JP2009533627A - 直列スプリングブレードテンショナ - Google Patents

Abstract

ブレードテンショナは、一端で枢動し、反対端でばね荷重傾斜部によって直列に支持される並列積層平坦ばねを備えたブレードシュー組立体を有する。ばね荷重傾斜部を直列に設けることにより、テンショナの全体的な剛性が低減し、それにより、テンショナが摩耗を原因とする伸びによるチェーン弛みを巻き取る際のより一様な緊張荷重が可能になる。

Description

関連出願の参照
本出願は、「直列スプリングブレードテンショナ（ＳＥＲＩＥＳ ＳＰＲＩＮＧ ＢＬＡＤＥ ＴＥＮＳＩＯＮＥＲ）」と題する、２００６年４月１１日に出願された米国仮特許出願第６０／７４４，６１７号明細書に開示された発明を請求する。ここで、米国仮特許出願の米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張し、上述した出願の開示内容を、参照により本明細書に援用する。

本発明は、スプリングブレードテンショナの分野に関する。より詳細には、本発明は、直列スプリングブレードテンショナに関する。

従来のブレードスプリングテンショナは、新しいチェーン状態を制御するためには適当な力を発生させるが、摩耗したチェーン状態を制御するために十分な力は不足している場合がある。小型パッケージで十分な緊張荷重を発生させるために、従来のテンショナは、システムばね定数が高い可能性がある。ばね定数が高いシステムは、撓みの影響を非常に受け易い。したがって、ブレード組立体がチェーンの弛みを巻き取るために撓むに従って、加えられる緊張荷重は、高いシステムばね定数により非常に迅速に低減する可能性がある。１つの解決法は、チェーンが摩耗したチェーン状態にある場合に最小許容可能荷重が達成されるように、新しいチェーンに対する緊張荷重を増大させる、というものである。この手法は、新しいチェーンに対して緊張荷重が高いことにより、摩擦損失が増大し、チェーンの係合ノイズが増大し、ブレードシューおよびチェーンの摩耗が増大するため、望ましくない。

小型パッケージで十分な緊張荷重を発生させるために、従来のブレードテンショナは、システムばね定数が高い可能性がある。ブレード組立体がチェーンの弛みを巻き取るために撓むに従って、加えられる緊張荷重は、高いシステムばね定数により非常に迅速に低減する可能性がある。本発明のブレードテンショナは、一端で枢動し、反対端でばね荷重傾斜部によって直列に支持される、並列積層ブレードスプリングを備えたブレードシュー組立体を含む。直列にばね荷重傾斜部を設けることにより、テンショナの全体的な剛性が低減し、それにより、テンショナが、摩耗が原因である伸びによるチェーンの弛みを巻き取る際の、より均一な緊張荷重が可能になる。

本発明は、チェーンが摩耗によって伸びる場合にチェーンに対する適当な緊張荷重を維持するという問題に関する。本発明は、一端において枢動し、反対端においてばね荷重傾斜部によって直列に支持される、並列積層スプリングを備えたブレードシュー組立体を含む。１つの好ましい実施形態では、傾斜組立体ばねはねじりばねである。ばね荷重傾斜部を直列に設けることにより、テンショナの全体的な剛性が低減する。ねじりばねによって発生する力は、ブレードシュー組立体の自由端によって生成される力を平衡させる。

従来のブレードテンショナは、並列に組み立てられる複数の薄板ばねを備えたブレードシューを有する。並列に組み立てられる複数のばねの有効な総ばね定数は、各個々のばねの合計に等しい。たとえば、並列に結合された、ばね定数が等しい４つのばねにより、有効総ばね定数はｋ（並列）＝ｋ（１）＋ｋ（２）＋ｋ（３）＋ｋ（４）となる。本発明は、ブレードシュー組立体に、直列に配置される追加のばねを組み合わせる。直列に組み立てられる２つのばねの有効な総ばね定数の逆数は、各個々のばねの逆数の合計に等しく、すなわち１／ｋ（直列）＝１／ｋ（１）＋１／ｋ（２）である。したがって、ばねを並列に配置することにより、全剛性が増大し、ばねを直列に配置することにより、剛性が低減する。本発明は、テンショナシステムのばね定数を低減し、テンショナが撓みの影響を受けにくくなるようにする。これにより、テンショナが伸びによるチェーンの弛みを巻き取る際に、より一様な緊張荷重がもたらされる。

