JP2006512544A - ベルトドライブ用の２アーム式ベルトテンショナ - Google Patents

Abstract

ベルトドライブ用のベルトテンショナは、内燃機関のエンジンシャフトを始動電動機及び電流発電機の機能を有する逆回転可能な電気装置に接続するよう設計され、ベルトテンショナは、固定部と、固定部により担持される共通ピンに蝶番式に接続され夫々のアイドル・プーリを具備した一対のアームと、プーリをベルトの夫々の部分に対して弾性に負荷するよう互いに向かって２つのアームを強制するバネとを有する。ベルトテンショナの２つのアームは、バネの作用下でアーム自体の拘束の位置を定めるよう固定位置と相互作用するよう設計された夫々の第１の拘束要素と、ベルトの夫々の引っ張りの作用下でアームの行程の終わりの夫々の第２の位置を定義するよう固定位置と相互作用するよう設計された夫々の第２の拘束要素とを具備する。

Description

本発明は、内燃機関のベルトドライブ用のベルトテンショナに係り、特に、内燃機関のエンジンシャフトを逆回転可能な電気機械に接続する補助ベルトドライブ用２アーム式ベルトテンショナに関する。

知られているように、自動車メーカーの現在の趨勢は、従来の始動電動機及び発電機をドライブ・ベルトによりエンジンシャフトに接続された単一の逆回転可能な電気機械で置き換えることである。始動段階中、当該逆回転可能な電気機械は、モータとして機能し、内燃機関のエンジンシャフトを駆動する。車両が動いているとき、電気機械は、その代わりに、内燃機関によって駆動され、バッテリの充電用の電流を発電する。

電気機械を内燃機関のエンジンシャフトに接続するベルトは、例えば空調系のコンプレッサといった１つ又はそれ以上の更なる補助部材を駆動するのに使用されうる。

知られているように、ベルトドライブには、通常はベルトテンショナ、即ちベルト自体の張力の変化を補償するようベルトの方向にバネにより負荷された可動アームに取り付けられたアイドル・プーリを具備した装置が関連付けられる。ベルトテンショナは、動きの方向に対して駆動プーリの下流に位置する、ベルトの緩んだ部分、即ちあまり張力がかかっていない部分に対して作用する。

始動電動機及び電流発電機の機能を有する逆回転可能な電気機械が用いられる場合、ベルトの部分は動作モードによって異なった張力を有する。即ち、電気機械が駆動部材であり内燃機関が被駆動部材である始動段階中に張力がかけられる部分は、内燃機関が駆動部材であり電気機械が被駆動部材である通常動作段階では緩む。

この問題を克服するために、双方向ベルトテンショナ又は２アーム式ベルトテンショナ、即ち、夫々がベルトの夫々のアームに対して作用するプーリを具備した２つのアームを含むものが提案されている。２アームは、共通軸の回りに回転し、バネによって互いの方向に加重され、それにより夫々のプーリがベルトの夫々の部分と協働し、それらに張力がかかるのを確実とするよう、同一のピンに取り付けられ得る。

本発明は、簡単に上述した種類の２アーム式ベルトテンショナであって、特に簡単且つ小型であり、設置すること及びエンジンへの取り付けの前に取り扱うことが容易であり、エンジン自体に取り付けることが都合がよい、２アーム式ベルトテンショナを得ることを目的とする。

上記目的は、支持構造に固定されるよう設計された固定部と、固定部によって担持され共通軸回りに固定部に蝶番式に接続された第１のアーム及び第２のアームと、アームの夫々の端に遊びをもって取り付けられドライブのベルトの夫々の部分と協働するよう設計された第１のプーリ及び第２のプーリと、プーリをベルトの夫々の部分と接触させたままに維持するようアームを互いに向かわせるよう強制する弾性手段とを有する、ベルトドライブ用の２アーム式ベルトテンショナであって、ベルトテンショナは、アームが、弾性手段の作用下でアームの拘束の夫々の第１の位置を定めるよう固定位置と相互作用するよう設計された夫々の第１の拘束要素と、ベルトの夫々の引っ張りの作用下でアームの行程の終わりの夫々の第２の位置を定めるよう固定位置と相互作用するよう設計された夫々の第２の拘束要素とを有することを特徴とするベルトテンショナによって達成される。

