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特表2024-507592釣合いトーションばね力を備えた高オフセットベルトテンショナ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-20
(54)【発明の名称】釣合いトーションばね力を備えた高オフセットベルトテンショナ
(51)【国際特許分類】
F16H 7/12 20060101AFI20240213BHJP
【ＦＩ】
F16H7/12 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023552083
(86)(22)【出願日】2022-02-24
(85)【翻訳文提出日】2023-10-24
(86)【国際出願番号】 US2022017598
(87)【国際公開番号】W WO2022182809
(87)【国際公開日】2022-09-01
(31)【優先権主張番号】63/153,982
(32)【優先日】2021-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】512309299
【氏名又は名称】デイコ アイピー ホールディングス，エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】ＤＡＹＣＯ ＩＰ ＨＯＬＤＩＮＧＳ，ＬＬＣ
【住所又は居所原語表記】１６０００ Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｏａｄ，Ｒｏｓｅｖｉｌｌｅ ＭＩ ４８０６６ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】アンソニー・イー・ラヌッティ
【テーマコード（参考）】
3J049
【Ｆターム（参考）】
3J049AA01
3J049BB05
3J049BB15
3J049BB25
3J049BC03
3J049BH01
3J049CA01
(57)【要約】
高オフセットベルトテンショナは、ピボット管を含むサポートベースと、サポートベースに連結されてピボット軸の周りを回転するアームと、を有する。フラットワイヤトーションばねは、ピボット管に取り付けられた内側ばねフックと、ハブ荷重力と釣合いをとる位置でアームの第１の端部に取り付けられた外側ばねフックと、を有する。トーションばねは、ベルト係合方向におけるアームの掃引全体にわたってアームと共に動く方向にアームに対してばね力を与える。ハブ荷重力の第１の平面は、ばね力の第２の平面から軸方向にオフセットされており、支点は、アームの第１の端部と弾２の端部との間に規定され、支点から第１の平面までの第１の軸方向直線距離は、支点から第２の平面までの第２の軸方向直線距離以上である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高オフセットベルトテンショナであって、ピボット軸を規定するピボット管を有するサポートベースと、
前記ピボット軸の周りを回転するように前記サポートベースに連結されたアームであって、前記アームは、前記サポートベースと向かい合う下方面およびカップを部分的に画定する上方面を有するピボット管受けの第１の端部と、前記第１の端部から軸方向にオフセットされた第２の端部と、を有し、前記第２の端部が、プーリ回転軸を規定する、アームと、
前記ピボット管に取り付けられた内側ばねフックと、ハブ荷重力の釣合せ位置で前記アームの前記第１の端部に取り付けられた外側ばねフックと、を有するフラットワイヤトーションばねであって、前記アームにベルト係合方向に付勢して前記アームにばね力をかけるフラットワイヤトーションばねと、
を備え、
前記アームに作用する前記ばね力の方向が、前記アームに対して同じ箇所にとどまり、前記ベルト係合方向における前記アームの掃引全体にわたって前記アームと共に動き、
前記ハブ荷重力の平面が、前記ばね力の平面から軸方向にオフセットされており、
支点が、前記アームの前記第１の端部と前記第２の端部との間に規定され、前記支点からハブ荷重力の前記平面までの第１の軸方向直線距離（Ｃ）が、前記支点から前記ばね力（Ｈ）の前記平面までの第２の軸方向直線距離より大きいか、またはほぼ同じである、高オフセットベルトテンショナ。
【請求項2】
前記アームの前記第１の端部およびアームプレートによって前記アームの前記第１の端部と動作可能に係合したダンパブッシングの内部に着座したピボットブッシングを備える、請求項１に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項3】
前記アームプレートが、ばねプレートまたは軸方向に付勢する部材として作用するときには、その表面積全体にわたって様々な反り高さを有し、最大の反り高さは、前記ハブ荷重と反対側の位置に来るように配置され、それによって、前記ハブ荷重と反対側の前記位置において最大の力を与える、請求項２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項4】
前記アームプレートが、前記アームプレートと一体成形された前記ダンパブッシングを備える、請求項２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項5】
前記アームプレートおよび前記ダンパブッシングが、不動であり、前記アームが、それらに対して回転する、請求項４に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項6】
前記アームプレートが前記アームプレートを貫いて内周を画定する穴を有しており、前記内周が前記ピボット管とエンドキャップとの間に着座し、前記ダンパブッシングは前記アームの前記第１の端部の下方面と接しており、前記アームプレートは円錐形をなし、それによって前記ダンパブッシングに付勢して前記アームと摩擦係合させる、請求項５に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項7】
