(57)【要約】  ベルト駆動用のテンショナであって、第１の軸Ｂを中心として回転自在なように連結された剛性部材１２と、該剛性部材１２によって支持されるとともに前記第１の軸Ｂを挟んで対向する部分にそれぞれ位置し、ベルト駆動部１のベルト３０の対応する各部位３１，３２と協働するように設けられた一対のアイドルプーリ１７，１８とを備える。また、前記テンショナ２は前記第１の軸Ｂを支持する第２の固定軸Ａ周りにヒンジで連結された可動要素２５を備える。
2009501306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸を中心として回転自在に連結された剛性部材と、
該剛性部材によって支持されるとともに前記第１の軸を挟んで対向する部分にそれぞれ位置し、ベルト駆動部のベルトの対応する各部位と協働するように設けられた一対のアイドルプーリとを備えたベルト駆動用テンショナであって、
前記第１の軸を支持し、第２の固定軸周りにヒンジで連結された可動要素を備えることを特徴とするベルト駆動用テンショナ。
【請求項２】
前記第２の固定軸の位置を調整する第１の調整手段を備える請求項１に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項３】
前記第２の固定軸を支持し、前記第１の調整手段に連結された支持アームを備える請求項２に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項４】
前記第１の調整手段が偏心器を備える請求項３に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項５】
前記剛性部材に対して、前記一対のアイドルプーリのうち少なくとも１つの位置を調整する第２の調整手段を備える請求項１から請求項４のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項６】
前記第２の調整手段は、前記一対のアイドルプーリの少なくとも１つの半径の範囲内に収容されている請求項５に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項７】
前記第２の調整手段が偏心器を備える請求項６に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項８】
前記剛性部材が前記第１の軸を位置づけるピンを備え、該ピンが低摩擦材料である内筒を介して前記可動要素の孔に半径方向に連結されている請求項１から請求項７のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項９】
前記剛性部材が、前記第１の軸周りにヒンジで連結された接続部に対して剛に連結され、互いに転向して交わる第１および第２のアームを備える請求項１から請求項８のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１０】
前記第１および前記第２のアームの長さが同じである請求項９に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１１】
前記第１および前記第２のアームの長さが異なる請求項９に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１２】
前記一対のアイドルプーリの各直径が同じである請求項１から請求項１１のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１３】
前記一対のアイドルプーリの各直径が異なる請求項１から請求項１１のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１４】
前記可動要素と前記剛性部材との間に位置し、前記ベルトに張力を与える伸縮バネを備える請求項１から請求項１３のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関用駆動ベルトのテンショナに関するものであり、特に、これに限定されるわけではないが、可逆性の電気機械に用いられる内燃機関のクランクシャフトを接続する駆動機構、または、始動モーターとして及び発電機としての二重の機能を有する電動発電機（始動発電機）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、V字型の分岐部を有する剛体を備えるテンショナが開示されている。このテンショナは、固定軸にヒンジで連結された頂点部と、対応するプーリに支持された一対の自由端とを備え、それぞれがベルトの伸張した部分や緩んだ部分に協働するように設けられている。
【０００３】
駆動機構が静止しているとき、すなわち内燃機関が停止しているときは、基本的にベルトの全長に従って、一定の張力によって釣り合いがとれる位置でテンショナはとどまっている。
【０００４】
稼働時には、前記分岐部が対応するプーリの作動を介して伸張した部分側に回転し、前記分岐部の回転によるベルトの平均張力を増加させることにより、緩んだ部分の張力を許容して、駆動機構を正確に稼動させることができる。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２７６５号のパンフレット
【発明の開示】
【０００６】
とりわけ、各既知のテンショナは稼働時に、特に内燃機関が始動する際にベルトに比較的高い張力が生じ、そのためベルトと支持体に負荷をかけすぎる傾向にあるということが実験的に証明されている。
