KR20180083302A

KR20180083302A - 액세서리 구동 벨트 텐셔너

Info

Publication number: KR20180083302A
Application number: KR1020187007410A
Authority: KR
Inventors: 루이텐 지페 반; 아드난 하사노빅; 토마스 부첸; 프레데릭 폴머; 얀 디블릭
Original assignee: 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.; 무어 운트 벤더 카게
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2018-07-20
Also published as: US20190040937A1; JP2018530716A; CN108138919A; WO2017046246A1; EP3144562A1

Abstract

본 발명은 자동차용 엔진에 사용하기 위한 액세서리 구동 벨트 텐셔너에 관한 것으로서, 이 액세서리 구동 벨트 텐셔너는 베이스와, 텐셔너 아암과, 텐셔너 아암 상에 장착된 풀리를 포함하며, 상기 베이스와 상기 텐셔너는 피봇 구조물 내에 배열되고 텐션이 걸리며, 상기 피봇 구조물은 제네레이터 풀리를 수용하기 위한 목적의 공간을 한정하고, 상기 텐셔너 아암은 특정 열 전도성 소성 조성물로 만들어지고, 피봇 구조물에 의해 한정된 공간의 근방에 또는 그 공간의 내측에 적어도 부분적으로 위치된 냉각 핀을 포함하고; 상기 피봇 구조물 내에서 상기 베이스(A)와 미끄럼 접촉하기 위해 금속으로 구성된 베어링 표면부를 포함한다.

Description

액세서리 구동 벨트 텐셔너

본 발명은 전방 단부 액세서리 구동 벨트 텐셔너라고도 알려져 있는 자동차용 엔진 내에 사용하기 위한 액세서리 구동 벨트 텐셔너에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소성 재료로 만들어진 텐셔너 아암을 갖는 전방 단부 액세서리 구동 벨트 텐셔너에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그러한 구동 벨트 텐셔너를 포함하는 액세서리 벨트 구동 시스템에 관한 것이기도 하다.

종래 기술로서, 특허문헌 1 또는 2에 벨트 텐셔너가 공지되어 있다. 상기 벨트 텐셔너는 아암 및 피봇 부싱을 포함하며, 상기 피봇 부싱 둘레로 아암이 피봇가능하게 지지된다. 아암은 소성의 주조된 부품이다. 섬유 보강된 유기 수지 재료가 소성 재료로서 사용된다. 보강 재료로서, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 탄소섬유, 강 섬유 또는 나노 입자가 사용될 수 있다.

벨트 구동 시스템 및 그 구성부품은 널리 공지되어 있고 특히 자동차에 적용된다. 자동차 내의 벨트 구동 시스템은 두 가지 임무를 수행하는데, 그 임무에 따라, 자동차의 움직임을 구동하기 위한 타이밍 벨트 구동 시스템과, 자동차의 엔진 내의 액세서리 구성부품을 구동하기 위한 액세서리 벨트 구동 시스템 사이에 구분이 만들어질 수 있다. 타이밍 벨트 구동부는 크랭크샤프트의 반경방향 운동을 캠샤프트에 2:1의 비율로 전달하는 치형 벨트(toothed belt)에 의해서 엔진의 밸브를 제어함으로써, 피스톤 움직임과 밸브 타이밍을 완전히 동기화시킨다. 소위 액세서리 구동부는 교류 발전기(alternator), 냉각제 펌프, 파워 스티어링 펌프 또는 A/C 컴프레서와 같은 보조 장비를 구동하기 위해 사용된다. 이 기능은 V-리브형 벨트에 의해 수행되었고, 이것은 크랭크 샤프트로부터 교류 발전기로 그리고 냉각제 펌프로의 토크의 포지티브 전달을 보장했다. 그러나, 최첨단의 차량에 있어서는 운전자의 편안함을 향상시키기 위해 더욱더 많은 전자 장비가 사용된다. 결과적으로 A/C 컴프레서 또는 파워 스티어링 펌프와 같은 전방 단부 액세서리 및 고출력 교류 발전기를 구동하기에는 하나의 V-리브형 벨트가 더 이상 충분하지 않다. 이러한 문제를 치유하기 위해 폴리 V-벨트가 사용되어서, 감소된 랩 반경(wrap radii)을 허용하고 그에 따라 증가된 전동비(transmission ratios)를 허용한다. 특히 작은 설치 공간이 가능하도록 하기 위해, 폴리 V-벨트의 전방 및 배면측에 의해 액세서리가 구동될 수 있다.

타이밍 벨트 구동 시스템 및 액세서리 벨트 구동 시스템의 양자는 엔진의 크랭크샤프트에 의해 구동되며, 그의 구성부품은 엔진의 일 단부에서 크랭크샤프트 축선에 수직인 평면에 대략 위치된다. 액세서리 구동 벨트 시스템에 의해 구동되는 액세서리가 있는 엔진의 단부는 전방 단부라는 용어로 표시되며, 액세서리를 설명함에 있어서 전방 단부 액세서리 및 액세서리 구동 벨트 텐셔너는 전방 단부 액세서리 구동 벨트 텐셔너라 불린다. 후방 구동 차량에 있어서, 엔진은 소위 종방향 구조물 내에 위치되며, 전방 단부 액세서리들은 엔진의 전방측에 위치된다. 반면, 전륜 구동 차량에서 전형적인 횡방향 배치 엔진에 있어서, 차량을 전방으로부터 볼 때의 시각에서, 전방 단부 액세서리가 위치하고 있는 엔진의 전방 단부는 차량의 측부와 일치한다.

본 발명은 액세서리 구동 벨트 텐셔너, 특히 소성 재료로 만들어진 (전방 단부) 액세서리 구동 벨트 텐셔너에 관한 것이다. 전방 단부 액세서리 구동 벨트 텐셔너는 베이스[특징 (A)로서 지정될 수 있음]와, 텐셔너 아암[특징 (B)로서 지정될 수 있음]과, 텐셔너 아암(B) 상에 장착된 풀리[특징 (C)로서 지정될 수 있음]를 통상적으로 포함하며, (A)와 (B)는 피봇 구조물로 배열되고, 원주 방향으로 텐션이 걸린다. 텐션이 걸린다는 것은, 스프링, 유압 유체 또는 전동기와 같은 액추에이터에 의해 텐션 힘이 제공된다고 이해된다. 베이스는 전형적으로 엔진 상에 장착된 정지 부분이다. 베이스는 피봇 부싱을 적절히 포함하며, 상기 피봇 부싱 둘레로는 텐셔너 아암이 피봇가능하게 지지된다. 레버 아암 또는 아이들러 풀리 캐리어 또는 간단히 캐리어로서 알려진 텐셔너 아암은 동적 부분이다. 텐셔너 아암(B)과 풀리(C)는 이동형 피봇 구조물 및 텐션 로드(tension load)와 조합하여, 세가지 기능, 즉 벨트의 일정한 텐션을 유지하면서 벨트를 안내하는 베어링 기능 및 토션 또는 기계적 댐핑 기능을 수행한다. 텐션 로드는 예를 들면 스프링 또는 유압 수단에 의해 기계적으로, 또는 반자동 설계에 의해 수행될 수도 있다. 액세서리 구동 벨트 텐셔너의 적절한 기능을 제공하기 위해, 구동 벨트의 텐션은 시간이 지나도 일정하게 가급적 양호하게 유지되어야 하며, 벨트 동역학의 로드 피크(load peak)는 제거되어야 하고, 한편, 진동의 감소는 미끄러짐, 노이즈 및 벨트 마모를 회피 또는 감소시키기 위해 최적이어야 한다.

