KR100675591B1 - 확장 가능한 풀리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확장 가능한 풀리에 관한 것이다. 이 확장 가능한 풀리(100)는 회전 축선(A) 둘레에 배열된 복수 개의 벨트 블록(10)을 포함한다. 각 벨트 블록(10)은 회전 축선에 수직하여 연장하는 반경방향 표면을 지지한다. 각 벨트 블록(10)의 다른 표면은 회전 축선과 동축방향으로 이동 가능한 원추형 부재(16)를 지지하고 있다. 스프링(22)은 원추형 부재를 지지하고, 원추형 부재(16)를 축방향으로 강제함으로써, 이 원추형 부재(16)는 벨트 블록(10)을 반경방향 외측으로 강제하여 벨트 길이 변화를 보상하고 벨트 장력을 유지시킨다. 탄성 부재(24)는 벨트 블록(10)이 원추형 부재(16)와 접촉하도록 유지시킨다

Description

확장 가능한 풀리{EXPANDABLE PULLEY}

본 발명은 풀리 특히, 확장 가능한 풀리에 관한 것이다.

무단 변속 풀리가 세르크(Serkh) 명의의 미국 특허 제6,379,275 B1호(2002년)에 공지되어 있는데, 이 특허 명세서에는 시브 중앙선을 중심으로 주변에 정렬된 벨트 블록이 있는 시브(sheave)를 구비하고 있는 풀리가 개시되어 있다.

또한, 대표적인 기술로는 풀리 표면 사이에 정렬된 복수 개의 구동 블록을 구비하고 있는 풀리가 개시되어 있는 미국 특허 제4,705,492호(1987년)가 있다.

종래 기술의 풀리는 서로에 대해 축방향으로 이동 가능한 동축 시브에 의존한다. 이러한 이동은 풀리에 추가하여 풀리와는 별개인 기구와 장비를 필요로 한다. 이로 인해 복잡성과 비용이 증가한다.

요구되는 것은 자동으로 확장 가능한 벨트 지지 표면이 있는 확장 가능한 풀리이다. 요구되는 것은 원추형 부재에 축방향으로 가해진 바이어스 부재의 힘에 의해 확장 가능한 벨트 지지 표면이 있는 확장 가능한 풀리이다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.

본 발명의 제1 양태는 확장 가능한 벨트 지지 표면이 있는 자동으로 확장 가능한 풀리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태는 원추형 부재에 축방향으로 가해진 바이어스 부재 힘에 의해 확장 가능한 벨트 지지 표면이 있는 확장 가능한 풀리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 아래의 발명의 상세한 설명과 첨부 도면에 개시되어 명백해 질 것이다.

본 발명은 확장 가능한 풀리를 포함한다. 확장 가능한 풀리는 회전 축을 중심으로 정렬된 복수 개의 벨트 블록을 포함한다. 각 벨트 블록은 회전 축에 수직으로 연장하는 반경방향 표면을 지지한다. 각 벨트 블록의 다른 표면은 회전축과 동일축에서 이동 가능한 원추형 부재 표면을 지지한다. 스프링은 원추형 부재를 지지하고, 원추형 부재를 축방향으로 강제함으로써, 이 원추형 부재는 벨트 블록을 반경방향 외측으로 강제하여 벨트 길이 변화를 보상하고 벨트 장력을 유지시킨다. 탄성 부재는 벨트 블록이 원추형 부재와 접촉하도록 유지시킨다.

첨부되어 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 있고, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명해 주는 역할을 한다.

도 1은 종래 기술의 벨트 구동 시스템의 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 벨트 구동 시스템의 도면이다.

도 3은 피동축에 부착되어 있는 풀리의 단면도이다.

도 4는 아이들러로 사용되는 풀리의 단면도이다.

도 5는 도 3의 선 5-5에 따른 단면도이다.

도 6은 풀리의 변형례에 대한 단면도이다.

도 7은 도 6의 선 7-7에 따른 상세도이다.

도 8은 풀리의 단면 사시도이다.

도 9는 원추형 부재의 사시도이다.

도 1은 종래 기술의 벨트 구동 시스템의 도면이다. 일반적인 벨트 구동 시스템에 있어서, 다수의 풀리가 벨트(B)에 의해 연결되어 있다. 풀리가 교류기(1)와, 수펌프(4)와, 공조용 공기 압축기(5)와, 그리고 동력 조타 장치(6)를 비롯한 다양한 부속품의 피동축에 부착되어 있다.

