KR20050024253A - 유압 텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유압 텐셔너는 외주에 래크 치형부를 갖는 하우징의 피스톤 보어에 미끄럼가능하게 삽입된 피스톤과, 돌출 방향으로 피스톤을 편향시키는 피스톤 스프링과, 피스톤의 돌출 운동을 허용하지만 피스톤의 역방향 운동을 차단하도록 피스톤의 래크 치형부와 결합할 수 있는 치형부를 갖는 하우징의 폴 구멍내에 제공된 폴 부재, 및 피스톤의 래크 치형부와 폴 부재의 치형부의 결합 방향으로 폴 부재를 편향시키는 실질적인 타원형 단면의 폴 스프링 구멍내의 폴 스프링을 포함한다. 폴 스프링의 실질적인 타원형 단면의 장축은 피스톤의 축방향을 향해 배향된다. 폴 스프링의 와이어 부분은 실질적으로 폴 부재의 상부면과 접촉하는 장축을 따른다.

Description

유압 텐셔너{Hydraulic tensioners}

본 출원은 발명의 명칭이 "유압 텐셔너"인 2003년 9월 3일자로 출원된 일본 특허 출원 제 2003-311278 호에 개시된 발명을 청구한다. 35USC§119(a)-(d) 또는 §365(b)하의 이득이 그에 의해 주장되며, 상술한 출원은 본 명세서에 참조로 통합되었다.

본 발명은 체인, 벨트 등에 적절한 장력을 부여하기 위한 유압 텐셔너, 특히, 유압이 감소될 때에 피스톤의 수축을 방지하기 위한 래칫 메카니즘을 갖는 유압 텐셔너에 관한 것이다.

유압 텐셔너는 일반적으로, 하우징, 스프링에 의해 돌출 방향으로 편향되면서, 하우징내에 형성된 피스톤 구멍내로 미끄럼가능하게 설치된 피스톤, 및 피스톤과 하우징의 피스톤 구멍에 의해 형성된 유체 챔버를 포함한다. 작동 동안, 스프링 부하 및 챔버내의 유압 압력의 조합된 작용은 피스톤의 말단 단부에 부여된 체인 또는 벨트로부터의 외력을 균형화한다.

엔진 시동시와 같은 챔버내에 부적절한 유압 동안 외력이 체인으로부터 피스톤의 말단 단부에 인가될 때, 피스톤은 하우징내로 수축하도록 쉽게 강요되어 잡음 또는 진동을 유발한다.

이런 피스톤의 수축을 방지하기 위하여, 일본 특개평7-158703호에 개시된 바와 같은 래칫 메카니즘을 구비한 다양한 종류의 유압 텐셔너가 제안되어 왔다.

유압 텐셔너는 피스톤 구멍에 평행하게 배치된 종방향 구멍내에 수용되어 플랜지를 경유하여 피스톤의 견부와 결합하는 래크와, 종방향 구멍과 연통하는 측방향 구멍내에 수용되어 래크와 결합하는 래칫, 및 래칫과 결합 방향으로 래칫을 편향시키는 스프링을 포함한다.

작동 동안, 피스톤이 돌출할 때, 래크는 돌출 방향으로 플랜지를 경유하여 피스톤과 함께 이동한다. 피스톤이 체인의 피스톤의 말단 단부의 외력으로 인해 수축할 때, 단지 피스톤만이 수축하며, 피스톤의 말단 단부가 래크의 말단 단부의 위치로 이동하기 때문에, 피스톤의 후향 이동은 래크와 래칫의 결합에 의해 중지된다. 부가적으로, 이 경우, 플랜지의 말단 단부에 대한 피스톤의 말단 단부의 단차부는 텐셔너를 위한 백래시를 제공하도록 기능한다.

