JP4054309B2 - 摩擦減衰ストラット - Google Patents

Description

本発明はストラットに関し、特に、バネによって付勢され移動を減衰させるための協働するウェッジ部材を有する摩擦減衰ストラットに関する。

ショックアブソーバおよびストラット、そして特に摩擦減衰ストラットは、多くのアプリケーションにおいて振動する動きを吸収し、また減衰させるために用いられている。アプリケーションは、繰返し変動する移動および振動を受ける自動車と機械を含む。一般に、負荷はバネ手段によって吸収されるが、振動は協働する部品の粘性あるいは摩擦運動によって吸収され、減衰される。

従来技術の代表はスニデール（Snyder）に付与された米国特許第2,429,140号明細書（１９４７年）であり、これはエキスパンダーにより作動する摩擦ユニットを有するショックアブソーバを開示している。

また従来技術の代表はペイトン等（Paton et al.）に付与された米国特許第4,606,442号明細書（１９８６年）であり、これは２つのウェッジリングによって案内され、これらの間を横切る方向に押し込められた減衰シューを備える組立て体を開示している。

摩擦減衰ストラットの組立て体は、テンショナアセンブリに組込まれてもよい。テンショナが、ベルト動作中に、稼動効率を最大にするとともに騒音と振動を最小限に抑えるために、エンジン駆動ベルトに予負荷を与えるために使用されてもよい。

従来技術の代表はシンプソン（Simpson）に付与された米国特許第5,951,423号明細書（１９９９）であり、これはバネ負荷を与えられたウェッジ形状のブロックと摩擦減衰部材を有する機械的な摩擦テンショナを開示している。テンショナはバネ負荷を与えられたウェッジ形状のブロックと相互作用するウェッジ形状のピストンを有する。ピストンが内方に移動するにしたがって、ウェッジ形状のブロックが外方に押圧されて摩擦減衰を発揮する。

従来技術の減衰ストラットは比較的複雑で、非対称減衰を発揮しない。

必要なものは、協働する単純なウェッジ部材を有する減衰ストラットである。必要なものは比例する摩擦減衰を発揮する単純なウェッジ部材を有する減衰ストラットである。必要なものは非対称減衰を発揮する減衰ストラットである。必要なものは単純なウェッジ部材を有する減衰ストラットを有するテンショナである。本発明はこれらのニーズに合致する。

本発明の主な特徴は協働する単純なウェッジ部材を有する減衰ストラットを提供することである。

本発明の他の特徴は比例する摩擦減衰を発揮する単純なウェッジ部材を有する減衰ストラットを提供することである。

本発明の他の特徴は非対称減衰を発揮する減衰ストラットを提供することである。

本発明の他の特徴は単純なウェッジ部材を有する減衰ストラット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、本発明の後述の説明と添付図面により指摘され、あるいは明らかにされる。

本発明は摩擦減衰ストラットを備える。ストラットは外部ケーシング内で摺動する内部シリンダを備える。バネは内部シリンダを外部ケーシングから軸方向に離間するように付勢する。第１ウェッジ部材は第２ウェッジ部材に協働的に係合する。第１ウェッジ部材は、内部シリンダが外部ケーシング内に押されるときに第１ウェッジ部材が第２ウェッジ部材を付勢して第１ウェッジ部材を径方向に広げ、それにより第１ウェッジ部材と内部シリンダの間の摩擦力を増加させるように、内部シリンダに対する摩擦係合を有する。第２バネは第２ウェッジ部材に対して第１ウェッジ部材に所定の負荷を与える。ベルトテンショナはベルトに負荷を与え、そしてベルト振動を減衰させるために、減衰ストラットを組み入れてもよい。

明細書に組み込まれて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、記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。

図１は本発明ストラットの断面図である。ストラット２００は円筒状の外部ケーシング２０１を備える。ライナ２０６は外部ケーシング２０１の内面を覆っている。ライナ２０６は所定の摩擦係数を有し、摩擦係数は変化して摩擦力が増加あるいは減少する。内部シリンダ２０８はライナ２０６に対して摺動自在に係合する。シリンダ２０８はライナ２０６の内側において軸Ａ−Ａに沿って長手方向に移動し、それにより外部ケーシング２０１の内部において同軸的である。