풀리(1, 6) 둘레에서 벨트의 감김을 제어하기 위해 아이들러(7)가 사용된다. 텐셔너(2)를 사용하여 벨트(B)에 장력을 가한다. 이 텐셔너(2)는 점(2b)을 중심으로 선회하는 아암(2a)을 포함하고 있다. 이 아암(2a)에 풀리(2)가 저널링되어 있다. 아암(2a)의 이동에 의해 벨트 장력이 조정되거나 보상된다. 아암(2a)의 이동에는 적절한 텐셔너에 의해 차지되는 용적에 추가하여 종래 기술의 시스템에 공간이 필요하다는 것을 알 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 풀리를 구비하고 있는 벨트 구동 시스템의 도면이다. 이 벨트 구동 시스템에 본 발명에 따른 풀리(100)가 도시되어 있다. 풀리(100)는 수펌프(W_P) 피동축에 부착되어 있다. 수펌프 피동축에 사용되는 풀리의 변형례가 도 3 및 도 5에 도시되어 있다.

초기 작동 중에, 예를 들어 벨트가 새로운 것이라면, 풀리는 반경 R1에서 작동한다. 시스템이 작동함에 따라, 벨트는 약간 늘어날 수 있다. 벨트는 길이가 변함에 따라, 풀리 직경은 벨트 길이의 변화를 수용하기 위해 확장된다. 그 결과, 풀리의 작동 반경은 R1부터 R2까지 확장 가능하다. 풀리의 작동 반경의 변화는 어떠한 외부의 기구 또는 장비도 필요로 하지 않는 자동식이다. 또한, 종래 기술과 다르게, 벨트 길이 조정 기능은 풀리의 전체 직경 및 용적에 의해서만 정해지는 공간에서 달성되는데, 이와 달리 종래 기술의 텐셔너는 아암 공간과 이 아암을 일부 호만큼 이동시켜 벨트에 장력을 가하기 위한 공간을 필요로 한다.

도 3은 피동축에 부착되어 있는 풀리의 단면도이다. 풀리(100)는 볼트(20a)에 의해 피동축(20)에 부착되어 있다. 풀리(100)는 피동축(20) 둘레에 원형으로 정렬되어 있는 복수 개의 블록(10)을 포함한다. 블록(10)은 풀리의 양 측면(8, 14) 사이에서 반경방향으로 이동 가능하다. 스냅 링(28)은 한 측면(14)을 다른 측면(8)에 부착시킨다. 양 측면(8, 14)은 축(20)에 연결되어 있고 회전 축선(A-A)에 대하여 대체로 반경방향으로 각각 연장한다.

원추형 부재(16)는 회전 축선(A-A)에 평행하게 축선방향으로 이동 가능하고, 핀(61)에 의해 이러한 이동으로 안내된다. 핀(61)은 원추형 부재(16)의 슬롯(16d)을 통해 연장된다.

각 블록(10)은 슬롯(16c)을 통해 원추형 부재(16)를 지지하고 맞물려 있다. 이러한 맞물림은 토크가 벨트로부터 각 블록에, 그리고 이에 따라 원추형 부재(16)에 전달되는 것을 가능하게 한다. 원추형 부재(16)와 핀(61)의 맞물림은 축(20)으 로 토크를 전달할 수 있게 해 준다. 각 풀리(100)는 토크를 전달하고 원추형 부재의 축방향 이동을 안내하도록 원추형 부재(16)와 맞물려 있는 하나 또는 그 이상의 핀(61) 또는 그 상당물을 포함할 수 있다.

블록(10)은 또한 원추형 부재(16)의 슬롯(16c) 뿐 아니라, 수직으로 연장하는 측면(8, 14)에 슬라이딩 가능하게 맞물려 있다. 원추형 부재(16)의 표면(16a)은 회전 축선(A-A)과 각도 θ를 이루고 있다. 원추형 부재(16)가 스프링(22)에 의해 축선(A-A)을 따라 M1 방향으로 강제될 때, 각 벨트 블록(10)은 반경방향인 M2 방향으로 이동한다. 각도 θ에 의해 M1 방향으로의 원추형 부재(16)의 소정의 축방향 이동에 대해 블록의 반경방향 이동량이 결정된다. 각도 θ는 블록(10)의 원하는 반경방향 이동을 달성하기 위해 필요한 만큼 선택된다.

바이어스 부재 또는 스프링(22)은 측면(14)을 지지하여 원추형 부재(16)를 측면(8)을 향해 축방향으로 강제한다. 스프링(22)은 코일 스프링을 포함하지만, 접시 스프링을 포함할 수도 있고, 또는 당업계에서 알려진 바와 같은 본 실시예에 적당한 다른 형태의 스프링도 포함할 수 있다. 원추형 부재(16)로부터의 압력은 벨트 블록을 반경방향 외측으로 강제하여 벨트 장력을 생성시킨다.

