KR100342270B1

KR100342270B1 - 벨트텐셔너용회전구동장치

Info

Publication number: KR100342270B1
Application number: KR1019970703584A
Authority: KR
Inventors: 폴 아르투르
Original assignee: 폴 아르투르
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2002-11-22
Also published as: CN1087241C; JPH10513417A; ZA968277B; ES2146021T3; CN1166157A; JP3808507B2; WO1997012786A1; CZ288919B6; EP0793588A1; DE59604957D1; DE29515703U1; CZ168597A3; EP0793588B1

Abstract

본 발명은 벨트 인장기용 회전 구동 장치에 관한 것으로, 이 장치는 실린더 공간(18)이 형성되어 있는 케이싱(10)과, 방사형 슬롯(24)에 수용된 베인(26)들을 구비하면서 상기 케이싱에 편심되게 장착된 디스크 모양의 로터(14)와, 그리고 상기 베인, 로터(14) 및 케이싱 벽부 사이에 형성된 챔버들을 가압하기 위한 압축 가스 공급원을 포함한다. 이러한 챔버들은 챔버 자체적으로 그리고 로터(14)상에 형성된 밀봉부(30)에 의해 케이싱(10,12)에 반하여 밀봉된다. 로터(14)는 케이싱(10,12)에 장착되며, 샤프트(16)에 대해 회전 가능하며, 그리고 샤프트(16)의 원주상에서 클러치 톱니(34)에 맞물리도록 위치할 수 있는 적어도 하나의 선회 가능하게 장착된 클러치 폴(32)을 수반한다.

Description

벨트 텐셔너용 회전 구동 장치{ROTARY DRIVE FOR A BELT TENSIONER}

이러한 종류의 구동 장치는 독일 특허 제28 14 487호에 개시되어 있다. 이 구동 장치의 로터는 벨트 텐셔너의 벨트 릴에 직접 결합되어 있기 때문에, 직선 운동을 회전 운동으로 전환시켜야 하는 타입(type)의 벨트 텐셔너와는 달리, 압축 가스 공급원에 의해 이용될 수 있는 에너지 효율이 높다. 이러한 종래의 구동 장치에서는, 화공학적 팽창기과 같은 압축 가스 공급원은 로터와 베인 사이에 형성된 원통형 공간을 직접 가압하지 않고 물과 같은 유체 작동 매체를 통해 가압하며, 이 때문에, 결합된 로터로 인해 벨트 텐셔너 내에서 벨트 릴의 원활한 활주 운동을 방해받지 않고는 케이싱 내에서 로터를 적절하게 밀봉시킬 수 없었다.

본 발명은 벨트 텐셔너(tensioner)를 위한 회전 구동 장치에 관한 것으로, 이 장치는 원통형 공간이 내부에 형성되어 있는 케이싱과, 반경 방향의 슬롯에 수용된 복수의 베인(vane)을 구비하면서 상기 케이싱에 편심 상태로 장착된 디스크 모양의 로터(rotor)와, 그리고 베인, 로터 및 케이싱 벽 사이에 형성된 챔버(Chamber)를 가압하는 압축 가스 공급원을 포함한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회전 구동 장치의 분해도이며,

도 2는 도 1에 도시된 회전 구동 장치의 로터를 도시한 측면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 로터의 측면을 도시한 측면도이며,

도 4는 로터와 상호 작용하면서 헬리컬 스프링에 의해 휴지 위치로 가압되어 있는 클러치 폴을 구비하는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회전 구동 장치의 측면도이고,

도 5는 회전 구동 장치가 작동할 경우, 도 4에 도시된 클러치 폴을 도시한 측면도이며,

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 로터 일부의 사시도이고,

도 7은 휴지 위치에 위치한 본 발명의 제3 실시예에 따른 회전 구동 장치의 측면도이며,

도 8은 벨트 인장이 일어난 후, 상기 제3 실시예에 따른 폴을 도시한 측면도이다.

본 발명은, 압축 가스 공급원으로부터 나온 압축 가스에 의해 챔버가 직접압축될 수 있고, 압축 가스 공급원이 작동될 때까지 로터가 샤프트에 구동 가능하게 결합되지 않는 회전 구동 장치를 제공하는 데, 상기 샤프트가 벨트 텐셔너의 벨트 릴에 결합되어 있기 때문에, 벨트 릴의 회전은 정상적인 감김(roll up) 작동과 풀림(roll off) 작동 시에 방해를 받지 않게 된다.

