JP6975847B2 - テンショナ - Google Patents

Description

本発明はテンショナに関し、特に、第１プーリの位置を調整可能にする、第１プーリ固定具を受容するための部分を形成するロータリーアームを有するテンショナに関する。

マルチリブドベルトは一般に、エンジンクランクシャフトとアクセサリ要素の間で動力を伝達するために、自動車に用いられる。従来の駆動機構では、エンジンクランクシャフトのプーリが１本のベルトまたは複数本のベルトを介してアクセサリを駆動する。テンショナは通常、複数のアクセサリがベルトを介して駆動されるとき用いられる。テンショナアームが適切に位置しているときであっても、ベルトの取付け張力はベルト長さの公差に関連して僅かに変化しうる。

モータジェネレータユニット（ＭＧＵ）は、ＢＳＧ（ベルトスタータジェネレータ）エンジンのスタートストップ・トルクアシストを実行して、エンジンの加速と回復を高め、オルタネータによる通常の発電に加えて電気を発生するために用いられる。顕著な燃料節約と排気ガスの減少はＢＳＧ技術により達成され得る。

２つの異なる駆動モード、すなわちエンジン駆動を伴うＭＧＵ駆動とＭＧＵ発電のモードにおいて張力を制御するため、オービタル型テンショナが開発された。テンショナは一般的に、１つのスプリングにより連結されたロータリーアームとピボットアームを有する。テンショナはＭＧＵに取付けられる。この形態のテンショナは両モード、すなわち駆動および発電において、ベルトの作動張力を制御できる。しかし、従来の単一アームのテンショナとは異なり、張力変動を低減するために、オービタル型テンショナのアームを最適な方法で位置決めすることは実用的ではない。ベルト長さの公差とプーリの位置とサイズによる取付け張力の変化は、単一アームのテンショナよりも著しく高い。ベルト張力は、ベルト駆動の摩擦損失あるいは動力損失を決定する重要な要素であり、したがってシステムの機能的な性能を満足することなく、ベルト張力を低下することが望ましい。

この技術の代表は米国特許第９７０９１３７号であり、これは、原動装置のシャフト上の回転駆動部材に係合された無端状駆動部材に張力を与えるためのテンショナを開示する。テンショナは、原動装置に取付け可能なベースと、原動装置のシャフトを囲むようにしてベースにより回転可能に支持され、リング軸の周りに回転可能なリングと、アームピボット軸の周りに揺動運動するためにリングに揺動可能に取付けられたテンショナアームと、第１および第２テンショナプーリとを含む。第１テンショナプーリはテンショナアームに回転可能に取付けられる。テンショナアームは、回転駆動部材の一方の側部において、無端状駆動部材の第１スパンに向かって付勢される。第２テンショナプーリは、少なくとも直接的にリングに回転可能に取付けられ、ロータリー駆動部材の他方の側部において、無端状駆動部材の第２スパンに向かって付勢される。リングは、無端状駆動部材の第１および第２スパンとの係合から生じる、第１および第２テンショナプーリにおけるハブ負荷に応動して回転可能である。

必要なものは、第１プーリ固定具を受容するスロットを形成し、これにより第１プーリ位置が調整可能であるロータリーアームを有するテンショナである。本発明はこの必要性に合致する。

本発明の主な特徴は、第１プーリ固定具を受容するスロットを形成し、これにより第１プーリ位置が調整可能であるロータリーアーム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、本発明の次の記載と添付した図面により示され、明らかになる。

本発明は、孔を区画形成するベースを備え、孔は中心Ｃを有し、孔は従動プーリを受容するのに十分な直径を有し、ベースに接続された保持部材によってベースに係合するロータリーアームを備え、ロータリーアームは中心Ｃの周りに回転可能であり、ピボット上においてロータリーアームに取付けられたピボットアームを備え、ピボットは中心Ｃからずれており、ロータリーアームに軸支された第１プーリと、ロータリーアームに軸支された第２プーリと、第２プーリを第１プーリに向かって付勢するために、ロータリーアームとピボットアームの間に係合するトーションスプリングと、ベースとロータリーアームの間に摩擦係合する減衰部材とを備え、ロータリーアームが第１プーリ固定具を受容するための部分を区画形成することにより、第１プーリ位置が調整可能であるテンショナである。

この明細書に組み込まれそ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、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
従来技術である。 従来技術である。 従来技術である。 ロータリーアームの詳細である。 テンショナの斜視図である。 取付け工具の側面図である。 テンショナ上の取付け工具の側面図である。 テンショナに係合された取付け工具の断面図である。 取付け工具の分解図である。 取付け工具の分解図である。 ベルト駆動システムの模式図である。 代替的な実施形態の断面図である。 図１０の代替的な実施形態の分解図である。

