JP2002517678A - 圧縮バネによって作動される減衰シューを備えたテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ベースと、ベース（３０）に固定されたピボット（３４）周りに揺動するピボットアーム（３２）と、ピボットアーム（３２）に取り付けられるプーリ（２２）と、ピボットアームと作用的に接続される第１端部（３８）とピボットアーム（３２）の凹型弧状面（４７）に向かってシュー（５２）の凸型面（５４）を押すシュー（５２）に作用的に接続される第２端部（５０）とを有する圧縮バネ（３６）とを備えたテンショナであって、シュー（５２）は、力の釣り合いによりベース（３０）に固定された突起部（６０）に対して所定の位置に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の背景） 本発明は、ベルト駆動システムのベルトを張るためのテンショナに関し、より
詳細には、プーリが取り付けられるピボットアームの位置を偏倚させるバネ形式
テンショナのための減衰機構に関する。本発明のテンショナは、ベルトを張るた
め様々なアプリケーションに使用されてもよいが、特に、自動車用のフロントエ
ンドアクセサリドライブに関連したＶリブドベルト、あるいはカムシャフトベル
ト駆動システムに関連したタイミングベルトのベルトの張力を制御するのに役立
つ。

【０００２】 機械式タイプの自動テンショナは、テンショナのピボットアームの位置を偏倚
させる特定の形式のバネを適用するための設計がなされている。特定の設計を適
用するため様々なバネが使用されるのが知られており、その中には、皿バネ、竹
の子バネ、圧縮バネ、引張バネ、あるいは捩じりバネが含まれる。いずれのタイ
プのバネもいくつかの利点を提供するが、一方で、テンショナに対していくつか
の設計上の制限をもたらす。おそらく、今日の自動車のテンショナでたいてい使
用されているバネは、コイル状の捩じりバネである。捩じりバネを使用すること
の利点は、バネを巻くための２つの偶力を規定するために４つの力が必要とされ
、そして、その力のうち少なくとも１つの力が、ピボットアームの動きを抑える
減衰機構を作用させるため有益となるように使用される、すなわち“取り出され
る（tapped）”ことが可能なことにある。

【０００３】 捩じりタイプのテンショナを有するバネは、減衰を生じさせるバネ巻き力の１
つを選択的に使用することができるなどの設計上の利点を持つ一方で、いくつか
の制限も持っている。例えば、利用可能な減衰量は、減衰を果たすために摩擦面
摺動が生じる径の要素に応じて制限される。また、捩じりバネ形式のテンショナ
は、係合されるベルトに対して幾何学的に所定の角度で配置されるピボットアー
ムとともに装着されなければならず、その結果、ピボットアームの三角法的な縮
小および延びが、コイル状捩じりバネによって導かれる変位を相殺する。捩じり
バネと、径における摩擦面摺動に対して作用的な減衰機構とを有するテンショナ
の一例が、米国特許第５６３２６９７号明細書に示されている。

【０００４】 テンショナにコイル状捩じりバネを使うことの欠点のいくつかは、圧縮バネの
使用がデザインされているテンショナによって克服される可能性がある。圧縮バ
ネは、実質的にピボットアームにおいて測定されるような一定のトルク出力を与
える方法でベース部材とピボットアームとの間に作用的に接続されればよい。ま
た、摩擦面摺動が生じる周りの径の大きさあるいはモーメントは、減衰の割合を
より大きくするために増加されるかもしれない。圧縮バネを有するテンショナの
例は、米国特許第５０９８３４７号、同第５０４５０３１号及び同第５５９１０
９４号明細書に開示されている。そのようなテンショナは、一定のトルク出力と
減衰が摩擦面摺動とともに生じるより大きな径とを与えるなどによって捩じりバ
ネに関連したいくつかの問題を解決する一方で、自身には不利な点をもたらす。
不利な点の１つは、捩じりバネに関しては４つの力が“取り出すこと（tapping
）”に利用可能であるが、圧縮バネに関しては“取り出すこと”に２つの力しか
利用することができない点である。その結果、２つだけの利用可能な力に関し、
減衰機構に対して力を与えるため容易に“取り出される”圧縮バネの力が存在し
ない。より詳しく言えば、減衰機構のために利用可能なすべての力を使い果たす
ため、ハブ荷重に付加される減衰用の力を規定する問題がある。言い換えれば、
従来技術のテンショナは、ピボットアームの位置を偏倚させる単一の圧縮バネと
連結した減衰機構に対するバネ力を規定することができない。従来では、一定の
力を与えることでピボットアームの一定した（変則的ではない）減衰をもたらす
、Ｕ字型リーフバネなどの第２のバネや２つ目の圧縮バネを付加することによっ
て、減衰用のバネ力の問題を解決していた。

