JP2013130297A - 内燃機関のエンドレス伝動用のテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】テンショナを十分な減衰で簡単な構造が可能となるように改善する
【解決手段】本発明は、ベース部材（２）及びこれに対して共通の回転軸を中心に相対的に回転可能なテンション部材（３）、ベース部材（２）とテンション部材（３）の間に力を作用させながら配置されたばね要素（１１）、ならびにばね要素（１１）とベース部材（２）もしくはテンション部材（３）の間に備えられた、ベース部材（２）とテンション部材（３）の間の相対的な動きを減衰させる摩擦装置（１３）を備えた、殊に内燃機関のエンドレス伝動用のテンショナ（１）である。一般的なテンショナにおいて、十分な減衰と共に簡易な構造が可能になるように、摩擦装置（１３）がばね要素（１１）の半径方向外側に配置することを提案する。
【選択図】図１

Description

本発明は、殊に内燃機関の、エンドレス伝動用のテンショナに関する。

摩擦ブシュを備えたベース部材を有し、かつこの摩擦ブシュ内には、テンション部材のスリーブがテンションアームに回転可能に装着されているテンショナは、特許文献１から公知である。このスリーブと摩擦ブシュの間にベアリングブシュが設けられている。

テンション部材はベース部材に対して、摩擦ブシュを取り囲む渦巻ばねとして形成されたばね要素を用いて張力がかけられている。渦巻きばねと摩擦ブシュの間にスプリングブシュが設けられている。テンション部材をばね要素の張力に対抗して回転させるとばね要素はきつく圧縮され、その際、ばね要素はスプリングブシュに固く巻きつく。これによりテンション部材はスプリングブシュを摩擦ブシュに固く押しつける。スプリングブシュと摩擦ブシュ間のこのように作用する高い摩擦によってベース部材に対するテンション部材の相対的な回転が十分に減衰される。この基本原理は証明されていて標準的に使用されている。構造は常に改善されてきた。しかしながらテンショナの構造は比較的複雑である。
特許文献２から、らせん状のトーションばねとベルトスプリングとを備えたベルトテンショナが公知である。トーションばねのらせん端は円周方向でベルトスプリングの折り曲げられた端部で自らを支え、その一方でベルトスプリングは円周方向である固い部材で自らを支えている。ベルトスプリングの外周にダンピングブシュが備えられている。
特許文献３は、トーションばね及び円弧状の摩擦部材が直列に接続されているテンショナに関する。摩擦手段の一方の端部が円周方向でストッパによって保持され、かつ摩擦手段の他方の端部を渦巻きばねの折り曲げられた端部が押している。このようにして摩擦手段はその円周方向で圧力が加えられ、これにより摩擦手段は円筒部材の内壁に押しつけられ、かつ内壁とのその摩擦によってその減衰機能を満たす。その場合には、トーションばねと摩擦部材の間に常に構造的に備えられた半径方向の間隔はそのままである。というのも、トーションばねがその折り曲げられた端部で円周方向に摩擦部材を押すと傾向として収縮するからである。
特許文献４から固定部材とテンションアームを備え、これらの間にプレテンションがかけられた渦巻きばねが備えられたベルトテンショナが公知である。テンションアームは減衰部材を支持し、この減衰部材は前記渦巻きばねを部分的に取り囲み、かつ２つのＣ字型の輪ばねを用いて半径方向外側に前記固定部材の内周面に押しつけられる。
特許文献５はブレーキシューを備えたベルトテンショナに関し、そのブレーキシューはトーションばねの伸張により円筒部材の内壁に押しつけられる。このブレーキシューはコンパクトなブロック状の本体を有し、その外周に薄い摩擦ライニングが施与されている。

独国特許出願公開第４０１０９２８号明細書 欧州特許出願公開第１６４０６３６号明細書 特開２００３−２５４３９９公報 米国特許第５８０３８４９号明細書 欧州特許出願公開第０７８０５９７号明細書