종래 기술의 텐셔너는 피스톤으로부터 분리된 래크를 필요로 하며, 그에 의해, 텐셔너의 구조를 복잡하게 한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하며, 그 목적은 텐셔너의 구조를 단순화할 수 있는 백래시 메카니즘을 구비한 유압 텐셔너를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 폴 부재에 안정한 스프링력을 인가할 수 있는 백래시 메카니즘을 구비한 유압 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 유압 텐셔너는 축방향으로 연장하는 피스톤 구멍이 내부에 형성되어 있는 하우징과, 피스톤 구멍과 함께 유체 챔버를 형성하고 피스톤의 외주의 적어도 일부에 래크 치형부가 형성되어 있는 피스톤 구멍내에서 축방향으로 미끄럼이동할 수 있는 피스톤과, 돌출 방향으로 피스톤을 편향시키기 위해 피스톤 구멍내에 제공된 피스톤 스프링과, 돌출 방향으로의 피스톤의 이동을 허용하지만 수축 방향으로의 피스톤의 이동을 방지하도록 피스톤의 래크 치형부와 결합할 수 있는 치형부를 갖는 하우징내에 제공된 폴 부재와, 폴 부재의 전방 및 후방 단부면에 대하여 간극을 가지고 폴 부재를 수용하도록 하우징내에 형성된 폴 구멍, 및 래크 치형부와 폴 부재의 치형부의 결합 방향으로 폴 부재를 편향시키고 폴 구멍에 연결되어 하우징내에 형성된 폴 구멍에 연결되어 폴 스프링 구멍내에 제공되는 폴 코일 스프링을 포함한다.

본 발명에 따르면, 래크 치형부가 피스톤의 외주에 형성되기 때문에, 피스톤으로부터 별개로 래크를 제공할 필요가 없으며, 그에 의해 구조를 단순화한다. 또한, 이 경우, 폴 부재가 폴 구멍에 대해 형성된 종방향 간극을 갖고 배치된 피스톤의 래크 치형부와 결합가능한 치형부를 가지기 때문에, 간극은 텐셔너에 백래시를 제공하도록 기능한다. 그에 의해, 백래시 메카니즘을 갖는 유압 텐셔너가 단순한 구조로 달성된다.

일 실시예에서, 폴 코일 스프링은 폴 스프링 구멍의 내면의 윤곽을 따르도록 실질적인 타원 관형 형상으로 권선되고, 폴 코일 스프링의 실질적인 타원 단면 형상의 장축은 피스톤의 축방향을 향해 배향된다. 또한, 실질적으로 장축을 따르는 폴 코일 스프링의 와이어 부분은 폴 부재의 상부면과 접촉한다.

이 경우, 폴 부재가 작동 동안 피스톤과 함께 이동할 때, 폴 코일 스프링의 와이어 부분은 폴 부재의 상부면과 일정하게 접촉한다. 그에 의해, 폴 부재의 전달 동안, 폴 부재의 상부면과 폴 코일 스프링의 접촉 영역은 거의 일정해질 수 있으며, 따라서 폴 부재에 대한 폴 코일 스프링의 압축력은 거의 일정하게 될 수 있다. 결과적으로, 작동 동안, 일정하게 안정한 압축력이 폴 부재에 인가된다.

다른 실시예에서, 폴 코일 스프링의 실질적인 타원 단면 형상은 장축을 따르는 서로 대향 배치된 한 쌍의 선형부 및 선형부의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 반원형부로 형성된다. 선형부는 폴 부재의 상부면에 접촉한다.

이 경우, 폴 부재의 전달 동안, 폴 부재의 상부면과의 폴 코일 스프링의 접촉 영역은 일정해질 수 있으며, 따라서 폴 부재에 대한 폴 코일 스프링의 압축력은 일정해질 수 있다. 결과적으로, 작동 동안, 일정한 보다 안정한 압축력이 폴 부재에 인가된다.

폴 코일 스프링은 진정한 타원 단면 형상을 가질 수 있다.

