KR200160771Y1

KR200160771Y1 - Belt tensioner

Info

Publication number: KR200160771Y1
Application number: KR2019970016836U
Authority: KR
Inventors: 김연
Original assignee: 김태구; 대우자동차주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-11-15
Also published as: KR19990003242U

Abstract

본 고안은 전자제어식 타이밍 벨트 장력조절장치에 관한 것으로, 일정한 탄성계수를 갖는 브라켓(20)을 엔진의 실린더 블록에 고정설치하고, 텐셔너 풀리(21)의 중심축(22)에 작용하는 벨트 장력의 합력 방향으로 사각나사(23) 및 상기 사각나사(23)와 일체로된 유동 샤프트(24)를 설치하되 브라켓(20) 일부분에 설치하며, 스테핑 모터(29)로 회전되는 고정샤프트(25)를 설치하되 상기 유동샤프트(24)와 고정샤프트(25)의 외주는 헬리컬 기어를 형성하여 서로 맞물리도록 하고, 상기 브라켓(20) 하우징 일단에 탄성력 측정을 위한 스트레인 게이지(26)를 설치하며, 상기 스트레인 게이지(26)의 탄성력을 제어기(28)에서 추출하여 텐셔너 풀리에 작용하는 벨트 장력만큼 모터를 구동시키는 구성을 갖는 것이 특징이다.The present invention relates to an electronically controlled timing belt tensioning device, and the bracket 20 having a constant elastic modulus is fixed to the cylinder block of the engine, the belt tension acting on the central axis 22 of the tensioner pulley 21 A square shaft 23 and a flow shaft 24 integrated with the square screw 23 are installed in a portion of the bracket 20 in the bracket 20, and the fixed shaft 25 rotated by the stepping motor 29. The outer shafts of the flow shaft 24 and the fixed shaft 25 are installed to engage with each other by forming helical gears, and a strain gauge 26 for measuring elastic force is installed at one end of the housing of the bracket 20, and the strain The elastic force of the gauge 26 is extracted from the controller 28 to drive the motor by the belt tension acting on the tensioner pulley.

Description

Electronically controlled timing belt tensioner

본 고안은 전자제어식 타이밍 벨트 장력조절장치에 관한 것으로, 특히 캠축을 구동하는 타이밍 벨트의 장력을 전자식으로 제어하여, 최적의 장력을 계속 유지시킴으로써 소음개선 및 벨트 내구성 향상을 가져올 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 전자제어식 타이밍 벨트 장력조절장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronically controlled timing belt tensioning device, and in particular, by electronically controlling the tension of the timing belt for driving the camshaft, by maintaining the optimum tension characterized in that the noise improvement and improved belt durability It relates to an electronically controlled timing belt tensioning device.

일반적으로 4행정 사이클 엔진의 캠축은 크랭크축 회전수의 1/2로 회전하면서 밸브 개폐시기를 바르게 유지한다. 그리고 캠축의 구동장치는 보통 크랭크 케이스 앞쪽에 설치되어 있으며, 구동방식은 여러 가지가 있다.In general, the camshaft of a four-stroke cycle engine rotates at half the number of crankshaft rotations to maintain the valve opening and closing timing correctly. And the drive device of the camshaft is usually installed in front of the crankcase, there are various driving methods.

먼저 크랭크 축과 캠 축의 중심간격이 작은 엔진에서는 직접 맞물리게 되어 있고 간격이 큰 엔진에서는 공전기어를 거쳐 구동토록 되어 있는 기어 구동식과, 체인 스프라켓을 이용하여 크랭크 축과 캠 축을 회전시키는 체인 구동식과, 체인 대신에 밸트를 사용하여 캠 축을 구동하는 것으로 벨트에는 기어 모양의 돌기가 만들어져 있고 스프로켓에도 벨트의 돌기와 같은 이가 파져 있는 벨트 구동식이 있다.First, the gear drive type is directly engaged in the engine with small center distance between the crankshaft and camshaft, and the engine is driven by an idler gear in the engine with a large gap. The chain drive type rotates the crankshaft and camshaft by using a chain sprocket, and the chain Instead, the camshaft is used to drive the camshaft so that the belt is made of gear-like protrusions, and the sprocket also has a belt-driven type with a toothed like a belt protrusion.

