(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・プーリとアクセサリ・プーリと第１ベルトテンショナ・プーリ、クランクシャフトとアクセサリ・プーリの周りに架けまわされた動力伝達ベルトを有するベルトドライブシステムのために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ーブロック、トラック、２自由度運動でトラックと摺動自在に取り付けられた第１キャリアに対して関係する据え付け点に添えられるのにふさわしい取り付け場所を含んでいるタイプである。第１ベルトテンショナ・プーリは第１キャリア上に回転自在に取り付けられ、動力伝達ベルトに係合する。弾性部材はトラックに対して長手方向に第１キャリアを付勢する。改良は、２自由度運動をもつトラックと摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含むテンショナを備える。第２ベルトテンショナ・プーリは、第２キャリアに回転自在に取り付けられ、動力伝達ベルトに係合する。第２キャリアは、トラックに対して長手方向に付勢される。
2004514845.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・プーリとアクセサリ・プーリと前記第１ベルトテンショナ・プーリの周りに架けまわされた動力伝達ベルトを有し、前記ベルトテンショナはエンジンのシリンダーブロック、トラック、２自由度運動で前記トラックと摺動自在に取り付けられた第１キャリアに対して関係する据え付け点に添えられるのにふさわしい取り付け場所を含んでいるタイプであり、前記第１ベルトテンショナ・プーリは前記第１キャリア上に回転自在に取り付けられ、前記動力伝達ベルトに係合し、弾性部材は前記トラックに対して長手方向に前記第１キャリアを付勢しているベルトドライブシステムのために改良されたベルトテンショナであって、
２自由度運動をもつ前記トラックと摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含む前記テンショナと、前記第２キャリアに回転自在に取り付けられ、前記動力伝達ベルトに係合する第２ベルトテンショナ・プーリと、前記トラックに対して長手方向に付勢される前記第２キャリアとを備える改良。
【請求項２】
前記トラックに対する前記第１キャリアの動きに基づいて前記弾性部材の付勢を修正する第１ダンピング機構と、前記トラックに対する前記第２キャリアの動きに基づいて前記弾性部材の付勢を修正する第２ダンピング機構を更に備える請求項１の改良。
【請求項３】
前記第１キャリアや前記トラックに対して第１非対称ダンピング関係に配置された第１シューを含み、前記トラックの摩擦軸受面と係合関係にある第１摩擦軸受面を含む第１ダンピング機構をさらに備える請求項２の改良。
【請求項４】
前記第１キャリアに機械的に結合する前記第１シューと、１自由度運動において前記第１キャリアの動きに対して前記トラックに向かって付勢する前記第１非対称ダンピング関係をさらに備える請求項２の改良。
【請求項５】
前記第１キャリアと前記第１シューの間の第１角度付き接合部を含む第１機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項６】
前記第１キャリアと前記第１シューの間に少なくとも１つの揺動アームを含む前記第１機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項７】
前記第１キャリアと前記第１シューの間に第１ピボットを含む前記第１機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項８】
前記弾性部材と直接機械的に結合する前記第１シューをさらに備える請求項２の改良。
【請求項９】
トルク補償を含む前記第１ダンピング機構をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１０】
前記第２キャリアや前記トラックに対して第２非対称ダンピング関係に配置された第２シューを含み、前記トラックの摩擦軸受面と係合関係にある第２摩擦軸受面を含む、前記第２ダンピング機構をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１１】
前記第２キャリアに機械的に結合する前記第２シューと、１自由度運動において前記第２キャリアの動きに対して前記トラックに向かって付勢する前記第２非対称ダンピング関係をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１２】
前記第２キャリアと前記第２シューの間の第２角度付き接合部を含む第２機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１３】
前記第２キャリアと前記第２シューの間に少なくとも１つの揺動アームを含む前記第２機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１４】
前記第２キャリアと前記第２シューの間に第２ピボットを含む前記第２機械的結合をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１５】
前記弾性部材と直接機械的に結合する前記第２シューをさらに備える請求項２の改良。
【請求項１６】
トルク補償を含む前記第２ダンピング機構をさらに備える請求項２の改良。
【請求項１７】
前記第１テンショナ・プーリと前記第２テンショナ・プーリが前記動力伝達ベルトにおいてテンションを増加させる方向の動きに向かって互いに付勢される、請求項１の改良。
【請求項１８】
前記第１テンショナ・プーリと前記第２テンショナ・プーリがそれぞれ前記動力伝達ベルトにおいてテンションを増加させる方向の動きに向かって前記トラックに対して付勢される、請求項１の改良。
【請求項１９】
前記第１キャリアと前記第２キャリアの前記付勢は非対称であって、前記第１テンショナ・プーリと前記第２テンショナ・プーリに作用している外力がバネ付勢率レベルを上回るために必要な大きさよりも小さくそれによって前記第１ベルトテンショナ・プーリと前記第２ベルトテンショナ・プーリの組み合わせをベルト張力を増加させる方に向かって動かすことを引き起こしやすい時には、前記非対称付勢はわずかに前記バネ付勢率によって設けられるにすぎないレベルで付勢するものであり、前記第１ベルトテンショナ・プーリと前記第２ベルトテンショナ・プーリに作用する前記外力が前記バネ付勢率レベルを上回るために必要な大きさよりも大きくそれによって前記第１ベルトテンショナ・プーリと前記第２ベルトテンショナ・プーリの組み合わせをベルト張力を減少させる方に向かって動かすことを引き起こす引き起こしやすい時には、前記非対称付勢は前記バネ付勢率と逆方向抵抗に起因するレベルに付勢するものである、請求項１の改良。
【請求項２０】
クランクシャフト・プーリ、アクセサリ・プーリを含むパワー・プーリを有し、第１ベルトテンショナ・プーリと前記パワー・プーリの周りに架けわたされた動力伝達ベルトと前記第１ベルトテンショナ・プーリ、動力装置のシリンダーブロックに関する固定点に張り付けられるために適合された取り付け場所を有するベルトテンショナを含む前記ベルトテンショナを有し、トラック、２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第１キャリア、前記第１キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトに係合する第１ベルトテンショナ・プーリ、前記トラックに対して長手方向に前記第１キャリアを付勢する弾性部材、各前記パワー・プーリにもっとも近い終端によって規定されたスパンを有する前記動力伝達ベルトを有し、一般動作時においてベルト移動の方向をたどる前記クランクシャフト・プーリを起点に前記モータ／ジェネレータ・プーリを終点とするクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパンを少なくとも１つ、前記モータ／ジェネレータ・プーリを起点に前記クランクシャフト・プーリを終点とするモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパンを少なくとも１つ含んでいる、タイプの前記動力装置のために改良されたベルトドライブシステムであって、