(전방 단부) 액세서리 구동 벨트 텐셔너의 텐셔너 아암 및 베이스는 전형적으로 금속으로 만들어진다. 이러한 텐셔너는 매우 양호한 장기간 성능을 보이지만, 진동 댐핑의 면에서 그들의 한계를 갖는다. 소성 재료로 만들어진 유사한 부품이 기술되었지만, 이들은 자동차의 연속 생산에서는 결코 사용되지 않았다. 가장 중요한 이유는 장기간의 사용중 발생하는 문제이고, 그 때 이러한 부분들은 적절히 수행되지 못하였다. 전형적인 문제는 예를 들면 불충분한 하중 지지 성질 및 마찰 특징과 관련된 문제, 특히 너무 높은 마찰이고, 이것은 과열로 귀결된다.

EP 2 573 423 WO 2006/105656 A1 WO 2009/043850

본 발명의 목적은 양호한 댐핑 성질 뿐만 아니라 양호한 장기간의 성능을 보여주는 액세서리 구동 벨트 텐셔너를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 제 1 항에 따른 액세서리 구동 벨트 텐셔너로 달성된다. 본 발명에 따른 텐셔너는 베이스(A)와, 텐셔너 아암(B)과, 텐셔너 아암(B) 상에 장착된 풀리(C)를 포함하고, (A)와 (B)는 피봇 구조물로 배열되고 텐션이 걸리며, 상기 피봇 구조물은 제네레이터 풀리를 수용하기 위한 목적의 공간을 한정한다. 여기에서, 상기 텐셔너 아암(B)은

a) 소성 조성물로 만들어지고,

상기 소정 조성물은

- 열가소성 중합체와;

- 섬유상 보강제와;

- 열 전도성 충전제

를 포함하고,

- 적어도 8GPA의, ISO 527-1/2에 따른 방법에 의해 측정되는, 140℃에서의 인장 탄성률(tensile modulus)과;

- 적어도 1.0W/mK의, ASTM E-1461-01에 따른 방법에 의해 평행 방향으로 측정되는, 20℃에서의 평면내 열 전도율(Λ)

을 가지며,

b) 상기 피봇 구조물에 의해 한정된 공간의 근방에 또는 그 공간의 내측에 적어도 부분적으로 위치된 냉각 핀을 포함하고;

c) 상기 피봇 구조물 내에서 상기 베이스(A)와 미끄럼 접촉하기 위해 금속으로 구성된 베어링 표면부[특징부(D)로서 지정될 수 있음]를 포함한다.

본 발명에 따른 모든 특징, 특히 본원에 규정된 바와 같은 소성 조성물로 만들어진 텐셔너 아암과 조합된 피봇 구조물에 의해 한정된 공간의 근방에 또는 그 공간의 내측에 적어도 부분적으로 위치된 냉각 핀의 조합을 포함하는 액세서리 구동 벨트 텐셔너의 효과는, 금속으로 만들어진 대응 부품보다 작은 댐핑 에너지 및 작은 엔진 파워를 요구하는 양호한 댐핑 특성, 및 낮은 마찰의 유지 및 높은 하중 지지 성질의 면의 양자에서, 아주 양호한 장기간의 성능의 양자를 보여준다. 후자, 즉, 높은 하중 지지 성질을 달성하는 것은, 소성 조성물로 만들어지지만 본 발명에 따른 특징들을 갖지 않는 텐셔너 아암을 포함하는 액세서리 구동 벨트 텐셔너와 대조를 보인다. 이들 특징들 중 어느 하나라도 빠졌다면, 액세서리 구동 벨트 텐셔너의 장기간 성능이 여전히 충분히 양호하지 않았다는 것을 발명자들이 발견했기 때문에, 상기 특징들이 성능에 대해 포지티브한 시너지 효과를 갖는 것으로 보인다. 이것은 양호한 장기간의 성능이 얻어지는 모든 특징이 존재할 때에만 그러하다.

더우기, 텐셔너 아암을 위해 사용되는 소성 조성물은 상대적으로 다량의 섬유상 보강제와 상대적으로 소량의 열 전도성 충전제를 필요로 한다. 상대적으로 소량의 섬유상 보강제와 상대적으로 다량의 열 전도성 충전제를 갖는 대응하는 조성물은 적절히 수행되지 않는다. 섬유상 보강제와 열 전도성 충전제의 양자를 상대적으로 다량으로 갖는 조성물은 적어도 이들이 생산되는 경우 처리하기가 어려웠다.

열가소성 중합체; 섬유상 보강제 및 열 전도성 충전제, 그리고 선택적으로 추가의 성분을 포함하는 소성 조성물 내의 성분은, 인장 탄성률 및 열 전도성을 위한 성질 요건이 충족되고 조성물이 텐셔너 아암을 형성하도록 준비 및 처리될 수 있는 한, 다양한 양 및 비율로 존재할 수도 있다. 바람직하게, 섬유상 보강제의 양은 열 전도성 충전제의 양보다 훨씬 더 큰데, 예를 들면 열 전도성 충전제의 양의 두 배 넘게, 더욱 양호하게는 3배 넘게 크다. 열전도성 충전제의 양은 섬유상 보강제의 양에 대해 적어도 2중량%인 것이 적절하고, 예를 들면 섬유상 보강제의 양의 적어도 5%일 수도 있다.

열가소성 중합체는 넓은 범위의 중합체, 특히 상승 온도에서 사용될 수 있는 중합체로부터 선택될 수도 있다. 적절히, 열가소성 중합체는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌에테르(PPE), 폴리페닐렌술폰(PPS), 폴리에테르에테르에스터(PEEK), 폴리에테프이미드(PEI), 폴리아미드이미드(PAI) 및 폴리이미드(PI)로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 바람직하게, 열가소성 중합체는 적어도 225℃의 용융 온도(Tm) 및 적어도 100℃의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 반결정 중합체이다. 더욱 바람직하게, Tm은 적어도 250℃이고 Tg는 적어도 120℃이다. 적절한 반결정 중합체는 예를 들면 반결정 반방향족 중합체이다.

본원에서, 용어 용융 온도는 10℃/분의 가열 및 냉각 속도로 N2 분위기에서 사전 건조 샘플 위에서 ISO-11357-1/3, 2011 에 따른 DSC 방법에 의해 측정된 온도라고 이해된다. 본원에서, 제 2 가열 사이클에서 최고 용융 피크의 피크값으로부터 Tm 이 계산되었다. 본원에서, 용어 유리 전이 온도(Tg)는 10℃/분의 가열 및 냉각 속도로 N2 분위기에서 사전 건조 샘플 위에서 ISO-11357-1/2, 2011 에 따른 DSC 방법에 의해 측정된 온도라고 이해된다. 본원에서, Tg 는 모 열곡선(parent thermal curve)의 변곡점에 대응하는 모 열 곡선의 (시간에 관한) 제 1 유도체의 피크에서의 값으로부터 계산되었다. Tm 및 Tg의 측정은 105℃ 에서 100mmHg의 진공 하에서 24시간 동안 N2 분위기 내에서 건조된 중합체 조성물의 사전 건조된 샘플 상에서 수행된다.

