テンショナ
ベルト張力を調整するための動力付テンショナ（１００）。テンショナ（１００）は、テンショナアーム（１０１）とスプリング（１０９）を備える。スプリング（１０９）の一端は、電動モータ（１０３）により駆動されるギヤボックス（１０４）に連結された可動部材に連結され、それによりスプリング位置が調整可能である。スプリング（１０９）の他端は、ダンピング機構（１０８）に連結され、テンショナアーム（１０１）に連結される。モータ（１０３）とギヤボックス（１０４）は、コントローラから受信される制御信号に基づいて可動部材を位置決めし、スプリング（１０９）の端部を位置決めする。スプリング（１０９）の端部の位置は、スプリング（１０９）の力を決定し、システムのベルト張力を決定する。ダンピング機構は、テンショナアーム（１０１）の始動運動を減衰するために、テンショナ本体（１０２）と摩擦による相互作用をする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンショナに関し、より具体的には、ベルト伝導におけるベルト張力を調整するために電気的に制御される動力付テンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗物のエンジンは、その他の多くのものの中にあって、エンジンにより駆動される補機を備える。補機には、例えばパワーステアリングポンプ、エアコン用コンプレサ、オルタネータなどが含まれる。これら各々の補機は、通常ベルトによりエンジンのクランクシャフトプーリに連結されるプーリを備える。各補機は、クランクシャフトが回転するとベルトにより駆動される。
【０００３】
効率的に運転するには、ベルトは予め一定の負荷すなわち張力のもとに置かれている必要がある。これは従来知られた方法を用いて達成することもできる。１つの補機の移動可能なシャフトがベルトに張力を与えるために機械的に調整されてもよい。別の方法としては、ベルトテンショナの利用が挙げられる。
【０００４】
ベルトテンショナは、レバーアームに力を与えるスプリングを備える。レバーアームは、一般的にプーリが枢着される。プーリは張力が掛けられるベルトと接触する。ベルトに張力荷重を与え維持するために、テンショナ内のスプリングなどのバイアス部材が用いられる。ベルト荷重は、テンショナスプリングのバネ係数の関数であるとともに、テンショナの幾何的構造の関数である。
【０００５】
テンショナの位置を制御し、それによりベルト張力を制御するためにアクチュエータが利用されている。例えば、それらは原動プーリと従動プーリとの間の位相差を調整するために用いられる。制御信号は、従動プーリと比較された原動プーリの相対的な回転位相から得られる。
【０００６】
この技術の代表は、シキ(Shiki)等の米国特許第５，７３３，２１４号（１９９８）であり、これは原動プーリと従動プーリとの間の位相角に基づいてテンショナから無端ベルトに掛けられるべき張力を調整する制御システムを備える内燃機関における無端伝動ベルトの張力を調整するためのシステムを開示する。
【０００７】
２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，０３２号も参照される。
【０００８】
必要とされているのは、ベルト伝動装置のベルト張力を調整するために制御可能な動力付テンショナである。必要とされているのは、バイアス部材位置を調整可能な動力付テンショナである。必要とされているのは、非対称ダンピング機構を備えた動力付テンショナである。本発明はこれらの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の第１の目的は、ベルト伝動装置のベルト張力を調整するために制御可能な動力付テンショナを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、バイアス部材位置が調整可能な動力付テンショナを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、非対称ダンピング機構を備えた動力付テンショナを提供することである。
【００１２】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と添付された図面により指摘され明らかとされる。
【００１３】
本発明は、ベルト張力を調整するための制御が可能な動力付テンショナに関する。テンショナは、テンショナアームとスプリングを備える。スプリングの一端は、電動モータにより駆動されるギヤボックスに連結された可動部材に連結され、それによりスプリング位置が調整可能である。スプリングの他端はダンピング機構に連結され、そしてダンピング機構はテンショナアームに係合される。モータとギヤボックスは、可動部材の位置決めを行ない、それによりスプリング端部の位置決めをコントローラから受け取る制御信号に基づいて行なう。スプリング端部の位置は、スプリング力を決定し、それによりシステムにおけるベルト張力を決定する。ダンピング機構は、テンショナアームの振動を減衰させるためにテンショナ本体と摩擦を伴う相互作用を行なう。
【００１４】
この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示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の１つのテンショナを備えるエンジンの正面斜視図である。テンショナ１００は、エンジンＥのフロントエンド補機伝動装置（ＦＥＡＤ）の一構成部品である。ＦＥＡＤは一般に、ベルトにより駆動される１以上の補機を備える。ベルトＢは、幾つかのプーリ１、２、４、５、６の回りに掛け回される。各プーリは回転シャフトによりエンジン補機構成部に連結されている。例えば、図１では、１はクランクシャフトに連結され、２はオルタネータあるいはスタータ／ジェネレータに連結され、４はパワーステアリングポンプに連結され、５は蒸気冷却剤コンプレッサ(vaporous refrigerant compressor)に連結され、６はウオータポンプに連結されている。プーリ３は、本発明のテンショナ１００のアームに連結されている。
