KR101664672B1 - 엔진용 벨트 오토 텐셔너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 관한 것으로서, 간단한 구성을 가지면서 크기가 작고 중량 및 제조원가를 낮출 수 있는 엔진용 벨트 오토 텐셔너를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진과 보기류 부품 사이의 회전력 전달을 위한 벨트의 장력을 자동으로 조절해주는 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 있어서, 엔진측에 장착되고 내부공간을 가지는 텐셔너 바디; 텐셔너 바디의 내부공간에 설치되는 코일 스프링 형태의 장력 스프링; 장력 스프링의 일단부와 타단부에 각각 결합되는 제1댐핑 슈와 제2댐핑 슈; 일단부에 형성된 힌지부가 제1댐핑 슈에 결합되는 제1암; 일단부에 형성된 힌지부가 제2댐핑 슈에 결합되는 제2암; 및 제1암과 제2암에 각각 회전 가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 아이들러;를 포함하고, 제1암의 회전중심이 되는 제1힌지부와 제2암의 회전중심이 되는 제2힌지부가 동심상에 배치된 상태로 텐셔너 바디에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너가 개시된다.

Description

엔진용 벨트 오토 텐셔너{Belt auto-tensioner for engine}
본 발명은 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구성을 가지면서 크기가 작고 중량 및 제조원가를 낮출 수 있는 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차는 엔진과 모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 차량으로서, 주행을 위해 화석연료의 에너지와 더불어 전기에너지를 함께 이용하므로 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경자동차이다.
도 1은 하이브리드 자동차에서 주행을 위한 구동원이 되는 엔진과 구동모터, 그리고 동력 전달을 위한 엔진 클러치와 변속기를 포함하는 하이브리드 파워트레인 구성의 예를 개략적으로 나타내고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 하이브리드 자동차에서 엔진과 구동모터, 동력전달장치 등의 구동계를 포함하는 파워트레인의 구성은, 차량 주행을 위한 구동원으로서 직렬로 배치되는 엔진(1)과 구동모터(3), 상기 엔진(1)과 구동모터(3) 사이에 동력을 전달 또는 단절시키도록 개재되는 엔진 클러치(2), 구동모터(3)를 구동 및 제어하기 위한 인버터(5), 엔진(1) 및 구동모터(3)의 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(4), 그리고 엔진(1)과 동력 전달 가능하게 연결된 시동발전기(HSG, Hybrid Starter and Generator)(7)를 포함한다.
상기한 구성 중 엔진 클러치(2)는 유압에 의한 접합(lock-up) 및 접합 해제(open) 작동을 통하여 엔진(1)과 구동모터(3) 사이에 동력을 전달 또는 단절시킨다.
또한, 구동모터(3)의 동력원(전력원)이 되는 배터리(6)가 인버터(5)를 통해 모터에 충, 방전 가능하게 연결되며, 인버터(5)는 모터(3,7)의 구동을 위해 배터리(6)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터에 인가한다.
통상 엔진에 벨트를 통해 연결되는 시동발전기(HSG, Starter-Generator)(7)는 구동모터(3)에 비해 소용량인 모터로 구비되는데, 자체 동력을 벨트를 통해 엔진(1)에 전달하여 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전력으로 발전을 수행하며, 발전 동작시 생성되는 전기에너지로 배터리(6)를 충전한다.
차량에 따라 상기한 구동모터 없이 시동발전기(HSG)가 차량 주행을 위한 구동원으로서 엔진 출력을 보조하도록 한 시스템 또한 알려져 있다.
상기 시동발전기의 풀리는 크랭크 샤프트(C/S, Crank Shaft)에 장착된 크랭크 풀리와 벨트를 통해 동력 전달 가능하게 연결되는데, 시동발전기가 모터로 작동하여 그 회전력을 벨트를 통해 크랭크 샤프트에 전달함으로써 엔진을 시동한다.