본 발명에 따른 회전 구동 장치에 있어서, 복수의 챔버는 서로에 대해, 그리고 케이싱에 대해 로터 상에 위치한 밀봉 장치에 의해 밀봉되며, 그리고 로터는 케이싱에 장착되며, 샤프트에 대해 회전 가능하며, 그리고 샤프트의 원주 상에서 클러치 톱니에 맞물리도록 위치할 수 있는 하나 이상의 선회 가능하게 장착된 클러치 폴을 지지한다. 상기 밀봉 장치는, 챔버가 압축 가스 공급원으로부터 방출된 가스에 의해 직접 가압될 때에 최소의 손실을 보장한다. 샤프트와 로터 사이에 배치된 클러치 폴은 정상적인 휴지(休止) 위치에서 샤프트로부터 로터의 맞물림 해제가 가능하도록 해준다. 양호하게는, 클러치 폴은 휴지 위치에 있는 스프링에 의해 샤프트 상에서 클러치 톱니와 맞물림 해제된 상태로 유지되며, 그리고 로터의 가속으로 발생하는 관성력에 의해 이동되어 클러치 톱니와 맞물리게 된다.

벨트 인장이 완료될 경우, 본 발명의 양호한 실시예에 따르면 클러치 폴은 스프링에 의해 휴지 위치로 복귀하기 때문에, 로터는 재차 샤프트로부터 맞물림 해제된다. 그 다음, 샤프트에 연결된 벨트 텐셔너의 벨트 릴은 벨트 텐셔너의 기능이 정상으로 복귀한 것처럼 자유롭게 회전하게 된다. 이러한 기능은 특히 벨트 텐셔너가 작동되었을 때 즉, 차량에 경미한 충돌이 일어났지만 갓길이나 정비소까지 이동할 수 있을 정도로 여전히 구동될 수 있을 경우에 매우 중요하다. 이러한 경우, 차량 탑승자는 벨트를 제거한 후 다시 벨트를 맬 수 있다. 회전 구동 장치는 더 이상 작동할 수 없지만, 자동 잠금 특성을 갖는 벨트 텐셔너는 계속해서 벨트 텐셔너를 갖추지 못한 벨트 리트랙터(retractor)로서 동작하게 될 것이다.

클러치 폴이 2개의 인접한 베인 사이에서 로터의 측면에 있는 오목부에 적절하게 배치되기 때문에, 많은 공간을 차지하지 않으면서 결합 기능(coupling function)을 회전 구동 장치에 추가시킬 수 있다. 클러치 폴의 크기가 소형임에도 불구하고 상당히 큰 작용력을 취급할 수 있도록 하기 위해, 클러치 폴의 선단부로부터 멀리 떨어져서 대향하는 단부를 둥글게 크라운 가공하여, 클러치 폴이 오목부의 대응 둥근 표면에 의해 지지되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 도면을 참조하여 설명한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1에 도시된 회전 구동 장치의 주요 구성 요소는, 벨 모양 케이싱(10)과 케이싱 커버(12)로 이루어진 케이싱과, 디스크 모양의 로터(14)와, 그리고 이 로터(14)와 케이싱 커버(12)의 보어에 회전 가능하게 장착되는 구동 샤프트(16)를 포함한다. 로터(14)는 벨 모양의 케이싱(10)의 보어 내측과 샤프트(16) 상에서 회전 가능하게 장착된다. 샤프트(16)는 톱니(16a)를 구비하며, 이것에 의해 벨트 텐셔너(도시 생략)의 벨트 휠과 연결된다.

로터(14)는 벨 모양의 케이싱(10)에 의해 형성된 원통형 공간(18)에 수납된다. 상기 벨 모양의 케이싱(10)의 벽에는 기계 가공에 의해 유입부(20)가 형성되어 있는데, 이 유입부를 통해 압축 가스 공급원에서 발생되는 가스가 원통형 공간(18)으로 통과할 수 있게 된다. 이러한 압축 가스 공급원은 케이싱 커버(12)의 측면 보스(12a)에 수납되어 있다. 더욱이, 유입부(20)에 거의 반대측인 벨 모양의 케이싱(10)의 벽에는 배출부(22)가 오목하게 형성되어 있다.

