KR20040011500A - 텐셔너용 감쇠 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 동력 전달 벨트를 인장시키기 위한 텐셔너에 사용되는 감쇠 기구는, 마찰면과, 하나 이상의 경사면, 그리고 스프링을 조작식으로 연결하는 제1 접촉점 및 제2 접촉점을 포함하고, 이에 의해 상기 감쇠 기구에 인가되는 스프링 토크와 피벗면에서의 반력이 함께 법선방향 힘을 발생시킨다.

Description

텐셔너용 감쇠 기구{DAMPING MECHANISM FOR A TENSIONER}

자동차 엔진 용례에 있어서 전방 부속 장치 구동부의 마이크로-V 벨트의 장력을 자동적으로 제어하기 위해, 기계적 텐셔너를 이용한다. 일반적으로, 이러한 텐셔너는 베이스에 고정된 피벗을 중심으로 회전하는 피벗-아암을 구비하고, 이러한 회전 피벗-아암에 베어링면을 제공하도록 상기 피벗에는 슬리브 타입의 부싱을 사용한다. 상기 베어링의 대다수는 플라스틱으로 제조되고, 텐셔너의 예상 수명 동안에 마모된다. 일단부가 상기 베이스에 연결되며 그 타단부가 상기 피벗-아암에 연결되는 비틀림 스프링을 대개 사용하여, 피벗 아암의 위치를 편향시키고 부착된 풀리를 벨트에 맞닿게 배치한다. 또한, 상기 스프링은 감쇠 기구에 작용하는 스프링력을 발생시키는 데 사용되며, 이 스프링력은 마찰 미끄럼 표면에 대한 법선방향의 힘 성분을 발생시켜 피벗-아암의 진동 운동을 제한 또는 감쇠시킨다.

크기, 비용 및 감쇠 문제를 해결하는 통상의 텐셔너 설계가 미국 특허 제4,473,362호에 개시되어 있다. 이 '362호의 텐셔너는 원통형 오프셋 부재에 부착되어 있는 피벗-아암을 구비하고, 이 원통형 오프셋 부재는 상기 피벗-아암을 지지하며, 베이스에 고정된 피벗을 중심으로 회전한다. 일단부가 피벗-아암에 연결되며 그 타단부가 베이스에 연결되는 하나의 비틀림 스프링만을 사용한다. 상기 피벗에 마련된 단일 슬리브 타입의 부싱은 상기 원통형 부재를 지지하는 베어링면을 구비한다. 풀리 베어링의 반경방향 평면은 상기 슬리브 타입의 부싱에 대해 오프셋되어, 상기 부싱에 의해 전달되어야 하는 부하인 모멘트 또는 우력이 유도된다. 이러한 텐셔너는 풀리가 그 지지부에 대해 오프셋되어 있기 때문에 "Z자" 타입의 텐셔너로 지칭된다.

이러한 "Z자" 타입의 텐셔너를 이용하는 구동 시스템의 벨트는 풀리와 맞물리고, 원통형 부재에 전달되는 벨트력을 풀리에 발생시킨다. 상기 '362호의 특허에서 설명된 바와 같이, 부싱에 인가된 동일하지 않은 부하는 감쇠 수단에 의해 감소되며, 이 감쇠 수단은 벨트력 성분과 거의 동일한 방향으로 작용하는 법선방향의 힘 성분을 발생시킨다. 일부 경우에, 감쇠 수단의 법선방향 힘 성분은 오프셋된 벨트력에 의해 발생된 모멘트를 상쇄시키기에 충분하지 못하며, 그에 따라 단일 부싱은 너무 빨리 불균일하게 마모되는 경향이 있다.

상기 "Z자" 타입의 텐셔너에 일반적으로 이용되는 감쇠 기구가 미국 특허 제5,632,697호에 개시되어 있다. 상기 '697호의 감쇠 기구는 감쇠 수단을 포함하고, 이 경우에 상기 감쇠 수단에 의해 발생된 법선방향 힘은 감쇠 기구에 작용하는 스프링력의 성분보다 크다. 상기 감쇠 수단은 외측 원호형 마찰면이 있는 브레이크 슈를 구비하고, 상기 원호형 마찰면은 그와 함께 활주하는 마찰면이 마련된 제2 원통형 부재의 내측과 맞물린다. 브레이크 슈는 2개의 대향하는 내측 경사면을 구비하고, 이들 경사면 중 하나는 베이스의 상보적인 경사면과 활주 가능하게 맞물리고, 다른 경사면은 스프링력을 브레이크 슈에 인가하는 스프링 단부의 연장부와 활주 가능하게 맞물린다. 스프링력은 베이스에 형성된 돌기 주위에서 구부러지는 스프링의 단부에 의해 발생된다. 비틀린 상태의 스프링은 내측 경사면에 대하여 실질적으로 법선방향의 스프링력을 인가하여, 브레이크의 슈의 경사면을 베이스의 상보적인 경사면에 맞닿게 압박하고, 라이닝을 제2 원통형 부재의 상보적인 내측면에 맞닿게 압박하며, 이에 의해 브레이크 슈에 반발력이 부가된다.

