KR20150044428A - 로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드 - Google Patents

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KR20150044428A
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스탠 아놀드
다니엘 엔. 워드
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보르그워너 인코퍼레이티드
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Abstract

자동-조절 로드 엔드(10)는, 커넥터부(16), 개구(18)를 가진 볼 하우징부(14), 및 개구(18) 내에 배치되는 레이스 인서트(26)를 포함하는 로드 엔드 하우징(12)을 포함한다. 로드 엔드 볼(20)이 레이스 인서트(26) 내에 배치되며, 로드 엔드 텐셔너(30)가 로드 엔드 볼(20)의 단부에 힘(F)을 가하도록 위치한다. 로드 엔드 텐셔너(30)는 스프링 암(34)이 연장되어 있는 클립부(32)를 포함하고, 클립부(32)는 커넥터부(16)와 결합되도록 위치하는 한 쌍의 탱들(38)을 포함한다. 스프링 암(34)은 로드 엔드 볼(20)의 단부에 대향하는 접촉 선단부(36)를 포함한다.

Description

로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드{ROD END TENSIONER AND SELF ADJUSTING ROD END}
본 발명은 로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드에 관한 것이다.
오늘날의 내연기관은 소비자 및 정부 감독 기관에서 요구하는 더 엄격한 배기 및 효율 기준에 부합해야 한다. 따라서, 자동차 제조업자들 및 공급자들은 내연기관의 작동을 개선하기 위한 기술의 연구 및 개발에 상당한 노력과 자본을 들이고 있다. 터보차저는 특히 관심 대상인 엔진 개발 분야이다.
터보차저는 보통은 낭비될 배기가스 에너지를 사용하여 터빈을 구동한다. 터빈은 압축기를 구동하는 샤프트에 장착된다. 터빈은 배기가스의 열과 운동 에너지를, 압축기를 구동하는 회전력으로 변환한다. 터보차저의 목적은 엔진에 들어가는 공기의 밀도를 증가시킴으로써 엔진의 체적 효율을 개선하는 것이다. 압축기는 주변 공기를 끌어들이고, 이를 흡기 매니폴드 및 궁극적으로는 실린더들 내로 압축한다. 따라서, 각각의 흡기 행정 시에 더 큰 질량의 공기가 실린더들에 들어간다.
터보차저가 엔진으로부터 바로 나온 배기가스를 처리해야 한다는 점을 고려할 때, 터보차저의 구성요소들이 극한의 온도를 겪는다는 것을 알 수 있다. 터보차저는 엔진에 장착되므로, 터보차저 및 그 보조 구성요소들 역시 진동을 겪게 된다. 온도에 더하여, 엔진 진동은 가변 터빈 구조(VTG) 링크 장치를 포함하는 다양한 보조 구성요소들 사이의 마모에 기여한다.
특히, VTG 링크 장치는 마모되기 쉬운 로드 엔드를 포함한다. 로드 엔드는 두가지 유형의 마모(압력/속도 및 진동 충격)로 인해 마모된다. 조립체의 초기 수명 중에, 마모는 압력/속도에 제한되며, 비교적 느리고 선형이다. 그러나, 볼과 레이스 사이의 간극이 마모됨에 따라, 진동 충격 마모가 우세해진다. 진동 충격 마모 속도는 훨씬 더 가파르며, 급속히 구성요소의 고장으로 이어진다.
따라서, 볼과 레이스 사이에서 마모된 간극을 보상하는 자동-조절 로드 엔드에 대한 필요성이 있다.
본원에서 로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드가 제공된다. 일 구현예에서, 자동-조절 로드 엔드는 로드 엔드 하우징, 로드 엔드 볼, 및 로드 엔드 텐셔너를 포함한다. 로드 엔드 하우징은 볼 하우징부 및 커넥터부를 포함한다. 볼 하우징부는 레이스 인서트를 수용하도록 크기결정 및 구성되는 베어링 개구를 포함한다. 로드 엔드 볼은 레이스 인서트 내에 배치된다.
