JP2846884B2 - ベルト緊張器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野」 本発明はベルト緊張器、そしてさらに詳細には自動車
エンジンの蛇行ベルト機構及びタイミングベルト機構に
用いられる型のベルト緊張器に関する。

〔従来の技術〕

典型的なベルト緊張器は、固定構造体と、回動軸線周
りに回動するよう回動ベアリングによりこの固定構造体
に取付けられた枢着構造体と、前記回動軸線と平行な回
転軸線の周りに回転するよう回転ベアリングによって前
記回動構造体に取付けられたベルト緊張プーリとを含ん
でいる。枢着構造体を、弛んだベルト取付け位置に一致
する第１の限定位置からベルトが係合しかつ緊張してい
る間の第２の位置に向って回動させるよう弾性的に付勢
するため、ねじりスプリングが設けられる。このねじり
スプリングは、ベルトが緊張されている時ベルト負荷ト
ルクと等しくまたこれと反対方向のトルクを枢着構造体
に加える。このスプリングトルクは、枢着構造体がその
第１の位置からその第２の位置に向って動くに従って減
少し、そしてベルト負荷トルクもそのようになる。ベル
ト負荷トルクが、与えられた運動範囲にわたって減少し
ている間、ベルト負荷力としたがってまたベルト引張り
力とは与えられた運動の範囲にわたって比較的一定に保
持されることが望ましい。枢着構造体が第１の位置から
第２の位置へと動いて静的ベルト負荷力を実質的に一定
に保持するようになるに従って、ベルト負荷力がこれを
介して作用するレバー腕が減少するように、プーリはベ
ルトに対して位置がきめられる。このようにして、ベル
ト緊張器は、ベルトの摩耗と伸長とが許容できる運動の
範囲にわたって、静的ベルト張力を一定に保持するよう
作動する。

ベルトが動かされると、緊張プーリに作用する動的ベ
ルト負荷力は、静的負荷力から変化し、スプリングによ
り与えられるトルクにより抵抗されるかもしくはこのト
ルクによってもたらされる静的平衡位置から離れるよう
な運動となる。もしこの弾性的な運動が制御されずに起
きたならば、プーリの共振振動運動は被害を起す結果を
招来することになる。このような制御はこれまでは、こ
の構造体の回動運動に十分な抵抗を与えてこれを鈍らせ
それにより共振振動運動による損傷を防止するような別
の機構を設けることによって、得られるものであった。

商業的な自動車用に広く用いられてきたこのような別
個の減衰機構を使用する緊張器は、米国特許第4,473,36
2号に開示されている。回動に対し必要な抵抗力を与え
るこの減衰機構は、減衰抵抗力を得るための手段として
摺動表面摩擦を利用するという原理に基づいて作動す
る。この抵抗力の大きさは、摺動摩擦をもたらす表面の
間に圧力を発生させる力と、これら表面の摩擦係数と、
回動軸線からこれら摩擦表面までの半径方向の距離との
関数である。スプリングによってもたらされるトルク
は、最適の減衰作用を得るため、枢着構造体の位置が第
２の位置に近づくにつれて減少するので、減衰トルク抵
抗を同様に変化させることが望ましいと認識されてい
た。前記特許に開示されているように、合成された比例
減衰作用は、摺動表面にわたってスプリング力の分力を
加えるスプリング支持体を設けることによって、行われ
る。このようにして、これら表面間の圧力はスプリング
圧力として変化し、そして摩擦係数とレバー腕とは別の
定数であるので、この減衰トルク抵抗力はスプリング圧
力トルクに比例する。

米国特許第4,473,36号に明確に述べられている原理に
よる比例減衰作用は、第２の位置に近づいたプーリの作
動位置として障害が発生することなくプーリの作動範囲
全体にわたって減衰作用が最大となるという、全く異な
った利点を有している。別々の比例減衰作用の欠点は、
回動運動に対する抵抗又は減衰トルクが本質的に同じ大
きさで回動運転の両方向に作用することである。第２の
位置に向う方向の回動運動はスプリングトルクの結果と
して起きるので、抵抗又は減衰トルクはそのため、障害
をなくすために大気条件によって起きる摩擦係数の増加
を許容するのに必要な範囲でスプリングトルクより低い
値に制限しなければならなかった。この結果、プーリ運
動が適当に制御されたにもかかわらず、作動中に著しい
量のプーリ運動が起きた。この運動の間に起きた摺動摩
擦はまた摩耗をもたらす結果となった。

そのため、作動運動の量が制限された場合にはより大
きな使用寿命が確保された。

出願人がさきに出願した出願（事件番号20号）に開示
されている減衰装置はより少ない作動運動を達成するた
めの成果を得ている。この結果を得るためのこの出願に
開示されている原理は、運動の一方の方向に加えられる
把持作用又は圧力が他の方向よりも大きくなるように摺
動摩擦減衰表面間に圧力を加えることである。詳細に
は、この原理を実施するための機構はバンドブレーキで
構成された。１つの実施態様においては、このバンドブ
レーキはねじりスプリングと共に直列に取付けられそれ
により運動が起きた時に比例減衰作用が得られるように
するものであった。第２の実施態様では、このバンドブ
レーキは、エンジンの作動とベルトの運動に付随する動
的振動を許す別個のスプリングによって取付けられ動的
負荷条件のもとで把持作用を解放するために用いられる
ようにしている。

先行技術のベルト緊張器の全てにおいて、緊張プーリ
に課せられたベルト負荷力に抵抗するため回動ベアリン
グを介して作用する反作用の力が、回動運動に対してあ
る抵抗がもたらされることが認識されている。しかし、
過去における努力は摩耗を最小にしまた長期間の寿命を
保証するため回動ベアリングを直径寸法が小さくまた減
摩材料からなるものにすることであった。この結果、得
られた抵抗力は効果的な減衰作用を得るために必要とさ
れる抵抗力の量に比べて微々たるものであった。そのた
め、要求される余分の極めて大きな減衰抵抗をもたらす
作用をする別個の機構を備える必要があり、この大きな
減衰抵抗は、これをなくすことが要望されるような複雑
さと費用をもたらすものである。