상기 '697호의 감쇠 기구는 복수 개의 경사면을 사용할 필요가 있으므로, 보다 크게 감쇠시킬 수 있는 능력이 브레이크 슈와 베이스의 돌기에 의해 제한된다. 또한, 복수 개의 부품을 사용하면, 전체 텐셔너의 설계 비용, 중량 및 크기가 증대된다.

본 발명은 감쇠 기구를 구비한 텐셔너와, 이러한 텐셔너를 포함하는 벨트 구동 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 말하면, 본 발명은 벨트 맞물림 풀리가 회전 가능하게 장착되어 있는 피벗-아암의 위치를 편향시키는 스프링을 구비한 텐셔너에 관한 것이다. 감쇠 기구를 구비한 본 발명의 텐셔너는 자동차 엔진 용례에 있어서 전방 부속 장치 구동부 등과 같은 마이크로-V 벨트 구동 시스템의 장력을 제어하는 데 특히 유용하다.

도 1은 본 발명에 따른 감쇠 기구를 구비한 벨트 텐셔너를 포함하는 전방 부속 장치 구동 시스템의 개략적인 정면도.

도 2는 전체적으로 도 1의 선 2-2를 따라 취하여 개략적으로 보여주는 부분 확대도로서, 텐셔너와 관련된 여러 성분의 힘을 예시하는 도면.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 취한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 감쇠 기구를 보여주는 확대도.

도 5는 반원 형상부를 구비하는 감쇠 기구의 변형예를 보여주는 도면.

도 6은 편향 밴드가 마련된 외벽과 반원 형상부를 구비하는 감쇠 기구의 변형예를 보여주는 도면.

도 7은 내측 마찰면을 구비한 감쇠 기구의 변형예를 보여주는 도면.

도 8은 감쇠 플레이트에 작용하는 힘을 보여주는 저면도.

도 9는 감쇠 플레이트의 평면도.

도 10은 텐셔너의 베이스에 있어서 감쇠 기구의 자유 물체도.

도 11은 도 8의 선 11-11을 따라 보여주는 감쇠 기구의 측면도.

도 12는 감쇠 기구의 평면도.

도 13은 감쇠 플레이트의 상방 사시도.

도 14는 감쇠 플레이트의 하방 사시도.

도 15는 감쇠 기구의 제1 변형예의 저면도.

도 16은 도 15의 선 16-16을 따라 보여주는 감쇠 기구의 측면도.

도 17은 감쇠 기구의 제1 변형예의 평면도.

도 18은 감쇠 기구의 제1 변형예의 상방 사시도.

도 19는 감쇠 기구의 제1 변형예의 하방 사시도.

도 20은 감쇠 기구의 변형예의 상방 사시도.

도 21은 감쇠 기구의 변형예의 하방 사시도.

도 22는 도 21의 선 22-22를 따라 보여주는 감쇠 기구의 측면도.

도 23은 제2 변형예의 평면도.

도 24는 제2 변형예의 하방 사시도.

도 25는 제2 변형예의 상방 사시도.

본 발명에 따르면, 텐셔너의 예상 수명 동안에 풀리의 정렬 상태가 중요하고 텐셔너의 전체 비용, 중량 및 크기가 중요한 자동차 용례에 있어서, 텐셔너를 이용하는 전방 부속 장치 구동부의 마이크로-V 벨트 시스템에 특히 유용한 감쇠 기구가 제공된다. 본 발명의 감쇠 기구는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 스프링을 포함하고, 이 스프링의 제1 단부는 제1 스프링 접촉점 및 제2 스프링 접촉점을 구비하는 감쇠 플레이트에 조작식으로 연결되어 있어, 상기 감쇠 플레이트에 인가되는 스프링 토크와 피벗면에서의 반력이 함께 법선방향 힘을 발생시킨다. 또한, 상기 감쇠 플레이트는 외측 마찰면과 하나 이상의 경사면을 포함한다. 본 발명의 한 가지 실시예에서, 상기 스프링의 제2 단부는 텐셔너의 베이스에 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 스프링의 제2 단부는 텐셔너의 피벗-아암에 연결된다.

본 발명의 장점은 구성 부품의 개수와 마찰 접촉 면적이 감소되고 크기가 감소되는 감쇠 기구를 제공한다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은 베이스 또는 피벗-아암에 고비용으로 가공되는 돌기 및 경사면의 필요성이 줄어든다는 것이다.