【００１６】
図２は、本発明のテンショナを備えるベルト伝動システムのレイアウトの模式図である。図１に示された各構成部は、図２では模式的に示されている。テンショナ１００のアーム１０１は、ベルト張力を調整するために機構Ｍを備える。
【００１７】
本発明のテンショナは、ベルトシステムのどのスパンに取り付けられてもよい。ＦＥＡＤシステムにおけるテンショナの位置は、個々のＦＥＡＤシステムに含まれる補機の数や形式に依存する。例えば、スタータ／ジェネレータシステムなどのように、特に必要とするシステムでは、本発明のテンショナは、図２に示されるように、スタータ／ジェネレータ２に直接隣接する「下流」スパンに取り付けることができる。もちろん、本発明のテンショナは、ＦＥＡＤシステムのどのスパンに取り付けることも可能であり、その位置は構成部の数や形式に依存する。
【００１８】
上述された位置に従来技術のテンショナが使用される場合には、最悪の負荷状態、すなわちジェネレータ／スタータの負荷が高いエンジン加速下に置かれている間、適正なシステムの運転を保証するために、極めて高いベルト張力が常に維持される必要がある。
【００１９】
従来技術とは異なり、本発明のテンショナは、何時でも適正なシステムの運転に必要とされる張力のみを与えるために連続的にベルト張力を調整する。本発明のテンショナは、殆どの運転状態において、例えば３５０Ｎの低いベルト張力で作動することが可能であり、上述された、ジェネレータ／スタータの負荷が高いエンジン加速下にある間、あるいは全ての補機に負荷が掛けられているときなどにおいてのみ、適正な高いベルト張力を与える。これは、必要とされるときのみに高いベルト張力を与えることを可能にする。本発明のテンショナは、エンジンが停止しているときにも同様にベルト張力を低く維持する。このような方法で操作することは、ピーク張力が短時間必要とされるときのみ与えられることから、ベルトやベアリング、あるいは他の構成部の動作寿命を増大する。
【００２０】
図３は、制御回路のブロック図である。ボックス（Ａ）に示された入力は、例示的な制御パラメータを含み、ユーザにより設定されてもよいし、制御システムにより自動的に設定されてもよい。例えば、運転モードには、エンジンに追従してバイアス部材位置を制御するものが含まれていても良く、それにより、例えばエンジンのスピードや負荷などのエンジン動作パラメータに基づいてベルト荷重や張力が設定される。テンショナ荷重を設定するのに有益な別の入力は、各補機の負荷状況である。もちろん、外気温や、スロットル位置、エンジンスピード、ブレーキ位置、エアコンのオン／オフ信号などと結び付られた補機負荷の組み合わせなど、他のパラメータや変数が選択されてもよい。
【００２１】
ベルト動作張力を直接測定する方法としてベルトスリップが測定されてもよい。「低い」張力はプーリにおけるベルトスリップを許す。適正なベルト張力は、プーリにおけるベルトスリップを防止する。ベルトスリップは、ノイズの放出、あるいは２以上の補機間における回転速度差により検出されてもよい。後述する実施形態では、各補機の回転シャフトに、各々のシャフトスピードを検出するために計器が設けられている。
【００２２】
全ての補機を１つのベルトのみで駆動するＦＥＡＤシステムでは、最大ベルト張力がシステムの全ての構成部に動力を伝達する必要があるのは１つの場合のみである。これは全ての補機構成部が最大負荷で運転され、エンジンが高い加速状態にある場合に起こる。これはまた、ＦＥＡＤシステムに求められる最大ベルト張力に対応する。この状況は、最大ベルト張力を要求し、テンショナはそれに応じて調整される。各構成部に負荷が掛けられると、ベルト張力はベルトスリップを防止し、適正なトルク伝達能力を維持するように漸次増大される。ベルト張力は、負荷が掛けられていない各補機構成部毎に、すなわち各々への負荷が掛けられなくなると漸次低減される。
【００２３】
ボックス（Ｂ）では、入力変数はシステム制御回路により解析される。制御回路を提供するための制御モジュールの代表例は、ＭｉｃｒｏＬＹＮＸ４（商標）プロセッサである。制御モジュールは、ユーザによりプログラム可能であり、プロセッサとメモリの機能を備える。システム設計に応じて、１回転当りのパルス数により大きな、あるいは小さな数を用いることも可能であるが、モータシャフトに設けられたエンコーダは、シャフトの回転毎に２５６個のパルスを発生し、これはベルト張力を設定するのに十分である。
【００２４】
プロセッサ（Ｂ）は、目標ベルト張力を計算するために、（Ａ）からの入力を用いる。ベルト張力が計算されると、プロセッサは、目標ベルト張力に対応するバイアス部材の一端の目標位置が計算される。一般に、ベルト張力は補機が始動されると増大され、補機の作動が停止されると低減され、かつ／または、エンジン加速と減速が発生するときに増大、低減される。
【００２５】
そして制御回路は、テンショナアクチュエータ、本実施形態では電動モータ（Ｃ）、に信号を送る。電動モータは、ギヤボックス（Ｄ）に連結されたバイアス部材の端部を適正に位置決めするために作動される。電動モータは、例えばモータ電流計（Ｅ）やアームポジションセンサ（Ｆ）のセンサから適正なフィードバック変数が受信されると停止される。
【００２６】
システムの制御は、モータ電流モニタ、すなわち電流計（Ｅ）からのフィードバック、そしてアームポジションモニタ、すなわちアームポジションモニタセンサ（Ｆ）からのフィードバックを利用して達成される。電流計とアームポジションセンサは、各々制御プロセッサに電気的に接続されている。アームポジションセンサは、この分野で知られている多くのポジションセンサの中の何れであってもよい。
【００２７】
電流計はモータの電流量を検出する。それまでの、あるいは安定値を超えるモータ電流量の増大は、アーム荷重の増大を意味し、対応するベルト張力の増大を意味する。それまでの、あるいは安定値からのモータ電流量の減少は、テンショナアームにおける負荷の低減を意味し、ベルト張力の低減を意味する。これらの信号の各々は、コントローラ（Ｂ）に供給される。プロセッサは、目標値が受信されたときにモータの作動を停止するために、電流計とアームポジションセンサの値をプロセッサメモリに記録された上側／下側(over/under)ルックアップテーブルと比較する。値が超過しているならば、システムに損傷を与えないようにモータは停止できる。