２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含む前記テンショナ、前記キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトを係合する第２ベルトテンショナ・プーリと、前記トラックに対して長手方向に付勢された前記第２キャリアを備える改良。
【請求項２１】
クランクシャフト・プーリ、アクセサリ・プーリ、モータ／ジェネレータ・プーリを含むパワー・プーリを有し、第１ベルトテンショナ・プーリと前記パワー・プーリの周りに架けわたされた動力伝達ベルトと前記第１ベルトテンショナ・プーリ、動力装置のシリンダーブロックに関する固定点に張り付けられるために適合された取り付け場所を有するベルトテンショナを含む前記ベルトテンショナを有し、トラック、２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第１キャリア、前記第１キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトに係合する第１ベルトテンショナ・プーリ、前記トラックに対して長手方向に前記第１キャリアを付勢する弾性部材、各前記パワー・プーリにもっとも近い終端によって規定されたスパンを有する前記動力伝達ベルトを有し、一般動作時においてベルト移動の方向をたどる前記クランクシャフト・プーリを起点に前記モータ／ジェネレータ・プーリを終点とするクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパンを少なくとも１つ、前記モータ／ジェネレータ・プーリを起点に前記クランクシャフト・プーリを終点とするモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパンを少なくとも１つ含んでいる、タイプの前記動力装置のために改良されたベルトドライブシステムであって、
２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含む前記テンショナ、前記キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトを係合する第２ベルトテンショナ・プーリと、前記トラックに対して長手方向に付勢された前記第２キャリアを備え
前記の少なくとも１つのクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパンにもっとも近い前記第１テンショナ・プーリを備え、
前記モータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパンにもっとも近い前記第２テンショナ・プーリを備える改良。
【請求項２２】
クランクシャフト・プーリ、アクセサリ・プーリを含むパワー・プーリを有し、第１ベルトテンショナ・プーリを含むベルトテンショナと前記パワー・プーリと前記第１ベルトテンショナ・プーリと動力装置のシリンダーブロックに関する固定点に張り付けられるために適合された取り付け場所を持つ前記ベルトテンショナの周りに架けわたされた動力伝達ベルトを有し、トラック、２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第１キャリア、前記第１キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトに係合する第１ベルトテンショナ・プーリ、前記トラックに対して長手方向に前記第１キャリアを付勢する弾性部材、各前記パワー・プーリにもっとも近い終端によって規定されたスパンを有する前記動力伝達ベルトを有し、一般動作時においてベルト移動の方向をたどる前記クランクシャフト・プーリを起点に前記モータ／ジェネレータ・プーリを終点とするクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパンを少なくとも１つ、前記モータ／ジェネレータ・プーリを起点に前記クランクシャフト・プーリを終点とするモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパンを少なくとも１つ含んでいる、タイプのアクセサリベルトドライブシステムを有する改良された前記動力装置であって、
２自由度運動において前記トラックと摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含む前記テンショナ、前記キャリアに回転自在に取り付けられ前記動力伝達ベルトを係合する第２ベルトテンショナ・プーリと、前記トラックに対して長手方向に付勢された前記第２キャリアを備える改良。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
この発明は一般的にベルトドライブシステムの動力伝達ベルトに張力を付与する２つのテンショナに関する。特に、直線的なプーリ運動を有する２つのテンショナに関する。特に、この発明は、時としてジェネレータ／スタータ（Ｇｅｎ−Ｓｔａｒ）として言及されるモータ／ジェネレータのような、エンジンスタート機能と電気的動力発電機能の両方において働く、単一の装置を有する動力伝達ベルトに対して適応性を持って機械的に制動される動きをする２つのテンショナ・プーリを有する直線的な運動をするテンショナに関する。
【０００２】
（従来技術の記載）
内燃機関、すなわち動力装置は一般にエンジンのクランクシャフトからの動力をつなぎ、それを１つまたはよりいくつかのエンジン補機すなわちアクセサリに運ぶ動力伝達ベルトドライブシステムを使用する。自動車アプリケーションにおいて、これらのアクセサリはパワーステアリングポンプ、ウォータポンプ、空調コンプレッサポンプ、燃料ポンプやオルタネータを含む。歴史的に、そのようなエンジンは自動車を動かす車輪を駆動するためのドライブトレインに配置されたエンジン後方からつきだしているクランクシャフトにおいてメイン動力取り出しポイントを有していた。アクセサリはクランクシャフトの前方に配置されたプーリから駆動される。各アクセサリはプーリを設けられる。プーリの総てはそれらのまわりに架けわたされた１つあるいはそれ以上の動力伝達ベルトを介して機械的結合している。各動力伝達ベルトに張力を付与するいくつかの方法は提供されている。ベルト張力付与を成し遂げる動力伝達ベルト、プーリ、そして装置がアクセサリベルトドライブシステムを形成する。
【０００３】
初期のシステムは多重Ｖベルトを含んでいた。一般に、各ベルトは手動調整や１つのアクセサリ即ちベルトによるアイドラの位置固定によって張力を付与されていた。ベルト即ち車輪駆動の状態を変える適合を図るためプーリのいずれの自動運動の供給がないので、これらは中央にロックされたベルト駆動（ｌｏｃｋｅｄ−ｃｅｎｔｅｒ ｂｅｌｔ ｄｒｉｖｅｓ）と言われる。ベルトを引っ張るべき、さもなければ伸ばすべきであれば、ベルトの張力は減るであろう。さらに、ベルトドライブシステムの適当な操作のために、ベルト張力は、最悪の場合の状態に適応するのに十分な高さにセットされるべきである。そのような最悪の場合の状態は、エンジン操作すなわちアクセサリ操作による温度の両極端の結果がありうる。
【０００４】
自動車のエンジンルームの容量を小さくすることには重要性があった。より小さいエンジンルームを適合させるために、エンジンの様々な面がアクセサリベルトドライブシステムも含めて小さくされてきた。これは、使用されたベルトの数を減らすことによって、少なくともある程度は、成し遂げられてきた。各ベルトがとりのぞかれ、それによってエンジンの前方から突出するレイヤーの数が取り除かれると、エンジンの前方から突出するベルトドライブシステムの総延長は減少される。究極的には、これはたくさんのアプリケーションのため１つのサーペンタインベルトを使用することに帰着する。サーペンタインベルトは、前方から後方まで一続きの曲がりで、いくつかのプーリの周りをくねる道から、そう命名されている。ＶリブドすなわちマイクロＶ（Ｔｈｅ Ｇａｔｅｓ Ｒｕｂｂｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標）ベルトはサーペンタインアプリケーションにもっとも適している。
【０００５】
