KR20040053193A

KR20040053193A - 텐셔너

Info

Publication number: KR20040053193A
Application number: KR10-2004-7005944A
Authority: KR
Inventors: 서크알렉산더
Original assignee: 더 게이츠 코포레이션
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-06-23
Also published as: TW565660B; EP1438520A1; CA2463540C; US20030078124A1; JP2005507063A; CA2463540A1; AR036922A1; WO2003036132A1; KR100591971B1; CN1575386A; US6592482B2; AU2002337969B2; MXPA04004832A; BR0213376A; CN100507310C

Abstract

본 발명은 토션 스프링(30)에 의해 벨트를 향하여 편향되는 피봇 아암(10)을 구비하는 벨트 텐셔너(100)를 포함한다. 또한, 텐셔너(100)는 마찰 클러치(42)와 결합되는 1방향 클러치(36)를 포함한다. 텐셔너(100)의 피봇 아암(10)은 1방향 클러치(36)에 연결된다. 1방향 클러치(36)는 마찰 클러치(42)에 연동식으로 연결되고, 이 마찰 클러치는 마찰 맞물림식 반경방향 연장면에 의해 발생되는 예정된 마찰 토크를 갖는다. 상기 피봇 아암은 1방향 클러치(36)의 작용에 의해 벨트를 향하여 비교적 자유롭게 이동할 수 있다. 아암 운동의 한계점에서, 1방향 클러치(36)는 맞물려서, 벨트로부터 멀어지는 반대방향으로의 이동을 방지한다. 벨트 인장 토크가 스프링(30)의 힘과 마찰 클러치(42)의 마찰 토크를 합한 것을 초과하는 경우에만, 아암은 벨트로부터 멀어지게 이동할 수 있다.

Description

텐셔너{TENSIONER}

자동차 등에 사용되는 대부분의 엔진은 차량의 적절한 작동에 필요한 복수 개의 벨트 구동식 보조 시스템을 포함한다. 이러한 보조 시스템으로는 얼터네이터, 공기 조화기의 압축기 및 파워 스티어링 펌프 등이 있다.

이러한 보조 시스템은 일반적으로 엔진의 전면에 장착된다. 각 보조 시스템은 풀리를 구비하며, 이 풀리는 몇 가지 형태의 벨트 구동부로부터 동력을 받도록 샤프트 상에 장착되어 있다. 초창기 시스템에서, 각 보조 시스템은 보조 시스템과 크랭크 샤프트 사이에서 움직이는 별도의 벨트에 의해 구동되었다. 벨트 기술의 발전으로, 지금은 단일의 사행(蛇行)식 벨트가 대부분의 용례에 사용되고 있다. 보조 시스템은 다양한 보조 부품 사이를 지나가는 단일의 사행식 벨트에 의해 구동된다. 이러한 사행식 벨트는 엔진의 크랭크 샤프트에 의해 구동된다.

사행식 벨트는 모든 보조 시스템을 거쳐가야 하므로, 일반적으로 이전에 사용되던 벨트보다 길어지게 되었다. 적절히 작동하려면 벨트는 예정된 장력을 갖는 상태로 설치된다. 벨트는 작동함에 따라 약간 늘어난다. 이는 벨트의 장력을 감소시켜, 벨트의 미끄러짐을 야기할 수 있다. 따라서, 벨트가 사용 중에 늘어날 경우에 적절한 벨트 장력을 유지하기 위하여 벨트 텐셔너를 사용한다.

벨트 텐셔너가 작용함에 따라, 움직이는 벨트는 텐셔너 스프링에 진동을 야기한다. 이러한 진동은 벨트와 텐셔너의 조기 마모를 초래하므로 바람직하지 않다. 따라서, 이러한 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠 기구가 텐셔너에 추가된다.

다양한 감쇠 기구가 개발되었다. 이러한 감쇠 기구로는 점성 유체 기반의 댐퍼와, 마찰면의 활주 또는 상호 작용을 기반으로 한 기구, 그리고 상호 작용하는 스프링을 구비하는 댐퍼 등이 있다. 또한, 관련 기술은 피봇 아암의 단일 방향 이동만을 허용하는 중심 잠금 장치를 포함한다.

