特許 7039725 テンショナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】テンショナ

(51)【国際特許分類】

   F16H 7/12 20060101AFI20220314BHJP

   F02B 67/06 20060101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

F16H7/12 A

F02B67/06 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020552346

(86)(22)【出願日】2019-03-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-08-02

(86)【国際出願番号】 US2019022752

(87)【国際公開番号】W WO2019190805

(87)【国際公開日】2019-10-03

【審査請求日】2020-11-16

(31)【優先権主張番号】15/936,699

(32)【優先日】2018-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504005091

【氏名又は名称】ゲイツ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】サーク，アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】モラ，アンソニー アール．

【審査官】長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５０８１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５１１９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平５－１４７１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１８８６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００５０３９７１９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２３１９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２５６９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ７／１２

Ｆ０２Ｂ ６７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースと、
前記ベースに装着され、ワンウェイクラッチと、第１のピボットアームと、第１の方向に負荷がかかる第１の捩じりバネと、前記ピボットアームに軸支される第１のプーリとを備えた第１のテンショナサブアッセンブリと、
前記ベースに装着され、第２のピボットアームと、第１の方向とは逆の第２の方向に負荷がかかる第２の捩じりバネと、前記第２のピボットアームに軸支される第２のプーリとを備えた第２のテンショナサブアッセンブリとを備え、
前記第１のテンショナサブアッセンブリが、延性の可撓性部材と前記ワンウェイクラッチを通じて、前記第２のテンショナサブアッセンブリと協働的に係合し、
前記第１の捩じりバネと前記第２の捩じりバネは、前記可撓性部材に対して引張負荷を与え、
前記ワンウェイクラッチが、前記第１のピボットアームに摩擦係合し、これによって、前記第１のピボットアームの前記第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限されることを特徴とするテンショナ。

【請求項2】

前記ワンウェイクラッチが、径方向に拡大可能で、負荷のかかる条件で前記第１のピボットアームと摩擦係合する巻き付けバネ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。

【請求項3】

前記第１のピボットアームと回転係合する第１のスプロケットと、
前記第２のピボットアームと回転係合する第２のスプロケットとをさらに備え、
前記延性の可撓性部材が、前記第１のスプロケットと係合し、
前記第１の捻りバネが、前記第１のピボットアームと前記第１のスプロケットとの間で係合し、
前記第２のスプロケットが、前記可撓性部材と係合し、
前記第２の捩じりバネが、前記第２のピボットアームと前記第２のスプロケットとの間で係合することを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。

【請求項4】

前記ワンウェイクラッチは、前記第１のスプロケットと前記第１のピボットアームとの間で係合することを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。

【請求項5】

前記ワンウェイクラッチには、巻き戻し方向に荷重が掛かることを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。

【請求項6】

ベースと、
前記ベースに装着され、ワンウェイクラッチと、第１のピボットアームと、第１の方向に負荷が掛かる第１の捩じりバネと、前記第１のピボットアームに軸支される第１のプーリとを備えた第１のテンショナサブアッセンブリと、
前記第１のピボットアームと回転係合し、延性の引張部材と係合する第１のスプロケットと、
前記ベースに装着され、第２のピボットアームと、第１の方向とは反対の第２の方向に負荷がかかる第２の捩じりバネと、前記第２のピボットアームに軸支される第２のプーリとを備えた第２のテンショナアッセンブリと、
前記第２のピボットアームと回転係合し、前記引張部材と係合する第２のスプロケットを備え、
前記第１の捩じりバネが、前記第１のピボットアームと前記第１のスプロケットとの間で係合するとともに、前記ワンウェイクラッチが、前記第１のスプロケットと係合し、
前記第２の捩じりバネが、前記第２のピボットアームと前記第２のスプロケットとの間で係合し、
前記第１の捩じりバネと前記第２の捩じりバネは、前記延性の可撓性部材に対して引張負荷を与え、
前記ワンウェイクラッチが、前記第１のピボットアームと摩擦係合し、これによって、前記第１のピボットアームの前記第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限されることを特徴とするテンショナ。

【請求項7】

前記第１のテンショナサブアッセンブリが、前記第２のテンショナサブアッセンブリと反対の方向へ付勢されることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。

