(57)【要約】【解決手段】タイミングベルト運動方向の反転により駆動される機構を具えたタイミングベルト自動引張り装置である。車両への応用においてはタイミングベルト方向の反転は不注意や事故の場合にのみ稀に起きるものである。そのような反転は歯付きベルトが歯車歯を飛ぶに充分なベルトの弛緩を引き起こすことがあり、これによりエンジンカム軸タイミングを変化させる。４個の関連するメカニズムが開示されている。これらのそれぞれはベルトの反転による駆動により、ベルトの反転運動中に、引張り装置プーリーの回転軸をベルトを張る方向に動かせる。かくしてベルトは歯付きプーリーにしっかりと張り付き、ベルトが適正な前進ベルト運動に戻るまで、ベルトの飛びまたはスキップを防止する。
2004503729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミングベルトと接触可能でありかつタイミングベルトの運動方向に応じて第１の場所に対して可動な第１の可動手段と、第１の可動手段と第１の場所とを支持する第２の可動手段と、タイミングベルトの一方向への運動に応じて脱離状態を保ちタイミングベルトの他の方向への運動に応じて係合する一方向係合する手段とを有してなり、第２の可動手段が第２の場所に対して可動であり、第２の場所が第１の場所から離間しており、一方向係合手段が第１の可動手段と第２の可動手段とを係合させ、かつ第２の可動手段が第１の場所と第１の可動手段とをタイミングベルトの方に動かすことを特徴とするタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項２】
タイミングベルトと接触可能でありかつプーリー中心における第１の軸について回転可能なプーリーと、プーリーを第１の軸について支持しかつ第１の軸から離間した第２の軸について回転可能な偏心アームと、プーリーの一方向への回転に応じて脱離状態を保ちかつプーリーの他の方向への回転に応じて係合する一方向係合手段とを有してなり、一方向係合手段がプーリーを偏心アームと係合させ、かつ偏心アームが第１の回転軸とプーリーとをタイミングベルトの方に動かすことを特徴とするタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項３】
第１の軸について回転可能でかつタイミングベルトに接触可能なプーリーと、第１の軸から離間した第２の軸について回転可能でかつ第１の軸についてプーリーを支持しかつプーリーの一方向への回転中に第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に付勢可能な偏心アームとを有してなるタイミングベルト自動引張り装置において、プーリーと偏心アームとの間に一方向クラッチを有しており、該一方向クラッチがプーリーの他の方向への回転に応じて係合可能で、これにより偏心アームを回転させて第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に動かすことを特徴とする改良。
【請求項４】
一方向クラッチが少なくとも１個の爪とラチェットホイールとを有したラチェットであることを特徴とする請求項３に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項５】
一方向クラッチがプーリーより小径であることを特徴とする請求項３に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項６】
第１の軸について回転可能でかつタイミングベルトに接触可能なプーリーと、第１の軸から離間した第２の軸について回転可能でかつプーリーを第１の軸について支持しかつプーリーの一方向への回転中第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に付勢可能な偏心アームとを有したタイミングベルト自動引張り装置において、プーリーと偏心アームとの間に一方向クラッチと歯車列とを有しており、該一方向クラッチと歯車列とがプーリーの他の方向への回転に応じて係合可能であり、これにより歯車列が偏心アームを回転させて第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に動かすことを特徴とする改良。
【請求項７】
