KR20190006547A - 로터리 텐셔너 - Google Patents

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KR20190006547A
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게이츠 코포레이션
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Abstract

텐셔너는, 피동 구성요소를 수용하도록 배치된 베이스 구멍을 갖는 베이스, 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암으로서, 로터리 아암의 회전 축선은 베이스 구멍 중심과 정렬되고, 제1 풀리가 로터리 아암에 저널링되는 것인 로터리 아암, 샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암으로서, 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 갖고, 비틀림 스프링이 피봇 아암을 편향시키며, 제2 풀리가 스윙 아암에 저널링되는 것인 스윙 아암, 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계인 절두 원추형 부분을 갖는 부싱으로서, 부싱은 샤프트 또는 피봇 아암에 대해 고정된 관계인 것인 부싱, 및 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제1 댐핑 링으로서, 제1 댐핑 링에 수직력이 가해지도록 접시 스프링이 가압 맞물림 상태에 있는 것인 제1 댐핑 링을 포함한다.

Description

로터리 텐셔너
본 발명은 텐셔너, 보다 상세하게는, 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암, 베이스 구멍 중심과 정렬되는 로터리 아암의 회전 중심, 샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암 - 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 가짐 - , 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계의 절두 원추형 부분을 갖는 부싱을 구비하는 로터리 텐셔너에 관한 것이다.
대부분의 내연 기관은, 예를 들어 파워 스티어링(power steering), 교류 발전기(alternator) 및 에어 컨디셔닝(air conditioning)과 같은 액세서리를 포함한다. 이들 액세서리는 통상적으로 벨트에 의해 구동된다. 텐셔너가 통상적으로 사용되어 벨트에 예하중을 가함으로써 미끄러짐을 방지한다. 텐셔너는 엔진 장착면에 장착될 수 있다.
엔진은 시동-중지 시스템을 더 포함할 수 있는데, 시동-중지 시스템에 의해, 차량이 움직이지 않을 때에 엔진이 정지되고 진행하고자 하는 운전자 명령을 수신할 때에 엔진이 재시작되게 된다.
시동-중지 기능은 벨트 상의 하중을 역전시키는 경향이 있다. 그러므로, 텐셔너는 벨트 하중 역전을 수용하는 데에 이용 가능하다. 텐셔너는 양쪽 벨트 구동 방향에서 필요한 벨트 예하중력을 적절하게 가하기 위해 독립적으로 피봇하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 텐셔너는 또한 엔진 베이 내의 공간을 절약하기 위해 교류 발전기와 같은 액세서리에 직접 장착될 수 있다.
종래 기술의 대표적인 예로는 원동 장치의 샤프트 상의 로터리 구동 부재와 맞물리는 무단 구동 부재를 인장시키는는 텐셔너를 개시하고 있는 WO 2014/100894호가 있다. 텐셔너는 원동 장치에 장착 가능한 베이스, 원동 장치의 샤프트와 포위 관계로 베이스에 의해 회전 가능하게 지지되고 링 축선을 중심으로 회전 가능한 링, 아암 피봇 축선을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 링에 피봇식으로 장착되는 텐셔너 아암, 및 제1 및 제2 텐셔너 풀리를 포함한다. 제1 텐셔너 풀리는 텐셔너 아암에 회전 가능하게 장착된다. 텐셔너 아암은 로터리 구동 부재의 일측에 있는 무단 구동 부재의 제1 스팬을 향해 편향된다. 제2 텐셔너 풀리는 링에 대해 적어도 간접적으로 회전 가능하게 장착되고 로터리 구동 부재의 타측에 있는 무단 구동 부재의 제2 스팬을 향해 편향된다. 링은 무단 구동 부재의 제1 및 제2 스팬과 맞물려서 생기는 제1 및 제2 텐셔너 풀리에서의 허브 하중에 응답하여 회전될 수 있다.
베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암, 베이스 구멍 중심과 정렬되는 로터리 아암의 회전 중심, 샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암 - 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 가짐 - , 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계의 절두 원추형 부분을 갖는 부싱을 구비하는 텐셔너가 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 만족시킨다.
