JP5587896B2 - ベルトテンショナーのクラッチ式ダンパー - Google Patents

Description

本発明は全体としてはテンショナー（ベルトテンショナー）に関し、そして具体的にはテンショナーアームと連動係合するランプ/ランプクラッチ装置を利用する非対称的なダンパー作用テンショナーに関する。

ベルトテンショナーの場合、ベルト張力変動を原因とするテンショナーアームの運動を減衰するための手段を用意しておくのが一般的である。このダンパー作用（減衰作用）の必要な大きさは、形態、装備品荷重、装備品慣性、エンジン使用効率などの多数の運転要因に依存するものである。例えば、捩じり入力がより高い駆動システムや過渡力学的状態が一定の駆動システムの場合、テンショナー動作を十分に制御するためにより高いダンパー作用が必要である。より高いダンパー作用はアーム動作を制御するためにきわめて有効であるが、それ以外の臨界的なテンショナー機能（例えば、緩んだベルト状態に対する反応が遅い、あるいは反応がない）に対しては有害である。さらに、製造時のバラツキ、動作温度や各構成部品の破断や摩耗の結果として生じるダンパー作用のバラツキまたは変化もまたテンショナーの無反応の原因になる。

タイミングベルト（歯付きベルト）システムにも非対称的なダンパー作用を利用して、この問題に対処してきている。非対称的に減衰したテンショナーは、付加的なベルト張力はあるが、緩んだベルト状態に自由に反応する場合にダンパー作用を発揮する。非対称的な機能性は他のすべてのフロントエンド装備品駆動テンショナーには必要ないが、潜在的に可使寿命が延びる可能性を意味し、また１−２ギヤシフト時のベルトスリップを始めとする他の過渡力学的システム問題を解決することにつながり、あるいは単純にテンショナーのダンパー作用のバラツキに対する敏感性を抑制することにつながるため、望ましい設計オプションになる。

従来の一つの解決法では、ショックアブソーバーなどの粘性のある線形ダンパー作用機構をピボット作用アームに取り付けてこの問題を解決している。例えば、ショックアブソーバーに逆止め弁を装着し、オリフィスサイズを変更すれば、非対称的ダンパー作用を実現できる。ところが、この解決法の場合、コストが高くなりがちな上に、従来のテンショナーよりも装着スペースを大きく取る必要がある。他の解決法の場合には、巻き上がり時にダンパーの摩擦が強くなるくさびを利用し、あるいはばね負荷式自力ブレーキシュー素子を利用している。ところが、これら設計も、小部品を組み立てるため複雑になりがちである。

逆走を防止または制限して歯の飛び出しを防止するためにタイミングベルトテンショナーに一方向クラッチ機構を設けることが、例えばＵＳＰ４，５８３，９６２およびＵＳＰ６，４２２，９６２に提案されている。ところが、これら“ラチェット式”テンショナーには、必要ない時にベルト張力を十分に解放しておく能力がない。他のタイミングベルトテンショナーも例えばＵＳＰ４，８３２，６６５およびＵＳＰ６，３７５，５８８に提案されているが、いずれも粘性のあるダンパーに結合した一方向装置を利用するものである。これら装置は機能性がすぐれているが、可使期間を通じて粘性流体を保持することが難しい。さらに別な設計が米国特許出願第２００３/０００８７３９号公報に開示されているが、これはラップばねクラッチの締め付け作用が発生した摩擦を利用してダンパー作用を発揮するものである。

ＵＳＰ４，５８３，９６２ ＵＳＰ６，４２２，９６２ ＵＳＰ４，８３２，６６５ ＵＳＰ６，３７５，５８８ 米国特許出願第２００３/０００８７３９号公報

以上のテンショナー設計はいずれも理想的なものではなく、従って新規なテンショナー設計が望まれている。

本発明の一態様は、ランプ／ランプ装置を有するベルトテンショナーである。本発明の一実施態様の場合、テンショナーは、ピボット軸になるテンショナーアクスル、ピボット軸の周りでピボット回転できるようにテンショナーアクスルに取り付けたアーム、第１ランプ機能面を有する第１テンショナー成分、第２ランプ機能面を有する第２テンショナー成分、および上部ランプ面および下部ランプ面を有するランプブシュを有する。第１テンショナー成分は、アームに係合してこれと一体回転し、そして第２テンショナー成分は、テンショナーアクスルに連結される。第１テンショナー成分と第２テンショナー成分との間にランプブシュを配設し、上部ランプ面が第１ランプ機能面内に着座し、そして下部ランプ面が第２ランプ機能面内に着座するように構成する。

本発明の別な実施態様の場合、ベルトテンショナーはピボット軸になるテンショナーアクスル、ピボット軸の周りで第１方向および第２方向にピボット回転可能なアーム、ピボット軸の周りでピボット回転可能で、アームと一体回転できるようにアームに係合したばねケース、およびばねケースに連結されたエンドキャップを有する。ばねケースは第１ランプ機能面を有し、そしてエンドキャップは第２ランプ機能面を有する。このベルトテンショナーの場合、ランプブシュをばねケースとエンドキャップとの間に設ける。ランプブシュは、第１ランプ機能面内に着座する第１ランプ面を備えたばねケース面、および第２ランプ機能面内に着座する第２ランプ面を備えたエンドキャップ面を有する。このテンショナーの場合、さらに捩じりばねをばねケースに設ける。この捩じりばねをアームに連結し、ピボット軸の周りで第１方向にアームがピボット回転した時に、ばねが巻き上がり、そしてピボット軸の周りで第２方向にピボット回転した時に、ばねが巻き戻されて非対称的なダンパー作用を発揮するように構成する。

