(57)【要約】  本発明の目的は、内燃機関エンジンのベルトドライブ用ベルトテンショナを改良することにある。ベルトテンショナは、ベルトテンショニングアームの回動軸を定義すべく機能する中央軸受装置を有し、該テンショニングアームと結合された軸受スリーブを有する。軸受装置は軸受スリーブを通って延出し、軸受スリーブは軸受装置回りに回動自在であるように平軸受構成により摩擦を減衰させる方法にて取り付けられる。この改良により、設計を単純化し、異なる構成の個々の部品数を削減してもベルトテンショナの好適な機能が維持される。上記課題は、平軸受構成が同一材料を有する少なくとも２つの反対側の摺動面を有する、内燃機関エンジンのベルトドライブ用の一般的なベルトテンショナにより解決される。
2009513915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトテンショニングアーム（２）の回動軸（４）が画定される中央軸受装置（５）を含み、前記テンショニングアーム（２）に結合された軸受スリーブ（３）を含み、前記軸受装置（５）は前記軸受スリーブ（３）を通って延出し、前記軸受スリーブ（３）は摺動素子構成（１０）により摩擦を減衰させる方法で前記軸受装置（５）回りに回動可能である、内燃機関エンジンのベルトドライブ用ベルトテンショナ（１）であって、
前記摺動素子構成（１０）は、反対側に同一材料からなる少なくとも２つの摺動面（１４〜１７）を含むことを特徴とする、
ベルトテンショナ（１）。
【請求項２】
前記摺動面（１４〜１７）がポリアミド４．６を含むことを特徴とする請求項１に記載のベルトテンショナ。
【請求項３】
前記摺動素子構成（１０）、特に前記摺動面（１４〜１７）がＰＴＦＥを混合したポリアミド４．６からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルトテンショナ。
【請求項４】
前記摺動素子構成（１０）が少なくとも１つの射出成形部品を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項５】
前記軸受装置（５）が前記軸受スリーブ（３）と同一材料で作製されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項６】
前記摺動素子構成（１０）が、前記軸受装置（５）の支持ディスク（８）と前記軸受スリーブの下軸面（１８）との間に配置される摺動ディスク（１１）を含み、前記摺動ディスク（１１）は前記支持ディスク（８）、及び前記軸受スリーブ（３）に関して回転可能であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項７】
前記支持ディスク（８）が同一の表面性質を有する表面（２３）及び下面（２４）を含むことを特徴とする請求項６に記載のベルトテンショナ。
【請求項８】
前記支持ディスク（８）が研磨された表面（２３）及び下面（２４）を含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のベルトテンショナ。
【請求項９】
前記支持ディスクが８μｍ未満の低い表面粗度Ｒｚを有する表面及び下面を含むことを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項１０】
前記摺動素子構成（１０）が、前記軸受装置（５）のボルト（６）と前記軸受スリーブ（３）との間に配置される軸受ブッシング（１２）を含み、前記軸受ブッシング（１２）は前記軸受スリーブ（３）及び前記ボルト（６）に関して回転可能であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項１１】
前記ボルト（６）の外周領域（２５）が８μｍ未満の低い表面粗度Ｒｚを有することを特徴とする請求項１０に記載のベルトテンショナ。
【請求項１２】
前記軸受スリーブ（３）の内部（２６）が８μｍ未満の低い表面粗度Ｒｚを有することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項１３】
