JP2019518915A - ロータリーテンショナ - Google Patents

Abstract

テンショナは、被駆動要素を受容するために配設されたベース開口を有するベースと、ベースに揺動自在に係合するロータリーアームとを備え、ベース開口の中心に整列したロータリーアームの回転軸と、ロータリーアームに軸支された第１のプーリと、ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームとを備え、シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐形状を有し、ピボットアームを付勢する捻りスプリングと、揺動アームに軸支された第２のプーリと、揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュとを備え、ブッシュがシャフトまたはピボットアームに対して固定関係にあり、ロータリーアームとベースの間に摩擦係合する第１の減衰リングを備え、皿バネが押圧係合して垂直力が第１の減衰リングに付与される。

Description

本発明はテンショナに関し、特に、ベースに揺動自在に係合するロータリーアームを備え、ロータリーアームの中心軸がベース開口の中心に整列し、ロータリーアームに対してシャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームを備え、シャフトと揺動アームがそれぞれ協働する接頭円錐部分を有し、揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュを備えた、ロータリーテンショナに関する。

ほとんどの内燃機関は、２，３の例をあげるとパワーステアリング、オルタネータ、エアコンディショナ等のアクセサリを備える。これらのアクセサリは通常、ベルトによって駆動される。テンショナは通常、スリップを防止するためにベルトに負荷をかけるべく用いられる。テンショナはエンジンの取付け面に取付けられる。

エンジンはさらにスタート／ストップ・システムを備え、これによりエンジンは車両が運転中ではないときに停止し、運転を継続するための駆動コマンドが受信されたときエンジンは再スタートする。

スタート／ストップ機能はベルトに逆方向の負荷をかけやすい。したがってテンショナはベルト負荷の反転を吸収するために使用可能である。テンショナは、必要なベルト予負荷をベルトの両方の駆動方向に適切に付与するために、独立に揺動する1以上の要素を備えるかもしれない。またテンショナは、エンジンルーム内のスペースを節約するためにオルタネータ等のアクセサリに直接取付けられるかもしれない。

この技術の代表はＷＯ２０１４／１００８９４であり、これは駆動装置のシャフト上の回転駆動部材に係合する無端状駆動部材に張力を付与するためのテンショナを開示する。テンショナは、駆動装置に取付け可能なベースと、駆動装置のシャフトを囲繞する位置関係にあるベースにより回転自在に支持されるとともに、リング軸の周りに回転自在なリングと、アーム揺動軸の周りに揺動運動するためにリングに揺動自在に取付けられたテンショナアームと、第１および第２のプーリとを有する。第１のテンショナプーリはテンショナアームに回転自在に取付けられる。テンショナアームは、回転駆動部材の一方の側部に、無端状駆動部材の第1のスパンに向かって付勢される。第２のテンショナプーリは、少なくとも間接的にリングに、回転自在に取付けられ、回転駆動部材の他方の側部に、無端状駆動部材の第２のスパンに向かって付勢される。リングは、無端状駆動部材の第１および第２のスパンに係合することによる、第１および第２のテンショナプーリにおけるハブ負荷に応答して回転可能である。

必要なものは、ベースに揺動自在に係合するロータリーアームを備え、ロータリーアームの中心軸がベース開口の中心に整列し、ロータリーアームに対してシャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームを備え、シャフトと揺動アームがそれぞれ協働する接頭円錐部分を有し、揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュを備えた、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、ベースに揺動自在に係合するロータリーアームと、ベース開口の中心に整列したロータリーアームの回転中心と、ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームとを備え、シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐形状を有し、揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュ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、被駆動要素を受容するために配設されたベース開口を有するベースと、ベースに揺動自在に係合するロータリーアームとを備え、ベース開口の中心に整列したロータリーアームの回転軸と、ロータリーアームに軸支された第１のプーリと、ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームとを備え、シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐形状を有し、ピボットアームを付勢する捻りスプリングと、揺動アームに軸支された第２のプーリと、揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュとを備え、ブッシュがシャフトまたはピボットアームに対して固定関係にあり、ロータリーアームとベースの間に摩擦係合する第１の減衰リングを備え、皿バネが押圧係合して垂直力が第１の減衰リングに付与される、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。
上方斜視図である。 下方斜視図である。 分解図である。 断面図である。 図１の詳細図である。 被駆動要素に取付けられた本装置の斜視図である。

