(57)【要約】  本発明は、ベルトテンショナと、第１ベルトテンショナプーリと、クランクシャフトプーリと、補機プーリと、第１ベルトテンショナプーリ、クランクシャフトプーリ、補機プーリに掛け回される伝動ベルトとを備えるベルト伝動システムに用いられる改良されたベルトテンショナである。ベルトテンショナは、エンジンのシリンダブロックに対して固定された位置に取り付けられるように適合された取付ポイント、トラック、運動に関して２つの自由度をもちトラックに摺動自在に取り付けられた第１キャリアを備える形式のものである。第１ベルトテンショナプーリは伝動ベルトに係合するために回転自在に第１キャリアに取り付けられる。弾性部材は第１キャリアを前記トラックに対して長手方向にバイアスする。改良はテンションが移動規制機構を備えることを含む。
2005509117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトテンショナと、第１ベルトテンショナプーリと、クランクシャフトプーリと、補機プーリと、前記第１ベルトテンショナプーリ、前記クランクシャフトプーリ、前記補機プーリに掛け回される伝動ベルトとを備え、前記ベルトテンショナが、エンジンのシリンダブロックに対して固定された位置に取り付けられるように適合された取付ポイント、トラック、運動に関し２つの自由度をもち前記トラックに摺動自在に取り付けられた第１キャリアを備え、前記第１ベルトテンショナプーリが前記伝動ベルトに係合するために回転自在に前記第１キャリアに取り付けられ、弾性部材が前記第１キャリアを前記トラックに対して長手方向にバイアスするベルト伝動システムに用いられるベルトテンショナであって、
前記テンショナが移動規制機構を備えることを特徴とするベルト伝動システム用ベルトテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広くは、ベルト伝動システムの動力伝達ベルトに張力を与えるためのテンショナに関する。特に、直線的なプーリの運動を行なうテンショナに関する。具体的には、本発明は、しばしばＧｅｎ−Ｓｔａｒと呼称されるモータ／ジェネレータなど、エンジン始動機能と発電機能の両方を担う単独の装置を備えた伝動ベルト駆動システムに適用され、その動きが機械的に減衰され、移動が制限された直動式テンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、すなわち動力装置(power plant)は、エンジンのクランクシャフトから動力を取り出し、それを１つ以上の様々なエンジン補助機関(auxiliaries)すなわち補機(accessories)に伝達するために、伝動ベルト駆動システムを一般に用いる。自動車のアプリケーションでは、これらの補機は、パワーステアリングポンプ、ウオータポンプ、エアコン用コンプレッサ、燃料ポンプや、オルタネータなどである。歴史的には、このようなエンジンは、主動力の取り出し位置(main power takeoff point)が、自動車を動かすために車輪を駆動する駆動列(drive train)に取り付けられ、エンジンの後部から突出するクランクシャフトに設けられていた。補機は、クランクシャフトの前方に取り付けられたプーリにより駆動される。各補機にはプーリが設けられる。全てのプーリは、それらに掛け回された１つ以上の伝動ベルトを介して機械的に連絡されている。各伝動ベルトに張力を与えるための何らかの方法が提供される。伝動ベルト、プーリ、そしてベルトに張力を与える装置は、補機ベルト伝動システムを構成する。
【０００３】
初期のシステムは、複数のＶベルトを備えていた。通常、各ベルトは、手動調整とベルト毎に１つの補機やアイドラの位置を調整（固定）することにより張力が与えられた。これらは、変動するベルトの状態や全体の駆動状態に適応するように、自動的にプーリを動かす構造を全く持っていないことから、ロックド・センタ(locked center)ベルト伝動装置と呼ばれている。ベルトが伸張され、引き伸ばされると、ベルトに掛かる張力は低減するであろう。更に、ベルト伝動システムの適正な作動には、ベルトの張力は、最悪の状態に適応するために十分高く設定されている必要がある。このような最悪の状態は、過熱、過度のエンジン作動、あるいは過度の補機作動に起因する。
【０００４】
自動車のエンジン区画の容積を小さくすることへの関心がこれまでずっと存在する。より小さい区画を融通するために、補機ベルト伝動システムを含むエンジンの様々な側面が小型化された。これは、採用されるベルトの数を減らすことにより少なくとも部分的には達成された。各ベルトが取り除かれ、これによりエンジン前方から突き出す層の数が減らされ、エンジン前方から突き出すベルト伝動システムの総体的な距離が低減された。究極的には、これは多くのアプリケーションに単一のサーペンタイン（多軸掛け）ベルトを使用することをもたらした。サーペンタインベルトは、多くのプーリの周りを前後に連続して曲げられた状態で蛇行する様子からこのように名づけられている。ＶリブドやマイクロＶ（ゲーツ・ラバー・カンパニーの登録商標）ベルトは多軸掛けの用途に最適である。
【０００５】
ロックド・センタによってベルトに張力を与える試みの限界は、多軸掛けのアプリケーションにおいて顕著となる。したがって、最近の殆どのサーペンタインベルト装置は、変動するベルト伝動システムの状態をより上手く調整するオートテンショナを備える。基本的な方式では、オートテンショナは、エンジンのシリンダブロックに直接取り付けられる、あるいは、車両のエンジンに対して固定的な車両のある箇所に間接的に取り付けられる枠体(framework)、すなわち取り付け端と、ベルト伝動システムの回転面内においてベルトを押圧するプーリとを備える。可動部材、すなわち連接部は、プーリを介してベルトに押圧力を与えるために枠体とプーリとの間に延出する。押圧力は、ベルトが掛け回された距離を伸張するように作用し、これによりベルトを緊張した状態に置く。様々な技術と幾何学的構成がバイアス力を与えるために採用されてきた。一般に、鋼スプリングなどの弾性部材が可動部材を動かすために作動し、ベルト面に向かう方向にプーリを動かし、ベルトに掛かる張力を増大させる。
【０００６】
これらの構成部のみからなるテンショナは、システムが静止状態（すなわち、プーリが回転していない状態）においてはある程度一定の力をベルト面に与える。時間の経過、温度、あるいは製造上の変動により発生する伝動システムの寸法上の不安定性は、少なくとも弾性部材の限界とテンショナの幾何学的限界までは、弾性部材の作動によりかなり上手く調整される。したがって、ベルトに掛かる張力は、システムが静止した状態では、ベルトが引き伸ばされていようと、あるいはエンジンの熱い冷たいに係らず、比較的一定に保たれる。しかし、これらの構成部のみからなるテンショナは、システムの全ての作動状態に対してベルトに掛かる適正な張力を維持できない。
【０００７】
伝動ベルト駆動システムの作動は、一般に捩れ振動や他のクランクシャフト、補機の角加速度の影響、アンバランスな状態による影響、あるいは他の影響により振動する。クランクシャフトの捩り振動は、各シリンダとピストンの連携における燃焼サイクルを通してクランクシャフトに伝達される個別のインパルスの結果としてある程度発生する。この振動はベルト振動を引き起す。これは結果的にテンショナの可動部の振動を引き起す。そして勢いはそれら可動部において増大し、プーリがベルト面に作用する力と、ベルトに掛かる張力を加減する。ベルトに掛かる変動張力は、ベルト伝動システムにとって許容しがたい性能をもたらし得る。ある場合には、ベルト伝動システムのベルトの滑りが、システム効率や伝動能力を過度に制限したり、スリップやその他の原因により非常に騒がしかったりと、短期的な性能に問題を起こし得る。別の場合には、短期的に満足できる性能を得るためにベルトに余儀なく与えられる張力の合計が、システムにおける１つ以上のコンポーネント（ベルトや１つ以上の補機が含まれる）の早期故障など、長期的な問題を引き起す。
