(57)【要約】ハウジングと、第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、ハウジングと各々係合されるとともに第１中間シャフトの周りに各々係合される第１テンショナおよび第２テンショナとを備え、各テンショナは第１中間シャフトに力を作用し、それにより第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与え、更にハウジングと各々係合されるとともに第２中間シャフトの周りに各々係合される第３テンショナおよび第４テンショナとを備え、各テンショナは第２中間シャフトに力を作用し、それにより第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与えるベルト変速機。
2016527459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、
前記第１中間シャフトの周りに係合される第１テンショナおよび第２テンショナを備え、前記第１テンショナおよび前記第２テンショナは、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合される第１スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは、各々ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは、前記第１スプリングの作動により回転可能であり、それにより前記第１中間シャフトに前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与える力を作用し、
更に前記第２中間シャフトの周りに係合される第３テンショナおよび第４テンショナを備え、前記第３テンショナおよび第４テンショナは、各々第１アームおよび第２アームとそれらの間に係合される第２スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは、各々ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは、前記第２スプリングの作動により回転可能であり、それにより前記第２中間シャフトに前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与える力を作用する
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項２】
前記第１ベルトがマルチ・リブ・プロファイルを備え、前記第２ベルトが歯付プロフィルを備え、前記第３ベルトが歯付プロファイルを備えることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速機。
【請求項３】
前記第１スプリングがトーションスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速機。
【請求項４】
前記第２スプリングがトーションスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速機。
【請求項５】
前記第１シャフトは入力シャフトであることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速機。
【請求項６】
前記第２シャフトが出力シャフトであることを特徴とする請求項１に記載のベルト変速機。
【請求項７】
駆動装置を収容するための取付部を備えるハウジングと、
第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトとを備え、
前記第１シャフトは前記駆動装置に連結可能であり、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトとを備え、
前記第２シャフトは負荷に連結可能であり、
前記第１中間シャフトの周りに係合される第１テンショナを備え、前記第１テンショナは第１アームおよび第２アームとそれらの間に係合される第１スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは第１ハウジング面に各々押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記第１スプリングの作動により前記第１中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力が与えられ、
前記第２中間シャフトの周りに係合される第２テンショナを備え、前記第２テンショナは第１アームおよび第２アームとそれらの間に係合される第２スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは第２ハウジング面に各々押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記第２スプリングの作動により前記第２中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力が与えられる
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項８】
前記第１ベルトがマルチ・リブ・プロファイルを備え、前記第２ベルトが歯付プロフィルを備え、前記第３ベルトが歯付プロファイルを備えることを特徴とする請求項７に記載のベルト変速機。
【請求項９】
前記第１スプリングがトーションスプリングであることを特徴とする請求項７に記載のベルト変速機。
【請求項１０】
前記第２スプリングがトーションスプリングであることを特徴とする請求項７に記載のベルト変速機。
【請求項１１】
駆動装置を収容するための取付部を備えるハウジングと、
第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトとを備え、
前記第１シャフトは前記駆動装置に連結可能であり、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトとを備え、
