JP4384663B2 - 調整可能なテンショナ - Google Patents

Description

本発明は、テンショナに関し、特に、調整可能なベースを備えたテンショナに関する。

同期駆動用に設計されたベルトテンショナでは、長さのあるベルトを備えたベルト駆動システムからベルトのゆるみを適切に取り除くため必要な動きに適応することができない。

代表的な従来技術として、サーク（Serkh）の米国特許第５，９３８，５５２号（１９９９年）にテンショナが開示されており、テンショナは、ベースと、ベースに対して固定されたピボット周りに振動するピボットアームと、ピボットアームに取り付けられたプーリーと、ピボットアームに作用的に取り付けられた第１の端部とシューに作用的に接続された第２の端部とを有する圧縮バネとを備え、シューは、シューの凸面をピボットアームの凹面に向けて押し、また、力の釣り合いにより、ベースに固定された突起部に接して所定の場所に保持される。

さらに代表的な従来技術として、サクビック（Sajczvk）の米国特許第５，０９８，３４７号（１９９２年）にテンショナが開示されており、テンショナは、バネによって偏倚されたピボットアームに対して回転可能に装着されたプーリーを備える。そして、支持構造物にトルクを与えるためのねじ回し手段が記載されている。

あらかじめ定められたベルトのバネ力に関してベースの位置を設定するための調整機構を備えたテンショナが要求される。本発明はこの要求を満たす。

本発明の第１の特徴は、あらかじめ定められたベルトのバネ力に関してベースの位置を設定するための調整機構を備えたテンショナを提供することにある。

本発明の他の特徴は、以下に示す本発明の記載および添付図面によって指摘され、明らかにされる。

調整可能なテンショナは、ベースと、ベースに対して固定されたピボット周りに振動するピボットアームと、ピボットアームに取り付けられたプーリーと、ピボットアームに作用的に取り付けられた第１の端部とシューに作用的に接続された第２の端部とを有する圧縮バネとを備え、シューは、シューの凸面をピボットアームの凹面に向けて押し、また、力の釣り合いにより、ベースに固定された突起部に接して所定の場所に保持される。調整機構は、あらかじめ定められたベルトのバネ力に関してベースの位置を設定することを可能にする。

図１を参照するとともに、特定のベルト駆動システムに限定することなく例示すると、同期ベルト、すなわちタイミングベルト駆動システム１０は、歯付きベルト１２を備え、歯付きベルト１２は、クランクプーリー１４、アイドラープーリー１６、ウォーターポンププーリー１８、カムシャフトプーリー２０、２１、そしてテンショナ２４のテンショナプーリー２２の周りに掛け回され、張られている。

テンショナプーリー２２は、ベルト１２と係合し、隣接するベルトスパン２６、２８のベルト張力という形でベルトの負荷を受ける。ベルトスパンによるベルト張力は、いわゆる“ハブ荷重”といわれるベルト力成分ＢＦを生じさせる。ベルト力成分ＢＦは、ベルトスパン２６、２８によって形成される角度の二等分線に沿って生じる。

図２〜図４をさらに参照すると、テンショナは、ベース３０と、ピボット３４周りに振動するピボットアーム３２を備える。ピボット３４は、テンショナをエンジン（図示せず）に固定するため使用される留め具であればよい。プーリー２２は、ピボットアームに軸受けされ、ベルト１２に係合し、ベルト力ＢＦを受ける。圧縮スプリング３６は、第１の端部３８を備え、第１の端部３８は、ピボットに関して作用径４２の場所でボス４０などによってピボットアーム３２と作用的に接続されている。減衰機構４３もまた、テンショナに備えられている。ブッシュ４４、４４’は、従来知られている形式で、ピボット軸とピボットアームとの間に取り付けられている。プーリーも、従来知られている形式でボールベアリング４５によりピボットアームに取り付けられている。ベース３０はさらに、図５、６に示す工具受け部９２を備える。

