KR102279504B1

KR102279504B1 - 벨트 인장기

Info

Publication number: KR102279504B1
Application number: KR1020167027119A
Authority: KR
Inventors: 베른트 하르트만; 초란 마리시크; 알렉산더 바이트너
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2021-07-21
Also published as: KR20160128397A; EP3114337B1; CN106068404B; EP3114337A1; WO2015131888A1; US9841087B2; DE102014203952A1; US20170009850A1; CN106068404A

Abstract

본 발명은
- 제너레이터 샤프트(7)를 둘러싸면서 제너레이터 하우징(2)에 고정된 환형 하우징 부품(9)과,
- 상기 하우징 부품에서 제너레이터 샤프트를 중심으로 선회 가능하게 지지된 환형 클램핑 부품(6)과,
- 클램핑 부품에 지지되어 벨트를 예비 인장시키는 단일 인장 롤러(4)와,
- 상기 하우징 부품과 클램핑 부품 사이에 클램핑되어 벨트 인장을 생성하기 위해 클램핑 부품에 토크를 인가하는 스프링을
포함하는, 내연기관의 제너레이터-벨트 구동부를 위한 벨트 인장기(1)에 관한 것이다. 상기 스프링은, 벨트 평면(ε)에 대해 평행하고 완전히 인장 롤러의 선회 영역의 외부에서 주연 방향으로 연장되는 아크 스프링(22)이어야 한다.

Description

벨트 인장기{BELT TENSIONER}

본 발명은 내연기관의 제너레이터-벨트 구동부를 위한 벨트 인장기에 관한 것이다. 이러한 벨트 인장기는

- 제너레이터 샤프트를 둘러싸면서 제너레이터 하우징에 고정된 환형 하우징 부품과,

- 상기 하우징 부품에서 제너레이터 샤프트를 중심으로 선회 가능하게 지지된 환형 클램핑 부품과,

- 클램핑 부품에 지지되어 벨트를 예비 인장시키는 단일 인장 롤러와,

- 상기 하우징 부품과 클램핑 부품 사이에 클램핑되어 벨트 예비 인장을 생성하기 위해 클램핑 부품에 토크를 인가하는 스프링을 포함한다.

이러한 유형의 벨트 인장기는 EP 2 573 423 A1호로부터 공지되어 있다. 여기서, 스프링은 제너레이터 샤프트를 둘러싸는 나선 스프링으로서 형성된다.

본 발명의 과제는, 서두에 언급된 유형의 벨트 인장기를 가급적 콤팩트한 조립 구조의 관점에서 구조적으로 개선시키는 것에 있다.

상기 과제는, 스프링이, 벨트 평면에 대해 평행하고 완전히 인장 롤러의 선회 영역의 외부에서 주연 방향으로 연장되는 아크 스프링인 것을 통해 해결된다. 이러한 인장기 스프링의 구조 형태는 -아크 스프링은 항상 나선 압축 스프링으로서 종방향 연장이 직선이 아니라 원호형인 것으로 공지됨- 스프링 조립 공간을 작동상 선회하는 인장 롤러가 위로 교차하지 않게 원호형으로 제한하는 것을 가능케 한다. 공지된 벨트 인장기에 비해 인장 롤러의 선회 영역에서 스프링 조립 공간이 전혀 연장되지 않기 때문에, 클램핑 부품 및 인장 롤러는 제너레이터 하우징에 대해 비교적 작은 축방향 간격을 두고 배치될 수 있다. 이는 인장 롤러와 동일한 벨트 평면에서 작동하는 벨트 풀리에 대해서도 적용되므로, 결과적으로 제너레이터와 벨트 인장기로 이루어진, 축방향으로 특히 콤팩트한 어셈블리가 제공된다. 또한, 벨트 평면이 제너레이터 하우징에 대해 비교적 작은 간격을 두고 진행하기 때문에, 제너레이터 하우징 내에서 벨트 풀리와 제1 베어링 위치 사이의 제너레이터 샤프트의 자유 길이도, 샤프트의 비교적 작은 휨 덕분에 상응하게 짧다.

