JP2009530553A - 可撓性ドライブ用テンショナ - Google Patents

Abstract

本発明によるテンショナは、望ましくはダイカストなどの適切な製法で作られ機械加工作業の不要なスピンドルとテンショナアームとを用いる。テンショナの付勢ばねが、円形断面のワイヤによる同様のばねに比べてばね力を増大させるために、非円形断面ワイヤで巻回される。テンショナアームが可撓性ドライブから離れる方向に動けば、付勢ばねの直径が拡張し、コイルが減衰シューを押圧してテンショナアームの壁に接触させ、その結果、減衰力を発生させる。このテンショナは組立が簡単で、発生させる付勢力の割には装置体積が比較的小さい。

Description

本発明は可撓性ドライブ（駆動部材）用テンショナに関する。特に、本発明は、小型、低コスト、および／または簡易組立のテンショナに関する。

可撓性ドライブ装置用のテンショナ、特に内燃エンジンの補機駆動システムを含む可撓性ドライブ装置用のテンショナはよく知られている。このようなテンショナには、典型的にはゴムベルトである可撓性ドライブの方向に付勢されたプーリが含まれる。ばねによって可撓性ドライブ方向（緊張方向）に付勢されているアームに、プーリが装着される。そしてこのアームに、アームおよび／または可撓性ドライブの振動抑制のための減衰力を発生させる手段も含まれる。

このようなテンショナはよく知られているが、比較的大型であり、エンジンや他の装置に設置する場合に装着所要体積（装置体積）がかなり大きい、という欠点がある。

さらに振動を減少させるために、テンショナアームの可撓性ドライブから離れる動き（弛緩方向）を減衰することが望まれる場合に、テンショナアームを可撓性ドライブ方向（緊張方向）へ減衰移動することが、可撓性ドライブの張力を一定に保とうとするテンショナの能力を損なってしまい、望ましくない。

また、摩擦減衰を与える従来技術のテンショナでは、テンショナアームの移動量とは無関係に、ほぼ一定の摩擦力が与えられるのが一般的である。対照的に、一定摩擦力であるよりも、テンショナアームが可撓性ドライブから遠ざかる（弛緩方向）にしたがって摩擦減衰力を増加することが望ましい。

さらには、従来のテンショナの製造、組立においては、一部の部品に機械加工作業を必要とし、また特別の組立ツールを要する多数の組立工程が含まれて、結果としてテンショナの製造コストを増大させていた。

装置体積が比較的小さく、製造、組立が比較的容易でありながら、比較的高い張力を与えるテンショナが望まれている。

本発明の目的は、従来技術の少なくとも1つの欠点を克服あるいは軽減する、新しい可撓性ドライブ用テンショナを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、可撓性ドライブに張力を与えるテンショナが提供される。このテンショナはスピンドルとテンショナアームとを有する。スピンドルが、エンジンの表面に装着するためのベースを有する。テンショナアームが、第１の軸を中心に回動可能なようにスピンドルに装着される。テンショナアームが、第２の軸を中心に回動可能に装着されたプーリを備えている。ここで第１の軸と第２の軸は離間して平行である。付勢コイルばねがスピンドルとテンショナアームの間に作用して、テンションナアームを第１の回転軸を中心に緊張方向へ回転せしめ、テンショナアームおよびプーリが可撓性ドライブと緊張係合するように付勢する。ブッシュがテンショナアームとスピンドルの間に装着され、テンショナアームがスピンドルを中心に回動することを可能とし、スピンドルを中心とするテンショナアームの第１の摩擦力減衰運動を与える。減衰シューがばねとテンショナアームとの間に装着される。ばねコイルの拡張、収縮に合わせて減衰シューがテンショナアームと摩擦的に係合、離脱し、それぞれが変化する第２の摩擦力を与える。第１の摩擦力と第２の摩擦力が合算されて、テンショナに可変減衰力を与える。

望ましくは、テンショナアームはダイカストで造られ、付勢ばねの端部表面を受けるためのダイカスト製の傾斜部が含まれ、また、付勢ばねの終端が当接するダイカストで一体に造られたストップ（止め構造物）も含まれる。また、スピンドルもダイカストで造られ、付勢ばねの終端が当接する一体形成のストップが含まれることが望ましい。また、減衰シューが付勢ばねの螺旋面を受け止めるための鋳造された傾斜部を含むことが望ましい。さらに、減衰シューによりもたらされる摩擦力が、テンショナアームが第１の位置から移動するにつれて増加することが望ましい。そしてまた、テンショナアームが第１の位置に戻るときに、摩擦力が急速に減少することが望ましい。

