JP4949376B2 - 磨耗補償付きベルトテンショナー - Google Patents

Description

本発明は、ベルトまたはチェインなどの可撓性ドライブにおいて略一定の張力を維持するよう動作するテンショナーに関する。より具体的には、本発明は、テンショナーの構成要素の使用中に発生する摩耗を補償する手段を含むテンショナーに関する。

自動車エンジンにおけるアクセサリー・サーペンタイン・ベルトなどの可撓性ドライブ用のテンショナーは、周知である。この種のテンショナーは、一般に、プーリー、ローラまたは他の部材を含み、これは、可撓性ドライブに対して、ばねまたは他のバイアス手段によって、バイアスが掛けられる。プーリーは、テンショナー・ハウジングに対して旋回するアームに、軸受を介して、取り付けられる。ハウジングは、可撓性ドライブにおいて略一定の張力を維持するため、可撓性ドライブに対して、アームにバイアスを掛けるばねまたは他のバイアス手段を含んでいる。従来のテンショナーはまた、テンショナー・アームが移動する時、互いに他に重なってテンショナーに減衰力を与える摩擦部材を含むこともできる。

このような従来技術のテンショナーは、広く使用されているが、これらには、いくつかの欠点が有る。詳細には、テンショナー・アームが支持しなければならない力が比較的大きいため、アームをテンショナー・ハウジングに取り付けている枢軸部における摩耗は、一般的であり、また、このような摩耗は、プーリーが軸外れ位置に移動して、プーリーの面部が可撓性ドライブの係合面部に対して実質的に垂直でなくなる原因となる場合がある。プーリーがこのような軸外れ位置になると、枢軸部における摩耗量が増大し、かつ、結果的に、可撓性ドライブの損傷および（または）テンショナー・プーリーの共滑りとなる場合がある。

適当な減衰力を与え、その構成要素の通常の摩耗に対して補償することができ、かつ、その構成要素の垂直な移動に抵抗してこれを排除するテンショナーを有することが望まれている。

本発明の目的は、従来技術の少なくとも一つの欠点を排除または軽減する新規なテンショナーを提供することである。

本発明の第１のアスペクトによれば、可撓性ドライブにテンションを掛けるテンショナーであって、ベース部およびそれに垂直に伸長している軸部を有するスピンドルと、フラスト円錐形の外面部および前記スピンドル軸部の形状に相補的な内面部を有するブッシュであって、前記ブッシュは、その内面部に前記軸部を受け入れるブッシュと、テンショナー・アームであって、前記ブッシュの前記フラスト円錐形の外面部に相補的な、かつ、前記ブッシュの前記フラスト円錐形の外面部に係合するピボット面部を有して、前記テンショナー・アームが、前記スピンドル軸部の中心軸の周りに旋回することを可能にし、前記テンショナー・アームは、さらに可撓性ドライブに係合する回動可能な部材のための付着点を有し、前記付着点と前記ピボット面部が離れているテンショナー・アームと、ばねであって、前記スピンドルと前記テンショナー・アームとの間で作用して、前記テンショナー・アームを前記スピンドルの周りの第１の枢軸位置にバイアスを掛けるばねと、摩耗補償機構であって、前記ブッシュに前記ピボット面部に向けてバイアスを掛けて、前記ブッシュおよび（または）ピボット面部の摩耗を補償する摩耗補償機構と、を含むテンショナーが提供される。

本発明は、自動車などにおけるサーペンタイン・アクセサリー・ベルトなどの可撓性ドライブと併用する新規なテンショナーを提供する。テンショナーは、テンショナー・アームの内側ピボット面部とスピンドル軸部との間でフラスト円錐形ブッシュを使用するテンショナー・アーム対スピンドル枢軸設計を含んでいる。ブッシュのフラスト円錐形設計は、テンショナー・アームの軸移動に抵抗してこれを排除し、かつ、摩耗補償機構は、ブッシュにバイアスを掛けて、内側ピボット面部と接触状態にして、ブッシュおよび（または）ピボット面部の通常の摩耗を補償する。スラスト板は、スピンドル軸部の端部に取り付けられて、スラスト座金に重なっており、スラスト板およびスラスト座金は、テンショナー・アーム内に繋留保持されて、テンショナー・アームが、ブッシュの周りに旋回でき、かつ、スピンドルおよびスラスト板およびスラスト座金が、テンショナー・アームの軸外れ移動を抑制するのに役立ち得るようになっている。

