KR101318131B1

KR101318131B1 - 체인 구동의 두 스트랜드들을 연결하는 체인 텐셔닝 장치

Info

Publication number: KR101318131B1
Application number: KR1020087028438A
Authority: KR
Inventors: 마크 엠 위그스텐; 조지 엘 마클리
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2013-10-16
Also published as: WO2007133919A1; DE602007001888D1; JP2009537000A; CN101438080B; KR20090007603A; EP2016307A1; US20060247080A1; US7537533B2; JP5227954B2; EP2016307B1; CN101438080A

Abstract

내연기관의 폐루프 체인 구동 시스템에서 체인(200)에 장력을 부여하기 위한 텐셔너(210, 310)가 개시된다. 상기 텐셔너(210, 310)는 두 텐셔닝 장치들(221, 221’)을, 구동 스프로켓(202)과 적어도 하나의 피구동 스프로켓(204) 사이에서 움직이는 체인의 각각의 스트랜드에 대해 하나씩, 포함한다. 상기 두 텐셔닝 장치들(221, 221’)은 댐핑된 단일 피봇 마운트(219, 319)에서 엔진 하우징에 장착된 단일 브래킷(212, 312)에 설치된다. 상기 피봇 마운트(219, 319)는 대체로 이등변 삼각형을 형성하기 위해 상기 텐셔닝 장치들(221, 221’)의 각각의 상기 체인 슬라이딩면들(230, 230’)의 각각의 길이들을 따른 중간 포인트들로부터 등거리에 위치된다.

텐셔너, 체인, 폐루프 체인 구동 시스템, 내연기관, 텐셔닝 장치, 스프로켓, 브래킷

Description

체인 구동의 두 스트랜드들을 연결하는 체인 텐셔닝 장치 {CHAIN TENSIONING DEVICE LINKING TWO STRANDS OF A CHAIN DRIVE}

<관련출원들에 대한 참조>

이는 2003년 10월 15일에 출원되고 2005년 4월 21일에 US 2005/0085322 A1로서 공개되고 이로부터 본 출원이 우선권을 청구하는 동시계속 모특허 출원 번호 제10/685,849호의 부분계속출원이다. 전술한 출원은 여기에 참조자료로서 포함된다.

본 발명은 내연기관들에 대한 응용을 위한 폐루프 체인 구동 텐셔너들의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단일 장착 포인트에 대해 피봇하는 듀얼 텐셔너에 관한 것이다.

텐셔닝 장치는, 체인이 내연기관의 작동축들에 연결된 복수의 스프로켓들 사이를 이동할 때, 폐루프 동력 전달 체인을 제어하기 위해 사용된다. 이 시스템에서, 상기 체인은 구동축으로부터 캠샤프트와 같은 피구동축으로 동력을 전달하며 어느 시점에서 상기 체인의 일부는 팽팽하지만 일부는 느슨하게 될 수 있다. 이빨이 있는 체인 구동 시스템의 경우와 같이 소음, 미끄러짐, 또는 이빨이 맞물리지 않음을 방지하기 위해 상기 체인 상에 어느 정도의 장력을 부여하고 유지하는 것이 중요하다. 이빨의 점핑이 캠샤프트 타이밍을 벗어나게 하여, 상기 내연기관에 손상 을 일으킬 가능성이 있거나 상기 내연기관을 전체적으로 작동할 수 없게 할 것이기 때문에 이와 같은 미끄러짐의 방지는 내연기관에 있는 체인 피구동 캠샤프트의 경우에 특히 중요하다.

그러나, 상기 내연기관의 가혹한 환경에서, 수많은 요인들이 상기 체인의 어느 부분에 장력의 변동을 일으킨다. 예를 들면, 극단적인 온도 변동과 상기 내연기관의 다양한 부분들 사이의 열팽창계수들의 차이는 체인 장력을 극히 높은 레벨과 아주 낮은 레벨 사이에서 변하게 할 수 있다. 오래 사용되는 동안에, 상기 동력 전달 시스템의 부품들의 마모는 체인 장력을 점차적으로 감소시킬 수 있다. 게다가, 캠샤프트와 크랭크샤프트에서 유도되는 비틀림 진동들은 체인 장력들의 상당한 변동을 일으킨다. 예를 들면, 엔진이 멈추는 중이나 상기 엔진의 시동 실패 시에 일어나는 엔진의 역회전도 역시 체인 장력의 상당한 변동을 일으킬 수 있다. 이러한 이유들 때문에, 적당한 장력이 상기 체인의 느슨한 측에 가해지도록 보장하면서, 동시에, 상기 체인의 팽팽한 측의 과다한 장력을 제거하기 위한 메커니즘이 요구된다.

유압 텐셔너들은 적정한 체인 장력을 유지하기 위한 일반적인 방법이다. 일반적으로, 이 메커니즘들은 상기 동력 전달 시스템의 느슨한 측의 상기 체인을 미는 레버 아암을 사용한다. 유압은 상기 레버 아암에 대해 피스톤을 밀고, 상기 레버 아암은 느슨한 상태들 중에 있는 상기 체인을 팽팽하게 하기 위해 상기 체인에 강제적으로 맞물리게 된다.