図１は上方斜視である。ロータリーテンショナ１０００はベース１００とロータリーアーム２０２とスイングアームテンショナ３００とを備える。

ベース１００は、テンショナを、エンジンのオルタネータ（図示せず）のような取付け面に取付けるための孔１０１を備える。各孔１０１はボルト（図示せず）のような固定具を受容する。ベース１００は開口１０２を備える。開口１０２は、オルタネータプーリ（図示せず）のような被駆動要素を収容し、かつ囲繞するのに十分に大きな直径を有する。駆動軸（図示せず）は被駆動要素に係合する。図６参照。

ロータリーアーム２０２は第１径方向突出部２１０と第２径方向突出部２１１を備える。ロータリーアーム２０２はさらに、開口２０９を備える。開口２０９は、オルタネータプーリ（図示せず）のような被駆動要素を収容するのに十分に大きな直径である。開口１０２と開口２０９は同軸的である。ロータリーアーム２０２はベース１００の周りに回動自在であり、開口１０２すなわちロータリーアーム２０２は、ベース開口１０２の中心（Ｂ）に整列した回転軸Ａ−Ａを有する。ロータリーアームの回転軸もまた、オルタネータプーリ（図示せず）のような被駆動プーリの回転軸に整列する。

プーリ２０１は軸受２０７により、突出部２１０においてロータリーアーム２０２に軸支される。プーリ２０１は、例えばオルタネータプーリのような被駆動エンジンアクセサリを駆動する駆動軸(図示せず)に係合する。ボルト２０８は軸受２０７を突出部２１０に固定する。ダストカバー２１２は異物が軸受２０７に入り込むのを防止する。

テンショナ３００は揺動アーム３０１を備える。揺動アーム３０１はシャフトの周りに揺動する。シャフト３０４は、揺動アーム３０１において突出部２１１に対して圧入されるか螺合される。シャフト３０４はベース開口から径方向外側に配置される。プーリ３０２は軸受３１０において揺動アーム３０１に軸支される。プーリ３０２は駆動ベルト（図示せず）に係合する。捻りスプリング３０３は揺動アーム３０１を付勢して駆動ベルト（図示せず）に接触させ、ベルト負荷をかける。ベルト負荷は動作中に、ベルトの滑りと摩耗と騒音を防止するために有利である。揺動アーム３０１の揺動動作はロータリーアーム２０２の回転運動に連動する。

動作中、揺動アーム３０１は駆動ベルトを押圧してベルト負荷をかける。揺動アームの負荷は応答を生じ、プーリ２０１がロータリーアーム２０２の揺動運動により駆動ベルトを押圧する。揺動アーム３０１とロータリーアーム２０２の動きにより、本発明装置は種々のシステムおよびベルトの動作の特性に適応する。プーリ２０１とプーリ３０２は被駆動プーリ（図示せず）に対して同一平面にある。

図２は下方斜視図である。動作において、駆動ベルト（図示せず）は、開口２０９から突出するオルタネータプーリのような被駆動プーリに係合する。駆動ベルトもまたプーリ２０１、３０２に係合する。

図３は分解図である。シャフト３０４は接頭円錐部分３０４ａを有する。ブッシュ３０５はシャフト３０４と揺動アーム３０１の間に配設される。ブッシュ３０５は接頭円錐部分３０５ａを有する。

ブッシュ３０５は、シャフト３０４のスロット３０４ｂに係合する、ブッシュ３０５上のタブ３０５ｂにより、シャフト３０４に対して固定的に保持される。揺動アーム３０１はブッシュ３０５上のシャフト３０４の周りに揺動する。ブッシュ３０５と揺動アーム３０１の間の摩擦関係は、揺動アーム３０１の揺動動作を減衰させるように作用する。代替的な実施形態では、ブッシュ３０５はピボットアームに対して固定的に保持される。さらに他の実施形態では、ブッシュ３０５はピボットアームまたはシャフトに対して、固定的に保持されない。

