JP2014515466A - テンショナ - Google Patents

Abstract

スリーブと、スリーブの内面に協動的に係合されるアジャスタと、スリーブに揺動可能に係合される揺動アームと、揺動アームに軸支されるプーリと、揺動アームを付勢するためにスリーブに係合される捩りばねと、アームに連結され、スリーブとアームの間に圧縮摩擦接触し、これにより接線方向の摩擦力が揺動アームの動作を減衰させるとともに、スリーブ上に径方向荷重を働かせるエラストマ減衰リングと、アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタとスリーブが所定の関係に維持されるリテーナとを備えるテンショナ。

Description

本発明は、テンショナに関し、より具体的には、摩擦力を有するエラストマ減衰リング摩擦要素と、アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタおよびスリーブが所定の関係に維持されるリテーナとを用いて、油の中で使用するための摩擦減衰を備えるテンショナに関する。

カムシャフトとバランスシャフトのような回転部材を同期させて駆動するために、クランクシャフトからの動力を伝達する、２つの最も一般的な手段はタイミングチェーンとタイミングベルトである。タイミングチェーンは動作するためにエンジンオイルを必要とする。比較して、ほとんどのタイミングベルトの用途は、ベルト駆動において油が存在しないことを必要とする。これは、油の存在が、ベルトを損傷させ、その意図される目的を抑制するためである。ベルトでの最近の改良は、もはやベルトがエンジンオイルの環境からシールされることを必要としない。

しかしながら、油の中で動作するためのベルトの最近の改良は解決される必要のある別の問題を引き起こす。一つの固有の問題は、ベルトドライブを適切に緊張させて、カムシャフトをクランクシャフトに同期させた状態で維持することである。万一、カムシャフト、または、他の同期した状態で駆動されたクランクシャフトの部品が、クランクシャフトと適切に同期されなくなった場合、壊滅的なエンジン損傷が生じ得る。

ベルトを通じて、回転するクランクシャフトから動力を伝達するために、ベルトの一方の側は、クランクシャフトの周りに引っ張られ、一般的に当業者によりベルト張り側と呼ばれる。これに対し、他方の側はベルト緩み側と呼ばれる。ベルトがクランクシャフトから離れるように押されているからである。ベルト緩み側に緊張を与えることは重要である。ベルトが過度に緩み、このためクランクシャフトとクランクシャフトにより回転させられる部品の間の同期の喪失を引き起こすことを防ぐためである。この同期の喪失は一般的に当業者により「歯飛び」または「ラチェッティング」と呼ばれる。

「歯飛び」や「ラチェッティング」を防止するためにベルト緩みをなくすことの問題を大きくするのは、過度のテンショナアームの動作や、エンジンの角振動により誘発される振動である。過度のアーム動作は「歯飛び」や「ラチェッティング」につながる可能性があるだけでなく、テンショナおよびベルトの耐用年数を減少させる可能性もある。アーム振動の大きさを最小化するために、摩擦減衰が一般的に用いられ、テンショナがベルトから離れることを防ぐ。

油の存在は摩擦減衰を達成困難にする。２つの摩擦面に潤滑油を用いることにより、その２つの表面の間の相対運動がより容易に生じ得ることを、人は理解できる。

摩擦減衰の重要な特徴は、ベルトから離れるアームの動作に抗するために、摩擦減衰により生成される抵抗トルクである。ドライな環境で動作するテンショナのための従来技術と同様に、テンショナが、ベルトから離れる時だけアーム動作が抵抗を受け、ベルトに向かう時には抵抗を受けない、非対称減衰のみを有することが望ましい。

この技術の代表は、米国特許第５，９１９，１０７号明細書であり、駆動ベルトまたはタイミングベルトを緊張させるためのベルトテンショナが、エンジンフレームのベルトテンショナ取付け面に対して、対面で係合するように、直接取り付けられるように構成、配置された、端面を有する偏心調整部材を備えることを開示する。第１の位置および第２の位置の間の揺動動作のために、揺動構造が偏心調整部材上に取り付けられ、揺動構造上の回転動作のために、ベルト緊張プーリが取り付けられる。コイル捩りばねは、第１の位置から第２の位置へ向かう、ベルト緊張方向に、揺動構造を弾性的に付勢するために構成、配置され、コイル捩りばねの付勢に抗して、ベルト緊張プーリがベルトとの所定の静的な緊張関係で配置される位置に、揺動構造を動作させるために、偏心調整部材は取付け手順中に可動であるが、その時点で、偏心調整部材は手作業で固定される。偏心調整部材の回転中、偏心調整部材の端面は、取付け面に対して摺動する対面の関係である。