블레이드 텐셔너들은 스프링이나 스프링들에 지나치게 압력을 가할 정도로 부하 변동이 심하지 않은 체인이나 벨트를 제어하기 위해 일반적으로 사용된다. 종래의 블레이드 스프링 텐셔너는 맞물리는 체인의 스트랜드와 접촉을 유지하는 구부러진 체인 슬라이딩 면을 가지는 블레이드 슈를 포함한다. 상기 체인에 가해지는 장력의 양을 증가시키기 위해, 적어도 하나의 블레이드 스프링이 상기 블레이드 슈와 상기 체인 슬라이딩 면 사이에 설치되어 있다. 브래킷은 상기 블레이드 슈와 상기 체인 슬라이딩 면을 수용한다. 상기 브래킷은 볼트들, 리벳들 또는 이와 같은 다른 수단에 의해 상기 엔진에 확실하게 장착된다. 상기 브래킷이 변하는 장력 부하들에 반응하여 피봇하도록 하는 오직 하나의 장착 수단이 있을 수 있다. 상기 피봇 포인트는 상기 브래킷의 단부나 중간에, 원하는 대로, 있을 수 있다. 또는, 상기 브래킷은 상기 텐셔너의 어떠한 피봇팅 운동도 효과적으로 방지하는 두 개 이상의 장착 수단들에 의해서 상기 엔진에 확실하게 장착될 수 있다. 어느 경우에도, 상기 장착 수단은 상기 텐셔너가 맞물리는 체인의 스트랜드에 인접하여 위치된다. 흔히, 상기 장착 수단은 체인 루프 자체의 외부에 위치된다.

도1은 블레이드 텐셔너와 가이드를 가지는 종래 기술의 체인 구동 시스템이다. 폐루프 체인(8)은 구동 스프로켓(12)과 피구동 스프로켓(10)을 둘러싼다. 각각의 스프로켓(10, 12)은 전진 운동을 유지하면서 독립적으로 가속되거나 감속된다. 고정가이드(14)는 상기 체인의 팽팽한 스트랜드에서 브래킷(7)에 부착되어 있다. 상기 가이드(14)의 반대편의 상기 체인의 느슨한 스트랜드에 텐셔너(16)가 있으며, 이 텐셔너는 상기 브래킷(7)에 적어도 반정도 견고하게(semi-rigidly) 고정되고 상기 체인의 팽팽한 스트랜드를 향해 치우치게 된다. 볼트들(18)은 상기 텐셔너(16)와 상기 가이드(14)를 포함한 상기 브래킷을 엔진 블록(미도시)에 고정한다.

상기 구동 스프로켓(12)이 가속되거나 상기 피구동 스프로켓(10)이 감속될 때에, 에너지파나 높은 국부적인 부하(high local load)가 상기 체인의 팽팽한 스트랜드에 형성되고, 이는 속도가 변한 스프로켓으로부터 다른 스프로켓을 향해 이동한다. 상기 체인(8)은 시작하는 스프로켓과 접촉하는 상기 체인의 다른 스프로켓에 대한 링크 사이의 거리가 가능한 한 최단거리, 직선이 되도록 시도한다. 상기 에너지는 상기 에너지를 흡수하는 상기 가이드(14)의 단부에 상기 에너지가 도달할 때까지 상기 체인의 자유로운 스트랜드 상에서 링크들을 통해서 이동한다. 상기 높은 국부적인 부하의 계속적인 흡수의 결과로 상기 가이드(14)의 단부들은 상당한 마모를 받는다. 상기 에너지파도 역시 존재할 수 있고 상기 에너지파가 느슨한 스트랜드에서 발생되었을 때와 동일한 결과를 초래할 수 있다. 그러나, 상기 텐셔너가 상기 체인의 느슨함 제거(slack out)를 얼마나 잘 하는가에 따라서 이 에너지파들의 효과들은 전혀 일어나지 않을 수 있다.

US 5,967,922 호는 슬라이드 블록들이 상기 체인의 느슨한 측의 어느 한 측면에 있도록 고정된 제1과 제2슬라이드 블록을 가지는 장력 레버를 포함하는 텐셔닝 장치를 개시한다. 상기 제1 슬라이드 블록은 상기 체인의 팽팽한 측에서 가이드 레일에 피봇 가능하게 부착된다. 상기 제2슬라이드 블록은 압축 스프링과 피스톤을 포함하는 장력 요소에 의해 체인의 느슨한 측의 측면들 중의 하나에 대해 치우쳐 있다.

