(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ステージ（２０、６０、１２０）であって、
ピボット軸の周りをピボット可能な第２端部から外側に延びる第１端部を有し、チェーンまたはベルトからの負荷によって印加されたトルクを受ける本体、及び前記ピボット軸に平行に前記本体から延びる第１グラウンド（２４、６４、１２４）を含むアーム（２３、６３、１２３）；及び
前記ピボット軸の周りに装着され、前記ピボット軸の周りで第１方向への前記アームの回転を阻止するように前記第１グラウンド（２４、６４、１２４）と接触する第１端部を有する低率トーションばね（２５、１２５）を含む、第１ステージ（２０、６０、１２０）；
前記ピボット軸の周りに装着されて前記第１ステージ（２０、６０、１２０）からのトルクを受けるトルクカップリング（４０、８０、１４０）；及び
前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）により伝達されたトルクを受ける第２ステージ（３０、７０、１３０）であって、
前記ピボット軸の周りを回転可能で、ばねトラップ（３４、７４、１３４）を有する第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）；
前記第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）と共に回転可能で、前記第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）の前記ばねトラップ（３４、７４、１３４）を介して延びる第１端部（１５１）及び前記第１端部（１５１）と対向する第２端部（１５０）を有する高率トーションばね（３３、１３３）；
前記ピボット軸に対して回転不可能で、前記ピボット軸に平行に延び、前記チェーンまたはベルトによって前記アーム（２３、６３、１２３）に負荷が印加されないときに、前記高率トーションばね（３３、１３３）の前記第１端部（１５１）と接触する完全停止部（７８、１３８）；及び
前記ピボット軸に対して回転不可能で、前記ピボット軸に平行に延び、前記チェーンまたはベルトによって前記アームに負荷が印加されないときに、前記高率トーションばね（３３、１３３）の前記第２端部（１５０）と接触する第２グラウンド（７７、１３７）を含む、前記第２ステージ（３０、７０、１３０）を含み、
前記高率トーションばね（３３、１３３）は、チェーンまたはベルトによって前記アーム（２３、６３、１２３）に負荷が印加されないときに、前記完全停止部（７８、１３８）及び前記第２グラウンド（７７、１３７）によって付勢状態に維持される、テンショナー。
【請求項２】
前記アーム（２３、６３、１２３）と前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）との間にワンウェイベアリング（２２、６２、１２２）をさらに含み、前記ワンウェイベアリング（２２、６２、１２２）は、前記チェーンまたはベルト駆動装置によって負荷が印加される際にロックされることにより、前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）を介して前記第１ステージ（２０、６０、１２０）から前記第２ステージ（３０、７０、１３０）に前記負荷を伝達できるようにする請求項１に記載のテンショナー。
【請求項３】
前記トルクカップリングはダンパー（８０）である請求項１に記載のテンショナー。
【請求項４】
前記トルクカップリングはクラッチ（４０、１４０）である請求項１に記載のテンショナー。
【請求項５】
前記アーム（２３、６３、１２３）はリフトアームであり、前記テンショナーは、第１端部、前記ピボット軸の周りにピボット式に装着された第２端部及び前記チェーンまたはベルトと接触する摺動面を有するテンショナーアームをさらに含み、前記テンショナーアームは、前記チェーンまたはベルトによって印加された負荷からのトルクを前記リフトアームに伝達するように結合される請求項１に記載のテンショナー。
【請求項６】
前記アーム（２３、６３、１２３）は、前記チェーンまたはベルトと接触するように摺動面を有するテンショナーアームである請求項１に記載のテンショナー。
【請求項７】
前記第１ステージ（２０、６０、１２０）は、
前記ばねトラップ（３４、７４、１３４）、及びクリアランスウィンドウ（３５、１３５）を定義し、チャンバー（３２、１３２）を定義するハウジング壁をさらに含み；