【００２８】
限定的ではなく例示的に、本発明のテンショナとシステムは、約３００Ｎ〜７００Ｎの範囲のベルト張力で作動される。これは、スプリング取付け部材１０６の角回転αに対応し（図９参照）、テンショナアーム長さ７５ｍｍとプーリ径７６ｍｍに基づいて約４０°である。これらの値は、一例として挙げられたもので、限定的なものではない。部材１０６を移動して、ギヤボックスはスプリング１０９を「巻く」あるいは「巻き戻し」、それによりテンショナアームとベルトに作用するスプリング力を増大あるいは減少させる。より具体的には、３００Ｎの位置はバネ係数の関数であり、約α＝０°の位置に対応する。７００Ｎの位置は約α＝４０°の位置に対応する。バネ係数は、部材１０６に求められる角回転αを変化させるために高低調整されてももちろんよい。
【００２９】
作動中、テンショナは減衰力とともにベルト張力を提供する。テンショナは、システムで要求される減衰係数を備える。本システムでは、例示的な値として約２３％が用いられ、それは非対称的である。もちろん、ダンピング機構面１０８ａ（図８参照）の摩擦係数を変更して、他の減衰係数を実現してもよい。非対称的とは、ダンピングＦＥＡＤシステムの運転中、テンショナアーム荷重方向(loading direction)において、減衰係数が、テンショナアーム不荷重方向(unloading direction)に比べて大きいことに対応する。荷重方向は、スプリング力と逆の方向であり、テンショナアームの荷重を増大する効果を有する。不荷重方向は荷重方向の逆である。またシステムは、荷重方向および不荷重方向においてダンピングが略等しい、非対称的でないダンピングを用いて作動されてもよい。
【００３０】
図４は、本発明のテンショナの正面斜視図である。テンショナ１００は、テンショナ本体１０２とテンショナアーム１０１を備える。プーリ１０５は、テンショナアーム１０１の一端に枢着される。プーリ１０５は、図２に示されるように、ベルトＢに係合する。電動モータ１０３は、ギヤボックス１０４の一端に取り付けられる。テンショナ本体１０２は、ギヤボックス１０４の他端に連結される。
【００３１】
電動モータ１０３は、１２〜１５Ｖの電圧レンジを有するＤＣステップモータである。限定的ではなく例示的に、モータは０．６Ｎｍの連続トルク(continuous torque)と、４．３Ｎｍのピーク瞬間トルクをもつ。ギヤボックスは、１００：１の減速比と７５Ｎｍのトルク容量を備える。電動モータの電力は、エンジンの電気システム、例えば、エンジンオルタネータ、ジェネレータ、あるいはバッテリにより供給される。
【００３２】
図５は、本発明のテンショナの背面斜視図である。プーリ１０５は引っ込んだ状態で示されているが、ＦＥＡＤシステムのレイアウトに合わせてテンショナアーム１０１の反対側の面から突き出していてもよい。
【００３３】
図６は、本発明のテンショナの部分切断図である。スプリング取付け部材１０６は、ギヤボックスの出力シャフト１０７に連結されている。ギヤボックスの出力シャフト１０７は、スプリング取付け部材１０６の位置を決定する。アーム１０１に設けられた支柱１０１ａは、ダンピング機構１０８と係合する（図１３および１５参照）。スプリング力は、ダンピング部材１０８の支柱１０１ａとの接触を介してアーム１０１に伝達される。アーム１０１は、シャフト１０７と同軸的に配列され、シャフト１０７の回りに回転軸を有する。しかし、アーム１０１は、シャフト１０７と同時に回転するように機械的に強制されない。
【００３４】
図７は、本発明のテンショナの部分的に切断された正面斜視図である。スプリング１０９の一方の端部は、スプリング取付け部材１０６と係合される（図６および図１２参照）。スプリング１０９の他端は、ダンピング機構１０８と係合される（図１３および図１４参照）。
【００３５】
スプリング１０９は、所定のバネ係数を有する捩りスプリングを備える。バネ係数は、要求されるシステムのベルト張力に応じて選択されるであろう。ピボット１１０は、テンショナベース１０２に連結される。テンショナアーム１０１は、ベースにベルト荷重を伝達するためにピボット１１０と回転自在に係合される。
【００３６】
図８は、本発明のテンショナの部分切断側面図である。スプリング取付け部材１０６に対するスプリング１０９の向きが示されている。スプリング端部１０９ｂが、部材１０６と係合される。またスプリング端部１０９ａは、ダンピング機構１０８に係合される。ダンピング機構１０８は、支柱１０１ａにおいてアーム１０１と係合される（図６参照）。ダンピング機構面１０８ａは、テンショナ本体１０２の協動的な弧状内側面１０２ａと摩擦係合する（図７参照）。
【００３７】
図９は、可動的スプリング取付け部材の部分的正面図である。スプリング取付け部材１０６は、スプリング端部受容部１０６ａを備える。受容部１０６ａは、スプリング端部１９ｂと係合するスロットまたは溝１０６ｂを備える。ギヤボックス出力シャフト１０７は、スプリング取付け部材１０６が連結される回転部材１１２に連結される。スプリング取付け部材１０６は、シャフト１０７の回転により回転動作(angular movement)αの範囲で回転可能である。シャフト１０７は、スプリングの巻回方向により、時計回り、反時計回りの何れの方向にも回転可能である。シャフトブッシング１１１は、テンショナ本体１０２内の対応する凹み部１１３内において回転する（図１０参照）。部材１０６の回転動作は、スプリング１０９の位置を調整、すなわち変更する。第１方向への移動はアームに掛かる力を増大させ、それによりベルト聴力を増大させる。第１方向は、スプリング１０９の巻回方向により時計回り、反時計回りの何れであってもよい。回転動作αの範囲は３６０°以上であってもよい。
【００３８】