〔発明が解決しようとする課題と課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、ベルトブレーキ型緊張器の全ての利
点が得られまたこれと同時に別個の減衰機構を備えるこ
とによって生じる複雑性と費用の要因を排除することで
ある。

本発明の原理によれば、この目的は、プーリの回転軸
線と平行な固定枢着線の周りに弓形の相互に係合する表
面をもたらし相互に対し摺動するようにし、またプーリ
が弛んで走行されるベルトに横断して整列することので
きる第１の位置と第２の位置との間で固定された構造体
に対する枢着構造体の回動運動を区画形成する、ベルト
緊張器を提供することによって、達成されるものとな
る。スプリングは枢着構造体を第２の位置に向う方向に
弾性的に付勢し、このスプリングトルクは、枢着構造体
が第２の位置に近づくにつれて変化する。プーリはこの
弾性付勢力に抗して第１の位置に手動で動かすことがで
き、これにより手動解放時にこの弾性付勢力がプーリを
中間作動静的平衡位置に動かすようにし、この位置でス
プリングトルクはベルト負荷トルクに大きさが等しくか
つ反対方向であり、このベルト負荷トルクは、プーリに
作用するベルト負荷力をほぼ一定に保ちかつレバー腕を
このベルト負荷力がそれを介して作用する回動軸線に対
して変化させることによるベルトの伸長に基づき中間作
動位置が第２の位置に近づくに従って、スプリングトル
クに変化を生じながら変化する。好ましくは、このスプ
リングは、弾性スプリングトルク回動軸線に対して半径
方向に平衡するように枢着構造体に対して取付けられ
る。さらに、回動軸線と回転軸線との位置はこの緊張器
が作動している時にプーリがベルトと係合する位置に関
係づけられ、それにより枢着構造体に伝達されたベルト
負荷力が固定構造体に生じた反力によって抵抗を受けそ
のため相互に係合する表面を共に圧縮し、弓形の相互係
合表面と回動軸線との間の固定された距離と相互係合表
面を区画形成する材料に関する摩擦係数とベルト負荷及
び反力の大きさとの関数である減衰トルク抵抗力をつく
り出すようにしている。最後に、相互に係合する表面を
区画形成する材料は、（１）動的ベルト負荷力の増加の
結果ベルト負荷トルクによって第１の位置に向う方向の
枢着構造体の回動運動と、（２）動的ベルト負荷力の減
少の結果スプリングトルクによって第２の位置に向う方
向の枢着構造体の回動運動とが、これら表面が相互に対
して動かない状態にありまた反力が一定のベルト負荷力
の所定のパーセントより大きいものである限り、阻止さ
れるような設計静的摩擦係数を有し、この構造は、動的
ベルト負荷力とは独立の振動力が、摩擦係数機能が静的
から動的に減少するように表面を動かすかもしくは反力
を減少させ、又はこの両方を行って、さもなければ阻止
されることになる瞬間的な回動運動ができるようにする
ことにより、減衰トルク抵抗を瞬間的に解放するように
なっている。

好ましくは、減衰トルク抵抗を解放する独立の振動力
は自動車内燃機関によって与えられる。この結果、本発
明の原理によれば、内燃機関の作動からもたらされる振
動力を受けるエンジンフレームを含む内燃機関と、この
エンジンフレームに対し固定された平行軸線の周りに回
転運動するよう取付けられた複数のシャフトと、これら
複数のシャフトに固定された複数のプーリと、内燃機関
の出力シャフトを構成する前記複数のシャフトのうちの
１つのシャフトと、複数のプーリの周りに弛く走行する
ことのできる寸法の無端可撓ベルトと、ベルト緊張器と
を含んでなる新規な組合せが提供される。このベルト緊
張器は、エンジンフレーム対し固定された固定構造体
と、枢着構造体と、回転軸線の周りに回動運動をするよ
う枢着構造体に取付けられたベルト緊張プーリとを具備
している。枢着構造体は固定構造体に取付けられ第１の
位置と第２の位置との間の回転軸線に平行な固定回動軸
線の周りに回動運動をするようにしている。スプリング
が第２の位置に向う方向に枢着構造体を付勢し、スプリ
ングトルクは枢着構造体の位置が第２の位置に近づきベ
ルト緊張プーリがベルトと緊張状態で係合する中間作動
静的平衡位置へと付勢されるようになるに従って変化
し、この中間作動静的平衡位置でスプリングトルクはベ
ルト負荷トルクと大きさが等しくかつ反対方向であり、
ベルト負荷トルクは、ベルト負荷力をほぼ一定に保ちま
たレバー腕をベルト負荷力が作用する回動軸線に対して
変化させることによりベルトが伸長するのに基づいて中
間作動位置が第２の位置に近づくに従って、スプリング
トルクを変化させながら変化する。枢着構造体の回動運
動は、摺動摩擦表面の相互係合の圧力と回動軸線からの
摺動摩擦表面の相互係合の位置とにより、枢着構造体の
回動運動をある範囲の変化の域内でのベルト負荷力の動
的変化に応じる運動が阻止されるような範囲に、制限す
るのに十分な減衰トルク抵抗を生じる摺動摩擦表面によ
りベルトが動かされている時に、動的ベルト負荷力がほ
ぼ一定のベルト負荷力から変化する結果、減衰されるこ
とになる。この装置は、エンジンフレームが受ける振動
力に応じて、さもなければ変化領域内にある摺動摩擦表
面によって阻止されることにあるようなベルト負荷力の
動的変化に応ずる瞬間的な回動運動が可能となる大きさ
に、減衰トルク抵抗を瞬間的に解放することができる。