【０００８】
これらの問題に適応し、そしてテンショナの性能を向上するために、ダンピング装置がテンショナに組み込まれてきた。初期のダンピングテンショナには、瞬間的な動きがベルトに掛かる張力を増大する方向かベルトに掛かる張力を低減する方向かに関わらず、テンショナの可動部の動きが略均等に減衰される対称ダンピングが搭載された。ダンピングは、プーリ／ベルト境界面において、加減したバイアスをもたらすように、弾性部材により供給される力と組み合わされる。
【０００９】
別のテンショナは、非対称ダンピングを用いている。一般に、このようなテンショナは可動部に掛かるダンピングが、テンショナがベルト緊張方向に動いているときに最小となり、ベルト弛緩方向に動いているときに最大となるように減衰される。あるアプローチでは、シューがレース(race)に対しレース面の法線方向からある角度ずれてバイアスされている。これの結果、１つの方向におけるシューとレースの相対的な運動は、シューをレースから持ち上げようとする。これはそれらの境界面での圧力を低減し、ダンピングを増大させる摩擦を低減し、そしてこれによりダンピングを低減する。もう一方の方向では、レースに対しシューを楔留めするように作用させ、ダンピングを増大させる。一例がサーク等(Serkh et al.)の米国特許第５，９６４，６７４号に記載されている。これらには、張力を与えるためにベルト面に対してバイアスされた単一のプーリを備えたテンショナを利用することについて記載されている。また、ベルトに対するバイアスは、単にエンジンブロックに関係していた。
【００１０】
ホワイト  Ｊｒ．(White Jr.)の米国特許第４，４１６，６４７号は、伝動ベルトを押圧する２つのプーリの使用を開示する。’６４７号の特許は、このアプローチが、エアコン用コンプレッサなどの周期的な負荷を備えたシステムに張力を与えるのに有効であると述べる。プーリの１つは、周期的負荷の直ぐ上流側において伝動ベルトのスパンを押圧する。一方、もう１つのプーリは、周期的負荷の直ぐ下流側において伝動ベルトのスパンを押圧する。１つの実施形態では、２つのプーリは、頂角において回動可能な曲げ部材に各々相対的に固定されている。組立体は、ロックド・センタ方式で静的張力を与えるために伝動ベルトに対して押圧される。ピボットは動的テンションを調整するためと言われている。静的張力は、伝動ベルトに対してテンショナによりベルト緊張方向に掛けられる力によるものであり、伝動ベルトがシステムのプーリに駈け巡らされる距離を伸ばす効果をもつ。システムの各プーリが自由に回転することが許されていると仮定するならば、全てのスパンにおける張力は等しくなり、静的な張力となるであろう。動的張力は、伝動ベルトの全長に関わる張力であり、各プーリに掛かるトルクとシステムにおける様々なアンバランスの影響により静的張力が変動された結果である。付加的な結果として、各スパンは異なる張力となり易い。
【００１１】
内燃機関のための補機ベルト伝動システムと結合されて使用される伝動ベルトテンショナは、プーリの円弧状及び直線状の運動とともに知られている。上述したものは、全て円弧状の動きを用いていた。あるアプリケーションでは直動式テンショナ（伝動ベルトに接触するアイドルプーリが実質的に真っ直ぐな軌道を動くもの）から利益を得る。
【００１２】
直動式テンショナの一例は、フォスター(Foster)の米国特許第４，６３４，４０８号に見出される。’４０８号の特許は、油圧ダンピング機構(hydraulic damping mechanism)の周りに複数のスプリングが組み込まれた比較的複雑なテンショナの構造を開示する。ベルトに掛かる張力は、スプリングに掛かる圧縮のレベルを決定するボルトにより調整できる。テンショナプーリが取り付けられるキャリアは、ボールとトラックベアリング構造によりキャリアの運動の２つの自由度を規定するトラックと係合する。これら全ては、全機械的構造に関連して、固有の移動の限界を有する。しかし、意図的な移動の限界は開示されていない。更に、移動を制限する構造、すなわち、テンショナがその移動の限界に達した場合に、制御された減速を調整する技術に関する開示はない。ベルト伝動システムのためのテンショナに関わる技術では、普通ベルト伝動システムの通常の作動において、テンショナがそれらの移動の限界に決して達しないように、それらの運動において適切な移動となるように設計される。’４０８号の特許は、開示されたテンショナが何らかの特別なものとなるように考慮されたことを示唆するものではない。水力学的装置(hydraulics)を含むことは水力学的作動流体(hydraulic fluid)が漏れる懸念を発生させる。開示された水力学的機構は明らかに小型ではない。したがって、テンショナは比較的大きなものとなる。比較的数の多い部品は、価格と構造の複雑さを増大する。更に、アイドラプーリを支持するキャリアに掛かる寄生的トルクを調整することができず、ボールとトラックベアリング構造への作用の他は、キャリアに捩りを発生し易い。
【００１３】
伝統的には、電気スタータモータは、エンジンのクランクシャフトを回転させるために設けられ、これにより燃焼が開始され、エンジンが始動される。スタータモータはエンジンの後方近くに配置され、ギア列を介してクランクシャフトの後部に断続的に係合されるように適合される。
【００１４】
現在、排気を減らし、自動車の重量を低減し、ボンネット内（アンダーザフード）の部品数を減らして燃料効率を増大させることへの要求が高まっている。これらの目的に向けて採用された１つのアプローチは、スタータモータの機能とオルタネータの機能を１つの装置、モータ／ジェネレータすなわちＧｅｎ−Ｓｔａｒ、に結合している。また、燃費向上の目的のために、Ｇｅｎ−Ｓｔａｒは「ストップインアイドル」と呼ばれる構成の使用を促進する。この構成では、通常アイドリングするときにエンジンを停止することができ、そして自動車を再び動かしたいときに再始動される。この構成は、実質上補機ベルト伝動への要求を増大させる。実際の使用においては、モータ／ジェネレータは補機ベルト伝動を介してクランクシャフトと機械的に連結されている。モータ／ジェネレータと協働する補機ベルト伝動システムは、エンジンの前方に配置されることが多い。しかし、これらのシステムをエンジンの後方も含めた他の位置に配置することも考えられている。
【００１５】
Ｇｅｎ−Ｓｔａｒシステムの出現は、伝動ベルト駆動システムの設計者を、実質上新しい、単なる振動負荷以上の課題に直面させる。これらの中で重要な課題は、大きな負荷と回転慣性を生じるだけではなく、大きな駆動トルクをも補機ベルト伝動に付加するこの新しい装置を備えた補機ベルト伝動において十分な性能を示すテンショナシステムを開発することである。更に、それはこの大きな駆動トルクを断続的に与える。
【００１６】
直動テンショナとモータ／ジェネレータが組み込まれたベルト伝動システムとしては様々なレイアウトが知られており、ダンピング、特に非対称なダンピングを取り入れることは、そのようなベルト伝動システムの短期的及び長期的な性能に建設的に作用する。また、ベルト弛緩方向へのテンショナの移動に特有の制限を設けることが、そのようなベルト伝動システムの短期的及び長期的な性能に建設的に作用し得ることも知られている。これは、モータ／ジェネレータを含まないシステムにおいても同様である。しかし、そのような移動の制限により発生する有害な影響には、その限界に達したとき、望ましくないベルトと他のシステムの騒音が含まれる。