US 6,322,470호는 동일한 체인의 두 개의 별개의 스트랜드들에 동시에 장력을 가하기 위해 사용되는 한 쌍의 피봇팅 아암을 포함하는 텐셔너를 개시한다. 고정된 핀들을 가지는 레버는 상기 두 개의 스트랜드들 사이에 위치된다. 상기 아암들은 상기 고정된 핀들에 피봇 가능하게 장착되고 상기 체인의 상기 스트랜드들의 외부로 연장된다. 이들은 상기 체인의 외측 부분을 접촉하기 위해 슈들을 포함한다. 상기 레버의 회전은 상기 고정된 핀들이 옆으로 움직이고 상기 아암들을 끌어 당기게 하여 체인의 개별적인 스트랜드들에 장력을 동시에 부여한다.

일본 출원번호 제2003-074652호는 지지부재가 두 스프로켓들을 연결하는 중심선에 피봇 가능하게 위치된 텐셔너를 개시한다. 가압부재들이 체인의 어느 한 측에서 상기 지지부재에 부착된다. 각각의 상기 가압부재들이 상기 체인에 대해 부유하기 때문에, 상기 체인의 느슨한 스트랜드와 팽팽한 스트랜드에 부여되는 댐핑은 각각의 스트랜드에 대해 개별적이다. 오직 하나의 피봇이 상기 두 가압부재들 사이에 존재하지만, 하나 위의 부하가 다른 것에 영향을 미치려고 하고 상기 가압 부재들은 상기 체인 상에서 전과 후로 파동친다.

도 2를 참조하면, 미국특허공개번호 제2005/0085322A1호에 개시된 바와 같은 체인 텐셔너 어셈블리가 도시된다. 상기 체인 텐셔너 어셈블리는 텐셔너(116)와 체인 가이드(114)로 구성되며, 이들 모두는 브래킷(136)에 고정된다. 상기 텐셔너(116)는 체인(108)의 한 스트랜드에 맞물리며 상기 체인 가이드(114)는 상기 체인의 다른 스트랜드에 맞물린다. 상기 브래킷은 상기 체인의 상기 두 개의 스트랜드들 사이에서 구동 스프로켓(112)의 중심축과 피구동 스프로켓(110)의 중심축 사 이에 형성된 중심선을 따른 구멍(128)에 있는 피봇 수단(120)에서 엔진 하우징에 피봇 가능하게 장착된다. 상기 브래킷은 상기 체인의 어느 하나의 스트랜드가 경험하는 느슨한 장력 조건과 팽팽한 장력 조건 모두에 반응하여 시계침회전 방향이나 시계침회전 반대 방향으로 상기 피봇 수단(120)에 대해 피봇하는 것이 허용된다.

일반적인 폐루프 체인 구동 동력 전달 시스템은 작동 중의 대부분의 시간 동안 팽팽한 하나의 스트랜드를 가지지만, 다른 스트랜드는 대부분의 시간 동안 느슨하다. 상기 팽팽한 스트랜드에 인접한 가이드 요소를 설치하기만 하고 아주 느슨한 상기 스트랜드에 접촉하는 텐셔닝 장치를 설치함으로써 종래의 기술의 텐셔너들은 이 조건을 처리한다. 이 장치들은 종종 지배적인 장력 조건으로부터, 상기 팽팽한 스트랜드가 느슨해지고 상기 느슨한 스트랜드는 팽팽해지는, 반대 장력 조건으로 원활한 전환을 제공 할 수가 없다. 균형잡힌 장력이 전체 체인 시스템에 걸쳐 일관성 있는 기준으로 경험되도록, 상기 체인의 상기 지배적인 장력 조건에서의 반전에 원활하게 맞출 수 있는 텐셔너를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명은 내연기관에서 사용되는 폐루프 체인 구동 시스템을 위한 텐셔너이다. 이는 구동축과 적어도 하나의 캠샤프트 사이의 폐루프 동력 전달 시스템 또는 구동축과 밸런스 축 사이의 밸런스 축 시스템에 사용될 수 있다. 상기 텐셔너는 상기 폐루프 체인의 스트랜드들 사이에 위치된 브래킷과 상기 브래킷에 일체인 두 텐셔닝 장치들을 포함하며, 각각의 텐셔닝 장치는 체인의 두 스트랜드들 중의 하나의 길이의 일부와 슬라이딩 가능하게 맞물리는 연장된 유연한 체인 가이드 요소를 가진다. 상기 브래킷이 상기 스트랜드들의 어느 하나 또는 둘의 장력의 변동에 응답하여 장착 포인트에 대해 피봇하도록 허용하기 위해, 상기 브래킷이 단일 포인트에서 엔진 하우징에 장착된다. 상기 피봇 포인트는 대체로 이등변 삼각형을 형성하기 위해 상기 유연한 체인 가이드 요소들의 각각의 길이들을 따른 대략의 중간포인트로부터 등거리에 있다. 바람직하게는, 상기 피봇 포인트는 상기 구동 스프로켓과 상기 피구동 스프로켓의 축들 사이에 있는 인위적인 중심선을 따라서 위치된다.