【０００７】
本発明の目的は、上述した公知のテンショナにおける問題に鑑みてなされたものであって、以下に述べる駆動ベルト用テンショナにより本発明の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明をより詳細に述べるために、好ましい実施形態について、実施例および添付の図面に付された符号をもとに説明するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
図１においては、符号１は自動車の内燃機関（エンジン）４のベルト駆動部１全体が示されている。ベルト駆動部１は、エンジン４のクランクシャフト（シャフト、駆動軸）６に連結されエンジン４の外壁３に配置された第１のプーリ（プーリ）５と、図示せずの電動発電機の出力軸８によって支持された第２のプーリ（プーリ）７と、調整システムの圧縮機のような、図示せずの付属物を駆動する第３のプーリ（プーリ）９と、上述のプーリの周囲に巻回されたベルト３０と、外壁３上にある固定軸（軸、軸線）Ａにヒンジで連結されたテンショナ２とを備えている。
【００１０】
テンショナ２は剛性部材１２を備え、剛性部材１２は、平坦接続部１５から分岐して角度が１５０°となるようになされた２つの直線状アーム（アーム）１３，１４と、平坦接続部１５から伸長するピン１６とを有する。また、剛性部材１２は、平坦接続部（接続部）１５に垂直な軸（軸線）Ｂを有する。
【００１１】
また、テンショナ２は、各偏心器１９，２０を介してアーム１３，１４の自由端２１，２２で支持される一対のアイドルプーリ（プーリ）１７，１８を備え、各偏心器１９，２０は、各プーリ１７，１８の半径の大きさの範囲内に収容されている。
【００１２】
具体的には、（図２において）、各偏心器（第２の調整手段）１９，２０は軸線Ａに平行な軸（軸線）Ｃの周りにある各アイドルプーリ１７，１８の回転を導く外部表面２３と、軸線Ｂに平行であって軸線Ｃに対して離れて位置する軸（軸線）Ｄが通る貫通孔２４とを有し、各アーム１３，１４に連結するネジ（図示せず）を収容する。
【００１３】
テンショナ２はさらに、軸線Ａおよび接続部１５のピン１６に対して、その端部にそれぞれヒンジで連結された可動要素２５を備えている。内筒２６は、ポリテトラフルオロエチレンを含有するような低摩擦材料で作られ、相対運動する際の表面間に、軸線Ａおよび軸線Ｂのそれぞれに対して同一軸線を有して設けられている。
【００１４】
具体的には、ピン１６は自由に回転可能なように可動要素２５の孔２７内に収容され、可動要素２５は、接続部１５と該接続部１５に対向する側からピン１６に対してねじ留め（螺合）された閉鎖部２８との間で、剛性部材１２に対して軸線方向に規制される。テンショナ２はさらに、接続部１５と閉鎖部２８とに対して軸方向に配設された可動要素２５を支持する軸線Ｂに対して、同心円状に位置する一対のワッシャ２９を備えている。
【００１５】
ベルト３０は、例えばポリ５型（Poly-５type）のものであって、プーリ５，７，９の周りに巻回されてアイドルプーリ１７，１８の間を通り、第１のプーリ５と第２のプーリ７間の第１の部位３１と、第２のプーリ７と第３のプーリ９間の第２の部位３２と、第３のプーリ９と第１のプーリ５間の第３の部位３３を有する無端状の軌道を形成する。
【００１６】
また、テンショナ２は、支持アーム３４を介してエンジン４に取付けられている。支持アーム３４は、偏心調整部（調整部、調整手段）３６を介して外壁３の遠隔部に固定された端部（第１の端部）３５と、第１の端部３５に対向し軸Ａを位置づけるねじ３８を介して可動要素２５に連結された第２の端部３７とを備えている。
【００１７】
具体的には、調整部３６は第２の端部３７によって位置づけられる円状のスペースに収容されている。これにより、ベルト３０の初期張力と、稼動時に調整部３６が規制された場合でも軸線Ａの固定が維持される最適位置とを規定するために、支持アーム３４の位置と傾斜の両方について、取り付け時に調整することができる。
【００１８】
上記テンショナ２の作動を以下に示す。
【００１９】
使用時に、テンショナ２の角度的な位置は、プーリ１７，１８上で各部位３１，３２が及ぼす張力の合力による、軸線Ａ周り回転の平衡状態によって決定される。つまり、可動要素２５及び剛性部材１２の各アーム１３，１４の平衡状態によって決定される。
【００２０】
伝達される回転力（トルク）がゼロの状態、具体的にはエンジンが停止している状態では、ベルト３０の張力は全ての各部で均一であり、図１に示されるテンショナ２は休止位置の状態である。また、この張力の静止荷重値は、一旦各ねじが締められれば、機能時にその位置を維持する偏心器１９，２０の適切な調節により調整されることとしてもよい。
【００２１】
シャフト６の回転方向を考えると、図１を参照して時計回りに、電動発電機および／または付属物へのエンジン４によって伝達された回転力の存在下で、部位３２（伸張した部分）におけるベルト３０の張力が、部位３１（緩んだ部分）おける張力よりも大きくなる。部位３１の張力と部位３２の張力間のこの差は、張力バランスの合力が再び新たな（動的）平衡位置に達するまで、伸張した部分側にテンショナ２を回転させる。
【００２２】
本発明によれば、テンショナ２は休止位置からのいかなる偏りによってもベルトを伸ばすこととなるよう取り付けられている。よって、２つの部位３１，３２間の張力の差によってなされたテンショナ２における新たな平衡位置は、上述の静止位置と比較して、ベルト３０を伸ばし、弾性反応に起因して（平均）張力が結果として高くなるようになされることとなる。
