KR20200078348A - 내부 체크 밸브를 포함하는 피스톤을 구비한 텐셔너 - Google Patents

내부 체크 밸브를 포함하는 피스톤을 구비한 텐셔너 Download PDF

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쥐 윌리암슨 로버트
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Abstract

체인 또는 벨트의 스팬(span)을 인장하기 위한 내연 기관용 유압 텐셔너는 체크 밸브 조립체를 통해 고압 챔버에 연결된 내부 리저버(internal reservoir)를 구비한 피스톤을 갖는다. 체크 밸브 조립체는, 피스톤 내의 내부 벌지(internal bulge)에 의해 형성된 디스크 시트; 피스톤 내의 체크 밸브 리테이너, 및 내부 벌지에 의해 형성된 디스크 시트와 체크 밸브 리테이너 사이에 수용되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능한 이동식 디스크, 및 체크 밸브 디스크와 체크 밸브 리테이너 사이에 수용되는 체크 밸브 스프링을 구비한다.

Description

내부 체크 밸브를 포함하는 피스톤을 구비한 텐셔너{TENSIONER WITH PISTON CONTAINING AN INTERNAL CHECK VALVE}
관련 출원의 참조
본 출원은 "TENSIONER WITH PISTON CONTAINING AN INTERNAL CHECK VALVE"라는 발명의 명칭으로 2018년 12월 21일자로 출원된 가특허출원 제62/784,257호에 개시되어 있는 하나 이상의 발명을 청구한다. 미국 가특허출원의 35 USC §119(e)에 의한 이익을 주장하며, 상기 출원은 참고로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 유압 텐셔너의 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 내부 체크 밸브를 포함한 피스톤을 구비한 유압 텐셔너에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
종래의 유압 텐셔너에서, 체크 밸브는, 플런저(plunger)를 수용하는 텐셔너 하우징의 개방 단부 보어의 하부에, 유입구 공급부에 근접하여, 텐셔너의 플런저와 텐셔너 하우징의 보어 사이에 형성되는 고압 챔버 내에 배치된다.
체인 또는 벨트의 스팬(span)을 인장하기 위한 내연 기관용 유압 텐셔너는 체크 밸브 조립체를 통해 고압 챔버에 연결된 내부 리저버(internal reservoir)를 구비한 피스톤을 갖는다. 체크 밸브 조립체는, 피스톤 내의 내부 벌지(internal bulge)에 의해 형성된 디스크 시트; 피스톤 내의 체크 밸브 리테이너, 및 내부 벌지에 의해 형성된 디스크 시트와 체크 밸브 리테이너 사이에 수용되고 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능한 이동식 디스크, 및 이동식 디스크와 체크 밸브 리테이너 사이에 수용되는 체크 밸브 스프링을 구비한다.
제1 디스크 위치에서, 이동식 디스크는 체크 밸브 스프링에 의해 디스크 시트에 대하여 부세되어, 유체가 내부 리저버로부터 피스톤 내의 유압 고압 챔버로 통과하는 것을 방지한다. 제2 디스크 위치에서, 이동식 디스크는 체크 밸브 스프링에 대하여 부세되어, 유체가 내부 리저버로부터 디스크 시트에 인접하고 피스톤 내에 있는 고압 챔버로 흐를 수 있다. 디스크가 제2 위치에서 완전히 개방될 경우, 디스크는 디스크 시트와 내부 벌지 사이에 흐르는 오일의 힘에 의해 리테이너에 대하여 부세된다.
체인 또는 벨트로부터의 동적 하중이 피스톤을 하우징으로부터 내측 및 외측으로 이동시킬 경우, 내부 리저버로부터의 유체가 내부 벌지와 체크 밸브 조립체의 이동식 디스크 사이의 고압 챔버로 유입되어, 고압 챔버 내의 유체 압력을 증가시키고, 체인 또는 벨트로부터의 동적 하중의 내향력(inward force)과 반대인 외향력(outward force)을 피스톤 상에 가한다.
