JP2017508116A - テンショナ - Google Patents

Abstract

ベースと、ベースに旋回可能に係合される第１ピボットアームと、第１ピボットアームに軸支される第１プーリと、ベースに旋回可能に係合される第２ピボットアームと、第２ピボットアームに軸支される第２プーリと、第１ピボットアームと歯合するとともに第２ピボットアームと歯合し、それにより第１ピボットアームと第２ピボットアームを同調させて動かす可撓性抗張部材と、ベースに旋回可能に係合され、可撓性抗張部材に係合されるテンショナ組立体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、ベースに搭載された第１ピボットアームおよび第２ピボットアームと、両ピボットアームが同調して動くように第１ピボットアームと第２ピボットアームの間に掛け回される可撓性部材と、可撓性部材に係合するベースに取り付けられたテンショナ組立体とを備えるテンショナに関する。

総じてベルト伝動アプリケーションでは、適正なベルト張力を維持する能力は、ベルトのスリップなしでの動力伝達を保証するのに重要である。ベルト伝動における最低張力スパンは、通常緩み側スパンと呼ばれる。テンショナは、伝統的にベルト伝動におけるこの緩み側スパンに配置され、このスパンにおいて適正な最低ベルト張力を維持することを課せられている。ベルトの回転方向をガイドにすると、このスパンは動力を与えるプーリ、この場合、クランクシャフトの直ぐ後に位置するスパンである。例えば、クランクシャフトが回転するとき、緩み側スパンはベルトがクランクシャフトプーリを離れた直後のスパンとなり、張り側張力はクランクシャフトプーリに向かっているスパンとなる。

ベルト・オルタネータ・スタータ（ＢＡＳ）システムは、モータとしても機能するオルタネータを利用する。これはときにモータ・ジェネレータと呼ばれる。ＢＡＳシステムの運転は、エンジンが運転中は、オルタネータが初め伝統的な方法で動作し、ベルトはエンジン・クランクシャフト・プーリにより与えられる動力で通常に力が加えられ、オルタネータにより負荷が掛けられる。ＢＡＳシステムでは、伝動装置は、ベルトがクランクシャフトを通り過ぎた後の次の補機にオルタネータがなるように一般的に配置される。この配置では、ベルトテンショナは、クランクシャフトプーリとオルタネータの間に配置される必要がある。テンショナは、ベルトの回転方向をガイドにすると、オルタネータの直前に配置される。

ＢＡＳシステムは、ベルト伝動に特異な問題をもたらす。オルタネータはベルト伝動装置の負荷としての役割を果たすとともに、ベルト伝動装置への動力供給部としての役割も果たす。ＢＡＳシステムのオルタネータは、エンジンを始動するのに使用され、オルタネータはエンジンに動力を与えるために使用される。始動時には、オルタネータプーリは、伝動装置の動力供給部となる。これは一般的に、伝動装置における緩み側スパンの位置をオルタネータプーリに続くスパンへと変える。加えて、張り側スパンは、このときオルタネータとクランクシャフトの間のスパンとなる。伝統的なテンショナは、単に緩み側張力の最低レベルを維持するように設計されているため、ここでテンショナ位置におけるベルトの高い張力は、テンショナの過剰な運動を引き起こす。更に、この状況は、新たな緩み側スパンの位置における第２のテンショナの必要性を生む。

この問題を解決するための伝統的なアプローチは、ベルト伝動装置を２台のテンショナを用いて制作することである。この第２のテンショナは、一般的にベルトから離れる動作に対して大きな抵抗を示すテンショナである。第２のテンショナは、多くの場合高価な油圧テンショナである。この２台のテンショナの配置は、伝動装置における複数のテンショナに適合するために過剰に長いベルトも必要とする。これは多くの場合、高価な解決策となる。

この技術の代表は、米国特許第７４９４４３４号明細書であり、駆動用およびエンジンにより駆動されることに適合されたベルト駆動スタータジェネレータを備えるエンジン用の補機駆動装置を開示する。典型的な実施形態では、伝動装置は第１エンジン駆動プーリと第２スタータ駆動プーリを備える。伝動ベルトは、一方のプーリを他方のプーリにより駆動するため両プーリに係合する。組み立て済みのユニットとして作成されたデュアル・ベルト・テンショナは、エンジンに中心軸が取り付けられたキャリアと、中心軸から径方向に延出する第１、第２キャリアアームとを備える。第１アームに取り付けられた第１テンショナは、エンジン始動の間、緩み側である第２駆動プーリに隣接する第１ベルト走行部に対して付勢される第１テンショナプーリを支持する。第２アームに支持される第２テンショナプーリは、エンジン始動の間、張り側である第２駆動プーリに隣接する第２ベルト走行部に対して付勢される。第２アームに連結され、好ましくは組み立て済みのユニットに含まれる油圧ストラットは、エンジンの通常運転時、適度に第２テンショナプーリを付勢するとともに、エンジン始動時およびエンジンの過渡運転において第２テンショナプーリの反動を制限する速度感応式抵抗を第２テンショナプーリに与え、ベルト力を増大する。

必要とされているのは、ベースに取り付けられた第１ピボットアームと第２ピボットアーム、第１ピボットアームと第２ピボットアームの間に掛け回された可撓性部材を備え、ピボットアーム同士が同調して動き、テンショナ組立体が可撓性部材と係合するベースに取り付けられ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の目的は、ベースに取り付けられた第１ピボットアームと第２ピボットアーム、第１ピボットアームと第２ピボットアームの間に掛け回された可撓性部材を備え、ピボットアーム同士が同調して動き、テンショナ組立体が可撓性部材と係合するベースに取り付けられるテンショナを提供することである。

