KR19990036600A

KR19990036600A - 벨트 인장기

Info

Publication number: KR19990036600A
Application number: KR1019980033196A
Authority: KR
Inventors: 에밀 에이 엠 백커
Original assignee: 오버그 에이취 더블유; 더 게이츠 코포레이션
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 1999-05-25
Also published as: ES2175619T3; CA2243360C; CA2243360A1; US5967919A; HK1019245A1; EP0907040A1; KR100473214B1; EP0907040B1; BR9815759A; JP3017176B2; DE69804400D1; DE69804400T2; JPH11166602A

Abstract

본 발명은 피벗 아암, 피벗 아암에 부착되어 벨트 하중을 수용하는 풀리, 피벗, 베이스 및 피벗 아암과 베이스 사이에서 작용하게 연결된 비틀림 스프링을 구비한 "제드"형의 벨트 인장기에 관한 것으로, 피벗 아암의 감쇠 작용은 주로 벨트 하중에 반응하는 피벗 부싱(pivot bushing)과 스프링에 의해 발생된 힘에 의해 제공된다.

Description

벨트 인장기

본 발명은 풀리와 맞물린 벨트가 부착된 피벗 아암의 위치를 편향시키는 비틀림 스프링을 구비한 자동 벨트 인장기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면, 풀리의 반경 방향의 중심 평면이 피벗 아암의 요동 운동의 중심인 피벗 축선으로부터 측방으로 편이된 "제드(Zed)"형의 인장기에 관한 것이다.

자동 벨트 인장기는 베이스에 대해 피벗하는 피벗 아암을 구비한다. 피벗 아암에는 풀리가 회전가능하게 장착되고, 피벗 아암과 베이스 사이의 스프링이 벨트에 유도된 하중을 수용하면서 피벗 아암의 위치를 편향시켜서 풀리가 벨트 구동 시스템의 무한 벨트에 맞닿게 위치시키고 벨트를 인장시킨다. 몇 가지 용법에 있어서는, 피벗용 부싱에 의해 지탱되어야만 하는 하중을 단순화시키거나 감소시키기 위해서, 상기 부싱이 풀리와의 반경 방향의 공통 평면에 있게 하는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 인장기 중에는, 피벗 아암의 피벗 방식의 요동 운동과 관련하여 베어링 지지 및 감쇠 기능 모두를 제공하는 부싱을 구비하는 형태가 있다. 이러한 인장기가 미국 특허 공보 제4,723,934 B 1호에 개시되어 있다. 피벗 아암의 피벗 운동에 대해 베어링 지지 및 감쇠 기능 모두를 제공하는 부싱을 구비한 인장기의 또 다른 실례가 미국 특허 제5,478,285호에 개시되있다.

제드형 인장기의 일례가 미국 특허 제4,473,362호에 개시되어 있는 데, 이 특허에서는 인장기는 편향된 환형 피벗 부재에 부착된 피벗 아암을 구비하는 데, 이 피벗 부재는 피벗 아암을 지지하고 베이스에 고정된 포스트(post)상에서 요동한다. 일단은 피벗 아암에 대한 연결부에 의해서 두 지점에서 구속되고, 타단은 베이스에 대한 하나의 연결부 및 감쇠 기구를 매개로 한 하나의 연결부에 의해서 구속되는 비틀림 스프링이 사용되는 데, 상기 감쇠 기구는 코일 스프링을 구비하며, 이 코일 스프링이 슬리이브를 가압하고, 그 슬리이브는 다시 환형 피벗 부재를 가압한다. 스프링의 반경 방향의 내측에 배치되고 포스트와 환형 부재 사이에 위치된 단일 슬리이브형 부싱은 환형 부재 및 그것에 연결된 피벗 아암을 지지하는 베어링 표면을 구비한다. 피벗 부싱은 감쇠 기구와 함께 피벗 아암의 요동 운동을 감쇠시킨다. 이러한 형태의 인장기의 문제는 피벗 부싱과 고정 기구가 비틀림 스프링의 반경 방향의 내측에 배치되고, 피벗 아암의 길이보다 훨씬 짧은 반경으로 작동하기 때문에 사용가능한 감쇠량이 어느 정도 제한된다는 것이다.