前記第２シャフトは負荷に連結可能であり、
前記第１中間シャフトの周りに係合される第１テンショナおよび第２テンショナを備え、前記第１テンショナおよび前記第２テンショナは、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合されるトーションスプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは、各々第１ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記トーションスプリングの作動により前記第１中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力が与えられ、
前記第２中間シャフトの周りに係合される第３テンショナおよび第４テンショナを備え、前記第３テンショナおよび前記第４テンショナは、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合されるトーションスプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは、各々第２ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記トーションスプリングの作動により前記第２中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力が与えられる
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項１２】
前記第１ベルトがマルチ・リブ・プロファイルを備え、前記第２ベルトが歯付プロフィルを備え、前記第３ベルトが歯付プロファイルを備えることを特徴とする請求項１１に記載のベルト変速機。
【請求項１３】
ハウジングと、
第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第１中間シャフトの周りに各々係合される第１テンショナおよび第２テンショナとを備え、各テンショナは前記第１中間シャフトに力を作用し、それにより前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与え、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第２中間シャフトの周りに各々係合される第３テンショナおよび第４テンショナとを備え、各テンショナは前記第２中間シャフトに力を作用し、それにより前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与える
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項１４】
前記第１テンショナおよび第２テンショナが、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合される第１スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは各々ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記第１スプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１３に記載のベルト変速機。
【請求項１５】
前記第３テンショナおよび第４テンショナが、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合される第２スプリングとを備え、前記第１アームおよび第２アームは各々ハウジング面に押接し、前記第１アームおよび第２アームは前記第２スプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１３に記載のベルト変速機。
【請求項１６】
前記第１ベルトがマルチ・リブ・プロファイルを備え、前記第２ベルトが歯付プロフィルを備え、前記第３ベルトが歯付プロファイルを備えることを特徴とする請求項１３に記載のベルト変速機。
【請求項１７】
前記第１スプリングがトーションスプリングを含むことを特徴とする請求項１４に記載のベルト変速機。
【請求項１８】
前記第２スプリングがトーションスプリングを含むことを特徴とする請求項１５に記載のベルト変速機。
【請求項１９】
ハウジングと、
第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第１中間シャフトの周りに各々係合される第１テンショナおよび第２テンショナとを備え、各テンショナは前記第１中間シャフトに力を作用し、それにより前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与え、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第２中間シャフトの周りに各々係合される第３テンショナおよび第４テンショナとを備え、各テンショナは前記第２中間シャフトに力を作用し、それにより前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与える
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項２０】
前記第１テンショナが、第１テンショナ第１アームおよび第１テンショナ第２アームと、それらの間に係合される第１テンショナスプリングとを備え、円弧状第１テンショナ第１アーム面および円弧状第１テンショナ第２アーム面が、各々ハウジング面に押接し、前記第１テンショナ第１アームおよび第１テンショナ第２アームは前記第１テンショナスプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１９に記載のベルト変速機。
【請求項２１】
前記第２テンショナが、第２テンショナ第１アームおよび第２テンショナ第２アームと、それらの間に係合される第２テンショナスプリングとを備え、円弧状第２テンショナ第１アーム面および円弧状第２テンショナ第２アーム面が、各々ハウジング面に押接し、前記第２テンショナ第１アームおよび第２テンショナ第２アームは前記第２テンショナスプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１９に記載のベルト変速機。
