(57)【要約】  第１の態様ではテンショナが提供され、テンショナは、枢動取付け部を含むアームと、アームに回転可能に取り付けられたプーリーと、アームに枢動可能に結合されたストラットとを備える。ストラットは、枢動取付け部を有する基部と、基部に対して移動可能な第１の本体と、基部と第１の本体との間に結合され第１の剛性係数を有する第１の弾性要素と、第１の本体に対して移動可能であり、枢動取付け部を有する第２の本体と、第１の本体と第２の本体との間に結合され、第１の剛性係数よりも小さい第２の剛性係数を有する第２の弾性要素と、第１の本体を基部に向かって選択的に移動させて第１の弾性要素を圧縮するために基部及び第１の本体に結合されるアクチュエータとを含む。【選択図】図３Ａ
2016500145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端駆動部材の張力を維持するためのテンショナであって、
静止構造体に移動可能に取り付け可能なアームと、
前記アームに回転可能に取り付けられ、前記無端駆動部材と係合可能なプーリーと、
前記アームに結合されたストラットと、を有し、前記ストラットは、
前記静止構造体に取り付け可能な基部と、
前記基部に対して移動可能な第１の本体と、
前記基部と前記第１の本体との間に結合され、第１の剛性係数を有する第１の弾性要素と、
前記第１の本体に対して移動可能であり、前記アームに結合された第２の本体と、
前記第１の本体と前記第２の本体との間に結合され、前記第１の剛性係数とは異なる第２の剛性係数を有する第２の弾性要素と、
前記第１の本体の位置を前記基部に対して固定する第１の状態と、前記第１の本体が前記第１の弾性部材によって前記基部に対して移動するのを可能にする第２の状態とに位置決め可能なアクチュエータと、備えている、
ことを特徴とするテンショナ。
【請求項２】
前記第２の弾性要素は、前記第１の剛性係数よりも小さい第２の剛性係数を有する、
請求項１に記載のテンショナ。
【請求項３】
前記第１の状態において、前記アクチュエータは、前記第１の弾性要素を変形させて詰まった状態にする、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項４】
前記アクチュエータが前記第１の状態にある場合、前記ストラットは、前記第２の剛性係数である剛性係数を有する、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項５】
前記アクチュエータが前記第２の状態にある場合、前記ストラットの前記剛性係数は前記第１の剛性係数である、
請求項４に記載のテンショナ。
【請求項６】
前記第１の剛性係数は前記第２の剛性係数よりも十分に大きく、前記アクチュエータが前記第２の状態にある場合、前記第１の弾性部材は、前記第２の弾性部材を変形させて詰まった状態にする、
請求項５に記載のテンショナ。
【請求項７】
前記テンショナは、（ａ）前記アームをエンジンに枢動可能に取り付け、前記基部を前記エンジンに枢動可能に取り付け、及び前記第２の本体を前記アームに枢動可能に取り付けること、及び（ｂ）前記アームをエンジンに枢動可能に取り付け、前記第２の本体を前記エンジンに枢動可能に取り付け、及び前記基部を前記アームに枢動可能に取り付けることの１つによって前記エンジンに取り付けられる、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項８】
前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材の少なくとも１つは、前記第１の本体に独立して作用する第１のバネ部材及び第２のバネ部材を含む複合バネである、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項９】
前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材の少なくとも一方は、前記第１の本体に直列に作用する第１のバネ部材及び第２のバネ部材を含む複合バネである、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１０】
前記無端駆動部材が前記第１の弾性部材に勝る力を前記プーリーに付与する場合に、前記第１の本体に係合するように配置される緩衝器をさらに備える、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１１】
前記アームの移動時、摩擦面に係合するように配置されて前記アームの移動を減衰する減衰部材をさらに備える、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、第１の作動構造及び第２の作動構造を含む複合アクチュエータである、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、ケーブルを用いて前記第１の本体に作動可能に結合することができる、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１４】
前記アームは、前記静止構造体に枢動可能に取り付けるためのアーム枢動コネクタを有し、前記第２の本体は前記アームに枢動可能に結合され、前記基部は、前記静止構造体に枢動可能に取り付けるように構成された枢動取付け部を有する、
請求項２に記載のテンショナ。
【請求項１５】
前記アクチュエータは第１のアクチュエータであり、前記テンショナは、
前記第２の本体に対して移動可能であり、前記アームに結合することができる第３の本体であって、前記第２の本体が、該第３の本体を経由して前記アームに結合することができる第３の本体と、
前記第２の本体と前記第３の本体との間に接続され、前記第２の剛性係数よりも小さい第３の剛性係数を有する第３の弾性要素と、
前記第２の本体を前記第１の本体に対して固定する第１の状態と、前記第２の本体が前記第２の弾性部材によって前記第１の本体に対して移動することを可能にする第２の状態とに位置決め可能な第２のアクチュエータと、をさらに備えている、
請求項２に記載のテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１２年１１月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／７２９，４９２、２０１３年２月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／７６７，７７４、及び２０１３年１０月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／８９５，７９９の優先権を主張し、その開示内容全体は本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、全体的にはチェーン又はベルトのような無端駆動要素に用いる自動テンショナの分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両の典型的なフロントエンジン補機駆動（ＦＥＡＤ）システムにおける寄生損失は、燃料消費量の増加の要因となることがある。初期システムベルト張力は、寄生動力損失の主な要因の１つである。大型トラック用途（例えば、高速道路クラス８トラック）では、多くの場合、所要のベルト張力をもたらすために、エンジンファンの動力を必要とする場合が多い。（例えば大型輸送トラックでは、典型的な大径ベルト駆動式冷却ファンは、エンジン補機ベルト駆動によって、エンジンクランク軸出力から、約５０から７５馬力の範囲の動力を直接消費する場合があり、クラッチ機構自体は２０ポンドを超える重量を付加する場合がある）。それに加えて、エンジンファンは常にエンジンを冷却する必要はない。結果的に、多くの用途では、空気圧制御のオン／オフ式ファンクラッチを使用する。ファンがエンジンを冷却する必要がない場合、クラッチは、エンジン補機のベルト駆動部からファンを切断するように制御される。しかしながら、典型的なＦＥＡＤシステムにおいてベルト張力を維持するために典型的なパッシブテンショナを使用する場合、ファンのオン時にベルトテンショナアームがロードストッパーに接触するのを防止するためにテンショナのバネに適用される比較的高いバネ定数に起因して、ベルト張力はファンのオフ時でも高いままである。これらの期間においてベルト張力を低減できる場合、燃料消費量も低減することができる。図１Ａ及び１Ｂは、ファンがオフ及びファンがオンの状態でスリップを防止するための、フロントエンジン補機駆動（ＦＥＡＤ）システムに関するテンショナトルク要件を示す。エンジン作動中に発生する寄生損失は、ベルト自体の移動（例えば屈曲）に直接関連するベルト損失と、補機の軸を支持する軸受の摩擦及び補機軸と係合するシールの摩擦に起因する摩擦損失とを含む。さらにはクランク軸での損失が存在する。車両の使用時、エンジンは、これらの損失（及び他の損失）に打ち勝つ必要があり、車両を駆動するために利用できるトルクは残余のトルクとなる。ベルト張力が大きくなれば寄生損失も大きくなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様では、無端駆動部材に張力を維持するためのテンショナが提供される。テンショナは、静止構造体に移動可能に取り付け可能なアームと、アームに回転可能に取り付けられ無端駆動部材と係合可能なプーリーと、アームに結合されたストラットとを備える。ストラットは、静止構造体に取り付け可能な基部と、基部に対して移動可能な第１の本体と、基部と第１の本体との間に結合され、第１の剛性係数を有する第１の弾性要素と、第１の本体に対して移動可能であり、アームに結合された第２の本体と、第１の本体と第２の本体との間に結合され、第１の剛性係数とは異なる第２の剛性係数を有する第２の弾性要素と、第１の本体の位置を基部に対して固定する第１の状態と、第１の本体が第１の弾性部材によって基部に対して移動するのを可能にする第２の状態とに位置決め可能なアクチュエータとを含む。