図１は従来技術である。オービタル型テンショナはベース１を備える。ロータリーアーム２はベース１に回転可能に取付けられる。プーリ６はロータリーアーム２に軸支される。ピボットアーム３はピボット４においてロータリーアーム２に取付けられる。プーリ７はピボットアーム３の端部に軸支される。ロータリーアーム２は中心Ｃの周りに回転する。ベース１とロータリーアーム２はそれぞれ、孔８を区画形成する。中心Ｃは孔８内に配置され、ＭＧＵプーリの回転軸Ｒに対して同軸的に整列される。図２参照。トーションスプリング５は付勢力をロータリーアーム２とピボットアーム３に付与し、これは延いてはベルトに負荷を与える。図９参照。ピボット４は中心Ｃからずれている。

図２は従来技術である。ベース１は固定具あるいは他の公知の手段により、モータジェネレータユニット（ＭＧＵ）に固定される。ＭＧＵは車両のエンジン・ストップ／スタート・アプリケーションに使用される。この例において、ピボット４とアームプーリ６の間の角度αは１３０°である。

図３ａはロータリーアームの詳細である。角度αは、ベルトと駆動部の長さの変化を補償するために調整可能である。図９参照。プーリ６は固定具６１によってロータリーアーム部分２１に取付けられる。固定具６１はスロット２２に係合する。スペーサ６２はスロット２２内において固定具６１を位置決めする。ロータリーアーム部分２１はロータリーアームの中心Ｃから径方向外方に延びる。部分２１の径方向長さは短く、プーリ６をロータリーアームの最小半径に定め、あるいはシステムによって要求されるかもしれない適当な径方向長さであってもよい。

固定具６１はスロット２２内で移動可能であり、これにより部分２１に対するプーリ６の相対位置の調整が可能になる。固定具６１の移動、したがってプーリ６の移動は、ベルト／駆動部の長さの公差を補償するために、広い角度範囲にわたって角度αの調整を許容する。固定具６１はロックナット６２により所定位置に固定される。図３ｂ参照。

図３ｂはテンショナの斜視図である。位置決めピン５１と位置決めピン５２はそれぞれ、ベースとアームとピボットアームの相対位置を一時的に固定するために使用される。位置決めピン５１はベース１とロータリーアーム２の間に係合し、それらの間の相対位置をロックする。位置決めピン５２はロータリーアーム２とピボットアーム３の間に係合し、それらの間の相対位置をロックする。

製造工程の間、位置決めピン５１、５２はテンショナに取付けられる。テンショナがＭＧＵに取付けられ、ベルトがシステムにおいて経路に沿って掛け回されると、位置決めピン５１、５２は取外され、テンショナはベルトとともに作動位置に移動する。図９はベルト駆動システムの模式図である。

本発明はプーリ６の位置の調整を許容して、ベルトおよび駆動部の長さの差を吸収する。これは、ベルトおよび駆動部の公差により生じるベルト張力変化を低減あるいは除去する。ここに記載される取付け工具は、調整が迅速かつ正確に達成される手段を提供する。

表Ａは、プーリ６の位置調整の利点がある場合とない場合における、張力制御の例を示す。本発明は、調整がないシステムと比較して、作動張力変化を２０％未満まで減少させる。調整できることにより、動力の損失が低減し、特にＭＧＵアプリケーションに用いられたとき、ベルト張力の低下により燃費が向上する。表Ａにおいて、「ベルト／駆動部の長さ」は平均的なシステムのベルト全長との長さの差を示す。「ＣＡの位置変化」は調整の間におけるスロット２２内でのプーリ６の相対移動を示す。「ＰＡ角度」は角度αを示す。「スプリングＴＱ」はスプリング５のスプリングトルクを示す。「張力」はベルト張力を示す。「調整あり」は調整を伴うことを示す。「調整なし」は調整しなかったことを示す。この例において、スプリングトルクとベルト張力の変化は調整可能なテンショナによって著しく減少し、これはより小さいベルトの設計張力を許容する。

図４は取付け工具の側面図である。取付け工具１００は、調整アーム１２０に揺動自在に連結された第１レバーアーム１１０を備える。トーションスプリング１３０はアーム１１０とアーム１２０の間に配設される。スプリング１３０の第１端部１３１はピン１１１に係合する。スプリング１３０の第２端部１３２はピン１２１に係合する。

パイロットシャフト１４０は、取付け工具を安定させ、中心合わせをするために、孔８に係合する。アーム１１０とアーム１２０はパイロットシャフト１４０に対して同軸的に回動する。取付けの間、部分１５０はプーリ６に寄りかかる。

図５はテンショナと取付け工具の斜視図である。インデックスマーク１１２はアーム１１０に刻印される。シャフト１２２のインジケータ１２４は、インジケータ１２４とインデックスマーク１１２が整列したとき、インデックスマーク１１２と協働して、適切な取付けスプリング負荷を示す。