本発明のさらに別な実施態様の場合、テンショナーはピボット軸になるテンショナーアクスル、アームがピボット軸の周りでピボット回転できるようにテンショナーアクスルに取り付けたアーム、およびテンショナーアクスルに対して少なくとも部分的に取り付けられ、かつアームに連結されたクラッチ装置を有する。クラッチ装置は第１ランプ機能面を備えた第１テンショナー成分、第２ランプ機能面を備えた第２テンショナー成分、第１端部および第２端部を備えた平線ばね、および第１テンショナー成分に連結したダンパーブシュを有する。第１テンショナー成分はアームに係合しこれと一体回転し、そして第２テンショナー成分は、テンショナーアクスルに連結する。平線ばねの第１端部を第１テンショナー成分に連結し、アームと摩擦接触する位置にダンパーブシュを設けて、アームに巻き上げ作用が働いた時に、ばねケースがアームとともに回転し、かつ第２テンショナー成分の第２ランプ機能面に乗り上げ、アームに対してダンパーブシュを押圧し摩擦ダンパー作用を行うように構成する。

本発明の特徴、および作用効果については、以下の好ましい実施態様の説明、特許請求の範囲の記載、および添付図面から明らかになるはずである。

ランプ/ランプ装置（組立体）を含むテンショナーの一実施態様を示す展開斜視図である。 図１のテンショナーの組み立て状態を示す側/横断面図である。 図２の３−３線の、一部断面を含む平面図である。 図１におけるランプブシュの、一部を省略した背面斜視図である。 本発明の一実施態様における第１テンショナー成分、ランプブシュおよび第２テンショナー成分との間のインターフェースを示す概略図である。 本発明の一実施態様における第１テンショナー成分、ランプブシュおよび第２テンショナー成分との間のインターフェースを示す概略図である。 本発明の一実施態様における第１テンショナー成分、ランプブシュおよび第２テンショナー成分との間のインターフェースを示す概略図である。 ランプ/ランプ装置を有するテンショナーの第２実施態様を示す側/横断面図である。 図６のテンショナーのランプ/ランプ装置を示す展開斜視図である。 図６のテンショナーのランプ/ランプ装置を示す展開斜視図である。

本発明のテンショナーは、巻き上がり時（無張力状態）に動作して巻き上がりの有害な作用を緩和する非対称的摩擦ダンパーとして働く。ベルト張力の強い状態で巻き上がると、ベルトによりテンショナーアームがベルトから離れる方向に持ちあがる。巻き上がりの否定的な作用を緩和するためには、テンショナーアームに、ベルトからのテンショナーアームの持ちあがりに抵抗する摩擦ダンパーを用意しておくのが望ましく、テンショナーアームのベルトに向かう運動に悪影響を与えることはない。テンショナーアームのみの持ちあがりに抵抗するこの種のダンパー作用は、一般には、非対称的ダンパー作用として知られている。

本発明のテンショナーによれば、本明細書ではランプ/ランプ装置と呼ぶことができるブレーキ要素を使用することによって非対称的ダンパー作用を一部実現できる。ランプ/ランプ装置は、相互にインターフェースを形成するランプ機能面を備えた少なくとも２つのテンショナー成分から構成することができる。ランプ/ランプ装置には、ランプブシュを設けることもできる。

ランプ機能面を備えたテンショナー成分のうち少なくとも一つを移動可能に構成し、一方向または非対称摩擦ダンパー作用が働き、テンショナーアームがベルトから離れ始めた時に、テンショナーアームの動作を抑制するように構成する。少なくとも一つの成分を移動可能に構成したため、摩擦ダンパー作用を徐々に強くでき、テンショナーアームが離れれば離れるほど、テンショナーアームのベルトからの離間を強く抑制することになる。テンショナーアームの変位に対して摩擦ダンパー作用を徐々に強くできるため、テンショナーアームのベルトから変位が大きくなっても、これに応答して摩擦ダンパー作用を強くできる。このため、巻き上がりの有害な作用を抑え込むフィードバックループが生じる。即ち、テンショナーアームが張力のかかったベルトから変位すればするほど、摩擦ダンパー作用が強くなり、巻き上がりを抑えこむことができる。巻き上がり方向の運動すべてを制限するのではなく、従ってある場合に有利な付加的なコンプライアンスを与えるように、非対称的ダンパー作用を設定すればよい。ダンパー作用はそれ自体が設計によって非対称的に設定されているため、テンショナーが通常の動作に戻り、これによってテンショナーアームがベルトと張力接触状態に戻っている間、張力作用方向における運動に加えられる摩擦ダンパー作用の量が、巻き上がり時に加わる量よりも小さくなる。

次に、図１および図２に示す実施態様について説明する。テンショナー１０はアーム１、ピボット軸１１になるテンショナーアクスル１２、第１組のランプ機能面９を備えた第１テンショナー成分５、第２組のランプ機能面６を備えた第２テンショナー成分４、およびランプブシュ３を有する。テンショナーアクスル１２はピボット軸１１と実質的に同軸であり、ピボット軸１１を中心にしてアーム１がピボット回転できるようにこのテンショナーアクスル１２にアーム１を取り付ける。

第１テンショナー成分５は、アーム１と一体的にピボット回転できるようにアーム１に連結することができる。さらに、第１テンショナー成分５は、捩じりばね２を収納することができればよく、従ってばねケースを利用することができる。あるいは当業者ならば、ピボット軸１１を中心にしてアーム１がピボット回転するように、第１組のランプ機能面を有し、アーム１に連結されたテンショナーの他の任意の成分で第１テンショナー成分を構成できることを理解できるはずである。図１の実施態様の場合、第２テンショナー成分４はテンショナーアクスル１２に連結できればよく、従って少なくとも部分的にテンショナーを密閉するエンドキャップで構成することができる。あるいは当業者ならば、第２テンショナー成分４はエンドキャップに制限されるものではなく、第２組のランプ機能面を備えたテンショナーの他の任意の成分で構成できることを理解できるはずである。ランプブシュ３を使用する場合には、第１テンショナー成分５と第２テンショナー成分４との間に配設することができる。このランプブシュ３は、上部ランプ面７および下部ランプ面８を有する。上部ランプ面７は、第１テンショナー成分５の第１組のランプ機能面９内に位置し、そして下部ランプ面８は、第２テンショナー成分４の第２組のランプ機能面６内に位置する。ランプブシュ３を使用すると、ランプ機能面６と９との間の摩擦係数を小さくでき、ランプ機能面６と９が相互摩耗して溝を形成することを防止できるため好ましい。このランプブシュは、両ランプ面間の摩擦係数をより安定化できるため、テンショナーの寿命全体を通じて非対称比をより一定な状態で維持できるものでもある。