本発明の課題は、テンショナを十分な減衰で簡単な構造が可能となるように改善することである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴を有するテンショナによって解決される。

意外にも、ばね要素の半径方向外側に配置された摩擦装置によって十分な減衰を達成することができる。その上この摩擦装置の半径方向外側の位置によって、減衰の程度を高めるための大きな摩擦面及び／又は十分な程度の減衰でのコンパクトな構造が実現される可能性が開かれた。

先行技術のテンショナにおけるばね要素が収縮するのに対して、本発明のばね要素の場合には別の負荷方法が定められている。支持ブシュは摩擦ライニングを支持し、かつばね要素の力を摩擦ライニングに伝達する。支持ブシュは、例えばばね要素が渦巻きばねとして形成されている場合で、ばね要素が部分的にのみ摩擦装置に当接する場合に、力を分散させるのに役立つことができる。

前記摩擦装置は、半径方向外側の面でベース部材又はテンション部材に当接可能であることが好ましい。このようにして摩擦装置はばね要素の内部に配置されるよりも大きな摩擦面を有する。より大きな摩擦面によってより大きな減衰が可能であるか、又は同じ減衰でよりコンパクトな構造が可能である。

好ましくは、摩擦装置はばね要素による張力付加の際に拡張されることができる。これにより、より高い減衰が達成され、というのもこの拡張によって摩擦面がより効果的に対応する部材に当接するからであり、かつ、より大きな押圧力がこの対応する部材に及ぼされるからである。この拡張によって摩擦装置はばね要素を拡張する力を効果的に伝達することができる。

特に好ましくは、ばね要素は張力付加の際に半径方向に拡張することができる。
従って摩擦装置の拡張及び対応する部材へのより強い押圧がばね要素の変形により生じる。

好ましくは、摩擦装置はばね要素の張力がかかっていない状態で既にばね要素に保持されることが可能である。

これによって、摩擦装置はばね要素の張力がかかっていない状態でも、その備えられた層がばね要素に引き続き保持されることが可能である。

これにより例えば、摩擦装置をばね要素に前もって取り付けることが可能となり、かつ次にこの組立部品を取り付けることが可能となる。

有利には、摩擦装置は半径方向内側に張り出した保持構造を有してもよく、この保持構造を用いて摩擦装置はばね要素に軸方向に保持される。

このようにして、ばね要素に対する摩擦装置の軸方向の位置が固定される。ばね要素が例えば渦巻きばねとして形成されている場合には、ばねの巻きがかみ合って保持構造に備えられていてもよい。

好ましくは、円周方向を向いたばね要素のばね端部が、端面でベース部材及び／又はテンション部材の回転止めと当接している。これによってベース部材及び／又はテンション部材に相対的なばね要素の位置が回転方向で固定される。前記回転止めによって張力が伝達されうる。

好ましくは、摩擦装置は、端面でベース部材又はテンション部材の回転止めに当接していてもよい。このようにして対応する部材に対する摩擦装置の位置が回転方向で固定される。前記回転止めにより、殊に減衰する摩擦によって引き起こされる摩擦装置の力を吸収することができる。

好ましくは、摩擦装置はばね要素と回転止めの間に保持されることができる。従って摩擦装置は一方向では回転止めによって、そして他方向ではばね要素によって保持される。

特に有利に摩擦装置は、回転止めとばね要素の間に配置された半径方向に伸びる保持突起部を有していてもよい。保持突起部を用いて摩擦装置は回転止め及び／又はばね要素によって保持される。

有利には、摩擦装置は、軸方向にばね要素に当接する半径方向に伸びる保持突起部を有していてもよい。保持突起部を用いて摩擦装置は軸方向にばね要素にて保持される。ばね要素が例えば渦巻きばねとして形成されている場合には、保持突起部３２は少なくとも１つのばねの巻きと当接していてもよい。