ここで本発明の好適な実施形態を、添付の図を引用して、単に例として説明する。

本発明によるテンショナーは、一般に、図１における２０で示してある。テンショナー２０は、スピンドル２４、（特に図２参照）を含み、これは、テンショナー２０を設置した時、エンジン（図示せず）に当接するベース部２８を含んでいる。ベース部２８は、エンジン上の相補的な形体に係合して、テンショナー２０は、エンジン上の所望の回転方位に設置され、かつ、それに留まることができるように、タブ部３２などの一つまたはそれ以上の割出し形体を含むことができる。スピンドル２０は、さらに円筒軸部３６を含み、これは、ベース部２８、およびエンドストップ４４を有するばねレースウェイ４０から伸長している。

弦巻ばね４８は、スピンドル２４とテンショナー・アーム５０との間で動作する（特に図１参照）。図示の実施形態では、ばね４８は、テンショナー・アーム５０をその静止位置から移動させるにつれて、拡張する。この構成では、ばね４８は、弦巻ばね４８がスピンドル２４のレースウェイ部４０に受け入れられた時、エンドストップ４４に当接する第１の端部を含む。かつ、弦巻ばね４８の反対側の端部は、ばね４８が、テンショナー・アーム５０のレースウェイ部５６に受け入れられた時、テンショナー・アーム５０上のエンドストップ５２に当接する。

本実施態様では、テンショナー・アーム５０をその静止位置から移動させるにつれて、ばね４８が拡張する形態が好ましいが、（これは、ばね４８の両端部にタング部を形成する出費を回避するためである）、テンショナー・アーム５０をその静止位置から移動させるにつれて、収縮するようにばね４８を配置することも考えられる。この構成では、ばね４８には、一般に、各端部に曲げタング部を設け、かつ、テンショナー・アーム５０およびスピンドル２４には、溝部または開口部を設けて、各ばねタング部を繋留し、かつ、保持することになる。

テンショナー・アーム５０は、スピンドル２４の軸部３６に枢軸的に取り付けられている。かつ、テンショナー・アーム５０は、弦巻ばね４８によってテンションが掛かりつつ、可撓性ドライブ（図示せず）に向けてバイアスを掛けている。具体的には、ブッシュ６０（特に図４参照）は、スピンドル２４の軸部３６が挿入される円筒形の内側開口部６４を含んでいる。内側円筒形開口部６４は、さらに、ブッシュ６０を軸部３６上で割り出して、軸部３６上でのブッシュ６０の回転を妨げるための少なくとも一つの形体を含んでいる。図示の実施形態では、ブッシュ６０は、相補的なスロット部８４、８８および９２にそれぞれ係合する３つのリブ部７２、７６および８０を含んでいる。それによって、ブッシュ６０が軸部３６に沿って移動する際に、軸部３６上で回転することが防止される。ブッシュ６０の外面部６８は、形状がフラスト円錐形であり、ブッシュ６０は、面部６８の大半径端部が、ベース部２８に接するように軸部３６を受け入れる。

テンショナー・アーム５０は、ブッシュ６０の外面部６８に対して形状が相補的な内側ピボット面部９６を含んでいる。組み立て時は、図５に示すように、ピボット面部９６は、外面部６８に重なって、テンショナー・アーム５０が、軸部３６の中心線の周りに旋回できるようになっている。