【００１７】
バルトス等(Bartos et al.)の米国特許第４，７５８，２０８号は、各々プーリを備える円弧状に動く２つのアームの利用を開示する。アームはモータ／ジェネレータのシャフトに対応するピボット位置とともに取り付けられる。２つのアームは、スプリングによりお互いに向けてバイアスされる。テンショナはまた、規制された回転をする仕方で取り付けられたモータ／ジェネレータを備え、モータ／ジェネレータモードがスタータあるいはオルタネータとして作動するかに応じてハウジングが僅かな角度回転することができる。このリアクションによる動作は、一対のラッチを操作し、動作に対して一方あるいは２つのアームのうちの他方を交互にロックする。この方法では、モータ／ジェネレータのモードに応じて、モータ／ジェネレータプーリにおいて終端し、最大張力を持つ伝動ベルトのスパンと協働するアームを所定の位置でロックする。そして自由なアームが伝動ベルトシステムに張力を与える。このテンショナは、明らかに複雑であり、摩耗に晒される可動部を備えたモータ／ジェネレータの特別な取り付けを必要とし、その応用において融通がきかない。更に、’２０８号の特許は、システムの性能を高めるために、プーリの何れかの動きに対してダンピングを加える発想について開示しない。またそれは、ダンピング機構と協働する弾性的な移動規制の構造について開示しないし、上述した有害な影響を克服するための試みについて示唆しない。
【００１８】
特定の移動限界を有する直動式テンショナの取り付けは、それら特定の限界を一件一件毎に調整可能とし、ベルトの取り付けにおいて選択的に緩められるリリース機構を設けることにより向上される。更に、調整可能な特定の限界を与える調整装置が、初期ロックド・センタテンショナ調整を行なえるように予め設定できる場合に、ベルトの張力減衰特性(tension decay characteristics)は、より上手く調節することができる。
【００１９】
したがって、そこから利益を得られるアプリケーションの作動において、有害な影響を回避するとともに移動が規制された直動式テンショナに対する要求が引き続き存在する。モータ／ジェネレータを備える補機伝動ベルト駆動システムは、そのようなアプリケーションの１つである。
【００２０】
調整可能な移動限界を有する、あるいは初期ロックド・センタ張力を与えることができる、あるいはこれら両方を満たす直動式テンショナに対する要求が引き続き存在する。また、リリース機構を備えた直動式テンショナへの要求も引き続き存在する。
【００２１】
更に、一度に、十分な短期的特性と十分な長期的特性を提供し、与えられたアプリケーションにおいて使用され得るベルト幅を最大限利用し、コストと複雑さ抑え、それが適用できるモータ／ジェネレータシステムに関して柔軟であり、直線的運動を提供するモータ／ジェネレータと協働して用いられるテンショナとシステムへの要求が引き続き存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、直動式補機伝動ベルト駆動システム、システムの構成、それを使用するエンジン、及びそれらの使用方法の提供を目的とし、それらは、短期的性能と長期的性能の組み合せを向上し、ベルトの選択を最大限に利用する。
【００２３】
本発明は、個別の限界を一件一件毎に調整可能な直動式テンショナの提供を目的とする。
【００２４】
本発明は、ベルトの取り付けにおいて選択的に緩められ得るリリース機構を備えた直動式テンショナの提供を目的とする。
【００２５】
本発明は、更に、調整可能な個別の限界を提供する調整装置が初期ロックド・センタテンショナ調整を行なえるように予め設定できる直動式テンショナの提供を目的とする。
【００２６】
本発明の目的に沿った上記目的及び他の目的を達成するために、ここで具体的に幅広く説明されるように、本発明は、ベルトテンショナ、第１ベルトテンショナプーリ、クランクシャフトプーリ、補機プーリ、及び第１ベルトテンショナプーリ、クランクシャフトプーリ、補機プーリに掛け回される伝動ベルトを備えるベルト伝動システムに用いられる改良されたベルトテンショナである。ベルトテンショナは、エンジンのシリンダブロックに対して固定された位置に取り付けられるように適合された取付ポイント、トラック、運動に関して２つの自由度をもちトラックに摺動されるように取り付けられる第１キャリアを備える形式のものである。第１ベルトテンショナプーリは、伝動ベルトに係合するために第１キャリアに回転自在に取り付けられる。弾性部材が第１キャリアをトラックに対して長手方向にバイアスする。この改良には、移動規制機構を含むテンショナが含まれる。
【００２７】
本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成し、番号等が部品等を指し示す添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明文とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
補機ベルト伝動システム１０の好ましい実施形態は、図１、２に図示される。それは、モータ／ジェネレータ１２、モータ／ジェネレータプーリ１４、パワーステアリングポンププーリ１８、エアコン用コンプレッサプーリ２０、ウオータポンププーリ２２、クランクシャフトプーリ２４、デュアルテンショナ２８、第１テンショナプーリ１６、第２テンショナプーリ２６、そして伝動ベルト３０を備える。
【００２９】
特定の補機プーリが特定の幾何学的配置で描かれているが、本発明は、アプリケーションに応じて、補機と幾何学的配置の様々な数と組み合せに適用され、それには多軸掛けや非多軸掛けの構成も含まれる。モータ／ジェネレータ１２を含むシステムにとって顕著な有利性が得られるならば、補機は通常のオルタネータや別の補機であってもよい。通常補機１４は、本発明のテンショナ２８の利益を利するために高い振動負荷を与える。図示された構成は多軸掛けである。したがって、伝動ベルト３０は通常Ｖリブド型である。しかし、本発明は、全てのベルト形式を含めて実施することができる。更に、この描写は、複数のベルトを備えた補機ベルト伝動システムにおけるベルト／プーリの１つの面としても見ることもできる。
【００３０】
「ベルト移動」と付された矢印は、発電と始動モード両者における通常の作動におけるベルト移動の方向を示す。伝動ベルト３０により掛け回された軌道の下流に移動することは、ベルト移動と同じ方向に移動することである。上流に移動することは、ベルト移動と逆に移動することである。
【００３１】
クランクシャフトプーリ２４から始めて下流に移動すると、始動緊張側スパン３２が、クランクシャフトプーリ２４と伝動ベルト３０との間の最終接点における終端から始まり、モータ／ジェネレータプーリ１４と伝動ベルト３０との間の最初の接点における終端で終わる間隔をカバーする。始動緊張側スパン３２は、エンジンがモータ／ジェネレータ１２により始動される始動モードにおいて、通常システムで最大の張力を持つスパンである。始動弛緩側スパン３４は、モータ／ジェネレータプーリ１４と伝動ベルト３０との間の最終接点から始まり、パワーステアリングポンププーリ１８と伝動ベルト３０との間の最初の接点で終わる間隔をカバーする。発電緊張側スパン３４は、エンジンが通常に運転される発電モードにおいて、通常システムで最小の張力を持つスパンである。
【００３２】