섬유상 보강제는, 적어도 8GPA의, ISO 527-1/2에 따른 방법에 의해 측정되는, 140℃에서의 인장 탄성률(tensile modulus)에 대해 충분한 양으로 존재한다. 필요한 양은, 사용되는 섬유상 보강제의 유형, 중합체의 유형, 열 전도성 충전제의 유형 및 양 그리고 조성물 내에 존재하는 선택적인 추가 성분에 따라 달라진다. 섬유 보강된 중합체 조성물을 만드는 당해 분야의 숙련자라면, 기초적인 지식 및 일상적인 실험을 적용하여 섬유상 보강제의 양을 설정함으로써, 필요한 인장 탄성률에 도달할 수 있을 것이다.

적절한 섬유상 보강제는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유이다. 본원에서 유리 섬유 또는 탄소 섬유 또는 그 조합이 바람직하다. 일반적으로, 유리 섬유로는, 필요한 인장 탄성률을 얻기 위해 보다 많은 양이 필요하다.

바람직하게, 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너에 사용하기 위한 소성 조성물은

- 30 - 70 중량%의 섬유상 보강제를 포함하며, 상기 섬유상 보강제는 상기 조성물의 총 중량에 대해 X*(30-60) 중량%의 양의 탄소 섬유 및/또는 Y*(40-70) 중량%의 양의 유리 섬유를 포함하고, 여기서 섬유상 보강제의 총 중량에 대하여 X는 탄소 섬유의 중량비이고, Y는 유리 섬유의 중량비이다.

X와 Y의 중량비가 의미하는 것과, 탄소 섬유와 유리 섬유의 양을 계산하기 위해 이들을 어떻게 사용하는지를 추가로 설명하기 위해, 하기의 예가 주어진다.

- 100%의 탄소 섬유, 및 0%의 유리 섬유 또는 다른 섬유상 보강제의 경우, X 및 Y의 값과 섬유의 대응하는 양은 하기와 같다: X=1, Y=0; 그 결과 30-60중량%의 탄소 섬유가 존재함;

- 0%의 탄소 섬유, 100%의 유리 섬유가 있고 다른 섬유상 보강제가 없는 경우, X 및 Y의 값과 섬유의 대응하는 양은 하기와 같다: X=0, Y=1; 40-70중량%의 유리 섬유;

- 50%의 탄소 섬유, 50%의 유리 섬유의 경우, X 및 Y의 값과 섬유의 대응하는 양은 하기와 같다: X=1/2, Y=1/2; 15-30중량%의 탄소 섬유; 20-35중량%의 유리 섬유;

- 20%의 탄소 섬유, 60%의 유리 섬유, 20%의 다른 섬유상 보강제의 경우, X 및 Y의 값과 섬유의 대응하는 양은 하기와 같다: X=0.2, Y=0.6; 6-12중량%의 탄소 섬유; 24-42중량%의 유리 섬유.

본원에서 중량 퍼센트(중량%)는 조성물의 총 중량에 대한 것이다.

열가소성 중합체 및 열경화성 중합체는 일반적으로 약 0.3 내지 약 0.5W/mK 범위의 낮은 열 전도율을 갖는 것이 전형적이다. 본 발명에 따른 조성물에 있어서, 열 전도성 충전제는 23℃에서 적어도 1.0W/mK의 열 전도율(Λ)에 충분한 양으로 존재한다. 본원에서 열 전도율(Λ)은 ASTM E1461에 따른 방법에 의해 평행 방향으로 측정된 평면내 열 전도율이다. 본원에서 샘플은 추가로 하기의 실험에서 기술된 바와 같이 준비된다.

필요한 열 전도성 충전제의 양은 열 전도성 충전제의 유형 뿐만 아니라, 사용된 섬유상 보강제의 유형 및 양에 따라서도 달라지며, 또한 중합체의 유형 및 조성물 내에 존재하는 선택적인 추가의 성분일 수도 있지만, 적게 확장된다. 예를 들어, 탄소 섬유가 존재하는 경우에, 필요한 양은 조성물 내에 유리 섬유만 존재하는 경우보다 훨씬 더 적을 것이다. 열 전도성 섬유 보강 중합체 조성물을 만드는 당업자라면, 기초 지식 및 일상적인 실험을 적용하여 열 전도성 충전제의 양의 설정함으로써 필요한 열 전도율에 도달할 수 있을 것이다.

적절히, 조성물은 1-10중량%, 바람직하게는 2-10중량%의 열 전도성 충전제를 포함한다. 중량 퍼센트(중량%)는 조성물의 총 중량에 상대적이다.

본 발명에 사용되는 조성물 내의 열 전도성 충전제는 조성물의 열 전도율을 상승시킬 수 있는 임의 유형의 열 전도성 충전제일 수 있다. 열 전도성 충전제는 입상 분말, 입자, 위스커(whisker), 단섬유의 형태 또는 임의의 다른 적절한 형태일 수도 있다. 입자는 다양한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 입자는 플레이크(flake), 판(plate), 쌀, 스트랜드(strand), 육각형 또는 구형 형상을 가질 수 있다. 열 전도성 충전제의 일 예는 특허문헌 3이다. 적절한 열 전도성 충전제는 입상, 판상 또는 섬유상 재료 또는 그 조합이다. 본원에서, 입상 재료는 10:1 미만의 l/d(길이/직경)의 어스펙트비를 갖는 입자로 구성된 재료라고 이해된다. 적절하게, 입상 재료는 약 5:1 또는 그 미만의 어스펙트비를 갖는다. 본원에서, 섬유는 적어도 10:1의 어스펙트비를 갖는 입자로 구성된 재료라고 이해된다. 더욱 특별하게, 열 전도성 섬유는 적어도 15:1, 더욱 바람직하게는 적어도 25:1의 어스펙트비를 갖는 섬유로 구성된다. 플레이트렛((platelets)이라고도 불리는 판상 재료가 본원에서 그 직경에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 재료라고 이해된다. 적절히, 플레이트렛은 0.5 미만의 t/d의 어스펙트비를 갖지만, 이것은 예를 들면 0.2 보다 더욱 작을 수도 있고 심지어는 0.1보다 작을 수도 있다.

열 전도성 충전제는 하나 이상의 금속성 충전제 또는 금속 섬유(예를 들면 알루미늄, 구리, 마그네슘, 황동), 무기 열 전도성 성분(예를 들면 질화 규소, 질화 알루미늄, 산화 아연, 운모(mica), 세라믹 섬유) 및/또는 탄소질 성분(예를 들면 흑연, 팽창된 흑연, 카본 블랙, 탄소 섬유) 등을 적절히 포함한다. 그러한 열 전도성 충전제의 혼합물이 또한 가능하다. 흑연 섬유라고 알려진 적절한 탄소 섬유는 PITCH 계 탄소 섬유 및 PAN 계 탄소 섬유를 포함한다. 예를 들면 약 50:1의 어스펙트비를 갖는 PITCH 계 탄소 섬유가 사용될 수 있다. PITCH 계 탄소 섬유는 열 전도율에 상당히 기여한다. 반면 PAN 계 탄소 섬유는 기계적 강도에 큰 기여를 한다.