シリンダ２０８は第１偏倚部材すなわちバネ２０２に付勢され、バネ２０２は軸Ａ−Ａに沿ってシリンダ２０８を外部ケーシング２０１から軸方向に離間させる。バネ２０２はバネ定数ｋを有する。バネ定数ｋは、動作中ストラットに与えられる負荷Ｌに基づいて、適切な動作を保障するように選択される。

チューブ２１０は外部ケーシング２０１の内部に取付けられて同軸的に延び、またチューブ２１０とライナ２０６の間におけるバネ２０２の配置を許容するために、十分な径方向のクリアランスを有する。第２ウェッジ部材２０４はチューブ２１０の端部に成形される。

第２偏倚部材すなわちバネ２０７は摺動部材２１２およびウェッジ部材２０４を付勢する。摺動部材２１２はチューブ２１０の内面に摺動自在に係合する。ロッド２１１は摺動部材２１２に固定的に連結され、それにより摺動部材２１２とウェッジ部材２０４の間にバネ２０７を拘束する。バネ２０７はロッド２１１の端部２２２とウェッジ部材２０４の間のウェッジ部材２０９を押圧する。ロッド２１１はウェッジ部材２０４を介してボアに摺動自在に係合する。

第１ウェッジ部材２０９はまた、シリンダ２０８の協働面２１３に摩擦係合する面２１４を備え（図４および図５参照）、これらはウェッジ部材２０９の細部である。面２１３と２１４のひだ形状により、そうでなければ面２１３と面２１４の円筒状すなわち管形状のみに基づいて可能である場合よりも大きな垂直力がその領域に作用することとなる。摩擦力は、表面の摩擦係数と、表面積と、その表面積に作用する垂直力等の関数である。垂直力を増加させることにより摩擦力を増加させてもよい。本発明のスラットの垂直力は、面２１３と２１４のひだ形状により実現される角度付き接触面のために、同じくらいの大きさの従来のスラットよりも大きい。面２１３と２１４はより大きな摩擦力を発生し、それによりバネ２０７の大きな減衰力を発生させ、これにより、より小さな機構で高い減衰能力を有する発明スラットを提供する。ウェッジ部材２０９はまた、切頭状穴２２１を備える。ウェッジ部材２０４は穴２２１に協働的に係合する。

動作中、負荷Ｌに応じて、キャップ２０５とシリンダ２０８は方向Ｄ１に移動する。方向Ｄ１の外部ケーシング２０１内へのシリンダ２０８の移動は、面２１３と面２１４の摩擦係合によるのと同様に、バネ２０７の付勢作用によって抵抗される。面２１３と面２１４の間におけるこのような摩擦係合は、ウェッジ部材２０９をウェッジ部材２０４に対して押圧係合させるように付勢する。ウェッジ部材２０４の切頭形状のために、ウェッジ部材２０９がウェッジ部材２０４に対して付勢されるときに、このような作用によってウェッジ部材２０９は径方向に拡張せしめられる。ウェッジ部材２０９のこのような拡張は面２１３と面２１４に対する垂直力を増加させ、それにより面２１３と面２１４の間の摩擦力が増加する。摩擦力の増加により、シリンダ２０８の方向Ｄ１への移動に対する抵抗が増加し、シリンダの移動Ｄ１を減衰させる。

シリンダ２０８の方向Ｄ２への移動は、ウェッジ部材２０９によってシリンダ２０８に付与される摩擦力をより小さくする。特に、ウェッジ部材２０９は方向Ｄ２にわずかに摺動し、これにより、ウェッジ部材２０４に作用する力が小さくなる。しかし、ウェッジ部材２０９は方向Ｄ２への更なる移動に対する抵抗を受ける。これは、バネ２０７が、ロッド２１２に連結されて、ウェッジ部材２０９の更なる移動を抑制する部材２１２に作用するからである。これは面２１３に作用する垂直力を低減させる効果を有し、これにより面２１３と面２１４の間の摩擦力が減少する。したがって、方向Ｄ２において、方向Ｄ１と比較して減少した摩擦つまり減衰力を受けるので、シリンダ２０８の方向Ｄ１への移動は方向Ｄ２への移動に関して非対称である。