또한, 시동발전기가 엔진 구동 중에 발전기로 작동하여 엔진의 회전력, 즉 크랭크 샤프트의 회전력을 벨트를 통해 전달받음으로써 전기에너지를 생성하고, 배터리를 충전하게 된다.
특히, 시동발전기가 차량 주행시 모터로 작동하여 벨트를 통해 그 회전력을 엔진측에 전달함으로써 시동발전기의 토크가 차량 주행을 위한 구동 토크로 제공되는 토크 부스팅(torque boosting)이 이루어질 수 있고, 차량의 제동시나 타행 주행시에 시동발전기가 발전기로 작동하여 엔진으로부터 벨트를 통해 전달되는 회전력으로 전기에너지를 생성함으로써 배터리를 충전하는 에너지 회생이 이루어질 수 있다.
한편, 시동발전기(HSG)를 포함하여 벨트를 통해 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되는 보기류 부품을 엔진에 적용함에 있어서 상기 벨트, 즉 보기류 벨트의 장력을 자동으로 조절 및 유지해주는 오토 텐셔너(auto-tensioner)가 장착되고 있다.
하이브리드 자동차의 엔진에서는 시동발전기가 벨트를 통해 엔진으로부터 동력을 전달받거나 엔진으로 동력을 전달하므로 보기류 벨트의 긴장 상태와 이완 상태가 엔진의 운전조건 및 시동발전기의 작동조건에 따라 계속해서 바뀌게 된다.
따라서, 기존의 오토 텐셔너 2개 이상을 엔진에 장착하기도 하는데, 도 2는 크랭크 풀리(11)와 시동발전기(13)의 풀리(14) 사이에 연결된 하나의 보기류 벨트(15)에 2개의 기계식 오토 텐셔너(16,17)를 장착한 예를 나타내고 있다.
그러나, 2개의 기계식 오토 텐셔너(16,17)를 장착할 경우 엔진측 장착부위의 레이아웃이 복잡해지고, 엔진에 따라서는 2개의 오토 텐셔너를 함께 장착하는 것이 어려울 수도 있다.
또한, 오토 텐셔너의 중복 적용으로 인해 벨트의 장력이 지나치게 높아질 수 있어 차량의 연비를 저하시킬 수 있고, 더불어 중량 증가 및 원가 상승의 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 Ω 타입의 텐셔너(Ω-type tensioner)와 Y 타입의 텐셔너(Y-type tensioner)가 개발되어 적용되기도 한다.
국제공개특허(WO) 제2012-049030호(2012.4.19)는 Ω 타입의 텐셔너에 대해 개시하고 있으며, Ω 타입의 텐셔너는 시동발전기와 같은 보기류 부품에서 풀리가 위치한 부품 프론트측의 면에 직접 장착되어서 풀리 양측의 벨트를 지지하는 방식으로 되어 있다.
이러한 Ω 타입의 텐셔너에서는 Ω 형상으로 배치된 암(arm)의 양 끝단에 장착된 텐셔너 풀리(tensioner pulley)(아이들러(idler)라고도 함)가 서로 상대 운동을 하면서 긴장과 이완을 반복하는 벨트의 장력을 자동으로 조절한다.
그러나, 상기한 Ω 타입의 텐셔너는 시동발전기의 프론트측 면에 직접 장착해야만 하므로 레이아웃 및 조립성 측면에서 불리한 단점을 가지고 있다.
한편, 도 3은 Y 타입의 텐셔너를 도시한 도면으로, 도시된 바와 같이 Y 타입의 텐셔너(20)는 전체적인 형상이 Y자 형상을 가지는 기계식 텐셔너로서, 1개의 장력 스프링(21)과 1개의 댐핑 슈(damping shoe)(22), Y자 형상으로 결합된 2개의 암(23a,23b), 각 암(23a,23b)의 끝단부에 장착되어 벨트(15)를 지지하는 텐셔너 풀리(24a,24b)를 가진다.