관련 기술의 대표적인 예로는 Bando에 허여된 일본 특허 공개 제07-113446호가 있으며, 이 특허 공개 공보에는 가동부의 이동을 규제하는 고정부 상에 1방향 클러치를 구비하는 텐셔너가 개시되어 있다.

또한, 관련 기술의 대표적인 예로는 1986년에 Bytzek 등에게 허여된 미국 특허 제4,583,962호가 있으며, 이 특허에는 조작 운동을 1방향 클러치 기구에 의해 감쇠시키는 감쇠 시스템을 구비한 인장 장치가 개시되어 있다.

마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 이용하여 비대칭 감쇠가 이루어지는 텐셔너가 필요하다. 반경방향 연장면이 마련되어 있는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 구비한 텐셔너가 필요하다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.

본 발명은 텐셔너에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 이용하여 비대칭 감쇠가 이루어지는 텐셔너에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 텐셔너의 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 텐셔너의 작동을 개략적으로 보여주는 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 텐셔너의 측면도.

도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 본 발명에 따른 텐셔너의 평면도.

도 5는 벨트 인장력 대 아암 이동을 보여주는 도표.

본 발명의 주 양태는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 이용하여 비대칭감쇠가 이루어지는 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태는 반경방향 연장면이 마련되어 있는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 구비한 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 양태는 후술하는 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 드러나거나 명백해진다.

본 발명은 토션 스프링에 의해 벨트를 향해 편향되어 있는 피봇 아암을 구비한 벨트 텐셔너를 포함한다. 또한, 상기 벨트 텐셔너는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치를 포함한다. 상기 텐셔너의 피봇 아암은 1방향 클러치에 연결된다. 상기 1방향 클러치는 마찰 클러치에 연동식으로 연결되고, 이 마찰 클러치는 마찰 맞물림식 반경방향 연장면에 의해 발생되는 예정된 마찰 토크를 갖는다. 상기 피봇 아암은 1방향 클러치의 작용에 의해 벨트를 향하여 비교적 자유롭게 이동할 수 있다. 아암 운동의 한계점에서, 1방향 클러치는 맞물려서, 벨트로부터 멀어지는 반대방향으로의 이동을 방지한다. 벨트 인장 토크가 스프링력과 마찰 클러치의 마찰 토크를 합한 것을 초과하는 경우에만, 아암은 벨트로부터 멀어지게 이동할 수 있다.

명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 발명에 따른 텐셔너의 측단면도이다. 텐셔너는 차량 엔진용 전방 보조 벨트 구동부에 사용될 수 있다. 텐셔너는 스프링력을 피봇 아암을 통해 벨트에 인가함으로써 벨트 인장력을 유지한다. 또한, 텐셔너는 마찰 클러치와 결합된 1방향 클러치의 작용에 의해 피봇 아암의 운동을 감쇠시킨다.

텐셔너(100)는 피봇 아암(10), 베이스(14) 및 풀리(12)(도시 생략, 도 2 참조)를 포함한다. 베이스(14)는 피봇 아암의 기둥부(71)를 수납하는 피봇 아암 수납부(70)를 포함한다. 제1 편향 부재 또는 토션 스프링(30)의 일단부(31)는 피벗 아암(10)과 맞물리고, 타단부(33)는 베이스(14)와 맞물린다. 토션 스프링(30)은 피봇 아암(10)을 베이스(14)에 대하여 회전하는 방향으로 편향시킨다. 피봇 아암(10)은 마찰 방지 슬리브 베어링(32)을 이용하는 수납부(70)에서 베이스(14)에 저널링된다. 수납부(70)는 베이스(14)에 있는 원형 구멍을 말한다. 베어링(32)은 윤활 재료, 플라스틱, 페놀 화합물, PTFE 등을 비롯한 당업계에 공지된 임의의 마찰 감소 재료를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 텐셔너는 1방향 클러치(36)를 포함한다. 1방향 클러치(36)는 제1 부분 또는 내측 레이스(34)와 제2 부분 또는 외측 레이스(44)를 포함한다. 1방향 클러치(36)의 내측 레이스(34)는 아암 기둥(38)에 패스너 또는 볼트(40)에의해 부착된다. 볼트(40)는 내측 레이스(34)를 기둥부(71)에 부착시키는 와셔(90)를 압박한다.