상기한 벨트 구동식 캠 축 회전장치를 도 1에 나타내었는바, 상기 벨트 구동식은 소음이 작고 관성력이 작으며, 또한 오일 공급이 불필요하다는 장점 때문에 대부분의 차량에 적용되고 있다.The belt-driven camshaft rotation apparatus described above is shown in FIG. 1, and the belt-driven camshaft is applied to most vehicles because of its low noise, low inertia, and no need for oil supply.

여기서 1은 배기축 캠 스프라켓이고, 2는 흡기축 캠 스프라켓이며, 3은 타이밍 벨크이고, 4는 텐셔너 풀리이며, 5는 아이들러 풀리이고, 6은 텐셔너 암이며, 7은 자동텐셔너이고, 8은 크랭크 샤프트 스프라켓이며, 9는 오일펌프 스프라켓이다.Where 1 is the exhaust shaft cam sprocket, 2 is the intake shaft cam sprocket, 3 is the timing velk, 4 is the tensioner pulley, 5 is the idler pulley, 6 is the tensioner arm, 7 is the automatic tensioner, 8 is the crank Shaft sprocket, 9 is oil pump sprocket.

그러나 이러한 벨트 구동식은 장시간 사용하면 벨트가 늘어나거나 수축되는 현상이 발생하기 때문에 이를 보완하고자 벨트 주변에 자동 텐셔너를 사용하여 일정한 장력을 유지하고 있는바, 먼저 밸트 장력이 클 경우에는 텐셔너 암은 자동 텐셔너를 도 2a와 같이 A방향에서 로드(10)를 아래로 밀게 된다. 그리고 로드(10)의 이동에 따라 유압이 상승되어 체크볼은 닫히고 유압의 힘으로 피스톤(11)을 밀어 올리게 되며, 피스톤(11)의 상승에 따라 오일은 피스톤(11)과 리저버실(12) 사이의 오일 통로를 통하여 서서히 리저버실(12)에 들어가게 되어 텐셔너의 길이가 줄어들게 되고, 그리고 A 방향에서의 하중과 스프링(14) 장력의 균형이 이루어 지게 되면 피스톤(11)은 정지되어 벨트 장력이 일정한 상태로 조절된다.However, this belt-driven type uses a tensioner around the belt to compensate for this, because the belt stretches or shrinks when used for a long time. To maintain this, the tensioner arm is an automatic tensioner when the belt tension is high. To push the rod 10 down in the A direction as shown in Figure 2a. Then, the hydraulic pressure is increased as the rod 10 moves, the check ball is closed, and the piston 11 is pushed up by the force of the hydraulic pressure. As the piston 11 is raised, the oil is the piston 11 and the reservoir chamber 12. The length of the tensioner is reduced by gradually entering the reservoir chamber 12 through the oil passage therebetween, and when the load in the A direction and the tension of the spring 14 are balanced, the piston 11 is stopped and the belt tension is reduced. It is adjusted to a constant state.

두 번째로 타이밍 벨트의 장력이 느슨해지면 도 2b와같이 스프링(14) 힘에 의해 피스톤(11)과 로드(10)가 B방향으로 늘어나게 되며, 피스톤(11)의 이동에 따라 압력실(13)의 유압은 리저버실(12)의 압력보다 낮아지게 되어 체크볼이 열리면서 압력실(13)로 오일이 유입된다. 그리고 타이밍 벨트의 장력과 피스톤(11)을 밀고 있는 스프링 (14)힘의 균형이 이루어지면 피스톤은 정지되며 벨트 장력은 일정한 상태로 조절된다.Secondly, when the tension of the timing belt is loosened, the piston 11 and the rod 10 are extended in the B direction by the force of the spring 14 as shown in FIG. 2B, and the pressure chamber 13 is moved in accordance with the movement of the piston 11. The hydraulic pressure of the lower than the pressure of the reservoir chamber 12, the check ball is opened while the oil flows into the pressure chamber (13). And when the tension of the timing belt and the force of the spring (14) pushing the piston 11 is achieved, the piston is stopped and the belt tension is adjusted to a constant state.