本発明は、望ましくは機械加工作業を必要としないダイカストもしくは類似の製造技術によって製造されるスピンドルとテンショナアームとを用いるテンショナを提供する。円形断面を有するワイヤのコイルで形成される類似のばねよりもばねの反跳力を増大させるために、テンショナの付勢ばねが、非円形断面を有するワイヤで形成されたコイルを備えることが望ましい。テンショナアームおよびプーリが弛緩方向、すなわち可撓性ドライブから離れる方向に移動すると、ばねの直径が拡張し、コイルが少なくとも減衰シューの一部を押圧してテンショナアームの壁面に接触させ、結果として減衰力を発生させる。

テンショナは組立が簡単であり、発生する付勢力および減衰力の割には、装置体積が相対的に小さい。

本発明の好適な実施態様を例示として添付図を参照して説明する。

本発明による可撓性ドライブ（駆動部材）用のテンショナを、図１、２、６において一般的に符号２０で表示する。テンショナ２０が、第１の回転軸を画定するボルト３２およびベアリング３６を介してプーリ２８を回転自在に装着したテンショナアーム２４を備える。ボルト３２が、テンショナアーム２４の一端に形成された、あるいは一端に取り付けられたネジ留め具３３と係合する。ベアリング３６はプーリ２８と一体形成されていてもよいし、個別のベアリングがプーリ２８に設置されていてもよい。平坦あるいは歯付きの無端ゴムベルト、チェーン、もしくはその他の可撓性無端ドライブに対してプーリ２８が張力を掛けるように設計されている。

テンショナ２０がさらに円錐スピンドル４４を含む。この円錐スピンドル４４は、図６でよくわかるよう、スピンドルカップ４０と、望ましくはやや円錐形状をした外周壁４８と、を備えたベースを有する。スピンドルカップ４０が１つまたは複数の割り出し機構すなわち突起５２を外部底面すなわち装着面に含む。これはテンショナ２０が装着されるエンジンもしくは他の表面にある相補的機構と係合して、張力を掛ける対象の可撓性無端ドライブに対してテンショナ２０を正しい方向に向くように確保するためのものである。スピンドルカップ４０は、さらに１つまたは複数のストップすなわち突起５６を含む。これはテンショナアーム２４の窪み５７の中に受け止められて、スピンドル４４に対するテンショナアーム２４の移動幅を３０度から６０度、最も好ましくは４０度、に制限するためのものである。

スピンドルカップ４０が、図３、４、５でよくわかるように、ブッシュ６０を入れ子状に収容する。ブッシュ６０が少なくとも１つの割り出し機構すなわち突起６４を含み、これがスピンドルカップ４０の壁４８に設けられた相補的機構すなわち窪み６７と係合して、スピンドルカップ４０に対するブッシュ６０の回転を防ぐ。

図示したようにブッシュ６０は、環状リップ６８と、少し円錐形をした周壁７２と、周壁８０の半径方向内側に位置する減衰構造、この実施態様では減衰シューもしくは減衰リング７６とを含む。ブッシュ６０が低摩擦で耐磨耗性のある任意の適当な有機樹脂材料、例えばナイロン４６（Stanyl TW363など）のような材料で製造され、射出成型やその他の任意の適当な製造プロセスによって形成される。ブッシュ６０の摩擦係数は、ガラスやグラファイトなどのフィラ材料の添加、あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂やドライ潤滑剤などの潤滑剤の添加によって、所望の値に調整できる。

ブッシュ６０の環状リップ６８は、スピンドルカップ４０の上端の上に拡がるようなサイズである。周壁７２は、テンショナアーム２４とスピンドル４４との間の摩擦面である。周壁７２は非対称形であり、環状リップ６８の周りの全面には拡がっていない。望ましくは周壁７２は、ほぼ半円の弧長を有するアーチ状に拡がっている。

減衰シューは離間した放射状のタブ７３によって壁７２と弾力的に結合している。このことにより、減衰シュー７６と壁７２を１つの鋳型の型穴で製造できるように簡略化できる。減衰シュー７６は一連のタブ７７、７９をその内面に有し、タブが全体としてコイルばね８４の第１コイルを受ける螺旋面を形成している。減衰シュー７６の軸方向の端面は割り出し用の突起１６４を有し、スピンドルカップ４０の底面にある開口部６５に挿入される。望ましくは減衰シュー７６は非対称形であり、環状リップ６８の周りに完全には延在しない。また減衰シュー７６の摩擦面も、望ましくは最大でほぼ半円の弧長を有するアーチ状に延在している。最大の弧長を制限することによって、減衰シュー７６はクラッチとして作用するのではなく、摩擦による減衰力を発生させる。