상기 로터(14)에는 3개의 방사 방향의 슬롯(24)이 형성되어 있는데, 이들 슬롯 각각에는 베인(vane)(26)이 이동 가능하게 수납되어 있다. 이들 슬롯 각각의 반경방향 내측 단부는 유동로를 경유하여 원통형 공간(18)과 연결된 상태로 구성된다. 로터(14), 베인(26), 그리고 원통형 공간(18)의 벽 사이에는 압축 가능한 챔버가 형성되는데, 이 챔버는 로터(14)가 케이싱에 편심 상태로 배치되어 있기 때문에 대체로 초승달 모양을 이루게 된다.

유입구측 챔버를 로터(14)의 회전 방향으로 전방 단부에서 폐쇄하는 베인(26)은 확장 위치에서 벨 모양의 케이싱(10)에 형성된 전단 핀(28)에 의해 고정 배치되며, 이 위치에서는 상기 베인의 반경 방향 외측 단부가 벨 모양의 케이싱(10)의 벽과 밀봉된 상태로 맞물리게 된다. 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 챔버 상호간의 밀봉 또는 케이싱에 대한 챔버의 밀봉은, 로터의 표면에 각각 연속적으로 형성된 홈에 삽입되는 프로파일 밀봉부(30)를 구비하는 밀봉 장치에 의해 추가적으로 이루어진다, 이러한 프로파일 밀봉부는 로터(14)의 외주부를 따라서, 그리고 베인(20)을 중심으로 반경 방향 내측으로 연장한 다음 다시 외측으로 전장에 걸쳐 연장한다.

상기 로터(14)는 프로파일 밀봉부(30)를 구비한 밀봉 장치와 전단 핀(28)에 의해 케이싱에서 회전하지 못하도록 구속되기 때문에, 압축 가스 공급원이 작동할 경우 로터(14)를 샤프트(16)에 구동 가능하게 결합시키기 위해 클러치가 사용된다.

이러한 클러치는 로터(14)의 표면에 선회 가능하게 장착된 3개의 클러치 폴(32)과, 샤프트(16)의 외주부에 설치된 클러치 톱니(34)로 되어 있다. 각각의 클러치 폴(32)은 로터(14)의 일측면에 있는 오목부(36)에서 수용 및 지지된다. 각각의 클러치 폴(32)의 양쪽 선단부는, 이것에 대응되는 상기 오목부(36)의 둥근 표면에서 활주 가능하게 지지되도록 둥글게 크라운 가공된 단부(32a)로 이루어진다. 각각의 폴(32)은 대응하는 저널(32b)에 의해 로터(14)에서 선회될 수 있도록 장착된다. 폴(32)은 판스프링(38)에 의해 휴지 위치에 각각 유지되며, 이 휴지 위치는 오목부(36)의 표면과의 접촉에 의해 형성되는 위치를 말한다. 이러한 휴지 위치에서, 각각의 폴(32)의 무게 중심(S)은 저널(32b)에 대해 반경 방향 내측으로 위치하기 때문에, 폴에는 레버 팔을 갖는 관성력이 작용하며, 그리고 로터(14)가 반시계 방향으로 가속될 때 폴이 클러치 톱니(34)에 맞물리도록 선회시키는 경향이 있다. 로터(14)가 벨트 인장의 완료로 정지하게 되었을 때, 폴(32)은 판스프링(38)의 작용에 의해 휴지 위치로 복귀한다. 이 외에도 각각의 판스프링은 로터(14)의 측면에 형성된 U자형의 오목부에 클램핑되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 폴(32)은 클러치 톱니(34)의 선단부에 대해 서로 원주 방향으로 약간 오프셋되어 있다, 이러한 오프셋 배치로 인해, 인접한 클러치 폴은 2개의 톱니 선단부 사이에서 우발적인 충돌의 경우에도 최적의 맞물림 위치를 확보할 수 있게 된다. 더욱이, 클러치 톱니(34)의 형상에 있어, 직선형의 톱니 플랭크와 원호형의 톱니 백(back)을 갖도록 만듦으로써 특수한 형상을 취할 수 있다. 이러한 원호형의 톱니 백은, 로터(14)와 샤프트(16) 사이의 상대 운동에 있어서 로터가 벨트 인장을 위해 회전하는 방향과 반대로 클러치 폴(32)을 그 휴지 위치로 복귀시키는, 클러치 폴의 복귀 운동이 용이하게 이루어지도록 해준다.

