KR100570933B1

KR100570933B1 - 벨트 텐셔너

Info

Publication number: KR100570933B1
Application number: KR1020037004535A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 서크
Original assignee: 더 게이츠 코포레이션
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2006-04-13
Also published as: JP2004526907A; RU2240453C1; ATE290665T1; ES2240523T3; US20020039946A1; EP1322875A2; DE60109309D1; CN1318781C; AU2001293204A1; CA2421841A1; EP1322875B1; JP4080327B2; CN1537205A; WO2002029283A2; MXPA03003934A; HK1052960A1; WO2002029283A3; BR0114363A; CA2421841C; PL366099A1

Abstract

본 발명은 전동 벨트에 장력을 가하기 위한 개선된 텐셔너에 관한 것이다. 이 텐셔너(26)는 트랙과, 이 트랙에 대하여 활주 가능하게 장착되어 2 자유도로 이동하는 캐리어(carrier; 46)와, 이 캐리어에 회전 가능하게 장착되어 전동 벨트(24)와 결합되는 풀리(48)와, 상기 트랙에 대하여 종방향으로 상기 캐리어를 편향시키는 스프링(72)과, 상기 트랙에 대한 상기 캐리어의 이동에 기초한 상기 스프링의 편향을 조정하는 감쇠 기구를 포함하는 형태이다. 이것은 상기 감쇠 기구가 상기 캐리어 및 트랙에 대하여 비대칭 감쇠 관계에 배치되는 슈(shoe; 66)를 구비함으로써 개선된다. 또한, 슈에는 제1 마찰 베어링면이 마련되어 상기 트랙의 제2 마찰 베어링면과 맞물리는 관계에 있다.

Description

벨트 텐셔너 {BELT TENSIONER}

본 발명은 통상 벨트 구동 시스템의 벨트에 장력을 가하기 위한 텐셔너(tensioner)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 풀리가 직선으로 이동하는 텐셔너에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기계식 감쇠 기구가 마련된 직선 이동형 텐셔너에 관한 것이다.

내연 기관용 악세서리 벨트 구동 시스템과 관련되어 사용되는 전동 벨트 텐셔너에 있어서, 풀리는 원호 및 직선 모두의 형태로 이동하는 것이 알려져 있다. 몇몇 용도에서는 직선 이동형 텐셔너[즉, 전동 벨트와 접촉하는 아이들러(idler) 풀리가 실질적으로 직선으로 이동하는 장치]가 유리하다. 직선 이동형 텐셔너의 한 가지 예는 포스터(Foster)에게 허여된 미국 특허 제4,634,408호에서 찾아볼 수 있다. 상기 미국 특허에는 유압 감쇠 기구 주위로 복수 개의 스프링이 합체된 비교적 복잡한 구성의 텐셔너가 개시되어 있다. 또한, 장력용 풀리가 장착되어 있는 캐리어(carrier)는, 볼 및 트랙 베어링 구조에 캐리어가 2 자유도로 이동하도록 형성된 트랙을 결합시킨다. 유압의 이용함으로써, 유압용 유체가 누설되는 문제가 생기게 된다. 개시되어 있는 유압 기구는 외관상 조밀(稠密; compact)하지 않다. 따라서, 텐셔너는 비교적 대형인 것처럼 보인다. 부품 수가 비교적 많아서 비용이 증가하고 구성이 더 복잡해진다. 또한, 상기 볼 및 트랙 베어링 구조의 유효성 외에는, 상기 아이들러 풀리를 지지하는 캐리어에 걸쳐 발생하여 이 캐리어를 비트는 경향이 있는 기생 토크(parasitic torque)를 상쇄해 주지 못한다.

