KR102488163B1

KR102488163B1 - 궤도 텐셔너

Info

Publication number: KR102488163B1
Application number: KR1020207028107A
Authority: KR
Inventors: 수크딥 싱; 상규 김; 아닐 발라; 마이클 콥페서
Original assignee: 게이츠 코포레이션
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2023-01-12
Also published as: US20190285147A1; CN112005030A; AU2019236060A1; EP3765766B1; JP2021516318A; BR112020018606A2; CA3093822C; US10876606B2; US11624426B2; AU2019236060B2; WO2019177812A1; KR20200123835A; CA3093822A1; US20200408283A1; JP6998471B2; EP3765766A1; MX2020009516A

Abstract

텐셔너로서, 베이스, 상기 베이스와 맞물리는 링으로서, 베이스 개구 내부에서 중심 "C"를 중심으로 회전 가능하고, 풀리가 링에 축 지지되는 것인, 링, 상기 링과 선회 가능하게 맞물리는 선회 아암으로서, 풀리가 선회 아암에 축 지지되는 것인, 선회 아암, 상기 선회 아암을 압박하기 위해 상기 링과 상기 선회 아암 사이에 배치되는 비틀림 스프링, 상기 베이스와 상기 링 사이에 마찰식으로 배치되는 댐핑 재료로서, 스프링이 댐핑 재료에 수직 부하를 가하는 것인, 댐핑 재료를 포함하며, 그리고 상기 댐핑 재료는, 0Ω보다 크고 최대 대략 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖는 것인, 텐셔너가, 제공된다.

Description

궤도 텐셔너

본 발명은, 텐셔너에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 0Ω 내지 최대 대략 10,000Ω의 범위 내의 저항을 갖는 댐핑 재료를 구비하는 텐셔너에 관한 것이다.

벨트 텐셔너들은, 벨트 상에 부하를 부과하기 위해 사용된다. 일반적으로 벨트는, 엔진과 연관되는 다양한 부속품들을 구동하기 위해 엔진 응용 분야에서 사용된다. 예를 들어, 공기 조화 압축기 및 교류발전기가, 벨트 구동 시스템에 의해 구동될 수 있는 부속품들 중의 2개이다. 벨트 텐셔너는, 베이스 상에서 선회 가능한 아암에 축 지지되는 풀리를 포함할 수 있을 것이다. 스프링이, 아암과 베이스 사이에 연결된다. 스프링은 또한, 댐핑 조립체와 맞물릴 수 있을 것이다. 댐핑 조립체는, 서로 접촉 상태에 놓이는 마찰 표면들을 구비할 수 있을 것이다. 댐핑 조립체는, 벨트 구동기의 작동에 야기되는 아암의 진동형 움직임을 감쇠시킨다. 이는 결국, 이동 가능한 구성요소들 상의 마모를 최소화함에 의해, 벨트 기대 수명 및 텐셔너 기대 수명을 증가시킨다.

궤도 텐셔너들은, 동일한 벨트의 2개의 구간(span) 중 어느 하나 또는 양자 모두에 장력을 가하기 위해, 시동기-발전기 작용과 같이, 부하 반전을 구비하는, 단일 벨트 구동기들에 적용되어 왔다. 그러한 텐셔너들은, 단일 벨트 상에서 협력하여 작용하기 때문에, 이들은 일반적으로 단일 비틀림 스프링을 구비한다. 시장의 요구는, 자동차의 중량을 낮춤에 의해 그리고 엔진 룸 내의 구성요소들의 개수를 감소시킴에 의한, 배출물의 감소 및 연비의 증가를 포함할 수 있다.

이러한 목표를 지향하여 취해진 접근법이, 시동기 모터의 기능과 교류발전기의 기능을, 단일 장치, 모터 발전기 유닛 또는 MGU로 조합하는 것을 포함한다. 또한, 연비를 증가시키는 목표를 지향하여, MGU는, "스톱-인-아이들(stop-in-idle)"로 지칭되는 기능의 사용을 촉진한다. 이러한 기능은, 엔진이, 통상적으로 공회전 상태일 때 정지하도록 허용하며, 이후 자동차가 다시 움직일 것으로 예상될 때 재시동되도록 허용하는 것이다. 이러한 기능은, 부속품 벨트 구동기들에 대한 요구를 상당히 증가시킨다. 이러한 유형의 적용에서, 시동기/발전기는, 부속품 벨트 구동기를 통해 크랭크 샤프트와 기계적 소통 상태에 놓인다.