또한, 도 3에서 알 수 있듯이, 로터(14)와 샤프트(16) 사이의 클러치는 회전 구동 장치의 치수, 구체적으로는 축 방향으로의 치수를 확대시킬 필요 없이 회전구동 장치와 일체로 될 수 있다.

전기적 작동 센서(도시 생략)는 구속 상태에서 신호를 발생시키며, 이러한 결과 예컨대 화공학적 팽창기가 설치되어 있는 경우 화공학적인 물질이 점화하게 된다. 이 때 발생되는 가스는 유입부(20)를 지나 케이싱으로 유동하여 로터(14)를 추진시킨다. 각각의 클러치 폴(32)의 무게 중심은 폴의 회전 축선에 대해 상대적으로 배치되어 있기 때문에, 로터(14)의 급속한 가속에 따른 관성력은 클러치 폴(32)을 내측으로 선회시킨다. 적어도 하나 이상의 폴(32)이 클러치 톱니(34)와 맞물리면, 샤프트(16)와 벨트 리트랙터의 회전이 유발된다. 벨트 인장이 완료된 경우, 판스프링(38)에 의해 클러치 폴(32)은 그 휴지 위치로 복귀되는 힘을 받으며, 그 결과 샤프트(16)는 자유롭게 회전할 수 있다.

도 4 내지 도 6에 도시된 회전 구동 장치의 제2 실시예는, 클러치 폴과 관련 스프링이 상이한 형상을 갖는 점만 제외하면, 전술한 실시예와 동일하다. 상기 제 2 실시예에 있어서, 클러치 폴(32')은 로터(14)에 있는 저널(32b)에 통해 장착되지 않는 대신에, 로터(14)에 형성된 상보적인 형상의 오목부 속에 선회 가능하게 장착되는 단부(50)가 원통형의 외형을 가지고 있는 데에 특징이 있다. 헬리컬 스프링(54)에 의해 각각의 클러치 폴(32')은 그 휴지 위치로 강제된다. 이 헬리컬 스프링(54)은 블록 상에, 바람직하게는 예비 장력이 걸린 상태로 감겨 있으며, 그리고 로터(14)에 형성된 측방 오목부(56) 속으로 강제된다(도 6 참조). 이 오목부(56)는 직사각형을 단면을 가지고, 그 내부에서 돌출한 돌출부(58)를 구비하며, 이 돌출부는 헬리컬 스프링(54)이 빠져나가지 못하게 하는 역할을 한다. 이 헬리컬 스프링(54)은 도 6의 화살표로 표시된 바와 같이 측면에서 오목부(56) 속으로 삽입되며, 이에 의해 돌출부(58)는 2개의 인접한 스프링 권선 사이에서 이동된다. 또한, 클러치 폴(32')로부터 거리를 두고 마주보는 헬리컬 스프링(54)의 단부는 오목부(56)를 형성하는 대응면에 대해 반발 작용하며, 그 결과 헬리컬 스프링(54)은 케이싱 커버(12)가 덮이기 전에 이미 축 방향 및 반경 방향으로 고정적으로 배치된다.

상기 헬리컬 스프링(54)은 그 외주부를 통해 클러치 폴(32')의 돌출부와 접촉하며, 이 때문에 약간 휘게 된다. 회전 구동 장치가 작동함에 따라, 클러치 폴(32')이 내측으로 선회될 때 도 5에 도시된 바와 같이 헬리컬 스프링(54)은 휘게 된다. 벨트 인장이 완료되었을 때, 헬리컬 스프링(54)은 클러치 폴(32')을 도 4에 도시된 휴지 위치로 복귀시키도록 힘을 가한다.

도 4 내지 도 6에 도시된 실시예는 복잡한 안내 보조 수단을 필요로 하지 않고 헬리컬 스프링(54)을 자동 조립시킬 수 있다. 상기 실시예에 따른 스프링의 치수는 매우 작게 유지될 수 있으며, 외경이 1.6 내지 2mm이고, 스프링 와이어 굵기는 0.3mm 인 소형의 헬리컬 스프링이 바람직하다는 사실이 증명되었다.

