KR100263807B1

KR100263807B1 - 벨트 텐셔너

Info

Publication number: KR100263807B1
Application number: KR1019960000420A
Authority: KR
Inventors: 에이. 엠. 베커 에밀레; 하. 슈바르쯔 마티아스
Original assignee: 오버그 에이치. 더블유; 게이츠 파워 드라이브 프로덕츠 인코포레이티드
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-11
Publication date: 2000-08-16
Also published as: ES2149423T3; US5478285A; ATE195165T1; DE69609533T2; CA2167141A1; CA2167141C; EP0725230B1; EP0725230A3; JP2757164B2; EP0725230A2; MX9600295A; DE69609533D1; KR960029664A; JPH08233043A; BR9600250A

Abstract

본 발명은 바닥부에 지지되는 호형 부시와 함께 선회 가능하게 장착되는 피봇-아암과, 상기 피봇-아암에 회전 가능하게 장착되는 풀리와, 피봇-아암과 바닥부 사이에 배치되어 피봇-아암의 위치를 편향시키는 스프링을 포함하고, 상기 호형 부시는 피봇-아암의 선회 이동에 제동을 가하고 베어링식으로 지지하도록 작용하는 형태의 장력 조절기에 관한 것이다.

Description

벨트 텐셔너

제1도는 피봇 아암을 부분 절개하여 본 발명의 호형 부시를 보여주는 텐셔너의 정면도.

제2도는 제1도의 선 2-2를 따라 취한 횡단면도.

제3도는 본 발명의 다른 형태를 보여주는 제2도와 비슷한 도면.

제4도는 븐 발명의 또다른 형태를 보여주는 제2도와 비슷한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 텐셔너 12 : 피봇 아암

14 : 호형 부시 16 : 베이스

18 : 풀리 20 : 베어링

22 : 스프링 24, 26 : 플랜지

28, 30 : 구멍 32 : 외팔보 부분

40 : 부시 반경 42 : 볼트

47 : 공차 50 : 견부

60 : 직경 62 : 외주

본 발명은 피봇 아암을 구비하고, 스프링에 의해 일방향 편향력이 작용되는 자동 밸트 텐셔너(tensioner)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 피봇 아암의 선회 동작에 대하여 베어링 지지 및 감쇠 작용을 제공하는 호형 부시를 갖는 텐셔너에 관한 것이다.

차량용 자동 벨트 텐셔너는 베이스에 선회 가능하게 장착되는 퍼봇 아암을 구비한다. 폴리는 피봇 아암에 회전 가능하게 장착되며, 상기 피봇 아암과 베이스 사이에 설치된 스프링이 풀리를 벨트 구동 시스템의 무한 벨트로 밀어붙임으로써 벨트를 긴장시킨다. 몇몇 적용예에서는 베어링 하중을 단순화시키기 위해 풀리와 공통의 반정 방향 평면내에 퍼봇 아암의 선회를 위한 피봇 부시를 구비하는 것이 바람직하다. 공통의 반경 방향 평면에 정렬된 풀리와 피봇 부시를 구비하는 텐셔너는 세가지 상이한 범주로 분류되는 피봇 아암의 길이를 갖는 것이 개발되고 있다. 첫번째 범주로서, 피봇 아암의 길이는 풀리를 회전 가능하게 지지하는 베어링의 내측 반경 보다 작은 것이 있다. 이러한 텐셔너는 종종 “편심형” 텐셔너라 불린다. 두번째 범주의 텐셔너는 피봇 아암의 길이가 풀리의 반경 보다 짧은 것으로, 종종 “퍼봇 인 풀리(Pivot-in-Pulley)” 혹은 “쇼트 아암(short-arm)” 텐셔너라 불린다. 세번째 범주의 텐셔너는 아암의 길이가 풀리의 반경 보다 긴 유형의 텐셔너이다.

이상과 같은 벨트 텐셔너의 크기는 텐셔너의 피봇 아암의 길이에 크게 좌우된다. 피봇 아암이 짧을 수록 텐셔너의 크기는 작아지며, 반대로 피봇 아암이 길수록 텐셔너의 크기는 커진다. 만약 피봇 아암의 길이가 너무 짧으면, 텐셔너는 벨트 제조 공차, 벨트 설치 공차, 벨트 동작중의 벨트의 이완 등을 흡수함에 있어서 필수적인 “조임 조절(take-up adjustment)” 기능을 제공하지 못할 것이다. 만약 피봇 아암의 길이가 너무 길면, 텐셔너는 그 할당 공간 내에 수용되지 못할 수 있다.