アーム１は、ピボット軸１１を中心にしてピボット回転できるようにテンショナーアクスル１２上に取り付けることができる。ピボット軸１１とは反対側にあるアーム１の遠位端部は、ベルト接触ベルト車２２を受け取る形状をもつ。ボルト２３か当業者にとっては公知なその他の固定手段によってテンショナーアーム１の遠位端部にベルト車を取り付けることができ、そしてこのベルト車にはカバー２４を装着することができる。捩じりばね２によってアーム１に力が作用し、ベルト車２２が方向Ａにバイアスし、ベルトに張力を加える。テンショナーの反対方向Ｂへの巻き上がりは、非対称的摩擦ダンパー機構によって補強された捩じりばね２のバイアスによって抵抗を受ける。非対称的摩擦ダンパー作用はアームの方向Ａへの動作を実質的に妨害しないが、テンショナーアームがさらに変位しようとすると、摩擦ダンパー作用が徐々に強くなるため、アームの方向Ｂへの動作が制限を受ける。

エンドキャップ４は、テンショナーをエンジンやその他の装置に固定する手段になる。張力のかかるベルトに対してテンショナーを固定する方法は多数あり、制限を意図するわけではないが、例示すれば、溶接を使用する方法、ボルトを使用する方法、ねじを使用する方法、ロック作用構造体を使用する方法がある。あるいは、ピボット軸にそってテンショナーを通るアクスルを利用して、テンショナーアームのエンドキャップとは反対側にあるエンジンやその他の装置にテンショナーを取り付けることができる。テンショナーのエンジンやその他の装置への取り付け方法に関係なく、巻き上がりに抵抗する非対称力を発生するやり方は、実質的に変わらない。

さらに、図１および図２に示す実施態様の説明を続ける。テンショナーアクスル１２は、テンショナー１０における各成分の回転運動および並進運動の両者を可能にするベアリング面になる。並進運動は、ピボット軸１１に対して実質的に平行かつ並列な運動である。テンショナーアームに面するエンドキャップ４の内面にランプ機能面６を形成し、テンショナーアクスル１２の実質的に円周上に配列する。

ランプ機能面６を備えたエンドキャップ４、テンショナーアクスル１２やその他の構成要素は、鍛造、鋳造、型鋳造、焼結や機械加工を始めとする各種技術によって一体品として製造できる。あるいは、各構成要素を個別に製造してから、焼結、溶接、接着、ボルト締めなどの各種方法、そして場合によって締り嵌め方法によって一体化してもよい。具体的には、ランプ機能面６を別体プレートとして形成してから、エンドキャップ４に一体化することができる。個々の構成要素を別体成分として製造することによって、一体品全体からの個別成分に表面処理、熱処理、表面被覆処理や熱被覆処理を適用することが容易になる。

さらに、図１に示す実施態様の説明を続ける。テンショナー１０は、上部ランプ面７、およびこれに対向する下部ランプ面８を備えたランプブシュ３を有する。このランプブシュ３は、テンショナー１０の内部において、ピボット軸１１を中心にして回転可能であると同時に、ピボット軸１１にそって並進可能である。また、ランプブシュ３は、エンドキャップ４のランプ機能面６内に位置するランプブシュ３の下部ランプ面８を介してエンドキャップ４にインターフェース接続する。下部ランプ面８は、上部ランプ面７とは反対の面形状を有し、この上部ランプ面７がテンショナー成分５に配設したランプ機能面９にインターフェース接続する。

テンショナー成分５は、テンショナーの捩じりばね２またはその他の成分を納める。捩じりばね２としてはコイルばね、丸線ばね、平線ばねや、公知なその他の種類のばねを使用することができる。図１および図３に示すように、捩じりばね２の外側タング（ｔａｎｇ）１４は、第１ばね係合点１７ａでテンショナー成分５に係合する。第１ばね係合点１７ａのサイズは、ばねタング１４、および変形可能なプラグ２６を受け取る程度に設定することができる。ばね２の内側タング１３は、アームアーバー１６にそって存在する第２ばね係合点１７ｂでテンショナーアーム１に係合する。

ばね２は、捩じり力を与えてテンショナーアーム１にバイアス作用を加え、これを張力が作用しているベルトに係合させて、通常運転時にベルトに張力を加える。また、バネ２は、対向する捩じり力を与えてランプブシュ３がテンショナーアーム１から反対方向に回転するようにする。ばね２によって第１テンショナー成分５に力が加わると、第１テンショナー成分５が、平衡状態に達するまで、ランプブシュ３かエンドキャップ４のいずれかのランプ機能面に乗り上がる。

捩じりばね２として平線バネを使用する場合、図１〜３に示す平線ばねのコイル間にばねテープ２１を設けることができる。平線ばね２に対して並置位置でばねテープ２１をコイル化すると、平線ばねのコイル間にばねテープ２１を設けることができる。また、平線ばね２と、このばねを納めたテンショナー成分の内壁との間にもばねテープ２１を設けてもよい。ばねテープ２１を使用すると、ばねの摩擦摩耗が、あるいは摩擦の他の否定的な作用が減少するため、ばねの破断を抑制することができる。