상기 Y 타입의 텐셔너(20)는 각 암(23a,23b)의 회전중심이 되는 2개의 피봇(pivot) 점을 가지고 있으며, 2개의 피봇 점을 중심으로 각 암(23a,23b)이 상대 회전운동을 하면서 벨트(15)의 장력을 조절하도록 되어 있다.
또한, Y 타입의 텐셔너는 크기가 크므로 레이아웃 측면에서 불리함이 있고, 제조원가가 높을 뿐만 아니라 중량이 크다는 단점을 가지고 있으며, 마모 등에 의해 댐핑력이 저하될 가능성이 있는 등 내구성이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 간단한 구성을 가지면서 크기가 작고 중량 및 제조원가를 낮출 수 있는 엔진용 벨트 오토 텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하이브리드 자동차에서 엔진의 운전조건 및 시동발전기(HSG)의 작동조건에 따라 다양하게 변화하는 보기류 벨트의 장력을 효율적으로 조절해줄 수 있는 엔진용 벨트 오토 텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 엔진과 보기류 부품 사이의 회전력 전달을 위한 벨트의 장력을 자동으로 조절해주는 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 있어서, 엔진측에 장착되고 내부공간을 가지는 텐셔너 바디; 텐셔너 바디의 내부공간에 설치되는 코일 스프링 형태의 장력 스프링; 장력 스프링의 일단부와 타단부에 각각 결합되는 제1댐핑 슈와 제2댐핑 슈; 일단부에 형성된 힌지부가 제1댐핑 슈에 결합되는 제1암; 일단부에 형성된 힌지부가 제2댐핑 슈에 결합되는 제2암; 및 제1암과 제2암에 각각 회전 가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 아이들러;를 포함하고, 제1암의 회전중심이 되는 제1힌지부와 제2암의 회전중심이 되는 제2힌지부가 동심상에 배치된 상태로 텐셔너 바디에 회전 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너를 제공한다.
이로써, 본 발명의 오토 텐셔너에 따르면, 하나의 오토 텐셔너를 이용하여 시동발전기(HSG) 시스템을 구성할 수 있으며, 2개의 텐셔너를 사용하는 것과 비교하여 벨트의 장력을 저감할 수 있으므로 차량의 연비 개선 효과가 있게 된다.
또한, 단일 오토 텐셔너를 적용할 수 있으므로 장착 위치의 제약이 적고, 현 시스템에 쉽게 적응하는 것이 가능하며, 암의 길이를 조정하여 다양한 벨트 시스템의 레이아웃에 맞게 튜닝하는 것이 가능하다.
또한, 구조 및 형상, 구성이 간단하고 부품 수가 적으므로 중량 저감이 가능하고, 재료비, 가공비 등의 제조원가를 절감하는 것이 가능해진다.
또한, 2개의 댐핑 슈를 통해 댐핑력을 유지하므로 댐핑력 저감 및 벨트 소음의 문제를 개선할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 하이브리드 자동차의 파워트레인을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 크랭크 풀리와 시동발전기의 풀리 사이에 연결된 보기류 벨트에 종래의 기계식 오토 텐셔너 2개를 장착한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 Y 타입의 텐셔너를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오토 텐셔너가 엔진의 프론트측에 장착된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오토 텐셔너의 단품 상태(fee)를 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 5의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이다.
도 7은 도 6의 선 'B-B' 및 'C-C'를 따라 취한 단면도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 오토 텐셔너의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 엔진용 벨트 오토 텐셔너를 나타내는 도면으로, 도 4는 실시예에 따른 오토 텐셔너가 엔진의 프론트측에 장착된 상태(nominal position)를 나타내는 정면도이고, 도 5는 실시예에 따른 오토 텐셔너의 단품 상태를 나타내는 정면도이다.