図４に帰ると、ブッシュ６０は、好ましくは、Delrin^TMまたは他の適度に硬いナイロンなどの材料から作られており、したがって、テンショナー・アーム５０の内面部９６は、テンショナー２０が動作する時、内面部９６または外面部６８のいずれかに不当な摩耗が生ずることなしに、外面部６８上で旋回可能である。また、図４にも示すように、軸部３６および（または）ブッシュ６０の製造誤差をいくらか吸収するために、ブッシュ６０には、切れ目部１００を設けられることが好ましい。また、ブッシュ６０は、外面部６８上の少なくとも一つのデブリ溝部１０４および内面部６４上の少なくとも一つのデブリ溝部１０８を付けて製作される。これによって、デブリ溝部１０４は、水分および（または）外面部６８と内面部９６との間に入った異物を捕獲し、かつ、デブリが、溝部１０４に沿って移動し、かつ、テンショナー２０から出ることを可能にして、捕獲デブリによるそれぞれの面部の摩耗を減らすものである。同様に、デブリ溝部１０８は、内面部６４と軸部３６の外面部との間に入った水分および（または）異物を捕獲し、かつ、デブリが、溝部１０８に沿って移動し、かつ、テンショナー２０から出ることを可能にして、捕獲デブリによるそれぞれの面部の摩耗を減らすものである。

当業者には明らかであるように、材料を適切に選択して、ブッシュ６０を製作し、かつ、デブリ溝部１０４および１０８を設けても、ブッシュ６０の外面部６８は、通常の使用条件下でも、最終的には摩耗する。したがって、本発明では、外面部６８の摩耗が生じた場合、ブッシュ６０は、摩耗補償機構により、軸部３６に沿ってベース部２８から離れるように付勢され、その結果、外面部６８は、外面部６８の摩耗にも係らず、内側ピボット面部９６と全接触状態に保たれる。

図１〜図７に図示した本発明の実施形態では、摩耗補償機構は、ブッシュ・ガイド１１２および圧縮ばね１１６を含んでいる（特に図６参照）。ブッシュ・ガイド１１２は、軸部３６におけるスロット部１２４を通して伸長し、ブッシュ６０のベース部におけるタブ受け入れ溝部１２８と係合するタブ部１２０を含んでいる。圧縮ばね１１６は、ブッシュ・ガイド１１２と共にスピンドル２４に押し込まれ、かつ、圧縮ばね１１６は、ベース部２８の内面部とブッシュ・ガイド１１２との間で作用して、ブッシュ・ガイド１１２に、ベース部２８から離れる方向にバイアスを掛ける。タブ部１２０が、ブッシュ６０に係合するので、ばね１１６のバイアス力はブッシュ６０に加わり、かつ、外面部６８がこのバイアス力によって、内側ピボット面部９６と接触状態となる。

ばね１１６は、当業者が行うように、多種多様なタイプおよび（または）設計にして、テンショナー２０に所望の減衰機能を付与することができる。例えば、ばね１１６は、平行コイル（すなわち、線状）ばね、テーパ付きコイルばね、合成ゴム部材などのエラストマばね(elastomeric spring)、独立気泡フォームばね、などにすることができる。適切なばね設計の選択は、当業者の通常の熟練の範囲内であり、したがって、ここでは、さらに論じない。

いくつかの実施形態では、ブッシュ・ガイド１１２を抜かすことができ、かつ、ばね１１６は、スロット部１２４を通して伸長してブッシュ６０の端部と係合するタング部または他の形体を介して、ブッシュ６０に対して直接作用することも考えられる。

当業者には明らかなように、ブッシュ６０をテンショナー・アーム５０に向けてバイアスを掛けることによって、ブッシュ６０の外面部６８は、テンショナー５０の通常の使用で生じ得るブッシュ６０の摩耗にもかかわらず、内側ピボット面部９６と接触状態に維持される。外面部６８を内側ピボット面部９６と接触状態に維持することによって、テンショナー・アーム５０の軸外れ移動（すなわち、傾斜）が防止される。さらに、当業者には理解されるように、ブッシュ６０の外面部６８と内側ピボット面部９６との間の摩擦は、減衰力として作用して、動作中のテンショナー・アーム５０の振動を減らす。ブッシュ６０にテンショナー・アーム５０に向けてバイアスを掛けて、外面部６８の内側ピボット面部９６との接触を維持することによって、それらの間で生じる減衰力は、ブッシュ６０の通常の摩耗にもかかわらず、略一定となる。さらに、テンショナー・アーム５０とスピンドル２４との間の減衰力の変化、および（または）テンショナー２０の構成要素の熱膨張によって別段に生じ得る、テンショナー・アーム５０とスピンドル２４との芯合わせに対する変化は、内側ピボット面部９６に向かう方向および（または）内側ピボット面部９６から離れる方向のブッシュ６０の軸部３６に沿った上記の移動によって軽減される。