【請求項8】

ベースと、
前記ベースに軸回転装着される第１のテンショナサブアッセンブリと、
前記ベースに軸回転装着される第２のテンショナサブアッセンブリと、
前記第１のテンショナサブアッセンブリと前記第２のテンショナサブアッセンブリとをつなぐ延性部材とを備え、
前記第１のテンショナサブアッセンブリが、前記第２のテンショナサブアッセンブリと反対の方向へ付勢され、
前記第１のテンショナサブアッセンブリと摩擦係合するワンウェイクラッチをさらに備え、これによって、前記第１のテンショナサブアッセンブリの前記第２のテンショナサブアッセンブリから離れる相対的な動きが制限され、さらに、
前記第１のテンショナサブアッセンブリが、第１のピボットアームと、第１の方向に負荷が掛かる第１の捩じりバネと、前記第１のピボットアームに軸支される第１のプーリとを備え、
前記第２のテンショナサブアッセンブリが、第２のピボットアームと、第１の方向とは反対の第２の方向に負荷が掛かる第２の捩じりバネと、前記第２のピボットアームに軸支される第２のプーリとを備えることを特徴とするテンショナ。

【請求項9】

前記第１のピボットアームと回転係合し、前記延性部材と係合する第１のスプロケットと、
前記第２のピボットアームと回転係合し、前記延性部材と係合する第２のスプロケットとをさらに備え、
前記第１の捩じりバネが、前記第１のピボットアームと前記第１のスプロケットとの間で係合し、
前記第２の捩じりバネが、前記第２のピボットアームと前記第２のスプロケットとの間で係合し、
前記ワンウェイクラッチが、前記第１のスプロケットと前記第１のピボットアームとの間で摩擦係合することを特徴とする請求項８に記載のテンショナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テンショナに関し、特に、延伸する可撓性部材とワンウェイクラッチを通じて、第２のテンショナサブアッセンブリと協働的に係合する第１のテンショナサブアッセンブリを備えたテンショナであって、第１の捩じりバネと第２の捩じりバネが、長く延びた可撓性部材に対して引張負荷を与え、ワンウェイクラッチが、第１のピボットアームに摩擦して係合し、これによって第１のピボットアームの第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限されるテンショナに関する。

【背景技術】

【0002】

ベルトテンショナは、ベルトに荷重を与えるために使用される。ベルト荷重は、動作中に１つまたは複数の掛け回されたプーリ上でベルトが滑るのを抑える。一般的に、ベルトは、エンジンに関する様々なアクセサリーを駆動するためのエンジンアプリケーションに使用される。例えば、エアコンディショニングコンプレッサおよびオルタネータは、ベルト駆動システムによって駆動されるアクセサリーの２つである。

【0003】

ベルトテンショナは、アームに軸支されるプーリを備える。バネは、アームとベースとの間で接続される。また、バネは、減衰機構と係合する。減衰機構は、互いに接触する摩擦面を有する。減衰機構は、ベルト駆動の動作によって生じるアームの振動を減衰する。これは、ベルトの予想寿命を延ばす。

【0004】

燃料の経済性および効率性を高めるため、多くの自動車メーカーが、アクセサリーベルト駆動システム（ＡＢＤＳ）を駆動する動力に、交流発電機を組み込むことを始めている。そのような交流発電機は、モータジェネレータユニット（ＭＧＵ’ｓ）あるいはベルトスタータージェネレータ（ＢＳＧ’ｓ）と一般的に呼ばれている。これらは、エンジンの始動、バッテリチャージ、あるいは乗り物の加速に用いることができる。標準的な動作中において、クランクシャフトプーリは、ＡＢＤＳを駆動する。この場合、ベルトのクランクプーリへ入る側が、引張側で、ベルトのクランクプーリから出ていく側が、緩む側である。しかしながら、ＭＧＵが、（始動時など）システムを駆動するために用いられる場合、ベルトの引張側は、ＭＧＵへ入る側となり、ベルトの緩む側は、ＭＧＵから離れてクランクプーリに入る側となる。

【0005】

代表的な技術として、米国特許第９１４０３３８号明細書には、ベースと、ベースに軸回転しながら係合する第１のピボットアームと、第１のピボットアームに軸支される第１のプーリと、ベースに軸回転しながら係合する第２のピボットアームと、第２のピボットアームに軸支される第２のプーリと、第１のピボットアームおよび第２のピボットアームと係合する歯付き係合部を有する可撓性の引張部材を備え、これによって、第１および第２のピボットアームが協調して動作し、テンショナアッセンブリがベースに対して軸回転係合し、可撓性の引張部材と係合するテンショナが開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