본원의 도면 및 상세한 설명을 살펴보면, 전술한 본 발명의 장점 및 그 밖의 장점은 명백해질 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 풀리(12)를 구비하는 텐셔너(10)가, 벨트(16) 및 복수 개의 풀리를 포함하는 벨트 구동 시스템의 구성 부품으로 예시되어 있다. 예컨대, 벨트(16)는 크랭크 풀리(18), 팬/워터 펌프 풀리(20), 파워 스티어링 풀리(22), 교류 발전기 풀리(24), 아이들 풀리(26) 및 텐셔너 풀리(12)를 타고 이동한다. 텐셔너 풀리(12)는 벨트(16)와 맞물리고, 이 풀리를 움직여 벨트의 장력을 조정하는 방법을 개략적으로 보여주기 위해 여러 상태로 도시되어 있다. 텐셔너 풀리(12)는 벨트(16)와 맞물리고, 인접한 벨트 범위(28, 30)에 있어서 벨트 장력(T1, T2)의 형태로 벨트 부하를 수용한다. 벨트 장력(T1, T2)(또는 부하)이 결합하여, 벨트 범위(28, 30) 사이에 형성되는 2등분선 또는 각도를 따라 벨트력 성분BF를 발생시킨다. 텐셔너의 피벗(32)으로부터 축선 방향으로 오프셋되어 있는 상기 벨트력 성분은, 화살표HL로 상징적으로(즉, 구체적이지 않게) 표시된 힘과 모멘트를 포함하는 복잡한 허브 부하를 발생시킨다. 본 발명의 감쇠 기구는 텐셔너(10)에서 도면 부호34로 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 감쇠 기구(34)를 포함하는 기계적인 타입의 텐셔너(10)는, 예컨대 샤프트(64) 상의 볼 베어링(62) 등을 매개로 하여 피벗 아암(52)에 회전 가능하게 장착된 풀리(12)와, 비틀림 스프링(44), 그리고 베이스(42)를 포함한다. 볼 베어링(62)은 플랜지가 마련된 패스너(66)에 의해 샤프트(64) 상에 유지된다. 피벗-아암(52)은 원통형 부재(53)에 부착되며, 이 원통형 부재는 피벗-아암(52)을 지지하고 피벗 샤프트(55)와 함께 회전한다. 하나 이상의 슬리브 타입의 부싱(56)이 피벗(32) 내에 배치된다. 피벗 부싱(56)은 폴리머 타입이며, 피벗 샤프트(55)에 맞닿아 회전하도록 피벗 내에 배치되어 피벗-아암(52)을 지지하는 것이 바람직하다. 하나의 피벗 부싱(56)이 나타나 있지만, 하나 이상의 피벗 부싱을 구비할 수도 있다. 패스너(60)를 포함하는 피벗 샤프트(55)는 원통형 부재(53)의 플랜지가 마련된 보어(77)와 피벗 부싱(56)을 통해 연장되어, 피벗-아암(52)을 베이스(42)에 부착시킨다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 감쇠 기구(34)는 제1 단부(72)와 제2 단부(74)를 구비하는 뒤틀림 스프링(70)을 포함한다. 감쇠 기구(34)는 이 실시예에서 텐셔너(10)의 베이스(42)와 맞물리는 외측 마찰면(78)을 구비하는 감쇠 플레이트(76)를 더 포함한다. 피벗 아암(52)의 돌기(79)와 정합하는 경사면(77)이 마련된다. 감쇠 플레이트(76)는 스프링(70)을 감쇠 플레이트(76)에 조작식으로 연결하기 위해 제1 스프링 접촉점(80)과 제2 스프링 접촉점(82)을 포함한다. 도 4에 도시된 실시예에서, 감쇠 플레이트(76)는 축선 A-A에 대해 대칭이며, 이로 인해 스프링 코일의 권취 방향이 상이한 스프링(70)을 설치할 수 있게 된다.

감쇠 플레이트는 플레이트 베이스(88), 내벽(90) 및 외벽(92)을 구비하는 스프링(70) 수납용 채널(86)을 포함한다. 상기 플레이트 베이스(88)는 텐셔너의 마찰 패드(93)를 포함하고, 이 마찰 패드는 원통형 부재(53)와 활주 가능하게 맞물리도록 바닥면(200)에 소정 간격을 두고 배치되어 있다.

감쇠 플레이트(76)에는 마찰면(78)을 형성하는 라이닝(84)이 부착되어 있고, 이 라이닝을 감쇠 플레이트(76)에 견고히 부착하기 위해 기계적 탭(85)을 이용한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 감쇠 기구(34)는 원형이다. 감쇠 플레이트가 반원형인 감쇠 기구(34)의 다른 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 감쇠 플레이트(76)는 피벗 조인트(100)를 포함하고, 스프링(70)으로부터의 토크를 받는 감쇠 플레이트(76)는 상기 피벗 조인트를 통해 화살표B로 표시된 상대적인 운동을 할 수 있게 된다. 이와 같이 감쇠 플레이트(76)가 추가적으로 운동함으로써, 감쇠를 위한 마찰력이 증대된다.

도 6에 도시된 다른 실시예에서는, 외벽(92)에 편향 밴드(102)가 마련되어 있는 반원형 감쇠 플레이트(76)가 제공된다. 이 실시예에서, 스프링 단부(72)에 의해 인가되는 힘은 편향 밴드(102)가 텐셔너와 반경방향으로 맞물리도록 화살표C로 표시된 바와 같이 편향 밴드(102)에 작용하여, 피벗-아암(52)에 부하를 인가하는 것을 돕는다. 이 실시예에서, 편향 밴드(102)는 텐셔너 아암(52)에 부착된 추가 지지부(104)와 접촉한다.

도 7은 감쇠 기구의 다른 실시예를 도시하는 도면으로서, 이 감쇠 기구는 내벽(90)을 포함하고, 이 내벽은 내측 마찰면(112)이 마련된 라이닝(110)을 구비한다.

감쇠 플레이트에 작용하는 힘을 보여주는 저면도인 도 8을 참조한다. 감쇠 기구로도 지칭되는 본 발명의 감쇠 플레이트를 이용하는 텐셔너의 감쇠 특징은 비대칭이다. 이는 감쇠 기구 또는 플레이트에 작용하는 힘과 관련하여 가장 잘 설명되는데, 다시 말해서 제1 감쇠력 T_L은 무단(無斷) 부재로부터 멀어지는 제1 방향으로의 피벗-아암의 운동에 작용하고, 제2 감쇠력 T_un은 무단 부재를 향하는 제2 방향으로의 피벗-아암의 운동에 작용하며, 상기 제1 감쇠력은 제2 감쇠력보다 크다.

