KR102564631B1

KR102564631B1 - 텐셔너

Info

Publication number: KR102564631B1
Application number: KR1020217014886A
Authority: KR
Inventors: 야히야 호자트; 린다 에이 엘사스; 리차스 엘 빌링스
Original assignee: 게이츠 코포레이션
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-08-07
Also published as: EP3870880A1; KR20210075185A; CA3115780A1; EP3870880B1; CN112888877A; AU2019364976A1; JP2022505590A; US11168767B2; US20200124143A1; WO2020086285A1; CA3115780C; AU2019364976B2; BR112021007247A2; JP7276725B2; MX2021004596A

Abstract

본 발명에 따른 텐셔너는, 베이스, 상기 베이스에 피벗식으로 장착된 피벗 아암, 상기 피벗 아암과 상기 베이스 사이에 배치된 스프링, 상기 스프링의 일단부에 결합되고 상기 베이스와 마찰 결합되는 아치형 댐핑 부재, 및 샤프트 상에서 상기 피벗 아암에 저널링된 풀리를 포함하고, 상기 피벗 아암은 스탬핑된 금속과 롤링된 에지와 하나 이상의 보강 리브를 포함하며, 상기 스프링과 상기 샤프트는 상기 피벗 아암에 레이저 용접되어 있다.

Description

텐셔너

본 발명은 텐셔너에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 스탬핑된 금속과, 롤링된 에지와, 하나 이상의 보강 리브, 그리고 스프링 및 샤프트를 그 위에 위치시키기 위한 돌출부를 포함하는 피벗 아암을 구비하고, 스프링 및 샤프트가 피벗 아암에 레이저 용접되어 있는 텐셔너에 관한 것이다.

벨트 텐셔너는 벨트-풀리 동력 전달 산업에서 오랫동안 사용되어 오고 있다. 자동차 산업에서, 벨트 텐셔너는 1970년대 후반에, 요구되는 최고의 성능을 위해 벨트 장력을 조정 및 최적화하도록, 서펜타인 구동 벨트에 대중화되었다.

처음부터 오늘날까지, 기계식 텐셔너는, 스프링 하중을 아이들러 풀리 및 벨트에 전달하는 알루미늄 아암을 갖는 알루미늄 컵에 수용된 토션 스프링을 구비하였다. 스탬핑된 판금, 분말 금속(소결 금속), 다양한 타입의 플라스틱, 및 다이 캐스트 마그네슘 등과 같은 대안적인 재료를 사용하려는 텐셔너 제조자의 반복된 시도는 비용, 무게, 강도, 또는 성능으로 인하여 실패하였다.

자동차 산업에서, 파워 스티어링 펌프, 오일 및 공기 펌프, 에어컨 및 교류 발전기 등과 같은 다양한 차량 보기는 엔진 크랭크샤프트에 연결된 풀리에 의해 구동되는 단일 무단 벨트에 의해 작동된다. 이 시스템을 "서펜타인" 구동 벨트 시스템이라 한다. 이러한 다양한 보기에 대하여 최적의 작동 효율을 보장하기 위해서는, 보기의 유효한 성능뿐만 아니라 벨트에 대한 만족스러운 사용 수명을 보장하도록 구동 벨트가 미리 정해 놓은 장력으로 유지될 필요가 있다. 시간의 경과에 따라 벨트가 늘어나는 경향이 있기 때문에, 신뢰 가능한 이용을 제공하고 벨트 신장량과는 관계 없이 일정량의 인장을 유지하도록 벨트 인장 장치가 사용되는 것이 바람직하다.

인장 장치는, 벨트-결합 아이들러 풀리에 인장력을 인가하고 유지하기 위해 비틀림, 압축 또는 인장 상태의 코일 스프링을 사용한다.

스프링 인장 부재에서 과도한 진동이 발생하는 것을 방지하고 텐셔너 및 구동 벨트에서 휘핑 운동이 발생하는 것을 방지하기 위해 갑작스러운 충력을 흡수하는 일정 타입의 댐핑 수단이 벨트 텐셔너에 마련되는 것이 또한 바람직하다.