종래의 텐셔너와 달리, 본 발명의 체크 밸브 조립체는 피스톤의 보어의 이행 직경(transition diameter) 내에 배치된다. 이행 직경은 피스톤의 내부 벌지 또는 협지부(pinched portion)에 의해 형성된다. 이행 직경은 내부 리저버를 갖는 제1 직경과 고압 챔버 및 텐셔너 스프링을 갖는 제2 직경 사이에 있다. 내부 리저버와 고압 챔버 사이의 이행 직경 내에 체크 밸브 조립체를 배치함으로써, 외부 리저버의 유출구에 배치되는 종래의 볼 유입구 체크 벨브에 비해 오일 리저버가 고압 챔버에 더 가깝게 이동됨에 따라, 피스톤 반력의 응답 시간이 개선된다.
도 1은 일 실시형태의 유압 텐셔너의 외관도를 나타낸다.
도 2는 체크 밸브가 폐쇄 위치에 있는, 2-2선을 따른 도 1의 유압 텐셔너의 단면도를 나타낸다.
도 3은 체크 밸브가 개방 위치에 있는, 2-2를 따른 도 1의 유압 텐셔너의 단면도를 나타낸다.
도 4는 이동식 디스크의 사시도를 나타낸다.
도 1 내지 도 3의 유압 텐셔너(10)는 자동차의 내연 기관을 위한 무한 루프 가요성 동력 전달 부재, 예컨대 체인 또는 벨트에 사용될 수 있다. 동력 전달 부재는 엔진의 크랭크샤프트와 같은 구동 샤프트에 의해 구동되는 구동 스프로킷을 둘러쌀 수 있고, 적어도 하나의 구동 스프로킷은 엔진의 캠샤프트와 같은 피동 샤프트에 의해 지지될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일부 실시형태에서, 유압 텐셔너(10)는 장착 플레이트(2)를 통해 내연 기관(미도시)의 엔진 블록에 장착될 수 있다. 장착 플레이트(2)는 장착 플레이트 구멍(1) 내에 수용된 볼트 또는 나사를 통해 엔진 블록(미도시)에 고정될 수 있다. 장착 플레이트(2)는 텐셔너 하우징(3)에 결합되거나 텐셔너 하우징(3)과 부분적으로 형성될 수 있다. 텐셔너 하우징(3)은 폐쇄 단부 다단형 내부 보어(3a)를 가질 수 있다. 보어(3a)의 폐쇄 단부(21)와 보어(3a)의 개방 단부(22) 사이에는, 보어(3a)의 폐쇄 단부(21) 및 개방 단부(22)에서의 보어(3a)의 직경(d2)을 초과하는 직경(d1)을 갖는 보어(3a)의 유입구 부분(23)이 있다. 오일 유입구(5)는 보어(3a)의 유입구 부분(23)에 존재할 수 있고, 유체 공급부(미도시)와 유체 연통할 수 있다.
중공 피스톤(4)은 하우징(3)의 보어(3a) 내에 슬라이딩 가능하게 수용될 수 있다. 중공 피스톤(4)은 제1 단부(4a), 제2 단부(4b)를 구비한 본체(9)를 갖는다. 중공 피스톤(4)의 제1 단부(4a)는 내연 기관용 텐셔너 본체, 가이드 또는 무한 루프 가요성 동력 전달 부재와 접촉할 수 있다. 중공 피스톤(4)의 제2 단부(4b)는 텐셔너 하우징(3)의 보어(3a) 내에 수용될 수 있다.
중공 피스톤(4)은 내부 보어(4c)를 가질 수 있다. 내부 보어(4c)는 제1 직경(D1), 제2 직경(D2), 및 제1 직경(D1)과 제2 직경(D2) 사이의 이행 직경(D3)을 가질 수 있다. 제1 직경(D1)은 제2 직경(D2) 보다 작은 것이 바람직하다. 이행 직경(D3)은 제1 및 제2 직경(D1, D2) 미만이다. 유입구(4d)는 피스톤(4)의 본체 상에 존재하며, 유입구는 오일 유입구(5)와 연통되어 있다. 대체 실시형태에서, 제1 직경과 제2 직경은 대략 동일하다.
