JP2021516318A - オービタル・テンショナ - Google Patents

Abstract

ベースと、ベースに係合するリングとを備え、リングはベース開口内において中心Ｃの周りに回転可能であり、リングに軸支されたプーリを備え、リング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たプーリとを備え、ピボットアームを付勢するために、リングとピボットアームの間に配置されたトーションスプリングを備え、ベースとリングの間に摩擦係合する減衰アセンブリと、減衰機構に垂直負荷を付与するスプリングとを備え、減衰材料は０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有するテンショナ。

Description

本発明はテンショナに関し、より詳しくは、０Ωから約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する減衰材料を有するテンショナに関する。

ベルトテンショナはベルトに負荷を付与するために使用される。一般的にベルトは、エンジンに協働する種々のアクセサリを駆動するために、エンジンアプリケーションに使用される。例えば、空調機のコンプレッサとオルタネータはベルト駆動システムによって駆動されるアクセサリの２つである。ベルトテンショナはベースに対して揺動自在であるアームに軸支されたプーリを有する。スプリングはアームとベースの間に連結される。スプリングはまた、減衰アセンブリに係合する。減衰アセンブリは相互に接触する摩擦面を有する。減衰アセンブリはベルト駆動の作用によって生じるアームの振動運動を減衰させる。これは延いては、可動要素における摩耗を最小限にすることによって、ベルト寿命の期待とテンショナ寿命の期待を高める。

オービタル・テンショナは、同一ベルトの２つのスパンのいずれかまたは両方にテンションを付与するために、スタータジェネレータのような、負荷反転を有する単一のベルト駆動に用いられてきた。このようなテンショナは単一のベルトにおいて連携して作用するので、典型的には単一のトーションスプリングを有する。市場の需要は、車両重量を低下させることと、ボンネット下の部品点数を減少させることとによる、排気物の減少と燃費の増加を含む。

これらの目標に向かって取られるアプローチは、スタータモータの機能とオルタネータの機能とを単一の装置とモータジェネレータすなわちＭＧＵ内に組込むことを含む。また、燃費を増加させる目標に向かって、ＭＧＵは「アイドルストップ」と呼ばれる特徴の使用を促進する。この特徴は、エンジンが普通にアイドリングするときに休止することを許容して、車両が走行を再開することが期待されるときに再起動することである。この特徴は、アクセサリベルト駆動における需要を実質的に増加させる。この種のアプリケーションにおいて、スタータ／ジェネレータはアクセサリベルト駆動を介してクランクシャフトに機械的に連動するように配置される。

この技術の代表は欧州特許第２１２８４８９Ｂ１公報である。これはベルト駆動のベルトテンショニング装置を開示し、この装置は、駆動軸周りに駆動シャフトによって駆動可能な駆動ベルトプーリと、複数の他のベルトプーリとを有し、かつ駆動ベルトプーリと他のベルトプーリに掛け回された無端ベルトを有する駆動機構を備える。ベルトテンショニング装置は、２つのテンショニングアームが共通揺動軸の周りに揺動自在であるように支持されたハウジングを備え、テンショニングアームには駆動軸に平行に延びる回転軸を有するテンショニングローラが支持される。またテンショニングアームはスプリング手段によって相互に相対的に支持される。ハウジングは、駆動機構に取付けられた駆動ベルトプーリの存在において取付けられ、ハウジングは、駆動ベルトプーリの駆動シャフトを取り囲む環状領域において駆動機構に対して相対的に接触しない。テンショニングアームは駆動ベルトプーリの直径の内側に配置されることを特徴とする。

ＭＧＵは動作中、電界を発生する。電界は電荷をテンショナのピボットアーム上において生じさせ、ピボットアームとグランドの間にスパークを導く。ピボットアームは典型的には、使用される減衰材料のために、グランドから電気的に遮断されている。多くの減衰材料は電気的に遮断され、非導電性であるプラスティックの形態である。これはピボットアームとグランドの間に電圧の発生を導く。

必要なものは、０Ωから約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する減衰材料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、０Ωから約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する減衰材料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、本発明の説明と添付された図面により明確になる。

本発明は、ベースと、ベースに係合するリングとを備え、リングはベース開口内において中心Ｃの周りに回転可能であり、リングに軸支されたプーリを備え、リング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たプーリとを備え、ピボットアームを付勢するために、リングとピボットアームの間に配置されたトーションスプリングを備え、ベースとリングの間に摩擦係合する減衰材料と、減衰材料に垂直負荷を付与するスプリングとを備え、減衰材料は０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有するテンショナである。

ここに組み込まれ、明細書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、その記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。
テンショナの斜視図である。 テンショナの断面図である。 図２の詳細である。 テンショナの分解図である。

図１はテンショナの斜視図である。テンショナ１０００はベース１０を備える。リング５０はベース１０において中心Ｃの周りに回転する。中心Ｃはベース開口１２内にある。開口１２は、ＭＧＵ（図示せず）に取付けられたプーリを受容可能である。中心Ｃはテンショナの本体から突出しない。