하우징의 외측으로의 폴 코일 스프링의 탈락을 방지하기 위해 폴 스프링 구멍의 개구부를 덮도록 하우징상에 커버가 제공될 수 있다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 유압 텐셔너(1)는 그 일 단부가 외측으로 개방되어 있는 축방향으로 연장하는 피스톤 보어(2a)를 갖는 하우징(2)과, 보어(2a)내에 축방향으로 미끄럼가능하게 끼워진 중공 피스톤(3), 및 보어(2a)내에 제공되어 보어(2a)로부터 돌출하는 방향으로 중공 피스톤(3)을 편향시키는 피스톤 스프링(4)을 포함한다.

하우징(2)은 엔진에 텐셔너(1)를 설치하기 위해 볼트(미도시)를 삽입하기 위한 부착 구멍들(20, 21)을 가진다. 하우징(2) 내측에는 보어(2a)의 내벽면과 피스톤(3)내에 형성된 내부 공간(3)에 의해 유체 챔버(30)가 형성된다. 하우징(2)의 저부에는 가압된 유체(미도시)의 외부 소스로부터 유체 챔버(30)로 엔진 오일을 도입하기 위해 입구 통로(10)가 형성된다.

입구 통로(10)로부터 챔버(30)내로의 유체의 흐름을 허용하지만, 역방향으로의 유체 유동을 차단하도록 체크 밸브(7)가 하우징(2)내에서 보어(2a)의 저부 부분에 제공된다. 여기서, 볼형 체크 밸브가 사용되지만, 소정의 다른 적절한 구조체가 체크 밸브를 형성하기 위해 사용될 수 있다.

벤트 디스크(8)가 유체 챔버(30)로부터 유체의 누설을 제어하기 위해, 그리고 텐셔너 외측으로 유체 챔버(30)내에 포획된 공기를 배출하기 위해 피스톤(3)의 내부 공간(3a)의 상단측에 제공된다. 벤트 디스크(8)는 그 측면상의 나선형 홈(미도시) 및 샤프트 부분(8a)을 갖는다. 피스톤(3)의 상단부는 축방향으로 연장하는 관통 구멍(31)을 갖는다. 공기를 함유하는 유체와 함께 유체 챔버(30)내의 공기는 구멍(31)을 통해 벤트 디스크의 나선형 홈으로부터 텐셔너 외측으로 배출된다. 피스톤 스프링이 벤트 디스크(8)의 샤프트 부분(8a) 둘레에 제공되며, 피스톤 스프링(4)의 단부는 벤트 디스크(8)를 피스톤(3)의 상단부를 향해 편향시킨다.

래크 치형부(3b)는 피스톤(3)의 외주의 일부상에 형성된다. 다른 한편, 피스톤 보어(2a)내로 개구하는 폴 구멍(2b)이 하우징(2)내에 형성된다. 폴 부재(5)는 폴 구멍(2b)내에 배치된다. 폴 부재(5)는 그 저면상에 형성된 치형부(5a)를 갖는다. 치형부(5a)는 돌출 방향으로의 피스톤(3)의 이동을 허용하고, 후향 이동을 저지하도록 피스톤(3)의 래크 치형부(3b)와 결합할 수 있다. 축방향 간극이 폴 부재(5)의 전면 및 후면과 폴 구멍(2b) 사이에 형성된다(도 3 참조). 폴 부재(5)는 이런 간극의 길이 만큼 폴 구멍(2b)내에서 축방향으로 병진할 수 있다.

하우징(2)내에는 폴 구멍(2b)과 연통하여 상향으로 개구하는 폴 스프링 구멍(2c)이 형성되어 있다. 폴 스프링 구멍(2c)은 실질적인 타원형 단면 형상으로 형성된다. 폴 스프링 구멍(2c)내에는 폴 부재(5)의 치형부(5a)가 피스톤(3)의 래크 치형부(3b)와 결합할 수 있도록 폴 부재(5)를 편향시키기 위한 압축 상태로 폴 코일 스프링(6)이 제공된다. 폴 코일 스프링(6)은 폴 스프링 구멍(2c)의 내주를 따르도록 실질적인 타원 형상으로 권선된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 폴 코일 스프링(6)의 실질적인 타원형 단면 형상의 장축의 수직 방향(a)은 피스톤(3)의 축방향과 일치한다. 폴 스프링(6)의 하부 단부에 배치된, 장축 방향에 대해 실질적으로 평행한 와이어 부분들(60, 60')은 폴 부재(5)의 상부면과 접촉한다.