또 다른 형태의 "제드"형 인장기가 미국 특허 제08/828,216호에 개시되어 있는 데, 이 인장기는 피벗 아암, 피벗 아암의 일측에 연결된 피벗 핀, 상기 피벗 핀을 지지하는 1개 이상의 저마찰 부싱을 보유하는 대략 "튜브-팬(tube-pan)" 형상의 베이스 부재, 그리고 일단은 피벗 아암에 구속 부착되고 타단은 베이스에 구속 부착된 비틀림 스프링을 구비한다. 인장기는 감쇠 기구를 포함하고 스프링의 일단이 감쇠 기구에 작동적으로 연결되어있는 데, 이 감쇠 기구는 외측 마찰면이 베이스 부재의 내벽에 마찰되어 감쇠 기능을 수행하는 감쇠 기구를 구비하고 있다. 이러한 형태의 인장기와 관련된 특징은 감쇠 기능이 감쇠 기구를 매개로 하며, 극히 적은 감쇠 기능 만이 풀리가 받는 벨트 하중에 응답하는 피벗 부싱에서 발생된다는 것이다.

본 발명에 따라서, 자동차에 사용되는 전방 단부에 V자형 리브가 형성된 액세서리 벨트 구동 시스템(V-ribbed front-end accessory belt drive systems)에 유용한 인장기가 제공된다. 본 발명의 벨트 인장기는 "제드"형으로, 피벗 아암, 피벗 아암에 부착되어 벨트와 맞물리고 벨트 하중을 수용하는 풀리, 고정 단이 상기 피벗 아암에 부착된 캔틸레버형의 환형 피벗 부재의 형태의 피벗, 1개 이상의 피벗 부싱, 상기 피벗을 지지하는 베이스 부재, 피벗 아암과 베이스 사이에 작동적으로 연결된 비틀림 스프링을 구비하고, 피벗 아암의 요동 운동에 대한 베어링 지지 및 감쇠 작용 모두가 피벗 부싱에 의해 주로 제공된다.

베이스는 하벽을 구비하며, 이 하벽으로부터 캔틸레버형 포스트와 캔틸레버형 환형 베이스 부재가 연장하며, 이 포스트와 환형 베이스 부재는 함께 환형 공동을 형성한다. 환형 피벗 부재는 환형 베이스 부재 내측에 위치되고, 이들 사이에 피벗 부싱이 위치되어 있다.

벨트 하중의 반력과 스프링 하중의 반력과의 사이의 넓은 스탠스(stance)는 비틀림 스프링이 작동적으로 연결되거나 "후크식 결합(hooked up)"으로 피벗 아암의 위치를 베이스에 대해 편향시키는 방법으로 확보된다. 스프링의 제1 단부는 포스트의 개방 단부에 있는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 구속된다. 스프링의 제2 단부는 환형 피벗 부재의 자유 단에 있는 위치와 베이스 부재의 하벽과 나란히 배치된 위치와의 사이에서 구속된다.

스프링의 "후크식(hook-up) 결합"의 장점은 부싱이 지탱하는 반력에 넓은 스탠스를 제공하고, 인장기의 작동 수명 전체에 걸쳐 풀리의 정렬을 실질적으로 억제하지 않는 부싱 마모를 초래한다는 것이다. 또한, 스프링의 "후크식 결합"은 풀리가 수용하는 벨트력과 환형 피벗 부재가 수용하는 스프링력을 조합하여 피벗 부싱에서 작용하는 감쇠력을 제공하게 되어 있다.

본 발명의 또 다른 장점은 피벗 부싱이 비틀림 스프링의 반경 방향 외측에 배치되어 높은 비율의 감쇠를 제공한다는 것이다.

본 발명의 전술한 목적과 그 밖의 목적은 도면과 그 기재를 검토하면 명백해질 것이다.

도 1은 도 2의 선 1-1을 따라 취한 본 발명의 인장기의 황단면도이고,

도 2는 방향 S-S를 따라 취한 부분적인 개략도로서, 인장기와 관련된 여러 가지의 구성 요소 및 힘을 예시하는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 횡단면도이며,

도 3은 방향 S-S를 따라 취한 부분적인 개략도로서, 인장기와 관련된 여러 가지 구성 요소 및 힘을 예시하는 도 1의 선 3-3을 따라 취한 횡단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 풀리(12)를 구비한 인장기(10)는 대개 복수개의 풀리(도시 안됨)에 의해 구속된 벨트(16)와 인장기 풀리(12)를 구비하는 벨트 구동 시스템(14)과 함께 사용된다. 풀리(12)는 벨트(16)와 맞물려 벨트 장력을 조정한다. 풀리(12)는 벨트와 맞물리면 인접한 벨트 스팬(18,20)의 벨트 장력(T1, T2)의 형태의 벨트 하중을 받는다. 벨트 장력(T1,T2)(또는 하중)은 결합하여 벨트 스팬(18,20) 사이에 형성된 각도의 이등분선을 따라 상징적으로는 A 지점에 작용하는 벨트력 성분(BF)을 발생시킨다. A지점에서 작용하고 인장기의 피벗 핀(22)으로부터 축방향으로 편이되는 벨트력 성분은 힘과 모멘트를 포함하는 복잡한 내부 하중을 발생시킨다. 이와같이 축방향으로 편이되는 인장기는 "제드"형으로 공지되어 있다.