回動ベアリングの寸法を増大させた結果得られる利点
は、回転ベアリングを取巻くのに十分なように大きくす
ることができそのためベルト緊張器を容易に軸方向に平
衡させることができるということである。軸方向に平衡
された装置は米国特許第4,077,272号及び同第4,634,407
号によって知られまた実例が示されている。しかし、こ
れらの全ての先行技術の装置においては、回転ベアリン
グは回動ベアリングよりもその寸法が大きい。伝統的に
は、回転ベアリングは寸法が増大するにつれて実質的に
コストが増大するボールベアリング組立体であり、これ
に対し回動ベアリングは伝統的にはボールベアリングと
同じ範囲で寸法を増大してもコストが増加しないスリー
ブベアリングである。この結果、本発明の原理によれ
ば、固定回動軸線の周りの弓形の固定された回動軸受表
面を区画形成する固定された回動ベアリング部分を含む
固定構造体を有するベルト緊張器が提供される。この固
定された回動ベアリング部分は１つの軸方向に片持ち梁
式に延びている。枢着構造体は、固定された回動軸受表
面と、回動軸線に平行な回転軸線を区画形成する枢着さ
れた環状ベアリング部分とに対して、軸方向に重なって
対向する関係に配置された可動回動軸受表面を有する可
動回動ベアリング部分を含んでいる。プーリは、半径方
向に延びる壁と、回転軸線と同一中心でかつ１つの軸線
方向に対向した軸線方向に片持ち梁式に半径方向に延び
る壁の外側部分から軸線方向に延在する環状ベルト係合
壁と、対向する軸線方向に片持ち梁式にまた枢着された
環状ベアリング部分に対して軸線方向に重なった対向関
係に半径方向に延在する壁の内側部分から軸線方向に延
びる回転軸線と同中心の回転環状ベアリング部分とを含
んでいる。これら環状ベアリング部分の間の回転ベアリ
ングは、回転軸線周りに回転運動するよう枢着構造体上
にプーリを取付ける。固定された回動ベアリング表面と
可動回動ベアリング表面との間の回動ベアリングは固定
構造体上に回動構造体を取付け、弛んで走行するベルト
にプーリが横断して整列することができる第１の位置と
第２の位置との間で固定された回動軸線周りに回動運動
をするようにしている。回動ベアリングは固定回動軸受
表面と可動回動軸受表面とに係合する外側軸受表面と内
側軸受表面とを有し、これらの外側及び内側軸受表面
は、回転ベアリング部分と環状ベアリング部分とを取巻
く環状面上に配置されている。ベルト係合環状壁は、回
動ベアリングと回転ベアリングとに対して軸方向に重な
って取巻く関係に延在しそれにより前記プーリに作用す
るベルト負荷力が前記回転ベアリング手段を介して前記
枢着構造体に伝達され、前記回動ベアリング手段に軸方
向に平衡して伝達される前記固定構造体中の大きさの等
しい反対方向の回転力によって対抗する、前記枢着構造
体中のベルト負荷力をつくり出すようにしている。

本発明の他の目的は、構造が簡単で作動が効果的であ
り製造上経済的な上記の型のベルト緊張器を提供するこ
とである。

本発明のこれらの目的及びその他の目的は以下の記載
と特許請求の範囲を通してさらに明らかとなるであろ
う。

本発明は図示の実施態様が示されている添付図面を参
照して最もよく理解される。

〔実施例〕

さらに詳細に図面を参照すると、第１図にはその全体
が10で示される自動車内燃機関が示され、この内燃機関
はエンジンフレーム12と出力シャフト14とを含んでい
る。出力シャフト14には駆動プーリ16が固定されこのプ
ーリ16はその全体が18で示される曲りくねったベルト機
構の一部を形成している。ベルト機構18は無端ベルト20
を含んでいる。ベルト20は例えばポリビニールベルトの
ような薄い可撓型のものである。ベルト20は駆動プーリ
16とそれぞれが各シャフト32,34,36,38及び40に固定さ
れている複数の他のプーリ22,24,26,28及び30の周りを
走行する。これらのシャフトは種々のエンジン補機類を
作動するために連結される。例えば、シャフト32は動力
操縦装置を駆動し、シャフト34はエンジンウォータポン
プを、シャフト36はエンジンのための非公害機構に用い
られる型のエアポンプを、シャフト38はエンジンの電気
オルタネータを、そしてシャフト40はエンジン10を利用
する自動車用の空調機構の圧縮機を、それぞれ駆動す
る。

内燃機関10は任意の公知の構造とすることができるこ
とが理解されるであろう。普通の方式により、このエン
ジンの作動はエンジンフレーム12に振動力を与えるよう
になっている。全ての補機類はエンジンフレーム12上に
取付けられそれによりこれらのシャフトが、エンジンフ
レーム12に対して固定されかつその出力シャフト16に平
行な各平行軸線の周りに回転するようにしている。ベル
ト20は、本発明の原理を具体化する、全体を42で示され
るベルト緊張器によって、緊張される。このベルト緊張
器42もまたエンジンフレーム12に取付けられている。エ
ンジンフレーム12は、内燃機関の作動によってエンジン
フレームからでなく車輌フレームから生じる振動力を分
離させる働きをする適当な衝撃吸収取付け部を介して自
動車のシャシーに取付けられることが理解されるであろ
う。以下にさらに十分に説明されるように、エンジンフ
レーム12が受ける内燃機関10の作動によって生じる振動
力もまた固定されたその取付け部を介してベルト緊張器
42に伝達される。

図示のように、固定された取付け部は、一端がエンジ
ンフレーム12に固定されまた他端がその全体が46で示さ
れベルト緊張器42の一部を構成する固定構造体に固定さ
れた、ブラケット44の形式である。第２図に最もよく示
されるように、固定構造体46は、円筒壁部分48を含む環
状部材の形式であり、この円筒壁部分48は、その一端か
ら半径方向外側に延びる半径方向壁部分50と、中心が凹
まされかつ開口されるその対向端部から半径方向内側に
延びる端壁部分52とを有している。ほぼ円筒形状の環状
ベアリング壁部分54が、半径方向壁部分50の外側周縁か
ら片持梁式に軸方向外側に延びている。このベアリング
部分54は、スリーブベアリング60の外側周縁軸受表面58
と係合するように配置された内側円筒軸受表面56を含ん
でいる。

図示のように、スリーブベアリング60は固定構造体46
の半径方向壁部分50の近接表面と係合する、後方の半径
方向内側に延びるフランジ62を含んでいる。スリーブベ
アリング60はさらに、全体が68で示される枢着構造体の
外側円筒軸受表面66と係合する、内側周縁軸受表面64を
含んでいる。スリーブベアリング60は、前記出願に包含
された教示により援用されその開示は本明細書の中に合
体されている、その表面を有することができることが理
解されるであろう。さらに、表面66と64は摺動可能であ
りまた表面56と58は固定されていることが好ましいけれ
ども、この摺動可能及び固定の関係は逆にされ又は両方
とも摺動可能とすることもできることが理解されるであ
ろう。