モータ／ジェネレータプーリ１４とクランクシャフトプーリ２４におけるトルクの方向は、図１、２のそれぞれの各プーリ１４、２４において「トルク」と付された矢印により示されるように、補機ベルト伝動システム１０の動作モードに応じて逆転する。発電モードでは、クランクシャフトプーリ２４が全ての駆動トルクを供給する。ウオータポンププーリ２２、エアコン用コンプレッサプーリ２０、パワーステアリングポンププーリ１８、モータ／ジェネレータプーリ１４は、駆動トルクを消費し、第１テンショナプーリ１６と第２テンショナプーリ２６では僅かばかり消費される。始動モードでは、モータ／ジェネレータプーリ１４が全ての駆動トルクを供給する。クランクシャフトプーリ２４、ウオータポンププーリ２２、エアコン用コンプレッサプーリ２０、パワーステアリングプーリ１８は、駆動トルクを消費し、第１テンショナプーリ１６と第２テンショナプーリ２６では僅かばかり消費される。
【００３３】
一般に、動作モードによらず、もし各プーリが自由に回転することが許されるならば、全てのスパンの張力は等しく、静的張力にある。図１、２と５〜１１を参照すると、この好ましい実施形態において、静的張力は、第１プーリキャリア４０と第２プーリキャリア４２との組み合せに作用し、第１テンショナプーリ１６と第２テンショナプーリ２６が互いに向けてバイアスされるように、すなわち相互にバイアスされ、始動緊張側スパン３２と始動弛緩側スパン３４の組み合せを押圧して、全てのプーリの周りを駈け巡る伝動ベルトの距離を伸張しようとする、弾性部材３８を介してテンショナ２８により伝動ベルト３０に与えられる力によるものである。
【００３４】
図２に示される通常すなわち発電モードでは、クランクシャフトプーリ２４が駆動トルクを供給する。クランクシャフトプーリ２４の上流の各プーリは、駆動トルクの一部を吸収し、テンショナの効果を無視すると、直上流側のスパンの張力を低減する。モータ／ジェネレータプーリ１４は最大の負荷を与える。最後には、始動緊張側スパン３２が最小張力を持つスパンとなる。
【００３５】
図１に示される始動モードでは、モータ／ジェネレータ１２が駆動トルクを供給する。始動緊張側スパン３２が最大張力を持つスパンとなる。始動弛緩側スパン３４は最小張力を持つスパンとなる。伝統的に最適化は、様々な負荷の順番を決め、駆動レイアウトにおけるテンショナの配置を決める作業として見られている。明らかに、発電モードにおいて最適化するレイアウトは、始動モードにおいて最適化するレイアウトとは大きく異なる。
【００３６】
従来の補機Ｖリブドベルト伝動システムでは、基本的な設計条件は：１）供給と消費が予想されるトルクに基づいたベルト幅（通常リブの数で示される）と型の選択、２）ベルトまたはシステムのコンポーネントに、許容できる期間が得られる程度に低く、許容されない滑りが発生する程度よりも高い、有効寿命を低下させない応力を掛ける静的張力の選択である。また、ベルトの型と幅の選択はベルト寿命に影響する。これら２つの基本設計条件の間には相互に関連がある。
【００３７】
補機ベルト伝動システムの設計者に共通の目的は、価格と複雑さを考慮しつつ、これら両方の条件を最適化することである。最適化は、当業者に知られた多くの幾何学的及び材料のパラメータを巧妙に取り扱うこと通して達成される。これらには駆動及び従動プーリの配置が含まれ、これは各々が与える慣性あるいは他のトルクに基づいて決められる。
【００３８】
モータ／ジェネレータを備える伝動システムは、この独特な最適化を全く許さず、新たなそして困難な制限を呈示する。困難の元凶は、駆動トルクを供給し、最大慣性トルクを与えるプーリが動作モードによって異なるという事実にある。更に、従来の伝動システムにおいて通常遭遇するものよりも大きな慣性トルク荷重が与えられる。
【００３９】
本発明の２プーリテンショナ２８は、モードを組み合わせた特定のアプリケーション、特にこの好ましい実施形態のレイアウトにおいて使用される場合において、顕著に補機ベルト伝動システム１０を最適化する。しかし、テンショナ２８はこの特定のレイアウトに限定されるものではない。モータ／ジェネレータを備える伝動ベルトシステム１０は、モータ／ジェネレータ補機が代表する過酷な使用態様から、本発明のテンショナ２８の適応性を示す一例として選ばれた。しかし、初めの方で述べられたように、テンショナ２８とここで開示される代替品の全ては、自動車と工業的内燃機関の伝動システム１０に対して一律に広い適用性をもつ。
【００４０】
第１又は第２プーリ１６、２６の各々を個別に見ると、ベルト弛緩方向は、第１又は第２プーリ１６、２６が、ベルト３０をより短い経路に掛け回まわすようにする方向である。ベルトに張力を与えるのは、単純にこれの逆である。しかし、第１及び第２プーリ１６、２６の動きから見ると、ベルト弛緩方向は第１及び第２プーリ１６、２６が離間するように移動する場合である。また、ベルトに張力を与えるのは、単純にこれの逆である。
【００４１】
第１及び第２テンショナプーリ１６、２６はトラック３６に沿った直線的な行程に従い、これについては以下により詳細に説明される。第１及び第２プーリ１６、２６の各々の直線的な経路は、協働するスパンが、スパン両端のプーリの間にぴんと張られた状態とされた経路に垂直に向けられていることが好ましく、本実施形態では、テンショナ２８が存在しなければ、オルタネータプーリ１４とクランクシャフトプーリ２２が第１テンショナプーリ１６に、モータ／ジェネレータプーリ１４とパワーステアリングポンププーリ１８が第２テンショナプーリ２６に対応する。この向き付けは、どのようなベルトの片寄りに対しても第１及び第２テンショナプーリ１６、２６の動きを最小のものとし、結果トラック３６にとって必要な長さを低減してテンショナ２８が全体としてより小型化されることを可能にし、テンショナ２８内の力の関係を改善してテンショナ２８における内部構造の最大の寿命をもたらし得る。しかし、図示されたように、あるアプリケーションでは、このような向き付けが可能でないこともある。このようなアプリケーションにおいても、満足な結果が得られる。
【００４２】
次にテンショナ２８の内部構造は、図５〜図１１を参照して説明される。この好ましい実施形態では、第１端部支持部４４は、テンショナ２８をエンジンに取り付けるために、ファスナ（図示せず）を受容するための第１取付孔５６を備える。第１取付孔５６を持つ第１端部支持部４４の部分と、第２取付孔５８を持つ第２端部支持部４６の部分が、各々第１及び第２テンショナプーリ１６、２６から離れる方向に突出し、その底面が、第１及び第２テンショナプーリ１６、２６の底面と略同一面に配置されることが見て取れる。しかし、第１及び第２端部支持部４４、４６が、トラック３６を伝動ベルト３０に対して適正な向きとなるように取り付けられるいかなる構成も考えられる。
【００４３】
トラック３６は、キャリア支持溝６８とダンピング溝７０を備える。図２０、２１に詳細に描かれる第１及び第２プーリキャリア４０、４２の各々は、キャリア支持溝６８内で摺動するキャリアベアリング６６を備える。第１及び第２テンショナプーリ１６、２６は、レース６２とボール６４を含むボールベアリング組立体を介してボルト６０に枢着され、ボルトによって、第１及び第２プーリキャリア４０、４２に回転自在に取り付けられる。第１及び第２プーリキャリア４０、４２は、それぞれ一体的に鋳造されるか、別々の部品を接合した第１及び第２角ブロック７２、７３も備える。第１及び第２シュー７６、７７は、第１及び第２シュー７６、７７が第１及び第２角接合部７４、７５において第１及び第２角ブロック７２、７３に斜設するように、それぞれ第１及び第２プーリキャリア４０、４２の上に、第１及び第２角ブロック７２、７３のそれぞれに対して配置される。第１及び第２シュー７６、７７は、それぞれのダンピング溝７０内で摺動する第１及び第２シューベアリング７８、７９を備える。第１及び第２シュー７６、７７は、可動式の第１及び第２スプリングループ８０、８１を備え、第１及び第２スプリングフック９０、９２がこれを通してそれぞれ取り付けられる。横方向左には、第１調整ボルト２００が、第１端部支持部４４を通して螺着される。第１調整ボルト２００の先端は、高弾性ゴムからなる第１バンパー２１０を備える。第１補助スプリング２２０は、第１端部支持部４４から第１シュー７６に渡設される。横方向右には、第２調整ボルト２０２が、第２端部支持部４６を通して螺着される。第２調整ボルト２０２の先端は、高弾性ゴムからなる第２バンパー２１２を備える。第２補助スプリング２２２は、第２端部支持部４６から第２シュー７７に渡設される。第１及び第２取付ピン３００、３１０は、第１及び第２ピンホール３１２、３１４にそれぞれ挿入される。