ブッシュ６０および減衰シュー７６は、テンショナアーム２４および付勢ばね８４に対して、ハブ荷重力(hubload forece)ベクトルおよび反動ばね荷重ベクトルの両者がブッシュおよび減衰シュー ７６を介して同一方向に作用するように配置されている。反動ばね荷重ベクトルはばね止め、すなわちスピンドル４４上の接合部（当接部）８９から約９０度の方向を向く。

図２、３、５でよくわかるように、テンショナアーム２４が、反対の端に第２の回転軸を画定するハブ８０を備えている。このハブは望ましくは、アーム２４の長手軸とは直交する方向に延在する外周壁４８の円錐形に対して相補的な円錐形を有する。第１の回転軸は第２の回転軸とは離間して平行である。テンショナ２０が組み立てられると、ハブ８０がブッシュ６０の周壁７２の内部に収容される。図示した実施態様では、一般的に円錐形のハブ８０と外周壁４８とを有しているが、本発明は円錐形に限られることはなく、円筒形であってもよい。

テンショナ２０が付勢ばね８４を備える。付勢ばねはスピンドル４４を取り囲み、スピンドルカップ４０とテンショナアーム２４との間に作用して、テンショナアーム２４を付勢し、その結果プーリ２８を付勢して、テンショナ２０によって張力を与えられる可撓性ドライブと張力で係合する。ばね８４は非円形断面、望ましくは矩形断面のワイヤコイルで形成され、両端が平坦であることが望ましい。テンショナアーム２４は、半径方向内側に延在する接合部（当接部）８８を有し、これがばね８４の一端を受け止め、ばね８４の隣接するコイルの螺旋面を斜めに支える。スピンドルカップ４０も内部底面に接合部（当接部）８９を有し、これがばね８４の反対の端を受け止め、ばね８４からの付勢力をテンショナアーム２４およびスピンドルカップ４０に伝える。

付勢ばね８４を支える螺旋面は、付勢ばね８４のコイルの全体の軸方向アライメントを保ったまま、付勢ばね８４を半径方向に拡張、収縮させる。付勢ばね８４のコイルは均一に拡張、収縮して、ブッシュ６０および減衰シュー７６を係合および開放させる。均一な拡張、収縮により、ブッシュ６０および／または減衰シュー７６の不均一な接触や磨耗を最小化する。

テンショナ２０がスラストワッシャ９２および表面プレート９６をさらに含む。これらは図１および図２に示すように、スピンドル４４を表面プレート９６に固定してテンショナアーム２４をスピンドル４４に保持するように組み立てられる。テンショナ２０をエンジンあるいは他の装置に装着するには、スピンドル４４の中央空洞、スラストワッシャ９２および表面パネル９６を貫通してボルトを通せばよい。

張力が掛かっている可撓性ドライブからの荷重がテンショナアーム２４に掛かる場合、ハブ８０の外表面がブッシュ６０の周壁７２の内表面に支えられ、荷重すなわちハブ荷重力ベクトルをスピンドルカップ４０に伝達する。ハブ８０および周壁７２が比較的大きい表面積を有するので、テンショナ２０の部品に対して過度の磨耗を生じることなしに、テンショナアーム２４からスピンドルカップ４０へ比較的大きな荷重を伝達できる。

さらに、ブッシュ６０を製造する材料を適切に選択することによって、テンショナアーム２４とスピンドルカップ４０の間に生成される摩擦係数をうまく選ぶことができる。この摩擦力がテンショナ２０の動作において望ましい減衰力として作用する。

ハブ８０と周壁７２との間に生成される減衰力に加えて、ブッシュ６０の減衰シュー７６を半径方向および円周方向に適切に寸法決めすることによって、テンショナアーム２４とスピンドルカップ４０との間に所望の減衰力を発生させることができる。

テンショナアーム２４が弛緩する方向（張力をかけている可撓性ドライブから離れる方向）に動かされる場合には、ばね８４が巻き戻しによってテンショナアーム２４の動きに抵抗し、ばね８４のコイルが外径方向に拡張して減衰シュー７６を押し付ける。ばね８４のコイルが減衰シュー７６にかける力で、減衰シュー７６が付勢されてハブ８０の内部表面と強く摩擦接触し、その結果ハブ８０を周壁７２と減衰シュー７６との間に押し付ける。