必要とされるのは、長く伸びた可撓性部材とワンウェイクラッチを通じて、第２のテンショナサブアッセンブリと協働的に係合する第１のテンショナサブアッセンブリを備えたテンショナであって、第１の捩じりバネと第２の捩じりバネが、延性のある可撓性部材に対して引張負荷を与え、ワンウェイクラッチが、第１のピボットアームに摩擦係合し、これによって第１のピボットアームの第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限されるテンショナである。本発明はこれを満たす。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の主な側面は、延性のある可撓性部材とワンウェイクラッチを通じて、第２のテンショナサブアッセンブリと協働的に係合する第１のテンショナサブアッセンブリを備えたテンショナであって、第１の捩じりバネと第２の捩じりバネが、長く伸びる可撓性部材に対して引張負荷を与え、ワンウェイクラッチが、第１のピボットアームに摩擦係合し、これによって第１のピボットアームの第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限されるテンショナを提供することである。

【0008】

本発明の他の側面は、以下の本発明の記述および添付図面によって示され、あるいは明らかにされる。

【0009】

本発明のテンショナは、ベースと、ベースに軸回転装着される第１のテンショナサブアッセンブリと、ベースに軸回転装着される第２のテンショナサブアッセンブリと、第１のテンショナサブアッセンブリと第２のテンショナサブアッセンブリとをつなぐ引張部材と、第１のテンショナサブアッセンブリと摩擦係合するワンウェイクラッチとを備え、第１のテンショナサブアッセンブリが、第２のテンショナサブアッセンブリと反対の方向へ付勢され、第１のテンショナサブアッセンブリの第２のテンショナサブアッセンブリから離れる相対的な動きが、第１の定められた動作条件に対して制限され、第１のテンショナサブアッセンブリの第２のテンショナサブアッセンブリに向けた相対的な動きが、第２の定められた動作条件に対して制限されない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

明細書の一部として組み込まれて形成された添付図面は、明細書の記述とともに本発明の好ましい実施形態を例示し、本発明の本質を説明するのに役立つ。

【0011】

【図1】テンショナの上面図である。

【図2】テンショナの底面図である。

【図3】サブアッセンブリの分解図である。

【図4】プーリ軸受けアッセンブリの断面図である。

【図5】アームプーリアッセンブリの断面図である。

【図6】補償バネと巻き付けバネを備えたプーリアームアッセンブリの断面図である。

【図7】補償バネの向きを示した斜視図である。

【図8】スプロケットを備えたサブアッセンブリの断面図である。

【図9】巻き付けバネの向きを示す平面図である。

【図10】補償バネの斜視図である。

【図11】スプロケット同期ベルトアッセンブリの斜視図である。

【図12】サブアッセンブリの断面図である。

【図13】第２のサブアッセンブリの分解図である。

【図14】プーリ軸受けアッセンブリの断面図である。

【図15】アームプーリアッセンブリの断面図である。

【図16】主要バネを備えたアームプーリアッセンブリの断面図である。

【図17】主要バネの向きを示した斜視底面図である。

【図18】スプロケットを備えたサブアッセンブリの断面図である。

【図19】スプロケット同期ベルトアッセンブリの斜視図である。

【図20】ベルトを備えたサブアッセンブリの断面図である。

【図21】サブアッセンブリの断面図である。

【図22】テンショナの断面図である。

【図23A】ベルトの緩む側が交互するテンショナのダイアグラムである。

【図23B】ベルトの緩む側が交互するテンショナのダイアグラムである。

【図24】ＭＧＵのトルク性能に対するベルト張力を例示している。

【図25】ベルトの延びに対するテンショナの反応図である。

【図26】第１のサブアッセンブリの補償機構の詳細図である。

【図27】補償機構の働きの概略的描写である。

【図28】サブアッセンブリに硬いバネを備えたトルク張力曲線を示す図である。

【図29】サブアッセンブリに柔らかいバネを備えたトルク張力曲線を示す図である。

【図30】補償機構がない場合のベルト長さの変化を示す図である。

【図31】最適な補償機構を備えた場合のベルト長さの変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、テンショナの上面図である。テンショナは、２つのサブアッセンブリ、すなわち第１のテンショナサブアッセンブリ１０と第２のテンショナサブアッセンブリ２０とを備える。各サブアッセンブリは、装着用ブラケット３０に対して軸回転するように装着されている。可撓性の長く伸びる歯付きベルトあるいは結合部材４０が、２つのサブアッセンブリを接続させる。

【0013】

図２は、テンショナの底面図である。ブラケット３０は、テンショナを装着面（図示せず）に取り付けるために使用される。

【0014】

図３は、サブアッセンブリの分解図である。第１のテンショナアッセンブリは、第１のプーリ５０、軸受け６０、ピボットピン７０、ブッシュ８０、第１のピボットアーム９０、補償バネ１００、巻き付けバネ（wrap spring）１１０、第１のスプロケット１２０、そしてリベット１３０とを備える。軸受け６０は、プーリ５０の軸面５３と軸受け６０の内輪６２との間の締まりばめ（interference fit）によって、プーリ５０に圧入されている。プーリ５０の端部５２は、内輪６２の底部上および底部を超えて加締められている。