本発明の他の目的は、本発明の以下の詳細な説明と添付図面により指摘され明らかにされる。

本発明は、ベースと、ベースに旋回可能に係合される第１ピボットアームと、第１ピボットアームに軸支される第１プーリと、ベースに旋回可能に係合される第２ピボットアームと、第２ピボットアームに軸支される第２プーリと、第１ピボットアームと歯合するとともに第２ピボットアームと歯合し、それにより第１ピボットアームと第２ピボットアームを同調させて動かす可撓性抗張部材と、ベースに旋回可能に係合され、可撓性抗張部材に係合されるテンショナ組立体とを備えるテンショナを具備する。

本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するためのものである。
本装置の上面斜視図である。 本装置の断面図である。 本装置の分解図である。 ダンピング組立体の詳細図である。 図４のダンピング組立体の分解図である。 ダンピング組立体の詳細図である。 図６のダンピング組立体の分解図である。 同期テンショナ組立体の上面斜視図である。 図８の同期テンショナ組立体の分解図である。 アイドラ組立体の分解図である。 アイドラ組立体の分解図である。 ピボットアームの詳細図である。 ピボットアームの詳細図である。 ピボットアームの詳細図である。 ピボットアームの詳細図である。 本装置の内部詳細の上面斜視図である。 エンジン上で運転状態にある本装置の詳細を示す。 静止状態におけるピボットアーム５、ピボットアーム５５とハブ荷重の方向を示す。 ピボットアーム負荷状態の詳細図である。 ピボットアーム負荷状態の詳細図である。 オルタネータ始動モードポジションにおけるピボットアーム５およびピボットアーム５５、ハブ荷重の方向を示す。 クラッチスプリングの詳細図である。 クラッチスプリングの詳細図である。 ベースの詳細図である。 運転状態におけるピボットアームの位置を示す。 運転状態におけるピボットアームの位置を示す。 運転状態におけるピボットアームの位置を示す。 運転状態におけるピボットアームの位置を示す。 図８のテンショナ組立体を下側から見た図である。 テンショナスプリングの詳細図である。 ベースの詳細図である。 オルタネータに取り付けられたテンショナの背面詳細図である。 オルタネータに取り付けられたテンショナの背面からの上面斜視図である。 テンショナアームの底面図である。 図２の断面２９−２９の斜視図である。

図１は、本装置の上面斜視図である。本発明に係るテンショナ１０００は、各々旋回自在にベース１に取り付けられる第１テンショナ組立体５０１および第２テンショナ組立体５０２を備える。

図２は、本装置の断面図である。ベース１から延出するのはシャフト２とシャフト２２である。ピボットアーム５は、ブッシュ６を介してシャフト２に旋回自在に軸支される。ピボットアーム５のピボット軸は、シャフト２と同軸である。ピボットアーム５５は、ブッシュ６６を介してシャフト２２に旋回自在に軸支される。ピボットアーム５５のピボット軸は、シャフト２２と同軸である。シャフト２とシャフト２２は、同軸ではない。アーム５のピボット軸は、アーム５５のピボット軸と同軸でない。

クラッチスプリング３は、ダンピング組立体４とベース１の間に係合される。クラッチスプリング３３は、ダンピング組立体４４とベース１の間に係合される。プーリ１０１は、ベアリング１０２を介してピボットアーム５５に軸支される。プーリ１０は、ベアリング１２を介してピボットアーム５に軸支される。クラッチスプリング３とクラッチスプリング３３は、ダンピング機能を作動させるのに使用される。

ファスナ１４とファスナ１４４は、カバー９をベース１に保持する。アーム５は、リテーニングリング７によりベース１に保持される。テンショナ組立体１５は、カバー９によりベース１に保持される。カバー９は、内部コンポーネントを異物から保護する。

図３は、本装置の分解図である。ワッシャ１２０は、リテーニングリング７とブッシュ６の間に配置される。ワッシャ１２２は、リテーニングリング７７とブッシュ６６の間に配置される。アーム５は、ブッシュ６とブッシュ６６１の周りに旋回する。アーム５５は、ブッシュ６６０とブッシュ６６の周りに旋回する。ファスナ１３はアーム５と係合する。ファスナ１３３はアーム５５と係合する。

図４は、ダンピング組立体の詳細図である。図５は、図４のダンピング組立体の分解図である。ダンピング組立体４は、ダンピングシュー４１とダンピングリング４２を備える。ダンピングリング４２は、ダンピングシュー４１と同軸である。ダンピングリング４２は、軸方向にギャップ４２１を備える円筒形状を呈する。ダンピングリング４２は、ダンピングシュー４１を収容するため、内側に突出する複数のタブ４２０、４３０を備える。ダンピングシュー４１は、軸方向にギャップ４１０を備える円筒形状を呈する。ダンピングリング４２の外側面４２２は、ピボットアーム５の内側面５１と係合する。

図６は、ダンピング組立体の詳細図である。図７は、図６のダンピング組立体の分解図である。ダンピング組立体４４は、ダンピングシュー４４１とダンピングリング４４２を備える。ダンピングリング４４２は、ダンピングシュー４４１と同軸である。ダンピングリング４４２は、軸方向にギャップ４４４０を備える円筒形状を呈する。ダンピングリング４４２は、ダンピングシュー４４１を収容するため、内側に突出する複数のタブ４４２０、４４３０を備える。ダンピングシュー４４１は、軸方向にギャップ４４１０を備える円筒形状を呈する。ダンピングリング４４２の外側面４４２１は、ピボットアーム５５の内側面５５１と係合する。