前記高率トーションばね（３３、１３３）は、前記第２ステージ（３０、７０、１３０）の前記ハウジングの前記チャンバー（３２、１３２）内に保持され、前記高率トーションばね（３３、１３３）の前記第２端部は、前記クリアランスウィンドウ（３５、１３５）を介して延びる請求項１に記載のテンショナー。
【請求項８】
前記高率トーションばね（３３、１３３）は、前記低率ばね（２５、１２５）のばね定数よりも大きなばね率を有する、請求項１に記載のテンショナー。
【請求項９】
前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）は、スリップトルクを超える印加トルクが前記チェーンまたはベルトによって第１ステージ（２０、６０、１２０）を介して前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）に印加されるたびに、滑る請求項１に記載のテンショナー。
【請求項１０】
前記スリップトルクは、前記高率トーションばね（３３、１３３）の高ばねトルク（ＴＨＲＳ）を超え、前記高ばねトルク（ＴＨＲＳ）は前記低率ばね（２５、１２５）の低ばねトルク（ＴＬＲＳ）を超える請求項９に記載のテンショナー。
【請求項１１】
前記印加トルクが前記低ばねトルク（ＴＬＲＳ）未満のとき、前記アーム（２３、６３、１２３）は、前記アーム（２３、６３、１２３）と前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）との間のワンウェイベアリング（２２、６２、１２２）の周りを回転して前記チェーンまたはベルトに張力を提供する請求項１０に記載のテンショナー。
【請求項１２】
前記印加トルクが前記低ばねトルク（ＴＬＲＳ）を超えるが、前記高ばねトルク（ＴＨＲＳ）未満のとき、前記アーム（２３、６３、１２３）は、前記チェーンまたはベルト駆動装置によって再び強制され、前記トルクが前記高率トーションばね（３３、１３３）に伝達され、前記テンショナーが動的にバランスをなす請求項１０に記載のテンショナー。
【請求項１３】
前記印加トルクが前記高ばねトルク（ＴＨＲＳ）を超えるが、前記スリップトルク未満のとき、第２ステージ（３０、７０、１３０）は、前記完全停止部（７８、１３８）を備えるため、前記高率トーションばね（３３、１３３）は、さらに巻かれて追加の抵抗を提供する請求項１０に記載のテンショナー。
【請求項１４】
テンショナーの高率トーションばね（３３、１３３）内にエネルギーを貯蔵する方法であって、
ａ）前記高率トーションばねの第１端部が第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）内のばねトラップ（３４、７４、１３４）を介して延びるように、前記テンショナーの前記第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）上に前記高率トーションばね（３３、１３３）を装着するステップであって、前記テンショナーは、
第１ステージ（２０、６０、１２０）であって、
ピボット軸の周りをピボット可能な第２端部から外側に延びる第１端部を有し、チェーンまたはベルトからの負荷によって印加されたトルクを受ける本体、及び前記ピボット軸に平行に、前記本体から延びる第１グラウンド（２４、６４、１２４）を含むアーム（２３、６３、１２３）；及び
前記ピボット軸の周りに装着され、前記ピボット軸の周りで第１方向への前記アームの回転を阻止するように前記第１グラウンド（２４、６４、１２４）に位置する第１端部を有する低率トーションばね（２５、１２５）を含む、前記第１ステージ（２０、６０、１２０）；
前記ピボット軸の周りに装着されて前記第１ステージ（２０、６０、１２０）からのトルクを受けるトルクカップリング（４０、８０、１４０）；及び
前記トルクカップリング（４０、８０、１４０）により伝達されたトルクを受ける第２ステージ（３０、７０、１３０）であって、
前記ピボット軸の周りを回転可能な第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）；及び
前記第２ステージのハウジング（３１、７１、１３１）の前記ばねトラップ（３４、７４、１３４）を介して延びる第１端部（１５１）及び前記第１端部（１５１）に対向する第２端部（１５０）を有する高率トーションばね（３３、１３３）を含む、第２ステージ（３０、７０、１３０）を含む、
前記装着ステップ；及び