따라서, 간단하고 조밀하며 내구성이 있고 유압을 사용하지 않는 직선 이동형 텐셔너가 계속 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 간단하고 조밀한 직선 이동형 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 비대칭 감쇠 특성이 있는 기계식 감쇠 기구가 마련된 직선 이동형 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 텐셔너의 내구성 및 작동을 개선하기 위해 기생 토크를 상쇄하는 특성이 있는 기계식 감쇠 기구가 마련된 직선 이동형 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 명세서에서 구체화되고 넓게 설명된 바와 같이, 본 발명의 의도에 따라 전술한 목적과 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서에는 액세서리 구동 시스템이 개시되어 있다. 본 발명은 전동 벨트에 장력을 가하기 위한 개선된 텐셔너에 관한 것이다. 이 텐셔너는 트랙과, 이 트랙에 대하여 활주 가능하도록 장착되어 2 자유도로 이동하는 캐리어와, 이 캐리어에 회전 가능하게 장착되어 전동 벨트와 결합되는 풀리와, 이 트랙에 대하여 종방향으로 캐리어를 편향시키는 스프링과, 이 트랙에 대한 캐리어의 이동에 기초하여 상기 스프링의 편향을 조정하는 감쇠 기구를 포함하는 형태이다. 이 텐셔너에서 개선된 점은 상기 감쇠 기구가 상기 캐리어 및 트랙에 대하여 비대칭 감쇠 관계로 배치되는 슈(shoe)를 구비한다는 점이다. 또한, 이 슈에는 제1 마찰 베어링면이 마련되어 트랙의 제2 마찰 베어링면과 맞물리는 관계에 있게 된다.

본원 명세서에 첨부되어 본원 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면에는, 동일한 도면 부호가 동일한 부품을 나타내며, 본 발명의 바람직한 실시 형태가 예시되어 있고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 수행하고 있다.

도 1은 액세서리 벨트 구동 시스템 내의 텐셔너의 바람직한 실시 형태의 개략도이고,

도 2는 아래로부터 본 텐셔너의 바람직한 실시 형태의 사시도이며,

도 3은 위로부터 본 텐셔너로서 그 일부가 절취된 바람직한 실시 형태의 사시도이고,

도 4는 텐셔너의 바람직한 실시 형태의 일부를 상세히 나타낸 사시도이며,

도 5는 텐셔너의 바람직한 실시 형태의 일부를 상세히 나타낸 사시도이고,

도 6은 도 3의 6-6선을 따라 취한 부분 단면도이다.

도 1에는 자동차 내연 기관을 위한 전형적인 액세서리 구동 시스템(10)이 도시되어 있는데, 여기에 본 발명의 텐셔너(26)가 채용될 수 있다. 그러나, 그 적용 분야는 자동차용으로 한정되지 않는다. 오히려, 이것은 동력을 전달하기 위한 전동 벨트 구동기가 마련된 임의의 내연 기관에 적용될 수 있는데, 여기서 본 발명의 텐셔너(26)를 포함하면 유리하다. 발전기 풀리(alternator pulley; 14)는 발전기(12)에 장착되는 것으로 나타나 있다. 액세서리 구동 시스템(10)에는 발전기 풀리(14), 동력 조향 펌프 풀리(18), 물 펌프 풀리(20), 크랭크샤프트 풀리(22), 전동 벨트(24) 및 텐셔너(26)가 포함된다. 텐셔너(26)에는 트랙(28)의 단부를 폐쇄하는 기능을 하는 제1 단부 지지구(30)와 제2 단부 지지구(32)가 구비되어 있는데, 이들은 내연 기관(도시되지 않음)에 직·간접적으로 장착되는 지점이 된다.

전동 벨트(24)가 "벨트 주행 방향"이라는 표시가 있는 화살표로 나타낸 정상 작동 방향으로 주행할 때, 텐셔너(26)는 전동 벨트(24)가 크랭크샤프트 풀리(22)에서 출발하는 소정의 간격(span)에서 텐셔너용 풀리(48)를 통하여 전동 벨트(24)와 접촉하는 것으로 나타나 있다. 액세서리 구동 시스템(10)의 정상 작동 중에, 상기 간격은 장력이 최소한으로 작용할 때의 간격이다. 상기 간격은 단지 전형적인 위치일 뿐이다. 특정 용도와 관련된 요건에 따라 임의의 다른 간격을 선택할 수도 있다.