枢着構造体68は一般にその一端から後方に延びている
軸72を有する環状部材70からなっている。軸72の端部は
縮小された径を有しかつ締付けナット74を受け入れるよ
うねじが切られている。締付けナット74は堅いワッシャ
76と係合する働きをし、ワッシャ76はまた例えばザイテ
ル（Zytel）一商標名その他のような可撓材料の環状ワ
ッシャ78と係合する。環状ワッシャ78は、枢着構造体68
が固定構造体46と前側方向で整列した状態を保持する働
きをし、これに対しスリーブベアリング60のフランジ62
は反対方向での軸方向の整列を保持する。スリーブベア
リング60の内側周縁軸受表面64に対し枢着構造体68の外
側周縁軸受表面66が摺動回動運転することにより、枢着
構造体68は、軸72の軸線と一致する回動軸線80（第２図
の仮想線で示す）の周りの固定構造体46に対する回動が
制限される。枢着構造体68の前方部分にその回動軸線80
に対して半径方向に偏倚して円筒状凹部82が形成されこ
の凹部82内にボールベアリング組立体84が取付けられて
いる。このボールベアリング組立体84は、全体を88で示
すベルト緊張プーリの段付きハブ部分86を回転自在に取
り付ける働きをし、ハブ部分86を回動軸線80に対して平
行に位置する回転軸線90（第２図で仮想線で示す）の周
りに回転運動させるようにしている。第２図の最もよく
示されているように、プーリ88はまた円形壁92を含み、
この円形壁92はハブ部分86と同中心でかつこのハブ部分
から半径方向外側に延在しまた枢着構造体68の前端と固
定構造体46の外側ベアリング部分54とに近接して前方に
配置されている。プーリ88の円形半径方向壁92の外側周
縁から軸方向後方に向って片持梁式に環状壁又はリム部
分94が延在しており、このリム部分94は曲りくねったベ
ルト機構18のベルト20と係合する働きをする。プーリ88
のリム部分94は、固定構造体46の外側環状ベアリング部
分54とスリーブベアリング60とに対して軸方向に重なり
かつ環状に取巻くように配設され、スリーブベアリング
60はまたボールベアリング組立体84とこれにより区画形
成された回転軸線80とに対して軸方向に重なりかつ環状
に取巻くように配設されていることがわかる。第２図及
び第４図に示すように、枢着構造体68にはその後方部分
に弓形溝96が形成され、この弓形溝96内に、取付けブラ
ケット44と固定構造体46の半径方向壁部分50とに適当に
固定されたストッパピン98が延出してる。溝96内でのピ
ン98の係合は、約70°の弓形範囲を有する第１の位置と
第２の位置との間の固定構造体46に対する枢着構造体68
の回動運動を制限する働きをする。

普通に知られた方式によれば、枢着構造体68は、ねじ
りスプリング100によりその第２の位置に向う方向に動
くよう弾性的に付勢される。第２図に最もよく示されて
いるように、枢着部材70の後方表面は凹所が形成され、
102で示すように上方に曲げられこの凹所と連通する半
径方向の溝の中に係合されているねじりスプリング100
の一端を受け入れるようにしている。ねじりスプリング
の反対端部は104で示すように上方に曲げられ円筒状壁
部分48の後側端部に形成された開口内に係合するように
している。

固定構造体と枢着構造体との間をねじりスプリング10
0で連結したことにより、このスプリングは、枢着構造
体がその第２の位置に向って動くにつれて次第に減少す
るばね力を枢着構造体に加えることがわかる。このばね
力は固定されたレバー腕を介して枢着構造体に連続して
加えられそれにより枢着構造体がその第２の位置に向っ
て動くにつれて同様に減少するスプリングトルクが生じ
るようになっている。コイルスプリング100の両端部102
と104のみが固定構造体と回動構造体とに接触しそのた
めスプリングの半径方向の力が枢着構造体68に対して平
衡するようになることがわかる。

枢着構造体68の前方部分には矩形凹部106が形成され
またプーリ88の円形壁92には凹部106と一致させること
のできる位置に同様の形状の開口108が形成される。凹
部106は、操作者がベルト緊張器42を曲りくねったベル
ト機構18内部に作動的に係合するように配置することが
できるようにする取付け工具（図示しない）を受け入れ
るために設けられる。機構18のベルト20はプーリ16,22,
24,26,28及び30の周りに弛く走行できるような大きさで
あることがわかる。取付けブラケット44がエンジンフレ
ーム12上に固定するよう取付けられた後、取付け工具が
正方形凹部106の中に係合され、そして枢着構造体68が
次に、弛く走行するベルト20がプーリ88のベルト係合壁
94と軸方向に整列するのができる第１の位置に向う方向
に回動軸線80の周りに手動で動かされる。取付け工具が
手動で解放された時、ねじりスプリング100を取付けた
ことによって枢着構造体68上に作用するスプリングトル
クは、枢着構造体をその第１の位置から離れ第２の位置
に向ってベルト20と緊張状態で係合するように動かす。
この工具を適当に操作することにより、適当な張力がベ
ルトにかけられこの張力が続いて枢着構造体68に、スプ
リング負荷トルクに大きさが等しくかつ反対方向のベル
ト負荷トルクを与える。このベルト負荷トルクは、プー
リリム94に対するベルト20の巻きつき角を２等分する回
転軸線90に向う方向にプーリ88上に作用するベルト負荷
張力と一致するベルト負荷力によって、もたらされる。

公知のように、巻きつき角度の位置は、プーリが第２
の位置に向って動くにつれてベルト緊張器の回動軸線80
に対するレバー腕が次第に減少するような位置である。
この結果、ベルト負荷トルクは、ベルト負荷力がそれを
介して作用するレバー腕の減少により枢着構造体がその
第２の位置に向って動くにつれて、スプリングトルクと
共に減少される。ベルト負荷トルクが最初スプリングト
ルクに等しくされるベルト緊張器の位置は、プーリ88と
ベルト緊張器４に作動する静的平衡の作動位置を構成す
る。