ベルト張力付与のための中央にロックされる方法の限界は、サーペンタインアプリケーションにおいて悪化させられる。従って、もっとも現代的なサーペンタインベルトドライブは、ベルトドライブシステムの変化する状態がよりよく適合されることが可能な自動テンショナを備える。基本的な形状において、自動テンショナは骨組み、すなわち直接的にエンジンのシリンダーブロックに取り付ける取り付け場所、または間接的に自動車エンジンに関して据え付けで動かない自動車のいくつかの点に取り付け場所を有し、そして、ベルトドライブシステムの回転の平面におけるベルトを押しつけるプーリを有している。可動部材すなわち連結部分は骨組みとプーリを経由してベルトに圧力を与えるプーリの間で伸びる。圧力はベルトが架けわたされる周囲の距離を伸ばす作用があり、それによってベルトに張力を付与する。いくつかの技術と幾何学的配置が付勢力を提供するために使用されてきた。一般に、鉄バネのような弾性部材は、回転運動においてベルトの張力を増加させる方向に順々に向かうベルトの表面に向かって動くことに貢献するプーリに帰着する可動部材に力を与える作用をする。
【０００６】
これらの要素だけを伴うテンショナは、システムが休止状態（換言するとプーリが回転していない）の時、幾分か一定の力をベルト表面に提供する。時間や温度若しくは製造変動によるドライブシステムの寸法不安定性は、少なくともテンショナの弾性部材や幾何学的配置の限界に対して、弾性部材の作用を経てかなりよく適合される。このように、ベルトが伸ばされる若しくはエンジンが熱せられるか冷やされるのであるが、システムが休止しているとき、ベルト張力は、相対的に一定量残留する。しかし、これらの要素だけを伴うテンショナは、システムの総ての操作状態にとって適当な張力を維持しない。
【０００７】
動力伝達ベルトドライブシステムを操作することは、捻れ振動の影響、クランクシャフト若しくはアクセサリの他の角加速度の影響、平衡を失った状態の影響若しくは他の影響のため、一般的に発振する。クランクシャフトの捻れ振動は、各シリンダとピストンの組み合わせの燃焼サイクルを経たクランクシャフトに伝えられた明確な衝撃の結果としてある程度は生じる。発振はベルトの振動を引き起こす。これは順々にテンショナの可動部分の振動を引き起こす。そして惰性は、プーリがベルト表面に働く力やベルトの上に働く張力を修正するこれらの可動部分を取り込む。ベルト張力を変化させることはベルトドライブシステムにとって許容できない性能を引き起こすことにもなる。一つの例では、ベルトドライブシステムがシステムの能率の限界や、動力伝達特性を越えて過度に滑ることや、滑りや他のことのために過度にノイズが発生するような短期的な問題が発生する。他の例では、短期的に許容できる性能を有するために必然的にベルトに適用された張力量は、ベルト、一つ若しくはそれ以上のアクセサリを含む一つ若しくはそれ以上のシステムの構成部分の早すぎる欠陥のような長期の問題を引き起こす。
【０００８】
これらの問題に適合するため、そしてテンショナの性能を改善させるため、ダンピング装置がテンショナに含まれるようになった。初期の制動されたテンショナは、テンショナの可動部分の動きが、即座の運動がベルト張力を増加させる方向若しくはベルト張力を減少させる方向のいずれにもほぼ等しく制動される対称性ダンピングを含んでいた。ダンピングは弾性部材によって供給された力と組み合わされプーリとベルトの間において、修正された付勢となる。
【０００９】
他のテンショナは非対称ダンピングを利用してきた。一般に、このようなテンショナは、テンショナがベルトを張る方向に動いている時には最小に、ベルトを緩める方向に動いている時には最大に可動部分をダンピングするように制動される。一つの方法として、シューはノーマルと異なる角度においてレースに対してレースの表面に付勢される。結果として、１方向においてのシューとレースの関連する動きは、レースからシューを持ち上げる方向に進む。これは、それらの間における圧力を減少させ、ダンピングに対して増加を与える摩擦を減少させ、それによってダンピングを減少させる。他の方向はレースに対してシューを割り込み、ダンピングを増加させる方向に進む。１つの例は、米国特許第５，９６４，６７４号でサーク（Ｓｅｒｋｈ ｅｔ ａｌ）によって詳述されている。これらはベルトの表面に対して付勢された１つのプーリを有するテンショナの使用に関係してきた。さらに、ベルトに対する付勢はエンジンブロックに単独で関係してきた。
【００１０】
ホワイトジュニア（Ｗｈｉｔｅ，Ｊｒ．）の米国特許第４，４１６，６４７号は、動力伝達ベルトを押しつける２つのプーリを伴うテンショナの使用を開示している。’６４７号特許は、この方法は空調コンプレッサのような周期的な負荷を伴う張力システムにとって有用であることを述べている。プーリの１つは、周期的な負荷の直接的な上流の動力伝達ベルトのスパンを押しつける。一方、他のプーリは、周期的な負荷の直接的な下流の動力伝達ベルトを押しつける。１つの実施形態として、２つのプーリは、その頂点の周りを揺動することができる角度付き部材の上に互いに相対的に固定されている。組立体は中央にロックされる方法において静的張力を供給するために動力伝達ベルトに向かって押しつけられる。ピボットは動的張力に適合するために論じられる。静的張力は、システムのプーリの周りに移動させられる動力伝達ベルトを伸ばしやすい効果でもって、ベルトに張力を付与する方向においてテンショナによって、動力伝達ベルトに適合した力の結果である。システムのプーリのそれぞれが自由に回転することが可能であると仮定したならば、各スパンの張力は同一であり静的張力になる。動的張力は、各プーリにおけるトルクや、様々なシステムの不安定の影響によって変化させられた静的張力の結果である動力伝達ベルトの長さ全体に渡った張力である。追加の結果として、各スパンが異なった張力の下になりやすくなる。
【００１１】
他の実施形態として、２つのプーリのそれぞれは個々にピボットの周りに動くことができる別々のアームに取り付けられる。２つのアームはバネによってお互いに向かって付勢される。’６４７号特許は、どちらか一方の実施形態は別々の動力伝達ベルトスパンと共にプーリの相互作用によって制動されることを示している。プーリ運動がエンジン若しくはお互いに関係するかに関わらず、摩擦、すなわち他のダンピングがピボットにおいて導入されることは示されていない。
【００１２】
内燃エンジンのためにアクセサリベルトドライブシステムに接続として使用される動力伝達ベルトテンショナは、円弧状や直線上の両方であるプーリ運動を有することが知られている。上記議論のそれらは総て円弧状の動きが使われてきた。あるアプリケーションは直線的な動きのテンショナから利益を得ている（すなわち動力伝達ベルトと接続するアイドラ・プーリが実質的に直線的な経路を動く）。直線的な動きのテンショナの１つの例はフォスター（Ｆｏｓｔｅｒ）の米国特許第４，６３４，４０８号にみられることができる。’４０８号特許は、油圧ダンピング機構についてバネの大多数が具体化している相対的に複雑なテンショナの構造を開示している。さらに、テンショニング・プーリが取り付けられるキャリアは、ボールとトラック軸受構造を伴って、２自由度運動をキャリアに定義するトラックを係合する。油圧作動の含有物は油圧液の漏れの心配を引き起こす。開示された油圧機構は明らかにコンパクトではない。このように、テンショナは比較的大きいように思われる。比較的大きい数のパーツはコストと構造の複雑さを加える。さらに、ボールやトラック軸受構造の有効性よりもキャリアを捻る方向に進むアイドラ・プーリを支持するキャリアのいたる所で寄生トルクのための補償をするものはない。
【００１３】
伝統的に、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すために設けられ、これにより燃焼が始まり、エンジンが始動する。スタータモータはエンジンの後方の近くに配置され、ギヤトレーンを通るクランクシャフトの後方部分と断続的に係合するために適合させられる。
【００１４】