텐셔너용 풀리(48)는 후술하는 바와 같이 트랙(28)을 따라 직선 주행을 수행하게 된다. 상기 간격의 양단에 있는 풀리[텐셔너(26)가 없다고 하면, 이 경우에는 발전기 풀리(14)와 크랭크샤프트 풀리(22)] 사이가 팽팽하면, 이 직선 경로는 이와 관련된 상기 간격이 취하는 경로와 직교하도록 배향되는 것이 바람직하다. 그러한 배향은 임의의 주어진 벨트 편향에 대하여 텐셔너용 풀리(48)의 이동을 최소화하고, 이에 따라 트랙(28)의 필요한 길이를 줄이며 텐셔너(26)가 전체에 걸쳐 보다 조밀하도록 하여 텐셔너(26) 내의 힘의 관계를 개선함으로써 텐셔너(26)의 내부 구성품의 수명을 최적화한다. 그러나, 어떤 용도에서는 그러한 배향이 허용되지 않을 수 있다는 것이 인정되고 있다. 그럼에도 불구하고, 만족스러운 결과를 상기 용도에서 얻을 수 있다.

이제, 상기 텐셔너(26)의 내부 구성품을 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하겠다. 이 바람직한 실시 형태에 있어서, 제1 단부 지지구(30)에는 텐셔너(26)를 내연 기관에 부착하기 위한 체결구(미도시)를 수용하는 제1 부착공(42)이 있다. 제2 단부 지지구(32)에는 텐셔너(26)를 내연 기관에 부착하기 위한 체결구(미도시)를 수용하는 제2 부착공(44)이 있다. 제1 부착공(42)이 있는 제1 단부 지지구(30)의 일부와 제2 부착공(44)이 있는 제2 단부 지지구(32)의 일부는, 각각 텐셔너용 풀리(48)로부터 돌출하여 그 저부면이 텐셔너용 풀리(48)의 저부면과 동일한 평면 위에 있도록 대략 정렬된다는 것을 알 수 있다. 그러나, 제1 단부 지지구(30)와 제2 단부 지지구(32)를 내연 기관에 부착시키는 임의의 구성도, 트랙(28)이 전동 벨트(24)에 대하여 적절히 배향되도록 트랙(28)을 지지하는 한 생각해 볼 수 있다.

트랙(28)은 캐리어 지지 채널(58)과 감쇠 채널(60)을 포함한다. 도 4 및 도 5에 상세히 나타나는 캐리어(46)에는, 상기 캐리어 지지 채널(58) 내에 얹혀지는 캐리어 베어링(56)이 마련되어 있다. 텐셔너용 풀리(48)는 레이스(52)와 볼(54)을 포함하는 볼 베어링 조립체를 매개로 볼트(50)에 의해 캐리어(46)에 회전 가능하게 부착되고, 상기 볼트(50)에 저널(journal)되어 있다. 또한, 캐리어(46)에는 일체로 성형되거나 또는 별도 부품으로 결합될 수 있는 경사 블록(62)도 포함된다. 경사 접합부(64)에서 경사 블록(62) 위로 활주할 수 있도록 슈(66)가 캐리어(46) 위의 경사 블록(62) 주위에 배치된다. 따라서, 슈(66)는 캐리어(46)와 기계적 연결 상태를 유지하게 된다. 슈(66)에는 감쇠 채널(60) 내에 얹혀지는 슈 베어링(68)이 마련되어 있다. 슈(66)는 제1 스프링 후크(80)가 관통하여 부착되는 가동식 스프링 루프(70)를 포함한다. 제2 스프링 후크(82)는 스프링(72)의 반대쪽 단부에 있고, 제2 단부 지지구(32)의 일부를 형성하는 고정식 스프링 루프(74)를 관통하여 부착된다.

일단 레이스(52)와 볼(54)로 구성되는 베어링이 마련된 텐셔너용 풀리(48)가 캐리어(46) 위에 볼트 체결되면, 캐리어 베어링(56)은 적소에 부착되고, 슈 베어링(68)이 부착된 슈(66)는 이 캐리어(46)(캐리어 조립체; 71)위에 배치되며, 스프링(72)이 가동식 스프링 루프(70)에 부착되고, 캐리어 조립체(71)는 트랙(28) 내에 삽입된다. 캐리어 베어링(56)은, 캐리어 조립체가 트랙(28) 내에서 실질적으로 종방향으로만 이동하도록 하는 캐리어 지지 채널(58)과 맞물려서 접합부에서 마찰이 작아지도록 한다. 캐리어 베어링(56)과 캐리어 지지 채널(58) 사이의 관계에 의해 캐리어 조립체(71)의 2 자유도 이동이 결정된다.