図１および図２に示すテンショナー１０の場合、さらにダンパーブシュ１８およびピボットブシュ１５を設けることも可能である。このピボットブシュ１５は、ピボット軸１１に対して実質的にアライメントしたテンショナーアーム１のアームアーバー１６に挿入される実質的に円筒形の構造体である。ピボットブシュ１５は、ピボット軸１１を中心としてテンショナー１０の各成分要素を回転させ、かつピボット軸１１にそう方向に各成分要素を並進させるベアリング面になる。ダンパーブシュ１８は、音および/または振動を減衰するテンショナー成分５のカバーとして作用することができ、またばね２を納める場合には、テンショナー成分５内にばね２を収容する作用もある。また、テンショナー１０のアームプレートブシュ１９およびアームプレート２０は、テンショナーアーム１に接続することができる。図２に示すように組み立てを行った場合、エンドナット、ボルトまたは固定手段を使用して、ピボット軸にそってテンショナー１０を一体的に保持することができる。また、既に説明したように、このエンドナット、ボルトまたは固定手段によって、テンショナー１０をエンジンまたはその他の装置に取り付けることも可能であり、あるいは固定することも可能である。

図１に示すように、テンショナー１０は、エンドキャップ４および第１テンショナー成分５を組み立てるためのタブ/ノッチを備えることができる。この実施態様に示すように、エンドキャップ４は、その周囲にノッチ２７を有し、そして第１テンショナー成分５は、エンドキャップ４に向かって延長し、ノッチ２７に受け取られるタブ２８を有する。ノッチ２７についてはタブ２８よりも大きく設定してあるため、ノッチ２７が、巻き上がり時にアームの回転運動を止めることはない。換言すれば、ノッチ２７はサイズが十分大きいため、テンショナーが与えるべき摩擦ダンパー作用の最大量に達するように予め設定されたテンショナーアーム１の回転運動量を確保できるものである。あるいは、ノッチ２７は、ベルトが破断した場合に、反対方向の巻き上がりを止める作用をもつ。ベルトが破断した場合、ノッチ２７がランプから下り降りてから、第１テンショナー成分５を止めるため、第１テンショナー成分５が巻き上げの反対方向において隣のランプに乗り上げることはない。

次に、図４について説明する。ランプブシュ３における上部ランプ面７のランプ機能面の配列は、ピボット軸１１の周りで実質的に円形である。エンドキャップ４のランプ機能面６、テンショナー成分５、およびランプブシュ３の下部ランプ面８の配列も同様である。テンショナー成分５の上部ランプ面７およびランプ機能面９は、テンショナー１０の通常動作時に接触状態にある。同様に、下部ランプ面８およびエンドキャップ４のランプ機能面６もテンショナー１０の通常動作時に接触状態にある。図４に示すランプ機能面は、実質的に対称パターンであるため、それぞれ離散的な反復ランプ要素が上下において実質的に同じパターンをもつ。ランプ機能面はピボット軸から半径方向に可変であるため、係合面に対して一定のインターフェースを維持することができ動作時のダンパーの特異性を調整する。ランプブシュ３の上部ランプ面７は図示のように、対称的な反復パターンをもつが、ランプ機能面はユニークな、言い換えれば非対称的なパターンをもつため、特有な動作上の作用効果を示す。ランプブシュ３の上下ランプ面７，８両者上のランプ機能面、エンドキャップ４、およびテンショナー成分５の任意断面の全体的な構成は、４つの反復要素に分割できる。即ち、図４に示すように、下部ドエル３０、ランプアップ３２、上部ドエル３１、およびランプダウン３３である。

第１テンショナー成分５とエンドキャップ４との間に位置するランプブシュ３の具体的な詳細図は、図５Ａに接触領域３４として示す。下部ドエル３０、ランプアップ３２、上部ドエル３１、およびランプダウン３３は、エンドキャップ４については図５Ｂに、そしてランプブシュについては図５Ｃに示す。図５Ａに示す接触領域３４は、詳しくは一組の直線機能面であるが、２つの重要な点を認識する必要がある。第１に、テンショナー装置の回転軸から離間する半径方向においては、実際のランププロファイルが基準線にそって有意味に変化するため、相対的な滑りを最小限に抑え、摩擦を減らし、負荷作用のバランスを取ることができ、その他の作用効果を実現できる。これを実現する一つの実施態様の一例は、図４に示す等角投影図から理解できる。図４には、上記と同じ下部ドエル３０、ランプアップ３２、上部ドエル３１、およびランプダウン３３の各機能面が図示されている。第２に、図５Ａ〜５Ｃに示すプロファイルは直線であるが、任意数の、多面プロファイルランプまたは曲線プロファイルランプを始めとするランプを使用できる。例えば、上下の各ドエル３１および３０は、図４に示す実施態様と同様に、下向きランプおよび上向きランプを接続する隅肉またはスポーク（ｆｉｌｌｅｔ ｏｒ ｒａｄｉｉ）であればよい。

あるいは、ドエル３０、３１およびランプ３２、３３については、通常動作と巻き上がり時に必要な非対称的ダンパー作用との切り換え時に戻り止めまたは遅れを与えるように構成してもよい。ランプ機能面（上向きランプ、下向きランプ、ドエル）の形状は、各種プロファイルから選択することができ、直線状でもよく、あるいは曲線状でもよい。ランプ機能面は、全長にわたって任意の間隔で反復配置することができ、また反復パターンで配置しなくても特有な作用効果を発揮することができる。図示の実施態様の場合、対称的な反復プロファイルをもち、各ランプ機能面の各縁部は両側において等価な作用効果を示すが、非対称的なプロファイルを利用することも可能である。この非対称的なプロファイルは、極端にいえば、鋸歯と同様な形状を示すもので、ランプ機能面の非接触領域は、徐々に下向きになるのではなく急角度で下向きになる。単独ユニットとして定義することができるランプ機能面の個数は、考えられる広い範囲から選択することができる。ランプ機能面の好ましい個数は、４か５以上である。より好ましいランプ機能面個数は、６か７以上である。最適なランプ機能面個数は、８か９以上である。