この押し付け動作がテンショナアーム２４の弛緩方向の動き及びテンショナアーム２４の更なる減衰動作を妨げる別の摩擦力成分を追加する。この摩擦力はばね８４のコイルの拡張に応じて変わり、テンショナアーム２４の回転量に依存して変わる。言い換えれば、テンショナアーム２４が弛緩方向に動くほど摩擦力は増加し、それによってテンショナアーム２４の動きを制限する。

さらに、テンショナアーム２４が緊張方向（元の位置へ戻る方向）へ動くと、ばね８４のコイル半径が減少し、上述の押し付け作用が減少して、結果としての摩擦力は、テンショナアーム２４が弛緩方向に動く場合に経験するのとは異なる特性を示す。

当業者には明らかなように、本発明のテンショナは誂えることが可能で、任意のエンジン構成の要求に合わせて調整することができる。

可撓性無端ドライブ用の別のテンショナが、図７、８、１１において符号２００で一般的に示されている。テンショナ２００は、張力をかける可撓性ドライブが配置されている内燃エンジンもしくはその他の装置に係合できるベース２０８を有するスピンドル２０４を含む。テンショナ２００を設置場所に所定の方向で設置できるように、ベース２０８がタングあるいは割り出し機構を含むことができる。

スピンドル２０４がベアリング面２１２を有する。本発明のこの実施態様においては、ベアリング面２１２は一般的に円錐形状であるが、本発明がそれに限られるわけではなく、円筒形状の柱も使用可能である。スピンドル２０４は、アルミニウムのような適切な材料を用いて、追加の機械加工を必要としないダイカストや他の適当な製造プロセスで形成することができる。

テンショナ２００もまたテンショナアーム２１６を含み、その一端にプーリ２２０がボルト２２４で回転自在に取り付けられている。プーリ２２０は第２の軸を中心に回転する。プーリ２２０が、歯付あるいは平坦なゴムベルトやチェーンのような可撓性ドライブと係合するように設計されている。プーリ２２０はベアリング２２８を含む。このベアリングはプーリ２２０と一体形成されてもよいし、圧入あるいはその他の方法でプーリに装着されてもよい。そしてテンショナアーム２１６の軸受面２３２に当接して、プーリ２２０がテンショナアーム２１６に対して自由に回転できるようにしている。望ましくは、テンショナアーム２１６もまた、アルミニウムや他の適切な材料を使用して、ダイカストや他の適当な製法によって形成される。したがって、追加の機械加工作業を必要としない。

テンショナアーム２１６がさらに円錐形ハブ２３６を含む。このハブ２３６は、ハブ２３６とベアリング面２１２との間に作用して、テンショナアーム２１６が第１の軸を中心として支柱２１２の周りの回転することを可能とする、円錐形ブッシュ２４０を収容する。第１の軸は第２の回転軸とは平行で離間している。

図１０に最も良く示されているが、ブッシュ２４０が低摩擦で耐磨耗性のある任意の適当な材料、例えばナイロン４６（Stanyl TW363などのNylon 4/6）のような材料で製造され、射出成型やその他の任意の適当な製造プロセスによって形成される。ブッシュ２４０の摩擦係数は、ガラスやグラファイトなどのフィラ材料の添加、あるいはＰＴＦＥ樹脂やドライ潤滑剤などの潤滑剤の添加によって、所望の値に調整できる。

ブッシュ２４０は対称的（図７、８に示すようなカラー形状）であるか、あるいは図１０に示すように非対称的な形状である。いずれの実施態様においても、支柱２１２のハブ荷重ベクトルが向かう部分、すなわちテンショナアーム２１６からの荷重がかかることが想定される部分を、軸方向へ延在するスプライン状のブッシュ面２４４で覆い、かつ、支柱２１２の荷重がかからない（あるいは荷重の小さい）部分に対して後退、すなわち切込みを入れた表面２４８とすることで、ハブ２３６と支柱２１２の間の望ましくない摩擦抗力が低減される。図示した実施態様においては切り込みを入れた表面２４８は、円周のほぼ半分に亘っている。

ハブ２３６とベアリング表面２４８から水や異物を除去しやすくするため、および／またはハブ２３６と支柱２１２との間の摩擦力を調整するために、ブッシュ表面２４４の外側に１つまたは複数の軸方向の溝２５２を含んでもよい。