さらに、ボールベアリング組立体84を介して前記方向
に枢着構造体68に作用するベルト負荷力は、枢着構造体
の回動軸線の周りにトルクを生じるのみでなくまた枢着
構造体68の周縁軸受表面66をスリーブベアリング60の軸
受表面64と係合するように動かそうとする直線状の力を
形成する。ベアリング構造体に加えられるこの力は、ベ
ルト負荷力と同じ大きさで反対方向の反力がこの中に生
じることによって固定構造体46による抵抗を受ける。こ
れらの２つの力は軸受表面66と64の隣接部分が相互に係
合するように圧縮する。この係合は、これらの力の大き
さと回動軸線80からの表面64及び66の半径方向の距離と
表面64及び66を形成する材料の摩擦係数との関数である
固定構造体46に対する枢着構造体68の回動運動に対し、
減衰トルク抵抗をもたらす。スリーブベアリング60の最
小寸法はボールベアリング組立体84を取巻く大ささに限
定するのが望ましい。この関係は、ベルト負荷力をプー
リ88から枢着構造体68にそしてスリーブベアリング60の
軸方向に整列した位置に伝達してスリーブベアリングに
軸方向に又は均一に分配されるようにしそれによりこの
ベアリングが均等に摩耗されるようにすることができる
ので、望ましいことである。

任意の特別の装置のために、このベアリングの半径方
向の寸法が決められまた所望の一定静的ベルト負荷が決
められるので、減衰作用の範囲は所望の摩擦係数を有す
る材料を選ぶことにより変えることができる。ベルトが
エンジンの作動によって動くように配備されると、種々
のプーリとこれにより駆動される装置との負荷特性によ
りベルト張力に動的変化を生じこれがプーリ88に加えら
れるベルト負荷力に動的変化としてはね返される。ベル
ト負荷力の一定ベルト負荷力からの増加は、スプリング
100の付勢力に抗してその第１の位置に向う方向に枢着
構造体68を動かすことになる。ベルト負荷力の減少は、
第２の位置に向う方向に枢着構造体を動かす作用をする
ばね力をもたらすこととなる。これらの運動は、前記の
減衰トルク抵抗がこのような運動を阻止するのに十分に
高く選択されなければ起ることになる。摩擦係数がこの
機構の作動全体にわたってこの型の動きを可能とするよ
うに材料を選択することは、本発明の意図の範囲内であ
る。この装置は、減衰トルク抵抗がベルト負荷に比例し
したがって負荷力が一定静的ベルト負荷力以上に増加す
るにつれて減衰トルク抵抗が増加かするようになってい
ることがわかる。一方において、ベルト負荷が一定静的
ベルト負荷力以下に減少するにつれて減衰トルク抵抗が
減少するが、スプリングトルクは同じ程度には減少せず
そのためベルトを緊張させようとする方向の減少した減
衰トルク抵抗を保証することになる。

好ましくは、ベルト負荷力の変化の範囲内に運動を阻
止するのに十分な高い静的摩擦係数を有する材料を選択
することは、本発明の意図の範囲内である。例えば、第
１図に示す曲りくねった機構18において、典型的な範囲
は、一定静的ベルト負荷力の50％以上減少（ベルトの弛
む方向）の範囲である。この摩擦係数が得られるような
典型的な材料は、スリーブベアリング60としてはザイテ
ル（Zytel）一商標名または枢着構造体68としては軟鋼
である。これらの材料により、表面64と66が動かない状
態のままでありまた反作用の力がベルト負荷力と同じ大
きさでかつ反対方向のままである限りにおいて、少なく
とも静的ベルト負荷力の50％の減少を構成するベルト負
荷力の動的変化の全ては枢着構造体68を動かす作用を有
しない。

すでに述べられているように、内燃機関10の作動はエ
ンジンフレーム12に振動力を与えるようになっている。
ブラケット44は、エンジンフレーム12に固定されまたベ
ルト緊張器42の固定構造体46に固定されているので、こ
れらの振動力は直接ベルト緊張器の固定構造体に伝達さ
れる。枢着構造体68とプーリ88とは固定構造体46に対し
て動き得るように取付けられているので、この固定構造
体上に作用する振動力はベルト負荷力に対して反力の大
きさを動的に変化さえる。これらの振動力が反力を減少
させるようなものでありそのため表面64と66との間の圧
力が軽減されるような場合には、それに保持されてるベ
ルト負荷力はさもなければ阻止されることになるような
動きを生じさせるのに十分である。勿論、ベルト負荷力
の方向に作用する振動力の分力だけは反力に相対的作用
を有している。軸方向に作用する振動力の分力は、小さ
な軸方向の動きを生じることによって表面64と66との間
の静止状態を乱す作用を有することがあり得る。表面64
と66が動くようになると、減衰トルク抵抗はこの時静的
摩擦係数よりもむしろ動的摩擦係数の関係となる。乾燥
表面にとっての動的摩擦係数は静的摩擦係数より非常に
小さいことはよく知られている。どのような時でも動力
摩擦係数が静的摩擦係数よりも作用するように持って来
る動きができるような大きさに、減衰トルク抵抗を設定
することは、本発明の意図の範囲内である。しかし、こ
の抵抗の大きさは−50％もしくはそれ以上の好ましい大
きさよりは小さい。この装置により、ベルト負荷力の大
きさに対する反力の大きさの相対変化は、さもなければ
阻止されることになる回動運動を生じさせる地点に減衰
トルク抵抗を解放する作用をするために必要である。こ
の装置は作動中に起き得る動きを、振動力が解放をもた
らすような場合に限定するという望ましい効果を有す
る。作動中の動きの量はしたがって、摩擦が減少しまた
そのためベルト緊張器の有効寿命が増す結果となるよう
に実質的に減少される。

内燃機関によってもたらされる振動力は公知の因子で
ありそして容易に計算することができる。反力とベルト
負荷力に相対変化を生じさせるために枢着構造体68とプ
ーリ88の質量を、特定のエンジンの特定の振動力に順応
させ又はこれと調和するように変化させて解放を行うこ
とができるようにすることが図られる。例えば、内燃機
関10がゼネラルモータズモデル3200V−６である場合
は、50％以上減少の解放が、１ポンド（450g）の枢着構
造体とプーリの質量を用いることによって得られる。