【０００５】
アクチュエータは、第１の弾性要素をつぶすように作動することができ、この場合、ストラットの剛性係数は第２の弾性要素の剛性係数により特徴付けられる。従って、テンショナは、この状態では相対的に低い張力を付与することになる。代替的に、アクチュエータは第１の弾性要素を圧縮せず、第１の弾性要素は第２の弾性要素がつぶれるように第１の本体を第２の本体に向かって付勢することができ、この場合、ストラットの剛性係数は第１の弾性要素の剛性係数により特徴付けられる。従って、テンショナは、この状態では相対的に高い張力を付与することになる。
【０００６】
テンショナは、（ａ）アームをエンジンに枢動可能に取り付け、基部をエンジンに枢動可能に取り付け、及び第２の本体をアームに枢動可能に取り付けること、及び（ｂ）アームをエンジンに枢動可能に取り付け、第２の本体をエンジンに枢動可能に取り付け、及び基部をアームに枢動可能に取り付けることの１つによってエンジンに取り付けることができる。
【０００７】
１つの実施形態では、前述のテンショナは、ベルトに張力を付与するために直線バネがアームを押すバネ−ストラットテンショナと似ている。しかしながら、この実施形態は２つ又はそれ以上のバネを利用する。第１のバネは、ファンが係合している場合に高い張力を付与するために使用する、相対的に剛性があり大きなバネ定数のバネであり、第２のバネは、ファンが係合解除されている場合に低い張力を付与するために使用する、相対的に柔軟な小さなバネ定数のバネである。剛性があり大きなバネ定数のバネをつぶして詰まった状態にするために空気圧式シリンダを設けることができ、柔軟で小さなバネ定数のバネだけを係合させる（低い張力を付与する）。空気式シリンダが後退した場合（圧縮空気が存在しない）、剛性があり大きなバネ定数のバネが作動可能となる。剛性があり大きなバネ定数のバネからの力は、柔軟で小さなバネ定数のバネをつぶすのに十分であり、剛性があり大きなバネ定数のバネだけがベルトに応答して高い張力を付与する。
【０００８】
第１及び第２のバネは、テンショナアームに直列に作用するように配置することができる。代替的に、第１及び第２のバネは、テンショナアームに並列に作用するように配置することができる。一部の実施形態では、第１及び第２のバネが並列に作用し、第１及び第２のバネの一方と直列に作用する第３のバネが設けられている。さらに他の実施形態では、別の複数のバネが設けられており、それらのバネの１又は２以上は第１及び第２のバネの１又は２以上と直列に作用し、それらのバネの１又は２以上は第１及び第２のバネと並列に作用することができる。
【０００９】
別の態様では、無端駆動部材の張力を維持するためのテンショナが提供され、テンショナは、静止構造体に移動可能に取り付け可能なアームと、アームに回転可能に取り付けられるプーリーと、アームに枢動可能に結合されたストラットとを含む。ストラットは、静止構造体に取り付けるように構成された基部と、基部と係合しかつアームに作動可能に結合可能で、第１の剛性係数を有する第１の弾性要素と、アームに作動可能に結合され第２の剛性係数を有する第２の弾性要素と、第１の状態と第２の状態との間で移動することができるアクチュエータとを含み、第１の状態ではアクチュエータは、第１の弾性部材をアームから作動可能に係合解除し、第２の弾性部材だけをアームに係合した状態とし、第２の状態ではアクチュエータは、第１の弾性部材がアームに動作可能に係合するのとは別に又はこれに加えて、第１の弾性部材のアームへの作動可能な係合を可能とする。
【００１０】
随意的に、アクチュエータは第１のアクチュエータであり、テンショナは、第２の本体と第３の本体との間に作動可能に結合され、第３の剛性係数を有する第３の弾性要素と、第１の位置と第２の位置との間で移動することができ、第１の位置ではアームからの第３の弾性部材の係合を解除し、第２の位置ではアームへの第３の弾性部材の作動可能な係合を可能にする第２のアクチュエータと、をさらに備える。
【００１１】
さらに随意的に、テンショナは、第１及び第２のアクチュエータが第１の位置にある低張力モード、第１のアクチュエータが第１の位置にあり、第２のアクチュエータが第２の位置にある中間張力モード、及び第１及び第２のアクチュエータの両方が第２の位置にある高張力モードで作動することができる。
【００１２】
随意的に、テンショナは、アームの移動時、摩擦面に係合するように位置付けられてアームの移動を減衰させるための減衰部材をさらに備える。
【００１３】
随意的に、アームは、アームを静止構造体に枢動可能に取り付けるためのアーム枢動コネクタを有し、第２の本体はアームに枢動可能に結合され、基部は、基部を静止構造体に枢動可能に取り付けるように構成された枢動取付け部を有する。
【００１４】
加圧（即ち正圧）空気圧式アクチュエータを使用することができるが、他の実施形態では、アクチュエータは、負圧（真空）アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電気モータ（及び随意的な歯車装置）、リニア式又はロータリ式ソレノイド、ワックスアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、バイメタルアクチュエータ、或いは任意の他の適切なアクチュエータとすることができる。さらに、一部の実施形態では、複数のバネの使用を制御するために複数のアクチュエータを利用することができる。この場合、全てのアクチュエータが同じである必要がないことに留意されたい。例えば、１つのアクチュエータとしては電動モータを使用するが、別のアクチュエータとしてはソレノイドを使用することができる。
【００１５】
開示の前述及び他の態様は、添付図面を参照するとさらに容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】自動車エンジン用ＦＥＡＤシステムのテンショナに関するテンショナトルク要件を示すグラフである。
【図１Ｂ】自動車エンジン用ＦＥＡＤシステムのテンショナに関するテンショナトルク要件を示すグラフである。
【図２】本発明の実施形態によるテンショナを組み込んだエンジンの正面図である。
【図３Ａ】図２に示すテンショナの実施形態の高張力モードでの正面図である。
【図３Ｂ】図２に示すテンショナの実施形態の低張力モードでの正面図である。
【図４Ａ】図３Ａに示す高張力モードでのテンショナの一部の斜視図である。
【図４Ｂ】図３Ｂに示す低張力モードでのテンショナの一部の斜視図である。
【図５】車両の圧縮空気システムに接続されたテンショナを示すブロック図である。
【図６】所定期間にわたるテンショナの制御を示すグラフである。
【図７】所定期間にわたるテンショナの制御に関する異なるスキームを示す別のグラフである。
【図８】既存の車両コントローラによって制御されるテンショナを示すブロック図である。
【図９】専用のコントローラによって制御されるテンショナを示すブロック図である。
【図１０Ａ】図３Ａに示すテンショナの変形例の正面図であり、テンショナアームの枢動点が異なる位置にある。
【図１０Ｂ】図３Ｂに示すテンショナの変形例の正面図であり、テンショナアームの枢動点が異なる位置にある。
【図１１Ａ】テンショナのバネ定数を制御するために電動モータ及び歯車システムを使用する、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１１Ｂ】テンショナのバネ定数を制御するために電動モータ及び歯車システムを使用する、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１２】テンショナのバネ定数を制御するためにソレノイドを使用する別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１３Ａ】テンショナに３つの異なる張力モードを付与する３つのバネが存在する、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１３Ｂ】テンショナに３つの異なる張力モードを付与する３つのバネが存在する、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１４】バネが独立気泡発泡体で構成される、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１５】一方のバネが２つのバネ部材を含む複合バネである、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１６Ａ】高いベルト張力の結果としてテンショナが損傷する可能性を低減するために緩衝器を設けた、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１６Ｂ】高いベルト張力の結果としてテンショナが損傷する可能性を低減するために緩衝器を設けた、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１７】アクチュエータが２つの作動構造体を含む複合アクチュエータである、別の実施形態のテンショナの斜視図である。