図８は、テンショナ組立体の上面斜視図である。図９は、図８のテンショナ組立体の分解図である。同期テンショナ組立体１５は、回転自在なベルトガイド１５１、ファスナ１５２、アーム１５３、スプリング１５４を備える。ベルトガイド１５１は、シャフト１５５によりアーム１５３に軸支される。シャフト１５５は、アーム１５３において穴１５３２に係合する。アーム１５３は、ファスナ１５２によりベース１に旋回自在に取付けられている。スプリング１５４は、タブ１５３０およびタブ１５３１によりアーム１５３に固定的に取り付けられる（図２８参照）。スプリング１５４は、アーム１５３にトルクを掛け、ベルト８に荷重を掛けるための付勢部材としての役割を果たす。図２３は、図８のテンショナ組立体を下側から見た図である。図２４は、テンショナスプリングの詳細図である。図２５は、ベースの詳細図である。スプリング端部１５４０は、ベース１内のタブ９１２とタブ９１３の間に係合され、荷重が掛かったときにスプリング１５４が回転するのを防止する（図２１および図２５参照）。

シャフト２は、ベース１に固定的に取り付けられる。クラッチスプリング３は、ベース１のスロット９１１に係合するタング３１を通してベース６に固定的に取り付けられる（図１９および図２１参照）。ピボットアーム５とブッシュ６とブッシュ６６１は、ボア５４を通してシャフト２に軸支される。ワッシャ１２０は、シャフト２と同軸である。リテーニングリング７は、シャフト２上、溝２１内に固定的に配置される。ダンピング組立体４は、ピボットアーム５と同軸である。

シャフト２２は、ベース１に固定的に取り付けられる。クラッチスプリング３３は、スロット９１０に係合するタング３３１を通してベース１に取り付けられる（図２０および図２１参照）。ピボットアーム５５とブッシュ６６とブッシュ６６０は、ボア５５４を通してシャフト２２に軸支される。ワッシャ１２２は、シャフト２２と同軸である。リテーニングリング７７は、シャフト２２上、溝２２１内に固定的に配置される。リテーニングリング７は、アーム５をシャフト２上に保持する。リテーニングリング７は、シャフト２上、溝２１内に固定的に配置される。リテーニングリング７７は、アーム５５をシャフト２２上に保持する。ダンピング組立体４４は、ピボットアーム５５と同軸である。ダンピング組立体４４は、ピボットアーム・ダンピング面５５１に摩擦係合する。

図１０は、アイドラ組立体の詳細図である。図１１は、アイドラ組立体の詳細図である。プーリ１０は、ベアリング１２に軸支される。ベアリング１２は、面５３上においてピボットアーム５に軸支される。プーリ１０１は、ベアリング１０２に軸支される。ベアリング１０２は、面５５３上においてピボットアーム５５に軸支される。

図１２Ａは、ピボットアームの詳細図である。図１２Ｂは、ピボットアームの詳細図である。図１３Ａは、ピボットアームの詳細図である。図１３Ｂは、ピボットアームの詳細図である。ピボットアーム・ベアリング取付面５３は、ベアリング１２を支持し、ピボットアーム・ボア５４と同軸ではない（ベアリング軸（Ａ）とピボット軸（Ｂ）のそれぞれを参照）。ピボットアーム・ベアリング取付面５５３は、ベアリング１０２を支持し、ピボットアーム・ボア５５４とは同軸ではない。ボア５４は、ファスナ１３を受け入れるシャフト２と係合する。ボア５５４は、ファスナ１３３を受け入れるシャフト２２と係合する。

ピボットアーム５は、ピボット軸（Ａ）の周りに旋回する。ベアリング１２は、ベアリング軸（Ｂ）の周りに回転する。ベアリング軸（Ｂ）とピボット軸（Ａ）は、同軸でなく、その代りに、距離（Ｘ）離れて互いにオフセットされる。

ピボットアーム５５は、ピボット軸（Ａ２）の周りに旋回する。ベアリング１０２は、ベアリング軸（Ｂ２）の周りに回転する。ベアリング軸（Ｂ２）とピボット軸（Ａ２）は、同軸でなく、その代りに、距離（Ｙ）離れて互いにオフセットされる。

ベルト８は、ピボットアーム５とピボットアーム５５に設けられたスプロケット５２とスプロケット５５２にそれぞれ係合する。ベルト８は、例えば歯付きベルトであるが、引張荷重を担うのに適切であれば如何なる可撓性部材であってもよい。スプロケット５２とスプロケット５５２は、ベルト８に確りと係合するように各々歯が設けられる。

図１４は、本装置の内部詳細の上面斜視図である。ベルト８は、テンショナ組立体１５に係合する。ベルト８およびベルト２００における全ての引張荷重は、テンショナ組立体１５により加えられる。ピボットアーム５の回転は、ベルト８の移動を引き起こし、これにより、ピボットアーム５と同じ回転方向に、同期すなわち同調した動き方でピボットアーム５５の動きを発生させる。同様に、ピボットアーム５５の回転は、ベルト８の移動を引き起こし、これにより、ピボットアーム５５と同じ回転方向に、同期すなわち同調した動き方でピボットアーム５の動きを発生させる。そのため、運転時には、ピボットアーム５とピボットアーム５５は、ベルト８の動きにより実質的に同時に動く。