로드 엔드 텐셔너는 스프링 암이 연장되어 있는 클립부를 포함한다. 클립부는 한 쌍의 탱들(tangs)을 포함하며, 커넥터부와 결합되도록 구성된다. 스프링 암은 로드 엔드 볼의 단부에 힘을 가하도록 작동한다. 로드 엔드 볼의 단부에 대향하는 접촉 선단부가 스프링 암의 원위 단부에 있다. 로드 엔드 텐셔너는 로드 엔드 볼을 레이스 인서트 내로 밀도록 작동한다. 따라서, 텐셔너는 마모에 의해 야기된 로드 엔드 볼과 레이스 인서트 사이의 느슨함을 조인다.
다른 구현예에서, 로드 엔드 텐셔너는 상측 및 하측으로부터 로드 엔드 하우징과 결합되는 스프링 클립 형태이다. 이 경우, 레이스는 안착된 내부 및 외부 레이스부들을 포함한다. 내부 레이스부는, 볼 및 레이스부들이 서로 마모됨에 따라, 내부 레이스부가 로드 엔드 볼을 향해 수축되게 할 수 있는 분할 링일 수 있다. 텐셔너는 크로스 멤버부와 내부 레이스부 사이에 벨빌 와셔를 포함한다. 크로스 멤버부는 벨빌 와셔와 함께 내부 레이스부에 압력을 가하여, 이후 구성요소들이 마모됨에 따라, 내부 레이스부를 로드 엔드 볼을 향해 압축하기 위해 외부 레이스부에 슬라이딩한다.
또 다른 구현예에서, 자동-조절 로드 엔드는 로드 엔드 하우징, 및 스프링 클립 형태의 텐셔너를 포함한다. 이 경우, 스프링 클립은 스프링 하중식 크로스 멤버 상에 배치되는 접촉 리브를 통해 로드 엔드 볼을 밀어서, 로드 엔드 볼에 압력을 가한다. 스프링 하중식 크로스 멤버는 로드 엔드 볼에 추가적인 힘을 가하도록 아치형 절곡부를 구비함으로써 미리 하중을 받거나 미리 성형될 수 있다.
또 다른 구현예에서, 자동-조절 로드 엔드는 볼 하우징 내에 배치되는 레이스 인서트에 탑재되는 로드 엔드 볼을 포함한다. 본 구현예에서, 볼 하우징부는 레이스 인서트에 압력을 가하도록 구성되는 한 쌍의 압축 랜드들을 포함한다. 압축 랜드들은, 2개의 구성요소들 사이의 마모로 인한 간극이 레이스 인서트를 압축함으로써 보상되도록, 레이스 인서트를 로드 엔드 볼을 향해 압축한다.
개시된 기술의 이러한 양상들 및 다른 양상들은 본원의 상세한 설명 및 도면을 검토한 후에 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명의 범주는, 주어진 주제가 배경기술에 언급된 임의의 쟁점 또는 모든 쟁점들을 다루는지 여부, 또는 주어진 주제가 이 발명의 내용에 언급된 임의의 특징들 또는 양상들을 포함하는지 여부에 의해 결정되는 것이 아니라, 제시된 바와 같은 청구범위에 의해 결정되어야 한다는 점을 이해해야 한다.
로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드의 바람직한 구현예를 포함하는 비제한적, 비포괄적 구현예들이 하기 도면을 참조하여 설명되며, 달리 명시되지 않는 한, 다양한 도면들에 걸쳐 유사한 도면부호들이 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 제1 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 텐셔너를 포함하는 자동-조절 로드 엔드를 도시하는 부분 측단면도이다.
도 2는 제2 예시적인 구현예에 따른 자동-조절 로드 엔드를 도시하는 부분 측단면도이다.
도 3은 제3 예시적인 구현예에 따른 로드 엔드 텐셔너를 포함하는 자동-조절 로드 엔드를 도시하는 부분 측단면도이다.