그러나 이러한 기계식 벨트 장력 조절장치는 주행거리 증가에 따라 장력을 일정하게 유지시켜 주는 스프링 상수 설계가 한계가 있는 문제점이 있다.However, such a mechanical belt tensioning device has a problem in that the spring constant design that maintains a constant tension as the mileage increases.

즉, 스프링 상수의 한계를 넘어서는 정도로 벨트의 장력이 크거나 작아지면 상기 기계식 벨트 장력 조절장치는 더 이상 장력을 정확히 맞출 수 없는 것이다.In other words, when the tension of the belt is large or small enough to exceed the limit of the spring constant, the mechanical belt tensioning device can no longer accurately adjust the tension.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 탄성계수를 갖는 브라켓을 엔진의 실린더 블록에 고정시키고 상기 브라켓에 걸리는 탄성을 측정하여 텐셔너 풀리에 적용하는 전자제어 구성을 갖도록 함으로써 종래 스프링이 갖는 상수의 한계를 극복하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the above problems, by fixing a bracket having an elastic modulus to the cylinder block of the engine and having an electronic control configuration to measure the elasticity of the bracket applied to the tensioner pulley has a constant constant of the spring Its purpose is to overcome the limitations.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,

본 고안은 일정한 탄성계수를 갖는 브라켓을 엔진의 실린더 블록에 고정설치하고, 텐셔너 풀리 중심축에 작용하는 벨트 장력의 합력 방향으로 사각나사 및 상기 사각나사와 일체로된 유동 샤프트를 설치하되 브라켓 일부분에 설치하며, 상기 유동 샤프트를 회전시키기 위한 고정샤프트를 설치하되 상기 유동샤프트와 고정샤프트의 외주는 헬리컬 기어를 형성하여 서로 맞물리도록 하고, 상기 브라켓 하우징 일단에 탄성력 측정을 위한 스트레인 게이지를 설치하고, 상기 스트레인 게이지의 탄성력을 제어기에서 추출하여 텐셔너 풀리에 작용하는 벨트 장력만큼 모터를 구동시키는 구성을 갖는 것이 특징이다.The present invention is to install a bracket having a constant modulus of elasticity to the cylinder block of the engine, and to install a square screw and a flow shaft integrated with the square screw in the direction of the joint force of the belt tension acting on the tensioner pulley central axis, And a fixed shaft for rotating the flow shaft, wherein the outer shaft of the flow shaft and the fixed shaft forms a helical gear to be engaged with each other, and a strain gauge for measuring elastic force is installed at one end of the bracket housing. Extracting the elastic force of the strain gauge from the controller is characterized by having a configuration to drive the motor by the belt tension acting on the tensioner pulley.

도 1은 일반적인 벨트 구동식 캠축 기어장치.1 is a typical belt driven camshaft gear device.

도 2a,b는 일반적인 자동 텐셔너 작동 상태도.Figure 2a, b is a general automatic tensioner operating state diagram.

