JP2017524879A - 軌道テンショナアセンブリ - Google Patents

Abstract

一態様において、動力デバイスのシャフト上の回転駆動部材と係合する無端駆動部材に張力付与するためのテンショナを提供する。テンショナは、動力デバイスに装着可能であるベースと、動力デバイスのシャフトを取り囲む関係でベースによって回転可能に支持され、かつリング軸周りに回転可能であるリングと、アームピボット軸周りの枢動できるようにリングにピボット可能に装着されたテンショナアームと、第１及び第２のテンショナプーリとを含む。第１のテンショナプーリは、テンショナアームに回転可能に装着される。テンショナアームは、回転駆動部材の１つの側で無端駆動部材の第１のスパンに向けて付勢される。第２のテンショナプーリ２０は、リングに少なくとも間接的に回転可能に装着され、かつ回転駆動部材の別の側で無端駆動部材の第２のスパンに向けて付勢される。リングは、無端駆動部材の第１及び第２のスパンとの係合から生じる第１及び第２のテンショナプーリ内のハブ荷重に応答して回転可能である。【選択図】図２

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１３／００１０８５及びＰＣＴ／ＣＡ２０１３／００１０４０の一部継続出願であり、その両方の開示は、その全体が引用により本明細書に組み込まれている。

本発明の開示は、無端駆動部材のためのテンショナに関し、特に、エンジン及びモータ／発電機ユニットのような２つの別々の動力デバイスによって係合された無端駆動部材に張力付与するように作動するテンショナに関する。

車両エンジンは、ベルトを含む付属駆動システムを使用して複数の補機を駆動することが一般的である。一部の車両では、例えば、車両が短い期間にわたって停止する間（例えば、停止信号で）、エンジンが一時的に止まっている時にベルトを通じて１又は２以上の補機を駆動するなどのいくつかの目的に使用することができるモータ／発電機ユニット（ＭＧＵ）のような動力デバイスが与えられる。別の目的は、ＭＧＵがベルトを通してエンジンを始動するのに使用されるベルトオルタネータ始動（ＢＡＳ）駆動システムの一部としての使用に関するものである。別の目的は、必要な時に（例えば、車両が急加速中である時に）、エンジンに追加の動力を供給することである。このような状況では、ベルトがＭＧＵによって又はエンジンによって駆動されているかにかかわらず、ベルトが適切な量の張力の下にあることを確実にするために特殊な張力調整デバイスが典型的に必要とされる。しかし、多くの事例において、このような張力調整デバイスは最適ではなく、相対的に高いベルト張力とシステム内の様々なプーリ上へのハブ荷重とをもたらし、その結果、燃費及び構成要素寿命に悪影響を及ぼす。

上記問題の１又は２以上及び他の問題に対して少なくとも部分的に対処する張力調整システムを提供することが望ましいと考えられる。

一態様において、動力デバイスのシャフト上の回転駆動部材と係合する無端駆動部材に張力付与するためのテンショナを提供する。テンショナは、動力デバイスに装着可能であるベースと、動力デバイスのシャフトを取り囲む関係でベースによって回転可能に支持され、かつリング軸周りに回転可能であるリングと、アームピボット軸周りで枢動できるようにリングにピボット可能に装着されたテンショナアームと、第１及び第２のテンショナプーリとを含む。第１のテンショナプーリは、テンショナアームに回転可能に装着される。テンショナアームは、回転駆動部材の１つの側で無端駆動部材の第１のスパンに向けて付勢される。第２のテンショナプーリ２０は、リングに少なくとも間接的に回転可能に装着され、かつ回転駆動部材の別の側で無端駆動部材の第２のスパンに向けて付勢される。リングは、無端駆動部材の第１及び第２のスパンとの係合から生じる第１及び第２のテンショナプーリ内のハブ荷重に応答して回転可能である。

本発明の開示の以上の及び他の態様は、添付図面を参照してより容易に認められるであろう。

本発明の開示の実施形態によるテンショナを収容するエンジンの側面図である。 図１に示すテンショナの斜視図である。 図１に示すテンショナの斜視図である。 図２に示すテンショナの変形の斜視分解組立図である。 図２に示すテンショナの変形の斜視分解組立図である。 図２に示すテンショナの変形の断面斜視図である。 図６に示すテンショナの斜視分解組立図である。 図２に示すテンショナの一部分の断面斜視図である。 異なるダンピング構造を組み込んだ図２に示すテンショナの変形の斜視分解組立図である。 図９に示すテンショナの断面側面図である。 図９に示すテンショナの別の断面側面図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 図２に示すテンショナの変形例の斜視図である。 異なる作動条件下の図２に示すテンショナの概略図である。 異なる作動条件下の図２に示すテンショナの概略図である。 異なる作動条件下の図２に示すテンショナの概略図である。 無端駆動部材によって接続されて図２に示すテンショナを組み込んだ異なるエンジン及び補機レイアウトの概略図である。 無端駆動部材によって接続されて図２に示すテンショナを組み込んだ異なるエンジン及び補機レイアウトの概略図である。 テンショナが装着される動力デバイスに対する異なる位置での図２に示すテンショナの概略図である。 テンショナが装着される動力デバイスに対する異なる位置での図２に示すテンショナの概略図である。 本発明の開示の別の実施形態によるテンショナの分解組立図である。 図２５に示すテンショナの断面立面図である。 図２５に示すテンショナの一部分の分解断面立面図である。 図２７に示すテンショナの一部分の非分解断面立面図である。 図２５に示すテンショナ上の力を示すエンジンレイアウトの図である。 テンショナのリングを支持するブッシングに作用する力を示す図２６と類似の断面立面図である。 図２５に示すテンショナからのテンショナアームを支持するブッシングに作用する力を示す別の断面立面図である。 図２５に示すテンショナの別の部分に作用する力を示す別の断面立面図である。