본 발명의 주요 양태는, 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암, 베이스 구멍 중심과 정렬되는 로터리 아암의 회전 중심, 샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암 - 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 가짐 - , 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계의 절두 원추형 부분을 갖는 부싱을 구비하는 텐셔너를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 본 발명의 다음의 설명 및 첨부 도면에 의해 언급되거나 명백해질 것이다.
본 발명은, 피동 구성요소를 수용하도록 배치된 베이스 구멍을 갖는 베이스, 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암으로서, 로터리 아암의 회전 축선은 베이스 구멍 중심과 정렬되고, 제1 풀리가 로터리 아암에 저널링되는 것인 로터리 아암, 샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암으로서, 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 갖고, 비틀림 스프링이 피봇 아암을 편향시키며, 제2 풀리가 스윙 아암에 저널링되는 것인 스윙 아암, 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계인 절두 원추형 부분을 갖는 부싱으로서, 부싱은 샤프트 또는 피봇 아암에 대해 고정된 관계인 것인 부싱, 및 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제1 댐핑 링으로서, 제1 댐핑 링에 수직력이 가해지도록 접시 스프링(Belleville spring)이 가압 맞물림 상태에 있는 것인 제1 댐핑 링을 포함하는 텐셔너를 포함한다.
본 명세서에 포함되어 그 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 상부 사시도이다.
도 2는 저부 사시도이다.
도 3은 분해도이다.
도 4은 단면도이다.
도 5는 도 1의 상세도이다.
도 6은 피동 구성요소에 장착된 장치의 사시도이다.
도 1은 상부 사시도이다. 로터리 텐셔너(1000)는 베이스(100), 로터리 아암(202), 및 스윙 아암 텐셔너(300)를 포함한다.
베이스(100)는 텐셔너를 엔진 교류 발전기(도시 생략)와 같은 장착면에 부착하기 위한 홀(101)을 포함한다. 각각의 홀(101)은 볼트(도시 생략)와 같은 파스너를 수용한다. 베이스(100)는 구멍(102)을 포함한다. 구멍(102)은 교류 발전기 풀리(도시 생략)와 같은 피동 구성요소를 수용하고 둘러싸기에 충분히 큰 직경을 갖는다. 구동 벨트(도시 생략)는 피동 구성요소와 맞물린다(도 6 참조).
로터리 아암(202)은 제1 반경 방향 돌출부(210)와 제2 반경 방향 돌출부(211)를 포함한다. 로터리 아암(202)은 구멍(209)을 더 포함한다. 구멍(209)은 교류 발전기 풀리(도시 생략)와 같은 피동 구성요소를 수용하기에 충분히 큰 직경을 갖는다. 구멍(102)과 구멍(209)은 동축에 있다. 로터리 아암(202)은 베이스(100) 그리고 이에 의해 구멍(102)을 중심으로 피봇하고, 즉 로터리 아암(202)은 베이스 구멍(102)의 중심(B)과 정렬되는 회전 축선 A-A를 갖는다. 로터리 아암의 회전 축선은 또한 교류 발전기 풀리(도시 생략)와 같은 피동 풀리의 회전 축선과 정렬된다.
풀리(201)는 베어링(207)에 의해 돌출부(210) 상의 로터리 아암(202)에 저널링된다. 풀리(201)는 피동 엔진 액세서리, 예를 들어 교류 발전기 풀리를 구동시키는 구동 벨트(도시 생략)와 맞물린다. 볼트(208)가 베어링(207)을 돌출부(210)에 고정시킨다. 먼지 덮개(212)는 부스러기가 베어링(207)에 진입하지 못하게 한다.
텐셔너(300)는 스윙 아암(301)을 포함한다. 스윙 아암(301)은 샤프트(304)를 중심으로 피봇한다. 샤프트(304)는 피봇 아암(301) 상의 돌출부 내로 압입되거나 나사 체결될 수 있다. 샤프트(304)는 베이스 구멍으로부터 반경 방향 외측을 향해 배치된다. 풀리(302)는 베어링(310) 상의 스윙 아암(301)에 저널링된다. 풀리(302)는 구동 벨트(도시 생략)와 맞물린다. 비틀림 스프링(303)은 스윙 아암(301)을 구동 벨트(도시 생략)와 접촉하도록 압박하여 벨트 하중을 가한다. 벨트 하중은 작동 중에 벨트 미끄러짐, 마모 및 노이즈에 유리하다. 스윙 아암(301)의 피봇 운동은 로터리 아암(202)의 회전 운동과 협력한다.