탄소 섬유는 기계적 성질이나 열 전도성 성질 중 어느 하나 또는 그 양자를 향상시키기 위해 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 탄소 섬유가 충분히 높은 양으로 사용되는 경우, 다른 섬유 보강제의 필요가 없거나, 다른 열 전도성 충전제의 필요가 없거나, 또는 다른 섬유상 보강제 및 다른 열 전도성 충전제 양자의 필요가 없을 것이다. 조성물이 단순히 열 전도성 충전제의 기능 뿐만 아니라 섬유상 보강제의 기능도 수행하는 탄소 섬유를 포함하는 실시형태는 본 발명의 일부라고 여겨진다.

섬유상 보강제 및 열 전도성 충전제의 중량퍼센트의 계산시, 탄소 섬유는 다른 열 전도성 충전제 없는 조성물을 제외하고, 섬유상 보강제의 양 내에 완전히 포함된다. 그러한 경우에는 5중량%의 탄소 섬유가 열 전도성 충전제인 것으로 고려되며, 섬유상 보강제에 기여하는 탄소 섬유의 양으로부터 감산된다.

본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너를 위한 조성물은 중합체, 섬유상 보강제 및 열 전도성 충전제에 인접한 성분들을 추가로 포함할 수도 있다. 적절히, 상기 조성물은 열가소성 성형 조성물을 위해 사용되는 하나 이상의 보조 충전제 및/또는 첨가제를 포함한다.

첨가제 또는 첨가제들은, 안정화제(예를 들면 열 안정화제 및 광 안정화제), 안료(pigment), 착색제, 처리 보조물[예를 들면 윤활유 및 이형제(release agent)] 및 조성물을 성형하는데에 사용되는 추가의 보조 첨가제 및 그의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성분을 적절히 포함한다.

그러한 충전제의 예는 무기 충전제로서, 예를 들면 활석, 탄산칼슘, 금속 산화물, 금속 붕산염, 금속 황산염, 흑연 및 유리 구슬(glass bead)이다.

인장 탄성률 및 열 전도율과 별개로, 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너 내의 소성 조성물은 바람직하게 최대 10⁸ Ohm*m의 체적 전기 저항률(P)을 갖는다. 본원에서 체적 전기 저항률(P)은 ICE 60093에 따른 표준화 테스트 방법에 의해 측정되며, 여기에서 측정은 판 두께 방향으로 건조 판 상에서 23℃에서 행해진다. 적어도 어느 정도까지 전기 전도성인 조성물의 이점은, 이것이 구동 벨트에서 동역학 운동으로 인한 정전하 대전을 방지할 수 있으며, 따라서 스파크 발생의 위험이 감소된다는 점이다.

조성물은 전기 전도성인 하나 이상의 열 전도성 충전제를 사용하여, 적어도 어느 정도까지 전기 전도성으로 만들어질 수 있다. 그의 예로써, 예를 들면 흑연, 팽창된 흑연 및 카본 블랙과 같은 탄소질 성분을 들 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 열 전도성 충전제는 팽창된 흑연을 포함한다. 그 이점은 팽창된 흑연이 소량으로 사용되면서도 충분한 열 전도율을 이미 부여하여서, 약간 더 많은 양을 사용하면 조성물에 대한 충분한 전기 전도율에 기여할 수 있다는 것이다.

또한 바람직하게, 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너 내의 소성 조성물은 140℃에서 적어도 6 GPa의 크리프율(Ec)을 갖는다. 본원에서, 크리프율은 1000 시간의 로딩 시간에서 그리고 50 MPa에서의 하중(load)에서 ISO 899-1 에 따른 방법에 의해 측정된다. 그 이점은 구동 벨트 텐셔너가 실제 사용시 하중 지지 상태에서 개선된 치수 안정성을 갖는다는 점이다.

본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너는 제네레이터 풀리를 수용하기 위한 목적으로 피봇 구조물에 의해 형성된 공간의 근방에 또는 그 공간의 내측에 적어도 부분적으로 위치된 냉각 핀을 갖는다.

본원에서, "피봇 구조물에 의해 형성된 공간" 내의 "공간"이란 용어는, 제네레이터 풀리를 수용하기 위한 목적의 피봇 구조물 내의 구멍 뿐만 아니라 그의 원통형상 연장부도 의미한다.

본원에서, "근방에서"의 "근방"이란 용어는 구멍 인근의 위치 또는 그 내의 위치 뿐만 아니라 원통형상 연장부 인근의 위치 또는 그 내의 위치를 의미한다.

바람직하게, 핀 또는 그의 적어도 일부는 구멍의 원통형상 연장부 내에 있다. 더욱 바람직하게, 냉각 핀은 구멍 내측에 적어도 부분적으로 위치되지만, 상기 구멍 내에 수용되는 핀과 제네레이터 풀리 사이에 간극을 남긴다. 구멍의 원통형상 연장부 내에 위치되는 핀 또는 그 일부 그리고 상기 구멍 내에 더욱 그렇게 위치되는 이점은 구동 벨트 텐셔너가 훨씬 양호하게 실행된다는 것이며, 장기간에 걸쳐 마찰이 훨씬 적게 증가된다는 것을 보여준다.

상기 실시형태들중 하나 이상의 실시형태에 따른 구동 벨트 텐셔너 뿐 아니라, 구동 풀리를 갖는 액세서리도 포함하는 액세서리 벨트 구동 시스템을 나타내는 추가의 바람직한 실시형태에 있어서, 액세서리의 구동 풀리는 또한 핀을 포함할 수도 있다. 그 이점은 풀리가 회전해서 공기 유동을 발생시키며; 피봇 접촉에서 발생된 열은 근거리에서 핀에 대해 반경방향으로 멀리 쉽게 이동할 수 있고, 풀리에 의해 발생된 공기에 의해 추가로 소실된다는 것이다.

본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너 내의 텐셔너 아암은 금속으로 구성된 내측 베어링 표면부를 포함한다. 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 금속 부분은 소성 조성물로 적어도 부분적으로 오버몰딩된다. 적어도 부분적으로 오버몰딩된 금속 부분은 벨트 구동 시스템 내의 구동 벨트 텐셔너의 장기간 성능을 향상시킨다.

적절히, 금속 부분은 적어도 0.5mm, 바람직하게는, 적어도 0.75mm, 더욱 바람직하게는 적어도 1.0mm 또는 양호하게는 1.5mm, 훨씬 더 양호하게는 적어도 2.0mm의 두께를 갖는다. 보다 두꺼운 두께는 벨트 구동 시스템에서 구동 벨트 텐셔너의 장기간 성능을 더욱 향상시킨다.

적절히, 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너 내의 베이스(A)는 저마찰을 갖는 소성 조성물을 포함하는 재료와 같은 저마찰 및 내마모성 소성 재료로 만들어진 외측 베어링 표면부를 가지며, 내마모성이다. 적절히, 상기 내마모성 소성 재료는 예를 들면 PTFE 충전된 열가소성 폴리아미드이다.

베이스(A)는 텐셔너 아암을 갖는 피봇 구조물을 위한 피봇 부싱을 적절히 포함하며, 여기에서 외측 베어링 표면부는 피봇 부싱의 내측에 위치된다.