車両（図示せず）からのエンジン９１３からのクランクシャフト９１０を示す図１を参照する。エンジン９１３は説明のために単純な矩形として示されていることに注意されたい。エンジン９１３は、あらゆる適切な形状を有することができ、火花点火エンジン又はディーゼルエンジンのようなあらゆる適切なタイプとすることができることが理解されるであろう。車両は、自動車、トラック、バン、ミニバン、バス、ＳＵＶ、軍用車両、ボート、又はあらゆる他の適切な車両のようなあらゆる適切な車両とすることができる。

クランクシャフト９１０は、その上にクランクシャフトプーリ９１２を有する。クランクシャフトプーリ９１２は、ベルト９１４を通して１又は２以上の車両補機を駆動する。本明細書では便宜上、用語「ベルト」を使用するが、特許請求の範囲に対して及び本発明の開示の範囲に対して、ベルト９１４は代わりにあらゆる他の適切な無端駆動部材とすることができることは理解されるであろう。無端駆動部材がベルトの場合に、それは、平ベルト、Ｖベルト、ポリＶベルト、タイミングベルト、又はあらゆる他の適切なタイプのベルトのような適切なタイプのベルトとすることができるということに更に注意されたい。用語「プーリ」を同じく便宜上使用するが、スプロケットのようなあらゆる他の適切な回転駆動部材を代わりに使用することができる。

補機は、例えば、ＭＧＵ９１６、空調コンプレッサ９１８、ウォーターポンプ９２０、パワーステアリングポンプ９２１、及び／又はあらゆる他の適切な補機を含むことができる。システムは、これに加えて、補機の一部のプーリの周りに選択された量のベルトラップを与えるように位置決めされた複数の遊びプーリ９２５を含む。

駆動される補機の各々は、シャフトと、クラッチを通じてシャフトに接続可能及び分離可能にすることができるプーリとを有する。例えば、ＭＧＵシャフト、クラッチ、及びプーリは、それぞれ９５０、９５２、及び９５４で示されている。別の例では、空調コンプレッサのシャフト、クラッチ、及びプーリは、それぞれ９５６、９５８及び９６０で示されている。補機の各々をクラッチ操作することにより、必要とされない時に各々を切り離すことが可能になるが、一方でベルト９１４自体は、依然としてクランクシャフト９１０により駆動されている。

一部のハイブリッド車両のような一部の車両では、エンジン９１３は、一部の状況で一時的に停止する場合があり（車両が停止信号で停止する時など）、次に車両が移動する時間になると再び始動する場合がある。このような状況で、ＭＧＵ９１６は、エンジン９１３が車両バッテリ（図示せず）内の貯蔵のために発電するように動いている時に、発電機として作動することができる。一部の実施形態において、ＭＧＵ９１６は、ベルト９１４を通してクランクシャフト９１２を駆動する電気モータとして作動し、エンジン９１３がベルト９１４を通して始動させることを可能にする（すなわち、ベルト−オルタネータ始動（ＢＡＳ）駆動システム）。

ＭＧＵ９１６は、代わりに補機を駆動するか又はエンジン９１３を始動させるために使用可能な電気、油圧、又は空気圧モータのような何らかの他のタイプの動力デバイスとすることができる。ＭＧＵ又は他の動力デバイス９１６は、それがベルト９１４を駆動するための補助的な手段であるので一般的に補助動力デバイスと呼ばれる場合があるが、一方でエンジン９１３は主動力デバイスである。これに加えて、一部の実施形態において、エンジン９１３は、代わりに電気モータのような何らかの他のタイプの動力デバイスとすることができる。エンジン９１３の停止中にエンジン９１３を始動させる及び／又は補機を駆動するために使用する代わりに又はそれに加えて、ベルト９１４を通してエンジン９１３に動力ブーストを与えるために（例えば、車両に加速のブーストを与えるために）、補助動力デバイスを使用することができる。

ベルト９１４に張力付与することは、ベルト９１４と駆動される補機プーリの間、ベルト９１４とＭＧＵ９１６の間、及びベルト９１４とクランクシャフト９１０の間で生じる場合のあるスリップの量を低減するという点で有益である。図１では、クランクシャフト９１０の回転方向はＤＩＲ１で示されている。エンジン９１３がベルト９１４を駆動していてＭＧＵ９１６が発電機として作用する時には、相対的に高い張力が９１４ａに示す後続ベルトスパンに存在し、相対的に低い張力が９１４ｂに示す先行ベルトスパンに存在することになることが理解されるであろう。ここで、用語「後続」及び「先行」は、この関連ではクランクシャフトプーリ９１２に相対的なものである。一般的に、ベルトの張力はスパン９１４ａとスパン９１４ｂ間のベルト経路に沿う各ベルトスパンを通して次第に減少することになる。対照的に、ＭＧＵ９１６がベルト９１４を駆動していてエンジン９１３が停止している時には、９１４ｃに示す後続ベルトスパン（ＭＧＵ９１６に対して後続）は最高のベルト張力を有し、先行ベルトスパン９１４ｄ（ＭＧＵ９１６に対して先行）は最低のベルト張力を有する。従って、スパン９１４ｃ及び９１４ｄにおけるベルト張力は、２つの異なるモード（すなわち、ＭＧＵ９１６がベルト９１４の唯一のドライバである第２のモードと比べて、エンジン９１３がベルト９１４の唯一のドライバである第１のモード）で車両作動中に有意に変動する場合がある。テンショナは、テンショナが、互いに固定的に接続されてＶ字を形成する２つのアームを有し、各アームが、プーリを有し、そのＶ字が、ベルトの収容区域内でエンジンの領域に固定的に装着されたベースにピボット回転式に装着された一部の車両に対して提案されている。そのプーリは、ベルトの２つの異なるスパン（例えば、ＭＧＵのような補機のいずれかの側のスパン）と係合する。その構成の結果として、このようなテンショナは両方のスパンで張力を維持することができるので、ＭＧＵが発電機として駆動されているかモータとして作動しているかを問わず、ベルト張力はそれを最も必要とするスパン内で保たれる。