【０００５】 本発明は、ピボットアームを偏倚させる圧縮バネであって、摩擦面摺動によ
って減衰を果たす減衰機構に対して力を与えるために第２のバネを使用すること
の必要性といった従来の問題を解決する単一の圧縮バネを組み込んだテンショナ
の設計を目的としている。

【０００６】 （発明の要旨） 本発明に従えば、ベルト駆動システムのベルトを張るのに役立つ自動機械的テ
ンショナが提供される。テンショナは、ともに自動車用に使用される、タイミン
グベルト駆動システムやＶリブド・フロントエンドアクセサリ駆動ベルトシステ
ムに連結させてよい。

【０００７】 テンショナは、ベースと、ベースに固定されたピボット周りに揺動するピボッ
トアームと、ピボットアームに取り付けられるとともにベルトと係合するプーリ
と、ピボットアームと作用的に接続される第１端部を有する圧縮バネと、ピボッ
トアームの揺動運動を抑える減衰機構とを有するタイプのテンショナである。

【０００８】 本発明に従えば、１つの圧縮バネだけが要求される。このバネは、ピボットア
ームを偏倚させるのに使用されるのと同じバネ力が“取り出され”、減衰機構に
対する力として使用されることによって、“釣り上げられる（hooked up）。”

【０００９】 ピボットアームは、延長部、すなわちピボットアームとともに動く凹型弧状面
を有する部分を含む。凸型弧状面を有する可動シューは、凹型弧状面と係合する
。圧縮バネは、ベースに取り付けられる突起部を介して減衰シューとピボットア
ームとの間の所定の位置で保持される。シューに作用する力は、凹型弧状面に対
してシューが動くことを防ぐ。摩擦面摺動はシューと凹型面との間に生じ、減衰
を果たす。

【００１０】 本発明の目的は、ピボットアームに対する偏倚力と減衰機構に対する寄付力の
両方を提供する１つだけの圧縮バネを使用することにある。

【００１１】 本発明の利点は、プーリがバネを圧縮する方向に沿って移動する時、ピボット
アームに取り付けられるプーリがベルト荷重を受け、減衰機構に対する力を増加
させるバネ力を発生させることにある。

【００１２】 本発明におけるこれらおよび他の目的又は利点は、図面と記述を見た後明らか
にされる。

【００１３】 （好ましい実施形態の記載） 特定のベルト駆動システムに限定しないで例示することを意図して図１を参照
すると、同期ベルト、すなわちタイミングベルト駆動システム１０は、クランク
プーリ１４、アイドラプーリ１６、ウォータポンププーリ１８、カムシャフトプ
ーリ２０、２１、そして本発明であるテンショナ２４のテンショニングプーリ２
２の周りに掛け回されるとともにその周りに張られる歯付きベルト１２を備える
。

【００１４】 テンショニングプーリ２２は、ベルト１２と係合するとともに、隣接するベル
トスパン２６、２８のベルト張力という形でベルト荷重を受ける。２つのベルト
スパンの張力が合わさって、時には「ハブ荷重」といわれるベルト力成分ＢＦが
生じる。ベルト力成分ＢＦは、ベルトスパン２６、２８の間に形成される角度の
二等分線に沿って生じる。

【００１５】 さらに詳細に図２〜４を参照すると、テンショナは、ベース３０と、エンジン
（図示せず）に対してテンショナを固定するため使用される固定部材の形式とも
いえるピボット３４の回りで揺動するピボットアーム３２と、ピボットアームへ
取り付けられるとともにベルト１２と係合し、ベルト力ＢＦを受けるプーリ２２
と、ピボットに対して作用径（operative radius）４２の距離だけ離れた位置に
あるボス４０などによってピボットアーム３２と作用的に連結される第１端部３
８を有する圧縮バネ３６と、減衰機構４３とを備える。ブッシュ４４、４４’は
、従来知られた方法でピボットとピボットアームとの間に位置決めされており、
プーリは、これも知られた方法によるものであるが、ボールベアリング４５を介
してピボットアームに取り付けられている。

【００１６】 ピボットアーム３２は、延長部４６、すなわち、ピボットアームとともに動き
、ピボット３４から半径方向距離４８だけ離れている凹型弧状面４７の形となっ
た部分を含む。凹型弧状面４７は、ピボット３４と圧縮バネ３６の第２端部５０
に概略的に対向するように位置が定められる。

【００１７】 弧状面４７は、実質的にピボットと同心であり、より大きく減衰させるため、
作用径４２と同じか、あるいはそれ以上の半径方向距離４８を選択的に有する（
すなわち、径が大きくなるほど、所定の減衰力のための減衰トルクもより大きく
なる）。