現在、自動車の重量を下げて、フード下の構成要素の数を減らすことによって排気を減らして、燃焼効率を増やすための要求が増加している。これらの目標の方に持って行かれた方法が、スタータモータの機能及びオルタネータの機能を単一の装置である、モータ／ジェネレータ、すなわちジェネレータ／スタータに結合することを伴う。燃焼効率を増やす目標の方へも、ジェネレータ／スタータはアイドルストップ（ｓｔｏｐ−ｉｎ−ｉｄｌｅ）と呼ばれた機能の使用を促進する。この機能は、どこで、通常アイドル時にはエンジンが停止し、自動車が再動作することを予期した場合には再出発されるかである。この機能は実質的にアクセサリベルトドライブに置かれる要求を増加させる。アプリケーションにおいて、モータ／ジェネレータが機械的結合をもってアクセサリベルトドライブを介してクランクシャフトと配置される。モータ／ジェネレータや関連するアクセサリベルトドライブシステムはエンジンの前方に配置されやすい。しかし、これらのシステムを、エンジンの後方を含む他の位置に配置することは、描かれている。
【００１５】
ジェネレータ／スタータシステムの利点は、動力伝達ベルトシステムの設計者が、単なる発振負荷を超越して、事実上の新しい挑戦に向かい合わせることである。これらの間の重要な挑戦は、実質上負荷と回転慣性を提供するだけでなく、大きい駆動トルクをアクセサリベルトドライブに提供する、この新しい装置を含むアクセサリベルトドライブによって許容できる性能に帰着するテンショニングシステムの開発することであった。さらに、それは一定しない基礎上にあるこの大きい駆動トルクを設ける。
【００１６】
バートス（Ｂａｒｔｏｓ ｅｔ ａｌ）の米国特許第４，７５８，２０８号はそれぞれプーリを運ぶ円弧状の動きを伴う２つのアームの使用を開示している。そのアームは、ジェネレータ／スタータのシャフトと一致するピボット点で取り付けられる。２つのアームは互いにバネによって付勢される。テンショナもまた、ジェネレータ／スタータモードがスタータ若しくはオルタネータの操作のいずれかにある反応においてハウジングが多少の回転をすることを可能にしているような限定回転方式で取り付けられたジェネレータ／スタータを有することを含んでいる。この反応的な動きは、モードによって交互に２つのアームの１つ若しくはその他をロックするラッチの１ペアを操作する。この方法では、ジェネレータ／スタータモードの結果として、もっとも大きな張力を伴ってジェネレータ／スタータプーリにおいて終結する動力伝達ベルトスパンに関連したアームは決まった場所にロックされる。そして自由なアームは張力を動力伝達ベルトシステムに供給する。このテンショナは明らかに複雑で、摩損を仮定して動くパーツを有するジェネレータ／スタータの特別な取り付けを必要とし、このアプリケーションにおいて柔軟でない。さらに、’２０８号特許は、システム性能を高めるためにプーリのいずれかの動きを制動することを加える計画を開示していない。
【００１７】
よって、シンプルで、コンパクトで永続性があり、油圧がなく、そこから利益を得るこれらのアプリケーションのために２つのプーリ操作の利点を提供する直線運動テンショナのための継続的な必要性がある。ジェネレータ／スタータを有するアクセサリ動力伝達ベルトドライブシステムはそのようなアプリケーションである。
【００１８】
さらに、同時に、十分な短期性能を提供し、十分な長期性能を提供し、どんな与えられたアプリケーションにとっても使えるベルトの幅を最適化し、コストと複雑さを含み、直線的な動きを提供し適合されるジェネレータ／スタータシステムに従って柔軟である、ジェネレータ／スタータと結合する使用のため、テンショナとシステムの必要性が残っている。
【００１９】
（発明の概要）
本発明は、直線的な２つのプーリ・アクセサリ動力伝達ドライブテンショナと、短期性能と長期性能の組み合わせを改善しベルト選択を最適化する外形のシステムを提供することを目的としている。
【００２０】
本発明はさらに、非対称ダンピング性能を有する機械的ダンピング機構の直線運動２プーリ・テンショナを提供することを目的としている。
【００２１】
本発明はさらに、テンショナの耐久性と動作を高める性能を補償する寄生トルクを有する機械的ダンピング機構の直線運動テンショナを提供することを目的としている。
【００２２】
本発明は、直線２プーリ・アクセサリ動力伝達ベルトドライブテンショナと、コストと複雑さを含み、適合されるジェネレータ／スタータシステムに従って柔軟である外形のシステムを提供することを追加の目的としている。
【００２３】
本発明の目的に応じて、上述した、また他の目的を達成するため、ここに具体化され広く記載されたように、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・プーリとアクセサリ・プーリと第１ベルトテンショナやクランクシャフトやアクセサリ・プーリの周りに架けわたされた動力伝達ベルトを有するベルトドライブシステムのための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ーブロック、トラックやトラックと２自由度運動で摺動自在に取り付けられた第１キャリアに関係して動かない点に固定されるように適合された取り付け場所を含むタイプである。第１ベルトテンショナ・プーリは、動力伝達ベルトに係合するため第１キャリアに回転自在に取り付けられる。弾性部材は、トラックに対して長手方向に第１キャリアを付勢する。改良は、トラックと２自由度運動で摺動自在に取り付けられた第２キャリアを含むテンショナを備える。第２ベルトテンショナ・プーリは、動力伝達ベルトに係合するため第２キャリアに回転自在に取り付けられる。第２キャリアはトラックに対して長手方向に付勢される。
【００２４】
明細書に組み込まれて明細書の一部を構成し、同じ番号が同じ部材を示している添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。
【００２５】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
アクセサリベルトドライブシステムの好ましい実施形態は、図１と図２に示される。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、空調コンプレッサ・プーリ２０、ウォータポンプ・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と動力伝達ベルト３０を備える。
【００２６】
特定の幾何学的配置にある、特定のアクセサリ・プーリが描かれているが、本発明は、アプリケーションによって曲がりくねった形状と曲がりくねっていない形状の両方を含み、アクセサリと幾何学上の配列の様々な数や組み合わせとに適用されることを認められるべきある。重要な利益が、モータ／ジェネレータ１２を含むシステムに得られるが、アクセサリは通常のオルタネータあるいは他のアクセサリにも成り得る。一般に、アクセサリ１４は、高振動負荷を示し、本発明のテンショナ２８の利益を利用する。示された形状は、曲がりくねっている。このように動力伝達ベルト３０は、通常、Ｖリブドタイプである。しかし、本発明は、総てのＶリブドタイプを含むものに実施され得る。さらに、この図示例もまた、多重ベルトを有するアクセサリベルトドライブシステムにおける、ベルト／プーリの一つの段階として、見られることができる。
【００２７】
“ベルト移動”と付された矢印は、発電モードや始動モードの両方における通常操作の間の、ベルト移動の方向を示している。動力伝達ベルト３０によって仕向けられた経路にそって順方向に動くことは、ベルト移動と同じ方向に動くことである。逆方向に動くことは、ベルト移動と反対方向に動くことである。
【００２８】
クランクシャフト・プーリ２４において始まり順方向へ見ると、クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３２は、クランクシャフト・プーリ２４と動力伝達ベルト３０の間の接触の最終の点における終端から始まって、モータ／ジェネレータ・プーリ１４と動力伝達ベルト３０の間の接触の最初の点における終端に終わる距離に及ぶ。第１のモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３４は、モータ／ジェネレータ・プーリ１４と動力伝達ベルト３０の間の接触の最終の点から始まって、パワーステアリングポンプ・プーリ１８と動力伝達ベルト３０の間の接触の最初の点に終わる距離に及ぶ。図１と図２において、さらに３つのモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３４’、３４’’と３４’’’がある。クランクシャフトとモータジェネレータ間のスパン３２や、モータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３４の数と配置は、特定のアプリケーションのためのアクセサリ・プーリの数や配置による。