【００４４】
レース６２とボール６４からなるベアリングを備えた第１及び第２テンショナプーリ１６、２６が第１及び第２プーリキャリア４０、４２にボルトで取り付けられると、キャリアベアリング６６は所定の位置に取り付けられ、第１及び第２シューベアリング７８、７９が取り付けられた第１及び第２シュー７６、７７が第１及び第２プーリキャリア４０、４２の上に配置され（キャリア組立体７１）、スプリング３８が第１及び第２可動スプリングループ８０、８１に取り付けられ、キャリア組立体７１はトラック３６に挿入される。キャリアベアリング６６は、トラック３６内において実質的に組立体の長手方向の運動のみを可能とする低摩擦の連接を構成するようにキャリア支持溝７１に嵌合する。キャリアベアリング６６とキャリア支持溝６８の間の関係は、キャリア組立体７１の動きの２つの自由度を規定する。スプリング３８からの張力は、各々のキャリア組立体７１を第１及び第２取付ピン３００、３１０にもたれ掛けさせる。
【００４５】
第１及び第２調整ボルト２００、２０２は、それぞれ第１及び第２バンパー２１０、２１２と組み立てられる。第１及び第２調整ボルト２００、２０２は、第１及び第２端部支持部４４、４６にそれぞれ螺入される。第１及び第２補助スプリング２２０、２２２は、それぞれ第１及び第２調整ボルト２００、２０２の周りに配置される。第１及び第２端部支持部４４、４６と、第１及び第２端部キャップ４８、５０は、トラック３６の端部の上に据えられる。その後５つ全ての部品を結合するために、ファスナ（図示せず）が、それぞれ第１及び第２キャップ取付ポイント５２、５４を通して、第１及び第２端部支持部４４、４６とトラック３６に一致するように螺刻された開口部に挿入される。図６を参照すると、ベルト３０の初期取り付け時には、調整ボルト２００は、第１ダンピングシュー７６から僅かに引っ込められている。しかし、第１補助スプリング２２０は、第１シュー７６に対して渡設され、圧縮された状態にある。ベルト３０の初期取り付けの時には、調整ボルト２０２は、第２ダンピングシュー７７から僅かに引っ込められている。しかし、第２補助スプリング２２２は、第１シュー７７に対して渡設され、圧縮された状態にある。
【００４６】
テンショナ２８は、その後エンジンに取り付けられる。新品のベルト３０は、図１、２に図示された状態で、モータ／ジェネレータプーリ１４、パワーステアリングポンププーリ１６、エアコン用コンプレッサプーリ１８、ウオータポンププーリ２０、クランクシャフトプーリ２２、第１及び第２テンショナプーリ１６、２６を含む作動プーリの周りに掛け回される。取付ピン３００、３１０は、ピンホール３１２、３１４からそれぞれ引き抜かれる。テンショナ２８は、その後、図７に示される位置に配置される。プーリ１６、２６は、ベルト３０が新品であり、まだ伸びていないことから、相対的に遠く離れている。そして、調整ボルト２００、２０２が、システム１０の要求と選択されたベルト３０の構造に応じて適切に締められる。通常、ボルト２００、２０２は、バンパー２１０、２１２がそれぞれシュー７６、７７にちょうど接触しない程度まで螺入される。しかし、ある状況では、付加的なバイアスを与えるために、あるいはロックド・センタベルト伝動システムに良く似た初期設定を与えるために、調整ボルト２００、２０２の１つあるいは両方を締め付けることが有利な場合もあり得る。
【００４７】
図１９は、テンショナ２８内に作用する力を示すのを助ける。１つのキャリア組立体７１のみが図示され説明される。しかし、ここでの説明は本実施形態の全てのキャリア組立体７１及び後に説明される別の実施形態においても当てはまる。図１９を参照すると、ベルト３０が掛け回されると、取付ピン３００、３１０が取り外され、スプリング３８、２２０のスプリング力Ａが第１及び第２テンショナプーリ１６、２６を介してベルト３０に伝達されることを可能にする。なお、図示された力の各々に関連付けられた矢印は、大まかな方向と位置を模式的に示すが、重要ではない。更に、水平にしようとする力（レベリング力）Ｄ、Ｅなどのように、実際にはある領域に渡って、あるいは複数の部材に分布する力は、議論を簡単にし、テンショナ２８における顕著な作用の理解をより容易にするために、１つの点で発生しているものとして描かれる。そして伝動ベルト３０には静的張力がもたらされる。これは、伝動ベルト３０による第１テンショナプーリ１６に掛かるベルト力Ｂの増大をもたらす。力Ａ、Ｂの間のモーメントは、寄生トルクの上昇を招き、キャリア組立体７１を傾かせようとする。そして寄生トルクは、キャリアベアリング６６とキャリア支持溝６８の間の接点において、レベリング力Ｄ、Ｅの上昇を招き、キャリアベアリング６６とキャリア支持溝６８との間の遊びを超えたキャリア組立体７１の更なる傾きを規制する。
【００４８】
システム１０の作動中、静的張力はスプリング３８、２２０、２２２の作用により維持される。静的張力は、ベルト緊張方向にバイアスされた第１及び第２テンショナプーリ１６、２６を介してテンショナ２８により伝動ベルト３０に掛けられる力によるものであり、伝動ベルト３０が全てのプーリ１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６に駈け巡らされる距離を伸ばそうとする効果をもつ。もし、各プーリ１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６が自由に回転できるならば、全てのスパンにおける張力は等しく、静的な張力である。しかし、各々の作動プーリ１４、１６、１８、２０、２２での変動トルクは、第１及び第２テンショナプーリ１６、２６と接触するスパンの張力を振動する態様で変動させる。キャリア組立体７１は、釣り合うように反応する。あるアプリケーションにおいては、これは静的な状態から離れ許容できない程度となり、システム１０が低性能となる動的な張力に至らせる可能性がある。動的張力はベルト３０全体に渡る張力であり、静的張力が様々なアンバランスと各プーリ１４、１８、２０、２２、２４に掛かるトルクの影響により変更され、これらの影響に対するテンショナ２８の応答により変更されることによりもたらされる。
【００４９】
この低性能の問題は、ダンピングをテンショナ２８に付加することにより部分的に解決される。非対称ダンピングは、振動張力を補正するのに特に効果的である。一般に、非対称ダンピングは、それぞれのキャリア組立体７１の一方向への移動におけるダンピングレベルが、各々の他方の方向への移動におけるダンピングレベルから顕著に異なるものである。本実施形態では、ダンピングはそれぞれのキャリア組立体７１がベルト弛緩方向に移動しているときの方が、それぞれのキャリア組立体７１がベルト緊張方向に移動しているときよりも大きい。
【００５０】
図面に描かれた全ての好ましい実施形態のテンショナ２８のダンピングは、ダンピング溝７０、第１角ブロック７２、第１角接合部７４、第１シュー７６、第１シューベアリング７８を含むダンピング要素により供給される。図１９を参照すると、キャリア組立体７１が左に移動するとき、それはベルト弛緩方向に移動している。右側はベルト緊張方向である。
【００５１】