図５Ａ〜５Ｃについて説明する。ランプ機能面６を備えたエンドキャップ４とランプ機能面９を備えた第１テンショナー成分５との間に接触領域３４が存在する。図示のように、この接触領域３４も第１テンショナー成分５とエンドキャップ４との間に位置する上部ランプ面７と下部ランプ面８を備えるランプブシュ３を有する。図５Ａは、第１テンショナー成分５がダウンランプ位置３６にある状態を示す。巻き上げ状態では（即ち、テンショナーアームがベルトから離間する方向に動作する状態では）、テンショナーアームの回転が、捩じり力を発生し、テンショナー成分４、５の相対運動をもたらすため、一方の成分が他方のランプアップ３２に乗り上がる。一方の成分がランプに乗り上がると、通常の力が発生し、テンショナー１０の一方の成分がアーム１に対して動作し、アーム１に摩擦ダンパー作用を加えるため、アーム１がベルトから離間する方向に動作することに抵抗できる。図５Ｂは、第１テンショナー成分５、および捩じり力（ＦＴ）に応答して回転する回転状態にあるランプブシュ３を示す。なお、ＦＴはテンショナーアーム１のアップランプ位置３８への回転によってダンパーブシュ１８から加わる摩擦トルクに等しい。あるいは、図５Ｃに示すように、テンショナーアームのアップランプ位置３９への回転によって加わる捩じり力（ＦＴ）に応答して第１テンショナー成分５が回転する一方、ランプブシュ３はエンドキャップ４のランプ機能面６に着座した状態を維持するように構成することもできる。次に、ばねトルクにより第１成分がランプアップ３２から下がり降りる程度まで捩じり力（ＦＴ）が散逸した後は、アップランプ位置３８または３９のいずれか一方から、第１テンショナー成分５がダウンランプ位置まで戻ることができる。

第１テンショナー成分５がアップランプ位置３８または３９のいずれかの位置にある時には、ピボット軸に対して第１テンショナー成分５が並進動作し、テンショナーアーム１に対して加えられる通常の力が強くなり、テンショナーアーム１に対して第１テンショナー成分５それ自体を押すことによって、あるいは第１テンショナー成分５に連結されたダンパーブシュ１８を押すことによって摩擦ダンパー作用が作用することになる。巻き上げ状態がなくなると、アーム１のトルクが小さくなり、従ってアーム１がベルトから離間することがなくなる。この状態では、捩じりばね２がアームに力を加えるため、アームがベルト内に移動し、通常の動作状態に戻る。アームが通常の動作状態に戻ると、捩じりばね２のトルクが小さくなり、第１テンショナー成分５のトルクが小さくなるため、図５Ａに示すように、第１テンショナー成分５がランプアップ３２からダウンランプ位置３６へ下がり降り、捩じりばね２が巻き上げ準備状態に戻る。第１テンショナー成分５がランプアップから下がり降りると、通常の力が小さくなり、最終的にアーム１の摩擦力が小さくなるため、目的の非対称的なダンパー作用を発揮できる。

通常動作時にベルトに対してテンショナーアーム１が与える張力の大きさは、主に捩じりばね２によって制御できるもので、この捩じりばね２は予め決定されている負荷量、ばね定数やその他の、当業者にとっては公知な捩じりばねの良好に制御された特性をもつ。捩じりばね２のばね定数については、通常動作時および巻き上げ状態時の両者において、第１テンショナー成分５に加わる回転力を発生するように制御する。図１に示すように、テンショナー１０に平線ばね２を使用するのが有利である。というのは、平線ばねは、丸線ばねよりも回転度数当たりのトルクが小さく、またバラツキ度が小さいからである。平線ばねはまた丸線ばねよりも共鳴問題が小さく、ばねのコイル間にばねテープを使用すると、騒音防止効果が強くなる。さらに、平線ばねを使用すると、（少なくともエンドキャップ４、第１テンショナー成分５、捩じりばね２、ダンパーブシュ１８、および場合に応じて使用するランプブシュ３、ピボットブシュ１５からなる）図２のクラッチ装置２５を対象とするテンショナー１０の軸方向高さ（Ｈ）を低く抑えることができる。これは、テンショナーを各種のモーター構成に装着するさいに有利である。平線ばねを使用すると軸方向高さ（Ｈ）を低く抑えることができるが、クラッチ装置の幅（Ｗ）を広くすることができるため、アームに対して摩擦ダンパー作用を加えるダンパーブシュの表面積を広くでき、従ってアームに対する圧力を低くできるため、摩擦力が発生し、この結果アームおよびダンパーブシュの摩耗を抑制でき、またアームおよびダンパーブシュが“ロック”状態になる事故の恐れを小さくできる作用効果を示す。

テンショナー１０の動作および非対称的ダンパー作用の程度またはプロファイルについては、当業者にとっては公知な技術を利用して、テンショナーのいくつかの機能を制御することによって変更できる。ランプブシュ３の上下ランプ面７、８、テンショナー成分５のランプ機能面９および/またはエンドキャップ４のランプ機能面６を変更すれば、具体的な通常力の作用により発生する摩擦力量を変更することができる。ランプ機能面をもつ成分の少なくとも一つのランプ機能の特性、例えばプロファイル、サイズ、個数、構造およびこられの相対摩擦などを変えることによってこれら成分を変更することができる。ランプ機能面は各種の異なるプロファイルおよび形状をもつため、テンショナー装置の動作を変更でき、また第１テンショナー成分５の回転動作をダンパーブシュ１８のテンショナーアーム１への軸方向運動に転換することができる。さらに、ランプブシュ３、第１テンショナー成分５およびエンドキャップ４の間のインターフェースの摩擦特性も変更することができる。特定の表面処理および仕上げ処理や構造、場合によっては材質選択を含む多数の異なる方法を利用して表面の摩擦特性を変えることができる。

ランプ機能面とランプ機能面インターフェースの摩擦を最小限に抑えるために、ランプ機能面には被覆処理やその他の処理を施すことができる。このための具体的な方法には、金属、セラミックおよび／またはプラスチック材料を含む多数の異なる材料を使用する表面被覆法がある。制限するわけではないが、これら材料を例示すれば、真鍮、アルミニウム、オイル含浸青銅、窒化ケイ素、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン‐ＰＴＦＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰ）や高密度ポリエチレンなどである。これら材料それぞれを使用してランプ機能面全体を一体構成し、あるいは基材や構造基材に使用すれば、具体的な負荷ベアリング特性、摩擦特性を実現することができる。