ピボットアーム３２は、弧状凹面４７として形成された部分、すなわち延長部４６を備え、弧状凹面４７は、ピボットアームとともに動き、ピボット３４から径４８の距離だけ離れている。弧状凹面４７は、概してピボット３４および圧縮スプリング３６の第２の端部５０に対向するように適応されている。

実質的および随意選択的にピボット軸に同軸である弧状凹面４７は、より大きな減衰のため、作用径４２以上の長さを有する径４８を有する。すなわち、径４８が大きいほど、減衰力として減衰トルクがより大きくなる。

減衰機構４３は、弧状摩擦凸面５４を有する移動可能なシュー５２を備え、弧状凸面５４は、ピボットアーム延長部４６の弧状凹面４７に対して摺動自在に係合する。シューは、円弧状凹面４７に係合し、シューに取り付けられるとともにシューによって支持される摩擦材料からなるパッドを備えた２つのパーツから成るように構成してもよい。シュー５２は、傾斜面５６と、ボス５８のようなバネ受け部を有する。バネ受け部は、圧縮バネの第２端部５０に対し、対向するとともに接する。傾斜面６２は、ベースに固定された、すなわちベースの一部である突起部６０と係合する。突起部６０は、シューの傾斜面５６と係合する摺動自在な傾斜面６２を有する。突起部の傾斜面は、バネの長手方向軸６４に対して相違角Ｒの方向に沿って配置される。

ピボットアームとシュートの間で偏倚される圧縮バネ３６は、減衰させるため、シューの凸面５４をピボットアームの凹面４７に向けて押す。減衰係数は、バネ３６のバネ定数と相関関係にあり、バネ定数が大きいほど減衰係数も大きくなる。

図４をさらに参照すると、弧状凹面が時計回りの方向Ａと反時計周りの方向Ｂとの間で振動するとき、シューが傾斜面６２へ押された状態で維持されるように、シュー５２にかかる力が釣り合っている。また、傾斜面は、ボス５８によってベースに対し実質的に固定された位置でバネの第２端部を保持するように作用する。

圧縮バネは、シューに対してバネ力ＳＦを与え、これによりシューは、弧状凸面５４を弧状凹面４７に向かって押すとともに、シューの傾斜面５６を突起部６０の傾斜面６２に向かって押し込む。弧状凹面４７は、シューに対して反作用力ＣＦを与え、傾斜面６２はシューに対して半作用力ＲＦを与える。これら力の合力は、突起部６０によって、ベースに固定された、すなわちベースとして形成された傾斜面６２に接した状態でシューを位置決めするように作用する。

使用に際し、テンショナ２４は自動車エンジンの装着位置付近に配置される。ピボットボルト３４や他のピンあるいはボルト６６などの留め具により、テンショナ２４はエンジン（図示せず）上の固定位置に固定される。そして歯付ベルト１２は、クランクプーリー１４、アイドラープーリー１６、ウォータポンププーリー１８、そしてカムプーリー２０、２１の周りに掛け回される。レンチ面６８は、簡易なベルト装備として、ベルトから離れた位置でレンチを使ってテンショナを（ここでは反時計周りの方向Ｂに）回転させる手段として設けられる。ベルトが適正な位置にあると、ピボットアームは（時計回りの方向Ａに）回転させられ、そこでは、図１に示すように、プーリーがベルト係合位置でベルトを押す。プーリーがベルトに対して押しながら係合する位置に定められるため、歯付ベルト１２が張られる。そして、ピボット３４周りに動く第２のピボットアームとして構成されたともいえるベース３０が、留め具３４、６６によりエンジンに対して固定された位置に保持される。図５、６は、バネ力を調整するための調整機構を示す。