도 4는 제4 예시적인 구현예에 따른 자동-조절 로드 엔드를 도시하는 부분 측단면도이다.
구현예들은, 본 명세서의 일부를 구성하며 예로써 특정한 예시적인 구현예들을 도시하는 첨부 도면을 참조하여, 이하에 보다 완벽히 설명된다. 이러한 구현예들은 당업자들이 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 개시된다. 그러나, 구현예들은 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본원에 설명된 구현예들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 그러므로, 후술하는 상세한 설명은 제한적인 의미로 고려되지 않아야 한다. 자동-조절 로드 엔드가 터보차저 VTG 링크 장치의 맥락에서 설명되었지만, 개시된 로드 엔드는 다른 응용들에서 사용될 수도 있다.
도 1에 도시된 자동-조절 로드 엔드(10)는 로드 엔드 하우징(12), 로드 엔드 볼(20), 및 본원에서 스프링 텐셔너로도 지칭되는 로드 엔드 텐셔너(30)를 포함한다. 로드 엔드 하우징(12)은 볼 하우징부(14) 및 커넥터부(16)를 포함한다. 커넥터부(16)는 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 수나사 또는 암나사를 구비한 나사 커넥터일 수 있다. 볼 하우징부(14)는 레이스 인서트(26)를 수용하도록 크기결정 및 구성되는 베어링 개구(18)를 포함한다. 로드 엔드 볼(20)은 레이스 인서트(26) 내에 배치된다. 본 구현예에서, 로드 엔드 볼(20)은 예컨대 링크 장치 암(24)과 결합되도록 작동하는 나사부(22)를 포함한다.
스프링 텐셔너(30)는 스프링 암(34)이 연장되어 있는 클립부(32)를 포함한다. 클립부(32)는 로드 엔드 하우징(12)의 커넥터부(16)와 결합되도록 구성된다. 클립부(32)는 커넥터부(16)를 둘러싸는 한 쌍의 탱들(38)을 포함한다. 빔으로도 지칭될 수 있는 스프링 암(34)은 로드 엔드 볼(20)의 단부에 힘(F)을 가하도록 작동한다. 도시된 바와 같이 로드 엔드 볼(20)의 단부에 대향하는 접촉 선단부(36)가 스프링 암(34)의 원위 단부에 있다. 스프링 텐셔너(30)는 로드 엔드 볼(20)을 레이스 인서트 내로 밀도록 작동한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 텐셔너(30)는 로드 엔드 볼(20)과 레이스 인서트(26) 사이의 느슨함을 조이도록 작동한다. 그러므로, 로드 엔드는 구성요소들 사이의 마모를 보상하도록 자동-조절된다. 스프링 텐셔너는 다양한 금속들과 같은 임의의 적절한 탄성 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대 그리고 제한 없이, 스프링 텐셔너는 스프링강으로 형성될 수 있다.
도 2는 제2 예시적인 구현예에 따른 자동-조절 로드 엔드(110)를 도시한다. 본 구현예에서, 로드 엔드 텐셔너(130)는 상측 및 하측으로부터 로드 엔드 하우징(112)과 결합되는 스프링 클립 형태이다. 이 경우, 로드 엔드의 하측은 로드 엔드 볼(120)이 연장되어 있는 단부로 정의되며, 상측은 로드 엔드의 반대측이다. 이 경우, 레이스는 내부 레이스부(126) 및 외부 레이스부(128)를 포함한다. 내부 레이스부(126)는, 볼 및 레이스부들이 서로 마모됨에 따라, 내부 레이스부가 로드 엔드 볼(120)을 향해 수축되게 할 수 있는 반경방향으로 연장된 슬릿을 포함하는 분할 링일 수 있다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 레이스부(126)는 외부 레이스부(128)에 안착된다.