작동 시에, 스윙 아암(301)은 구동 벨트를 가압하여 벨트 하중을 가한다. 스윙 아암 하중은 또한 회전 아암(202)의 피봇 운동에 의해 풀리(201)가 구동 벨트를 가압하는 반응을 일으킨다. 스윙 아암(301)과 로터리 아암(202)의 운동은 본 발명의 장치가 다양한 시스템 및 벨트 작동 특성을 수용하게 한다. 풀리(201)와 풀리(302)는 피동 풀리(도시 생략)와 동일 평면 상에 있다.
도 2는 저부 사시도이다. 작동 시에, 구동 벨트(도시 생략)는 구멍(209)을 통해 돌출하는 교류 발전기 풀리와 같은 피동 풀리와 맞물린다. 구동 벨트는 또한 풀리(201, 302)와 맞물린다.
도 3은 분해도이다. 샤프트(304)는 절두 원추형 부분(304a)을 포함한다. 부싱(305)은 샤프트(304)와 스윙 아암(301) 사이에 배치된다. 부싱(305)은 절두 원추형 부분(305a)을 포함한다.
부싱(305)은 샤프트(304)의 슬롯(304b)과 맞물리는 부싱(305) 상의 탭(305b)에 의해 샤프트(304)에 대해 고정된 관계로 유지된다. 스윙 아암(301)은 부싱(305) 상의 샤프트(304)를 중심으로 피봇한다. 부싱(305)과 스윙 아암(301) 사이의 마찰 관계는 스윙 아암(301)의 피봇 운동을 감쇠시키도록 작용한다. 변형예에서, 부싱(305)은 피봇 아암에 대해 고정된 관계로 유지된다. 또 다른 실시예에서, 부싱(305)은 피봇 아암 또는 샤프트 중 어느 하나에 대해 고정된 관계로 유지되지 않는다.
댐핑 링(203)이 베이스(100)와 로터리 아암(202) 사이에 배치된다. 댐핑 링(204)이 댐핑 링(203)에 대향하여 배치된다. 부재(205)가 댐핑 링(204)을 베이스(100)에 대해 유지한다. 접시 스프링(206; Belleville spring)이 부재(205)에 압축 수직력을 가하고, 이 수직력은 다시 각각의 댐핑 링(203, 204)에 대해 수직력을 가한다. 댐핑 링과 베이스 사이의 마찰 계수를 곱한 수직력은 회전 아암(202)의 운동을 감쇠시키는 마찰력을 유발한다. 접시 스프링(206)은 베이스(100)에 적용된 재료 변형 기반 조립 프로세스로 인해 압축 상태로 유지되고, 이는 다시 텐셔너를 함께 유지한다.
각각의 탭(203a)은 로터리 아암(202)의 수용부(213)와 맞물린다. 각각의 탭(204a)은 또한 로터리 아암(202)의 수용부(213)와 맞물린다. 따라서, 각각의 댐핑 링(203, 204)은 로터리 아암(202)에 고정된 관계로 이동한다. 표면(203c)은 베이스(100)의 표면(104)과 마찰식으로 맞물린다. 표면(205a)은 표면(204c)과 마찰식으로 맞물린다.
핀(308)은 로터리 아암 부분(214) 및 피봇 아암(301)과 맞물린다. 핀(308)은 구동 벨트(도시 생략)의 설치를 용이하게 하도록 미리 결정된 위치에 피봇 아암(301)을 유지한다. 이후에, 핀(308)은 텐셔너 및 벨트의 설치가 완료되고 시스템이 작동되면 제거된다.
도 4은 단면도이다. 샤프트(304)는 절두 원추형 부분(304a)을 포함한다. 원추 각도(θ)는 0도보다 크고 90도보다 작은 범위에 있다. 일례로서, 본 실시예는 대략 30도의 원추 각도(θ)를 포함한다.