しかし、このようなテンショナは嵩張る場合があり、それを設置する上述の領域に十分な空間がいつも存在するとは限らない。

本発明の実施形態により、動力デバイス９１６のシャフト９５０上の回転駆動部材９５４と係合する無端駆動部材６１４に張力付与するための軌道テンショナを提供する。図２及び図３を参照すると、テンショナ１０は、ベース１２、リング１４、テンショナアーム１６、第１のテンショナプーリ１８、及び第２のテンショナプーリ２０を含む。

ベース１２は、アルミニウム又はあらゆる他の適切に強固な材料で製造することができ、ＭＧＵ９１６に固定的に装着可能である。図２に示す例では、ベース１２は、ベース１２をＭＧＵ９１６のハウジングに装着するためのファスナ２４（図１）を受け入れる複数のファスナ開口２２を含む。

リング１４も、アルミニウム又は別の適切な材料で製造することができ、動力デバイス９１６のシャフト９５０を取り囲む関係でベースによって回転可能に支持され、図１及び２にＡ_Rに示すリング軸の周りに回転可能である。図１に示すように、リング軸Ａ_Rは、Ａ_Sに示すＭＧＵシャフト９５０の回転軸と同軸とすることができる。

図４及び図５は、テンショナ１０の分解組立図を示している。図４及び図５に示すベース１２は、図２及び図３に示すベースの小幅な変形であり、主な違いは装着開口２２の異なる分布であるということに注意されたい。図４及び図５を参照すると、第１のリングブッシング２６及び第２のリングブッシング２８が設けられている。リングブッシング２６及び２８は、あらゆる望ましい量の摩擦をリング１４に加えてベース１２上でのリング１４の動きに対して望ましい量のダンピングを与えるように構成することができる。リング１４の動きに対して選択された量のダンピングを加えるために意図的に使用される場合に、リングブッシング２６及び２８は、第１及び第２のリングダンピング部材２６及び２８と呼ぶことができる。ブッシング２６及び２８のための適切な製造材料は、例えば、ポリアミド４．６又は６．６、又はあらゆる他の適切なポリマー材料とすることができる。

図示の実施形態において、クランプ部材３０を設けてリング１４に接続させ、クランプ部材３０がベース１２と第１及び第２のリングダンピング部材とをクランプするためにリング１４と協働するが、依然としてリング１４のベース１２に対する摺動移動を許容するようにする。この配置によれば、第１のリングブッシング２６は、クランプ部材３０とベース１２の第１の面３２（図５）の間に位置決めされ、第２のリングブッシング２８は、リング１４とベース１２の第２の面３４（図４）の間に位置決めされる。テンショナ１０が使用されている時のリング１４の移動中に、摺動は第１のリングブッシング２６上のクランプ部材３０によって及び／又はベース１２上の第１のリングブッシング２６によって生じ、摺動はまた、第２のリングブッシング２８上のリング１４によって及び／又はベース１２上の第２のリングブッシング２８によって生じる。上述の摺動の結果として、第１及び第２のリングブッシング２６及び２８は、リング１４に摩擦力（つまりダンピング力）を加える。

図示の実施形態において、第１のリングブッシング２６は真円であり、リング１４及びベース１２の円周全体を覆っている。しかし、第２のリングブッシング２８は、リング１４及びベース１２の円周全体よりも少ない（図示の実施形態において、円弧の１８０°未満の）範囲にわたっている。第２のリングブッシング２８は、ベルト９１４（図１）の下に重なる第２の領域の外側にあるテンショナ１０の第１の領域に位置決めされる。第１の領域ではテンショナ構成要素に高さの制約がより少ないのに対して、第２の領域には有意な高さの制約が存在する場合がある。第２のリングブッシング２８が配置されないリング１４及びベース１２の円周の部分は、テンショナ１０の高さをベルト９１４との干渉を避けるのに十分低く保つのに役立つようにテンショナ１０の第２の領域にある。

任意的に、クランプ部材３０をリング１４に螺合可能に接続させて（例えば、ネジ付きファスナ３６をリング１４のネジ付き開口３８と係合させることにより）、クランプ部材３０とリング１４間の間隙の調節及び従ってそれらの間の締結力の調節を可能にするようにする。それによって第１及び第２のリングダンピング部材２６及び２８を通してリング１４に働くダンピング力の調節が可能になる。

第１及び第２のリングブッシング２６及び２８は、それぞれ４０に示す半径方向に延びる部分を有し、それらは、ベース１２の第１及び第２の面３２及び３４に作用するブッシング２６及び２８の一部分であることに注意されたい。しかし、これに加えて、ブッシング２６及び２８は、リング１４の半径方向外側の面４２とベース２２の半径方向内側のリング受け入れ壁４４との間で作用する軸線方向に延びる部分４１（図５）を更に含む。