도 4에 도시된 실시예에서, 서로 대향하게 배치되어 있는 폴 코일 스프링(6)의 와이어 부분들(60, 60')은 선형으로 연장한다. 와이어 부분들(60, 60')의 대향 단부에는 반원형 부분들(61, 62)이 각각 형성된다.

또한, 하우징(2)의 폴 스프링 구멍(2c)의 개구 부분에는 개구부를 덮도록 커버(15)가 제공된다(도 2 참조). 커버(15)는 폴 코일 스프링(6)이 폴 스프링 구멍(2c)으로부터 탈락하는 것을 방지한다. 커버(15)는 U-형상으로 금속판을 굴곡시킴으로써 형성된다. 또한, 커버(15)는 그 하부 단부에 복수의 굴곡부(15a)를 가지며, 이는 하우징(2)에 대한 커버(15)의 부착을 위해 하우징(2)상에 형성된 복수의 오목부(23)와 결합하도록 적용된다.

하우징(2)의 피스톤 구멍(2a)의 개구 부분의 근방에는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 측방향으로 연장하는 관통 구멍(25)이 형성된다. 피스톤(3)의 상단부상에는 도 3에 도시된 바와 같이, 측방향으로 연장하는 홈(3e)이 형성된다. 관통 구멍(25) 및 결합 홈(3e)은 텐셔너의 배송시 수축된 상태로 피스톤(2)을 유지하기 위해 제공된다. 피스톤(2)은 서로 정렬될 때 유지핀(미도시)을 관통 구멍(25)과 결합홈(3e)내로 삽입함으로써 수축된 상태로 유지된다.

피스톤(3)의 래크 치형부(3b)의 최후방 치형부의 후방에는 정지 홈(3d)이 형성된다. 정지 홈(3d)은 폴 부재(5)의 치형부(5a)와의 결합에 의해 피스톤(3)의 추가 돌출을 방지하기 위해 제공된다.

체인이 이완되거나 체인내의 장력이 작동 동안 감소될 때, 피스톤 스프링(4)의 힘은 피스톤(3)이 하우징(2)으로부터 돌출하게 한다. 그후, 피스톤은 폴 부재(5)와 함께 화살표로 표시된 방향(b)으로 이동하며, 치형부(5a)는 래크 치형부(3b) 또는 폴 부재(5)의 다수의 치형부(5a)를 거쳐서 통과하는 래크 치형부(3b)와 결합한다(도 4의 실선 및 점선 참조).

피스톤(3)의 돌출 운동은 유체 챔버(30)내에 진공 상태를 생성하고, 그에 의해, 체크 밸브(7)가 입구 통로(10)로부터 체크 밸브(7)를 통해 유체 챔버(30)내로 엔진 오일을 도입시키도록 개방되게 한다. 결과적으로, 피스톤 스프링(4)의 힘과, 유체 챔버(30)의 유압 압력의 조합된 작용은 체인내의 장력을 유지하도록 텐셔너를 경유하여 체인상에 작용한다.

