타이밍 벨트(캠샤프트)

Timing belt (camshaft)
타이밍 벨트 장착 중
타이밍 체인(2개의 원형 캠 스프로켓 주위에 장착됨)

피스톤 엔진에서는 타이밍 벨트(캠 벨트라고도 함) 또는 타이밍 체인 또는 타이밍 기어 세트를 사용하여 크랭크축과 캠축의 회전을 동기화합니다.이 동기화를 통해 피스톤의 위치를 기준으로 엔진의 밸브가 올바른 시간에 개폐됩니다.

설계.

대부분의 피스톤 엔진에서 캠축은 크랭크축에 기계적으로 연결됩니다.크랭크축은 캠축(타이밍 벨트, 타이밍 체인 또는 푸시 로드를 통해)을 구동하고, 흡기 [1]및 배기 밸브를 작동합니다.이 밸브는 엔진이 공기(또는 공기/연료 혼합물)를 흡입하고 배기 가스를 [2]내뱉을 수 있도록 합니다.

구동력을 전달하는 가장 일반적인 장치는 톱니 모양의 고무 벨트, 금속 타이밍 체인 또는 기어 세트입니다.벨트/체인/기어의 톱니가 크랭크축 및 캠축과 맞물려 움직임을 동기화합니다.

구형 오버헤드 밸브 엔진에서는 캠축이 크랭크축 근처의 블록에 위치하기 때문에 캠축 구동에는 단순한 기어 시스템이 사용되는 경우가 많습니다.오버헤드 캠축 엔진은 주로 타이밍 벨트 또는 타이밍 체인을 사용합니다. 이는 보다 먼 거리에서 구동력을 전달하는 데 더 적합하기 때문입니다.타이밍 체인은 1970년대와 [citation needed]1980년대까지 양산차에서 흔히 볼 수 있었지만 1990년대 이후 타이밍 벨트를 사용할 때 필요한 교체 간격 때문에 더욱 보편화되었다.

톱니 고무 벨트

"타이밍 벨트"라는 문구는 보통 고무 톱니 벨트를 가리킨다.타이밍 벨트의 장점은 일반적으로 비용 절감, 마찰 [citation needed]손실 감소, 소음 감소이며 벨트는 전통적으로 [3]윤활이 필요하지 않다는 것입니다.주요 단점은 벨트가 시간이 지남에 따라 마모된다는 것입니다. 따라서 특정 [4][5]간격으로 벨트를 교체하는 것이 좋습니다.워터 펌프 역시 마모될 수 있고 타이밍 벨트 교체 중에 쉽게 접근할 수 있기 때문에 엔진의 워터 펌프를 동시에 교체하는 것이 종종 권장됩니다.

타이밍 벨트는 일반적으로 엔진 전면에 위치하며 먼지와 이물질로부터 보호하기 위해 종종 커버 뒤에 있습니다.그러나 2008년 이후 일부 엔진에서는 "습기 타이밍 벨트"를 사용했는데,[6] 이 벨트는 마찰을 줄이기 위해 엔진 오일로 윤활됩니다.일부 엔진 설계에서는 워터 펌프 및 오일 펌프와 같은 다른 구성 요소를 구동하는 데 타이밍 벨트를 사용할 수도 있습니다.

건설

타이밍 벨트는 일반적으로 고무로 만들어지지만 일부 벨트는 폴리우레탄 또는 네오프렌으로 [7][8]만들어집니다.벨트 구조는 섬유(장력 부재 역할을 [9]함)로 보강되고, 톱니 표면은 패브릭 [10]커버로 보강됩니다.

고무는 온도가 높아지면 모터 오일과 접촉하면 분해됩니다.따라서 고온 또는 누출 엔진에서는 타이밍 벨트의 수명이 줄어듭니다.또, 보강 코드의 수명도 수분이나 부동액에 영향을 받기 때문에, 물에 노출될 수 있는 벨트가 신속하게 수분을 배출할 수 있는 것이 중요합니다.

오래된 벨트는 사다리꼴 모양의 치아를 가지고 있어 치아 [citation needed]마모율이 높습니다.새로운 제조 기술을 통해 더 조용하고 더 오래 지속되는 굽은 치아를 만들 수 있습니다.

제조업체 사양 타이밍 벨트는 높은 [citation needed]rpm으로 늘어나 캠을 지연시켜 [11]점화 스위치를 지연시킬 수 있습니다.튼튼한 애프터마켓 벨트는 늘어나지 않고 타이밍이 유지됩니다.[12]타이밍 벨트를 설계할 때 벨트가 넓을수록 강도가 증가하지만 벨트가 좁을수록 무게와 [13]마찰이 줄어듭니다.