「同期」運動は、ピボットアーム５とピボットアーム５５の動きとして、各ピボットアームが、略同じ角度を亘って略同時に回転するものとして説明できる。「同調」した動きは、ピボットアーム５とピボットアーム５５の動きとして、各ピボットが、略同時ではあるが、両ピボットアームに対して同じ角度に亘って回転するのではないものとして説明できる。ピボットアームの異なる角度に亘る回転は、ここで説明されるように、例えばベルト８の伸びにより発生する（図２２参照）。

図１５は、エンジンにおいて運転位置にある本装置の詳細図である。典型的な非同期補機ベルト伝動システム（ＡＢＤＳ）において、本発明に係る装置１０００は、図１５に示されるように配置される。テンショナ１０００は、ファスナ１３、１３３を用いてオルタネータ２０３に取り付けられる。ベルト２００は、クランクシャフトプーリ２０１と、オルタネータプーリ２０２と、テンショナプーリ１０、プーリ１０１の周りに掛け回される。この配置は、オルタネータプーリ２０２の両側にベルトスパンを配置する。ベルト２００における張力は、テンショナ１０００の動作とプーリ１０およびプーリ１０１の位置により維持される。典型的にはベルト２００は、周知のマルチリブ・ベルトであり、すなわち、長手方向すなわち無端方向に走る多数のリブを備える。

ピボットアーム５の位置、従ってプーリ１０の位置は、ベルト８によって制御される。ピボットアーム５５、従ってプーリ１０１の位置も、ベルト８によって制御される。ベルト８の張力は、プーリ１０とプーリ１０１の位置によって制御される。ベルト８の張力は、テンショナ組立体１５によって維持される。テンショナ組立体１５に係合するベルト８のスパンは、ベルト８の張り側スパンである。ベルト８の残りのスパン８１は、テンショニングを全く必要としない。ベルト８の張力は、自身のスプロケット５２およびスプロケット５５２との係合を通してピボットアーム５およびピボットアーム５５にそれぞれトルクを発生する。

図１６は、「静止」状態におけるピボットアーム５およびピボットアーム５５と、ハブ荷重の向きを示す。エンジン補機駆動装置が静止状態にあるとき、ベルト２００の張力はベルト全体を通して均一化される。この状態におけるベルト２００の張力は、初期ベルト張力であり、本発明のテンショナによって達成される。ピボットアーム５とピボットアーム５５は、ベルト８に押し当てられるテンショナ組立体１５により発生するベルト８の張力によりそれらに引き起こされたトルクにより各々ベルト２００に向けて回転しながら押し付けられる。ベルト８の張力は、トルクがベルト２００からのハブ荷重により引き起こされるトルクにより逆向きに等しくなるまでピボットアーム５とピボットアーム５５を回転させる。ベルト２００ハブ荷重は、ベアリング１２とベアリング１０２の中心軸を通してピボットアーム５およびピボットアーム５５に対してそれぞれ作用する。これは、それぞれのアームに掛かる荷重の方向と有効アーム長さとに基づき、ピボットアーム５とピボットアーム５５の各々に引き起こされるトルクを発生させる。ピボットアーム５とピボットアーム５５の各々は、ハブ荷重によるトルクが、それぞれピボットアーム５とピボットアーム５５ベルト８のトルクに等しく反対向きになるまで回転する。

ピボットアーム５に作用しているベルト８からのモーメントアームの長さは、スプロケット５２のピッチ円直径（例えば２６．３ｍｍ）の１／２に等しい。ピボットアーム５に作用しているベルト２００ハブ荷重からのモーメントアームの長さは、アーム長さにピボットアーム５に掛かる力の角度のサイン（正弦）を掛けたものに等しく、これは有効アーム長さと呼ばれる。図１７Ａは、ピボットアーム負荷状態の詳細図である。図１７Ｂは、ピボットアーム負荷状態の詳細図である。

ピボットアーム５５に作用するベルト８のモーメントアームの長さは、スプロケット５５２のピッチ円直径（例えば２６．３ｍｍ）の１／２に等しい。ベルト２００ハブ荷重からピボットアーム５５に作用するモーメントアームの長さは、アーム長さにピボットアーム５５に掛かる力の角度のサイン（正弦）を掛けたものに等しく、これも有効アーム長さと呼ばれる。

ベルト伝動装置では、プーリ周りのベルトの捩じり角度（torsion angle）が６０度のとき、ベルト張力により引き起こされるハブ荷重は概ねベルト張力に等しい。例えば、ベルトの各スパンにおける張力が１００Ｎであれば、捩じり角度が６０度のときピボットアーム５に掛かるハブ荷重は、１００Ｎに等しい。

このとき、ピボットアーム５に引き起こされるトルクは、ハブ荷重１００Ｎに有効アーム長さを掛けたものとなる。もし、有効アーム長さが７ｍｍであれば、ハブ荷重からピボットアーム５に掛かるトルクは、１００Ｎ×０．００７ｍ＝０．７０Ｎｍとなる。

このとき、大きさが等しく、反対向きのトルクをピボットアーム５およびピボットアーム５５に引き起こすためにはベルト８の張力は、０．７Ｎｍ／０．０２６３ｍ＝２６．６Ｎとなる必要がある。

上記例に示されるように、ベルト８の張力は、ベルト２００緩み側張力の概ね１／４であれば十分である。これは有効アーム長さのスプロケット５２およびスプロケット５５２の半径に対する比率である。