自動車エンジンで使用されるチェーンを制御する直列スプリングテンショナは、耐摩耗性シューに組み付けられる１つ以上の並列積層ブレードスプリングを含む。一実施形態では、ブレードシューは、枢支機構によりブラケットに取り付けられる。別の実施形態では、ブレードシューおよび傾斜組立体は、エンジンに直接取り付けられる。枢支機構は、枢支ピンであることが好ましい。代替実施形態では、枢支機構は、円筒状ポケット、玉継手、またはブレードシューが有効に枢動するのを可能にする任意の枢支機構であってもよい。

好ましい実施形態では、シューはプラスチック製である。別の実施形態では、ブラケットは、固定打抜き鋼ブラケットであることが好ましい。枢支ピンは、鋼製であることが好ましい。シューは、枢支端と、ばね荷重傾斜組立体に対して反作用する自由摺動端と、を有する。シューは、ブラケットに組み付けられ、枢支ピンによって保持される。傾斜組立体は、シューが反作用する平坦平面が設けられる鋼打抜きと、傾斜打抜きと一体的な枢支穴と、傾斜部が振動する際の中心となる枢支ブッシングと、傾斜部にトルクを提供する傾斜組立体ばねと、を含むことが好ましい。ばねは、ねじりばねであることが好ましいが、システムにトルクを提供することができる他の任意のタイプのばねであってもよい。枢支ブッシングは、鋼製であることが好ましい。一実施形態では、枢支ブッシングは、テンショナブラケットをエンジンに取り付けるためにも共通である、ボルト等の締結具によって締め付けられる。別の実施形態では、ブラケット取付けに使用される取付ボルトとは無関係に、傾斜部回転のために別個の枢支ピンが使用される。

傾斜打抜きはまた、傾斜部の回転移動を各方向において指定された範囲内に制限するようにも設計される。チェーン荷重が高いことによる後方移動は、過度なチェーン運動を制限する物理的な止め具によって制御されることが好ましい。チェーン内への前方移動は、傾斜組立体ばねに対し全体的な荷重が軽減しないようにし、かつ傾斜部をエンジンに組み付けるために安定した位置に固定する、別の物理的な止め具によって制御されることが好ましい。

本発明の一実施形態は、鋼製ブラケットと鋼製傾斜部とを、ブレードのための鋼製枢支ピンとねじりばね傾斜部のための鋼製枢支ブッシングとによって組み込む。ブラケットおよび傾斜部を、限定されないが金属取付ボルトおよび枢支インサートとともに成形されるダイカストアルミニウムまたはガラス充填ナイロンを含む、十分な構造上安全性および摩耗完全性を有する別の材料から作製してもよい。別の実施形態では、ブラケットはブレード枢支ピンとともに取り除かれ、ねじりばね傾斜枢支細部はエンジンに直接取り付けられる。他の実施形態では、枢支ピンの代りに、限定されないが円筒状ポケットまたは玉継手を含む別の枢支接合形状を用いてもよい。

図１から図３を参照すると、テンショナ（１）は、１つ以上の並列積層ブレードスプリング（５）を備えたブレードシュー（８）を含む。ブレードスプリング（５）は、平坦であることが好ましい。図には４つのブレードスプリング（５）を示すが、いかなる数のスプリングを使用してもよい。シュー（８）は、枢支ピン（７）によってブラケット（９）に取り付けられる。シュー（８）は、枢支端（６）と自由摺動端（４）とを有する。好ましい実施形態では、シュー（８）はプラスチック製である。別の好ましい実施形態では、ブラケット（９）は打抜き鋼製である。さらに別の好ましい実施形態では、枢支ピン（７）は鋼製である。

ブレードシュー（８）は、枢支端（６）と自由摺動端（４）とを有する。ばね荷重傾斜組立体（１１）は平面（２）を有し、ブレードシュー（８）がそれに接して摺動する。ブレードシュー（８）の自由摺動端（４）は、ねじりばね荷重傾斜組立体（１１）に対して反作用する。図にはねじりばねを示すが、限定されないが圧縮コイルばね、引張ばねまたは板ばねを含む、いかなるタイプのばねを使用してもよい。傾斜組立体（１１）は、円筒状であることが好ましいブッシング（１０）のまわりを枢動する。枢支ブッシング（１０）は、ボルト等の締結具（１３）によって締め付けられることが好ましい。