【００２９】
モータ／ジェネレータ・プーリ１４やクランクシャフト・プーリ２４におけるトルクの方向は、図１や図２にある各プーリ１４、２４に“トルク”と付された矢印によってそれぞれ示されるように、アクセサリベルトドライブシステム１０の操作のモードによって反転する。発電モードでは、クランクシャフト・プーリ２４は総てのドライブトルクを供給する。ウォータポンプ・プーリ２２、空調コンプレッサ・プーリ２０、パワーステアリングポンプ・プーリ１８とモータ／ジェネレータ・プーリ１４は、第１テンショナ・プーリ１６や第２テンショナ・プーリ２６による比較的少ない消費と共に、ドライブトルクを消費する。始動モードでは、モータ／ジェネレータ・プーリ１４は、総てのドライブトルクを供給する。クランクシャフト・プーリ２４，ウォータポンプ・プーリ２２，空調コンプレッサ・プーリ２０とパワーステアリングポンプ・プーリ１８は、第１テンショナ・プーリ１６と第２テンショナ・プーリ２６の比較的少ない消費と共に、ドライブトルクを消費する。
【００３０】
一般にそして操作モードにかかわらず、プーリのそれぞれが自由自在に回転することが可能であれば、各スパンの張力は、同一になり静的張力になる。好ましい実施形態のため、図１〜７を参照すると、静的張力は、弾性部材３８を経て、テンショナ２８によって動力伝達ベルト３０に適用された力の結果であり、弾性部材３８は、第１テンショナ・プーリ１６と第２テンショナ・プーリ２６に互いの方に向かって即ち相互に付勢されることを引き起こし、第１プーリ・キャリアと第２プーリ・キャリアの組み合わせに作動し、そして、総てのプーリの周りを移動させられる動力伝達ベルト３０の長さを順々に伸ばしやすいクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３２とモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３４の組み合わせに押しつける。
【００３１】
従来のモード、即ち発電モードでは、図２に示されるように、クランクシャフト・プーリ２４は、ドライブトルクを供給する。モータ／ジェネレータとクランクシャフト間の最後のスパン３４’’’ は、もっとも大きな張力を持つスパンになる。クランクシャフト・プーリ２４の上流にある各プーリは、テンショナへの影響を無視して、ドライブトルクの一部を吸収し、すぐ上流のスパンにおける張力を減少させる。モータ／ジェネレータ・プーリ１４は、もっとも大きい負荷を供する。最後に、クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３２は、もっとも小さい張力を持つスパンになる。
【００３２】
始動モードにおいて、図１に示されるように、モータ／ジェネレータ１２は、ドライブトルクを供給する。クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３２は、もっとも大きな張力を持ったスパンになる。モータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３４は、もっとも小さい張力を持ったスパンになる。発電モードとは異なり、クランクシャフト・プーリ２４は、もっとも大きな負荷を供する。慣例的に、最適化は、様々な負荷と、テンショナの配置、ドライブレイアウトの配置の、連続する関数として、考えられている。見られるように、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実質上異なる。
【００３３】
従来のアクセサリＶリブドベルトドライブシステムにおいて、基本設計の検討は、１）ベルト幅（一般にリブの数によって示される）や、供給や消費されることが予期されるトルクに関連したタイプ選択であり、２）容認できる期間を下回るどこかで有益な寿命を減少させる点までシステムのベルト又はコンポーネントのいずれかにストレスをかける量を下回るべきか、あるいは容認できない滑りの始まる点を上回るべきかの静的張力の選択することである。さらに、ベルトタイプやベルト幅の選択は、有益なベルト寿命に影響を与える。従って、これら２つの基本設計の間にもまた、相互作用が存在する。
【００３４】
アクセサリベルトドライブシステムの設計者にとって不変の終着点は、関連するコストと複雑さを考慮して、これらの検討の両方を、最適化することである。最適化は、当業者に知られたたくさんの幾何学上の及び物質上のパラメータの巧妙な取り扱いを経て成し遂げられる。これらの１つは、それぞれが示す慣性又は他のトルクに基づいたドライブ及びドリブン・プーリの配列である。
【００３５】
モータ／ジェネレータを含むドライブシステムは、決してこの特定の最適化を可能にせず、新しくて困難な制限を供し、今まで実用的な最適化をほのめかしてきた。困難さの原因は、ドライブトルクを供給し、もっとも大きな慣性トルクを示すプーリが、操作モードによって異なるという事実にある。さらに、従来のドライブシステムにおいて通常に遭遇するよりも大きな慣性トルク負荷が生じる。
【００３６】
本発明の２つのプーリ・テンショナ２８は、好ましい実施形態の配置において特別に使用される、モードの組み合わせのためのあるアプリケーションにおいて、はっきりとアクセサリベルトドライブシステム１０を最適化している。ジェネレータ／スタータを含む動力伝達ベルトシステム１０は、ジェネレータ／スタータアクセサリが示す過酷な条件のため、本発明のテンショナ２８の適応性の例として選ばれてきた。しかし、前述のテンショナ２８は、全面的に、自動車や工業内燃機関のための、動力伝達システムに広い適用性を有している。
【００３７】
第１、第２のプーリ１６、２６のいずれかにとってベルトをゆるめる方向は、ベルト３０がより短い経路の周りに架けまわされることが可能になりやすい、第１、第２のプーリ１６、２６の何れかの方向である。ベルト張力付与は、単純に反対である。しかし、第１、第２のプーリ１６、２６の動きにとってベルトをゆるめる方向は、第１、第２のプーリ１６、２６が別々にさらに遠くに動くときである。再びもう一度、ベルト張力付与は、単純に反対である。
【００３８】
以下により詳細に説明するように、第１、第２テンショナ・プーリ１６、２６はトラック３６に沿って直線的に移動する。好ましくは、第１、第２のプーリ１６、２６のそれぞれの直線的な経路は、スパンの各端部のプーリの間、この場合テンショナ２８の存在を無視したときに、第１テンショナ・プーリ１６のためのオルタネータ・プーリ１４とクランクシャフト・プーリ２２の間、第２テンショナ・プーリ２６のためのモータ／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の間に張られたと仮定したときの関連するスパンである経路に垂直である。この配置は、如何なるベルトの変位に対しても第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６の動きを最小化し、トラック３６の必要な長さを縮小して、テンショナ２８の全長をコンパクトにし、テンショナ２８内に発生する力を改善して、テンショナ２８の内部構造の最適な寿命を可能にする。しかしながら、あるアプリケーションはこの配置を許容しないかもしれないが、満足な結果が得られるかもしれない。
【００３９】
このテンショナ２８の内部構造が図３〜７を参照して説明される。好ましい実施形態では、第１の端部サポート４４はエンジンにテンショナ２８を取り付けるための、図示されていない固定具を受け入れる第１取り付け穴５６を含む。第２の端部サポート４６はエンジンにテンショナ２８を取り付けるための、図示されていない固定具を受け入れる第２取り付け穴５８を含む。第１取り付け穴５６を有する第１端支柱４４の部分や、第２取り付け穴５８を有する第２端支柱４６の部分は、それぞれ第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６から離れる方向に突出し、第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６の底面とほぼ同一面に整列された底面を有することがわかる。しかし、第１、第２の端部サポート４４，４６が、トラック３６を動力伝達ベルト３０に対して適当な位置に指示してエンジンに取り付けられるような、如何なる構成であってもよい。
【００４０】