前記ダンパブッシングが、前記アームの前記第１の端部の前記カップに着座し、前記アームプレートが、前記ピボット管に固定された状態で取り付けられ、前記ダンパブッシングを前記アームと動作可能に係合させて回転させるように保持する、請求項２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項8】
前記ダンパブッシングが、前記サポートベースの方へ軸方向に延びるフランジを有し、前記フランジが、前記ピボット管に対して着座する、請求項７に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項9】
前記ダンパブッシングの本体の摩耗面が、前記アームプレートに対して着座し、前記本体が、グリース保持用の複数の樋を備える、請求項８に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項10】
前記ピボットブッシングの前記フランジの最外面に隣接して着座したリングシール部材を備える、請求項９に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項11】
前記アームが、その径方向最外面において、径方向に突出したエンクロージャを、前記外側ばねフックの周りに保護的な向きに位置させる位置に有しており、前記エンクロージャの底が、開いている、請求項２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項12】
前記ピボットブッシングが、軸方向に延びる本体を有しており、径方向内向きまたは径方向外向きに延びるフランジを前記本体の第１の端部に備える、請求項１１に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項13】
前記ピボットブッシングが、前記本体を軸方向に貫いて延びるスリットを有し、それによって、少なくともその第２の端部の拡張を可能にする、請求項１２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項14】
前記ピボットブッシングが、前記サポートベースと前記アームの前記第１の端部の前記下方面との間に前記フランジと共に着座する、請求項１３に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項15】
前記ピボットブッシングが、前記本体の外側面から突き出たキーを有しており、前記キーが、前記アームのキー溝内に着座することによって一緒に回転する、請求項１４に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項16】
前記ピボットブッシングが、径方向外向きに延びるタブを前記キーと反対側に有しており、前記エンクロージャが、前記径方向外向きに延びるタブをその中に受け入れている、請求項１５に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項17】
前記スリットが、前記ピボットブッシングの前記キーを通して配置される、請求項１５に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項18】
前記ピボットブッシングが、前記アームの前記カップとエンドキャップとの間に前記フランジと共に着座する、請求項１２に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項19】
前記ピボットブッシングの前記フランジの最外面に隣接して着座したリングシール部材を備える、請求項１８に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【請求項20】
前記サポートベースが、前記アームの予め選択された最大回転角度を規定するアーム行程制限機構を有し、前記アームが、前記アーム行程制限機構と係合する嵌合機構を有し、前記アーム行程制限機構が、前記ピボット管または前記サポートベースのベースにおける円弧形スロットである、請求項１に記載の高オフセットベルトテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般に、高オフセットベルトテンショナに関し、より詳細には、ベルトテンショナのアームと動作可能に結合された外側ばねフックと、サポートベースと動作可能に結合された内側ばねフックとを具備し、外側ばねフックがトーションばね力によってハブ荷重力を釣り合わせる位置にあるフラットワイヤばねを備える高オフセットベルトテンショナに関する。
【背景技術】
【0002】
従来型のフラットワイヤＺＥＤ型ベルトテンショナの構造では、ばねケースによって画定されたピボット管の周りに着座したアーム軸に取り付けられた内側ばねフックがあり、外側ばねフックは、ばねケースの外側壁に取り付けられている（図１０参照）。この構造では、ばねの内側部分は、アームと一緒に動き（すなわち、アームの動きとともに巻きおよび巻戻しが行われ）、一方、外側フックは、ベルトテンショナの不動部材、すなわち、ばねケースに結合されているため、不動のままである。ここでは、ばねケースが、エンジン部品またはエンジンマウントなど、非回転部品に取り付けられているため、アームに作用するばね力の方向は、ばねケースに対して同じ箇所にとどまる。そのため、ばね力の方向は直接ピボットに向かう。テンショナアームが自由アーム位置から据付位置に移動しても、力の方向は変わらない。ばねは、アームの枢動点を規定するばねケースのアーム軸に巻かれ、したがって、ピボットを常に内向きに押す力がかかる。そのため、ばねブッシングが経年で摩耗するにつれて、軸方向のばね力は、ベルトシーブから遠ざかる方にアームを移動させる。