付勢ばね２５６は支柱２１２を取り囲み、スピンドル２０４とテンショナアーム２１６との間に作用して、テンショナアーム２１６及びプーリ２２０を付勢して、テンショナ２００によって張力を与えられる可撓性ドライブと張力で係合する。ばね２５６は非円形断面、望ましくは矩形断面のワイヤコイルで形成されることが望ましい。当業者に知られているように、非円形断面のコイルで形成されたばねは、円形断面のコイルで形成された同様のサイズのばねよりも大きなばね力を発生できるばねとなる。その結果、円形断面のコイルを有するテンショナに比べて、所定の付勢力に対してテンショナ２００に必要な全体体積を低減することができる。

上で述べたように、テンショナ２００の所望動作を達成するためには、スピンドル２０４とテンショナアーム２１６との間に何らかの減衰を与えることが望ましい。したがって、減衰構造、すなわち本実施態様においては減衰シュー２６０が、テンショナ２００中に設けられる。減衰シュー２６０は、低摩擦で耐磨耗性のある任意の適当な有機ベースの材料、例えばナイロン４６（Stanyl TW363など）のような材料で製造され、射出成型やその他の任意の適当な製造プロセスによって形成される。

減衰シュー２６０がベース２０８に接して支柱２１２の周りに配置される。望ましくは、減衰シュー２６０は、ばね２５６を受けるための傾斜面すなわち螺旋面２６４を備える。ベース２０８が傾斜面２６４の一端に、ばね２５６の一端が当接するためのストップ２７０を備える。同様に、テンショナアーム２１６が、ばね２５６を受けるための傾斜面すなわち螺旋面２７４を含む。傾斜面２７４には、ばね２５６の一端が当接するためのストップ２７８が含まれる。

傾斜面すなわち螺旋面２６４、２７４を与えることにより、ばね２５６の上面と底面を平坦化するためにばね２５６に機械加工を施す必要がなくなる。しかし必要があれば、本発明ではこれらの傾斜面をなくして、コイルの最上面と最下面にグラインドがけのような機械加工を施して表面を平坦化したばね２５６を利用することもできる。または、傾斜面２６４および２７４をなくし、末端面の平坦化加工もなしでばね２５６を使用することもできる。ただしこれは、結果として生じるばね２５６の傾斜のために、以下に述べる、減衰シューが所望の接触をすることができない可能性があるのであまり推奨できない。

同様に、ストップ２７０、２７８を与えることにより、ばね２５６の両端にタングを形成するための製造工程をとる必要がなく、追加の機械加工作業を潜在的に排除することができる。しかし、必要があれば、このような追加の加工作業を行うことはできる。

傾斜面２６４,２７４およびストップ２７０，２７８は、スピンドル２０４のダイカスト（もしくは他の適切な製造プロセス）およびテンショナアーム２１６のダイカスト（もしくは他の適切な製造プロセス）の工程の間、および減衰シュー２６０の鋳造の間に形成されるので、ダイおよび／または鋳型を最初に製造するときの費用の追加分のほかには、これらを製造することに関わる追加の製造経費を招くことはない。

プーリ２２０およびテンショナアーム２１６が、弛緩方向、すなわち可撓性ドライブから離れる方向でかつばね２５６の付勢力に逆らう方向に動かされると、ばね２５６のコイル直径が増大する。この増大によってコイルが減衰シュー２６０の直立壁２８２を押し、直立壁がテンショナアーム２１６の内壁２８６の摩擦面に押し付けられる。減衰シューの壁２８２が、ばね２５６のコイルの外側面と内壁２８６との間で押し付けられ、滑ることによって、可変的な摩擦力を生成し、テンショナアーム２１６のばね２５６の付勢力に逆らう動きを減衰する。

当業者にとって明らかなように、テンショナアーム２１６が、緊張方向、すなわち可撓性ドライブ方向へ動く場合には、ばね２５６のコイル直径が減少し、減衰シュー２６０の壁２８２がテンショナアーム２１６の壁２８６から開放されて減衰力が減少し、結果的に減衰力が実質的に除去される。

このように、減衰シュー２６０およびばね２５６が、緊張方向よりも弛緩方向で力が大きい非対称な減衰力を与える。これはテンショナの運転に好適である。さらに、テンショナアーム２１６が大きく動くほど減衰力が増大し、結果として位置依存性のある減衰力を提供する。