図６および図７Ａ〜７Ｂは、図１に示すアイドラーベルト車２２を支持することができる非対称的ダンパー作用をもつ、別な実施態様であるテンショナー１００を示す図である。テンショナー１００はカップ１０４およびアームアーバー１０６を形成し、ピボット軸１１１の周りでピボット回転可能なテンショナーアーム１０２、ばねケース１４０をアーム１０２に接続するばねケースアーバー１４１を備えたばねケース１４０、およびばねケースが主ばねを収容するようにアーム１０２とばねケース１４０との間に設けた主ばね１４２を有する。主ばねとしては、コイルばねなどの捩じりばね、丸線ばね、平線ばねやアーム１０２にばねトルクを作用させてベルトに張力を加えるその他の公知ばねを使用することができる。主ばね１４２は、第１ばねタングおよび第２ばねタングを備えていてもよい。第１ばねタングにより主ばね１４２をアームアーバー１０６に接続し、そして第２ばねタングにより主ばね１４２をばねケース１４０に接続することができる。これら接続は、ダンパーばね１１４について図７Ａおよび図７Ｂに示す接続と同じであり、また当業者にとっては公知なその他の任意の接続と同じであればよい。テンショナー１００はまたアームアーバー１０６とばねケースアーバー１４１との間に嵌合するピボットブシュ１４４、およびばねケース１４０の外側縁部がアーム１０２と当接してこれらの間の摩擦を抑制し、ばねケースに対するアームの回転を容易にする場所に設けたばねブシュ１４６を有する。

また、テンショナー１００は、カップ１０４に受け取られるランプ／ランプ装置１０１を有する。アーム１０２のカップ１０４については、ランプ／ランプ装置１０１の少なくとも一部を受け取る程度までアームに嵌入することができ、またランプ／ランプ装置がカップ１０４内でかつテンショナーアクスル１０８の周りで自由に回転できるように形状およびサイズを設定する。ランプ／ランプ装置１０１は、ダンパーブシュ１１０、ランプハブ１１２、ダンパーばね１１４、ランプブシュ１１６、およびエンドキャップ１１８を備えることができる。

ダンパーブシュ１１０は、実質的に外側にフレアのある円錐形として構成することができ、そしてその少なくとも一部が平らな底部は、図７Ａに示すように、ダンパーブシュ１１０をランプハブ１１２に係合する一つかそれ以上のタブ１２８を備える。また、ランプハブ１１２は同じように実質的に外側にフレアのある円錐形側部か、あるいは実質的に円筒形の側部を備えているため、ランプハブ１１２を円錐形ダンパーブシュ１１０内に嵌合することができる。ランプハブ１１２は、ハブランプ機能面１１３、第１タングレセプター１２４、およびダンパーブシュ１１０の一つかそれ以上のタブ１２８を受け取るように離間配置した一つかそれ以上のノッチ１３０を備えることができる。ハブランプ機能面１１３は、上記に詳しく説明したものと同じであればよい。当業者ならば、タブ／ノッチ構成を除いて、ダンパーブシュ１１０をランプハブ１１２に係合する数多くの方法が公知であることを理解できるはずである。ダンパーブシュ１１０の外部が、テンショナーアーム１０２のカップ１０４の内側に対する摩擦インターフェースになる。ダンパーブシュ１１０およびカップ１０４は数多くの異なる形状で構成することができ、例示すれば、図示のようにカップ／円錐形であればよく、あるいはより円筒形状でもよく、またボール／ソケット形状またはその他の形状でも構わない。ダンパーブシュ１１０とカップ１０４との間の摩擦インターフェースが、ランプハブ１１２の動作をそのダンパーブシュとの接続部を介してテンショナーアーム１０２の回転に回転可能にリンクするため、アームが回転すると、ランプハブ１１２がピボット軸１１１の周りで同じ方向に回転する。

ランプハブ１１２は、ダンパーばね１１４をその内部に受け取ることができ、それ自体がダンパーばねケースとして働く。ダンパーばね１１４としては、コイルばね、平線ばね、丸線ばねなどの捩じりばねや当業者にとって公知なその他のタイプの捩じりばねを使用することができる。ダンパーばね１１４は、第１タング１２０および第２タング１２２を備え、第１タング１２０は、ランプハブ１１２の第１タングレセプター１２４に受け取ることができ、また第２タング１２２は、エンドキャップ１１８に設けた第２タングレセプター１２６に受け取ることができる。エンドキャップ１１８にも、ハブランプ機能面１１３と係合するエンドキャップランプ機能面１１９を備えることができる。エンドキャップランプ機能面１１９は、上記に詳しく説明したものと同じであればよい。

ランプ／ランプ装置１０１は、ランプブシュ１１６を備えることができる。このランプブシュ１１６は、ハブ側にハブランプ面１３２を備え、またキャップ側にキャップランプ面１３４を備えることができる。また、ランプブシュ１１６はランプハブ１１２とエンドキャップ１１８との間に配設することができ、これらと直接接触していてもよい。ランプブシュ１１６をこのように構成すると、ハブランプ面１３２がハブランプ機能面１１３に係合し、そしてキャップランプ面１３４がキャップランプ機能面１１９に係合する。ランプブシュ１１６はピボット軸１１１の周りで回転可能でもよく、またピボット軸１１１を上下に並進可能でもよい。

エンドキャップ１１８については、テンショナー軸１０８に実質的に固定できるため、ピボット軸１１１に沿って並進することは実質的になく、またピボット軸１１１の周りで実質的に回転することはない。また、上記で説明したように、リベット、溶接、ボルト、接着や当業者にとって公知なその他の固定技術によってエンドキャップ１１９は、ばねケースアーバー１４１に固定することができる。

