지는 진보성에 대해서 개량된 작동특징으로 가지고 있다.

이러한 점에서 본 발명의 목적은 결합된 상태의 벨트수명을 증가시킨 텐셔너 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차량엔진의 톱니가 있는 타이밍 벨트와 결합되었을 때 추운 날 엔진시동시에 톱니점프를 방지할 수 있고, 또한 벨트의 인장력이 상기엔진의 모든 작동조건하에서 안정되어 있는 텐셔너 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 향상 및/또는 다른 특징에서 서로 다른 엔진 어셈블리에 쉽게 적용할 수 있는 장치를 제공하는 것이며, 따라서 이와 같은 기본 장치는 동시 전동벨트와 쉽게 사용가능하게 된다.

본 발명의 또 다른 목적은 매우 간단하면서도 가격이 저렴한 구조를 가진 텐셔너 장비를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명은 동시 전동벨트용, 특히 피스톤 엔진에 사용하기 위한 ＂선형축방향 스러스트＂ 타입의 톱니가 있는 타이밍 벨트용 자동 텐셔너를 제공하는 것이며, 벨트와 협력하기 위하여 부착된 롤러와 이 롤러용 액튜에이터를 포함한 이 텐셔너는

- 원통형 본체;

- 상기 본체에 미끄러질 수 있게 설치된 피스톤, 이렇게 하므로써 유압유체용 공급챔버와 압력챔버의 범위를 한정하고, 이 챔버들은 상기 피스톤을 통하여 최소한 하나의 채널을 거쳐 서로 통할 수 있게 되어 있으며;

- 피스톤에 고정된 푸시로드, 이 로드의 운동은 롤러에 쉽게 전달되도록 되어 있고;

- 피스톤을 공급챔버로 향하여 밀어내는 압축스프링;

- 상기 채널을 개폐하기 위한 압력챔버내 위치한 비복귀밸브로 되어 있으며, 이것에 의해 유압유체가 압력챔버와 공급챔버 사이에서 흐르도록 하거나 이 흐름을 방지 할 수 있으며; 여기서 피스톤은 다수의 채널에 의해 관통되어 있고, 또 밸브는 상기 채널을 개폐할 수 있도록 압축시트와 접촉하거나 멀리 떨어지는 압축 및 휨에 의해 변형되는 신축성 립으로 구성된 작동부분을 가지고 있다.

밸브, 특히 이 밸브의 작동부분은 탄성변형 특징을 가진 물질, 바람직하게는 엘라스토머 또는 플라스토머형 물질로 되어 있다.

물론 밸브, 특히 이 작동부분은 금속물질로 만들 수도 있다.

피스톤의 변위의 함수로 작용하는 힘이나 응력 사이의 관계는 그 작동부분을 이루는 신축성 립의 단면형상에 의해 자체 결정되는 밸브의 강성도를 선택하고 립과 밸브시트 사이의 거리를 초기 조정하므로써 바람직하게 결정된다.

본 발명의 실시형태로 압력챔버를 공급챔버와 연결하는 채널은 밸브의 대칭축과 평행하게 배치되어 있으며, 이 밸브는 피스톤에 스크루잉, 그림핑 또는 피팅하여 고정하기 위한 본체와 테이퍼되는 신축성 립을 포함한다.

이하 첨부도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저 제1도에 대해서 살펴보면, 이 도면은 크랭크 샤프트(12)에 의해 구동되는 톱니가 있는 벨트(11)는 동력을 크랭크 샤프트로부터 캠샤프트(13), 디젤엔진용 분사펌프(14) 및 하나 또는 그 이상의 보조동력장치(15)로 전송되는 동시 전동장치(10), 예를 들어 자동차 엔진용 타이밍 시스템을 나타낸 것이다.

다이나믹 텐셔너(20)는 엔진이 시동 중이거나 멈추었을 때 뿐만 아니라 엔진 및 부재(13,14,15,15') 등의 정상적인 작동 중에도 벨트(11)의 인장변화를 보상하도록 구성되어 있다.

