JP7276725B2

JP7276725B2 - テンショナ

Info

Publication number: JP7276725B2
Application number: JP2021521982A
Authority: JP
Inventors: ホジャート，ヤーヤ; エイ．エルサス，リンダ; エル．ビリングス，リチャード
Original assignee: ゲイツコーポレイション
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2023-05-18
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: KR102564631B1; CA3115780A1; CN112888877A; KR20210075185A; EP3870880B1; CA3115780C; WO2020086285A1; EP3870880A1; AU2019364976A1; JP2022505590A; US20200124143A1; US11168767B2; BR112021007247A2; AU2019364976B2; MX2021004596A

Description

本発明はテンショナに関し、より詳しくは、プレス加工されたメタルと、ロール加工された縁部と、１以上の補強リブと、スプリングとシャフトを位置決めするための突起とを備えたピボットアームを有し、スプリングとシャフトがピボットアームにレーザ溶接されたテンショナに関する。

ベルトテンショナは、ベルト／プーリ動力伝達の工業界において長期間にわたり用いられてきた。自動車の産業界においてベルトテンショナは、要求される最良の性能のためにベルト張力を調節し、そして最適化するため、１９７０年代の後半にサーペンタイン駆動ベルトとともに普及している。

当初から今日まで、機械的テンショナは、アイドラプーリとベルトにスプリング負荷を伝達するアルミニウム製アームを有するアルミニウム製カップの中に収容されたトーションスプリングを有している。プレス加工されたシートメタル、粉末金属（焼結金属）、異なる種類のプラスチック、およびダイカストマグネシウム等の代替的な材料を使用する、テンショナ製造者による繰り返された試みは、コスト、重量、強度、あるいは性能のため、失敗してきた。

自動車の分野では、パワーステアリング・ポンプ、オイルおよびエアポンプ、エアコンディショナ、およびオルタネータ等の種々の車両アクセサリが、エンジンのクランクシャフトに連結されたプーリによって駆動される単一の無端ベルトにより作動される。このシステムは「サーペンタイン」駆動ベルトと呼ばれる。これらの種々のアクセサリの最適な作動効率を確保するため、駆動ベルトが所定の張力に維持されて、ベルトの十分な耐用期間とともにアクセサリの効率的な性能を確実にすることが必要である。ベルトが時とともに伸びる傾向により、信頼できる作用を提供し、ベルト張力の大きさにかかわらず一定の大きさの張力を維持するために、ベルト張力装置が用いられることが望ましい。

張力装置は、ベルト係合アイドラプーリに張力を付与し、維持するため、捩じりにおいて圧縮または引っ張りのいずれかであるコイルスプリングを用いる。

テンショナはまた、過剰な振動がスプリング張力部材に発生することを阻止するために、またテンショナや駆動ベルトにムチ打ち動作が生じるのを阻止するために急激なショックを吸収する、いくつかのタイプの減衰手段を有することが好ましい。

構造は、生産物が耐久性と効率を犠牲にすることなく、できるだけ安価に生産されるように提供されることが好ましい。

要素の鋳造はテンショナ製造する手段として公知である。しかし鋳造は、工程または材料における損傷により、時々生産物の欠陥を生じ得る。テンショナを鋳造することの代わりとして、鋳造の問題を除去するプレス加工されたシートメタルを用いることが可能である。

この技術の代表は米国特許第４，５５７，７０７号であり、これは車両のアクセサリ駆動システム用の無端状駆動ベルトのためのベルト張力装置を開示する。ブラケットが、駆動ベルトの近傍の固定位置においてエンジンに載置されるように設けられ、揺動自在に取付けられるレバー手段を有する。アイドラプーリがレバー手段に回動可能に取付けられ、レバー手段の揺動軸の周りに入れ子状に取付けられる捻りコイルスプリングにより、ベルトに張力を付与するように変位可能である。プーリは、揺動軸に作用する摩擦力を低減させるために、プーリのベルト受け面を通る径方向中心線がレバー手段の軸の中心をほぼ通るように取付けられる。ブレーキバンドリングがブラケットとレバー手段の間に取付けられ、レバー手段がベルト緊張あるいは弛緩方向のいずれかに移動しようとするとき、レバー手段とカム係合するようにトーションスプリングにより付勢されて減衰力を与える。減衰力は、おなじコイルスプリングが両方の力に作用するので、ベルトテンショナの張力付与範囲にわたってベルト張力に比例する。ブレーキバンドは、調整可能なカム係合を与えるために取付けブラケットに形成された相補的な角度付き面に沿って変位する、角度付き面を有する。

必要なものは、プレス加工されたメタルと、ロール加工された縁部と、１以上の補強リブと、スプリングとシャフトを位置決めするための突起とを備えたピボットアームを有し、スプリングとシャフトがピボットアームにレーザ溶接されたテンショナである。

