JP6554092B2 - 減衰特性が改善されたテンショナ - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年５月１４日に出願された米国仮特許出願番号６１／８２２，９１４の利益を主張し、その開示内容は、本明細書に詳細に十分に記載されるかのように参照によって組み込まれている。
（技術分野）
本開示は、ベルト等の無端駆動部材のテンショナ、詳細には減衰要素を備えたテンショナに関する。

本技術分野ではベルト等の無端駆動部材のテンショナは公知である。テンショナが張力を付与されたベルトの振動にさらされた場合、テンショナでの共振の進行を阻止するようにある種の減衰作用をもたらすテンショナを提供することは有用である。特定のテンショナによってもたらされる減衰量は、広範囲の条件下で共振を防止するには不十分であり、減衰特性の改善に対する一般的ニーズがある。

さらに、特定のテンショナは、テンショナの静止部と枢動部との間に存在するブッシュの不均一な摩耗に起因して、早期故障が生じることが分かっている。ブッシュの不均一な摩耗の問題を解決することが有益である。

ある態様では、エンジンの無端駆動部材に張力をかけるためのテンショナが提供され、該テンショナは、静止部材に取付けられた基部と、基部に枢動可能に結合されテンショナアーム軸の周りで枢動するテンショナアームと、テンショナアームに回転可能に取り付けられ、テンショナアーム軸から離間したプーリ軸の周りで回転するプーリと、テンショナバネと、減衰部材とを備える。テンショナバネは、テンショナアームを無端駆動部材に付勢するように位置決めされる。バネは、第１のヘリカル端部及び第２のヘリカル端部を有する。第１のヘリカル端部は、基部の第１のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされ、第２のヘリカル端部は、テンショナアームの第２のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされる。減衰部材は、テンショナバネを取り囲む関係に位置決めされる。減衰部材は、第１の端面と、第１の端面から選択された角度間隔で離間した第２の端面とを有するバネ力調整部材を含む。減衰部材は、バネ力調整部材を含み概して剛性の第１の部材と、第１の部分に隣接して第１の部分に可撓性に結合された少なくとも１つの第２の部分とを含む、バネ力調整部材は、バネ端部のうちの１つと、基部及びテンショナアームのうちの一方にあるバネ端部力伝達面のうちの１つとの間に位置決めされる。減衰部材は、テンショナアームの基部に対する枢動時に、基部及びテンショナアームのうちの他方と摩擦係合する。

ある態様では、エンジンの無端駆動部材に張力をかけるためのテンショナが提供される。テンショナは、静止部材に取り付く基部と、基部に枢動可能に結合され、テンショナアーム軸の周りで枢動するテンショナアームと、テンショナアームに回転可能に取り付けられ、テンショナアーム軸から離間したプーリ軸の周りに回転するプーリと、テンショナバネと、減衰部材とを備える。テンショナバネは、テンショナアームを無端駆動部材に付勢するように位置決めされる。バネは、第１のヘリカル端部及び第２のヘリカル端部を有する。第１のヘリカル端部は、基部の第１のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされ、第２のヘリカル端部は、テンショナアームの第２のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされる。減衰部材は、テンショナバネを取り囲む関係に位置決めされる。減衰部材は、第１の端面と、第１の端面から選択された角度間隔で離間した第２の端面とを有するバネ力調整部材を含む。バネ力調整部材は、第２のコイルバネ端部とテンショナアームの第２のバネ端部力伝達面との間に位置決めされる。減衰部材は、基部に対するテンショナアームの枢動時に、前記基部と摩擦係合する。ヘリカルバネは複数のバネコイルを含み、バネの第２のヘリカル端部に隣接するバネコイルのうちの１つは、テンショナアームのバネ係合リップセグメントに係合し、使用時、端部力は、バネの第２の端部とバネ力調整部材の第１の端面との間に加わり、横力は、バネ係合リップセグメントとバネコイルの半径方向外面との間に加わり端部力とほぼ反対方向となっている。テンショナアームは、ブッシュを介して静止部材に枢動可能に結合される。テンショナアームを支持するための、該テンショナアーム上のブッシュからの反力は、ブッシュの軸方向のほぼ中央に位置している。いくつかの実施形態において、減衰部材のバネ力調整部材を含む部分は剛性である必要はない。

本開示は、以下に添付図面を参照して例示的に説明される。

従来技術によるテンショナの平面図である。 従来技術によるテンショナの側面図である。 本発明の実施形態によるテンショナの平面図である。 本発明の実施形態によるテンショナの側面図であり、図３ａの切断線３ｂ−３ｂに沿った断面図である。 図３ａ及び図３ｂに示したテンショナの分解斜視図である。 図３ａ及び図３ｂに示したテンショナの一部の平面図であり、テンショナの選択された要素に作用するいくつかの力を示す。 特定の状況下での図５に示した力の説明図である。 特定の状況下での図５に示した力の説明図である。 本発明の別の実施形態によるテンショナの平面図である。 本発明の別の実施形態によるテンショナの側面図であり、図６ａの断面線６ｂ−６ｂに沿った断面図である。 ６ａ及び図６ｂに示したテンショナの分解斜視図である。 図６ａ及び図６ｂに示したテンショナの一部の平面図であり、テンショナの選択要素に作用するいくつかの力を示す。 図６ａ及び図６ｂに示したテンショナの一部の平面図であり、テンショナの選択要素に作用するいくつかの力を示す。 図６ａ及び図６ｂに示したテンショナの一部の側面図であり、テンショナの選択要素に作用するいくつかの力を示す。 図６ａ及び図６ｂに示したテンショナの一部の側面図であり、テンショナの選択要素に作用するいくつかの力を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図３ａ及び３ｂに示したテンショナの一部である減衰部材の別の構造を示す。 図１及び図２に示したテンショナから発生するトルクを示すグラフである。 図３ａ及び図３ｂに示したテンショナから発生するトルクを示すグラフである。