図１０は、テンショナベースと可動スプリング取付け部材の部分的斜視図である。スプリング受容部１０６ａは、テンショナベース１０２の底面にある弧状スロット１１４を通してテンショナベース１０２内に突出する。したがって、スプリング受容部１０６ａは、弧状スロット１１４内において、テンショナ本体１０２に対して相対的に移動可能である。このようなスプリング受容部１０６の可動性は、スプリング端部とスプリング力の設定を可能にする。これは、テンショナアームの位置を決定し、そしてベルト張力を決定する。テンショナ１００は、取付けブラケット１１５を通して用いられるネジ付ファスナを利用してエンジン面に取り付けられる。
【００３９】
図１１は、スプリングとテンショナベースの部分正面斜視図である。スプリング１０９は、端部１０９ｂがスプリング受容部１０６ａに係合された状態でテンショナ本体１０２に据え付けられた状態で示される。スプリング端部１０９ａは、ダンピング機構１０８と係合する（図１３および図１５参照）。
【００４０】
図１２は、本発明の部分切断図である。スプリング１０９の端部１０９ｂは、スプリング受容部１０６ａと係合されて示される。スプリング１０９の端部１０９ａは、別のダンピング機構２０００と係合される（図１５、１６参照）。スプリング受容部材１０６は、部材１１２に連結され、それによりギヤボックス出力シャフト１０７に連結される。この図１２と図１５と図１６に示されたダンピング機構は、図７、図１３、および図１４に描かれた実施形態の変形実施形態である。
【００４１】
図１３は、ダンピング機構の詳細図である。ダンピング機構１０８は、ダンピングバンド１０２０を備える。ダンピングバンド１０２０は、ダンピングシュー１０１０の外側弧状面１０４０に連結される。スプリング（すなわちバイアス部材）受容部は、ダンピングシュー１０１０内にスロット１０３０を備える。受容部すなわちスロット１０３０は、スプリング１０９のスプリング端部１０９ａ（図１１参照）を受容する。面１０５０は、作動中スプリングを支持するために、スプリグの巻き線部と係合する。ダンピングバンド１０２０は、ナイロン、ＰＡ、ＰＰＡなどのプラスチックや、それらの等価物からなる。図６に示された支柱１０１ａは、スプリング巻回方向、あるいはアーム１００の運動方向によって、１０６０または１０７０において、ダンピング機構１０８と接触する。ベルト張力を生成するスプリング力は、スプリング１０９からダンピング機構１０８と支柱１０１ａの間の接触を介してアーム１０１へと伝達される。摩擦面１０８ａは、テンショナベース１０２の内側協働面１０２ａに係合する。この実施形態は、この明細書の別の場所で説明されるように、非対称ダンピング特性を備える。ここで説明されるダンピング機構は、２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，１８３号にも説明されており、これはここで参照として組み入れられる。
【００４２】
図１４は、図１３の線１４−１４における断面図である。リングカット１０６０は、外側弧状面１０４０の外周縁の周りに延在する。リムすなわち突出部１０７０は、ダンピングシュー１０１０の部分的な円周の周りに延在する。リングカット１０６０は、突出部１０７０と連携してダンピングバンド１０２０をダンピングシュー１０１０に機械的に取り付けるのに利用される。
【００４３】
図１５は、ダンピング機構の詳細図である。ダンピング機構２０００は、第１弧状部材２１００と第２弧状部材２２００とを備える。第１弧状部材２１００は、スプリング端部１０９ａが嵌め入れられて係合されるスプリング端部受容部、すなわちスロット２１１０を有する。スプリング端部１０９ａは、スロット２１１０と２つの点（すなわち２５０１と２５０２）で係合する。これは、ダンピング機構の弧状部材２１００をベース内側面１０２ａに対して押圧するために生成される法線力Ｎを生じる。この実施形態は、この明細書の別の場所で説明されるように非対称ダンピング特性を備える。
【００４４】
スプリング端部１０９ａに関して、図１３を参照すると、スプリング端部１０９ａは、この図１５で示されたのと同様の方法でスロット１０３０と係合する。
【００４５】
スプリング受容部の１つの壁は強度を高めるためにスプリング接触領域において最大厚２１１０ａを有する。壁２１１０ａは、接触領域から一方向あるいは両方向に、それが両方向に延出するとともに、テーパ状とされていてもよい。ここで説明されたダンピング機構は、２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，１８３号にも説明されており、その説明はここで参照として組み入れられる。
【００４６】
第１弧状部材２１００は、ダンピングシュー２１２０に取り付けられたダンピングバンド２１３０を備える。第２弧状部材２２００は、ダンピングシュー２１４０に取り付けられたダンピングバンド２１５０を備える。
【００４７】
第１弧状部材２１００は、接触点２１６０において、第２弧状部材２２００とピボット状に接触している。接触点２１６０は、ダンピングシュー２１２０の端部２２８０とダンピングシュー２１４０の端部２１９０を含む。接触点２１６０は、ユーザの要求に応じて、最小半径（ｒ）から最大半径まで各々のダンピングシューの幅Ｗに渡って変更され得る。
【００４８】
弧状部材２２００の端部２１７０は、アーム１０１に設けられた支柱１０１ａと接触している（図１２および図６参照）。この配置は、弧状部材２２００が弧状部材２１００よりも大きな荷重に晒されることをもたらす。
【００４９】
所望の非対称減衰係数を得るために、弧状部材間の接触点２１６０は、レバーアームの回転軸Ｒ−Ｒから径方向へ所定の距離ｒに配置される。接触点２１６０のための最小半径位置（ｒ）は、ダンピング機構にとっての最大の非対称減衰係数をもたらす。接触点２１６０は、最大外側半径（２８８０）に配置されてもよく、これは前述の最小半径位置（ｒ）に比べて低い非対称ダンピングファクタを与える。
【００５０】
別の実施形態では、第１弧状部材２１００の端部２１８０は、第２弧状部材端部２１７０と接触している。そして、支柱１０１ａは、弧状部材２２００と点２１６０において接触している。この別の実施形態では、コイルの巻回方向が図１２および図１５に示された実施形態で使用されたものと反対のスプリングが使用される。したがって、第１弧状部材（２１８０）と第２弧状部材の一端から他端（２１６０）へと弧状部材間の接点を切り替えることで、反対向きに巻回された捩りスプリングを使用することができる。