一方向クラッチと歯車列とが少なくとも１個の爪とラチェットホイールとを有しており、ラチェットホイールが第１の歯車と、第１の歯車と噛み合いかつ固定第３の軸について回転可能な第２の歯車と、第２の歯車と噛み合っている偏心アーム上の歯車歯とを有していることを特徴とする請求項６に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項８】
一方向クラッチと歯車列とがプーリーより小径であることを特徴とする請求項６に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項９】
第１の軸について回転可能でかつタイミングベルトに接触可能なプーリーと、第１の軸から離間した第２の軸について回転可能でかつプーリーを第１の軸について支持している偏心アームと、プーリーの回転中に第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に付勢可能な水圧手段とを有したタイミングベルト自動引張り装置において、プーリーと偏心アームとの間に一方向クラッチを有し、第２の軸がプーリーの周縁を越えて離間しており、プーリーの他の方向への回転に応じて係合可能であり、これにより偏心アームを回転させて第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に動かし、偏心アームを水圧手段から離間させることを特徴とする改良。
【請求項１０】
偏心アームが水圧アクチュエーターに係合することを特徴とする請求項９に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１１】
一方向クラッチが少なくとも１個の爪とラチェットホイールとを有したラチェットであることを特徴とする請求項１０に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１２】
一方向クラッチがプーリーより小径であることを特徴とする請求項９に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１３】
第１の軸について回転可能でありかつタイミングベルトに接触可能なプーリーと、第１の軸から離間した第２の軸について回転可能でかつプーリーを第１の軸について支持しかつプーリーの回転中第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に付勢可能な偏心アームとを有してなるタイミングベルト自動引張り装置において、タイミングベルトと接触するプーリーから離間した場所においてタイミングベルトに接触可能な分離手段を有しており、該分離手段がタイミングベルトの運動方向に応じて可動であって、かつタイミングベルトの好ましくない方向への運動に応じて偏心アームの運動を駆動して第１の軸とプーリーとをタイミングベルトの方に動かすことを特徴とする改良。
【請求項１４】
分離手段が第２のアーム上に回転可能に設けられた第２のプーリーを有しており、第２のアームが偏心アームと係合可能であることを特徴とする請求項１３に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１５】
第２のプーリーが第２の一方向クラッチを有しており、該第２の一方向クラッチがタイミングベルトの好ましくない方向への運動に応じて係合可能であることを特徴とする請求項１４に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１６】
第２のアームおよび偏心アーム上の歯車歯が噛合い係合することを特徴とする請求項１４に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【請求項１７】
リミットストップが設けられていて、第２のアームの過剰中心付けを防止することを特徴とする請求項１４に記載のタイミングベルト自動引張り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明名の背景】
この発明はベルト引張り装置およびシステムに関するものであり、特に自動車用エンジンなどのカム軸ベルト駆動システムとともに使用される機械型および水圧型のベルト引張り装置に関するものである。
【０００２】
２個の協働するプーリーに周行するタイミングベルトは張力伝達装置の業界において公知である。他の型式の装置、特に噛合い装置に比べてこれには経済的な利点がある。自動引張り装置を同期またはタイミングベルト駆動システムと関連して用いてベルトの張力変動を補償することが知られている。このような変動は一般にタイミングベルトの長さの変動を齎す循環トルク変動や熱的効果などの動的効果によるものである。