テンショナ１０の断面側面図を図６に示すが、この図では、第１及び第２のリングブッシング２６及び２８が、第１のブッシング２６（図４）と同様にクランプ部材３０とベース１２の間で作用する第１の部分４８（図７も参照）と、第２のブッシング２８に類似してリング１４とベース１２の間で作用する第２の部分５０とを含む単一ブッシング４６で置換されている。

図２を参照すると、テンショナアーム１６はアルミニウム又は別の適切な材料で製造され、アームピボット軸Ａ_Aの周りで枢動するようにリング１４に対してピボット回転式に装着される。テンショナアーム１６は、アームピボット軸Ａ_Aから離間した第１のプーリ軸Ａ_P1周りの回転のためにそこへ回転可能に装着された第１のテンショナプーリ１８を有する。図１を参照すると、テンショナアーム１６は、回転駆動部材９５４の１つの側で無端駆動部材９１４の第１のスパン９１４ｄに向けて自由アーム方向に付勢される。テンショナアーム１６は、テンショナアーム付勢部材５２（図４，図５、及び図８）により自由アーム方向に付勢することができる。例えば、テンショナアーム付勢部材５２は、アーム１６上の第１の駆動壁５６と係合する第１の端部５４（図４）とリング１４上のバネハウジング部分６２内の第２の駆動壁と係合する第２の端部５８（図４）とを有する捩りバネのようなあらゆる適切な種類の付勢部材とすることができる。

テンショナアーム１６は、リング１４に（例えば、螺合係合を通して）装着されるシャフト部材７４と、シャフト部材７４上にテンショナアーム１６をピボット回転式に支持するピボット回転ブッシング７６と、ポリマー（例えば、未充填（非強化）ナイロン）のテンショナアームダンピング部材７８及びダンピング部材７８を保持して捩りバネとの係合からの損傷からダンピング部材を保護する金属製（例えば、鋼）スリーブ８０を含む任意的なダンピング構造体７６とを含むテンショナアームアセンブリの一部である。ダンピング部材７８はテンショナアーム１６の移動に対してダンピングを与える。テンショナアームアセンブリの構成要素は、ＰＣＴ公報番号ＷＯ２０１３／０５９９２９に説明される類似構成要素と類似にすることができ、その特許の内容全体は本明細書に組み込まれている。テンショナアームアセンブリは、代わりに、特許公報ＥＰ０４５０６２０Ｂ１、ＤＥ２０３１９８８６Ｕ１、及びＤＥ０４０１０９２８Ｃ２に説明される通りにすることができ、それら全ての内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。

図２を参照すると、第２のテンショナプーリ２０は、第２のプーリ軸Ａ_P2周りの回転のためにリング１４に少なくとも間接的に回転可能に装着される。図２に示す実施形態において、プーリ２０は、リング１４上の固定突出部６４を通してリング１４に直接に装着される。

第２のテンショナプーリ２０は、回転駆動部材９５４の別の側で無端駆動部材９１４の第２のスパン９１４に向けて付勢される。この付勢は、テンショナアーム付勢部材５２によりリング１４に伝達される力によって生じる。より具体的には、テンショナ１０の作動中に、第１のプーリ１８がベルトスパン９１４ｄと係合している時に、ベルトスパン９１４ｄはハブ荷重を第１のプーリに加える。このハブ荷重はプーリ１８を通してアーム１６に作用する。アーム１６に作用する力は付勢部材５２を通してリング１４自体に伝達され、リング１４に対して軸Ａ_Rの周りをアーム１６のピボット回転方向とは反対の回転方向へピボット回転するように強く押す。このリング１４への力伝達は、第２のテンショナプーリ２０を第２の自由アーム方向に第２のベルトスパン９１４ｃ内に強く押す。従って、リング１４は、無端駆動部材９１４の第１及び第２のスパン９１４ｄ及び９１４ｃとの係合から生じる第１及び第２のテンショナプーリ１８及び２０におけるハブ荷重に応答して、リング軸Ａ_Rの周りを回転可能である。

プーリ１８及び２０の各々は、同じ構造を有することができる。例えば、各プーリ１８，２０は、プーリ本体６６、軸受６８、及びプーリ１８、２０をテンショナアーム１６又は突出部６４に装着する（例えば、螺合係合による）ために使用されるプーリ装着ファスナ７２を含むことができる。任意的な第１及び第２のダストシールド７０が、テンショナ１０の作動中に軸受６８をダストから保護するために設けられる。２つのダストシールド７０は、軸受６８を挟み込んでダスト及びデブリの軸受６８への動きを防止する別々の構成要素とすることができる。見て分るように、プーリ１８のためのダストシールド７０の１つは、テンショナアーム１６の一体化部分として設けられる。

軸受６８は、図示のように玉軸受とすることができ、又はあらゆる他の適切なタイプの軸受とすることができる。軸受６８はまた、一部の実施形態ではブッシングとすることができる。

いくつかの修正された特徴を有するテンショナ１０を示す図９、図１０、及び図１１を参照。図９に見られるように、第２のリングブッシングは１２８で示され、リング１４及びベース１２の円周全体の周りに延びる。それによって偏揺れに対する抵抗力に関してリング１４の安定性が改善される。