前記摺動素子構成（１０）が、前記軸受装置（５）のフロントディスク（９）と前記軸受スリーブ（３）の上軸面（１９）の間に配置される減衰ディスク（１３）を含み、前記減衰ディスク（１３）はその中心について回転対称であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項１４】
前記軸受スリーブ（３）の前記上軸面（１９）は、前記軸受スリーブ（３）と対向する前記フロントディスク（９）の前記表面（２０）より高い表面粗度を有することを特徴とする請求項１３に記載のベルトテンショナ。
【請求項１５】
前記軸受スリーブ（３）と対向する前記フロントディスク（９）の前記表面（２０）の表面粗度Ｒｚが約１０〜２５μｍであることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のベルトテンショナ。
【請求項１６】
前記軸受スリーブ（３）の前記上軸面（１９）の表面粗度Ｒｚが少なくとも一部の領域において１０μｍ未満であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のベルトテンショナ。
【請求項１７】
前記軸受スリーブ（３）の前記上軸面（１９）が少なくとも一部の領域においてサンドブラスト処理されていることを特徴とする請求項１３、請求項１４及び請求項１６のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【請求項１８】
前記軸受装置（５）の材料は、前記軸受スリーブ（３）の材料と略同一の熱膨脹係数を有することを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文の特性を有する内燃機関エンジンのベルトドライブ用ベルトテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるこのタイプのベルトテンショナでは、ベルトドライブを伸張させるためのテンショニングアームが軸受ブッシングに固定される。軸受ブッシングは、中央の円筒形軸受部回りに回動自在に取り付けられる。軸受スリーブと軸受部との間には、摩擦低減スリーブが設けられる。スリーブはＰＴＦＥを含有するブロンズ箔から作製される。ブロンズ箔は軸受スリーブの内側に載置され、摩擦係合により所定位置に固定される。組み込まれたＰＴＦＥ層は軸受部に対向し、軸受部と共に摺動面の組合せを形成する。
【０００３】
軸受スリーブは、ベルトテンショナのディスク上に摩擦低減ディスクを介して軸方向において支持される。摩擦低減層は摩擦低減スリーブと同一材料で作製され、ブロンズ層の摩擦係合によって軸受スリーブの軸方向端面に回転自在に固定される。
【０００４】
中央軸受部は、中央軸受部を通って延出する固定装置によりエンジン構成要素に固定される。同時に、軸受スリーブは、軸方向において中央軸受部に固定され、エンジン構成要素と軸受スリーブとの間に設けられるディスクスプリングに関してプレストレスを付与される。固定装置と軸受スリーブの面との間に、ポリアミド４．６又はポリアミド６．６で作製され、摩擦によりテンショニングアームの運動を減衰させる減衰ディスクが設けられる。減衰ディスクは非対称形であり、軸受ブッシングの軸面上に対応して形成された凹部に収容され、捩れから保護される。
【０００５】
上記ベルトテンショナは、複数の異なる、一部非対称形の摺動要素又は摩擦要素を含む。異なる構成要素が多数存在すれば調達コストが高まるばかりでなく、ベルトテンショナが複雑化し、ひいては設計及び組立てにかかる費用が高くなる。設計の観点から、各種異なる摩擦素子又は摺動素子の組合せを提供する必要がある。全構成要素を位置合わせして設置する必要があることから、個々の構成要素の組付けに過誤が発生しやすい。
【特許文献１】独国特許第１９５２４４０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、設計を単純化し、異なる構成の個々の部品数を削減してもベルトテンショナの好適な機能が維持されるように、上記タイプのベルトテンショナを改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は請求項１の特性を有するベルトテンショナによって本発明に従い達成される。