取付け工具の使用は、次の項目を備える。
１）ベルトＢをシステムレイアウトに従い掛け回して取付ける。例えば図９参照。
２）テンショナの位置決めピン５１、５２を取付ける。プーリ６は角度αが最大になるように配置される。固定具６１はロックナット６２により僅かに締められる。
３）テンショナをＭＧＵに取付ける。ベルトを両テンショナプーリ６、７に背面で係合するように配置する。テンショナをＭＧＵに固定するために取付けボルトを締める。
４）パイロットシャフト１４０をテンショナの孔８に挿入することにより、取付け工具を位置決めする。部分１５０は、初期負荷のスプリング１３０でプーリ６に係合する。
５）アーム１１０を回転させ、インジケータ１２４をインデックスマーク１１２に整列させ、負荷がかけられたスプリング１３０から所定の力を、ベルトＢに抗してプーリ６に付与する。
６）ロックナット６２を締める。取付け工具を除去し、位置決めピン５１、５２を除去する。ベルトは設計された公称張力で、あるいはそれに近い張力で張られる。角度αは、設計されたベルト駆動部長さに対応した適切な作動位置に調整される。

テンショナを取付ける方法は、位置決めピンをベースとロータリーアームの間に、また位置決めピンをロータリーアームとピボットアームの間に取付け、全てがテンショナにあり、第１テンショナプーリとピボットアームの間の角度αを最大にし、ベルト駆動システムにベルトを取付け、ベルトを第１テンショナプーリと第２テンショナプーリに係合させ、テンショナを駆動装置に取付け、パイロットシャフトをテンショナの孔に挿入することにより、取付け工具を位置決めし、取付け工具の部分を第１テンショナプーリに係合させ、第１取付け工具アームを回転させて、第１取付け工具アーム上のインジケータを第２取付け工具アーム上のインデックスマークに整列させ、これにより所定の力をトーションスプリングから第１テンショナプーリに付与するとともに、負荷をベルトにかけ、第１テンショナプーリをロータリーアームの所定位置に固定する。

図６はテンショナに係合された取付け工具の断面図である。テンショナはベース１とロータリーアーム２を備える。ベース１は受容部２０を備える。受容部２０内には減衰部材２１と減衰部材２２が配設される。減衰部材２１、２２はそれぞれ、環状に成形され、孔８に対して径方向外側に配置される。減衰部材２１、２２はロータリーアーム２に摩擦係合して、ロータリーアーム２の振動を減衰させる。

ロータリーアーム２は環状部２７を備える。減衰部材２１、２２は環状部に摩擦係合する。保持部材２４は筒状部材２３に取付けられる。部材２３はベース１の孔８に、例えば圧入によって、固定的に連結される。ロータリーアーム２は部材２３と部材２４によってベース１に保持される。

取付け工具が使用されるとき、パイロットシャフト１４０がベース１の孔８の中に挿入される。部分１５０はプーリ６に係合する。

図７は取付け工具の分解図である。シャフト１１３はシャフト１２２に同軸的に係合する。部分１５０はシャフト１２３の周りに揺動してもよい。シャフト１２３はアーム１２０から延びる。シャフト１２３、シャフト１２２、シャフト１１３は相互に平行である。シャフト１１３、１２２は軸Ａ−Ａに沿って同軸的である。

図８は取付け工具の分解図である。シャフト１２２はシャフト１１３の中に同軸的に係合する。シャフト１２２は、シャフト１１３の内径よりも小さい外径を有する。ストッパ１１４は、アーム１１０の過回転を防止するために、ストッパ１２５に係合する。

取付け工具は、第１アームと、第１アームに揺動自在に連結された第２アームと、第１アームと第２アームの間に係合して、第１アームと第２アームに付勢力を付与するトーションスプリングと、テンショナプーリに係合するために第２アームから延びる部分と、テンショナの孔に係合するためのパイロットシャフトとを備え、第１アームと第２アームはパイロットシャフトに対して同軸的であり、テンショナの取付け状態を表示するために、第１アーム上のインデックスマークと協働するように配置された第２アーム上のインジケータを備える。

図９はベルト駆動システムの模式図である。ベルトＢは、空調機コンプレッサ（Ａ＿Ｃ）とモータジェネレータユニット（ＭＧＵ）を含む種々のアクセサリシステム要素の間において、経路に沿って掛け回される。システムはエンジンクランクシャフト（ＣＲＫ）によって駆動される。

第１駆動モードでは、クランクシャフトは上記要素を駆動する。ＭＧＵは電力を車両システムに供給するジェネレータとして作用する。第１駆動モードにおいて、ベルトスパンＢ１は「張り側」であり、スパンＢ２は「緩み側」である。