다음에, 체인 장력이 증가하고, 체인으로부터의 압축력이 피스톤(3)에 대하여 가압할 때, 피스톤(3)은 하우징(2)내로 수축한다. 즉, 도 4에 실선 및 점선으로 도시된 바와 같이, 피스톤(3)은 피스톤(3)의 래크 치형부(3b)와 폴 부재(5)의 치형부(5a)의 결합이 유지되는 상태로 폴 부재(5)와 함께 b로 표시된 화살표의 방향으로 이동한다. 폴 부재(5)의 후방 단부면(5a)이 폴 구멍(2b)의 내부 벽면과 접촉할 때, 피스톤(3)이 정지한다. 폴 부재(5)의 이러한 이동 동안, 폴 부재(5)의 전달 이전에 폴 부재(5)의 후방 단부면(5b)과 폴 구멍(2b)의 내면 사이에 간극이 형성되며, 이 간극은 피스톤(3)의 후향 이동시 백래시를 제공하도록 기능한다. 이런 백래시는 체인이 피스톤에 과도한 부하를 인가한 경우에도 피스톤(3)이 쇼크 부하를 경감할 수 있게 한다.

이 경우에, 피스톤(3)의 래크 치형부(3b)와 결합가능한 치형부(5a)를 갖는 폴 부재(5)는 종방향 간극이 폴 구멍(2b)에 대하여 형성된 상태로 배치되며, 그에 의해, 백래시 메카니즘을 가지는 유압 텐셔너의 구조를 단순화한다. 또한, 이 경우, 래크 치형부(3b)가 피스톤(3)의 외주 둘레에 형성되며, 이는 피스톤으로부터 별개의 래크를 제공할 필요성을 제거하여 텐셔너의 전체 구조를 단순화한다. 또한, 이 경우에, 폴 부재(5)가 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤의 전후향 운동과 연계하여 이동할 때, 폴 부재(5)는 폴 코일 스프링(6)의 선형 와이어 부분들(60, 60')과 일정하게 접촉한다.

폴 부재(5)의 전달 이전 및 이후의 폴 부재(5)상의 폴 코일 스프링(6)의 접촉부는 각각 음영부들(6A, 6B)로 표시되어 있다. 음영부들(6A, 6B)의 접촉 길이 및 면적은 동일하다. 그에 의해, 폴 부재(5)에 대한 폴 코일 스프링(6)의 압축력은 폴 부재(5)의 전달에 따라 변하지 않는다. 따라서, 폴 부재(5)에 대한 폴 코일 스프링(6)의 스프링 부하는 일정해질 수 있다. 결과적으로, 작동 동안, 일정하게 안정한 압축 부하가 폴 부재(5)에 인가될 수 있다.

다음에, 본 발명과의 비교를 위해, 종래 기술에서 일반적으로 사용되는 원통형 형상의 폴 코일 스프링이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에서, 유사한 참조 부호는 동일 또는 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다.

이 경우에, 폴 코일 스프링(6')이 둥근 단면 형상을 갖기 때문에, 폴 코일 스프링(6')의 접촉부(6'A, 6'B)의 길이 및 이에 따른 면적은 폴 부재(5)의 전달 이전과 이후 사이에서 서로 다르다. 따라서, 폴 부재(5)에 대한 폴 코일 스프링(6')의 압축력은 폴 부재(5)에 따라 변경될 수 있다.

대조적으로, 본 발명에 따르면, 폴 부재(5)가 그 전달 이전 및 이후에 폴 코일 스프링(6)의 선형부와 일정하게 접촉하기 때문에, 폴 코일 스프링(6)의 접촉 면적은 일정해질 수 있고, 따라서 폴 부재(5)에 대한 일정한 압축력이 유지될 수 있다.

도 4에 도시된 실시예에서, 폴 코일 스프링(6)은 한 쌍의 선형부 및 반원부로 형성된 단면 형상을 가지며, 이는 수학적으로 "Cassini 타원"이라 불려지는 형상으로 이루어져 있다. 그러나, 본 기술의 숙련자는 본 발명의 스프링이 종래의 타원 단면 형상을 가질 수도 있다는 것을 이해할 것이며, 그 선형부는 미소하게 굴곡되어 있다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "타원" 또는 "실질적인 타원"이 사용될 때, 이는 Cassini 타원 또는 종래의 타원이나 유사한 형상 중 어느 하나를 의미한다는 것을 이해할 것이다.