第５図は、内燃機関10のための、全体を110で示すタ
イミングベルト機構を示している。この機構において、
歯付きプーリ112がエンジンの出力シャフト14に固定さ
れまた内側に歯がつけられたベルト114がこのプーリ112
によって駆動されそしてエンジンのカムシャフト118に
固定された外側に歯のつけられた第２のプーリ116の周
りを走行する。上記のように、ブラケット44はベルト緊
張器42をベルト114に対して作動緊張関係に取付ける働
きをする。

タイミングベルト機構110のための緊張器42において
変化は、ベルト負荷力の動的変化が曲りくねったベルト
機構18よりも大きな範囲にある時減衰トルク抵抗が動き
を阻止しそれにより動きに対してより大きな抵抗が得ら
れるように選択される。より大きな抵抗は、最もきびし
い変化をもたらすような歯の切断除去を防止するのに必
要である。このタイミングベルト110により、その範囲
は静的ベルト負荷力の−80％より大きくなる。

作動時エンジン10の振動力は解放を行うのに十分であ
るので、このタイミングベルト機構110に用いられる時
のベルト緊張器42の減衰トルク抵抗の解放は、曲りくね
ったベルト機構18におけるのと同じやり方で行われるこ
とが理解されるであろう。

ある種のエンジンの振動特性のため望ましくない高価
な余分の質量が枢着構造体及びプーリの少なくとも一方
に必要とされる場合には、他の独立した振動源が用いら
れさらに重量を加えることなく解放を行うようにするこ
とができる。このような他の振動減はまた、ベルト機構
が電気モータ又はその他の本質的に非振動の主要モータ
によって駆動される時に有用である。

このような他の振動力源は第６図に図解的に120で図
示されている電気的に作動される振動機構の形式で示さ
れている。図示のように、振動機構120は、軸72上にま
たベルト負荷力と反力とが相互に対向する位置から偏倚
した関係で枢着構造体68の部材70の近接部に取付けられ
る。この機構は軸72の端部に施すことができ、この場合
には解放はすでに述べたような方法で摩擦係数機能が静
的から動的に変化することによってもっぱら得られるこ
とが理解されるであろう。

本発明の目的が十分にまた効果的に達成されることが
わかるであろう。しかし、上記の好適な特殊の実施態様
は本発明の作用上及び構造上の原理を示す目的で図示さ
れまた記述されたものであり、またこの原理から逸脱す
ることなしに変更されることが理解されるであろう。

したがって、本発明は特許請求の範囲の精神及び範囲
の中に含まれる全ての変形例を包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を具体化したベルト緊張器を含む
曲りくねったベルト機構を有する自動車内燃機関の前面
図、 第２図は第１図の２−２線に沿う拡大破截断面図、 第３図は第２図の３−３線に沿う断面図、 第４図は第２図の４−４線に沿う断面図、 第５図は本発明の原理を具体化したベルト緊張器を含む
タイミングベルト組立体を有する自動車内燃機関の一部
の破截断面図、 第６図は減衰トルク抵抗解放機構の変形例を示すため破
截した部分を有する第２図ないし第４図に示すベルト緊
張器の側面図である。 12…エンジンフレーム、18…ベルト機構、20…ベルト、
42…ベルト緊張器、44…ベラケット、46…固定構造体、
54…ベアリング部分、56…内側軸受表面、58…外側軸受
表面、60…スリーブベアリング、64…内側軸受表面、66
…外側軸受表面、68…枢着構造体、84…ボールベアリン
グ組立体、88…プーリ、94…環状壁、96…弓形溝、98…
ストッパピン、100…ねじりスプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 オンタリオ インコーポレイティド カナダ国，オンタリオ エル３アール ４ワイ４，マーカム，アップル クリー ク ブルバード 36 (73)特許権者 999999999 テスマ インタナショナル インコーポ レイティド カナダ国，オンタリオ エル３アール ４ワイ４，マーカム，アップル クリー ク ブルバード 36 (72)発明者 ヤツェク コモロブスキ カナダ国，オンタリオ エム９エヌ ２ アール４，ウェストン，ジェイン スト リート 155 (56)参考文献 特開 昭58−72757（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−106163（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 7/00 - 7/24