【0015】

ブッシュ８０は、孔９１の内面とブッシュ８０の外面８１との間で滑合して第１のピボットアーム９０内に配置されている。ピボットピン７０は、ピン外表面７１とブッシュ内表面８２との間できつく滑合して、第１のピボットアーム９０の孔９１とブッシュ８０を通るように配置され、これによって各ブッシュをピボットピン７０上に所定の場所へ固定する。第１のピボットアーム９０は、ピン７０周りに軸回転する。ピン７０は、ブラケット３０に圧入されている。

【0016】

図４は、プーリ軸受けアッセンブリの断面図である。プーリ軸受けアッセンブリ５０、６０は、軸受けの外輪６４と第１のピボットアーム９０の内面９３との間でわずかなクリアランスをもって第１のピボットアーム９０に圧入されている。第１のピボットアーム上面９２は、外輪６４の上面上あるいは上面を超えて加締められている。

【0017】

図５は、アームプーリアッセンブリの断面図である。アーム９０は、ブッシュ８０上でピボットピン７０周りに軸回転する。

【0018】

図６は、補償バネと巻き付けバネを備えたプーリアームアッセンブリの断面図である。
巻き付けバネ１１０の外表面は、ピボットアーム９０の径方向内表面９７に対して擦るように配置されている。代わりの形態として、巻き付けバネ１１０は、スプラグ式クラッチで構成してもよい。バネ１００の端部１０１は、ピボットアーム９０の停止部９９と係合している。

【0019】

図７は、補償バネの向きを示した斜視図である。補償バネ１００は、第１のアーム９０内に配置されている。動作中、補償バネ１００には、巻き戻し方向に負荷が掛けられる。

【0020】

図８は、スプロケットを備えたサブアッセンブリの断面図である。第１のスプロケット１２０は、第１のスプロケット中心内径部１２１と第１のピボットアーム軸９５との間で滑合して、第１のピボットアーム９０と回転係合する。

【0021】

図９は、巻き付けバネの向きを示す平面図である。巻き付けバネ先端部１１１は、第１のスプロケット１２０の巻き付けバネ先端受け部１２２と係合する。動作中、巻き付けバネ１１０には、巻き戻し方向に荷重が掛かる。巻き戻し方向へ荷重が掛かることで巻き付けバネ１１０が径方向に拡がり、第１のピボットアーム９０の内表面９７を擦りながら掴むことになり、これによって、第１のサブアッセンブリと係合するベルトセグメントがベルトの引張側にあるといったあらかじめ定められた条件に対し、第１のピボットアーム９０が第２のピボットアーム２００から相対的に動くことを、制限する、あるいは防ぐ。

【0022】

図１０は、補償バネの斜視図である。補償バネ１００は、第１のスプロケット１２０に装着され、バネ端部１０２は、第１のスプロケットアーム停止部１２３と接触する。補償バネは、捻りばねで構成される。

【0023】

図１１は、スプロケット同期ベルトアッセンブリの斜視図である。延性のある歯付きベルト４０は、レリーフカット１２４を通すことで第１のスプロケット１２０と係合し、部材１２５によって所定の場所に保持されている。第１のスプロケット１２０は、歯付きベルト４０と係合する歯付き面を有する。しかしながら、平ベルト、マルチリブベルト、あるいは、ワイヤやコードが同じように作用する適当な引張部材には、ベルトおよびスプロケット上に歯付き面は必要とされない。

【0024】

図１２は、サブアッセンブリの断面図である。リベット１３０は、リベット外側表面１３３と第１のアーム内側シャフトの内面９６との間で第１のアーム９０に圧入されている。リベット頂部底面１３７は、第１のスプロケットリベット表面９８と接し、第１のスプロケット１２０を、自由に回転させながら所定の場所に維持する。

【0025】

図１３は、第２のサブアッセンブリの分解図である。第２のテンショナサブアッセンブリは、第２のプーリ５１、軸受け６１、ピボットピン７２、ブッシュ８５、第２のピボットアーム２００、主要バネ２１０、第２のスプロケット２２０、そしてリベット１３４とを備える。軸受け６１は、軸外側表面５２と軸受け６１の内輪６５との間でプーリ５１に圧入されている。軸外側表面５２の端部は、内輪６５の上および内輪６５を超えて加締められている。