トラック３６はキャリア支持チャネル６８とダンピングチャネル７０を含む。図６、７において詳細に示された第１、第２のプーリ・キャリア４０、４２はキャリア支持チャネル６８の内側に乗っているキャリア軸受６６を含む。第１、第２のテンショナ・プーリ１６，２６はレース６２とボール６４を含む軸受組立て体を介して、ボルト６０によってキャリア４０、４２に回転自在に取り付けられ、軸支される。第１、第２のプーリ・キャリア４０、４２もまた、第１、第２の角度付きブロック７２、７３を含み、第１、第２の各角度付きブロック７２、７３は一体鋳造成型あるいは別部材を結合することによって得られる。第１、第２のシュー７６、７７は、第１、第２のシュー７６、７７が第１、第２の角度付き接合部７４、７５において第１、第２の角度付きブロック７２、７３に摺接するようにして、それぞれ第１、第２のプーリ・キャリア４０、４２上であってそれぞれ第１、第２の角度付きブロック７２、７３の周りに取り付けられる。第１、第２のシュー７６、７７はダンピングチャネル７０のそれぞれの内側に乗っている第１、第２シュー軸受７８、７９を含む。第１、第２シュー７６、７７は第１、第２のバネフック９０、９２が取り付けられる第１、第２可動バネループ８０、８１をそれぞれ有する。
【００４１】
レース６２とボール６４を備えた軸受を有する第１、第２テンショナ・プーリ１６、２６が第１、第２のプーリ・キャリア４０、４２にボルトで止められると、キャリア軸受６６が所定位置に固定され、第１、第２のシュー軸受７８、７９を有する第１、第２のシュー７６、７７が第１、第２のプーリ・キャリア４０、４２（第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１）に配置され、バネ３８が第１、第２の可動バネループ８０、８１に取り付けられ、第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１がトラック３６に挿入される。キャリア軸受６６はキャリア支持チャネル６８に係合し、トラック３６内において、組み立て体の実質的に長手方向の移動のみを許容する、小さな摩擦結合を生じる。キャリア軸受６６とキャリア支持チャネル６８との間の関係は第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１の２自由度運動を決定する。
【００４２】
第１、第２の端部サポート４４、４６と第１、第２の端部キャップ４８、５０はトラック３６の端部に配置されている。固定具（図示せず）が、それぞれ第１、第２のキャップ取り付け点５２、５４と、第１、第２の端部サポート４４、４６とトラック３６の対応するねじ付き開口に挿入され、５つの部品を結合する。トラック３６の長さは通常、システム１０の状況変化に応答するために、第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１に要求される全移動範囲に順応させるように選択される。しかし第１、第２の端部サポート４４，４６は、限定されたテンショナ２８の移動により有利となるアプリケーションのために、第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１の長手方向の移動を制限するための停止機能を各々有してもよい。その場合、止め具が図示されていない第１、第２の端部サポート４４，４６と第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１に付加される。さらに、トラック３６はそれに応じた大きさに定められる。
【００４３】
テンショナ２８はエンジンに固定される。第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１はその移動の限界あるいはその近辺に拘束され、バネ３８を伸ばすとともに、ベルト３０を、図１，２に示されるように、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、空調コンプレッサ・プーリ１８、ウォータポンプ・プーリ２０、およびクランクシャフト・プーリ２２を備えるワーキング・プーリと第１、第２テンショナ・プーリ１６、２６とに架けわたすことを可能にする。
【００４４】
図１１は、テンショナ２８の中で作用する力を詳述するのを助ける。第１のキャリアアセンブリ７１だけが図示され詳述される。しかし説明はこの実施例や下記に詳述する他の実施例においての第１、第２のキャリアアセンブリの両方に等しく適用される。図１１を参照すると、ベルト３０がこのように架けわたされると、第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１に作用する拘束は解放され、バネ３８の弾性力Ａが第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６を介してベルト３０に伝達される。なお、説明された力に関連した矢印は図式的にだいたいの方向と位置を示すが大きさを示していない。さらに、レベリング力ＤとＥのような、ある領域や複合的な部材に実際に分散される力は、テンショナ２８内の重要な作用の議論を単純化し、かつ理解を容易にするために、単純な点として表れるように示されている。動力伝達ベルト３０はこうして静的な張力を付与される。これにより、動力伝達ベルト３０によって第１テンショナ・プーリ１６にベルト力Ｂが生じる。力ＡとＢの間のモーメントＣはキャリアアセンブリ７１を捩ろうとする寄生トルクを発生させる。寄生トルクは、キャリア軸受６６とキャリア支持チャネル６８の間の接点においてレベリング力ＤとＥを生じさせ、レベリング力ＤとＥはキャリア軸受６６とキャリア支持チャネル６８の間の遊びを越えたキャリアアセンブリ７１の連続的なねじれを妨げる。
【００４５】
システム１０の運転中、静的な張力がバネ３８の作用によって維持される。静的な張力は、第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６を介してテンショナ２８により動力伝達ベルト３０に付与される力の結果であり、第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６は、総てのプーリ１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６に沿って移動させられる動力伝達ベルト３０を伸ばしやすい効果でもってベルトに張力を付与する方向に付勢される。もし各プーリ１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６が自由に回転できると仮定すると、各スパンの張力は同一になり静的張力になる。しかし、各ワーキング・プーリ１４、１６、１８、２０、２２の変化するトルクにより、第１、第２のテンショナ・プーリ１６、２６に接触するスパンの張力はある振動モードで変化する。第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１は相応に反応する。いくつかのアプリケーションにおいて、これは、静的状態からはずれて許容できない程度までの動的張力を引き起こし、システム１０に悪い性能をもたらす。動的張力は、種々の不均衡と各プーリ１４、１８、２０、２２、２４のトルクの影響によって変化し、またそれらの影響に対するテンショナ２８の応答によって変化する、ベルト３０の長さにわたる張力である。
【００４６】
性能が悪いという問題はテンショナ２６へのダンピングの付加によって解決される。非対称ダンピングは振動する張力を補償するのに特に効果的である。一般に、非対称ダンピングとは、第１、第２のキャリアアセンブリ７１、９１のいずれかの一方向への動きのダンピングの大きさが他方向への動きのダンピングの大きさと著しく異なったものである。この好ましい実施形態においてダンピングは、第１または第２のキャリアアセンブリ７１、９１がベルトの張った方向へ動いているときより第１または第２のキャリアアセンブリ７１、９１がベルトの緩む方向に動いているときのほうが大きい。
【００４７】
図に示されたいずれの好ましい実施形態のテンショナ２８のダンピングもダンピングチャネル７０、第１角度付きブロック７２、第１角度付き接合部７４、第１シュー７６、そして第１シュー軸受７８で構成するダンピング要素によって得られる。図１１によると、キャリアアセンブリ７１が左に動いているとき、それはベルトの緩んだ方向に動いている。右へはベルトの張った方向である。