本発明のよりよい理解のために、単に制限的でない例によって与えられ、添付の図面を参照して、以下の望ましい実施例を説明する。図１を参照するに、自動車の内燃機関２用のベルトドライブを全体として参照番号１で示し、ベルトドライブ１は、逆回転可能な電気機械４を例えば空調系のコンプレッサといった補助部材５と共にエンジン（機関）２のエンジンシャフト６に接続する。

より特定的には、ドライブ１は、エンジンシャフト６に固定された第１のプーリ７と、電気機械４のシャフト９に固定された第２のプーリ８と、補助部材５のシャフト１１に固定された第３のプーリ１０とを有する。ドライブ１は、プーリ７、８、及び１０の回りに巻回され、従ってプーリ７とプーリ８の間の第１の部分１５ａと、プーリ８とプーリ１０の間の第２の部分１５と、プーリ１０とプーリ７の間の第３の部分１５ｃとを有するベルト（１５）を有する。

従来と同様、ベルト１５は、ポリＶタイプであり、プーリ７、８及び１０は多数の案内溝（図示せず）を有する対応する作業輪郭を有する。

エンジンシャフトの回転の方向は、図１に示すように、時計回りである。

電気機械４は、それ自体が知られているように、２つの異なった動作モードで動作しうる。通常動作中、電気機械４は、ベルト１５によってエンジン２により駆動され、電流発電機として動作する。始動過渡状態において、代わりに、電気機械４は電力を吸収し、駆動部材として動作する。後者の動作モードでは、エンジンシャフト６は、ベルト１５によって機械的に駆動される。

動作モードによれば、特に駆動部材によれば、張力変化の分布はベルト１５の様々な部分において変化する。特に、通常動作中、第２の部分１５ｂ中の張力（「張力がかけられた部分」）は第１の部分１５ａ（「緩んだ部分」）中の張力よりもかなり高く、一方で始動中、第１の部分１５ａは張力がかけられ第２の部分１５ｂは緩んでいる。

最後に、ドライブ１は、各動作条件における正しい張力を確実とするようベルト１５と協働する２アーム式ベルトテンショナ２０を有する。

ベルトテンショナ２０（図２乃至図４）は、固定の支持構造２２に固定されるよう設計された固定部２１、即ち例えばベルト１５の内側の領域でエンジン２に固定されたブラケット又は当該領域内のエンジンブロックの一部と、共通軸Ａの回りで固定部２１に蝶番式に固定され、夫々がベルト１５の部分１５ａ及び１５ｂと協働する夫々のアイドル・プーリ２５、２６を具備した第１のアーム２３及び第２のアーム２４とを有する。

より特定的には、アーム２３、２４は、都合のよいものは螺旋状であるバネ２７によって互いの方向に負荷がかけられ、プーリはベルト１５の各部分１５ａ，１５ｂの外面と協働する。

バネ２７の弾性特性は、動作条件ではベルト１５の張力がかけられた部分に関連付けられそれによってアーム２３又は２４に与えられる戻りトルクが、ベルト１５の引っ張りによりアーム自体に与えられるトルクよりも低いよう選択される。

ベルトテンショナの構造について、特に図３及び図５を参照して、以下詳述する。

固定部２１は、ベースプレート又はディスク３０を有し、これに軸Ａの管状の軸方向ピンがしっかりと固定される。ディスク３０から半径方向に延びるのは、以下詳述するように、アーム２３、２４用の拘束要素の機能を有する略Ｌ字型の付属物３２である。

２つのアーム２３、２４は、ピン３１に蝶番式に接続され、半径方向の摩擦防止ブッシング３３が中間挿入されている。より特定的には、アーム２３は、略円形の端を有するハブ３４を具備し、その面の一方には、使用中は固定部２１のディスク３０を囲むよう設計された突出する円周方向の縁３５を有する。縁３５は、使用中は付属物３２と係合するアーム２３の主な延長方向とは反対の位置にある中断部又は開口３６を有する。開口３６の一方の端（図５及び図６）は、バネ２７（図５乃至図７に示すようにアーム２３を時計回りの方向に回転させる傾向がある）の作用の下でアーム２３のための角度的な拘束のコントラスト要素３７を画成するよう付属物３２と協働するよう設計される。開口３６の反対側の端（図示せず）の近傍には、円周方向上で付属物３２と対向する、エラストマー材料で形成されたバッファ３９を具備した突起３８が半径方向に延びる。使用中、アーム２３は、付属物３２が開口３６を通って半径方向に出るよう固定部に取り付けられる。従って、アーム２３は、付属物３２の間の接触によって決まる第１の制限位置と、ベルト１５の引っ張りの下で突起３８（またはそれに関連付けられるバッファ３９）と付属物３２の間の接触によって決まる第２の制限位置との間の固定部に対して自由に回転する。