図１及び図２を参照すると、従来技術において、内燃機関のエンジンクランク軸（図示せず）によって駆動されるベルト１２の張力を維持するために使用するテンショナ１０からの選択された要素が示される。テンショナ１０は、一般的にはエンジンに取り付ける基部（図示せず）、基部に対してアーム枢動軸Ａａの周りで枢動可能なテンショナアーム１４、テンショナアーム１４上でアーム枢動軸Ａａの周りで枢動可能なプーリ１６、図１では反時計回りである選択された方向にテンショナアーム１４を付勢するテンショナバネ１８、及び減衰部材２０を含む。図１にはテンショナバネの一部のみが示される。テンショナバネ１８は、例えば、基部上の第１の端部係合面に係合する第１の端部（図示せず）と、アーム１４上の第２の端部係合面２３に係合する第２の端部２２とを有するヘリカルねじりバネである。ベルト１２は、バネ１８の蓄積ポテンシャルエネルギーを増大させる方向（図１の時計回り）である第１の方向にアーム１４を付勢するハブ荷重をプーリ１６に加える。第１の方向は矢印Ｄ１で示す。バネ１８は、ベルト１２から加えられるハブ荷重に対抗し、第１の方向と反対方向でありかつバネ１８の蓄積ポテンシャルエネルギーを低減する方向である第２の方向にテンショナアーム１４を付勢する。第１の方向は、バネ巻き上げ方向と呼ぶこともでき、第２の方向は、バネ解放方向又はバネ戻り方向と呼ぶこともできる。減衰部材２０は、テンショナアーム１４の移動に対して摩擦力を付与し、これはテンショナアーム１４の移動を抑制し、ベルト１２の振動がテンショナアーム１４の共振を引き起こすのを阻止する。

図１には、第２の端部２２を含むテンショナバネ１８の一部と、減衰部材２０との自由物体図が示される。図１から分かるように、バネ１８の端部２２に力Ｆａが作用する。この力は、ベルト１２によって第１の方向に引っ張られるアーム１４の力である。力Ｆａはアーム力と呼ぶことができる。力Ｆａを受けて、バネ１８は半径方向に広がり、減衰部材２０を基部のスリーブ部の内面２４に押し付ける。反力は、基部のスリーブ部によって減衰部材２０の外面（２６で示す）に加わる。反力はＮで示されており、減衰部材２０の外面２６に垂直である。垂直力Ｎは力Ｆａに対して小さな角度をなす。減衰部材と基部のスリーブ部とは力Ｎが作用する地点で関与するので、結果として内面２４及び減衰部材２０がもたらす摩擦力ｔが生じる。よく知られているように、基部と減衰部材２０との間の摩擦力は、その間に加わる垂直力Ｎに直接左右される。図示のアーム１４及びバネ部が全体として釣り合っている場合、摩擦力ｔ、垂直力Ｎ、及びアーム力Ｆａの総計はゼロになる。テンショナのバネ部に加わるモーメントＭは、力Ｆａ及びＮによって生じる正味モーメントを打ち消し、正味モーメントは、２つの力ＦａとＮとの間の距離（距離はＬ２で示す）によって生じる。

図２には、テンショナアーム１４及びプーリ１６の自由物体図が示される。ハブ荷重はＦｈで示す。第２の端部係合面２３上の端部２２の力はＦａである。ブッシュ荷重Ｆｂｕｓｈは、テンショナアーム１４の軸部２８と基部の内側スリーブ部（図示せず）との間に存在するブッシュ２７に加わる。ブッシュ２７は点線で示されており、軸部２８を不明瞭にしないように透明様式で表される。図示のように、ブッシュ荷重Ｆｂｕｓｈは、力Ｆｐ及びＦａと釣り合うためにブッシュ２７の比較的低い領域に作用する。これにより、ブッシュ２７上に局所的摩耗が生じる場合があり、最終的にはテンショナアーム１４の動きにおける揺動につながる可能性がある。このことは結局テンショナ１０の故障につながる可能性がある。

いくつかの用途において、テンショナアーム１４の動きに抗する比較的大きな減衰量（即ちより大きな摩擦力）が可能なテンショナを提供することが有益である。また、ブッシュ２７の摩耗をより均一にするテンショナを提供することが望ましいであろう。

図１１ａに示すグラフは、テンショナアーム１４に、アーム１４の所定の角度位置で発生するトルクを表わす曲線５０を提示する。曲線５０の上側部分（５０ａで示す）は、アーム１４が第１の方向、つまりバネ巻き上げ方向に移動している場合に発生するトルクを示す。曲線５０の下側部分（５０ｂで示す）は、アーム１４が第２の方向、つまりバネ解放方向に移動している場合に発生するトルクを示す。