特に有利に、ばね要素と摩擦装置は共通してベース部材又はテンション部材の埋め込みプロファイル中を延びていてもよい。従ってばね要素用の埋め込みは摩擦装置に共用することができる。

特に有利に、ベース部材又はテンション部材は摩擦装置を取り囲む外側ブシュを有してもよく、この外側ブシュに摩擦装置が摩擦する。このようにして外側ブシュは摩擦装置を包み込むのに利用され、かつ一体化した減衰機能を有する。

有利には、ベース部材又はテンション部材は摩擦装置を取り囲む外側ブシュを有してもよく、かつそれぞれ別の部材がこの外側ブシュの端部を包み込む。これがテンショナ内部への外部媒質の侵入に対抗する。

好ましくは、ベース部材の内側ブシュとテンション部材の内側ブシュが軸方向に相互に間隔をあけていてもよく、その際、これら内側ブシュはテンション部材の回転軸を取り囲んでいる。これによって、テンション部材とベース部材の間の軸方向の軸受けなしで済ますことができる簡単な構造が可能となる。

好ましくは、ばね要素とベース部材及び／又はテンション部材との間の半径方向内側の範囲が内法の距離であることができる。この形状は前記内側範囲における付加的な要素なしで済まされる。

本発明によるテンショナの第１の実施形態の縦断面図を示す。 図１の部分ＩＩの拡大図を示す。 図１の線ＩＩＩにほぼ従った前記テンショナの原則的な横断面図を示す。 図１の線ＩＶにほぼ従った前記テンショナの原則的な横断面図を示す。 本発明によるテンショナの第２の実施形態の原則的な横断面図を示し、この場合、図１の線ＩＩＩにほぼ従った横断面図が選択されている。

本発明の実施形態が図に示されており、以下に説明される。

本発明の実施形態の以下の説明では、同じ要素には同じ符号が使用されている。

図１は、本発明によるテンショナ１の第１の実施形態の縦断面図を示す。このテンショナを用いてエンドレス駆動、殊に内燃機関のベルト駆動に張力をかけることができる。テンショナ１は、テンショナを例えば内燃機関に固定しうるのに用いられるベース部材２と、テンションローラ５を支持するテンションアーム４を備えたテンション部材３とを有する。テンション部材３は軸６を中心にベース部材２に対して回転可能である。

ベース部材２は、本発明のこの実施形態の場合にはベアリングブシュでありかつベース部材２と一体に形成されている内側ブシュ７を有する。ベアリングブシュ７の中にジャーナル８が押し込まれている。テンション部材３は、本発明のこの実施形態の場合にはテンション部材３と一体に形成されている内側ブシュ９を有する。回転ブシュ９によってテンション部材３は回転可能にジャーナル８に支持されており、その際、回転ブシュ９とベアリングブシュ７は軸方向に相互に間隔をあけている。回転ブシュ９とジャーナル８の間にスライドスリーブ１０が設けられている。

ベース部材２とテンション部材３の間にばね要素１１が力を作用させながら配置されており、このばね要素は本発明のこの実施形態の場合には渦巻きばねである。ばね要素１１はベアリングブシュ７の一部及び回転ブシュ９の一部を取り囲み、その際、ばね要素１１と一方でベアリングブシュ７ならびに他方で回転ブシュ９との間の半径方向内側の範囲１２が内法の距離である。即ちばね要素１１とベース部材及びテンション部材との間の半径方向内側の範囲は内法の距離である。

ばね要素１１は、テンション部材３とベース部材２とを軸方向に押し広げる。ジャーナル８に取り付けられた軸方向止め（Ａｘｉａｌｓｉｃｈｅｒｕｎｇ）３８によってテンション部材３は軸方向にベース部材３に保持される。図１に示されているように軸方向止めは本発明のこの実施形態の場合には、植込みボルトでジャーナルに固定した円板である。

