KR100411800B1 - 내연기관의 타이밍벨트 오토텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진불록에 결합된 타이밍벨트의 오토텐셔너에 관한 것으로서,

더욱 상세하게는 유압식으로서 주변 장치의 신율에 대하여 응답속도가 매우 높고 엔진의 온도가 최저 -30℃까지 변화할 때 실린더바디(Body)와 피스톤(Piston)의 클리어런스(Clearance)는 상호 선팽창계수차에 의해 변화가 되면서 내장된 실리콘 오일이 점도변화를 일으켜 온도변화에 대응하며,

특히, 유압식 오토텐셔너는 상기 온도변화에도 LDT특성이 일정함과 동시에 벨트의 장력을 일정하게 유지시킴으로서 벨트의 소음과 진동을 최소화 시킬수 있도록 한 내연기관의 타이밍벨트 오토텐셔너에 관한 것으로서,

첫째, 기존 돌출된 리저버실 대신에 벨로즈 타입의 다이아프램(diaphragm)를 사용함으로서 돌출부가 불필요해짐과 아울러 구조가 간단하면서 부품수가 적어지게 오토텐셔너의 코스트가 저감되면서 로드솝등에 따른 오일릭이 되지 않게 함에 있고,

둘째는 -30℃에서 시-오일의 점도는 40cst로 오일의 유동성이 급격히 저하됨에 따른 유로의 확장 및 볼 스트로크의 간극을 충분히 확보시켜 저온시동성과 고속추종성 향상을 기할 수 있게 함에 있으며,

셋째는 센터 피보트타입(Center pivot type)으로 설계변경하여 엔진조립시 작업자는 브라켓을 볼트로 고정하고 스톱핀만을 제거하면 로드의 미는 힘(Pushing force)에 의해 벨트는 유효장력을 갖게됨으로 미숙련자도 작업이 쉬워져 초기 작업성및 정비성이 향상된 오토텐셔너를 제공함에 그 특징이 있다.

Description

내연기관의 타이밍벨트 오토텐셔너{TIMING BELT AUTO-TENTIONER OF AN INTERNAL-COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 엔진불록에 결합된 타이밍벨트의 오토텐셔너에 관한 것으로서,더욱 상세하게는 유압식으로서 주변 장치의 신율에 대하여 응답속도가 매우 높고 엔진의 온도가 최저 -30℃까지 변화할 때 실린더바디(Body)와 피스톤(Piston)의 클리어런스(Clearance)는 상호 선팽창계수차에 의해 변화가 되면서 내장된 실리콘 오일이 점도변화를 일으켜 온도변화에 대응하며,

특히, 유압식 오토텐셔너는 상기 온도변화에도 LDT특성이 일정함과 동시에 벨트의 장력을 일정하게 유지시킴으로서 벨트의 소음과 진동을 최소화 시킬수 있도록 한 내연기관의 타이밍벨트 오토텐셔너에 관한 것이다.

일반적으로 오토텐셔너는 캠축 크랭크축 오일 펌프축의 동력전달을 하는 타이밍 벨트의 장력 조절장치로서 벨트가 인장상태일 때는 릭다운(Leak down)특성에 의해 펌핑력을 가지고 로드가 회전하게 되고, 벨트가 이완상태일 경우는 리턴스프링의 추종성에 의해 로드가 신속하게 돌출하여 벨트에 추력을 가함으로서 온도변화에 관계없이 벨트는 항상일정 유효 장력을 유지하여 흡.배기 밸브의 개폐시기와 점화플러그의 스파크 시기를 결정하는 역할을 한다.

종래 타이밍벨트의 오토텐셔너는 도4에서와 같이 오토텐셔너(1′)의 실린더바디(2′) 내부에 압력실(3′)을 형성하며, 상기 오토텐셔너(1′)의 실린더바디(2′)의 압력실(3′)에 압축스프링(4′)과 첵크볼(5′)이 장설되어 첵크볼(5′) 상에 피스톤(6′)이 연결되고 피스톤(6′)의 선단에는 다시 로드(7′)가 슬라이딩 결합된 구조로서,

이러한 종래구조의 작동원리는 타이밍벨트의 장력이 큰 경우 도4의 (가)에서와 같이 텐션암(미도시됨)은 화살표 방향으로 로드(7′)를 밀게되고, 로드의 이동에 따라 압축스프링(4′)쪽의 압력실(3′) 유압상승으로 첵크볼(5′)이 닫히면서 피스톤(6′)과 실린더바디(2′)의 갭(Gap) 사이로 오일이 흘러 상측 리저버실(8′)은 압력이 떨어져서 리저버실(8′)과 평형을 이룰때 까지 피스톤이 이동하여 화살표 방향에서의 하중과 압축스프링(4′) 장력과의 평형을 이룰때 피스톤(6′)이 정지되면서 벨트의 장력이 일정한 상태로 조절되고,

벨트의 장력이 작을 경우 즉, 타이밍벨트의 장력이 느슨해지면 도4의 (나)에서와 같이 압축스프링(4′)의 힘에 의해 피스톤(6′)과 로드(7′)가 화살표 방향쪽으로 이동하게 되며, 피스톤(6′)의 이동에 따라 압력실(3′)의 유압은 리저버실(8′)의 압력보다 낮아지면서 첵크볼(5′)이 열리게 되고 이때 피스톤(6′) 중앙홀을 통해 오일이 리저버실(8′)에서 압력실(3′)로 흘러 압력실(3′)과 리저버실(8′)의 평형을 이룰 때 까지 오일이 흘러 첵크볼(5′)이 닫혀 피스톤(6′)이 정지되면서 벨트의 장력이 일정한 상태로 조절 된다.

