JP2018520323A - 二次ダンピング機構付きテンショナ - Google Patents

Abstract

テンショナは、軸（２）と、ベース（４）と、ベースに揺動自在に係合するピボットアーム（１１）と、ピボットアームに軸支されるプーリ（１２）と、第１のダンピング部材（６）を付勢してピボットアームに摩擦係合させる第１のスプリング（５）とを備える。第１のスプリングはベースに係合し、第１のダンピング部材は第２のピボットアーム方向よりも第１のピボットアーム方向に、より大きな減衰力を付与する。テンショナは、ピボットアームに配置され、第２のダンピング部材（１０）をベースの表面（４２）に摩擦係合させる第２のスプリング（９）を備える。ベースの表面は最小値から最大値へ変化可能な半径を有する円弧形状を有する。

Description

本発明はテンショナに関し、特に、ピボットアームに係合する第１のダンピング部材とベースに係合する第２のダンピング部材とを有するテンショナに関する。

自動車等に用いられるほとんどのエンジンは、車両の適切な作動に必要である多くのベルト駆動アクセサリシステムを有する。アクセサリシステムは、オルタネータと空調機用コンプレッサとパワーステアリング用ポンプを含む。

アクセサリシステムは一般的に、エンジンの前面に取付けられる。各アクセサリはベルト駆動の形態から動力を受ける軸に取付けられたプーリを有する。初期のシステムでは、各アクセサリはアクセサリとクランクシャフトの間を走行する別のベルトにより駆動されていた。ベルト技術の改良により、ほとんどのアプリケーションでは、単一のサーペンタインベルトが現在一般的に用いられている。種々のアクセサリ要素の間を走行する単一のサーペンタインベルトはアクセサリを駆動する。エンジンのクランクシャフトはサーペンタインベルトを駆動する。

サーペンタインベルトは全てのアクセサリを経由するので、従来のものよりも一般的に長くなる。適切に作動するため、ベルトは所定の張力をかけて取り付けられる。ベルトが作動するとき、全長にわたって僅かに伸びる。これは、ベルト張力の減少をもたらし、ベルトをスリップさせるかもしれない。したがって、ベルトが使用の間に伸びるときに適当なベルト張力を維持するためにベルトテンショナが用いられる。

ベルトテンショナが作動するとき、走行するベルトはテンショナのスプリングにおいて振動を発生させるかもしれない。振動はベルトとテンショナの摩耗を早めるので、望ましくはない。したがって、作動中の振動を減衰させるために、ダンピング機構がテンショナに付加される。

種々のダンピング機構が開発されてきた。これらは粘性流体ダンパーと、相互作用あるいは摺動する摩擦面に基づいた機構と、一連の相互作用するスプリングを用いたダンパーとを含む。大部分において、これらのダンピング機構は一方向のベルト移動に抵抗することにより、単一の方向に作用する。これは一般的に、テンショナアームがローディングとアンローディング位置の間で振動するときに、作動するベルトに減衰されない振動を引き起こす。

この技術の代表は米国特許第６６０９９８８号明細書であり、これはエンジンのベルト駆動のための非対称ダンピングテンショナシステムを開示する。ベルトは、クランクシャフトにおける駆動プーリといくつかの被駆動プーリとの間に連結される。各被駆動プーリはオルタネータ、パワーステアリングポンプ、コンプレッサ等のアクセサリに連結される。テンショナは、ベルトの移動方向において、かなり効果的な慣性の第１の要素よりの前方のどこかに配設される。テンショナにおける付勢部材は、ベルトの張力を維持するために用いられる。テンショナはさらに、エンジンの作動によって引き起こされるベルト振動を減衰させるためにダンピング機構を備える。テンショナのダンピング摩擦は、テンショナアームの移動方向に応じて、不均等すなわち非対称である。加速中、アンローディング方向におけるテンショナのダンピング摩擦は反対方向すなわちローディング方向におけるダンピング摩擦よりも著しく低い。減速中も同様である。加速中の低いダンピング摩擦により、テンショナアームは加速により引き起こされるベルト長さの増大に対して、迅速に調節する。減速中の高いダンピング摩擦は、テンショナアームがローディング方向に動きすぎてスリップおよび騒音を生じることを防止する。非対称ダンピングはまた、作動の全段階においてベルトにおける全体的な振動を著しく減少させる。

必要なものは、ピボットアームに係合する第１のダンピング部材とベースに係合する第２のダンピング部材とを有するテンショナである。本発明はこの必要性に合致する。

本発明の主な特徴は、ピボットアームに係合する第１のダンピング部材とベースに係合する第２のダンピング部材とを有す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、本発明の次の記載と添付した図面により示され、明らかになる。