図１および図５に示すように、回動可能な部材が、テンショナー・アーム５０に接続されて、可撓性ドライブに係合し、かつ、テンショナー２０によって生ずるテンショニング力を可撓性ドライブに加える。図示の実施形態では、回動可能な部材は、可撓性ドライブをテンショナー・アーム５０に取り付けているボルト１４０の周りに、プーリー１３２が可撓性ドライブと共に自由に回転することを可能にするころ軸受１３６を有するプーリー１３２を含んでいる。図示の実施形態では、軸受１３６は、別個の構成要素であるが、他の実施形態では、軸受１３６は、所望の場合、プーリー１３２と一体的に形成することも考えられる。ボルト１４０は、テンショナー・アーム５０における雌ねじ穴部１４４に係合する。

テンショナー・アーム５０は、スラスト板１４８およびスラスト座金１５２によってスピンドル２４に取り付けられている（特に、図５参照）。スラスト座金１５２は、テンショナー２０を組み立てた時、テンショナー・アーム５０に対するスラスト座金１５２の回転を防ぐ割出しタブ部１５６を含んでいる。テンショナー２０を組み立てるためには、スラスト座金１５２をテンショナー・アーム５０におけるスロット部１６０に挿入する（特に、図３a参照）。スロット部１６０は、スラスト座金１５２上の割出しタブ部１５６に
対して相補的で、かつ、スラスト座金１５２をスロット部１６０に挿入した時、割出しタブ部１５６に係合する割出し溝部１６４を含んでいる。

スラスト座金１５２をひとたびスロット部１６０における所定の位置に着かせると、スラスト板１４８を、スラスト座金１５２におけるスロット部１６８に挿入する。図２に示すように、スピンドル２４は一組のステーキングポスト部１７２を含み、かつ、スラスト板１４８は、一組の相補的ステーキング穴部１７６を含んでいる。スラスト座金１５２およびスラスト板１４８をテンショナー・アーム５０に組み付けると、結果として生ずるアセンブリは、図５に示すように、ステーキングポスト部１７２を、ステーキング穴部１７６に入れて、スピンドル２４および弦巻ばね４８に接合することができる。かつ、ポスト部１７２を穴部１７６内で圧縮し、かつ、鍔出することによって、テンショナー２０を永久的に接合する。スラスト板１４８における中心穴部１７８は、スピンドル２４における同様の中心穴部１８０と芯が合い、かつ、これらの穴部は、ボルトまたは他のファスナーをそれらに通すことによって、エンジンまたは他の装置上にテンショナー２０を設置することを可能にするものである。

図示の実施形態では、スラスト板１４８は、半径方向に外方に、かつスラスト板１４８から下方に伸長しているリミットタング部１８２を含んでいる。テンショナー・アーム５０は、リミットタング部１８０がテンショナー２０の意図された動作範囲の各端部で当接して、テンショナー・アーム５０のさらなる回転を制限する一対のエンドストップ部１８４および１８８を含んでいる。当業者には明らかなように、リミットタング部１８０および（または）エンドストップ部１８４および１８８には、多種多様な他の形状を使用して、テンショナー２０の所望の動作範囲を得ることができる。スラスト座金１６２は、好ましくは、ブッシュ６０を製作したのと同様の材料から製作して、スピンドル２４およびスラスト板１４８に対するテンショナー・アーム５０の回転を可能にする。

スラスト座金１５２、スラスト板１４８およびテンショナー・アーム５０の該設計および配列は、テンショナー２０に利点を付与すると、考えられる。詳細には、テンショナー・アーム５０が、スラスト座金１５２を介して、当接しているスラスト板１４８の大半径方向直径部は、大きな表面およびモーメントアームを与えて、テンショナー・アーム５０およびプーリー１３２の軸外れ移動を妨げる。さらに、スラスト板１４８とスラスト座金１５２との間に現われる摩擦力は、テンショナー２０に対してさらなる減衰を与える。