최소 크기의 텐셔너는 상기 첫번째 범주에 속하는 “편심형”텐셔너로서, 피봇과 유효 피봇 아암은 텐셔너의 풀리 베어링의 보어 즉, 베어링의 내경에 의해 형성되는 공간 내에 위치된다. 최소 크기의 베어링 및 피봇 아암 길이를 갖는 편심형 텐셔너에 대한 예가 미국 특허 제5,256,112호에 게재되어 있다. 첫번째 범주에 속하는 텐셔너의 피봇 아암은 큰 풀리 베어링을 사용하면, 그 길이를 길게 형성할 수 있으나, 이 경우 그 베어링은 그것이 지지하여야 할 하중에 비해 지나치게 큰 크기를 가지게 된다. 지나치게 큰 베어링은 텐셔너의 소요 크기를 중가시키며, 또한 과도한 비용을 유발할 수 있다. 편심형 텐셔너의 피봇 아암 길이는 대략 5mm-l5mm일 수 있다.

두번째 범주의 텐셔너(쇼트 아암 텐셔너)의 경우, 피봇 아암의 선회축이 통상 텐셔너의 풀리의 외경에 의해 한정되는 공간 내에 위치한다. 이 두번째 범주의 “쇼트 아암” 텐셔너의 예가 미국 특허 제4,551,120호와 미국 재발행 특허 제34,543호(원특허 미국 특허 제4,824,421호)에 게재되어 있다. 이러한 “쇼트 아암”텐셔너와 관련된 문제점으로는, 피봇 아암 길이를 변경할(연장 또는 단축할) 필요가 있는 경우에 풀리와 풀리 베어링의 크기를 재조정해야 한다는 점이다. 미국 특허 제4,551,120호의 텐셔너의 피봇 아암 길이는 통상 약 30-35mm에 이른다. 미국 재발행 특허 제34,543호의 텐셔너는 피봇 아암 길이가 약 5-l5mm일 수 있지만, 피봇 아암의 길이가 길어지면 풀리의 직경을 크게 하여야 한다.

세번째 범주에 속하는 텐셔너(롱 아암 텐셔너)의 경우, 피봇 아암의 선회 동작시에 베어링 지지 및 감쇠 작용을 제공하는 호형 부시를 구비하고 있는 형태의 것이 존재한다. 이러한 텐셔너는 피봇 아암의 동작에 대하여 필요한 감쇠 작용을 제공하기 위해 반경이 큰 부분에 호형 부시를 구비하며, 어떤 설계예에 따라서는 반경이 더 큰 부분에 호형 부시를 둘러싸는 비틀림 스프링을 구비한다. 상기 텐셔너의 피봇 아암 길이는 호형 부시의 반경과 비틀림 스프링의 최대 적정을 초과할 만큼 충분히 길어야 한다. 그러한 텐셔너의 피봇 아암 길이는 통상 약 75-100mm에 이르며, 이에 따라 “롱 아암”의 텐셔너로도 호칭되고 있다. “롱 아암”의 텐셔너의 일례가 미국 특허 제4,723,934호(그리고 제B1 4,723,934호)에 게재되어 있다.

“롱 아암”의 텐셔너는 복잡한 감쇠 기구를 갖고 있지 않기 때문에 경제적으로 바람직한 장점을 가지며 여러 적용예에서 만족스럽게 작동하는 것이 판명된 바 있으나, 길이가 긴 피봇 아암(75-100mm)은 그 사용에 있어 내재된 제한점을 다소 포함하고 있는 데, 이는 텐셔너가 너무 커서 여러 종류의 자동차에 적용되는 할당된 공간내에 이를 설치하기 어렵기 때문이다. 다시 말해서, 롱 아암 텐셔너와 관련된 문제점은 텐셔너의 피봇 아암이 너무 길기 때문에 전채적으로 그 크기가 지나치게 커진다는 점이다.

본 발명은 피봇 아암이 선회 동작시에 베어링 지지 및 감쇠 작용을 제공하는 호형 부시를 구비하는 형태의 상기 세번째 범주얘 속하는 텐셔너. 즉 “롱 아암” 텐셔너에 관한 것이다. 본 발명은 상기 “롱 아암” 텐셔너에 관한 크기에 대한 문제점을 해결하는데 있어서 피봇 아암의 선회 동작에 필요한 감쇠 상태를 호형 부시로 적절히 유지하면서도 피봇 아암의 길이를 두번째 범주의 “쇼트 아암” 텐셔너의 그것과 거의 비슷하도록 설계함으로써 상기 문제점을 해결한다.