こうした従来型のベルトテンショナでは、圧力を減らし、その位置合せ制御を改善するために、ピボット管に大きなブッシングが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第９，２４９，８６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ばね力がピボットから径方向外側に遠ざかるように動いてトーションばね力の釣合いをとるための機械的優位性を高めるとともに、ベルトテンショナの寿命にわたって耐摩耗性が改善されるように設計の改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すべての態様において、ピボット軸を規定するピボット管を有するサポートベースと、ピボット軸の周りを回転するようにサポートベースに連結されたアームであって、サポートベースと向かい合う下方面およびカップを部分的に画定する上方面を有するピボット管受けの第１の端部と、第１の端部から軸方向にオフセットされた第２の端部とを有し、第２の端部が、プーリ回転軸を規定する、アームと、ピボット管に取り付けられた内側ばねフックと、ハブ荷重力の釣合せ位置でアームの第１の端部に取り付けられた外側ばねフックとを有するフラットワイヤトーションばねであって、アームにベルト係合方向に付勢してアームにばね力をかけるフラットワイヤトーションばねとを備える高オフセットベルトテンショナが開示される。アームに作用するばね力の方向は、アームに対して同じ箇所にとどまり、ベルト係合方向におけるアームの掃引全体にわたってアームと共に動く。ハブ荷重力の平面は、ばね力の平面から軸方向にオフセットされる。そして、支点は、アームの第１の端部と第２の端部との間に規定され、支点からハブ荷重力の平面までの第１の軸方向直線距離（Ｃ）は、支点からばね力（Ｈ）の平面までの第２の軸方向直線距離より大きいか、またはほぼ同じである。
【0006】
１つの態様では、高オフセットベルトテンショナは、アームの第１の端部およびアームプレートによってアームの第１の端部と動作可能に係合したダンパブッシングの内部に着座したピボットブッシングを有する。アームプレートは、ばねプレートまたは軸方向に付勢する部材として作用するときには、その表面積全体にわたって様々な反り高さを有する。最大の反り高さは、ハブ荷重と反対側の位置に来るように配置され、それによって、ハブ荷重と反対側の位置において最大の力を与える。
【0007】
もう１つの態様では、アームプレートは、アームプレートと一体成形されたダンパブッシングを備える。アームプレートおよびダンパブッシングは、不動であり、アームは、それらに対して回転する。アームプレートは、アームプレートを貫いて内周を画定する穴を有しており、内周はピボット管とエンドキャップとの間に着座し、ダンパブッシングはアームの第１の端部の下方面と接する。ここでは、アームプレートは円錐形をなしており、それによってダンパブッシングに付勢してアームと摩擦係合させる。ダンパブッシングは、アームの第１の端部のカップに着座し、アームプレートは、ピボット管に固定された状態で取り付けられて、ダンパブッシングをアームと動作可能に係合させて回転させるように保持する。ダンパブッシングは、サポートベースの方へ軸方向に延びるフランジを有し、フランジは、ピボット管に対して着座する。ダンパブッシングの本体の摩耗面は、アームプレートに対して着座し、本体は、グリース保持用の複数の樋を備える。高オフセットベルトテンショナは、ピボットブッシングのフランジの最外面に隣接して着座したリングシール部材を備える。
【0008】
すべての態様において、高オフセットベルトテンショナのアームは、その径方向最外面において、径方向に突出したエンクロージャを、外側ばねフックの周りに保護的な向きに位置させる位置に備える。エンクロージャは底が開いている。ピボットブッシングは、軸方向に延びる本体を有しており、径方向内向きまたは径方向外向きに延びるフランジを本体の第１の端部に備える。ピボットブッシングは、本体を軸方向に貫いて延びるスリットを有し、それによって、少なくともその第２の端部の拡張を可能にする。スリットは、径方向外向きに延びるタブであるそのキーを通して配置することができる。ピボットブッシングは、サポートベースとアームの第１の端部の下方面との間にフランジと共に着座する。ピボットブッシングは、本体の外側面から突き出たキーを有しており、キーが、アームのキー溝内に着座することによって一緒に回転する。ピボットブッシングは、径方向外向きに延びるタブをキーと反対側に有しており、エンクロージャは、径方向外向きに延びるタブをその中に受け入れている。
【0009】
１つの実施形態では、ピボットブッシングはアームのカップとエンドキャップとの間にフランジと共に着座する。高オフセットベルトテンショナは、ピボットブッシングのフランジの最外面に隣接して着座したリングシール部材を備える。
【0010】
すべての態様において、サポートベースは、アームの予め選択された最大回転角度を規定するアーム行程制限機構を有することができ、アームは、アーム行程制限機構と係合する嵌合機構を有する。行程制限機構は、ピボット管またはサポートベースのベースにおける円弧形スロットである。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】アームプレートを取り外した状態の、第１の実施形態の高オフセットベルトテンショナを上から見た斜視図である。
【図5】第１の実施形態のダンパブッシングを上から見た斜視図である。
【図6】第１の実施形態のピボットブッシングの底部斜視図である。
【図10】従来の高オフセットベルトテンショナの長手方向断面図である。
【図12】アームプレートとアームとの間に着座したダンパブッシングおよびリングシールの一部分の長手方向断面拡大図である。
【図13】第１の実施形態のサポートベースを上から見た斜視図である。