【0026】

主要バネ２１０では、補償バネ１００の負荷の掛かる方向とは反対方向に負荷が掛かり、これによって引張荷重が連結ベルト４０に与えられる。

【0027】

図１４は、プーリ軸受けアッセンブリの断面図である。プーリ軸受けアッセンブリは、外輪６６と第２のピボットアーム２００の内側表面２０３との間に僅から隙間をもって第２のピボットアーム２００内に配置されている。第２のピボットアーム上面２０２は、軸受け６１の外輪６６の上面の上および上面を超えて加締められている。

【0028】

図１５は、アームプーリアッセンブリの断面図である。両方のブッシュ８５が、穴２０１の内表面とブッシュ８５の外側表面との間で擦り合って第２のアーム２００内に配置されている。ピボットピン７２は、ピン７２の外側表面とブッシュ内側表面８４との間できつく擦り合うように穴２０１およびブッシュ８５を通して配置され、これによって、ブッシュがピボットピン７２にロックされる。

【0029】

図１６は、主要バネを備えたアームプーリアッセンブリの断面図である。主要バネ２１０は、第２のピボットアーム２００内に配置され、主要バネ端部２１１は、第２のアームバネ停止部２０４と接する。

【0030】

図１７は、主要バネの向きを示した斜視底面図である。主要バネ２１０は、巻き戻し方向に荷重が掛かる。

【0031】

図１８は、スプロケットを備えたサブアッセンブリの断面図である。第２のスプロケット２２０は、第２のスプロケット中心内径２２１と第２のピボットアーム軸２０５との間で擦り合って、第２のピボットアーム２００に対して回転するように装着されている。主要バネ２１０の端部２１２は、第２のスプロケット２２０の停止部２２４と係合する。

【0032】

図１９は、スプロケット同期ベルトアッセンブリの斜視図である。ベルト４０の端部は、レリーフカット２２２を通って第２のスプロケット２２０に配置され、部材２２３によって所定の場所で保持される。

【0033】

図２０は、同期ベルトを備えたサブアッセンブリの断面図である。ベルト４０は、第２のスプロケット２２０と係合する。ピボットピン７２の外表面７３は、ブッシュ８５と係合する。

【0034】

図２１は、サブアッセンブリの断面図である。リベット１３４は、リベット外側表面１３１と第２のピボットアーム内側軸表面２０６との間で第２のピボットアーム２００内に圧入されている。リベット頭部底面１３２は、第２のスプロケットのリベット面２２５と接し、第２のスプロケット２２０を、自由に回転させながら所定の場所に維持している。

【0035】

図２２は、テンショナの断面図である。第１のテンショナサブアッセンブリ１０と、第２のテンショナサブアッセンブリ２０は、ピン７０、７２に対する締まりばめによって、ブラケット３０にそれぞれ圧入されている。

【0036】

＜動作＞
ベルトの緩む側と引張側が、異なる動作モードで変わるため、テンショナは、ベルト張力を適切にコントロールするため、このような変化状況に対して即時対応する。

【0037】

本テンショナは、交替する緩む側または引張側の位置に応答するため、駆動部の両側のベルト張力をコントロールする。テンショナは、フレキシブルな結合によって繋がる第１のテンショナサブアッセンブリと、第２のテンショナサブアッセンブリとを備える。ベルト張力が増加すると、ベルトの引張側が、第１のテンショナサブアッセンブリを押し出し、これによって主要捩じりばねに荷重が掛かる。主要捩じりばねの荷重は、フレキシブルな結合を通じて、緩む側にある第２のテンショナサブアッセンブリへ伝達される。これによって、第２のテンショナサブアッセンブリのプーリがベルト緩み側に引っ張られることになり、緩む側の張力を増加させる。この緩み補償動作は、任意のタイミングでベルトのどちら側で緩み（あるいは引張）が生じることに関わらず、生じる。

【0038】

図２３Ａ、２３Ｂは、交替するベルトの緩む側がテンショナのダイアグラムである。
プーリ５０とプーリ５１は、ベルトＢと係合する。ベルトＢは、クランクシャフト（crank）とモータジェネレータユニット（ＭＧＵ）との間で掛け回されている。クランクシャフトが時計回りに駆動する間（図２３Ａ）、プーリ５１は、ベルトＢの引張側にある。プーリ５０は、緩む側にある。停止／スタートなどの動作中にＭＧＵが駆動しているとき(図２３Ｂ)、プーリ５０はベルトＢの引張側にあって、プーリ５１は緩む側にある。

【0039】

一方のプーリの他方のプーリに対する角運動は、非線形である。すなわち、引張側のプーリ（与えられたモードでどちらか一方のテンショナに当たる）は、つねに緩む側のプーリよりもより大きな角度で動く。この動きの相違は、主要バネ２１０に対して十分な負荷を与え、緩む側を十分に引っ張る。