상기 브래킷과 상기 유연한 체인 가이드 요소 사이에 적어도 하나의 블레이드 스프링을 삽입함으로써 상기 체인에 대한 추가적인 편향력이 제공될 수 있다. 엔진 작동 중에 체인의 각 스트랜드의 장력이 변동될 때에, 상기 브래킷은 상기 피봇 포인트에 대해 피봇하여, 상기 텐셔닝 장치들 중의 하나가 체인의 다른 스트랜드가 팽팽해질 때에 상기 다른 스트랜드에 과다한 장력을 주지 않으면서, 동시에, 느슨해지는 상기 체인의 스트랜드에 대한 장력을 증가시킬 수 있게 한다. 이는 상기 체인의 장력이 빠르게 변동하는 느슨한 모드와 팽팽한 모드 사이에 원활한 전환을 초래한다.

도 1은 폐루프 동력 전달 시스템에서 체인의 하나의 스트랜드 상에 있는 종래의 기술의 텐셔너와 상기 체인의 다른 스트랜드 상에 있는 가이드를 보여 준다.

도 2는 브래킷이 구동 스프로켓의 중심축과 피구동 스프로켓의 중심축 사이 에 형성된 중심선에 위치된 피봇 포인트에 대해 피봇하도록 허용하는 것을 제외하고는 도 1의 상기 텐셔너에 유사한 종래의 기술의 텐셔너를 보여준다.

도 3은 폐루프 동력 전달 시스템에 설치되는 본 발명의 텐셔너의 제1 실시예를 보여준다.

도 4는 도 3의 상기 텐셔너의 내부면을 보여준다.

도 5는 상기 텐셔닝 장치들의 유연한 체인 가이드 요소의 등각도를 보여준다.

도 6은 블레이드 스프링들이 추가된 도4의 텐셔너를 보여준다.

도 7은 본 발명의 텐셔너의 제2 실시예를 보여준다.

도 8은 도 7의 상기 텐셔너의 내부면을 보여준다.

도 3은 본 발명의 텐셔너의 제1 실시예를 보여준다. 텐셔너(210)는 내연기관의 폐루프 체인 피구동 시스템에 설치된다. 제1 실시예에 관련된 도면들에 의해 예시된 바와 같이, 동력 전달 시스템이 보여진다. 상기 동력 전달 시스템은 연속 체인에 의해 적어도 하나의 캠샤프트에 작동 가능하게 연결된 구동축으로 구성된다. 그러나, 본 발명은 구동축이 폐루프 체인에 의해 밸런스 축에 연결된 폐루프 밸런스 축 시스템에도 적용될 수 있다.

도 3에 보인 상기 동력 전달 체인 구동 시스템은 체인(200)에 의해 적어도 하나의 피구동 스프로켓(204)에 작동 가능하게 연결되고 구동축(미도시)에 부착된 구동 스프로켓(202)에 의해 구현된다. 상기 피구동 스프로켓(204)은 캠샤프트(미도시)의 한 단부에 연결된다. 내연기관들은 내연기관의 설계에 따라 하나(첨부된 도면들에서 설명된 것처럼), 두 개 또는 네 개의 캠샤프트들을 가질 수 있다. 상기 텐셔너(210)의 제1 실시예는 이후에 단일 캠샤프트에 대해 기술될 것이다. 그러나, 상기 텐셔너(210)는 하나 이상의 캠샤프트를 가지는 동력 전달 시스템들에 사용될 수 있다고 이해되어야 한다.

상기 텐셔너(210)는 외부면(214)과 내부면(215)(도 4를 참조)을 가지는 브래킷(212)을 포함한다. 상기 텐셔너(210)는 피봇 마운트(219)를 형성하기 위해, 예를 들면 볼트, 리벳 또는 핀과 같은 장착 수단에 의해 상기 엔진(미도시)의 하우징에 피봇 가능하게 장착된다. 상기 피봇 마운트(219)는 상기 브래킷(212)의 하부에 근접하여 위치된 피봇 구멍(218)을 통해 삽입된다. 상기 피봇 마운트(219)는 체인 장력의 작은 변동에 의해 생성될 수 있는 최소 에너지 입력들을 흡수하기에 충분한 토크로 상기 브래킷(212)을 상기 엔진 하우징에 고정하는 비틀림 댐핑(torsional damping) 수단을 포함한다. 상기 비틀림 댐핑은 상기 피봇 포인트에서 상기 브래킷에 미리 정해진 부하를 가함으로써 제공될 수 있다. 예를 들면, 스프링 워셔가 상기 브래킷과 상기 엔진 사이에 원하는 양의 마찰력을 형성하기 위해 상기 피봇 마운트(고정장치)와 상기 브래킷 사이에서 압축될 수 있다. 상기 엔진에 대한 상기 브래킷의 회전운동은 상기 브래킷과 상기 엔진 사이의 마찰력에 의해 저항을 받게 될 것이다. 이 마찰 댐핑력은 상기 피봇 포인트에 가해지는 힘을 변경하거나, 상기 브래킷과 상기 엔진 사이의 접촉 구조를 변경하거나(예, 접촉 표면적의 부분들의 구조 또는 양을 변화시켜서), 또는 상기 브래킷과 상기 엔진 사이에 원하는 마찰계수를 초래하는 브래킷 재료를 선택하는 것과 같은 많은 방법들로 조정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 브래킷(212)의 내부면(215)이 도시된다. 상기 내부면(215)은 텐셔닝 장치들(221, 221’)을 수용하며, 이 텐셔닝 장치들 각각은 체인(200)(미도시)의 두 스트랜드들 중 하나와 작동 가능하게 맞물린다. 상기 텐셔닝 장치들(221, 221’)은 각각 유연한 체인 가이드 요소들(220, 220’)을 포함한다. 도 5를 참조하면, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220, 220’)는 체인(200)의 단일 스트랜드와 체인 슬라이딩면의 전체 길이를 따라 연속적인 슬라이딩 접촉을 유지하는 연장된 체인 슬라이딩면(230, 230’)으로 구성된다.