テンショナーアーム１０２に取り付けたベルト車にベルトが押しつけられた状態にある通常の張力作用時、ピボット軸１１１の周りでアームが回転するため、主捩じりばね１４２が巻き上げられることになる。主捩じりばね１４２が巻き上げられると、アーム１０２にばねトルクが作用し、ベルトに対してアームおよびベルト車が移動するか、保持されるか、あるいは押しつけられることになる。アーム１０２がピボット軸１１１の周りで回転し、主捩じりばね１４２を巻き上げると、アーム１０２とダンパーブシュ１１０との間の摩擦接触により、ダンパーブシュおよびこれに接続されたランプハブ１１２が回転し、ダンパーばね１１４を巻き戻す。巻き上げられたダンパーばね１１４によってランプハブ１１２およびダンパーブシュ１１０に対してばねトルクが作用するため、主ばね１４２とは反対方向にランプハブ１１２を押圧し、これによってベルトに対してある方向におけるダンパー作用またはアーム抵抗が強くなる。

テンショナーアームの非回転時ベルトに張力が加わっている状態では、ランプハブ１１２、ランプブシュ１１６およびエンドキャップ１１８のランプ機能面は相互にダウンランプ位置にあるため、ランプハブ１１２とエンドキャップ１１８との間の距離が最短になり、また同様にダンパーブシュ１１０とテンショナーアーム１０２との間の摩擦ダンパー作用が最小になる。これは、ダンパーブシュ１１０が同じ力でテンショナーアーム１０２を押圧しないからである。（即ち、アームに作用する通常の力が小さくなるからである。）

テンショナーアーム１０２がベルトから離間すると（巻き上げられると）、テンショナーアーム１０２の動作によりダンパーブシュ１１０およびランプハブ１１２が回転し、ダンパーばね１１４が巻き戻される。ランプハブ１１２が回転すると、ランプハブのランプ機能面１１３がランプブシュ１１６のハブランプ面１３２に乗り上がるか、あるいはランプブシュ１１６とともにエンドキャップ１１８のランプ機能面１１９に乗り上がる。これは、アップランプ位置と呼ぶことができる。ランプハブ１１２がランプに乗り上がると、ランプハブ１１２およびダンパーブシュ１１０がピボット軸１１１に対して並進するため、ランプハブ１１２とエンドキャップ１１８との間の距離が最長になる。ランプハブ１１２が並進すると、ダンパーブシュ１１０がテンショナーアーム１０２に押しつけられ（即ち、通常の力が強くなる）、摩擦ダンパー作用が生じる。ランプハブ１１２がランプに乗り上がったことは、部分的には、巻き上がり状態の過酷さ、ランプ機能面１１３、１１９、ハブランプ面１３２およびキャップランプ面１３４の形状構成、および捩じりばね１１４の特性からわかる。これら成分の特性については、上記の技術を利用して、直面する巻き上がり状態に対する非対称的ダンパー作用プロファイル、即ちランプ機能面１１３、１１９およびランプブシュ１１６のハブランプ面１３２、およびキャップランプ面１３４のプロファイルおよび特性、各成分間の摩擦インターフェースを実現できるように予め選定しておくことができる。

巻き上がり状態によりトルクが散逸した後、ダンパーばね１１４がばねトルクをダンパーブシュ１１０およびランプハブ１１２に与えるため、ランプハブ１１２がエンドキャップ１１８に対して移動し、ダウンランプ位置に戻る。ランプハブ１１２がランプから下がり降りると、ランプハブ１１２とエンドキャップ１１８との間の距離が再び最短か短くなる。この動作によって、ダンパーブシュ１１０をテンショナーアーム１０２に押しつける力が弱くなり、従って間の摩擦インターフェースに加わる通常の力が弱くなり、摩擦ダンパー作用が小さくなる。本第２実施態様は、図６および図７Ａ〜７Ｂに示すランプブシュおよび平線ばねを利用する点で第１実施態様と同じ作用効果をもつ。

図示し、かつ以上説明してきた本発明の実施態様は、特許請求の範囲内で実施することができる数多くの実施態様のうち例示に過ぎない。即ち、説明してきた実施態様の作用効果を利用してそれ以外のテンショナー装置の実施態様も数多く可能である。つまり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ制限されるものである。

１０、１００：ベルトテンショナー
１、１０２：アーム／テンショナーアーム
３、１１６：ランプブシュ
４、１１８：第２テンショナー成分／エンドキャップ
５、１１２：第１テンショナー成分／ランプハブ／第１ばねケース
６、１１９：第２ランプ機能面／エンドキャップランプ機能面
７、１３２：上部ランプ面／ハブランプ面
８、１３４：下部ランプ面／キャップランプ面
９、１１３：第１ランプ機能面／ハブランプ機能面
１１、１１１：ピボット軸

Claims (15)

1. ピボット軸（１１、１１１）になるテンショナーアクスル（１２、１０８）；
   前記ピボット軸（１１、１１１）の周りでピボット回転できるように前記テンショナーアクスル（１２、１０８）に取り付けたアーム（１、１０２）；
   第１ランプ機能面（９、１１３）を有し、前記アーム（１、１０２）と一体回転できるように該アーム（１、１０２）に係合し、前記ピポット軸（１１、１１１）に沿って並進できる第１テンショナー成分（５、１１２）；
   第２ランプ機能面（６、１１９）を有し、前記テンショナーアクスル（１２、１０８）に連結された第２テンショナー成分（４）；および
   上部ランプ面（７、１３２）および下部ランプ面（８、１３４）を有するランプブシュ（３、１１６）からなり、前記第１テンショナー成分（５、１１２）と前記第２テンショナー成分（４）との間に前記ランプブシュ（３、１１６）を配設して前記上部ランプ面（７、１３２）が前記第１ランプ機能面（９、１１３）内に着座し、そして前記下部ランプ面（８、１３４）が前記第２ランプ機能面（６、１１９）内に着座するように構成し、
   前記ランプブシュ（３、１１６）が前記ピボット軸（１１、１１１）にそって並進でき、そして前記ピボット軸（１１、１１１）の周りで回転できることを特徴とするテンショナー。
   