【請求項２２】
前記第３テンショナが、第３テンショナ第１アームおよび第３テンショナ第２アームと、それらの間に係合される第３テンショナスプリングとを備え、円弧状第３テンショナ第１アーム面および円弧状第３テンショナ第２アーム面が、各々ハウジング面に押接し、前記第３テンショナ第１アームおよび第３テンショナ第２アームは前記第３テンショナスプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１９に記載のベルト変速機。
【請求項２３】
前記第４テンショナが、第４テンショナ第１アームおよび第４テンショナ第２アームと、それらの間に係合される第４テンショナスプリングとを備え、円弧状第４テンショナ第１アーム面および円弧状第４テンショナ第２アーム面が、各々ハウジング面に押接し、前記第４テンショナ第１アームおよび第４テンショナ第２アームは前記第４テンショナスプリングの作動により可動であることを特徴とする請求項１９に記載のベルト変速機。
【請求項２４】
前記第１ベルトがマルチ・リブ・プロファイルを備え、前記第２ベルトが歯付プロフィルを備え、前記第３ベルトが歯付プロファイルを備えることを特徴とする請求項１９に記載のベルト変速機。
【請求項２５】
ハウジングと、
入力シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１マルチ・リブ・ベルトと、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される歯付き第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと出力シャフトの間に掛け回される歯付き第３ベルトと、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第１中間シャフトの周りに各々係合される第１テンショナおよび第２テンショナとを備え、各テンショナは前記第１中間シャフトに力を作用し、それにより前記第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与え、
前記ハウジングと各々係合されるとともに前記第２中間シャフトの周りに各々係合される第３テンショナおよび第４テンショナとを備え、各テンショナは前記第２中間シャフトに力を作用し、それにより前記第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与える
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項２６】
入力シャフトと、
前記入力シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、
前記第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、
前記第２中間シャフトと出力シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、
前記第１中間シャフトの位置は、それによって前記第１および第２ベルトに張力を掛けるように前記ベルト伝動の運転中に移動可能であり、
前記第２中間シャフトの位置は、それによって前記第２および第３ベルトに張力を掛けるように前記ベルト伝動の運転中に移動可能である
ことを特徴とするベルト変速機。
【請求項２７】
前記第１中間シャフトは、第１テンショナおよび第２テンショナにより支持されることを特徴とする請求項２６に記載のベルト変速機。
【請求項２８】
前記第２中間シャフトは、第３テンショナおよび第４テンショナにより支持されることを特徴とする請求項２６に記載のベルト変速装置。
【請求項２９】
前記第１ベルトが、マルチ・リブ・プロファイルを備えることを特徴とする請求項２６に記載のベルト変速装置。
【請求項３０】
前記第１テンショナが、前記ハウジングに押接する第１円弧状面と前記ハウジングに押接する第２円弧状面とを備えることを特徴とする請求項２７に記載のベルト変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト変速機に関し、更に具体的には、中間シャフトの周りに係合された第１テンショナと第２テンショナを備え、第１テンショナと第２テンショナが各々第１アームと第２アームと、それらの間に係合されるトーションスプリングとを備え、第１アームと第２アームが各々表面に押し当てられ、第１アームと第２アームが中間シャフトに力を与えるトーションスプリングの作動により回転可能であり、それにより張力が中間シャフトに係合された第１ベルトと第２ベルトに加えられるベルト変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アシスト・ステアリング・システム（ＥＰＡＳ）は、１９６０年代頃から存在する。油圧アシスト・ステアリングが、伝統的に市場を支配してきた。油圧システムは、パワーアシストが必要とされていないが油圧ポンプがポンピングしているときに高い寄生エネルギーロスを生じる。この寄生ロスをなくすための初期の試みは、ポンプに電気モータを適用し、必要なときのみポンプを駆動していた。
【０００３】
電動油圧アシスト・パワー・ステアリング・システムは、油圧パワー・ステアリング・システムに油送するため油圧ポンプを運転するのに電気モータを用いる。これらのシステムは、産業上の中間段階のものであり、それらの利用はＥＰＡＳの利用の拡大により姿を消しつつある。ＥＰＡＳシステムは、ノイズの低減、消費エネルギーの低減、動的安全性の特徴の実現、そして運転状態に合わせた適合能力の実現を可能にする。しかし、これらのシステムの利用は、近年ＣＡＦＥの要求に合致するのが難しくなるまで限られたものであった。これは車両の燃費改善への努力において自動車メーカーをよりＥＰＡＳシステムへと転向させている。ＥＰＡＳシステムは、油圧アシスト・パワー・ステアリング・システムにおいて典型的に発生する寄生ロスを除去する。