타이밍 벨트의 일반적인 고장 모드는 톱니가 벗겨지거나(드라이브 톱니가 미끄러지는 벨트의 부드러운 부분이 남음) 파이버 코어의 박리 및 풀림입니다.벨트의 파손은 인장섬유의 특성으로 인해 [14]드문 경우입니다.오일 및 그리스와 혼합된 이물질과 오물은 벨트에서 서서히 마모되고 마모 과정을 진행하는 물질이 조기에 벨트 [15]고장을 일으킬 수 있습니다.

역사

톱니 벨트는 1940년대 초에 섬유 [16]공장에서 사용하기 위해 발명되었다.타이밍 벨트를 사용한 최초의 자동차 엔진은 미국의 1954년식 Devin-Panhard 경주용 자동차로, Gilmer [17][18]Company가 만든 톱니형 벨트를 사용하여 푸시로드에서 오버헤드 캠축으로 변환된 엔진을 사용했다.이 차는 [19]1956년 스포츠카 클럽 오브 아메리카(SCCA) 전국 챔피언십에서 우승했다.

1962년형 글라스 1004는 타이밍 벨트를 사용한 최초의 양산형 차량이다.1966년식 폰티악 OHC Six 엔진은 타이밍 [20][21]벨트를 사용한 최초의 미국 양산형 차량이었고, 1966년식 피아트 트윈 캠 엔진은 트윈 캠축이 장착된 타이밍 벨트를 사용한 최초의 양산형 엔진이었다.

타이밍 체인

금속 타이밍 체인은 고무 타이밍 벨트를 교체하는 정기 정비 작업이 없었기 때문에 1990년대 이후 생산된 자동차 엔진에 더욱 널리 보급되었습니다.체인 자체는 최소한의 마모를 수반하지만, 체인의 윤활이나 텐셔너 및 체인 가이드의 고장으로 유지관리 문제가 발생할 수 있습니다.타이밍 체인 시스템이 마모되는 초기 증상으로는 [22]엔진 전방에서 덜컹거리는 소음이 있습니다.

크랭크축과 캠축이 매우 가까운 대부분의 푸시 로드 엔진은 직접 기어 구동보다는 짧은 체인 구동 방식을 사용합니다.이는 캠 프로파일이 크랭크의 드라이브에 "킥백"되어 과도한 소음과 [citation needed]마모를 일으키기 때문에 기어 드라이브가 빈번한 토크 반전을 겪기 때문입니다.

타이밍 기어

타이밍 기어는 캠축이 크랭크축에 근접하기 때문에 다양한 오버헤드 밸브 엔진에 사용됩니다.

직접 구동 방식을 사용하는 경우 강철 기어 대신 탄력성이 더 높은 섬유 또는 나일론 피복 기어가 자주 사용됩니다.그러나 상업용 엔진과 항공기 엔진은 강철 기어만을 사용한다. 왜냐하면 이러한 다른 재료들은 경고 [23]없이 갑자기 고장날 수 있기 때문이다.

장애의 영향

타이밍 벨트가 파손되어 밸브 2개가 구부러짐

타이밍 시스템이 고장나면 엔진이 작동하지 않습니다.대부분의 최신 차량에서는 타이밍 시스템 고장 [24]시 치명적인 손상을 입을 수 있는 간섭 엔진을 사용합니다. 크랭크축과 캠축 간의 동기화가 손실되면 밸브가 피스톤과 충돌하기 때문입니다.

타이밍 체인을 교체해야 한다는 경고 신호는 다음과 같습니다.[25]

  • 최신 모델의 VVT 애플리케이션은 엔진 코드를 생성하고 엔진 래틀 전에 엔진 표시등을 점검합니다.
  • 이전 VVT 애플리케이션에서는 엔진 래틀이 발생합니다.