본 발명에 따르면, 기계적 형태의 밸트 텐셔너는 베이스에 부착되는 호형 부시에 의해 선회할 수 있게 지지되는 피봇 아암과, 상기 피봇 아암에 회전할 수 있게 장착되는 풀리와, 그리고 피봇 아암과 베이스 사이에 배치되어 피봇 아암의 위치를 편향시키는 스프링을 포함한다. 호형 부시와 풀리는 공통의 반경 방향 평면을 가지며, 호형 부시는 피봇 아암의 선회 동작에 대하여 베어링 지지 및 감쇠 작용을 수행하도록 제공된다. 호형 부시는 대체로 풀리쪽을 향하는 오목한 베어링 표면을 갖는다. 피봇 아암의 볼록한 호형 면은 상기 베어링 표면에 의해 지지된다.

본 발명의 목적은 1) 피봇 아암의 선회 동작에 대하여 충분한 감쇠 작용 및 베어링 지지 작용을 제공하고, 2) 선택적으로 호형 부시를 구비한 형태의 종래 기술의 롱 아암 텐셔너 보다 길이가 짧은 피봇 아암을 갖는 롱 암 텐셔너, 즉 호형 부시를 구비한 형태의 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피봇 아암의 길이를 넓은 범위에서 선택적으로 채택할 수 있도록 설계된 텐셔너를 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 다양한 수준으로 감쇠 작용을 제공할 수 있도록 호형 부시반정을 증감시킬 수 있는 텐셔너를 재공하는 것이다. 본 발명의 장점은 다양한 크기를 갖는 텐셔너를 수용할 수 있도록 설계된 점이다.

본 발명의 이상의 목적과 다른 목적은 도면과 그에 대한 설명을 통해 분명해질 것이다.

제1도 및 제2도에 도시된 본 발명의 벨트 텐셔너(10)는 베이스(16)에 의해 지지되는 호형 부시(14)에 선회 가능하게 설치되는 피봇 아암(12)을 구비한다. 풀리(18)는 베어링(20)에 의해 피봇 아암에 회전 가능하게 장착되며, 스프링(22)은 상기 배이스와 피봇 아암과의 사이에 설치되어 스프링 작용을 제공한다.

베이스는 어떤 필요한 형태로라도 형성될 수 있지만, 스프링 수납을 위해 통상 “컵” 형상을 취한다. 구멍(28, 30)이 마련된 귀부(ear)(24, 26)가 베이스(16)와 일체로 형성되어, 볼트와 같은 고정구를 사용하여 텐셔너를 자동차 엔진 브래킷(bracket) 또는 일체형 브래킷(도시 생략)에 부착할 수 있다.

베이스는 대략 90-180°의 각도(A)로 연장하는 호형 부시를 수용 및 보유하기 위해서 부분 원통 형태를 갖는 것이 바람직한 외팔보 부분(32)을 포함한다. 호형 부시는 텐셔너의 사용중에 필수적인 감쇠 작동을 제공하기 위해 피봇 아암의 활주면과 공동 작용하여 필요한 마찰 특성을 발휘하는 플라스틱과 같은 어떤 적당한 마찰 재료로 제조될 수 있다. 특히, 제1도에서 볼 수 있는 바와 같이 베이스(16)의 외팔보 부분(32)이 호형 부시를 보유 및 지지한다. 호형 부시는 적소에 몰딩을 하거나 밴드에 부가한 지지용 립(lip) 혹은 접착제와 같은 어떤 바람직한 수단에 의해 베이스에 고정될 수 있지만, 상기 호형 부시를 베이스에 보유(保維)하는 바람직한 수단은 호형 부시의 양단부와 결합하여 재위치에 고정 유지하는 반경 방향돌출부(36, 38)와 부분 원퉁상의 호형 슬룻(34) 형태로 이루어진 것과 같은 기계적 수단이다. 호형 부시는 반경 방향 돌출부를 초과하여 피봇 아암과 접촉되기에 충분한 두께로 형성되는데, 그것의 반경(40)은 대략 20-60mm에 이른다. 볼트(42) 또는 플랜지 붙이 볼트 헤드와 다른 와셔(46)로 지지된 항마찰 와셔(44)로 이루어진 고정구으로 피봇 아암(12)을 베이스에 부착 고정한다. 선택적으로, 볼트를 사용하여 텐셔너를 엔진에 직접 부착하면, 플랜지(24, 26)를 제거할 수 있다. 피봇 아암과 베이스 사이에 반경 방향 간극(47)이 마련되며, 이에 따라 피봇 아암은 볼트에 의해 부착된 부분에서 반경 방향으로 변위 가능하게 된다.