【０００４】
例えば、ＥＰＡＳシステムの実装を遅らせた１つの問題は、１２ボルトの電動モータに必要な電力に対処することであった。近年この問題を成功裏に解決するシステムが開発された。更に、全てのＥＰＡＳシステムは、ドライバーの入力を検知し、要求されるアシストを与えるように電動モータを制御することを制御モジュールに要求する。制御モジュールは、ドライバーの入力トルクを計測し、必要とするアシスト量を決定するのにこれを用いる。アシストは、運転状況に合わせてドライバーのニーズに合致するように調整できる。システムは、ドライバーが利用できる調整可能な「感覚」をも備えることができる。
【０００５】
自動車用ＥＰＡＳに対する主たる原動力は燃費改善であるものの、ＥＰＡＳには付加的な利点がある。このようなシステムは、車両エンジンが運転されていないときにもステアリングアシストを可能にする。また、それは今日利用できる自動縦列駐車システムの利用を可能にする。
【０００６】
ＥＰＡＳシステムには、コラムアシストとラックアシストの２つの主たるタイプが存在する。ラックアシストＥＰＡＳシステムは、ステアリングラックに連結された電動モータを備える。電動モータは、ラックの動きをアシストし、通常はリードスクリュー機構を駆動することで行われる。コラムアシストＥＰＡＳシステムは、ステアリングコラムに連結された電動モータを備える。電動モータは、コラムシャフトの動きをアシストし、通常はウォームギヤ型装置を通して行われる。これらのタイプのシステムの１つの利点は、電動モータが車室に配置できることであり、ボンネット下の貴重なスペースの自由度を高める。これはまた、影響を受けやすい電気的構成部をボンネット下の厳しい環境の外に留め置く。
【０００７】
ウォーム伝動コラム・アシスト・システムは、通常、大型で重量のある車両で必要とされるものよりも必要とされるアシスト力が低い小型車両で用いられる。これらのシステムは、ハンドルの速度とウォーム伝動の変速比によって制限される。ハンドルはその最も速い速度において、約６０ｒｐｍで相対的にゆっくりと回転する。ハンドルの６０ｒｐｍの速度と１５：１のウォーム伝動の変速比では、電動モータの最大速度は９００ｒｐｍにしかならない。ウォーム伝動は、２０：１よりも低い変速比に制限され、これはそれよりも高いと逆駆動ができなくなるためである。
【０００８】
ステアリングシステムは、動力なしでも操作可能である必要がある。これはウォーム伝動が、ギヤでウォームを駆動する作動（逆駆動）ができることを要求する。低いモータ速度と制限された変速比でのウォーム伝動は、高いトルクのモータの必要を生じさせる。高いトルクのモータを用いたとしても、これらのタイプのシステムは、大型車両ではこれまで成功していない。小型車両は軽量でありより小さい操舵力しか必要としない、そのためこれらのシステム利用を可能にしている。ウォーム・駆（伝）動コラム・アシストＥＰＡＳシステムは、最もコストの安いシステムであり、そのためそれらは小型でより安い車両にも備え付けられる。
【０００９】
典型的なウォーム伝動アシストを備えるステアリングシステムは、それらの効率において限定的である。ＥＰＡＳシステムは、動力が利用できない状況でも動作するように設計されていなければならない。変速比が約２０：１を超えると、ウォーム伝動は逆駆動において動かなくなる（lock up）という特性から、ウォーム伝動ＥＰＡＳシステムの効率は、約８５％よりも高くなく、逆駆動の条件においては６５％近くである。
【００１０】
この技術の代表は米国特許第８，３２７，９７２号明細書であり、ハウジング、ハウジングに軸支される入力シャフト、ハウジングに接続され入力シャフトに連結される電動モータと、ハウジングに軸支される出力シャフトとを備え、入力シャフトと出力シャフトとが、第１変速比を有し第１ベルトが両者の間に掛け回された第１の対のスプロケットにより連結され、第１ベルトと第１の対のスプロケットがハス歯形状を備え、入力シャフトと出力シャフトとが、第２変速比を有し両者の間に第２ベルトが掛け回された第２の対のスプロケットにより連結され、入力シャフトと出力シャフトとが、第３変速比を有し両者の間に第３ベルトが掛け回された第３の対のスプロケットにより連結される車両ステアリングシステム変速機を開示する。
【００１１】
必要とされているのは、中間シャフトの周りに係合される第１テンショナおよび第２テンショナを備え、第１テンショナおよび第２テンショナは、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合されるトーションスプリングとを備え、第１アームおよび第２アームは、各々面に押接し、第１アームおよび第２アームはトーションスプリングの作動により中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより中間シャフトと係合する第１ベルトおよび第２ベルトに張力が与えられるベルト変速機である。本発明はこの要求に合致する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の第１の目的は、中間シャフトの周りに係合される第１テンショナおよび第２テンショナを備え、第１テンショナおよび第２テンショナは、各々第１アームおよび第２アームと、それらの間に係合されるトーションスプリングとを備え、第１アームおよび第２アームは、各々面に押接し、第１アームおよび第２アームはトーションスプリングの作動により中間シャフトに力を作用するように回転可能であり、それにより中間シャフトと係合する第１ベルトおよび第２ベルトに張力が与えられるベルト変速機を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、本発明の以下の詳細な説明と添付図面により指摘され明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ハウジングと、第１シャフトと第１中間シャフトの間に掛け回される第１ベルトと、第１中間シャフトと第２中間シャフトの間に掛け回される第２ベルトと、第２中間シャフトと第２シャフトの間に掛け回される第３ベルトと、ハウジングと各々係合されるとともに第１中間シャフトの周りに各々係合される第１テンショナおよび第２テンショナとを備え、各テンショナは第１中間シャフトに力を作用し、それにより第１ベルトおよび第２ベルトに張力を与え、更にハウジングと各々係合されるとともに第２中間シャフトの周りに各々係合される第３テンショナおよび第４テンショナとを備え、各テンショナは第２中間シャフトに力を作用し、それにより第２ベルトおよび第３ベルトに張力を与えるベルト変速機。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を例示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【図１】本装置の分解斜視図である。