또한 적절하게, 베이스(A)는 (제 2) 소성 조성물로 만들어진다. 베이스의 소성 조성물은 텐셔너 아암의 (제 1) 소성 조성물과 상이할 수도 있다. 본원에서, 상이한 베이스의 소성 조성물은 텐셔너 아암의 소성 조성물과 상이한 재료 성질을 갖는다. 특히, 베이스의 소성 조성물은 1.0 W/mK 미만 및/또는 0.3 W/mK 초과의, ASTM E1461-01에 따른 방법에 의해 측정된, 23℃에서의 열 전도율(Λ)을 갖는다.

구동 벨트 텐셔너의 실시형태에 따르면, 내측 베어링 표면부의 재료는 외측 베어링 표면부의 재료보다 높은 열 전도율(Λ)을 갖고, 추가로, 외측 베어링 표면부의 재료는 베이스(A)의 소성 조성물보다 높은 열 전도율(Λ)을 갖는다. 다시 말해서, 상기 실시형태에 있어서, 내측 베어링 표면부의 재료는 열 전도율(Λ₁)을 갖고, 외측 베어링 표면부의 재료는 열 전도율(Λ₂)을 갖고, 베이스의 재료는 열 전도율(Λ₃)을 가지며, 여기서 (Λ₁) > (Λ₂) 이고 (Λ₂) > (Λ₃) 이다. 이러한 구성은 베어링으로부터 구동 벨트 텐셔너의 반경방향 외측을 향한, 즉 구동 벨트 텐셔너의 베이스를 향한 양호한 열 전도율에 기여한다. 텐셔너 아암을 위한 재료의 특정 구성과 조합하여, 구동 벨트 텐셔너는 긴 서비스 수명을 특징으로 하는 전체적으로 높은 열 전도율을 갖는다.

예시적인 실시형태에 있어서, 내측 베어링 표면부의 재료는 50W/mK 초과의 열 전도율(Λ₁)을 가질 수 있고; 외측 베어링 표면부의 재료는 0.5W/mK 초과 및/또는 2.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₂)을 가질 수 있고; 베이스의 재료, 즉 제 2 소성 조성물은 1.0W/mK 미만 및/또는 0.3W/mK 초과의 열 전도율(Λ₃)을 가질 수 있다.

다른 실시형태에 있어서, 베이스(A)의 소성 조성물은 외측 베어링 표면부보다 높은 열 전도율(Λ₃)을 갖는다. 베이스의 소성 조성물은 보강된 중합체 조성물, 더욱 특별하게는 열 전도성 중합체 조성물로 적절히 만들어진다.

예시적인 실시형태에 있어서, 내측 베어링 표면부의 재료는 50W/mK 초과의 열 전도율(Λ₁)을 가질 수 있고; 외측 베어링 표면부의 재료는 1.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₂)을 가질 수 있고; 베이스의 재료, 즉 제 2 소성 조성물은 1.0W/mK 초과 및/또는 2.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₃)을 가질 수 있다.

실시형태에 있어서, 베이스는 (제 2) 소성 조성물로 만들어지고, (제 2) 소성 조성물은 내마모성 소성 재료의 층으로 적어도 베어링 표면부에서 오버몰딩된다.

텐셔너 아암은 소성 조성물에 적절한 임의의 종래의 방법에 의해 소성 조성물로 만들어질 수 있다. 그러한 방법은 섬유 보강된 소성 조성물을 처리하는 당업자에게 알려져 있다. 바람직하게, 텐셔너 아암은 소성 조성물의 사출 성형에 의해 제조되며, 여기에서 핀은 텐셔너 아암과 함께 일체로 성형된다.

또한 본 발명은 액세서리 벨트 구동 시스템과 관련된 것으로서, 본 발명, 또는 상기 변경예들 및 실시형태들중 임의의 것에 따른 (하나 이상의) 구동 벨트 텐셔너를 포함한다.

일 실시형태에 있어서, 액세서리 벨트 구동 시스템은 베이스(A) 및 텐셔너 아암(B)을 구비하는 구동 벨트 텐셔너를 포함하며, 여기서 (A) 및 (B)는 피봇 구조물 내에 배열되고, 상기 피봇 구조물 내측의 중앙에 위치된 제네레이터 풀리를 추가로 포함한다.

본 발명의 특정 실시형태에 있어서, 액세서리 벨트 구동 시스템은 본 발명 또는 그의 임의의 실시형태에 따른 2개의 구동 벨트 텐셔너를 갖는 교류 발전기 개시 정지 벨트 텐셔너 시스템이고, 상기 피봇 구조물 내측의 중앙에 위치되는 제네레이터 풀리로서의 교류 발전기 풀리를 포함한다.

본 발명은 하기 도면으로 도시된다.
도 1은 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너를 대각선 위로부터의 제 1 사시도로 본 분해도,
도 2는 도 1의 구동 벨트 텐셔너를 대각선 아래로부터의 제 2 사시도로 본 도면,
도 3은 장착 상태의 도 1의 구동 벨트 텐셔너에 대한 대각선 위로부터의 사시도,
도 4는 장착 상태의 도 1의 구동 벨트 텐셔너에 대한 대각선 아래로부터의 사시도,
도 5는 도 1의 구동 벨트 텐셔너에 대한 종단면도.

하기에 연결하여 기재하는 도 1 내지 도 5는 벨트 텐셔닝 장치라고도 알려져 있는 본 발명에 따른 구동 벨트 텐셔너(2)를 도시한다. 구동 벨트 텐셔너(2)는 액세서리(도시하지 않음)와 같은 정지 구성부품에 부착될 수 있는 베이스 부재(3)와, 피봇 축선(A) 둘레로 베어링 구조물(5)에 의해 베이스 부재(3)에 대해 피봇가능하게 지지되는 텐셔너 아암(4)과, 원주방향으로 베이스 부재(3)에 대항해 텐셔너 아암(4)을 탄성적으로 지지하는 스프링 요소(6)를 포함한다. 베이스 부재(3)를 장착하기 위해, 이것은 반경방향 외향으로 돌출하는 3개의 플랜지부(11)를 가지며, 상기 플랜지부(11)는 정지 구성부품 상에의 부착을 위해 스크류가 관통할 수 있는 보어를 갖는다.

텐셔너 아암(4)은 자유 단부에서 텐셔닝 롤러(7)를 지지하며, 이 텐셔닝 롤러(7)는 피봇 축선(A)에 평행하게 배열된 회전 축선(B)을 중심으로 회전가능하다. 텐셔닝 롤러(7)는 텐셔너 아암(4)의 보강 요소(8) 상에 회전가능하게 지지되며 스크류(9)에 의해 상기 보강 요소(8)에 부착된다. 추가로, 침투하는 먼지에 대해 베어링(12)을 보호하는 디스크(10)가 텐셔닝 롤러(7)에 이어서 축방향으로 제공된다. 텐셔너 아암(4)은 피봇 축선(A) 둘레로 회전가능하도록 베어링 구조물(5)을 거쳐서 베이스 부재(3)에 대해 축방향 및 반경방향으로 지지된다. 텐셔너 아암(4)은 접속 기구(13)를 거쳐서 베이스 부재(3)에 연결된다. 텐셔너 아암(4)은 장치의 축방향 크기가 작도록 적어도 베어링 구조물(5)을 갖는 평면 내에 대략 배열된다.