ｂ）前記チェーンまたはベルトによって前記アーム（２３、６３、１２３）に負荷が印加されないときに、前記高率トーションばね（３３、１３３）が完全停止部（７８、１３８）及び第２グラウンド（７７、１３７）によって付勢状態に維持されるように、前記高率トーションばね（３３、１３３）に付勢し、前記ピボットに対して回転不可能で、前記ピボット軸に平行に延びる前記完全停止部（７８、１３８）と接触する前記高率トーションばね（３３、１３３）の前記第１端部（１５１）、及び前記ピボット軸に対して回転不可能で、前記ピボット軸に平行に延びる前記第２グラウンド（７７、１３７）と接触する前記高率トーションばね（３３、１３３）の前記第２端部（１５０）をピンニングするステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンショナーの分野に関する。より詳細には、本発明は、貯蔵エネルギーを有するテンショナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
チェーンまたはベルトの作動寿命の間、チェーンまたはベルトが延伸されてスラック（ｓｌａｃｋ）の増加を引き起こし、またチェーンまたはベルトは張力が変動され、これら二つは作動効率を低下させ、制御損失を引き起こしうる。テンショナーは、チェーンまたはベルトのストランドと接触して、チェーンまたはベルトの作動中にストランドの張力を維持するのに使用される。
【０００３】
「タイミングチェーン用テンショナー」の名称で２０１１年３月８日に付与されたＬｅｈｔｏｖａａｒａなどの米国特許第７，９０１，３０９号は、ベースプレート及びピボットアーム（ｐｉｖｏｔ  ａｒｍ）を有するテンショナーを開示している。ピボットアームの一端部は、第１軸の周りに回転のためにベースプレートにピボット式に装着される。ばねは、引張方向に回転するようにピボットアームを偏倚する。プッシュロッドアセンブリは、ピボットアームの他端部にピボット式に装着される。プッシュロッドアセンブリは、第１軸に平行に延びる第２軸の周りに回転することができる。プッシュロッドアセンブリは、ピボットアームと摩擦式で係合し、ばねバイアスに反作用して減衰する摩擦力を発生させる。テンショニングガイドが引張方向に強制的に回転されるとき、プッシュロッドの作用モーメントアームは、ガイドがエンドレス駆動装置に向かって回転するようにする。作用モーメントアームは、引張ストロークの開始点からよりは、引張ストロークの終点からさらに相当長い。
【０００４】
「ツーウェイダンパーを有するテンショナー」の名称で２０１１年１１月８日に付与されたＷｉｇｓｔｅｎなどの米国特許第８，０５２，５５９号は、２つの引張アームが動力伝達システムのチェーンまたはベルトのストランドと作動可能に係合される動力伝達システム用テンショナーを開示している。各引張アームの上端部は、引張アームの上端部の間にピボット式に装着される双方向ダンパーに連結される。所定のチェーン張力過負荷の閾値に達したとき、ダンパーはテンショナーが最小振動及び最小相変化の変動にチェーンの張力を調整できるようにする。張力過負荷の閾値は、摩擦係数を克服するのに要求されるトルクの量である。
【０００５】
前記の先行技術文献は、本明細書で参照に含まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
テンショナーは、チェーンまたはベルトの張力を維持するように、第１ステージでは低率（ｌｏｗ  ｒａｔｅ）トーションばねを使用し、第２ステージでは高率（ｈｉｇｈ  ｒａｔｅ）トーションばねを使用する。前記第１ステージは、トルクカップリングによって第２ステージに連結される。前記高率トーションばねは、グラウンド（ｇｒｏｕｎｄ）と完全停止部（ｄｅａｄ  ｓｔｏｐ）との間で付勢状態（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ  ｓｔａｔｅ）に維持され、エネルギーを貯蔵し、高負荷の下で張力を提供する。一部の実施例において、トルクカップリングはダンパーである。他の実施例において、トルクカップリングはクラッチである。
【０００７】
一部の実施例において、テンショナーは、第１ステージ、トルクカップリング、及び第２ステージを含む。前記第１ステージは、アーム及び低率トーションばねを含む。前記アームは、アーム本体及び第１グラウンドを含む。前記アーム本体は、ピボット軸の周りでピボット可能な第２端部から外側に延びる第１端部を有し、チェーンまたはベルトからの負荷によって印加されたトルクを収容する。前記第１グラウンドはピボット軸に平行にアーム本体から延びる。前記低速トーションばねは、ピボット軸の周りに装着され、ピボット軸の周りで第１方向へのアームの回転を阻止するように、第１グラウンドと接触する第１端部を有する。前記トルクカップリングは、ピボット軸の周りに装着され、第１ステージからのトルクを収容する。