【図２】本装置の正面斜視図である。
【図３】本装置の背面斜視図である。
【図４】テンショナ組立体の斜視図である。
【図５】テンショナの分解斜視図である。
【図６】本装置内のテンショナ組立体の詳細図である。
【図７】入力プーリとベルトの詳細図である。
【図８】混成プーリスプロケットの詳細図である。
【図９】第１混成プーリ／スプロケットのシャフトに掛かる力を示す図である。
【図１０】入力シャフトに沿った力の位置を示す図である。
【図１１】入力シャフトに掛かる力の回転方向の位置を示す図である。
【図１２】テンショナの詳細図である。
【図１３】テンショナの詳細図である。
【図１４】テンショナアームにおける力の成分を示す図である。
【図１５】ハウジング９の斜視図である。
【図１６】ハウジング１０の斜視図である。
【図１７】ハウジング部組立体の斜視図である。
【図１８】ハウジング部組立体の平面図である。
【図１９】テンショナアームの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本装置の分解斜視図である。本発明に関わる装置は、３段階のベルト伝動を備える。伝動ステージ１は、変速比２．４：１のマルチ・リブ・ベルト１００を備える。ステージ２は、変速比３．８：１の歯付ベルト、すなわち同期ベルト１０１を備える。ステージ３は、変速比３．５：１の歯付ベルト、すなわち同期ベルト１０２を備える。変速機全体の変速比は３１．９：１である。当然のことながら、ここで説明されるようにプーリやスプロケットの直径を変更することで所望の変速比を選択できる。
【００１７】
本発明に関わる装置は、シャフト２、入力プーリ１、マルチ・リブ・ベルト１００、混成プーリ／スプロケット３、第１中間シャフト４、オートテンショナ組立体５、６、７、８、混成スプロケット１１、第２中間シャフト１２、３ｍｍピッチ歯付または同期ベルト１０１、５ｍｍ歯付または同期ベルト１０２、同期スプロケット１３、ハウジング部９、ハウジング部１０、複数のベアリング（５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６）、モータ取付部１４、そして複数の締結部材１５を備える。同期または歯付ベルトは、ベルトの幅方向に亘って延在する歯を備える。
【００１８】
入力シャフト２は、ベアリング５０、５１に取り付けられる。入力プーリ１は、入力シャフト２に圧入される。ベアリング５１、５０は、ハウジング９とハウジング１０の各々にそれぞれ取り付けられ、それにより入力シャフト２を支持する。
【００１９】
混成プーリ／スプロケット３は、第１中間シャフト４に取り付けられる。第１中間シャフト４は、ベアリング５２、５３に取り付けられる。そして、ベアリング５３、５２は、各々オートテンショナ５およびオートテンショナ６内にそれぞれ取り付けられる。ベアリング５３、５２を伴ったオートテンショナ５とオートテンショナ６は、各々ハウジング９とハウジング１０にそれぞれ接触する。混成プーリ／スプロケット３は、ベルト１００と係合するプーリ３２とベルト１０１と係合するプーリ３１を備える。
【００２０】
第２中間シャフト１２は、一対のベアリング５４、５５に取り付けられる。混成スプロケット１１は、中間シャフト１２に取り付けられる。ベアリング５４、５５は、各々オートテンショナ７とオートテンショナ８内にそれぞれ取り付けられる。ベアリング５４、５５をそれぞれ備えるオートテンショナ７、８は、ハウジング９とハウジング１０に各々接触する。混成スプロケット１１は、ベルト１０１に係合するスプロケット１１０とベルト１０２に係合するスプロケット１１１を備える。
【００２１】
出力スプロケット１３は、ベアリング５６に取り付けられる。ベアリング５６は、ハウジング１０内に取り付けられる。ハウジング部９とハウジング部１０は、締結部材１５を用いて互いに螺子締結される。モータ取付部１４は、ハウジング１０に螺子締結される。モータあるいは他の駆動装置（不図示）は、モータ取付部１４に取り付け可能である。スプロケット１３はベルト１０２に係合する。
【００２２】
マルチ・リブ・ベルト１００は、動力を入力プーリ１からプーリ３２へと伝達する。マルチ・リブ・ベルトは、ベルトの長手方向に無端状態で延在する複数のリブを備える。ベルト１０１は、動力をスプロケット３１からスプロケット１１０へと伝達する。ベルト１０２は、動力をスプロケット１１１から出力スプロケット１３へと伝達する。
【００２３】
出力スプロケットハブ１３０は、車両ステアリングシャフト（不図示）への接続を可能にするように構成される。入力シャフト２は、電動モータあるいは他の動力源（不図示）への接続を可能にするように構成される。ハウジング１０は、本発明に係る装置を車両（不図示）に取り付けるためのブラケット８２（図１８参照）を更に備える。
【００２４】
周知のテンショナは一般的に、固定的に取り付けられたベースと可動アームの組立体を備え、可動アームに軸支されるアイドラプーリを備える。アイドラプーリは、ベルトに張力を与えるトーションスプリングによりベルトに強制的に係合される。各オートテンショナ５、６、７、８は従来技術とは異なり、従来技術のテンショナベースは、本発明に係る装置において第２テンショナアームとして作動するアームに置き換えられる（図５参照）。
【００２５】
オートテンショナ５、６は、シャフト４を位置決めするように協働的に作動し、それによりベルト１００とベルト１０１に張力を与える。オートテンショナ７、８は、シャフト１２を位置決めするように協働的に作動し、それによりベルト１０１とベルト１０２に張力を与える。