一実施形態では、チェーン荷重が高いことによる後方移動は、過度なチェーン運動を制限する物理的止め具（１５）によって制御されることが好ましい。チェーン内への前方移動は、ねじりばね（３）に対し全体的な荷重が軽減しないようにし、かつ傾斜部をエンジンに組み付けるために安定した位置に固定する、別の物理的な止め具（１４）によって制御されることが好ましい。図には後方移動止め具（１５）および前方移動止め具（１４）の両方を示すが、直列スプリングブレードテンショナの代替実施形態では、後方移動止め具（１５）および／または前方移動止め具（１４）を省略してもよい。

傾斜組立体（１１）は、全ばね荷重平衡を維持するように回転するが、傾斜平面（２）の向きは変化する。ブレードシュー（８）の摺動端（４）に対する傾斜面（２）の向きは、テンショナ（１）の全有効剛性を確定する別の要因である。傾斜面（２）が、ブレードシューの枢動端から自由端まで引かれる弦線（１２）に対して平行である場合、有効剛性が高くなる。より詳細には、弦線（１２）は、ブレードシュー（８）の枢支端（６）の枢支点から、ブレードシュー（８）の摺動端（４）の先端が傾斜（２）と接触する点まで引かれる。傾斜面（２）が、画定された平行位置から離れる方向に回転すると、有効剛性が低くなる。傾斜面（２）は、傾斜組立体が前方に移動し、前方移動止め具（１４）まで達した時、平行位置に最も近い。傾斜面（２）は、傾斜組立体が後方に移動し、後方移動止め具（１５）に達した時、平行位置から最も離れている。

ブラケット（９）は、ブレードスプリング（５）およびシューブレード組立体がチェーン（図示せず）の弛みストランドを押すように、エンジンに取り付けられる。ブレードスプリングおよび傾斜組立体ばねのばね力定数は、変化するチェーン荷重状態に対応するように選択される。ブレードシュー組立体は、撓み、枢支端（６）のまわりを振動し、傾斜平面（２）上を摺動し、傾斜部（１１）が回転すると傾斜面（２）の運動に従う。

チェーン荷重が高い場合、ブレードシュー組立体の弧が平坦化し、ブレード自由端（４）が傾斜部（１１）を下方に摺動し、傾斜部（１１）が回転することにより、ばねシステムが力平衡に達するまで、傾斜ねじりばね（３）の抵抗トルクが増大する。チェーン荷重が低い場合、動作が反転し、ブレードシューの弧の半径が低減し、ブレード自由端（４）が傾斜部（２）を上方に摺動し、傾斜組立体（１１）が回転することにより、システムが再び力平衡に達するまでねじりばね（３）の抵抗トルクが低減する。

本発明は、テンショナシステム全体の最適な性能を達成するように調整することができる、多くの設計上の可変要素があることを理解する。調整する可変要素は、ブレードシュー組立体および傾斜組立体の力および剛性と、ブレードシュー枢支点および傾斜枢支点の位置と、傾斜面の位置および向きと、ブレード組立体の弧および弧長と、である。これら可変要素の各々を、テンショナ全体の力および剛性の最適な平衡を達成するように調整することができる。

したがって、本明細書で説明した本発明の実施形態は、本発明の原理の適用を単に例示するものである、ということが理解される。本明細書における例示する実施形態の詳細に対する言及は、特許請求の範囲を限定するようには意図されておらず、特許請求の範囲自体が、本発明に必須であるとみなされる特徴を列挙するものである。

本発明の一実施形態におけるテンショナの側面図を示す。 本発明の一実施形態におけるテンショナの別の図を示す。 本発明の一実施形態におけるテンショナの別の図を示す。

Claims (23)