【図１８】一方のバネが２つの異なるタイプのバネ部材で構成されている複合バネである、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図１９】一方のバネが直列配置の複数のバネ部材で構成されている複合バネである、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２０】一方のバネが直列配置の複数のバネ部材で構成されている複合バネである、テンショナのさらに別の実施形態の正面図である。
【図２１】テンショナの減衰構造を示すテンショナの一部の断面図である。
【図２２Ａ】テンショナの代替の減衰構造を示す斜視図である。
【図２２Ｂ】テンショナの代替の減衰構造を示す側面図である。
【図２３Ａ】テンショナアームに並列に作用する２つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２３Ｂ】テンショナアームに並列に作用する２つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２３Ｃ】テンショナアームに並列に作用する２つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２４Ａ】テンショナアームに並列に作用する３つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２４Ｂ】テンショナアームに並列に作用する３つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２４Ｃ】テンショナアームに並列に作用する３つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２４Ｄ】テンショナアームに並列に作用する３つのバネを示す、別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２５Ａ】一方のバネがねじりバネである別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２５Ｂ】一方のバネがねじりバネである別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２５Ｃ】一方のバネがねじりバネである別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２６Ａ】アクチュエータがテンショナの他の構成要素から離れて位置する別の実施形態のテンショナの正面図である。
【図２６Ｂ】アクチュエータがテンショナの他の構成要素から離れて位置する別の実施形態のテンショナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
車両（図示せず）のエンジン９１３からのクランク軸９１０を示す図２を参照する。エンジン９１３は、例示的に単純な長方形として示されることに留意されたい。エンジン９１３は、任意の適切な形状を有し得ることを理解されたい。車両は、自動車、トラック、バン、ミニバン、バス、ＳＵＶ、軍用車両、船、又は他の任意の適切な車両のような任意の適切な車両とすることができる。
【００１８】
クランク軸９１０は、軸上にクランク軸プーリー９１２を有する。クランク軸プーリー９１２は、ベルト９１４を介して１又は２以上の車両補機を駆動する。本明細書では便宜上用語「ベルト」を使用するが、特許請求の範囲の目的のため及び本開示の範囲において、ベルト９１４は、代替的に他の任意のタイプの適切な無端駆動部材でもよい。さらに、無端駆動部材がベルトである場合、平ベルト、Ｖベルト、ポリＶベルト、タイミングベルト、又は他の任意の適切なタイプのベルトのような、任意の適切なタイプのベルトとし得ることにも留意されたい。同様に、便宜上用語「プーリー」を使用するが、スプロケットのような他の任意の適切な回転駆動部材を代替的に使用することができる。
【００１９】
補機は、例えば、オルタネータ９１６、空調圧縮機９１８、ウォーターポンプ（図示せず）、パワーステアリングポンプ（図示せず）、及び／又は他の任意の適切な補機を含むことができる。被駆動補機の各々は、軸と、クラッチを介して軸に接続可能な及び軸から切断可能なプーリーとを有する。オルタネータ軸、クラッチ、及びプーリーは、それぞれ９５４、９５２、及び９５０で示す。空調圧縮機軸、クラッチ及びプーリーは、それぞれ９５６、９５８、及び９６０で示す。これにより、ベルト９１４がクランク軸９１０によって駆動されたままであっても、不要の際に各補機を切断することができる。
【００２０】
ベルト９１４に張力を付与することは、ベルト９１４と被駆動補機との間、あるいはベルト９１４とクランク軸９１０との間に発生する可能性があるスリップの量を低減するので好都合である。しかしながら、ベルト９１４に付与する張力が不要に大きい場合には多くの有害な影響を及ぼす。例えば、エンジン９１３からの多くの動力が補機の駆動に消費され、車両の駆動に使用される残余の動力が少なくなる。その結果、車両の所定レベルの性能を実現するために、動力損失が少ない場合に消費されるよりも燃料消費量が多くなる。さらに、高いベルト張力により、被駆動補機のプーリーに発生するハブ荷重が大きくなり、それにより補機に比較的大径の軸を使用すること、軸を支持するための軸受をより大きくすること、補機を所定位置に保持するためのブラケットをより大きくすることが必要となり、これら全ては車両の重量を増大させるので車両の燃費に悪影響を与える。
【００２１】
ベルト張力を不必要に大きくすると、動力手段がベルトを介して少なくとも１つの他の装置を駆動する他のシステムでも有害である。動力手段は内燃機関である必要はなく、例えば電動モータのような他の任意の適切なタイプの動力手段とすることができる。さらに、動力手段は車両環境で使用する必要はない。例えば、動力手段は、ベルトを介してオルタネータ及び随意的に他の装置を駆動するために使用する定置機関とすることができる。より具体的には、本開示は、動力手段が無端駆動部材を駆動し、次に、該無端駆動部材が１又は２以上の他の装置を駆動する任意のシステムに適用可能であり、特定の条件下ではスリップを防止するために無端駆動部材には高い張力を必要とするが、他の条件下ではスリップを防止するために無端駆動部材には低い張力で十分である。
【００２２】
テンショナ１０は、場合によっては高いベルト張力を、場合によっては低いベルト張力をもたらすために使用する複数のバネ定数を提供する。テンショナ１０は、例示的にプーリー１４を備えた矩形形状で示されるが、テンショナ１０の形状は、図３Ａ以降に示す実施形態の何れかに示すものとすることができる。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂは、複数のバネ定数を提供するテンショナ１０の１つの実施形態を示す。テンショナは、アーム１２と、ベルト９１４（図２）のような無端駆動要素から動力を受け取るためにアーム１２に枢動可能に取り付けられたプーリー１４と、エンジン９１３のフレーム又はブロック上の第１の領域のような静止構造体にアーム１２を枢動可能に取り付けるための枢動コネクタ１６（例えば、段付きファスナを収容する開口）と、を含む。より明確にするために、静止構造体は、テンショナ１０の取付け部という目的で静止しているとみなされる、車両（又は非車両用途の場合のテンショナの周囲部）の全ての適切な構造部分の全体である。車両用途では、これは車両フレーム、エンジンブロック、及び支持フレーム、車体並びに任意の非移動構造要素及び構成要素に対応する。枢動コネクタ１６が開口である場合、アーム１２は、段付きファスナに摩擦係合する（段付きファスナの外表面である摩擦面と係合する）ように開口内にブッシュを有することができ、それによりアーム１２が枢動コネクタ１６の周りを枢動する際に、ある程度の減衰が得られる。
【００２４】
ストラット２０は、段付きファスナを収容する開口とすることができる基部枢動コネクタ１８を介して静止構造体（例えばエンジン９１３のフレーム又はブロック上の第２の領域）に枢動可能に取り付けられる基部２２を有する。ストラット２０は、第２の枢動コネクタ１９を介して反対側の端部でアーム１２に枢動可能に取り付けられており、第２の枢動コネクタ１９は、アーム１２上の開口と整列する開口とすることができ、両方の開口は、これらを貫通するピン又はリベットを受け入れ可能になっている。ストラット２０は軸Ａを有する。ストラット２０は、基部２２に対して移動可能な第１の本体２４と、第１の本体２４に対して移動可能な第２の本体２６とをさらに含む。第１の本体２４は、基部２２に対して任意の適切な方式で、例えば図３Ａ及び図３Ｂに示すように直線的に、又は代替的に弓形（例えば円形）の経路に沿って移動することができる。第２の本体２６は、第１の本体２４に対して任意の適切な方式で、例えば図３Ａ及び図３Ｂに示すように直線的に、又は代替的に弓形（例えば円形）の経路に沿って移動することができる。
