KR20090063962A - 타이밍 시스템 보호 장치 - Google Patents

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KR20090063962A
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윤기봉
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차의 타이밍 시스템을 보호하기 위한 타이밍 시스템 보호 장치를 개시한다.
본 발명의 타이밍 시스템 보호 장치는 타이밍 체인에 힘을 가하여 상기 타이밍 체인의 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 해주는 자동 체인 텐셔너; 상기 자동 체인 텐셔너의 스트로크 길이 변화를 감지하고 그 변화에 대응되는 전압값을 출력하는 연신율 검출부; 및 상기 연신율 검출부의 출력전압에 따라 엔진을 선택적으로 정지시키는 엔진 제어부를 구비하며, 타이밍 시스템에서 체인의 연신율이 기준값(허용 연신율)을 초과함으로써 타이밍 시스템에 손상이 발생되는 것을 방지해준다.

Description

타이밍 시스템 보호 장치{Safe-guard system for timing system in vehicle}
본 발명은 타이밍 체인의 장력을 자동적으로 조절할 수 있도록 된 자동 체인 텐셔너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 체인의 연신율을 감지하여 그 연신율이 기 설정된 기준값(허용 연신율)을 벗어나게 되면 엔진을 자동으로 정지시켜 타이밍 시스템이 손상되는 것을 사전에 방지할 수 있도록 해주는 타이밍 시스템 보호 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 엔진에서 크랭크 샤프트의 회전력을 캠 샤프트에 전달하기 위하여 타이밍 체인을 사용하고 있다. 체인은 벨트에 비해 내구성이 뛰어나지만, 단품 불량이나 윤활 부족 등의 현상이 발생하면 체인 늘어짐 현상이 발생하게 된다. 이를 다른 용어로 연신율이라고 한다.
연신율이 지속적으로 증가하게 되면, 소음이 발생하게 되고 체인이 스프라켓을 이탈하게 되어 밸브 타이밍 등의 모든 타이밍 시스템에 손상을 입히게 된다.
따라서, 체인이 늘어나더라도 타이밍 체인이 적절한 장력을 유지할 수 있도록 해주는 자동 체인 텐셔너(auto tensioner)가 사용되고 있으며, 특히 자동 텐셔너 중에서도 유압을 공급받아서 피스톤이 미는 힘으로 타이밍 체인의 장력을 적절 히 확보할 수 있도록 하는 유압식 체인 텐셔너가 널리 사용되고 있다.
도 1은 체인 시스템을 사용하고 있는 엔진의 타이밍계를 간략하게 나타낸 도면이다.
체인 텐셔너가 적용되는 타이밍 체인 시스템을 간단히 살펴보면, 크랭크 샤프트 스프로켓(1)과 캠 샤프트 스프로켓(2)을 하나의 타이밍 체인(3)으로 연결하고, 상기 타이밍 체인(3)의 일측에서는 체인 가이드(4)가 이를 지지해주며, 상기 타이밍 체인(3)의 타측에서는 텐션 가이드(5)가 실린더 블록(미도시)에 장착된 상태로 체인 텐셔너(6)에 의해 타이밍 체인(3)의 장력을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.
그러나, 체인이 허용 연신율을 초과하게 되면, 크랭크 샤프트와 캠 샤프트의 속도 변동율 및 불규칙성(irregularity) 등에 의해 체인, 텐셔너 및 가이드 등에 항상 고르게 힘이 가해지는 것이 아니기 때문에 자동 체인 텐셔너가 구비되었다 하더라도 타이밍 시스템에 손상을 입힐 우려가 크다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 타이밍 시스템에서 체인의 연신율이 허용 연신율을 초과하는 경우 이를 감지하여 엔진을 자동으로 정지시켜 타이밍 시스템을 보호하고자 한다.
본 발명의 타이밍 시스템 보호 장치는 타이밍 체인에 힘을 가하여 상기 타이밍 체인의 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 해주는 자동 체인 텐셔너; 상기 자동 체인 텐셔너의 스트로크 길이 변화를 감지하고 그 변화에 대응되는 전압값을 출력하는 연신율 검출부; 및 상기 연신율 검출부의 출력전압에 따라 엔진을 선택적으로 정지시키는 엔진 제어부를 구비한다.
본 발명의 타이밍 시스템 보호 장치는 타이밍 체인의 연신율 변화를 지속적으로 모니터링하여 타이밍 체인이 절손 될 가능성이 있는 경우 미리 엔진을 정지시킴으로써 타이밍 체인의 절손에 따른 타이밍 시스템의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 해준다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 타이밍 시스템 보호 장치의 구조를 나타내는 구성도 이다.
본 발명의 타이밍 시스템 보호 장치는 자동 체인 텐셔너(10), 연신율 검출부(20) 및 엔진 제어부(ECU)(30)를 구비한다.
자동 체인 텐셔너(10)는 타이밍 체인에 힘을 가하여 타이밍 체인의 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 조절해준다. 이러한 자동 체인 텐셔너(10)의 기능은 종래의 체인 텐셔너와 동일하다. 다만, 본 발명의 자동 체인 텐셔너(10)는 텐션 가이드(5)를 밀어주는 스트로크(7)에 도 2에서와 같이 톱니가 형성된다. 이러한 톱니의 기능은 후술된다.