체크 밸브 조립체(20)는 피스톤(4)의 내부 보어(4c)의 이행 직경(D3) 내에 수용되어, 내부 보어(4c)를 내부 리저버(6)와 고압 챔버(8)로 분할한다. 내부 리저버(6)는 내부 보어(4c)의 제1 직경(D1)과 체크 밸브 조립체(20) 사이에 형성된다. 고압 챔버(8)는 체크 밸브 조립체(20), 피스톤(4)의 내부 보어(4c)의 제2 직경(D2), 피스톤(4)의 제2 단부(4b), 및 하우징(3)의 보어(3a)의 폐쇄 단부(21) 사이에 형성된다. 또한, 텐셔너 스프링(7)은 바람직하게는 고압 챔버(8) 내에 존재하며, 텐셔너 스프링(7)의 제1 단부(7a)는 체크 밸브 조립체(20)의 리테이너(33)에 대하여 부세되고 텐셔너 스프링(7)의 제2 단부(7b)는 하우징(3)의 보어(3a)의 폐쇄 단부(21)에 대하여 부세되어, 체크 밸브 조립체(20)를 부세시킴으로써, 피스톤(4)을 텐셔너 하우징(3)의 보어(3a)의 폐쇄 단부(21)로부터 외측으로 멀어지게 부세시킨다.
중공 피스톤(4)의 내부 보어(4c) 내에서, 체크 밸브 조립체(20)가 피스톤(4)의 이행 직경(D3) 및 제2 직경(D2) 내에 수용된다. 이행 직경(D3)은, 일 실시형태에서 내부 벌지 또는 협지부(4e)를 형성하기 위해 피스톤 본체(9)의 일부를 외부에서 롤링(rolling)함으로써 형성된다. 롤링을 통한 내부 벌지(4e)의 형성 후, 내부 벌지(4e)의 표면은 코이닝(coining)될 수 있다. 대체 실시형태에서, 내부 벌지(4e)는 포밍 공구(forming tool) 자체에 의해 형성된다.
체크 밸브 조립체(20)는 피스톤(4)의 내부 벌지(4e) 상에 안착하는 이동식 디스크(30)를 구비한다. 이동식 디스크(30)는 체크 밸브 스프링(32)에 의해 피스톤(4)의 내부 벌지(4e)에 대하여 안착 또는 밀봉하도록 부세된다. 체크 밸브 스프링(32)은 고압 챔버(8) 내에 수용된 리테이너(33)와 접촉하는 제1 단부(32a)를 가지며, 체크 밸브 스프링에 둘러싸인 돌출부(33a)를 포함한다. 체크 밸브 스프링(33)의 제2 단부(32b)는 이동식 디스크(30)와 접촉한다. 리테이너(33)의 형상은 도면에 나타낸 형상으로 한정되지 않는다. 돌출부(33a)의 길이 또는 높이는 변경될 수 있다. 돌출부(33a)의 길이 또는 높이는 내부 벌지(4e)에 대한 이동식 디스크(30)의 이동 증가를 가능하게 하고 유입구(5)로부터 고압 챔버(8)로의 흐름을 증가시키도록 변경될 수 있다.
일 실시형태에서, 도 4에 나타낸 바와 같이 이동식 디스크(30)는 계량된 구멍(metered hole)(30a)을 갖는다. 계량된 구멍(30a)은 가변 레벨의 체인 하중에 반응하여 튜닝하기 위해, 계량된 역류(metered back flow)를 가능하게 한다. 계량된 구멍(30a)은 기계 가공, 레이저 또는 다른 제조 공정에 의해 형성될 수 있다. 계량된 구멍(30a)의 크기 및 개수는 변할 수 있고, 계량된 구멍(30a)의 직경은 0.1 mm 내지 1 mm일 수 있다.