또한, 상술한 실시예에서, 커버(15)가 텐셔너에 부착되어 있지만, 이는 생략될 수 있다. 이 경우, 예로서, 하우징(2)의 폴 스프링 구멍(2c)은 폴 스프링 구멍(2c) 외측으로 폴 코일 스프링(6)이 탈락하는 것을 방지하도록 막혀질 필요가 있다.

따라서, 본 명세서에 기술된 발명의 실시예는 본 발명의 원리의 응용의 단순한 예시일 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 예시된 실시예의 세부사항에 대한 여기서의 언급은 본 발명의 실체로서 간주되는 이들 특징들을 자체적으로 기재하고 있는 청구범위의 범주를 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커버를 갖지 않은 유압 텐셔너의 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 부착된 커버를 갖는 유압 텐셔너의 사시도.

도 3은 도 2의 유압 텐셔너의 종단면도.

도 4는 본 발명의 유압 텐셔너에 따라 타원형으로 권선된 폴 코일 스프링과 폴 부재 사이의 위치 관계를 도시하는 상면도.

도 5는 도 4와 비교하여 폴 부재와 종래 기술의 원통형 권선 폴 코일 스프링 사이의 위치 관계를 도시하는 상면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 유압 텐셔너 2 : 하우징

3 : 피스톤 4 : 피스톤 스프링

5 : 폴 부재 6 : 폴 코일 스프링

7 : 체크 밸브 15 : 커버

30 : 유체 챔버

Claims (4)

1. 장력을 체인에 부여하기 위한 유압 텐셔너로서,

   대기로 개방된 적어도 하나의 단부를 갖는 축방향으로 연장하는 피스톤 구멍과, 하우징의 외부면으로부터 상기 피스톤 구멍을 향해 내향으로 연장하는 폴 스프링 구멍, 및 상기 피스톤 구멍과 상기 폴 스프링 구멍 사이에서 연통하는 폴 구멍을 갖는 하우징과,

   상기 체인에 장력을 적용하기 위한 제 1 단부와 그 외주의 적어도 일부상에 형성된 래크 치형부를 갖는 제 2 단부를 구비하고, 축방향으로 미끄럼가능하며, 상기 하우징의 상기 피스톤 구멍의 단부와 상기 제 2 단부 사이에 유체 챔버를 형성하는 피스톤과,

   상기 피스톤을 돌출 방향으로 편향시키기 위한 상기 하우징의 상기 유체 챔버내의 피스톤 스프링과,

   그 하부면에 형성되어 상기 피스톤의 상기 래크 치형부와 결합할 수 있는 치형부를 갖는 폴 부재로서, 상기 치형부와 상기 폴 부재의 치형부가 돌출 방향으로 상기 피스톤의 이동을 허용하지만 수축 방향으로 상기 피스톤의 이동을 방지하는 폴 부재, 및

   서로 및 장축에 대향 배치된 한 쌍의 선형부와, 상기 선형부의 대향 단부에 배치된 한 쌍의 반원형부를 갖는 타원 단면 형상을 구비하며, 상기 폴 스프링 구멍내에 배치된, 상기 피스톤의 상기 래크 치형부와 결합하도록 상기 폴 부재의 상기 치형부를 편향시키기 위한 폴 코일 스프링을 포함하고,

   상기 폴 구멍은 상기 폴 코일 스프링의 상기 선형부가 상기 폴 부재의 상부면과 접촉하도록 상기 폴 스프링 구멍에 대해 배치된 유압 텐셔너.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴 스프링 구멍은 타원형 단면 형상을 갖는 유압 텐셔너.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴 코일 스프링의 상기 타원 단면 형상의 장축은 상기 피스톤의 축방향을 향해 배향되는 유압 텐셔너.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징내의 상기 폴 스프링 구멍을 덮는 커버를 부가로 포함하는 유압 텐셔너.