본 발명의 다른 특징들은, 본 발명에 따른 벨트 인장기의 실시예가 설명되는 이하의 설명 및 도면들로부터 제시된다.
도 1은 조립된 벨트 인장기를 구비한 제너레이터-벨트 구동부의 제너레이터를 도시한 사시도이다.
도 2는 벨트 인장기의 배면도이다.
도 3은 벨트 인장기의 종단면도이다.
도 4는 하우징 커버가 없는 벨트 인장기의 배면도이다.
도 5는 도 4의 X부분의 상세도이다.
도 6은 단일 부재로서 벨트 인장기의 하우징 부품의 전면 사시도이다.
도 7은 플라스틱 라이닝을 구비한 단일 부재로서 벨트 인장기의 클램핑 부품의 후면 사시도이다.
도 8은 플라스틱 라이닝이 없는 단일 부재로서 벨트 인장기의 클램핑 부품의 사시도이다.
도 9는 벨트 인장기의 스프링 쉘의 개별 사시도이다.
도 10은 벨트 인장기의 아크 스프링의 개별 사시도이다.

도 1 내지 도 3에는 내연기관의 제너레이터-벨트 구동부의 제너레이터와 조립되어 있는, 또는 완성 조립된 단일 부재로서, 본 발명에 따른 벨트 인장기(1)가 도시되어 있다. 벨트 인장기는 제너레이터 하우징(2)의 벨트측 전면에 고정되고 이때 3개의 고정점(3)에서 제너레이터 하우징과 나사 결합된다. 엔진 구동 없는, 즉 내연기관의 스타트 기능 없는 통상적인 제너레이터에 관한 것이기 때문에, 벨트 인장기는 무부하측 벨트에서 벨트의 예비 인장을 위해 단지 하나의 인장 롤러(4)를 갖는다. 인장 롤러의 볼 베어링(5)은 환형 클램핑 부품(6)과 나사 결합되고, 상기 클램핑 부품은 제너레이터의 벨트 풀리(8)에 의해 샤프트(7)를 둘러싸고 제너레이터 샤프트를 중심으로 선회 가능하게 환형 하우징 부품(9)에 -더 정확하게 말하자면- 환형 하우징 부품 내에 지지된다. 클램핑 부품의 선회 지지는 이 경우 제너레이터 샤프트에 대해 동심으로 이루어지지만, 이에 대해 본 발명에 따른 대안예에서는 (벨트 풀리가 반경 방향으로 자유롭게 움직일 수 있는 한) 제너레이터 샤프트가 축 옵셋을 가지고 배치될 수도 있다. 마찬가지로 제너레이터 샤프트를 둘러싸는 하우징 부품의 내부 직경은 벨트 풀리의 직경 보다 훨씬 더 크기 때문에, 제너레이터 내부로의 필요한 냉각 공기 공급에 악영향을 주지 않는다.

하우징 부품(9) 내에서 클램핑 부품(6)의 축 방향 선회 지지는, 한편으로 제너레이터를 향한 하우징 부품의 전면(10) 자체를 통해, 그리고 다른 한편으로 제너레이터에서 먼 하우징 커버(12)의 전면(11)을 통해 형성되며, 상기 하우징 커버는 벨트 인장기(1)의 뒷면에 6개의 고정점(13)에서 하우징 부품과 나사 결합된다. 당연히, 예컨대 코킹 고정, 리벳 고정과 같은 다른 공지된 그리고/또는 분해 불가능한 고정 방식도 가능하다. 하우징 부품 내에서 클램핑 부품의 반경 방향 선회 가능한 지지는 클램핑 부품의 내부 링 주연(14)을 통해 그리고 하우징에 고정된 링 칼라(16)의 외부 주연(15)을 통해 형성되고, 상기 링 칼라는 하우징 부품의 지지 전면(10)과 하우징 커버 사이에서 연장된다(도 4 참조). 베어링 특성 및 구동 가능한 클램핑 부품 운동의 댐핑이라는 측면에서 슬라이딩 베어링의 재료 쌍은 금속 하우징 표면(10, 11)과, 내부에 PTFE가 삽입된 폴리아미드로 구성된 클램핑 부품의 플라스틱 라이닝(17)으로 이루어지며, 상기 라이닝은 두 전면 및 클램핑 부품의 내부 링 주연을 커버한다(도 7 참조). 클램핑 부품에 클립 고정된 플라스틱 라이닝은 두 개의 부분으로 구현되며, 이때 제1 라이닝 부분은 도 7에서 클램핑 부품의 하부 전면을 내부 링 주연의 링 칼라와 함께 커버하고 제2 라이닝 부분은 도 7에서 클램핑 부품의 상부 전면을 커버한다.