종래기술의 대표적인 것은, 구동축을 중심으로 구동 샤프트에 의해 구동 가능한 구동 벨트 풀리 및 복수의 다른 벨트 풀리를 가지며 그리고 구동 벨트 풀리와 다른 벨트 풀리들 둘레를 감싸는 무단 벨트 갖는, 구동 기계를 포함하는, 벨트 구동기를 위한 벨트 인장 장치로서, 상기 벨트 인장 장치는, 2개의 인장 아암이 그 내부에서 공통 선회축을 중심으로 선회 가능하게 되도록 지지되는, 하우징을 포함하고, 인장 아암들 내에, 구동축에 평행하게 연장되는 회전축을 갖는 인장 롤러들이 지지되며, 인장 아암들은 스프링 수단에 의해 서로에 대해 지지되고, 하우징은 구동 기계에 장착되는 구동 벨트 풀리의 존재 하에서 장착될 수 있으며, 하우징은 구동 벨트 풀리의 구동 샤프트를 둘러싸는 환형 구역에서 구동 기계에 대해 접촉하지 않는 것인, 벨트 인장 장치에 있어서, 상기 인장 아암들의 상기 선회축은, 상기 구동 벨트 풀리의 직경 내부에 배열되는 것을 특징으로 하는 벨트 인장 장치를 개시하는, EP 특허 제2128489B1호이다.

MGU는, 작동 시 전기장을 생성한다. 전기장은, 선회 아암과 지면 사이에서 스파크 발생으로 이어지도록, 전하가 텐셔너 선회 아암 상에 발생되도록 야기할 수 있다. 선회 아암은 일반적으로, 사용되는 댐핑 재료의 덕택으로 지면으로부터 전기적으로 절연된다. 대부분의 댐핑 재료들은, 전기적으로 절연하며 그리고 비-도전성인, 플라스틱의 형태이다. 이는, 선회 아암과 지면 사이에 전위의 생성으로 이어질 수 있다.

요구되는 것은, 0Ω 내지 최대 대략 10,000Ω의 범위 내의 저항을 갖는 댐핑 재료를 구비하는 텐셔너이다. 본 발명은 이러한 필요성을 만족시킨다.

본 발명 1차적 양태는, 0Ω 내지 최대 대략 10,000Ω의 범위 내의 저항을 갖는 댐핑 재료를 구비하는 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태들은, 본 발명의 뒤따르는 설명 및 첨부되는 도면에 의해, 부각되거나 명백해질 것이다.

본 발명은, 텐셔너로서, 베이스, 상기 베이스와 맞물리는 링으로서, 베이스 개구 내부에서 중심 "C"를 중심으로 회전 가능하고, 풀리가 링에 축 지지되는 것인, 링, 상기 링과 선회 가능하게 맞물리는 선회 아암으로서, 풀리가 선회 아암에 축 지지되는 것인, 선회 아암, 상기 선회 아암을 압박하기 위해 상기 링과 상기 선회 아암 사이에 배치되는 비틀림 스프링, 상기 베이스와 상기 링 사이에 마찰식으로 배치되는 댐핑 재료로서, 스프링이 댐핑 재료에 수직 부하를 가하는 것인, 댐핑 재료를 포함하며, 그리고 상기 댐핑 재료는, 0Ω보다 크고 최대 대략 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖는 것인, 텐셔너를 포함한다.

본 명세서에 통합되며 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부되는 도면들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하며, 그리고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 표현하는 역할을 한다.
도 1은 텐셔너의 사시도이다.
도 2는 텐셔너의 단면도이다.
도 3은 도 2의 상세도이다.
도 4는 텐셔너의 분해도이다.

도 1은 텐셔너의 사시도이다. 텐셔너(1000)는, 베이스(10)를 포함한다. 링(50)이, 베이스(10) 상의 중심 "C"를 중심으로 회전한다. 중심 "C"는, 베이스 개구(12) 내부에 놓인다. 개구(12)는, MGU(미도시)에 부착되는 풀리를 수용할 수 있다. 중심 "C"는, 텐셔너의 몸체 상에서 돌출하지 않는다.