アーム２３のハブ３４は、更に、エッジ３５とは軸方向に反対の側に、ブッシング３３上で回転することが可能であり、ターンオーバーを生じさせるモーメントに耐えること及びバネ２７の内側端４４のための係留部を与えることという２重の目的を有する軸方向の管状スリーブ４３を完全に画成する。

アーム２４は、ブッシング３３に蝶番式に接続されアーム２３のハブ４５と共に環状の空洞を形成する略カップ状の端部ハブ４５を具備し、環状の空洞は、アーム２４からアーム２３へ向かって片持ち式に軸方向に延びる円筒状の壁４６によって半径方向に制限される。壁４６は、バネ２７の外側端４０用の係留部を画成する（図６）。

壁４６から片持ち式に延びるのは、使用中は、アーム２４の夫々の拘束部を画成するよう固定部の付属物３２の反対側に置かれる２つの半径方向の突起４７、４８である。特に、突起４７は、図３及び図５乃至図７に示すようにアーム２４を反時計回り方向に回転させるバネ２７の作用下でアーム２４用の拘束部を形成するよう設計される。突起４８は、ベルト１５の引っ張り下でアーム２４の（時計回り方向の）最大回転の位置で付属部３２と接触するよう設計されたエラストマー材料から形成されるバッファ４９を具備する。

従って、アーム２４は、突起４７と、夫々、突起４８（又はそれに関連付けられるバッファ４９）の付属物３２に対する接触によって画成される２つの制限された位置の間の湖底部に対して自由に回転する。

ベルトテンショナ２０は更に、従来のように、２つのアーム２３、２４間の相対摩擦をできる限り減少させるよう、一方ではアーム２３と、他方ではバネ２７及びアーム２４との間に軸方向に置かれる摩擦防止リング５０を更に有する。

ベルトテンショナ２０の固定部２１は、知られている方法で、ピン３１の自由端にその塑性変形により固定される軸方向の阻止のためのリング５３によって、また、例えばポリアミド４、６である塑性材料から作られ、一方は固定部２１のディスク３０とアーム２３の間に、他方はアームの振動の減衰の特性を定めるようアーム２４と阻止リング２０との間に軸方向に配置される、環状要素５４、５５の対によって完成する。アーム２４と環状要素５５との間に置かれるBellevilleバネ５６は、組立体を軸方向の張力下に維持し、いかなる遊びも回復させる。

プーリ２５、２６は、アーム２３、２４の夫々の自由端６０、６１に夫々の軸受（図示せず）によって遊びをもって取り付けられ、夫々の軸Ｂ及びＣの回りに自由に回転する。

ベルトテンショナ２０は、ピン３１を通る単一のねじ６２によって支持構造２２に取り付けられる。望ましくは、固定部のディスク３０は、公知の方法で、軸Ａ回りの固定部２０の回転を防止するよう固定構造２２の対応する座に係合するよう設計される歯（図示せず）を有する。

ベルトテンショナ２０の動作について、以下説明する。

ベルトテンショナ２０は、いったん組み立てられ、エンジンへ設置される前は、図６に示す状態にある。２つのアーム２３、２４を互いに対する方向へ負荷するバネ２７の作用は、アーム自体をコントラスト要素３７の接触により定義される拘束の、及び夫々、付属物３２に対する突起の夫々の位置に維持する。アーム２３、２４の位置は、従って一意に決定され、これはエンジンの設置の前のベルトテンショナ２０の一般的な梱包及び取り扱いを容易とする。コントラスト要素３７の及び突起４７の角度的な位置は、２つのプーリ２５、２６が互いに近いが互いに接触していないよう定義される。

いったんベルトテンショナ２０がねじ６２により固定構造２２に取り付けられると、ベルト１５をエンジン２に設置した後、プーリ２５、２６をベルト１５の夫々の部分１５ａ，１５ｂの外側とするようアーム２３、２４を広げることで十分である（明らかに、これはプーリの通過を可能とするようベルトを横方向に変移させることによってのみ可能である）。