【0040】

図２４は、ＭＧＵのトルク性能に対するベルト張力を例示している。曲線Ａ、Ｂは、ベルトの各側の張力を表す。曲線Ａは、ＭＧＵから離れて下流側に該当するベルトの一部が、負のトルクとなる引張側にある、すなわちＭＧＵがクランクシャフトによって駆動されることを示す。曲線Ｂは、クランクシャフトから離れて下流側に該当するベルトの一部が、正のトルクとなる引張側にある、すなわちクランクシャフトがＭＧＵによって駆動されるときに引張側にあることを示す。

【0041】

トルクが小さい時だけ、緩む側の張力が、ずっと（トルクがゼロになる）装着張力より下に落ちるように、デザインされている。引張側において張力がトルクに対して線形的に増加すると、緩む側の張力が幾分対数的に増加する。これは、ベルトの寿命期間短縮の傾向をもたらす過度な装着張力を導入せずに、緩む側の張力が効果的に制御されることを可能にする。

【0042】

図２５は、ベルトの延びに対するテンショナの応答図である。装着されたベルトの静的長さは、許容および耐性という２つの理由のため、名目上の装着長さからずれている。動作中にベルトが名目上の長さより長くなると、テンショナは、ベルト側により一層動かなければならず、これによって、元の装着張力（予荷重）を幾分あるいは場合によってすべてを失い、各テンショナは、位置Ａから位置Ｂに移動する。従来のテンショナでは、予荷重がベルトの延びを通じて全く失われないような超過の予荷重をもって装着することで、この問題に対処している。しかしながら、このような超過の予荷重は、多くの場合、過剰なベルト張力をもたらし、最終的にはベルトの寿命を短くする。本テンショナは、張力が定められた閾値を超えるまで落ちたときに、予測して予荷重が回復できる補償機構を備えている。

【0043】

補償機構は、第１のテンショナサブアッセンブリ１０におけるワンウェイクラッチである巻き付けバネ１１０と、補償バネ１００とを組み合わせることによって実現されている。巻き付けバネ１１０は、スプロケット１２０が予荷重を減少させる方向へ回転するのを抑え、一方で、予荷重が増加する方向への動きを許可するように使用される。主要バネ２１０の予荷重が、いったん閾値を超えて落ちると、結合ベルト４０の張力が落ちる。結合ベルトの張力が、補償バネ１００に対して与えられた予荷重で釣り合っている量を超えて低下すると、補償バネ１００は、スプロケット１２０を巻き、これによって、釣り合いと幾分かのシステム予荷重が戻る。

【0044】

図２６は、第１のサブアッセンブリの補償機構の詳細図である。巻き付けバネ１１０は、スプロケット１２０と係合する。補償バネ１００は、スプロケット１２０とピボットアーム９０との間で係合している。補償バネ１００は、巻き戻し方向に荷重が掛かる。

【0045】

図２７は、補償機構の働きの概略的描写である。限定しない一例として、図２７は、最大長さＬ_０の結合ベルトにより接続された、ばね定数ｋ_ｐをもつ主要バネと、ばね定数ｋ_Ｃをもつ補償バネとを例示する。結合ベルトには、予荷重Ｆ_０に対する張力で荷重がかけられている。補償バネは、予荷重閾値Ｆ_Ｔを有し、システム予荷重がＦ_Ｔを超えて落ちない限り、補償バネは効果的に機能しないようになっている。これら線形性のバネは、捻りバネがスプロケット周りの緩む側を巻き上げるのと同様に、結合ベルトの緩む側を“巻き上げる”すなわち集めることができる。

【0046】

テンショナは、最短ベルト（図示せず）が装着可能な位置で最初固定される。最短ベルトがシステムに装着されると、結合ベルトは、“緩む”ようにならず、予荷重はＦ_０で維持される。しかしながら、より長いベルトが装着されると、テンショナが非固定となる上、結合ベルトは緩み、ΔＦ＝ｋ_ＰΔＬ_ｉに従う中間緩み量ΔＬ_ｉだけ巻かれるに応じて、主要バネは、予荷重を失う。これは、システム張力が補償閾値Ｆ_Ｔに届くまで続く。補償閾値Ｆ_Ｔに到達すると、補償バネが機能する状態となり、両方のバネは、残りの緩み部分を巻くように動作する。各バネによって巻かれる緩み量は、対応するばね定数によって定められる。詳細に説明すると、各バネは、ΔＬ_Ｐ＝ΔＦ／ｋ_ＰおよびΔＬ_Ｃ＝ΔＦ／ｋ_Ｃに従って緩み部分を巻く。これは、すべての緩み部分が巻かれるまで続き、その結果、最終的なシステム予荷重Ｆ_Ｆになる。補償機構を備えた最終的なシステム予荷重は、以下の式によって与えられる。