【００５１】
ダンピングバンド２１３０、２１５０は、プラスチックやフェノール樹脂、金属材料などの摩擦材料から作られる。ダンピングバンド２３００、２１５０の作用面２３００、２３１０は、それぞれ押圧力の下、テンショナベース面１０２ａと摺動的に係合される（図１２参照）。摩擦ダンピング力は、ダンピングバンドがテンショナベース面の上を摺動することにより発生される。
【００５２】
ダンピングシュー２１２０、２１３０は、各々鋼や成形プラスチック、あるいはそれらと等価なものなどの材料(structural material)から作られる。各ダンピングシューは、粉末金属処理(powder metal process)、ダイカスト処理、射出成形、あるいは類似の処理を用いて製造可能である。使用可能な材料には、鋼、アルミニューム（低負荷部品に関して）、様々な充填剤を含む熱可塑性プラスチックや、これらの等価物が含まれる。
【００５３】
第２弧状部材のダンピングバンド２１５０は、第１の部分のダンピングバンド２１３０よりも大きな材料厚さを有する。これは、２つの利点を有し、第１には、拡大されたスプリング組立寸法(spring hook-up size)（そしてスプリング太さ）を実現でき、したがって、より大きいバネ係数を有するスプリングを使用することができる。より大きなバネ係数のスプリングは、より大きなベルト張力を発生する能力をもたらす。第２に、ダンピング機構の第２の部分２２００は、第１の部分２１００よりも高い荷重を受けることから、第１ダンピングバンド２１３０の厚みの低減は、両部品の耐久性と摩耗寿命を等しくする。
【００５４】
図１６は、図１５の線１６−１６における断面図である。リングカット２２１０は、ダンピングシュー２１２０の外周の周りに延在する。突出部２２２０は、ダンピングシュー２１２０の部分的な周縁の周りに延在する。リングカット２２３０は、ダンピングシュー２１４０の外周の周りに延在する。突出部２２４０は、ダンピングシュー２１４０の部分的な周縁の周りに延在する。各リングカット２２１０、２２３０は、各突出部２２２０、２２４０と連携して、各ダンピングバンド２１３０、２１５０を各ダンピングシュー２１２０、２１４０にそれぞれ機械的に取り付けるのに用いられる。
【００５５】
ここでは、本発明の複数の形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のテンショナを備えたエンジンの正面斜視図である。
【図２】本発明のテンショナを備えたベルト伝動システムのレイアウトの模式図である。
【図３】制御回路のブロック図である。
【図４】本発明のテンショナの正面斜視図である。
【図５】本発明のテンショナの背面斜視図である。
【図６】本発明のテンショナの部分切断図である。
【図７】本発明のテンショナの部分的に切断された正面斜視図である。
【図８】本発明のテンショナの部分的に切断された側面図である。
【図９】可動スプリング取付け部材の部分的な正面斜視図である。
【図１０】テンショナベースと可動スプリング取付け部材の部分的な正面斜視図である。
【図１１】スプリングとテンショナベースの部分的な正面斜視図である。
【図１２】本発明のテンショナの部分的な切断図である。
【図１３】ダンピング機構の詳細図である。
【図１４】図１３の線１４−１４における断面図である。
【図１５】ダンピング機構の詳細図である。
【図１６】図１５の線１６−１６における断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンショナに関し、より具体的には、ベルト伝導におけるベルト張力を調整するために電気的に制御される動力付テンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
乗物のエンジンは、その他の多くのものの中にあって、エンジンにより駆動される補機を備える。補機には、例えばパワーステアリングポンプ、エアコン用コンプレサ、オルタネータなどが含まれる。これら各々の補機は、通常ベルトによりエンジンのクランクシャフトプーリに連結されるプーリを備える。各補機は、クランクシャフトが回転するとベルトにより駆動される。
【０００３】
効率的に運転するには、ベルトは予め一定の負荷すなわち張力のもとに置かれている必要がある。これは従来知られた方法を用いて達成することもできる。１つの補機の移動可能なシャフトがベルトに張力を与えるために機械的に調整されてもよい。別の方法としては、ベルトテンショナの利用が挙げられる。
【０００４】
ベルトテンショナは、レバーアームに力を与えるスプリングを備える。レバーアームは、一般的にプーリが枢着される。プーリは張力が掛けられるベルトと接触する。ベルトに張力荷重を与え維持するために、テンショナ内のスプリングなどのバイアス部材が用いられる。ベルト荷重は、テンショナスプリングのバネ係数の関数であるとともに、テンショナの幾何的構造の関数である。
【０００５】
テンショナの位置を制御し、それによりベルト張力を制御するためにアクチュエータが利用されている。例えば、それらは原動プーリと従動プーリとの間の位相差を調整するために用いられる。制御信号は、従動プーリと比較された原動プーリの相対的な回転位相から得られる。
【０００６】
この技術の代表は、シキ(Shiki)等の米国特許第５，７３３，２１４号（１９９８）であり、これは原動プーリと従動プーリとの間の位相角に基づいてテンショナから無端ベルトに掛けられるべき張力を調整する制御システムを備える内燃機関における無端伝動ベルトの張力を調整するためのシステムを開示する。
【０００７】
２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，０３２号も参照される。
【０００８】