図９及び図１１に見られるように、テンショナアーム１６に対してダンピングを与えるために、異なるダンピング構造が使用される。ダンピング構造は８２で示され、ダンピング部材８４、支持部材８６、及びダンピング部材付勢部材８８を含む。ダンピング部材８４は、ポリアミド４．６又はポリアミド６．６といった適切なポリマー材料のようなあらゆる適切な材料で製造することができる。ダンピング部材８４は、テンショナアーム１６上のダンピング面９０と摺動可能に係合する（図１１）。支持部材８６はダンピング部材８４を支持し、付勢部材８８は、リング１４上の支持面９２と支持部材８６の間で作用する。付勢部材８８は、例えば、鋼製Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅバネ座金のようなあらゆる適切なタイプの付勢部材とすることができる。支持部材８６は、付勢部材８８と比べてダンピング部材８４が相対的に柔らかいことに起因した付勢部材８８によるダンピング部材８４への損傷（例えば、えぐり）を防止するために、鋼のような適切な材料で製造することができる。

ダンピング構造８２は、米国特許出願公開ＵＳ２００８／０２８０７１３号明細書に開示するダンピング構造と同様にすることができ、その特許の内容全体は本明細書に組み込まれている。ダンピング構造８２と類似なダンピング構造を設けることは、第１のプーリ１８によってもたらされるハブ荷重と無関係なテンショナアーム１６の動きにダンピングを与えることが望ましい実施形態に有利である。

図２−図８に示す実施形態と図９に示す実施形態との別の違いは、図９のクランプ部材３０はネジ付きではなく、代わりにリング１４上の受け入れ部材の上にクリップで留まるクリップ部分を含むということである。図９に示す実施形態において、クランプ部材３０のフランジ部分（８９に示す）は、弾力性を有するように断面を相対的に薄くすることができ、ダンピング部材２６にバネ力を加えるように成形することができる。この配置は、組立作業者の専門的技術の必要性を低減しながら、クランプ部材３０によって一貫した力がダンピング部材２６に加えられるように構成することができる。

ダンピング部材２６及び２８はまた、プーリ１８及び２０によってもたらされるハブ荷重とは実質的に無関係なダンピングを与えることに更に注意されたい。これに加えて、両方共にリング軸Ａ_Rから相対的に大きい直径位置にある（すなわち、大きいモーメントアーム）２つのダンピング部材２６及び２８の使用により、各ダンピング部材２６及び２８が選択されたダンピング荷重を達成するために加えるべき力の平均量が低減されることに注意されたい。

ダンピング部材２６及び２８は、ダンピング部材２６及び２８により働くダンピング力がリング１４の動き方向に関係なく同じであるという意味で対称なダンピングを与える表面特性を有することができる。しかし、これに代えて、ダンピング部材２６及び２８は、一方向に小さいダンピングとその反対方向に大きいダンピングとを与える表面特性（例えば、鱗効果）を有することができる。ランプ構造の使用のような非対称なダンピングを達成する別の手段が代わりに可能であり、ランプ構造により、第１の方向へ回転中にリング１４はランプ構造を上ってダンピング部材との徐々に強い係合に駆り立てられ（ダンピング力を増大させるように）、第２の方向へ移動中にリング１４はランプ構造を下ってダンピング部材との徐々に弱い係合に駆り立てられてダンピング力を低減する。

他の実施形態において、部材２６及び２８は、可能な限り小さいダンピングを与えてテンショナ１０の応答性を高めるように構成することができる。

テンショナ１０が動力デバイス９１６に既に設置されている場合にベルト９１４（図１）のプーリ１８、２０及び９５４上への設置を容易にする設置ピン９２が示されている図４、図５、及び図１２を参照する。設置ピン９２は、自由アーム停止位置から離れた位置及び荷重停止位置に向う位置でテンショナアームを係止するために、任意的なテンショナアームピン開口９４を通過して任意的なリングピン開口９６の中に通すことができる。自由アーム停止位置は、アーム１６の移動範囲の一端を表し、アームの移動に抵抗するベルトが存在しない場合にテンショナアーム１６が行き着くことになる位置である。荷重停止位置は、アーム１６の移動範囲の他端を表し、ベルトの張力が付勢部材５２の付勢力に完全に打ち勝つほどに十分高い場合にテンショナアーム１６が行き着くことになる位置である。

ベルト９１４（図１）がエンジン９１３上の補機駆動システムの全体を通して設置された状態で、設置ピン９２（図１２）は開口９４及び９６から取り外すことができ、付勢部材５２がアーム１６及びプーリ１８をベルト９１４に押しやることを可能にする。ピン９２は図２に設置位置で示されている。設置ピン９２は、本明細書に示す例ではピンであるが、これに代えて、ベルト９１４をプーリ１８、２０、及び９５４上に設置することを可能にするためにテンショナアーム１６を選択された角度位置で係止するあらゆる適切なタイプのアーム係止部材とすることができる。

特徴が別の変形を有するテンショナ１０を示す図１３を参照する。この実施形態では、テンショナ１０は、２１に示す第３のテンショナプーリを含む。第３のプーリ２１は、テンショナ１０がベルトスパン９１４ｃに選択された方向付けを与えながらも、ＭＧＵプーリ９５４（図１）の周りに選択された量のベルトラップを有することを可能にする。その結果、ベルトスパン９１４ｃは、エンジン９１３付近での干渉の危険性を回避するように配置することができる。