제1 단부 지지구(30), 제2 단부 지지구(32), 제1 단부 캡(34) 및 제2 단부 캡(36)은 트랙(28)의 단부 위에 배치된다. 그 후, 체결구(미도시)는 제1 캡 부착점(38) 및 제2 캡 부착점(40)을 각각 통하여, 그리고 제1 단부 지지구(30), 제2 단부 지지구(32) 및 트랙(28) 내의 호환 가능한 나사형 개구를 통해 삽입되어 모든 다섯 개의 부품을 결합시킨다. 그 후, 고정식 스프링 루프(74)를 통해 제2 스프링 후크(82)를 삽입함으로써 텐셔너(26)의 조립체가 완성된다. 트랙(28)의 길이는 통상적으로 캐리어 조립체(71)가 시스템(10)의 변화하는 조건에 대응하기 위해 필요한 이동 범위 전체를 수용할 수 있도록 선택된다. 그러나, 텐셔너의 이동이 제한됨으로써 유리할 수 있는 적용 분야를 위해서, 제1 단부 지지구(30)에는 캐리어 조립체(71)의 종방향 이동을 제한하는 정지 기능이 포함될 수 있다. 이러한 경우에는, 스토퍼(도시되지 않음)를 제1 단부 지지구(30) 및 캐리어 조립체(71)에 추가할 수 있다. 또한, 트랙(28)은 그에 따라 크기가 정해질 것이다.

그 후, 텐셔너(26)는 내연 기관에 부착된다. 이 경우, 캐리어 조립체(71)는 그 이동 한계에서 또는 그 이동 한계 근방에서 구속됨으로써, 스프링(72)이 연신되고 전동 벨트(24)가 도 1에 나타낸 바와 같이 발전기 풀리(14), 동력 조향 펌프 풀리(16), 공조용 압축기 풀리(18), 물 펌프 풀리(20) 및 크랭크샤프트 풀리(22) 및 텐셔너용 풀리(48)를 포함하는 작동 풀리 주위에서 주행하게 된다.

도 6을 참조하면, 일단 전동 벨트(24)가 전술한 바와 같이 주행할 때는, 캐리어 조립체(71)에 가해지는 구속이 해제되어 스프링(72)의 스프링력(A)이 텐셔너용 풀리(48)를 통하여 전동 벨트(24)로 전달된다. 설명되는 각 힘과 관련된 화살표는 대략적인 방향과 위치를 개략적으로 나타내지만, 크기를 나타내는 것은 아니라는 것을 유의해야 한다. 또한, 균형력(leveling force; D, E)과 같이 소정의 영역에 걸쳐서 또는 복수 개의 부재 사이에 실제로 분포될 수 있는 힘은, 논의를 단순화하면서 텐셔너(26) 내에서의 중요한 작동을 쉽게 이해하도록 하기 위해서 단일점에 작용하는 것으로 나타낼 수 있다. 이와 같이, 전동 벨트(24)는 정적 인장 상태(static tension)에 있게 된다. 이로써, 풀리(48)에는 전동 벨트(24)에 의한 벨트력(B)이 발생한다. 힘(A, B)에 의해 생기는 모멘트(C)는 캐리어 조립체(71)를 비틀 수 있는 기생 토크를 발생시킨다. 이어서, 이 기생 토크는 캐리어 베어링(56)과 캐리어 지지 채널(58) 사이의 접촉점에 균형력(D, E)을 발생시키는데, 이들은 캐리어 조립체(71)가 캐리어 베어링(56)과 캐리어 지지 채널(58) 사이의 유극 너머로 계속 비틀리는 것을 방지하게 된다.