【０００８】
現行技術では、一般的に摺動素子は異なる２面を有する。例えば平軸受ブッシングは、軸受ブッシングを摩擦係合により第一の構成要素に固定するためのブロンズ面を有することが多い。また、平軸受ブッシングは、ブロンズ層の反対側に配置され、第一の構成要素に対し第二の構成要素を摺動支持することを可能とする摺動層を含む。一方、本発明による摺動素子の構成は、同様に好適な平軸受特性を達成する２つの同一の摺動面を提供する。
【０００９】
原則として、従来の平軸受ブッシングを用いて第二の構成要素上に第一の構成要素を支持するには２つの可能な手段がある。第一の手段は、摩擦係合により第一の構成要素に固定される平軸受ブッシングの使用である。第二の手段は、摩擦係合により第二の構成要素に固定される平軸受ブッシングの使用である。これらの選択肢は別々の平軸受ブッシングを使用して実施される。しかし、本発明による平軸受配置は、この両方の機能を１つの構成要素において実施する。本発明は２つの同一の摺動面を提供するため、単に摺動要素又は摩擦要素の表面粗度特性を調節することで上記選択肢を両方とも達成すべく使用できる。
【００１０】
現行技術においては異なる表面が存在するため、摺動ディスクなどの対称構成要素を位置合わせして設置する必要がある。本発明による摺動素子構成は２つの同一の対向摺動面を含むことから、摺動面を逆に配置してもよい。これにより組立ての際の過誤の傾向が低減される。
【００１１】
更に、同一の摺動面を有する摺動素子構成は、例えば射出成形により低費用で且つ迅速に作製できる。この点で、例えばブロンズベース構造からなりＰＴＦＥを混合することで作製される従来の技術で使用される平軸受とは異なっている。
【００１２】
現行技術では、異なる界面及び材料の組合せを構成する必要があった。このための費用は、本発明による２つの同一の摺動面により削減される。
【００１３】
本発明の一実施形態において、摺動面はポリアミド４．６を含んでもよい。この材料により、摺動支持に関する要求及び更にテンショニングアームの摩擦減衰に関する要求が十分に実施できる。
【００１４】
本発明の更に別の実施形態では、摺動素子構成、特に摺動面をポリアミド４．６に混合されるＰＴＦＥで作製できる。この材料により好適な摩耗抵抗及び高耐用性が保証される。
【００１５】
本発明の有利な実施形態によれば、摺動素子構成は少なくとも１つの射出成形部を含んでもよい。同一の摺動面を有する摺動素子は、射出成形法により、容易且つ迅速に、コスト的にも効率的に製造できる。
【００１６】
発明の更に別の実施形態によれば、軸受装置は軸受スリーブと同一材料で作製できる。これにより、常に同一材料の組合せが使用されるため、設計ひいては構成が単純化される。
【００１７】
本発明の有利な例によれば、摺動素子構成は摺動ディスクを含んでもよい。摺動ディスクは、軸受装置の支持ディスクと軸受スリーブの下軸面との間に配置される。摺動ディスクは、支持ディスク、及び軸受スリーブに対し回転可能である。摺動ディスクの設置に際し、２つの摺動面のいずれが支持ディスク又は軸受ブッシング上に載置されるかは無関係である。この設計により組立てにおける過誤の傾向が低減される。この摩擦学的組合せにより、軸受スリーブから支持ディスクに伝達される力が低減される。
【００１８】
本発明の有利な実施形態では、支持ディスクは同一の表面性質を有する表面及び下面を含んでもよい。これにより、組立てにおける過誤の傾向が更に低減される。
【００１９】
支持ディスクは研磨された表面及び下面を含んでもよい点で有利である。これにより、支持ディスクと摺動ディスクとの間の摩擦が低減され、軸受スリーブが支持ディスクに対し無傷で摺動可能となる。摩擦が極めて小さくなるため、軸受スリーブの回転運動は支持ディスクに殆ど伝達されない。表面の抵抗係数が小さいため、更に別の構成要素のための接触面として機能する支持ディスクの研磨下面は、何らかの動作が発生しても殆ど伝達を行わない。
【００２０】