必要とされているのは、摩擦力を有するエラストマ減衰リング摩擦要素と、アジャスタに連結されるとともに、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタおよびスリーブが所定の関係に維持されるリテーナとを用いて、油の中で使用するための摩擦減衰を備えるテンショナである。本発明はこの要求に合致する。

本発明の第１の特徴は、摩擦力を有するエラストマ減衰リング摩擦要素と、アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタおよびスリーブが所定の関係に維持されるリテーナとを用いて、油の中で使用するための摩擦減衰を備えるテンショナを提供することである。

本発明の他の特徴は、本発明の以下の説明と添付図面によって示され、明らかにされる。

本発明は、スリーブと、スリーブの内面に協動的に係合されるアジャスタと、スリーブに揺動可能に係合される揺動アームと、揺動アームに軸支されるプーリと、揺動アームを付勢するためにスリーブに係合される捩りばねと、アームに連結され、スリーブとアームの間に圧縮摩擦接触し、これにより接線方向の摩擦力が揺動アームの動作を減衰させるとともに、スリーブ上に径方向荷重を働かせるエラストマ減衰リングと、アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタとスリーブが所定の関係に維持されるリテーナとを備えるテンショナである。

この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
テンショナの横断面である。 テンショナの分解図である。 リテーナを示す、アジャスタとスリーブの斜視図である。 図３の横断面４−４である。 リテーナの斜視図である。

従来技術では、ベルトによりブッシングに加えられる径方向の負荷と、ブッシングの摩擦係数に基づいて、ブッシングにより摩擦減衰が生成される。本発明のテンショナと従来技術との相違点は、ゴム減衰リング７が、強化された減衰を引き起こすために、ブッシングの代わりに用いられることである。この改良は、油環境においてテンショナが動作する時に摩擦減衰を生成するようにする。さもなければこのような環境では、潤滑油の存在が摩擦減衰を著しく減少させる。

テンショナは、油が充満した環境下で機能することができる、非対称に減衰されるベルトテンショナである。ベルトにより負荷がテンショナに加えられる時、径方向に向けられる通常の力で動作することは、減衰が増加することを可能にし、これに対し、ベルト荷重（すなわち負荷）が減少する時、減衰力は減少し、このためテンショナがより効率的にベルトに追従することができる。負荷ストローク（より大）と無負荷ストローク（より小）との間の減衰力における相違点は、「非対称」として特徴付けられる。

図１はテンショナの横断面図である。テンショナ１００はアジャスタ１を備える。二重偏心テンショナはベルトに負荷する二つの離間したアームを備える。第１の偏心輪は全ての部品の公差と釣り合いをとることにより所定の張力で正確に負荷するために用いられるアジャスタ１である。この第１の偏心輪すなわちアジャスタはベルト取付け中のみ用いられ、一旦ベルトが取り付けられると適切にロックされる。

第２の偏心輪は、アイドラプーリ２をベルトへ付勢するために、捩りばね６により付勢されるアーム４である。ベルトが継時的に伸びる時、および、駆動期間が熱膨張により大きさや長さを変化させる時に、アーム４は、テンショナがベルト長さの変化と釣り合いを取ることを可能にする。アーム４は、アーム４とスリーブ９の間に取り付けられるブッシング３の周りに揺動する。

前述の通り、アジャスタ１はテンショナをベルト駆動システムに取り付けるために用いられる偏心輪である。アジャスタ１は回転させられ、ベルト駆動に関する軸Ａ−Ａにおいてテンショナを動作させる。これはベルトに対しテンショナを所定の張力で負荷するためである。一旦テンショナの位置が調整されると、固定具Ｆまたは本技術分野で知られている別の適切な固定具を用いて、アジャスタ１は適切にスリーブ９に係止される。
固定具Ｆは孔１１を介してエンジン表面に係合される。