ベース部材２とテンション部材３の間の相対的な動きを減衰させるためにテンショナ１は、ばね要素１１とベース部材２もしくはテンション部材３の間に備えられた摩擦装置１３を有する。本発明のこの実施形態の場合には、摩擦装置１３はベース部材２とばね要素１１のテンション部材側の端部１４との間に配置されている。その場合、摩擦装置１３はばね要素１１の半径方向外側に配置されており、かつ半径方向外側の面１５でベース部材２に当接している。

摩擦装置１３はばね要素１１の軸方向長さのほぼ２０％〜４０％にわたっており、好ましくはばね要素の軸方向長さのほぼ４分の１から３分の１にわたって延びている。本発明のこの実施形態の場合には摩擦装置はばね要素１１のほぼ２巻きにわたって延びている。

ベース部材２は本発明のこの実施形態の場合には円筒形の外側スリーブ１６を有し、この外側スリーブは摩擦装置１３を取り囲み、その内側面１７で摩擦装置１３に当接し、かつベース部材とテンション部材の間の相対的な動きにより摩擦する。外側スリーブ１６はベース部材２の基底部１８からばね要素１１をその全長にわたって取り囲みながらテンション部材３にまで延びている。テンション部材３は外側ブシュ１６の端部１９を包み込み、その際、テンション部材３の環状のカラー２０がこの端部１９を取り囲んでいる。

摩擦装置１３は半径方向内側に支持ブシュ２１を有し、この支持ブシュに摩擦ライニング２２が半径方向外側に備えられている。支持ブシュ２１と摩擦ライニング２２は別々の要素として形成されている。

支持ブシュ２１はばね弾性材料、特に鋼からなる。支持ブシュは、アルミニウムから形成されていてもよい。支持ブシュ２１は、そのばねの巻きとともに線状に支持ブシュの内側に当接するばね要素１１の力を均等に摩擦ライニング２２に分散させる。摩擦ライニング２２は好ましくはプラスチック材料、例えばポリアミド、特に変性ポリアミド４．６からなる。

摩擦装置１３が半径方向外側にばね要素１１に配置されているため、摩擦装置の半径方向外側の面１５によって、殊に摩擦装置がばね要素の半径方向内側に備えられているテンショナと比較して大きな摩擦面を利用することができる。従って本発明による摩擦装置の著しくより大きな摩擦面で明らかにより高い減衰作用が達成されることもできるし、同じ減衰で、殊に軸方向に、コンパクトな構造を選択することもできる。

摩擦装置はほぼ環状もしくは円筒形に形成されている。図３の概略的な断面図から明らかなように、摩擦装置１３はその円周上で途切れており、即ち摩擦装置はほぼＣ字型の断面形状を有する。これによって摩擦装置１３は拡張されることができ、その際、Ｃの両端２３，２４の間のスリット２５が拡大する。

ばね要素１１は張力付加の際に半径方向に拡張し、その際、ばねの巻きは半径方向に広がる。これによって摩擦装置１３は拡張され、かつより強くベース部材の外側ブシュ１６を押圧する。これによって摩擦装置１３の半径方向外側の面１５はその円周全体にわたってブシュスリーブ１６と均一、かつ効果的に当接し、それにより外側スリーブとの摩擦が円周全体にわたって均一に分散して行われる。その上、よりこの高い押圧力がより高い摩擦トルクを生じさせる。この途切れた断面形状によってばね要素の半径方向の力が効果的に前記外側スリーブに伝達される。

意外にも本発明によるテンショナは外側に拡張するばね要素にもかかわらず安定して作動する。先行技術のテンショナの場合にはばねは収縮し、かつ、殊にばね要素の軸方向長さの大部分にわたって延びているスプリングブシュによって、半径方向内側に圧迫する。これに対して本発明のばね要素は内側の圧迫なしで十分に形態安定のままである。