本発明の実施形態によるテンショナ１００を示す図３ａ、図３ｂ、図４、及び図５を参照する。テンショナ１００は、テンショナ１０に比べて高い減衰性を有する。テンショナ１００は、基部１１３、テンショナアーム１１４、プーリ１１６、テンショナバネ１１８、減衰部材１２０、及びブッシュ１２７を含む。基部１１３は、内側スリーブ１１３ａ及び外側スリーブ１１３ｂを有する。基部１１３は、該基部をエンジンブロック（図３ａに１１５で示す）のような静止部材に公知の方法で（例えば、開口を貫通してエンジンブロックの対応する開口に至るねじ付きファスナによって）取り付けるための取付け特徴部１１７（例えば、開口）をさらに含む。

テンショナアーム１１４は、基部１１３の中央開口１１３ｃ内でテンショナアーム枢動軸Ａａの周りを枢動する軸部１１４ａを含む。ブッシュ１２７は、軸部１１４ａと基部１１３の中央開口壁１１３ｄとの間に選択された大きさの摺動性をもたらす。換言すると、ブッシュは、軸１１４ａと中央開口壁１１３ｄとの間に選択された（好ましくは低い）大きさの摩擦をもたらす。

プーリ１１６は、テンショナアーム１１４上で、軸Ａａから離間したプーリ軸Ａｐの周りを回転することができる。プーリ１１６はベルト１２と係合する。代替的に、プーリ１１６は、ベルトの代わりの他の任意の適切な無端駆動部材に係合するための、他の任意の適切な無端駆動部材の係合部材とすることができる。

プーリ１１６は、プーリファスナ１２３（例えば、段付きボルト）によってテンショナアーム１１４に取り付けられている。また、ダストシールド１２５はプーリ１１６をカバーして、ファスナによって所定位置に保持されている。簡単化のために、図３ｂにおいてプーリ１１６は断面図で示さていないが、テンショナ１００の他の構成要素は断面図で示されている。

テンショナバネ１１８は、基部１１３とアーム１１４との間に作用し、テンショナアーム１１８をバネ解放方向（ベルト１２の方向）に付勢し、ベルト１２からプーリ１１６に加えられる荷重に抗するようになっている。バネ１１８は、第１の端部１１８ａ（図４）及び第２の端部１１８ｂ（図５）を有し、第１の端部１１８ａと第２の端部１１８ｂとの間に複数のコイル１１８ｃを有するヘリカルねじりバネとすることができる。テンショナバネ１１８は半径方向外面１１８ｄを有する。第１の端部１１８ａは、バネ１１８へ又はそこから力を伝達するように配置された第１のバネ端部力伝達面１１９を介して基部１１３に係合する。本実施例では、第１の端部１１８ａと力伝達面１１９とは直接係合する。第２のバネ端部１１８ｂは、第２のバネ端部力伝達面１２１を介してアーム１１４に係合する。以下に説明するようにこの係合は間接的である。

減衰部材１２０は、任意の適切なタイプの減衰部材とすることができる。例えば、図示の実施形態では、減衰部材１２０は、構造支持部材１２０ａと、構造支持部材１２０ａの半径方向外側にあり、構造支持部材１２０ａにしっかりと取付けられた（例えば、オーバーモールドによって）摩擦部材１２０ｂとを含む。構造支持部材１２０ａと摩擦部材１２０ｂとの間の結合は、２０１２年１０月２６日に出願され、その開示内容全体が本明細書に組み込まれるＰＣＴ公開ＷＯ２０１３／０５９９２９に開示された実施形態の何れかで説明したものとすることができる。構造支持部材１２０ａは、摩擦部材１２０ｂに強度を与えてこれを支持する。摩擦部材１２０ｂは、外側スリーブ部１１３ｂとの滑り接触時の選択的摩擦係数をもたらす。構造支持部材１２０ａは、例えば、金属製（例えば、適切な鋼）とすることができる。摩擦部材１２０ｂは、ポリマー製（例えば、無充填ナイロン）とすることができる。摩擦部材１２０ｂにデブリ溝１２９を設けて、摩擦部材１２０ｂと、周囲の基部１１３のスリーブ部１１３ｂとの間を移動する可能性のあるデブリの除去を助けるようになっている。

減衰部材１２０は、半径方向に拡張可能に構成されるので、減衰部材１２０の各部分（又は全部）は、周囲の基部１１３の外側スリーブ部１１３ｂに係合してこれと一緒に摩擦を発生することを理解されたい。図示の構造において、半径方向の拡張は、減衰部材１２０をＣ形状に形成することで可能となる（即ち、角度的に最大３６０度に至るまで延びない形状を有する）。例えば、減衰部材１２０は、約３２０度に至るまで、又は他の任意の適切な角度範囲で延びることができる。

減衰部材１２０の一部としてバネ力調整部材１３０が設けられている。バネ力調整部材１３０は、バネ１１８の第２の端部１１８ｂが当接する第１の端面１３０ａと、第２のバネ端部力伝達面１２１に当接する第２の端面１３０ｂとを有する。作動時、力は、バネ１１８の第２の端部１１８ｂとテンショナアーム１１４との間でバネ力調整部材１３０を介して伝達される。バネ１１８の第２の端部１１８ｂとアーム１１４の力伝達面１２１との間でピン固定された結果として、バネ力調整部材１３０及び減衰部材１２０は、概してテンショナアーム１１４と共に、及びバネ１１８の第２の端部１１８ｂと共に角度移動する。減衰部材１２０の外面は図３ｂでは１２６で示されており、基部１１３の外側スリーブ１１３ｂの１２８で示す内面に係合することができる。基部１１３が静止しているので、基部上でアーム１１４が相対移動すると（ベルト張力の高低変動により）、これに対応して、減衰部材１２０と基部１１３との間に相対移動が生じる。この相対移動により、アーム１４と基部１１３との間に滑り、結果的に摩擦が生じ、これが基部１１３の動きを減衰させる。

