(57)【要約】伝動ベルトに張力を与えるためのテンショナに用いられるダンピング機構であって、ダンピングプレートが摩擦面と、少なくとも１つのランプ面と、スプリングを作用的に係合するための第１及び第２接点を備え、これにより、ダンピング機構に作用するスプリングトルクは、ピボット面における反力と連携して垂直力を発生する。
2005517129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝動ベルトに張力を与えるためのテンショナに用いられるダンピング機構であって、
スプリングが第１及び第２端部とスプリングトルクとを備え、
ダンピングプレートが摩擦面と、ピボット面に係合する少なくとも１つのランプ面とを備え、
前記ダンピングプレートが、前記スプリングの前記第１端部を作用的に係合するための第１及び第２スプリング接点を備え、これにより、前記ダンピングプレートに作用するスプリングトルクは、前記ピボット面における反力と連携して垂直力を発生する
ことを特徴とするダンピング機構。
【請求項２】
前記ダンピングプレートが少なくとも１つの軸に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項３】
前記ダンピングプレートが、外側摩擦面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項４】
前記ダンピングプレートが、外側摩擦面を画定する取付ライニングを備えることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項５】
前記スプリングが捩りスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項６】
前記ダンピングプレートが円形であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項７】
前記ダンピングプレートが半円形であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項８】
前記ダンピングプレートが、内側摩擦面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項９】
前記ダンピングプレートが、前記内側摩擦面を画定する取付ライニングを備えることを特徴とする請求項８に記載のダンピング機構。
【請求項１０】
前記ダンピングプレートが、プレート底部、内側壁、及び外側壁を有する溝を備えることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項１１】
前記プレート底部が前記テンショナと摺動係合する底面を有することを特徴とする請求項１０に記載のダンピング機構。
【請求項１２】
前記底面が摩擦パッドを備えることを特徴とする請求項１１に記載のダンピング機構。
【請求項１３】
前記プレート底部が、前記スプリングと係合する上面を有することを特徴とする請求項１０に記載のダンピング機構。
【請求項１４】
前記ダンピングプレートが、ダンピングプレートの相対運動を可能とするピボット継ぎ手を備えることを特徴とする請求項７に記載のダンピング機構。
【請求項１５】
前記ダンピングプレートが、プレート底部、内側壁、及び外側壁を有する溝を備えることを特徴とする請求項１４に記載のダンピング機構。
【請求項１６】
前記外側壁が、前記テンショナとの径方向への係合を可能にする偏向バンドを備えることを特徴とする請求項１５に記載のダンピング機構。
【請求項１７】
無端部材に張力を与えるためのベルトテンショナであって、
シャフトを有するハウジングと、
前記シャフトに枢軸的に取り付けられるピボットアームと、
第１軸に実質的に平行かつ離れて配置された第２軸の回りに回転するように前記ピボットアームに枢着されたプーリと、
第１及び第２端部とスプリングトルクとを有するスプリングと、
摩擦面と、ピボット面に係合するための少なくとも１つのランプ面とを備えるダンピングプレートと、
前記ダンピングプレートが、前記スプリングの前記第１端部を作用的に係合するための第１及び第２スプリング接点を備え、これにより、前記ダンピングプレートに作用するスプリングトルクは、前記ピボット面における反力と連携して垂直力を発生し、
全てのピボットアームの運動を、無端部材から遠ざかる第１の方向への前記ピボットアームの運動に作用する第１ダンピング力と、無端部材に向かう第２の方向への前記ピボットアームの運動に作用する第２ダンピング力とにより実質的に減少させ、前記第１ダンピング力は前記第２ダンピング力よりも大きい
ことを特徴とするベルトテンショナ。
【請求項１８】
前記第１ダンピング力と前記第２ダンピング力の比率が非対称係数を含むことを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項１９】
非対称係数が１よりも大きいことを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【請求項２０】
前記摩擦面が所定の長さの曲線形状を描くことを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【請求項２１】