내측 레이스(34)와 외측 레이스(44)의 내측면(82) 사이에 맞물린 로드(80)를 구비한 클러치 기구의 작용에 의하여, 내측 레이스(34)는 외측 레이스(44)에 대하여 예정된 방향으로 움직일 수 없다. 로드를 스프링(81)에 대하여 압박하여, 외측 레이스(44) 내에서 내측 레이스(34)의 회전을 허용하기에 충분할 정도로 로드(80)가 회전하게 함으로써, 로드(80)는 제1 회전 방향으로의 운동을 허용한다(도 4 참조). 피봇 아암(10)이 상기 예정된 방향의 반대방향으로 이동하여 내측 레이스(34)가 반대방향으로 이동할 때, 로드(80)는 내측 레이스(34)와 외측 레이스(44) 사이에서 압박 또는 압입되어 내측 레이스(34)를 외측 레이스(44)에 대해 고착시키며, 이에 따라 본 명세서의 다른 부분에 기재된 바와 마찬가지로 마찰 클러치(42)의 이동이 없는 클러치의 회전 운동을 방지한다. 따라서, 상기 클러치 기구는 단지 내측 레이스가 외측 레이스에 대하여 단일 방향으로 이동 또는 회전하게 한다. 또한, 1방향 클러치(36)가 복수 개의 로드(80) 및 스프링(81)을 포함하는 동시에, 도 4와 관련하여 본원에 기술한 방식대로 작동하는 것을 고려할 수 있다.

마찰 클러치(42)는 1방향 클러치(36)의 외측 레이스(44)와 베이스(14)에 연결된다. 마찰 클러치(42)는 1방향 클러치(36)의 외측 레이스(44)에 부착된 내측판(46)을 포함한다. 외측판(48, 49)은 키-홈(52)을 매개로 하여 베이스(14)와 맞물린다. 외측판(48, 49)은 베이스(14)에 대하여 회전할 수 없고, 상기 키-홈의작용에 의해 축선방향 미끄럼 운동에 한정된다. 따라서, 외측판(48, 49)이 피봇 아암의 회전 축선에 평행한 방향으로 이동함으로써, 내측판(46)이 외측판 사이에서 맞물리게 된다. 외측판(48, 49)은 유지 링(54)에 의해 베이스(14)에서 적소에 유지된다. 내측판(46)과 외측판(48, 49)은 일반적으로 평면을 포함하지만, 바람직한 마찰 토크를 제공하는 임의의 형상을 취할 수도 있다.

반경방향으로 연장되어 있고 내측판(46)의 양면과 각각 마찰 맞물림되는 외측판(48, 49)에 의해 마찰 토크가 발생된다. 이와 같이 마찰 맞물림되는 면은 각각 마찰 계수를 갖는다. 내측판(46)은 외측판(48, 49) 사이에 개재되어 있다. 유지 링(54)과 스프링(56)이 함께 작용하여, 외측판(48, 49)을 내측판(46)에 함께 맞닿게 압박한다. 마찰 토크는 외측판(48, 49)과 내측판(46)이 맞물린 표면의 면적과, 스프링(56)의 스프링률의 함수이다. 내측판(46) 및 외측판(48, 49)의 맞물림 면적을 변경하는 것에 기초하여, 스프링(56)의 스프링률을 변경하는 것에 의해, 내측판 및 외측판의 마찰 계수를 변경하는 것에 의해, 판의 개수를 변경하는 것에 의해, 또는 전술한 것의 임의의 조합에 의해, 마찰 토크를 조정할 수 있는 것으로 사료된다.

도 2는 본 발명에 따른 텐셔너의 작동을 개략적으로 보여주는 평면도이다. 벨트(18)가 풀리(12)와 맞물린다. 벨트 부하가 일단 인가되면, 피봇 아암(10)은 화살표 28의 방향으로 움직이고, 그 동안에 1방향 클러치의 운동이 해제된다. 스프링(30)으로 하여금 피봇 아암(10)을 회전하게 하는 벨트 인장력의 감소를 통해, 피봇 아암(10)은 화살표 28 방향으로 운동하게 된다. 피봇 아암(10)의 화살표 28방향으로의 운동은 주로 토션 스프링(30)의 스프링력에 의해 방해를 받는다. 화살표 28 방향의 제1 감쇠력은 주로 스프링(30)에 의해 발생된다. 1방향 클러치의 작용에 의해서는 비교적 소량의 감쇠가 발생된다. 화살표 28 방향으로의 이동 한계에 이르면, 1방향 클러치의 내측 레이스는 외측 레이스와 맞물려 고착되어, 피봇 아암이 반대방향으로 움직이지 못하게 한다.