追加の加工ステップを省くことによりコスト削減が可能であることに加え、本発明のほかの利点の１つは、テンショナ２００の組立の容易さである。先ず、スピンドルベース２０８の上に減衰シュー２６０が配置され、ブッシュ２４０が支柱２１２を覆うように設置される。次に、ばね２５６が傾斜面２６４並びにストップ２７０に接して設置される。そうして、テンショナアーム２１６がばね２５６の上に設置され、ばね２５６の端がストップ２７８に配置される。最後に、スラストワッシャ２９０と表面プレート２９４がテンショナアーム２１６の最上部のスピンドル２０４の上に配置され、スピンドル２０４は表面プレート２９４に固定される。次にプーリ２２０がボルト２２４を介してベアリング面２３２へ装着され、テンショナ２００の組立が完成する。テンショナ２００はエンジンもしくは他の装置に、支柱２１２の中央穴３０２を貫通して挿入されるボルト（表示せず）を用いて設置される。

殆どのテンショナは設置時に部分的に与圧がかかっている状態になっていることが必要であるため、組立時にテンショナアーム２１６を所望の設置位置に回動した状態でスピンドル２０４を保持し、次にテンショナアーム２１６にある切欠もしくは穴２９８を貫通して“グルネード（手榴弾）ピン”２９６、あるいは他の適切なデバイス、を挿入してスピンドル２０４の穴もしくは溝３００と係合させる。こうして次にグルネードピン２９６を抜くまではテンショナ２００を与圧のかかった設置状態に維持しておく。テンショナ２００を前以って巻き上げた状態にしておく必要がない場合には、グルネードピンを省略することができる。

テンショナ２００は、望ましくは機械加工作業を必要としないダイカストもしくは他の適切な製造プロセスによって製造されるスピンドル２０４およびテンショナアーム２１６を用いる。付勢ばね２５６は、円形断面のコイルで巻回された同様のばねに比較してばね２５６のばね力をより大きくするために、望ましくは非円形断面を有するワイヤコイルで巻回される。テンショナアーム２１６が弛緩方向、すなわち可撓性ドライブから離れる方向に移動すると、ばね２５６のコイル直径が拡張し、コイルが少なくとも減衰シュー２６０の一部を押圧してテンショナアーム２１６の壁面２８６に接触させ、これによって減衰力が発生する。テンショナ２００は組立が簡単で、発生する付勢力の割には、装置体積が比較的小さい。

以上で明らかなように、テンショナ２０および２００が、それぞれテンショナアーム２４および２１６の動きに摩擦減衰を与え、摩擦減衰力の成分は、それぞれのテンショナアームが元の位置からどれだけ回転したかという角度に依存して可変である。この可変成分は付勢ばねの拡張したコイルがベアリング構造に当接したときに生成され、次いでベアリング構造が増加した法線力を受け、結果として減衰力に相応の増加をもたらす。またさらに、減衰力は対称的ではない。テンショナアームが弛緩方向、すなわち可撓性ドライブから離れる方向に動かされる場合には、第１の特性で増加し、テンショナアームが緊張方向に向かって元の場所に戻ろうとする場合には、第２の特性で減少する。

テンショナ２００が、付勢ばね２５６のコイルの内部にベアリング２４０を含む。一方、テンショナ２０は、それぞれの付勢ばね８４のコイルを取り巻いてブッシュ６０を備えている。テンショナ２００が、幾分より小さな設計を可能とし、テンショナ２００に要する装置体積を減少させることができるのに対し、テンショナ２０ではベアリング接触面積がより大きく、より大きな荷重を扱うことができる。その結果として、内燃エンジンの補機駆動システムへの適用のほかに、内燃エンジンの同期駆動のような高荷重応用に最適である。

テンショナアーム２４あるいは２１６、もしくはテンショナ２０あるいは２００の他の部品は、必要があれば熱伝導能力を向上させる処理ができるように考慮されている。例えば、カリフォルニア州マリエッタのテックラインコーティング社（Ｔｅｃｈ Ｌｉｎｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ， Ｉｎｃ．）の商品名ＴＬＴＤの熱分散被膜のような被膜を、ベアリング３６あるいは２２８がそれぞれのテンショナアーム２４あるいは２１６に装着される場所に塗布することによって、ベアリング３６あるいは２２８から廃熱を除去する熱伝導能力の強化を図ることができる。同じように、テンショナアーム２４あるいは２１６の、ブッシュ６０あるいは２４０付近の領域を同様に処理して、それぞれのブッシュにおいて摩擦減衰力により発生する廃熱の除去を強化することができる。テンショナアーム２４あるいは２１６がエンジニアリングプラスチックで製造されている場合には、このような熱分散被膜が特に有利であると考えられる。