システム１０が組み立てられたが作動されていないとき、第１及び第２補助スプリング２２０、２２２は部分的に圧縮されるが、キャリア組立体７１は静止しておりスプリング３８は部分的に伸張される。スプリング力Ａとベルト力Ｂは釣り合う。スプリング力Ａは、変換されたスプリング力Ａ’として第１角接合部７４に伝達され、その長手方向の分力はＡ’’、垂直分力はＡ’’’であり、長手方向の分力がＡＡ’’、垂直分力がＡＡ’’’の反力としてのスプリング力ＡＡ’を発生させる。反力としての垂直分力ＡＡ’’’は、第１シュー摩擦ベアリング面８６をトラック摩擦ベアリング面８８に係合させる。これは、今度は下向きの力Ｆを発生させる。
【００５２】
システム１０が作動を開始すると、動的張力がベルト力Ｂを変化させ、キャリア組立体７１の動きをもたらす。これらの期間において、ベルト力Ｂが増大し、キャリア組立体７１のベルト弛緩方向への移動をもたらすと、第１シュー摩擦ベアリング面８６とトラック摩擦ベアリング面８８の境界面に摩擦が発生する。この摩擦は、弛緩ダンピング力Ｇを生成する。この力は第１角接合部７４に伝達され、長手方向分力Ａ’’の大きさを増大させるようにスプリング力Ａに加わる。これは、間接的に反力としての垂直分力ＡＡ’’’と下向きの力Ｆの大きさを増大させるもので、第１シュー摩擦ベアリング面８６とトラック摩擦ベアリング面８８の境界面をまたがる嵌合力が増大されることを別の方法で示すものである。そしてこれは、弛緩ダンピング力Ｇを増大させるフィードバックループの発生を増大させる。要するに、ダンピング摩擦はキャリア組立体７１がベルト弛緩方向に押されると増大する。逆のことがベルト緊張方向において起こる。
【００５３】
図示された好ましい実施形態では、第１角接合部７４の角度Ｘは、約４５°である。角度Ｘは、異なるアプリケーションに適応させるために、ダンピングの非対性のレベルを変更するために調整できる。角度Ｘが９０°に近づくと、非対称性は０に近づく。非対称性は角度Ｘが低減するにしたがって増大する。しかし、機構が動作しなくなる、すなわち構造的一体性が低下することによるテンショナの機能不全が起こる低すぎる角度Ｘとなる限度がある。
【００５４】
第１角ブロック７２の長手方向の配置は、第１プーリキャリア４０との関係において、摩耗パターンとキャリアベアリング６６の耐久性について重要である。上述したように、モーメントＣに作用するスプリング力Ａとベルト力Ｂは、キャリア組立体７１に対する寄生トルク（図１９において時計回り）をもたらす。これは第１及び第２レベリング力Ｄ、Ｅにより対抗される。動的張力の作用の下、さもなければレベリング力Ｄ、Ｅとの関連において、キャリア組立体７１の動きは、キャリアベアリング６６の摩滅の属性を形成する。下向きの力Ｆと垂直分力Ａ’’’の作用を無視すると、キャリアベアリング６６の最大の摩耗が、レベリング力Ｄ、Ｅがキャリアベアリング６６に作用する位置において発生することが理解される。キャリアベアリング６６の摩耗は、右下と左上の端部において最大である。この摩耗は、時間の経過とともに、トラック３６内のキャリア組立体７１の傾きを許すこととなる。傾きは摩耗パターンを集中させ、更に不均一な摩耗と摩耗が起こる速さを激化させる。
【００５５】
第１角ブロック７２の配置は、下向きの力Ｆと垂直分力Ａ’’’の位置を決定する。もし第１角ブロック７２が、第１キャリア４０上において、垂直分力Ａ’’’の配置がキャリアベアリング６６の遠く右端に一致するように配置されるならば、直前に述べた下向きの力Ｆと垂直分力Ａ’’’を無視した議論がテンショナ２８に適用できる。しかし、第１角ブロック７２は、第１キャリア４０のより左側に配置されていることから、第２レベリング力Ｅの役割の低下させる。この効果は２つの観点から重要である。１つ目は、第２レベリング力Ｅが垂直分力Ａ’’’により完全に排除されると、キャリアベアリング６６の左上部分において増大された摩耗の傾向は本質的に除去される。２つ目は、第２レベリング力Ｅは、キャリアベアリング６６がキャリア支持溝６８と接触する場合にのみ存在する。したがって、摩耗が起こるにつれて、第２レベリング力Ｅがキャリア支持溝６８内において第１キャリア４０を水平にするのに関与する前に、第１キャリア４０は段々と傾くようになる。垂直分力Ａ’’’は、そのような仕方には依存せず、スプリング力Ａが存在する間、常に存在する。したがって、垂直分力Ａ’’’がキャリアベアリング６６の右下端部の左側にあるときは何時でも、スプリング力Ａが存在すれば常に第１キャリア４０を水平に保つようにそれは作用し、トラック３６に対する第１キャリア４０の水平を維持しようとし、不均一な摩耗パターンを除去し、キャリアベアリング６６の耐久性を向上する。更に垂直分力Ａ’’’が左側に移動されると、効果は更に顕著なものとなる。
【００５６】
第１角ブロック７２は、第１キャリア４０の左右の最端部の内側であればどこに配置されてもよく、図示された長手方向の境界を越えて延在されてもよく、動作するテンショナ２８を実現する。しかし、通常キャリア支持溝６８と接触するキャリアベアリング６６の下側の部分に沿った摩耗が、実質的に均一である位置に第１角ブロック７２を配置することが好ましい。これは、モーメントＣの大きさ、ダンピング力Ｇ、Ｈの配置と大きさ、キャリアベアリング６６の長さ、キャリアベアリング６６とキャリア支持溝６８との間の摩擦係数、角度Ｘの角度、第１角接合部７４、第１角接合部７４の表面面積、及び他の因子に相関する。
【００５７】
第１シュー摩擦ベアリング面８６とトラック摩擦ベアリング面８８の形状は、ダンピング力Ｇ、Ｈの配置と大きさに影響する。図示された好ましい実施形態では、それらは入れ子状の切頭Ｖ字形であり、力Ｇ、Ｈに影響を及ぼすための摩擦制御の役割を果たすみならず、トラック３６と第１シュー７６との間で長手方向に配置する機能をも果たす。他の様々な形状が考えられ、入れ子状のＶ字形、複数の入れ子状Ｖ字形、あるいは複数の入れ子状切頭Ｖ字形状などが含まれる。実質的に長方形の形状も考えられる。
【００５８】
第１角接合部７４における摩擦を制御する目的のために、様々な形状や輪郭(contours)が第１角接合部７４における面として選択され得る。図示された好ましい実施形態では、表面は平らで実質的に方形である。表面を入れ子状のＶ字形状、あるいはＶリブドベルトの作動面と協働するプーリのように複数の入れ子状のＶ字形状とすることは、第１角接合部７４における摩擦特性を制御するために取り入れることができる。単一あるいは複数の入れ子状のＶ字形状は、第１プーリキャリア４０と第１シュー７６との間において、長手方向に配置する機能も提供する。図示されない様々なベアリングの構成が、第１角接合部７４に挿入されることが可能であり、これには摩擦低減物質、潤滑剤、ボールベアリング組立体、あるいはローラベアリング組立体などが含まれる。第１角ブロック７２を第１シュー７６から離接させるように第１角ブロック７２に作用し、これにより摩擦と摩耗を低減する平行スウイングアーム組立体(parallel swing arm assemblies)さえも第１角ブロック７２と第１シュー７６の側面上の適切な箇所に取り付け得る。これらのアプローチの各々は摩擦と摩耗を制御するが、これらは複雑さと費用をも付加し、その度合いの変更とそれらの適切さはアプリケーションに特有なものである。
【００５９】
より複雑で高価なベアリング組立体が選択され、ボールとトラックベアリングのような簡単で経済的なキャリアベアリング６６に取って代わるのであれば、第１角ブロック７２のける長手方向の配置の効果は、あまり顕著とならない。しかし、選択されたベアリングの全体の寿命と作動の潤滑性は影響され得る。
【００６０】