前記ダンピングプレートが更に、前記ピボット面に係合するプレートを備え、これにより前記ダンピングプレートの回転が、前記ピボット面を回転中心とする前記第１接点と第２接点に掛かる力により発生することを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【請求項２２】
前記摩擦面が、少なくとも２つの摩擦面要素を有し、１つの摩擦面部の曲率中心は、他のどの摩擦面要素の局率中心とも一致しないことを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【請求項２３】
前記摩擦面が非金属材料を含むことを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【請求項２４】
前記非金属が、滑らかにされていることを特徴とする請求項１８に記載のテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連する出願の参照）
本願は、１／１２／００に出願された米国特許出願第０９／４８２，１２８号からの優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、ダンピング機構を備えたテンショナとそのようなテンショナを含むベルト伝動システムに関する。特に、本発明は、ベルトと係合するプーリが回転自在に取り付けられたピボットアームの位置を偏倚させるスプリングを備えたテンショナに関する。ダンピング機構を備えた本発明のテンショナは、特に自動車エンジンに適用されるフロントエンド補機伝動装置等のマイクロＶベルト伝動システムの張力を制御するのに有用である。
【０００３】
機械的なテンショナは自動車エンジンに応用されるフロントエンド補機伝動装置のマイクロＶベルトの張力を自動制御するのに用いられる。通常、このようなテンショナはベースに固定されたピボットの周りに回転するピボットアームを備え、回転するピボットアームのための軸受面を提供するピボットに設けられたスリーブ型のブッシングを用いる。多くのこのような軸受は、プラスチックから作られ、テンショナが寿命を迎えるまで、摩滅される。テンショナスプリングは、一端がベースに連結され、他端がピボットアームに連結された状態で用いられ、ピボットアームの位置と取り付けられたプーリのベルトに対する位置を偏倚させる。また、スプリングは、ピボットアームの揺動を抑制あるいは減衰させるために、摩擦摺動面に垂直力成分を発生させるダンピング機構に作用するスプリング力を発生するのに用いられる。
【０００４】
容積、コスト、及びダンピングの問題を解決する一般的なテンショナのデザインが、米国特許第４，４７３，３６２号に開示されている。‘３６２号のテンショナは、ベースに固定されたピボットの回りに回転するオフセット円筒部材に取り付けられ支持されるピボットアームを備える。単一の捩りスプリングが、一端をピボットアームに連結され、他端をベースに連結された状態で用いられる。ピボットに設けられた単一のスリーブ型のブッシングは、円筒部材を支持する軸受面を有する。プーリベアリングのラジアル面は、スリーブ型のブッシングに対してオフセットされており、これはブッシングにより支えられるべきモーメント、すなわち偶力を発生させる。このようなテンショナは、その支持部材に対するプーリのオフセットから、Ｚ型テンショナと呼ばれる。
【０００５】
このようなＺ型テンショナを用いた伝動システムにおけるベルトはプーリに係合して、円筒部材に伝達されるベルト力をプーリにおいて発生する。‘３６２号の特許に説明されているように、ブッシングに対して一様でない荷重は、ベルト力成分と略同じ方向に作用する垂直力成分を生成するダンピング手段により低減される。ある場合には、ダンピング手段の垂直力成分は、単一のブッシングが不均一に、かつ早期に摩滅し易いことから、オフセットされたベルト力により発生されるモーメントと釣り合うのに十分でない。
【０００６】
このようなＺ型テンショナにおいて典型的に用いられたダンピング機構が、米国特許第５，６３２，６９７号に開示されている。‘６９７号のダンピング機構は、ダンピング手段により発生された垂直力がダンピング機構を作動させるスプリング力成分よりも大きくなるダンピング手段を備える。ダンピング手段は、第２円筒部材の内側に係合し、これに摺動する摩擦面を提供するため、外側弧状摩擦面をもつブレーキシューを備える。ブレーキシューは、２つの反対方向を向く内側ランプ面を備え、一方のランプ面はベースの相補的なランプ面に摺動自在に係合し、他方のランプ面はブレーキシューにスプリング力を与えるスプリングの延在部に摺動自在に係合する。スプリング力は、ベース内に形成された突起部の周りに曲げられたスプリングの端部により生成される。捩り力が掛かったスプリングは、シューの内側ランプ面に略垂直なスプリング力をベースの相補的なランプ面に作用するとともに、第２円筒部在の相補的な内周面に対してライニングを押圧し、これによりシューに加えられる反力を発生する。
【０００７】