이동식 디스크(30)는 체크 밸브 스프링(32)에 의해 적어도 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하다. 제1 위치에서, 이동식 디스크(30)는 내부 벌지(4e)에 인접한 내부 리저버(6)와 고압 챔버(8) 사이의 유체 흐름을 차단하고, 제2 위치에서는 내부 벌지(4e)에 인접한 내부 리저버(6)와 고압 챔버(8) 사이에서 유체가 흐를 수 있다. 이동식 디스크(30)는 컵 형상인 것이 바람직하지만, 다른 형상이 사용될 수도 있다.
내부 리저버(6) 내의 유체 압력이 체크 밸브 스프링(32)의 힘을 초과할 경우, 내부 리저버(6)의 압력은 체크 밸브 스프링(32)에 대해 이동식 디스크(30)를 부세하여, 내부 리저버(6)로부터의 유체가 고압 챔버(8) 내로 흐르는 것을 가능하게 한다. 이동식 디스크(30)는, 이동식 디스크(30)가 리테이너(33)와 접촉할 경우에 체크 밸브 스프링(32)에 의해 그의 전체 스트로크까지 이동된다. 이동식 디스크(30)의 이동은 리테이너(33)에 의해 제한된다.
공급부로부터의 유체는 유입구(5)로부터 보어(3a)의 유입구 부분(23) 및 중공 피스톤(4)의 유입구(4d)로 흐른다. 유체는 중공 피스톤(4)의 내부 리저버(6)를 채운다. 내부 리저버(6) 내의 유체가 체크 밸브 스프링(32)이 이동식 디스크(30) 상에 가하는 힘보다 더 큰 압력을 가질 경우, 유체는 내부 벌지(4e)에 인접하여 고압 챔버(8) 내로 흐른다. 고압 챔버(8)로부터 내부 리저버(6)로의 역류는 컵 형상의 이동식 디스크(30)에 의해 방지된다. 내부 리저버(6)로부터의 유체는, 하우징(3)으로부터 외측으로 피스톤(4)이 연장됨에 따라 고압 챔버(8) 내의 압력이 강하할 경우에 고압 챔버(8)로 진입할 수 있다(고압 챔버(8)의 용적을 증가시켜, 유체를 내부 리저버(6)로부터 고압 챔버(8)로 유입시킴).
피스톤(4)이 체인 또는 벨트로부터의 펄스에 응답하여 하우징(3)을 향하여 가압될 경우, 고압 챔버(8) 내의 압력은 체인 또는 벨트로부터 가해진 힘에 반응하도록 증가한다. 이 압력은 타이밍 구동을 제어하기 위해 기지의 힘에 반응하도록 튜닝될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태의 체크 밸브 조립체(20) 및 피스톤(4)은 구성요소의 수를 감소시키고 다수의 기능을 위해 피스톤(4)을 사용할 뿐만 아니라 피스톤(4)과 관련된 패키지 공간 및 비용을 감소시킨다. 이동식 디스크(30) 내의 제어 오리피스(30a)는 내부 리저버(6)로의 역류 제어를 계량한다.
따라서, 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시형태는 본 발명의 원리의 적용을 단지 예시하는 것임을 이해해야 한다. 예시된 실시형태의 세부 사항에 대한 언급은 특허청구범위를 제한하려는 것이 아니라, 그 자체가 본 발명에 필수적인 것으로 간주되는 특징을 열거한다.