1. 自動車エンジンで使用されるチェーンのためのテンショナであって、
   ａ）ブラケットと、
   ｂ）第１端および第２端を有し、少なくとも１つのブレードスプリングを備えるブレードシューであって、該ブレードシューの第１端が第１枢支機構によって該ブラケットに取り付けられる、ブレードシューと、
   ｃ）該ブレードシューの該第２端が摺動する平坦平面を有する傾斜部と、該傾斜部がまわりを回転する第２枢支機構と、該傾斜部にトルクを提供する傾斜組立体ばねと、を備えるばね荷重傾斜組立体と、
   を具備する、テンショナ。
2. 前記ばね荷重傾斜組立体が前記ブラケットに接続される、請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記第２枢支機構が枢支ブッシングを含む、請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記枢支ブッシングが鋼製である、請求項３に記載のテンショナ。
5. 前記第２枢支機構を締結し当該テンショナを前記エンジンに取り付ける締結機構をさらに具備する、請求項１に記載のテンショナ。
6. 前記第１枢支機構が、枢支ピン、円筒状ポケットおよび玉継手からなる群から選択される、請求項１に記載のテンショナ。
7. 前記第１枢支機構が、鋼製の枢支ピンである、請求項６に記載のテンショナ。
8. 前記ブラケットを前記エンジンに取り付ける少なくとも１つの取付ボルトをさらに具備する、請求項１に記載のテンショナ。
9. 前記ブレードシューがプラスチック製である、請求項１に記載のテンショナ。
10. 前記ブラケットが固定打抜き鋼ブラケットである、請求項１に記載のテンショナ。
11. 前記傾斜部が鋼製である、請求項１に記載のテンショナ。
12. 前記ブレードスプリングが、並列に組み立てられる複数のブレードスプリングを含む、請求項１に記載のテンショナ。
13. 前記テンショナは、直列にばね荷重をかけられる、請求項１に記載のテンショナ。
14. 前記傾斜組立体ばねがねじりばねである、請求項１に記載のテンショナ。
15. 前記傾斜組立体ばねが、圧縮コイルばね、引張ばねおよび板ばねからなる群から選択される、請求項１に記載のテンショナ。
16. 前記ブレードスプリングおよび前記傾斜組立体ばねのばね力定数が、当該テンショナが高チェーン荷重にさらされた場合に、前記ブレードシューが平坦化し、該ブレードシューの前記第２端が前記傾斜部を下方に摺動し、それにより、該傾斜部が回転して、該傾斜組立体ばねおよび該ブレードスプリングが力均衡を達成するまで該傾斜組立体ばねの抵抗トルクを増大させるように選択される、請求項１に記載のテンショナ。
17. 前記ブレードスプリングおよび前記傾斜組立体ばねのばね力定数が、当該テンショナが低チェーン荷重にさらされた場合に、前記ブレードシューの弧半径が低減し、該ブレードシューの前記第２端が前記傾斜部を上方に摺動し、それにより、該傾斜部が回転し、該傾斜組立体ばねおよび該ブレードスプリングが力平衡を達成するまで該傾斜組立体ばねの抵抗トルクを低減させるように選択される、請求項１に記載のテンショナ。
18. 自動車エンジンで使用されるチェーンのためのテンショナであって、
    ａ）第１端および第２端を有し、少なくとも１つのブレードスプリングを備えるブレードシューであって、該ブレードシューの前記第１端が、第１枢支機構によってエンジンに取り付けられる、ブレードシューと、
    ｂ）該ブレードシューの該第２端が摺動する平坦平面を有する傾斜部と、該傾斜部がまわりを回転する第２枢支機構と、該傾斜部にトルクを提供する傾斜組立体ばねと、を備えるばね荷重傾斜組立体と、
    を具備する、テンショナ。
19. 前記ばね荷重傾斜組立体が前記エンジンに接続される、請求項１８に記載のテンショナ。
20. 前記ブレードスプリングおよび前記傾斜組立体ばねのばね力定数が、当該テンショナが高チェーン荷重にさらされた場合に、前記ブレードシューが平坦化し、該ブレードシューの前記第２端が前記傾斜部を下方に摺動し、それにより、該傾斜部が回転し、該傾斜組立体ばねおよび該ブレードスプリングが力均衡を達成するまで該傾斜組立体ばねの抵抗トルクを増大させるように選択される、請求項１８に記載のテンショナ。
21. 前記ブレードスプリングおよび前記傾斜組立体ばねのばね力定数が、当該テンショナが低チェーン荷重にさらされた場合に、前記ブレードシューの弧半径が低減し、該ブレードシューの前記第２端が前記傾斜部を上方に摺動し、それにより、該傾斜部が回転し、該傾斜組立体ばねおよび該ブレードスプリングが力平衡を達成するまで該傾斜組立体ばねの抵抗トルクを低減させるように選択される、請求項１８に記載のテンショナ。
22. 前記傾斜組立体ばねがねじりばねである、請求項１８に記載のテンショナ。
23. 前記傾斜組立体ばねが、圧縮コイルばね、引張ばねおよび板ばねからなる群から選択される、請求項１８に記載のテンショナ。

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