【０００３】
引張り装置は通常ベルト駆動システムのベルトスパンの緩み側に配置されている。引張り装置は２通りのタイプに分類される。ダンピングを生じる手段としてクーロン摩擦に依存する機械的な引張り装置と、通常速度に比例する非対称ダンピングを形成するリークスルーおよび一方向弁を具えたピストン機構を有した水圧的な引張り装置である。これらのタイプの引張り装置はベルトスパンの緩み側で張力を制御することによりベルト駆動システム中の循環トルク変動や熱的効果を補償するように設計されている。しかしそのような引張り装置はエンジンの逆火または逆転（例えばクラッチは前進に入っているのに車は後進するなど）などの極端なトルク反転状態（キックバック）を受容するようには設計されていない。
【０００４】
そのような極端なトルク反転状態では、ベルト駆動システムの緩み側が張り側になってしまう。通常は緩み側での張りベルト張力は引張り装置をしてキックバックに反応させて、プーリーを動かすことにより急激にベルト張力を低減させ、その関連するピボットアームはベルトから離れて、ベルトスパンの張り側を緩ませる。もしプーリーの動きが極端なものになると、ベルトを過剰弛緩させて緩んだベルトがクランクプーリーまたはカム軸プーリーに入る時に歯飛びまたは爪止めを起こす。歯飛びや爪止めは、プーリーの同期が失われるので、エンジンの動作に有害である。
【０００５】
一部の引張り装置ではピボットアームにラチェット・爪機構が取り付けられており、キックバックをなくしかつ歯飛びまたは爪止まりを回避している。アメリカ特許第４２９９５８４号には板バネ爪と協働するラチェットが開示されており、板バネを若干偏向させることによりキックバックに際してある程度のコンプライアンスを可能としている。アメリカ特許第４６３４４０７号に開示されたラチェット・爪機構ではラチェットが一方向クラッチとして機能して、ピボットアームの位置を、引張り装置がベルトを緩めるべく動作できないように、固定する。
【０００６】
しかしラチェット・爪装置の共通の問題は、ラチェット機構がピボットアームの動きを制約するので、引張り装置が主として一方向への固定アイドラーとして動作しなければならないということである。換言すると、ピボットアームがベルトが弛緩できる方向には機能できないのである。そのような状態では、ベルトが少なくとも部分的に弛緩できない場合には、ベルト歯の欠損や雑音がベルト駆動システムに再導入される。
【０００７】
アメリカ特許第５５９１０９４号に開示された調節可能なストップは、プーリーが静止ベルトに対して押圧係合に偏倚されたときに、ピボットアームからある距離離間している。この離間は予め決定されていて、ピボットアームは一方向に動いて、ベルトを緩めるとともに、極端なトルク反転情況下でもベルトの歯が歯付きプーリーから離脱するのを防いでいる。この調節可能ストップの問題は、そのピボットアームからの距離が高温エンジンの熱効果の補償により決められるという点、である。
【０００８】
しかしベルト駆動システムの各要素は同時引張り装置アーム振動について空間を残している。実際には、この距離が歯飛びを可能とするのに充分な大きさであり、特に低温やベルトとプーリーの少なくとも一方に氷が付着したなどの状態下ではそうである。
【０００９】
【発明の要旨】
この発明の新規な自動引張り装置はタイミングベルトの運動方向の反転により駆動される機構を有している。このようなベルト運動方向の反転は通常は滅多に起きないが、短期間だけ起き、爾後ベルトは通常の前進運動などに戻る。以下に開示する４機構のそれぞれは、ベルト運動反転による駆動により、ベルトの運動反転中にプーリー回転軸がベルトを張る方向に動く。
【００１０】
以下に開示する機構はベルトに対して前縁または後縁に配置された自動引張り装置に適用される。ベルトの緩みスパンに係合する引張り装置に適用されて、該機構はベルト方向の反転に応じてほとんど瞬時にベルトを張る。自動引張り装置への適用を説明するが、歯付きベルトならいかなるものでも、ベルトの歯付き歯車上での飛びまたは跳ねが機構の動作に有害である場合には、この発明は適用できる。
【００１１】
【好ましき実施例の記載】
図１〜５において、図示の歯付きベルトを具えたタイミングベルト駆動機構５は歯付きベルト１６〜１９を有している。ベルトの内周上に位置する歯２５はピッチ３１で離間している。ベルトは歯付きプーリー１１〜１３に巻回周行している。これらのプーリーは２個の外側歯付きカムプーリー１１，１２と外側歯付きクランク軸プーリー１３を具えた自動車エンジンのカム軸駆動機構として図示されている。