선회 아암(90)이, 링(50)에 선회 가능하게 부착된다. 풀리(51)가, 체결구(52)를 통해 링(50)에 축 지지된다. 풀리(91)가, 체결구(92)를 통해 선회 아암(90)에 축 지지된다. 베이스(10)는, 엔진 모터 발전기 유닛(MGU)과 같은 장착 표면에 텐셔너를 부착하기 위한, 하나 이상의 장착 보스(11)를 구비한다. 벨트(미도시)가 일반적으로, 풀리(51)로부터, MGU 풀리(미도시)둘레를 거쳐, 풀리(91)로 경로 설정된다. MGU 풀리의 회전축은, 중심 "C"와 정렬된다. 선회 아암(90)의 선회축(A-A)은, 중심 "C"와 정렬되지 않으며, 중심 "C"로부터 오프셋된다. 선회 아암(90), 베이스(10) 및 링(50)은, 당해 기술 분야에 공지된 금속 재료를, 예를 들어 스틸, 알루미늄 또는 임의의 적당한 합금들을, 포함한다. 텐셔너(1000)는 또한, 궤도 텐셔너로 지칭된다.

도 2는 텐셔너의 단면도이다. 비틀림 스프링(53)이, 선회 아암(90)과 링(50) 사이에 맞물린다. 비틀림 스프링(53)은, 벨트(미도시)와 접촉 상태가 되도록 선회 아암(90)을 압박한다. 선회 아암(90)은, 부싱(97) 및 부싱(96) 상에서 샤프트(93)를 중심으로 선회한다. 먼지 커버(95)가, 부스러기가 부싱(96)을 오염시키는 것을 방지한다.

도 3은, 도 2의 상세도이다. 구속 부재(210)가, 링(50)을 베이스(10)에 대해 구속한다. 구속 부재(210)는, 베이스(10)에 압입 끼워맞춤된다. 부싱(220)이, 링(50)의 회전 운동을 용이하게 한다. 파동형 스프링(250)이, 댐핑 조립체(240)에 균등하게 분포되는 수직 부하를 가하며, 그로 인해 댐핑 조립체를 링(50)의 표면(55)과 마찰 접촉하도록 압박한다. 댐핑 조립체(240)는, 댐핑 재료(230) 및 금속 배면 플레이트(241)를 포함한다. 본 발명의 텐셔너를 위한 댐핑 재료(230)는, 도전성이다.

작동 시, 전위(정적 전하)가, MGU의 전기장으로 인해, 베이스(10)와 링(50) 사이에 발생할 수 있다. 전하 축적의 결과로서, 방전 또는 스파크 발생이, 베이스(10)와 링(50) 사이에서 일어날 수 있다. 스파크 발생은, 차량 작동, 텐셔너의 수명에 해로울 수 있으며, 그리고 차량 운전자에게 당황스러울 수 있다.

스파크 발생을 제거하기 위해, 도전성 댐핑 재료(230)는, MGU를 통해 엔진에 링(50)을 접지시키기 위한 도전성 성분을 포함한다. 예를 들어, 댐핑 재료(230)를 가로지르는 전기적 저항은, 도전성 댐핑 재료가 사용될 때, 대략 800GΩ으로부터 대략 5KΩ 미만으로 떨어진다. 상당히 감소된 전기적 저항은, 선회 아암과 베이스 사이에서의 스파크 발생을 제거하는, 도전성 경로를 제공한다. 댐핑 재료(230)를 가로지르는 전기적 저항은, 0Ω보다 크고 최대 대략 10,000Ω까지이다. 바람직하게, 저항은, 대략 5000Ω 미만이다.

전기적 저항은, 베이스(10) 상의 지점과 링(50) 상의 지점 사이에서 측정된다. 지점들은, 댐핑 조립체(240)를 가로질러 대략 서로 인접하며, 따라서 저항은, 댐핑 조립체 및 댐핑 재료를 가로질러 측정된다.

도전성 재료로서 탄소 섬유를 사용하는 것이 공지되어 있지만, 탄소 섬유는, 유리 섬유 또는 아라미드 섬유보다 약 10배 더 비싸며, 그리고 그에 따라 탄소 섬유 비용 효율적이지 않다. 다른 한편, 본 발명의 마모 저항 도전성 댐핑 재료는, 저비용의 유리 섬유 또는 아라미드 섬유와 조합될 때 댐핑 재료가 충분히 전도성이 되도록 하는, 최소량의 스테인리스 스틸 섬유들(대략 3% 내지 대략 5%)을 포함한다.

중량 기준으로, 댐핑 재료는, 뒤따르는 대략적인 양들을 갖는다: 아라미드 섬유 ~10%; PTFE 플러스 이황화 몰리브덴 ~ 17 %; 스테인리스 스틸 섬유 ~ 3 % 내지 ~ 5 %; 스테인리스 스틸 섬유의 양에 의존하는 나머지의 나일론 66(~ 70 % 내지 ~ 68 %). 스테인리스 스틸 섬유 이외의 각 성분의 양에 대한 최대 대략 ±2%의 약간의 변동이, 동일한 성공을 동반하는 가운데 가능하다. 유리 섬유는, 동일한 성공을 동반하는 가운데, 아라미드 섬유 대신에 사용될 수 있을 것이다.