図１８は、オルタネータ始動モードイベントにおけるピボットアーム５およびピボットアーム５５、ハブ荷重の方向を示す。オルタネータが、システム内でクランクシャフトの代わりに原動プーリとなる始動イベントの間、図１８における上側スパン（Ｃ）が緩み側スパンとなり、下側スパン（Ｄ）が張り側スパンとなる。もしオルタネータが、始動のために６０Ｎｍのトルクを供給すると、張り側張力は、このレベルの動力伝達を維持できるレベルにまで上昇する必要がある。始動イベントにおいて、下側ピボットアーム５５は、増大されたベルト２００の張力により回転される。ベルト２００の張力は、エンジンの回転を開始する、すなわちクランクシャフトを駆動するのに十分なレベルまで上昇する。

ベルト伝動装置では、張り側張力の緩み側張力に対するプーリ周りの比率が、張力比として知られている。ＡＢＤＳ伝動装置において、適正なベルト機能を維持するには、張力比は約５である必要がある。

オルタネータにより６０Ｎｍのトルクの供給を要求する始動イベントでは、６０Ｎｍのトルクを発生するのに必要なオルタネータプーリ周りにおける張力の差が：
トルク＝ｒ×ΔＴ＝ｒ（Ｔ２−Ｔ１） （式１）
ここでＴ２＝張り側張力
Ｔ１＝緩み側張力
Ｒ＝プーリ半径＝０．０３０ｍ
ΔＴについて解くと：
ΔＴ＝トルク／ｒ＝６０／０．０３０＝２０００Ｎ

緩み側張力が、適正なＡＢＤＳシステムの機能を維持するのに張力比５が維持されるべきであることが知られている。これにより：
Ｔ２／Ｔ１＝５ （式２）

ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１ （式３）
である。

式３においてＴ２について解くと、
Ｔ２＝ΔＴ＋Ｔ１

式２に代入してＴ１について解くと
（ΔＴ＋Ｔ１）／Ｔ１＝５
ΔＴ＋Ｔ１＝５Ｔ１
ΔＴ＝４Ｔ１
ΔＴ／４＝Ｔ１
２０００／４＝Ｔ１
Ｔ１＝５００Ｎ

式２に戻して代入すると、
Ｔ２／Ｔ１＝５
Ｔ２／５００＝５
Ｔ２＝２５００Ｎ

始動イベントの間における張り側スパン（Ｔ２）（図１８の（Ｄ）参照）の高い張力は、ピボットアーム５５に掛かるハブ荷重が、アームの方向がハブ荷重の方向に本質的に平行になる位置（図１８参照）までアームを回転させるトルクを発生させる。これはテンショナ組立体５０２を固定アイドラへと一時的に変換する効果を有する。テンショナ組立体５０２のピボットアーム５５の回転量は約６５度である。

ピボットアーム５とピボットアーム５５の配置は、各々がベルト２００に向けて回転するときのプーリ１０、プーリ１０１各々のベルト２００に向かう回転角当たりの移動量が、各ピボットアームが回転してベルト２００から離れるときよりも大きくなるように配置される。これは同じベルト長さを維持するため、緩み側テンショナ組立体５０１の回転角が、張り側テンショナ組立体５０２により移動されるものよりも小さくなることを要求する。表１は、ベルト伸び無しでの始動イベントにおける各ピボットアーム５およびピボットアーム５５の回転量を示す。

ベルト２００が負荷により伸びることから、緩み側ピボットアーム５は、この伸びを埋め合わせしなければならない。負荷によるベルトの伸びを３ｍｍと仮定すると、緩み側テンショナは、この追加されたベルト長さを吸収するために追加的に３０度回転する必要がある。表２は、ベルト伸びを考慮した情報を含む始動イベントにおける各ピボットアーム５およびピボットアーム５５の回転量を示す。

表２に示されるように、緩み側テンショナ・ピボットアーム５は、ベルト２００の伸びのために追加的に３０度回転する必要がある。図２２Ａは、運転状態におけるピボットアームの位置を示す。図２２Ｂは、運転状態におけるピボットアームの位置を示す。図２２Ｃは、運転状態におけるピボットアームの位置を示す。図２２Ｄは、運転状態におけるピボットアームの位置を示す。

更に、この配置は、それがベルト２００に向かって移動するに従って緩み側ピボットアーム５の有効アーム長さが低減するような配置である。この有効アーム長さの低減は、本発明の装置が、緩み側張力を増大させ、オルタネータ始動時などのイベントにおいてベルト２００の張力全体を増大させることを可能にする。これは、ベルト８の張力がテンショナ組立体１５により制御されることから達成される。テンショナ組立体１５は、前述したようにベルト２００のハブ荷重により対抗されるべきピボットアーム５のトルクを発生する。緩み側ピボットアーム５の５５度の回転は、その有効アーム長さを７ｍｍから４．２ｍｍへと低減する。

テンショナ組立体１５がベルト８の張力、それによりベルト２００を制御することから、それはピボットアーム５のトルクを制御する。ピボットアーム５の回転角は、ピボットアーム５５の回転角よりも１０度小さい。これはテンショナ組立体１５に作用するベルト８のスパンを実際に短くし、それによりテンショナ組立体１５の回転を引き起こす。テンショナ組立体１５の回転は、ベルト８の張力を増大させる。ベルト８の張力の増大は、ピボットアーム５とピボットアーム５５のトルクを増大する。ピボットアーム５とピボットアーム５５の反対向きのトルクを引き起こすハブ荷重力は、釣り合いに達するまで増大することになる。