피봇 구멍(218)은 이등변 삼각형을 형성하기 위해 상기 유연한 체인 가이드 요소들(220, 220’)의 각각의 상기 연장된 체인 슬라이딩면들(230, 230’)의 길이들을 따른 대략의 중간 포인트들로부터 등거리에 위치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 피봇 구멍(218)은 상기 구동 스프로켓(202)의 축과 상기 피구동 스프로켓(204)의 축을 연결하는 인위적인 수직 중심선(217)(도 3과 도 4을 참조)을 따라 위치된다. 하나 이상의 피구동 스프로켓이 있을 때, 상기 피구동 스프로켓들의 각각의 축들 사이의 등거리에 있는 포인트는 상기 인위적인 수직 중심선(217)을 수직으로 교차한다.

도 5를 참조하면, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220, 220’)의 상기 체인 슬라이딩면(230, 230’)의 반대 편에 내부면(235, 235’)이 있다. 상기 체인 슬라이딩 면(230, 230’)에 상기 체인을 위치시키는 가이드 레일들(234, 234’)은 상기 체인 슬라이딩면(230, 230’)에 수직이며 상기 유연한 체인 가이드 요소(220, 220’)의 양쪽 가장자리들을 따라 길이방향으로 위치해 있다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220, 220’)는 가까운 단부(232, 232’)와 먼 단부(233, 233’)를 가진다. 상기 가까운 단부(232, 232’)와 상기 먼 단부(233, 233’) 모두는 대체로 고리 형상의 단부들을 형성하는 상기 유연한 체인 가이드 요소의 중앙부분을 향해 구부러진다.

다시 도 4를 참조하면, 각각의 유연한 체인 가이드 요소(220, 220’)는 채널(222, 222’)에 각각 설치되고, 상기 각각의 채널은 구조적 리브(structural rib, 216)와 채널벽들(224, 224’) 사이에서 브래킷(212)의 내부면(215) 상에 형성된다. 상기 구조적 리브(216)는 좁은 길이방향 구조를 포함하거나 도 4에 보인 바와 같이 상기 내부면(215) 상에 더 넓은 표면 영역을 포함할 수 있다. 리브(216)의 설계는 다른 체인 구동 구조들에 의해 상기 텐셔너(210) 상에 가해질 수 있는 기계적인 스트레스들에 의해 결정된다. 각각의 채널(222, 222’)은 체인(200)의 단일 스트랜드를 위한 가이드로서 작용한다.

상기 유연한 체인 가이드 요소(220)의 상기 가까운 단부(232)는 가까운 채널 홈(236)의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리며 상기 먼 단부(233)도 역시 먼 채널 홈(238)의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리게 된다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)의 상기 내부면(235)은 채널벽(224)을 대면한다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)는 연장된 스프링처럼 작동하도록 허용하는 반굴곡성(semi-flexible)의 유연한 재료로 만들어진다. 이는 처리된 금속 합금, 나이론 복합체, 아크릴을 기초로 한 재료 또는 수지 충전 플라스틱 재료일 수 있다. 그 자유로운 상태에서, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)는 상기 먼 단부(233)와 상기 가까운 단부(232)가 서로를 향해 말리기(curl)를 원하도록 제조되고 처리된다. 채널(222) 내에 설치될 때에, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)는 장력을 받아서 상기 가까운 단부(232)와 상기 먼 단부(233)가 그들의 각각의 채널 홈들(236, 238) 내에서 상기 돌출부들에 비영구적으로 접하게 된다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)가 장력을 받음으로써, 이는 채널벽(224)으로부터 멀리 휘어진다. 상기 텐셔너(210)가 상기 폐루프 동력 전달 시스템에 설치될 때에, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)는 상기 채널(222) 내에서 상기 체인(200)의 스트랜드를 향해서 편향된다. 이와 같이 하여, 상기 체인 슬라이딩면(230)은 대체로 상기 체인 슬라이딩면(230)의 전체 길이를 따라 상기 체인(200)과 연속적인 접촉을 유지한다. 체인 장력이 느슨한 상태와 팽팽한 상태 사이에서 변동되므로, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220)는 이 변동들을 안정화시키기 위해 상기 체인(200)의 운동에 반응하여 대항하는 편향력으로 상기 채널벽(224)을 향해 구부러질 것이다.