図８〜１１は、テンショナ２８の発電及び始動モードにおける経時的な動作を図示する。図８では、発電モードにおけるベルト伝動システム１０の作動が、始動弛緩側スパン３４が始動緊張側スパン３２よりも相対的に大きな張力を受け、プーリ２６がベルト３０によりプーリ１６よりも強く引っ張られる状態をもたらすことが見て取れる。もし、第２シュー７７に対して、第２調整ボルト２２２の係止効果により左側が規制されなければ、始動弛緩側スパン３４は完全に真直ぐになり、始動緊張側スパン３２の曲げは更に強調される。発電及び始動モードの間における動作のように、ベルト３０の様々なスパンにおいて張力の過剰な変動が発生されることが見出されている。このような過剰な変動は、システム１０から適切な短期的性能を達成するために、システム１０の初期の静的張力を高いレベルに設定する必要を生じさせる。
【００６１】
初期定常据付張力と、これに起因する長期的性能は、付加された移動規制機構により大きく向上され、本実施形態では、第１及び第２バンパー２２０、２２２により補強された第１及び第２調整ボルト２００、２０２の第１及び第２シュー７６、７７それぞれとの相互関係による。したがって、発電モードでは、図８に示されるように、第２シュー７７が第２バンパー２１２に押し付けられる。このような動作は、望まれない騒音やシステム１０内の振動を発生させ得る。しかし、この移動規制機構の２つの側面は、この望まれない騒音と振動を防止する。第１には、第２バンパー２１２の第２シュー７７との接触は、プーリ２６のベルト弛緩方向への引き続く運動を止めるために、そのような増大された力Ａ（図１９）を単に発生させるだけではない。むしろ、それは幾分劇的に垂直分力Ａ’’’の増大をもたらし、第１シュー摩擦ベアリング面８６とトラック摩擦ベアリング面８８との接合部での嵌合力の増大をもたらす。これは更に、弛緩ダンピング力Ｇの比例した増大をもたらす。弛緩ダンピング力Ｇの急激な上昇は、第２バンパー２１２に激突する第２シュー７７に発生するインパクトをその分低減する。
【００６２】
第２に、第２バンパー２１２は弾性部材からなる。本実施形態の弾性部材は高弾性ゴムである。しかし、他の弾性部材も考えられ、例えば鋼スプリングや油圧(hydraulic)あるいは空気袋(pneumatic bladder)である。したがって、急激なインパクトは、キャリア組立体７１の動きを止めるのに必要な力が、弾性材料が許容する圧縮量により規定される距離に渡って分散されるようにすることによりかなり低減される。第１及び第２の作用の組み合せは特に効果的である。
【００６３】
図９は、ベルト３０が未だ新品の寸法であるときの始動モードにおけるテンショナ２８の動きを図示する。第１シュー７６は、このとき第１調整ボルト２００と、これに協働する第１バンパー２１０に対して押圧される。騒音や図８とともに説明されたシステム１０の振動を最小にし、あるいは除去する作用が、ここに適用される。
【００６４】
図１０、１１は、ベルト３０が伸張され磨耗された状態での発電及び始動モードにおけるテンショナ２８の動きをそれぞれ図示する。なお、第１及び第２プーリ１６、２６は、これまでの図のものよりも接近している。ベルト３０の長さがより長いことから、２つのモードの間においてキャリア７１が動ける範囲が広がったので、シュー７６、７７とバンパー２１０、２１２それぞれの間でのインパクトはより大きくなる。これは騒音と振動が発生する機会を激増させる。それでもなお、騒音やシステム１０の振動を最小にし、あるいは除去する作用が当てはまる。
【００６５】
図１２は、テンショナ２８の別の好ましい実施形態を示する。スプリング３８は設けられない。スプリング３８を欠くことは、どのようなアプリケ−ションにおいても、第１及び第２補助スプリング２２０、２２２がより高いバネ係数をもたねばならないと言う要求をもたらす。これはあるアプリケーションでは現実的ではないかもしれない。また、それはテンショナ２８に対するバネ係数の様々な設計の機会を取り去る。しかし、付加的なスプリング３８の除去は、コスト節約の手段として見ることもできる。これまでの実施形態における取り付けと動作の説明は、スプリング３８の適用を除いて、ここに当てはまる。
【００６６】
図１３は、求められる状況に応じて３つのスプリング３８、２２０、２２２のうちの何れか１つを取り除くことができるという事実に焦点を当たものである。また、それは第１又は第２補助スプリング２２０、２２２の何れかを、プーリ１６または２６の相対的応答を変化させるために取り除くことができることにも焦点を当る。図示された構成では、第２プーリ２６は、始動緊張側スパン３２での張力変化に対する第１プーリ１６の応答よりも硬直的に始動弛緩側スパン３４において張力変化に応答する。逆の構成では、結果は逆の応答となる。これらの相対的な応答は、各々のスプリング３８、２２０，２２２のバネ係数の選択により、より劇的でない仕方で変更される。
【００６７】
図１４、１５は更にテンショナの別の実施形態を示し、ここでは１２８として示されている。図１２の従前の実施形態において圧縮型であった第１及び第２補助スプリング２２０、２２２は、第１及び第２スプリング１３８、１４０によって置き換えられている。これら２つのスプリング１３８、１４０のための中央取付ポイント(central attachment point)を提供するために、トラック連結部１４４が付加される。更に、このスプリングの構成に適合させるために、トラック３６は２つのトラック部材である第１及び第２トラック部材１３６、１３７にそれぞれ分割される。第１及び第２トラック部材１３６、１３７がトラック連結部１４４に挿入された後、トラック連結部キャップ１４８が、固定された位置にある４つのユニットを持つトラック連結キャップ取付ポイント(track connector cap attachment ponts)１５２において所定の位置に固定される。トラック連結部１４４は、第１及び第２弾性部材すなわちスプリング１３８、１４０が第２及び第３スプリングフック１８６、１８８においてそれぞれ連結される第１及び第２固定スプリングループ１８０、１８２を備える。テンショナ１２８における組立部品の他の全ての形態は、図５のテンショナ２８のそれぞれに対応する。この別の好ましい実施形態では、第１及び第２テンショナプーリ１６、２６は、それぞれに向けてバイアスされるが、相互作用的にではない。この変更を除いて、これまでの実施形態の構造、配置、適応性、動作に関しての議論はこの別の実施形態に当てはまる。もう一度繰り返すと、テンショナ１２８の動作は実質的に図１２に描かれたテンショナ２８のそれと同じである。これまでの実施形態では、第１及び第２プーリ１６、２６は、キャリア組立体７１の反転と第１及び第２固定スプリングループ１８０、１８１を第１及び第２端部支持部４４、４６に据えることにより、それぞれから離れる方向にバイアスすることができた。
【００６８】
図１６、１７は、図５のテンショナ２８の２つのプーリと等しい単一のプーリと見なされるテンショナ２２８を図示する。テンショナ２２８は、どのようなベルト伝動システムにおいても個別に、あるいは図３、４に図示されるように対として使用することができる。上述されたように、各第１及び第２プーリ１６、２６の直線経路は、協働するスパンが、スパン両端のプーリの間にぴんと張られた状態とされた経路に垂直に向けられていることが好ましく、本実施形態では、テンショナ２８が存在しなければ、オルタネータプーリ１４とクランクシャフトプーリ２２が第１テンショナプーリ１６に、モータ／ジェネレータプーリ１４とパワーステアリングポンププーリ１８が第２テンショナプーリ２６に対応する。この向き付けは、どのようなベルトの片寄りに対しても第１及び第２テンショナプーリ１６、２６の動きを最小のものとし、結果トラック３６にとって必要な長さを低減してテンショナ２８が全体としてより小型化されることを可能にし、テンショナ２８内の力の関係を改善してテンショナ２８における内部構造の最大の寿命をもたらし得る。２つのテンショナ２２８の使用は、垂直性と他の空間的な関係を理由として、より大きな柔軟性を配置に与える。