【００１８】 減衰機構４３は、ピボットアームの凹型弧状面４７と相補的であるとともに凹
型弧状面４７と係合する凸型弧状摩擦面５４を有する可動シュー５２を含む。シ
ューは、シューに取り付けられるとともにシューに支持される摩擦物質のパッド
を伴って２つの部分から成るようにしてもよい。シューは、傾斜面５６と、ボス
５８などのバネ受け部材とを有する。バネ受け部材は、圧縮バネの第２端部５０
の方を向くとともに第２端部５０と接触する。傾斜面５６は、ベースに固定され
た、すなわちベースの一部である突起部６０と係合する。突起部は、シューの傾
斜面５６と係合する補助傾斜面６２を有する。突起部の傾斜面は、バネの長手方
向軸６４に対して相違角Ｒの角度だけある位置に定められる。

【００１９】 ピボットアームとシューとの間で偏倚される圧縮バネは、シューの凸型面５４
をピボットアーム３２の凹型面４７に向けて押すように作用し、減衰を果たす。

【００２０】 図４をさらに詳細に参照すると、弧状面が時計回り方向Ａと反時計回り方向Ｂ
との間で揺動する時、シュー５２上における力は、シューが傾斜面６２に向けて
押された状態のまま維持されることで釣り合っている。また、傾斜面は、ボス５
８を介してベースに対し実質的に固定された位置にバネの第２端部を保持するよ
うに作用する。

【００２１】 圧縮バネは、凹型弧状面４７に向かって凸型弧状面５４を押すとともに、突起
部６０の傾斜面６２に向かってシューの傾斜面５６を押し込ませるバネ力ＳＦを
シューに与える。凹型面４７はシューに対して反作用力ＣＦを与え、傾斜面６２
はシューに対して反作用力ＲＦを与える。これらの力の合計は、突起部６０を介
してベースに固定された、すなわちベースとして形成された傾斜面６２に対して
シューを位置決めするように作用する。

【００２２】 使用に際し、テンショナ２４は、自動車エンジンに対して装着位置付近に置かれ
、ピボットボルト３４や他のピンあるいはボルト６６などの固定部材によって、
テンショナはエンジン（図示せず）上の固定された位置に取り付けられ、配置さ
れる。歯付きベルト１２は、クランクプーリ１４、アイドラプーリ１６、ウォー
タポンププーリ１８そしてカムプーリ２０、２１の周りに掛け回される。レンチ
面６８は、簡易なベルト装備のためベルトから離れた位置においてレンチととも
にテンショナを（この場合は反時計回り方向Ｂに）回転させる手段として適宜設
けられる。ベルトが適正な位置にあることによって、ピボットアームは（時計回
りＡに）回転することができ、そこでは、図１に示されるようにプーリはベルト
との係合位置でベルトを押す。プーリは押した状態でベルトと係合するように位
置が定められるため、歯付きベルト１２は張られる。ピボット３４回りに動く第
２のピボットアームの形でもよいベース３０は、固定部材３４、６６によりエン
ジンに対して固定された位置に保持される。

【００２３】 プーリは、この場合時計回りＡにピボットアームを回転させるように作用径４
２の所でピボットアームを押す圧縮バネにより、ベルトに対し係合部に向かって
押される。また、圧縮バネは、係合される傾斜面５６、６２によりベース３０に
対して所定の位置で保持される可動シュー５２を押す。バネは、ピボットアーム
の凹型弧状面４７に向かってシューの凸型弧状面５４を押す。凹型弧状面４７は
、ピボットアーム３２の揺動運動に反応して、Ａ−Ｂの間を揺動する。シュー５
２は、ピボットアーム３２の凹型弧状面４７とシューの凸型弧状面５４との間の
摩擦面摺動によってピボットアームの揺動運動を減衰させるように作用する。係
合される傾斜面５６、６２、係合される弧状面およびバネからの力の釣り合いは
、バネの第２端部５０をベース３０に対して実質的に固定した位置に維持させる
ように作用し、その結果、バネは、ピボットアームを偏倚させてプーリをベルト
に向けて押すように作用することができる。

【００２４】 ベルトスパン２６、２８の張力がエンジンの作動条件からすぐに増加する場合
、ベルトは、ピボットアームを反時計周りＢに回転させるとともにさらに圧縮バ
ネ３６を圧縮させてバネ力ＳＦの増加を結果的にもたらすように作用する、増加
される力ＢＦでもってプーリを押す。バネ力の増加は、シューに対する増加され
た力でもってダンピングシューを押すように作用し、これにより、凹型弧状面４
７と凸型弧状面５４との間の摩擦面摺動が増加し、この摩擦面摺動がピボットア
ームの反時計周り方向Ｂに沿った動きを防ぐように作用する。一度スパンにおけ
る張力が減少してベルト力ＢＦが減少すると、ベルト張力を維持するように、す
ぐにプーリは圧縮バネ３６によりベルトスパンに向かって押される。