【００４８】
システム１０が組み立てられているが作動されていないとき、キャリアアセンブリ７１は静止してバネ３８は部分的に伸びている。バネ力Ａとベルト力Ｂは釣り合っている。バネ力Ａは、バネ力Ａ’およびその長手方向成分Ａ’’と鉛直方向成分Ａ’’’として第１角度付き接合部７４に伝達され、反動バネ力ＡＡ’およびその長手方向成分ＡＡ’’と鉛直方向成分ＡＡ’’’を引き起こす。反動鉛直方向成分ＡＡ’’’ は第１シュー摩擦軸受面８６をトラック摩擦軸受面８８と係合させる。これによって下向きの力Ｆが生じる。
【００４９】
システム１０が動作すると、動的張力がベルト力Ｂを変化させ、キャリアアセンブリ７１を動かす。ベルト力Ｂが大きくなりキャリアアセンブリ７１をベルトが緩む方向に動かすとき、摩擦が第１シュー摩擦軸受面８６とトラック摩擦軸受面８８の境界面に生じる。この摩擦は緩めるダンピング力Ｇを発生させる。この力は角度付き接合部７４に伝達され、バネ力Ａとともに長手方向成分Ａ’’の大きさを増加させる。これは反動鉛直方向成分ＡＡ’’’と下向きの力Ｆの大きさを間接的に大きくし、これは第１シュー摩擦軸受面８６とトラック摩擦軸受面８８の境界面に作用する力が増加されることを示す他の方法である。この増加は緩めるダンピング力Ｇを増加させるフィードバックループを発生させる。要約すると、ダンピング摩擦はキャリアアセンブリ７１がベルトの緩んだ方向に付勢されるとき発生する。逆のことは、ベルトが張る方向に発生する。
【００５０】
図示された好ましい実施形態では、第１角度付き接合部７４の角Ｘは約４５°である。角Ｘは、他のアプリケーション適合させるためにダンピングのレベルを非対称的に変化させるように調節することができる。角Ｘが９０°に近づくにつれて非対称性は０に近づく。非対称性は角Ｘが小さくなるにしたがって大きくなる。しかし、角Ｘがあまりに小さすぎるとメカニズムのジャミングや構造の完全さの低下のためにテンショナが機能しなくなる点がある。
【００５１】
第１プーリ・キャリア４０に関する第１角度付きブロック７２の長手方向の配置は、摩耗パターンとキャリア軸受６６の耐久性にとって重要である。上述したように、モーメントＣに関して作用するバネ力Ａとベルト力Ｂにより、キャリアアセンブリ７１には図１１の時計回りに寄生トルクが発生する。これは第１、第２レベリング力ＤとＥにより反発される。動的張力あるいは他の影響下でのキャリアアセンブリ７１の動きは、レベリング力ＤおよびＥと結合して、キャリア軸受６６の摩耗を引き起こす。下向きの力Ｆと鉛直方向成分Ａ’’’の影響を無視すると、キャリア軸受６６のもっとも大きな摩耗がレベリング力ＤとＥがキャリア軸受６６に作用する点に発生する。キャリア軸受６６の摩耗は右下と左上の端部においてもっとも大きい。この摩耗により、やがてキャリアアセンブリ７１はトラック３６の内側において捻られるようになる。その捻れは摩耗パターンを集中させるようになり、さらに不均一な摩耗と摩耗が生じる速さを悪化させる。
【００５２】
第１角度付きブロック７２の配置は下向きの力Ｆと鉛直方向成分Ａ’’’の位置を決定する。もし鉛直方向成分Ａ’’’の位置がキャリア軸受６６のはるか右側の端部に一致するように第１角度付きブロック７２が第１キャリア４０に配置されると、直ちに下向きの力Ｆと鉛直方向成分Ａ’’’の効果を無視した上述の議論がテンショナ２８に適用される。しかし、第１角度付きブロック７２は第１キャリア４０のもっと左側に配置されるので、第２レベリング力Ｅの作用をますます小さくする。この効果は２つの面において重要である。ひとつ目は、第２レベリング力Ｅが鉛直方向成分Ａ’’’により完全に置き換えられると、キャリア軸受６６の左上において摩耗が増加する傾向が本質的に除去される。ふたつ目は、第２レベリング力Ｅはキャリア軸受６６がキャリア支持チャネル６８に接触しているときにのみ存在する。したがって、摩耗が発生すると、第２レベリング力Ｅがキャリア支持チャネル６８の内側の第１キャリア４０を水平にする作用を果たすよりもずっと前に、第１キャリア４０は大きく捻れる。鉛直方向成分Ａ’’’はそのように依存せず、バネ力Ａが存在するときは常に存在する。このように、鉛直方向成分Ａ’’’がキャリア軸受６６の右下の端部の左側にあるときはいつでも、バネ力が存在するときは常に第１キャリア４０を水平にするように作用して、第１キャリア４０をトラック３６と水平に維持する傾向にあり、不均一な摩耗パターンを除去し、キャリア軸受け６６の耐久性の改良に作用する。鉛直方向成分Ａ’’’が左側に移動するほど、効果はより明確になる。
【００５３】
第１角度付きブロック７２は、第１キャリア４０の左右の端部の間のいずれか、あるいは図示された長手方向の境界を越えたところに配置可能であり、動作するテンショナ２８を達成すると考えられる。しかし、第１角度付きブロック７２は、キャリア支持チャネル６８に通常接触するキャリア軸受６６の下部に沿った摩耗が実質的に一様になる場所に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とＨの位置と大きさ、キャリア軸受６６の長さ、キャリア軸受６６とキャリア支持チャネル６８の間の摩擦係数、角Ｘの角度、第１角度付き接合部７４における摩擦係数、第１角度付き接合部７４の表面積、およびその他の要素の関数である。
【００５４】
第１シュー摩擦軸受面８６とトラック摩擦軸受面８８の形状はダンピング力Ｇと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Ｖ字の先端を切って入れ子状にしたものであり、力ＧとＨに作用するために摩擦制御を発揮するためだけでなく、トラック３６と第１シュー７６の間の長手方向の位置調整に機能するためである。その他の様々な形状は、入れ子状のＶ字形状、複数の入れ子状のＶ字形状、あるいはＶ字の先端を切って入れ子状にしたものが考えられる。実質的に矩形の形状も考えられる。
【００５５】
第１角度付き接合部７４での摩擦制御のために、種々の形状や輪郭が第１角度付き接合部７４の表面として選択可能である。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矩形である。Ｖリブドベルトとプーリの動作面に類似した入れ子状のＶ字形状や複数の入れ子状のＶ字形状のような表面を有するものが、第１角度付き接合部７４において摩擦特性を制御するために組み込まれることができる。単数または複数の入れ子状のＶ字形状が第１プーリ・キャリア４０と第１シュー７６の間の長手方向の位置調整機能を発揮することもできる。摩擦減少剤、潤滑剤、ボール軸受アセンブリ、またはローラ軸受アセンブリを含む、図示されていない種々の軸受要素を第１角度付き接合部７４に介在させることができる。第１シュー７６から第１角度付きブロック７２を離して摩擦と摩耗を減少させるために第１角度付き接合部７４に作用する、平行揺動アームアセンブリでさえ、第１角度付きブロック７２と第１シュー７６の側面上の適当な場所に取り付けることができる。これらの例の各々は、装置を複雑かつ高価にするが、摩擦と摩耗を種々の程度まで制御し、またそれらの適切なものは応用によって異なる。
【００５６】
より複雑かつ高価な軸受アセンブリがボールとトラック軸受のような単純かつ経済的なキャリア軸受６６と置き換えられるために選択されるならば、第１角度付きブロック７２の長手方向の配置による効果は小さい。しかし、全体的にみれば選択された軸受の寿命と作動の円滑さは影響される。
【００５７】
要するに、図示された好ましい実施形態は、直線的に運動するコンパクトなテンショナを可能にする。流体を用いるのではなく、機械的なダンピングを設けると、コンパクトになり、流体を用いることの欠点を除去することができる。ダンピング機構は、実質的に非対称な範囲にわたって非対称なダンピングを許容し、またトラック３６と第１、第２プーリ・キャリア４０、４２の境界に複雑かつ高価な軸受アセンブリを設けることなく全体的にみてテンショナ２８の耐久性を高める点において優れている。
【００５８】
好ましい実施形態においてテンショナ２８は、張力を受けて、第１、第２バネループ８０、８１の間とダンピングチャネル７０の内側において直接動作するバネ３８を含むように示されている。しかし、テンショナ２８の全長をさらに短くするために、テンショナを必要とするアプリケーションにおいて、バネ３８は、ダンピングチャネル７０の外側からダンピングチャネル７０の内側に、また第１、第２可動バネループ８０、８１に対して引張バネ力を伝達させるためにケーブルとプーリあるいは他の機構を有する、ダンピングチャネル７０の外側に配置されてもよい。これにより、バネ３８の長さは第１、第２プーリ・キャリアアセンブリ７１、９１の長手方向の全長にわたってほとんど一致することができ、トラック３６とテンショナ２８の必要な長さを減少させることができる。