【００２６】
オートテンショナ５、７は、ハウジング９に作用する。オートテンショナ６、８は、ハウジング１０に作用し、そしてこの組み合わせは可動中間シャフト４に反力を生成する。可動中間シャフト４に与えられる反力は、ベルト１００とベルト１０１内の張力に基づく釣り合い位置にシャフトを配置する。シャフト４とプーリ３は、ベルト張力がテンショナ５、６の合力に等しくなる位置に移動する。同様の動作原理が中間シャフト１２に作用するテンショナ７、８により実現され、それによりプーリ１１に作用する。本図では、テンショナ５とテンショナ７は、分解斜視図として示される。テンショナ６とテンショナ８は、分解斜視図として示されていない。テンショナ５、６、７、８は、同じデザインであり、説明も同じである。
【００２７】
図２は、本装置の正面斜視図である。本図では、ハウジング９は省略されている。
【００２８】
図３は、本装置の背面斜視図である。シャフト２は電動モータあるいは他の適切な駆動装置（不図示）に係合する。部材８２は、適切な取付面（不図示）に本装置を取り付ける。ベアリング５２はテンショナ６を支持する。ベアリング５５はテンショナ８を支持する。
【００２９】
図４はテンショナ組立体の斜視図である。本発明に係るオートテンショナは、アーム５００、ブッシュ５０２、トーションスプリング５０４、そしてアーム５０１を備える。アーム５００は、アーム５０１に回転自在に接続され、ブッシュ５０２が動きを容易にする低摩擦面を提供する。トーションスプリング５０４の一端５０９は、アーム５００上の面５１０に当接する。トーションスプリング５０４の反対側の端部５０７は、アーム５０１上の面５０８に当接する。スプリング５０４は、巻戻り方向に荷重される。アーム５００は、テンショナ組立体を一体的に保持する舌片５０３を備える。アーム５０１は、テンショナ組立体を一体的に保持する舌片５１１を備える。アーム５０１は円弧状テンショナ面５０６を備える。面５０６は、ハウジング９上のブラケット面９２（図１５参照）に接触する。アーム５００は円弧状テンショナ面５０５を備える。面５０５はハウジング９上のブラケット面９１（図１５参照）に接触する。この説明はオートテンショナ６、７、８に対しても当てはまる。
【００３０】
図５はテンショナ組立体の分解斜視図である。テンショナ５はベアリング５２を収容し、続いてシャフト４に係合する。テンショナアーム５００、５０１は、形状においてカム状である。カム状アームはベアリング５２の中心、すなわち回転中心周りに回転する（図１９参照）。アーム５００、５０１は、オフセットされたそれぞれの中心と異なる半径とを有する円内の円として、共に同じ様に構成される（図１９参照）。
【００３１】
アーム５００、５０１は、ブラケット面９１とブラケット面９２に当接する面５０５、５０６をそれぞれ備える（図１５参照）。トーションスプリング５０４は、各アームに逆向きのモーメントを与える。端部５０７は舌片５０８に押し当てられる。端部５０９は舌片５１０に押し当てられる。スプリング力はアーム面５０５、５０６をハウジング９の面９１、９２に対して強制的に回転する。アームがカム状であることから、作動時、これはベアリング５２の回転中心したがってシャフト４とプーリ３を、ベルト１００、１０１に適切に張力を与える方向に移動する。この動きはベルト張力がテンショナ５、６の力と等しくなったときに停止する。この説明は、同様にオートテンショナ６、７、８の動作に対しても当てはまる。
【００３２】
図６は、本装置内でのテンショナ組立体の詳細図である。テンショナは対で作用し、すなわち、テンショナ５、６は、シャフト４を支持するために協働的に作動する。テンショナ７、８は、シャフト１２を支持するために協働的に作動する。テンショナの各対は、シャフト４とシャフト１２を強制的に位置決めし、ベルトの適正な張力に必要な力を与える。
【００３３】
各々混成プーリ／スプロケット（３、１１）と係合される２本のベルト（１０１、１０２）に対しては、張力を与えるための力は、好ましくは各ベルトにおいて所望の張力を発生させるように、適正な方向への適正な力が掛かるように方向付けられる。
【００３４】
適正なベルト張力は、プーリの直径とシステムにおいて要求されるトルクに依存する。例えば、入力プーリ１への入力トルクは１．８８Ｎｍであり、プーリ径は３０ｍｍである。これはプーリ１によりベルト１００に掛かる力、１２５．３Ｎ（またはΔＴ＝１２５．３Ｎ）を与える。これは、ベルトの取付張力を考慮しないトルクによるベルト１００における張力差である。
トルク＝力×距離
トルク＝１．８８Ｎｍ
距離＝直径／２＝０．０３０ｍ／２＝０．０１５ｍ
力＝トルク／距離
力＝１．８８Ｎｍ／０．０１５ｍ
力＝１２５．３Ｎ
【００３５】
図７は入力プーリとベルトの詳細図である。ベルト１００の張り側張力と緩み側張力の間の差は１２５．３Ｎである。緩み側張力は、駆動時のスリップがなければ、一定値を下回ることはできない。この値は以下のように最小張力の計算により決定される。
Ｔ２／Ｔ１＝ｅμΘ
ここで、Ｔ２＝張り側張力
Ｔ１＝緩み側張力
μ＝摩擦係数＝１
Θ＝プーリにおける巻き付け角（接触角）＝１３９．７度
Ｔ２について解くと、
Ｔ２＝Ｔ１・ｅμΘ
【００３６】
更にトルクは、プーリの半径に張り側張力と緩み側張力の差を掛けたものに等しく：
トルク＝ｒ・ΔＴ＝ｒ（Ｔ２−Ｔ１）
Ｔ２を代入しＴ１について解くと：
Ｔ１＝トルク／｛Ｒ（ｅμΘ−１）｝
Ｔ１＝１．８８／｛０．０１５（ｅ1×2.72−１）｝
Ｔ１＝１２．０Ｎ
ΔＴ＝１２５Ｎであることから、Ｔ２＝１３７．３Ｎを得る。
【００３７】
Ｔ１について計算された上記値は最小値であるためシステムには安全率が付加され、例えば、この値は２倍の２４Ｎとされ、これはベルト１００に対する張り側張力、１４９．３Ｎを与える。駆動装置にトルクが存在しないと張り側と緩み側の張力は等しくなり取付張力となる。その大きさは全張力の２分の１である。
取付張力＝Ｔ１＝Ｔ２
＝（１／２）×全張力＝（１／２）（１４９．３＋２４）＝８６．６Ｎ
【００３８】
そしてハブ荷重は、ベルトの角度において掛かるこれらの張力の合計である。ベルトの角度を決定するには、プーリ周りのベルトの巻き付け角を知る必要がある。簡単な幾何学的形状は、巻き付け角について以下の式を与える。