‘６９７号のダンピング機構は、複数のランプ面と、ブレーキシューと、ベ−ス内の突起部とを用いなければならないので、より大きなダンピングを達成する能力は制限される。加えて、複数の部品の使用は、コスト、重量、そしてテンショナ全体のデザインにおける寸法を増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明によれば、テンショナの寿命に渡ってプーリのアライメントが重要で、テンショナの全体のコスト、重量、そして大きさが重要であるテンショナを用いた自動車分野におけるマイクロＶベルトのフロントエンド補機伝動システムにおいて特に有用なダンピング機構が提供される。本発明のダンピング機構は、第１及び第２端部を有するスプリングを備え、その第１端部が第１及び第２スプリング接点を有するダンピングプレートに作用的に接続され、それによって、ピボット面での反力と連携するダンピングプレートに作用するスプリングトルクが垂直力を発生する。また、ダンピングプレートは、外側摩擦面と少なくとも１つのランプ面を有する。本発明の一実施形態では、スプリングの第２端部がテンショナベースに接続されている。本発明の別の実施形態では、スプリングの第２端部がテンショナピボットアームに接続されている。
【０００９】
本発明の利点は、構成部品の数が削減されるとともに摩擦接触面積が増大された容積の小さいダンピング機構が提供されることである。本発明の別の利点は、ベースやピボットアーム双方における突起部やランプ面の高価な機械加工の必要性を低減することにより与えられる。
【００１０】
本発明におけるこれらと他の利点は、それについての図面と説明を展望した後に明白なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１及び図２を参照すると、プーリ１２を備えたテンショナ１０が、ベルト１６と幾つかのプーリを含むベルト伝動システムの１つの構成部として示されている。一例として、ベルト１６は、クランクシャフトプーリ１８、ファン／ウオータポンププーリ２０、パワーステアリングプーリ２２、オルタネータプーリ２４、アイドラプーリ２６、及びテンショナプーリ１２の周りに掛け回されている。テンショナプーリ１２は、ベルト１６に係合し、ベルト張力を調整するためにどのようにプーリが動くかを模式的に図示すために幾つかの位置に示されている。テンショナプーリ１２は、ベルト１６に係合し、ベルト荷重を隣接するベルトスパン２８、３０のベルト張力Ｔ１、Ｔ２として受ける。ベルト張力Ｔ１、Ｔ２（すなわち荷重）は、二等分線あるいはベルトスパン２８、３０の間に形成される角度に沿ったベルト力成分ＢＦを生成するために連携する。ベルト力成分は、テンショナのピボット３２から軸方向にオフセットされており、矢印ＨＬで象徴的（すなわち、非具体的に）に表される力とモーメントを含む複雑なハブ荷重を発生する。本発明のダンピング機構は、テンショナ１０内の３４によって示される。
【００１２】
図３を参照すると、テンショナ１０は、本発明のダンピング機構３４を有する機械式のものであり、ベース４２、捩りスプリング４４、そしてシャフト６４に設けられたボールベアリング６２等によりピボットアーム５２に回転自在に取り付けられたプーリ１２を有する。ボールベアリング６２は、フランジ状のファスナ６６によりシャフト６４に保持される。ピボットアーム５２は、ピボットアーム５２を支持する円筒部材５３に取り付けられ、ピボットシャフト５５とともに回転する。少なくとも１つのスリーブ型ブッシング５６が、ピボット３２内に配置される。ピボットブッシング５６は、好ましくはポリマー系の物質であり、ピボットシャフト５５に対する回転のためにピボット内に配置され、これによりピボットアーム５２を支持する。１つのピボットブッシング５６が示されているが、１つよりも多いピボットブッシングを備えることも可能である。ファスナ６０を含むピボットシャフト５５は、円筒部在５３内のフランジボア５７とピボットブッシング５６を通って延在し、ピボットアーム５２をベース４２に取り付ける。
【００１３】
図２〜４を参照すると、ダンピング機構３４は、第１及び第２の端部７２、７４を有する捩りスプリング７０を備える。ダンピング機構３４は更に、この実施形態においては、テンショナ１０のベース４２との係合のための外側摩擦面７８を有するダンピングプレート７６を備える。ランプ面７７は、ピボットアーム５２の突起部７９と対係合(mating engagement)するために設けられる。ダンピングプレート７６は、スプリング７０をダンピングプレート７６に作用的に接触させるための第１及び第２スプリング接点８０、８２を有する。図４に示された実施形態では、ダンピングプレート７６は、Ａ−Ａ線に対して対称であり、これにより異なるスプリングコイル巻回方向を有するスプリング７０を搭載することが可能である。
【００１４】
ダンピングプレートは、スプリング７０を受けるための、プレート底部８８、内側壁９０、そして外側壁９２を有する溝８６を備える。プレート底部は、テンショナ円筒部材５３と摺動係合するため、底面２００に周期的な間隔を置いて配置された摩擦パッド９３を備える。
【００１５】
ダンピングプレート７６は、取付ライニング８４を備え、これは摩擦面７８を画定するとともにライニング８４をダンピングプレート７６に固着するための機械的なタブ８５を用いてダンピングプレート７６に取り付けられる。
【００１６】
図２〜４に示されるように、ダンピング機構３４は、円形に形成される。ダンピングプレートが半円形であるダンピング機構３４の別の実施形態が図５に示される。ダンピングプレート７６は、スプリング７０からのトルクの下、Ｂによって示されるダンピングプレート７６の相対的な運動を可能にするピボット継ぎ手１００を備える。ダンピングプレート７６の付加的な運動は、ダンピングのための摩擦力の増大をもたらす。
【００１７】