前述したようにハブ荷重に略等しい、ベルト２００の張力を計算するには、単にピボットアーム５のベルト８からのトルクを新たな有効アーム長さで割ればよい。新たなベルト８の張力は、８１Ｎである。ベルト８からのピボットアームのトルクは、２．１３Ｎｍである。ベルト２００の張力は、２．１３Ｎｍ／０．００４２ｍ＝５０７Ｎである。この張力は、先に計算された最少緩み側張力（Ｔ１）よりも大きく、適正な全体のベルト張力を発生する。緩み側張力を増大させる本発明の装置の能力は、総体的な初張力を低減するのに有利であり、これはベルト寿命および補機寿命に有益である。

そのため、６０Ｎｍの始動イベントにおいては、本発明の装置は、最少の５００Ｎの緩み側張力を与える。６０Ｎｍの回生ブレーキイベントにおいては、本発明の装置は、最少の５００Ｎの緩み側張力を与える。負荷のない状況においては、本発明の装置は、低減された１００Ｎの緩み側張力を与える。２０Ｎｍのオルタネータ負荷など中負荷が掛かった状況においては、本発明の装置は、１６７Ｎの必要な緩み側張力を与える。

なお、この説明において使用された数値は全て、単なる説明のための例示的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。

ベルト振動のダンピングは、テンショナの重要な機能である。ダンピングは、最も多くの場合、テンショナ・ピボットアームの動きに対し抵抗を発生させることで達成される。ＡＢＤＳテンショナに非対称ダンピングを持たせることが有利であると一般的に考えられている。非対称ダンピングは、テンショナ・ピボットアームの移動方向に応じて、テンショナアームの動きに対する抵抗が異なる状態である。

図１９は、クラッチスプリングの詳細図である。図２０は、クラッチスプリングの詳細図である。本発明のテンショナにおけるダンピングは、ダンピング組立体４のクラッチスプリング３とピボットアーム５との相互干渉と、ダンピング組立体４４のクラッチスプリング３３とピボットアーム５５との相互干渉を通して引き起こされる。クラッチスプリング３は、右巻であり、クラッチスプリング３３は左巻である。クラッチスプリング３は、タング３１のスロット９１１内への係合を通してベース１に取り付けられる。クラッチスプリング３３は、タング３３１のスロット９１０内への係合を通してベース１に取り付けられる（図２１参照）。図２１はベースの詳細図である。

クラッチスプリング３は、ダンピング組立体４に対して一方向クラッチとして作用する。クラッチスプリング３は、ダンピング組立体４を、ピボットアーム５がベルト２００に向けて回転する方向のみにそれが自由に回転するように規制する。ダンピング組立体４は、ダンピングシュー４１がダンピングリング４２に外向き圧力を与え、外側へ押出してピボットアーム５のダンピング面５１と接触するように構成される。この外向き圧力により生成される垂直力は、ピボットアーム５上のダンピングリング４２の摩擦係数と合同して、ダンピング組立体４とピボットアーム５の間の動きを妨げる摩擦力を発生する。摩擦力は、ダンピング組立体４が回転するときに、ダンピング組立体４が、ピボットアーム５の回転を促すようにする。

クラッチスプリング３３は、ダンピング組立体４４に対して一方向クラッチとして作用する。クラッチスプリング３３は、ダンピング組立体４４を、ピボットアーム５５がベルト２００に向けて回転する方向のみにそれが自由に回転するように規制する。ダンピング組立体４４は、ダンピングシュー４４１がダンピングリング４４２に外向き圧力を与え、外側へ押出してピボットアーム５５のダンピング面５５１と接触するように構成される。この外向き圧力により生成される垂直力は、ピボットアーム５５上のダンピングリング４４２の摩擦係数と合同して、ダンピング組立体４４とピボットアーム５５の間の動きを妨げる摩擦力を発生する。摩擦力は、ダンピング組立体４４が回転するときに、ダンピング組立体４４が、ピボットアーム５５の回転を促すようにする。

ベルト２００の張り側スパンがテンショナ組立体１５と係合する車両の運転中において、ベルト２００張力が増大すると、ピボットアーム５に掛かるハブ荷重により発現するトルクが増大し、ピボットアーム５がベルト２００から離れる回転を引き起こす。ベルト２００から離れるこの移動において、クラッチスプリング３はダンピング組立体４に対しロックし、ダンピングリング４のピボットアーム５とともに回転する機能を停止し、ピボットアーム５の回転を停止する。このときピボットアーム５は、増大するハブ荷重により引き起こされるトルクがダンピング組立体４からの抵抗を上回って初めて回転できる。更に、ベルト２００の緩み側スパンの張力が低下し、それぞれのピボットアーム５５がベルト２００に向けて移動する。この回転の方向において、クラッチスプリング３３のクラッチがリリースすることから、ピボットアーム５５は自由に回転し、それにより適正な緩み側スパンベルト張力を維持する。

張り側スパンがテンショナ組立体５０２に押接する車両の運転中においては、ベルト２００の張力が増大すると、ピボットアーム５５に掛かるハブ荷重により発現するトルクが増大し、アームがベルト２００から離れる回転を引き起こす。ベルト２００から離れるこの移動において、クラッチスプリング３３はダンピング組立体４４に対しロックし、ダンピング組立体４４のピボットアーム５５とともに回転する機能を停止し、それによりピボットアーム５５の回転を停止する。このときピボットアーム５５は、増大するハブ荷重により引き起こされるトルクがダンピング組立体４４からの抵抗を上回って初めて回転できる。更に、ベルト２００の緩み側スパンの張力が低下し、それぞれのピボットアーム５がベルト２００に向けて移動する。この回転の方向において、クラッチスプリング３のクラッチがピボットアーム５をリリースすることから、ピボットアーム５は自由に回転し、それによりベルト２００の適正な緩み側スパンベルト張力を維持する。