인장기(10)는 기계적 형태로서, 베이스 부재(24), 비틀림 스프링(26), 피벗 축선(22)에 관하여 요동하는 피벗 아암(28) 및, 풀리(12)를 회전가능하게 장착하도록 피벗 아암에 부착된 볼 베어링(30)을 구비한다.

베이스 부재(24)는 하벽(32)을 구비하며, 이 하벽으로부터 캔틸레버형 포스트(34)와 캔틸레버형의 환형 베이스 부재(36)가 연장되어 함께 환형 공동(38)을 형성한다. 상기 베이스 부재(24)는 개방 단부(40)를 구비하고, 상기 하벽(32)과 개방 단부(40)가 피벗 아암(28)을 향하도록 정향되어 있다. 볼트 수납 구멍(44)이 있는 1개 이상의 이어(ear)(42)는 베이스 부재에 일체적으로 형성되어 고정구를 사용해서, 벨트 구동 시스템(14)의 일부가 될 엔진(도시 안됨)에 인장기를 부착시키는 데 사용될 수 있다.

캔틸레버형 환형 피벗 부재(46) 형태인 피벗은 피벗 아암(28)과 일체적 부품으로 성형된 고정단(48)을 구비한다. 환형 피벗 부재의 개방단은 환형 공동(38) 속으로 뻗으며, 따라서 상기 환형 피벗 부재는 환형 베이스 부재(36) 내에 위치된다.

바람직하기로는 중합 형태(polymeric type)인 1개 이상의 피벗 부싱(52)이 환형 피벗 부재의 외면(54)과 환형 베이스 부재의 내면(56)과의 사이에 위치된다. 부싱은 연결된 피벗 아암과 함께 환형 피벗 부재의 요동 및 활주 운동에 대한 베어링 지지 및 마찰 감쇠 작용을 제공하는 내면(58)을 구비한다. 피벗 부싱, 환형 부재, 환형 베이스 부재는 서로에 대하여 원통형 또는 테이퍼형과 같은 어떤 상보적인 형상을 갖는다.

바람직하기로는 중합 형태인 제2 부싱(60)도 또한 포스트(34) 위에 위치한다. 선택적으로, 피벗 부싱과 제2 부싱은 대체로 "튜브 팬(tube-pan)" 형상을 가지는 하나의 복합 부싱(composite bushing)으로서 함께 형성될 수 있다.

피벗 아암(28)의 연장부 및 일체적 고정단(48)은 환형 베이스 부재(36)의 개방 단부(40)의 벽(66)과 원주 방향으로 나란하게 배치되어 연장되는 반경 방향의 플랫(64)을 구비할 수 있다. 선택적으로, 피벗 부싱은 피벗 아암의 반경 방향의 플랫과 환형 베이스 부재의 벽 사이에 위치된 반경 방향의 플랜지(68)를 구비한다.

피벗 아암(28)은 볼트(70) 또는 겹쳐지거나 리벳팅된 와셔와 같은 고정구에 의해 베이스 부재(24)의 캔틸레버형 포스트(34)에 고정된다. 볼트(70)는 피벗 아암(28)에 형성된 구멍(72)으로 연장하는 데, 상기 구멍은 그 직경이 고정구의 외경보다 커서 두 부재 사이의 간극(74)이 확보되게 한다. 조립된 경우에, 반경 방향 플랜지(68)는 베이스와 피벗 아암과의 사이에 스러스트 와셔와 먼지 차폐구로써 작용하고, 또한 베이스 부재에 관하여 피벗 아암의 반경 방향 정렬을 유지시키는 것을 보조하는 작용을 한다. 볼트 헤드와 피벗 아암과의 사이의 밀봉 디스크(75)는 조립시에 비틀림 스프링에 의해 발생되는 축방향 하중을 지탱하는 스러스트 와셔로서 작용한다. 축방향 하중은 스프링 탱의 후크식 결합(S1,S2,S3)을 개선하는 데 도움이 된다.