【００６９】
図１８には、図１６、１７と似たな別の実施形態が図示される。説明されるべき第１の違いは、第１調整ボルト２００と第１バンパー２１０を備える移動規制機構が、セットボルト２４０、セットナット２４２、セットスロット２４４、調整ストップ２４８、代替的バンパー２５０に取って代わられることである。この移動規制機構の操作は、セットボルト／セットナット２４０／２４２を緩め、調整ストップ２４８を適切な位置に移動し、そしてセットボルト／セットナット２４０／２４２を再び締め付ける作業を含んでいる。この手続が達成されると、本実施形態におけるテンショナ２２８の動作は、これまでに説明された実施形態のものと同じである。この別の移動規制機構は、テンショナ２２８とともに描かれているが、テンショナ２８の実施形態にも適用可能である。
【００７０】
要するに、図に示された好ましい実施形態は、直線運動を行なうコンパクトなテンショナを可能にする。油圧ダンピング(hydraulic)とは対照的に機械的なダンピングを組み込むことは、コンパクトなサイズを可能にし、油圧機構(hydraulics)を組み込むことによる不利益を防止する。機械的ダンピング機構は、非対称ダンピングが相当な範囲の非対称性に渡ることを可能にする段階まで洗練されており、トラック３６と第１及び第２プーリキャリア４０、４２の境界面において、複雑で割高なベアリング組立体を用いることなくテンショナ２８全体の耐久性を向上させる。ダンピング機構と協働する移動規制機構を組み入れることは、騒音と振動を与えることにより、短期的性能に実質的な影響を与えることなく長期的性能の実質的な向上をもたらす。
【００７１】
テンショナ２８は、張力が掛かった状態で、第１及び第２スプリングループ８０、８１の間で直接、そしてダンピング溝７０の中で作動するスプリング３８を含むように、１つの好ましい実施形態で描かれている。しかし、テンショナ２８の全長を更に短くすることが求められるアプリケーションにおいては、スプリング３８はダンピング溝７０の外に配置されてもよく、ケーブル、プーリや伸張スプリング力をダンピング溝７０の外側からダンピング溝７０の内側に伝達し、そして第１及び第２可動スプリングループ８０、８１に及ぼすための他の機構とともに設けられる。これは、スプリング３８の長さを略プーリキャリア組立体７１の長手方向の長さに一致させ、これにより、トラック３６に必要な長さを低減し、結果テンショナ２８に必要な長さを低減する。
【００７２】
捩りスプリングは、ダンピング溝７０の内側あるいは外側の何れにおいても、図示された伸張スプリング３８に取って代わることができる。それは単に捩りスプリングの回転運動をケーブル連結(cable connection)あるいは他の公知の機構を介して直線運動に変換する必要があるだけである。更に、プーリキャリア組立体７１のそれぞれのプーリ軸の回りの回転と、伸張スプリング３８のための圧縮スプリングの代用を通して、第１及び第２プーリ１６、２６はそれぞれから離れるようにバイアスできる。この方法では、ベルト弛緩方向は、第１及び第２プーリが近づいて動く方向である。ベルト緊張方向はその逆である。
【００７３】
説明された実施形態に見出される本発明は、長期的かつ短期的性能を顕著に最適化するとともに、ベルトの選択の可能性を最大とし、同時に、実質的に価格と複雑さを最小にし、滑らかで静かに走行するベルト伝動システムを犠牲にすることなく、それが適用できるシステムは、特にモータ／ジェネレータシステムに対して、高い柔軟性を示すことが可能である。
【００７４】
本発明についての上記説明及び例示的な実施形態は、図面に示され、様々な部分的な変更と変形実施形態において詳細に説明された。しかし、本発明の上記説明は一例に過ぎず、本発明の範囲は従来技術の観点から理解される請求項によってのみ制限されると理解されなければならない。更に、ここで例示的に開示された本発明は、ここで特に明らかにされない、いかなる要素がなくとも適切に遂行し得る。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】直動式テンショナとモータ／ジェネレータを含む補機ベルト伝動システムの構成に関するシステムが始動モードでの好ましい実施形態の模式図である。
【図２】直動式テンショナとモータ／ジェネレータを含む補機部ベルト伝動システムの構成に関するシステムが発電モードでの好ましい実施形態の模式図である。
【図３】別の直動式テンションとモータ／ジェネレータを含む補機ベルト伝動システムの構成に関するシステムが始動モードでの好ましい実施形態の模式図である。
【図４】別の直動式テンションとモータ／ジェネレータを含む補機ベルト伝動システムの構成に関するシステムが発電モードでの好ましい実施形態の模式図である。
【図５】好ましい直動式２プーリテンショナの上方から見た一部切断斜視図である。
【図６】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、引っ張られた状態を示す。
【図７】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、新品のベルトとともにリリース位置に配置された状態を示す（ベルト長さの変化を補正する調整ボルトとともに）。
【図８】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、新品のベルトを用いた発電モードでの作動状態を示す。
【図９】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、新品のベルトを用いた始動モードでの作動状態を示す。
【図１０】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、慣らし運転をしたベルトを用いた発電モードでの作動状態を示す。
【図１１】図５から線５−５に沿って取られた部分断面図であり、慣らし運転をしたベルトを用いた始動モードでの作動状態を示す。
【図１２】ぴんと張られた状態の別のテンショナの部分断面図である。
【図１３】ぴんと張られた状態の別のテンショナの部分断面図である。
【図１４】別の好ましい直動式２プーリテンショナの上方から見た一部切断斜視図である。
【図１５】図１４から線１５−１５に沿って取られた部分断面図であり、ぴんと張られた状態を示す。
【図１６】別の好ましい直動式１プーリテンショナの上方から見た一部切断斜視図である。
【図１７】図１６から線１７−１７に沿って取られた部分断面図であり、ぴんと張られた状態を示す。
【図１８】別の好ましい直動式１プーリテンショナの上方から見た一部切断斜視図である。
【図１９】各々の好ましい実施形態のテンショナに作用する力を図示する部分断面図である。
【図２０】好ましい実施形態のテンショナの一部の詳細な斜視図である。
【図２１】好ましい実施形態のテンショナの一部の詳細な斜視図である。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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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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【国際調査報告】
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