【００２５】
第１の弾性要素３０は、基部２２と第１の本体２４との間に結合される。基部２２及び第１の可動体２４は、それぞれ、第１の弾性要素３０をその間に保持するための周囲フランジ２２Ｆ及び２４Ｆを含む。第１の弾性要素３０は、例えば、らせんコイル圧縮バネのような任意の適切なタイプの弾性要素とすることができる。便宜上、第１の弾性要素は、本明細書では第１のバネ３０と呼ぶことができるが、他の任意の適切なタイプの弾性要素３０を代替的に使用できることを理解されたい。第１のバネ３０は、大きな剛性係数（バネ定数）を有し、「高率」のバネ３０又は「高張力」バネ３０と呼ぶことができる。
【００２６】
第２の弾性要素３６は、第１の本体２４と第２の本体２６との間に結合される。第１の可動体２４と第２の可動体２６の間に第２のバネ３０を保持するために、周囲フランジ２４Ｃの内側に、第１の可動体２４はカップ構造２４Ｃを含み、第２の可動体２６は、周囲フランジ２６Ｆを含む。第２の弾性要素３６は、例えばらせんコイル圧縮バネのような任意の適切なタイプの弾性要素とすることができる。便宜上、第２の弾性要素３６は、本明細書では第２のバネ３６と呼ぶことができるが、他の任意の適切なタイプの弾性要素を代替的に使用できることを理解されたい。第２のバネ３６は、高張力バネ３０に対して比較的小さな剛性係数（バネ定数）を有し、「低率」のバネ３６又は「低張力」バネ３６と呼ぶことができる。
【００２７】
第１の可動体２４は固定軸部２４Ｓを含み、第２の伸縮本体２６は軸部２４Ｓに嵌合する固定スリーブ２６Ｓ（点描線で示す）を含むことができる（又はその逆とすることができる）。２つの構成要素２４Ｓ、２６Ｓは、相対的に軸方向に摺動することができ、協働して伸縮軸を構成することができ、その周りには、小さなバネ定数のバネ３６が配置されており、軸の座屈を防止するようになっている。
【００２８】
基部２２には、例えばシリンダ３２及びピストン３４を含む空気圧式アクチュエータとすることができるアクチュエータ３１が取り付けられている。ピストン３４は、自由端で第１の可動体２４に固定されたロッド３４Ｓを有する。
【００２９】
アクチュエータ３１は、第１の本体２４の位置を基部２２に対して固定する第１の状態と、第１の本体２４が第１のバネ３０によって基部２２に対して移動するのを可能にする第２の状態とに位置決め可能である。
【００３０】
図３Ａ及び図４Ａには、第２の状態にある場合の（非作動状態にあり、即ちシリンダ３２内に圧縮空気が存在しない場合の）テンショナ１０の状態を示し、これは空気圧式アクチュエータ３１が高張力モードにあると見なすことができる。この場合、第１の枢動コネクタ１８と第２の枢動コネクタ１９との間の所定の距離Ｄを前提とすると、大きなバネ定数のバネ３０は、ピストン３４によって抵抗されない大きな力を発生し、これは第１の可動体２４を第２の可動体２６に向かって付勢し、その過程で小さなバネ定数のバネ３６を圧縮してつぶす。小さなバネ定数のバネ３６は、詰まった状態（即ち、バネ３６はそれ以上圧縮できない）に十分に変形する（即ち、完全につぶれてバネ３６のコイルが互いに接触している）ことが好ましい。この位置では、第２の可動体２６は、第１可動体２４に対して所定の位置に固定され、小さなバネ定数のバネ３６は、アーム１２の枢動運動に対して弾性的に動作不能になる。代わりに、ピストン３４がシリンダ３２内で自由に動くので、大きなバネ定数のバネ３０だけがアーム１２の枢動運動に対して弾性的に動作可能である。この位置では、大きなバネ定数のバネ３６は、比較的大きな力でプーリー１４を押圧して、ベルト９１４（図２）に比較的高い張力を付与するようになっている。アクチュエータ３１が非作動で、小さなバネ定数のバネ３６が完全につぶれている場合、ストラット２０のバネ定数は第１のバネ３０のバネ定数である。
【００３１】
図３Ｂ及び図４Ｂには、第１の状態にある場合の（作動状態にあり、即ちシリンダ３２内に相当量の圧縮空気が存在する場合の）テンショナ１０の状態を示し、空気圧式アクチュエータが低張力モードであると見なすことができる。この場合、第１の枢動コネクタ１８と第２の枢動コネクタ１９との間の所定の距離Ｄを前提とすると、ピストン３４及び相互接続された第１の可動体２４は第１のコネクタ１８に向かって付勢され、その過程で両者は、第１のバネ３０が詰まった状態（即ち、第１のバネ３０のコイルは互いに接触している）に、大きなバネ定数のバネ３０を圧縮して十分につぶす。この位置では、第１の可動体２４は基本的に基部２２に対してロックされ、大きなバネ定数のバネ３０はアーム１２の枢動運動に対して弾性的に動作不能になる。代わりに、小さなバネ定数のバネ３６は圧縮解除され、アーム１２の枢動運動に対して弾性的に動作可能である。この位置では、小さなバネ定数のバネ３０は、比較的小さな力でプーリー１４を押圧して、ベルト９１４に比較的低い張力を付与するようになっている。この場合、ストラット２０のバネ定数は第２のバネ３６のバネ定数である。
【００３２】
図３Ｂ及び図４Ｂはアクチュエータ３１の第１の状態に対応し、図３Ａ及び図４Ａはアクチュエータ３１の第２の状態に対応する。従って、アクチュエータは、該アクチュエータ３１が基部２２に対する第１の本体２４の位置を固定する第１の状態と、アクチュエータ３１が第１バネ３０によって基部２２に対する第１の本体２４の移動を可能にする第２の位置とに位置決め可能である。
【００３３】
距離Ｄが公称最大値の場合、大きなバネ定数のバネ３０及び小さなバネ定数のバネ３６の寸法及び特性は、高張力モードで小さなバネ定数のバネ３６を完全に圧縮するように選択することができ、これは、エンジンファンが作動している場合、ベルト９１４によってプーリーに対して付与されるハブ荷重の公称最小値に対応する。同様に、距離Ｄが公称最大値の場合、大きなバネ定数のバネ３０及び小さなバネ定数のバネ３６の寸法及び特性は、低張力モードで大きなバネ定数のバネ３０を完全に圧縮するように選択することもでき、これは、エンジンファン９１８が作動していない場合、ベルトによってプーリー１４に対して付与されるハブ荷重の公称最小値に対応する。
【００３４】
当業者であれば、高張力モード又は低張力モードにおいて、空気圧式アクチュエータは、大きなバネ定数のバネ３０又は小さなバネ定数のバネ３６の両者が部分的につぶれるように制御できることも理解されたい。このような場合、有効バネ定数は、小さなバネ定数のバネ３６がつぶれ、次に大きなバネ定数のバネ３０だけが作動するまで、個々のバネ３６及び３０の２つのバネ定数の組み合わせである。例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように２つのバネ３６及び３０が直列である場合、有効バネ定数は、２つのバネ定数の逆数の和の逆数である。
【００３５】
好都合には、空気圧式アクチュエータが機能しない状況では、テンショナ１０はデフォルトして高張力モードになり、テンショナは高張力モードで自動的に動作する。これにより燃料消費は増えるが、エンジンのオーバーヒートにつながる場合があるエンジンファン９１８が潜在的に作動しない重大な問題が防止される。
【００３６】
高張力モードでは、テンショナ１０は、ピストン３４とシリンダ３２との間の互いに係合する摩擦面３４Ａ及び３２Ａによって追加的に減衰させることができる。低張力モードでは、追加の減衰は、この目的に適した材料で形成することができる小さなバネ定数のバネ３６の内径と伸縮軸との間の摩擦によって提供することができる。
【００３７】
図５を参照すると、空気圧式又は油圧式のオン／オフ式冷却ファンクラッチシステム９５６において、テンショナ１０の空気圧式アクチュエータは、車両の空気供給システム（図５参照において９７０で示す）に接続できるので、これに連動してステム９５６を制御することができる。このような空気圧式クラッチシステムに関して、エンジン冷却管理システム９７２からの制御信号に応答して、デジタルオン／オフ状態で冷却ファンをベルト駆動部に係合するか又は係合解除するために、ファン駆動部の内部に配置された大型空気圧式シリンダが使用される。例えば、図６を参照すると、エンジン冷却管理システム９７２は、エンジン冷却液の温度が閾値を上回ることを検出した場合、空気圧式ファンクラッチ９５６をオンにすることができる。この時、エンジン冷却管理システム９７２は、テンショナ１０を高張力モードに位置付けるように空気圧式アクチュエータを制御することもできる。エンジン冷却管理システム９７２は、エンジン冷却液の温度が閾値を下回ることを検出した場合、時間Ｔ１で空気圧式ファンクラッチ９５６をオフにすることができる。この時、エンジン冷却管理システム９７２は、テンショナ１０を低張力モードに位置付けるように空気圧式アクチュエータ３１を制御することもできる。図５に示すように、圧縮空気は、空気供給部９７０からアクチュエータ３１及びファンクラッチ９１８に送ることができる。時間Ｔ２において、システム９７２は、再度ファンクラッチ９５６をオンにして、シリンダ３２を圧力解放する（即ち、シリンダ３２を大気中に開放する）ことにより、テンショナを再度、高張力モードに位置付けることができる。