인장 롤러(4)의 주연 방향 예비 인장된 조립 상태에서 벨트 인장기(1)를 고정시키는 것은 제거 가능한 안전핀(18)에 의해 이루어지며, 이러한 안전핀은 클램핑 부품(6) 및 하우징 부품(9)을 이러한 위치에서 서로에 대해 블로킹시킨다. 이를 위해 안전핀은 하우징 부품 내에서(도 6 참조) 또는 하우징 커버(12)(도 2 참조) 내에서 서로 정렬되는 두 개의 보어(19 및 20)를 관통할 뿐 아니라 클램핑 부품 내에서 주연 방향 리세스(21)를 관통한다(도 8 참조).

필요한 경우, 오염물 및 분사 워터가 하우징 내부로 유입되는 것은, 하우징 부품(9), 클램핑 부품(6) 및 하우징 커버(12) 사이의 (도시되지 않은) 별도의 밀봉부에 의해 방지될 수 있다.

인장 롤러(4)를 통해 벨트에 도입된 예비 인장은 아크 스프링(22)에 의해 생성되며, 아크 스프링은 클램핑 부품(6)의 측면에서 하우징 부품(9)의 상응하는 아크 형태의 챔버(23) 내에서 벨트 평면(ε)에 대해 평행하게 수용되어 클램핑 부품을 통해 인장 롤러에 -도 1에서 반시계 방향으로- 토크를 인가한다. 이에 반대되는 인장 방향은 당연히 상응하게 매칭된 인장기 구성 부품들에 의해 가능하다. 스프링 수용 챔버(23)는 축방향으로 (즉 샤프트 방향 및 롤러축 방향으로) 인장 롤러를 향해 연장되는 하우징 부품의 돌출 만곡부(24)에 의해 형성된다. 돌출 만곡부의 축방향 연장부는, 상기 연장부가 인장 롤러와 축방향으로 중첩될 정도로 크다. 이는 도 3으로부터 분명이 드러난다: 돌출 만곡부의 축방향 전면은 본 도면에서 인장 롤러의 좌측 전면으로부터 우측에 위치한다. 돌출 만곡부의 주연부 각도는 약 180°이고 벨트 인장기(1)의 정상 작동 위치에서 인장 롤러의 반대편에서 실질적으로 대각선으로 연장되는 중심을 갖는다. 인장 롤러의 선회 영역은 하우징 부품에 대한 클램핑 부품의 기계적 정지를 통해 약 40°의 각도로 제한되므로, 결과적으로 돌출 만곡부는 -비록 인장 롤러와 돌출 만곡부의 축방향 중첩에도 불구하고- 선회 영역의 두 단부 위치에서도 인장 롤러의 주연에 대해 분명한 간격을 갖는다. 따라서, 스프링 수용 챔버 및 이를 제한하는 돌출 만곡부는 주연 방향에서 인장 롤러의 선회 영역 내로 삽입 연장되는 것이 아니라, 완전히 선회 영역의 외부에서 주연 방향으로 연장되기 때문에, 인장 롤러와 이에 따라 전체적인 벨트 평면은 제너레이터 하우징(2)에 대해 비교적 짧은 축방향 간격으로 배치될 수 있다. 이는 도 3에서 하우징 부품과 벨트 평면 사이의 간격 크기(s)에 의해 분명하게 드러난다.

도 4 및 도 5에는 벨트 인장기(1)의 조립 상태가 도시되어 있는데, 여기서 아크 스프링(22)과, 스프링 수용 챔버(23)를 라이닝하는 스프링 쉘(25)은 하우징 부품(9) 내에 클램핑 부품(6)과 하우징 커버(12) 없이 조립되어 있다. 클램핑 부품의 선회 지지를 위한 동심의 스프링 수용 챔버는 하우징 부품의 지지 전면(10)에 대해 축방향으로 후퇴되어 두 개의 주연 방향 전면벽에 의해 제한되며, 이때 일측 전면벽(26)은 아크 스프링의 하우징 부품측 단부(27)를 위한 스프링 지지부로서 사용되고 타측 전면벽(28)은 클램핑 부품의 조립 이전에 클램핑 부품측 스프링 단부(29)를 위한 주연 방향 정지부로서 사용된다. 본 실시예에서 클램핑 부품의 조립 이전에 아크 스프링은 약한 예비 인장하에 스프링 수용 챔버 내로 전면벽들 사이에 삽입된다. 이러한 조립 예비 인장은, 전면벽들에 의해 제한된 스프링 수용 챔버의 아크 각도(α)가 인장되지 않은 아크 스프링의 아크 각도(φ)보다 더 작아서 발생하고(도 10 참조), 클램핑 부품의 조립 이전에 스프링 수용 챔버로부터 아크 스프링 및 스프링 쉘의 이탈이 어려워지도록 작용한다.