도 3은 본 고안의 구성도.3 is a block diagram of the present invention.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

20: 브라켓 21: 텐셔너 풀리20: Bracket 21: tensioner pulley

22: 중심축 23: 사각나사22: center axis 23: square thread

24: 유동 샤프트 25: 고정 샤프트24: flow shaft 25: fixed shaft

26: 스트레인 게이지 27: 증폭부26: strain gauge 27: amplifier

28: 제어부 29: 스테핑 모터28: control unit 29: stepping motor

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 고안의 구성도로써, 본 고안은 일정한 탄성계수를 갖는 브라켓(20)을 엔진의 실린더 블록에 고정설치하고, 텐셔너 풀리(21)의 중심축(22)에 대응하는 방향으로 사각나사(23) 및 상기 사각나사(23)와 일체로된 유동 샤프트(24)를 설치하되 브라켓(20) 일부분에 설치하며, 스테핑 모터(29)로 회전되는 고정샤프트(25)를 설치하되 상기 유동샤프트(24)와 고정샤프트(25)의 외주는 헬리컬 기어를 형성하여 서로 맞물리도록 하고, 상기 브라켓(20) 하우징 일단에 탄성력 측정을 위한 스트레인 게이지(26)를 설치하며, 상기 스트레인 게이지(26)의 탄성력을 제어기(28)에서 추출하여 텐셔너 풀리에 작용하는 벨트 장력만큼 모터를 구동시키는 구성을 갖는다.3 is a block diagram of the present invention, the present invention is fixed to the cylinder block of the engine having a fixed modulus of elasticity 20, the square screw in the direction corresponding to the central axis 22 of the tensioner pulley 21 23 and the flow shaft 24 integrated with the square screw 23 are installed on a portion of the bracket 20, and the fixed shaft 25 is rotated by the stepping motor 29, but the flow shaft The outer circumference of the 24 and the fixed shaft 25 forms a helical gear to be engaged with each other, and a strain gauge 26 for measuring elastic force is installed at one end of the housing of the bracket 20, and the strain gauge 26 The elastic force is extracted from the controller 28 to drive the motor by the belt tension acting on the tensioner pulley.

그리고 상기 사각나사(23)에는 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀에 텐셔너 풀리의 충심축(22)이 끼움 결합된다.In addition, a hole is formed in the square screw 23, and the concentric shaft 22 of the tensioner pulley is fitted into the hole.

상기와 같이 구성하는 본 고안은 먼저 일정한 탄성계수를 갖는 브라켓(20)을 엔진의 실린더 블록에 고정설치하여 자동 텐셔너 풀리(21)에서 가해지는 장력에 따라 브라켓(20)에 탄성변형이 일어나도록 유도한다.According to the present invention, the bracket 20 having a fixed modulus of elasticity is fixed to the cylinder block of the engine to induce elastic deformation to occur in the bracket 20 according to the tension applied by the automatic tensioner pulley 21. do.

이는 브라켓(20)상에 설치된 유동 샤프트(24)로 측정이 가능한바, 상기 사각나사(23)의 홀에 자동 텐셔너 풀리(21)의 중심축(22)이 고정되기 때문이며, 상기 사각나사(23)와 일체로된 유동 샤프트(24)가 브라켓(20)상에 고정되어 사각나사(23)를 통해 전달된 벨트의 장력을 브라켓(20)에 전달한다.This can be measured by the flow shaft 24 installed on the bracket 20, because the center axis 22 of the automatic tensioner pulley 21 is fixed to the hole of the square screw 23, the square screw 23 ) And the integrated flow shaft 24 is fixed on the bracket 20 to transmit the tension of the belt transmitted through the square screw 23 to the bracket (20).

그러면 브라켓(20)의 중간에 설치된 스트레인 게이지(26)에 의하여 현재 자동 텐셔너 풀리(21)에 가해지는 벨트의 장력이 측정되고, 여기서 측정된 장력 신호는 증폭부(27)에 의해 증폭된후 제어부(28)에 전달되고, 상기 제어부(28)는 스트레인 게이지(26)에서 측정된 데이터와 내부에 입력된 기준 데이터를 비교하여 현재의 장력이 기준치에 비하여 넘치는지 작은지를 판단한다.Then, the tension of the belt currently applied to the automatic tensioner pulley 21 is measured by the strain gauge 26 installed in the middle of the bracket 20, and the measured tension signal is amplified by the amplifier 27 and then the control unit. The controller 28 compares the data measured by the strain gauge 26 and the reference data input therein to determine whether the current tension is greater than or smaller than the reference value.