【図14】第２の実施形態の高オフセットベルトテンショナを上から見た分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の詳細説明は、本発明の一般的な原理を示したものであり、その例は、添付の図面において追加的に図示する。各図面において、同様の参照符号は、同一または機能的に類似した要素を示している。
【0013】
図１～図３を参照しながら、ベルトシステムのベルト（Ｂ）に所定量の張力を与えるための高オフセットベルトテンショナ１００であって、トランスミッションのベルトシステムのように、エンジンシステムにしばしば見られる高オフセットベルトテンショナ１００の第１の実施形態について例を示す。高オフセットベルトテンショナはＺｅｄ型ベルトテンショナとも呼ばれる。図１０および図１１に符号で示されているように、高オフセットベルトテンショナでは、プーリ回転軸（Ｘ１）に対して横断方向をなすハブ荷重力（ＩＮ）と一致する平面（Ｐ１）が、ねじりばね力（ＩＮ）と一致するテンショナ１００の本体１０２の平面（ばね力の平面）上方で軸方向にオフセットされる。テンショナ１００は、ピボット軸（Ｘ２）の周りを枢動するアーム１０６であって、そのピボット軸（Ｘ２）を規定するピボット管１１０を有するサポートベース１０８に枢動可能に取り付けられたアーム１０６と、ここではフラットワイヤばね１１２であるトーションばねであって、アーム１０６とサポートベース１０８との間に動作可能に連結されたトーションばねとを備える。ベルトテンショナ１００には、ベルトテンショナをエンジンシステムに取り付けるためにピボット管１１０に受け入れて通すボルト１９０が含まれる。図２に示すように、ベルトテンショナ１００をエンジンシステムに設置するときまでボルト１９０を（部品もあわせて）定位置に保持するためにボルト保持具１９２が用意される。図３を見ると最もわかりやすいが、アーム１０６は、ピボット管を受け入れる第１の端部１２０であって、サポートベース１０８と向かい合う下方面１２１を有する第１の端部１２０と、ばねケース１２３を画定する外周壁１１９と、カップ１２４を部分的に画定する上方面１２２であって、プーリ回転軸（Ｘ１）を画定する第１の端部から軸方向にオフセットされた第２の端部１３０を有する上方面１２２とを備える。
【0014】
プーリ１３２は、プーリ１３２のハブを通して延びてアーム１０６の第２の端部１３０のねじ穴１３１に入り込むボルト１３４によってアーム１０６の第２の端部１３０に対して回転可能に取り付けられる。プーリ１３２は第２の端部１３０に転がり軸受１３６によってジャーナルの形で連結されることが好ましい。ワッシャ形のダストカバー１３８は、転がり軸受１３６を何かの破片や汚染因子から守るために、転がり軸受１３６とボルト１３４のヘッドとの間に同軸に取り付けられる。図１を見ると最もよくわかるように、プーリ１３２の底を何かの破片や汚染因子に対して密閉するため、Ｖリング、Ｘリング、Ｏリング形シールのような環状シール１３９を転がり軸受１３６およびアームの第２の端部と動作可能に係合するように着座させる。
【0015】
図２～図４を参照すると、トーションばね１１２は、ベルト係合方向を表す矢印Ｚ（図４）によって示された方向にアーム１０６に対してねじりばね力を加え、それによってアーム１０６の第２の端部１３０はトランスミッションベルトＢ（図１）に対して対応する張力がかかるようにする。アーム１０６およびサポートベース１０８は、ダイキャスト製アルミニウムまたはその他の金属で、さらに十分な強度があれば何らかのプラスチックで製作することができる。トーションばね１１２は鋼製とすることができるが、そのような部品を製作するためにそれ以外の適当な代替材料（または材料／部品の組合せ）も企図される。ここでは、ねじりばね１１２はフラットワイヤばねであり、図２に示すように、フラットワイヤばねの巻きの間にばねテープ１１３が配置される。ばねテープ１１３は、ばねテープ１１３がフラットワイヤばねの巻きの間になるようにフラットワイヤばね１１２に隣接する形で巻かれ、任意選択として、フラットワイヤばね１１２とアーム１０６の内壁の間を占めるだけの長さのものであることもできる。ばねテープ１１３を使用することにより、ばねの摩耗やそれ以外の摩擦による悪影響を抑え、ばねの破損を減らすことができる。
【0016】
標準的なベルトテンショナの構成（図１０参照）と比較しながら、図２～図４を改めて見てみると、フラットワイヤトーションばね１１２は、ピボット管１１０に取り付けられた内側ばね端部１１４と、ハブ荷重力と釣合いをとる位置でアーム１０６に取り付けられた外側ばね端部１１６とを備える。この構造では、フラットワイヤばね１１２の外側部位がアームと一緒に動く一方で、内側ばねフック１１４は、固定されて回転不能なサポートベース１０８のピボット管１１０に取り付けることが可能となる。そのため、アーム１０６に作用するばね力の方向はアーム１０６に対して同じ箇所にとどまり、ベルト力に向かうアームの掃引全体にわたってアーム１０６と共に移動することになる。図１１の符号で、支点（Ｇ）はアームの第１の端部１２０と第２の端部１３０との間に規定され、支点（Ｇ）からハブ荷重力の平面（Ｐ１）までの第１の軸方向直線距離（Ｃ）は、支点からばね力の平面までの第２の軸方向直線距離（Ｈ）よりも長い。内側および外側のばね端部１１４、１１６は曲げることができ、それによって、フック、中子などを画定して、それぞれのピボット管およびアームに対するばねの結合を強めることができる。
【0017】
図１０に示す従来のテンショナでは、ピボット管上／ピボット管位置のトーションばね力（ＩＮ）をもち、支点とトーションばね力（ＣからＤ）の間の距離は非常に小さい。この状態における軸方向ばね力はアームを基準点（Ａ）の方に付勢しており、ばねブッシングが摩耗するとアームはベルトシーブから離れるようになる。それに対して、ここで開示する実施形態では、トーションばね力（Ｅ）はピボット管から遠ざかるように移動されている。ばね力がピボット管から離れるように、そしてプーリから離れるように移動させることの利点は、プーリでかかる力を相殺することの機械的メリットを一段と高めることにある。ばねが動くことで力の方向および大きさも調整される。