또한, 도 6은 도 5의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도이고, 도 7은 도 6의 선 'B-B' 및 'C-C'를 따라 취한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 엔진의 프론트측에 위치되는 풀리로서, 크랭크 샤프트(C/S)에 장착되어 있는 크랭크 풀리(11), 에어컨 컴프레서(A/C, Aircon Compressor)에 장착되어 있는 컴프레서 풀리(12), 시동발전기(HSG)에 장착되어 있는 시동발전기 풀리(14)가 도시되어 있다.
이들 풀리(11,12,14)는 벨트(15)를 통해 상호 동력 전달 가능하게 연결되어 있으며, 엔진의 회전력이 벨트(15)를 통해 크랭크 풀리(11)로부터 컴프레서 풀리(12)와 시동발전기 풀리(14)로 전달되거나, 시동발전기의 회전력이 벨트(15)를 통해 시동발전기 풀리(14)로부터 크랭크 풀리(11) 및 컴프레서 풀리(12)로 전달된다.
이때, 실시예의 오토 텐셔너(110)는 엔진의 프론트측에 장착되어 벨트(15)를 지지한 상태로 벨트의 장력을 자동으로 조절 및 유지하며, 벨트(15)의 장력 상태(즉, 긴장 및 이완 상태)에 따라 1개의 피봇 점을 중심으로 상대 회전 및 탄력 회전하는 2개의 암(141,142)과, 각 암(141,142)의 일단부에 장착되어 벨트(15)를 지지하는 아이들러(idler)(150)를 가지는 구조로 되어 있다.
여기서, 아이들러(150)는 텐셔너 풀리 또는 텐셔너 휠(tensioner wheel)이라고도 불리우는 것으로, 각 암(141,142)의 끝단부에서 베어링(151)에 의해 지지되도록 장착된다.
상기 아이들러(150)는 벨트(15)가 보기류 부품의 풀리(11,12,14)들 사이에서 순환 이동될 때 벨트(15)에 접촉된 상태로 벨트에 의해 회전되면서 벨트를 지지하게 된다.
또한, 본 발명의 오토 텐셔너(110)는 도 6에 나타낸 바와 같이 각 부품들이 장착 내지 지지되도록 결합되는 몸체 부분으로서 엔진의 프론트측에 고정 장착되는 텐셔너 바디(tensioner body)(120)를 포함한다.
상기 텐셔너 바디(120)는 장력 스프링(130) 및 댐핑 슈(131,132) 등의 부품을 수납할 수 있는 내부공간을 가지는 원통 형상으로 제작될 수 있고, 양 측부에는 엔진측과의 체결을 위한 체결부(121)가 형성될 수 있으며, 이 체결부(121)가 체결홀(122)을 통해 엔진측과 블트 체결되는 방식으로 고정 장착될 수 있다.
또한, 본 발명의 오토 텐셔너(110)는 텐셔너 바디(120)의 내부공간에 설치되는 장력 스프링(130)을 포함하고, 장력 스프링(130)은 도시된 바와 같이 코일 스프링이 될 수 있다.
이때, 장력 스프링(130)의 양 끝단부는 도 6에 나타낸 바와 같이 텐셔너 바디(120)의 내부공간에서 상측과 하측으로 위치되는데, 각 끝단부에는 텐셔너 바디(120) 내부공간으로 넣어져 위치되는 댐핑 슈(131,132)가 결합된다.
또한, 장력 스프링(130)의 양 끝단부가 각각 댐핑 슈(131,132)를 통해 암(141,142)에 연결되는데, 장력 스프링(130)이 스프링력과 탄성복원력을 작용시켜서 댐핑 슈(131,132)와 암(141,142), 그리고 아이들러(150)를 통해 벨트(15)의 장력을 부여하게 된다.
또한, 본 발명의 오토 텐셔너(110)는 회전중심(피봇 점)의 위치가 동일한 2개의 암(141,142)을 가지며, 이 2개의 암(141,142)은 1개의 공통된 피봇 점을 가지면서 대략 V자 형상을 이루도록 결합된다.