고정된 상태에서는, 스프링 토크 T_spr를 갖는 편향 부재 또는 비틀림 스프링이 제1 접촉점(80)에 반력 N을 발생시키고, 제2 접촉점(82)에 반력 N을 발생시킨다. 회전하지 않도록 구속되어 있는 베이스(42)와 스프링의 타단부가 맞물려 토크가 발생된다. 감쇠 기구는 실질적으로 경사면(77) 및 접촉점(79)과 마찰면(78) 사이에서 피벗-아암에 대하여 예정된 위치에 유지된다. 또한, 감쇠력을 감소시키기 위해, 경사면(300)은 접촉점(10)과 맞물린다. 반대로 움직이는 경우에, 경사면(302)이 접촉점(11)과 맞물려 감쇠력을 감소시키고, 경사면(301)이 접촉점(12)과 맞물려 감쇠력을 증대시킨다.

또한, 감쇠 밴드는 베이스의 원호형 내측면과 맞물린다. 피벗-아암(52)이 이동할 때, 감쇠 플레이트의 마찰면은 베이스의 원호형 내측면에 지지되어, 피벗 아암(52)의 운동에 대향하는 제1 감쇠력 및 제2 감쇠력이 형성되고, 이에 의해 피벗 아암은 각 방향으로 감쇠 진동 운동한다. 이러한 감쇠 플레이트의 감쇠력은 어느 방향에서도 피벗-아암의 운동에 대향한다.

그 분석 결과는 다음과 같다.

T_spr= N * F (1)

F는 접촉점(80, 82) 사이의 거리이다. 감쇠 플레이트의 경사면(77)은 정지부 또는 접촉점(79)에서 피벗-아암에 지지되어, 돌기 또는 피벗점(79)을 중심으로 한 감쇠 플레이트(76)의 회전을 제어한다.

특히, 베이스(42)는 고정되어 있고 피벗-아암(52)은 감쇠 기구와 함께 시계 방향으로 회전하는 경우, 곡선형 마찰면(78)의 표면에 형성된 마찰 토크 또는 감쇠력이 상기 피벗점(79)에서의 반력 P를 증대시킨다.

P = T_spr/A (2)

A는 감쇠 기구에 있어서의 P의 위치와 회전 중심 O 사이의 반경방향 거리이다. O는 피벗-아암(52)의 회전 중심이다.

감쇠 플레이트의 평면도인 도 9를 참조하면, O 점에 대한 토크의 토크 방정식은 다음식과 같다.

T_spr- P_L*A + μT_L*R = 0 (3)

여기서 T_L과 P_L은 각각 벨트 장력 또는 벨트력에 의해 형성된 부하력이다. μ는 마찰면(79)의 표면의 마찰계수이다. 본원에 기술된 마찰면(78)의 각 부분은 인접 마찰면의 상대적인 운동을 감쇠하기에 적절한, 나일론 6, 나일론 66 및 테프론(등록상표) 등의 (이에 한정되는 것은 아님) 당업계에 공지된 임의의 마찰성 물질로 이루어질 수 있다. R은 마찰면(78)의 반경이다.

이어서, X 방향의 힘은 다음과 같다.

T_L*cosθ+ μT_Lsinθ- P_L= 0 (4)

따라서, 다음과 같다.

T_L= P_L[1/(cosθ+ μsinθ)] (5)

T_L과 P_L을 토크 방정식[식 (3)]에 대입하면 다음식이 얻어진다.

T_spr- P_L*A + μ*P_L[1/(cosθ+ μsinθ)]*R = 0 (6)

이 식을 인수 분해하면 다음식이 얻어진다.

P_L= T_spr/A*[(cosθ+ μsinθ)/((cosθ+ μsinθ) - μ*R/A)] (7)

상기 방정식(7)은 부하 사이클 동안에 감쇠 플레이트의 경사면(77)에서 접촉점(79)에 가해지는 부하력 P_L의 값을 제공한다(도 8 참조).

비부하 방향에 있어서 감쇠 기구의 자유 물체도로서, 도 9에 설명된 것과 동일한 논리를 따르는 도 10을 참조하면, 텐셔너 아암이 반시계 방향으로 이동하거나 "비부하" 상태가 되면, 마찰 토크가 반력 P_un을 감소시킨다.

반력 P_L/P_un으로 인해 마찰면에서 감쇠력 T_L/T_un이 발생된다. P가 클수록 법선방향의 반력 T가 증대되고, 이에 상응하게 마찰 토크도 증대되며, 그 반대도 성립된다.

P_un= T_spr/A*[(cosθ- μsinθ)/((cosθ- μsinθ) + μ*R/A)] (8)

상기 방정식(8)은 비부하 사이클 동안 감쇠 플레이트(76)에서 접촉점(79)에 가해지는 힘 P_un의 값을 제공한다(도 8 참조).