본 발명의 텐셔너 장치는 벨트(11)의 단단하지 않은 면에 설치되어 있고, 그 위에서 축(22')에 피봇된 벨크랭크에 의해 운반된 롤러(21)(제3도)에 의해 작동하며, 본 발명의 텐셔너 또는 타이트너의 필수 부품으로된 액튜에이터(25)로 바꾸어 놓는데 적합한 아암(24)을 가지고 있다.

제2도에 나타낸 설치하지 않은 상태의 액튜에이터(25)는 다음과 같이 구성되어 있다 :

-비틀림에 복원력이 있는 힌지를 거쳐 또는 단단하게 만들어진 본체를 지지하는 어셈블리와 본체 사이의 관계로 보아 플레이트를 통하거나 또는 직접 차량의 엔진 부품이나 엔진에 고정된 스틸로 만들어진 원통형 본체(30);

- 챔버(32,33)는 채널(34)을 통하여 서로 통할 수 있으며, 오일과 같은 유압유체용 공급챔버(33)와 압력챔버(32)의 범위를 한정하며, 실린더(30)에 미끄러질 수 있게 들어 있는 청동 또는 마모 금속으로된 피스톤(31);

-피스톤(31)과 연결되어 있고 푸시로드의 운동이 비틀림에 복원력이 있는 하나 이상의 힌지 또는 직접 접촉을 포함한 연결을 거쳐 아암(24)의 운동을 제어하는 푸시로드(35);

- 피스톤을 공급챔버 쪽으로, 다시 말해 제2도에 있는 화살표 f의 방향으로 밀기 위하여 피스톤(31)의 환상 접촉면과 본체(30)의 끝벽(37) 사이에 끼워져 있는 압축스프링(36);

- 채널(34)을 개폐하기 위하여 압력챔버(32)에 덜어 있어서 다음에 기술하는 방법으로 압력챔버와 공급챔버 사이로 유압유체가 통과하도록 하거나 통과하지 못하도록 한 비복귀밸브(40).

제2도 및 제3도에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이 상기 공급챔버는 한 쪽 끝은 푸시로드(35)에 밀봉되어 둘러쌓여 있고 다른 쪽 끝은 링(42)이나 이와 유사한 장치를 사용하여 주름지게 하므로써 실린더(30)에 고정되는 고무와 같은 탄성재로 된 부품(41)에 의한 범위가 한정된다.

본 발명에 따르면 비복귀밸브(40)는 피스톤(31)의 보어(51)에 설치된 본체(50)를 포함하고 또 신축성 립(53)이 벤딩으로 변형될 때 피스톤(31)의 보어(51) 끝에 설치된 테이퍼형상의 시트(54)와 접촉하거나 떨어지게 되는 신축성 립(53)(실제 삼각형인 축면에 단면을 가지고 있고 두께에서 테이퍼되어 있다)에 의해 구성된 작동부분을 가지고 있다. 밸브(40)는 나사조임이나 크림핑 등에 의해 피스톤에 고정되어 있고, 엘라스토머나 플라스토머형의 재료와 같은 탄성변형 특성을 가지고 있는 물질로 되어 있다.

변형예로 밸브(40)나 최소한 이것의 작동립(53)은 금속형 재질로 되어 있다.

밸브를 만드는 데 사용된 재질이 무엇이든지간에 밸브는 원통형 본체와 접촉하는 고무부분을 가지고 있지 않아서 장치의 마모에 대해 큰 이점을 제공하며, 채널(34)은 립(53)의 변형을 벤딩하므로써 개폐된다(제5도 및 제6도)

상기 립의 단면형상을 적당히 선택하므로써, 다시 말해 제7도에 나타낸 바와 같이 실제 삼각형이 아니고 약간 사다리꼴 모양을 한 단면을 선택하므로써 상기 설명으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이 밸브와 시트(54)의 작동부분 사이의 초기 거리를 조정하고 또 액튜에이터의 작동이 밸브강도를 적당히 선택하여 조정가능한 동안 피스톤의 변위의 함수로 작용하는 힘 또는 응력 사이의 관계를 가지고 밸브의 강도를 조정할 수 있다.