【0018】
ここに開示する実施形態では、アーム１０６の当接箇所１２６（図４）は、高オフセットベルトテンショナで力の間のバランスをとるために求められるものが何であるかによって調整することができるという融通性がある。また、支点からトーションばね力（Ｈ）までの距離は大きめで、それによって（Ｃ）を（Ｄ）の半分の距離まで減らす。支点半径（Ｂ）も（Ａ）と同じ長さに近く、（Ｂ）は可能な限り大きい。この状態で軸方向のばね力は基準点Ａから遠ざかっていく。すなわち、アームはベルトシーブの方に摩耗していく。パッケージング面およびコスト面での制約から、この構造のピボットブッシングは、すでに見てきたもののように（Ｃ）にセンタリングされてはいない。
【0019】
表面積を全体的に広くして圧力速度（ＰＶ）を遅くすることで、長い軸受寿命が得られるようにするため、ピボットブッシングは、図１６に示すような従来技術で知られる図１０のテンショナのピボットブッシングよりもその長さおよび直径が大きくなっている。この第１の実施形態では、ピボットブッシング１５０とダンパブッシング１７２の一部分は両者あわせて１つのピボットブッシングとして表面積に寄与して合計表面積が２８９０．５ｍｍ２となっており、図１０および図１６の高オフセットベルトテンショナの円筒形ブッシングの表面積が２０３０ｍｍ２であるのと比べて１．４倍になっている。さらに、ダンパブッシング１７２のばねブッシングの接触表面積は、図１０のテンショナのばねブッシングの表面積に対しておよそ２倍に増えている（８５１ｍｍ２に対して１６９２ｍｍ２の接触表面積）。
【0020】
改めて図１～図４および図７を参照すると、アーム１０６は、その径方向最外面に径方向に突出したエンクロージャ１４０を有しており、エンクロージャ１４０はその位置で外側ばね端部１１６を囲む保護向きに置かれる。エンクロージャ１４０は開放底１４２を有しており、組立て作業時、本体１０２の構成要素が、アーム１０６のピボット管受け端部１２０によって画定されるばねケース１２３内に軸方向に着座するとき、フラットワイヤばね１１２の外側ばね端部１１６およびピボットブッシング１５０のタブ１５２がその中に軸方向に着座できるようにされている。図４を見ると最もよくわかるように、ばねケース１２３はエンクロージャ１４０と位置合せされた開口部１２５を内部に有する。開口部１２５はばね当接機構１２６を画定し、それに対して外側ばね端部１１６が動作可能に着座してベルトに張力が加わる方向にアーム１０６に付勢する。
【0021】
ばねケース１２３に着座した構成要素としては、各図の紙面上のそれぞれの向きに関して、図２の左から右に順に、図３では上から下に順に、トーションばね１１２（前出のもの）、ベルビルワッシャのような軸方向付勢部材１６０、ピボットブッシング１５０、サポートベース１０８がある。続いて図２、図３および図６～図９を見ると、ピボットブッシング１５０は、軸方向に延びる本体１５１と、径方向内向きに延びるフランジ１５３とを備える。本体１５１は、径方向外向きに延びるタブ１５２と、それに対向して径方向外向きに突き出たキー１５４とを備える。タブ１５２は、エンクロージャ１４０内に収まる一方、軸方向に延びてタブ１５２の境界を画定するリブ１５７であって、エンクロージャ内のストッパ１４１に対して着座するリブ１５７を備える。ピボットブッシング１５０は、軸方向にキー１５４を貫いて延びるスリット１５６を有しており、それによってキーの若干の拡張が可能となり、キー１５４はアーム１０６のばねケース１２３のスロット、すなわちキー溝１２７に受け止められて共に回転することができる。ピボットブッシング１５０は、フランジ１５３によって、サポートベース１０８とアーム１０６の第１の端部１２０の下方面１２１の間、より具体的には軸方向付勢部材１６０およびサポートベース１０８に対して着座する。本体１５１の内面１５８は、グリースを保持するための軸方向の樋１５９を複数備える。
【0022】
ピボットブッシング１５０は典型的には耐摩耗性プラスチックによって形成される。フランジ１５３は、図７の底面図を見ると一番わかりやすいように、全体で軸受面およびピボットブッシングの働きをなすとともに、ばねケース１２３を封止する役割も果たし、それによって外部の汚染因子からトーションばねを保護する。それに加えて、構成要素を汚染因子から保護するために、Ｖリング、Ｘリング、Ｏリングシールなどの二次的なシールを用意してもよい。この実施形態におけるピボットブッシング１５０は耐摩耗性プラスチックであるが、それ以外の適当なブッシング材料や軸受構造を用いることは本発明の範囲内に含まれる。ピボットブッシングは、ピボット軸沿いおよびピボット軸周りのテンショナ各要素の回転および並進運動のための軸受面を提供する。
【0023】
図２～図３および図７を見ると、サポートベース１０８はその外側底面１８２から突き出た位置決めピン１８０を備えている。図１３を見ると最もよくわかるように、ピボット管１１０はスプライン付き端部１８４で終わっている。そのスプライン付き端部１８４に隣接して、ピボット管１１０内に引っ込んだアーム行程制限スロットがある。アーム行程制限スロット１８６は、ピボット軸周りの所定の数の回転角で間隔を空けた第１のストップショルダおよび第２のストップショルダ１８７、１８９によって規定される。ピボット管は、内側ばね端部１１４に対して、それとの結合またはその受入れのためのばね当接機構１９８も有している。ばね当接機構１９８はピボット管１１０の突起または窪みとすることができる。図示した実施形態では、ばね当接機構１９８は、ピボット管１１０によって規定されるピボット軸Ｘ２と平行な向きの垂直スロットである。この実施形態の利点の１つは、サポートベース１０８は素のピボット管１１０で製作することが可能で、その後、アーム行程制限スロット１８６およびばね当接機構１９８を、アームの回転角度や、ばね当接機構の位置および／または位置決めピン１８０の位置に対するスロットの相対的な向きについて必要とされるあらゆる仕様に従って機械加工してピボット管１１０に仕上げることができるところにある。