텐셔너(130)는 크로스 멤버부(134)와 내부 레이스부(126) 사이에 벨빌 와셔(140)를 포함한다. 텐셔너(130)는 외부 레이스부(128)의 하측과 결합되는 한 쌍의 핑거들(138)을 포함한다. 스프링 하중식 크로스 멤버(134)가 핑거들(138) 사이에 연장되며, 벨빌 와셔(140)에 하향력을 가하여, 이후 내부 레이스부(126)를 밀게 된다. 크로스 멤버부는 스프링 하중식이기 때문에 벨빌 와셔와 함께 내부 레이스부(126)에 압력을 가하여, 이후 내부 레이스부를 로드 엔드 볼(120)을 향해 압축하기 위해 외부 레이스부에서 슬라이딩한다. 이 경우, 핑거들은 외부 레이스부에 대향하는 접촉 리브들(144)을 포함한다. 텐셔너(130)는 또한 텐셔너를 로드 엔드 하우징의 중앙에 유지하기 위해 로드 엔드 하우징의 외표면들에 대향하는 복수의 센터링 리브들(142)을 포함할 수 있다. 내부 및 외부 레이스부들(126, 128)이 로드 엔드 볼(120)과 마모됨에 따라, 텐셔너(130)는 내부 레이스부(126)를 로드 엔드 볼(120)을 향해 밀어서, 마모를 보상하거나 자동-조절한다.
도 3은 제3 예시적인 구현예에 따른 자동-조절 로드 엔드(210)를 도시한다. 자동-조절 로드 엔드(210)는 도 1과 관련하여 전술한 바와 유사한 로드 엔드 하우징(212)을 포함한다. 그러나, 본 구현예에서, 텐셔너(230)는 로드 엔드 볼(220)을 미는 스프링 클립 형태이다. 텐셔너(230)는 로드 엔드 하우징(212)의 저면과 결합되는 한 쌍의 핑거들(238)을 포함한다. 스프링 하중식 크로스 멤버(234)가 핑거들(238) 사이에 연장되며, 로드 엔드 볼(220)에 압력을 가하는 접촉 리브(236)를 포함한다. 이 경우, 텐셔너(230)는 텐셔너(230)를 로드 엔드 하우징(212)에 대해 적절하게 위치되도록 유지하는 복수의 위치지정 리브들(240)을 포함한다. 제1 구현예와 관련하여 도 1에 설명된 바와 같이, 텐셔너(230)는 스프링강으로 구성될 수 있다. 크로스 멤버(234)가 설치될 때 대략 편평한 것으로 도면에 도시되어 있지만, 스프링 하중식 크로스 멤버(234)는 핑거들(238)이 로드 엔드 하우징(212)의 저면과 결합될 때 로드 엔드 볼(220)에 추가적인 힘을 가하도록 아치형 절곡부를 구비함으로써 미리 하중을 받거나 미리 성형될 수 있다.
도 4는 제4 예시적인 구현예에 따른 자동-조절 로드 엔드(310)를 도시한다. 이 경우, 자동-조절 로드 엔드(310)는 볼 하우징부(314) 내에 배치되는 레이스 인서트(326)에 탑재되는 로드 엔드 볼(320)을 포함한다. 본 구현예에서, 볼 하우징부(314)는 레이스 인서트(326)에 압력을 가하도록 구성되는 한 쌍의 압축 랜드들(342)을 포함한다. 압축 랜드들(314)은 베어링 개구(318)의 내부 주위에 홈(315)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 압축 랜드들(342)은, 2개의 구성요소들 사이의 마모로 인한 간극이 레이스 인서트(326)를 압축함으로써 보상되도록, 레이스 인서트(326)를 로드 엔드 볼(320)을 향해 압축한다. 레이스 인서트(326) 및 로드 엔드 볼(320)은 구성요소들이 미리 압축되도록 볼 하우징부(314) 내로 가압될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 게다가, 레이스 인서트(326)는 자동-조절 로드 엔드(310)의 추가 압축 및/또는 조립을 용이하게 하기 위해 분할 링 형태일 수 있다.