減衰部材１２０は、円周方向に２つの部分、即ち第１の円周方向減衰部材部分１９１と、２つの第２の円周方向減衰部材部分１９２とに分割することができる。第１の円周方向減衰部材部分１９１は、バネ力調整部材１３０を含み、比較的剛性とすることができる。第２の円周方向減衰部材部分１９２は、第１の部分１９１に柔軟に結合することができる。図示の実施形態において、第２の部分１９２は、円周方向長さに沿って可撓性がある（即ち、非剛性である）。また、図示の実施形態において、２つの第２の部分１９２は第１の部分１９１の両側にそれぞれある。代替的に、１つの第２の部分１９２だけがある減衰部材１２０を提供することができる（例えば、図１０ｂに示す）。代替的に、剛性の第１の部分１９１（バネ力調整部材を有する）を有し、さらに第１の部分１９１に（例えば、両部分の間に存在するヒンジによって）柔軟に結合されるがそれ自体は剛性の少なくとも１つの第２の部分１９２を有する実施形態を提供することができる。

図５からよく分かるように、バネ力調整部材１３０の存在により、バネ１１８の第２の端部１１８ｂの位置が、バネ端部１１８ｂがアーム１１４の表面１２１に直接係合する位置から、少なくともバネ端部１１８ｂから（表面１３０ａを介して）減衰部材１３０への力成分が、テンショナアーム１１４によって（表面１３０ｂを介して）減衰部材１３０に加えられる力と同じ方向である位置に変更される。表面１３０ａ及び１３０ｂを介して減衰部材１３０に伝達される力（それぞれＦａ及びＦｂで示す）は、表面１３０ａ及び１３０ｂに対して垂直方向に伝達されることに留意されたい。従って、表面１３０ａ及び表面１３０ｂは、少なくとも部分的に同じ方向を向いているので、バネ端部１１８ｂ及び力伝達面１２１によって加えられる力は、少なくとも部分的に追加的である。図示の実施形態において、表面１３０ａ及び１３０ｂは、約１２０度の選択された角度間隔を有するが、これは別の角度間隔とすることができる。例えば、約１８０度の間隔は、表面１３０ａ及び１３０ｂが平行になるので好都合であり、結果的に、力Ｆａ及びＦｂは、同じ方向に向くことになるので完全に追加的となる。その結果、垂直力Ｎ１は、２つの力Ｆａ及びＦｂの総和を打ち消す場合に大きくなる。しかしながら、約９０度から約１８０度の間隔は依然として有利である。約９０度未満（但し０より大きい）の間隔は依然として有利であるが、約９０度から約１８０度の範囲の間隔よりも有利性が小さい可能性がある。約１８０度よりも大きいが２７０度未満の間隔は依然として有利であるが、約９０度から約１８０度の範囲の間隔よりも有利ではない場合がある。これは、減衰部材１２０の全移動角、及びバネ１１８が減衰部材１２０の利用可能な部分と係合して摩擦力ｔ２を完全に得るための十分な空間があるか否かに部分的に依存する。

図５は自由物体図である。本図は、最初に減衰部材１２０に作用する力との関連で説明される。次に、バネ１１８の端部（即ち、第２の端部１１８ｂを含む端部）に作用する力との関連で説明される。

ベルト１２の張力に起因して、テンショナアーム１１４からバネ力調整部材１３０の表面１３０ｂ（減衰部材１２０の一部である）に力Ｆａが作用する。バネ端部１１８ｂは、減衰部材１２０の表面１３０ａに力Ｆｂを与える。これらの力は、減衰部材１２０の外面１２６（図３ｂ）の一部（１２６ａで示す）を、基部１１３の外側スリーブ部１１３ｂの内面（１２８で示す）に係合させる。これに応じて、外側スリーブ部１１３ｂは、減衰部材１２０に力Ｎ１を与える。さらに、減衰部材１２０と基部１１３との間の滑り接触によって、減衰部材１２０と基部１１３との間に摩擦力（即ち、減衰力）が作用する。この摩擦力はｔ１で示され、垂直力Ｎ１の大きさ（及び減衰部材１２０と基部１３との間の摩擦係数）に依存する。力Ｎ１と力ｔ１とは直交し、一緒に力Ｆ１（力Ｆ１は２つの力Ｎ１及びｔ１のベクトル和である）と呼ぶことができる。

力Ｆａ及びＦｂは、少なくとも幾分追加的であるので、垂直力Ｎ１は、図１に示した従来技術のテンショナのものよりも相対的に大きい。従って、発生した摩擦力（即ち減衰力）ｔ１は、図１に示すテンショナで発生する力よりも大きい。図５ａは力Ｆａ、Ｆｂ、及びＦ１を示す。釣り合った状態では、減衰部材１２０に作用するこれらの力のベクトル和は合計でゼロになることに留意されたい。このことは図５ａに図示されている。