내구성과 효율성을 희생시키는 일 없이 제품을 가능한 저렴하게 생산할 수 있는 구조를 제공하는 것이 또한 바람직하다.

구성요소의 주조는 텐셔너를 제조하는 수단으로서 알려져 있다. 그러나, 주조는 경우에 따라서는 프로세스 또는 재료에 있어서의 불량으로 인하여 제품 결함을 야기할 수 있다. 주조에 대한 대안으로서, 텐셔너는 주조 문제를 없앤 스탬핑된 강판을 이용하여 제조될 수 있다.

이 기술의 대표로는, 차량 보기 구동 시스템을 위한 무단 구동 벨트용의 벨트 인장 장치를 개시하는 US 4,557,707호가 있다. 브래킷이 엔진에서 구동 벨트에 인접한 고정 위치에 장착되도록 되어 있고, 그에 피벗식으로 장착된 레버 수단을 구비한다. 아이들러 풀리가 상기 레버 수단에 회전 가능하게 장착되고, 상기 레버 수단용 피벗 주위에 신축식으로 장착된 토션 코일 스프링에 의해 벨트 인장 결합 상태로 이동 가능하다. 풀리의 주변 벨트 수용면을 통과하는 반경방향 중심선이 또한 상기 레버 수단의 피벗의 중심을 전반적으로 통과하여 피벗에 가해진 마찰력을 감소시키도록, 풀리가 장착된다. 상기 브래킷과 레버 수단 사이에 브레이크 밴드 링이 장착되고, 상기 브레이크 밴드 링은, 레버 수단이 벨트 인장 또는 비인장 방향으로 이동하려고 하는 경우 감쇠력을 제공하도록, 레버 수단과 캐밍 결합하는 상태로 토션 스프링에 의해 편향된다. 동일한 코일 스프링이 감쇠력과 벨트 인장력 양자 모두를 제공하므로, 벨트 텐셔너의 인장 범위의 전반에 걸쳐 감쇠력은 벨트 인장력에 비례한다. 브레이크 밴드는 장착 브래킷에 형성된 상보적인 경사진 표면을 따라 이동하는 경사진 표면을 구비하여 이들 표면 사이에 조정 가능한 캐밍 결합을 제공한다.

필요한 것은, 스탬핑된 금속과, 롤링된 에지와, 하나 이상의 보강 리브, 그리고 스프링 및 샤프트를 그 위에 위치시키기 위한 돌출부를 포함하는 피벗 아암을 구비하고, 스프링 및 샤프트가 피벗 아암에 레이저 용접되어 있는 텐셔너이다.

본 발명의 주요 양태는, 스탬핑된 금속과, 롤링된 에지와, 하나 이상의 보강 리브, 그리고 스프링 및 샤프트를 그 위에 위치시키기 위한 돌출부를 포함하는 피벗 아암을 구비하고, 스프링 및 샤프트가 피벗 아암에 레이저 용접되어 있는 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태들은, 이하의 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 지목되거나 혹은 분명해질 것이다.

본 발명은, 베이스, 상기 베이스에 피벗식으로 장착된 피벗 아암, 상기 피벗 아암과 상기 베이스 사이에 배치된 스프링, 상기 스프링의 일단부에 결합되고 상기 베이스와 마찰 결합되는 아치형 댐핑 부재, 및 샤프트 상에서 상기 피벗 아암에 저널링된 풀리를 포함하고, 상기 피벗 아암은 스탬핑된 금속과 롤링된 에지와 하나 이상의 보강 리브를 포함하며, 상기 스프링과 상기 샤프트는 상기 피벗 아암에 레이저 용접되어 있는 것인 텐셔너이다.