따라서, 로드 엔드 텐셔너 및 자동-조절 로드 엔드가 예시적인 구현예들에 대해 어느 정도의 특수성을 가지고 설명되었다. 그러나, 본원에 포함된 신규의 개념들로부터 벗어남 없이 예시적인 구현예들에 대한 수정 또는 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims (15)

  1. 커넥터부(16), 개구(18)를 가진 볼 하우징부(14), 및 상기 개구(18) 내에 배치되는 레이스 인서트(26)를 포함하는 로드 엔드 하우징(12);
    상기 레이스 인서트(26) 내에 배치되는 로드 엔드 볼(20); 및
    상기 로드 엔드 볼(20)의 단부에 힘(F)을 가하도록 위치하는 로드 엔드 텐셔너(30)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로드 엔드 텐셔너(30)는 스프링 암(34)이 연장되어 있는 클립부(32)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(10).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클립부(32)는 상기 커넥터부(16)와 결합되도록 위치하는 한 쌍의 탱들(38)을 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(10).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스프링 암(34)은 상기 로드 엔드 볼(20)의 단부에 대향하는 접촉 선단부(36)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(10).
  5. 커넥터부(16), 개구(18)를 가진 볼 하우징부(14), 및 상기 개구(18) 내에 배치되며, 안착된 내부 및 외부 레이스부들(126, 128)을 포함하는 레이스 인서트(126, 128)를 포함하는 로드 엔드 하우징(112);
    상기 레이스 인서트(126, 128) 내에 배치되는 로드 엔드 볼(120); 및
    상기 내부 및 외부 레이스부들(126, 128) 중 하나에 힘(F)을 가하도록 위치하는 로드 엔드 텐셔너(130)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(110).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부 레이스부(126)는 분할 링인, 자동-조절 로드 엔드(110).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 로드 엔드 텐셔너(130)는 상측 및 하측으로부터 상기 로드 엔드 하우징(112)과 결합되도록 위치하는 스프링 클립인, 자동-조절 로드 엔드(110).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스프링 클립(130)은 상기 레이스 인서트(126, 128)의 하측과 결합되도록 위치하는 한 쌍의 핑거들(138), 및 상기 내부 및 외부 레이스부들(126, 128) 중 하나에 힘(F)을 가하도록 상기 핑거들(138) 사이에 연장되는 스프링 하중식 크로스 멤버(134)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(110).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각각의 핑거(138)는 상기 로드 엔드 하우징(112)에 대향하도록 위치하는 적어도 하나의 센터링 리브(142)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(110).
  10. 제8항에 있어서,
    상기 내부 및 외부 레이스부들(126, 128) 중 하나 및 상기 크로스 멤버부(134) 사이에 배치되는 벨빌 와셔(140)를 더 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(110).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 크로스 멤버(134)는 아치형 절곡부에 의해 미리 하중을 받는, 자동-조절 로드 엔드(110).
  12. 커넥터부(16), 개구(18)를 가진 볼 하우징부(14), 및 상기 개구(18) 내에 배치되는 레이스 인서트(26)를 포함하는 로드 엔드 하우징(212);
    상기 레이스 인서트(26) 내에 배치되는 로드 엔드 볼(220); 및
    상기 로드 엔드 볼(220)의 단부에 힘(F)을 가하도록 위치하는 스프링 클립(230)을 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(210).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스프링 클립(230)은 상기 로드 엔드 하우징(212)과 결합되도록 위치하는 한 쌍의 핑거들(238), 및 상기 핑거들(238) 사이에 연장되는 스프링 하중식 크로스 멤버(234)를 포함하고, 상기 크로스 멤버(234)는 상기 로드 엔드 볼(220)에 압력을 가하도록 위치하는 접촉 리브(236)를 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(210).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스프링 하중식 크로스 멤버(234)는 아치형 절곡부에 의해 미리 하중을 받는, 자동-조절 로드 엔드(210).
  15. 제12항에 있어서,
    상기 스프링 클립(230)은 복수의 위치지정 리브들(240)을 포함하는, 자동-조절 로드 엔드(210).
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