JP3118052B2 - テンショナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無端ベルト、チェーン
等のような無端の動力伝達部材用のテンショナ、並びに
このようなテンショナおよびベルトのような動力伝達部
材を備えた動力伝達システムに関する。特に、本発明は
プーリを回転可能に取り付けたピボットアームの位置を
偏倚させるばね型テンショナに関する。本発明のテンシ
ョナは、無端の動力伝達部材に張力を加えるための各種
用途に使用可能である一方、自動車のカムシャフト駆動
システムに関係する歯付きベルトの張力を調節するコン
パクトなテンショナとして特に有用である。

【０００２】

【従来の技術】自動車のカム軸駆動システムにおいて、
歯付きまたは同期ベルトは、少なくとも２つの歯付きプ
ーリを備えたプーリに沿って移動する。プーリの１つは
クランクプーリであり、もう１つは１または２以上のカ
ム軸プーリである。裏側アイドラプーリのようなアイド
ラプーリはベルトの裏側に押し付けて、設置ベルト張力
を発生させることができる。多数の自動車駆動システム
が、プーリ用の偏心ピボットがボール型軸受の内部レー
スの半径方向内方のような軸受の半径方向内方にある偏
心型の固定アイドラプーリを使用している。そのピボッ
トは軸受の回転面の径方向内方にあるので、軸受は、緩
んだベルトに張力を付与すべく偏心量を確保するため、
非常に大きくなければならない。固定偏心型プーリは、
偏心が固定されているので、ピボットアームの角位置決
めにより張力の変化は起こらないが、別の種類の張力の
問題を引き起こす。固定偏心型プーリに関する問題は、
エンジン始動中に通常発生するような低温エンジンと、
通常のエンジン運転温度の間に発生するような高温のま
たは熱膨張したエンジンではベルト駆動プーリ中央距離
が変化してしまうということである。従って、熱の効果
は、エンジン温度の上昇と共にベルト張力を増やし、逆
に、エンジン温度の低下と共にベルト張力を減少させる
ことである。自己調節ベルトテンショナは、高温エンジ
ンと低温エンジンの間の熱の効果におけるかかる変化に
対処し得るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自己調節タイミングベ
ルトテンショナの例は、米国特許第4,917,655号に開示
されている。ピボットが軸受表面の半径方向内方にある
偏心型のこのテンショナは、非常に大型の軸受を必要と
するという固定偏心型プーリと同一の欠点を有してい
る。通常、大型の軸受は小型の軸受よりも遥かに高価で
ある。また、このような自己調節偏心型テンショナにお
いて、偏心を発生させるピボットアームの長さはかなり
短い。ピボットアームの長さが短いと、利用可能な「巻
取り」の量が限定され、また、幾何学力効果を発生させ
ることがある。短い腕の大きな角度の変化は、何らかの
方法で考慮し、かつ、ベルト張力を調節し得るように
（例えば、ばね荷重を変化させることにより）釣合を取
らなければならない。

【０００４】米国特許第第4,551,120および4,696,663号
は、ピボットアームの長さをより長くすることにより偏
心型テンショナの短いピボットアームに解決法を提供し
ている。これは、ピボットをプーリ軸受表面半径方向内
方に位置決めすることにより達成される。このようなテ
ンショナは小型である一方、タイミングベルトシステム
ではなくフロントエンドアクセサリ駆動システム用に設
計されており、かなり深い枢軸軸線に沿った軸長を有し
ている。このようなテンショナはら旋状に巻かれたトー
ションばねを使用し、ピボットアームの位置を偏倚させ
ている。トーションばねを収容するハウジングは、長い
軸方向長さに対応させてある。このような場合、スペー
スが不十分であるため、そのテンショナは一部の自動ベ
ルトの締付けに適用するには不適当となる。

【０００５】ベルトテンショナの別の種類は、米国特許
出願第07/588,633および07/588,245号に開示されてい
る。これらの開示において、テンショナは一部の自動カ
ムシャフト駆動の構造に適した軸方向長さまたは深さを
有しているが、その設計は幾つかの幾何学的問題を伴な
い、これによりこのようなテンショナを他の適用分野に
応用することが出来ない。双方のテンショナにおいて、
プーリは、少なくとも一部がテンショナの構造の突起に
より囲繞される程度に、テンショナ内に収容されてい
る。このような突起は、ベルトがベルト駆動装置のテン
ショナプーリおよびその他のプーリに沿って移動すると
きに避けなければならない。自動車のエンジンスペース
は制限されるため、このような突起により、このテンシ
ョナの適用は実質的に制限される。