【0024】
次に図１～図３、図５および図１２を見ると、高オフセットベルトテンショナ１００は、アーム１０６との動作可能な係合でアーム１０６のカップ１２４に着座して摩擦による対称形の減衰をもたらすダンパ組立１７０を備える。ダンパ組立は、アーム１０６と一緒に回転するようにアーム１０６にキーで固定したダンパブッシング１７２と、ピボット管１１０のスプライン付き端部１８４と固定されて結合されたアームプレート１７４とを備える。ダンパブッシング１７２は、径方向に延びる環状プレート１７３と、ピボット管１１０の周りに枢動的に係合するようにサポートベース１０８に向けて軸方向に延びるフランジ１７５とを備える。外周に隣接して径方向に延びる環状プレート１７３の上方面１７８は、アームプレート１７４と動作可能に係合する環状摩耗面１７６を有する。摩耗面１７６は環状樋１７７を有しており、径方向最外面には、その上方面から下方面に向けて斜角が付けられて、汚染因子が上方面内およびピボット管１１０と係合したフランジ１７５内のグリース溝１８６に至るのを防ぐベベル１７９を有する。ダンパブッシング１７２の内径は、アームのアームストップ１８８をまたぐキー溝１８６を備える（図１および図２参照）。図１２に示すように、ダンパブッシングの底面は、アーム１０６と共に回転するためのダンパブッシングのさらなる位置決めのために相方の爪１９９ｂに対して嵌合可能となるか、またはその逆のタブ１９９ａを含むことができる。
【0025】
また、任意選択として、図２、図３および図１２に示すように、高オフセットベルトテンショナは、ダンパブッシング１７２の最外面に径方向外向きに並置された環状シール部材１９６であって、アームプレート１７４の下に着座して、何かの破片および／または汚染因子を防ぐもう１つのバリアを追加する環状シール部材１９６を含むことができる。環状シール部材１９６はＸリング、ＶリングまたはＯリングのシールとすることができる。
【0026】
次に図１４および図１５を参照しながら、ベルトシステムのベルト（Ｂ）に対して所定量の張力を与えるための高オフセットベルトテンショナ２００であって、トランスミッションのベルトシステムのようにエンジンシステムでしばしば見られる高オフセットベルトテンショナ２００の第２の実施形態について例を示す。この実施形態では、第１の実施形態の構成要素と同じ構成要素に対しては、同じ符号が与えられている。それら構成要素についての詳細は第１の実施形態ですでに記載したとおりである。変更された特長または新規の特長については２００番台の符号が与えられている。テンショナ２００は、ピボット軸（Ｘ２）の周りを枢動するアーム１０６であって、そのピボット軸（Ｘ２）を規定するピボット管２１０を有するサポートベース２０８に枢動可能に取り付けられたアーム１０６と、ここではばねテープ１１３を含んだフラットワイヤばね１１２であるトーションばねであって、アーム１０６とサポートベース２０８との間に動作可能に連結されたトーションばねとを備える。ベルトテンショナ２００には、ベルトテンショナをエンジンシステムに取り付けるためにピボット管２１０に受け入れて通すボルト１９０が含まれる。ベルトテンショナ２００をエンジンシステムに設置するときまでボルト１９０を（構成要素もあわせて）定位置に保持するためにボルト保持具１９２が用意される。アーム１０６は、サポートベース２０８と向かい合う内部ショルダ２１１によって規定される下方面を有するピボット管受けの第１の端部１２０と、ばねケース２１２を規定する外周壁１１９と、ばねケース２１２に対して反対側を向いたカップ２１４とを備える。カップ２１４は、アーム１０６の上方面２１８内に引き込まれた外側環状リップ２１６を有する。アーム１０６は、プーリ回転軸（Ｘ１）を規定する第１の端部に対して軸方向にオフセットされた第２の端部１３０を有する。プーリ１３２は、第１の実施形態についてすでに説明したものと同様にして、アーム１０６の第２の端部１３０に対して回転可能に取り付けられる。
【0027】
フラットワイヤトーションばね１１２は、ピボット管２１０に取り付けられた内側ばね端部１１４と、ハブ荷重力と釣合いをとる位置でアーム１０６に取り付けられる外側ばね端部１１６とを有する。この構造は、ハブ荷重の釣合いをとることに関してすでに取り上げたものと同じ利点をすべて有する。図１５で与えられている符号に従うと、支点（Ｇ）は、アームの第１の端部１２０と第２の端部１３０との間に規定され、支点（Ｇ）からハブ荷重力の平面（Ｐ１）までの第１の軸方向直線距離（Ｃ）は、支点からばね力の平面までの第２の軸方向直線距離（Ｈ）よりも短いが、第１の実施形態におけるよりも距離Ｄの半分に近く、これは改善である。この実施形態では、トーションばねの力（Ｅ）はピボット管から遠ざかるように移動しており、支点半径（Ｂ）は（Ａ）と同じ長さに一段と近づいており（（Ｂ）が最大限大きくなるように）、第１の実施形態と比べると、同じ利点を確保しつつ、これもまた改善となっている。さらに、構成要素の数も減っている。
【0028】
再び図１４および図１５を参照すると、この実施形態では、アーム行程制限スロット２２０はピボット管２１０からサポートベース２０８の本体２０９の外周へと移動している。アーム行程制限スロット２２０は、アーム１０６の予め選択された最大回転角度を規定し、アームは、アーム行程制限スロットと係合する嵌合機構２２１を有する（図１５において最もよくわかる）。図１５に示す構成要素に関してここで使用する限りにおいて、外および内は回転軸Ｘ２に関してのものであり、回転軸に対して近位またはより近位であるときには「内」、回転軸に対して遠位またはより遠位であるときには「外」という。
【0029】