図１２は、テンショナ２０あるいは２００で得られる非対称な減衰力の例を示す。図に示したテストの例では、スピンドル４４の中心とボルト３２の間が１００ｍｍの長さのテンショナアーム２４を持つテンショナ２０をテスト装置に設置した。そしてテンショナアーム２４の長手方向に対してほぼ直角に、ボルト３２の位置に力を加え、テンショナアームの移動量の実測値に対する外力をプロットした。

見てわかるとおり、変位に対する力のプロットはヒステリシス曲線３００となっており、非対称減衰が実現されていることを示している。特に、テンショナが緊張方向の約０．５ｍｍの位置から、弛緩方向の約０．５ｍｍへ移動する場合（ここで、０．０ｍｍはテンショナの移動範囲における、任意に選定した公称中点である）、発生する力は、曲線３００の上半分の部分に従って、約２００Ｎ（ニュートン）から約５５０Ｎへ急激に上昇する。これからわかるように、曲線のこの部分では、減衰力は移動（変位）に対し中点（０．０ｍｍ）での約５５０Ｎまで、ほぼ直線的に上昇し、その後はほぼ一定である。

逆に、テンショナが緊張方向の０．５ｍｍのもとの位置へ戻る際には、曲線３００の下半分に従って、テンショナアーム２４にかかる力は約５５０Ｎから中点（０．０ｍｍ）での約２００Ｎへほぼ直線的に急低下し、その後はほぼ一定である。

比較のために、曲線３０４は可変減衰機構（すなわち減衰シュー７６）を除去した場合のテンショナ２０の力−移動量のプロットを示す。見てわかるように、同一の移動範囲に亘って、減衰なしのテンショナ２４の場合にテンショナアーム２４が発生する力は、同じ両端点間で３１８．５Ｎから３２１．５Ｎの範囲であり、殆ど一定である。

本発明は、内燃機関エンジン上の補機駆動システムあるいはベルトまたはチェーンによる同期駆動システムのような、可撓性ドライブ用のテンショナを提供する。本テンショナは小型で、製造、組立も比較的安価である。さらに、本テンショナがテンショナアームに減衰力を与える。その力は、元の位置からのテンショナアームの回転の程度に少なくとも部分的に依存し、元の位置から遠ざかる様に動くほど減衰力が増加する。さらに、テンショナは非対称減衰力を与えることができる。テンショナが最初弛緩する方向に動く場合に比較的大きな減衰力を与え、テンショナが行程の方向を変えて緊張方向へ動く場合には急激に減少する減衰力を与える。

本発明の上記の実施態様は本発明の例示を意図したものであり、当業者は、添付のクレームによってのみ定義される本発明の範囲を逸脱することなし、変更および修正を行うことができる。

本発明によるテンショナの底面および側面を示す分解組立図である。 図１のテンショナの上面および側面を示す分解組立図である。 図１のテンショナのテンショナアーム、付勢ばねおよびブッシュの部分を示す側面斜視図である。 図３の線４−４に沿った断面図である。 図１のテンショナの付勢ばねおよびブッシュの組立品の側面斜視図である。 図１の線６−６に沿った断面図である。 本発明による別のテンショナの上面および側面を示す分解組立図である。 図７のテンショナの底面および側面を示す分解組立図である。 図７のテンショナのテンショナアームおよびブッシュの底面および側面斜視図である。 図７のテンショナのスピンドル、ブッシュおよび減衰シューの上面および側面斜視図である。 組立てられたテンショナを図８の線１１−１１に沿った見た断面図である。 図１のテンショナアームの移動量に対する力を示すグラフである。

Claims (21)