감쇠 비대칭 및 그와 관련된 비대칭 인자는, 제1 감쇠력과 제2 감쇠력에 상응하는 부하 상태와 비부하 상태 사이에 있어서 벨트 장력 또는 부하 P의 차이에 의해 결정된다.

K_AS= ΔT_{벨트 부하상태}/ΔT_{벨트 비부하상태}(9)

여기서, K_AS는 비대칭 인자이다.

ΔT_{벨트 부하상태}는 피벗-아암이 벨트 또는 무단 부재로부터 멀어지게 이동할 때의 제1 감쇠력에 해당하는 벨트 장력의 변화이다.

ΔT_{벨트 부하상태}= T_{벨트 최대}- T_{벨트 정상}(10)

ΔT_{벨트 비부하상태}는 피벗-아암이 벨트를 향해 이동할 때의 제2 감쇠력에 해당하는 벨트 장력의 변화이다.

ΔT_{벨트 비부하상태}= T_{벨트 정상}- T_{벨트 최소}(11)

텐셔너 설계에서, 반력 P는 벨트 장력을 전달한다. 따라서,

K_AS= (P_L- P)/(P - P_un) (12)

앞서 구한 값을 대입하면, 비대칭 인자의 방정식은 다음과 같이 된다.

K_AS= [(cosθ- μsinθ+ μ*R/A))/(cosθ+ μsinθ- μ*R/A)] (13)

여기서 θ= arctan(μ)이다.

예제

앞서 언급된 변수를 다음의 값으로 가정한다.

μ= 0.2, 마찰계수

R = 33 mm

A = 16 mm

θ= 11.3°

그리고, 이들 값을 상기 방정식에 적용하면 다음의 값이 얻어진다.

K_AS= 1.35/0.61 = 2.2

비대칭 인자는 마찰면(78)의 마찰계수를 변경하여 조정할 수도 있고, 치수 변수 R과 A를 변경하여 조정할 수도 있다.

본원에 기술된 논리에 기초하면, 이중 감쇠 밴드를 구비한 감쇠 기구의 경우의 비대칭이 단일 감쇠 밴드의 경우보다 1.5 내지 2배 더 크다.

다이아그램 1 및 다이아그램 2는 단일 감쇠 기구에 대하여 정적 및 동적으로 측정한 텐셔너 부하 및 감쇠를 보여준다.

다이아그램 3 및 다이아그램 4는 이중 감쇠 기구에 대하여 정적 및 동적으로 측정한 텐셔너 부하 및 감쇠를 보여준다(도 15 참조).

상기 각 다이아그램에서, 비대칭 특성은 T_부하상태의 점과 T점 사이의 폭 대 T_{비부하상태}의 점과 T점 사이의 폭으로 도시되어 있다. K_AS값의 결정은 각 그래프에서의 값을 측정하는 간단한 문제이다. 각 다이아그램에서의 값은 다음과 같다.

다이아그램 1: 24 200 400

T_부하상태- T = 10 8 10

T - T_{비부하상태}= 6 6 6

K_AS= 1.66 1.33 1.66

다이아그램 2:

T_부하상태- T = 12 9 10

T - T_{비부하상태}= 7 6 6

K_AS= 1.71 1.5 1.66

다이아그램 3:

T_부하상태- T = 22

T - T_{비부하상태}= 11

K_AS= 2.00

다이아그램 4:

T_부하상태- T = 24

T - T_{비부하상태}= 11

K_AS= 2.18

도 11은 도 8의 선 11-11을 따라 취한 감쇠 기구의 측면도이다. 스프링을 감쇠 플레이트(76)에 대해 적절하게 위치 설정하기 위해 가이드(14)가 마련된다. 스프링 지지부(13)는 감쇠 플레이트(76) 위로 돌출된다. 스프링은, 피벗-아암의 회전 축선에 평행하게 작용하여 스프링(13)뿐만 아니라 가이드(14, 15)에 힘 F₁₃을 가하는 축선 방향의 부하에 의해 압박된 상태로 설치된다. 이에 의해, 감쇠 플레이트(76)는 도시 생략된 피벗-아암에 맞닿게 압박된다(도 2 참조).

마찰면(78)은 탭(85)에 의해 감쇠 플레이트(76)에 부착된다(도 12 참조). 마찰 패드(93)는 저마찰면을 제공하며, 이 저마찰면에 의해 감쇠 플레이트(76)는 도시 생략된 피벗-아암과 활주 가능하게 맞물린다(도 2 참조).

도 12는 감쇠 기구의 평면도이다. 탭(85)은 감쇠 플레이트(76)와 결합하여,마찰면(78)을 감쇠 플레이트(76)에 부착시킨다. 스프링(70)의 단부(72)가 접촉점(80, 82)에서 감쇠 플레이트(76)에 접촉한다. 홈(9)은 마찰면(78)을 2개의 대칭 절반체로 나누며, 각 절반체는 텐셔너 베이스의 원호형 내측면(도시 생략)과 맞물린다. 홈(9)은 본원에 기술된 내용에 근거하여 접촉점(80, 82)과 실질적으로 정렬되어 있다.