本発明の主な特徴は、プレス加工されたメタルと、ロール加工された縁部と、１以上の補強リブと、スプリングとシャフトを位置決めするための突起とを備えたピボットアームを有し、スプリングとシャフトがピボットアームにレーザ溶接された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、ベースと、ベースに揺動自在に取付けられたピボットアームと、ピボットアームとベースの間に配置されたスプリングと、スプリングの一端部に係合する円弧状減衰部材とを備え、円弧状減衰部材がベースに摺動自在に係合し、シャフトにおいてピボットアームに軸支されたプーリを備え、ピボットアームがプレス加工されたメタルと、ロール加工された縁部と、１以上の補強リブとを有し、スプリングとシャフトがピボットアームにレーザ溶接されるテンショナである。

前述の事項は、後述する本発明の詳細な説明がより理解されるようにするために、本発明の特徴と技術的利点をむしろ広く概説したものである。本発明の付加的な特徴と利点は下記に記載され、これは本発明の特許請求の範囲の主題を形成する。開示された概念と特定の実施形態は本発明と同じ目的を実行するために他の構成を修正し、または設計するための基礎として容易に用いられることが当業者によって理解されるべきである。また、そのような均等な構成が添付された特許請求の範囲に記載されている本発明の精神と範囲から逸脱しないことが、当業者によって理解されるべきである。本発明の特徴であると信じられる新規な特徴は、添付した図面に関連して考慮されるとき、その構成および作用の方法について、さらなる目的と利点とともに、後述の記載からよりよく理解されるであろう。しかし、各図面は図示および説明の目的のみのために提供され、本発明の限定を定義することを意図していないことは、明確に理解されるべきである。

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。
テンショナの断面図である。ピボットアームの平面図である。ピボットアームの平面図である。ピボットアームの上部斜視図である。ピボットアームの底部斜視図である。テンショナの上部斜視図である。ピボットアームの上部斜視図である。分解図である。減衰部材の斜視図である。

図１はテンショナの断面図である。本発明のテンショナ１００は、構成要素のためのシートメタルを備え、いくつかの要素を接着するためにレーザ溶接を用いて、良好な性能を維持しつつ重量とコストを削減する。

テンショナ１００はベース１０とピボットアーム２０とスプリング３０とプーリ４０とを備える。ピボットアーム２０はシャフト２１によってベース１０に揺動自在に取付けられる。低摩擦ブッシュ２７はシャフト２１とベース１０の間に配設される。シャフト４２は好ましくは、ピボットアーム２０にレーザ溶接される。プーリ４０はベアリング４１を介してシャフト４２に取付けられる。ダストカバー４３、４４は破片がベアリング４１に入り込むのを阻止する。スプリング３０は捻りバネである。スプリング３０はプーリ４０をベルト（図示せず）に向かって付勢し、ベルトに負荷を作用させる。ベルトは従来公知のエンジンアクセサリ駆動システム（図示せず）の一部であってもよい。

スプリング３０の一端部３１はピボットアーム２０に接続される。スプリング３０の他端部３２は減衰部材５０に接続される。減衰部材５０はベース１０の内面１１に摺動自在に係合する。減衰部材５０は、テンショナの動作において、ピボットアーム２０の揺動運動を減衰させる。

テンショナのピボットアーム２０は、公知のプレス加工を用いてシート状のスチール板から製造される。ピボットアームの重量を減少させるため、エンボスまたはリブが用いられ、ピボットアームを補強し、シートメタルの厚さを最小化する。本発明のプレスされたピボットアームは、テンショナの分野において広く用いられている従来技術の鋳造のピボットアームに取って代わる。

図２はピボットアームの平面図である。リブ２２、２３がピボットアーム２０にプレス加工される。リブ２２、２３は、概略的にプーリ４０とベース１０の間の軸Ａ－Ａに沿って、ピボットアーム２０の長手方向に延びていてもよい。各補強リブの深さあるいは起伏はユーザの設計要求によって決定される。リブの数も作用的要求に依存する。リブの数は設計要求に応じて１以上であってもよい。

ディンプルまたは突起２４がピボットアーム２０にプレス加工される。スプリング３０はディンプル２４によってピボットアームに位置決めされる。３つのディンプルが図２に示されるが、ディンプルの数は作用的要求に応じて変更してもよい。ディンプル２４は組立工程において、スプリング３０をピボットアーム２０に対して適切に位置決めすることを容易にする。

ディンプルまたは突起２５がピボットアーム２０におけるシャフト４２の位置を定めるために用いられる。ディンプル２５はピボットアーム２０にプレス加工される。３つのディンプルが図２に示されるが、ディンプルの数は作用的要求に応じて変更してもよい。ディンプル２５は組立工程の間、シャフト４２をピボットアーム２０に対して適切に位置決めすることを容易にする。