第２のテンショナアームアセンブリを有するテンショナ１０を示す図１４を参照する。言い換えれば、テンショナアーム１６は第１のテンショナアームであり、テンショナ付勢部材５２は第１のテンショナ付勢部材であり、テンショナ１０は、第１のテンショナアーム１６と類似するがその鏡像とすることができて第２のテンショナ付勢部材５２’によってベルトスパン９１４ｃに向けて自由アーム方向に付勢される第２のテンショナアーム１６’を含む。第２の付勢部材５２’の導入は、ベルト張力の変化及び従ってプーリ１８及び２０へのハブ荷重の変化中に、図２及び図３に示す配置に関して存在するのとは異なる組の力をリング１４に導入する。

テンショナ付勢部材として捩りバネではなくて弓形の圧縮コイルバネ１５２を使用するテンショナ１０を示す図１５を参照する。圧縮バネ１５２は、テンショナアーム１６上の第１の駆動面１５６と係合する第１の端部１５４と、リング１４上の第２の駆動面１５９と係合する第２の端部１５８とを有する。

図１６に示すテンショナ１０は、それぞれ第１及び第２のテンショナアーム１６及び１６’に作用するそれぞれ１５２及び１５２’で示される２つの圧縮コイルバネを含む。図１６に示す実施形態において、各圧縮バネ１５２、１５２’は、それぞれのテンショナアーム１６とリング１４上の駆動面との間で作用する。対照的に、図１７に示す実施形態は、第１及び第２のテンショナアーム間で作用してリング１４には直接に作用しない単一バネを含む。

図１８−図２０は、単一テンショナアーム１６を有するテンショナアームの異なる状況を説明する概略図である。図１８は、エンジン９１３（図１）が実質的に一定の負荷で（例えば、ＭＧＵ負荷なしのアイドリング状態で）作動している状況を説明している。スパン９１４ｃ及び９１４ｄでのベルト張力は実質的に同じとすることができる。図１９は、エンジン９１３の停止時に補機を作動するために、又はエンジン９１３を始動するために、又は稼働中のエンジン９１３に動力のブーストを与えるために、ＭＧＵプーリ９５４がＭＧＵ１６（図１）により駆動される状況を説明している。見て分るように、ベルトスパン９１４ｄにおける増加した張力とスパン９１４ｃにおける減少した張力との結果として、リング１４は時計回りに回転している。図２０は、エンジン９１３（図１）が高負荷の下にあり、従って、スパン９１４ｃにおけるベルト張力を増加させ、スペン９１４ｄにおけるベルト張力を低減しているが、ＭＧＵ９１６は作動していないか又は発電機として作動している状況を説明している。見て分るように、スパン９１４ｄにおける減少した張力とスパン９１４ｃにおける増加した張力との結果として、リング１４は反時計回りに回転している。

図２１は、補機プーリ９７０（この例ではウォーターポンプのための）と、ＭＧＵプーリ９５４がＭＧＵ９１６（図１）によって駆動されている時でさえもクランクシャフトプーリ９１２及び補機プーリ９７０の周りの選択された量のベルトラップが存在することを確実にする２つの遊びプーリ９２５とを含む代替エンジンレイアウトを示している。これは、クランクシャフトプーリ９１２が高負荷を示す時に（例えば、ＢＡＳ始動事象中）クランクシャフトプーリ９１２でのスリップの可能性を低減する。

図２２は、ＭＧＵプーリ９５４、クランクシャフトプーリ９１２、テンショナ１０、及び遊びプーリ９２５だけを含む別の代替エンジンレイアウトを示している。

図２３及び２４は、図１８−図２０に示すのと類似であるが、リング軸Ａ_RがＭＧＵシャフトの軸Ａ_Sと同軸ではないエンジンレイアウトを説明している。図２３はリング軸Ａ_Rがシャフト軸ＡＳの内側にある状況を説明するが、一方図２４はリング軸Ａ_Rがシャフト軸Ａ_Sの外側にある状況を説明する。用語「内側」及び「外側」は、ここではベルト９１４の範囲に含まれるエンジン９１３の領域（９８に示す）に対する位置を示すために使用される。図２３及び図２４はリング軸Ａ_Rがシャフト軸Ａ_Sと同軸でない実施形態を説明するが、リング１４は依然としてシャフト９５０を取り囲むことを見ることができる。

本明細書に示す実施形態において、テンショナアーム１６は、ＭＧＵ９１６のシャフト軸からオフセットしたアームピボット軸Ａ_Aの周りをピボット回転することが理解されるであろう。これにはいくつかの利点がある。第一に、ＢＡＳ始動事象といった低頻度事象のような特定条件下では、テンショナアーム９１６のオフセットピボット軸と、相対的に大きい慣性を有することができて相対的に大きい直径の経路に沿って移動するリング１４の使用とにより、スリップの可能性を低減するようにテンショナ１０の移動を制御することができる。２つのテンショナアーム１６及び１６’を組み込む実施形態は、より実質的に事象（すなわち、高頻度のベルト張力変動）を取り除くことができ、同時にリング１４である追加の移動自由度を与えるという点で有利である。

本発明の開示によるテンショナの試験中に、平均ベルト張力及び平均ハブ荷重が一部の他タイプのテンショナよりも小さいことが判明した。これは、エンジン作動中の燃費の低減、ベルト摩耗の低減（及び従ってベルト寿命の増加）、及び例えば空調コンプレッサ、ウォーターポンプ、及びＭＧＵ自体のための従動構成要素のプーリ及び軸受への荷重低減（及び従って摩耗の低減）を含む多くの利点をもたらす。特に、ハブ荷重の低減は、リング１４が、第１のプーリ１８に作用するベルト張力と第２のプーリに作用するベルト張力とを受容する位置に単に移動するだけである単一テンショナアーム１６を有する実施形態に適用される。