スタートストップモードでは、一定の動作条件が満足されているとき、例えば、適用されたブレーキにより停止信号において停止したとき、エンジンは停止する。このモードにおいてエンジンは、運転者の入力信号が受信されるまで、例えばアクセルペダルを踏むときまで、停止し続ける。運転者の入力信号は、ＭＧＵをスタータとして作用させ、これにより、ベルトによってクランクシャフトに伝達される駆動力を介してエンジンを始動させる。

ピボットアーム３とロータリーアーム２はそれぞれ、本システムの作動の間、揺動する。プーリ７は、ＭＧＵがスタートストップモードにあるとき、特にスタートモードにあるとき、位置７ａにある。プーリ７はＭＧＵがジェネレータとして作動しているとき、位置７ｂにある。ピボットアーム３の動きはロータリーアーム２の回転運動に関連する。ロータリーアーム２とピボットアーム３の組合せ運動は、ＭＧＵの各側における各ベルトスパンＢ１、Ｂ２の動きを制御し、これにより本システムの効率を高めつつベルト摩耗を低減させる。ストップスタートモードでは、ベルトスパンＢ１は「緩み側」にあり、ベルトスパンＢ２は「張り側」にある。

図１０は代替的な実施形態の断面図である。偏心部材６２は固定具６１によってロータリーアーム２に固定される。プーリ６の回転中心（Ｃ２）は偏心部材６２の回転中心（Ｃ１）から寸法６４だけずれている。プーリ６の位置調整は、ここに記載されたように、テンショナに対してベルトを緩く取付けることにより達成される。固定具６１は、受容部６３に係合する工具の使用により、偏心部材６２が、延いてはプーリ６が回転してベルトに接触するように、緩められる。偏心部材６２が最終位置に定められると、固定具６１はロータリーアーム２にきつく固定される。通常のラチェットレンチが、部分６３に係合する工具として用いることができる。固定具６１はねじ付きである。

図１１は図１０の代替的な実施形態の分解図である。プーリ６は、例えばボール、スリーブ、ブッシュ、あるいはローラのような公知のベアリング６ａにより、偏心部材６２に軸支される。偏心部材は、偏心部材の位置を調整するため、工具Ｔに係合可能な受容部６３を備える。

インジケータ２８はロータリーアーム２から延び、ピボットアーム３と協働する。インジケータ２８は、ロータリーアーム２に対するピボットアーム３の所定または相対位置を示すために用いられる。ピボットアーム３の所定位置は、取付けの間、所定のベルト負荷と関連させるために用いられる。インジケータ２８はまた、偏心部材６２の位置調整の一部として、ピボットアーム３のための参照点を提供することができる。

本発明の形態が説明されたが、当業者がここに記載された発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と部分の関係と方法において変形を施すことは自明である。

Claims (8)

1. 第１および第２アームがパイロットシャフトの周りに揺動し、かつ第１トーションスプリングによって付勢力を付与するように構成された取付け工具を用いてベルト駆動システムに取付けられるテンショナであって、
   孔を区画形成するベースを備え、前記孔には前記パイロットシャフトが係合可能であり、前記孔は中心Ｃを有し、
   前記ベースに接続された保持部材によって前記ベースに係合するロータリーアームを備え、前記ロータリーアームは前記中心Ｃの周りに回転可能であり、
   ピボット上において前記ロータリーアームに取付けられたピボットアームを備え、前記ピボットは前記中心Ｃからずれており、
   前記ロータリーアームに軸支された第１プーリと、
   前記ピボットアームに軸支された第２プーリと、
   前記第２プーリを前記第１プーリに向かって付勢するために、前記ロータリーアームと前記ピボットアームの間に係合する第２トーションスプリングと、
   前記ベースと前記ロータリーアームの間に摩擦係合する減衰部材とを備え、
   前記ロータリーアームが第１プーリ固定具を受容するための部分を区画形成することにより、第１プーリ位置が調整可能である
   テンショナ。
2. 前記減衰部材が第１管状部材と第２管状部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記ベースと前記ロータリーアームの相対位置を固定するための第１ロックピンと、
   前記ロータリーアームと前記ピボットアームの相対位置を固定するための第２ロックピンとをさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
4. 前記部分がスロットである請求項１に記載のテンショナ。
5. 前記ロータリーアームに調整可能に固定された偏心部材をさらに備え、前記第１プーリが前記偏心部材に軸支され、
   前記偏心部材の回転中心が前記第１プーリの回転中心からずれていることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
6. 前記偏心部材が偏心部材位置を調整するために工具に係合可能な受容部を備えることを特徴とする請求項５に記載のテンショナ。
7. 前記ロータリーアームがさらに、ピボットアーム位置を表示するために前記ピボットアームに対して協働的に配置されたインジケータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
8. 前記従動プーリが回転軸Ｒを有し、回転軸Ｒが前記中心Ｃに整列す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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