이 경우, 인장되지 않은 아크 스프링(22)의 아크 각도(φ)는 대략 180°이다. 그러나 특히, 아크 스프링의 코일을 위해서는 바람직하지 않은 더 큰 아크 각도를 원하는 경우 두 개 이상의 아크 스프링이 직렬 연결되고 스프링 수용 챔버(23)에는 이에 매칭된 아크 각도(α)가 제공될 수 있다. 이와는 독립적으로, 외부 및 내부 아크 스프링을 구비한 스프링 어셈블리의 형태로 병렬 연결된 아크 스프링들도 가능하다. 이러한 변수에 의해 전체 인장기 스프링의 특성은 인장 롤러(4)의 원하는 토크 추이에서 넓은 한계로 변형될 수 있다.

도 6에 도시된 하우징 부품(9)과, 도 7 및 도 8에서 평 베어링 라이닝(17)을 구비하거나 구비하지 않고 도시된 클램핑 부품(6)은, 각각 알루미늄 가압 주조 부품으로서 제조된다. 대안적으로 판재 재료로 이루어진 단일 부재 또는 복수의 부재의 성형 부품이 가능하다. 클램핑 부품에는 구동체(30)가 제공되고, 구동체는 스프링 수용 챔버(23) 내로 돌출하여 클램핑 부품측 스프링 단부(29)를 위해 클램핑 부품에 대해 측면에서 연장되는 스프링 지지부(31)로서 사용된다. 구동체는 돌출부로서 형성되고, 상기 돌출부는 클램핑 부품의 환형 바디로부터 인장 롤러(4)의 축방향 측면으로 융기되어, 결과적으로 클램핑 부품측 스프링 단부를 위한 스프링 지지부는 완전히 환형 바디 옆에 그리고 인장 롤러와 동일한 측면에서 연장된다. 이러한 장치의 장점은, 아크 스프링 및 인장 롤러로부터 클램핑 부품의 선회 지지부 내로 도입되는 힘들의 쌍이 비교적 작은 틸팅 모멘트를 생성하는 데에 있다.

타측 전면벽(28)에는, 클램핑 부품(6)을 하우징 부품(9) 내에 조립하는 경우 구동체(30)를 수용하는 홈(32)이 제공된다. 이에 의해 클램핑 부품의 조립은 현저히 간소화되는데, 구동체를 홈 내에 삽입하는 경우에 상기 타측 전면벽에 정지되는 아크 스프링(22)의 공간을 형성하는 변위가 필요하기 않기 때문이다. 도 1에 따른 인장 롤러(4)의 고정된 조립 상태 및 정상 작동 상태에서 아크 스프링은 하우징 부품측 스프링 단부(27)에서의 일측 전면벽(26)과 클램핑 부품측 스프링 단부(29)에서의 구동체 사이에 클램핑된다.

아크 스프링(22)은 스프링 진동에 반작용하는 스프링 쉘(25)에서 반경 방향 외측 방향으로 지지된다. 도 3 및 도 9에 도시된 스프링 쉘은 실질적으로, 대략 절반의 스프링 둘레에서 밀착되는 L자형 단면을 갖는다. 스프링 쉘은, 특히 PTFE-화합물로서 유리 섬유 보강부를 갖는 플라스틱 및/또는 각각 탄소 섬유 보강된 PA46(폴리아미드), PPS(폴리페닐렌설파이드) 또는 PEEK(폴리에테르에테르케톤)으로 구성된다. 구동에 의해 스프링 쉘 내에서 진동하는 아크 스프링에 의한 스프링 쉘의 각각의 마찰 공학적 부하에 따라, 대안적으로 다른 내마찰성 재료, 코팅 또는 그리스 윤활이 스프링-쉘 접촉부에 제공될 수 있다.

