KR970006371B1 - 편심형 벨트 긴장기 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

편심형 벨트 긴장기

제1도는 본 발명에 따른 벨트 긴장기의 축방향으로 일부 절단한 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 화살표 2-2의 헤드를 따라 취한 단면도.

제3도는 본 발명의 또다른 실시예를 도시하는 것으로서, 스커브 샤프트와 이곳에 설치된 구성 요소들을 제외한 나머지는 제2도와 유사한 확대 단면도.

제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 제3도와 유사한 단면도.

제5도는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 제3도와 유사한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 벨트 긴장기 12 : 베어링

14 : 보어 16 : 스터브 샤프트

18 : 피벗 아암 20 : 피벗 부싱

22 : 피벗 핀 24 : 스프링

28 : 풀리 52, 62, 68, 72 : 피벗 부싱

본 발명은 벨트 긴장기(tensioner)에 관한 것으로, 특히 긴장기의 유효 피벗 아암을 베어링의 내경 속에 자리시킨, 스프링 편향식 편심형 벨트 긴장기에 관한 것이다.

편심형 긴장기는 일반적으로 두 부류로 분류될 수 있는데, 그 중 제1부류에 속하는 편심형 긴장기의 예로는 피벗 핀 및 피벗 부싱(busing)등의 구성 요소들이 베어링의 내경 혹은 보어에 의해 형성된 경계 내에 설치되는 형태를 들 수 있다. 이와 같은 부류의 긴장기에는 큰 베어링이 요구되는데, 이로 인해 작은 치수의 베어링을 구비한 다른 긴장기에 비해 더 많은 제작비가 소요되고 긴장기의 부피 자체가 더 커지게 되는 문제점을 통상 안고 있다. 이러한 부류에 속하는 편심형 긴장기를 예로 들면 미합중국 특허 제4,808,148호에 개시된 긴장기이다.

제2부류에 속하는 편심형 벨트 긴장기는 베어링 부재의 내경의 경계 내에 설치된 피벗 핀 및 피벗 부싱을 제외한 나머지 추가 구성 요소들을 사용하지 않기 때문에 이러한 긴장기는 제1부류에 속하는 긴장기를 보다 더 작은 직경을 지닐 수 있다. 따라서, 제2부류에 속하는 긴장기의 크기는 제1부류에 속하는 긴장기보다 약간 작을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 긴장기의 베어링은 이것의 내경에 최소한 피벗 아암길이를 충분히 수용하기 위해 너무 크게 될 수 있으며, 그 결과 감당해야 될 하중을 견디기 위해 베어링의 크기가 비대해지게 된다. 이렇게 비대해진 베어링으로 인해 제작비의 증가 뿐만 아니라 긴장기의 크기도 커지게 된다. 상기 제2부류에 속하는 벨트 긴장기로는 미합중국 특허 제4,889,520호에 개시된 것을 들 수 있다.

본 발명에 따른 벨트 긴장기는 전술한 제2부류의 긴장기이며, 그리고 25mm이내의 내경 혹은 보어를 갖는 소형 베어링의 사용을 가능케 해준다. 그러나, 본 발명의 특징은 특히, 피벗 아암의 길이에 따라 긴장기의 편심도를 극대화시키고자 하는, 전술한 두 부류중 어느 하나에 속하는 긴장기에도 적용될 수 있다는 것이다.

본 발명은 벨트 구동장치와 관련하여 유용하게 사용되는 편심용 긴장기를 제공하는 것으로서, 특히, 이 긴장기는 공간이 협소한 곳이나, 또는 피벗 아암의 길이를 증가시켜 편심도를 극대화시키고자 하는 곳에 적합하게 사용된다. 특히, 본 발명은 25mm이하, 보다 구체적으로 22mm, 17mm의 보어 혹은 내경을 갖는 베어링과 같이 소경의 베어링을 구비하는 긴장기의 제작에 있어 매우 유용하다.