부싱 부분(305a)은 부분(304a)의 형태와 협력하여 일치하도록 절두 원추형 모양을 갖는다. 부싱(305)은 피봇 아암(301)과 샤프트(304) 사이에 배치된다. 스윙 아암(301)은 부싱(305) 상에서 피봇한다. 캡(309)이 피봇 아암(301)에 고정되어 부스러기가 부싱(305)과 피봇 아암(301) 사이에 진입하지 못하게 하는 시일로서 작용한다.
작동 시에, 비틀림 스프링(303)은 축방향 스프링력(Fspr)을 유발하는 축방향 압축 상태에 있다. 축방향 스프링력은 부싱(305)의 표면(305c)을 피봇 아암(301)의 표면(301b)으로 가압한다. 표면(301b)과 표면(305c) 사이의 결과적인 마찰력은 피봇 아암(301)의 피봇 운동을 감쇠시킨다. 축방향 스프링력 및 절두 원추형 부분에 따라, 감쇠 토크는 넓은 범위, 예를 들어 +/-1 내지 +20 Nm을 가질 수 있다. 바람직한 범위는 약 1 Nm 내지 약 8 Nm이다. 850 N의 축방향 스프링력과, 부분(305a)의 36 mm 최대 직경 및 16 mm 최소 직경을 갖는 30도 원추 각도, 및 0.16의 마찰 계수는 약 +/- 3.7 Nm의 감쇠 토크를 제공한다. 본 명세서에 제공된 숫자는 일례이고 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
절두 원추형 부분(305a)의 각도(Δ)의 꼭지점은 축방향 스프링력 벡터(Fspr)의 반대 방향으로 돌출된다. 이 배향은 피봇 아암의 절두 원추형 부분(301b)을 샤프트의 원추형 부분(304a)과 견고하게 맞물리게 한다. 이는 차례로 반력(Fcr)의 기초이며, 표면(305c)의 법선은 부싱(305)과 표면(301b) 사이의 마찰 감쇠력을 유발한다. 예를 들어, 이 실시예에서, 꼭지점 각도(Δ)는 60°이다. 꼭지점 각도(Δ) = 2 x θ
절두 원추형 형태는 순수한 원통형 부싱과 비교하여 부싱 부분(305a)의 증대된 표면적으로 인해 감쇠 내구성을 향상시킨다. 절두 원추형 형태는 또한 웨지 효과로 인해 축방향 힘의 사용을 최적화시킨다: Fn = Fspr(sin θ). Fn은 표면(305c) 상의 수직력이다. Fspr은 스프링력이다. 절두 원추형 형태는 또한 샤프트(304) 상에 피봇 아암(301)의 정렬을 향상시키고, 이는 다시 구동 벨트와 풀리(302)의 정렬을 향상시킨다.
도 5는 도 1의 상세도이다. 볼트(306)는 베어링(310)을 스윙 아암(301)에 고정시킨다. 먼지 차폐부(307)는 부스러기로부터 베어링(310)을 보호한다. 각각의 탭(305b)은 부싱(305)의 이동을 방지하도록 슬롯(304b)과 맞물린다.
도 6은 피동 구성요소에 장착된 장치의 사시도이다. 텐셔너(1000)는 피동 구성요소(DC)에 장착된다. 피동 구성요소(DC)는 풀리(P)를 포함한다. 피동 구성요소(DC)는 교류 발전기, 시동 발전기(starter-generator), 또는 다른 차량 엔진 구성요소를 포함할 수 있다. 파스너(F)는 텐셔너(1000)를 피동 구성요소에 고정시킨다. 벨트(도시 생략)는 풀리(201), 풀리(302) 및 풀리(P)와 맞물린다. 벨트는 풀리(P)를 통해 구성요소(DC)를 구동시킨다.
본 발명의 형태가 본 명세서에 설명되었지만, 당업자에게는 본 명세서에 기술된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 부품들 및 방법의 구성 및 관계에서 변형이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다.