圧縮バネが、ピボットアームを時計周りの方向Ａへ回転させるようにピボットアームを作用径４２の所で押すことにより、プーリーがベルトの係合面へ押される。また、圧縮バネは、互いに係合する傾斜面５６、６２によりベース３０に対して所定の位置で保持される可動シュー５２を押す。バネは、シューの弧状凸面５４をピボットアームの弧状凹面４７へ向けて押す。弧状凹面４７は、ピボットアーム３２の角運動に反応して、Ａ−Ｂの間を振り子のように振動する。シューは、ピボットアームの弧状凹面４７とシューの弧状凸面５４との間で摺動する摩擦面によってピボットアームの角運動を減衰させるように作用する。係合する傾斜面５６、６２からの力、係合する弧状面からの力、そしてバネからの力の釣り合いは、バネの第２の端部５０をベース３０に対して実質的に固定した位置で維持させるように作用し、その結果、バネは、ピボットアームを偏倚させてプーリーをベルトに向けて押すように作用できる。

エンジンが作動してベルトスパン２６、２８の張力がすぐに増加すると、ベルトは増加する力ＢＦでプーリーを押し、力ＢＦはピボットアームを反時計周りの方向Ｂに回転させ、圧縮バネ３６を押すように作用してバネ力ＳＦを増加させる。バネ力の増加は、シューに対する増加した力で減衰シューを押すように作用し、これによって、ピボットアームを反時計周りの方向へ移動するのを抑える凸面および凹面４７、５４間のすべりの摩擦が増加する。ベルトスパンの張力が減少してベルト力ＢＦが減少すると、ベルトの張力を維持するように、プーリーは圧縮バネ３６によりベルトスパンに対してすばやく押される。

図５は、調整機構を示したテンショナの平面図である。図５、６に示す調整機構によって、テンショナがあらかじめ定められたバネ力ＳＦで装着される。

全図を参照すると、工具受け部９２は、ピボット３４に関してベース３０から径方向に延びている。工具受け部は、例えば３／８あるいは１／２ラチェットなど従来知られている工具Ｔを受けるための穴９３を有する。工具受け部９２は、容易に使用できるように、工具受け部９２に関して減衰機構４３を超えて延びている。

ベース３０は、インジケータ部９１を含む。ピボットアーム３２は、バネ加重の相対的状態を示すため、インジケータ部９１と協同するように配置された指示部９０を有する。図５は、スプリング３６（ここでは図示せず）が十分に延びた位置、すなわち非圧縮状態の位置にあるテンショナを示す。図５からわかるように、インジケータ部９１と指示部９１は、装着前の配置において直線状に並んでいない。

図６は、調整機構を示したテンショナの平面図である。装着のため、テンショナ２４は自動車エンジンに対する装着位置付近に置かれ、ピボットボルト３４や他のピン、ボルトなどの留め具によって、テンショナがエンジン（図示せず）の固定位置に取り付け、配置される。歯付ベルト１２は、図１に示すように、クランクプーリー１４、アイドラープーリー１６、ウォーターポンププーリー１８、そしてカムプーリー２０、２１の周りに掛けられる。ピボット３４およびボルト６６は、装着面に緩く係合していて、十分なトルクは与えられていない。

工具（Ｔ）は、工具受け部９２に挿入される。上述した適正位置にあるベルトに対し、ベース３０とピボットアームは、プーリーがベルトを図１に示すベルト係合位置でベルトを押すまで、時計周りの方向Ａに回転させられる。スロット９６は、ピボットアーム３２がボルト６６に対して振動するのを可能にさせる。そしてベース３０は、インジケータ部９１が切片９０に並ぶまで、工具（Ｔ）を使ってさらに回転させられる。スロット９５は、ベース３０がピボット３４周りに回転することを可能にさせる。ピボットアームに対してベース３０がピボット３４周りに回転することによって、バネ３６が圧縮される。インジケータ部９０と指示部９１が並ぶことは、適切なバネ力ＳＦになっていてベルトの張りが達成されたことを示す。バネ加重、すなわちバネ力ＳＦは、バネ３６のバネ定数、そしてインジケータ部９０と指標部９１とを並べさせるのに必要なバネ圧縮量とに相関関係がある。バネ３６のバネ定数は、所望する動作条件に適応するように必要に応じて選択される。ピボット３４とボルト６６は、適所で捻り廻される。ピボットアーム３２は、動作中ピボット３４周りに軸回転する。ピボット３４とともにボルト６６は、装着面に対して動かないようにベース３０を取り付ける。工具（Ｔ）はその後取り外される。