アーム４は、スリーブ内面９２との係合により、スリーブ９の内側で揺動する。指標４１はベース８上の指標８１と協動する。指標８１に対する指標４１の相対的な位置は、テンショナのベルト負荷を表示する。一般的に、指標４１は指標８１上の中心に置かれる。

プーリ２は張力を与えるためにベルトに係合する。プーリ２はベアリング２１の周りで回転する。ベアリング２１は示されるようにボールベアリングであるが、ニードルベアリングや本技術分野において知られている他の適切なベアリングを用いてもよい。

ブッシング３は、揺動アーム４がスリーブ９の周りに平滑に揺動することを可能にする。スリーブ９はベース８に堅く連結される。ブッシング３は、スリーブ９およびアーム４との摩擦係合により摩擦減衰を引き起こし、エンジンの角振動により誘発される、アーム４における過度のテンショナ動作を防止する。しかしながら、減衰の大部分は、減衰リング７の作用により達成させられる。

アーム４は圧入によりベアリング内輪２１０に連結される。アーム４は捩りばね６によりベルトに抗するように付勢される。ばね６の端６１はアーム４の隙間（slot）４２に係合する。ばね６はベース８にも連結され、ベース８はエンジンに静的に連結される。ばね６の端６２はベース８のタブ（tab）８２に係合する。ばね６と、アーム４の有効アーム長からのトルクはベルトの緊張を生み出すために用いられる。

減衰リング７はアーム４とスリーブ９の間の摩擦減衰を生じる。減衰リング７は環形状である。減衰リング７は、所定の摩擦係数を有し減衰を発生させ、さらにスリーブ９に対するシールの機能を果たし、スリーブと減衰リング７の間における油量を最小化する。表面７１はスリーブ９に摩擦係合する。表面７１がスリーブ９上を摩擦移動するので、抵抗トルクすなわち抵抗が、減衰リング７により生じる。表面７２は凹陥４１で固定的にアーム４に連結される。表面７１における軸方向の幅（方向Ｂ−Ｂにおける）は、ユーザにより所望のレベルの減衰を発生させるために選択され得る。

減衰リング７はアーム４上に取り付けられ、アーム４とともに動作する。減衰リング７は、任意の天然もしくは合成のゴム、またはそれらの任意の組み合わせであり、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＡＣＳＭ（アクシウム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン）、ＥＥＡ（ベイマック（登録商標）、エチレン／アクリル系）、ＦＫＭ（フルオロエラストマ）、ＣＲ（ネオプレン（登録商標）すなわちポリクロロプレン）、ＥＣＯ（エピクロルヒドリンエチレンオキサイド）、ＮＢＲ（ニトリル）、ＭＱ（シリコーンゴム）、ＦＶＭＱ（フロロシリコーンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマ）、ＯＴまたはＥＤＴ（ポリサルファイド）、ＡＵ（ポリエステル）、ＥＶ（ポリエーテル）、ウレタン、ＰＺ（ホスファゼン）を含むがこれらに限定されない。

スリーブ９の表面９３に対し接線方向に作用する摩擦力は、径方向「ＦＶ」においてスリーブ９に接触する減衰リングにより影響を受ける圧縮（垂直）力により増大させられる。径方向ＦＶはプーリの回転軸Ｂ−Ｂに対して垂直である。減衰リング７はアーム４とスリーブ９の間で圧縮される。例として、かつ、限定的ではなく、動作環境は、−４０℃から１００℃までの温度範囲を含む。減衰リング７により発揮させられる初期摩擦トルクは約１．１Ｎｍであり、それは５０％減衰要素、ζと同等である。もちろん、減衰リング７により発揮させられる摩擦トルクは、ユーザにより要求されるように調整されてもよい。テンショナと減衰スリーブ７は内燃エンジンの潤滑油内で動作する。