액세서리 구동 시스템(10)의 작동 중에, 정적 인장 상태는 스프링(72)의 작용에 의해 유지된다. 정적 인장 상태는 텐셔너(26)에 의해 텐셔너용 풀리(48)를 통하여 전동 벨트(24)에 가해지는 힘의 결과로서, 이 전동 벨트(24)는 벨트 인장 방향으로 편향되어 전동 벨트(24)가 모든 풀리(14, 16, 18, 20, 22, 24, 48) 주위로 주행해야 하는 거리가 길어지게 되는 효과가 생긴다. 각 풀리(14, 16, 18, 20, 22, 24, 48)가 자유롭게 회전한다고 가정하면, 모든 간격에서의 장력은 동일하고 정적 인장 상태에 있게 된다. 그러나, 각 작동 풀리(14, 16, 18, 20, 22)에 가해지는 가변적인 토크에 의해서, 텐셔너용 풀리(48)와 접촉하는 간격 상에서의 장력은 진동(oscillation)하는 방식으로 변화하게 된다. 캐리어 조립체(71)도 그에 따라 반응한다. 많은 적용 분야에 있어서, 이것은 정적 인장 상태로부터 출발하여 받아들일 수 없는 정도의 동적 인장 상태(dynamic tension)로 나아가게 되어, 시스템(10)의 성능은 불량해지게 된다. 동적 인장 상태는 전동 벨트(24)의 전체 길이에 걸쳐 생기는 인장 상태인데, 정적 인장 상태가 다양한 불균형의 영향 및 각 풀리(14, 16, 18, 20, 22, 24)에 가해지는 토크의 영향 및 이들 영향에 대한 텐셔너(26)의 반작용에 의해 바뀌어 생긴다.

성능이 불량한 문제는 텐셔너(26)에 감쇠를 추가함으로써 해결된다. 비대칭 감쇠는 특히 진동하는 장력을 상쇄하는데 효과적이다. 일반적으로, 비대칭 감쇠라고 하는 것은 캐리어 조립체(71)의 한 이동 방향에서의 감쇠 수준이 다른 이동 방향에서의 감쇠 수준과 상당히 다른 경우를 말한다. 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 감쇠는 캐리어 조립체(71)가 벨트 인장 방향으로 이동할 때보다 벨트 이완 방향으로 이동할 때 더 크다.

도면에 나타난 바람직한 실시 형태의 텐셔너(26)를 위한 감쇠는, 감쇠 채널(60), 경사 블록(62), 경사 접합부(64), 슈(66) 및 슈 베어링(68)으로 구성되는 감쇠 요소에 의해 제공된다. 도 6을 참조하면, 캐리어 조립체(71)가 좌측으로 이동할 때, 그것은 벨트 이완 방향으로 이동한다. 우측 방향은 벨트 인장 방향이다.

액세서리 구동 시스템(10)이 조립은 되었지만 작동하지 않을 때, 캐리어 조립체(71)는 정지 상태에 있고 스프링(72)은 부분적으로 연장된다. 스프링력(A)과 벨트력(B)은 평형 상태에 있게 된다. 스프링력(A)은 경사 접합부(64)로 이동하여 종방향 성분(A")과 수직 방향 성분(A"')의 스프링력(A')이 되며, 이에 따라 종방향 성분(AA")과 수직 방향 성분(AA"')의 스프링 반력(AA')이 생기게 된다. 수직 방향 성분 반력(AA"')에 의해 슈 마찰 베어링면(76)은 트랙 마찰 베어링면(78)에 결합된다. 이어서, 이것은 하향력(F)를 발생시킨다.

일단 액세서리 구동 시스템(10)이 작동하기 시작하면, 동적 인장 상태는 벨트력(B)를 변경시키고 캐리어 조립체(71)를 이동시킨다. 벨트력(B)이 커지고 캐리어 조립체(71)가 벨트 이완 방향으로 이동하는 동안에는, 마찰이 슈 마찰 베어링면(76)과 트랙 마찰 베어링면(78)의 경계면에 생기게 된다. 이러한 마찰은 이완 감쇠력(G)을 발생시킨다. 이 힘은 경사 접합부(64)로 이동하고 스프링력(A)과 결합하여, 종방향 성분(A")의 크기를 증가시킨다. 이것은 간접적으로 수직 방향 성분 반력(AA"')과 하향력(F)의 크기를 증가시키는데, 이를 환언하면 슈 마찰 베어링면(76)과 트랙 마찰 베어링면(78)의 경계면에 걸쳐 있는 결합력이 증가한다는 것이다. 이어서, 이러한 증가는 이완 감쇠력(G)을 증가시키는 궤환 루프를 만들게 된다. 요컨대, 캐리어 조립체(71)를 벨트 이완 방향으로 힘을 가하면, 감쇠 마찰이 생기게 된다. 벨트 인장 방향으로 힘을 가하면, 그 반대가 된다.