상기한 바의 오토텐셔너는 유통된 오일을 저장할 수 있는 리저버실이 돌출되어 있어야 되기 때문에 구조가 복잡해짐과 아울러 부품수가 많아지게 되어 오토텐셔너의 코스트가 높아지게 되었고,

상기 구조는 저온시동성과 고속추종성의 두가지를 동시에 만족하기는 어려운 구조였으며,

또한 상기 구조는 편심아이들러 타입으로서 초기장착 토크에 따라 벨트의 장력이 직접적인 영향을 받게 됨으로서 작업성이 불편하고 숙련자만이 작업이 가능하게 되는 불합리한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바의 문제점을 해결하기 위한 것으로서

그 목적은 첫째, 기존 돌출된 리저버 대신에 벨로즈 타입의 다이아프램(diaphragm)을 사용함으로서 돌출부가 불필요해짐과 아울러 구조가 간단하면서 부품수가 적어지게 오토텐셔너의 코스트가 절감되면서 로드솝등에 따른 오일릭이 되지 않게 함에 있고,

둘째는 -30℃에서 시-오일의 점도는 40cst로 오일의 유동성이 급격히 저하됨에 따른 유로의 확장 및 볼 스트로크의 간극을 충분히 확보시켜 저온시동성과 고속추종성 향상을 기할 수 있게 함에 있으며,

셋째는 센터 피보트타입(Center pivot type)으로 설계 변경하여 엔진조립시 작업자는 브라켓을 볼트로 고정하고 스톱핀만을 제거하면 로드의 미는 힘(Pushing force)에 의해 벨트는 유효장력을 갖게됨으로 미숙련자도 작업이 쉬워져 초기 작업성 및 정비성이 향상된 오토텐셔너를 제공함에 그 특징이 있다.

도1은 본 발명 오토텐셔너의 실시예시도

도2는 본 발명 오토텐셔너의 단면구성도

도3은 도2의 작동 상세도

도4의 (가)(나)는 종래 오토텐셔너의 단면구성도

* 도면중 주요부부에 대한 부호의 설명

1: 오토텐셔너 2: 실린더바디 3: 압력실 4: 압축스프링

5: 첵크볼 6: 피스톤 7: 로드 8: 리테이너

9: 코일스프링 10: 벨로즈 타입의 다이아프램 11: 부쉬

12: 스톱핀홀 13: 스톱핀 14: 유로

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 오토텐셔너의 단면 상태를 나타내는 도면이고,

도3은 본 발명 오토텐셔너의 작동 상태를 나타내는 상세도면으로서,

실린더바디(2) 내부의 압력실(3)에 장설되는 압축스프링(4)과 첵크볼(5) 그리고 피스톤(6)과 로드(7)로 이루어지는 오토텐셔너(1)에 있어서,

상기, 압축스프링(4)의 선단에는 첵크볼(5)을 지지하는 리테이너(8)가 게재되고, 리테이너(8)의 내축으로는 코일스프링(9)을 장설하며,

압축스프링(4)에 탄설지지되는 피스톤(6)의 선단에는 로드(7)를 슬라이드 결합시키되 피스톤(6)의 선단과 로드(7)의 후단 사이에는 벨로즈 타입의 다이아프램(10)을 게재하고 로드(7)는 실린더바디(2)의 내부에 설치된 부쉬(11)에 의해 지지되게 하되 부쉬(11)에 관통되는 로드(7)에는 스톱핀 홀(12)을 천공하여 상기 스톱핀홀(12)에 스톱핀(13)을 관통되게 한 구조이다.

한편 피스톤(6)은 그 외경이 실린더바디(2)의 내경과 일치되게 하고 내면에는 유로(14)를 형성한 구조로서,

도면중 미설명부호

(15)는 텐션암.

(16)(16′)은 캠축 스프로켓

(17)은 타이밍벨트

(18)은 텐셔너풀리

(19)는 아이들러 풀리

(20)은 사이런트 축 스프로켓

(21)은 텐셔너

(22)는 크랭크축 스프로켓

(23)은 오일펌프 스프로켓

(24)는 실린더 블록

(25)는 엔진 장착부를 지칭하고 있다.