本発明の有利な実施形態によれば、支持ディスクは表面粗度がＲｚ＜８μｍと低い表面及び下面を含んでいてもよい。これにより、軸受スリーブから支持ディスク、及び支持ディスク上に更に載置される別の構成要素への力の伝達における効率を低下させることができる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、摺動素子構成は軸受装置のボルトと軸受スリーブとの間に配置される軸受ブッシングを含んでもよい。軸受ブッシングは軸受スリーブに対し、及びボルトに対し回転可能である。２つの滑り軸受面が同一であるため、１つの摺動素子の組合せに限定されることは設計観点から重要でない。その結果、設計変更を迅速に行うことができ、複雑化することがない。また、設計変更は同一の既存の軸受ブッシングを使用して通常実施できる。これにより、設計変更後も在庫の部品を利用できる。
【００２２】
ボルトの外周領域はＲｚ＜８μｍの低い下面粗度を有してもよい点で有利である。これにより、軸受スリーブが好適に摺動支持され、テンショニングアームが好適な回動性を有する。
【００２３】
本発明の更に別の実施形態によれば、軸受スリーブ内側の下面粗度はＲｚ＜８μｍであってもよい。これにより、同様に軸受スリーブの好適な摺動支持が保証され、更なる同一の摺動素子の組合せが提供される。
【００２４】
本発明の有利な実施形態では、摺動素子構成は減衰ディスクを含んでもよい。減衰ディスクは、軸受装置のフロントディスクと軸受スリーブの上軸面との間に配置される。減衰ディスクはその中心に対し回転対称形である。このように一般的なディスク形状を有することから、減衰ディスクは摺動ディスクなどの他のディスクと容易に組み合わせることができる。これにより、異なる構成要素の数を更に低減できる。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、軸受スリーブの上軸面は、軸受スリーブに対向するフロントディスク表面より表面粗度が大きくてもよい。表面粗度を高めることで、減衰ディスクが軸受スリーブ面に固定される。このようにフロントディスクの表面粗度により減衰を調節できる。
【００２６】
軸受スリーブに対向するフロントディスクの表面は、約Ｒｚ＝１０〜２５μｍの表面粗度を有することが可能である点で有利である。これにより、テンショニングアームの好適な減衰が保証される。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、軸受スリーブの上軸面は、少なくとも一部の領域において、約１０〜２５μｍの高い表面粗度Ｒｚを有することが可能である。これにより、軸受スリーブのフロントディスクに関する回転に際し摺動ディスクを十分に安定して固定することが可能となる。
【００２８】
本発明の有利な実施形態によれば、軸受スリーブの上軸面を、少なくとも一部の領域においてサンドブラストしてもよい。このようにして所望の表面粗度が容易に得られる。
【００２９】
軸受装置の材料は軸受スリーブの材料と略同一の熱膨脹係数を有していてもよい点で有利である。同一の熱膨脹係数を有する材料は、温度領域全体にわたって好適な寸法安定性及び許容差に対し忠実であることを保証する。これは、温度変動の際にベルトテンショナが好適に動作することを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一例を次の図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、本発明によるベルトテンショナ１のテンショニングアーム２の軸受の断面図である。本発明を、テンショニングアームを含むベルトテンショナを例にとって説明する。当然ながら本発明は複数のテンショニングアームを有するベルトテンショナにも関連する。
【００３２】
ベルトテンショナ１は、例では軸受スリーブ３と一体形成されたテンショニングアーム２を含む。軸受スリーブ３とテンショニングアーム２は、互いに固定される２つの別体の部品として構成してもよい。この例では、軸受スリーブ３及びテンショニングアーム２もアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、例えば冷間押出し又はダイカストによって作製される。但し、これら２つの構成要素において別のタイプの鋼などの他の材料、及びキャスティング、鍛造又はミリングなどの他の製造方法も適用できる。