本発明は、軸と、ベースと、ベースに揺動自在に係合するピボットアームと、ピボットアームに軸支されるプーリと、第１のダンピング部材を付勢してピボットアームに摩擦係合させる第１のスプリングとを備えるテンショナであり、第１のスプリングはベースに係合し、第１のダンピング部材は第２のピボットアーム方向よりも第１のピボットアーム方向に、より大きな減衰力を付与する。本発明は、ピボットアームに配置され、第２のダンピング部材をベースの表面に摩擦係合させる第２のスプリングを備え、ベースの表面は最小値から最大値へ変化可能な半径を有する円弧形状を有する。

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。
本テンショナの正面斜視図である。 本テンショナの背面斜視図である。 本テンショナの背面図である。 本テンショナの正面分解図である。 本テンショナの背面分解図である。 ダンピングトルクとスプリング力の図である。 角度に対するダンピングトルクの図である。 スプリングカバーの詳細である。 ベースの平面図である。 表面４２の輪郭形状である。 第１のダンピング部材の平面図である。

図１はテンショナの正面斜視図である。テンショナ１００は、ベース４に揺動自在に取付けられたピボットアーム１１を有する。プーリ１２はピボットアーム１１に軸支される。プーリ１２はマルチリブドベルトあるいはＶベルトに係合する。ラグ４１は、テンショナのベースを車両エンジン（図示せず）のような取付け面に取付けるために用いられる。ラグ４１はボルト（図示せず）のような固定具を受容する。

図２はテンショナの背面斜視図である。アコーディオンスプリング９が空洞１１０内に配設される。空洞１１０はピボットアーム１１内にある。スプリング９はダンピング部材１０を付勢する。スプリング９は圧縮型スプリングであり、一例として１７７Ｎ／ｍｍのバネ率を有する。ダンピング部材１０は空洞１１０内に配設される。ダンピング部材１０はピボットアーム４内に完全に収容される。

ダンピング部材１０の円弧状面１０１はベース４の表面４２に摩擦係合する。表面４２と表面１０１の間の摩擦係合は、ベース４に対するピボットアーム１１の振動を減衰させる。カバー８がネジ７によってピボットアーム１１に取付けられる。ネジ７は孔１１１に係合する。プラグ１は異物がテンショナに侵入することを防止するために用いられる。ピボット軸２はピボットアーム１１の旋回軸として作用する。

図３はテンショナの背面図である。ピボットアーム１１はストッパ４４に係合し、これはアーム１１の移動経路を制限する。ダンピング部材１０の円弧状表面１０１はベース４の表面４２に摩擦係合する。表面４２はカムプロファイルを有し、これは、表面４２の半径Ｒ１が、ベースにおける円周方向に、相対的に小さい値から相対的に大きな値へスムーズに変化することを意味する。図９および図１０参照。表面４２のカムプロファイルは、ピボットアーム１１の旋回運動の円弧における位置に応じて、ダンピング部材１０によって生じるダンピング力を増大させ、または減少させる効果を有する。

図４はテンショナの正面分解図である。ピボットアーム１１は軸２に圧入される。ピボットブッシュ３はベース４内に収容される。ブッシュ３により、軸２はベース４内で回動する。スプリング５の一端５２はベース４に係合する。スプリング５の他端５１はダンピング機構６に係合する。スプリング５はトーションスプリングである。

ベース４は、ダンピング部材１０に係合される円弧状表面４２を有する。表面４２は、スプリング９の圧縮によってアコーディオンスプリング９からのローディングを増加させることにより、ピボットアーム１１がベルトから離間するに従ってダンピング部材１０による減衰力の大きさを増加させる。ダンピング部材１０は、部材１０の両側部のピボットアームの空洞１１０との係合によりピボットアームの動きを減衰させる。

ダンピング部材１０の摩擦面１０１はベース４の表面４２に係合する。ダンピング部材１０により生じる減衰力は、スプリング９のバネ率を変更することによって調節される。摩擦力（減衰力）は垂直力（Ｎ）と摩擦係数（μ）の積である。

図５はテンショナの背面分解図である。ダンピング部材６の摩擦面６１はアーム１１の内面１１２に係合する。ダンピング部材６は、第２ピボットアーム方向（アンローディング）よりも第１ピボットアーム方向（ローディング）に、より大きい減衰力をアーム１１に付与する。すなわち減衰力は非対称である。