クラッチスプリング３とともに作動するダンピング組立体４により引き起こされるピボットアーム５の回転抵抗は、他方よりも一方の方向への動きにより大きい抵抗を発生する。回転に対する不均等な抵抗は、テンショナ組立体５０１に非対称ダンピングをもたらす。

クラッチスプリング３３とともに作動するダンピング組立体４４により発生するピボットアーム５５の回転抵抗は、他方よりも一方の方向への動きにより大きい抵抗を発生する。回転に対するこの不均等な抵抗は、テンショナ組立体５０２に非対称ダンピングをもたらす。

ＢＡＳシステムは、例えばオルタネータが電力を生成しているときのように、オルタネータがベルト２００を通してクランクシャフトプーリに負荷を与える通常モードでも運転する。

ＢＡＳシステムは、オルタネータがクランクシャフトプーリに大きな負荷を与えるように使用され、それにより車両のブレーキをアシストする、回生ブレーキングとも呼ばれるモードでも運転する。回生ブレーキングイベントでは、ベルトへの負荷は、上述したオルタネータ始動イベントにおけるものとは逆向きである。この場合、本発明のテンショナの機能は、単に切り換えられ、ベルト２００の張り側スパンは、テンショナ組立体５０１に押し当てられ、ベルト２００の緩み側スパンはテンショナ組立体５０２に押し当てられる。

スプロケット５２とスプロケット５５２を備える更なる実施形態は、限定されるものではないが、各々独立して、あるいは組み合わされて、形状が非円形である。各スプロケット５２とスプロケット５５２は、ピボットアーム５とピボットアーム５５のピボット軸にそれぞれ同軸でなくともよい。スプロケット５２とスプロケット５５２は、ピボットアーム５とピボットアーム５５に対して偏心していてもよく、各々は、異なる偏心オフセットを有してもよい。ピボットアーム５は、ピボットアーム５５とは異なる偏心オフセットを有してもよい。スプロケット５２とスプロケット５５２は、異なる直径でもよい。ベルト８は、無端、複数の均等に離間された歯でなくともよく、すなわちベルト８は、両端を備えてもよく、その場合スパン８１が存在しない。ベルト８は、無端、複数の均等に離間された歯でなくともよく、むしろスプロケット５２やスプロケット５５２との接触面に歯が形成されてさえいればよい。ベルト８は、引張荷重を担える平ベルト、ストラップ、ロープあるいはケーブルなどの可撓性無端部材であってもよい。ベルト８は、テンショナ組立体１５近くに軸支される剛体棒でもよい。ベルト８は、ベルト８のスパン８１の役割を果たす圧縮性部材で置き換えることもできる。

図２６は、オルタネータに取り付けられたテンショナの背面詳細図である。ファスナ１３とファスナ１３３が、テンショナ１０００をオルタネータ２０３に取り付けるのに用いられる。

図２７は、オルタネータに取り付けられたテンショナの背面からの上面斜視図である。

図２８は、テンショナアームの底面図である。スプリング１５４の端部１５４１は、ピボットアーム１５３上のタブ１５３０とタブ１５３１の間に係合する。

図２９は、図２の断面２９−２９の斜視図である。ダンピング組立体４は、ピボットアーム５の面５１に摩擦係合する。ダンピング組立体４４は、ピボットアーム５５の面５５１に摩擦係合する。クラッチスプリング３は、ダンピングシュー４１に摩擦係合する。クラッチスプリング３３は、ダンピングシュー４４１に摩擦係合する。クラッチスプリング３とクラッチスプリング３３は、各々巻き戻し方向に荷重が掛けられ、これは掛けられる荷重が増大するに従って各々の径が拡大することを意味する。クラッチスプリング３の拡大は、ダンピングシュー４１をダンピングリング４２に押し付け、結果、面５１を押し付けることとなり、ピボットアーム５の回転を減速あるいは停止する。クラッチスプリング３３の拡大は、ダンピングシュー４４１をダンピングリング４４２に押し付け、結果、面５５１を押し付けることとなり、ピボットアーム５５の回転を減速あるいは停止する。

例えば、もしベルト８が方向（Ｍ１）へ移動すると、クラッチスプリング３は、巻き方向へ荷重が掛けられ、そのためピボットアーム５の回転に抵抗しない。しかし、クラッチスプリング３３は、巻き戻し方向に荷重が掛けられ、そのためダンピング組立体４４はピボットアーム５５の回転に抵抗する。

もしベルト８が方向（Ｍ２）へ移動すると、クラッチスプリング３は、巻き戻し方向に荷重が掛けられ、そのためピボットアーム５の回転に抵抗する。しかし、クラッチスプリング３３は、巻き方向へ荷重が掛けられ、そのためダンピング組立体４４はピボットアーム５５の回転に抵抗しない。

テンショナ組立体１５は、ベルト８の移動方向に拘わらずベルト８の負荷を維持する。テンショナ組立体１５は、ベルト２００の移動方向に拘わらず、各ピボットアーム５とピボットアーム５５を通してベルト２００の負荷を維持する。

ここで本発明の１つの構成が説明されたが、当業者であれば、ここで説明された発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その構成、パーツ間の関係、方法に様々な変更ができることは明らかである。

Claims (22)