본 발명에 따른 벨트 긴장기는 베어링과 피벗의 센터가 베어링의 내경과 동일한 직경 내에 위치하게 되는 편심형의 긴장기이다. 피벗 아암은 베어링이 고정될 스터브(stub) 샤프트의 일부를 형성한다. 피벗 부싱과 외팔형 피벗 핀은 이 피벗 핀이 베어링의 축에 대해 방사상으로 편심되도록 스터브 샤프트를 관통하여 연장한다. 편심 반경은 긴장기의 피벗 아암 길이를 나타낸다. 스프링 수단은 피벗 아암이 피벗 아암이 피벗 핀을 중심으로 회전하는 것을 편향시킨다.

본 발명의 특징 중 하나인 피벗 아암의 길이를 극대화시키기 위해서는, 피벗 부싱과 피벗 핀을 이 피벗핀과 스터브 샤프트의 외주부 사이의 방사 방향의 크기가 제로에서 피벗 부싱의 벽두께와 거의 동일한 크기까지의 범위 내에 속하도록 스터브 샤프트에 대해 배치시킴으로써 이루어지는데 여기서 상기 피벗은 벨트를 긴장시키기 위한 허브의 하중에 반하여 선정된 피벗 핀의 하중을 지탱하기에 적당한 크기로 선택된다.

본 발명의 또다른 특징인 피벗 아암의 길이를 증가시키기 위해서는, 피벗 핀과 부싱을 수용하도록 스터브 샤프트에 홈이 형성된다.

본 발명의 장점은, 편심형 긴장기에서 피벗 아암의 길이가 모든 치수의 베어링에 대해 증가되거나 극대화될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명은 25mm이하의 내경을 지닌 소직경의 베어링도 유용하게 사용할 수 있다는 장점을 지니다.

이러한 본 발명의 장점 및 다른 장점들은 첨부된 도면과 연관지어 설명한 이하의 상세한 설명을 통해 더욱 명백해질 것이다.

제1도 및 제2도에 있어서, 본 발명에 따른 벨트 긴장기(10)는 베어링의 내경에 장착된 내측보어(14)를 구비하는 베어링(12)과, 스터브 샤프트(16)의 일부를 형성하는 피벗 아암(18)과, 피벗 부싱(20)과, 피벗 핀(22)과 그리고 스프링(24)을 포함한다. 어떤 경우, 베어링(12)의 외측 레이스(26)가 풀리 부재로서 직접 사용될 수 있다. 그러나, 제1도에 도시된 바와 같이 풀리(28)는 외측 레이스 상에 고정되어 있다. 예를 들면, 풀리는 베어링의 중심선으로부터, 즉 도시된 베어링의 보울(32)로부터 오프셋(도면 부호(30)참조)될 수 있다. 다른 형태의 베어링도 본 발명을 실시하기 위해 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

베어링의 보어(14)는 실질적으로 스터브 샤프트(16)의 외주부(34)에 자리하도록 배치된다. 상기 베어링은 이 베어링의 보어와 스터브 샤프트의 외주부(34) 사이에 억지 끼워 맞춤 등과 같은 적절한 방법에 의해 스터브 샤프트에 고정된다.

피벗 부싱(20)과 피벗 핀(22)은 스터브 샤프트의 길이 방향으로 연장하며, 피벗 아암의 길이(A)로 표시된 반경만큼 이 스터브 샤프트에 대해 편심되어 있다. 핀(22)은 외팔보 형태이며 엔진(도시생략)의 일부와 같은 비회전형 부재에 고정시키기 위한 장착 수단(36)을 구비한다. 또한 상기 장착 수단(36)은 비회전형의 기저부(38)를 관통하여 그곳에 고정될 수도 있다. 플랜지형 너트(40)와 같은 파스너는 피벗 핀 상에서 긴장기를 서로 조립한 상태로 유지하기 위해 사용될 수 있다.