ピボットアーム９０はリング５０に揺動自在に取付けられる。プーリ５１は固定具５２によりリング５０に軸支される。プーリ９１は固定具９２によりピボットアーム９０に軸支される。ベース１０は、エンジンモータージェネレータユニット（ＭＧＵ）等の取付け面にテンショナを取付けるため、１以上の取付けボス１１を有する。ベルト（図示せず）は典型的には、プーリ５１からＭＧＵプーリ（図示せず）を周りプーリ９１へ経由する。ＭＧＵプーリの回転軸は中心Ｃに整列する。ピボットアーム９０の揺動軸Ａ−Ａは中心Ｃには整列せず、中心Ｃからずれている。ピボットアーム９０、ベース１０およびリング５０は、例えば鉄、アルミニウム、あるいは適当な合金である、従来公知の金属材料である。テンショナ１０００はまた、オービタル・テンショナとも呼ばれる。

図２はテンショナの断面図である。トーションスプリング５３はピボットアーム９０とリング５０の間に係合する。トーションスプリング５３はピボットアーム９０を付勢して、ベルト（図示せず）に接触させる。ピボットアーム９０はブッシュ９７とブッシュ９６においてシャフト９３の周りに揺動する。ダストカバー９５は異物がブッシュ９６を汚染することを防止する。

図３は図２の詳細である。保持部材２１０はリング５０をベース１０に堅く固定する。保持部材２１０はベース１０に圧入される。ブッシュ２２０はリング５０の回転運動を容易にする。ウェーブスプリング２５０は均一に分散した垂直力を減衰アセンブリ２４０に付与して、これをリング５０の面５５に摩擦接触させる。減衰アセンブリ２４０は減衰材料２３０と金属背面板２４１を備える。本発明のテンショナにおいて、減衰材料２３０は導電性を有する。

動作において、ＭＧＵの電界により、電圧（静電荷）がベース１０とリング５０の間に生じる。電荷蓄積の結果、放電あるいはスパークがベース１０とリング５０の間に生じる。スパークは車両の運転とテンショナの寿命に有害であり、車両の運転手を不安にさせる。

スパークを生じさせないため、導電性の減衰材料２３０は、ＭＧＵを介してリング５０をエンジンへ接地させるために導電性の成分を有する。例えば、導電性の減衰材料が使用されたとき、減衰材料２３０の電気抵抗は約８００ＧΩから約５ＫΩよりも小さくなる。著しく低下した電気抵抗はピボットアームとベースの間のスパークを減少させる電気経路をもたらす。減衰材料２３０の電気抵抗の範囲は０Ωより大きく、約１００００Ωまでである。好ましくは、抵抗は約５０００Ωより小さい。

電気抵抗はベース２０上の点とリング５０上の点との間において測定される。これらの点は減衰アセンブリ２４０にわたって、概略的に相互に近接しており、したがって抵抗は減衰アセンブリと減衰材料にわたって測定される。

導電性材料としてカーボンファイバを用いることが知られているが、カーボンファイバはグラスファイバあるいはアラミドファイバよりも約１０倍よりもコストが高く、したがってカーボンファイバはコスト面で有効ではない。他方、本発明の耐摩耗性導電性減衰材料は、低価格のグラスファイバあるいはアラミドファイバと組み合わせたときに減衰材料を十分に導電性にさせる、最小限のステンレス鋼ファイバ（約３％から約５％）である。

重量で、減衰材料は次の概算量である。アラミドファイバは約１０％、ＰＴＦＥと二硫化モリブデンは約１７％、ステンレス鋼ファイバは約３％から約５％、ステンレス鋼ファイバの量に依存した残りのナイロン６６は（約７０％から約６８％）である。ステンレス鋼ファイバ以外の各成分の量の約±２％までの変化が等しい成功率で可能である。グラスファイバが等しい成功率でアラミドファイバの代わりに用いられてもよい。

ステンレス鋼ファイバのアスペクト比は、低い充填重量で、簡単に電気を通すのに十分に大きく、かつマトリクスポリマー材料を最終パーツに容易に成型するのに十分に小さくなければならない。したがって、約８ミクロンの直径を有し、約３ｍｍから約１３ｍｍの範囲の呼び長さを有するステンレス鋼ファイバが選定される。より長い鋼ファイバもまた、減衰アセンブリの設計によっては使用可能である。直径は、等しい成功率で約６ミクロンから約１０ミクロンの範囲であってもよい。

ブッシュ９６、ブッシュ９７およびブッシュ２２０はそれぞれ、すなわち全て、同様な導電性の減衰材料である。このことは、電荷をグランドに散逸させるための他の経路を提供することにより、スパークする傾向をさらに低減させる。

導電性の減衰材料は静電荷を放電する目的のために、如何なる構成のテンショナでも使用可能である。

図４はテンショナの分解図である。ウェーブスプリング２５０はリング５０とベース１０の間に保持される。ウェーブスプリング２５０は減衰アセンブリ２４０を押圧してリング５０に接触させ、垂直力を発生させる。このように減衰アセンブリに付与される垂直力は、延いては、ベース１０に対するリング５０の相対移動を減衰させる摩擦力を生じさせる。