스프링 요소(6)는 나선형 스프링으로 형성되며, 여기에서 스프링 중심선 또는 스프링 축선은 피봇 축선(A)에 본질적으로 평행하게 연장된다. 나선형 스프링(6)의 제 1 스프링 단부(16)는 반경방향 외향으로 휘어지고 베이스 부재(3)의 대응하는 접촉면(17) 상에 원주방향으로 지지된다. 나선형 스프링(6)의 대향하는 제 2 스프링 단부(23)도 또한 반경방향 외향으로 휘어지고 텐셔너 아암(4)의 대응하는 접촉면(24) 상에 원주방향으로 지지된다. 나선형 스프링(6)은 베이스 부재(3)에 대한 텐셔너 아암(4)의 스프링 가압식 인장에 영향을 미쳐서 벨트 구동부의 벨트를 사전 인장시킨다.

나선형 스프링(6)은 텐셔너 아암(4)을 지지하기 위해 베어링 구조물(5)의 외측에 동축으로 배열된다. 나선형 스프링(6) 및 베어링 구조물은 축방향으로 설계 공간을 비교적 작게 유지하기 위해서 축방향으로 적어도 부분적으로 중첩한다. 특히 도 5에서는 나선형 스프링(6)이 축방향 길이에 대해 비례적으로 큰 직경을 갖는다는 것을 볼 수 있다. 권회(turn) 수는 1보다 크고 2보다 작다. 바람직하게, 나선형 스프링(6)의 원주방향 연장은 540°와 690° 사이이다. 축방향 길이(L6)에 대한 나선형 스프링(6)의 공칭 직경(D6)의 비율은 나선형 스프링이 축방향으로 사전 인장된 나선형 스프링의 장착 상태에서 3.0 내지 9.0이며, 특히 5.0 내지 8.0이다. 상기 값은 제한되지 않으며 다른 값이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 범위 내에서 모든 중간 범위가 고려될 수 있다. 원칙적으로, 또한 - 설계 공간 조건에 따라서 - 9.0 초과의 값이 사용될 수 있어서, 스프링이 축방향으로 직경에 대해 극히 짧을 수 있을 것이다. 더구나, 장착 상태에서 축방향 길이에 대한 스프링 직경의 지정된 비율이 스프링 와이어의 와이어 직경에 따라 달라진다는 것은 자명하다. 와이어 직경이 클수록 나선형 스프링(6)의 축방향 길이가 작아지게 선택될 수 있다.

구동 벨트 텐셔너(2) 각각의 텐셔너 아암(4)은 종축선(A)과 동축으로 마련된 관통 구멍(18)을 갖는다. 이러한 방식으로, 베이스 부재(3)는 간단한 방식으로 액세서리에 나사결합될 수 있으며, 여기에서 구동 샤프트의 일 단부가 필요하다면 관통 구멍(18) 내로 연장될 수 있다. 전체적으로 축방향으로 아주 짧은 설계가 이루어진다. 관통 구멍(18)의 적어도 일부분에서 관통 구멍(18)의 최소 내경(D18)은 구동 샤프트(도시하지 않음)의 외경보다 큰 것이 바람직하며, 특히 구동 샤프트에 연결된 벨트 풀리(도시하지 않음)의 외경보다 크다. 베이스 부재(3)는 텐셔너 아암(4)을 지지하기 위한 환상부(25)를 갖는다. 환상부(25)로부터, 플랜지부는 반경방향 외향으로 연장되고, 나선형 스프링(6)을 위한 축방향 지지면으로서의 역할을 한다. 여러개의 부착부(11)가 플랜지부로부터 반경방향 외향으로 돌출하며, 각각의 부착부는 정지 구성부품 상에 베이스 부재(3)를 부착하기 위한 각각의 보어를 갖는다. 부착부(11)는 플랜지부에 대해서 그리고 나선형 스프링(6)에 대해서 보다 큰 직경으로 배열된다. 따라서 베이스 부재(3) 상에 작용하는 힘 및 모멘트가 잘 유지되어 정지 구성부품 내로 전달될 수 있다.

나선형 스프링(6)은 베이스 부재(3)의 지지면(21)과 텐셔너 아암(4)의 축방향 대향 지지면(22) 사이에 축방향 사전 인장 상태로 삽입된다. 이러한 방식으로, 테셔너 아암(4)은 베이스 부재(3)로부터 축방향으로 멀리 로딩되며, 구성부품들은 접속 기구를 통해 서로에 대해 축방향으로 지지된다. 스프링(6)을 위한 지지면(21)은 베이스 부재(3)의 원주방향의 일부 부분을 거쳐서 연장된다. 지지면(21)의 적어도 일부 부분은 구동 샤프트와의 축방향 중첩부를 갖는 평면 내에 배열된다. 베이스 부재(3)의 지지면(21)은 나선형 스프링(6)의 경사부에 적합한 램프(ramp)의 형상을 원주방향으로 갖는다. 특히 도 1에서, 베이스 부재(3)의 지지면(21)이 원주방향으로 분산되고 반경방향으로 연장되는 리브에 의해 형성되고, 스프링(6)이 장착 상태에서 상기 리브 상에 축방향으로 지지되는 것을 볼 수 있다. 리브들 사이에는 각기 이 영역에서의 덩어리 축적을 방지하는 리세스(20)가 형성된다. 부수적으로, 리브는 유익한 방식으로 구동 벨트 텐셔너의 작동 중 발생되는 마찰 열의 양호한 전달에 영향을 준다.

본원에 개시된 실시형태에 있어서, 구동 벨트 텐셔너(2)는, 텐셔너 아암(4)의 베어링 구조물(5)이 벨트 평면 뒤의 액세서리(28)에 비추어 베이스 부재(3) 상에 배열되도록 형성된다. 벨트 평면은 장착 상태에서 벨트 중심에 의해 형성된 평면이다. 베어링 구조물(5)은 베이스 부재(3)와 관련된 적어도 하나의 제 1 베어링 요소(30)와, 텐셔너 아암(4)과 관련된 하나의 제 2 베어링 요소(31)를 포함한다. 제 1 베어링 요소(30)는 또한 외측 베어링 표면부라고도 불리고, 제 2 베어링 요소(31)는 내측 베어링 표면부라고도 불린다.

제 1 베어링 요소(30)는 반분 종단면도로 볼 때, 대략 C자 형상이며, 반경방향 내향으로 원통형상부(32)를 갖고, 이 원통형상부로부터 2개의 플랜지부(33, 34)가 반경방향 외향으로 돌출한다. 따라서 제 1 베어링 요소(30)는 베이스 부재의 환상부(25)를 둘러싼다. 텐셔너 아암(4)에 면하고 있는 제 1 플랜지부(33)는 제 1 축방향으로 텐셔너 아암(4)을 지지하기 위한 축방향 베어링면을 형성하는 한편, 제 1 플랜지부(33)에 대해 축방향으로 이격되어 있는 제 2 플랜지부(34)는 대향하는 제 2 축방향으로 텐셔너 아암(4)을 위한 축방향 베어링면을 형성한다. 원통형상부(32)는 텐셔너 아암(4)을 위한 반경방향 지지면을 형성한다.