풀리(12)는 볼 베어링(30)에 의해서 피벗 아암(28)에 회전 가능하게 장착되는 데, 상기 볼 베어링은 피벗 아암(28)으로 형성된 스터브 샤프트(77) 상에 위치한다. 상기 볼 베어링(30)은 볼트(76)와 와셔(78)와 같은 고정구에 의해 스터브 샤프트 상에 유지된다.

선택적으로, 피벗 아암의 환형 운동을 제한하는 정지부가 구비될 수 있고, 베이스 부재와 피벗 아암과의 사이에 형성될 수 있는 데, 이것은 도 3에 가장 잘 도시되어 있다. 호형(弧形) 절제부(切除部)(80)는 환형 피벗 부재 내에 형성되어, 반경 방향 벽으로 형성된 정지부로서의 반경 방향 벽(82,84)을 남긴다. 베이스 부재의 하벽(32)에 형성된 돌출부(86)는 호형 절제부 내로 돌출한다. 돌출부(86)는 환형 피벗 부재로 형성된 정지부(82,84)와 함께 피벗 아암의 요동 운동을 제한한다.

비틀림 스프링은 캔틸레버형 포스트(34)와 캔틸레버형 베이스 부재(36) 사이의 환형 공동(38) 내에 위치되어, 베이스 부재에 대해 피벗 아암의 위치를 편향시키도록 작동적으로 연결되어 있다.

특히, 도 1 및 도 2를 참조하면, 스프링(26)의 제1 단부(88)는 반경 방향 내측으로 굴곡되어 캔틸레버형 포스트(34)의 자유단에 형성된 슬롯(92) 내로 연장되는 탱(90)을 구비한다. 캔틸레버형 포스트(96)의 자유단에 형성된 제2 슬롯(96) 내에는 핀(94)이 위치된다. 스프링의 제1 단부는 슬롯(92)에 있는 제1 위치(S1)와 핀(94)에 있는 제2 위치(S2)와의 사이에서 구속된다. 위치(S1,S2)에서 스프링으로부터 가해지는 모든 하중은 베이스 부재(24)의 캔틸레버형 포스트(34)에 의해 직접적으로 지탱된다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 스프링(24)의 제2 단부(98)는 반경 방향 외측으로 굴곡되어 환형 피벗 부재(46)의 자유단에 형성된 반경 방향의 슬롯(102) 내로 연장되는 탱(100)을 구비한다. 베이스 부재의 하벽(32)과 나란하게 배치된 제2 부싱 위에 슬리이브(104)가 위치된다. 스프링의 제2 단부는 환형 피벗 부재의 자유단에 있는 제3의 위치(S3)와 베이스 부재의 하벽과 나란하게 배치된 슬리이브에서의 제4의 위치(S4)와의 사이에서 구속된다. 위치(S4)에 있는 스프링 단부로부터의 하중은 슬리이브(104)로 전달되고, 다시 제2 부싱(60)으로 전달되며, 또 다시 베이스 부재의 캔틸레버형 포스트(34)로 전달된다. 제2 스프링 단부의 탱(100)은 스프링이 위치(S3)에서 구속되는 것에 상응하는 B지점에서 환형 피벗 부재에 스프링 힘(FS)을 제공한다.

A 지점에 제공된 벨트력과 B 지점에 제공된 스프링력은 대체로 동일한 방향으로서 환형 피벗 부재에 의해 지탱된다. 피벗 부싱(52)은 환형 피벗 부재를 지지하는 데, 이것에 의해 벨트력(BF)과 스프링력(FS)은 반력(N)에 의해 균형이 유지된다. 환형 피벗 아암 부재의 활주면과 피벗 아암 부싱과의 사이에는 피벗 아암의 요동 운동을 감쇠시키는 작용을 하는 마찰이 존재한다. 활주면은 피벗 아암의 반경(PR)보다 크거나 작을 수 있는 평균 반경(DR)에서 작용한다. 피벗 운동과 감쇠 모두 피벗 부싱에 의해 수행된다. 약간의 감쇠는 슬리이브(104)와 제2 부싱(60) 사이에서 수행된다.

도 3에 보다 구체적으로 도시한 바와 같이, 벨트력(BF)의 위치는 피벗 아암의 각 운동 X와 함께 A지점에서 A'지점으로 이동한다. 그러나, 벨트력(BF)의 방향에 아주 미세한 변화가 있다. 환형 피벗 부재는 피벗 아암의 각 운동과 함께 각도상 이동하며, 따라서 스프링 슬롯은 각도(Y)[각도 (X)와 같음]에서 점선으로 도시한 바와같이 새로운 위치(106)로 이동한다. 스프링력(FS)의 위치는 B 지점에서 B' 지점으로 이동한다. B 지점에서 스프링에 의해 제공된 힘(FS)은 B' 지점으로 이동함에 따라 방향을 바꾸고, 그 새로운 위치(106)에서 슬롯에 실질적으로 수직하게 유지된다.