ピボットブッシング２５０は、第１の実施形態のタブおよびキーの突起をなくして単純化された構造になっており、そのため、円筒形の本体２５１と、本体２５１の第１の端部で径方向内側または外側に延びるフランジ２５３とがあるだけになっている。図１４では、フランジ２５３は径方向外側に向かって延びており、それがカップ２１４のリップ２１６に対して着座し、円筒形の本体２５１がカップ２１４の内面に着座することは図１５の組立図に見られるとおりである。ピボットブッシング２５０は、ボルト１９０によってサポートベース２０８に固定されて結合されたエンドキャップ２３０によってアーム１０６と動作可能に係合して保持され、その結果、アームはピボットブッシング２５０に対して回転するようにされる。ピボットブッシング２５０は、フランジ２５３および本体２５１を通して軸方向に延びるスリット２５６を有することができ、それによって拡張可能となっている。任意選択で、ピボットブッシング２５０のフランジ２５３の径方向最外面に隣接して環状シール部材１９６を着座させ、何かの破片や汚染因子から保護する。環状シール部材１９６はＶリングシール、Ｘリングシール、Ｏリングなどとすることができる。
【0030】
減衰機構２４０は、特許文献１によって教示されているように、ダンパブッシング材料２４４が一体成形されたばねプレート２４２の単一構成要素の形に単純化されている。第１の実施形態も、一体成形による減衰機構を有してよい。減衰機構２４０は、焼入れしたほぼ平坦な金属ワッシャ（反りなしばねプレートと呼ぶ）の上にまずダンパブッシング材料２４４をオーバーモールド成形することによって製造する。この一体成形された構成部品は、その後、変形ワークピースによって、反りなしばねプレートを、図１５において最もよくわかる、その好ましい円錐形へ変形させられなければならない。反りなしばねプレートの向きがテンショナの回転軸Ｘ２に対して垂直な向きから、回転軸Ｘ２の方へ９０°未満で円錐形に角度を付けられた向きに変化することで、減衰材料がアーム１０６のショルダ２１１と動作的に係合できるようになる。ばねプレート２４２の付勢機能（変形後のばねプレートのほぼ円錐形の形状によるもの）は、ショルダ２１１、すなわち摩擦面に対して環状突起を押し当てるように作用するが、ここではそれを反らせ力と呼ぶ。ダンパブッシング材料２４４は、内部ショルダ２１１との減衰的な摩擦係合のために内部ショルダ２１１内に画定されるアームの面に向かい合う外面を有しており、これは、駆動ベルト（Ｂ）が被るねじれによるアーム１０６の激しい枢動運動を減衰するように働く。
【0031】
ダンパブッシング材料２４４のこの外面は、そこからアーム１０６のショルダ２１１の方へ突き出た環状突起を有する。ショルダ２１１は、アームの面内に樋を有することができ、そこにダンパブッシング材料２４４の突起が着座することで減衰的な摩擦係合が行われる。典型的には、円環状の突起は、ばねプレートの外径を規定する外縁に隣接する。突起は、ダンパ組立の長手方向断面で見ると、‘８６６特許において開示されているような円弧形の輪郭を有することができる。突起の円弧形の輪郭は半径が一定であっても、変化する半径であってもよい。１つの実施形態では、円弧形の輪郭は半円形の円弧である。もう１つの実施形態では、円弧形の輪郭は楕円弧である。もう１つの実施形態では、円弧形の輪郭は小葉形である。突起－樋構造では、環状突起は、樋の箇所によって与えられる単一の箇所に向かう反らせ力を保つ。そして、環状突起の位置により、ばねプレート２４２の円錐形の形状によってもたらされる減衰機構２４０の反らせ力は、全般的には、ダンパ組立の外径を規定する縁部にあり、より詳細には、ばねプレート２４２の外径を規定する縁部にあって、ダンパブッシングとアームとの係合を促す付勢力をもたらす。
【0032】
再び図１１および図１５を参照すると、軸方向付勢部材１６０、２４２（２４２はばねプレートとも呼ばれる）のそれぞれの反り高さは変形の過程でばねプレート全体にわたって様々であってよく、それによってアームにかかる力は、ハブ荷重と反対の矢印１９４、２９４で表された第１の位置でより大きく（最大の反り高さ）、そのため、第１の位置と反対の第２の位置であって、ハブ荷重と反対でない第２の位置で作用する力と比べていっそう力をバランスさせることになる。第２の位置は、図１１および図１５でそれぞれ矢印１９５、２９５によって表されている。
【0033】
図１４で最もよくわかるように、反りなしばねプレート２４２は、内径を画定するその内周面から径方向内向きに延びる複数の歯２４６を備えることができる。それらの歯２４６は、ピボット管２１０の上端でピボット管２１０の外周面に埋め込まれることで、減衰機構２４０がピボット管２１０に確実に取り付けられる。すべての態様において、内径を画定するばねプレート２４２の外周はピボット管２１０とキャップ２３０との間に挟まれ、それによって減衰機構２４０は不動状態、つまり非回転となる。そのため、アーム１０６は減衰機構２４０に対して回転する。
【0034】
アーム、ピボットベースおよび／またはキャップは、中実の鋼、アルミニウムまたは粉体の金属などの金属材料によって製作されることが多い。ばねプレート２４２は、実施形態の一例としては、焼入れ鋼板であり、ダンパブッシング材料２４４は典型的には耐摩耗性プラスチックである。耐摩耗性プラスチックは、６６ナイロン、６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、６９ナイロン、６１２ナイロン、６１０ナイロン、ポリアミド４６ナイロン；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリスルホン（ＰＳＵ）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、すなわちアセタール類；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）；ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）；ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、すなわちアモデル；ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）；アモルファスナイロンなどを含むが、これらに限定されない、あらゆるポリアミド（ＰＡ）とすることができる。