スリーブ９は、エンジン、すなわちテンショナアームの動作量を最小化する他の取付け面に静的に固定され、これにより「歯飛び」や「ラチェッティング」を防止する。減衰または抵抗トルクの大きさは、ベルトによりプーリ２に加えられるハブ荷重の力と、アーム４とスリーブ９の間における減衰リング７の圧縮量に依存する。

リテーナ５は、タブ１２、１３に係合するとともに、アジャスタ１を出荷のためにテンショナアセンブリ内に保持するために用いられる。リテーナ５はスリーブ９にアジャスタ１を軸方向に係止する。タブ５１はスリーブ９における戻り止め（detent）９１に係合する。

図２は本発明のテンショナの分解図である。

タブ５１は、径方向外方の突出方向に負荷されるばねである。戻り止め９１とタブ５１の係合は、テンショナが動作場所に取り付けられる前に、組み立てられたテンショナをともに保持する。つまり、スリーブ９は、タブ５１が突出する方向の動作によりアジャスタ１に連結される。スリーブ９がアジャスタ１との係合から引き抜かれるのを防止するため、それらの間に揺動アーム４、ブッシング３および減衰リング７を取り込むようにして、タブ５１は確実に戻り止め９１に係合する。

プーリ２の表面２２は平らに示されるが、歯付き、平またはマルチリブドを含む、本技術分野で知られている任意の適切な形状が用いられてもよい。

受け部１４はテンショナの取付けのための取付工具を受ける。取り付けるために、固定具Ｆが孔１１に挿入され、取付け面ＭＳに係合される。固定具が最終トルクを与えられる前に、取付工具は部分１４に挿入される。アジャスタ１は、揺動アーム４の位置とベルト負荷が所望の状態に達するまで、固定具Ｆの周りに回される。そして固定具がその最終取付け値までトルクを加えられる。

図３は、リテーナを示す、アジャスタとスリーブの端部斜視図である。リテーナ５はアジャスタ１の端に連結される。タブ（Tangs）５１は孔の周囲に延びる。リテーナ５からの突出部５３はアジャスタ１のベースから延びる各タブ１３を把持する。図５参照。

図４は、図３の横断面４−４である。各延長部材５１はばね負荷が加えられるとともに、通常、アジャスタ本体から径方向に外側に配置される。アジャスタ１がスリーブ９に挿入されているので、取付け作業において、各部材５１は、スリーブ９によりアジャスタ１に向かって内側に押圧される。一旦、アジャスタ１が十分に挿入されると、各部材５１は、リテーナ本体から垂直に（Ｎ）延びるのと比べて外側に拡開し、溝９１に係合する。一旦、外側に展開された各部材５１が、アジャスタ１がスリーブ９から引き抜かれるのを防止するため、アジャスタ１とスリーブ９の機械的な連結を達成し、この連結は次にテンショナの部品をともに保持する。つまり、アジャスタ１は、ベース８に圧接する状態でベアリング２１とアーム４を保持する。

しかしながら、溝９１がスリーブの内周に連続するので、アジャスタ1は、各部材５１、５２が溝９１に係合される場合であってもなおスリーブ9内で回転させられ得る。

図５はリテーナの斜視図である。各タブ１３は協動する孔５４、５５を通って延びる。
突出部５３は、リテーナ５がアジャスタ１上に押圧される時、各タブ１３を把持するために、孔に向かって僅かに内側に屈曲させられる。弓形切断部５６により、固定具が孔１２を通って挿入される隙間ができる。

特許請求の範囲に記載される用語は、関連事項を参照することにより、通常かつ慣習的な意味が与えられるべきである。添付された特許請求の範囲は、従来技術および特許請求の範囲における用語の通常の意味を考慮して、最も広い解釈が与えられるように解釈されるべきである。

本明細書で使用され、「左、」「右、」「前、」「後ろ」などが挙げられるような、空間的または方向を示す用語は、図面に示されるように主題に関係する。しかしながら、本明細書に記載された主題が様々な別の適用を想定するため、そのような用語は限定するものとして考えるべきではないと理解されるべきである。