前述した記述は、単に例示の目的でなされたものであり、添付されたクレームによって決定される発明の権利範囲を限定する意図はない。さらに、発明の一実施形態がここには記載されているが、ここに記載した本発明の精神及び範囲から離れることなく、構成および関連するパーツにおいて他のバリエーションが作り出されることは、当業者にとって明らかである。

本実施形態であるテンショナを備えた自動車用同期（タイミング）ベルト駆動システムの概略的正面図である。 図３のライン２−２に沿った断面図であって、本実施形態の拡大したテンショナを示した図である。 図２のライン３−３に沿った断面図である。 本実施形態の特色である相互関係を示した図である。 調整機構を示したテンショナの平面図である。 調整機構を示すテンショナの平面図である。

Claims (5)

1. ベースと、
   前記ベースに固定されたピボット周りに振動するピボットアームと、
   前記ピボットアームに取り付けられ、ベルトと係合するプーリーと、
   前記ピボットから作用径の距離だけ離れた位置で前記ピボットアームと接続される第１の端部を有する圧縮バネと、
   前記ピボットアームの振動を抑える減衰機構とを備え、
   前記ピボットアームが、前記ピボットアームとともに動き、前記ピボットから所定距離だけ離れていて、概して前記圧縮バネの第２端部と前記ピボットの方向に向けられた弧状凹面を有し、
   前記減衰機構は、前記ピボットアームの前記弧状凹面と摺動自在に係合する弧状摩擦凸面と、前記バネの第２の端部を向くとともに前記第２の端部に取り付けられるバネ受け部と、前記ベースに固定された突起部と係合する表面部とを有する可動シューを備え、
   前記バネは、前記シューに対してバネ力を作用させ、前記シューは前記弧状凸面を前記弧状凹面に向けて押し、それに対して前記弧状凹面が前記シューに対して反作用の力を生じさせ、前記バネ力と前記反作用が組み合わされて前記シューを前記突起部に向けて押し、
   さらに、
   工具受け部を有し、前記ベースから延びる調整部と、
   前記ピボットアーム上にあるインジケータ部と、
   前記ピボットアーム上の前記インジケータ部と協同してあらかじめ定められた圧縮バネの力を示すために前記ベースに配置された指示部とを備え、
   前記ピボットアームが第１のスロットを有し、また、前記ベースが第２のスロットを有し、
   前記第１、第２のスロットを通るボルトが緩く装着面に係合している状態で、前記ベースおよび前記ピボットアームがベルト係合位置まで回転させられ、
   バネ力調整のため前記圧縮バネが圧縮される間、前記ピボットアームに対して前記ベースが軸回転可能となるように、前記第２のスロットが形成され、
   あらかじめ定められた圧縮バネの力に調整されると、前記ベースを動かないように装着面に取り付けるため、前記ボルトが捻り廻され、
   テンショナの動作中、前記ピボットアームが揺動可能となるように、前記第１のスロットが形成されていることを特徴とする調整可能なテンショナ。
2. 前記シューの前記表面部と前記突起部が、前記圧縮バネの長手軸方向から所定角度の方向に沿って置かれた互いに摺動可能な傾斜面として構成されることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記ピボットアームの弧状凹面が、前記ピボットに対して同軸であることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記工具受け部が、穴を有することを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記工具受け部が、前記ピボットに関して前記減衰機構を超えて径方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。

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