【0035】
ここで検討してきたベルトテンショナには様々な利点があり、その多くはすでに説明してきたとおりである。この段落では幾つかの追加的な利点を示す。フラットワイヤばねは、回転角あたりのトルクの低さと、丸形ワイヤばねよりも変動が少ない点において有利である。フラットワイヤばねは丸形ワイヤばねと比べて共鳴問題も少なく、ばねの巻きの間にばねテープを使用することでさらに一段とノイズを減らすことができる。さらに、フラットワイヤばねではテンショナの軸方向高さ（Ｈ）が小さくなり、多様な原動機構成でテンショナの設置を行う上で有利となることができる。
【0036】
通常の張力のもとでは、アーム１０６に取り付けられたプーリをベルトが押すと、アームはピボット軸Ｘ２の周りを回転し、それによってトーションばね１１２を巻き上げる。巻き上げられたねじりばねは、アーム１０６に対してばねトルクを加え、それによってアームおよびプーリをベルトに対して動かし、保持し、または押す。アーム１０６がピボット軸Ｘ２の周りに回転してトーションばね１１２を巻き上げると、テンショナ構成要素と減衰機構１５０および１７０または２３０、２４０および２５０の間の摩擦接触が張力を緩める方向にアームの回転を減らすか、または最小化するように作用する。減衰機構とアームのここでの動作可能係合は摩擦による対称的な減衰をもたらす。
【0037】
各実施形態は、その適用または使用において、図面および説明で例示された部品およびステップの構造および構成の詳細に限定されるものでないことが留意されるべきである。例示した実施形態、構造および変形の特徴が、それ以外の実施形態、構造、変形および変更において実装され、採り入れられること、それが様々な方法で実行され、実施されることは可能である。さらに、別段の指示がある場合を除き、本明細書において用いられた用語および表現は、本発明の例示的な実施形態について説明する目的で読者の便宜のために選ばれたものであり、本発明を限定することを目的とするものではない。
【0038】
本発明について、その好ましい実施形態を参考にしながら詳細に説明したが、添付する請求項に規定された本発明の範囲から外れることなく、変更や変形が可能であることは明らかであろう。
【符号の説明】
【0039】
１００ 高オフセットベルトテンショナ
１０２ 本体
１０６ アーム
１０８ サポートベース
１１０ ピボット管
１１２ トーションばね、フラットワイヤばね
１１３ ばねテープ
１１４ 内側ばね端部
１１６ 外側ばね端部
１１９ 外周壁
１２０ 第１の端部
１２１ 下方面
１２２ 上方面
１２３ ばねケース
１２４ カップ
１２６ 当接機構
１２７ キー溝
１３０ 第２の端部
１３２ プーリ
１３４ ボルト
１３６ 転がり軸受
１３９ 環状シール
１４０ エンクロージャ
１４１ ストッパ
１５０ ピボットブッシング
１５１ 本体
１５２ タブ
１５３ フランジ
１５４ キー
１５６ スリット
１５７ リブ
１５８ 内面
１５９ 樋
１６０ 軸方向付勢部材
１７０ ダンパ組立
１７２ ダンパブッシング
１７３ 環状プレート
１７４ アームプレート
１７５ フランジ
１７６ 環状摩耗面
１７７ 環状樋
１８０ 位置決めピン
１８２ 外側底面
１８４ スプライン付き端部
１８６ アーム行程制限スロット、キー溝
１８７ ストップショルダ
１８８ アームストッパ
１８９ ストップショルダ
１９０ ボルト
１９２ 保持具
１９６ 環状シール部材
１９８ ばね当接機構
１９９ａ タブ
１９９ｂ 爪
２００ 高オフセットベルトテンショナ
２０８ サポートベース
２０９ 本体
２１０ ピボット管
２１１ ショルダ
２１２ ばねケース
２１４ カップ
２１６ 外側環状リップ
２１８ 上方面
２２０ アーム行程制限スロット
２２１ 嵌合機構
２３０ エンドキャップ
２４０ 減衰機構
２４２ ばねプレート
２４４ ダンパブッシング材料
２４６ 歯
２５０ ピボットブッシング
２５１ 本体
２５３ フランジ
２５６ スリット
１３８ ダストカバー
１０２ 本体
１０６ アーム
１０８ サポートベース
１１０ ピボット管
１１２ トーションばね、フラットワイヤばね
１１３ ばねテープ
１１４ 内側ばね端部
１１６ 外側ばね端部
１１９ 外周壁
１２０ 第１の端部
１２１ 下方面
１２２ 上方面
１２３ ばねケース
１２４ カップ
１２６ 当接機構
１２７ キー溝
１３０ 第２の端部
１３２ プーリ
１３４ ボルト
１３６ 転がり軸受
１３９ 環状シール
１４０ エンクロージャ
１４１ ストッパ
１５０ ピボットブッシング
１５１ 本体
１５２ タブ
１５３ フランジ
１５４ キー
１５６ スリット
１５７ リブ
１５８ 内面
１５９ 樋
１６０ 軸方向付勢部材
１７０ ダンパ組立
１７２ ダンパブッシング
１７３ 環状プレート
１７４ アームプレート
１７５ フランジ
１７６ 環状摩耗面
１７７ 環状樋
１８０ 位置決めピン
１８２ 外側底面
１８４ スプライン付き端部
１８６ アーム行程制限スロット、キー溝
１８７ ストップショルダ
１８８ アームストッパ
１８９ ストップショルダ
１９０ ボルト
１９２ 保持具
１９６ 環状シール部材
１９８ ばね当接機構
１９９ａ タブ
１９９ｂ 爪
２００ 高オフセットベルトテンショナ
２０８ サポートベース
２０９ 本体
２１０ ピボット管
２１１ ショルダ
２１２ ばねケース
２１４ カップ
２１６ 外側環状リップ
２１８ 上方面
２２０ アーム行程制限スロット
２２１ 嵌合機構
２３０ エンドキャップ
２４０ 減衰機構
２４２ ばねプレート
２４４ ダンパブッシング材料
２４６ 歯
２５０ ピボットブッシング
２５１ 本体
２５３ フランジ
２５６ スリット
１３８ ダストカバー
【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】
【国際調査報告】