상기 2개의 암(141,142)에서 그 일단부에는 각각 보기류 벨트(15)와 접촉하는 아이들러(150)가 베어링(151)을 개재한 상태로 회전 가능하게 장착되고, 타단부에는 장력 스프링(130)과의 결합을 위한 부분이면서 각 암(141,142)의 회전중심(피봇 점)이 되는 힌지부(143,144)가 돌출 형성된다.
이하, 본 명세서에서는 2개의 암 중 하나를 제1암(141)으로, 다른 하나를 제2암(142)으로 구분하여 칭하기로 한다.
상기 장력 스프링(130)의 양 끝단부 중 도 6의 도면상 상측(텐셔너 바디 내부공간의 상측)에 위치하는 끝단부에는 제1댐핑 슈(131)를 매개로 제1암(141)이 연결되고, 도면상 하측(텐셔너 바디 내부공간의 하측)에 위치하는 끝단부에는 제2댐핑 슈(132)를 매개로 제2암(142)이 연결된다.
상기 제1댐핑 슈(131)와 제2댐핑 슈(132)는 링 형상으로 형성되어 장력 스프링(130)의 양 끝단부에 고정되어 설치되는데, 각각의 암(141,142)과 장력 스프링(130) 사이의 힘을 주고 받는 역할을 하게 되며, 각 댐핑 슈(131,132)의 내주면에 암(141,142)의 힌지부(143,144)가 결합되고, 외주면은 후술하는 바와 같이 댐핑재(135)를 개재한 상태로 텐셔너 바디(120)의 내측면에 지지된다.
상기 제1댐핑 슈(131)는 제1암(141)이 회전되거나 측방향으로 유동될 때 제1암(141)과 일체로 움직일 수 있게 제1암(141)의 힌지부(143)에 결합되며, 제2댐핑 슈(132) 또한 제2암(142)이 회전되거나 측방향으로 유동될 때 제2암(142)과 일체로 움직일 수 있게 제2암(142)의 힌지부(144)에 결합된다.
이와 같이 동심상에 배치되는 제1암(141)의 힌지부(143) 및 제2암(142)의 힌지부(144)가 각각 제1댐핑 슈(131) 및 제2댐핑 슈(132)와 일체로 움직일 수 있도록 하기 위하여, 제1암(141)의 힌지부(143)에 형성된 돌기(145)가 제1댐핑 슈(131)의 내주면에 형성된 홈(133)에 걸림작용될 수 있도록 결합되고, 제2암(142)의 힌지부(144)에 형성된 돌기(146)가 제2댐핑 슈(132)의 내주면에 형성된 홈(134)에 걸림작용될 수 있도록 결합된다.
이에 따라 제1암(141)과 제2암(142)은 장력 스프링(130)으로부터의 힘을 각각의 댐핑 슈(131,132)로부터 전달받아 벨트(15)의 장력을 형성하거나, 그 반대로 벨트(15)의 장력을 장력 스프링(130)에 전달할 수 있게 된다.
상기 각 암(141,142)의 힌지부(143,144)는 암의 단부 중앙에서 텐셔너 바디(120)의 내부공간으로 삽입될 수 있도록 원통 형상으로 돌출 형성되고, 두 암의 힌지부(143,144)가 동심상에 배치되도록 내, 외측으로 결합되는바, 이때 힌지부(143,144)가 상대 회전운동을 하는 두 암(141,142)의 회전중심(피봇 점)이 된다.
이때, 제2암(142)의 힌지부(144)는 장력 스프링(130)을 기준으로 제2암(142)의 반대쪽에서, 즉 텐셔너 바디(120)의 내부공간 하단부에서 제2댐핑 슈(132)에 결합되므로 장력 스프링(130)의 내측을 통과할 수 있는 형상, 보다 상세히는 텐셔너 바디(120)의 내부공간 중심부를 따라 길게 삽입될 수 있는 형상으로 돌출 형성된다.