스프링(22)은 그것의 일단에, 베이스의 견부(50)에 맞물리도록 대체로 반경방향 내측으로 굴곡된 단부(48)를 선택적으로 구비할 수 있는 코일형의 비틀림 스프링 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 스프링의 타단은 대략 축 방향으로 굴곡된 단부(52)를 구비하며, 그 단부(52)는 피봇 아암의 볼록한 호형 면의 반대측에 있는 측면(82)에서 피봇 아암의 구멍(54)을 통해 연장한다.

풀리(18)는 피봇 아암의 선회 동작시의 작동 반경에 해당하는 반경(58)을 가지고 볼 베어링(64) 같은 베어링에 의해 피봇 아암의 일단부(56)에 회전 가능하게 장착된다. 풀리(18)는 성형 플라스틱 혹은 금속 같은 재료로 이루어질 수 있으며, 도면 부호 60으로 표시된 격정과 62로 표시된 외주를 포함한다. 풀리(18)는 볼 베어링을 통해 연장하는 나사형 볼트(66) 같은 고정구에 의해 피봇 아암에 장착 된다.

피봇 아암은 대략 180-225°사이의 각도(B)로 연장하는 볼록한 호형 면(68)을 구비한다. 이 볼록한 호형 면은 선택적으로는 테이퍼진 측벽(72)을 가질수 있는 피봇 아암의 외팔보 부분(70)에 형성되는 것이 바람직하다. 볼록한 호형면은 호형 부시의 반경(40)과 동등한 반경으로 연장하는 피봇 아암의 활주면을 형성한다. 호형 부시(14)는 통상 풀리를 향하여 F방향으로 향해 있고 피봇 아암의 볼록한 호형 면의 일부를 지지하는 오목한 베어링 표면(74)을 갖는다. 호형 부시, 풀리, 그리고 피봇 아암의 볼록한 호형 면은 그 적어도 일부분이 공통의 반경 방향 평면(76) 내에 위치된다. 피봇 아암은 이 피봇 아암을 베이스에 대해 초기 정렬시키는 것을 보조하면서 호형 부시를 유지하는 것을 보조하는 반경 방향 플랜지(78)를 또한 포함할 수 있다.

피봇 아암의 볼록한 호형 면을 지지하고 통상 풀리쪽의 F방향을 향하는 오목한 베어링면을 갖추도록 호형 부시를 제조함으로써, 피봇 아암의 반경(58) 즉, 유효 길이는 종래 기술의 “롱 아암”텐셔너에서 요구되는 길이에 비해 상당히 단축될 수 있다. 피봇 아암의 반경(58), 즉 유효 길이가 단축됨으로써 풀리의 외주는 호형 부시의 반경(40)과 공통되는 반경(40′)을 갖는 원과 교차될 수 있다. 이것은 제2도에 도시된 바와 같은데, 반경(40′)은 개략적으로 풀리의 직경(60)과 중첩된다. 이것과 비슷하게, 제1도에 도시된 것처럼 풀리의 외주는 호형 부시와 공통의 반경을 갖는 원(80)과 교차한다.

제1도에 따르면, 텐셔너는 설계된 대로의 피봇 아암의 표준 위치에 위치되어 있는데, 이 위치에서는 장력이 가해진 상태의 벨트로부터 허브 하중(H)을 받은 상태를 나타낸다. 허브 하중은 호형 부시의 베어링 면에 의해 지지되는 피봇 아암의 볼록한 호형 면으로 전달된다. 피봇 아암과 베이스간의 반경 방향 간극(47)은 상기 오목 및 볼록면이 장애없이 서로 맞물리고 활주됨으로써 상기 피봇 아암이 호형 베어링면과 베이스에 효과적으로 정렬될 수 있을 만픔 충분히 이동될 수 있게 한다. 또한, 상기 간극은 호형 부시가 피봇 아암의 선회 동작에 대하여 베어링 지지 및 감쇠 작용을 제공하는데 방해되지 않도록 한다. 호형 부시에 의해 제공되는 감쇠의 정도는 부시의 반경(40)의 길이에 의해 영향을 받는다. 반경이 짧을수록 감쇠 정도는 감소되며 역으로 반경이 길수록 피봇 아암의 선회 동작에 대한 감쇠 정도는 증가된다. 풀리(그리고 피봇 아암)의 왕복 동작은 피봇 아암에 형성된 반경 방향 제동부(88, 90)와 베이스에 형성된 돌출부(92, 94)에 의해 제한을 받을 수 있다.