위와 같이 구성된 본 발명은 종래 오토텐셔너와 기본 원리는 같으나 본 발명에서는 벨로즈 타입의 다이아프램이 사용되므로 리저버실과 콘덴서실 역할을 동시에 하게 되는 것으로 작동원리를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 벨트의 장력이 클 경우 타이밍벨트(17)의 장력이 크면 텐션암(15)은 로드(7)를 밀어 압력실(3) 내부 압력이 높아지면 첵크볼(5)이 닫히면서 실린더바디(2)와 피스톤(6)의 갭(gap)을 통해 미세한 오일의 유동이 생기게 되고, 오일은 벨로즈 타입의 다이아프램(10) 내부로 이동하는 바, 이때 벨로즈 타입의 다이아프램(10)은 이동된 오일량 만큼 팽창하고, 피스톤(6)은 로드(7)에 작용하는 텐션과 압축스프링(4) 장력과의 균형을 이룰 때 가지 이동하여 벨트(17)의 장력이 조절 된다.

다음 벨트의 장력이 작을 경우타이밍벨트(17)의 장력이 느슨해지면 압력실(3)의 압축스프링(4) 힘에 의해 피스톤(6)과 로드(7)가 텐셔너 밖으로 밀리게 되면서 벨로즈 타입의 다이아프램(10)내의 압력이 높아져 첵크볼(5)이 열리게 되고 이때 피스톤(6) 중앙홀을 통해 오일이 유입되어 타이밍벨트(17)의 장력과 피스톤(6)이 밀고 있는 압축스프링(4) 힘의 균형을 이룰때 까지 이용하여 벨트(17)의 장력이 조절되는 것이며,

이 같은 작동은 스톱핀홀(12)에서 스톱핀(13)을 제거함으로서 가능한 것이고,

본 발명에서 오토텐셔너(1)의 설계를 고려한다면 편심아이들러를 사용하는 것이 로드스트로크를 짧게하고 세트 포인트 설정이 유리하나 오토텐셔너(1)를 엔진에 장착할 때의 작업성을 고려한다면 센터 피보트타입이 유리한 것으로, 본 발명 오토텐셔너(1)는 벨로즈 타입의 다이아프램(10)을 이용함에 따라 실(seal)의 마모에 따른 오일의 리킹(leaking) 및 온도 변화에 좋은 성능이 있으며 구조가 간단해지는 이점이 있는 것이다.

한편, 본 발명 오토텐셔너와 종래 오토텐셔너의 작동상의 차이를 그리고 장단점을 도표화하여 비교 설명하며 다음과 같다.

이상 도표에서와 같이 기존 오토텐셔너는 갭(Gap)을 이용하여 릭다운 타임(Leak downtime)을 규제한 방식이며 피스톤 유동에 따라 압력실에서 흐르는 오일을 상부의 간섭부위를 피해 리저버실을 돌출시킨 것인데 반하여 본 발명 오토텐셔너는 벨로즈 타입의 다이아프램을 도입함에 따른 그 구조가 간단해지며 성능면에서도 가일층 향상된 특성을 얻을 수 있었다.

이상과 같은 본 발명은 -30℃에서 시-오일(Si-oil)의 점도는 40Cst로 오일의 유동성이 급격히 저하되므로 유로의 확장 및 볼 스트로크의 간극을 충분히 확보해 저온 시동성과 고속추종성 향상을 기할 수 있는 효과가 있고, 타이밍벨트의 소음과 진동은 오토텐셔너의 추력과 LDT에 영향을 미치게 됨으로 동적성능에 대한 결과에 따라 구성부품의 클리어런스 관리 압축 스프링 인장력, 체크볼 거리, 오일의 점도 등이 향상되는 효과가 있으며,

특히, 센터피보트 타입으로 설계되어 있어 엔진조립시 작업자는 브라켓을 볼트로 고정하고 스톱핀만을 제거하면 로드의 미는 힘에의해 벨트는 유효장력을 갖게되므로 미숙련자도 작업이 손쉽게 되어 초기 작업성 및 정비성이 향상되는 효과를 갖게되는 등 본 발명에 의하여 달성되는 효과가 매우 큰 것이다.

Claims (5)

1. 실린더바디(2) 내부의 압력실(3)에 장설되는 압축스프링(4)과 첵크볼(5) 그리고 피스톤(6)과 로드(7)로 이루어지는 오토텐셔너(1)에 있어서,

   상기, 압축스프링(4)의 선단에는 첵크볼(5)을 지지하는 리테이너(8)가 게재되고, 리테이너(8)의 내측으로는 코일스프링(9)을 장설하며,

   압축스프링(4)에 탄설지지되는 피스톤(6)의 선단에는 로드(7)를 슬라이드 결합시키되 피스톤(6)의 선단과 로드(7)의 후단 사이에는 벨로즈 타입의 다이아프램(10)을 게재하고, 로드(7)는 실린더바디(2)의 내부에 설치된 부쉬(11)에 의해 지지되게 하되 부쉬(11)에 관통되는 로드(7)에는 스톱핀 홀(12)을 천공하여 상기 스톱핀홀(12)에 스톱핀(13)을 관통되게함을 특징으로 하는 내연기관의 타이밍벨트 오토텐셔너.
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5. 제1항에 있어서, 피스톤(6)은 그 외경이 실린더바디(2) 내경과 일치되게 하고 내면에는 유로(14)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 내연기관의 타이밍 벨트 오토텐셔너.