벨트 인장력이 증대되면, 피봇 아암(10)은 화살표 26 방향으로 강제 이동된다. 본 명세서의 다른 부분에 기재된 바와 마찬가지로, 벨트 부하에 의해 발생되는 피봇 아암의 토크가 스프링(30)의 스프링력과 마찰 클러치(42)의 마찰 토크를 합한 것을 초과하는 경우에는, 화살표 26 방향으로의 운동이 가능하다. 화살표 26 방향으로의 운동은 마찰 클러치(42)의 작용에 의한 감쇠력의 현저한 증대를 수반한다는 것을 고려할 수 있다. 마찰 클러치의 작용 때문에, 제2 감쇠력은 화살표 28 방향에서 보다는 화살표 26 방향에서 더 크다. 따라서, 본 발명에 따른 텐셔너의 비대칭 감쇠 특성은, 화살표 26 방향에서 받는 제2 감쇠력을 화살표 28 방향으로의 운동에 의해 발생되는 제1 감쇠력에 비해 크게 함으로써 구현된다. 피봇 아암(10)의 운동은 피봇 아암(10)이 부하 위치(24)에 도달할 때까지 지속되는데, 상기 부하 위치는 스프링력이 벨트 부하와 실질적으로 동일한 위치이다.

도 3은 본 발명에 따른 텐셔너의 측면도이다. 풀리(12)는 피봇 아암(10)에 저널링된다. 풀리(12)의 벨트 지지면은 치(齒)형, 평탄형 및 다중 리본형을 비롯한 당업계에 공지된 임의의 벨트와 맞물리는 임의의 프로파일을 포함할 수 있다.

도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 본 발명에 따른 텐셔너의 평면도이다.외측판(48)(도시 생략)과 외측판(49)은 키-홈(52)을 매개로 하여 베이스(14)에 맞물려 있어, 외측판(48, 49)은 베이스(14)에 대하여 축선방향 미끄럼 운동하도록 강요 받는다. 1방향 클러치(36)의 내측 레이스(34)는 피봇 아암(10)(도시 생략)과 볼트(40)에 의해 맞물린다. 내측판(46)은 1방향 클러치(36)의 외측 레이스(44)에 연결된다. 내측판(46)은 외측판(48, 49) 사이에 마찰 맞물림부를 구비한다.

도 5는 벨트 인장력 대 아암 이동을 보여주는 도표이다. 본 발명에 따른 텐셔너의 장점은 벨트 인장력이 작동 중에 제어될 수 있다는 것이다. 피봇 아암이 위치 1에 있고 벨트 인장력이 최소 벨트 인장력 2 아래로 떨어지면, 피봇 아암은 아크 δ를 지나 새로운 위치 4를 향해 이동하는데, 이는 벨트의 방향에 있는 것이다. 벨트는 위치 2에서 최소 벨트 인장력으로 조여진다. 벨트 인장력이 증대될 때 1방향 클러치(36)가 고착되는 지점에서 피봇 아암을 반대방향으로 이동하여, 피봇 아암이 위치 1로 돌아가지 못하게 한다.

도 5에 도시된 벨트 인장력의 상위 범위 및 하위 범위(6) 사이에 있는 바람직하게 제어된 최대 벨트 인장력 5에 벨트 인장력이 도달하면, 피봇 아암(10)은 위치 1로 복귀할 수 있다. 벨트 인장력 또는 허브 부하에 의해 발생되는 토크가 스프링력과 마찰 클러치(42)의 마찰 토크를 합한 것에 도달하고 이를 초과할 경우, 위치 5로부터 위치 1로의 이동이 일어난다. 벨트 인장력 및 그와 관련된 아암 토크가 스프링력과 마찰 클러치의 마찰력과의 합을 극복할 정도로 충분히 증대되면, 피봇 아암(10)은 아크 δ를 지나 위치 5로부터 위치 7까지 이동하고 최초의 피봇 아암 위치 1까지 이동한다.