전술한 내용에는, 이하의 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록, 본 발명의 특징 및 기술적 이점에 대한 개요가 다소 대략적으로 기술되어 있다. 본 발명의 청구범위의 대상을 형성하는, 본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 이하에 기술될 것이다. 개시된 특정 실시형태 및 개념은, 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위한 다른 구조를 설계 또는 변경하기 위한 기반으로서 용이하게 이용될 수 있다는 것이 당업자에게 인지되어야 할 필요가 있다. 또한, 이러한 등가의 구성이 첨부된 청구범위에 제시된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는다는 것이 당업자에게 인식되어야 할 필요가 있다. 본 발명의 구조 및 작동 방법 양자 모두에 관한, 본 발명의 특징을 나타내는 것으로 여겨지는 신규한 피처와, 이와 더불어 추가적인 목적 및 이점은, 첨부 도면과 관련하여 고려될 때, 이하의 상세한 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다. 그러나, 각 도면은 예시 및 설명의 목적으로만 제공되며, 본 발명의 한계의 규정을 의도하고 있지 않는 것으로 분명히 이해되어야 한다.

본 명세서에 포함되어 그 일부분을 형성하는 첨부 도면은, 본 발명의 바람직한 실시형태를 보여주며, 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 텐셔너의 단면도이다.
도 2는 피벗 아암의 평면도이다.
도 3은 피벗 아암의 평면도이다.
도 4는 피벗 아암의 상부 사시도이다.
도 5는 피벗 아암의 하부 사시도이다.
도 6은 텐셔너의 상부 사시도이다.
도 7은 피벗 아암의 상부 사시도이다.
도 8은 분해도이다.
도 9는 댐핑 부재의 사시도이다.

도 1은 텐셔너의 단면도이다. 본 발명의 텐셔너(100)는 구성 부품용 판금을 포함하고, 무게 및 비용을 줄이면서 우수한 성능을 제공하기 위해 특정 부품을 접합하는 데 레이저 용접을 이용한다.

텐셔너(100)는 베이스(10), 피벗 아암(20), 스프링(30) 및 풀리(40)를 포함한다. 피벗 아암(20)은 샤프트(21)에 의해 베이스(10)에 피벗식으로 부착된다. 저마찰 부싱(27)이 샤프트(21)와 베이스(10) 사이에 배치된다. 샤프트(42)는 바람직하게는 피벗 아암(20)에 레이저 용접된다. 풀리(40)는 베어링(41) 상에서 샤프트(42)에 장착된다. 먼지 커버(43, 44)는 이물질이 베어링(41)에 들어가는 것을 방지한다. 스프링(30)은 토션 스프링이다. 스프링(30)은 풀리(40)를 벨트(도시 생략)를 향해 압박하여 벨트에 하중을 부여한다. 벨트는 당업계에 알려진 엔진 보기 구동 시스템(도시 생략)의 일부일 수 있다.

스프링(30)의 일단부(31)가 피벗 아암(20)에 연결된다. 스프링(30)의 타단부(32)가 댐핑 부재(50)에 연결된다. 댐핑 부재(50)는 베이스(10)의 내부면(11)과 마찰 결합한다. 댐핑 부재(50)는 텐셔너의 작동 중에 피벗 아암(20)의 진동 운동을 감쇠시킨다.

텐셔너용 피벗 아암(20)은 알려진 스탬핑 프로세스를 이용하여 강판 플레이트로 제조된다. 피벗 아암의 무게를 줄이기 위해, 엠보싱 또는 리브를 사용하여 피벗 아암을 강화하고 판금의 두께를 최소화한다. 본 발명의 스탬핑 가공된 피벗 아암은 텐셔너 분야에서 널리 사용되는 종래의 주조 피벗 아암을 대체한다.

도 2는 피벗 아암의 평면도이다. 리브(22, 23)는 피벗 아암(20)에 스탬핑 가공된다. 리브(22, 23)는, 풀리(40)와 베이스(10) 사이에서 축 A-A에 대략 정렬된, 피벗 아암(20)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 각각의 보강 리브의 깊이 또는 릴리프는 사용자의 설계 요구 사항에 의해 결정된다. 리브의 수도 또한 작동 요건에 따라 좌우된다. 리브의 수는 설계 요구 사항에 따라 하나 이상을 포함할 수 있다.