図６に示される別の実施形態では、外側壁９２上に偏向バンド(deflecting band)１０２を有する半円形のダンピングプレート７６が設けられる。この実施形態では、スプリング端部７２から掛かる力は、ピボットアーム５２への荷重を促進するようにテンショナとの径方向の係合を可能とするため、Ｃで示されるように偏向バンド１０２に作用する。この実施形態では、偏向バンド１０２はテンショナアーム５２に取り付けられた付加的な支持部材１０４と接触する。
【００１８】
図７は、内側摩擦面１１２を有するライニング１１０を備える内側壁９０を備えたダンピング機構の別の実施形態を示す。
【００１９】
ダンピングプレートに作用する力の底面図を描いた図８を参照する。テンショナのダンピング機構としても参照される本発明のダンピングプレートを用いたダンピング特性は、非対称である。これはダンピング機構、すなわちダンピングプレートに作用する力の観点から最も良く説明される。すなわち、第１ダンピング力ＴLは、ピボットアームの無端部材から遠ざかる第１の方向への運動に作用し、第２ダンピング力Ｔunは、ピボットアームの無端部材に向かう第２の方向への運動に作用し、第１ダンピング力は第２ダンピング力よりも大きい。
【００２０】
静止した位置では、バイアス部材、すなわちスプリングトルクがＴsprの捩りスプリングは、反力Ｎを発生し、Ｎは第１及び第２接点８０、８２に掛かる。スプリングの他端は、回転されないようにされたベース４２に係合し、トルクを発生する。ダンピング機構は、実質的に、ランプ面７７と接点７９と摩擦面７８との間において、ピボットアームに対して所定の位置に維持される。更にランプ面３００は、低いダンピング力のために接点１０と係合する。反対方向へ運動する場合、ランプ面３０２が低いダンピング力のために接点１１と係合し、ランプ面３１０が高いダンピング力のために接点１２と係合する。
【００２１】
ダンピングバンドはベース内側弧状面にも係合する。ピボットアーム５２が動くと、ダンピングプレートの摩擦面がベース内側弧状面を圧迫し、ピボットアーム５２の運動に抗して、第１及び第２ダンピング力を発生し、これにより、各方向へのピボットアームの振動運動を減衰する。ダンピングプレートのダンピング力は、ピボットアームの何れの方向への運動も妨害する。
【００２２】
解析の結果は、
Ｔspr＝Ｎ＊Ｆ                                                      （１）
である。
【００２３】
Ｆは接点８０、８２の間の距離である。ダンピングプレートのランプ面７７は、ピボットアームを係止端すなわち接点７９においてを圧迫し、突起部すなわちピボット点７９の回りのダンピングプレート７６の回転を制御する。
【００２４】
特に、ベース４２が固定され、ピボットアーム５２がダンピング機構とともに時計回りに回転するとき、曲線からなる摩擦面７８の表面に発生する摩擦トルクすなわちダンピング力は、点７９における反力Ｐを増大させる。ここで、
Ｐ＝Ｔspr／Ａ                                                      （２）
【００２５】
Ａは、ダンピング機構における回転中心ＯからＰへの径方向への距離である。Ｏはピボットアーム５２の回転中心である。
【００２６】
ダンピングプレートの上面図である図９を参照すると、点Ｏに対するトルクの式は、
Ｔspr−ＰL＊Ａ＋μＴL＊Ｒ＝０                                    （３）
【００２７】
ここで、ＴLとＰLはそれぞれベルト張力すなわちベルト力により生成される荷重力である。μは、摩擦面７８の摩擦係数である。ここで説明される摩擦面７８の各部は、隣接する摺動面の相対運動を減衰するのに適用できる従来公知のどのような摩擦部材であってもよく、ナイロン６、ナイロン６６、そしてテフロン（登録商標）が含まれるがこれに限定されるものではない。Ｒは摩擦面７８の半径である。
【００２８】
次に、ｘ方向の力は、
ＴL＊ｃｏｓθ＋μＴLｓｉｎθ−ＰL＝０                              （４）
となる。
【００２９】
したがって、
ＴL＝ＰL［１／（ｃｏｓθ＋μｓｉｎθ）］                            （５）
となる。
【００３０】
トルクの式（３）におけるＴLとＰLを置き換えると、結果は、
Ｔspr−ＰL＊Ａ＋μ＊ＰL［１／（ｃｏｓθ＋μｓｉｎθ）］＊Ｒ＝０    （６）
となる。
【００３１】
この式を代入すると、
ＰL＝Ｔspr／Ａ＊［（ｃｏｓθ＋μｓｉｎθ）／（（ｃｏｓθ＋μｓｉｎθ）
−μ＊Ｒ／Ａ）］  （７）
が得られる。
【００３２】
式（７）は、荷重サイクルにおいて、ダンピングプレートのランプ面７７上の接点７９に働く荷重力ＰLの値を与える（図８参照）。
【００３３】
不荷重方向へのダンピング機構の自由な状態における図(free body diagram)である図１０を参照すると、図９に記載されたのと同様の論理により、テンショナアームが反時計回り、すなわち「不荷重」方向に移動するとき、摩擦トルクは反力Ｐunを低減する。
【００３４】
反力ＰLまたはＰunは、摩擦面上のダンピング力ＴLまたはＴunを発生させる。より大きなＰは、より高い垂直反力Ｔを生成し、対応してより高い摩擦トルクを生成する。逆も同様である。
Ｐun＝Ｔspr／Ａ＊［（ｃｏｓθ−μｓｉｎθ）／（（ｃｏｓθ−μｓｉｎθ）
＋μ＊Ｒ／Ａ）］  （８）
【００３５】