【０００６】本発明に従い、ベルト駆動システムに使用
すると有用であり、特に自動車カムシャフト駆動のよう
な歯付きベルトまたは同期ベルト駆動システムにおいて
有用であるテンショナが提供される。このようなベルト
駆動装置は、タイミングベルト駆動装置と呼ばれること
が多い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のベルトテンショ
ナは、ピボットにより基部構造体に枢軸状に取り付けら
れたピボットアームと、ベルトを係合するようにピボッ
トアームに回転可能に取り付けられたプーリを備えた枢
軸型である。プーリは、軸側の環状スペースに対して開
放する全体として「ドーナツ」型の構成を有している。
ピボットの一部は環状スペース内に突出している。圧縮
ばねが、ピボットアームの動きを偏倚させるように、基
部構造体とピボットアームの間に位置決めされている。
本発明に従い、基部構造体の一部およびピボットアーム
の一部は環状スペース内に突出しており、圧縮ばねはこ
のような部分の間に位置決めされている。圧縮ばねの少
なくとも一部はまた、従来のテンショナと比較して低い
または浅い軸方向形状をプーリに提供する環状スペース
に配設されている。

【０００８】本発明の利点は、プーリがテンショナの他
の構成要素内に収容されないようにすることである。

【０００９】本発明の別の利点は、プーリがばねおよび
ピボットの一部を実質的に包み込み、浅いテンショナ形
状を形成する一方、遮蔽手段を提供することにある。

【００１０】従来の偏心型テンショナに対する本発明の
もう１つの利点は、（偏心型テンショナと比較して）か
なり小さな直径、従って経済的な軸受を使用することが
できる一方、かなり長いピボットアームを提供すること
である。

【００１１】本発明の目的は、圧縮ばねの少なくとも一
部をプーリの環状スペース内に位置決めすることによ
り、ばねがプーリに対して全体として弦方向に位置決め
されているようにすることである。

【００１２】

【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。

【００１３】テンショナおよびベルト駆動システムの各
種の特徴は、同期ベルト駆動装置と共に使用する際に最
も良く発揮される一方、本発明の特徴はまた、自動車の
フロンドエンドアクセサリ駆動装置のようなその他のベ
ルト締付け適用例に使用することも可能である。図１を
参照すると、歯付きベルト１２が歯付きプーリに沿って
移動する同期ベルト駆動システム１０が示されている。
図示した駆動システムは、少なくとも１つの歯付きカム
プーリ１４、クランクプーリ１６、および本発明のテン
ショナ２０の締付けプーリ１８を備えた、自動車のカム
シャフト駆動装置である。テンショナは、このテンショ
ナをエンジン２４（一部のみ図示）に固着する袋ねじ２
２のような留め具によって適所に保持されている。

【００１４】図２に最も良く図示されるように、このテ
ンショナは短い軸長を有しているが、プーリはこのテン
ショナの他の構造構成部品内に収容する必要はない。こ
のようなテンショナ設計は、プーリへの略３６０度の全
周からのアクセスを許容し、これにより、動力伝達ベル
トを妨害する障害物を生ぜしめることなく、テンショナ
を取り付け得る各種手段を設計する各種の可能性が得ら
れる。

【００１５】 図３〜５を参照すると、ベルトテンショ
ナ２０はばね偏倚型であり、テンショナを取り付けるた
めの手段としての耳部２８、３０を任意選択的に備える
基部構造体２６と、ピボットアーム３２と、基部構造体
２６とピボットアームの間で偏倚されたばね３４を備え
る。ピボットアーム３２は、スラストカップすなわち軸
受４０を備えたピボット３６および任意選択的な自己潤
滑高分子スリーブ型軸受すなわちブッシュ３８により、
基部構造体２６に枢動可能に取り付けられる。

【００１６】プーリ１８は、玉軸受４２等の手段により
ピボットアームに回転可能に取り付けられている。プー
リは、軸側で環状スペース４４に対して開放する全体と
して「ドーナツ」形の構成を有している。基部構造体
は、環状スペース内に突出し、かつ、直径方向に方向決
めされたタブを備えたばねの端部を受けるためのスロッ
ト５０付きボス４８の手段を形成するポスト４６を有し
ている。