【００２３】
上述の記載は運転時の駆動機構の通常の稼働に関するものである。
【００２４】
テンショナ２は、電動発電機が発電機および内燃機関４として稼動する際にも同様の態様で操作される。この場合、回転力の方向は逆になり、例えば、部位３１は伸張した部分であって、部位３２は緩んだ部分であるとすると、テンショナ２は反対方向（伸張した部位３１側）に回転し、この場合ベルトの平均張力をさらに高くすることとなる。
【００２５】
図３Ａは、本発明に係るテンショナ２が、部位３１と協働する単一アームスプリングテンショナに置き換えられたものであって、図１に示されているものに近い駆動機構である場合についての、駆動軸６の第１のプーリ５（実線）および電動発電機の第２のプーリ７（破線）におけるねじれ振動の経過と時間との関数をそれぞれ重ねたグラフを表している。
【００２６】
また、図３Ａに関するベルトのプーリ７は、フリーホイール機構を備え、クランクシャフト６のためのねじれ振動ダンパは用いられていない。
【００２７】
図３Ａに示されるように、互いの直径の差が３倍異なることに起因して、第２のプーリ７のねじれ振動は第１のプーリ５のねじれ振動と比較して増幅されている。
【００２８】
図３Ｂは、駆動機構が本発明のテンショナ２を備え、第２のプーリ７が電動発電機の出力軸に固定的に連結されている点においてのみ異なる構成を用いて、上述のものと同様のテストを行ったものである。クランクシャフト６の第１のプーリ５（実線）および電動発電機の第２のプーリ７（破線）についてそれぞれねじれ振動と時間とを関数として表している。
【００２９】
図３Ｂに示されるように、この場合、第２のプーリ７の振動は第１のプーリ５の振動と直角位相の状態にある。専用ダンパを用いなくても、ベルト３０の張力の変動について効果的な制振を達成し、第２のプーリ７の振動の振幅は基本的に第１のプーリ５の振幅の半分となっている。
【００３０】
図４Ａおよび図４Ｂは、第３のプーリ９のベアリングにおける荷重を示し、電動発電機を介するエンジン４の始動段階のベルト張力を表している。具体的には、図４Ｂはテンショナ２が使用される場合の荷重を表し、図４Ａは国際公開第２００５／０１２７６６号のパンフレット図１に示される公知のテンショナが使用される場合の荷重を表している。
【００３１】
図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、静止荷重値と同じ値での始動において、テンショナ２を使用して得られる荷重値は、公知のテンショナを使用して得られる荷重値よりも低くなる。
【００３２】
上述の解析により、本発明に係るテンショナ２の特徴によってもたらされる有利な効果が明確に示されている。
【００３３】
剛性部材１２にヒンジで連結された可動要素２５を用いることにより、稼動時の張力値を低くすることができ、その結果、構成要素に対する負荷を軽減することができる。
【００３４】
また、テンショナの構造を小型に、簡易に、低コストなものとすることができ、特に取り付けの問題が生じることもなく固定軸Ａで外壁３に固定することができる。
【００３５】
また、柔軟な構造であるため、テンショナ２は電動発電機のプーリに振動応力の振幅を効果的に制振する（図４に示される）。よって、より小型にすることができ、また、従来の装置には一般的に使用されていたダンパ装置を構成から省くことも可能となる。
【００３６】
支持アーム３４を用いることにより外壁３の様々な構造に適合することができ、調整部３６により軸線Ａの位置とベルト３０の初期張力の両方を簡易に調節できる。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、具体的な構成は上述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の多様な変更、変形または置換等の設計変更等も含まれることとする。なお、上述した実施形態は、可能な限り組み合わせ可能なものとする。
【００３８】
具体的には、テンショナの構造はベルト３０の無端状の軌道の配置に応じて構成されるものであるため、その構成に応じて固定軸Ａの位置が変更されてもよく、アーム１３，１４の傾斜角は上述の実施例のものに限定されず、実施例のものより大きくてもよく、小さくてもよいこととする。また、アーム１３，１４は、アイドルプーリ１７，１８の直径に応じて、互いに同じ長さであってもよく、異なる長さであってもよい。
【００３９】
本発明によれば、テンショナは空運転時にベルト３０の最小の張力で稼動する。しかしながら、この張力は耐用期間中ベルト３０の永久伸びを受けてゼロまで下げられるため、荷重を受けて滑りが生じる場合がある。このような問題を解決するために、伸縮バネ６９を備え、剛性部材１２と可動要素２５間で作動させることとしてもよい。図１において模式的に示されているこの伸縮バネは、上述の永久伸びが生じる場合であっても、休止時に最小の張力を確保する機能を有するにすぎない。つまり、張力の確保は、休止時だけでなく稼働時も緩んだ部分に対してなされなければならないが、本発明に係るバネがそのために必要とする弾性反応は、いかなる場合であっても従来のテンショナのバネと比較して大幅に低いものであるため、そのサイズを大幅に小型化できることは注目すべき点である。
【００４０】
また、テンショナ２は、偏心器１９，２０が設けられていないこととしてもよく、プーリ１７，１８の軸Ｃを剛性部材１２に固定することとしてもよい。この場合、ベルト３０の初期張力は、取り付け時に固定軸Ａの位置を調節することにより、調整部３６を介して調節されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係るテンショナを備えたベルト駆動部の正面図である。