式（８）は、不荷重サイクルにおいてダンピングプレート７６上の点７９に働く力Ｐunの値を与える（図８参照）。
【００３６】
ダンピングの非対称性と非対称性に関連する係数は、第１ダンピング力と第２ダンピング力に対応する荷重状態と不荷重状態の間におけるベルト張力すなわちＰの荷重差によって定義される。
ＫAS＝ΔＴBelt Loading／ΔＴBelt Unloading                        （９）
ここでＫASは非対称係数。
【００３７】
ΔＴBelt Loadingは、ベルト張力における変化であり、ピボットアームがベルトすなわち無端部材から遠ざかって移動するときの第１ダンピング力に対応する。
ΔＴBelt Loading＝Ｔmax belt−Ｔbelt nom                        （１０）
【００３８】
ΔＴBelt Unloadingは、ピボットアームがベルトに向かって移動するときの第2ダンピング力のベルト張力における変化である。
ΔＴBelt Unloding＝Ｔbelt nom−Ｔbelt min                      （１１）
【００３９】
テンショナの設計では、反力Ｐがベルト張力を与える。したがって、
ＫAS＝（ＰL−Ｐ）／（Ｐ−Ｐun）                                  （１２）
【００４０】
代入することにより、非対称係数の式は、
ＫAS＝［（ｃｏｓθ−μｓｉｎθ＋μ＊Ｒ／Ａ）／（ｃｏｓθ＋μｓｉｎθ）
−μ＊Ｒ／Ａ）］  （１３）
ここで、θ＝ａｒｃｔａｎ（μ）。
【００４１】
実施例
言及された変数に以下の値を仮定する。
μ＝０．２、摩擦係数
Ｒ＝３３ｍｍ
Ａ＝１６ｍｍ
θ＝１１．３°
そして、上記式を適用すると、
ＫAS＝１．３５／０．６１＝２．２
を与えられる。
【００４２】
非対称係数は、寸法変数ＲとＡを変化させて変えることができるが、摩擦面７８の摩擦係数を変化させても変えることができる。
【００４３】
ダンピング機構が２つのダンピングバンドを持つ場合には、非対称性は、ここで説明される理論により、単一のダンピングバンドに対するものよりも１．５から２倍となる。
【００４４】
図表１及び図表２は、単一ダンピング機構に対するテンショナ荷重と静的及び動的に計測されたダンピング力を表わす。
【図表１】
【００４５】
2005517129.tif 000003
【図表２】
【００４６】
2005517129.tif 000004
【００４７】
図表３及び図表４は、ダブルダンピング機構に対するテンショナ荷重と静的及び動的に計測されたダンピング力を表わす（図１５参照）。
【図表３】
【００４８】
2005517129.tif 000005
【図表４】
【００４９】
2005517129.tif 000006
【００５０】
上記各々の図表では、非対称特性はＴload点とＴ点との間の開きに対するＴunload点とＴ点との間の開きによって表される。ＫASの値の測定は、各グラフでの値を計るという簡単な問題である。各々は以下の通りである。
図表１について：  ２４            ２００          ４００
Ｔload−Ｔ  ＝１０            ８              １０
Ｔ−Ｔunload＝６              ６              ６
ＫAS＝１．６６        １．３３        １．６６
図表２について：
Ｔload−Ｔ  ＝１２            ９              １０
Ｔ−Ｔunload＝７              ６              ６
ＫAS＝１．７１        １．５          １．６６
図表３について：
Ｔload−Ｔ  ＝２２
Ｔ−Ｔunload＝１１
ＫAS＝２．００
図表４について：
Ｔload−Ｔ  ＝２４
Ｔ−Ｔunload＝１１
ＫAS＝２．１８
【００５１】
図１１は、図８の線１１−１１に沿ったダンピング機構の側面図である。ガイド１４はスプリングをダンピングプレート７６に対して適正に配置するために設けられている。スプリング支持部１３は、ダンピングプレート７６の上に突出する。スプリングは、ピボットアームの回転軸に平行に作用する軸荷重により圧縮されて取り付けられ、ガイド１４、１５と同様に力Ｆ13が作用する。これはダンピングプレート７６を図示されないピボットアームに押圧する（図２参照）。
【００５２】
摩擦面７８は、ダンピングプレート７６にタブ８５により固定されている（図１２参照）。摩擦パッド９３は、図示されないピボットアームに摺動係合するダンピングプレート７６に低い摩擦面を提供する（図２参照）。
【００５３】
図１２は、ダンピング機構の上面図である。タブ８５は、摩擦面７８をダンピングプレート７６に固定するためにダンピングプレート７６と連結する。スプリング７０の一端７２は、ダンピングプレート７６と接点８０、８２において接触する。溝９は摩擦面７８を２つの対称な半片に二分し、各半片はテンショナベース内側弧状面（不図示）に係合する。溝９は、ここで説明される理由により、実質的に接点８０、８２に整列される。
【００５４】
時計回りの方向への移動における動作であって、低いベルト荷重すなわちハブ荷重の場合には、力Ｐは比較的小さい。ハブ荷重はプーリピボット点３２に作用する荷重であり、ベルトによりピボットアームに作用する力によるものである。接点７９は、ダンピングプレート７６の運動を比較的軽い荷重状態で行なわせるように作用する。大きいハブ荷重の場合には、ダンピングフレーム７６は、より重い荷重状態で接点１０と接点７９とに押し付けられる。これが、大きい荷重におけるダンピングプレートと摩擦面の僅かな塑性変形の結果である。