또한, 두 암(141,142)의 힌지부(143,144)와 텐셔너 바디(120)는 암의 회전중심 위치에서 텐셔너 바디(120)와의 사이에 체결되는 피봇 핀(147)에 의해 결합된 상태를 유지하게 되는데, 두 암(141,142)이 상대 회전하게 될 때 텐셔너 바디(120)에 체결된 피봇 핀(147)을 중심으로 두 암의 힌지부(143,144) 또한 상대 회전하게 된다.
상기 피봇 핀(147)은 두 암(141,142)의 힌지부(143,144)가 상호 결합된 상태에서 두 힌지부 중에 내측으로 위치되는 힌지부(144), 즉 제2암(142)의 힌지부(144) 내측으로 길게 삽입되어 텐셔너 바디(120)의 핀 결합부(123)에 체결된다.
이때, 상기 핀 결합부(123)는 텐셔너 바디(120)의 저면에서 상방으로 돌출 형성되어 상기 두 힌지부(143,144) 중 내측으로 위치된 제2암(142)의 힌지부(144)의 내측으로 삽입된 형상을 가지도록 함이 바람직하다.
또한, 장력 스프링(130)의 일 끝단부에 고정되는 제1댐핑 슈(131)와, 장력 스프링(130)의 반대쪽 끝단부에 고정되는 제2댐핑 슈(132)는 장력 스프링(130)에 의해 지지된 상태로 텐셔너 바디(120)의 내측면 상단부와 하단부에 각각 측방향 지지되도록 되어 있는데, 이때 각 댐핑 슈(131,132)와 텐셔너 바디(120)의 내측면 사이에는 댐핑재(135)가 개재된다.
상기 댐핑재(135)는 각 댐핑 슈(131,132)의 외주면에 부착되어 각 암(141,142)이 운동할 때 텐셔너 바디(120)의 내측면과의 마찰을 통하여 댐핑력을 발생시키는 역할을 하게 된다.
또한, 상기 제1암(141)과 제2암(142), 피봇 핀(147) 사이에는 이들의 간극을 유지하면서 상대 운동시 마찰을 줄여주는 부싱(bushing)(152)이 개재된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 따른 오토 텐셔너의 구성에 대해 상술하였는바, 상술한 실시예의 오토 텐셔너(110)를 적용할 경우 시동발전기가 부착된 하이브리드 자동차의 엔진에서 1개의 기계식 오토 텐셔너만으로 보기류 벨트의 장력을 조절 및 유지하는 것이 가능하다.
상술한 실시예의 오토 텐셔너(110)에 따르면, 1개의 텐셔너 바디(120)에 1개의 피봇 점(피봇 핀 위치)을 기준으로 2개의 암(141,142)이 상대 운동을 하면서 벨트(15)의 장력을 조절하며, 이때 각 암(141,142)이 댐핑 슈(131,132)를 통해 장력 스프링(130)의 양단을 지지하하게 된다.
특히, 각 암(141,142)은 벨트(15)의 장력을 댐핑 슈(131,132)를 통해 장력 스프링(130)에 전달하거나 장력 스프링(130)의 힘을 벨트(15)에 전달하여 벨트가 서로 다른 위치에 있게 되면서 나타나는 벨트의 장력 변화를 항상 최적으로 유지해주게 된다.
또한, 댐핑 슈(131,132)의 표면에 댐핑재(135)가 부착되어 있으므로 댐핑 슈가 댐핑재(135)를 통해 텐셔너 바디(120)의 내측면에 지지된 상태로 상대 운동을 할 때 댐핑재(135)가 마찰을 통한 댐핑력을 발생시킨다.