【０００８】
前記第２ステージは、トルクカップリングによって伝達されたトルクを収容する。前記第２ステージは、第２ステージのハウジング、高率トーションばね、完全停止部、及び第２グラウンドを含む。前記第２ステージのハウジングは、ピボット軸の周りを回転することができ、ばねトラップを有する。前記高率トーションばねは、第２ステージのハウジングと共に回転することができる。前記高率トーションばねは、ばねトラップを介して延びる第１端部及び第１端部と対向する第２端部を有する。前記完全停止部はピボット軸に対して回転不可能で、ピボット軸に平行に延び、負荷がチェーンまたはベルトによってアームに印加されないときに高率トーションばねの第１端部と接触する。前記第２グラウンドはピボット軸に対して回転不可能で、ピボット軸に平行に延び、負荷がチェーンまたはベルトによってアームに印加されないときに高率トーションばねの第２端部と接触する。前記高率トーションばねは、負荷がチェーンまたはベルトによってアームに印加されないときに、完全停止部及び第２グラウンドにより付勢状態に維持される。
【０００９】
一部の実施例において、テンショナーの高率トーションばね内にエネルギーを貯蔵する方法は、高率トーションばねの第１端部が第２ステージのハウジングのばねトラップを介して延びるようにテンショナーの第２ステージのハウジング上に高率トーションばねを装着するステップを含む。前記方法は、負荷がチェーンまたはベルトによってアームに印加されないときに、高率トーションばねが完全停止部及び第２グラウンドにより付勢状態に維持されるように、高率トーションばねに付勢し、ピボット軸に対して回転不可能で、ピボット軸に平行に延びる完全停止部と接触する高率トーションばねの第１端部、及びピボット軸に対して回転不可能で、ピボット軸に平行に延びる第２グラウンドと接触する高率トーションばねの第２端部をピンニング（ｐｉｎｎｉｎｇ）するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例における回転式テンショナーのためのアセンブリの一部分の概略斜視図を示す。
【図２】図１のアセンブリのピボット軸を介する概略断面図を示す。
【図３】本発明の他の実施例における回転式テンショナーのためのアセンブリの一部分の概略斜視図を示す。
【図４】図３のアセンブリの概略平面図を示す。
【図５】本発明の他の実施例における回転式テンショナーのためのアセンブリの概略斜視図を示す。
【図６】図７の線６−６を通る図５のアセンブリの概略断面図を示す。
【図７】図５のアセンブリの概略断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
回転式機械テンショナーは、チェーンまたはベルト駆動装置で張力を維持するのに使用される。テンショナーは、好ましくは、第１ステージ及び第２ステージを含む。第１ステージは、低率トーションばねを使用してスラックを取るように作用する。第２ステージは、高率トーションばねを使用して、チェーンまたはベルト駆動装置からの高負荷入力に対して作用する。高率トーションばねは、低率トーションばねのばね率（ｓｐｒｉｎｇ  ｒａｔｅ）より大きなばね率を有する。高率トーションばねのばね率は、好ましくは、低率トーションばねのばね率よりも約１０倍程度の大きさである。一部の実施例において、高率トーションばね対低率トーションばねのばね率比は８：１〜１２：１の範囲内である。一部の実施例において、ばね率比は約１０：１である。２つのステージは、共通の軸の周りをピボットしてトルクカップリングによって連結される。一部の実施例において、トルクカップリングはクラッチである。一部の実施例において、クラッチはスリップクラッチである。他の実施例において、クラッチはノンスリップクラッチである。他の実施例において、トルクカップリングはダンパーである。一部の実施例において、ダンパーはスリップダンパーである。他の実施例において、ダンパーはノンスリップダンパーである。
【００１２】