스테인리스 스틸 섬유들의 종횡비(aspect ratio)는, 중량 기준으로 낮은 부하에서 전기를 용이하게 전도하기에 충분할 정도로 커야만 하지만, 최종 부품으로 매트릭스 중합체 재료와 함께 몰딩되기에 충분할 정도로 작아야 한다. 그에 따라, 약 8 미크론의 직경 및 대략 3mm 내지 대략 13mm의 범위 내의 공칭 길이를 갖는 스테인리스 스틸 섬유들이, 선택된다. 더 긴 스틸 섬유들이 또한, 댐핑 조립체의 설계에 의존하여 사용될 수 있다. 직경은, 동일한 성공을 동반하는 가운데, 대략 6 미크론 내지 대략 10 미크론의 범위 이내일 수 있을 것이다.

부싱(96), 부싱(97) 및 부싱(220)은 각각 또는 모두, 또한 도전성 댐핑 재료를 포함할 수 있을 것이다. 이는, 전하가 지면으로 소멸되는 다른 도전성 경로를 제공함으로써, 스파크를 발생시키는 어떠한 경향을 더욱 감소시킨다.

도전성 댐핑 재료는, 정전하를 방전시킬 목적으로, 임의의 스타일의 텐셔너에서 사용될 수 있다.

도 4는 텐셔너의 분해도이다. 파동형 스프링(250)이, 링(50)과 베이스(10) 사이에 포획된다. 파동형 스프링(250)은, 댐핑 조립체(240)를 링(50)과 접촉하도록 압박하여, 수직력을 생성하도록 한다. 그에 따라 댐핑 조립체에 가해지는 수직력은, 결국 베이스(10)에 대한 링(50)의 상대적 이동을 감쇠시키는, 마찰력을 야기한다.

구속 부재(210)는, 링(50)을 베이스(10)에 대해 구속한다. 구속 부재(210)는, 베이스(10)에 고정되며 그리고 링(50)과 함께 회전하지 않는다. 체결구(92)는, 풀리(91)를 선회 아암(90)에 부착한다. 체결구(52)는, 풀리(51)를 링(50)에 부착한다. 먼지 차폐체(54)가, 부스러기가 베어링(56)에 진입하는 것을 방지한다. 먼지 차폐체(94)가, 부스러기가 베어링(99)에 진입하는 것을 방지한다.

잠금 핀(98)이, 선회 아암(90)과 링(50) 사이에 제거 가능하게 맞물린다. 설치 도중에, 핀(98)은, 링(50)에 대해 사전 결정된 위치에 선회 아암(90)을 잠금고정한다. 일단 텐셔너가 MGU 상에 설치되며 그리고 벨트가 경로 설정되면, 예를 들어, 핀(98)이 제거되고, 이는 이때, 벨트(미도시)와 맞물리도록 선회 아암(90)을 자유롭게 한다. 벨트와의 맞물림은, 이때 예를 들어 크랭크 샤프트로부터 MGU(미도시)로의 벨트에 의한 동력 전달을 가능하게 하는, 벨트 부하를 가한다.

비록 본 발명의 형태가 여기에 설명되었지만, 변형들이, 여기에 설명되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 부품들의 구성 및 관계 그리고 방법에 관해 이루어질 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