【００２５】 ピボットアームの揺動を抑えるため、ピボットアーム３２とベース３０との間
に制止部材を適宜設けてもよい。制止部材は、ピボットアームと係合してピボッ
トアームの動きを抑えるように、ベースからピボットアームの弧状経路にまで突
出するタブ７０、７２の形であればよい。

【００２６】 ピボットアームが反時計周り方向にあらかじめ定められた角度量だけ回転でき
るように、タブ７０の１つは適宜ベースに対して調整可能であってもよい。タブ
７０は、弧状スロット７６を有するプレート７４から延びている。プレートは、
可動ピン７８によりベースに対して固定された位置に保持される。固定部材６６
は弧状スロットを通って延びており、また、固定部材６６は、テンショナが装備
されようとしている状態においてプレートがベースに対して動くことができるよ
うに、テンショナが装着されようとしている状態では固定されない状態にある。
テンショナが、プーリがベルトに対して押しながら係合する状態でテンショナの
装着される位置にあるとき、固定部材６６はベースに対してプレートを固定する
ようにきつくなり、ピン７８は取り除かれる。そして、タブ７０は、ピボットア
ームからあらかじめ定められた距離に定められる。

【００２７】 前述した記載は、例示の目的のみによって作成されたものであり、添付したク
レームによって決定されるべき発明の範囲を制限することは意図されていない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のテンショナを含む自動車形式の同期（タイミング）ベルト駆動システ
ムの概略的正面図である。

【図２】 図３のライン２−２の沿って取り出され、本発明の拡大されたテンショナを示
した断面図である。

【図３】 図２のライン３−３に沿って取り出された断面図である。

【図４】 本発明のいくつかの特徴の相互関係を示した斜視図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルトを張るためのテンショナであって、前記テンショナが
   、ベースと、前記ベースに固定されたピボット周りに揺動するピボットアームと
   、前記ピボットアームに取り付けられるとともに前記ベルトと係合するためのプ
   ーリと、前記ピボットに対して作用径のところで前記ピボットアームと作用的に
   接続される第１端部を有する圧縮バネと、前記ピボットアームの振動を抑える減
   衰機構とを有するテンショナにおいて、 前記ピボットアームと一緒に動くとともに前記ピボットから遠い地点に配置さ
   れる凹型面であって、前記ピボットと前記圧縮バネの第２端部に概略的に対向す
   るように位置が定められる凹型弧状面を含む前記ピボットアームと、 前記ピボットアームの前記凹型弧状面と相補的であって係合する凸型弧状摩擦
   面と、前記バネの第２端部に対向するとともに該第２端部と繋がるバネ受け部と
   、ベースに固定された突起部と係合する表面部とを有する可動シューを含む前記
   減衰機構とを備え、 前記バネが、前記シューに対する反作用力を生じさせる前記凹型面に向かって
   前記凸型弧状面を押す前記シューに対してバネ力を作用させ、前記バネ力と前記
   反作用力とが組み合わさって前記シューを前記突起部に向かって押すことを特徴
   とするテンショナ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたテンショナにおいて、前記減衰シュー
   の前記表面部と前記突起部とが、前記バネの長手方向に対して相違角度のある方
   向に沿って位置が定められる相補的な傾斜面の形となっているテンショナ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載されたテンショナにおいて、前記ピボットア
   ームの前記凹型弧状面が、前記ピボットと実質的に同心であるテンショナ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載されたテンショナにおいて、前記相補的な傾
   斜面が、前記圧縮バネの長手方向に対して相違角を形成するテンショナ。
5. 【請求項５】 ベースと、前記ベースに固定されたピボット周りに揺動する
   ピボットアームと、前記ピボットアームに取り付けられるプーリと、前記ピボッ
   トアームと作用的に接続される第１端部を有する圧縮バネと、前記ピボットアー
   ムの振動を抑える減衰機構とを有するテンショナにおいて、 前記ピボットアームと一緒に動くとともに、前記ピボットと前記圧縮バネの第
   ２端部に概略的に対向するように位置が定められる凹型弧状面を有する延長部を
   含む前記ピボットアームと、 前記ピボットアームの前記凹型弧状面と実質的に相補的であって係合する凸型
   弧状摩擦面と、前記バネの第２端部に対向するとともに該第２端部と繋がるバネ
   受け部とを有する可動シューを含む前記減衰機構とを備え、 前記シューが前記ベースに対して安定化され、 前記バネが、前記シューに対してバネ力を作用させることによって、前記ピボ
   ットアームの前記凹型面に向かって前記シューの凸型弧状面を押すことを特徴と
   するテンショナ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載されたテンショナにおいて、前記シューが、
   前記ベースに固定されるとともに前記シューの補足的傾斜面と係合する傾斜面を
   有する突起部によって、前記ベースに対し安定化されているテンショナ。