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の作動により生じる振動力を受け
   るエンジンフレーム（12）を含む内燃機関（10）と、 前記エンジンフレームに対し固定された平行軸線の周り
   に回転運動するよう取付けられた複数のシャフト（14,4
   0,38,36,34,32）と、 前記複数のシャフトに固定された複数のプーリ（16,30,
   28,26,24,22）と、 前記内燃機関（10）の出力シャフト（14）を構成する前
   記複数のシャフトのうちの１つのシャフトと、 前記複数のプーリの周りを弛く走行することのできる大
   きさの無端可撓ベルト（20）と、 ベルト緊張器（42）と からなる組立体であって、前記ベルト緊張器（42）が、 前記エンジンフレームに取付けられた固定構造体（46）
   と、 前記固定構造体（46）に取付けられ回転軸線（90）に平
   行な固定回動軸線（80）の周りに第１の位置と第２の位
   置との間で回動運動する枢着構造体（68）と、 前記、枢着構造体（68）上に取付けられ前記回転軸線
   （90）の周りに回転運動をするようになっているベルト
   緊張プーリ（88）と、 前記枢着構造体（68）をスプリングトルクをもって前記
   第２の位置に向う方向に弾性的に付勢するスプリング手
   段（100）であって、前記スプリングトルクは、前記枢
   着構造体（68）が前記第２の位置に近づくにつれて変化
   しそれにより前記ベルト緊張プーリ（88）が前記ベルト
   （20）と緊張係合する中間作動静的平衡位置に付勢され
   この位置でスプリングトルクがベルト負荷トルクと大き
   さが等しくかつ反対方向となり、前記ベルト負荷トルク
   は、ベルトの伸長により前記中間作動位置が前記第２の
   位置に近づくにつれて、ベルト負荷力をほぼ一定に保持
   しまたベルト負荷力が作用する前記回動軸線（80）に対
   するレバー腕の距離を変化させることによりスプリング
   トルクの変化を伴って変化するようになっている、スプ
   リング手段（100）と、 動的ベルト負荷力がベルトの動く時ほぼ一定のベルト負
   荷力から変化する結果として前記枢着構造体（68）の回
   動運動を減衰させる手段（60）であって、摺動摩擦表面
   手段（64,66）を含み、該摺動摩擦表面手段（64,66）
   が、相互に対して摺動しまた前記固定構造体（46）に対
   する前記枢着構造体（68）の回動運動を規定するような
   前記固定回動軸線（80）の周りの弓形の相互係合表面を
   形成している、減衰手段（60）、 とを具備する組立体において、 前記摺動摩擦表面手段（64,66）の前記相互係合表面が
   前記回転軸線（90）に対して環状に取巻くよう配設さ
   れ、前記摺動摩擦表面手段（64,66）が、前記摺動摩擦
   表面手段（64,66）の相互係合の圧力と前記固定回動軸
   線（80）に対する前記摺動摩擦表面手段（64,66）の相
   互係合位置とにより、前記枢着構造体（68）の回動運動
   を、ある範囲の変化の域内でのベルト負荷力の動的変化
   に応ずる運動が阻止されるような範囲に制限するのに十
   分な減衰トルク抵抗を発生させるように配置され、 前記減衰手段（60）が、振動力に応じて作動され、減衰
   トルク抵抗を、振動がなければ前記摺動摩擦表面手段
   （64,66）により前記変化の範囲内にあるように阻止さ
   れるベルト負荷力の動的変化に応じて瞬間的な回動運動
   が可能となるレベルに瞬間的に解放するようにし、 前記ベルト負荷力の変化の範囲が、ほぼ一定のベルト負
   荷力から、ベルト負荷力が増大する正の大きさとベルト
   負荷力が減少する負の大きさとにわたって拡大され、 前記減衰手段の減衰トルク抵抗がベルト負荷力によって
   形成され、またベルト負荷力により固定構造体に発生し
   た反作用の力が前記相互係合表面を相互に圧縮し、それ
   により減衰手段の減衰トルク抵抗がベルト負荷力の大き
   さの関数となるようにし、ベルトを緊張させる方向の減
   少した減衰トルク抵抗が確保できるようにしている ことを特徴とする、内燃機関と複数のシャフトと複数の
   プーリと無端可撓ベルトとベルト緊張器との組立体。
2. 【請求項２】前記減衰手段（60）が、前記エンジンフレ
   ーム（12）が受ける前記振動力に応じて減衰トルク抵抗
   を瞬間的に解放するよう作動する請求項１に記載の組立
   体。
3. 【請求項３】前記枢着構造体（68）が回転軸受手段（6
   0）により前記固定構造体（46）上に回動自在に取付け
   られ、前記摺動摩擦表面手段が前記回動軸受手段（60）
   側の第１の軸受表面と前記第１の軸受表面と摺動自在に
   係合するよう配設された前記構造体のうちの一方の側の
   第２の軸受表面とを具備している請求項１又は２に記載
   の組立体。
4. 【請求項４】前記回動軸受手段（60）が前記回転軸線
   （90）を取巻くスリーブ軸受である請求項３に記載の組
   立体。
5. 【請求項５】前記ベルト緊張プーリ（88）が、軸方向に
   重なりかつ前記スリーブ軸受（60）を環状に取巻く片持
   ち梁式のベルト係合壁を含んでいる請求項４に記載の組
   立体。
6. 【請求項６】前記ベルト緊張プーリ（88）が、軸方向に
   重なりかつ前記片持ち梁式ベルト係合壁と前記スリーブ
   軸受とにより環状に取巻かれるボール軸受組立体（84）
   によって、前記枢着構造体上に回転自在に取付けられて
   いる請求項５に記載の組立体。
7. 【請求項７】前記複数のシャフトがエンジン補機類に連
   結された複数のシャフトを含み、前記ベルト（20）が薄
   肉の曲がりくねったベルトである請求項１から６のうち
   の１項に記載の組立体。
8. 【請求項８】前記複数のシャフトが前記内燃機関の一部
   を形成するカムシャフトを含み、前記ベルト（20）がそ
   のプーリ係合側に歯を有し、前記プーリの全てがベルト
   の歯と噛み合う外側の歯を有している請求項１から６の
   うちの１項に記載の組立体。
9. 【請求項９】前記変化の範囲が一定のベルト負荷力を80
   ％以下に減少する範囲である請求項１から８のうちの１
   項に記載の組立体。
10. 【請求項１０】前記変化の範囲が一定のベルト負荷力を
    50％以下に減少する範囲である請求項９に記載の組立
    体。
11. 【請求項１１】前記スプリング手段（100）が前記ベル
    ト緊張プーリ（88）を弾性付勢力に抗して前記第１の位
    置に手動で動かすのを可能にし、手動の解放により弾性
    付勢力が前記ベルト緊張プーリを前記中間作動静的平衡
    位置に動かすようにし、 前記スプリング手段（100）が、得られたスプリングト
    ルクが固定回動軸線（80）に対して半径方向に平衡され
    るように前記枢着構造体に対して取付けられ、 前記固定回動軸線（80）と前記回転軸線（90）の位置
    が、前記ベルト緊張器が作動している時前記ベルト緊張
    プーリとベルトとの係合位置に関連して前記枢着構造体