벨트 장력은 원추형 부재(16)의 힘에 의해서 결정되는데, 이 힘은 스프링(22)의 스프링 상수(k)의 함수이다. 블록이 외측을 향해 강제하는 힘의 양이 시스템의 벨트 장력을 결정한다. 이와 같이, 원하는 벨트 장력에 기초하여 스프링(22)의 스프링 상수가 선택된다. 상대적으로 더 높은 스프링 상수는 비례하여 더 큰 벨트 장력을 발생시킨다. 상대적으로 더 낮은 스프링 상수는 비례하여 더 작은 벨 트 장력을 발생시킨다.

병렬 중첩식 코일 스프링 또는 접시 스프링을 사용하여 마찬가지로 원하는 스프링 상수를 얻을 수도 있다. 일반적인 스프링 상수(k)는 대략 50N/mm이다.

병렬식 스프링의 스프링 상수는 다음과 같다.

Kt = k1 + k2 +k3

여기서, Kt는 총 스프링 상수고, k1과, k2와, k3는 병렬식으로 사용된 각 스프링의 스프링 상수다.

비록 블록에 작용한 힘 특히, 벨트 장력은 스프링 상수의 함수이지만, 벨트의 상대적인 길이의 연장과 이에 따른 블록의 이동은 대부분의 시스템에서 상대적으로 적어서 작동 범위를 넘어서 벨트 장력에 어떠한 중요한 변화도 발생시키지 않는다. 그 결과, 본 발명의 풀리는 작동 수명 중에 벨트 길이의 소정의 변화에 대해 벨트 장력이 상대적으로 일정하게 유지할 수 있게 해 준다.

벨트의 설치 초기 중에, 원추형 부재(16)는 핀(30)을 사용하여 예정된 위치에서 일시적으로 핀결합되고, 스프링(22)은 최대한 압축된다. 이어서, 풀리(100)를 비롯한 구동 시스템 풀리 둘레에 벨트를 트레이닝시킨다. 일단 벨트가 적소에 있게 되면, 핀(30)을 제거하여, 원추형 부재(16)에 작용하는 스프링(22)이 해제됨으로써, 벨트 블록(10)이 외측으로 강제되어 벨트에 장력을 가하게 된다. 저마찰 부싱(18)은 원추형 부재(16)가 M1 방향으로 자유롭게 슬라이딩하는 것을 가능하게 해 준다. 벨트(12)의 배면이 블록(10)과 맞물린 채 도시되어 있다. 이와 같이, 풀리는 이 도면에서 배면 아이들러(backside idler)로 도시되어 있다.

탄성 부재(24)가 각 블록(10)과 맞물려서, 각 블록(10)이 원추형 부재(16)와 맞물림 상태를 유지하게 한다.

도 4는 아이들러로 사용된 풀리의 단면도이다. 이러한 변형례에 있어서, 풀리(100)는 볼트(32)에 의해 표면(30)에 회전 가능하게 장착되는 것을 제외하고는 도 3에 도시된 바와 같다. 베어링(26)은 도 3의 피동축과는 다르게 볼트(32)를 중심으로 풀리가 자유롭게 회전할 수 있게 해 준다. 이러한 구성에 있어서, 상기 풀리는 예를 들어 도 1에서 아이들러(7)를 대신하여 나타낸 바와 같이 아이들러로 사용된다. 보다 상세히 말하자면, 이러한 아이들러 실시예는 도 1의 아이들러(7)를 대신하여 사용되면서, 유용한 벨트 장력 기능과 벨트 길이 보상 기능을 제공할 수 있다. 벨트(12)는 배면 방향으로 블록(10)과 맞물린 채 도시되어 있다.

도 5는 도 3의 선 5-5에 따른 단면도이다. 탄성 부재(24)가 복수 개의 블록(10)과 맞물린 채 도시되어 있다. 탄성 부재(24)는 회복성과 탄성이 있어서, 회전 중에 블록에 작용하는 구심력에 저항하게 해 준다. 그러나, 탄성 부재의 스프링 상수는 스프링(22)에 의해 원추형 부재(16)에 작용하는 힘에 완전히 대항하기 위해 충분히 크지 않고, 이에 따라 벨트 힘의 증가를 보상하기 위해 각 블록이 반경방향으로 이동하는 것을 허용하기 위해 필요한 정도로 원추형 부재(16)가 이동하는 것을 방해한다. 각 블록(10)은 원추형 부재(16)가 축방향으로 이동함에 따라 각 슬롯(16c)에서 슬라이딩한다.