必要とされているのは、ベルト伝動装置のベルト張力を調整するために制御可能な動力付テンショナである。必要とされているのは、バイアス部材位置を調整可能な動力付テンショナである。必要とされているのは、非対称ダンピング機構を備えた動力付テンショナである。本発明はこれらの要求に合致する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の第１の目的は、ベルト伝動装置のベルト張力を調整するために制御可能な動力付テンショナを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、バイアス部材位置が調整可能な動力付テンショナを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、非対称ダンピング機構を備えた動力付テンショナを提供することである。
【００１２】
本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と添付された図面により指摘され明らかとされる。
【００１３】
本発明は、ベルト張力を調整するための制御が可能な動力付テンショナに関する。テンショナは、テンショナアームとスプリングを備える。スプリングの一端は、電動モータにより駆動されるギヤボックスに連結された可動部材に連結され、それによりスプリング位置が調整可能である。スプリングの他端はダンピング機構に連結され、そしてダンピング機構はテンショナアームに係合される。モータとギヤボックスは、可動部材の位置決めを行ない、それによりスプリング端部の位置決めをコントローラから受け取る制御信号に基づいて行なう。スプリング端部の位置は、スプリング力を決定し、それによりシステムにおけるベルト張力を決定する。ダンピング機構は、テンショナアームの振動を減衰させるためにテンショナ本体と摩擦を伴う相互作用を行なう。
【００１４】
この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示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の１つのテンショナを備えるエンジンの正面斜視図である。テンショナ１００は、エンジンＥのフロントエンド補機伝動装置（ＦＥＡＤ）の一構成部品である。ＦＥＡＤは一般に、ベルトにより駆動される１以上の補機を備える。ベルトＢは、幾つかのプーリ１、２、４、５、６の回りに掛け回される。各プーリは回転シャフトによりエンジン補機構成部に連結されている。例えば、図１では、１はクランクシャフトに連結され、２はオルタネータあるいはスタータ／ジェネレータに連結され、４はパワーステアリングポンプに連結され、５は蒸気冷却剤コンプレッサ(vaporous refrigerant compressor)に連結され、６はウオータポンプに連結されている。プーリ３は、本発明のテンショナ１００のアームに連結されている。
【００１６】
図２は、本発明のテンショナを備えるベルト伝動システムのレイアウトの模式図である。図１に示された各構成部は、図２では模式的に示されている。テンショナ１００のアーム１０１は、ベルト張力を調整するために機構Ｍを備える。
【００１７】
本発明のテンショナは、ベルトシステムのどのスパンに取り付けられてもよい。ＦＥＡＤシステムにおけるテンショナの位置は、個々のＦＥＡＤシステムに含まれる補機の数や形式に依存する。例えば、スタータ／ジェネレータシステムなどのように、特に必要とするシステムでは、本発明のテンショナは、図２に示されるように、スタータ／ジェネレータ２に直接隣接する「下流」スパンに取り付けることができる。もちろん、本発明のテンショナは、ＦＥＡＤシステムのどのスパンに取り付けることも可能であり、その位置は構成部の数や形式に依存する。
【００１８】
上述された位置に従来技術のテンショナが使用される場合には、最悪の負荷状態、すなわちジェネレータ／スタータの負荷が高いエンジン加速下に置かれている間、適正なシステムの運転を保証するために、極めて高いベルト張力が常に維持される必要がある。
【００１９】
従来技術とは異なり、本発明のテンショナは、何時でも適正なシステムの運転に必要とされる張力のみを与えるために連続的にベルト張力を調整する。本発明のテンショナは、殆どの運転状態において、例えば３５０Ｎの低いベルト張力で作動することが可能であり、上述された、ジェネレータ／スタータの負荷が高いエンジン加速下にある間、あるいは全ての補機に負荷が掛けられているときなどにおいてのみ、適正な高いベルト張力を与える。これは、必要とされるときのみに高いベルト張力を与えることを可能にする。本発明のテンショナは、エンジンが停止しているときにも同様にベルト張力を低く維持する。このような方法で操作することは、ピーク張力が短時間必要とされるときのみ与えられることから、ベルトやベアリング、あるいは他の構成部の動作寿命を増大する。
【００２０】
図３は、制御回路のブロック図である。ボックス（Ａ）に示された入力は、例示的な制御パラメータを含み、ユーザにより設定されてもよいし、制御システムにより自動的に設定されてもよい。例えば、運転モードには、エンジンに追従してバイアス部材位置を制御するものが含まれていても良く、それにより、例えばエンジンのスピードや負荷などのエンジン動作パラメータに基づいてベルト荷重や張力が設定される。テンショナ荷重を設定するのに有益な別の入力は、各補機の負荷状況である。もちろん、外気温や、スロットル位置、エンジンスピード、ブレーキ位置、エアコンのオン／オフ信号などと結び付られた補機負荷の組み合わせなど、他のパラメータや変数が選択されてもよい。
【００２１】
ベルト動作張力を直接測定する方法としてベルトスリップが測定されてもよい。「低い」張力はプーリにおけるベルトスリップを許す。適正なベルト張力は、プーリにおけるベルトスリップを防止する。ベルトスリップは、ノイズの放出、あるいは２以上の補機間における回転速度差により検出されてもよい。後述する実施形態では、各補機の回転シャフトに、各々のシャフトスピードを検出するために計器が設けられている。
【００２２】
全ての補機を１つのベルトのみで駆動するＦＥＡＤシステムでは、最大ベルト張力がシステムの全ての構成部に動力を伝達する必要があるのは１つの場合のみである。これは全ての補機構成部が最大負荷で運転され、エンジンが高い加速状態にある場合に起こる。これはまた、ＦＥＡＤシステムに求められる最大ベルト張力に対応する。この状況は、最大ベルト張力を要求し、テンショナはそれに応じて調整される。各構成部に負荷が掛けられると、ベルト張力はベルトスリップを防止し、適正なトルク伝達能力を維持するように漸次増大される。ベルト張力は、負荷が掛けられていない各補機構成部毎に、すなわち各々への負荷が掛けられなくなると漸次低減される。