    に伝達されたベルト負荷力が前記固定構造体に生じた反
    作用の力によって抵抗されるようにし、それにより前記
    相互係合表面を相互に圧縮し前記弓形相互係合表面と前
    記回動軸線との間の固定された距離の関数である減衰ト
    ルク抵抗を生じるようにし、材料に関する摩擦係数が前
    記相互係合表面（64,66）と前記ベルト負荷力と反作用
    の力の大きさとを規定し、 前記相互係合表面（64,66）を規定する材料が、ベルト
    負荷力の動的な増加の結果としてのベルト負荷トルクに
    より前記第１の位置に向う方向と前記ベルト負荷力の動
    的な減少の結果としての前記スプリングトルクにより前
    記第２の位置に向う方向との前記枢着構造体の回動運動
    が相互係合表面が相互に対して動かない限り阻止される
    ような、静的摩擦係数を有し、また前記反作用の力が前
    記一定のベルト負荷力の所定のパーセント以上の大きさ
    であり、前記動的ベルト負荷力とは独立した振動力が、
    相互係合表面を動かし摩擦係数を静的摩擦から動的摩擦
    へと減少させもしくは反作用の力を減少させ又は摩擦係
    数を減少させるとともに反作用の力を減少させることに
    より減衰トルク抵抗を瞬間的に解放し、さもなければ阻
    止されるような瞬間的な回動運動を生じることができる
    ようにしている請求項１に記載の組立体。
12. 【請求項１２】前記相互係合表面が、前記相互係合表面
    の一方を構成する第１の環状軸受表面を区画形成するス
    リーブ軸受（60）と、前記相互係合表面の他方を構成す
    る第２の環状軸受表面を区画形成する前記構造体の一方
    の環状部分とによって、区画形成されている請求項11に
    記載の組立体。
13. 【請求項１３】前記スリーブ軸受（60）が円筒形である
    請求項12に記載の組立体。
14. 【請求項１４】前記プーリ（88）が軸方向に重ねられか
    つ前記スリーブ軸受（60）により環状に取巻かれて配設
    された回動軸受手段によって前記枢着構造体に取付けら
    れている請求項12又は13に記載の組立体。
15. 【請求項１５】前記ベルト緊張プーリ（88）が軸方向に
    重なりかつ前記スリーブ軸受（60）を環状に取巻く片持
    梁式ベルト係合壁を含んでいる請求項12又は13に記載の
    組立体。
16. 【請求項１６】前記枢着構造体に固定された電気的に作
    動される振動組立体（120）を含んでいる請求項１に記
    載の組立体。
17. 【請求項１７】内燃機関（10）のエンジンフレーム（1
    2）に取付けられた固定構造体（46）と、前記固定構造
    体（46）に取付けられ回転軸受（90）と平行な固定回動
    軸線（80）の周りに第１の位置と第２の位置との間で回
    動運動する枢着構造体（68）と、前記枢着構造体に取付
    けられ前記回転軸線（90）の周りに回転運動するベルト
    緊張プーリ（88）と、前記枢着構造体（68）を、前記枢
    着構造体（68）の位置が前記第２の位置に接近するにつ
    れて変化するスプリングトルクにより前記第２の位置に
    向う方向に弾性的に付勢し、それにより前記ベルト緊張
    プーリ（88）が内燃機関（10）の弛んだ状態で走行する
    無端可撓ベルト（20）と緊張して係合した時に中間作動
    静的平衡位置に付勢され、この位置でスプリングトルク
    がベルト負荷トルクと大きさが等しくかつ反対方向とな
    るスプリング手段（100）であって、前記ベルト負荷ト
    ルクが、前記ベルト負荷力をほぼ一定に保持しかつベル
    ト負荷力がこれを介して作用する前記回動軸線（80）に
    対するレバー腕の距離を変化させることにより、前記中
    間作動位置がベルトの伸長により前記第２の位置に接近
    するにつれてスプリングトルクの変化を伴って変化する
    ようになっている、スプリング手段（100）と、動的ベ
    ルト負荷力がベルトの動く時ほぼ一定のベルト負荷力か
    ら変化する結果として前記枢着構造体（68）の回動運動
    を減衰する手段（60）であって、摺動摩擦表面手段（6
    4,66）を含み、該摺動摩擦表面手段（64,66）が、相互
    に対して摺動しまた前記固体構造体（46）に対する前記
    枢着構造体（68）の回動運動を規定するような前記固定
    回動軸線（80）の周りの弓形の相互係合表面を形成して
    いる、減衰手段（60） とを具備しているベルト緊張器（42）において、 振動力を利用し、摺動摩擦表面（64,66）により生じた
    減衰トルク抵抗を、枢着構造体（68）の回動軸線（80）
    に対する摺動摩擦表面手段（64,66）の相互係合の圧力
    と枢着構造体（68）の回動軸線（80）に対する摺動摩擦
    表面手段（64,66）の相互係合の位置とにより、振動力
    がなかったならば減衰トルク抵抗が枢着構造体（68）の
    回動運動を制限するのに十分であるベルト負荷力の変化
    の範囲内となるように摺動摩擦表面手段（64,66）によ
    り阻止されるようなベルト負荷力の動的変化に応じて、
    枢着構造体（68）の瞬間的な回動運動を可能にするレベ
    ルに、瞬間的に解放するようにし、 前記摺動摩擦表面手段（64,66）が前記回転軸線（90）
    に対して環状に取巻くように配設され、 前記減衰手段の減衰トルク抵抗がベルト負荷力によって
    形成されまたベルト負荷力により固定構造体に発生した
    反作用の力が前記相互係合表面を相互に圧縮し、それに
    より減衰手段の減衰トルク抵抗がベルト負荷力の大きさ
    の関数となるようにし、ベルトを緊張させる方向の減少
    した減衰トルク抵抗が確保できるようにしている ことを特徴とするベルト緊張器。
18. 【請求項１８】前記減衰トルク抵抗を瞬間的に解放する
    ため、ベルト緊張器（42）の固定構造体（46）が取付け
    られる内燃機関の作動から生じる振動力を利用する請求
    項17に記載のベルト緊張器。
19. 【請求項１９】前記無端可撓ベルト（20）がエンジン補
    機類に連結された複数のシャフト上の複数のプーリの周
    りに架け渡された薄肉の蛇行ベルトである請求項18に記
    載のベルト緊張器。
20. 【請求項２０】前記無端可撓ベルト（20）がそのプーリ
    係合側に歯を有し、前記ベルト（20）が、ベルトの歯と
    噛み合う外側の歯を有する前記内燃機関の複数のプーリ
    の周りに架け渡されている請求項17又は18に記載のベル
    ト緊張器。
21. 【請求項２１】前記ベルト負荷力の変化の範囲が一定の
    ベルト負荷力の80％以下に減少する範囲である請求項17
    から20のうちの１項に記載のベルト緊張器。
22. 【請求項２２】前記ベルト負荷力の変化の範囲が一定の
    ベルト負荷力の50％以下に減少する範囲である請求項21
    に記載のベルト緊張器。