特に示されなければ、明細書に用いられている、寸法、物理的特性などを表現するもののような、全ての数または表現は、全ての場合に、「約」の用語により変更されるものとして理解される。最低でも、特許請求の範囲への均等論の適用を限定する試みとしてではなく、明細書または特許請求の範囲に記載され、「約」の用語により変更される、各数値パラメータは少なくとも、記載された有効数字の数に照らすとともに、概数で表す通常の技術を適用することによって、解釈されるべきである。

ここでは、本発明の１つ形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形することは容易である。

Claims (7)

1. スリーブ（９）と、
   スリーブの内面（９２）に協動的に係合されるアジャスタ（１）と、
   スリーブに揺動可能に係合される揺動アーム（４）と、
   揺動アームに軸支されるプーリ（２）と、
   揺動アームを付勢するためにスリーブに係合される捩りばね（６）と、
   アームに連結され、スリーブとアームの間に圧縮摩擦接触し、これにより接線方向の摩擦力が揺動アームの動作を減衰させるとともに、スリーブ上に径方向荷重を働かせるエラストマ減衰リング（７）と、
   アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタとスリーブが所定の関係に維持されるリテーナ（５）とを備えるテンショナ。
2. 前記リテーナが、負荷されるばねであるとともに前記スリーブにおける戻り止め（９１）に協動的に係合するタブ（５１）を備える請求項１に記載のテンショナ。
3. テンショナ負荷状態を示すために、ベース指標（８１）と協動的に配置されるアーム指標（４１）をさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記アジャスタが、前記スリーブと一時的に移動可能な状態で接触する請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記エラストマ減衰リングが、任意の天然もしくは合成のゴム、またはそれらの任意の組み合わせであり、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＡＣＳＭ（アクシウム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン）、ＥＥＡ（ベイマック（登録商標）、エチレン／アクリル系）、ＦＫＭ（フルオロエラストマ）、ＣＲ（ネオプレン（登録商標）すなわちポリクロロプレン）、ＥＣＯ（エピクロルヒドリンエチレンオキサイド）、ＮＢＲ（ニトリル）、ＭＱ（シリコーンゴム）、ＦＶＭＱ（フロロシリコーンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマ）、ＯＴまたはＥＤＴ（ポリサルファイド）、ＡＵ（ポリエステル）、ＥＶ（ポリエーテル）、ウレタン、ＰＺ（ホスファゼン）を含むがこれらに限定されない請求項１に記載のテンショナ。
6. スリーブ（９）と、
   スリーブの内面（９２）に協動的に係合されるアジャスタ（１）と、
   スリーブに揺動可能に係合される揺動アーム（４）と、
   揺動アームに軸支されるプーリ（２）と、
   揺動アームを付勢するためにスリーブに係合される捩りばね（６）と、
   アームに連結され、スリーブとアームの間に圧縮摩擦接触し、これにより接線方向の摩擦力が揺動アームの動作を減衰させるとともに、スリーブ上に径方向荷重を働かせるエラストマ減衰リング（７）と、
   アジャスタに連結され、スリーブに協動的に係合され、これによりアジャスタとスリーブが所定の関係に維持されるリテーナ（５）と、
   前記リテーナが、負荷されるばねであるとともに前記スリーブにおける戻り止め（９１）に協動的に係合するタブ（５１）とを備えるテンショナ。
7. 前記エラストマ減衰リングが、任意の天然もしくは合成のゴム、またはそれらの任意の組み合わせであり、ＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）、ＡＣＳＭ（アクシウム、アルキル化クロロスルホン化ポリエチレン）、ＥＥＡ（ベイマック（登録商標）、エチレン／アクリル系）、ＦＫＭ（フルオロエラストマ）、ＣＲ（ネオプレン（登録商標）すなわちポリクロロプレン）、ＥＣＯ（エピクロルヒドリンエチレンオキサイド）、ＮＢＲ（ニトリル）、ＭＱ（シリコーンゴム）、ＦＶＭＱ（フロロシリコーンゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマ）、ＯＴまたはＥＤＴ（ポリサルファイド）、ＡＵ（ポリエステル）、ＥＶ（ポリエーテル）、ウレタン、ＰＺ（ホスファゼン）を含むがこれらに限定されない請求項６に記載のテンショナ。

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