텐셔너로서,
베이스(10);
상기 베이스와 맞물리는 링(50)으로서, 베이스 개구 내부에서 중심 "C"를 중심으로 회전 가능하고, 풀리(51)가 링에 축 지지되는 것인, 링(50);
상기 링과 선회 가능하게 맞물리는 선회 아암(90)으로서, 풀리가 선회 아암에 축 지지되고, 선회 아암 선회축이 중심 "C"로부터 오프셋되는 것인, 선회 아암(90);
상기 선회 아암을 압박하기 위해 상기 링과 상기 선회 아암 사이에 배치되는 비틀림 스프링(53);
상기 베이스와 상기 링 사이에 마찰식으로 배치되는 댐핑 재료(230)로서, 스프링(250)이 댐핑 재료에 수직 부하를 가하는 것인, 댐핑 재료(230); 및
상기 링 및 상기 베이스의 사이에 배치되어 상기 링의 회전 운동을 용이하게 하는 부싱
을 포함하며,
상기 댐핑 재료는, 부분적으로 스테인리스 스틸 섬유들을 포함하며 0Ω보다 크고 최대 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖고, 상기 댐핑 재료는, (ⅰ) 중량 기준으로, 3% 내지 5%의 스테인리스 스틸 섬유를 포함하고, (ⅱ) 상기 댐핑 재료를 위한 금속 배면 플레이트를 포함하는 댐핑 조립체의 일부인 것인, 텐셔너.
삭제
제1항에 있어서,
상기 댐핑 재료는, 나일론 66을 더 포함하는 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
상기 스프링은, 파동형 스프링을 포함하는 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
상기 베이스에 부착되는 구속 부재가, 상기 링을 상기 베이스에 대해 구속하는 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
상기 부싱은, 스테인리스 스틸 섬유들을 포함하며 0Ω보다 크고 최대 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖는 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
저항은, 5000Ω 미만인 것인, 텐셔너.
제6항에 있어서,
저항은, 5000Ω 미만인 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 4mm 내지 6mm의 범위의 길이를 갖는 것인, 텐셔너.
제1항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 8 미크론의 직경을 갖는 것인, 텐셔너.
텐셔너로서,
베이스;
상기 베이스와 맞물리는 링으로서, 베이스 개구 내부에서 중심 "C"를 중심으로 회전 가능하고, 풀리가 링에 축 지지되는 것인, 링;
상기 링에 선회 가능하게 맞물리는 선회 아암으로서, 풀리가 선회 아암에 축 지지되는 것인, 선회 아암;
상기 선회 아암을 압박하기 위해 상기 링과 상기 선회 아암 사이에 배치되는 비틀림 스프링;
상기 베이스와 상기 링 사이에 마찰식으로 배치되는 댐핑 재료로서, 스프링이 댐핑 재료에 수직 부하를 가하는 것인, 댐핑 재료; 및
상기 링 및 상기 베이스의 사이에 배치되어 상기 링의 회전 운동을 용이하게 하는 부싱
을 포함하며,
상기 댐핑 재료는, 0Ω보다 크고 최대 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖고,
상기 댐핑 재료는, 스테인리스 스틸 섬유를 포함하고,
상기 댐핑 재료는, (ⅰ) 중량 기준으로, 3% 내지 5%의 스테인리스 스틸 섬유를 포함하고, (ⅱ) 상기 댐핑 재료를 위한 금속 배면 플레이트를 포함하는 댐핑 조립체의 일부인 것인, 텐셔너.
삭제
삭제
제11항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 4mm 내지 6mm의 범위의 길이를 갖는 것인, 텐셔너.
제11항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 8 미크론의 직경을 갖는 것인, 텐셔너.
텐셔너로서,
베이스;
상기 베이스와 맞물리는 링으로서, 베이스 개구 내부에서 중심 "C"를 중심으로 회전 가능하고, 풀리가 링에 축 지지되는 것인, 링;
상기 링에 선회 가능하게 맞물리는 선회 아암으로서, 풀리가 선회 아암에 축 지지되는 것인, 선회 아암;
상기 선회 아암을 압박하기 위해 상기 링과 상기 선회 아암 사이에 배치되는 비틀림 스프링;
상기 베이스와 상기 링 사이에 마찰식으로 배치되는 댐핑 조립체로서, 스프링이 댐핑 조립체에 수직 부하를 가하는 것인, 댐핑 조립체; 및
상기 링 및 상기 베이스의 사이에 배치되어 상기 링의 회전 운동을 용이하게 하는 부싱
을 포함하며,
상기 댐핑 조립체는, 0Ω보다 크고 최대 10,000Ω까지의 범위 내의 저항을 갖는 댐핑 재료를 포함하고,
상기 댐핑 재료는, 스테인리스 스틸 섬유를 포함하고,
상기 댐핑 재료는, (ⅰ) 중량 기준으로, 3% 내지 5%의 스테인리스 스틸 섬유를 포함하고, (ⅱ) 상기 댐핑 재료를 위한 금속 배면 플레이트를 포함하는 상기 댐핑 조립체의 일부인 것인, 텐셔너.
삭제
삭제
제16항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 4mm 내지 6mm의 범위의 길이를 갖는 것인, 텐셔너.
제16항에 있어서,
상기 스테인리스 스틸 섬유는, 6 미크론 내지 10 미크론의 범위의 직경을 갖는 것인, 텐셔너.