반시계 방향의 운동에 의해 작동되는 경우, 그리고 벨트력 또는 허브 부하에 의해 작동되는 경우, 힘 P는 비교적 작다. 허브 부하는 풀리의 피벗점(32)에 가해지는 부하이며, 이 부하는 벨트에 의해 피벗-아암에 가해지는 힘으로부터 야기되는 것이다. 접촉점(79)은 비교적 약하게 부하가 걸린 상태로 감쇠 플레이트(76)의 이동을 구속하도록 작용한다. 허브 부하가 증대되면, 감쇠 플레이트(76)는 보다 강하게 부하가 걸린 상태로 접촉점(10)과 접촉점(79)에서 지지된다. 이는 부하가 증대된 조건 하에서 감쇠 플레이트와 마찰면이 약간 소성 변형하기 때문이다.

텐셔너 아암이 반시계 방향으로 이동하는 경우에, 접촉점(12)은 비교적 약하게 부하가 걸린 상태로 감쇠 플레이트(76)의 이동을 구속하도록 작용한다. 허브 부하가 증대되면, 접촉점(11)은 접촉점(12)과 함께 보다 강하게 부하가 걸린 상태로 작동된다. 다시 말해서, 이는 부하가 걸린 상태에서 감쇠 플레이트가 약간 소성 변형하기 때문이다.

어느 경우에든지, 감쇠 플레이트와 접촉점(79 또는 10)의 접촉으로 인해, 감쇠 플레이트는 인가되는 스프링 토크의 크기에 따라 접촉점(79 또는 10)을 회전 중심으로 하여 회전하게 된다. 다시 말해서, 도 8을 참조하면 접촉점(80, 82)에 힘이 작용함으로 인해, 감쇠 플레이트(76)가 부하에 따라 접촉점(79)과 가능하다면 접촉점(10)과 맞물린다. 이와 같이 맞물리면, 감쇠 플레이트(76)는 접촉점(79 또는 10)을 중심으로 약간 회전하고, 이로 인해 마찰면(78)은 하우징의 내측면과 실질적으로 접촉하게 되어, 마찰면에는 법선방향 힘이 가해진다. 이러한 논리는 감쇠 플레이트와 접촉점(11, 12)의 맞물림에도 적용된다.

당업자라면 이해하는 바와 같이, 프레임을 제어하고 피벗-아암의 접촉점(79, 10, 11, 12) 사이에서의 이동 및 회전 방향을 제어하면, 마찰면(78)과 하우징의 내측면 사이의 맞물림이 강화된다. 감쇠 플레이트는 접촉점(79, 10, 11, 12) 사이에서 아암에 구속되어 있으므로, 피벗-아암은 하우징에 대한 그 운동의 전체적인 유효 각도 범위에 걸쳐 회전할 수 있다.

도 13은 감쇠 플레이트의 평면도이다. 감쇠 플레이트(76)와 피벗-아암(도시 생략) 사이의 마찰을 감소시키기 위해, 마찰 패드(93)가 감쇠 플레이트(76)에 부착되어 있다. 감쇠 플레이트는 중심점 O를 중심으로 한 회전이 실질적으로 제어되도록 축선 방향으로 부착되어 있지 않다는 것을 유의하라. 감쇠 플레이트(76)는 작동 중에 스프링력을 받아 접촉점(79, 10, 11, 12) 사이에서 유동(遊動)한다. 이러한 유동에 의해, 각 마찰면은 작동 중에 베이스의 원호형 내측면과 완전히 맞물리도록, 부하가 걸린 상태에서 적절하게 배향될 수 있게 된다. 또한, 상기 유동에 의해 마찰면은 텐셔너의 수명 동안에 계속 재배향되어 마모에 순응할 수 있게 된다. 가이드(14, 15)는 스프링 단부(72)를 감쇠 플레이트(76) 내에 적절하게 배치하고 지지한다. 이러한 관계는 스프링 단부(72)를 감쇠 플레이트의 점(7, 8)과 접촉하는 상태로 적절히 배치하기 위해 필요하다.

도 14는 감쇠 플레이트의 하방 사시도이다. 패드(93)의 베어링면은 마찰면(78)의 하면(51)과 실질적으로 동일한 평면 상에 존재하며, 이에 의해 감쇠 플레이트가 피벗 아암 상에서 실질적으로 평평하게 유지된다. 하면(51)의 마찰계수는 마찰면(78)과 동일하다.

도 15는 감쇠 기구의 제1 변형예의 저면도이다. 제1 변형예는 감쇠 플레이트(76) 상에 2개의 마찰면(78)을 포함한다. 대향하는 힘 P₁과 P₁'은 피벗점(100)에서 감쇠 플레이트에 작용한다. 스프링 단부(72)는 접촉점(107, 108)에서 감쇠 플레이트(76)와 접촉한다. 작동시, 스프링(50)은 힘을 발생시킨다.

P₁' = T_spr/r

도 16을 참조하면, 피벗점(100)을 통해 감쇠 플레이트가 약간 구부러질 수 있게 되며, 이에 의해 감쇠 플레이트의 양 부품(180, 190)이 모두 서로에 대해 운동할 수 있게 된다. 이와 같이 피벗점(100)에서의 감쇠 플레이트의 구부러짐에 기인한 프레임 부품(180, 190)의 상대적 운동은 감쇠 플레이트(76)의 회전 중심 O에 관하여 반경방향이다. 따라서, 각 마찰면(78)은 방향 D1과 방향 D2로 각각 이동 가능하다.