오목부 또는 돌출부(24)가 피벗 아암(20)에 스탬핑 가공된다. 스프링(30)은 오목부(24)에 의해 피벗 아암 상에 배치된다. 도 2에는 3개의 오목부가 도시되어 있지만, 오목부의 수는 작동 요건에 따라 달라질 수 있다. 오목부(24)는 조립 프로세스 동안 피벗 아암(20)에 스프링(30)을 적절하게 위치시키는 것을 용이하게 한다.

오목부 또는 돌출부(25)는 피벗 아암(20) 상에서의 샤프트(42)의 위치를 설정하는 데 사용된다. 오목부(25)는 피벗 아암(20)에 스탬핑 가공된다. 도 2에는 3개의 오목부가 도시되어 있지만, 오목부의 수는 작동 요건에 따라 달라질 수 있다. 오목부(25)는 조립 프로세스 동안 피벗 아암(20)에 샤프트(42)를 적절하게 위치시키는 것을 용이하게 한다.

도 3은 피벗 아암의 평면도이다. 엠보싱 또는 코이닝 양자 모두가 오목부(24, 25), 리브(22, 23) 및 상기 텐셔너의 다른 양태를 형성하는 데 사용될 수 있다. 엠보싱은, 예를 들어 자동차 등록 번호 등과 같이 반대 측면에 정반대의 성형 효과가 나타나는 판금의 성형법이다. 코이닝은, 예를 들어 통화 동전과 같이 다른 측면에 가시적인 영향을 미치는 일 없이 한 측면에 형성되는 판금을 지칭한다. 두 사례 모두가 상기 텐셔너의 제조에 사용될 수 있다.

도 4는 피벗 아암의 상부 사시도이다. 시스템의 요건에 따라, 스프링(30)과 샤프트(42)는 피벗 아암(20)의 동일 측면에 또는 양측면에 있을 수 있다. 스프링(30)과 샤프트(42)가 각각의 오목부에 의해 피벗 아암에 위치되면, 피벗 아암(20)에 클램핑되고, 용접 비드(450)와 용접 비드(45)에서 피벗 아암(20)에 각각 레이저 용접된다. 레이저 용접은 종래 기술에 비해 감소된 비용으로 정확하고 강한 접합을 제공한다. 판금 피벗 아암(20)은 비교적 낮은 경도를 갖지만, 스프링(30)은 비교적 높은 경도를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 레이저 용접은, SMAW 등과 같은 종래의 스틱 타입 용접의 경우에 일반적인 큰 열 영향 영역의 부정적인 영향 없이, 이들을 결합한다. 레이저 용접이 바람직하지만, TIG 등과 같은 다른 용접 프로세스, 또는 기계적 결합을 이용하는 다른 실시형태도 또한 이용될 수 있다. 대안적인 실시형태들에서, 샤프트(42) 또는 스프링(30) 중의 어느 하나 또는 다른 하나가 피벗 아암(20)에 레이저 용접된다.

피벗 아암(20)의 에지(28)를 롤링하는 데 스탬핑 프로세스가 이용된다. 롤링된 에지(28)는 캔틸레버 피벗 아암(20)에 인가된 굽힘 모멘트에 저항하는 추가적인 강성을 부여한다. 에지(28)는 또한, 텐셔너의 심미성에 기여하는 마무리된 에지를 피벗 아암(20)에 부여한다. 롤링된 에지(28)는 피벗 아암(20)의 전체 둘레 주위로 연장될 수 있거나, 또는 사용자에 의해 요구될 수 있는 바에 따라 피벗 아암(20)의 선택된 부분으로 제한될 수 있다. 롤링된 에지(28)는 사용자의 설계 요구 사항에 따라 피벗 아암(20)의 양측면을 향해 배향될 수 있다.