【００３８】
さらに、図７から分かるように、ファン９１８が再係合した場合の適切な張力を保証するために、空気供給部をアチュエータ３１から切断される時期とファンクラッチ９５６が係合される時期との間に遅延時間を追加する必要がある場合がある。即ち、テンショナの出力は、アクチュエータの加圧によってファンクラッチ９５６が係合する前に、テンショナアクチュエータ３１から加圧空気を除去することによって高めることができる。この制御戦略に沿って、図７から、空気供給部９７０は、時刻Ｔ３でシリンダ３２から切断されるが、より高い張力に対する要求は時間Ｔ４まで始まらないことが分かる（これはファンクラッチ９５６がいつ再係合するかの指標となる）。時間Ｔ４より前の時間Ｔ５で、テンショナ１０は、高張力バネ３０（図２）で作動していることが分かる。
【００３９】
図８は特定の制御構成を示し、テンショナのアクチュエータ３１及びファンクラッチ９５６への加圧空気供給部９７０は、車両のエンジンコントローラ９７８によって制御される独立した第１のバルブ９７４及び第２のバルブ９７６によって制御される。図９に示す別の構成では、独立した（又は従属した）張力電子コントローラ９８０は、加圧空気供給部９７０をテンショナのアクチュエータ３１に接続するためのバルブ９７４を制御する。張力電子コントローラ９８０は、熱電対（例えば、冷却液温度を測定するための）、圧力変換器、ロードセル等のセンサ９８２からの種々の入力を受信することができる。これらのセンサ９８２は、コントローラ９８０と直接通信すること、又はデータバス（例えば、ＣＡＮバス）を介して他の車両又は（例えばコントローラ９７８のような）エンジンコントローラと通信することができ、コントローラ９８０はセンサからのデータをデータバスから受け取ることができる。
【００４０】
また、テンショナ１０は、高い及び低い張力レベルが望まれる他の任意の用途で使用することができる。例えば、テンショナ１０は、スタータ／ジェネレータシステムと併せて使用することができ、ここでは補機駆動ベルトはモータ／ジェネレータを駆動するために使用され、モータ／ジェネレータは、内燃機関を始動させるスタータとして又は内燃機関の作動中にはバッテリを充電するジェネレータとして機能する。この用途では、テンショナが設けられるベルト要素は、始動モードでは高い張力を、発電モードでは低い張力を必要とする場合がある。テンショナ１０は、２０１２年４月１１日に出願され、２０１２年１０月１８日に公開された国際公開第２０１２／１３９２２４号「動力を負荷に伝達するための多段速度駆動装置」に開示されている多段駆動システムで使用することもでき、その開示内容全体は本明細書に組み込まれる。
【００４１】
図１０Ａ及び１０Ｂはテンショナ１０の変形例を示し、テンショナアーム１２は、プーリー枢動軸とストラット連結体の枢動軸との間に一列に配置されたテンショナ枢動軸を備える細長い要素として提供される。図２Ａ及び図２Ｂと同様に、図１０Ａは低張力モードでの変形例を示し、図１０Ｂは高張力モードでの変形例を示す。
【００４２】
空気圧式アクチュエータの代替案として、第１の可動体２４を位置決めするために他のタイプのアクチュエータを使用することができる。図１１Ａ及び図１１Ｂは、アクチュエータの一部として電気モータ１０２を備えるテンショナ１００の実施例を示す。電気モータ１０２はピニオン１０４を駆動し、該ピニオン１０４は支持部１０８によって摺動自在に支持されたラック１０６を駆動する。ラック１０６は、第１の可動体１２４に結合され、第２の可動体１２６は、第１の可動体に摺動自在に結合され、一緒に伸縮自在に移動するようになっている。モータ１０２の電源を切った場合、高張力バネが伸張して低張力バネ１３６をつぶす。テンショナ１００の振動運動は、可動体１２４及びラック１０６の往復平行移動に変換され、該ラックは、非駆動のモータによってもたらされる抵抗に従って自由に平行移動することができる。この抵抗は、テンショナに必要な減衰を効果的に追加すること又は独立して付与することができる。モータ１０２に通電すると、ラック１０６は平行移動して可動体１２４を移動させ、高張力バネ１３０を圧縮するようになっている。ラック１０６の位置をこの状態に維持するために、モータに継続的に通電するのを回避するために、システムは、ラック及びピニオンを所定位置にロックするためのロックピン又は何らかの他の機構を含むことができる。枢動コネクタ１８は、図１１Ａ及び図１１Ｂには示されていないが、これはエンジン９１３のエンジンブロックにアクチュエータの端部を枢動可能に取り付けるために設けていることを理解されたい。
【００４３】
一般に、電気モータは、空気圧式又は油圧式アクチュエータよりも応答時間が遅い。
【００４４】
図１２は、アクチュエータとしてソレノイド１３１を備える二重バネ式テンショナの実施例を示す。ソレノイド１３１は、図１１Ａ及び１１Ｂに示す電気モータ１０２に取って代わる。図１２に示すソレノイド１３１は二位置リニアソレノイドである。ソレノイド１３１は、コイルに通電してプランジャを後退させるような任意の適切なタイプのリニアソレノイドとすることができ、又はソレノイド１３１が反対を向いている場合、通電すると伸長することができる。代替的に、ソレノイド１３１はロータリソレノイドとすることができる。図示の実施形態では、ソレノイド１３１は、コイルに通電してプランジャを後退させることができる。ソレノイド１３１の動作が機能不全となった場合、ソレノイド１３１は伸長したままとなり、テンショナは高張力モードのままとなるので、エンジンの運転時に低張力及び高張力イベントに対処することができる。
【００４５】
図１３Ａ及び１３Ｂは、バネ定数が異なる２つより多いバネを利用するテンショナの実施例を示す。この場合、３つのバネがあり、それぞれ第１のバネ定数を有する第１のバネ３０、第１のバネ定数よりも小さい第２のバネ定数を有する第２のバネ３６、及び第２のバネ定数よりも小さい第３のバネ定数を有する第３のバネ３３として示される。便宜上、第１、第２、及び第３のバネ３０、３６、及び３３は、それぞれ高張力、中間張力、及び低張力バネ、或いはそれぞれ大きなバネ定数、中間のバネ定数、及び小さなバネ定数のバネと呼ぶことができる。さらに、テンショナは、３つの可動体１２４Ｘ、１２４Ｙ、及び１２４Ｚと、２つの空気圧式アクチュエータ３１Ｘ及び３１Ｙとを含み、高張力、中間張力、及び低張力レベルを提供する。基部２２は、両方のアクチュエータ３１Ｘ及び３１Ｙのハウジングを含む。
【００４６】
第１の本体１２４Ｘは基部２２に対して移動可能であり、第２の本体１２４Ｙは第１の本体１２４Ｘに対して移動可能であり、第３の本体１２４Ｚは第２の本体１２４Ｙに対して移動可能である。第１のバネ３０は基部２２と第１の本体１２４Ｘとの間に結合され、第２のバネ３６は第１の本体１２４Ｘと第２の本体１２４Ｙとの間に結合され、第３のバネ３３は第２の本体１２４Ｙと第３の本体１２４Ｚとの間に結合されている。第３の本体１２４Ｚはアーム１２に係合する。
【００４７】
第１のアクチュエータ３１Ｘは、第１の本体１２４Ｘの位置を基部に対して固定する第１の状態と、第１の本体１２４Ｘが第１バネ３０によって基部に対して移動するのを可能にする第２の状態とに位置決め可能である。第２のアクチュエータ３１Ｙは、第２の本体１２４Ｙの位置を第１の本体１２４Ｘに対して固定する第１の状態と、第２の本体１２４Ｙが第１の本体１２４Ｘに対して移動するのを可能にする第２の状態とに位置決め可能である。
【００４８】
低張力モードを実現するために、２つの空気圧式アクチュエータ３１Ｘ及び３１Ｙが作動して、第１の可動体１２４Ｘ及び第２の１２４Ｙを後退させることができ（それぞれの第１の状態に位置付けられ）、高張力バネ３０及び中間張力バネ３６はつぶれ、低張力バネ３３は、テンショナアーム１２の揺動に弾性的に応答するようになっている（図１３Ｂ）。高張力モードを実現するために、空気圧式アクチュエータ３１Ｘ及び３１Ｙの何れも作動せず後退させないようになっており（従って、それぞれの第２の状態に位置付けられ）、この場合、高張力バネ３０は、第１の本体１２４Ｘ及び第２の本体１２４Ｙを前方に駆動して中間張力バネ３６及び低張力バネ３３をつぶし、高張力バネ３０だけがテンショナアーム１２の揺動に弾性的に応答するようになっている（図１３Ｂ）。中間張力モードを実現するために、第１の可動体１２４に動作可能に結合された空気圧アクチュエータ３１Ｘだけが作動して後退させることになり（第１のアクチュエータ３１Ｘが第１の状態に位置付けられる）、第２のアクチュエータ３１Ｙは非作動状態に置かれ（従って、第２のアクチュエータ３１Ｙが第２の状態に位置付けられる）高張力バネ３０だけをつぶし、この場合、低張力バネ３３よりもバネ定数が大きい中間張力バネ３６が低張力バネ３３をつぶし、中間張力バネ３６だけがテンショナアーム１２の揺動に弾性的に応答するようになっている。図１３Ａ及び１３Ｂは、中間張力設定状態のテンショナを示す。
【００４９】