감쇠 플레이트가 평형 상태인 경우, 힘 P₁'은 감쇠 플레이트(76)의 다른 부품(즉, 180, 190)에 서로 대향하는 동일한 힘 P₁을 제공한다. 힘 P₁과 P를 합하면 다음식과 같이 합력 R이 발생된다.

R = P₁+ P (14)

상기 합력은 텐셔너 베이스의 원호형 내측면(도시 생략)에 작용한다(도 2 참조). 힘 R과 T는 텐셔너 베이스의 원호형 내측면과 마찰면 사이에 작용한다. 이들 힘과 마찰계수는 각 마찰면에 마찰력을 발생시킨다.

평형 상태에서, 힘 P는 모멘트 아암에 작용하는 벨트 부하에 대향하거나 또는 평형을 이루도록 작용하는 평형힘이다.

B_L*M = P*A, 또는 (15)

P = (B_L*M)/A (16)

여기서, B_L은 벨트 부하 또는 허브 부하이고, M은 회전 중심 O로부터 아암에 작용하는 허브 부하까지 측정된 모멘트 아암이며, P와 A는 본원에 기술된 바와 같은 것이다.

상기 마찰력 (R + T)μ는 단일 감쇠 기구에 작용하는 마찰력의 대략 3배 정도이며, 이는 추가의 힘 R = P + P₁때문이다. P는 단지 허브 부하에 대항하여 아암의 평형을 이루게 하는 힘일 뿐이다.

도 16은 도 15의 선 16-16을 따라 보여주는 감쇠 기구의 측면도이다. 이 도면은 마찰면(78)의 상대적 위치를 보여준다. 피벗 조인트(100)는 마찰면 사이에 도시되어 있다. 마찰면(78)은 그 원호형 맞물림 길이 A_L이 각각 동일하고(도 17 참조), 마찰계수 μ도 동일하다. 물론, 각 마찰면의 맞물림 길이 A_L을 변경하여 감쇠기구의 감쇠 특성을 부분적으로 변화시킬 수 있다.

도 17은 감쇠 기구의 제1 변형예의 평면도이다. 탭(46)은 마찰면(78)을 감쇠 플레이트(76)에 연결시킨다. 스프링 단부(72)는 접촉점(107, 108)에서 감쇠 플레이트(76)와 접촉한다. 피벗점(100)을 통해 감쇠 플레이트(76)가 구부러질 수 있게 되며, 그 결과 본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같이 마찰면(78)의 상대적 운동이 가능해진다.

도 18은 감쇠 기구의 제1 변형예의 상방 사시도이다. 피벗점(100)은 마찰면(78) 사이에 도시되어 있다.

도 19는 감쇠 기구의 제1 변형예의 하방 사시도이다. 표면(202, 203)은 피벗 아암(도시 생략)과 맞물린다. 이들 표면(202, 203)은 사용자가 필요로 하는 경우에 마찰면과 동일한 마찰계수를 가질 수도 있다. 이 실시예에서는, 단일 마찰면의 실시예(도 13 참조)에 사용된 패드(93)가 필요하지 않다.

도 20은 감쇠 기구의 변형예의 상방 사시도이다. 스프링 지지부(20, 21)는 비틀림 스프링(도시 생략)의 나선형 코일을 적절하게 지지하도록 그 높이가 서로 동일하지 않다. 작동시, 상기 스프링은 축선 방향으로 약간 압축되고, 그 결과 감쇠 표면(202, 203) 상에는 스프링 지지부(20, 21)를 매개로 하여 힘이 가해진다. 스프링 지지부(20, 21)는 축선 방향 스프링력을 감쇠 플레이트 주위에 고르게 분배시키는 역할을 한다.

도 21은 제2 변형예의 저면도이다. 제2 변형예의 감쇠 기구는 단지 하나의 마찰면(78)을 사용한다는 점을 제외하고는 도 15에 설명된 실시예와 실질적으로 동일하다. 또한, 마찰면(78)에는 홈(91)이 존재하지 않는다. 그 대신에, 원호형 표면(92)은 감쇠 플레이트(76)에 대하여 연속적인 접촉면을 제공한다. 이 접촉면의 마찰계수가 비교적 낮기 때문에, 법선 방향의 힘(T)이 감쇠 플레이트에 발생시키는 마찰력은 무시해도 좋을 정도로 작다. 평형을 이루는 경우에, 2개의 힘(T + P)이 존재한다. 마찰의 경우에도, 2개의 힘(R = P₁+ P)이 존재한다. 이는 감쇠 플레이트가 정적 평형상태(P₁' = -P₁)에 있기 때문이다.

도 22는 도 21의 선 22-22을 따라 보여주는 감쇠 기구의 측면도이다.

도 23은 제2 변형예의 평면도이다. 마찰면(78)은 탭(85)에 의해 감쇠 플레이트(76)에 연결된다. 다른 실시예에서 접촉점(107)에 인접한 홈을 포함하는 것으로 도시된 감쇠 플레이트의 부분이, 이 제2 변형예에서는 피벗-아암과 맞물리는 연속적인 원호형 마찰면(92)이다.

도 24는 제2 변형예의 하방 사시도이다. 연속적인 원호형 마찰면(92)은 본원에 기술된 힘(T)을 받는 베어링면을 제공한다.