도 6은 풀리의 변형례에 대한 단면도이다. 이러한 변형례에 있어서, 벨트 블록(40)의 단부(42)는 양 측면(8, 14)의 반경방향 슬롯(48)과 맞물려 있다. 단부 (42)는 예를 들어 오일 또는 흑연으로 외부에서 윤활될 수 있고, 또는 단부에 저말찰 표면이 있거나 블록 그 자체에 내부에 침투된 윤활제가 있을 수 있다. 각각 반경방향으로 연장하는 슬롯은 예를 들어, 오일 또는 흑연으로 외부에서 윤활될 수 있고, 단부에 저마찰 표면이 있거나 슬롯 그 자체를 이루는 물질에 침투된 윤활제가 있을 수 있다.

이러한 실시예에서는 탄성 부재(24)가 사용되지 않는다. 대신에, 각 탭 또는 맞물림 부재(44)는 각 블록(40)의 베이스에서 "L"자 형태로 형성되는데, 이것은 원추형 부재(16)의 대응하는 슬롯(16c)과 슬라이딩 가능하게 맞물린다. 탭(44)은 각 블록(40)이 구심력에 대항하여 원추형 부재(16)와 기계적으로 맞물림 상태를 유지하도록 하여 작동 중에 블록의 적절한 원형 배치를 유지시킨다. 원추형 부재(16)가 본 명세서에 설명된 바와 같이 축선 A-A에 평행하게 축방향으로 이동함에 따라, 각 블록은 축방향으로 이동하여 풀리 직경을 결정하고, 이에 따라 벨트 장력도 결정되어, 벨트 길이 변화를 보상한다.

토크가 각 블록(10)과 슬롯(48)과의 맞물림에 의해 벨트로부터 축으로 전달된다. 양 측면(8, 14)은 축에 연결되어 있다. 이러한 실시예에 있어서 핀(61)은 필요하지 않지만, 필요하다면 토크의 전달을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

또 다른 변형례에 있어서, 각 블록(10)은 다중 리브형 맞물림 표면(41)을 구비한 채 도시되어 있다. 블록(10)은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 벨트와 맞물리기 위해 편평한 형상 또는 도 6에 도시되어 있는 바와 같은 다중 리브 형상을 가질 수 있다.

도 7은 선 7-7에 따른 도 6의 상세도이다. 측면(8)에서 각각 반경방향으로 연장하는 슬롯(48)은 각 블록(40)의 단부(42)와 맞물린다. 탭(44)은 블록(40)이 원추형 부재(16)와 기계적으로 슬라이딩 가능하게 맞물리게 한다.

도 8은 풀리의 단면 사시도이다. 블록(10)은 원추형 부재(16)를 중심으로 주변에 정렬된 채 도시되어 있다. 벨트(12)는 배면 방향으로 도시되어 있다. 탄성 부재(24)는 블록(10)을 원추형 부재(16)와 접촉상태로 유지시킨다.

도 9는 원추형 부재의 사시도이다. 원추형 부재(16)는 표면(16a)에 배치된 슬롯(16c)을 포함한다. 이 슬롯(16c)은 중앙선 A-A에 대체로 평행하게 배치되어 있다.

비록 명세서에서는 본 발명의 한 가지 형태를 설명하였지만, 당업자라면 본명세서에 기재된 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 한 구조와 부품 관계에 변경을 가할 수 있다는 것은 명백할 것이다.

Claims (5)

1. 반경방향으로 연장하는 표면과;

   이 반경방향으로 연장하는 표면에 대하여 이동가능한 원추형 표면과;

   블록 제1 표면은 반경방향으로 연장하는 표면과 슬라이딩 가능하게 맞물리고, 블록 제2 표면은 원추형 표면과 슬라이딩 가능하게 맞물리는 실질적으로 원형으로 정렬된 복수 개의 블록과;

   상기 원추형 표면을 구비한 원추형 부재를 축방향으로 강제하여 각 블록이 이 원추형 부재의 축방향 이동에 의존하여 반경방향으로 이동가능하게 하는 스프링을 포함하는 확장 가능한 풀리.
2. 제1항에 있어서, 각 블록과 맞물려서 각 블록을 상기 원추형 표면과 접촉 상태로 유지시키는 탄성 부재를 더 포함하는 것인 확장 가능한 풀리.
3. 제2항에 있어서, 각 블록은 벨트 맞물림 표면을 더 포함하는 것인 확장 가능한 풀리.
4. 제2항에 있어서, 반경방향으로 연장하는 표면과 실질적으로 평행하게 배치된 반경방향으로 연장하는 제2 표면을 더 포함하는 것인 확장 가능한 풀리.
5. 제4항에 있어서, 반경방향으로 연장하는 표면과 반경 방향으로 연장하는 제2 표면 상에서 반경방향으로 연장하고 서로 협동하는 홈의 쌍과;

   반경방향으로 연장하는 한 쌍의 홈과 슬라이딩 가능하게 맞물리는 각 블록의 단부와;

   원추형 부재와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 각 블록 상의 탭을 더 포함하는 것인 확장 가능한 풀리.

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