【００１７】ピボットアームは、環状スペース４４内に
突出する部分５２を備えたレバーアームＬＶを有してお
り、かつ、ばねの端部を受けるためのスロット５６付き
ボス５４の手段を有している。

【００１８】ばね３４は、少なくとも一部が環状スペー
ス内にあり、より望ましくはスペースに略適合する寸法
とした圧縮ばねである。このばねは、基部構造体のポス
ト４６とピボットアームの一部との間に位置決めされ
て、プーリに対して略弦状に方向決めされ、かつ、ばね
取付け手段４８、５４の間に接続されるようになってい
る。

【００１９】ばねは、基部構造体およびピボットアーム
に取り付けられて、ばねがピボットアームの動きと関節
動作し、かつ、モーメントアームＬＶが米国特許出願第
07/588,245号に説明されるようにばねの関節動作に合わ
せて、長さが変わるようになっている。モーメントアー
ムは、ピボットアームが旋回するため、圧縮ばねの長さ
が短くなると短くなり、圧縮ばねが長くなると長くな
る。

【００２０】制動手段５８は、テンショナを使用中に、
ピボットアーム、従ってプーリのベルトに対する動きを
拘束するために設けられる。制動手段は、ピボットアー
ムの脚すなわちレバー伸長部６０、制動ばね６２、基部
構造体の表面６４、および摩擦材のパッド６６を備えて
いる。任意選択的に摩擦材の第２のパッド６８を使用す
ることができる。

【００２１】 ピボットアームおよび基部は、カップ状
に成形されてプーリに触れないようにしてあり、環状ス
ペース４４内に、入れ子式に互いに並置されている。ピ
ボットアームの一部７０は環状スペース内に突出し、望
ましくは平坦な表面部分７２を有している。同様に、基
部構造体は、環状スペース内に突出して望ましくは平坦
な表面を有する制動部分７４を有している。

【００２２】 ワッシャのような形態の摩擦材のパッド
６６は、平坦な表面７２、６４の間に挟まれている。ね
じ込みボルト７８のようなピン型留め具が基部部分７４
のスロット８０を通って延び、ピボットアーム部分７０
に固着している。ボルトはばねの一端を保持し、ピボッ
ト３６の周囲を円弧状に動くとき、ピボットアームによ
り動かされる。

【００２３】留め具はまた、ピボットアームを基部構造
体に保持する作用を果たす。摩擦パッド部材の２以上の
層を、ばねと並置させた第２の層として使用することが
できる。摩擦材のパッドは、摩擦表面の摺動により制動
を起こすのに十分大きな表面を提供するように矩形また
は円形とすることができる。摩擦材は任意に選択された
種類とすることができるが、摺動（動的）摩擦よりも始
動（静的）摩擦が小さい、デルリン（登録商標Delrin）
で販売されているナイロンのような高分子材料の形態と
することができる。

【００２４】便宜上、図４および５の基部構造体は、圧
縮ばね３４、軸受４２、および制動手段５８の相対位置
が、望ましくは実質的に連続した平面において互いに整
列された状態に見えるように、垂直整列状態に示してあ
る。このような整列状態により、構成部品の偏位による
偶力によって発生する負荷が低減するため、部品が受け
る力が最低限に抑えられる。

【００２５】本発明のテンショナが小型であることを示
すために、テンショナを１０４ｍｍの直径と３６ｍｍの
軸歯幅を有するプーリで構成した。それでも、テンショ
ナは全軸長がたった５６ｍｍであった。短い軸長は、１
９ｍｍの直径と３２ｍｍの公称圧縮長を有する圧縮ばね
を使用することにより可能になった。ばねは、全体とし
てドーナツ形のプーリの環状スペース内に弦方向に設け
られた。従って、テンショナ軸長のプーリ直径に対する
比率は僅かに０．５４である。ベルト駆動装置に取り付
けると、テンショナは±１０％の設計公差内で８０ポン
ド（３６Ｋｇ）の張力を維持して作動する。