ワンウェイベアリングは、チェーンまたはベルト駆動装置によって負荷が印加される際にロックされることにより、クラッチまたはダンパーを介して第１ステージから第２ステージに前記負荷を伝達されるようにする。第２ステージ上のばねは、グラウンドと完全停止部との間で付勢状態に維持される。チェーンまたはベルト駆動装置からのトルクが高率トーションばねのトルクを超えたとき、第２ステージは完全停止部からばねを回転させ、張力を増加させる。チェーンまたはベルト駆動装置からのトルクが高率トーションばねのトルク未満のとき、エネルギーは高率トーションばねによって伝達されない。このような実施例において、高率トーションばねは、高い駆動負荷に対する応答を除いては、チェーンまたはベルト駆動装置を介して負荷を伝達しない。減衰は、好ましくは、非常に高い負荷下でのスリップ中に摩擦によって、そしてすべての負荷下でのヒステリシス減衰によって提供される。 一部の実施例において、チェーンまたはベルト駆動装置からの張力は、テンショナーアームを介してダンパーのリフトアームに伝達される。
【００１３】
図１及び図２を参照すると、アセンブリ１０は、クラッチアセンブリ４０によって共に結合される第１ステージ２０及び第２ステージ３０を含む。この実施例において、第１及び第２ステージ２０、３０は積層構成であり、第１ステージ２０がピボット軸に対して第２ステージ３０の最上部に積層されており、クラッチアセンブリ４０がピボット軸上の２つのステージの間に位置している。第１ステージ２０は、ワッシャー２１、ワンウェイベアリング２２、リフトアーム２３、低率ばねグラウンド２４、及び低率トーションばね２５を含む。ワッシャー２１は、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレンでコーティングされる。第１ステージ２０は、ボルト（図示せず）によって第１ステージ２０内の中央開口部２６を介してクラッチアセンブリ４０に取り付けられる。
【００１４】
第２ステージ３０は、高率トーションばね３３を収容する環状の円筒形チャンバー３２を有するハウジング３１を含む。第２ステージ３０は、ハウジング３１の壁内のばねトラップ３４、及び高率トーションばね３３をグラウンドに偏倚するためのハウジング３１の壁内のクリアランスウィンドウ３５をさらに含む。第２ステージ３０ハウジング３１は、第２ステージ３０内の中央開口部３６内に延びるピンまたはボルト（図示せず）上で回転する。高率トーションばね３３の高率トーションばねグラウンド（図示せず）及び完全停止部（図示せず）は、テンショナーが装着される非回転表面に装着されることが好ましい。
【００１５】
クラッチ４２は、このクラッチを滑らせるのに要求されるトルク未満のトルクで第１ステージ２０から第２ステージ３０にトルクを伝達する。図１及び図２に示さなかったが、高率トーションばねグラウンド及び完全停止部は、好ましくは、図３または図７に示すものと類似の方式で配置し、図７に対して説明されるのと類似の方式で作動し、図３に示すように、装着面上に、または装着プレート上に直接配置することができる。
【００１６】
図３及び図４を参照すると、アセンブリ５０は、ダンパーアセンブリ８０によって共に結合される第１ステージ６０及び第２ステージ７０を含む。この実施例において、第１及び第２ステージは同心円の構成であり、第１ステージ６０が第２ステージ７０よりもピボット軸からより遠くにあり、ダンパーアセンブリ８０が２つのステージの間に半径方向に配置されている。第１ステージ６０は、ワンウェイベアリング６２、リフトアーム６３、低率ばねグラウンド６４、及び低率トーションばね（図示せず）を含む。
【００１７】
第２ステージ７０は、高率トーションばね（図示せず）を収容する環状の円筒形チャンバー７２を有するハウジング７１を含む。第２ステージ７０は、ハウジング７１の壁内にばねトラップ７４をさらに含む。ベアリングまたはピボット７５は、第２ステージ７０が装着プレート７６に対して回転できるようにし、前記装着プレート７６は、この装着プレート７６を表面（図示せず）に装着するための装着孔７９を含む。装着プレート７６は、高率トーションばねのための高率ばねグラウンド７７及び完全停止部７８を含む。
【００１８】