この動作の後、アーム２３、２４は、ベルト１５の引っ張りとバネ２７の戻りの力の間の均衡によって定義される休止位置に置かれる（図２）。

始動時、電気機械４は、モータとして機能し、ベルトドライブ１によって、内燃機関２のエンジンシャフト６を駆動する。従って、部分１５ａは、ベルト１５の張力がかけられた部分であり、当該部分内でのベルト１５の張力は、バネ２７の戻りの力を克服し、アーム２３を、付属物３２に対する突起３８のバッファ３９の接触によって画成される拘束の位置へ送るようにされる（図８参照）。バッファ３９は、接触雑音を減少させる機能を有する。

上述の状態では、アーム２３のプーリ２５は固定のアイドラー・プーリ又はアイドラーのように動作する。緩んだ部分１５ｂに対して作用するアーム２４は、その代わりに、従来の単一アーム式ベルトテンショナとして動作し、プーリ２６によって当該部分と動的に協働し、従ってそのテンションのばらつきを補償する。

いったんエンジンシャフト６の速度の所定の閾値に達すると、エンジンは供給され、駆動されている状態からイグニション即ち点火状態となる。部分１５ｃは、ここではベルトの最大張力のものであるが、（補助部材５の比較的減少された弾性トルクを考慮すると）部分１５ｂもまた張力がかけられた部分であり、一方で部分１５ａの張力はかなり低い（緩んだ部分）。この動作状態では、アーム２４はベルト１５の張力の行程の終わりへ送られ、付属物３２に対する突起４８のバッファ４９の接触の結果、停止する（図７参照）。当該アームは、従って、アイドラーのように動作する。代わりに、緩んだ部分１５ａとして作用するアーム２３は、従来の単一アーム式ベルトテンショナとして作用し、プーリ２５により当該部分と動的に協働し、従ってその張力のばらつきを補償する。

本発明により構築されたベルトテンショナ２０の特徴を調べることにより、これが可能とする利点が明らかである。特に、ベルトテンショナ２０は、いずれも設置前であり動作状態にあるアーム２３、２４の動作の位置を定義する一体化された拘束要素を有する。従って、ベルトテンショナ２０は、特に製造が簡単且つ安価であり、小型であり、設置及びエンジンに対する設置の前の取り扱いが容易であり、エンジンに設置するのが便利である。

最後に、上述の説明から、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、本願に記載のベルトテンショナ２０に対して変形及び変更がなされうることが明らかである。

本発明により構築された２アーム式ベルトテンショナを具備した内燃機関用のベルトドライブを示す正面図である。 図１に示すベルトテンショナを、エンジンの設置の位置で、ドライブを静止させた状態で示す正面図である。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。 図２の方向Ｘによる側面図である。 ベルトテンショナの分解斜視図である。 図１に示すベルトテンショナを、エンジンへの設置の前の組立の状態で示す正面図である。 ドライブの夫々の駆動モードに対応する一の動作位置でベルトテンショナの正面図を示す図である。 ドライブの夫々の駆動モードに対応する他の動作位置でベルトテンショナの正面図を示す図である。

Claims (8)