도 25는 제2 변형예의 상방 사시도이다. 스프링 지지부(20, 21)는 비틀림 스프링(50)(도시 생략)을 수용할뿐만 아니라 본원에 기술된 축선 방향 스프링력을 받는다.

Claims (24)

1. 동력 전달 벨트를 인장시키기 위한 텐셔너에 사용되는 감쇠 기구로서,

   제1 단부와 제2 단부를 구비하고 스프링 토크를 갖는 스프링과;

   피벗면과 맞물리는 하나 이상의 경사면과, 마찰면을 구비하는 감쇠 플레이트

   를 포함하고, 상기 감쇠 플레이트는 스프링의 제1 단부를 조작식으로 연결하는 제1 스프링 접촉점 및 제2 스프링 접촉점을 포함하고, 이에 의해 상기 감쇠 플레이트에 인가되는 스프링 토크와 피벗면에서의 반력이 함께 법선방향 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 감쇠 기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 하나 이상의 축선에 대하여 대칭인 것인 감쇠 기구.
3. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 외측 마찰면을 포함하는 것인 감쇠 기구.
4. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트에는 외측 마찰면을 형성하는 라이닝이 부착되어 있는 것인 감쇠 기구.
5. 제1항에 있어서, 상기 스프링은 비틀림 스프링인 것인 감쇠 기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 원형인 것인 감쇠 기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 반원형인 것인 감쇠 기구.
8. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 내측 마찰면을 포함하는 것인 감쇠 기구.
9. 제8항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트에는 상기 내측 마찰면을 형성하는 라이닝이 부착되어 있는 것인 감쇠 기구.
10. 제1항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 플레이트 베이스, 내벽 및 외벽으로 구성되는 채널을 포함하는 것인 감쇠 기구.
11. 제10항에 있어서, 상기 플레이트 베이스는 텐셔너와 활주 가능하게 맞물리는 바닥면을 포함하는 것인 감쇠 기구.
12. 제11항에 있어서, 상기 바닥면은 마찰 패드를 포함하는 것인 감쇠 기구.
13. 제10항에 있어서, 상기 플레이트 베이스는 스프링과 맞물리는 상면을 포함하는 것인 감쇠 기구.
14. 제7항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 피벗 조인트를 포함하고, 이 감쇠 플레이트는 상기 피벗 조인트를 통해 상대적인 운동이 가능해지는 것인 감쇠 기구.
15. 제14항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 베이스, 내벽 및 외벽으로 구성되는 채널을 포함하는 것인 감쇠 기구.
16. 제15항에 있어서, 상기 외벽에 편향 밴드가 마련되어, 텐셔너와 반경 방향으로 맞물릴 수 있게 되는 것인 감쇠 기구.
17. 무단 부재를 인장시키기 위한 벨트 텐셔너로서,

    샤프트를 구비한 하우징과;

    상기 샤프트에 피벗 가능하게 장착된 피벗-아암과;

    제1 축선과 실질적으로 평행하고 제1 축선으로부터 간격을 두고 세팅되는 제2 축선을 중심으로 회전하도록, 상기 피벗-아암에 저널링된 풀리와;

    제1 단부 및 제2 단부를 구비하고 스프링 토크를 갖는 스프링과;

    피벗면과 맞물리는 하나 이상의 경사면과, 마찰면을 구비하는 감쇠 플레이트

    를 포함하고, 상기 감쇠 플레이트는 스프링의 제1 단부를 조작식으로 연결하는 제1 스프링 접촉점 및 제2 스프링 접촉점을 포함하고, 이에 의해 상기 감쇠 플레이트에 인가되는 스프링 토크와 피벗면에서의 반력이 함께 법선방향 힘을 발생시키며,

    상기 감쇠 플레이트는 무단 부재로부터 멀어지는 제1 방향으로의 피벗-아암의 운동에 작용하는 제1 감쇠력과, 무단 부재를 향하는 제2 방향으로의 피벗-아암의 운동에 작용하는 제2 감쇠력에 의해, 피벗-아암의 모든 운동을 실질적으로 약화시키고, 상기 제1 감쇠력은 제2 감쇠력보다 큰 것을 특징으로 하는 벨트 텐셔너.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 감쇠력과 제2 감쇠력의 비는 비대칭 인자로 이루어지는 것인 벨트 텐셔너.
19. 제18항에 있어서, 상기 비대칭 인자는 1보다 큰 것인 벨트 텐셔너.
20. 제18항에 있어서, 상기 마찰면은 소정 길이를 갖는 곡선 형상으로 나타나는 것인 벨트 텐셔너.
21. 제18항에 있어서, 상기 감쇠 플레이트는 피벗면과 맞물리고, 이에 의해 피벗면을 회전 중심으로 갖는 제1 접촉점 및 제2 접촉점에 소정의 힘이 인가되는 경우에 감쇠 플레이트의 회전이 일어나는 것인 벨트 텐셔너.
22. 제18항에 있어서, 상기 마찰면은 2개 이상의 마찰면 부분을 포함하고, 마찰면 부분 중 하나의 곡률 중심이 다른 마찰면 부분의 곡률 중심과 일치하지 않는 것인 벨트 텐셔너.
23. 제18항에 있어서, 상기 마찰면은 비금속 물질로 이루어지는 것인 벨트 텐셔너.
24. 제18항에 있어서, 상기 비금속 물질은 매끄러운 것인 벨트 텐셔너.