図１３Ａ及び１３Ｂに示す実施形態では、枢動コネクタ１８はアクチュエータ３１Ｙの端部にあり、アクチュエータ３１Ｘ及びＹ３１の各ハウジングは、基部２２の一部であり結果的に相互に固定結合されていることに留意されたい。代替的に、枢動コネクタ１８は、アクチュエータ３１Ｘ上とすること、又は両方のアクチュエータ３１Ｘ及び３１Ｙが取り付けられ、更にエンジン９１３のエンジンブロックに取り付けられた基部プレート上とすることができる。
【００５０】
さらに、図１３Ａ及び１３Ｂに示す実施形態では、第２の可動体１２４Ｙは、第３の可動体１２４Ｚを介して（及び第３のバネ３３を介して）少なくとも間接的にテンショナアーム１２に係合することに留意されたい。
【００５１】
図１３Ａ及び１３Ｂに示す概念は、３つより多い張力レベルを提供するために３つより多いバネを用いる場合に拡張できることを理解されたい。
【００５２】
前述の実施形態は種々に変更することができる。例えば、基部２２はアーム１２に枢動可能に結合することができ、第２の本体２６は、エンジン１３のエンジンブロックに枢動可能に結合することができる。テンショナは同じ様式で作動する。これは大きなバネ定数のバネ３０及び小さなバネ定数のバネ３６の位置を有効に入れ替える。それでもやはりアクチュエータは低張力モードを得るために大きなバネ定数のバネをつぶし、大きなバネ定数のバネは高張力モードを得るために小さなバネ定数のバネをつぶす。
【００５３】
さらに、大きなバネ定数のコイルバネ３０及び小さなバネ定数のコイルバネ３６は、エラストマー製の本体、具体的には独立気泡発泡体バネのような他のタイプの弾性部材で置き換えることができる。図１４には、第１の独立気泡発泡体バネ及び第２の独立気泡発泡体バネ（それぞれ２３０及び２３６で示す）を組み込んだテンショナの実施が示されている。保持スリーブ２３９は第１のバネ２３０を取り囲んでいるが、第１の可動部材２２４の穴２４１は第２のバネ２３６を取り囲んでいる。スリーブ２３９及び穴２４１は、独立気泡発泡体バネ２３０及び２３６の座屈を抑制することができる。さらに、スリーブ２３９及び穴２４１は、バネ２３０及び２３６の表面との摩擦接触によってバネ２３０及び２３６の減衰の一因となることができる。しかしながら、独立気泡発泡体バネは、圧縮荷重の下でのビレット化を回避するように設計することができるので、スリーブ２３９及び穴２４１によってもたらされる減衰を比較的小さくすることができる。しかしながら、独立気泡発泡体バネ２３０及び２３６自体は、本質的にそれらを構成する個々の気泡がつぶれる結果として減衰作用を与える。バネ２３０及び２３６によって与えられる減衰量は、具体的な用途に応じて適切に与えることができる。図１４に示すテンショナは、他の点では、図３Ａ及び図３Ｂに示したテンショナ１０と同様とすることができる。しかしながら、独立気泡発泡体バネの利点は、典型的ならせんコイル圧縮バネと比較して、それらの静止長が非常に小さな比率につぶれ得ることである。場合によっては、独立気泡発泡体バネは、それらの静止長の２０％につぶれる。これにより、図１４に示すテンショナに関して、比較的コンパクトな全体寸法を維持する助けとなり、一方、（テンショナアームの動きの有効範囲を提供するための）有効ストローク量は依然として維持される。
【００５４】
図１５はテンショナ３００の別の実施形態を示す。テンショナ３００は、図３Ａ及び図３Ｂに示したテンショナ１０と同様とすることができるが、テンショナ３００は、それ自体が２つのバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂを含む複合バネである第１のバネ３３０を有する。２つのバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂは、互いに並列に作用して、２つのバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂのバネ定数Ｋ１Ａ及びＫ１Ｂの和であるバネ定数Ｋ１を持つ複合バネ３３０を提供する。必要に応じて、２つのバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂは、異なるバネ定数とすること又は同じバネ定数とすることができる。バネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂは、入れ子式かつ同軸状で示されるが、他の実施形態では、２つのバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂは、互いに隣接する非同軸状とすることができる。テンショナ３００は、バネ定数Ｋ１よりも小さな第２のバネ定数Ｋ２を有する第２のバネ３３６をさらに含む。バネ定数Ｋ２は、２つの第１バネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂの個々のバネ定数Ｋ１Ａ及びＫ１Ｂよりも小さい必要はないことに留意されたい。
【００５５】
テンショナ３００のバネ定数は、図３Ａ及び３Ｂに示したアクチュエータ３１によるテンショナ１０のバネ定数の制御と同様の方法で、第１の可動体３２４に作動可能に結合されるアクチュエータ３１によってＫ１とＫ２との間に制御することができる。
【００５６】
基部３２２の中央案内ロッド３２３は、第２の可動体３２６の穴３２６Ｓ内に延びる。また、中央案内ロッド３２３は、第１の可動体３２４内の穴３２４Ｓを貫通する。第１及び第２の可動体３２４及び３２６の穴３２４Ｓ及び３２６Ｓには、随意的にブッシュ３３５及び３３７が設けられ、中央案内ロッド３２３と摺動係合している。これらのブッシュ３３５及び３３７は、案内ロッド３２３と第１及び第２のボア３２４Ｓ及び３２６Ｓとの間で、減衰を付与するために、又は単に金属同士の接触を抑制するために使用することができる。
【００５７】
バネ３３０は複合バネとして示されているが、追加的に又は代替的に、バネ３３６は複合バネとして設けることができる。
【００５８】
図１６Ａ及び１６Ｂを参照すると、テンショナ４００が示されており、テンショナ４００は、第１のバネ３０内に入れ子にされた圧縮可能な緩衝器４０２を含む点を除いてテンショナ１０と同じとすることができる。テンショナ４００の通常作動時、緩衝器４０２は第１の可動部材２４と係合せず、図１５のバネ部材３３０Ａ及び３３０Ｂの場合のように、緩衝器４０２がバネ３０と協働して複合バネを形成することは意図されていない。その代わりに、テンショナ４００の使用時、第１のバネ３０を圧縮するためにアーム１２が上方に駆動された状態で（図示のように）、第１の可動体２４は、第１のバネ３０の詰まった状態になる前に（即ち、第１のバネ３０が完全につぶれてコイルが互いに全て接触する前に）緩衝器４０２に係合する。
【００５９】
緩衝器４０２のバネ定数は、第１のバネ３０のバネ定数よりも大きくすること、同じにすること、又は小さくすることができる。好ましい実施形態では、緩衝器４０２のバネ定数はより大きい。さもなければ第１のバネ３０が完全に（最大に）つぶれることになるが、ベルト９１４の張力が、第１の本体２４を十分堅固に押し込む点まで増加する場合、緩衝器４０２は、第１のバネ３０の完全圧縮の少し前にベルト９１４に関与するように配置され、緩衝器４０２及び第１のバネ３０は、アーム１２（従ってベルト９１４）に並列に作用し、テンショナ４００の有効バネ定数を大きくして第１のバネ３０が完全につぶれる前のベルト張力に十分に適合させる。緩衝器４０２は、例えばゴムのような任意の適切な材料から作ることができる。当該実施形態では、第１の本体２４の位置を基部２２に対して固定するようにアクチュエータ３１が第２の状態にある場合、バネ３０は、緩衝器４０２が存在するので完全につぶれない。しかしながら、第１の本体２４は、依然として基部２２に対して所定位置に固定されることになる。
【００６０】
図１７を参照すると別のテンショナ４５０が示され、テンショナ４５０は、２つの作動構造体４３１ａ及び４３１ｂを有する複合アクチュエータであるアクチュエータ４３１を含む点を除いて、図３に示すテンショナ１０と同じとすることができる。作動構造体の各々は、例えば各々がシリンダ４３２及びピストン４３４を含む空気圧式作動構造体とすることができる。作動構造体４３１ａ及び４３１ｂの各々は、第１の可動体２４に結動され、結果として作動構造体４３１ａ及び４３１ｂの作動によって第１の可動体２４が移動する。テンショナ４５０の制御は、テンショナ１０の制御と同様とすることができる。
【００６１】
アクチュエータを複合アクチュエータとして形成することにより、テンショナの全体的外形は、単一の作動構造体の使用を妨げることになる何らかの形での空間制限がある特定の用途に合わせて変更することができる（例えば、２つの小さなピストン４３４及びシリンダ４３２よりも大径の単一のピストンシリンダ配置）。
【００６２】
図１８を参照すると、これは複合バネ３３０と同じとすることができる複合バネ４６２を含み、テンショナ３００（図１５）と同じとすることができるテンショナ４６０が示されるが、これは２つの異なるタイプのバネを含む。図示の実施例では、複合バネ４６２は、らせん状の圧縮コイルバネである第１のバネ部材４６２ａと、エラストマー製の独立気泡発泡体バネである第２のバネ部材４６２ｂとを含む。テンショナ４６０は、第１の可動体３２４、第２の可動体３２６、第２のバネ３３６、及びアクチュエータ３１をさらに含む。複合バネ４６２として２つの異なるタイプのバネを使用することを除いて、テンショナ４６０の動作及び構造は、その他の点ではテンショナ３００（図１５）の動作及び構造と同様とすることができる。