図２は本発明のストラットを分解して示す断面図である。摺動部材２１２はロッド２１１の端部に圧入され、あるいは取付けられる。バネ２０７は摺動部材２１２とウェッジ部材２０４の間に閉じ込められる。バネ２０７により付与される力は、ウェッジ部材２０４をウェッジ部材２０９の内部切頭面に対して押圧する。ウェッジ部材２０４は軸Ａ−Ａに関して角度αを有する。

ライナ２０６は外部ケーシング２０１の内面２２０に係合する。ストラットの減衰率はバネ２０７のバネ定数ｋを変えることにより調整されてもよい。バネ定数の増加は、ウェッジ部材２０４によってウェッジ部材２０９に付与される垂直力を大きくし、それにより減衰係数を大きくする。逆もまた真であり、すなわち、バネ定数の減少はウェッジ部材２０４によってウェッジ部材２０９に付与される垂直力を小さくし、それにより減衰係数を小さくする。垂直力は角度αを変化させることにより調整でき、これは減衰率に直接影響することが理解される。角度αの変化により、ウェッジ部材２０９がシリンダ２０８に対して延びる程度が変化する。

当業者は、バネ２０２のバネ定数がストラットによって耐えられる負荷Ｌの大きさを決定することを理解することができる。すなわち、適当なアプリケーションでのＬの大きさはバネ２０２のバネ定数の同様な変化によって増減する。

図３はベルトテンショナに用いられた本発明のストラットの平面図である。ストラット２００は、外部ケーシング２０１に連結された装備品２３１によりピボット６００においてエンジンブロックに枢動自在に連結される。ストラット２００の他端部はコネクタ２３０を有し、コネクタ２３０はシリンダ２０８に取付けられる。コネクタ２３０はピボット７００においてプーリベース４００に枢動自在に取付けられる。プーリ３００はベース４００に回転自在に取付けられる。ベース４００はピボット５００においてエンジンブロックに枢動自在に連結される。ベルトＢは，エンジンのフロントエンドアクセサリ駆動システムのプーリＰ１、Ｐ２、Ｐ３の間に架け回されている。テンショナは、ベルトの騒音とスリップを防ぐためにベルトに適切な所定のテンションを維持する。この明細書に記載されているように、ベルト張力すなわちストラットの負荷はバネ２０２のバネ定数の関数である。高いバネ定数により、ストラットとテンショナによって耐えられる負荷を大きくすることができる。

図４は第１ウェッジ部材の平面図である。ウェッジ部材２０９は星状に径方向に広がる突起２５１を備えるが、面２１３と面２１４が協働する形状を有する限り、いかなる平面形状も本発明の目的のために許容される。突起部２５１の面２１４は協働面２１３（図示せず）に係合する。スロット２５０は部材において部分的に軸方向に延びる。スロット２５０は、第２ウェッジ部材２０４によって押圧されるときに、部材２０９が径方向外方に部分的に広がることを許容する。

図５は図４の５−５線における第１ウェッジ部材の断面図である。スロット２５０は部材２０９にわたって部分的に軸方向に延びて示されている。ロッド２１１は穴２５２を通って延びる。

本発明のひとつの形態が説明されたが、ここに記載された本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に種々の変形が施されることは当業者にとって自明である。

本発明ストラットの断面図である。 本発明ストラットを分解して示す断面図である。 ベルトテンショナに用いられたときの本発明ストラットの平面図である。 第１ウェッジ部材の平面図である。 図４の５−５での第１ウェッジ部材の断面図である。

Claims (16)