1. ベースと、
   前記ベースに旋回可能に係合される第１ピボットアームと、前記第１ピボットアームに軸支される第１プーリと、
   前記ベースに旋回可能に係合される第２ピボットアームと、前記第２ピボットアームに軸支される第２プーリと、
   前記第１ピボットアームと歯合するとともに前記第２ピボットアームと歯合し、それにより前記第１ピボットアームと前記第２ピボットアームを同調させて動かす可撓性抗張部材と、
   前記ベースに旋回可能に係合され、前記可撓性抗張部材に係合されるテンショナ組立体と
   を備えることを特徴とするテンショナ。
2. 前記ピボットアームと摩擦係合する第１ダンピング組立体を備え、前記第１ダンピング組立体は、第２方向よりも第１方向において前記第１ピボットアームに対してより大きなダンピング力を作用し、
   前記第２ピボットアームと摩擦係合する第２ダンピング組立体を備え、前記第２ダンピング組立体は、第２方向よりも第１方向において前記第２ピボットアームに対してより大きなダンピング力を作用する
   ことを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記第１ダンピング組立体は、前記ベースに係合する第１クラッチスプリングを備え、前記第１クラッチスプリングは、巻き戻し方向に荷重が掛けられており、
   前記第２ダンピング組立体は、前記ベースに係合する第２クラッチスプリングを備え、前記第２クラッチスプリングは、巻き戻し方向に荷重が掛けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
4. 前記第１クラッチスプリングが前記第２クラッチスプリングとは逆向きに巻か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. テンショナ組立体が、トーションスプリングを備えることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
6. 前記第１ピボットアームが、ファスナを受け入れるボアを備え、前記第２ピボットアームが、ファスナを受け入れるボアを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
7. 前記可撓性抗張部材が、歯付ベルトを含むことを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
8. 前記第１ダンピング組立体が、第１ダンピングリングの径方向内側に第１ダンピングシューを備え、前記第１ダンピングシューが、前記第１クラッチスプリングと係合可能であり、前記第１ダンピングリングが、前記第１ピボットアームと係合されていることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
9. 前記第２ダンピング組立体が、第２ダンピングリングの径方向内側に第２ダンピングシューを備え、前記第２ダンピングシューが、前記第２クラッチスプリングと係合可能であり、前記第２ダンピングリングが、前記第２ピボットアームと係合されていることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
10. オルタネータに取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
11. ベースと、
    各々前記ベースに旋回可能に取り付けられる第１テンショナ組立体と第２テンショナ組立体と、
    前記第１テンショナ組立体と前記第２テンショナ組立体の間に掛け回される可撓性抗張部材とを備え、前記可撓性抗張部材は、前記第１テンショナ組立体と前記第２テンショナ組立体の同調した動きを引き起こし、
    前記可撓性抗張部材と係合された前記ベースに取り付けられた第３テンショナを備える
    ことを特徴とするテンショナ。
12. ベースと、
    前記ベースに取り付けられた第１テンショナ組立体を備え、前記第１テンショナ組立体は、第１ピボットアームと前記第１ピボットアームの所定の第１方向への動きを摩擦により制限するように構成された第１ダンピング組立体と、前記第１ピボットアームに軸支される第１プーリとを備え、
    前記ベースに取り付けられた第２テンショナ組立体を備え、前記第２テンショナ組立体は、第２ピボットアームと前記第２ピボットアームの所定の第２方向への動きを摩擦により制限するように構成された第２ダンピング組立体と、前記第２ピボットアームに軸支される第２プーリとを備え、
    前記第１テンショナ組立体と前記第２テンショナ組立体の間に係合される可撓性部材を備え、前記可撓性部材は、前記第１テンショナ組立体と前記第２テンショナ組立体の動きを制御するように構成され、
    前記ベースに取り付けられ、前記可撓性部材に係合される第３テンショナを備える
    ことを特徴とするテンショナ。
13. 前記第１ダンピング組立体が、前記ベースに係合される第１クラッチスプリングを備え、前記第１クラッチスプリングは巻き戻し方向に荷重が掛けられ、
    前記第２ダンピング組立体が、前記ベースに係合される第２クラッチスプリングを備え、前記第２クラッチスプリングは巻き戻し方向に荷重が掛けられる
    ことを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
14. 前記第１クラッチスプリングが、前記第２クラッチスプリングとは逆向きに巻かれていることを特徴とする請求項１３に記載のテンショナ。
15. 前記第３テンショナがトーションスプリングを備えることを特徴とする請求項１４に記載のテンショナ。
16. 前記第１ピボットアームがファスナを受け入れるボアを備え、前記第２ピボットアームがファスナを受け入れるボアを備えることを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
17. 前記可撓性部材が歯付きベルトを含むことを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
18. 前記第１ダンピング組立体が、第１ダンピングリングの径方向内側に第１ダンピングシューを備え、前記第１ダンピングシューが、前記第１クラッチスプリングと係合可能であることを特徴とする請求項１３に記載のテンショナ。
19. 前記第２ダンピング組立体が、第２ダンピングリングの径方向内側に第２ダンピングシューを備え、前記第２ダンピングシューが、前記第２クラッチスプリングと係合可能であることを特徴とする請求項１３に記載のテンショナ。
20. 前記所定の第１の方向が前記所定の第２の方向とは異なることを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
21. 前記第１ピボットアームが第１ピボット軸を備え、
    前記第２ピボットアームが第２ピボット軸を備え、
    前記第１ピボット軸と第２ピボット軸が同軸でない
    ことを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
22. 前記テンショナがオルタネータに取り付けられており、前記第１プーリと前記第２プーリがベルトに係合し、前記ベルトが前記オルタネータに係合されていることを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。

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