벨트력(BF)과 스프링력(FS)은 결합하여 부싱에서 감쇠력을 발휘하는 데, 이 감쇠력은 반력(N)에 의해 평형된다. 큰(즉, 비틀림 스프링 외부에 형성된) 부싱의 직경(DR)은 그 부싱의 길이와 함께 마모와 풀리의 오정렬을 억제한다.

전술한 기재는 단지 설명을 목적으로 이루어지고, 첨부 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.

본 발명에 따르면, 피벗 부싱이 비틀림 스프링의 외부에 배치되기 때문에 충분한 감쇠 작용을 확보할 수 있다. 또한, 비틀림 스프링이 베이스에 대해 피벗 아암의 위치를 편향시키도록 작동적으로 연결되어 있기 때문에 벨트 하중의 반력과 스프링 하중의 반력 간에 넓은 스팬이 확보되며, 따라서 부싱은 인장기의 수명 전체에 걸쳐 풀리의 정렬을 실질적으로 방해할 만큼 마모되지 않는다. 또한, 후크식으로 결합된 스프링에 의해 풀리에 수용된 벨트력과 환형 피벗 부재에 수용된 스프링력이 결합하여 피벗 부싱에서 작용하는 감쇠력을 제공한다.

Claims

피벗 아암, 상기 피벗 아암에 부착되어 벨트와 맞물리고 벨트 하중을 수용하는 풀리, 고정단이 상기 피벗 아암에 부착된 캔틸레버형 환형 피벗 부재 형태의 피벗, 1개 이상의 피벗 부싱, 상기 피벗을 지지하는 베이스 부재, 베이스 부재에 대해 피벗 아암의 위치를 편향시키도록 작동적으로 연결된 비틀림 스프링을 구비하고, 활주면들 사이에는 피벗 아암의 요동 운동을 감쇠시키는 마찰이 있는 형태의 전동 벨트용 인장기에 있어서,

상기 베이스 부재는 함께 환형 공동을 형성하는 캔틸레버형 포스트와 캔틸레버형 환형 베이스 부재를 상호 연결시키는 하벽을 구비하고,

상기 환형 피벗 부재는 상기 환형 베이스 부재 내에 위치되도록 환형 공동 내로 돌출하는 개방 단부를 구비하며,

상기 피벗 부싱은 환형 피벗 부재의 외면과 환형 베이스 부재의 내면과의 사이에 삽입되고, 그 연결 피벗 아암을 갖는 환형 피벗 부재의 요동 및 활주 운동에 대한 베어링 지지 및 마찰 감쇠 작용을 제공하는 내면을 구비하며,

상기 스프링은 제1 단부가 포스트의 자유단에서 제1 위치와 제2 위치 사이에 구속되고, 제2 단부는 환형 피벗 부재의 자유단에 있는 제3 위치와 베이스 부재의 하벽과 나란하게 배치된 제4 위치와의 사이에 구속되는 것을 특징으로 하는 전동 벨트의 인장용 인장기.
제1항에 있어서, 스프링의 제2 단부는 원주 위치로 환형 피벗 부재 위의 위치에서 유지되어, 벨트 하중에 의해 발생된 벨트력과 결합하여 스프링에 의해 제3의 위치에 부여된 힘은 부싱에 반력을 발생시켜 감쇠 작용을 달성하는 것을 특징으로 하는 인장기.
제1항에 있어서, 하벽과 나란하게 배치된 실질적으로 원통형 표면을 갖는 포스트와, 포스트 위에 위치된 포스트 부싱, 스프링의 제2 단부와 코일에 나란하게 배치된 포스트 부싱 위에 위치된 슬리이브를 구비하고, 원통형 표면, 포스트 부싱 및 스프링 코일은 스프링의 제2 단부가 구속되는 베이스 부재의 하벽과 나란하게 배치된 제4 위치를 형성하는 것을 특징으로 하는 인장기.
제3항에 있어서, 피벗 부싱과 포스트 부싱은 전체적으로 튜브 팬 형상을 갖는 하나의 복합물로서 함께 형성되는 것을 특징으로 하는 인장기.
제3항에 있어서, 피벗 부싱, 환형 피벗 부재 및 환형 베이스 부재는 서로에 대해 테이퍼형과 같은 상보적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 인장기.