본 발명의 특징을 이용함으로써 구성될 수 있는 콤팩트한 소형의 텐셔너를 구성하는 방법을 설명하기 위하여 텐셔너를 다음의 치수로 재작하었다.

풀리 직경 65mm

피봇 아암의 길이 45mm

베이스 직경 60mm

베이스 깊이 56.7mm

호형 부시 반경 27.3mm

호형 부시 길이 130°

(귀부를 제외한)텐셔너 높이 107.5mm

텐셔너는 230N의 벨트 장력을 인가하기 위하여 비틀림 스프링을 갖추도록 제조하였으며, 실험을 통해 30%의 감쇠 특성을 갖는 것을 확인하였다.

제3도 및 제4도에는, 븐 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이들 실시예를 통해 피봇 아암의 길이와 감쇠 정도에 관한 본 발명의 다양성을 볼 수 있다. 제3도에서, 감쇠 정도를 크게 하기 위해 부시(97)의 반경(96)을 제1도 및 제2도의 경우의 것보다 크게 한다. 부시는 반경 방향으로 연장되고 외팔보 형태를 갖는 베이스의 부분(98)에 의해 지지된다. 또한, 피봇 아암(102)의 볼록한 부분의 반경(100)은 호형 부시의 베어링 면의 반경(96)과 거의 동일할 정도까지 길게 할 수 있다. 피봇 아암의 길이(104)는 제1도 및 제2도의 것보다 더 긴데, 이것은 본 발명의 설계의 다양성 내지 설계 자유도를 보여주는 것이다.

제4도에 도시된 바와 같이, 감쇠 정도를 감소시키기 위해서는 부시(108)의 반경(106) 짧게 형성할 수 있다. 부시는 반경 방향으로 후퇴된 외팔보 형태를 갖는 베이스의 부분(110)에 의해 지지된다. 또한, 피봇 아암(114)의 볼록한 부분의 반경(112)은 호형 부시의 베어링 면의 반경과 거의 동일할 정도까지 단축된다. 피봇 아암의 길이(116)는 제1도 및 제2도에 도시된 것 보다 짧은데, 이는 븐 발명의 특징을 이용하여 크기를 더 소형화할 수 있음을 보여주는 것이다.

이상의 설명은 단지 도시된 실시예의 설명을 목적으로 한 것으로 첨부한 특허 청구의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

Claims

베이스에 의해 지지되는 호형 부시에 선회 가능하게 장착되는 퍼붓 아암과, 상기 피봇 아암에 회전 가능하게 장착되는 풀리와, 피봇 아암과 베이스 사이에 배치되어 피봇 아암의 위치를 편향시키는 스프링을 포함하고, 상기 호형 부시와 풀리는 공통의 반경 방향 평면에 배치되며, 호형 부시는 피봇 아암의 선회 동작에 대한 베어링 지지 및 감쇠 작용을 제공하는 방식의 벨트 텐션너로서, 호형 부시는 풀리를 향하고 있는 오목한 베어링 표면을 구비하고, 이 베어링 표면은 일정한 아크(arc)를 가지며 또한 상기 베이스의 부분 원통상의 호형 부분과 동축(同軸)으로 배치되며, 상기 피봇 아암은 상기 오목한 베어링 표면의 일부에 의해 지지되는 볼록한 호형 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 풀리는 그것의 외주가 호형 부시의 반경과 공통의 반경을 갖는 원과 교차하는 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 스프링은 피봇 아암의 볼록한 호형 면의 반대측 측면에서 피봇 아암과 연동하도록 그 아암에 연결되는 비틀림 스프링인 것을 특징으로 하는 텐셔너.
제1항에 있어서, 상기 피봇 아암의 볼록한 호형 면은 피봇 아암의 일체로 된 외팔보 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 텐셔너.