支持ブシュ２１は半径方向内側に張り出した保持プロファイル２６を有し、この保持プロファイルは保持構造を形成し、この保持構造を用いて摩擦装置１３はばね要素１１に軸６の方向に保持される。保持プロファイル２６はそれぞれＣの端２３，２４に設けられている。別の保持プロファイル２６は支持ブシュ２１の開口部２７の周囲に形成されている。開口部２７を通って摩擦ライニング２２の止め突起部２８が半径方向内側に延びている。これによって摩擦ライニングは回転方向及び軸方向でそれ自体の位置で支持ブシュ２１に固定される。

保持プロファイル２６は好ましくは、支持ブシュ２１が該当の箇所で半径方向内側に折り曲げられることによって作られる。保持プロファイル２６はばね要素１１の巻線に当接し、かつこれによって摩擦装置をその軸方向位置でばね要素１１に固定する。保持プロファイルによって摩擦装置はばね要素の張力がかかっていない状態でもばね要素に保持される。

ばね要素１１は端面でベース部材の回転止め及びテンション部材の回転止めと当接している。これによってばね要素の該当の端部の位置が各部材に対して回転方向で固定され、ばね要素を介して力がベース部材とテンション部材の間で伝達されることができる。

テンション部材３はばね要素１１の側面に埋め込みプロファイルを有し、この埋め込みプロファイルは好ましくはらせん溝２９として形成されており、このらせん溝中をばね要素、即ち少なくともばね要素のテンション部材側の最後の巻きの端部３０が延びている。円周方向を向いたばね端部である上記巻き端部３０は半径方向外側にかつ軸６の方向に延びるらせん溝２９の当接面３１に当接している。当接面３１はらせん溝２９の終わりを定義し、図１及び図２から明らかなようにテンション部材の回転止めである。

これらの図から同様に明らかなように、摩擦装置１３は端面でテンション部材の回転止めに当接しており、それにより摩擦装置の位置がテンション部材に対して回転方向で固定されており、かつ外側ブシュ１６との摩擦によって生じた力が吸収されることができる。本発明のこの実施形態の場合には、テンション部３のらせん溝２９は摩擦装置のための回転止め、当接面３１である。特に図３に示されているように、ばね要素１１及び摩擦装置１３は共通してらせん溝２９中を延びている。摩擦装置の端面はらせん溝に対応した形状を有する。

その当接面３１に割り当てられたＣの端２４に摩擦装置は、当接面３１と前記巻き端部３０の間に配置された半径方向に伸びる保持突起部を有する。即ち摩擦装置はばね要素１１と回転止めの間に保持される。保持突起部を介してばね要素は間接的にテンション部材に当接している。

保持突起部は、図２の拡大図から明らかなように最も近いばねの巻きに当接することによって、軸方向でばね要素に当接している。これによって保持突起部はばね要素１１に対する摩擦装置の軸方向の位置を固定する。保持突起部によって摩擦装置はばね要素の張力がかかっていない状態でもばね要素に保持される。

半径方向に延びる保持突起部が備えられることによって、保持プロファイル２６が備えられる必要なく摩擦装置を軸方向でばね要素１１に固定することが可能である。

本発明のこの実施形態の場合には保持突起部は半径方向内側に延びかつ摩擦ライニング２２と一体に形成されたホールドプレート３２である。

代替的に保持突起部は半径方向内側に延びかつ支持ブシュと一体に形成されたホールドプレートであってもよい。保持突起部を半径方向内側に延びかつ摩擦ライニングならびに支持ブシュと一体に形成されたホールドプレートとして用意することも可能である。

図１及び図４から明らかなようにベース部材はばね要素１１の側面に本発明のこの実施形態の場合には同じく埋め込みプロファイルを有し、この埋め込みプロファイルはらせん溝３３として形成されている。らせん溝の端部は半径方向外側にかつ軸６の方向に延びる当接面３４によって規定される。この当接面３４はベース部材２の回転止めとなる。ばね要素１１のベース部材側の最後の巻きの少なくとも一部はベース部材２のらせん溝３３中を延びている。円周方向を向いたばね端部であるこの巻きの端部３５は当接面３４に当接している。