제2도에 나타낸 바와 같이 설치되지 않은 액튜에이터의 초기 정지상태에서 피스톤(31)은 공급챔버(33) 끝의 근처에서 스프링클립(60)에 대항하여 접촉하고 있다. 압력챔버(32)의 부피는 최대이고, 공급챔버(33)의 부피는 최소이며, 상기 공급챔버용으로 부피보상을 제공하는 탄성부분(41)은 눌려지지 않은 상태에 있다.

액튜에이터가 작동상태로 설치된 후에 텐셔너는 제3도에 나타낸 상태로 되며, 여기서 스프링(36)(이 세기는 적당히 선택된다)은 정인장력의 양을 모든 작동상태에서 만족시키는 벨트(11)와 통하게 한다. 이것은 피스톤(31), 푸셔(35), 및 롤러(21)를 축과 같이 하면서 축(22')에 대해 화살표g의 방향으로 회전하려고 하는 벨크랭크(22)를 거쳐 일어난다.

이 상태에서 출발하여 동력을 끌어당기는 보조부재(15)에서 밸트의 단단한 면의 장력이 증가할 때나 결합된 벨트를 가지고 있는 엔진의 출발에 따라서 그리고 벨트의 느슨한 면의 장력이 감소할 때 롤러(21)는 벨트에 의한 장력을 적게 받게된다. 스프링(36)의 작용으로 피스톤(31)과 푸셔(35)는 화살표f의 방향으로 이동하여 크랭크(22)를 화살표 g의 방향으로 피봇하도록 한다. 피스톤이 이동하는 동안 밸브(40)의 신축성 립(53)은 시트(54)를 들어올려 오일을 공급챔버(33)로부터 여러 채널(34)를 거쳐 압력챔버(32)로 빠르게 흐르도록 한다. 오일은 -40℃에서 +140℃의 온도범위에서 적당한 유동성 특성을 갖도록 선택된다.

상기에서 설명한 과정과 대비하여 캠샤프트의 능동적인 작동에 따라 벨트의 느슨한 면의 인장력이 증가할 때, 벨트는 더 큰 힘을 롤러(21)에 가하게 되고, 크랭크(22)는 화살표g'의 방향(화살표g의 반대방향)으로 회전하게 된다. 크랭크(22)의 아암(24)은 화살표f'의 방향(화살표f의 방향,제6b도 참조)으로 피스톤(31)과 함께 이동하려고 하는 푸셔(35)에 대항하여 누르고 있다. 이 변위하는 동안 밸브(40)는 충격없이 빠르게 닫혀 오일이 채널(34)을 따라 통과하지 못하게 한다. 이 결과 벨트의 단단한 면의 장력 감소에 반대되는 힘을 증가시키고 따라서 벨트가 점프하게 되는 톱니의 위험을 없애준다.

벨트와 결합된 엔진이 멈출 때 오일은 실린더(30)의 내면과 피스톤 사이에 흘러 엔진 부품이 팽창하는 것을 막아준다.

본 발명의 텐셔너는 제9도의 점선A로 나타낸 본 발명 텐셔너에서 힘과 피스톤 변위 사이의 관계를 대표하는 곡선의 구배가 점선C로 나타낸 공지장치에 따른 구배보다 적기 때문에 종래 장치에서 얻은 것보다 적용하기가 더 쉽고 효과적인 방법으로 힘을 피스톤 변위의 작용으로 증가시킬 수 있다.

또한 상기 대표곡선의 구배는 전술한 도면의 실시 형태와 같이 립의 단면이 삼각형보다는 사다리꼴 모양인 경우에 밸브의 강도를 변경하므로써, 예를 들어 제7도에 있는 부호(53a)에서처럼 작동립 형상을 하므로써 제9도 곡선 B로 나타낸바와 같이 수정될 수 있다.