別の視点から見ると、力伝達面１２１を減衰部材１２０の第１の部分１９１のための枢動点として利用する場合、力Ｆｂは第１の部分１９１に特定のモーメントを発生させるが、これは垂直力Ｎ１よって打ち消されることが分かる。力Ｆｂのモーメントアームが垂直力Ｎ１のモーメントアームよりも大きいと仮定すると（力伝達面１２１である枢動点に関して）、これらが釣り合うためには、垂直力Ｎ１の大きさは、力Ｆｂの大きさよりも比例的に大きい必要がある。従って、垂直力Ｎ１は力Ｆｂに照らして「増幅」される。大きな垂直力Ｎ１の結果として、減衰部材１２０と基部１１３との間の接合面で発生する摩擦力は比較的大きい。しかしながら、バネ端部力Ｆｂ及び垂直力Ｎ１によってもたらされる各モーメントの間の釣り合いを説明する概念は、第１の円周方向部分１９１の剛性に基づいてある程度予測される。比較して、例えば、摩擦面を有するバンド部材（例えばバンドブレーキ）に力が作用すると、実質的にバンド全長が摩擦の発生が意図された表面に押し付けられる。

さらに、減衰部材１２０によりバネ１８の第２の端部１１８ｂによって与えられる力Ｆｂに等しくかつ反対向きの反力が存在することに留意されたい。この力は図５にＦｂ’で示される。これにより、バネ１１８は減衰部材１２０の別の部分に押し付けられ、結果的に減衰部材１２０の外面１２６の別の部分（１２６ｂで示す）が、基部１１３の外側スリーブ部１１３ｂの内面１２８（図３ｂ）の別の部分と係合する。その結果、基部１１３の外側スリーブ１１３ｂによって減衰部材１２０に他の反力が作用する。この反力は、Ｎ２で示され減衰部材１２０に対して垂直である。また、この力は、基部１１３によって減衰部材に与えられる摩擦力（減衰力）ｔ２をもたらす。摩擦力ｔ２は、垂直力Ｎ２及び減衰部材１２０と基部１１３との間の摩擦係数に依存する。力Ｎ２及び力ｔ２は直交し、一緒に力Ｆ２（力Ｆ２は２つの力Ｎ２及びｔ２のベクトル和である）と呼ぶことができる。モーメントＭはバネ１１８に現れ、これは力Ｆｂ’及びＦ２に起因する正味モーメントを打ち消す。

図５は、テンショナアーム１１４が選択された方向（即ち、第１の方向つまりバネ巻き上げ方向である反時計回りに）に移動している際に減衰部材１２０に作用する力を表す。テンショナアーム１１４の第１の方向は矢印Ｄ１で示す。バネ解放方向又は第２の方向は第１の方向とは反対方向である（即ち、時計回りである）。ベルト１２の張力が大きくなるとテンショナアーム１１４は第１の方向Ｄ１に移動する。このアーム１１４の移動時、摩擦力は図５に示す方向に作用する。しかしながら、ベルト張力が低下した場合、アーム１１４は、バネ解放方向又は第２の方向に回転し、それにより多くの力が変わり、摩擦力ｔ１及びｔ２の方向が完全に変わる。図５ｂは、アーム１１４が第２の方向に移動している場合の力Ｆ１、Ｆａ、及びＦｂを表す。

図１１ｂは、所定の角度位置においてアーム１１４に発生するトルクを表す曲線１５０を示す。これから分かるように、曲線部分１５０ａは、アームが第１の方向に移動する間に発生するトルクが図１１ａの部分５０ａよりも大きいことを示す。さらに、曲線部１５０ｂは、アームがバネ解放方向に移動する間に発生するトルクが図１１ａの部分５０ｂよりも小さいことを示す。一般的に上側の曲線部分１５０ａと下側の１５０ｂとの間の大きな差異は、曲線部５０ａと５０ｂとの間の小さな差異に比べて好都合であり、第１の方向でのアーム１１４の移動に対する比較的大きな減衰、及びバネ解放方向でのアーム１１４の移動に対する比較的小さな抵抗を示し、このことはエンジン作動時にプーリ１１６がベルト１２に接触した状態を維持するのを助ける。

バネ力調整部材１３０は、任意の適切な方式で減衰部材２０に組み込むことができる。例えば、図４及び図５に示すように、バネ力調整部材１３０は、半径方向内向き突起１４０を随意的に高分子摩擦部材１２０ｂに成形すること、及び随意的に、荷重を分散して、バネ１１８の端部１１８ｂによって及びアーム１１４の力伝達面２１によって突起１４０の削り取り又は他の機械的損傷を防止するために、金属構造支持部材１２０ａのタブ１４１、１４２、１４３及び１４４を打ち抜いて折り曲げて突出部１４０を保持することによって設けることがでる。

図１０ａ〜１０ｆにはバネ力調整部材１３０の別の構造が示されている。図１０ａに示すように、バネ力調整部材１３０は、構造支持部材１２０の一部として（鋳造、機械加工又は他の任意の適切な成形方法により）を直接形成することができる。図１０ｂに示す実施形態では、構造支持部材１２０ａは、２つの部品、即ちバネ力調整部材１３０を含み鋳造又は機械加工等の成形プロセスで作ることができる第１の支持片１７１、及び隣接する金属薄板製の第２の支持片１７２から作られる。第２の支持片１７２のタブ１７３は、打ち抜いて、バネ力調整部材１３０の端部に着座してバネ力調整部材１３０の表面１３０ａ又は１３０ｂとして効果的に作用するように半径方向内向きに折り曲げることができる。図１０ｃに示す実施形態では、構造支持部材１２０ａは、金属薄板から作ることができ、略半円筒形の溝に形成されるリップ１８１を有することができる。適切な要素１８２（例えば金属材料セグメント）を溝に挿入することができ、これを満たして金属薄板のつぶれを防ぐようになっている。図１０ｄに示すように、金属製の薄板構造支持部材１２０ａのリップ１４５はピンチ加工を行って、別個に部材を挿入することを必要とせずに、バネ力調整部材１３０を直接形成することができる。図１０ｅに示すように、金属製の薄板構造支持部材１２０ａのリップ（１４６で示す）には、円周列に延びる複数の開口１４７を形成することができる。これらの開口１４７は、リップ１４６の材料が、セグメント１４２のような追加の構成要素を必要とすることなくバネ力調整部材１３０を形成するために、リップ１４６の折り重なりに適応するように、必要に応じて折れ曲がり移動するための余地をもたらし、結果的に部材を挿入する必要がなくなる。図１０ｆに示すように、リップ１４８は、上向きに折り返して溝を形成することができる。タブ１４９は、１５０で示す主円周部分から打ち抜くことができ、リップ縁部１５１と重なるように半径方向内向きに折り曲げることができる。