1. 第１の部材と、
   前記第１の部材に軸方向に係合する第２の部材と、
   前記第１の部材および前記第２の部材の間に係合する偏倚部材と、
   軸を有し、前記第２の部材に摺動自在に係合する第１ウェッジ部材と、
   前記第１の部材に連結され、軸を有する第２ウェッジ部材と、
   移動不能な第１端部を有する第２偏倚部材と、
   前記第１の部材に取付けられるとともに、前記第２偏倚部材の第２端部に係合する部材であって、前記第１ウェッジ部材の移動が前記部材に作用する前記第２偏倚部材によって作用される部材とを備え、
   前記第２ウェッジ部材が前記第１ウェッジ部材に軸方向に係合し、
   前記第１ウェッジ部材が前記第２ウェッジ部材からの圧力に応じて広がる
   ストラット。
2. 前記第１ウェッジ部材が切頭状穴を有し、
   前記第２ウェッジ部材が前記切頭状穴に協働的に係合する
   請求項１に記載のストラット。
3. 前記第１の部材と前記第２の部材が同軸的に係合する
   請求項２に記載のストラット。
4. 前記第１ウェッジ部材がひだ形状を有する外部摩擦面をさらに備え、
   前記第２ウェッジ部材が、前記第１ウェッジ部材の外部摩擦面に協働的に係合するためのひだ形状を有する内面を有する
   請求項３に記載のストラット。
5. 前記部材がさらに、
   前記第２偏倚部材の中の穴を摺動自在に延びることにより、前記第２偏倚部材が前記第２ウェッジ部材に対して前記第１ウェッジ部材から反対側に配置される、ロッドを備える
   請求項３に記載のストラット。
6. 軸方向に係合する第１シリンダおよび第２シリンダと、
   前記第１シリンダおよび前記第２シリンダに係合する第１偏倚部材と、
   前記第２シリンダの面に摩擦係合する第１ウェッジ面であって、前記第２シリンダに関して可動である第１ウェッジと、
   前記第１シリンダに対して固定されるとともに前記第１ウェッジに係合する第２ウェッジであって、前記第１ウェッジが前記第２ウェッジに対する前記第１ウェッジの動きによって拡張し、それにより前記第１ウェッジ部材と前記第２シリンダの間の摩擦力が増加する第２ウェッジと
   を備えるストラット。
7. 前記第１ウェッジ部材に係合して、前記第１ウェッジ部材の第１の移動が前記第１ウェッジ部材と前記第２ウェッジ部材の間の圧力が減少するように抵抗する、第２偏倚部材をさらに備える
   請求項６に記載のストラット。
8. 前記第１ウェッジ部材の第２の移動が、前記第１ウェッジ部材と前記第２ウェッジ部材の間の圧力が増加するにしたがって、前記第２偏倚部材により援助される
   請求項７に記載のストラット。
9. 前記第１ウェッジ部材が切頭状穴を有し、前記第２ウェッジ部材が前記切頭状穴に協働的に係合する
   請求項８に記載のストラット。
10. 前記第１ウェッジ部材に取付けられ、前記第２偏倚部材の第２端部に係合する部材であって、前記第１ウェッジ部材の移動が前記第２偏倚部材によって作用される部材をさらに備える
    請求項９に記載のストラット。
11. 前記部材がさらに、
    前記第２ウェッジ部材の中の穴を通って摺動自在に延び、前記第２偏倚部材が前記第２ウェッジ部材に対して前記第１ウェッジ部材から反対側に配置されるロッドを備える
    請求項１０に記載のストラット。
12. 前記第１ウェッジの面がひだ形状を有する請求項６に記載のストラット。
13. 面に枢動自在に取付け可能なベースと、
    ベルト受け面を有し、前記ベースに回転自在に取付けられるプーリと、
    前記ベースに枢動自在に取付けられる前記ストラットの第１端部、および面に枢動自在に取付けられる前記ストラットの第２端部と
    を組み合わせた請求項８に記載のストラット。
14. 共に付勢され同軸的に移動するように拘束された一対の協働ウェッジであって、少なくとも一方のウェッジは可動面に摩擦係合し、それにより可動面の移動が他のウェッジに対して押圧し、それにより前記ウェッジと前記可動面の間の垂直力を増加させ、前記可動面の移動に抵抗する協働ウェッジを備え、
    前記可動面の第２の移動が前記ウェッジと前記可動面の間の垂直力を減少させ、
    前記ウェッジはベースに固定され、
    前記ベースは前記可動面に摩擦係合する面を有する
    減衰ストラット。
15. 前記ベースと前記可動面が前記可動面の移動の軸に沿って離間するように付勢される
    請求項１４に記載の減衰ストラット。
16. 前記可動面と前記ベース面が実質的に円筒状である
    請求項１５に記載の減衰ストラット。

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