減衰リング２０３はベース１００とロータリーアーム２０２の間に配置される。減衰リング２０４は減衰リング２０３とは反対側に配置される。部材２０５は減衰リング２０４をベース１００に保持する。皿バネ２０６は圧縮垂直力を部材２０５に対して付与し、部材２０５は垂直力を各減衰リング２０３、２０４に付与する。垂直力と、減衰リングとベースの間の摩擦係数との乗算は摩擦力であり、これはロータリーアーム２０２の減衰運動となる。皿バネ２０６は、ベース１００に適用される材料の撓みに基づく組立て工程により、圧縮状態に保持され、これは延いてはテンショナを保持する。

各タブ２０３ａはロータリーアーム２０２の受容部２１３に係合する。各タブ２０４ａもロータリーアーム２０２の受容部２１３に係合する。したがって各減衰リング２０３はロータリーアーム２０２に対して固定的に動く。面２０３ｃはベース１００の面１０４に摩擦係合する。面２０５ａは面２０４ｃに摩擦係合する。

ピン３０８はロータリーアーム部２１４とピボットアーム３０１に係合する。ピン３０８は、駆動ベルト（図示せず）の取付けを容易にするために、所定の位置にピボットアーム３０１を保持する。ピン３０８は、テンショナとベルトの取付けが完了し、システムが作動状態におかれると、取外される。

図４は断面図である。シャフト３０４は接頭円錐部分３０４ａを有する。円錐角θは０度よりも大きく９０度よりも小さい範囲である。一例として、本実施形態は約３０度の円錐角θを有する。

ブッシュ部分３０５ａは接頭円錐形を有し、部分３０４ａの形状に協働的に合致する。ブッシュ３０５はピボットアーム３０１とシャフト３０４の間に配設される。ピボットアーム３０１はブッシュ３０５に対して揺動する。キャップ３０９はピボットアーム３０１に貼り付けられ、ブッシュ３０５とピボットアーム３０１の間に破片が入り込むためのシールとして作用する。

動作中、捻りスプリング３０３は軸方向に圧縮され、軸方向スプリング力Ｆ_sprを生じる。軸方向スプリング力はブッシュ３０５の面３０５ｃをピボットアーム３０１の面３０１ｂに押圧する。結果として生じる面３１０ｂと面３０５ｃの間の摩擦力はピボットアーム３０１の揺動運動を減衰させる。軸方向スプリング力と摩擦部分の形状に依って、減衰トルクは例えば±１〜＋２０Ｎｍの広い範囲を有する。好ましい範囲は約１Ｎｍから約８Ｎｍである。一例として、部分３０５ａが最大で３６ｍｍ、最小で１６ｍｍの直径を有し、摩擦係数が０．１６であるときの、８５０Ｎｍの軸方向スプリング力および３０度の円錐角は、約±３．７Ｎｍの減衰トルクを与える。ここに提供された数値は一例に過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図していない。

接頭円錐部分３０５ａの角Δの頂点は軸方向スプリング力Ｆ_ｓｐｒのベクトルとは反対方向を向く。この方向付けにより、ピボットアームの接頭円錐部分３０１ｂはシャフトの円錐部分３０４ａに強固に係合する。これは反力Ｆ_ｃｒの基となり、この反力の面３０５ｃに対する垂直力は、ブッシュ３０５と面３０１ｂの間に摩擦力を生じる。例えば、この実施形態において、頂角Δは６０°である。頂角Δ＝２×θ

接頭円錐形状は、ブッシュ部分３０５ａの拡大された表面積により、純粋な円筒形のブッシュと比較して、減衰に対する耐久性を高める。それはまた、Ｆ_ｎ＝Ｆ_ｓｐｒ（ｓｉｎθ）の楔効果により軸方向力の利用を最適化する。Ｆ_nは面３０５ｃにおける垂直力であり、Ｆ_ｓｐｒはスプリング力である。それはまた、シャフト３０４におけるピボットアーム３０１の軸合わせの精度を向上させ、延いては駆動ベルトに対するプーリ３０２の軸合わせの精度を向上させることとなる。

図５は図１の詳細図である。ボルト３０６は軸受３１０を揺動アーム３０１に固定する。ダストシールド３０７は軸受３１０を破片から保護する。各タブ３０５ｂはスロット３０４ｂに係合し、ブッシュ３０５の動きを防止する。