【００２３】
ボックス（Ｂ）では、入力変数はシステム制御回路により解析される。制御回路を提供するための制御モジュールの代表例は、ＭｉｃｒｏＬＹＮＸ４（商標）プロセッサである。制御モジュールは、ユーザによりプログラム可能であり、プロセッサとメモリの機能を備える。システム設計に応じて、１回転当りのパルス数により大きな、あるいは小さな数を用いることも可能であるが、モータシャフトに設けられたエンコーダは、シャフトの回転毎に２５６個のパルスを発生し、これはベルト張力を設定するのに十分である。
【００２４】
プロセッサ（Ｂ）は、目標ベルト張力を計算するために、（Ａ）からの入力を用いる。ベルト張力が計算されると、プロセッサは、目標ベルト張力に対応するバイアス部材の一端の目標位置が計算される。一般に、ベルト張力は補機が始動されると増大され、補機の作動が停止されると低減され、かつ／または、エンジン加速と減速が発生するときに増大、低減される。
【００２５】
そして制御回路は、テンショナアクチュエータ、本実施形態では電動モータ（Ｃ）、に信号を送る。電動モータは、ギヤボックス（Ｄ）に連結されたバイアス部材の端部を適正に位置決めするために作動される。電動モータは、例えばモータ電流計（Ｅ）やアームポジションセンサ（Ｆ）のセンサから適正なフィードバック変数が受信されると停止される。
【００２６】
システムの制御は、モータ電流モニタ、すなわち電流計（Ｅ）からのフィードバック、そしてアームポジションモニタ、すなわちアームポジションモニタセンサ（Ｆ）からのフィードバックを利用して達成される。電流計とアームポジションセンサは、各々制御プロセッサに電気的に接続されている。アームポジションセンサは、この分野で知られている多くのポジションセンサの中の何れであってもよい。
【００２７】
電流計はモータの電流量を検出する。それまでの、あるいは安定値を超えるモータ電流量の増大は、アーム荷重の増大を意味し、対応するベルト張力の増大を意味する。それまでの、あるいは安定値からのモータ電流量の減少は、テンショナアームにおける負荷の低減を意味し、ベルト張力の低減を意味する。これらの信号の各々は、コントローラ（Ｂ）に供給される。プロセッサは、目標値が受信されたときにモータの作動を停止するために、電流計とアームポジションセンサの値をプロセッサメモリに記録された上側／下側(over/under)ルックアップテーブルと比較する。値が超過しているならば、システムに損傷を与えないようにモータは停止できる。
【００２８】
限定的ではなく例示的に、本発明のテンショナとシステムは、約３００Ｎ〜７００Ｎの範囲のベルト張力で作動される。これは、スプリング取付け部材１０６の角回転αに対応し（図９参照）、テンショナアーム長さ７５ｍｍとプーリ径７６ｍｍに基づいて約４０°である。これらの値は、一例として挙げられたもので、限定的なものではない。部材１０６を移動して、ギヤボックスはスプリング１０９を「巻く」あるいは「巻き戻し」、それによりテンショナアームとベルトに作用するスプリング力を増大あるいは減少させる。より具体的には、３００Ｎの位置はバネ係数の関数であり、約α＝０°の位置に対応する。７００Ｎの位置は約α＝４０°の位置に対応する。バネ係数は、部材１０６に求められる角回転αを変化させるために高低調整されてももちろんよい。
【００２９】
作動中、テンショナは減衰力とともにベルト張力を提供する。テンショナは、システムで要求される減衰係数を備える。本システムでは、例示的な値として約２３％が用いられ、それは非対称的である。もちろん、ダンピング機構面１０８ａ（図８参照）の摩擦係数を変更して、他の減衰係数を実現してもよい。非対称的とは、ダンピングＦＥＡＤシステムの運転中、テンショナアーム荷重方向(loading direction)において、減衰係数が、テンショナアーム不荷重方向(unloading direction)に比べて大きいことに対応する。荷重方向は、スプリング力と逆の方向であり、テンショナアームの荷重を増大する効果を有する。不荷重方向は荷重方向の逆である。またシステムは、荷重方向および不荷重方向においてダンピングが略等しい、非対称的でないダンピングを用いて作動されてもよい。
【００３０】
図４は、本発明のテンショナの正面斜視図である。テンショナ１００は、テンショナ本体１０２とテンショナアーム１０１を備える。プーリ１０５は、テンショナアーム１０１の一端に枢着される。プーリ１０５は、図２に示されるように、ベルトＢに係合する。電動モータ１０３は、ギヤボックス１０４の一端に取り付けられる。テンショナ本体１０２は、ギヤボックス１０４の他端に連結される。
【００３１】
電動モータ１０３は、１２〜１５Ｖの電圧レンジを有するＤＣステップモータである。限定的ではなく例示的に、モータは０．６Ｎｍの連続トルク(continuous torque)と、４．３Ｎｍのピーク瞬間トルクをもつ。ギヤボックスは、１００：１の減速比と７５Ｎｍのトルク容量を備える。電動モータの電力は、エンジンの電気システム、例えば、エンジンオルタネータ、ジェネレータ、あるいはバッテリにより供給される。
【００３２】
図５は、本発明のテンショナの背面斜視図である。プーリ１０５は引っ込んだ状態で示されているが、ＦＥＡＤシステムのレイアウトに合わせてテンショナアーム１０１の反対側の面から突き出していてもよい。
【００３３】
図６は、本発明のテンショナの部分切断図である。スプリング取付け部材１０６は、ギヤボックスの出力シャフト１０７に連結されている。ギヤボックスの出力シャフト１０７は、スプリング取付け部材１０６の位置を決定する。アーム１０１に設けられた支柱１０１ａは、ダンピング機構１０８と係合する（図１３および１５参照）。スプリング力は、ダンピング部材１０８の支柱１０１ａとの接触を介してアーム１０１に伝達される。アーム１０１は、シャフト１０７と同軸的に配列され、シャフト１０７の回りに回転軸を有する。しかし、アーム１０１は、シャフト１０７と同時に回転するように機械的に強制されない。