上記のように、テンショナー・アーム５０および（または）プーリー１３２の軸外れ移動は、テンショナー２０の摩耗の増大を生じ、かつ（あるいは）可撓性ドライブ手段にテンションが掛かる結果となる場合があり、また、軸外れ移動が十分大きくて、可撓性ドライブ手段がプーリー１３２から外れる場合には、可撓性ドライブ手段の破損となる場合がある。したがって、本発明の新規な磨耗補償機構は、テンショナー・アーム５０の軸外れ移動の低減に相当な利点をもたらすと、思われる。さらに、スラスト板１４８およびスラスト座金１５２とテンショナー・アーム５０の新規な配列は、テンショナー・アーム５０およびプーリー１３２の軸外れ移動をさらに有利に低減する。

自動車におけるアクセサリー・サーペンタインベルト・ドライブなどの、可撓性ドライブ手段のテンショナーが、それらの可撓性ドライブに適切な減衰を与えることは、適切な動作には重要であるが、異なる使用条件に対して減衰量を変える能力を有することは、有利な場合がある、と本発明者は思う。したがって、本発明の摩耗補償機構の圧縮ばね１１６は、電気的ソレノイドまたは圧力アクチュエータ（与圧エンジン潤滑油が供給される空圧アクチュエータなど）などの制御可能なアクチュエータと置き換えるか、あるいは、併用することができる。このような場合には、ブッシュ６０とテンショナー・アーム５０との間の摩擦力で生ずるに減衰量は、ブッシュ６０に加わるバイアス力を摩耗補償機構によって、変えることができる。高い減衰量が必要な場合は、増大したバイアス力をブッシュ６０に加えて、外面部６８と内側ピボット面部９６との間に現われる摩擦力を増大させることができる。より低い減衰量が必要な場合は、低減したバイアス力をブッシュ６０に加えて、外面部６８と内側ピボット面部９６との間に現われる摩擦力を減らすことができる。しかしながら、どちらの状況でも、十分なバイアス力が、ブッシュ６０に常に加えられて、摩耗を補償する、と考えられる。

図８は、テンショナー２０のスピンドル２００の第二の実施形態を図示し、この図では、スピンドル２４の形体と同様の形体は、同様の参照番号に「ａ」を付けて示してある。本実施形態では、スピンドル２００の軸部３６aは、軸部３６aの半径が少しずつ段階的に減少するよう形成してある。当業者には明らかなように、軸部３６aの半径を少しずつ段階的に減少させてスピンドル２００を形成することによって、スピンドル２００の製造および金型運転費は、スピンドル２４のそれより低減する。スピンドル２００をテンショナー２０で使用する場合、ブッシュ６０の内面部６４は、軸部３６aの形状に対して相補的なややフラスト円錐形に形成し、かつ、ブッシュ６０における切れ目部１００と相俟って、ブッシュ６０は、テンショナー・アーム５０の軸外れ移動に対して所望の抵抗を与えるのに十分な芯合わせで、軸部３６aに常に重なることになる。

本発明は、自動車におけるサーペンタイン・アクセサリー・ベルトなどの可撓性ドライブと併用する新規なテンショナーを提供する。このテンショナーは、テンショナー・アームの内側ピボット面部とスピンドル軸部との間でフラスト円錐形ブッシュを使用するテンショナー・アーム対スピンドル枢軸設計を含んでいる。ブッシュのフラスト円錐形設計は、テンショナー・アームの軸移動に抵抗してこれを排除し、かつ、摩耗補償機構は、ブッシュにバイアスを掛けて、内側ピボット面部と接触状態にして、ブッシュおよび（または）ピボット面部の通常の摩耗を補償する。スラスト板は、スピンドル軸部の端部に取り付けられて、スラスト座金に重なっており、スラスト板およびスラスト座金は、テンショナー・アーム内に繋留保持されて、テンショナー・アームが、ブッシュの周りに旋回でき、かつ、スピンドルおよびスラスト板およびスラスト座金が、テンショナー・アームの軸外れ移動を抑制するのに役立ち得るようになっている。

一実施形態では、テンショナー・アームの内側ピボット面部に向けてブッシュに掛けるバイアス力を変えて、テンショナーの減衰量を変えることができる。

本発明上記の実施形態は、本発明の例となるように意図されたものであり、当業者は、添付のクレームによってのみ定義された本発明の範囲を逸脱することなしに、変更および修正を行なうことができる。