【００３３】
テンショニングアーム２及び軸受スリーブ３は、中央軸受装置５上の回動軸４回りに回転自在に配置される。この例では、中央軸受装置５は複数の別個の部品からなる。中央軸受装置５は、下部軸方向端部に一体形成されたフランジ７を有するボルト６、支持ディスク８及びフロントディスク９を含む。但し、軸受装置５は更なる構成要素を有して構成されてもよい。例えば、フランジ７は捩れに強い方法で軸方向においてボルト６に接続される別体のディスクとして構成されてもよい。逆に、軸受装置の個々の構成要素を相互に、あるいはベルトテンショナの他の構成要素と一体形成することで、構成要素数を減少させることが可能である。この例では、軸受装置５は軸受ブッシングと同一材料で作製される。それは、アルミニウム又はアルミニウム合金から冷間押出により製造される。あるいは、軸受スリーブに関して軸受装置５と同一材料及び同一製造方法を適用してもよい。この有利な実施形態においては軸受装置５と軸受スリーブ３は同一材料を有するが、本発明の他の実施形態では別の材料を用いてもよい。
【００３４】
軸受スリーブ３は、摺動素子構成１０により軸受装置５に固定される。この例では、摺動素子構成１０は同様に複数の個々の構成要素、すなわち摺動ディスク１１、軸受ブッシング１２及び減衰ディスク１３を含む。摺動素子構成１０はＰＴＦＥが混合されたポリアミド４．６から作製される。
【００３５】
この例では、摺動素子構成１０は射出成形部品であり、完全な均質構造を有する。このことは、ベースポリアミド材料中のＰＴＦＥ分布が均一であることを意味する。但し、このことは必須条件ではない。本発明の他の実施形態において、ＰＴＦＥはポリアミドの一部の領域にのみ含有もしくは導入されてもよい。あるいは、摺動素子構成１０はキャスティング又はラミネーティングなどの他の製造方法を利用して製造できる。摺動素子構成１０が特定の構造を有するため、摺動素子構成の個々の部分１１、１２、１３について２つの同一の摺動面が得られる。このことは、摺動ディスク１１及び減衰ディスク１３の両方が表面と裏面で同一の摺動特性を有することを意味する。更に、軸受ブッシング１２は内周領域１６と外側表面１７において同一の表面性質を有する。
【００３６】
軸受装置５のフランジ７と支持ディスク８の間にスプリング要素が設けられる。スプリング要素は、例えば１つ以上のディスクスプリングである。支持ディスク８は、軸受スリーブ３の下軸面１８へのスプリング力の均等な伝達のために作用する。支持ディスク８は軸受装置５全体と同様にアルミニウムで作製される。但し、支持ディスクにおいて他の材料及び製造方法も利用できる。例えば、鍛造、ミリング又はターニングにより任意の鋼から支持ディスクを製造してもよい。支持ディスク８の上面２３及び下面２４は表面粗度が低く、従って摩擦係数が低い。上面２３及び下面２４は例えばローラバニシ仕上げ、バニシ仕上げ、又は他の一般的な処理法により製造される。支持ディスク８と軸受ブッシング３の下軸面１８との間に、摺動素子構成１０の摺動ディスク１１が設けられる。
【００３７】
摺動素子構成１０の減衰ディスク１３は、軸受スリーブ３の上軸面１９と軸受装置５のフロントディスク９との間に設けられる。軸受スリーブ３の上軸面１９の表面は、少なくとも一部の領域において、表面粗度が高い（少なくともＲｚ：１０μｍ）。この粗度は、例えばサンドブラスト又は他の一般的な表面処理法により得られる。軸受スリーブ３と対向するフロントディスク９の表面２０の表面粗度は、約１０〜２５μｍである。この例では、表面２０の表面粗度は表面１９の表面粗度よりも低い。本発明の他の実施形態では、これらは逆であってもよい。特定の用途において表面１９の表面粗度とフロントディスクの表面２０の表面粗度は略同一であってもよい。
【００３８】
ここではねじボルト２１である固定要素は軸受装置５を通って延出し、内燃機関エンジンの構成要素２７にベルトテンショナ１を固定する。ねじボルト２１のヘッドはフロントディスク９上に載置される。
【００３９】
図示された本発明の例の作用原理を以下に説明する。
【００４０】