【００１２】
ベルト引張り装置２１はこれらのプーリーと関連して設けられており、駆動機構５と関連協働する。エンジンがあるＲＰＭの範囲で動作すると、プーリー１１，１２には循環トルク変動が起きて、ベルト１６〜１９に動的なベルト張力変動を惹起する。引張り装置２１はトルク変動、エンジン動作中の熱成長および駆動機構５の寿命中に起きる伸びと疲労とを補償するためのものである。
【００１３】
図２に示すのはこの発明の第１の実施例であって、引張り装置２１は軸転偏心アーム４９を具えたピボット軸５０に取り付けられており、偏心アーム４９には所定のトルクが通常バネ機構（図示せず）を介して印加されている。このトルクは所定のベルト力を発生させ、該ベルト力は偏心アーム４９にベアリング（図示せず）などの公知の方法で取り付けられたプーリー５２を介してベルトに伝達される。
【００１４】
図２に示す引張り装置は後縁タイプ構造であって、偏心アーム４９の中心５３がその動作域においてライン７０の上方に位置している。ここでライン７０はピボット軸５０に対するプーリー５２の過中心位置を示している。偏心アーム４９にはラチェットホイール４２が取り付けられている。ケース４１内のポケットに収容されかつプーリー５２に取り付けられた複数の爪４０はラチェットホイール４２を偏倚させて一方向クラッチを形成し、かつ矢印６１で示すような駆動機構５の反時計回転方向におけるプーリー５２の無制限回転を可能とする。
【００１５】
一般にキックバックおよびロールバック状態で起きる矢印６０で示す時計回転方向の場合には、爪４０はラチェットホイール４２に係合してプーリー５２と偏心アーム４９とを錠止する。これによりベルト１８とプーリー５２との間に矢印６０の方向に摩擦トルクが発生する。このトルクはベルト反転により起きる異常ベルト力を無効にする。
【００１６】
従来の引張り装置を用いると、ベルト力がアーム長さ５５と連携して逆トルクを発生するとき、プーリー５２は通常外側ベルト方向に押される。この逆トルクは偏心アーム４９に印加されたバネトルクを圧倒し、ベルトを緩ませ、潜在的に歯飛びを引き起こす。この発明の引張り装置を用いると、ベルト１８はラチェット４０，４１，４２の係合をさせてトルクを発生し、プーリー５２をベルトの方に動かし、緩み側でベルト張力を一時的に増加して歯飛びを防止する。
【００１７】
図３に示すのはこの発明の引張り装置の第２の実施例であって、該引張り装置２１は上記したようなものと同様に作用する。つまり該引張り装置は前縁タイプ構造である。偏心アーム４９の中心５３はその全作用範囲に亙ってライン７０の下側に位置している。ラチェットホイール４４が偏心アームの筒状表面上に軸承されている。複数の爪４０がケース４１のポケット中に位置してプーリー５２に取り付けられラチェットホイール４４を偏倚させて、かつ矢印６１で示すようにプーリー５２の時計方向の無制限回転を可能としている。
【００１８】
一般にキックバックおよびロールバック状態に起きる矢印６０で示す時計方向回転の場合には、爪４０がラチェットホイール４４に係合して、ラチェットホイール４４がプーリー５２と一緒に回転できるようになる。ラチェットホイール４４にはボリュート内側上の歯４５を介して歯車８１が噛み合う。
【００１９】
歯車８１は支持体８０上に軸承されており、図示しない部材を介してピボット軸５０に取り付けられている。かくしてピボット軸８０は固定される。歯車８１は偏心アーム４９の一部である歯４６と噛み合う。この歯車列により偏心アーム４９はベルトの方に回転し逆トルクを発生する。この逆トルクは駆動機構５（矢印６０で示す）の時計方向回転からくるベルト力トルクを圧倒して、歯飛びを防止するベルト張力を増加させる。
【００２０】
図４に示す第３の実施例にあっては、引張り装置がプーリー５２と偏心アーム４９とピボット軸５０とボルト９３、９４を介してエンジン上に取り付けられた水圧アクチュエーター・ユニット１００とを有している。プーリー５２はボルト９１を介して偏心アーム４９に固定されたベアリングを介して偏心アーム４９に取り付けられている。ピボット軸５０に軸承された偏心アーム４９はプーリー５２のピボット軸５０の中心についての偏心回転を可能とする。
【００２１】
水圧アクチュエーター・ユニット１００は点１１０において周知の力を発揮して所定のトルクを発生し、該トルクはアーム長さ５５と関連して偏心アーム４９に伝達される。これによりプーリー５２を介してベルトに伝達される所定のベルト力を発生させる。