減衰部材１２０は、第２のバネ端部１１８ｂとアーム１１４の力伝達面１２１との間にピン固定されるように配置され、さらにテンショナアーム１１４と一緒に移動して基部１１３に摩擦係合するように示されるが、代替的に、減衰部材１２０は、第１のバネ端部１１８ａと基部１１３の力伝達面１１９との間にピン固定され、さらにテンショナアーム１１４の壁部に摩擦係合する実施形態を提供することができる。このような実施形態では、基部１１３は、比較的短い外側スリーブ１１３ｂを有することができるが、テンショナアーム１１４は、減衰部材１２０に係合するように配置された比較的長いスリーブを有することができる。

本発明の別の実施形態によるテンショナ２００を示す図６ａ〜図９ｂを参照する。テンショナ２００はテンショナ１００と同様とすることができ、同様の部品は、１の代わりに２で開始することを除いて同様の参照符号で特定する。従って、例えば、要素２１４は要素１１４と類似し、要素２１６は要素１１６と類似する。同様の各部品の間の相違点を以下に説明する。

テンショナ２００は、内側スリーブ２１３ａ及び外側スリーブ２１３ｂを含みエンジン（図示せず）に取り付け可能な基部２１３、アーム軸Ａａの周りで枢動するテンショナアーム２１４、テンショナアーム２１４上でプーリ軸Ａｐの周りで回転自在なプーリ２１６、テンショナバネ２１８、及び構造支持部材２２０ａ並びに摩擦部材２２０ｂを含む減衰部材２２０を備える。

テンショナアーム２１４は、基部２１３の中央開口２１３ｃを貫通する軸部２１４ａを含む。軸部２１４ａと基部１１３の中央開口壁２１３ｄとの間にブッシュ２２７が選択された大きさの摺動性をもたらす。換言すると、ブッシュ２２７は、軸部１１４ａと中央開口壁２１３ｄとの間に選択された（好ましくは低い）摩擦量をもたらす。

プーリ２１６は、プーリファスナ２２３（例えば、段付きボルト）によってテンショナアーム２２４に取り付けられており、また所定位置にダストシールド２２５を保持してプーリ２１６を覆うようになっている。

テンショナバネ２１８は、第１のバネ端部力伝達面２１９を介して基部１１３に係合する第１の端部２１８ａ（図７）と、第２バネ端部力伝達表面２２１及びバネ力調整部材２３０を介してアーム２１４に間接的に係合する第２の端部２１８ｂ（図５）を有し、間接的な係合は、バネ力調整部材１３０を介したバネ端部１１８ｂと力伝達面１２１との係合と同様の方式でなされる。バネ力調整部材２３０は減衰部材２２０の一部であり、構造的にバネ力調整部材１３０に類似することができる。バネ力調整部材２３０は、バネ２１８の第２の端部２１８ｂに当接する第１の端面２３０ａと、第２バネ端部力伝達面２２１に当接する第２の端面２３０ｂとを有する。

特に図７及び図８から分かるように、減衰部材２２０は、減衰部材１２０（図５）よりも小さな角度範囲をカバーする。結果として、図８の減衰部材２２０の自由物体図に示すように、減衰部材２２０は、基部２１３の内側スリーブと係合して反力Ｎ１（及び摩擦力ｔ１）を受けるように配置及び寸法決めされるが、減衰部材２２０は、図５の減衰部材１２０の場合のように反力Ｎ２及びｔ２を引き起こすようにバネ２１８の端部に係合していない。図８から分かるように、減衰部材２２０に垂直な力Ｎ１と、基部２１３（図６ｂ）への係合によって減衰部材２２０に作用する摩擦力である力ｔ１とは、力Ｆａ及びＦｂを打ち消すが、力Ｆａは、テンショナアーム２１４からバネ力調整部材２３０の端面２３０ｂへのアーム力であり、力Ｆｂは、ばね２１８の端部２１８ｂから端面２３０ａに作用するバネ端部力である。バネ力調整部材１３０と同様の方式で、バネ力調整部材２３０の存在で引き起こされるバネ２１８の端部２１８ｂの再配置は、力Ｆａ及びＦｂをベクトル的に少なくとも幾分追加的とし、結果的に、図１に示すテンショナ１０に対して垂直力Ｎ１の大きさの増加をもたらす。垂直力Ｎ１の大きさが増加する結果として、摩擦力ｔ１（垂直力Ｎ１の大きさに左右される）は図１の摩擦力ｔよりも大きくなる。