【００５９】
捻りバネを、ダンピング力チャネル７０の内側か外側において、図示された引張バネ３８に置き換えることができる。ケーブル結合あるいは公知の機構を介して捻りバネの回転運動を直線運動に変換することが単に必要なだけである。さらに、ダンピングの非対称性と摩耗パターンの改良に関する重要な力関係を損なうことなく、圧縮バネを支持するために、隣接した関係が第１端部サポート４４の右側と第１シュー７６の左側、第２端部サポート４６の左側と第２シュー７７の右側に形成されてもよい。圧縮バネは引張バネ３８を追加させてもよいし、置き換えてもよい。さらにそれぞれのプーリの軸の周りについて第１、第２プーリ・キャリアアセンブリ７１、９１の回転や、引張バネ３８のための圧縮バネの代用を経て、第１、第２プーリ１６、２６は互いに付勢される。このモードでは、ベルトを緩める方向は第１、第２プーリが閉じる方に動くことである。ベルトを張る方向は逆のことである。
【００６０】
他の実施形態は、トラックコネクタ１４４が配置された、図８〜１０に示されている。この他の好ましい実施形態では、トラック３６は第１、第２トラックセグメント１３６、１３７を備え、これらはトラックコネクタ１４４で接合される。第１、第２トラックセグメント１３６、１３７がトラックコネクタ１４４に挿入されると、トラックコネクタキャップ１４８は固定位置において４つのユニットを保持してトラックコネクタキャップの取り付け位置１５２で締められる。トラックコネクタ１４４は第１、第２固定バネループ１８０、１８２を含み、それによって第１、第２弾性部材すなわち第１、第２バネ１３８、１４０が第２、第３バネフック１８６、１８８とそれぞれ接続する。以前に議論した好ましい実施形態において、第１、第２テンショナ・プーリ１６、２６は単一のバネ３８によって相互に双方に向かって付勢されている。この他の好ましい実施形態においては、第１、第２テンショナ・プーリ１６、２６は双方に向かって付勢されているが、相互にではない。この変更を除けば、前述の実施形態の構造、配置、適応性および操作に関する議論はこの他の実施形態に適用する。前述の実施形態と同じように、第１、第２プーリ１６、２６は第１、第２キャリアアセンブリ７１、９１の反転によって双方から付勢されることができ、第１、第２固定バネループ１８０、１８１を第１、第２端部サポート４４、４６の上に配置する。
【００６１】
上述したように、そして明確なアプリケーションのため第１の記述した好ましい実施形態の下に記載されたように、システムの操作が静的な状態から発電モードに変化するとき、総てのクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４、３４’、３４’’と３４’’’はモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３２よりも大きな張力を受ける。このように、クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４をまっすぐに伸ばす力は、モータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３２をまっすぐに伸ばす力よりも大きい。図２に示される好ましい実施形態において、これは第２プーリ・キャリアアセンブリ９１と関連した第２テンショナ・プーリ２６をクランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４において動力伝達ベルト３０を可能なかぎりの短い経路にすることを可能にする位置に導く。図示されるように、これは、１自由度運動のための移動の限界に到達する第２プーリ・キャリアアセンブリ９１と等しい。この特定の幾何学的配置は第２テンショナ・プーリ２６を、動力伝達ベルト３０をゆがめたまま、ベルトを緩める方向において移動の限界に到達させ、これはもっとも好ましいものである。しかし、好ましさの少ない実施形態において、トラック２８の長さは、クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４が、第２テンショナ・プーリ２６が移動の端部に到達することなく、まっすぐになりえるようなものに、なることができるとも考えられている。いずれの場合でも、動力伝達ベルト３０は、クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４において、もっとも短く利用可能な経路に到達するであろう。
【００６２】
クランクシャフトとモータ／ジェネレータ間のスパン３４におけるこの位置変更が他の対応する事象を引き起こさないのであれば、ベルトドライブシステム１０における静的張力は減少されるであろう。しかし、第２プーリ・キャリアアセンブリ９１の移動が弾性部材３８の上にストレスを与え、順々に第１プーリ・キャリアアセンブリ７１に付勢力を増加させる。これは、モータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３２において動力伝達ベルト３０上にある第１テンショナ・プーリ１６によって作り出された張力が比例して増加することを引き起こす。従って、動力伝達ベルト３０上にある静的張力は静的すなわち非作動からジェネレートへの操作モードの切り換えることによっても、もとのまま大量に残留する。分析結果は、始動モードから発電モードに切り換えたときのものと同じである。
【００６３】
他の好ましい実施形態にとって、テンションは第１弾性部材１３８の独立動作によってモータ／ジェネレータとクランクシャフト間のスパン３２上において維持される。
【００６４】
発電モードから始動モードへの切り換え時、逆は真である。すなわち、第１テンショナ・プーリ１６は緩める方向において移動の限界に到達する。第２テンショナ・プーリ２６上にある張力は増加される。動力伝達ベルト３０上における静的張力はもとのまま大量に残留する。
【００６５】
詳述した実施形態において見られる本発明は、長期や短期の性能やベルト選択の重要な最適化を成し遂げ、と同時に、実質的にコストと複雑さを最小化し、適用されるシステム、特にジェネレータ／スタータシステムにとって、適応性を改善させる。
【００６６】
本発明の説明と例示的な実施形態が図面に示され、種々の変形と他の実施形態において詳細に説明された。しかし、上述した本発明の説明は単なる例にすぎず、本発明の範囲は、従来技術を考慮して解釈される請求の範囲にのみ限定されるべきであることが理解されるべきである。さらにここに例示的に開示した発明は、ここに特に開示されない要素なしに適切に実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
始動モードにおけるシステムの、直線運動２プーリ・テンショナとモータ／ジェネレータを含むアクセサリベルトドライブシステム外形の好ましい実施形態の概略図である。
【図２】
発電モードにおけるシステムの、直線運動２プーリ・テンショナとモータ／ジェネレータを含むアクセサリベルトドライブシステム外形の好ましい実施形態の概略図である。
【図３】
好ましい直線運動２プーリ・テンショナ形成の下からみた斜視図である。
【図４】
好ましい直線運動２プーリ・テンショナ形成の上からみた斜視図である。
【図５】
図４における５−５線に沿った部分断面図である。
【図６】
テンショナの好ましい実施形態を斜視図として示す詳細部分である。
【図７】
テンショナの好ましい実施形態を斜視図として示す詳細部分である。
【図８】
好ましい直線運動２プーリ・テンショナ形成の下から見た斜視図である。
【図９】
好ましい直線運動２プーリ・テンショナ形成の上から見て、部分的に切除した斜視図である。
【図１０】
図９における１０−１０線に沿った部分断面図である。
【図１１】
テンショナの好ましい実施形態に作用する力を示した部分断面図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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