図６は被駆動要素に取付けられた本装置の斜視図である。テンショナ１０００は被駆動要素ＤＣに取付けられる。被駆動要素ＤＣはプーリＰを備える。被駆動要素ＤＣはオルタネータ、スタータ・ジェネレータ、あるいは他の自動車エンジンの要素であってもよい。固定具Ｆはテンショナ１０００を被駆動要素に固定する。ベルト（図示せず）はプーリ２０１、プーリ３０２、プーリＰに係合する。ベルトはプーリＰを介して要素ＤＣを駆動する。

本発明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 (12)

1. 被駆動要素を受容するために配設されたベース開口を有するベースと、
   前記ベースに揺動自在に係合するロータリーアームとを備え、前記ロータリーアームの回転軸はベース開口の中心に整列し、第１のプーリが前記ロータリーアームに軸支され、
   前記ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームを備え、前記シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐形状を有し、捻りスプリングが前記ピボットアームを付勢し、第２のプーリが前記揺動アームに軸支され、
   前記揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュを備え、前記ブッシュが前記シャフトまたはピボットアームに対して固定関係にあり、
   前記ロータリーアームと前記ベースの間に摩擦係合する第１の減衰リングを備え、皿バネが押圧係合して垂直力が前記第１の減衰リングに付与される
   テンショナ。
2. 前記シャフトの接頭円錐部分が、捻りスプリングの軸方向スプリング力Ｆ_ｓｐｒのベクトルとは反対方向を向く頂角Δを有する請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記ロータリーアームと前記ベースの間に摩擦係合する第２の減衰リングをさらに備え、前記第２の減衰リングがベースの摩擦面に対して前記第１の減衰リングの反対側に配設される請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記ロータリーアームが前記ベース開口に整列したロータリーアーム開口を有する請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記ブッシュが前記シャフトに対して固定的に保持される請求項１に記載のテンショナ。
6. 前記ブッシュが前記ピボットアームに対して固定的に保持される請求項１に記載のテンショナ。
7. 前記第1の減衰リングが前記ロータリーアームに対して固定的に保持される請求項１に記載のテンショナ。
8. 前記第２の減衰リングが前記ロータリーアームに対して固定的に保持される請求項３に記載のテンショナ。
9. 前記第1の減衰リングが前記ベースに対して固定的に保持される請求項１に記載のテンショナ。
10. 前記第２の減衰リングが前記ベースに対して固定的に保持される請求項３に記載のテンショナ。
11. 被駆動要素を囲繞するために配設されたベース開口を有するベースと、
    前記ベースに揺動自在に係合するロータリーアームとを備え、前記ロータリーアームの回転軸はベース開口の中心に整列し、第１のプーリが前記ロータリーアームに軸支され、前記ロータリーアームが前記ベース開口に整列したロータリーアーム開口を有し、
    前記ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームを備え、前記シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐部分を有し、捻りスプリングが前記ピボットアームを付勢し、第２のプーリが前記揺動アームに軸支され、前記シャフトの接頭円錐部分が捻りスプリングの軸方向力Ｆ_ｓｐｒのベクトルとは反対方向を向く頂角Δを有し、
    前記揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュを備え、前記ブッシュが前記シャフトに対して固定関係にあり、
    前記ロータリーアームと前記ベースの間に摩擦係合する第１の減衰リングを備え、皿バネが押圧係合して垂直力が前記第１の減衰リングに付与される
    テンショナ。
12. ベース開口を有するベースと、
    前記ベースに揺動自在に係合するロータリーアームとを備え、前記ロータリーアームの回転軸はベース開口の中心に整列し、第１のプーリが前記ロータリーアームに軸支され、前記ロータリーアームが前記ベース開口に整列したロータリーアーム開口を有し、
    前記ロータリーアームに対し、シャフトの周りに揺動自在に係合する揺動アームを備え、前記シャフトと揺動アームがそれぞれ、協働的な接頭円錐部分を有し、捻りスプリングが前記ピボットアームを付勢し、第２のプーリが前記揺動アームに軸支され、前記シャフトの接頭円錐部分が捻りスプリングの軸方向力Ｆ_ｓｐｒのベクトルとは反対方向を向く頂角Δを有し、
    前記揺動アームの接頭円錐部分に摩擦係合する接頭円錐部分を有するブッシュを備え、前記ブッシュが前記シャフトに対して固定関係にあり、
    前記ロータリーアームと前記ベースの間に摩擦係合する第１の減衰リングを備え、皿バネが押圧係合して垂直力を前記第１の減衰リングに付与する
    テンショナ。

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