Claims (14)

  1. 무한 루프 가요성 동력 전달 부재를 인장하기 위한 유압 텐셔너로서,
    오일의 공급부에 연결된 유입구 부분을 갖는 폐쇄 단부 보어를 획정하는 하우징;
    상기 폐쇄 단부 보어 내에 슬라이딩 가능하게 수용된 중공 피스톤으로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 본체;
    내부 벌지(internal bulge)를 가지며 적어도 제1 직경, 제2 직경, 및 상기 제1 직경과 상기 제2 직경 사이의 이행 직경(transition diameter)을 포함하는 내부 보어를 획정하는, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이의 유입구 보어를 포함하고, 상기 이행 직경은 상기 유입구 보어의 상기 내부 벌지와 정렬되는,
    중공 피스톤;
    상기 이행 직경 내에 수용된 체크 밸브 조립체로서,
    돌출부를 갖는 리테이너;
    이동식 디스크;
    상기 이동식 디스크와 접촉하는 제1 단부 및 상기 리테이너와 접촉하는 제2 단부를 구비하고 상기 돌출부를 둘러싸는 체크 밸브 스프링을 포함하는,
    체크 밸브 조립체;
    상기 내부 보어의 상기 제1 직경과 상기 체크 밸브 조립체 사이에 획정된 내부 리저버(internal reservoir); 및
    상기 내부 보어의 상기 제2 직경, 상기 내부 보어의 상기 폐쇄 단부, 상기 체크 밸브 조립체 및 상기 피스톤의 상기 본체의 상기 제2 단부 사이에 획정된, 고압 챔버
    를 포함하며,
    상기 내부 리저버 내의 유체 압력이 상기 체크 밸브 스프링의 힘을 초과할 경우, 상기 내부 리저버 내의 상기 유체 압력은 상기 체크 밸브 스프링에 대하여 상기 이동식 디스크를 부세하여, 유체가 상기 내부 리저버로부터 상기 고압 챔버로 흐르는 것을 가능하게 하고, 상기 고압 챔버 내의 유체 압력을 증가시키는,
    유압 텐셔너.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징의 상기 보어의 상기 유입구 부분으로부터의 유체는 상기 피스톤의 상기 유입구 보어로 진입하고 상기 내부 리저버에 유체를 재공급하는, 유압 텐셔너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 무한 루프 가요성 동력 전달 부재로부터의 펄스에 응답하여 상기 보어의 상기 폐쇄 단부를 향하여 가압될 경우, 상기 고압 챔버 내의 압력은 상기 무한 루프 가요성 동력 전달 부재로부터의 상기 펄스의 힘에 반응하도록 증가하는, 유압 텐셔너.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동식 디스크는 복수의 구멍을 더 포함하는, 유압 텐셔너.
  5. 제1항에 있어서, 상기 리테이너는 상기 고압 챔버 내에 있는, 유압 텐셔너.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이동식 디스크는 상기 내부 벌지 상에 안착하는, 유압 텐셔너.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유입구 보어는 상기 보어의 상기 유입구 부분과 정렬되는, 유압 텐셔너.
  8. 제1항에 있어서, 상기 이행 직경은 상기 제1 직경 및 상기 제2 직경 미만인, 유압 텐셔너.
  9. 제1항에 있어서, 상기 내부 벌지는 롤링(rolling) 및 코이닝(coining)에 의해 형성되는, 유압 텐셔너.
  10. 제1항에 있어서, 상기 내부 벌지는 포밍 공구(forming tool)에 의해 형성되는, 유압 텐셔너.
  11. 제1항에 있어서, 상기 리테이너를 수용하는 제1 단부 및 상기 폐쇄 단부 보어의 상기 폐쇄 단부와 접촉하는 제2 단부를 구비한 스프링을 상기 고압 챔버 내에 더 포함하는, 유압 텐셔너.
  12. 제1항에 있어서, 상기 이동식 디스크의 이동은 상기 리테이너에 의해 제한되는, 유압 텐셔너.
  13. 제1항에 있어서, 상기 이동식 디스크는 컵 형상이고, 상기 고압 챔버로부터 상기 내부 리저버로의 유체의 역류를 방지하는, 유압 텐셔너.
  14. 제1항에 있어서, 상기 무한 루프 가요성 전달 부재는 체인 또는 벨트인, 유압 텐셔너.
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