【００５５】
テンショナアームの反時計回りの運動の場合には、接点１２が、ダンピングプレート７６の運動を比較的軽い荷重状態で行なわせるように作用する。ハブ荷重が大きい場合には、接点１１が接点１２と協働して、より重い荷重状態で作用する。また、これは荷重が掛かった状態でのダンピングプレートの僅かな塑性変形の結果である。
【００５６】
何れの場合にも、ダンピングプレートの接点７９又は１０との接触は、適用されるスプリングトルクの強さに従って、点７９又は１０を回転中心とした回転をダンピングプレートに生じさせる。したがって、図８で参照されるように、８０、８２に作用する力は、荷重に応じて、ダンピングプレート７６を点７９もしくは１０に係合させる。一旦そうなると、係合されたダンピングプレート７６は、点７９もしくは１０を中心に僅かに回転され、これにより摩擦面７８をハウジングの内側面に確りと接触させ、摩擦面に垂直力を与える。この理屈は、接点１１、１２とのダンピングプレートの係合にも適用される。
【００５７】
当業者であれば理解できることであるが、フレームと、ピボットアーム点７９、１０、１１、及び１２の間における回転の行程(travel)及び方向を制御することで、摩擦面７８とハウジングの内側面との間の係合を高められる。ピボットアームは、ダンピングプレートが接点７９、１０、１１、１２の間において、アームに連結されていることから、ハウジングに対する運動におけるその作動角全体に渡って回転し得る。
【００５８】
図１３は、ダンピングプレートの頂部斜視図である。摩擦パッド９３は、ダンピングプレート７６にダンピングプレート７６とピボットアーム（不図示）との間の摩擦を低減するように取り付けられている。ダンピングプレートは点Oの回りの回転を十分制御するように軸状に固定されていないことに気づくであろう。ダンピングプレート７６は、作動時には、スプリングの下において点７９、１０、１１、及び１２の間でぐらつく。これは各摩擦面が、作動時にベース内側弧状面に完全に係合するように荷重下において適正に方向付けられることを可能にする。これは更に、摩擦面をテンショナの寿命が尽きるまでの間、常時再方向付けを行うことにより摩滅に適応させる。ガイド１４、１５は、スプリング端部７２をダンピングプレート７６内において、適正に配置・保持する。この関係はダンピングプレート点７、８と接触するスプリング端部７２の適正な配置にとって必要である。
【００５９】
図１４は、ダンピングプレートの底部斜視図である。パッド９３の押圧面は、摩擦面７８の下側の面５１と実質的に同一平面内にあり、これにより、ダンピングプレートを実質的に平らにピボットアーム上に維持する。面５１は、摩擦面７８と同じ摩擦係数を有する。
【００６０】
図１５は、ダンピング機構の第１の変形実施形態の底面図である。第１の変形実施形態は、２つの摩擦面７８をダンピングプレート７６に備える。反対向きの力Ｐ1とＰ1’がダンピングプレートに対してピボット継ぎ手１００において作用する。スプリング端部７２は、接点１０７、１０８において、ダンピングプレート７６に接触する。作動中は、スプリング５０が、次の力を発生する。
Ｐ1’＝Ｔspr／ｒ
【００６１】
ピボット継ぎ手１００（図１６参照）は、ダンピングプレートが僅かに曲がることを許容し、これにより、ダンピングプレート１８０と１９０の双方が各々に対して相対的に動くことを許容する。ピボット継ぎ手１００におけるダンピングプレートの曲げによるフレーム部１８０と１９０の相対運動は、ダンピングプレート７６の回転中心Ｏに対して輻射状に行われる。したがって、各摩擦面７８はそれぞれＤ１、Ｄ２方向に移動可能である。
【００６２】
ダンピングプレートが釣合状態にあるときには、力Ｐ1’はダンピングプレート７６、すなわち１８０と１９０、の他方に反対向きで同じ大きさの力Ｐ1を与える。力Ｐ1とＰの合成は合力Ｒを発生する。
Ｒ＝Ｐ1＋Ｐ                                                      （１４）
【００６３】
合力は、不図示のテンショナベースの内側弧状面に作用する（図２参照）。力ＲとＴは、テンショナベース内側弧状面と摩擦面との間の境界面に作用する。これらの力は、摩擦係数と関連して、各摩擦面に摩擦力を発生する。
【００６４】
釣合状態では、力Ｐはベルト荷重のモーメントアームに対抗するため、すなわち釣り合を取るために作用する釣合力である。
ＢL＊Ｍ＝Ｐ＊Ａ                                                  （１５）
又は、
Ｐ＝（ＢL＊Ｍ）／Ａ                                              （１６）
【００６５】
ここで、ＢLはベルト荷重すなわちハブ荷重であり、Ｍは回転中心Ｏから測られたアームに掛かるハブ荷重までのモーメントアームである。そしてＰとＡはここで説明される。
【００６６】
摩擦力（Ｒ＋Ｔ）μは、付加的な力Ｒ＝Ｐ＋Ｐ1により、単一ダンピング機構における摩擦力よりも略３倍大きい。Ｐがハブ荷重に対するアームとの釣合をとる唯一の力である。
【００６７】