도시된 바람직한 실시 형태에 있어서, 경사 접합부(64)의 각도(X)는 약 45°이다. 이 각도(X)는 상이한 용도에 맞도록 비대칭 감쇠의 수준을 변경하기 위해 조정될 수 있다. 각도(X)가 90°에 근접함에 따라, 비대칭성은 제로에 근접하게 된다. 각도(X)가 감소함에 따라 비대칭성이 증가하게 된다. 그러나, 각도(X)가 너무 작으면, 감쇠 기구가 재밍(jamming)되거나 구조 완결성이 저하되는 결과로 텐셔너가 기능하지 못하게 되는 지점이 생기게 된다.

캐리어(46)에 대한 경사 블록(62)의 종방향 배치는 캐리어 베어링(56)의 마모 패턴과 내구성에 있어서 중요하다. 전술한 바와 같이, 모멘트(C)로 작용하는 스프링력(A)과 벨트력(B)은 도 6에서 시계 방향으로 도시된 기생 토크를 캐리어 조립체(71)에 발생시킨다. 이것의 반작용이 제1 균형력(D)과 제2 균형력(E)이다. 동적 인장 상태의 효과하에서 또는 그 외의 경우에 있어서, 캐리어 조립체(71)가 균형력(D, E)과 결합하여 이동하게 되면, 캐리어 베어링(56)의 마모 특성(predicate)이 형성된다. 하향력(F)과 수직 방향 성분(A"')의 효과를 무시하면, 캐리어 베어링(56)의 최대 마모는 균형력(D, E)이 캐리어 베어링(56)에 작용하는 지점에 발생한다는 것을 알 수 있다. 캐리어 베어링(56)의 마모는 하부 우측 모서리와 상부 좌측 모서리에서 최대가 된다. 시간이 경과함에 따라, 이 마모에 의해 캐리어 조립체(71)는 트랙(28) 내에서 비틀리기 쉬워진다. 이러한 비틀림은 마모 패턴을 집중시키는 경향이 있으며, 불균등한 마모를 더욱 악화시키면서 마모의 발생 속도를 한층 가속하게 된다.

경사 블록(62)의 배치에 따라, 하향력(F)과 수직 방향 성분(A"')의 위치가 결정된다. 수직 방향 성분(A"')의 배치가 캐리어 베어링(56)의 먼 우측 가장자리와 일치하도록 경사 블록(62)이 캐리어(46) 위에 배치되면, 하향력(F)과 수직 방향 성분(A"')의 효과를 무시하는 전술한 논의는 텐셔너(26)에 직접 적용된다. 그러나, 경사 블록(64)이 캐리어(46)의 보다 좌측에 위치함에 따라, 그것은 점차 제2 균형력(E)의 기능을 대체하게 된다. 이 효과는 두 가지 면에서 중요하다. 첫째, 일단 제2 균형력(E)이 수직 방향 성분(A"')에 의해 완전히 대체되면, 캐리어 베어링(56)의 상부 좌측부에서의 마모가 증가하는 경향이 실질적으로 사라진다. 둘째, 제2 균형력(E)은 캐리어 베어링(56)이 캐리어 지지 채널(58)과 접촉할 때만 존재한다. 따라서, 마모가 발생함에 따라, 제2 균형력(E)이 캐리어(46)를 캐리어 지지 채널(58) 내에서 레벨링(leveling)하는 데 도움을 주기 전에 캐리어(46)가 점차 더 비틀리게 된다. 수직 방향 성분(A"')은 이러한 측면에서 종속적이지 않으며, 스프링력(A)이 존재하는 동안에는 항상 존재한다. 따라서, 수직 방향 성분(A"')이 캐리어 베어링(56)의 하부 우측 모서리의 좌측에 있을 때마다, 그것은 스프링력(A)이 존재하는 동안에는 항상 캐리어(46)를 레벨링하는 작용을 하면서, 캐리어(46)를 트랙(28)에 대하여 수평으로 유지하는 경향이 있고, 불균일한 마모 패턴을 제거하며 캐리어 베어링(56)의 내구성을 향상시키는 경향이 있다. 수직 방향 성분(A"')이 좌측으로 더욱 이동할수록, 그 효과는 더욱 분명해진다.