제 1 베어링 요소(30) 및 베이스 부재(3)는 특히 다성분 사출성형(multi-component injection molding)에 의해 일체로 제조된다. 이 경우에, 제 1 베어링 요소(30)는 베이스 부재(3)와 다른 소성 재료로 제조된다. 베어링 재료는 저마찰 소성 재료, 예를 들면 2,000MPa 내지 4,000MPa의 강도를 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 성분을 갖는 고강도 폴리아미드로 구성된다. 그에 대해서, 베이스 부재(3)의 소성 재료는 예를 들면 15,000MPa 내지 22,000MPa의 강도를 갖는 섬유 보강 폴리아미드일 수 있다. 다성분 사출성형 방법에 의해, 제 1 베어링 요소(30)를 갖는 베이스 부재(3)의 유닛이 하나의 작업 단계에서 하나의 공구로 값싸고 간단한 방식으로 제조될 수 있다.

텐셔너 아암(4)은 슬리브부(39)를 가지며, 베어링 부싱으로서 형성된 제 2 베어링 요소(31)가 상기 슬리브부(39) 상으로 눌려진다. 베어링 부싱(31)은 특히 성형된 판금 부분이고, 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어질 수 있다. 베어링 부싱의 부싱부(27) 및 제 1 베어링 요소(30)의 원통형상부(32)는 반경방향 베어링을 형성하는 반면, 베어링 부싱(31)의 플랜지부(28) 및 제 1 베어링 요소(30)의 플랜지부(33)는 축방향 부싱을 형성한다.

구동 벨트 텐셔너를 장착 위치에서 사전 인장시키기 위해, 텐셔너 아암(4) 및 베이스 부재(3)는 장착 보어들(36, 37)이 서로 정렬되어서 장착 핀(38)이 이들 내로 삽입될 수 있을 때까지 서로에 대해 어느 정도까지만 회전된다. 이러한 장착 위치에서, 구동 벨트 텐셔너(2)의 베이스 부재(3)가 액세서리 상에 장착된다. 액세서리의 구동 풀리 둘레로 벨트의 그리고 벨트 구동부의 장착 완료 후 장착 핀(38)은 당겨지고 스프링(6)의 사전 인장력으로 인해 텐셔너 아암(4)이 벨트에 대해 로딩된다.

바람직하게, 고강도 섬유 보강 소성 재료, 예를 들면 유리 섬유 보강 폴리아미드가 베이스 부재(3) 및 텐셔너 아암(4)을 위한 기본 재료로서 사용될 수 있다. 도 5에서, 상이한 재료로 만들어진 보강 요소(8, 26)가 베이스 부재(3) 및 텐서너 아암(4) 내에 제공되는 것을 볼 수 있다. 특히, 베이스 부재(3)는 연결부(11)에 제공된 부싱(26) 형태의 보강 요소를 갖는다. 부싱(26)은 금속 재료로 만들어지고, 베이스 부재(3)의 소성 재료로 오버몰딩된다. 텐셔너 아암(4)은, 기본 소성 재료로 오버몰딩되고 텐셔너 롤러(7)의 베어링(12)을 위한 캐리어로서의 역할을 하는 금속 베어링 저널(8)로서 형성된 보강 요소(8)를 갖는다.

텐셔너 아암(4)은 열가소성 중합체, 섬유상 보강제 및 열 전도성 충전제를 포함하는 소성 조성물로 만들어진다. 소성 조성물은, 적어도 8GPA의, ISO 527-1/2에 따른 방법에 의해 측정되는, 140℃에서의 인장 탄성률(tensile modulus)과; 적어도 1.0W/mK의, ASTM E-1461-01에 따른 방법에 의해 측정되는, 20℃에서의 열 전도율(Λ)을 갖는다.

베이스 부재(3)는 텐셔너 아암(4)의 소성 조성물과 상이한 (제 2) 소성 조성물로 만들어진다. 벨트 텐셔너의 양호한 열적 행동을 위해, 제 2 베어링 요소(31)의 재료는 제 1 베어링 요소(30)의 재료보다 높은 열 전도율(Λ₁)을 갖는다. 또한, 제 1 베어링 요소(30)의 재료는 베이스(A)의 제 2 소성 조성물보다 높은 또는 낮은 열 전도율(Λ₂)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 베어링 요소(31)의 재료는 50W/mK 초과의 열 전도율(Λ₁)을 가질 수 있고; 제 1 베어링 요소(30)의 재료는 0.5W/mK 초과, 2.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₂)을 가질 수 있고; 베이스 부재(3)의 재료는 1.0W/mK 미만, 0.3W/mK 초과의 열 전도율(Λ₃)을 가질 수 있다. 변형예로서, 제 2 베어링 요소(31)의 재료는 50W/mK 초과의 열 전도율(Λ₁)을 가질 수 있고; 제 1 베어링 요소(30)의 재료는 1.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₂)을 가질 수 있고; 베이스 부재(3)의 재료는 1.0W/mK 초과, 2.0W/mK 미만의 열 전도율(Λ₃)을 가질 수 있다.

텐셔너 아암(4)의 관통 구멍(18)은, 액세서리(도시하지 않음)의 벨트 풀리 및/또는 구동 샤프트가 장착 상태에서 그 내로 연장될 수 있도록 형성된다. 관통 구멍(18)을 둘러싸는 텐셔너 아암(4)의 벽에는 원주방향으로 분포된 냉각 핀(19) - 리브라 불릴 수도 있음 - 이 제공된다. 냉각 핀(19)은 특히 두가지 기능을 하는데, 즉, 작동 중 발생되는 마찰 열을 텐셔너 아암(4)으로부터 멀리 전달한다. 게다가, 리브(19)는 구동 벨트 텐셔너가 장착되어 있는 액세서리를 향하는 방향으로 표적의 공기 공급원에 기여해서, 그것을 효율적으로 냉각시킨다.

본 발명은 하기의 예 및 비교 실험으로 추가로 예시된다.

재료

M-1: 39 중량% 의 PA46, 60 중량%의 유리 섬유, 및 1 중량% 의 보조 첨가제를 포함하는 폴리아미드 조성물; 평행(parallel) = 0.56 W/mK; 140℃에서의 인장 탄성률 9.5 GPa

M-2: 40.5 중량% 의 PA46, 55 중량% 의 유리 섬유, 3.5 중량% 의 열 전도성 충전제, 및 1 중량% 의 보조 첨가제를 포함하는 폴리아미드 조성물; 평행 = 1.34 W/mK; 140℃에서의 인장 탄성률 9 GPa

방법

열 전도율

열 전도율 측정이 ASTM E1461-01 에 따라 수행되었고, 용융 유동 방향에 평행한 방향으로 평면 내에서 23℃에서, 주조함으로써 건조된 사출 성형판 상에서 행해졌다. 본원에 있어서, 열 전도율(Λ)은 Polymer Testing (2005, 628-634)에 기술된 방법을 이용하여, 레이저 플래쉬 기술에 의해 측정된 열 확산율(D), 23℃에서의 비열(specific heat: Cp) 및 부피 밀도(bulk density: ρ)로부터 유도되며, 여기에서 열 전도율(Λ)은 Λ = α*ρ* Cp로서 계산된다.