텐셔닝 장치(221)에 관련하여 도시된 바와 같이, 텐셔닝 장치(221’)에 대해 유사한 구조가 존재한다. 유연한 체인 가이드 요소(220’)의 상기 가까운 단부(232’)는 가까운 채널 홈(236’)의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리며, 먼 단부(233’)도 역시 먼 채널 홈(238’)의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물린다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)의 상기 내부면(235’)은 채널벽(224’)을 대면한다. 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)도 역시 연장된 스프링처럼 작용하 도록 허용하는 반굴곡성의 유연한 재료로 만들어진다. 유연한 체인 가이드 요소(220)처럼, 이는 처리된 금속합금, 나이론 복합체, 아크릴을 기초로 한 재료 또는 수지 충전 플라스틱 재료일 수 있다. 자유로운 상태에서, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)는 상기 먼 단부(233’)와 상기 가까운 단부(232’)가 서로를 향해 말리기를 원하도록 제조되고 처리된다. 상기 채널(222’)에 설치될 때, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)는 장력을 받게 되어 상기 가까운 단부(232’)와 상기 먼 단부(233’)는 그들의 각각의 채널 홈들(236’, 238’) 내에서 돌출부들을 비영구적으로 접하게 된다. 위에서 설명된 바와 같이, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)는 장력을 받으므로, 이는 상기 채널벽(224’)으로부터 멀리 휘어진다. 상기 텐셔너(210)가 상기 폐루프 동력 전달 시스템에 설치될 때에, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)는 상기 채널(222’) 내에서 체인(200)의 각각의 스트랜드를 향해 편향된다. 이와 같이 하여, 상기 체인 슬라이딩면(230’)은 대체로 상기 체인 슬라이딩면(230’)의 전체 길이를 따라 체인(200)과 연속적인 접촉을 유지한다. 체인 장력이 느슨한 상태와 팽팽한 상태 사이에서 변동되므로, 상기 유연한 체인 가이드 요소(220’)는 이 변동들을 안정화시키기 위해 상기 체인(200)의 각각의 스트랜드의 운동에 반응하여 대항하는 편향력으로 상기 채널벽(224’)을 향해 구부러질 것이다.

도 6을 참조하면, 상기 체인(200)(미도시)과 접촉을 유지하기 위해 더 많은 힘이 요구된다면, 적어도 하나의 블레이드 스프링(240, 240’)이 각각의 텐셔닝 장치(221, 221’)에 추가될 수 있다. 상기 블레이드 스프링들(240, 240’)은 스프링 강과 같은, 연장된 직사각형 스프링과 같은 재료들로 구성되며, 그들이 자유로운 상태에서 그들의 단부들이 서로를 향해 말리기를 원하도록 제조되고 처리된다. 상기 블레이드 스프링들(240, 240’)은, 그들이 체인의 각각의 스트랜드의 방향으로 상기 유연한 체인 가이드 요소들(220, 220’)의 편향력들을 증가시키기 위해 힘을 제공할 수 있도록, 장력 하에서 각각의 채널벽들(224, 224’)과 그들의 상응하는 내부면들(235, 235’) 사이에 설치된다. 또는, 상기 채널벽(224)과 유연한 체인 가이드 요소(220) 사이 또는 채널벽(224’)과 체인 가이드 요소(220’) 사이에 설치된 하나 이상의 블레이드 스프링이 있을 수 있다. 상기 추가적인 블레이드 스프링들은 상기 유연한 체인 가이드 요소들(220, 220’)의 각각의 길이들을 따라 “직렬”로 설치될 수 있거나 이들은 체인 가이드 요소들(220, 220’)의 각각의 상기 내부면들(235, 235’)과의 단일 연결 포인트에서 하나 위에 다른 하나가 적층될 수 있다. 특정 엔진들이나 동력 전달 시스템들의 다른 설계 특징들에서 필요한 것처럼, 체인(200)의 다른 스트랜드들에 다른 장력을 가하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 실시예들은 블레이드 스프링들의 사용과 수량의 변화를 포함할 수 있다. 예를 들면, 텐셔닝 장치(221’)는 어떠한 블레이드 스프링들도 사용하지 않을 수 있는 반면에 텐셔닝 장치(221)는 하나 또는 그 이상의 블레이드 스프링(240)을 사용할 수 있다. 또는, 텐셔닝 장치(221)는 아무 것도 사용하지 않는 반면에 텐셔닝 장치(221’)는 적어도 하나의 블레이드 스프링을 사용할 수 있다. 다른 변형은 다른 텐셔닝 장치에 설치된 블레이드 스프링들보다 더 높은 편향력을 제공하도록 제조된 텐셔닝 장치들의 하나에 설치된 블레이드 스프링들을 가지는 것을 포함한다.