비틀림 스프링(24)과 같은 스프링 편향 수단은 탭 둘레에 구부러져 상기 기저부에 고정되는 일단부(42)와, 스터브 샤프트에 고정되어 스터브 샤프트에 대해 편심되어 있다. 이 스프링은 피벗 핀을 중심으로 상기 피벗 아암의 회전을 편향시키며, 그 결과 베어링과 풀리의 편심 운동을 유발시킨다.

종래 기술에 의해 알려진 바와 같이, 통상적으로 피벗 핀에 대한 피벗 아암의 회전을 구속하기 위해 감쇠 수단이 제공된다. 어떤 적절한 종류의 감쇄 수단이라도 사용될 수 있다. 본 실시예에 따른 감쇠 수단은 플라스틱 재질로 구성된 와셔(46)형태로 도시되어 있으며, 스터브 샤프트에 회전 가능하게 고정된 와셔(48)와 플랜지형 너트(40) 사이에 위치한다.

본 발명의 특징 즉, 편심형 긴장기에서의 피벗 아암의 길이를 증가 또는 극대화 시키는 특징은 제2도에, 특히 제3,4,5도에 도시된 실시예로부터 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 제2도에 도시된 바와 같이, 스터브 샤프트는 이것의 외주부(34)로부터 내측 반경방향으로 연장하면서 축방향으로 향하는 홈(50)을 구비한다. 이 홈은 최소한 피벗 부싱의 주요부분이 이 홈속에 자리하도록 피벗 부싱을 수용할 수 있을 정도의 크기를 지닌다. 이 부싱(52)의 한쪽 면은 베어링의 보어(14)와 접한다. 양호하게는, 상기 부싱은 일반적으로 스터프 샤프트 내에 형성된 U형 홈(50)의 외주부와 베어링의 내측 보어의 일부에 의해 경계를 이루고 있는 개구에 자리한다. 더욱 양호하게는, 상기 홈은 U형 홈의 상단에 모따기한 코너(54,56)를 구비하며, 그리고 부싱은 모따기한 홈의 코너에 나란하게 위치하면서 서로 대향하는 모서리부(58), (60)를 구비한다.

스터브 샤프트의 축에 대해 피벗이 위치하게 될 편심도의 범위는 제3 내지 5도에 도시된 본 발명의 다른 실시예로부터 명백해질 것이다. 제3도에 도시된 바와 같이, 피벗 부싱(62)은 벨트(도시생략)에 대응하는 풀리의 반발력에 따라 야기되는 허브의 부하(H₁)와 같이, 피벗 핀(22)으로부터의 선정된 부하를 수용하기 위해 충분히 큰 벽두께(L₁)를 구비한다. 피벗 핀과 피벗 부싱은 상기 피벗 핀과 스터브 샤프트의 외주부(34) 사이의 방사 방향의 크기(T₁)가 부싱의 벽두께(L₁)보다 작게 되도록 스터브 샤프트에 대해 위치한다. 제3도에 도시된 바와 같이, 스터브 샤프트는 스터브 샤프트의 방사 방향의 부분(64)이 베어링을 에워쌀 수 있을 정도의 크기를 갖도록 이루어져 있다. 도시된 바와 같이, 스터브 샤프트의 방사 방향 두께(64)에 부싱(62)의 두께를 더한 크기는 부싱의 두께(L₁)보다 작다. 다시 말해서, 상기 부싱은 이것의 외측 표면으로 편심되는 보어를 구비하게 된다.

제4도에 있어서, 스터브 샤프트(66)는 이것의 외주부(34)로부터 내측 방사방향으로 연장하면서 축방향으로 연장하는 홈을 구비하며, 이 홈의 크기는 피벗 부싱(68)을 수용할 수 있을 정도의 크기를 지닌다. 제3도와 연관지어 설명된 것과 유사하게, 상기 피벗 부싱(68)은 허브의 부하(H₂)에 대응하여 피벗 핀으로부터 가해지는 선정된 부하를 지지할 수 있는 만큼 충분한 크기의 벽두께(L₂)를 구비하느데, 여기서 피벗 핀(22)과 외주부(34)간의 방사 방향의 크기는 부싱의 두께(L₂)보다 적다.