図３はピボットアームの平面図である。エンボス加工あるいは印圧加工がディンプル２４、２５、リブ２２、２３およびこのテンショナの他の特徴を成形するために用いられてもよい。エンボス加工は、例えばナンバープレート番号等のように、反対側が反対の成形効果を示す、シートメタルの成形である。印圧加工は、例えば流通硬貨のように、他の面に視覚的効果を有することなく一方の側に成形されるシートメタルを指す。両方のやり方がこのテンショナの製造に利用可能である。

図４はピボットアームの上部斜視図である。本システムの要求に従い、スプリング３０とシャフト４２は、ピボットアーム２０と同じ側であってもよく、反対側であってもよい。スプリング３０とシャフト４２がそれぞれのディンプルによってピボットアームに対して位置決めされると、それらは、それぞれ溶接ビード４５０と溶接ビード４５によってピボットアーム２０にクランプされレーザ溶接される。レーザ溶接は、従来技術よりも、安いコストで正確かつ強力な接着を提供する。スプリング３０は相対的に高い硬度を有し、シートメタルのピボットアーム２０は相対的に低い硬度を有する。たとえそうでも、レーザ溶接は、ＳＭＡＷのような従来のアーク溶接に共通である大きな熱作用領域の有害効果なしに、両者を結合する。レーザ溶接が好ましいが、ＴＩＧまたは機械的接合のような他の溶接工程を用いた他の実施形態も使用可能である。代替的な実施形態では、シャフト４２またはスプリング３０の一方または他方がピボットアーム２０にレーザ溶接される。

プレス加工がピボットアーム２０の縁部２８をロール加工するために用いられる。ロール加工された縁部２８は、片持ち梁のピボットアーム２０に作用する曲げモーメントに抵抗する付加的な剛性を与える。縁部２８はまた、テンショナの美観に寄与する、仕上げ成形された端部をピボットアーム２０に与える。ロール加工された縁部２８はピボットアーム２０の全周にわたって延びていてもよく、または、ユーザによって要求されるかもしれないように、ピボットアーム２０の選択された部分に限定されてもよい。ロール加工された縁部２８は、ユーザの設計要求に応じて、ピボットアーム２０のいずれかの側に向くように配置されてもよい。

図５はピボットアームの底部斜視図である。リブ２２、２３はピボットアーム２０にエンボス加工される。ディンプルまたは突起２４、２５もまたエンボス加工される。印圧加工もまた、リブおよびディンプルを成形するために利用可能である。

図６はテンショナの上部斜視図である。ベース１０はアルミニウムまたは他の公知の材料を用いて、プレス加工または鋳造される。組立てにおいて、スプリング３０が減衰部材５０とともにベース１０に組付けられる。スプリング３０はピボットアーム２０に溶接される。ベアリング４１はシャフト４２に押圧される。プーリ４０はベアリング４１に押圧される。シャフト４２はピボットアーム２０に溶接される。

ベース１０から突出するピン２９は取付け面（図示せず）の孔に係合する。ピン２９は動作中、ベース１０の回転を阻止し、したがってスプリング３０のバネ力の反作用点として作用する。

図７はピボットアームの上部斜視図である。溶接に対する代替として、クリップ２５０および２６０が、スプリング３０とシャフト４２をそれぞれピボットアーム２０に機械的に取付けるために用いられてもよい。クリップ２５０および２６０はまた、スプリング３０とシャフト４２を位置決めする作用も果たす。

図８は分解図である。減衰部材５０は、内面１１に摺動自在に係合する摩擦材料５１を備える。減衰部材５０はさらに、スプリング３０の端部３２に連結される円弧状シュー５２を備える。円弧状シュー５２はスプリング３０の周りに約１８０°の長さを有する。スプリング面３１は、ピボットアーム２０に対するスプリングの適切な取付けと溶接のために研磨される。シャフト２１はピボットアーム２０内に圧入される。プーリ４０はベルト駆動アクセサリシステム（図示せず）のベルトに係合する。

ボルト（図示せず）のような固定具がテンショナを取付け面（図示せず）に取付けるためにシャフト２１の孔２１０内を貫通する。

図９は減衰部材の斜視図である。トーションスプリング３０は平面３１を有する。面３１はピボットアーム２０に係合する。減衰部材５０は端部３２に係合する。円弧状シュー５２はスプリング３０の端部３２に連結される。摩擦材料５１はシュー５２に密着して嵌め込まれる。

本発明の形態が説明されたが、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、当業者が、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。特に否定しない限り、図面に示された要素は尺度を表さない。さらに、「ｍｅａｎｓｆｏｒ」または「ｓｔｅｐｆｏｒ」の語句が特定の請求項において明確に用いられていない限り、添付された特許請求の範囲の要素のいずれかが米国特許法第１１２条（ｆ）の問題を引き起こすことは意図していない。本件の開示は、図面に示され、またここに記載された、代表的な実施形態または数値の大きさに限定されるものではない。