도 7과 도 8을 참고하여, 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 여기에 도시된 연속적인 루프 체인 구동은 어떤 내연기관 설계들에서 요구될 수 있는 것과 같은 밸런스 축 시스템이다. 그러나, 이 실시예는 구동축이 적어도 하나의 캠샤프트에 연결되는 타이밍 시스템들과 같은 동력 전달 구동 시스템들에 사용될 수도 있다고 이해되어야 한다. 도 7을 참조하면, 텐셔너(310 )는 브래킷(312)을 포함한다. 외부면(314)은 밸런스 축과 같은, 이 시스템의 축들의 하나의 스프로켓(미도시)을 덮는다. 상기 외부면(314)의 높여진 부분(raised portion, 345)은 상기 브래킷(312) 아래에 상기 스프로켓을 내장하기 위한 공간을 제공한다. 도 8을 참조하면, 볼트, 핀 또는 리벳과 같은 이 실시예의 상기 피봇 마운트(319)가 상기 텐셔너들(221, 221’)로부터 맞은 편의 상기 스프로켓의 측면에 있는 피봇 구멍(318)에 위치된다. 구조적 리브(316)는 채널(322)을 채널(322’)로부터 분리한다. 체인(200)의 한 스트랜드는 각각의 채널(322, 322’)을 통해 이동한다. 제1 실시예에서와 같이, 중요한 설계 특성은 피봇 구멍(318)이 대체로 이등변 삼각형을 형성하기 위해 각각의 상기 텐셔닝 장치들(221, 221’)의 길이들을 따른 대략의 중간 포인트들로부터 대체로 등거리에 위치된다는 것이다. 바람직하게는, 상기 피봇 마운트(319)는 두 스프로켓들의 축들 사이의 인위적인 수직 중심선(217)을 따라 위치된다. 상기 피봇 마운트(319)도 역시 제1 실시예에 대해서 위에서 기술된 바와 같이 댐핑을 제공한다.

동력 전달 타이밍 시스템에서나 또는 밸런스 축 시스템에서, 상기 스프로켓들의 각각은 전진 운동을 유지하면서 서로로부터 독립하여 가속되거나 감속된다. 상기 구동 스프로켓이 가속되거나 상기 피구동 스프로켓이 감속될 때에, 다른 스프로켓을 향해 움직이는 속도가 감소된 스프로켓에서 나오는 스트랜드에 에너지 파가 형성된다. 상기 체인은 에너지 파의 시작하는 스프로켓과 다른 스프로켓에 맞물리는 상기 체인의 링크들 사이의 거리를 가능한 한 가장 짧은 거리, 직선 거리로 두려고 한다. 상기 에너지가, 다른 텐셔너가 상기 에너지 파에 의해 형성된 느슨함을 처리하기 위해 다른 스트랜드로 피봇하여 상기 체인의 길이에 걸쳐 부하의 균형을 잡는 동안에, 상기 스트랜드로부터 멀리 피봇팅하여 그 에너지를 흡수하도록 강제되며 에너지 파에 의해 충격을 받는 상기 텐셔너의 상기 체인 슬라이딩면의 단부를 만날 때까지 상기 에너지는 상기 체인의 자유로운 스트랜드를 통해 한 번에 한 링크씩 움직인다.

특정 실시예에 따라서, 상기 텐셔너 브래킷(212 또는 312)은 체인 파동 에너지에 반응하여 각각의 피봇 구멍 주위를 피봇한다. 예를 들면, 만일 상기 텐셔닝 장치(221’)가 체인의 인접하는 스트랜드의 팽팽함이 증가되어 큰 힘을 받으면, 이는 상기 체인으로부터 강제로 멀어지게 되는 경향이 있다. 상기 브래킷의 피봇팅 운동은 다른 텐셔닝 장치(221)가 상기 폐루프 체인 시스템의 전체 장력 부하의 균형을 잡기 위해 체인의 늘어진 스트랜드의 방향으로 강제적으로 편향되는 것을 허용한다.

내연기관의 정지 중에 발생할 수 있는 역회전이나 비틀림에 기인하는 부하 역전의 경우에, 느슨한 스트랜드와 팽팽한 스트랜드는 역전되며 상기 텐셔너(210 또는 310)는 느슨한 스트랜드에 장력을 가하고 이에 의해 정상적인 체인 회전이 다 시 시작될 때까지 상기 피구동 스프로켓에서 상기 체인의 번칭(bunching)과 이빨 점핑의 가능성을 방지함으로써 반응한다. 상기 두 텐셔닝 장치들(221, 221’)과 텐셔너 브래킷(212 또는 312)의 각각의 상기 피봇 마운트(219 또는 319)의 삼각형 구조는 체인 장력이 극단적으로 변동하는 동안에 상기 체인(200)의 대체로 균일한 장력을 제공한다.