참고로 상기 스트레인 게이지(26)는 힘 또는 변위 등의 기계적 양을 탄성체에 작용시켰을 때 생기는 탄성체 표면의 변형을 검출하는 장치로써, 역학량을 전기적 신호로 변환하는 유력한 수단으로 널리 사용되고 있다.For reference, the strain gauge 26 is a device for detecting the deformation of the surface of the elastic body generated when a mechanical quantity such as force or displacement is applied to the elastic body. The strain gauge 26 is widely used as a powerful means for converting a mechanical quantity into an electrical signal.

이후 제어부(28)는 상기 스트레인 게이지(26)의 측정에 따라 계산된 결과로써 스테핑 모터(29)를 구동하게 되며, 상기 스테핑 모터(29)가 구동하면 고정 샤프트(25)가 동작되고, 동시에 상기 고정샤프트(25) 외주에 위치한 헬리컬 기어를 작동시킨다.Thereafter, the controller 28 drives the stepping motor 29 as a result calculated according to the measurement of the strain gauge 26. When the stepping motor 29 is driven, the fixed shaft 25 is operated, and at the same time, Operate the helical gear located on the periphery of the fixed shaft (25).

그러면 헬리컬 기어와 맞물린 유동 샤프트(24)가 이에 상응하여 전진 및 후진하면서 사각나사(23)를 움직이게 되고, 따라서 텐셔너 풀리(21)를 작동시켜 벨트의 장력을 적절하게 조정할 수 있게 된다.This causes the flow shaft 24 engaged with the helical gear to move the square screw 23 correspondingly forward and backward, so that the tensioner pulley 21 can be operated to properly adjust the tension of the belt.

이때 유동 샤프트(24)를 전진시키는 경우는 기준치에 비해서 장력이 넘치는 경우이고, 유동 샤프트(24)를 후진시키는 경우는 기준치에 비해서 장력이 작은 경우이다.At this time, when the flow shaft 24 is advanced, the tension is greater than the reference value, and when the flow shaft 24 is reversed, the tension is smaller than the reference value.

따라서 본 고안을 이용하게 되면 자동 텐셔너 풀리에 가해지는 장력을 항상 일정하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 유동 샤프트의 길이를 충분히 길게하면 종래 스프링 장력 조절의 한계를 충분히 넘어설 수 있다.Therefore, using the present invention can not only constantly adjust the tension applied to the automatic tensioner pulley, but also to sufficiently lengthen the length of the flow shaft can sufficiently exceed the limits of the conventional spring tension adjustment.

상술한 바와같이 본 고안을 이용하게 되면 전자식으로 장력을 조절할 수 있으므로 최적 장력을 항상 적절하게 유지할 수 있는 장점을 제공한다.As described above, the present invention provides an advantage that the optimum tension can be properly maintained at all times because the tension can be adjusted electronically.

Claims

In the tension control device of the timing belt type cam drive device,

A bracket 20 fixed to the cylinder block of the engine and having a constant modulus of elasticity, and a tensioner pulley fixing means 23 installed on the bracket 20 and to which the central shaft 22 of the tensioner pulley 21 is coupled; The tensioner pulley fixing means 23 is integrally coupled to one side of the flow shaft 24 and the helical gear is formed on the outer periphery, rotated by a stepping motor 29 and the outer periphery is engaged with the helical gear of the flow shaft 24 A helical gear is formed to fix the shaft 25 to reciprocate the flow shaft 24, a strain gauge 26 located at one end of the bracket 20 housing to measure the elastic force applied to the bracket, and the strain gauge ( Electronic material, characterized in that the control unit 28 for extracting the elastic force of the belt 26 acting on the tensioner pulley 21 is weak when driving the stepping motor 29 to advance the flow shaft 24 Expression timing belt tensioning device.