【００６３】
図１９を参照すると、テンショナ３００（図１５）と同じとすることができるテンショナ４７０が示されるが、それぞれが独自のバネ定数Ｋ１ａ、Ｋ１ｂ、Ｋ１ｃ、Ｋ１ｄ・・・Ｋ１ｏを有する複数のバネ部材４７２ａ、４７２ｂ、４７２ｃ、４７２ｄ・・・４７２ｏを含む、複合バネである第１のバネ４７２を有する。図示した実施形態では、バネ部材４７２ａから４７２ｏは直列である。その結果、バネ４７２の全体バネ定数Ｋ１は、以下の式、即ち１／Ｋ１＝１／Ｋ１ａ＋１／Ｋ１ｂ＋１／Ｋ１ｃ＋１／Ｋ１ｄ・・・＋１／Ｋ１ｏにより求めることができる。個々のバネ部材４７２ａから４７２ｏは、同じバネ定数とする必要はなく、代替的に、全て同じバネ定数とすることができる。個々のバネ部材４７２ａから４７２ｏは、例えばウェーブワッシャのような任意の適切なタイプのバネ部材とすることができる。テンショナ４７０は、第１の可動体３２４、第２の可動体３２６、第２のバネ３３６、及びアクチュエータ３１をさらに含む。複合バネ４７２として２つの異なるタイプのバネを使用することを除いて、テンショナ４７０の動作及び構造は、その他の点ではテンショナ３００（図１５）の動作及び構造と同じとすることができる。
【００６４】
バネ４７２は複合バネとして示されているが、追加的に又は代替的に、バネ３３６は複合バネとすることもできる。
【００６５】
別のテンショナ４８０を示す図２０を参照する。テンショナ４８０は、テンショナ４７０と同じとすることができるが、入れ子式ではないウェーブワッシャを使用する代わりに、入れ子式の複数の皿ワッシャを使用して第１のバネ４８２を構成することができる。
【００６６】
図２１を参照すると、前述の何れかのテンショナの一部として使用することができる減衰構造体が示されている。減衰構造体は、減衰円板５００及び複数の摩擦円板付勢部材５０２を含む。減衰円板５００は、テンショナアーム１２を支持する枢動ブッシュ５０６の摩擦面５０４と摩擦係合するように付勢されている。付勢部材５０２は、例えば皿ワッシャとすることができる。また、枢動ボルト５０９が通過する開口（枢動コネクタ１６である）を備えたピボット軸５０８、ピボット軸５０８に取り付けられワッシャ５０２を圧縮するように配置された前側円板、及び第２の枢動ブッシュ５０６が示されている。図２１に示す一般的な減衰構造体は、その開示内容が本明細書に引用によって組み込まれている米国公開特許第２００８／０２８０７１３号に記載の減衰構造と同じものとすることができる。
【００６７】
テンショナとして使用可能な別のタイプの減衰構造体が、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すような減衰ストラット５５０によって提供される。減衰ストラット５５０は、シリンダハウジング５５２及びピストン５５４を含む。シリンダ５５２は、テンショナ基部２２に枢動可能に取り付けられた端部５５６を有する。ピストン５５４は、テンショナアーム２６に枢動可能に取り付けられた端部５６０を有するロッド５５８を含む。
【００６８】
減衰ストラットの技術分野で知られているように、貫通開口が、ピストン５５４に、又はピストン５５４とシリンダ５５２の壁との間に設けられ、これにより、シリンダ５５２内の流体がピストン５５４の片側から反対側に通過することができ、結果的にテンショナアーム１２の移動に対する抵抗又は減衰を引き起こす。
【００６９】
少なくともいくつかの実施例では、テンショナアーム１２がベルトに向かって（即ちフリーアーム位置に向かって）移動する場合の減衰作用は比較的小さいが、テンショナアーム１２がベルトから離れる（即ち荷重停止位置に向かう）場合の減衰作用は比較的大きいという意味で、非対称の減衰作用をもたらすことができる。これは、例えば複数の重複薄片（scale）と類似の方向性がある表面仕上げの減衰部材を提供するといった、任意の適切な方法で実現することができる。このような表面仕上げにより、減衰部材が係合する表面に薄片の縁部が係合して食い込むので、相対的に一方の方向には小さいが反対方向には大きな摩擦が得られる。
【００７０】
前述のことに加えて、他の減衰構造体、例えば米国特許第６，１６５，０９１号明細書及び米国特許第４,６９８,０４９号明細書、国際公開ＷＯ２００６０９９７３１、並びにドイツ特許公報ＤＥ１９５２４４０３に示され説明された何れかの減衰構造体をテンショナとして使用することができる。
【００７１】
より確実にするために、テンショナアーム１２の枢動作用によって直接的に係合される、図示され説明された回転式減衰構造体（例えば、図２１に示す構造体のような）の何れかは、ストラット２０の後退及び伸長に関連する直線式減衰構造体（図２２Ａ及び図２２Ｂに示す構造のような）の何れかに追加的に使用することができる。従って、非常に厳しいねじり振動が予想される用途において、テンショナに非常に高い減衰作用をもたらすことができる。
【００７２】
図２３Ａ〜図２３Ｃはテンショナ１０の別の構造を示す。ここに示す実施形態において、第１のバネ３０及び第２のバネ３６は、図３Ａ及び図３Ｂでは直列であるが、ここでは並列になっている。図２３Ｂに示すように、アクチュエータ３１によって第１の可動体２４が後退すると、第２のバネ３６だけがテンショナアーム１２に作用し、結果的にテンショナ１０は低張力モードに位置付けられる。図２３Ｃに示すように、第１のバネ３０及び第２のバネ３６の両方がテンショナアーム１２に作用するように第１の可動体２４の伸長を可能にすることで、テンショナ１０は高張力モードに位置付けられる。本実施形態では、バネ３０及び３６が並列であることに起因して、高張力モードでのバネ定数は２つの個別のバネ３０及び３６のバネ定数の合計であるが、低張力モードでのバネ定数は第２のバネのバネ定数だけであることに留意されたい。このような実施形態では、第１のバネ３０は、第２のバネ３６よりも大きなバネ定数を有する必要がないことに留意されたい。また、第１バネ３０のバネ定数は、第２のバネ３６のバネ定数と同じとすること、又はより小さくすることができる。
【００７３】
図２４Ａ〜図２４Ｄには、並列に配置された３つのバネ（即ち、第１のバネ３０、第２のバネ３６、及び第３のバネ３３）を有するテンショナ１０の構造が示されている。図２４Ａ〜図２４Ｄのテンショナ１０は、以下のように作動することができる。第１のアクチュエータ３１Ｘによる第１の可動体２４Ｘの後退（即ち、第１のアクチュエータ３１Ｘを第１の状態に位置付ける）、及び第２のアクチュエータ３１Ｙによる第２の可動体２４Ｙの後退（即ち、第２のアクチュエータ３１Ｙを第１の状態に位置付ける）によって、図２４Ｂに示すように、第１のバネ３０及び第２のバネ３６がつぶれ、第３のバネ３３だけがテンショナアーム１２に係合した状態にされる。これはテンショナの低張力モードに対応する。第２のアクチュエータ３１Ｙの伸長を可能にすることによって（即ち、第１のアクチュエータ３１Ｘを第１の状態のままとして、第２のアクチュエータ３１Ｙへの電力を遮断して第２の状態に位置付けることによって）、図２４Ｃに示すように、第２のバネ３６が伸長してテンショナ１２に係合し、第２のバネ及び第３のバネがテンショナアーム１２に並列に作用することになる。従って、テンショナアーム１２に作用するバネ定数は、第２のバネ３６及び第３のバネ３３のバネ定数の合計である。これは中間張力モードに対応する。図２４Ｄに示すように、第１のアクチュエータ３１Ｘ及び第２のアクチュエータ３１Ｙの伸長を可能にすることによって（即ち、第１及び第２のアクチュエータの両方への電力を遮断してそれぞれの第２の状態に位置付けることによって）、３つのバネの全ては、テンショナアーム１２に並列に係合する。従って、テンショナのバネ定数は、３つのバネ３０、３６、及び３３のバネ定数の合計である。これはテンショナの高張力モードに対応する。前述のように、図２３Ａ〜図２３Ｃの２つのバネとの関連で、各バネがアーム１２と係合する状態になる際に各バネ定数は付加的なので、３つのバネ３０、３６、及び３３のバネ定数の特定の順番は必要ない。従って、第１のバネ３０は第２のバネよりも大きなバネ定数を有する必要はなく、第２のバネは第３のバネよりも大きいバネ定数を有する必要はない。３つのバネのバネ定数は同じとすることができる。代替的に、各バネ定数の他の任意の組み合わせを使用することができる。図示した実施形態では、第１のバネ３０及び第２のバネ３６のバネ定数を同じとすることができ、第３のバネ３３のバネ定数は、第１のバネ３０及び第２のバネ３６のものよりも小さくすることができる。
【００７４】