1. 支持構造（２２）に固定されるよう設計された固定部（２１）と、前記固定部（２１）によって担持され共通軸（Ａ）回りに前記固定部（２１）に蝶番式に接続された第１のアーム（２３）及び第２のアーム（２４）と、前記アーム（２３，２４）の夫々の端（６０，６１）に遊びをもって取り付けられ前記ドライブ（１）のベルト（１５）の夫々の部分（１５ａ，１５ｂ）と協働するよう設計された第１のプーリ（２５）及び第２のプーリ（２６）と、前記プーリ（２５，２６）をベルト（１５）の前記夫々の部分（１５ａ，１５ｂ）と接触させたままに維持するよう前記アーム（２３，２４）を互いに向かわせるよう強制する弾性手段（２７）とを有する、ベルトドライブ（１）用の２アーム式ベルトテンショナであって、
   前記ベルトテンショナは、前記アーム（２３，２４）が、前記弾性手段（２７）の作用下で前記アーム（２３，２４）の拘束の夫々の第１の位置を定めるよう前記固定位置（２１）と相互作用するよう設計された夫々の第１の拘束要素（３７，４７）と、前記ベルト（１５）の前記夫々の引っ張りの作用下で前記アーム（２３，２４）の行程の終わりの夫々の第２の位置を定めるよう前記固定位置（２１）と相互作用するよう設計された夫々の第２の拘束要素（３８，３９；４８，４９）とを有することを特徴とする、ベルトテンショナ。
2. 前記固定部（２１）は、ベースプレート（３０）と、前記プレートに固定され２つのアーム（２３，２４）の回転の前記共通軸（Ａ）を定めるピン（３１）と、前記ベースプレート（３０）に固定され前記アームの前記第１及び第２の拘束要素（３８，３９；４８，４９）用のコントラストの要素を画成する付属物（３２）とを有することを特徴とする、請求項１記載のベルトテンショナ。
3. 前記アーム（２３，２４）の前記第１及び第２の拘束要素（３８，３９；４８，４９）のうちの少なくとも１つは、夫々のアーム（２３，２４）から延び、前記固定部（２１）の前記付属物（３２）と相互作用するよう設計される半径方向の突起（４７，３８，４８）を有することを特徴とする、請求項２記載のベルトテンショナ。
4. 前記アーム（２３，２４）のうち少なくとも１つはハブ（３４）を有し、前記ハブ（３４）は前記ベースプレート（３０）を少なくとも部分的に収容し、それを通って前記付属物（３２）が出る開口（３６）を具備し、前記拘束要素（３７）のうちの少なくとも１つは前記開口（３６）を区切る端部コントラスト要素によって画成されることを特徴とする、請求項３記載のベルトテンショナ。
5. 前記第１及び第２の拘束要素（３８，３９；４８，４９）は、前記固定部（２１）との衝撃を吸収する弾性材料から形成される夫々のバッファ（３９，４９）を具備することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のベルトテンショナ。
6. 前記弾性手段は螺旋状のバネ（２７）を有し、前記アーム（２４）のうちの１つは、前記バネ（２７）を収容するカップ状のハブ（４５）を有し、前記カップ状のハブ（４５）は前記バネ（２７）を収容し、前記バネ（２７）はそれ自体の外側端（４０）により前記ハブ（４５）に拘束され、それ自体の内側端（４４）によって他方のアーム（２３）に拘束されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のベルトテンショナ。
7. 逆回転可能な電気機械（４）を内燃機関（２）のエンジンシャフト（６）に接続するベルトドライブ（１）であって、前記電気機械（４）は前記内燃機関（２）を始動させる電気機械として又は発電機として動作可能であり、
   前記ドライブ（１）は、
   前記内燃機関（２）のエンジンシャフト（６）に嵌め込まれた少なくとも１つの第１のプーリ（７）と、
   前記電気機械（４）のシャフト（９）に嵌め込まれた第２のプーリ（８）と、
   前記プーリ（７，８）の回りに巻回され、前記第１のプーリ（７）と前記第２のプーリ（８）の間に、及び前記第２のプーリ（８）と前記第１のプーリ（７）の間に、ベルト（１５）自体の動きの方向に夫々置かれた第１の部分（１５ａ）及び第２の部分（１５ｂ）を有する、ベルト（１５）と、
   支持構造（２２）に固定されるよう設計された固定部（２１）と、前記固定部（１）によって担持され共通軸（Ａ）に関してそれに対して蝶番式に接続された第１のアーム（２３）及び第２のアーム（２４）と、前記アーム（２３，２４）の夫々の端（６０，６１）に遊びを持って取り付けられ、前記ベルト（１５）の前記第１の部分（１５ａ）及び前記第２の部分（１５ｂ）と夫々協働するよう設計された第１のプーリ（２５）及び第２のプーリ（２６）と、前記アーム（２３，２４）を、前記プーリ（２５，２６）が前記ベルト（１５）の夫々の部分（１５ａ，１５ｂ）と接触したままに維持するよう互いに向かわせるよう強制する弾性手段（２７）とを有する、２アーム式ベルトテンショナ（２０）とを有し、
   前記ベルトドライブは、前記アーム（２３，２４）が、前記弾性手段（２７）の作用の下で前記アーム（２３，２４）の拘束の夫々の第１の位置を定めるよう前記固定位置（２１）と相互作用するよう設計された夫々の第１の拘束要素（３７，４７）と、前記ベルト（１５）の引っ張りの作用の下で前記アーム（２３，２４）の行程の端の夫々の第２の位置を定めるよう前記固定部（２１）と相互作用するよう設計された夫々の第２の拘束要素（３８，３９；４８，４９）とを有することを特徴とする、ベルトテンショナ。
8. 前記弾性手段（２７）は、前記ベルトの夫々の部分の張力の最大値が存在するときに夫々の第２の拘束位置まで前記テンショナ（２０）の各アーム（２３，２４）の回転を生じさせるよう剛性が計算されることを特徴とする、請求項７記載のベルトテンショナ。

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