2. さらに、第１端部（１４）および第２端部（１３）を備えた捩じりばね（２）を有し、この第１端部（１４）を前記第１テンショナー成分（５）に連結し、そして前記第１テンショナー成分（５）内に前記捩じりばね（２）を設けた請求項１に記載のテンショナー。
   
3. 前記捩じりばね（２）が平線ばねである請求項２に記載のテンショナー。
   
4. 前記捩じりばね（２）の前記第２端部（１３）を前記アーム（１）に連結し、前記アーム（１）が第１方向にピボット回転した時に、前記第１テンショナー成分（５）が、前記第２テンショナー成分（４）に対して前記アーム（１）とともに回転することで、前記ランプブシュ（３）の前記上部ランプ面（７）あるいは前記第２テンショナー成分（４）の前記第２ランプ機能面（６）のどちらかにそって滑るように前記第１ランプ機能面（９）に作用させ、それにより一体的に摩擦係合を強くするように前記アーム方向へ前記第１テンショナー成分（５）の並進をもたらすことで前記アーム（１）の動作にダンパー作用させる請求項２に記載のテンショナー。
   
5. 前記捩じりばね（２）の前記第２端部（１３）を前記第２テンショナー成分（４）に連結し、前記アーム（１）が第１方向にピボット回転した時に、前記第１テンショナー成分（５）が前記第１方向に回転するとともに、前記第１ランプ機能面（９）が前記ランプブシュ（３）の前記上部ランプ面（７）にそって滑るかあるいは、前記第２テンショナー成分（４）の前記第２ランプ機能面（６）にそって滑り、それにより一体的に摩擦係合を強くするように前記アーム方向へ前記第１テンショナー成分（５）の並進をもたらすことで
   前記アーム（１）の動作にダンパー作用させる請求項２に記載のテンショナー。
   
6. 前記第１および第２ランプ機能面（９、１１３；６、１１９）および前記上下のランプ面（７、１３２；８、１３４）が、前記ピボット軸（１１、１１１）の周りでピボット回転する前記アーム（１、１０２）に応答して摩擦ダンパー作用を望み通りに変化させるように予め選定された形状構成を有する請求項１に記載のテンショナー。
   
7. 前記第１および第２ランプ機能面（９、１１３；６、１１９）および前記上下のランプ面（７、１３２；８、１３４）が、前記ピボット軸（１１、１１１）の周りに全体として円周形配列で配列した複数のランプアップ（３２）およびランプダウン（３３）からなる請求項１に記載のテンショナー。
   
8. 前記アーム（１）と前記第２テンショナー成分（４）との間に前記第１テンショナー成分（５）を配設し、前記第２テンショナー成分（４）が前記テンショナー（１０）のエンドキャップである請求項１に記載のテンショナー。
   
9. さらに、ダンパーブシュ（１８、１１０）を前記第１テンショナー成分（５、１１２）に連結して前記アーム（１、１０２）と摩擦接触する位置に設ける請求項１に記載のテンショナー。
   
10. さらに、第２ばねケース（１４０）内に第２捩じりばね（１４２）を設け、該第２ばねケース（１４０）および該第２捩じりばね（１４２）の両者をアーム（１０２）に連結した請求項２に記載のテンショナー。
    
11. 前記第２捩じりばね（１４２）が平線ばねである請求項１０に記載のテンショナー。
    
12. ピボット軸（１１）になるテンショナーアクスル（１２）；
    アーム（１）が前記ピボット軸（１１）の周りでピボット回転できるように前記テンショナーアクスル（１２）に装着した前記アーム（１）；および
    前記テンショナーアクスル（１２）に少なくとも部分的に取り付け、かつ前記アーム（１）に連結したクラッチ装置（２５）からなるテンショナーであって、
    前記クラッチ装置（２５）が、
    第１ランプ機能面（９）を備え、アーム（１）と一体回転するように前記アーム（１）に係合し、前記ピボット軸に沿って並進できる第１テンショナー成分（５）；
    第２ランプ機能面（６）を備え、前記テンショナーアクスル（１２）に連結した第２テンショナー成分（４）；
    第１端部（１４）および第２端部（１３）を備え、この第１端部（１４）を前記第１テンショナー成分（５）に連結した平線ばね（２）；および
    前記第１テンショナー成分（５）に連結し、前記アーム（１）と摩擦接触する位置に設けたダンパーブシュ（１８）からなることを特徴とするテンショナー。
    
13. さらに、上部ランプ面（７）および下部ランプ面（８）を備えたランプブシュ（３）からなり、前記第１テンショナー成分（５）と前記第２テンショナー成分（４）との間に前記ランプブシュ（３）を設けて、前記上部ランプ面（７）が前記第１ランプ機能面（９）内に着座し、かつ前記下部ランプ面（８）が前記第２ランプ機能面（６）内に着座するように構成した請求項１２に記載のテンショナー。
    
14. 前記平線ばね（２）の前記第２端部（１３）を前記アーム（１）に連結し、このアーム（１）がピボット回転した時に、前記第１テンショナー成分（５）が前記ピボット軸（１１）の周りでピボット回転し、そして前記第１テンショナー成分（５）の前記第１ランプ機能面（９）が第１方向において前記第２テンショナー成分（４）の前記第２ランプ機能面（６）に乗り上がり、そして第２方向において前記第２ランプ機能面（６）から下がり降りるように構成した請求項１２に記載のテンショナー。
    
    
15. 前記平線ばね（２）の前記第２端部（１３）を前記第２テンショナー成分（４）に連結し、前記第１テンショナー成分（５）が前記ピボット軸（１１）の周りでピボット回転した時に、前記平線ばね（２）が巻き上がり、そして前記ピボット軸（１１）の周りで前記アーム（１）がピボット回転した時に、前記第１テンショナー成分（５）がピボット回転し、そして前記第１ランプ機能面（９）が第１方向において前記第２テンショナー成分（４）の前記第２ランプ機能面（６）に乗り上げ、第２方向において前記第２ランプ機能面（６）から下がり降りるように構成した請求項１２に記載のテンショナー。

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