【００２６】前述の詳細な説明は、例示のみを目的とし
たものであり、特許請求の範囲を限定することを意図す
るものではない。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プーリが
テンショナの他の構成要素により囲繞されることがない
ため、プーリへの略３６０度の全周からのアクセスが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプーリに沿って移動するベルトおよび
テンショナを備える駆動システムの略正面図である。

【図２】ベルトを除くテンショナの側面図を示す、図１
の２−２に沿った図である。

【図３】図４の３−３に沿った拡大断面図である。

【図４】図３の４−４に沿った断面図である。

【図５】構成要素の相対的位置を示すためにプーリの部
分断面図を含む、図３の５−５に沿った部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 同期ベルト駆動システム １２ 歯付きベルト ２０ テンショナ ３２ ピボットアーム ３４ ばね ３６ ピボット ４０ 軸受 ４４ 環状スペース ４６ ポスト ４８ ボス ５０、５６ スロット ５２ 伸長部分 ５４ ボス ５８ 制動手段 ６０ レバー伸長部 ６２ 制動ばね ６４ 表面 ６６、６８ 摩擦材のパッド ７０ ピボットアーム ７２ 平坦な表面部分 ７４ 制動部分 ７６ 平坦な表面 ８０ スロット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドルゼ デック カナダ国，オンタリオ州，ウインザー, ゲイトサイド コート 1107 (72)発明者 ヘンリー ダブリュ．トメイ カナダ国，オンタリオ州，ウインザー, ハワードアベニュ 1218 (56)参考文献 実開 平２−114244（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−45451（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4551120（ＵＳ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の動力伝達部材を締め付けること
   ができる型式のテンショナであって、基部構造体と、ピ
   ボットにより上記基部構造体に枢動可能に取り付けられ
   たピボットアームと、上記動力伝達部材に係合するため
   に上記ピボットアームに回転可能に取り付けられ、全体
   としてドーナツ型を有するとともに内部に環状スペース
   を備え、そのドーナツ型の軸側に開口したプーリ手段
   と、上記環状スペース内に突出する上記ピボットの一部
   分と、上記ピボットアームの位置を偏倚させる、上記基
   部構造体と上記ピボットアームとの間の第１のばね手段
   と、上記ピボットアームの動きを制動する手段とを備え
   るテンショナであって、 上記ピボットアームが、上記環状スペース内に突出し、
   かつ上記プーリ手段の内部に収まるよう配設され、上記
   第１のばね手段を接続する第１のばね接続手段を形成す
   る部分を備え、 上記基部構造体が、上記環状スペース内に突出し、上記
   第１のばね手段を接続する第２のばね接続手段を形成す
   る部分を有し、 上記第１のばね手段が、上記プーリ手段に対して略弦状
   に方向決めされ、かつ上記プーリ手段の内部に収まるよ
   う配設され、上記第１および第２のばね接続手段の間に
   接続された圧縮ばねであることを特徴とするテンショ
   ナ。
2. 【請求項２】 上記第１のばね手段が上記環状スペース
   に配設されることを特徴とする請求項１のテンショナ。
3. 【請求項３】 上記制動手段が、 上記環状スペース内に突出する制動部分を備えた上記ピ
   ボットアームと、 該ピボットアーム制動部分と並置された上記環状スペー
   ス内に突出する制動部分を備えた上記基部構造体と、 上記ピボットアーム制動部分と上記基部構造体制動部分
   との間に位置決めされた摩擦材の層と、 上記ピボットアーム制動部分、上記基部構造体制動部
   分、および上記摩擦材を偏倚させ互いに接触させて制動
   力を生じさせる第２のばね手段とを備えることを特徴と
   する請求項１のテンショナ。
4. 【請求項４】 上記基部構造体制動部分がスロット付き
   開口を備える略平坦面を有し、 上記摩擦材の層が、上記平坦な面のスロット付き開口に
   対して整列された開口を有し、 上記ピボットアーム制動部分が略平坦面と、上記基部構
   造体制動部分のスロット付き開口および上記摩擦材の層
   の開口を通って延びるピンとを有し、 上記ピンの周囲に位置決めされかつ該ピンにより保持さ
   れ、上記ピボットアーム制動部分、該摩擦材の層、およ
   び該基部構造体制動部分を互いに偏倚させる圧縮ばねで
   ある上記第２のばね手段を備えることを特徴とする請求
   項３のテンショナ。