1. 可撓性ドライブの緊張用テンショナであって、
   エンジンの表面へ装着できるように構成されたベースを有するスピンドルと、
   前記スピンドル上に第1の軸を中心に回動自在に装着されたテンショナアームであって、前記テンショナアームが第２の軸を中心に回動可能に装着されたプーリを有し、前記第２の軸が前記第１の軸と離間して平行であるテンショナアームと、
   前記スピンドルと前記テンショナアームとの間に作用するコイルばねであって、前記テンショナアームを前記第１の軸を中心に緊張方向に回転させ、かつ前記テンショナアームと前記プーリとが可撓性ドライブと緊張係合するように付勢するコイルばねと、
   前記テンショナアームとスピンドルとの間に装着されたブッシュであって、前記スピンドルを軸として前記テンショナアームを回動させ、それにより前記スピンドルの周りの、第１の摩擦力減衰運動を前記テンショナアームに与えるブッシュと、
   前記ばねと前記テンショナアームとの間に装着された減衰シューであって、前記テンショナアームが前記緊張方向とは逆方向への移動を強制される場合には、前記ばねの前記コイルが拡張し、前記コイルばねのコイルが半径方向へ拡張、収縮する際、前記減衰シューが前記テンショナアームと摩擦的に係合、離脱し、それぞれが前記スピンドルの周りの、変化する第２の摩擦力減衰運動を前記テンショナアームに与える減衰シューと、
   を備えることを特徴とするテンショナ。
2. 前記テンショナアームの運動の方向が変わると、前記第２の可変の摩擦力が急速に変化することを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記テンショナアームと前記スピンドルの１つが、前記コイルばねを取り囲むカップ構造を有することを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
4. 前記テンショナアームがハブを有し、前記ブッシュが前記ハブと前記スピンドルとの間に入れ子となることを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
5. 前記スピンドルが、前記コイルばねの一端を係合する第１の接合部を有し、前記テンショナアームが、前記コイルばねの反対の端を係合する第２の接合部を有し、前記減衰シューが、前記コイルばねにより生成される反動力を受けるために前記第１の接合部に対して９０度の位置にあることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
6. 前記テンショナアームが前記第１の軸を中心に前記スピンドルに対して相対的に回動するとき、前記第１の接合部が、前記コイルばねの全体の軸方向アライメントを維持するように前記コイルばねを支持することを特徴とする請求項５に記載のテンショナ。
7. 前記テンショナアームが前記第１の軸を中心に前記スピンドルに対して相対的に回動するとき、前記シューが、前記コイルばねの全体の軸方向アライメントを維持するように前記コイルばねを支持することを特徴とする請求項６に記載のテンショナ。
8. 前記減衰シューおよび前記第１の接合部が、前記コイルばねのそれぞれのコイル端をらせん状に支持することを特徴とする請求項７に記載のテンショナ。
9. 前記スピンドルが前記カップ構造を有し、前記ハブが前記コイルばねを取り囲むことを特徴とする請求項８に記載のテンショナ。
10. 前記テンショナアームが前記カップ構造を有し、前記コイルばねが前記ハブを取り囲むことを特徴とする請求項８に記載のテンショナ。
11. 減衰シューが弓形のシュー摩擦面を持つ非対称形をなし、前記スピンドルに対して前記減衰シューが相対的に固定されることにより、前記シュー摩擦面を貫通する方向にばねの反動力を向かわせることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
12. 前記ブッシュが弓形のブッシュ摩擦面を持つ非対称形をなし、前記スピンドルに対して前記減衰シューが相対的に固定されていることにより、前記ブッシュ摩擦面を貫通する方向にハブ荷重力の反動力を向かわせることを特徴とする請求項１１に記載のテンショナ。
13. 前記スピンドルが前記カップ構造を有し、前記ハブが前記コイルばねを取り囲むことを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
14. 前記テンショナアームが前記カップ構造を有し、前記コイルばねが前記ハブを取り囲むことを特徴とする請求項１３に記載のテンショナ。
15. 前記ハブ、前記ブッシュ、および前記スピンドルにテーパがついていることを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
16. 前記コイルばねが矩形断面を有するワイヤで形成されていることを特徴とする請求項１から１５に記載のテンショナ。
17. 前記テンショナアームがダイカストにより形成されていることを特徴とする請求項１６に記載のテンショナ。
18. ブッシュおよび前記シューが、低摩擦の耐摩耗性材料で形成されていることを特徴とする請求項１６に記載のテンショナ。
19. 前記低摩擦の耐摩耗性材料がナイロン４６であることを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
20. 前記テンショナを出荷時に所定方向に保持するための、前記テンショナアームと前記スピンドルとの間に延在するピンをさらに含み、前記テンショナが設置され、前記プーリが前記可撓性ドライブに係合されるときに前記ピンを除去できることを特徴とする請求項１６に記載のテンショナ。
21. 前記第１の摩擦力と前記第２の摩擦力の合力が前記テンショナに可変減衰をもたらすことを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。

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