평행 방향으로 측정을 위한 샘플이 하기와 같이 준비되었다. 우선 치수 80 x 80 x 1 mm 를 갖는 사출 성형판이 측부들중 하나의 중간에서 게이트로부터 사출되었다. 그 다음 10 x 10 x 1 mm의 피스가 중심으로부터 절단되었다. 이 부분으로부터 10 x 1 x 1 mm 의 10개의 샘플이 절단되었고, 100의 길이는 유동방향에 수직하였다. 그 다음 샘플이 그 길이 축선 둘레로 90°회전하였고, 서로 인접하게 놓여서, 10 x 10 x 1 의 새로운 구조물을 형성함으로써, 관통 평면 측정 대신에 평행한 평면내 측정을 허용한다. 이것이 도 6에 도시된다.

전기 저항률

전기 저항률 측정은 ICE 60093에 따른 테스트 방법에 의해 측정된 체적 저항률에 기초하였다. 테스트는 주조로써 건조된 판 상에서 23℃에서 행해졌으며, 판 두께 방향으로 측정되었다.

인장 탄성률

인장 탄성률은 주로로써 건조된 성형된 테스트 샘플, 판 상에서 140℃의 온도에서 ISO 527-1/2에 따른 방법에 의해 측정되었다.

테스트

액세서리 구동 벨트 텐셔너가 위의 재료들로부터의 사출 성형에 의해 만들어진 텐셔너 아암으로 준비되었고, 핀을 갖도록 및 핀이 없도록, 그리고 금속으로 구성된 베어링 표면부를 갖도록 및 그 표면부가 없도록 변경예가 적용되었다. 성형된 부품의 중량은 약 130그램이었고, 핀의 표면적은 약 85cm² 이었다.

핀 및 금속 부품과 조합하여, M-2로 만들어진 텐셔너 아암을 갖는 변경예가 아주 양호한 긴 수명의 성능을 보였다. 모든 다른 변경예는 불충분했다.

Claims

베이스와, 텐셔너 아암과, 텐셔너 아암 상에 장착된 풀리를 포함하는 액세서리 구동 벨트 텐셔너로서,
상기 베이스와 상기 텐셔너는 피봇 구조물 내에 배열되고 텐션이 걸리며, 상기 피봇 구조물은 제네레이터 풀리를 수용하기 위한 목적의 공간을 한정하고,
상기 텐셔너 아암은:
a) 소성 조성물로 만들어지고,
상기 소정 조성물은
- 열가소성 중합체와;
- 섬유상 보강제와;
- 열 전도성 충전제
를 포함하고,
- 적어도 8GPA의, ISO 527-1/2에 따른 방법에 의해 측정되는, 140℃에서의 인장 탄성률(tensile modulus)과;
- 적어도 1.0W/mK의, ASTM E-1461-01에 따른 방법에 의해 평행 방향으로 평면 내에서 측정되는, 23℃에서의 열 전도율(Λ)
을 가지며,
b) 상기 피봇 구조물에 의해 한정된 공간의 근방에 또는 그 공간의 내측에 적어도 부분적으로 위치된 냉각 핀을 포함하고;
c) 상기 피봇 구조물 내에서 상기 베이스와 미끄럼 접촉하기 위해 금속으로 구성된 베어링 표면부를 포함하는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항에 있어서,
상기 소성 조성물은:
- 30-70 중량% 의 섬유상 보강제 - 상기 섬유상 보강제는 상기 조성물의 총 중량에 대해 X*(30-60 중량%)의 양의 탄소 섬유 및/또는 Y*(40-70 중량%)의 양의 유리 섬유를 포함하고, 여기서 섬유상 보강제의 총 중량에 대하여 X는 탄소 섬유의 중량비이고, Y는 유리 섬유의 중량비임 - 와;
- 조성물의 총 중량에 대하여 1 - 10 중량%의 열 전도성 충전제를 포함하는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소성 조성물은 ICE 60093에 따른 표준화된 테스트 방법에 의해 23℃에서 측정된 10⁸ Ohm*m 이하의 체적 전기 저향률(P)을 갖는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열 전도성 충전제는 팽창된 흑연을 포함하는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소성 조성물은 적어도 6 GPa의, 1000 시간의 로딩 시간에서 그리고 50 MPa에서의 하중에서 ISO 899-1 에 따른 방법에 의해 측정된, 140℃ 에서의 크리프율(Ec)을 갖는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 핀은 상기 핀과 제네레이터 풀리의 사이에 간극을 남기면서, 제네레이터 풀리를 수납하기 위한 목적으로 피봇 구조물에 의해 형성된 공간 내측에 적어도 부분적으로 위치되는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
Z*W^1/ ²의 수학적 곱 - 여기서 W는 텐셔너 아암의 그램 단위 중량이고, Z은 냉각 핀의 cm² 단위 표면적임 - 은 적어도 500 (g^1/2cm²)인.
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 텐셔너 아암은 금속으로 구성된 내측 베어링 표면부를 포함하고, 상기 내측 베어링 표면부는 소성 조성물로 적어도 부분적으로 오버몰딩되는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 8 항에 있어서,
상기 내측 베어링 표면부는 적어도 1mm 의 평균 두께를 갖는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스는 소성 재료로 만들어진 외측 베어링 표면부를 갖는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스는 상기 텐셔너 아암의 소성 조성물과 상이한 소성 조성물로 만들어지는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 10 항에 있어서,
상기 베이스의 소성 조성물의 일 부분이 소성 재료의 층에 의해 오버몰딩되는
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내측 베어링 표면부의 재료는 열 전도율(Λ₁)을 갖고, 상기 외측 베어링 표면부의 재료는 열 전도율(Λ₂)을 갖고, 상기 베이스의 재료는 열 전도율(Λ₃)을 가지며, 여기서 (Λ₁) > (Λ₂) 이고 (Λ₂) > (Λ₃) 인
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 13 항에 있어서,
상기 내측 베어링 표면부의 재료의 열 전도율(Λ₁)은 50W/mK 초과이고, 상기 외측 베어링 표면부의 재료의 열 전도율(Λ₂)은 1.0W/mK 미만이고, 상기 베이스의 소성 조성물의 열 전도율(Λ₃)은 2.0W/mK 미만, 0.5W/mK 초과인
액세서리 구동 벨트 텐셔너.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 구동 벨트 텐셔너와,
상기 구동 풀리와, 상기 구동 풀리를 구동하기 위한 구동 벨트를 갖는 적어도 하나의 액세서리를 포함하는
액세서리 구동 벨트 시스템.
제 15 항에 있어서,
상기 구동 벨트 텐셔너의 텐셔너 아암 및 베이스는 피봇 구조물 내에 배열되고, 상기 구동 풀리는 상기 피봇 구조물 내측의 중앙에 위치되는
액세서리 구동 벨트 시스템.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 액세서리 구동 벨트 시스템은 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 2개의 구동 벨트 텐셔너를 갖는 교류 발전기 개시 정지 벨트 텐셔너 시스템이고, 상기 피봇 구조물 내측의 중앙에 위치되는 제네레이터 풀리로서 교류 발전기 풀리를 포함하는
액세서리 구동 벨트 시스템.