減衰部材２２０は、第１の部分２９１と、少なくとも１つの第２の部分２９２（本実施例では複数の第２の部分２９２）とに分割することができ、第１の部分２９１は、剛性であることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。さらに、第２の部分２９２は、可撓性である必要はないことに留意されたい。一部の実施形態では、第２の部分２９２は除去することができ、結果として減衰部材２２０は、１つの部分だけ（即ち第１の部分）を含むことになる。

図６ｂ〜図９ｂに示すように、テンショナアーム２１４は、該テンショナアーム２１４の本体から軸方向及び円周方向に延び、第２のバネ端部２１８ｂから約９０度に配置されたバネ係合リップセグメント２９０を含むことができる。バネ係合リップセグメント２９０は、バネ２１８に係合する、具体的には第２の端部２１８ｂを含むバネ２１８の最終コイルと係合する。図８ａは、第２のバネ端部２１８ｂを含むバネ端部の自由物体図を示す。バネ力調整部材２３０からバネ端部２１８ｂに作用する反力Ｆｂ’が存在する（バネ端部２１８からバネ力調整部材２３０に加わる力Ｆｂの反作用として）。この力Ｆｂ’に対抗又は抵抗するために、バネ係合リップセグメント２９０からバネ２１８に作用する横力Ｆｐがある。力Ｆｐは、バネの「側面」（即ち半径方向外面２１８ｃ）に作用するので横力と呼ぶことができ、バネ２１８の端部２１８ｂに作用して端部力と呼ぶことができる力Ｆｂ’とは対照的である。図９ａはテンショナアーム２１４の自由物体図を示す。テンショナアーム２１４は、ベルト１２からプーリ２１６を介して力を受け、これはハブ荷重（Ｆｂ）である。さらに、力Ｆａ（図８）は、バネ力調整部材２３０によって力伝達面２２１に作用する等しくかつ反対方向の反力Ｆａ’（図９ａ）を引き起こすことを理解されたい。さらに、バネ係合リップセグメント２９０からバネ２１８に作用するＦｐは、バネ２１８からバネ係合リップセグメントに作用する反力Ｆｐ’を引き起こすことを理解されたい。図９ａに示すように、これらの３つの力（Ｆａ’、Ｆｐ’及びＦｈ）は、ブッシュ２２７によって軸部２１４ａに作用する力Ｆｂｕｓｈを引き起こす。力Ｆｂｕｓｈはブッシュ２２７の長さに沿ってほぼ中央にあり、ブッシュ２２７上の摩耗が、図２のブッシュ２７の場合のように力がブッシュ２２７の軸方向の端部の近くに作用する場合に生じるものよりも、比較的より均一になることが分かる。図９ｂは同じ力を平面図に示す。ブッシュ２２７上の摩耗がより均一になると、テンショナ１０に比べて、ブッシュ寿命が長くなり、テンショナ２００全体の動作寿命が長くなる。

従って、バネ力調整部材２３０とバネ係合リップセグメント２９０とを組み合わせることによって、テンショナ１０に比べて減衰力（摩擦力ｔ１）を大きくすること、及びテンショナ１０に比べてブッシュ荷重Ｆｂｕｓｈをうまくバランスさせることができる。

本開示では、図示の力は、点荷重として図式表示される。しかしながら、力は、簡単化のためにそのように表示及び取り扱うものであり、この力は、実際には分布荷重であることを理解されたい。例えば、図５に示す力Ｎ１は、減衰部材１２０の第１の部分１９１の剛特性に起因して幾分局所的に分布している。また、力Ｎ２も局所的に分布している。

各図面に示すように、減衰部材１２０及び２２０は対称とすることができ、これにより、バネの巻き上げ方向が何れの方向であっても、テンショナに使用することができる。代替的に、図１０ｂの減衰部材１２０に示すように、減衰要素１２０及び２２０は非対称とすることができる。

減衰部材１２０及び２２０がもたらす減衰作用は、経時的に実質的に一定のままとすることができることに留意されたい。その理由は、減衰部材１２０又は２２０が摩耗する場合、これに係合する要素（例えば、バネ１１８又は２１８）は、減衰部材１２０又は２２０に継続的に力を付加して、場合によっては減衰部材１２０又は２２０と基部１１３又は２１３との間に摩擦を発生させるのに必要な少量だけ単に移動することになるからである。これは、減衰力を提供するために、隣接の構成要素に対する締り嵌めに依存する減衰部材よりも優れた改良点である。この場合、減衰部材が摩耗する場合、嵌合量が減少するので減衰力が徐々に弱くなる。

上記の構造及び方法は、図１及び図２における減衰部材２０と基部１３との間の摩擦係数に比べて、減衰部材と基部との間の摩擦係数を増大させることなく、大きな減衰作用を実現することに留意されたい。当該被覆は高価であり、結果として得られた摩擦係数での公差範囲が比較的広くなり、磨耗に対する有効性が大幅に変化する可能性がある。対照的に、本明細書に開示した構造及び方法は、比較的安定しかつ安価とすることができる。

前述の説明は、本発明の複数の実施形態を構成するが、本発明は、特許請求の範囲の正しい意味から逸脱することなく、別の修正及び変更が可能であることを理解されたい。

Claims (11)