도 7에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 실시예와는 다음과 같은 점에서 상이하다. 즉, 클러치 폴(32")에 작용하는 판스프링(60)이 클러치 폴(32")을 도 7에 도시된 휴지 위치로 강제하며, 이 위치에서 판스프링은 클러치 톱니(34)에 맞물려 있지 않지만, 각각의 판스프링(60)의 자유 단부가 관련 클러치 폴(32")에 있는 돌출부에 맞물려 있고, 그 결과 도 8에 도시된 바와 같이 벨트 인장이 일어나는 동안판스프링(60)이 클러치 폴(32")로부터 맞물림 해제되며, 이러한 이유로 벨트 인장이 일어난 후에는 클러치 톱니(34)로부터 클러치 폴(32")을 더 이상 맞물림 해제시킬 수 없다. 결국, 샤프트(16)의 회전이 방지된다. 심지어, 판스프링(60)은 도 8에 도시된 위치에서 클러치 폴(32")의 어떠한 복귀 선회 운동을 방지하면서 잠금기구로서 작용한다. 비록, 상기 실시예에서 벨트 텐셔너의 정상 기능은 후속하는 벨트 인장이 일어날 때까지 복원되지 않지만, 그러나 인장 샤프트가 벨트 텐셔너에 봉쇄되어 더 이상 제기능을 발휘하지 못하게 되는 것을 사용자에게 알려주어 신속하게 정비공에 의해 수리가 이루어질 수 있게 해준다.

Claims

원통형 공간(18)이 내부에 형성되어 있는 케이싱(10)과, 이 케이싱 내부에 편심 상태로 장착된 거의 디스크 모양의 로터(14)와, 상기 로터와 상기 케이싱의 벽 사이에 형성된 챔버를 가압하는 압축 가스 공급원을 포함하며, 상기 로터(14)는 상기 케이싱(10, 12)에 장착되고 샤프트(16)에 대해 회전 가능하고, 이 샤프트(16)의 외주에 있는 클러치 톱니(34)에 맞물림 방식으로 위치 가능한 피봇 방식으로 장착된 1개 이상의 클러치 폴(32)을 지지하는, 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치에 있어서,

상기 챔버는 상기 로터(14)의 반경 방향 슬롯(24)에 수용된 베인(26)에 의해 형성되고, 서로에 대해 밀봉되면서 상기 로터(14)의 밀봉 장치(30)에 의해 상기 케이싱(10, 12)에 대해 밀봉되며,

상기 클러치 폴(32)은 2개의 인접한 베인(26) 사이에서 상기 로터(14)의 일단부면에 있는 상기 밀봉 장치(30)에 의해 둘러싸여 있는 오목부(36)에 장착되어 상기 오목부의 벽에 지지되는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 클러치 폴(32, 32', 32")은 스프링(38, 54, 60)에 의해 상기 샤프트(16)의 클러치 톱니(34)와 맞물림 해제된 상태로 휴지 위치에 유지되고, 상기 로터(14)의 가속에 따른 관성력에 의해 상기 클러치 톱니(34)와 맞물림 상태로 이동되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제2항에 있어서, 상기 스프링(38, 54)은 벨트 인장이 완료된 후에 상기 클러치 폴(32, 32')을 상기 클러치 톱니(34)로부터 맞물림 해제시켜 상기 샤프트(16)를 회전 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 스프링은 클램핑에 의해 상기 로터(14)에 고정된 판스프링(38, 60), 또는 굴곡 부하를 받는 헬리컬 스프링(54)인 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 클러치 폴(32, 32', 32" )은 그 선단부(先端部)로부터 멀리 떨어져서 대향하는 단부가 둥글게 크라운 가공되어 상기 오목부(36)의 대응하는 둥근 표면에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제1항 내지 제4항 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 복수의 클러치 폴(32, 32', 32")은 이들 중에서 2개 이상이 상기 샤프트에 있는 클러치 톱니(34)의 톱니 선단부와 관련하여 상기 로터(14)의 원주방향으로 서로에 대해 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제1항 내지 제4항 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트(16)의 클러치 톱니(34)는 직선형의 톱니 플랭크와 원호형의 톱니 백(back)으로 되어 있는것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.
제1항 내지 제4항 및 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 베인(26) 중의 1개 이상은 전단 핀에 의해 상기 케이싱(10, 12)에 해제 가능하게 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너용 회전 구동 장치.