図１６は、図１５の線１６−１６に沿ったダンピング機構の側立面図である。摩擦面７８の相対的な配置が示される。ピボット継ぎ手１００は摩擦面の間に描かれている。摩擦面７８はそれぞれ等しい弧状係合長さＡLを有し（図１７参照）、同じ摩擦係数μを持つ。無論、ダンピング機構のダンピング特性は、各摩擦面の長さＡLを変化させることによりある程度に変更することができる。
【００６８】
図１７は第１変形例のダンピング機構の頂面図である。タブ４０は摩擦面７８をダンピングプレート７６に接続する。スプリング端部７２は接点１０７、１０８においてダンピングプレート７６に接触する。ピボット継ぎ手１００はダンピングプレート７６が曲がることを可能にし、これにより、本明細書のほかの部分で説明されたように、摩擦面７８同士の相対運動を可能にする。
【００６９】
図１８は、第１変形例のダンピング機構の頂部斜視図である。ピボット継ぎ手１００は摩擦面７８の間に示される。
【００７０】
図１９は、第１変形例のダンピング機構の底部斜視図である。表面２０２と２０３は、ピボットアーム（不図示）に係合する。表面２０２と２０３は、ユーザが求めるならば、摩擦面として同じ摩擦係数を備えてもよい。本実施形態では、単一の摩擦面の実施形態において用いられたパッド９３（図１３参照）は必要とされない。
【００７１】
図２０は、変形例のダンピング機構の頂部斜視図である。スプリング支持部２０、２１は捩りスプリング（不図示）の螺旋状コイルを適正に支持するために異なる高さを有する。作動時、スプリングは軸方向に僅かに圧縮される。これにより、スプリング支持部２０、２１を介してダンピング面２０２、２０３に作用する力が生じる。支持部２０、２１は、軸スプリング力を均等にダンピングプレートに分配する。
【００７２】
図２１は第２の変形実施形態の底面図である。ダンピング機構は、単一の摩擦面７８のみが用いられていることを除けば、図１５に示された実施形態と実質的に同一である。更に、溝９１は摩擦面７８に存在しない。その代わりに、弧状面９２（図２３参照）は、ダンピングプレート７６のための連続接触面を提供する。比較的低い摩擦係数を有することから、垂直力Ｔは無視し得る摩擦力をダンピングプレートに発生する。釣合のために２つの力（Ｔ＋Ｐ）が存在する。摩擦のために、２つの力Ｒ＝Ｐ1＋Ｐも存在する。ダンピングプレートが静的な釣合Ｐ1’＝−Ｐ1にあることによる。
【００７３】
図２２は図２１の線２２−２２に沿ったダンピング機構の側立面図である。
【００７４】
図２３は第２の変形実施形態の頂面図である。摩擦面７８は、タブ８５によりダンピングプレート７６に連結される。他の実施形態において、溝に隣接する接点１０７を有する形で示されたダンピングプレートのこの部分は、この実施形態においては、ピボットアームに係合する連続弧状面９２である。
【００７５】
図２４は、第２の変形実施形態の底部斜視図である。連続弧状面９２は、ここで説明されるように力Ｔを受けるための押圧面を提供する。
【００７６】
図２５は、第２の変形実施形態の頂面斜視図である。スプリング支持部２０、２１は、ここで説明される軸スプリング力を支えるのととともに捩りスプリング５０（不図示）を支える。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のダンピング機構を備えるベルトテンショナを含むフロントエンド補機伝動システムの正面模式図である。
【図２】図１の略線２−２における部分拡大模式図であり、テンショナに関係する様々な分力が示されている。
【図３】図２の線３−３に沿った側断面図である。
【図４】本発明のダンピング機構を示す拡大図である。
【図５】半円形状とされた、ダンピング機構の変形実施形態である。
【図６】半円形状とされ外周壁が偏向バンドを備えた、ダンピング機構の変形実施形態である。
【図７】内側摩擦面を有するダンピング機構の変形実施形態である。
【図８】ダンピングプレートに作用する力の底面図を図示する。
【図９】ダンピングプレートの頂面図である。
【図１０】テンショナベース内のダンピング機構の自由な状態での図(free body diagram)である。
【図１１】図８の線１１−１１に沿ったダンピング機構の側面図である。
【図１２】ダンピング機構の頂面図である。
【図１３】ダンピングプレートの頂部斜視図である。
【図１４】ダンピングプレートの底部斜視図である。
【図１５】ダンピング機構の第１変形実施形態の底面図である。
【図１６】図１５の線１６−１６に沿ったダンピング機構の側立面図である。
【図１７】第１変形ダンピング機構の頂面図である。
【図１８】第１変形ダンピング機構の頂部斜視図である。
【図１９】第１変形ダンピング機構の底部斜視図である。
【図２０】変形ダンピング機構の頂部斜視図である。
【図２１】第２変形実施形態の底面図である。
【図２２】図２１の線２２−２２に沿ったダンピング機構の側立面図である。
【図２３】第２変形実施形態の頂面図である。
【図２４】第２変形実施形態の底部斜視図である。
【図２５】第２変形実施形態の頂部斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月11日(2003.12.11)
【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】
伝動ベルトに張力を与えるためのテンショナに用いられるダンピング機構であって、
スプリングが第１及び第２端部とスプリングトルクとを備え、