本明細書に説明する実施形態の別の利点は、テンショナ１０をＭＧＵ９１６に装着して、組立ラインの作業者にＭＧＵを設置させるのと比べて相対的に容易に車両に設置することができるサブアセンブリを形成し、その後に別々にテンショナシステムを設置することができるということである。それによって車両を製造するための全体コストをある程度低減することができる。

リング１４とベース１２間のようなあらゆる適切な部材間に適切な密封部材を設けることができる。密封部材は、例えば、スカートシールド及び／又は１又は２以上のＯリング、ラビリンスシール、又はテンショナ１０に損傷を与える及び／又は動かなくすることのあるデブリの侵入を防ぐあらゆる他の適切なタイプのシールとすることができる。これに加えて、回転可能なリングへの摩擦による熱蓄積を防止するためにリング上に適切なコーティングを設けることができる。

図９−１１に示すものと類似であるが、いくつかの追加の修正された特徴を有するテンショナ１０の実施形態を示す図２５及び２６を参照する。図２５−２６のテンショナ１０は、一般的に、そうでなければテンショナ１０の偏摩耗及び最終的なぶれ及び故障の原因になる傾斜力に抵抗するように構成される。図２５に見られるように、リング１４及びベース１２の円周全体の周りに延びて、図９−図１１に関連して上述したように偏揺れへの抵抗の観点からリング１４の安定性改善を提供する第２のリングブッシュ１２８が設けられる。

これに加えて、図２７に示すように、クランプ部材３０のフランジ８９は、静止位置で選択された上方の斜面を有し、かつ弾力性がある。クランプ部材３０を装着して第１及び第２のリングブッシング２６及び１２８（図２８）をクランプすると、フランジ８９は、選択された力Ｆ４をブッシング２６及び１２８上に加えるように位置決めされる。

図２９を参照すると、ＭＧＵプーリ９５４、クランクシャフトプーリ９１２、テンショナ１０、及び遊びプーリ９２５を含むエンジンレイアウトが示されている。図２９に示す平面内に作用する力は、テンショナアームプーリ１８に作用する力Ｆ１、リングプーリ２０に作用する力Ｆ２、及び図示の平面で正味ゼロの合力を与える反力Ｆ３を含む。力Ｆ１及びＦ２は、プーリ１８及び２０上に作用するベルト９１４のもたらした結果である。しかし、力Ｆ３は、ブッシング２６に対して平面外にあり、その結果、力Ｆ３は、ブッシング２６にモーメントを生成するが、そのモーメントは、公式Ｍ１＝Ｆ３^*Ｌ１によって決定され、ここでＭ１は、力Ｆ３によって生成されるモーメントであり、Ｌ１は、力Ｆ３のベクトル軸とブッシング２６及び１２８間の垂直方向中点との間の距離である。クランプ部材３０のフランジ８９によって発生される力Ｆ４は、モーメントＭ１に対抗するモーメントを生成する。特にブッシング２６の傾きがないことを確実にするために、力Ｆ４によって生成されるモーメントはモーメントＭ１より大きくなければならない。力Ｆ４によって生成されるモーメントは、公式Ｍ２＝Ｆ４^*ｒ１によって決定され、ここでＭ２は、力Ｆ４によって生成されるモーメントであり、ｒ１は、力Ｆ４がブッシング２６上に作用する点での半径である。従って、クランプ部材３０に対して適切な特性を選択することにより、フランジ８９によって加えられるバネ力Ｆ４は、ブッシング２６の作動寿命を改善するためにそこに傾きが発生しないことを保証するのに十分であるように選択することができる。

ブッシング８９上にバネ力を加えるためにフランジ８９を形成するのではなく、これに代えて、傾斜力に抵抗するためにブッシング２６上に軸線方向向きの力を加えることのできる波形リング（図示せず）のような個別のバネ部材を設けることが可能である。

図３１を参照する。図３１に見られるように、ダンピング部材の付勢部材８８は、力Ｆ５をブッシング８４上に加えるように構成することができ、ここで力Ｆ５は、テンショナ１０の作動中にブッシング８４への傾斜力が確実に生じないように選択される。力Ｆ２はブッシング８４上に作用して、公式Ｍ３＝Ｆ２^*Ｌ２で決定されるモーメントを加え、ここで力のモーメントＭ３は、力Ｆ２によって生成されるモーメントであり、距離Ｌ２は、力Ｆ２のベクトル軸から２つのブッシング７６及び８４間の垂直方向中点までの距離である。ブッシング８４への正味の傾斜力がないことを確実にするために、力Ｆ５によって生成されるモーメントは、モーメントＭ３よりも大きくなるように選択される。力Ｆ５によって生成されるモーメントは、公式Ｍ４＝Ｆ５^*ｒ２によって決定され、ここでモーメントＭ４は、力Ｆ５によって生成されるモーメントであり、距離ｒ２は、力Ｆ５がブッシング８４上に作用する点での半径である。

図２５−図３１に示すアーム１６の代わりに使用することができる代替テンショナアーム１６を示す図３２を参照する。図３２に示すアーム１６は、プーリ１８がオルタネータ又はＭＧＵの面に向けて内方に延びるプーリ上アーム構成である。図２５−図３１に示すアーム１６は、プーリ１８がアーム１６から外方に（すなわち、オルタネータ又はＭＧＵから離れるように）延びるプーリ下アーム構成である。図３１に対する図３２のＬ２及びｒ２に関する特定距離の違いは別にして、ブッシング８４上への傾斜力を阻止するための力５の選択は、実質的に同じである。