경사 블록(62)이 캐리어(46)의 좌측단과 우측단 사이의 임의의 위치에 배치되거나 심지어 도시된 종방향 한도 너머로 연장되면서 텐셔너(26)가 작동하게 하는 것을 생각해 볼 수 있다. 그러나, 마모가 캐리어 지지 채널(58)과 통상적으로 접촉하는 캐리어 베어링(56)의 저부를 따라 실질적으로 균일하게 되는 소정의 위치에, 경사 블록(62)을 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 위치는 모멘트(C) 크기, 감쇠력(G, H)의 배치와 크기, 캐리어 베어링(56)의 길이, 캐리어 베어링(56)과 캐리어 지지 채널(58) 사이의 마찰 계수, 각도(X), 경사 접합부(64)에서의 마찰 계수, 경사 접합부(64)의 표면적 및 기타 인자들의 함수이다.

슈 마찰 베어링면(76)과 트랙 마찰 베어링면(78)의 형태는 감쇠력(G, H)의 배치 및 크기에 영향을 미치게 된다. 도시된 바람직한 실시 형태에서, 이들은 포개지는 절두 V자형으로서, 감쇠력(G, H)에 영향을 미치기 위하여 마찰 제어를 수행할 뿐만 아니라, 트랙(28)과 슈(66) 사이에서 종방향 정렬 기능도 수행한다. 포개지는 V자형, 복수 개의 포개지는 V자형 또는 절두 V자형을 비롯한 다양한 기타 형상을 생각할 수 있다. 실질적으로 직사각형인 형태도 생각해 볼 수 있다.

경사 접합부(64)에서의 마찰을 제어하기 위한 목적으로, 경사 접합부(64)의 면을 위한 다양한 형상 및 윤곽을 선택할 수 있다. 도시된 바람직한 실시 형태에서, 상기 면은 편평하고 실질적으로 직사각형이다. V 리브형 벨트 및 그와 관련된 풀리의 작동면과 유사하도록 포개지는 V자형 또는 복수 개의 포개지는 V자형의 면이 구비되면, 이 면은 경사 접합부(64)에서 마찰 특성을 제어하기 위해 결합될 수 있다. 단독의 또는 복수 개의 포개지는 V자형은 캐리어(46)와 슈(66) 사이의 종방향 정렬 기능도 역시 제공한다. 저마찰재, 윤활유, 볼 베어링 조립체 또는 롤러 베어링 조립체를 비롯한 다양한 구성의 베어링(도시되지 않음)이 경사 접합부(64)에 개재(介在)될 수 있다. 슈(66)로부터 경사 블록(62)를 분리하기 위해 경사 접합부(64)를 가로질러 작용함으로써 마찰 및 마모를 감소시키는 평행한 스윙 아암 조립체도, 경사 블록(62)과 슈(66)의 측면 위의 적절한 지점에 부착될 수 있다. 비록 이러한 각각의 접근법은 마찰 및 마모를 제어하기는 하지만, 이들의 복잡성과 비용도 다양하게 증가하며, 이들의 적정한 수준은 특정 용도에 따라 정해진다.

볼 및 트랙 베어링과 같이 간단하고 경제적인 캐리어 베어링(56)을 대신하여 더 복잡하고 고가의 베어링 조립체를 선택하면, 경사 블록(62)의 종방향 위치의 효과는 덜 분명해진다. 그러나, 임의로 선택한 베어링의 전체 수명 및 작동의 원활성은 영향을 받을 수 있다.