ダンピングプレートが摩擦面と、ピボット点に係合する少なくとも１つのランプ面とを備え、
前記ダンピングプレートが、プレート底部、内側壁、及び外側壁を有する溝を備え、
前記ダンピングプレートが、前記スプリングの前記第１端部を作用的に係合するための第１及び第２スプリング接点を備え、これにより、前記ダンピングプレートに作用するスプリングトルクは、前記ピボット点における反力と連携して垂直力を発生する
ことを特徴とするダンピング機構。
【請求項２】
前記ダンピングプレートが少なくとも１つの軸に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項３】
前記ダンピングプレートが、外側摩擦面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項４】
前記ダンピングプレートが、前記外側摩擦面を画定する取付ライニングを備えることを特徴とする請求項３に記載のダンピング機構。
【請求項５】
前記スプリングが捩りスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項６】
前記ダンピングプレートが円形であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項７】
前記ダンピングプレートが半円形であることを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項８】
前記ダンピングプレートが、内側摩擦面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項９】
前記ダンピングプレートが、前記内側摩擦面を画定する取付ライニングを備えることを特徴とする請求項８に記載のダンピング機構。
【請求項１０】
前記プレート底部が前記テンショナと摺動係合する底面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項１１】
前記底面が摩擦パッドを備えることを特徴とする請求項１０に記載のダンピング機構。
【請求項１２】
前記プレート底部が、前記スプリングと係合する上面を有することを特徴とする請求項１に記載のダンピング機構。
【請求項１３】
前記ダンピングプレートが、ダンピングプレートの相対運動を可能とするピボット継ぎ手を備えることを特徴とする請求項７に記載のダンピング機構。
【請求項１４】
前記ダンピングプレートが、プレート底部、内側壁、及び外側壁を有する溝を備えることを特徴とする請求項１３に記載のダンピング機構。
【請求項１５】
前記外側壁が、前記テンショナとの径方向への係合を可能にする偏向バンドを備えることを特徴とする請求項１４に記載のダンピング機構。
【請求項１６】
無端部材に張力を与えるためのベルトテンショナであって、
シャフトを有するハウジングと、
前記シャフトに枢軸的に取り付けられるピボットアームと、
第１軸に実質的に平行かつ離れて配置された第２軸の回りに回転するように前記ピボットアームに枢着されたプーリと、
第１及び第２端部とスプリングトルクとを有するスプリングと、
摩擦面と、ピボット点に係合するための少なくとも１つのランプ面とを備えるダンピングプレートと、
前記ダンピングプレートが、前記スプリングの前記第１端部を作用的に係合するための第１及び第２スプリング接点を備え、これにより、前記ダンピングプレートに作用するスプリングトルクは、前記ピボット点における反力と連携して垂直力を発生し、
全てのピボットアームの運動を、無端部材から遠ざかる第１の方向への前記ピボットアームの運動に作用する第１ダンピング力と、無端部材に向かう第２の方向への前記ピボットアームの運動に作用する第２ダンピング力とにより実質的に減少させ、前記第１ダンピング力は前記第２ダンピング力よりも大きい
ことを特徴とするベルトテンショナ。
【請求項１７】
前記第１ダンピング力と前記第２ダンピング力の比率が非対称係数を含むことを特徴とする請求項１６に記載のテンショナ。
【請求項１８】
非対称係数が１よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項１９】
前記摩擦面が所定の長さの曲線形状を描くことを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項２０】
前記ダンピングプレートが更に、前記ピボット点に係合するプレートを備え、これにより前記ダンピングプレートの回転が、前記ピボット点を回転中心とする前記第１接点と第２接点に掛かる力により発生することを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項２１】
前記摩擦面が、少なくとも２つの摩擦面要素を有し、１つの摩擦面部の曲率中心は、他のどの摩擦面要素の局率中心とも一致しないことを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項２２】
前記摩擦面が非金属材料を含むことを特徴とする請求項１７に記載のテンショナ。
【請求項２３】
前記非金属が、滑らかにされていることを特徴とする請求項２２に記載のテンショナ。
【国際調査報告】
2005517129.tif 000032
2005517129.tif 000033
2005517129.tif 000034
2005517129.tif 000035