Claims (12)

  1. 텐셔너로서,
    피동 구성요소를 수용하도록 배치된 베이스 구멍을 갖는 베이스;
    상기 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암으로서, 로터리 아암의 회전 축선은 베이스 구멍 중심과 정렬되고, 제1 풀리가 로터리 아암에 저널링되는 것인 로터리 아암;
    샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암으로서, 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 갖고, 비틀림 스프링이 피봇 아암을 편향시키며, 제2 풀리가 스윙 아암에 저널링되는 것인 스윙 아암;
    상기 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계인 절두 원추형 부분을 갖는 부싱으로서, 부싱은 샤프트 또는 피봇 아암에 대해 고정된 관계인 것인 부싱; 및
    상기 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제1 댐핑 링으로서, 제1 댐핑 링에 수직력이 가해지도록 접시 스프링(Belleville spring)이 가압 맞물림 상태에 있는 것인 제1 댐핑 링
    을 포함하는 텐셔너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 절두 원추형 부분은, 비틀림 스프링의 축방향 스프링력 벡터(Fspr)의 반대 방향으로 돌출되는 꼭지점 각도(Δ)를 포함하는 것인 텐셔너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제2 댐핑 링을 더 포함하고, 상기 제2 댐핑 링은 베이스 마찰면에 대해 제1 댐핑 링에 대향하여 배치되는 것인 텐셔너.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 아암은 베이스 구멍과 정렬되는 로터리 아암 구멍을 포함하는 것인 텐셔너.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 샤프트에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부싱은 피봇 아암에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 댐핑 링은 로터리 아암에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제2 댐핑 링은 로터리 아암에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 댐핑 링은 베이스에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제2 댐핑 링은 베이스에 대해 고정된 관계로 유지되는 것인 텐셔너.
  11. 텐셔너로서,
    피동 구성요소를 둘러싸도록 배치된 베이스 구멍을 갖는 베이스;
    상기 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암으로서, 로터리 아암의 회전 축선은 베이스 구멍 중심과 정렬되고, 제1 풀리가 로터리 아암에 저널링되며, 로터리 아암은 베이스 구멍과 정렬되는 로터리 아암 구멍을 포함하는 것인 로터리 아암;
    샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암으로서, 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 갖고, 비틀림 스프링이 피봇 아암을 편향시키며, 제2 풀리가 스윙 아암에 저널링되고, 상기 샤프트의 절두 원추형 부분은 비틀림 스프링의 축방향 스프링력 벡터(Fspr)의 반대 방향으로 돌출되는 꼭지점 각도(Δ)를 포함하는 것인 스윙 아암;
    상기 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계인 절두 원추형 부분을 갖는 부싱으로서, 부싱은 샤프트에 대해 고정된 관계인 것인 부싱; 및
    상기 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제1 댐핑 링으로서, 제1 댐핑 링에 수직력이 가해지도록 접시 스프링이 가압 맞물림 상태에 있는 것인 제1 댐핑 링
    을 포함하는 텐셔너.
  12. 텐셔너로서,
    베이스 구멍을 갖는 베이스;
    상기 베이스와 피봇식으로 맞물리는 로터리 아암으로서, 로터리 아암의 회전 축선은 베이스 구멍 중심과 정렬되고, 제1 풀리가 로터리 아암에 저널링되며, 로터리 아암은 베이스 구멍과 정렬되는 로터리 아암 구멍을 포함하는 것인 로터리 아암;
    샤프트 둘레에서 로터리 아암과 피봇식으로 맞물리는 스윙 아암으로서, 샤프트와 스윙 아암은 협력하는 절두 원추형 부분을 각각 갖고, 비틀림 스프링이 피봇 아암을 편향시키며, 제2 풀리가 스윙 아암에 저널링되고, 상기 샤프트의 절두 원추형 부분은 비틀림 스프링의 축방향 스프링력 벡터(Fspr)의 반대 방향으로 돌출되는 꼭지점 각도(Δ)를 포함하는 것인 스윙 아암;
    상기 스윙 아암의 절두 원추형 부분과 마찰 맞물림 관계인 절두 원추형 부분을 갖는 부싱으로서, 부싱은 샤프트에 대해 고정된 관계를 갖는 것인 부싱; 및
    상기 로터리 아암과 베이스 사이에 마찰식으로 맞물리는 제1 댐핑 링으로서, 제1 댐핑 링에 수직력을 가하도록 접시 스프링이 가압 맞물림 상태에 있는 것인 제1 댐핑 링
    을 포함하는 텐셔너.
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