ＷＡ＝π−２ｓｉｎ（Ｒ２−Ｒ１／中心距離）
ここで、Ｒ２＝対抗するプーリの半径＝３６ｍｍ
Ｒ１＝対象とするプーリの半径＝１５ｍｍ
中心距離＝プーリ同士の中心間距離＝６１ｍｍ
これは１３９．７度の巻き付け角を与える。
張力の角度は：
張力角度＝ＴＦＡ＝（１８０−ＷＡ）／２
ＴＦＡ＝（１８０−１３９．７）／２
【００３９】
ベルト張力は、プーリの中心間に引かれる線から±２０．１５度の角度である。
するとハブ荷重（ＨＬ）は、
ハブ荷重＝２（取付張力×ｃｏｓ（ＴＦＡ））
ＨＬ＝２×（８６．６×ｃｏｓ（２０．１５））＝１６２．６Ｎ
である。
【００４０】
ハブ荷重は、ベルトの幅方向中心において、プーリ対の各々の中心を通して引かれる線に沿って掛かる。出力プーリの力は、入力プーリの力と大きさが等しく反対向きである。
【００４１】
プーリが混成プーリまたはスプロケットのとき（図８参照）、ハブ荷重は両ベルトに対して決定されなければならず、適切な方向とシャフトに沿った適切な位置に掛からなければならない。図８は混成プーリスプロケット３の詳細図である。各シャフトに掛かる力はキャンセルされることから、シャフトに掛かるハブ荷重をバランスさせる各テンショナからの必要な力を計算できる。
【００４２】
図９は、第１混成プーリ／スプロケット３のシャフト４に作用している力を示す図である。図１０は、入力シャフト４に沿った力の位置を示す図である。図１１は、入力シャフト４に掛かる力の角度位置を示す図である。
ＦＨ１は、ベルト１００からのハブ荷重の力である。
ＦＨ２は、ベルト１０２からのハブ荷重の力である。
ＦＴ１は、テンショナ１からの力である。
ＦＴ２は、テンショナ２からの力である。
【００４３】
各テンショナに必要とされる力を決定するために、計算を各ベルトからの力に分離し、その後それらを一緒に足し合せることにより計算を簡単にしている。力はｘ成分とｙ成分とに分解される。ｘ軸は、入力ドライブ（ｚ軸）のプーリの中心間に引かれる線に垂直である。ＦＨ１からのｘ方向を考慮すると、以下の結果が得られる。
【００４４】
所与の条件：
ＦＨ１＝１５７．２Ｎ
ＦＨ２＝６００Ｎ
β＝８５度
ＦＨ１はＸの正の方向
ｚ１＝３３．５ｍｍ
ｚ２＝４８．０ｍｍ
ｚ３＝１３．５ｍｍ
【００４５】
ｘ方向のこれらの力を足し合せると（図７、８、９参照）：
０＝ＦＨ１−ＦＴ２ｘ−ＦＴ１ｘ
ここで、ＦＴ２ｘは、テンショナ２からのｘ方向の力。
ＦＴ１ｘは、テンショナ１からのｘ方向の力。
【００４６】
位置Ａ（図１０）の周りモーメントを足し合せると：
０＝−ＦＨ１×ｚ１＋ＦＴ１×ｚ２
ＦＴ１ｘ＝（ｚ１／ｚ２）×ＦＨ１
したがって：
ＦＴ１ｘ＝１０９．７Ｎ
代入すると：
ＦＴ２ｘ＝ＦＨ１−ＦＨ１ｘ
ＦＴ２ｘ＝４７．５Ｎ
【００４７】
ＦＨ２からｘ方向への計算を繰り返すと：
ＦＨ２・ｃｏｓβ＝ＦＴ２ｘ’＋ＦＴ１ｘ’
ＦＴ２ｘ’＝ＦＨ２・ｃｏｓβ−ＦＴ１ｘ’
【００４８】
Ａ周りのモーメントを足し合せると：
０＝−ＦＨ２ｃｏｓβ×ｚ３＋ＦＴ１ｘ’×ｚ２
ＦＴ１ｘ’＝ＦＨ２ｃｏｓβ×（ｚ３／ｚ２）
ＦＴ１ｘ’＝１４．７Ｎ
代入すると：
ＦＴ２ｘ’＝ＦＨ２×ｃｏｓβ−ＦＴ１ｘ’
ＦＴ２ｘ’＝３７．６Ｎ
【００４９】
テンショナに関するｘ方向のそれぞれの力を足し合せると、
ＦＴ１ｘ”＝ＦＴ１ｘ＋ＦＴ１ｘ’
ＦＴ１ｘ”＝１０９．７Ｎ＋１４．７Ｎ＝１２４．４Ｎ
が得られる。
そして、
ＦＴ２ｘ”＝ＦＴ２ｘ＋ＦＴ２ｘ’
ＦＴ２ｘ”＝４７．５Ｎ＋３７．６Ｎ＝８５．１Ｎ
である。
【００５０】
ｙ方向の力にこれらの計算を繰り返すと：
ＦＴ１ｙ”＝１６８．１Ｎ
ＦＴ２ｙ”＝５８３．０Ｎ
幾何学的形状が示すところからは、ＦＴ１とＦＴ２の大きさは：
ＦＴ１＝√（ＦＴ１ｘ”2＋ＦＴ１ｙ”2）
ＦＴ２＝√（ＦＴ２ｘ”2＋ＦＴ２ｙ”2）
ＦＴ１＝２０９．１Ｎ
ＦＴ２＝５８９．２Ｎ
【００５１】
これから、簡単な幾何学的形状がこれらの力の角度を与える。
Θ＝ａｓｉｎ（ＦＴ２ｙ”／ＦＴ２）＝８１．７度
α＝ａｓｉｎ（ＦＴ１ｙ”／ＦＴ１）＝５３．５度
【００５２】
各テンショナの位置に対し、同様にテンショナの力を決定することができ、各テンショナは、要求される力を生み出すように構成される。以下の表１は、要求されるテンショナ力のまとめである。表１の値は、単に例示的なもので本発明の範囲の限定を意図したものではない。
【００５３】
【表１】
2016527459.tif 000003
【００５４】
図１２は、テンショナの詳細図である。再びテンショナ５を参照すると、各アーム５００、５１０は、シャフト４の中心に回転中心を有する（図１９も参照）。トーションスプリング５０４は、各アーム５００、５０１に回転力を同時に与える。これらのアームは、各アームに同じトルクを与える、相反する対として機能する。各アーム面５０５、５０６は、ハウジング９の面、すなわち９１、９２のそれぞれ、に対して当接する。トーションスプリング５０４により、これらのアームに掛かるトルクは、それらを回転させる。結果として生じる回転は、テンショナ中心の回転中心を移動させ、それによりシャフト４の中心を移動させる。回転中心、すなわちベルトテンショナは、相反する力がそれを妨げるまで移動する。システムを均衡させる、相反する力が、要求されるベルト張力である。
【００５５】
各アーム５００、５０１は、接触面５０５、５０６において円形の輪郭をそれぞれ有する。テンショナ回転中心（シャフト４の中心）と、アーム面５０５との接点においてブラケット面９１に垂直な線との間の距離は（図１２と図２９参照）、テンショナの有効アーム長さ“Ｅ”である。有効アーム長さＥは、テンショナアームの回転にともなって変化する。
【００５６】
図１３は、テンショナの詳細図である。図１３では、線Ａはブラケット面９１に垂直、かつ線ａに対して垂直である。線Ｂは線ｂに垂直である。有効アーム長さＥは、線Ａから線ａに沿った回転中心までの距離である。
【００５７】
アーム面の曲率中心は、その回転中心から固定距離オフセットされている。有効アーム長さは、線ＡとＢが互いに一致するとき限って、このオフセットに等しい。線ＡとＢが一致しないときには、有効アーム長さは中心オフセット（ＣＯ）よりも小さく、これらの線の間の角度の関数となる。