【図２】図１のテンショナについてのII‐II線に沿った断面図である。
【図３Ａ】従来の自動のシングルアームテンショナを用いた場合の駆動機構の振動角を表す比較用グラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係るテンショナを用いた場合の駆動機構の振動角を表す比較用グラフである。
【図４Ａ】従来の剛性アームを備えるテンショナを用いた場合の駆動機構のプーリベアリングについての荷重曲線を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るテンショナを用いた場合の駆動機構のプーリベアリングについての荷重曲線を示すグラフである。
【図１】
2009501306.tif 000003
【図２】
2009501306.tif 000004
【図３Ａ】
2009501306.tif 000005
【図３Ｂ】
2009501306.tif 000006
【図４Ａ】
2009501306.tif 000007
【図４Ｂ】
2009501306.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月16日(2007.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
具体的には、各既知のテンショナは稼働時に、特に内燃機関が始動する際にベルトに高い張力が生じ、そのためベルトと支持体に負荷をかけすぎる傾向にあるということが実験的に証明されている。
独国特許出願公開第１０３４８８７８号は、請求項１のプリアンブルに係るテンショナが公開されている。しかしながら、ベルトの初期張力を簡易な方法で調節するための手段については示唆されていない。
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月10日(2007.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸を中心として回転自在に連結された剛性部材と、
該剛性部材によって支持されるとともに前記第１の軸を挟んで対向する部分にそれぞれ位置し、ベルト駆動部のベルトの対応する各部位と協働するように設けられた一対のアイドルプーリと、
第２の固定軸の位置を調整するとともに、前記ベルトの初期張力を規定するために固定可能とされた第１の調整手段とを備え、
前記第１の調整手段が偏心器を有するベルト駆動用テンショナであって、
前記第１の軸を支持し、前記第２の固定軸周りにヒンジで連結された可動要素を備え、
前記ベルトに対して前記一対のアイドルプーリを付勢するバネが設けられていないことを特徴とするベルト駆動用テンショナ。
【請求項２】
前記第２の固定軸を支持し、前記第１の調整手段に連結された支持アームを備える請求項１に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項３】
前記剛性部材に対して、前記一対のアイドルプーリのうち少なくとも１つの位置を調整する第２の調整手段を備える請求項１または請求項２に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項４】
前記第２の調整手段は、前記一対のアイドルプーリの少なくとも１つの半径の範囲内に収容されている請求項３に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項５】
前記第２の調整手段が偏心器を備える請求項４に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項６】
前記剛性部材が前記第１の軸を位置づけるピンを備え、該ピンが低摩擦材料である内筒を介して前記可動要素の孔に半径方向に連結されている請求項１から請求項５のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項７】
前記剛性部材が、前記第１の軸周りにヒンジで連結された接続部に対して剛に連結され、互いに転向して交わる第１および第２のアームを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項８】
前記第１および前記第２のアームの長さが同じである請求項７に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項９】
前記第１および前記第２のアームの長さが異なる請求項７に記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１０】
前記一対のアイドルプーリの各直径が同じである請求項１から請求項９のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１１】
前記一対のアイドルプーリの各直径が異なる請求項１から請求項９のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【請求項１２】
前記可動要素と前記剛性部材との間に位置し、前記ベルトに張力を与える伸縮バネを備える請求項１から請求項１１のいずれかに記載のベルト駆動用テンショナ。
【国際調査報告】
2009501306.tif 000009
2009501306.tif 000010
2009501306.tif 000011