또한, 각 댐핑 슈(131,132)는 댐핑재(135)에 보다 큰 댐핑력을 발생시키며, 내구력을 증대시키는 작용을 한다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 오토 텐셔너의 작동 메커니즘을 설명하기 위한 도면으로, 엔진만을 구동원으로 이용하는 일반 엔진 차량에서 도면의 시동발전기 풀리(14)는 알터네이터(alternator) 풀리로 대체될 수 있으며, 이 경우 크랭크 풀리(11)로부터 벨트(15)를 통해 전달되는 회전력을 알터네이터 풀리가 전달받게 되어 알터네이터의 발전 작동이 이루어지게 된다.
상기와 같이 도면부호 14가 알터네이터 풀리인 경우 엔진의 시동을 위해 도면상 미도시된 별도의 스타터(starter)가 존재하며, 도면부호 14가 하이브리드 자동차의 시동발전기(HSG, Starter-Generator) 풀리인 경우 시동발전기의 이상 발생시 엔진을 시동하기 위한 별도의 백업용 스타터가 존재하는 것이 일반적이다.
이러한 점을 고려하여 도 8의 상태를 설명하면, 도 8의 상태는 상기한 별도의 스타터 또는 백업용 스타터에 의해 엔진이 시동될 때 크랭크 풀리(11)로부터 벨트(15)를 통해 시동발전기(HSG) 또는 알터네이터로 회전력이 전달되는 상태이거나, 엔진의 회전력이 크랭크 풀리(11)로부터 벨트(15)를 통해 시동발전기 또는 알터네이터로 전달되어 발전(배터리 충전이 이루어짐, 회생(regeneration)시 포함)이 이루어지는 상태를 나타낸다.
또한, 도 9의 상태는 시동발전기(HSG)가 구동하여 시동발전기의 회전력이 벨트(15)를 통해 크랭크 풀리(11)에 전달되는 엔진 시동 상태이거나, 차량 주행시 시동발전기를 구동하여 그 회전력이 벨트(15)를 통해 크랭크 풀리(11)에 전달되는 토크 부스팅 상태를 나타낸다.
여기서, 토크 부스팅은 차량 주행시 모터로 작동하는 시동발전기의 출력 토크가 차량 주행을 위한 구동 토크로 제공될 수 있도록 하는 것으로, 시동발전기의 출력 토크가 엔진의 출력 토크를 보조하면서 차량의 주행이 이루어지게 된다.
또한, 도 10과 도 11은 엔진 구동 중 보기류 벨트(15)의 장력 변화에 따른 그 밖의 오토 텐셔너(110) 거동을 예시한 것이다.
이와 같이 하여, 본 발명의 오토 텐셔너에 따르면, 하나의 오토 텐셔너를 이용하여 시동발전기(HSG) 시스템을 구성할 수 있으며, 2개의 텐셔너를 사용하는 것과 비교하여 벨트의 장력을 저감할 수 있으므로 차량의 연비 개선 효과가 있게 된다.
또한, 단일 오토 텐셔너를 적용할 수 있으므로 장착 위치의 제약이 적고, 현 시스템에 쉽게 적응하는 것이 가능하며, 암의 길이를 조정하여 다양한 벨트 시스템의 레이아웃에 맞게 튜닝하는 것이 가능하다.
또한, 구조 및 형상, 구성이 간단하고 부품 수가 적으므로 중량 저감이 가능하고, 재료비, 가공비 등의 제조원가를 절감하는 것이 가능해진다.