図２５−図３２に関して上述したことに基づいて、ベース１２上のリング１４を支持するブッシング（例えば、ブッシング２６）上へのバネ部材（例えば、フランジ８９又は波形リング）によって発生される力（すなわち、力Ｆ４）は、テンショナの作動中にプーリ１８及び２０上へのベルト力からもたらされる傾斜力（すなわち、力Ｆ３）に抵抗するように選択することができことを見ることができる。これに加えて、テンショナアーム１６を支持するブッシング（例えば、ブッシング８４）上への別のバネ部材（例えば、ＢｅｌｌｅＶｉｌｌｅ座金８８）によって発生される力（すなわち、力Ｆ５）は、テンショナアームプーリ１８上へのベルト力からもたらされる傾斜力（すなわち、力Ｆ２）に抵抗するように選択することができることを見ることができる。力Ｆ４は、力Ｆ３、距離Ｌ１、及び半径ｒ１に少なくとも部分的に依存して選択され、力Ｆ５は、力Ｆ２、距離Ｌ２、及び半径ｒ２に少なくとも部分的に依存して選択される。

当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な他の修正を本明細書に説明する実施形態に達成することができることを理解するであろう。

Claims (17)

1. 動力デバイスのシャフト上の回転駆動部材と係合する無端駆動部材に張力付与するためのテンショナであって、
   前記動力デバイスに装着可能であるベースと、
   前記動力デバイスの前記シャフトを取り囲む関係で前記ベースによって回転可能に支持され、かつリング軸の周りに回転可能であるリングと、
   アームピボット軸の周りを枢動できるように前記リングにピボット可能に装着されたテンショナアームと、
   前記テンショナアームに回転可能に装着された第１のテンショナプーリであって、該テンショナアームが、前記回転駆動部材の１つの側で前記無端駆動部材の第１のスパンに向けて付勢される前記第１のテンショナプーリと、
   前記リングに少なくとも間接的に回転可能に装着され、前記回転駆動部材の別の側で前記無端駆動部材の第２のスパンに向けて付勢される第２のテンショナプーリと、を備え、
   前記リングは、前記無端駆動部材の前記第１及び第２のスパンとの係合から生じる前記第１及び第２のテンショナプーリ内のハブ荷重に応答して回転可能である、
   ことを特徴とするテンショナ。
2. 前記第２のテンショナプーリは、前記リングに対して固定された第２のプーリピボット軸の周りの回転のために該リングに装着される遊びプーリである、
   請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記テンショナアームは、捩りバネである第１の付勢部材によって自由アーム方向に付勢される、
   請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記テンショナアームは、該テンショナアームと前記リングの間の第１の圧縮コイルバネ作用である第１の付勢部材によって前記第１のスパンに向けて付勢される、
   請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記テンショナアームは、第１のテンショナアームであり、前記第２のテンショナプーリは、前記無端駆動部材の前記第２のスパンに向けて付勢される第２のテンショナアームに装着される、
   請求項１に記載のテンショナ。
6. 前記第２のテンショナアームは、該第２のテンショナアームと前記リングの間の第２の圧縮コイルバネ作用である第２の付勢部材によって前記第２のスパンに向けて付勢される、
   請求項５に記載のテンショナ。
7. 前記テンショナアームの動きをダンピングするように位置決めされたテンショナアームダンピング部材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
8. リングダンピング部材が、前記リングの動きをダンピングするために該リングと係合する、
   請求項１に記載のテンショナ。
9. 前記リングダンピング部材は、前記リングの第２の回転方向におけるよりも該リングの第１の回転方向により強く該リングの動きをダンピングするように構成される、
   請求項８に記載のテンショナ。
10. 前記リングダンピング部材は、前記リングと前記ベースの間に位置決めされて該ベースの第１の面に係合する第１のリングダンピング部材であり、
    第２のリングダンピング部材が、前記リングに接続され、かつ前記ベースの第２の面に係合する、
    請求項８に記載のテンショナ。
11. 前記リングに接続されたクランプ部材を更に含み、
    そのために前記クランプ部材は、前記ベース１２と前記第１及び第２のリングダンピング部材とをクランプするために前記リング１４と協働し、同時に依然として該ベースに対する該リングの摺動を許容する、
    請求項１０に記載のテンショナ。
12. 前記クランプ部材は、クランプ部材面とリングレースの間の間隙の調節を可能とし前記第１及び第２のリングダンピング部材を通じて前記リングに作用するダンピング力の調節を可能にするように該リングに螺合可能に接続される、
    請求項１１に記載のテンショナ。
13. 前記テンショナアームが前記第１及び第２のテンショナプーリと前記回転駆動部材との周りの前記無端駆動部材の設置を許容するように前記リングに対する選択された角度位置に該テンショナアームを係止するように構成されたアーム係止部材を更に備えている、
    請求項１に記載のテンショナ。
14. 前記リング軸は、前記動力デバイスの前記シャフトの軸線と同軸である、
    請求項１に記載のテンショナ。
15. 前記リング軸は、前記動力デバイスの前記シャフトの軸線からオフセットしている、
    請求項１に記載のテンショナ。
16. 前記ベース上に前記リングを支持するブッシング上にバネ部材によって発生される力が、テンショナの作動中に前記プーリ上のベルト力から生じる傾斜力に抵抗するように選択される、
    請求項１に記載のテンショナ。
17. 前記テンショナアームを支持するブッシング上に別のバネ部材によって発生される力が、前記テンショナアームプーリ上の前記ベルト力から生じる傾斜力に抵抗するように選択される、
    請求項１６に記載のテンショナ。

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