図１１を参照すると、ダンピング部材６は端部５１においてトーションスプリング５に係合する。図１１は第１のダンピング部材の平面図である。ダンピング部材６はさらに、ピボットアーム内面１１２に係合するための円弧状外面６１を有する。ダンピング部材６は、スプリング端部５１に協働的に連結するための第１および第２スプリング接点８０、８２を有する。ダンピング部材６はスプリング端部５１を受容するための溝６２を有する。ダンピング部材６は図示されるように、円弧形状を有する。

また、ダンピング部材に作用する力が図示される。第１ダンピング力Ｔ_Ｌはベルトから離間する第１方向におけるピボットアーム１１の動きに作用し、第２ダンピング力Ｔ_ｕｎは無端ベルトに向かう第２方向におけるピボットアームの動きに作用し、第１ダンピング力は第２ダンピング力よりも大きい。

静止位置において、トーションスプリング５のスプリングトルクＴ_ｓｐｒは第１および第２スプリング接点８０、８２において反力Ｎ１およびＮ２を生じる。スプリングの他端は、回転を制限されたベース４に係合し、これによりトルクを生じる。ダンピング機構６は端部５１により、ピボットアームに対して所定位置に実質的に制限される。

μＴ_ＬはμＴ_ｕｎよりも大きい。μは表面６１と表面１１２の間の摩擦係数である。Ｔ_Ｌはローディング方向におけるトルクである。Ｔ_ｕｎはアンローディング方向におけるトルクである。

図６はダンピングトルクとスプリング力の図である。第１のダンピング部材６と第２ダンピング部材１０の効果は、アーム１１が初期位置からベルト（図示せず）との係合位置まで巻き取られるとして示される。

図７は二次ダンピング機構がある場合とない場合における、角度に対するダンピングトルクの図である。第２のダンピング部材（Ｂ）との組み合わせによるヒステリシスと比較すると、トルクは単一のダンピング部材（Ａ）の場合、著しく小さいことがわかる。

図８はスプリングカバーの詳細である。カバー８はブラシ部８１を有する。ブラシ部８１は異物が空洞１１０とダンピング部材１０の中に侵入することを防止するシールとして作用する。ブラシ部８１はベース４の外部に係合する。ネジ７は孔８２に係合する。

図９はベースの平面図である。表面４２はベース４の外方に配置された円弧状の面である。半径Ｒ１は、円周方向に沿って、ストッパ４４における最小値から矢印により示される最大値まで徐々に増加する。必要であれば、表面４２の傾斜は、矢印における最小値からストッパ４４における最大値まで変化してもよい。ストッパ４４の位置は表面４２の位置に対して重要ではなく、好都合な参考として示されたに過ぎない。受容部４５はスプリング５の端部５２に係合し、これにより、スプリング５が軸２の周りに回転することを防止する。

図１０は表面４２の輪郭形状である。例えば、本実施形態において、表面４２は１８０°の間に半径Ｒ１が４ｍｍ増加する。この輪郭形状は一例に過ぎず、表面４２の他の輪郭形状もユーザの必要性に合致することが可能である。各輪郭形状はダンピング部材１０により寄与される減衰特性を決定する。半径Ｒ１はピボットアームの回転軸に関するものである。回転軸は軸２の中心である。

本発明の１つの形態が説明されたが、当業者がここに記載された発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と部分の関係と方法において変形を施すことは自明である。

Claims (6)

1. 軸（２）と、
   ベース（４）と、
   前記ベースに揺動自在に係合するピボットアーム（１１）と、
   前記ピボットアームに軸支されるプーリ（１２）と、
   第１のダンピング部材（６）を付勢して前記ピボットアームに摩擦係合させる第１のスプリング（５）とを備え、前記第１のスプリングは前記ベースに係合し、前記第１のダンピング部材は第２のピボットアーム方向よりも第１のピボットアーム方向に、より大きな減衰力を付与し、
   前記ピボットアームに配置され、第２のダンピング部材（１０）をベースの表面（４２）に摩擦係合させる第２のスプリング（９）を備え、前記ベースの表面は最小値から最大値へ変化可能な半径（Ｒ１）を有する円弧形状を有する
   テンショナ。
2. 前記第１のスプリングがトーションスプリングである請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記第２のスプリングが圧縮スプリングである請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記第２のダンピング部材と前記第２のスプリングが前記ピボットアームの中に配置される請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記第２のダンピング部材を覆うカバーをさらに備える請求項４に記載のテンショナ。
6. ブラシ部をさらに備える請求項５に記載のテンショナ。

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