최대 피벗 아암의 길이는, 제5도에 도시된 바와 같이 피벗 핀(22)이 스터브 샤프트(70)의 외주부(34)에 거의 접하는 곳에 위치할 때 얻어진다. 다시 말해서, 피벗 부싱(72)은 허브의 부하(H₃)에 대응하여 피벗 핀으로부터 가해지는 선정된 부하를 수용할 수 있을 만큼 충분한 크기의 벽두께(L₃)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 피벗 핀과 스터브 샤프트의 외주부 사이의 방사 방향의 크기는 제로이다. 이 방사 방향의 크기는 피벗 핀에서의 부하가 피벗 핀으로부터 동일하고 총체적인 방향으로 부하를 수용할 수 있을 만큼의 두께(L₃)를 가지는 부싱에 작용되기 때문에 제로가 될 수 있다. 이 부하는 허브의 부하(H₃)에 실질적으로 평행하고 반대 방향이다. 따라서, 제1도에 도시된 피벗 아암의 길이(A₁), 제4도에 도시된 피벗 아암의 길이(A₂), 그리고 제5도에 도시된 피벗 아암의 길이(A₃)는 종래 기술에 의한 것보다 상당히 증가되었다.

본 발명의 또다른 특징은 외팔형의 피벗 핀(22)의 직경을 최소화시킴으로써 피벗 아암의 길이를 극대화 시킨다는 것이다. 다시 제1도를 참조하면, 피벗 핀(22)은 인장될 벨트로부터 허브에 가해지는 부하를 야기시키도록 선정된 부하를 수용할 수 있을 만큼의 크기를 가져야 한다. 피벗 핀의 직경은 이것이 피벗 부싱과 피벗 부싱이 설치될 스터브 샤프트를 통해 연장할 수 있는 최소한의 직경까지 감소될 수 있으며, 그리고 핀의 관성 모멘트는 스터브 샤프트에 직접 인접한 몇몇의 수단들에 의해 증가된다. 도시된 바와 같이, 이렇게 하기 위한 방법으로는 상기 피벗 핀의 직경을 베어링 및 스터브 샤프트에 인접한 대직경부(74)의 크기만큼 증가시키는 방법이 있다.

본 발명의 또다른 특징은 도면 부호(30)로 도시된 바와 같이 오프셋된 풀리(28)에서 야기될 수 있는 어떤 오프셋 부하를 보상한다는 것이다. 이러한 오프셋은 베어링이 그 자체의 허용 오차 한계 내에서 흔들리게 될 때 풀리사에서 탑핑(tipping)운동을 야기할 것이다. 이러한 흔들림은 약 0.3도이며, 이것을 조절하기 위해 피벗 핀이 탑핑 할 때 베어링이 이루는 평면과 동일한 평면에서 형성된 각도(각도B)의 10분의 3까지 피벗 핀은 오프셋될 수 있다.

본 발명의 특징을 도시하기 위해, 보어의 크기가 17mm인 베어링을 구비한 긴장기가 거의 17mm 직경의 스터브 샤프트와 함께 사용되었다. 피벗 핀의 크기는 스터브 샤프트를 관통하여 연장하는 제1축방향의 부분이 5mm의 직경을 가지도록 하였다. 피벗 핀의 제2축방향의 부분은 피벗 핀의 관성 모멘트를 증가 시키는 수단으로서 작용하며 더 큰 6.5mm의 직경을 갖도록 하였다. 5mm의 직경을 갖는 상기 제1측방향의 부분은 정상적인 벨트 인장이 50ℓb이고, 피로 특성을 고려할 때 굽힘 응력이 23,000psi±11,500psi가 되도록 설계된 것이다. 피벗 부싱은 피벗 핀으로부터의 부하를 수용할 수 있을 만큼 크게 한 반면, 상기 부하를 지탱하기 위한 벽 두께를 거의 1mm로 하고, 그리고 피벗 핀과 스터브 샤프트의 외주부 사이의 방사 방향 길이를 0.5mm로 하였다. 그 결과, 작동 가능한 피벗 아암의 길이는 5.5mm가 되었다.