ダンパーアセンブリ８０は、ダンパー８２及びダンパーレース８４を含み、ダンパーアセンブリ８０を滑らせるのに要するトルク未満のトルクで第１ステージ６０から第２ステージ７０にトルクを伝達する。ダンパー８２は、エラストマー材料で作ることが好ましい。一部の実施例において、エラストマー材料は、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、アクシアムアルキル化クロロスルホン化ポリエチレン（ａｃｓｉｕｍ  ａｌｋｙｌａｔｅｄ  ｃｈｌｏｒｏｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＡＣＳＭ）、ポリアクリレート（ＡＣＭ）、エチレン／アクリル（ＥＥＡ）、フルオロエラストマー（ＦＫＭ）、ポリクロロプレン（ＣＲ）、エピクロロヒドリンエチレンオキサイド（ＥＥＯ）、ニトリル（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、シリコン（ＭＱ）、フルオロシリコン（ＦＶＭＱ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、またはパーフルオロエラストマー（ＦＦＫＭ）である。図３及び図４には示さなかったが、低率ばね及び高率ばねは、図２または図７に示したものと類似の方式で配置され、図７について説明したものと類似の方式で作動するのが好ましい。
【００１９】
図５、図６、及び図７を参照すると、アセンブリ１１０は、クラッチアセンブリ１４０によって共に結合される第１ステージ１２０及び第２ステージ１３０を含む。この実施例において、第１及び第２ステージ１２０、１３０は積層構成であり、第１ステージ１２０がピボット軸に対して第２ステージ１３０の最上部に積層されて、クラッチ１４２がピボット軸上の２つのステージの間に位置している。第１ステージ１２０は、ワンウェイベアリング１２２、リフトアーム１２３、低率ばねグラウンド１２４、及び低率トーションばね１２５を含む。
【００２０】
第２ステージ１３０は、高率トーションばね１３３を収容する円筒形チャンバー１３２を有するハウジング１３１を含む。第２ステージ１３０は、ハウジング１３１の壁内のばねトラップ１３４及び高率ばね１３３をグラウンド１３７に偏倚するためのハウジング１３１の壁内のクリアランスウィンドウ１３５をさらに含む。第２ステージ１３０のハウジング１３１は、第２ステージ１３０を介して延びるピン１３６上で回転する。高率ばねのための高率ばねグラウンド１３７及び完全停止部１３８は、テンショナーが装着される非回転表面に装着されることが好ましい。クラッチ１４２は、このクラッチを滑らせるのに要する任意のトルク未満のトルクで第１ステージ１２０から第２ステージ１３０にトルクを伝達する。
【００２１】
チェーンまたはベルト駆動装置からの負荷は、図７に示す配向のために時計回り１１２に偏倚アセンブリ１１０にトルクを印加する。トルクが低率ばね１２５の端部１２７に対して低率ばねグラウンド１２４を強制して、リフトアーム１２３の時計回りの回転１１２を阻止する。低負荷で、トルクは高率ばね１３３に伝達されない。高率ばね１３３は、負荷がチェーンまたはベルトによって印加されないときにも、一方の端部１５０が高率ばねグラウンド１３７に向かって偏倚されて他方の端部１５１が完全停止部１３８に向かって偏倚されている付勢状態に維持される。グラウンド１３７及び完全停止部１３８は、図３に示すように、装着面上に、または装着プレート上に直接配置することができる。
【００２２】
図７に示す設計について、高率ばね１３３は、２つの端部１５０、１５１を互いに遠ざけて加圧することにより、その自由状態から付勢され、グラウンド１３７および完全停止部１３８は、２つの端部１５０、１５１を、当該付勢位置に維持させる。
【００２３】
代替的な設計において、高率ばね１３３は、２つの端部１５０、１５１が互いに自由状態の角度になるように配列されて、高率ばね１３３が２つの端部を互いに向かって圧着することにより、その自由状態から付勢され得、グラウンド１３７及び完全停止部１３８は、２つの端部を、当該付勢位置に維持させる。このような設計において、高率トーションばね１３３の２つの端部１５０、１５１は、付勢状態で、図７に示した角度と類似の角度を形成しうるが、グラウンド１３７及び完全停止部１３８は、高率ばね１３３の２つの端部１５０、１５１の他の側面と接触するように位置し、第１端部１５０は、ばねトラップから延びて、完全停止部と接触し、第２端部１５１がクリアランスウィンドウ１３５から延びてグラウンド１３７と接触する。
【００２４】
テンショナーアームに結合されてチェーンまたはベルトと接触するためのテンショナーアームからの負荷を収容するリフトアーム１２３が、図１〜図７に示されているが、おおむねテンショナーアームは、リフトアームを形成する延長部の形状をチェーンまたはベルトと接触する摺動面を有するように変形させることで、リフトアームなしで直接形成することができる。
【００２５】