本発明によるテンショナーの斜視分解図です。 図１のテンショナーのスピンドルを示す図です。 図１のテンショナーのテンショナー・アームの斜視平面図です。 図１のテンショナーのテンショナー・アームの底面図です。 図１のテンショナーのブッシュの斜視図です。 図１のテンショナーの組立て後の横断面側面図です。 図１のテンショナーの摩耗補償機構を示す図です。 図１のテンショナーのスラスト板およびスラスト座金を示す図です。 図１のテンショナーのスピンドルの別の実施形態を示す図です。

Claims (10)

1. 可撓性ドライブにテンションを掛けるテンショナーであって、
   ベース部およびそれに垂直に伸長している軸部を有するスピンドルと、
   フラスト円錐形の外面部および前記軸部の形状に相補的な内面部を有するブッシュであって、該ブッシュは、前記内面部に前記軸部を受け入れるブッシュと、
   テンショナー・アームであって、前記ブッシュの前記フラスト円錐形の外面部に相補的な、かつ、前記ブッシュの前記フラスト円錐形の外面部に係合するピボット面部を有して、前記テンショナー・アームが、前記軸部の中心軸の周りに旋回することを可能にし、前記テンショナー・アームは、さらに可撓性ドライブに係合する回動可能な部材のための付着点を有し、前記付着点と前記ピボット面部が離れているテンショナー・アームと、
   ばねであって、前記スピンドルと前記テンショナー・アームとの間で作用して、前記テンショナー・アームを前記スピンドルの周りの第１の枢軸位置へバイアスを掛けるばねと、
   摩耗補償機構であって、前記ブッシュを前記ピボット面部に向けてバイアスを掛けて、前記ブッシュまたはピボット面部の摩耗を補償し、前記スピンドルと前記ブッシュとの間で作用するばねを含む摩耗補償機構と、
   前記スピンドルの前記軸部の内部を移動でき、かつ、前記スピンドルに設けられているスロット部を介して、前記スピンドルの前記軸部の内部から前記ブッシュまで伸長している少なくとも一つのタブ部を含むブッシュ・ガイドであって、前記摩耗補償機構の前記ばねは、前記スピンドルと前記ブッシュ・ガイドとの間で作用し、かつ、前記ブッシュ・ガイドは、前記ブッシュに前記ピボット面部に向けてバイアスを掛けるブッシュ・ガイドと、
   を含むことを特徴とするテンショナー。
2. 可撓性ドライブに係合する回動可能な部材をさらに含み、該回動可能な部材は、軸受を介して、該テンショナー・アームの該付着点に取り付けられている請求項１記載のテンショナー。
3. 前記回動可能な部材は、プーリーであり、かつ、前記軸受は、ころ軸受である請求項２記載のテンショナー。
4. 前記摩耗補償機構の前記ばねは、コイルばねである請求項１記載のテンショナー。
5. 前記摩耗補償機構の前記ばねは、エラストマ要素である請求項１記載のテンショナー。
6. 前記テンショナー・アームは、スラスト板およびスラスト座金を受け入れるスロット部を含み、かつ、前記スラスト板は、前記軸部の中心軸の周りで、前記スピンドルの端部に固定されて、前記スラスト板およびスラスト座金を前記テンショナー・アーム内に繋留保持し、前記スラスト板は、前記テンショナー・アームが、前記軸部の中心軸に対して軸外れ移動するのを抑制するように動作する請求項１記載のテンショナー。
7. 前記摩耗補償機構は、電気的に動作して、前記ブッシュが、前記ピボット面部に向けてバイアスを掛ける力を変えることができるソレノイドを含む請求項１記載のテンショナー。
8. 前記摩耗補償機構は、前記ブッシュが、前記ピボット面部に向けてバイアスを掛ける力を変えることができる油圧アクチュエータを含む請求項１記載のテンショナー。
9. 前記軸部の半径方向の直径は、前記スピンドルの前記ベース部から段階的に減少し、かつ、前記ブッシュの内面部は、前記軸部の形状に相補的な形状を有している請求項１記載のテンショナー。
10. 前記摩耗補償機構は、熱膨張による前記テンショナーの動作の変化を軽減する請求項１記載のテンショナー。

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