따라서, 여기에서 기술된 본 발명의 실시예들은 오직 본 발명의 원리들의 적용을 설명하는 것이라고 이해되어야 한다. 여기에서의 설명된 실시예들의 상세한 내용들의 참조는 본 발명에 필수적이라고 간주되는 이 특징들을 열거하는 청구항들의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

Claims

구동축에 작동 가능하게 연결된 구동 스프로켓(202)과 적어도 하나의 피구동축에 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 피구동 스프로켓(204)을 가지는, 내연기관을 위한 폐루프 체인 구동 시스템에서 체인(200)에 장력을 부여하기 위한 텐셔너(210, 310)로서:

a) 외부면(214, 314)과 내부면(215)을 가지는 브래킷(212, 312);

b) 상기 브래킷(212, 312)의 상기 내부면(215) 상에 있는 제1 채널(222, 322)에 위치된 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)로서, 상기 제1 채널(222, 322)은 구조적 리브(216, 316)와 상기 내부면(215) 상에 있는 제1 채널벽(224) 사이에 위치되고, 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)는 길이방향 체인 슬라이딩면(230), 상기 체인 슬라이딩면(230)의 반대 편에 있고 상기 제1 채널벽(224)을 대면하는 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 내부면(235), 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 고리 형상의 가까운 단부(232), 및 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 고리 형상의 먼 단부(233)를 가지며, 상기 고리 형상의 가까운 단부(232)는 상기 제1 채널(222, 322) 내의 가까운 홈(236) 내의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리고, 상기 고리 형상의 먼 단부(233)는 상기 제1 채널(222, 322) 내의 먼 홈(238) 내의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리는, 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220);

c) 제2 채널(222’, 322’)에 위치된 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)로서, 상기 제2 채널(222’, 322’)은 상기 구조적 리브(216, 316)와 상기 브래킷(212, 312)의 상기 내부면(215) 상에 있는 제2 채널벽(224’) 사이에 위치되고, 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)는 길이방향 체인 슬라이딩면(230’), 상기 체인 슬라이딩면(230’)의 반대 편에 있고 상기 제2 채널벽(224’)을 대면하는 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 내부면(235’), 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 고리 형상의 가까운 단부(232’) 및 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 고리 형상의 먼 단부(233’)를 가지며, 상기 고리 형상의 가까운 단부(232’)는 상기 제2 채널(222’, 322’) 내의 가까운 홈(236’) 내의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리고, 상기 고리 형상의 먼 단부(233’)는 상기 제2 채널(222’, 322’) 내의 먼 홈(238’) 내의 돌출부 주위에 비영구적으로 맞물리는, 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’); 및

d) 상기 브래킷(212, 312)을 엔진 하우징에 고정하기 위한 단일 피봇 마운트(219, 319)로서, 상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 상기 길이방향 체인 슬라이딩면(230)을 따른 중간포인트와 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 상기 길이방향 체인 슬라이딩면(230’)을 따른 중간 포인트로부터 등거리에 위치되는, 단일 피봇 마운트(219, 319)를 포함하는, 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)와 각각의 체인 가이드 요소(220, 220’)의 각각의 체인 슬라이딩면(230, 230’)의 각각의 중간포인트는 대체로 이등변 삼각형을 형성하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제2항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 폐루프 체인 구동 시스템의 주변 내에서 상기 구동 스프로켓(202)과 상기 적어도 하나의 피구동 스프로켓(204) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제2항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 구동 스프로켓(202) 아래와 상기 폐루프 체인 구동 시스템의 주변 밖에 위치되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 피구동축은 캠 축인 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 피구동축은 밸런스 축인 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 상기 체인 슬라이딩면(230)은 그 길이방향 표면을 따라 상기 체인(200)의 제1 스트랜드와 강제적으로 맞물리며, 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 상기 체인 슬라이딩면(230’)은 그 길이방향 표면을 따라 상기 체인(200)의 제2 스트랜드와 강제적으로 맞물리는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 제1 채널벽(224)과 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 상기 내부면(235) 사이에 배치되는 적어도 하나의 블레이드 스프링(240)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 제2 채널벽(224’)과 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 상기 내부면(235’) 사이에 배치된 적어도 하나의 블레이드 스프링(240’)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 제1 채널벽(224)과 상기 제1 탄력성 체인 가이드 요소(220)의 상기 내부면(235) 사이에 배치된 적어도 하나의 블레이드 스프링(240) 및 상기 제2 채널벽(224’)과 상기 제2 탄력성 체인 가이드 요소(220’)의 상기 내부면(235’) 사이에 배치된 적어도 하나의 블레이드 스프링(240’)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 비틀림 댐핑를 포함하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 구동 스프로켓(202)의 축과 상기 피구동 스프로켓(204)의 축 사이에 형성된 가상의 수직 중심선 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제12항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 폐루프 체인 구동시스템의 주변 내에서 상기 구동 스프로켓(202)과 상기 피구동 스프로켓(204) 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제12항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 폐루프 체인 구동 시스템의 주변 밖에 위치되는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제14항에 있어서,

상기 피봇 마운트(219, 319)는 상기 구동 스프로켓(202) 또는 상기 피구동 스프로켓(204) 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
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