【００２２】
図４に示す引張り装置は後縁タイプ構造であって、プーリー５２の中心はその全作用範囲に亙ってライン７０の上方に位置している。ライン７０はピボット軸５０に対してのプーリー５２の過中心位置を示している。ラチェットホイール４２が偏心アーム４９に取り付けられている。
【００２３】
ケース４１のポケット内に収容された複数の爪４０はプーリー５２に取り付けられてラチェットホイール４２を偏倚させ、矢印６１で示す駆動機構５の反時計回転方向中でプーリー５２の無制限回転を可能としている。キックバックおよびロールバック状態において起きる矢印６０で示す時計回転方向の場合には、爪４０はラチェットホイール４２に係合してプーリー５２と偏心アーム４０を一緒に錠止する。
【００２４】
これによりベルト１８とプーリー５２間に矢印６０方向の摩擦トルクが発生し、このトルクがベルト反転により起こる異常ベルト力を無効とし、プーリー５２をベルトの方に動かし、ベルト張力が一時的に増加し歯飛びを防止する。
【００２５】
図５において、ベルト引張り装置２１はピボット軸５０を介してエンジンに取り付けられており、偏心アーム４９を有している。この偏心アーム４９には通常バネ機構（図示せず）を介して所定のトルクが印加されている。これにより所定のベルト力が発生して、通常ボールまたはローラー（図示せず）であるベアリングを介して偏心アーム４９に取り付けられたプーリー５２を介してベルトに伝達される。この引張り装置は前縁タイプ構造であって、その全作用範囲に亙って偏心アーム４９の中心５３がライン７０の下側に位置する。
【００２６】
引張り装置の基板１４８には第２の軸承機構が取り付けられている。該基板は第２の偏心アーム１５０とプーリー１５３とからなっている。偏心アーム１５０には爪１４４が取り付けられていてその先端には歯噛合い１４３を有している。プーリー１５３内に設けられた一方向クラッチ１５２は偏心アームを偏倚させて、ベルトが方向６１に動くときにプーリー１５３の自由回転を可能としている。エンジンのキックバックまたはロールバックが起きると、ベルトは方向を６０に変更する。
【００２７】
一方向クラッチ１５２はこの方向変更を検知してプーリー１５３と偏心アーム１５０とをしっかりと錠止する。これにより偏心アーム１５０は矢印１４５の方向に回転する。爪１４４は偏心アーム１５０と一緒に回転し、歯噛合い１４３が偏心アーム４９に取り付けられた噛合い１４２と係合する。この結果偏心アーム４９はベルトの方に回転し、逆トルクを発生して矢印６０で示す駆動機構５の異常方向に起因するベルト力発生トルクを圧倒し、ベルト張力が増加して歯飛びを防止する。ストップ１４９により第２の偏心アーム１５０の過剰中心化を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイミングベルト駆動システムの側面拡大図である。
【図２】この発明の引張り装置の第１の実施例の側面拡大図である。
【図３】この発明の引張り装置の第２の実施例の側面拡大図である。
【図４】この発明の引張り装置の第３の実施例の側面拡大図である。
【図５】この発明の引張り装置の第４の実施例の側面拡大図である。
【符号の説明】
５：　タイミングベルト駆動機構
１１〜１３：歯付きプーリー
１６〜１９：歯付きベルト
２１：ベルト引張り装置
４０：爪
４２：ラチェットホイール
４９：偏心アーム
５０：ピボット軸
５２：プーリー
８１：歯車
【国際公開パンフレット】
2004503729.tif 000003
2004503729.tif 000004
2004503729.tif 000005
2004503729.tif 000006
2004503729.tif 000007
2004503729.tif 000008
2004503729.tif 000009
2004503729.tif 000010
2004503729.tif 000011
2004503729.tif 000012
2004503729.tif 000013
2004503729.tif 000014
2004503729.tif 000015
2004503729.tif 000016
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004503729.tif 000017
【国際調査報告】
2004503729.tif 000018
2004503729.tif 000019
2004503729.tif 000020