Claims

ベースと、
前記ベースに揺動自在に取付けられたピボットアームと、
前記ピボットアームと前記ベースの間に配置されたスプリングと、
前記スプリングの一端部に係合する円弧状減衰部材とを備え、前記円弧状減衰部材は前記ベースに摺動自在に係合し、
シャフトにおいて前記ピボットアームに軸支されたプーリを備え、
前記ピボットアームがプレス加工されたメタルと、ロール加工された縁部と、１以上の補強リブとを有し、
前記スプリングと前記シャフトが前記ピボットアームにレーザ溶接され、
前記ピボットアームが前記プーリを軸支する小径部と、前記ベースに取付けられる大径部と、前記大径部と前記小径部を連結し両縁部が長手方向に延びる連結部とを有し、
前記連結部の幅が前記小径部の直径よりも小さく、
前記補強リブが前記連結部の長手方向に沿って延びる
テンショナ。
前記スプリングがトーションスプリングである請求項１に記載のテンショナ。
前記ピボットアームが、前記スプリングと前記シャフトを位置決めするための突起をさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
ベースと、
前記ベースに揺動自在に取付けられたピボットアームと、
前記ピボットアームと前記ベースの間に配置されたスプリングと、
前記スプリングの一端部に係合する減衰部材とを備え、前記減衰部材は前記ベースに摺動自在に係合し、
シャフトにおいて前記ピボットアームに軸支されたプーリを備え、
前記ピボットアームがプレス加工されたメタルと１以上の補強リブとを有し、各補強リブが前記プーリと前記ベースの間の軸Ａ－Ａ上に整列したピボットアームの長手方向に延び、
前記スプリングが前記ピボットアームにレーザ溶接され、
前記ピボットアームが前記プーリを軸支する小径部と、前記ベースに取付けられる大径部と、前記大径部と前記小径部を連結し両縁部が長手方向に延びる連結部とを有し、
前記連結部の幅が前記小径部の直径よりも小さい
テンショナ。
前記シャフトが前記ピボットアームにレーザ溶接される請求項４に記載のテンショナ。
ベースと、
前記ベースに揺動自在に取付けられたピボットアームと、
前記ピボットアームと前記ベースの間に動作可能に配置されたスプリングと、
前記スプリングの一端部に係合する円弧状減衰部材とを備え、前記円弧状減衰部材は前記ベースに摺動自在に係合し、
シャフトにおいて前記ピボットアームに軸支されたプーリを備え、
前記ピボットアームがプレス加工されたメタルと１以上の補強リブとを有し、各補強リブが前記プーリと前記ベースの間の軸Ａ－Ａ上に整列したピボットアームの長手方向に延び、
前記スプリングまたはシャフトが前記ピボットアームにレーザ溶接され、
前記ピボットアームが前記プーリを軸支する小径部と、前記ベースに取付けられる大径部と、前記大径部と前記小径部を連結し両縁部が長手方向に延びる連結部とを有し、
前記連結部の幅は前記小径部の直径よりも小さい
テンショナ。
前記スプリングが前記ピボットアームに係合するための平面を備える請求項６に記載のテンショナ。
前記ピボットアームがロール加工された縁部を備える請求項６に記載のテンショナ。
ベースを成形し、
ピボットアームを前記ベースに揺動自在に取付け、
スプリングを前記ピボットアームと前記ベースの間に動作可能に配置し、
円弧状減衰部材を前記スプリングに取付け、
前記円弧状減衰部材を前記ベースに摺動自在に係合させ、
プーリを前記ピボットアームに軸支させ、
前記ピボットアームをシートメタルで１以上の補強リブとともに成形し、
各補強リブを前記ピボットアームの長手方向に延設し、
前記スプリングまたはシャフトを前記ピボットアームにレーザ溶接し、
前記ピボットアームが前記プーリを軸支する小径部と、前記ベースに取付けられる大径部と、前記大径部と前記小径部を連結し両縁部が長手方向に延びる連結部とを有し、
前記連結部の幅は前記小径部の直径よりも小さい
テンショナの製造方法。
前記ピボットアームがプレス加工によって成形される請求項９に記載の方法。
スプリングの位置を決定するために、前記ピボットアームに２以上の第１のディンプルを成形し、
プーリシャフトを位置決めするために、前記ピボットアームに２以上の第２のディンプルを成形する
請求項９に記載の方法。
前記ベースがプレス加工によって成形される請求項９に記載の方法。
前記ピボットアームにロール加工された縁部を成形する請求項９に記載の方法。
前記プーリがプレス加工によって成形される請求項９に記載の方法。
前記ベースから突出するピンを成形する請求項９に記載の方法。