도 5는 피벗 아암의 하부 사시도이다. 리브(22, 23)는 피벗 아암(20)에 엠보싱된다. 오목부 또는 돌출부(24, 25)도 또한 엠보싱된다. 리브 및 오목부를 가하는 데 코이닝도 또한 이용될 수 있다.

도 6은 텐셔너의 상부 사시도이다. 베이스(10)는 알루미늄 또는 다른 알려진 재료를 사용하여 스탬핑 또는 다이캐스팅될 수 있다. 조립 동안, 스프링(30)이 댐핑 부재(50)와 함께 베이스(10)에 조립된다. 스프링(30)은 피벗 아암(20)에 용접된다. 베어링(41)은 샤프트(42)에 밀어 붙여진다. 풀리(40)는 베어링(41)에 밀어 붙여진다. 샤프트(42)는 피벗 아암(20)에 용접된다.

베이스(10)로부터 돌출된 핀(29)이 장착면(도시 생략)의 구멍에 결합된다. 핀(29)은 작동 중에 베이스(10)의 회전을 방지하고, 이에 따라 스프링(30)의 스프링력에 대한 반작용점의 역할을 한다.

도 7은 피벗 아암의 상부 사시도이다. 용접에 대한 대안으로서, 클립(250, 260)이 스프링(30)과 샤프트(42)를 피벗 아암(20)에 각각 기계적으로 부착하는 데 사용될 수 있다. 클립(250, 260)은 또한 스프링(30)과 샤프트(42)를 위치시키는 역할을 한다.

도 8은 분해도이다. 댐핑 부재(50)는 내부면(11)과 마찰 결합하는 마찰 재료(51)를 포함한다. 댐핑 부재(50)는 스프링(30)의 단부(32)에 연결되는 아치형 슈(52)를 더 포함한다. 아치형 슈(52)는 스프링(30)의 주위로 약 180도의 길이를 갖는다. 스프링 표면(31)은 스프링을 피벗 아암(20)에 적절히 끼우고 용접하기 위해 평평하게 연마된다. 샤프트(21)는 피벗 아암(20)에 압입 끼워맞춤된다. 풀리(40)는 벨트 구동식 보기 시스템(도시 생략)의 벨트와 결합된다.

텐셔너를 장착면(도시 생략)에 장착하기 위해, 볼트(도시 생략) 등과 같은 패스너가 샤프트(21)의 구멍(210)을 통해 연장된다.

도 9는 댐핑 부재의 사시도이다. 토션 스프링(30)은 평평한 표면(31)을 포함한다. 평평한 표면(31)은 피벗 아암(21)과 결합된다. 댐핑 부재(50)는 단부(32)와 결합된다. 아치형 슈(52)는 스프링(30)의 단부(32)에 연결된다. 마찰 재료(51)는 슈(52)에 몰딩된다.

본 발명의 형태들이 본원에 기술되어 있지만, 본원에 기술된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고서도, 구성 및 부품들의 관계에 대해 변경이 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 달리 명확히 언급되지 않는 한, 도면들에 도시된 구성요소들은 축척에 맞춰 도시되어 있지 않다. 또한, "~을 위한 수단" 또는 "~을 위한 단계"란 말이 특정 청구항에 명시적으로 사용된 경우 외에는, 첨부된 청구항들 또는 청구항 구성요소들이 35 U.S.C. §112 (f)를 적용하는 것으로 의도되어 있지 않다. 본 개시 내용은 도면에 예시되고 본원에 기술된 예시적인 실시형태들 또는 수치 치수들에 결코 제한되어서는 안 된다.