피스톤 변위의 작용으로 최대 압축력 또는 응력의 변화법칙은 초기 거리e(제8a도)에 대한 곡선과 초기 거리 e+Σ(제8b도)에 대한 곡선을 나타내는 것에서 알 수 있는 바와 같이 원점 0에 대하여 대표곡선을 이동하는 상기 거리 증가 Σ와 함께 밸브(40)의 립(53,53a)과 밸브시트(54) 사이의 초기거리를 적당히 선택하므로써 측정할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 범위는 상술한 바와 같은 텐셔너를 포함한 어셈블리에도 미치고, 또 엔진에 텐셔너를 설치하거나 텐셔너를 지탱하는 장치와 결합한 어셈블리에도 미친다. 제10도에 나타나 있는 바와 같이 이러한 어셈블리는 뒤틀림에 복원력이 있는(예를 들어 고무링을 포함하여)힌지(66)와 벨트(11)와 협력하는 롤러(21)를 운반하는 크랭크(22)의 아암(24)과 푸셔(35)의 자유단 사이에 설치된 유사한 힌지(67)를 거쳐 원통형 본체(30)가 플레이트(65)(엔진과 결합한 파스너(65a,65b))에 설치된 액튜에이터(25)를 포함한다.

Claims (8)

1. 벨트와 협력하기 위하여 부착된 롤러와 이 롤러용 액튜에이터를 포함하고, 동시 전동벨트용, 특히 피스톤 엔진에 사용하기 위한 ＂선형축방향 스러스트＂ 타입의 톱니가 있는 타이밍 벨트용 자동텐셔너에 있어서,

   - 원통형 본체;

   - 유압유체용 공급챔버와 압력챔버의 범위를 한정하고, 이 챔버들은 상기 피스톤을 통하여 최소한 하나의 채널을 거쳐 서로 통할 수 있게 되며 상기 본체에 미끄러질 수 있게 설치된 피스톤;

   - 푸시로드의 운동이 롤러에 쉽게 전달되도록 되어 있는 피스톤에 고정된 푸시로드;

   - 상기 피스톤을 공급챔버로 향하여 밀어내는 압축스프링;

   - 유압유체가 압력챔버와 공급챔버 사이에서 흐르도록 하거나 이 흐름을 방지하며, 피스톤은 다수의 채널에 의해 관통되어 있고, 밸브는 상기 채널을 개폐할 수 있도록 압축시트와 접촉하거나 멀리 떨어지는 압축 및 휨에 의해 변형되는 신축성 립으로 구성된 작동부분을 가지고 있고, 상기 채널을 개폐하기 위하여 압력챔버내 위치한 비복귀밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
2. 제1항에 있어서, 밸브와 이의 작동부분은 엘라스토머와 플스토머형 재질로 선택된 탄성변형 특성을 가진 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
3. 제1항에 있어서, 밸브와 그 작동부분은 금속형 재질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
4. 제1항에 있어서, 피스톤 변위의 작용으로 가해진 힘과 응력 사이의 관계는 작동부분을 이루는 신축성 립의 단면 형상에 의해 결정되는 밸브의 강성도를 선택하므로써, 그리고 립과 밸브시트 사이의 거리를 초기에 조정하므로써 결정되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
5. 제1항에 있어서, 압력챔버를 공급챔버와 연결하는 채널은 밸브의 대칭축과 평행하게 배치되고, 밸브는 피스톤에 스크루잉, 크림핑 또는 포오스피팅에 의해 고정하기 위한 본체와 테이퍼 모양의 신축성 립을 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
6. 제1항에 따른 텐셔너와, 이 텐셔너를 차량엔진이나 차량엔진의 부품에 직접 또는 뒤틀림에 복원력이 있는 힌지를 거쳐 고정하는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 동시 전동벨트를 인장하기 위한 어셈블리.
7. 제1항에 따른 텐셔너와 무한 톱니벨트를 포함한 것을 특징으로 하는 동시 전동장치.
8. 제6항에 따른 어셈블리와 무한 톱니벨트를 포함한 것을 특징으로 하는 동시 전동장치.