【００５８】
Ｅ＝有効アーム長さ＝ＣＯ×ｃｏｓ（ω）
所与の条件：
ＣＯ＝６ｍｍ
ω＝８度
有効アーム長さ＝６ｃｏｓ（８）＝５．９４ｍｍ
【００５９】
各テンショナアームからの力は、アームに掛かるトルクを有効アーム長さで割ったものに等しい。
【００６０】
ハウジングの円弧面、例えば、９１、９２に対してテンショナアームとその面との接点において作用するテンショナに要求される力を知ることで、これらの面において必要とされる力を決定でき、それからテンショナアームに必要なトルクを決定できる。
所与の条件：
ＳＡ＝面９１の角度＝３０度
ＴＦ＝テンショナ力＝６３５Ｎ
このとき：
アーム力＝（ＴＦ／２）×ｃｏｓ（ＳＡ）
ＡＦ＝（６３５／２）×ｃｏｓ（３０）
ＡＦ＝２７５Ｎ
【００６１】
アームにおいて必要とされるトルクは、単純にアーム力（ＡＦ）掛ける有効アーム長さ（ＥＡＬ）である。
トルク＝ＡＦ×ＥＡＬ
Ｔ＝２７５Ｎ×０．００５９４ｍ＝１．６３Ｎｍ
【００６２】
テンショナ５、６、７、８は、アームが回転すると、有効アーム長さが短くなるように設計される。それぞれのトーションスプリング（５０４、６０４、７０４、８０４）の各々は、テンショナアームが回転するとより低いトルクを与える。トーションスプリングのバネ定数が０．０１Ｎｍ／度であり、アームが２０度回転すれば、スプリングからのトルクは０．２Ｎｍとなる。有効アーム長さは、上記５．９４ｍｍから５．３０ｍｍへと変化する。結果としてテンショナアーム力は、２７０Ｎに略一定に維持される。
【００６３】
ハウジング面９１、９２の面の開先角度は、１８０度から９０度の間の範囲をとることができ、上述したように面との角度(surface angle)は、０度から４５度となる（図１４、図１５、図１９参照）。
【００６４】
面９１、９２の間の角度が０度であれば、テンショナアームから水平力成分は存在しない。０よりも大きい面との角度(surface angle)は、大きさが等しく各テンショナアームから反対向きとなる力の水平成分により、テンショナを自ら中心へと導く。面からの角度(surface angle)が４５度を超えると、これらの水平成分は張力を超える。これはスプリングトルクに関する「収穫逓減」の条件を生む。スプリングトルクが増大すると、テンショナの力の水平成分は、張力よりも大きくなる。
【００６５】
図１４は、テンショナアームにおける力の成分の詳細図である。ベクトル“Ａ”は、面５０５と面“ＴＳ”の間の接点において面ＴＳにより面５０５に掛かる力を示す。ベクトル“Ｂ”は、面５０６と面“ＴＳ”の間の接点において面ＴＳにより面５０６に掛かる力を示す。面ＴＳは面９１と面９２に類似する。面ＴＳは、面９１、９２の間の１８０度の状態を示す。各テンショナアーム５００、５０１にオフセットが与えられることから（図５、図１９参照）、ベクトルＡとＢは同軸ではない。
【００６６】
図１５は、ハウジング９の斜視図である。ハウジング９はブラケット面９１とブラケット面９２を備える。テンショナ面５０５とテンショナ面５０６は、それぞれ面９１、９２に係合する。
【００６７】
図１６は、ハウジング１０の斜視図である。ベアリング５０は、収容部８０に係合する。ベアリング５６は、収容部８１に係合する。テンショナ面８０５は、面９１ｃに係合する。テンショナ面８０６は面９２ｃに係合する。テンショナ面６０５は、面９１ａに係合する。テンショナ面６０６は、面９２ａに係合する。
【００６８】
図１７は、組立てられたハウジング部の斜視図である。ハウジング１０に設けられたブラケット８２は、取付面（不図示）に本装置を取り付けるための手段を提供する。テンショナ５は、面９１、９２に係合する。テンショナ６に関しては、円弧面６０５、６０６が、それぞれ面９１ａ、９２ａに係合する。テンショナ７に関しては、円弧面７０５、７０６が、それぞれ面９１ｂ、９２ｂに係合する。テンショナ８に関しては、円弧面８０５、８０６が、それぞれ面９１ｃ、９２ｃに係合する。
【００６９】
図１８は、組立てられたハウジング部の平面図である。
【００７０】
図１９は、テンショナアームの詳細図である。回転中心（ＲＣ）は、作動中にアーム５００がその周りに回転する位置である。ＲＣはシャフト４の回転軸にも一致する。アームの外形中心(profile center)（ＰＣ）は、面５０５の曲率中心である（図１３参照）。これら２つの位置の間の距離は、オフセットとして与えられる。回転中心半径（Ｒ１）は、面５０５の円弧（Ｒ２）の半径よりも小さい。この説明はアーム５０１についても当てはまる。図１９に関するこの説明は、テンショナ６、７、８の各々のアームについても当てはまる。
【００７１】
ここで本発明の一形態が説明されたが、当業者であれば、ここで説明された発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その構成、パーツ間の関係、方法に様々な変更ができることは明らかである。
【図１】
2016527459.tif 000004
【図２】
2016527459.tif 000005
【図３】
2016527459.tif 000006
【図４】
2016527459.tif 000007
【図５】
2016527459.tif 000008
【図６】
2016527459.tif 000009
【図７】
2016527459.tif 000010
【図８】
2016527459.tif 000011
【図９】
2016527459.tif 000012
【図１０】
2016527459.tif 000013
【図１１】
2016527459.tif 000014
【図１２】
2016527459.tif 000015
【図１３】
2016527459.tif 000016
【図１４】
2016527459.tif 000017
【図１５】
2016527459.tif 000018
【図１６】
2016527459.tif 000019
【図１７】
2016527459.tif 000020
【図１８】
2016527459.tif 000021
【図１９】
2016527459.tif 000022
【国際調査報告】
2016527459.tif 000023
2016527459.tif 000024