Ｆ_Ｆ＝（ΔＬ－（（Ｆ_Ｔ－Ｆ_０）／ｋ_Ｐ））／（（１／ｋ_Ｐ＋１／ｋ_Ｃ）＋Ｆ_Ｔ）

一方、補償機構のない場合、最終予荷重は、以下の式によって与えられる。

Ｆ_Ｆ＝Ｆ_０＋ΔＬｋ_P

【0047】

上記直線モデルは、回転モデルに展開することができる。例えば、主要バネ２１０は、ばね定数が０．０７９８Ｎｍ／ｄｅｇであって、例えば名目上の長さが１６６４ｍｍのベルトへ装着したときに２．１１Ｎｍの荷重が掛けられるように設計されている。さらに、補償バネ１００は、１．８９Ｎｍの荷重が掛けられるように設計され、これは荷重閾値となる。補償バネ１００が荷重の掛からない状態となるのを防ぐため、巻き付けバネ１１０が使用される。巻き付けバネ１１０は、十分に大きな反作用モーメントを生成するのに十分足りる摩擦力をピボットアーム９０に対して提供し、反作用モーメントと補償予荷重とを合わせたものは、主要バネ２１０におけるトルクに等しい。この荷重条件は、ベルト部材４０に対して１００Ｎの張力、および有効長さ１０８．２ｍｍをもたらす。仮にテンショナが、名目長さより４ｍｍ長く許容範囲内にある１６６８ｎｍのベルトに装着された場合、図２５に示すように、テンショナは、より長いベルトによって互いに内側へ動く。

【0048】

主要バネ２１０を含むテンショナは、内側へ５．６°動き、補償バネ１００を含むテンショナは、内側へ５．８°動く。この平衡な配置構成での角度変化は、結合ベルト４０の有効長さを１０２．１ｍｍにまで短くし、結合ベルトが６．１ｍｍ緩む。補償機構がない場合、主要バネは、緩む側を巻き上げるために１６．６°向きを変える。これは、所定のばね定数に対し、１．３３Ｎｍの予荷重損失となる。最終的な予荷重が０．７８Ｎｍだけしかないと、ベルト４０の連結張力は、１００Ｎから３７．１Ｎまで低下し、６２．９％の損失となる。

【0049】

一方、０．００７７Ｎｍ／ｄｅｇの補償ばね定数をもつ補償機構を備えていると、予荷重の損失は著しく減少する。なぜなら、主要バネ２１０は最初２．７６°だけ向きを変え、結合ベルト４０の緩み部分を１．０１ｍｍだけしか巻かないからである。この時点で、主要バネ２１０の予荷重は、補償閾値である１．８９Ｎｍまで落ちる。一度予荷重が補償閾値まで落ちると、巻き付けバネ１１０は補償バネ１００と係合しなくなり、補償バネ１００を動作可能にさせる。両方のバネが協働してベルト結合の緩む側の残りの５．０９ｍｍを巻く。補償バネ１００は、より緩いばね定数をもつことで１２．８°向きを変え、緩み部分を４．７ｍｍ巻き、一方でより硬い主要バネ２１０は、１．０６°向きを変え、残りの０．３９ｍを巻く。これは、両方のバネにおいて１．７９Ｎｍの最終的な捻り予荷重をもたらし、８５．３Ｎの結合張力に変換する。捻りの平衡が一度確立されると、巻き付けバネ１１０はベルトと再び係合し、ベルト結合が緩むのを防ぐ。このような補償機構を備えることで、同じベルト長さおよび結合ベルト長さの変化に対し、最初の結合張力から１４．７％だけしか損失しない。

【0050】

図２８は、ばね定数ｋ_Ｐ＝０．０７９８Ｎｍ／ｄｅｇの主要バネに対するトルク張力曲線を示し、図２９は、ばね定数ｋ_Ｐ＝０．００７６９Ｎｍ／ｄｅｇの主要バネに対するトルク張力曲線を示す。曲線Ａおよび曲線Ｂは、図２４で示している。概略的システムに関しては図２５を参照。

【0051】

図２９では、トルクが高いとき、ベルトＢの緩む側の張力が装着張力より下回り（トルクゼロ）、一方、ベルトＢの引張側の張力は最大となる。引張側と緩む側の張力の大きな差が、ベルトを滑らせようとする。