벨트/체인 자체 외에도, 텐셔너 및/또는 다양한 기어 및 아이들러 베어링의 고장이 벨트/체인을 탈선시키는 원인이 됩니다.또한 타이밍 벨트가 워터 펌프를 구동하는 엔진에서 워터 펌프가 고장나면 펌프가 고착되어 타이밍 벨트 또는 체인이 파손될 수 있습니다.이 때문에 타이밍 벨트나 체인은 워터 펌프, 텐셔너, 아이들러 풀리와 함께 키트의 일부로 판매되는 경우가 많습니다.이러한 부품의 고장으로 인한 타이밍 벨트나 체인 고장을 방지하기 위해 이들 부품을 교환할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Timing belt: problems, tensioner, what happens if it breaks, when to replace". www.samarins.com. Retrieved 14 March 2022.
  2. ^ "Engine Timing System". www.grc.nasa.gov. Retrieved 14 March 2022.
  3. ^ "All About Your Vehicle's Timing Belt". www.carparts.com. Retrieved 14 March 2022.
  4. ^ "Gates - Timing Belt Replacement Guide with illustration of V6 timing belt installation and list of engines and replacement recommendations". Gates Corporation. Archived from the original on 2007-10-16. Retrieved 2010-10-23.
  5. ^ "It's All in the Timing". Car Care Council. 2008. Archived from the original on 2010-10-30. Retrieved 2010-10-23.
  6. ^ Dayton, Thomas (2018-05-29). "Belt-In-Oil Timing Drives: A Sign Of The Times In The Auto Industry". Counterman Magazine. Retrieved 2021-10-31.
  7. ^ "Timing Belts - GT2, T5, XL and more Belt Corporation of America". Belt Corporation of America. Archived from the original on 2016-08-19. Retrieved 2017-04-20.
  8. ^ "Handbook Of Timing Belts And Pulleys" (PDF). Stock Drive Products / Sterling Instrument. Retrieved 2017-04-20.
  9. ^ Carley, Larry (2005). "Timing chains, gears & belts". Carley's Online Library of Automotive Technical Articles. AA1Car Automotive Diagnostic Repair Help. Retrieved 2006-06-09. - "생각과는 달리 고무 타이밍 벨트는 주행거리나 마모로 늘어나지 않습니다.섬유 유리 가닥으로 강화되어 있어 실질적으로 분리할 수 없습니다.크랭크축을 캠 구동 회로로 수백만 번 만들면 스트랜드가 부서지기 쉽고 끊어지기 시작할 수 있습니다.결국 보강 코드가 끊어지고 벨트가 끊어지고 엔진이 멈춥니다."
  10. ^ Handbook of rubber bonding. Bryan Crowther, Rapra Technology Limited. Shrewsbury, Shropshire [England]: Rapra Technology Ltd. 2001. ISBN 1-85957-167-0. OCLC 46713394.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)
  11. ^ Simmons, Keith (February 2009). "Timing To Win: Ignition Timing for Maximum Performance". Circle Track Magazine. Retrieved 2010-10-23.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
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  13. ^ "An Overview Of The 2005 Mitsubishi Galant". The Auto Channel. 2004-10-24. Retrieved 2010-10-23.
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  17. ^ Ritch, Ocee (May 1957). "Small bore... big pull!". Sports Cars Illustrated. Archived from the original on April 8, 2014. Retrieved April 9, 2008.
  18. ^ Temple, Steve (2004). "Behold Your Timing Belt: Keeping the camshaft and crankshaft in sync". Know-How. Advance Auto Parts. Archived from the original on 2006-04-13. Retrieved 2006-06-09. In earlier engines, camshafts were often gear-driven off the crankshaft. Later, powerplant designers developed chain drives in OHV (overhead valve) configurations that allowed some flexibility in the placement of the camshaft so that shorter pushrods could be used, for more performance and efficiency. Those engines with long chains sometimes tended to whip about and cause problems. The only alternative was a noisy and complicated multi-gear train until the cogged rubber synchronous timing belt was invented in 1945. Today the timing belt cam drive is used in distinguished automobiles such as Ferrari, Mercedes, Cadillac, Corvette, BMW, Alfa Romeo, Porsche, etc.
  19. ^ Ritch, Ocee (May 1957). "Small bore... big pull!". Sports Cars Illustrated. Archived from the original on April 8, 2014. Retrieved April 9, 2008.
  20. ^ "Inside the 1966 Pontiac OHC 6". www.macsmotorcitygarage.com. Retrieved 14 March 2022.
  21. ^ Norbye, Jan P. (1984). "Expanding on Excellence: The 5-Series and 3-Series". BMW - Bavaria's Driving Machines. Skokie, IL: Publications International. p. 191. ISBN 0-517-42464-9.
  22. ^ Siegel, Ira (2007-04-05). "Rattling noise could be from worn timing chain". Chicago Sun Times. Archived from the original on 1 October 2011. Retrieved 2010-10-23.
  23. ^ Scott, George. "Timing Belts and Chains". Econofix.com. George Scott. Retrieved 8 May 2012.
  24. ^ Bennekom, Fred Van (2005). "Audi A4 Car Timing Belt Quality". Archived from the original on 2011-07-11. Retrieved 2010-10-23. Example of an Audi belt that broke before the recommended replacement interval.
  25. ^ "Timing Chain System Frequently Asked Questions". Cloyes. 11 November 2019.