保持部材２１０はリング５０をベース１０にクランプさせる。保持部材２１０はベース１０に固定され、リング５０とともに回転しない。固定具９２はプーリ９１をピボットアーム９０に取付ける。固定具５２はプーリ５１をリング５０に取付ける。ダストシールド５４は異物がベアリング５６に侵入するのを防止する。ダストシールド９４は異物がベアリング９９に侵入するのを防止する。

ロックピン９８はピボットアーム９０とリング５０の間に取り外し可能に係合する。取付け工程において、ピン９８はピボットアーム９０を、リング５０に対する所定位置にロックする。例えば、テンショナがＭＧＵに取付けられ、ベルトが掛け回されると、ピン９８が外されてピボットアーム９０が自由になり、ベルト（図示せず）に係合する。ベルトとの係合はベルト負荷を与え、これは、例えばベルトによる、エンジンのクランクシャフトからＭＧＵ（図示せず）への動力伝達を可能にする。

本発明の一形態を説明したが、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、構成と関連した部分を変形することは当業者にとって自明である。

Claims (20)

1. ベース１０と、
   前記ベースに係合するリング５０とを備え、前記リングはベース開口内において中心Ｃの周りに回転可能であり、前記リングに軸支されたプーリ５１を備え、
   前記リングに揺動自在に係合するピボットアーム９０と、前記ピボットアームに軸支されたプーリとを備え、前記ピボットアームの枢軸は中心Ｃからずれており、
   前記ピボットアームを付勢するために、前記リングと前記ピボットアームの間に配置されたトーションスプリング５３を備え、
   前記ベースと前記リングの間に摩擦係合する減衰材料２３０と、前記減衰材料に垂直負荷を付与するスプリング２５０とを備え、
   前記減衰材料はステンレス鋼ファイバを部分的に備え、０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する
   テンショナ。
2. 前記減衰材料が重量で約３％から約５％のステンレス鋼ファイバを備える請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記減衰材料がさらに、ナイロン６６を備える請求項２に記載のテンショナ。
4. 前記スプリングがウェーブスプリングを備える請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記ベースに取付けられた保持部材が前記リングを前記ベースに堅く固定する請求項１に記載のテンショナ。
6. 前記リングと前記ベースの間のブッシュをさらに備え、前記ブッシュはステンレス鋼ファイバと、０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗とを有する請求項１に記載のテンショナ。
7. 前記抵抗が約５０００Ωより小さい請求項１に記載のテンショナ。
8. 前記抵抗が約５０００Ωより小さい請求項６に記載のテンショナ。
9. 前記ステンレス鋼ファイバが４ｍｍから６ｍｍの範囲の長さを有する請求項１に記載のテンショナ。
10. 前記ステンレス鋼ファイバが約８ミクロンの直径を有する請求項１に記載のテンショナ。
11. ベースと、
    前記ベースに係合するリングとを備え、前記リングはベース開口内において中心Ｃの周りに回転可能であり、前記リングに軸支されたプーリを備え、
    前記リングに揺動自在に係合するピボットアームと、前記ピボットアームに軸支されたプーリとを備え、
    前記ピボットアームを付勢するために、前記リングと前記ピボットアームの間に配置されたトーションスプリングを備え、
    前記ベースと前記リングの間に摩擦係合する減衰材料と、前記減衰材料に垂直負荷を付与するスプリングとを備え、
    前記減衰材料は０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する
    テンショナ。
12. 前記減衰材料がステンレス鋼ファイバを備える請求項１１に記載のテンショナ。
13. 前記ステンレス鋼ファイバが重量で約３％から約５％のステンレス鋼ファイバを備える請求項１２に記載のテンショナ。
14. 前記ステンレス鋼ファイバが約４ｍｍから６ｍｍの範囲の長さを有する請求項１２に記載のテンショナ。
15. 前記ステンレス鋼ファイバが約８ミクロンの直径を有する請求項１２に記載のテンショナ。
16. ベースと、
    前記ベースに係合するリングとを備え、前記リングはベース開口内において中心Ｃの周りに回転可能であり、前記リングに軸支されたプーリを備え、
    前記リングに揺動自在に係合するピボットアームと、前記ピボットアームに軸支されたプーリとを備え、
    前記ピボットアームを付勢するために、前記リングと前記ピボットアームの間に配置されたトーションスプリングを備え、
    前記ベースと前記リングの間に摩擦係合する減衰アセンブリと、前記減衰機構に垂直負荷を付与するスプリングとを備え、
    前記減衰アセンブリは０Ωより大きく約１００００Ωまでの範囲の抵抗を有する減衰材料を備える
    テンショナ。
17. 前記減衰材料がステンレス鋼ファイバを備える請求項１６に記載のテンショナ。
18. 前記ステンレス鋼ファイバが重量で約３％から約５％のステンレス鋼ファイバを備える請求項１７に記載のテンショナ。
19. 前記ステンレス鋼ファイバが約４ｍｍから約６ｍｍの範囲の長さを有する請求項１７に記載のテンショナ。
20. 前記ステンレス鋼ファイバが約６ミクロンから約１０ミクロンの範囲の直径を有する請求項１７に記載のテンショナ。

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