또한, 2개의 댐핑 슈를 통해 댐핑력을 유지하므로 댐핑력 저감 및 벨트 소음의 문제를 개선할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 크랭크 풀리 12 : 컴프레서 풀리
13 : 시동발전기(HSG) 14 : 시동발전기 풀리 또는 알터네이터 풀리
15 : 벨트 16, 17 : 기계식 오토 텐셔너
20 : Y 타입의 오토 텐셔너 21 : 장력 스프링
22 : 댐핑 슈 23a, 23b : 암
24a, 24b : 텐셔너 풀리 110 : 오토 텐셔너
120 : 텐셔너 바디 121 : 체결부
122 : 체결홀 123 : 핀 결합부
130 : 장력 스프링 131 : 제1댐핑 슈
132 : 제2댐핑 슈 133, 134 : 홈
135 : 댐핑재 141 : 제1암
142 : 제2암 143, 144 : 힌지부
145, 146 : 돌기 147 : 피봇 핀
150 : 아이들러 151 : 베어링
152 : 부싱

Claims (14)

  1. 엔진과 보기류 부품 사이의 회전력 전달을 위한 벨트의 장력을 자동으로 조절해주는 엔진용 벨트 오토 텐셔너에 있어서,
    엔진측에 장착되고 내부공간을 가지는 텐셔너 바디;
    텐셔너 바디의 내부공간에 설치되는 코일 스프링 형태의 장력 스프링;
    장력 스프링의 일단부와 타단부에 각각 결합되는 제1댐핑 슈와 제2댐핑 슈;
    일단부에 형성된 힌지부가 제1댐핑 슈에 결합되는 제1암;
    일단부에 형성된 힌지부가 제2댐핑 슈에 결합되는 제2암; 및
    제1암과 제2암에 각각 회전 가능하게 장착되어 벨트를 지지하는 아이들러;
    를 포함하고, 제1암의 회전중심이 되는 제1힌지부와 제2암의 회전중심이 되는 제2힌지부가 동심상에 배치된 상태로 텐셔너 바디에 회전 가능하게 결합되고,
    상기 제1암의 힌지부에 형성된 돌기가 제1댐핑 슈의 내주면에 형성된 홈에 걸림작용될 수 있도록 결합되고, 제2암의 힌지부에 형성된 돌기가 제2댐핑 슈의 내주면에 형성된 홈에 걸림작용될 수 있도록 결합된 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1암과 제2암은,
    상기 제1힌지부와 제2힌지부를 회전중심으로 하는 1개의 공통된 피봇 점을 가지며, V자 형상으로 배치되어 각 암의 타단부에 상기 아이들러가 장착되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1암의 힌지부와 제2암의 힌지부는,
    각 암의 일단부에서 텐셔너 바디의 내부공간으로 삽입될 수 있도록 원통 형상으로 돌출 형성되고, 동심상에 배치되도록 내, 외측으로 결합되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1암의 힌지부와 제2암의 힌지부는,
    내, 외측으로 결합된 상태에서 내측으로 위치된 힌지부의 내측으로 삽입된 피봇 핀이 텐셔너 바디의 핀 결합부에 체결되고, 상기 피봇 핀을 중심으로 서로 상대 회전될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 핀 결합부는 상기 텐셔너 바디의 저면에서 상방으로 돌출 형성되어 내측으로 위치된 힌지부의 내측으로 삽입된 형상을 가지는 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 내측으로 위치된 힌지부와 피봇 핀 사이에는 마찰을 줄여주기 위한 부싱이 개재되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1암의 힌지부가 텐셔너 바디의 내부공간에서 상측으로 위치된 제1댐핑 슈에 결합되고, 제2암의 힌지부가 장력 스프링의 내측을 통과하여 텐셔너 바디의 내부공간 하단부에서 제2댐핑 슈에 결합되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1댐핑 슈와 제2댐핑 슈는 링 형상으로 형성되어, 각 댐핑 슈의 내주면에 암의 힌지부가 결합되고, 외주면은 텐셔너 바디의 내측면에 지지되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 각 댐핑 슈의 외주면과 텐셔너 바디의 내측면 사이에 댐핑재가 개재되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 댐핑재가 각 댐핑 슈의 외주면에 부착되는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1암과 제2암 사이에는 간극을 유지하면서 상대 운동시 마찰을 줄여주기 위한 부싱이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진이 하이브리드 자동차의 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트는 엔진의 크랭크 풀리와 시동발전기(HSG, Hybrid Starter and Generator)의 풀리 사이를 동력 전달 가능하게 연결하는 벨트인 것을 특징으로 하는 엔진용 벨트 오토 텐셔너.
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