図４に示されているようにベース部材２は円周部に沿って半径方向内側に延びる支持突起３６を有し、この支持突起にばね要素１１、即ちこのばね要素の１巻きの少なくとも一部が当接している。支持突起３６はばね要素１１を軸６に対して横方向に支持する。

図５には、本発明の第２の実施形態に従った本発明によるテンショナ１０１が示されている。このテンショナは本発明の第１の実施形態のテンショナ１と異なり、保持突起部が半径方向内側に延び、かつ支持ブシュ２１と一体に形成されたホールドプレート１３２である摩擦装置を有する。その上、摩擦装置１１３は第１の実施形態の摩擦装置１３の場合に備えられていた保持プロファイル２６を有していない。

摩擦装置をその内側面での粗面によってその摩擦装置の位置でばね要素に固定することが、殊に低〜中程度の減衰で可能である。このために支持ブシュの内側面はサンドブラスト仕上げされていてもよい。この粗面によって摩擦装置はばね要素の張力がかかっていない状態でも保持されていることができる。

この記載された実施例の場合には、摩擦装置１３はばね要素１１のテンション部材側の端部１４を取り囲んでいる。摩擦装置はテンション部材に対して相対的に静止しており、かつこのテンション部材に対して相対的に回転するベース部材を摩擦する。しかしながら、この原理を逆の関係にしかつテンショナの構造をこの記載された実施例と同様に形成することはまったく同じように可能である。摩擦装置はばね要素のベース部材側の端部３７を取り囲んでいてもよく、即ちベース部材に対して相対的に静止しており、かつこのベース部材に対して相対的に動くテンション部材を摩擦する。

Claims (7)

1. 殊に内燃機関のエンドレス伝動用のテンショナであって、
   ベース部材と、
   前記ベース部材に対して共通の回転軸を中心に相対的に回転可能なテンション部材と、
   前記ベース部材と前記テンション部材の間に配置されたらせん状のねじればねであって、前記らせん状のねじればねは、第１のばね端部及び第２のばね端部を有し、前記第１のばね端部は、前記ベース部材に設けられた回転止めと当接するように円周方向に向き、前記第２のばね端部は、前記テンション部材に設けられた回転止めと当接するように円周方向に向き、前記らせん状のねじればねは、張力が働いている間、半径方向に拡張する、前記らせん状のねじればねと、
   前記ベース部材と前記テンション部材との間に前記らせん状のねじればねの半径方向外側に配置された摩擦装置であって、前記らせん状のねじればねが半径方向外側に拡張するとき、前記らせん状のねじればねは、前記摩擦装置と当接しかつ前記ベース部材及び前記テンション部材の一方に前記摩擦装置を押し、これにより、前記ベース部材と前記テンション部材との間の相対的は動きを減衰させる、前記摩擦装置と、
   を備えたテンショナ。
2. 前記摩擦装置は、前記ベース部材又はテンション部材の１つに対して回転しないように保持され且つ前記ベース部材及び前記テンション部材の他方と摩擦することを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記摩擦装置は、半径方向内側に向く端を有するバンドの形で配置され、前記ばね端部の１つは、前記摩擦装置によって当接される前記回転止めに前記バンドの端をはさむことを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
4. 前記半径方向内側に向くバンドの端から離れて、前記バンドは、前記らせん状のねじればねに関して半径方向にずれていることを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
5. 前記摩擦装置は、前記ベース部材又は前記テンション部材の前記回転止めに当接し、これにより前記摩擦装置は、前記摩擦装置が摩擦する部分に対して回転しないようにすることを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
6. 前記摩擦装置は、前記らせん状のねじればねに関して半径方向にずれているバンドの形で設けられたことを特徴する請求項２又は請求項５に記載のテンショナ。
7. 前記バンドは、前記らせん状のねじればねの軸方向の長さの約２０％〜４０％にわたって伸びていることを特徴とする請求項６に記載のテンショナ。

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