テンショナ１０の別の構造を示す図２５Ａ〜図２５Ｃを参照する。この実施形態では、テンショナ１０は、圧縮コイルバネである第１のバネ３０と、ねじりバネである第２のバネ３６とを有する。低張力モードでは（図２５Ｂ）、第１のバネ３０がアーム１２に係合しないように、アクチュエータ３１は第１の可動部材２４を後退させる。従って、ねじりバネ３６だけがアーム１２に係合する。高張力モードでは（図２５Ｃ）、アクチュエータ３１が第１のバネ３０の伸長を可能にし、第１のバネ３０は、第２の可動体２６を介してテンショナアーム１２に係合する。この実施形態では、図２３Ａ〜図２３Ｃに示す実施形態で起こるように、２つのバネ３０及び３６は並列に作用するので、２つのバネ３０及び３６のバネ定数は付加的であり、一方のバネが他方のバネよりも大きなバネ定数を有する必要がない。この実施形態の変形例において、第１の可動体２４は、第２の可動体に当接する代わりに、アーム１２自体の駆動面に直接当接することができる。換言すると、第２の可動体２６は、例えばテンショナアーム１２と一体の突起部とすることができる。このような変形例では、アクチュエータ３１の後退によって第１の可動体２４が後退すると、単に第１の可動体がテンショナアーム１２から引き離され、バネ３０がアーム１２に力を及ぼさないようになっている。アクチュエータ３１の伸長を可能にすることで、バネ３０は伸長してアーム１２と作動可能に係合することができる。
【００７５】
テンショナ１０の別の構造を示す図２６Ａ及び図２６Ｂを参照すると、アクチュエータ３１は、第１のバネ３０及び第２のバネ３６から、並びに第１の可動体２４及び第２の可動体２６から離間している。この実施形態では、アクチュエータ３１は、ケーブル５９９を介して第１の可動体２４に作動可能に結合される。アクチュエータ３１が後退することによってケーブル５９９が後退するので、第１の可動体２４が後退して第１のバネ３０をつぶし、結果的に第２のバネだけがテンショナアーム１２に作用する（図２６Ｂ）。アクチュエータ３１の伸長を可能にすることによって、第１のバネ３０が第１の可動体２４を駆動して伸長させ、結果的に第１のバネ３０がテンショナアーム２４に作用するように少なくとも部分的に（好ましくは完全に）第２のバネ３６をつぶす（図２６Ａ）。アクチュエータ３１から可動体２４に動力を伝達するためにケーブル５９９を使用することによって、アクチュエータ３１は、テンショナの残りの部分から離間して位置することができる。これにより、車両のエンジンルームの狭い空間にテンショナを詰め込むことが容易になる。さらに、これにより、アクチュエータ３１は、各実施形態のエンジン室のより涼しい区域に離間させることができる。
【００７６】
この実施形態では、バネ３０及び３６は直列に配置されるので、それぞれのバネ定数の間には、第１のバネ３０のバネ定数が第２のバネ３６のものよりも大きいといった好ましい関係がある。
【００７７】
図示の実施形態では、アクチュエータは、空気圧等の原動力によって伸長位置（第２の状態に対応する）に能動的に駆動されず、アクチュエータは、電力遮断時には、アクチュエータが以前に後退したときに圧縮されたバネに蓄積した力により伸長する。換言すると、第１の可動体２４の伸長は、単にアクチュエータ３１への動力（例えば空気圧力又は電力）を遮断することにより発生し、アクチュエータ３１を伸長位置に能動的に駆動する必要がない。さらに、各アクチュエータは、第１の状態になるように後退する及び第２の状態になるように伸長する必要がないことに留意されたい。アクチュエータの配置を変えて、後退して第２の状態に、伸長して第１の状態になるようにすることができる。
【００７８】
前述したように、加圧（即ち、正圧）空気圧式アクチュエータを示したが、他の実施形態では、アクチュエータは、負圧（真空）アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電気モータ（及び随意的な歯車装置）、リニア式又はロータリ式ソレノイド、ワックスアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ、バイメタルアクチュエータ、或いは任意の他の適切なアクチュエータとすることができる。さらに、いくつかの実施形態では、複数のアクチュエータは、複数のバネの使用を制御するために利用することができる。この場合、全てのアクチュエータが同じである必要がないことに留意されたい。例えば、１つのアクチュエータとして電動モータを使用するが、別のアクチュエータとしてはソレノイドを使用することができる。アクチュエータのタイプの選択は、車両で容易に利用可能な動力タイプに基づいて行うことができる。例えば、車両が圧縮空気システムを装備する場合、テンショナには正圧空気圧式アクチュエータを使用することができ、車両が負圧（真空）システムを装備する場合、アクチュエータには負圧アクチュエータを使用することができる。
【００７９】
本テンショナは、一般にベルトには相当量の張力が生じさらに相当量の寄生損失が生じるのを防ぐことができる、特に大型ディーゼル及びガソリンエンジンを搭載した車両に適用可能であるが、本テンショナは、乗用車及び軽トラックのような小型車両の用途にも適用可能である。車両が乗用車又は軽トラックである実施形態では、アクチュエータ（又は複数のアクチュエータ）は、油圧式とすることができ、車両のパワーステアリングシステムからの油圧を使用することができる。もしくは、一部の車両では、１つ又は複数のアクチュエータは真空作動式とすることができ、車両の真空ブレーキアシストシステムから動力を取り出すことができる。アクチュエータにガス圧（正圧又は負圧）を使用する実施形態において、車両が走行していない場合に圧力又は真空を維持するためにガス回路内に小型蓄圧タンクを設けることができ、エンジン始動時の瞬間的な作動が可能になる。
【００８０】
本開示の多くの箇所で用語「バネ定数」を使用しているが、多くの実施形態に説明及び示したバネのタイプを考慮して便宜上使用したものである。明示的にバネと呼ばれる要素の代わりに任意の適切な弾性体が使用できることを理解されたい。従って、このような本体の弾性率を説明するために、用語「バネ定数」よりもさらに一般的な用語「剛性係数」使用することができる。さらに、一般的に、用語「弾性率」は、「剛性係数」と等価な用語として使用することができる。
【００８１】
前記の実施形態の各々において、テンショナアームは静止構造体に枢動可能に取り付けられると説明したが、代替的に、テンショナアームが任意の他の方法で静止構造体に移動可能に装着された実施形態を提示することができ、この他の方法では、例えば、プーリーをベルトに向かわせるか又はベルトから離間させるために枢動運動を行う代わりに、プーリーをベルトに向かわせるか又はベルトから離間させるために、テンショナが静止構造体に対して直線的に摺動できる直線摺動結合を用いる。
【００８２】
ストラットが２つ又はそれ以上の互いに並列に配置されたバネを含む実施形態では、これらのバネの何れか自体を複合バネとすることができる。
【００８３】
随意的に図３Ａ及び図３Ｂ、又は図１３Ａ及び図１３Ｂに示したものと同様の２つの直列バネ配置自体が並列に配置された実施形態を提示することができる。従って、直列に配置され第１のアクチュエータによって制御可能な第１及び第２のバネを備えた第１のストラットは、同様に直列に配置され第２のアクチュエータによって制御可能な第１及び第２のバネを含む第２のストラットと並列に配置することができる。
【００８４】
アーム１２が静止構造体（例えばエンジン１３のブロック）に対して枢動移動可能な実施形態において、ストラット２０は、枢動コネクタ１９においてアーム１２に枢動可能に結合されると説明されている。しかしながら、アーム１２がブロックに対して直線移動可能な実施形態において、第２（又は第３、又は第ｎ）の可動体とアーム１２との間の枢動コネクタは必要ないことを理解されたい。代替的に、結合部は堅固な結合部とすることができる。
【００８５】
当業者であれば、本明細書に説明された実施形態は、特許請求の範囲から逸脱することなく種々の変更を行い得ることを理解できるはずである。
【図１Ａ】
2016500145.tif 000003
【図１Ｂ】
2016500145.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１０Ａ】
2016500145.tif 000015
【図１０Ｂ】
2016500145.tif 000016
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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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２２Ａ】
2016500145.tif 000031
【図２２Ｂ】
2016500145.tif 000032
【図２３Ａ】
2016500145.tif 000033
【図２３Ｂ】
2016500145.tif 000034
【図２３Ｃ】
2016500145.tif 000035
【図２４Ａ】
2016500145.tif 000036
【図２４Ｂ】
2016500145.tif 000037
【図２４Ｃ】
2016500145.tif 000038
【図２４Ｄ】
2016500145.tif 000039
【図２５Ａ】
2016500145.tif 000040
【図２５Ｂ】
2016500145.tif 000041
【図２５Ｃ】
2016500145.tif 000042
【図２６Ａ】
2016500145.tif 000043
【図２６Ｂ】
2016500145.tif 000044
【国際調査報告】
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