요컨대, 도면에 나타난 바람직한 실시 형태는 직선 이동하는 조밀한 텐셔너를 실현한다. 유압과는 반대로, 기계식 감쇠가 포함되면, 그것은 크기가 조밀해질 뿐만 아니라 유압을 포함함으로써 생기는 단점을 피할 수 있게 된다. 기계식 감쇠 기구는, 트랙(28)과 캐리어(46)의 경계면에 복잡하고 고가의 베어링 조립체 없이도, 비대칭성의 상당한 범위에 걸쳐 비대칭 감쇠를 허용하고 텐셔너(26)의 전체 내구성을 향상시킬 정도로 정교하다.

한 가지 바람직한 실시 형태에서, 텐셔너(26)의 스프링(72)은 감쇠 채널(60) 내에서 제2 단부 지지구(32)와 슈(66)에 직접 연결되어 장력하에 작동하는 것으로 나타나 있다. 그러나, 필요로 하는 용도를 위해서 텐셔너(26)의 전체 길이를 더 줄이고자 한다면, 케이블과 풀리 또는 기타 기구를 이용하여 인장 스프링력이 외부 감쇠 채널(60)로부터 내부 감쇠 채널(60)로 전달되게 함으로써 스프링(72)을 감쇠 채널(60)의 외부에 그리고 가동식 스프링 루프(70)에 배치할 수도 있다. 이에 따라, 스프링(72)의 길이는 캐리어 조립체(71)의 전체 종방향 치수에 거의 일치하게 됨으로써, 트랙(28) 및 그에 따른 텐셔너(26)의 요구되는 길이도 줄일 수 있게 된다.

도시된 인장 스프링(72)은 감쇠 채널(60)의 내부에 있던지 외부에 있던지 간에 비틀림 스프링으로 대체될 수 있다. 단지 비틀림 스프링의 회전 운동을, 케이블 연결부 또는 기타 잘 알려진 기구를 통하여 직선 운동으로 변환하기만 하면 된다. 또한, 제1 단부 지지구(30)의 우측면과 슈(66)의 좌측면은 비대칭 감쇠와 마모 패턴 개선에 있어서 중요한 힘의 관계를 방해하는 일이 없이, 압축 스프링을 지지하기 위하여 인접하는 관계가 될 수 있다. 압축 스프링이 추가되거나 인장 스프링(72)을 대체할 수도 있다.

본 발명의 전술한 설명과 예시적인 실시 형태는 도면에 나타나 있고, 여러 수정예 및 선택적인 실시 형태에서 상세히 설명하였다. 그러나, 본 발명의 전술한 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 종래 기술의 관점에서 해석되는 청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 예시적으로 적절히 개시한 발명은 본 명세서에서 명시적으로 개시하지 않은 임의의 요소 없이도 실시될 수 있다.

Claims

트랙과, 상기 트랙에 대하여 활주 가능하게 장착되어 2 자유도로 이동하는 캐리어(carrier)와, 상기 캐리어에 회전 가능하게 장착되어 전동 벨트와 결합되는 풀리와, 상기 트랙에 대하여 종방향으로 상기 캐리어를 편향시키는 스프링과, 상기 트랙에 대한 상기 캐리어의 이동에 기초하여 상기 스프링의 편향을 조정하는 감쇠 기구를 포함하는 형태의, 전동 벨트에 장력을 가하기 위한 텐셔너로서,

상기 감쇠 기구는, 상기 캐리어 및 상기 트랙에 대하여 비대칭 감쇠 관계로 배치되는 슈(shoe)를 포함하고,

상기 슈에는 제1 마찰 베어링면이 마련되어 상기 트랙의 제2 마찰 베어링면과 맞물리는 관계에 있게 되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 비대칭 감쇠 관계는, 상기 캐리어가 일방향으로 이동할 때 상기 캐리어와 기계적 연결 상태에 있는 상기 슈가 상기 트랙 쪽으로 압박되어 형성되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제2항에 있어서, 상기 기계적 연결 상태에는 상기 캐리어 및 슈 사이에 경사 접합부가 포함되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
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제1항에 있어서, 상기 슈는 상기 스프링과 기계적 연결 상태에 있는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 감쇠 기구에서는 토크 상쇄가 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐셔너.