본 명세서에는 본 발명의 한 가지 형태가 기술되어 있지만, 본원에 기술된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서도 부품의 구성 및 관계를 변경할 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims

수납부를 구비한 베이스와;

상기 수납부 안으로 저널링되는 피봇 아암 기둥과;

피봇 아암을 벨트 부하에 대항하여 편향시키는 제1 편향 부재와;

피봇 아암에 저널링되는 풀리와;

피봇 아암에 부착된 제1 내측 부분과 제2 부분을 포함하는 1방향 클러치와;

상기 베이스 및 상기 제2 부분과 맞물리는 제2 클러치 부재

를 포함하고, 상기 제2 클러치 부재는 상기 1방향 클러치와 연동식으로 맞물려 있어, 피봇 아암은 1방향 클러치의 작용에 의해서만 제1 방향으로 이동 가능하며, 피봇 아암은 제2 클러치 부재의 작용에 의해서만 제2 방향으로 이동 가능한 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 제2 클러치는 상기 제2 부분에 연결된 제1 부재와, 상기 베이스와의 미끄럼 맞물림부를 구비하고 상기 피봇 아암의 회전 축선에 평행한 운동을 갖는 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재는 상기 제2 부재와 마찰식으로 맞물리는 것인 텐셔너.
제2항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 압박하여 맞물리게 하는 제2 편향 부재를 더 포함하는 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 피봇 아암의 운동에 제1 방향으로 대항하는 제1 감쇠력과, 피봇 아암의 운동에 제2 방향으로 대항하는 제2 감쇠력을 갖고, 상기 제1 감쇠력은 상기 제2 감쇠력보다 작은 것인 텐셔너.
제3항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재는 평면을 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제1 부재의 양면과 맞물리는 2개의 평면을 더 포함하는 것인 텐셔너.
제5항에 있어서, 상기 제2 편향 부재는 스프링으로 이루어지고, 상기 스프링은 상기 제2 부재의 평면 중 하나와 상기 베이스 사이에서 맞물리는 것인 텐셔너.
제4항에 있어서, 상기 1방향 클러치는 래칫(ratchet) 기구를 포함하는 것인 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 베이스와 상기 피봇 아암 사이에 배치된 베어링을 더 포함하는 것인 텐셔너.
베이스와;

상기 베이스 안으로 저널링된 피봇 아암 기둥과;

피봇 아암을 벨트 부하에 대항하여 편향시키는 제1 편향 부재와;

피봇 아암의 단부에 저널링되는 풀리와;

피봇 아암과 맞물리는 제1 클러치와;

상기 베이스와 맞물리는 제2 클러치

를 포함하고, 상기 제2 클러치는 상기 제1 클러치와 맞물리는 반경방향 연장 부재를 포함하여, 피봇 아암의 운동이 제1 클러치의 작용에 의해 제1 방향으로 허용되며, 피봇 아암의 운동이 제2 클러치의 작용에 의해 제2 방향으로 허용되는 것인 텐셔너.
제9항에 있어서, 제1 클러치에 부착되는 제1 평면 부재를 더 포함하고, 상기 반경방향 연장 부재는 상기 제1 평면 부재와의 마찰 맞물림부와, 상기 베이스와 맞물리는 반경방향 연장면을 구비하는 것인 텐셔너.
제10항에 있어서, 상기 반경방향 연장 부재는 상기 제1 부재의 양측면과 맞물리는 2개 이상의 평행면을 포함하고, 상기 반경방향 연장면을 압박하여 상기 제1 부재와 맞물리게 하는 제2 편향 부재를 더 포함하는 것인 텐셔너.
제10항에 있어서, 상기 제1 클러치는 1방향 클러치로 이루어지는 것인 텐셔너.
제9항에 있어서, 제1 이동 방향의 제1 감쇠력과, 제2 이동 방향의 제2 감쇠력을 갖고, 상기 제1 감쇠력은 상기 제2 감쇠력과 동일하지 않은 것인 텐셔너.