전기의 상세한 설명은 단지 이해를 돕기 위한 목적으로 기술하엿으며 첨부된 청구범위의 영역을 한정하려는 의도는 아니다.

Claims (4)

1. 내측 보어(14)를 구비하면서 스터브 샤프트(16)의 외주부에 자리하게 될 베어링(12)과, 스터브 샤프트의 일부를 형성하는 피벗 아암(18)과, 피벗 아암의 길이(A)를 정의하는 반경으로 스터브 샤프트에 편심되어 그곳을 관통하여 연장하는 피벗 부싱(20) 및 외팔형 피벗 핀(22)과, 그리고 피벗 핀을 중심으로 피벗 아암의 회전을 편향시키는 스프링 수단(24)으로 구성되는 벨트 긴장기에 있어서 : 상기 피벗 부싱(20)은 피벗핀으로부터의 선정된 부하를 지탱할 수 있을 만큼의 크기로 이루어진 벽두께(L₁,L₂,L₃)를 지니며, 상기 피벗부싱과 피벗 핀은 이 피벗 핀과 스터브 샤프트의 외주부 사이의 방사 방향의 크기(T₁,T₂,T₃)가 제로에서 피벗 부싱의 상기 벽두께와 동일한 크기까지의 범위 내에 속하도록 스터브 샤프트에 대해 자리하게 되는 것을 특징으로 하는 벨트 긴장기.
2. 제1항에 있어서, 상기 스터브 샤프트는 피벗 부싱을 수용할 수 있는 크기를 지니며 스터브 샤프트의 외주부로부터 방사 방향 내측으로 연장하면서 축방향을 향하는 홈(50)을 구비하며, 상기 피벗 부싱의 일부는 상기 홈속에 배치되는 것을 특징으로 하는 벨트 긴장기.
3. 제1항에 있어서, 상기 피벗 핀(22)은 스터브 샤프트를 관통하여 연장하면서 선정된 외팔보의 부하를 감당할 수 있는 크기의 제1직경을 지닌 제1축방향의 부분과, 그리고 피벗 핀의 관성 모멘트를 증가시키고 상기 제1축방향의 부분을 지지하기 위한 수단으로서 제1직경보다 큰 제2직경의 대직경부(74)를 구비한 제2축방향의 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벨트 긴장기.
4. 내측 보어(14)를 구비하면서 수터브 샤프트(16)의 외주부에 자리하게 될 베어링(12)과, 스터브 샤프트의 일부를 형성하는 피벗 아암(18)과, 피벗 아암의 길이(A)를 정의하는 반경으로 스터브 샤프트에 편심되어 그곳을 관통하여 연장하는 피벗 부싱(20) 및 외팔형 피벗 핀(22)과, 그리고 피벗 핀을 중심으로 피벗 아암의 회전을 편향시키는 스프링 수단(24)으로 구성되는 벨트 긴장기에 있어서; 상기 피벗 핀(22)은 스터브 샤프트를 관통하여 연장하면서 선정된 외팔보의 부하를 감당할 수 있는 크기의 제1직경을 지닌 제1축방향의 부분과, 그리고 피벗 핀의 관성 모멘트를 증가시키고 상기 제1축방향의 부분을 지지하기 위한 수단으로서 제1직경보다 큰 제2직경의 대직경부(74)를 구비한 제2축방향의 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 벨트 긴장기.