壁、及びばねトラップ３４、１３４、及びクリアランスウィンドウ３５、１３５を形成する壁内の開口部を有するハウジング３１、７１、１３１が図１〜図７に示されているが、おおむねハウジング３１、７１、１３１は、ピボット軸に対して回転可能なプレートとして最小限に形成され得、一対のピンが、前記プレートから突出してピントラップとして機能するが、そうでなければ壁がない。このような実施例において、高率トーションばね３３、１３３は、高率トーションばねの一端部がピンの間に閉じ込められた状態でプレートの最上部の上に、またはプレート板の下に置かれ、高率トーションばねがハウジングと共にピボット軸の周りを回転する。
【００２６】
負荷に対するテンショナーの応答は、テンショナー上に作用するチェーンまたはベルト駆動装置によって発生されたトルク（Ｔｏｒｑｕｅ）、低率ばね２５、１２５の低率ばねトルク（ＴＬＲＳ）、高率ばね３３、１３３の高率ばねトルク（ＴＨＲＳ）、及びクラッチ４２、１４２を滑らせるのに要するトルク（Ｓｌｉｐ  Ｔｏｒｑｕｅ）により異なる。以下では、低トルクから開始して、高トルクに増加し、再度低トルクに減少する、４つの異なる作動体制の観点から、テンショナーの作用が説明される。
【００２７】
状態１：トルク  ＜ＴＬＲＳ
チェーンまたはベルト駆動装置における張力が低いとき、テンショナー上に作用するチェーンまたはベルト駆動装置によって発生されたトルクは低率ばね２５、１２５の低率ばねトルク（ＴＬＲＳ）未満であり、リフトアーム２３、１２３は、ワンウェイベアリング２２、１２２の周りを回転してテンショナーに張力を提供してスラックを防止する。リフトアーム２３、１２３上の力は、一端部上のグラウンド２４、６４、１２４、及び他端部上のリフトアーム２３、６３、１２３に取り付けられた低率トーションばね２５、１２５によって提供される。この状態で、第２ステージ３０、７０、１３０は、グラウンドに対して偏倚され、第１ステージ２０、７０、１３０または、チェーンまたはベルト駆動装置に付勢しない。
【００２８】
状態２：ＴＨＲＳ＞  トルク＞  ＴＬＲＳ；  トルク  ＜スリップトルク
チェーンまたはベルト駆動装置における張力が増加するにつれて、テンショナー上に作用するチェーンまたはベルト駆動装置によって発生したトルクは低率ばね２５、１２５の低率ばねトルク（ＴＬＲＳ）を超えることになるが、高率ばね３３、１３３の高率ばねトルク（ＴＨＲＳ）及びクラッチまたはダンパー４２、８２、１４２を滑らせるのに要するトルク未満となる。チェーンまたはベルト駆動装置は、リフトアーム２３、６３、１２３をチェーンまたはベルト駆動装置から離れるように後方に強制して、ワンウェイベアリング２２、６２、１２２をロックし、高率ばね３３、１３３に対して作用する負荷をスリップクラッチ／ダンパーを介して第２ステージのハウジング３０、７０、１３０に再伝達する。この状態で、テンショナーは動的にバランスをなす。
【００２９】
状態３：ＴＨＲＳ  ＜トルク；  ＴＬＲＳ  ＜トルク；  トルク  ＜スリップトルク
チェーンまたはベルト駆動装置における張力がさらに増加するにつれて、テンショナー上に作用するチェーンまたはベルト駆動装置によって発生したトルクは高率ばね３３、１３３の高率ばねトルク（ＴＨＲＳ）を超えるが、まだクラッチまたはダンパー４２、８２、１４２を滑らせるのに要するトルク未満で、高率ばね３３、１３３は、完全停止部７８、１３８から上昇される。トルクがこの状態以内で増加するにつれて、高率ばね３３、１３３はさらに巻かれて、ｋ×θのようなトルクに対する抵抗を提供し、ここで、ｋはばね定数であり、θはばねの巻き角度である。
【００３０】
状態４：ＴＨＲＳ  ＜トルク；  ＴＬＲＳ  ＜トルク；  トルク＞  スリップトルク
テンショナー上に作用するチェーンまたはベルト駆動装置によって発生したトルクがクラッチまたはダンパー４２、８２、１４２を滑らせるのに要するトルクを上回るとき、クラッチまたはダンパーは滑る。クラッチまたはダンパーの滑りは、低率ばね２５、１２５を同時に巻きながら高率ばね３３、１３３を完全停止部７８、１３８に復帰させる。この状態で、テンショナーは動的に不均衡になる。しかし、スリップがないダンパー８０またはクラッチ４２、１４２が使用される場合、この状態は生じない。
【００３１】
リフトアーム２３、１２３は、テンショナーアームから引張機構に負荷を伝達し、好ましくは、ショルダーボルト（ｓｈｏｕｌｄｅｒ  ｂｏｌｔ）及び低摩擦ワッシャーによってクラッチ４２、１４２またはダンパー８０の外側上に固定される。
【００３２】