1. エンジンの無端駆動部材に張力をかけるためのテンショナであって、
   静止部材に取付けられる基部と、
   テンショナアーム軸を中心に枢動できるように前記基部に枢動可能に結合されたテンショナアームと、
   前記テンショナアームに回転可能に取り付けられ、前記テンショナアーム軸から離間したプーリ軸の周りで回転するプーリと、
   前記テンショナアームを前記無端駆動部材に付勢するように位置決めされたテンショナバネであって、前記バネは、円周方向を向いた第１のヘリカル端部及び円周方向を向いた第２のヘリカル端部を有し、前記第１のヘリカル端部は、前記基部の第１のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされ、前記第２のヘリカル端部は、前記テンショナアームの第２のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされたテンショナバネと、
   前記テンショナバネを取り囲む関係に位置決めされた減衰部材であって、該減衰部材は、第１の端面と、該第１の端面から選択された角度間隔で離間した第２の端面とを有するバネ力調整部材を含み、前記減衰部材は、前記バネ力調整部材を含み概して剛性の第１の部分と、該第１の部分に隣接し前記第１の部分に可撓的に結合された少なくとも１つの第２の部分とを含む、減衰部材と、を備え、
   前記バネ力調整部材は、前記第１及び第２のバネヘリカル端部の１つと、前記基部及び前記テンショナアームのうちの一方にある前記バネ端部力伝達面のうちの１つとの間に位置決めされ且つこれらに当接し、前記減衰部材の前記第２の部分は、前記第１及び第２のバネヘリカル端部の１つで前記テンショナバネの半径方向外面と当接し、前記減衰部材は、前記テンショナアームの前記基部に対する枢動時に、前記基部及び前記テンショナアームの他方と摩擦係合する、
   ことを特徴とするテンショナ。
2. 前記バネは、ヘリカルねじりバネである、
   請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記選択された角度間隔は、約１８０度である、
   請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記ヘリカルねじりバネは複数のバネコイルを含み、前記バネの前記第２のヘリカル端部に隣接する前記バネコイルの１つは、前記テンショナアームのバネ係合リップセグメントに係合し、使用時、端部力が、前記バネの前記第２の端部と前記バネ力調整部材の前記第１の端面との間に加わり、横力は、前記バネ係合リップセグメントと前記バネコイルの半径方向外面との間に加わり、前記端部力と概して反対方向となっている、
   請求項２に記載のテンショナ。
5. 前記テンショナアームは、ブッシュを介して前記静止部材に枢動可能に結合され、前記テンショナアームを支持するための、該テンショナアーム上の前記ブッシュからの反力は、前記ブッシュの軸方向のほぼ中央に位置している、
   請求項４に記載のテンショナ。
6. 前記バネ力調整部材は、前記第２のコイルバネ端部と前記テンショナアームの前記第２のバネ端部力伝達面との間に配置され、前記減衰部材は、前記テンショナアームの前記基部に対する枢動時、前記基部に摩擦係合する、
   請求項１に記載のテンショナ。
7. 前記第２の部分は可撓性である、
   請求項１に記載のテンショナ。
8. 前記バネは、前記減衰部材の前記第２の部分に係合し、前記テンショナアームの前記基部に対する枢動時、前記減衰部材の前記第２の部分を前記基部及び前記テンショナアームのうちの他方に摩擦係合させる、
   請求項１に記載のテンショナ。
9. エンジンの無端駆動部材に張力をかけるためのテンショナであって、
   静止部材に取付けられる基部と、
   テンショナアーム軸の周りで枢動するように前記基部に枢動可能に結合されたテンショナアームと、
   前記テンショナアームに回転可能に取り付けられ、前記テンショナアーム軸から離間したプーリ軸の周りで回転するプーリと、
   前記テンショナアームを前記無端駆動部材に付勢するように位置決めされたテンショナバネであって、前記バネは、円周方向を向いた第１のヘリカル端部及び円周方向を向いた第２のヘリカル端部を有し、前記第１のヘリカル端部は、前記基部の第１のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされ、前記第２のヘリカル端部は、前記テンショナアームの第２のバネ端部力伝達面に対して力を伝達するように位置決めされたテンショナバネと、
   前記テンショナバネを取り囲む関係に配置された減衰部材であって、該減衰部材は、第１の端面と、該第１の端面から選択された角度間隔で離間した第２の端面とを有するバネ力調整部材を含む、減衰部材と、を備え、
   前記バネ力調整部材は、前記第２のコイルバネ端部と前記テンショナアームの前記第２のバネ端部力伝達面との間に配置され且つこれらに当接し、前記減衰部材は、前記第２のバネヘリカル端部で前記テンショナバネの半径方向外面と当接し、前記減衰部材は、前記基部に対する前記テンショナアームの枢動時に、前記基部と摩擦係合し、
   前記ヘリカルバネは複数のバネコイルを含み、前記バネの前記第２のヘリカル端部に隣接する前記バネコイルの１つは、前記テンショナアームのバネ係合リップセグメントに係合し、使用時、端部力は前記バネの前記第２の端部と前記バネ力調整部材の前記第１の端面との間に加わり、横力は前記バネ係合リップセグメントと前記バネコイルの半径方向外面との間に加わり前記端部力とほぼ反対方向となっており、
   前記テンショナアームは、ブッシュを介して前記静止部材に枢動可能に結合され、前記テンショナアームを支持するための、該テンショナアーム上の前記ブッシュからの反力は、前記ブッシュの軸方向のほぼ中央に位置している、
   ことを特徴とするテンショナ。
10. 前記バネはヘリカルねじりバネである、
    請求項９に記載のテンショナ。
11. 前記選択された角度間隔は約１８０度である、
    請求項９に記載のテンショナ。

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