연신율 검출부(20)는 자동 체인 텐셔너(10)의 스트로크(7)의 길이 변화를 검출하고 그 길이 변화에 대응되는 전압값을 엔진 제어부(30)로 출력한다. 이러한 연신율 검출부(20)는 전원전압 Vb과 접지전압 사이에 직렬 연결된 저항 R 및 포텐셔미터(22)를 포함한다. 이때, 전원전압 Vb은 배터리를 통해 공급받거나 엔진 제어부(30)로부터 공급받을 수 있으며, 포텐셔미터(22)는 스트로크(7)의 톱니와 맞물리게 구성되어 스트로크(7)의 길이 변화에 따라 회전각도가 변화되어 그 저항값이 변화된다. 연신율 검출부(20)는 포텐셔미터(22)의 전압값 즉 저항 R과 포텐셔미터(22)의 연결노드 A의 전압 VA을 엔진 제어부(30)로 출력한다.
엔진 제어부(30)는 연신율 검출부(20)의 출력전압 VA이 기 설정된 기준전압(허용 연신율에 대응되는 전압) Vref에 도달(또는 초과)하는 경우 엔진을 정지시킨다.
도 3은 도 2에 도시된 타이밍 시스템 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
운전자가 시동을 걸어 엔진 시동을 켜면, 타이밍 시스템의 체인이 움직이게 되며 자동 체인 텐셔너(10)는 체인의 연신율에 따라 유압을 이용하여 타이밍 체인에 적절히 힘을 가함으로써 타이밍 체인의 장력이 일정하게 유지되도록 해준다. 이러한 자동 체인 텐셔너(10)의 동작 원리는 종래의 그것들과 동일하므로 이에 대한 설명은 구체적인 설명은 생략한다.
이때, 체인의 연신율이 증가하게 되면 이에 비례하게 자동 체인 텐셔너(10)의 스트로크(7)의 길이도 증가하게 된다(단계 310).
그리고, 스트로크(7)의 길이가 증가하게 되면, 그에 따라 스트로크(7)의 톱니와 맞물린 포텐셔미터(22)가 회전하게 되어 그 회전각이 커지게 된다. 즉, 포텐셔미터(22)의 저항값이 증가하게 된다(단계 320).
포텐셔미터(22)의 저항값이 증가하게 되면 노드 A의 전압 VA 이 증가하게 된다.
엔진 제어부(30)는 노드 A의 전압 VA을 지속적으로 모니터링하여 그 크기가 기 설정된 기준전압 Vref 에 도달했는지(또는 기준전압을 초과하는지) 여부를 판단한다(단계 330).
이때, 기준전압 Vref 은 허용 연신율에 대응되는 값으로서, 이러한 기준전압 Vref 은 타이밍 시스템을 설계시 허용 연신율에 대응되는 스트로크의 길이, 그 길이에 대응되는 포텐셔미터(22)의 저항값(또는 전압값) 및 연신율 검출부(20)에 공급되는 전원전압 Vb의 크기에 따라 미리 설정되어 저장된다.
엔진 제어부(30)는 노드 A의 전압 VA 이 기준전압 Vref 에 도달(또는 초과)하게 되면 엔진을 정지시킨다(단계 340).
상술한 도 2의 실시예에서는 연신율 검출부(20)를 저항 R과 포텐셔미터(22)가 직렬 연결되는 구조를 개시하고 있으나 그 회로 구조는 다양한 형태로 구현이 가능하다.
예컨대, 이미 제품화되어 사용되고 있는 휘스톤브리지(wheatstone) 회로를 이용하여 도 4와 같이 연신율 검출부(40)를 구성할 수도 있다.
도 1은 체인 시스템을 사용하고 있는 엔진의 타이밍계를 간략하게 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 타이밍 시스템 보호 장치의 구조를 나타내는 구성도.
도 3는 도 3은 도 2에 도시된 타이밍 시스템 보호 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 휘스톤브리지 회로를 이용하여 연신율 검출부를 구성한 실시예를 보여주는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 자동 체인 텐셔너 20 : 연신율 검출부
22 : 포텐셔미터 30 : 엔진 제어부

Claims (3)

  1. 타이밍 체인에 힘을 가하여 상기 타이밍 체인의 장력이 일정하게 유지될 수 있도록 해주는 자동 체인 텐셔너;
    상기 자동 체인 텐셔너의 스트로크 길이 변화를 감지하고 그 변화에 대응되는 전압값을 출력하는 연신율 검출부; 및
    상기 연신율 검출부의 출력전압에 따라 엔진을 선택적으로 정지시키는 엔진 제어부를 구비하는 타이밍 시스템 보호 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자동 체인 텐셔너의 스트로크는
    그 표면에 톱니들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 타이밍 시스템 보호 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 연신율 검출부는
    상기 스트로크의 톱니와 맞물려 상기 스트로크의 길이 변화에 따라 회전각이 변화되어 그 저항값이 변화되는 포텐셔미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이밍 시스템 보호 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110686893A (zh) * 2019-11-12 2020-01-14 陕西云龙动力科技有限公司 发动机正时链条张力测试装置及方法

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