ワンウェイベアリング２２、６２、１２２は、リフトアーム２３、６３、１２３がテンショナーアームに向かって回転できるようにするが、テンショナーアームがリフトアームに対して加圧するときはロックされ、好ましくは、クラッチまたはダンパー４２、８２、１４２の内側に固定され、第２ステージのハウジング３０、７０、１３０に固定されるボルトまたはピンの周りを回転する。
【００３３】
低率ばね２５、１２５は、チェーンまたはベルトを過度に引張することなく、チェーンまたはベルトに対してテンショナーを偏倚するために、チェーンまたはベルトが延伸することにより、リフトアーム２３、６３、１２３を偏倚して低い力を提供してテンショナーアームに対抗して偏倚されたリフトアームをインデックスする。
【００３４】
クラッチアセンブリ４０、１４２は、減衰を提供して過度の延長に対して保護する。一部の実施例において、クラッチ４２、１４２は、第２ステージのハウジング３０、１３０に固定することができ、ボルトまたはピンの周りを自由にピボットできるようになる。本質的には、クラッチアセンブリ４２、１４２は、第１ステージ２０、１２０及び第２ステージ３０、１３０が摩擦界面を介して伝達されるようにばねによって共に加圧される第２ステージのハウジング３０、１３０及びリフトアーム２３、１２３にそれぞれ取り付けられた２つのプレート４３、１４３を含む。
【００３５】
第２ステージのハウジング３０、１３０は、グラウンド１３７に取り付けられる、固定されたピンまたはベアリング１３６の周りを回転する。高率ばね３３、１３３の一端部は、好ましくは、ばねトラップ３４、１３４によってハウジングに対して接地されてばね３３、１３３がハウジング３１、１３１の回転を阻止する。
【００３６】
高率ばね３３、１３３は、貯蔵されたエネルギーの貯蔵部を提供して、所定の予荷重（ｐｒｅ−ｌｏａｄ）を有する両端部上のグラウンドに固定される。高率ばね３３、１３３の１つの脚部は、第２ステージのハウジング３０、１３０のばねトラップ３４、１３４によっても収容される。高率ばね３３、１３３の、この端部上のグラウンドは完全停止部１３８と呼ばれるが、これはテンショナーの機能が高率ばね３３、１３３を上昇させ、この完全停止部１３８に復帰させるためである。
【００３７】
高率ばね３３、１３３は、エネルギーを貯蔵するために使用される。ワンウェイベアリング及び幾何学的構造の結果として、ばねはテンショナーの位置に関係なく、決してほどかれない。したがって、高いばねの力は、チェーンまたはベルト駆動装置が高負荷を入力する際にのみ発生する。このように、前記駆動装置上の過度のばね負荷が回避される。
【００３８】
一部の実施例においては、スリップクラッチの代わりに、回転式ダンパー８２が使用されてもよい。これら実施例において、リフトアームは、ダンパー８２の外側に固定されたワンウェイベアリング６２の周りを回転し６３、第２ステージのハウジング１３１の外側がダンパーの内側に固定され、第２ステージのハウジング１３０は、ピン１３６またはベアリングの周りを自由に回転する。ダンパー８２は、スリップがあってもなくても、設計することができる。また、ダンパーは要求される減衰量により、多数の異なる方式のいずれかで構成されて配置されうる。
【００３９】
低摩耗駆動装置の場合に、摩耗による回転が最小になる可能性がある場合、ワンウェイベアリング６２及び低率ばねが除かれてもよく、リフトアーム６３がダンパー８２に直接連結されてもよく、高率ばねが所定の予荷重を提供するように設定される。
【００４０】
トーション非活性駆動装置の場合に、ダンパー／スリップクラッチが除かれ、任意の減衰が付随的に生じ、テンショナーはばね上機械式テンショナーとして作動する。
【００４１】
テンショナーは、前記駆動装置にばねの力を伝達することなく、高率ばね内にばねの力を貯蔵する。したがって、制御を犠牲にすることなく、予荷重及びテンショナーの力が非常に低くなりうる。これは、従来のテンショナーに比べて作動効率をさらに高め、つまり摩擦損失をさらに低くする。
【００４２】
したがって、本明細書で記載された本発明の実施例は、本発明の原理の適用を単に例示するものと理解されるべきである。本明細書で示された実施例の詳細に対する言及は、特許請求の範囲を限定しようとするものではなく、それ自体が、本発明に不可欠のものとみなされる特徴を列挙するものである。
【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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