エンジン構成要素２７にねじボルト２１を取り付けることで、ベルトテンショナ１は捩れに強く、軸方向において固定された方法でエンジンに固定される。軸受スリーブ３の構成は、軸方向において軸受装置５に固定される。同時に、フロントディスク９は、スプリング２２により軸受スリーブ３の上軸面１９に関して伸張される。このように、減衰ディスク１３にプレストレスを付与する。
【００４１】
ここで例えばベルトの負荷変動によってベルトテンショナ１のテンショニングアーム２が湾曲すると、軸受スリーブ３が軸受装置５回りに回転する。この目的のため、軸受スリーブ３は軸受ブッシング１２によって径方向に、摺動ディスク１１及び減衰ディスク１３によって軸方向に支持される。
【００４２】
軸受ブッシング１２及び減衰ディスク１３は、表面粗度が比較的低く、軸受装置５回りの軸受スリーブ３の滑らかな摺動及び回動を可能とする表面と組み合わされる。摺動ディスク１３は支持ディスク８の研磨表面２３と組み合わされる。このように表面を組み合わせることで、最小量の摩擦及び回動力が回動する軸受スリーブ３から支持ディスク８に伝達されることが可能となる。ディスクスプリング２２の当接面として機能する支持ディスク８の底２４も研磨される。支持ディスク８が依然小さな力の影響を受けて変位する場合、研磨表面はスプリング上を滑動する。同時に、摩擦係数が低いためディスクスプリング２２の回転又は変位が防止される。
【００４３】
テンショニングアーム２及び軸受スリーブ３の軸受装置５回りの回動は、同時にテンショニングアーム運動の減衰効果を生ずる。減衰ディスク１３はディスクスプリング２２及びねじボルト２１によりプレストレスを付与される。軸受スリーブ３の上軸面１９は、軸受スリーブ３と対向するフロントディスク９の表面２０より表面粗度が高いことから、減衰ディスク１３は摩擦により軸受スリーブ３に引き込まれる。これは、ディスクが軸受スリーブ３と共に軸受装置５回りに回転することを意味する。これにより、軸受スリーブ３に対向するフロントディスク９の表面２０に関して減衰ディスク１３の相対移動が生じる。この表面２０の表面粗度は、定義された摩擦減衰がプレストレスと共に達成されるべく調節される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるベルトテンショナのテンショニングアームの軸受の断面図。
【図１】
2009513915.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月31日(2007.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記ベルトテンショナは、複数の異なる、一部非対称形の摺動要素又は摩擦要素を含む。異なる構成要素が多数存在すれば調達コストが高まるばかりでなく、ベルトテンショナが複雑化し、ひいては設計及び組立てにかかる費用が高くなる。設計の観点から、各種異なる摩擦素子又は摺動素子の組合せを提供する必要がある。全構成要素を位置合わせして設置する必要があることから、個々の構成要素の組付けに過誤が発生しやすい。
また、特許文献２に記載されたベルトテンショニングアーム用軸受は同様の欠点を有する。特許文献２には、ベルトテンショニングアームの回動軸を定義する軸受部を含む軸受が記載されている。軸受はベルトテンショニングアームと結合された軸受スリーブを含む。スリーブは軸回りに回動自在に軸受部上に配置され、軸方向において固定装置により固定される。軸受は軸方向において固定装置と軸受部との間に設けられる少なくとも１つのディスクスプリング及び１つの摩擦ディスクを含む。軸受スリーブは、少なくとも１つのディスクスプリングにより軸方向に沿って発生されるプレストレスの結果として固定装置により軸受部に関して回転自在に固定される。少なくとも１つのディスクスプリング及び／又は摩擦ディスクは軸受スリーブに配置される。
【特許文献１】独国特許第１９５２４４０３号明細書
【特許文献２】独国特許第１００５３１８６Ａ１号明細書
【国際調査報告】
2009513915.tif 000004
2009513915.tif 000005
2009513915.tif 000006
2009513915.tif 000007