1 벨트 인장기
2 제너레이터 하우징
3 고정점
4 인장 롤러
5 볼 베어링
6 클램핑 부품
7 제너레이터 샤프트
8 벨트 풀리
9 하우징 부품
10 하우징 부품의 전면
11 하우징 커버의 전면
12 하우징 커버
13 고정점
14 클램핑 부품의 링 내부 주연
15 링 칼라의 외부 주연
16 링 칼라
17 플라스틱 라이닝
18 안전핀
19 안전핀을 위한 보어
20 안전핀을 위한 보어
21 안전핀을 위한 리세스
22 아크 스프링
23 스프링 수용 챔버
24 스프링 수용 챔버의 돌출 만곡부
25 스프링 쉘
26 일측 전면벽
27 하우징 부품측 스프링 단부
28 타측 전면벽
29 클램핑 부품측 스프링 단부
30 구동체
31 클램핑 부품측 스프링 단부를 위한 스프링 지지부
32 구동체를 위한 홈

Claims

내연기관의 제너레이터-벨트 구동부를 위한 벨트 인장기로서,
- 제너레이터 샤프트(7)를 둘러싸면서 제너레이터 하우징(2)에 고정된 환형 하우징 부품(9)과,
- 상기 하우징 부품(9)에서 제너레이터 샤프트(7)를 중심으로 선회 가능하게 지지된 환형 클램핑 부품(6)과,
- 클램핑 부품(6)에 지지되어 벨트를 예비 인장시키는 단일 인장 롤러(4)와,
- 상기 하우징 부품(9)과 클램핑 부품(6) 사이에 클램핑되어 벨트 인장을 생성하기 위해 클램핑 부품(6)에 토크를 인가하는 스프링을
포함하는, 벨트 인장기에 있어서,
상기 스프링은, 벨트 평면(ε)에 대해 평행하고 완전히 인장 롤러(4)의 선회 영역의 외부에서 원주 방향으로 연장되는 아크 스프링(22)이고,
하우징 부품(9)은 아크 스프링(22)의 수용을 위해 두 개의 원주 방향 전면벽(26, 28)에 의해 제한된 아크 형태의 챔버(23)를 포함하고, 상기 아크 스프링은 하우징 부품측 스프링 단부(27)에서의 일측 전면벽(26)과, 클램핑 부품측 스프링 단부(29)에서의 클램핑 부품(6)의 구동체(30) 사이에 클램핑되며, 상기 구동체는 스프링 수용 챔버(23) 내로 돌출하고,
구동체(30)는 인장 롤러(4)의 축방향 측면으로 융기하는 돌출부로서 형성된 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
삭제
제1항에 있어서, 스프링 수용 챔버(23)는, 인장 롤러(4)와 축방향으로 중첩되는 하우징 부품(9)의 돌출 만곡부(24)를 통해 형성되고, 상기 돌출 만곡부(24)는 인장 롤러(4)의 선회 범위의 두 단부 위치에서 원주 방향으로 인장 롤러로부터 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
삭제
제1항에 있어서, 타측 전면벽(28)은, 하우징 부품(9)에 클램핑 부품(6)을 조립하기 이전에는 클램핑 부품측 스프링 단부(29)를 위한 원주 방향 정지부로서 사용되고, 하우징 부품(9)에 클램핑 부품(6)을 조립하는 경우에 구동체(30)를 수용하는 홈(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
제1항 또는 제3항에 있어서, 전면벽들(26, 28)에 의해 제한된 스프링 수용 챔버(23)의 아크 각도(α)는 인장되지 않은 아크 스프링(22)의 아크 각도(φ)보다 작은 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
제1항 또는 제3항에 있어서, 스프링 수용 챔버(23)는, 아크 스프링(22)이 반경 방향 외측 방향으로 지지되는 스프링 쉘(25)에 의해 라이닝된 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
제7항에 있어서, 스프링 쉘(25)은 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
제1항 또는 제3항에 있어서, 하우징 부품(9)에서 클램핑 부품(6)의 축방향 선회 지지는 한편으로 하우징 부품(9)을 통해 그리고 다른 한편으로 하우징 부품(9)에 고정된 하우징 커버(12)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).
제9항에 있어서, 하우징 부품(9)에 클램핑 부품(6)의 축방향 선회 지지 및 반경 방향 선회 지지는 클램핑 부품(6)의 플라스틱 라이닝(17)을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 벨트 인장기(1).