【0052】

一方で図２８は、トルクが高いとき、より硬いバネを使うことでベルト装着張力より十分大きな張力を緩む側に生じさせることを示す。これは、引張側張力と緩む側張力との差の大きさを減少させ、ベルトの滑りを減少させる。

【0053】

補償バネ１００のばね定数が低いほど、補償バネによって巻かれる結合ベルトの緩み部分が大きくなり、最後には予荷重がより低くなる。なぜなら、補償バネに対するトルクが閾値に達すると、両方のバネが、同じ量の捻り予荷重の損失を受けるからである。ばね定数が軟らかいほど、同じ捻り変化に達するため、向きをより一層変えなければならない。向きをより変更すればするほど、結合ベルトの巻かれる緩み部分が増える。しかしながら、より軟らかいばね定数であると、適切な補償閾値で予荷重をかけるために、バネの向きを非常に大きく変えなければならない。ばね定数が柔らかすぎて所望する予荷重が高すぎると、バネは荷重をかけている間に壊れる。

【0054】

ばね定数と予荷重の最適化によれば、補償閾値を主要バネの予荷重と等しくなるように設定し、残りのテンショナのパラメータを許容範囲内で最短ベルトとすべき値に設計することが好ましいことを示す。結果的に、パフォーマンスは短いベルト同様に期待され、それと同時に、より長いベルトが装着されて主要バネがトルク損失し始めると、補償機構が機能する。すなわち、閾値到達前では、主要バネの予荷重の初期損失が生じない。

【0055】

図３０は、補償バネのないレイアウトにおけるトルク張力曲線を示し、許容範囲内での新品の最短ベルト（曲線Ａ）、名目長さの新品ベルト（曲線Ｂ）、そしてベルト寿命終末の許容される最長ベルト（曲線Ｃ）を示している。この例では、新品の名目長さベルト寿命終末の長いベルトの装着張力が、補償機構のないためにゼロまで落ちる。

【0056】

図３１は、最適化された補償機構で分析された同じレイアウトを示し、それ以外のすべてのパラメータは、図３０に示す結果を生じさせるパラメータと同じである。装着張力の変化が少なく、過度な張力は、各ベルト長さに対してほぼ等しい。

【0057】

この創造性ある補償機構は、名目上の予荷重が従来のテンショナと比べて非常に低くなるのを可能にする。より低い予荷重は、より低いベルト張力を全面的に導き、システムの動作寿命期間に渡ってベルト長さの変化を受け入れるのに必要なベルト装着張力を過度にする必要性を省く。これは、より長いベルトの寿命、より長いコンポーネントの寿命、改善された燃料経済性を提供する。

【0058】

テンショナは、ベースと、ベースに装着され、ワンウェイクラッチと、第１のピボットアームと、第１の方向に負荷が掛かる第１の捩じりバネと、第１のピボットアームに軸支される第１のプーリとを備えた第１のテンショナサブアッセンブリと、ベースに装着され、第２のピボットアームと、第１の方向とは反対の第２の方向に負荷がかかる第２の捩じりバネと、第２のピボットアームに軸支される第２のプーリとを備えた第２のテンショナサブアッセンブリと、第１のテンショナサブアッセンブリが、延性の可撓性部材とワンウェイクラッチを通じて第２のテンショナサブアッセンブリと協働的に係合し、第１の捩じりバネと第２の捩じりバネは、フレキシブルな延性部材に対して引張負荷を与え、ワンウェイクラッチが、第１のピボットアームに摩擦係合し、これによって第１のピボットアームの第２のピボットアームから離れる相対的な動きが制限される。

【0059】

テンショナは、ベースと、ベースに軸回転装着される第１のテンショナサブアッセンブリと、ベースに軸回転装着される第２のテンショナサブアッセンブリと、第１のテンショナサブアッセンブリと第２のテンショナサブアッセンブリとをつなぐ延性部材と、第１のテンショナサブアッセンブリと摩擦係合するワンウェイクラッチとを備え、第１のテンショナサブアッセンブリが、第２のテンショナサブアッセンブリと反対の方向へ付勢され、第１のテンショナサブアッセンブリの第２のテンショナサブアッセンブリから離れる相対的な動きが、第１の定められた動作条件に対して制限され、第１のテンショナサブアッセンブリの第２のテンショナサブアッセンブリへ向けた相対的な動きが、第２の定められた動作条件に対して制限されない。

【0060】

ここでは発明の一態様が示されているが、ここで示された発明の意図および範囲から離れることなく構成およびパーツ関係においてバリエーションが作成されることは、その技術における当業者にとって自明である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23A】

【図23B】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】