Claims

텐셔너로서:
베이스;
상기 베이스에 피벗식으로 장착된 피벗 아암;
상기 피벗 아암과 상기 베이스 사이에 배치된 스프링;
상기 스프링의 일단부에 결합되고, 상기 베이스와 마찰 결합되는 아치형 댐핑 부재;
샤프트 상에서 상기 피벗 아암에 저널링된 풀리
를 포함하고, 상기 피벗 아암은 스탬핑된 금속과 롤링된 에지와 하나 이상의 보강 리브를 포함하며;
상기 스프링과 상기 샤프트는 상기 피벗 아암에 레이저 용접되는 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 스프링은 토션 스프링인 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 피벗 아암은 상기 스프링과 상기 샤프트를 그 위에 위치시키기 위한 돌출부를 더 포함하는 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 보강 리브는 상기 풀리와 상기 베이스 사이에서 축 A-A에 정렬된 상기 피벗 아암에 있어서의 길이 방향으로 연장되는 것인 텐셔너.
텐셔너로서:
베이스;
상기 베이스에 피벗식으로 장착된 피벗 아암;
상기 피벗 아암과 상기 베이스 사이에 배치된 스프링;
상기 스프링의 일단부에 결합되고, 상기 베이스와 마찰 결합되는 댐핑 부재;
샤프트 상에서 상기 피벗 아암에 저널링된 풀리
를 포함하고, 상기 피벗 아암은 스탬핑된 금속과 하나 이상의 보강 리브를 포함하며, 각각의 보강 리브는 상기 풀리와 상기 베이스 사이에서 축에 정렬된 상기 피벗 아암에 있어서의 길이 방향으로 연장되고,
상기 스프링과 상기 샤프트는 상기 피벗 아암에 레이저 용접되는 것인 텐셔너.
삭제
텐셔너로서:
베이스;
상기 베이스에 피벗식으로 장착된 피벗 아암;
상기 피벗 아암과 상기 베이스 사이에 작동적으로 배치된 스프링;
상기 스프링의 일단부에 결합되고, 상기 베이스와 마찰 결합되는 아치형 댐핑 부재;
샤프트 상에서 상기 피벗 아암에 저널링된 풀리
를 포함하고, 상기 피벗 아암은 스탬핑된 금속과 하나 이상의 보강 리브를 포함하며, 각각의 보강 리브는 상기 풀리와 상기 베이스 사이에서 축 A-A에 정렬된 상기 피벗 아암에 있어서의 길이 방향으로 연장되고,
상기 스프링과 샤프트는 상기 피벗 아암에 레이저 용접되는 것인 텐셔너.
제7항에 있어서, 상기 스프링은 상기 피벗 아암에 결합하기 위한 평평한 표면을 포함하는 것인 텐셔너.
제7항에 있어서, 상기 피벗 아암은 롤링된 에지를 더 포함하는 것인 텐셔너.
텐셔너를 제조하는 방법으로서:
베이스를 형성하는 단계;
상기 베이스에 피벗 아암을 피벗식으로 장착하는 단계;
상기 아암과 상기 베이스 사이에 스프링을 작동적으로 배치하는 단계;
상기 스프링에 아치형 댐핑 부재를 부착하는 단계;
상기 아치형 댐핑 부재를 상기 베이스와 마찰 결합하는 단계;
풀리를 상기 피벗 아암에 저널링하는 단계;
판금 피벗 아암에 하나 이상의 보강 리브를 형성하는 단계;
상기 피벗 아암에 있어서의 길이 방향으로 각각의 보강 리브를 연장시키는 단계;
상기 스프링과 샤프트를 상기 피벗 아암에 레이저 용접하는 단계
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 피벗 아암은 스탬핑에 의해 형성되는 것인 방법.
제10항에 있어서, 스프링 위치를 설정하기 위해 상기 피벗 아암에 2개 이상의 제1 오목부를 형성하는 단계; 및
풀리 샤프트를 위치시키기 위해 상기 피벗 아암에 2개 이상의 제2 오목부를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 베이스는 스탬핑에 의해 형성되는 것인 방법.
제10항에 있어서, 상기 피벗 아암에 롤링된 에지를 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 풀리는 스탬핑에 의해 형성되는 것인 방법.
제10항에 있어서, 상기 베이스로부터 돌출하는 핀을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.