【００３４】
図７は、本発明のテンショナの部分的に切断された正面斜視図である。スプリング１０９の一方の端部は、スプリング取付け部材１０６と係合される（図６および図１２参照）。スプリング１０９の他端は、ダンピング機構１０８と係合される（図１３および図１４参照）。
【００３５】
スプリング１０９は、所定のバネ係数を有する捩りスプリングを備える。バネ係数は、要求されるシステムのベルト張力に応じて選択されるであろう。ピボット１１０は、テンショナベース１０２に連結される。テンショナアーム１０１は、ベースにベルト荷重を伝達するためにピボット１１０と回転自在に係合される。
【００３６】
図８は、本発明のテンショナの部分切断側面図である。スプリング取付け部材１０６に対するスプリング１０９の向きが示されている。スプリング端部１０９ｂが、部材１０６と係合される。またスプリング端部１０９ａは、ダンピング機構１０８に係合される。ダンピング機構１０８は、支柱１０１ａにおいてアーム１０１と係合される（図６参照）。ダンピング機構面１０８ａは、テンショナ本体１０２の協動的な弧状内側面１０２ａと摩擦係合する（図７参照）。
【００３７】
図９は、可動的スプリング取付け部材の部分的正面図である。スプリング取付け部材１０６は、スプリング端部受容部１０６ａを備える。受容部１０６ａは、スプリング端部１９ｂと係合するスロットまたは溝１０６ｂを備える。ギヤボックス出力シャフト１０７は、スプリング取付け部材１０６が連結される回転部材１１２に連結される。スプリング取付け部材１０６は、シャフト１０７の回転により回転動作(angular movement)αの範囲で回転可能である。シャフト１０７は、スプリングの巻回方向により、時計回り、反時計回りの何れの方向にも回転可能である。シャフトブッシング１１１は、テンショナ本体１０２内の対応する凹み部１１３内において回転する（図１０参照）。部材１０６の回転動作は、スプリング１０９の位置を調整、すなわち変更する。第１方向への移動はアームに掛かる力を増大させ、それによりベルト聴力を増大させる。第１方向は、スプリング１０９の巻回方向により時計回り、反時計回りの何れであってもよい。回転動作αの範囲は３６０°以上であってもよい。
【００３８】
図１０は、テンショナベースと可動スプリング取付け部材の部分的斜視図である。スプリング受容部１０６ａは、テンショナベース１０２の底面にある弧状スロット１１４を通してテンショナベース１０２内に突出する。したがって、スプリング受容部１０６ａは、弧状スロット１１４内において、テンショナ本体１０２に対して相対的に移動可能である。このようなスプリング受容部１０６の可動性は、スプリング端部とスプリング力の設定を可能にする。これは、テンショナアームの位置を決定し、そしてベルト張力を決定する。テンショナ１００は、取付けブラケット１１５を通して用いられるネジ付ファスナを利用してエンジン面に取り付けられる。
【００３９】
図１１は、スプリングとテンショナベースの部分正面斜視図である。スプリング１０９は、端部１０９ｂがスプリング受容部１０６ａに係合された状態でテンショナ本体１０２に据え付けられた状態で示される。スプリング端部１０９ａは、ダンピング機構１０８と係合する（図１３および図１５参照）。
【００４０】
図１２は、本発明の部分切断図である。スプリング１０９の端部１０９ｂは、スプリング受容部１０６ａと係合されて示される。スプリング１０９の端部１０９ａは、別のダンピング機構２０００と係合される（図１５、１６参照）。スプリング受容部材１０６は、部材１１２に連結され、それによりギヤボックス出力シャフト１０７に連結される。この図１２と図１５と図１６に示されたダンピング機構は、図７、図１３、および図１４に描かれた実施形態の変形実施形態である。
【００４１】
図１３は、ダンピング機構の詳細図である。ダンピング機構１０８は、ダンピングバンド１０２０を備える。ダンピングバンド１０２０は、ダンピングシュー１０１０の外側弧状面１０４０に連結される。スプリング（すなわちバイアス部材）受容部は、ダンピングシュー１０１０内にスロット１０３０を備える。受容部すなわちスロット１０３０は、スプリング１０９のスプリング端部１０９ａ（図１１参照）を受容する。面１０５０は、作動中スプリングを支持するために、スプリグの巻き線部と係合する。ダンピングバンド１０２０は、ナイロン、ＰＡ、ＰＰＡなどのプラスチックや、それらの等価物からなる。図６に示された支柱１０１ａは、スプリング巻回方向、あるいはアーム１００の運動方向によって、１０６０または１０７０において、ダンピング機構１０８と接触する。ベルト張力を生成するスプリング力は、スプリング１０９からダンピング機構１０８と支柱１０１ａの間の接触を介してアーム１０１へと伝達される。摩擦面１０８ａは、テンショナベース１０２の内側協働面１０２ａに係合する。この実施形態は、この明細書の別の場所で説明されるように、非対称ダンピング特性を備える。ここで説明されるダンピング機構は、２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，１８３号にも説明されており、これはここで参照として組み入れられる。
【００４２】
図１４は、図１３の線１４−１４における断面図である。リングカット１０６０は、外側弧状面１０４０の外周縁の周りに延在する。リムすなわち突出部１０７０は、ダンピングシュー１０１０の部分的な円周の周りに延在する。リングカット１０６０は、突出部１０７０と連携してダンピングバンド１０２０をダンピングシュー１０１０に機械的に取り付けるのに利用される。
【００４３】
図１５は、ダンピング機構の詳細図である。ダンピング機構２０００は、第１弧状部材２１００と第２弧状部材２２００とを備える。第１弧状部材２１００は、スプリング端部１０９ａが嵌め入れられて係合されるスプリング端部受容部、すなわちスロット２１１０を有する。スプリング端部１０９ａは、スロット２１１０と２つの点（すなわち２５０１と２５０２）で係合する。これは、ダンピング機構の弧状部材２１００をベース内側面１０２ａに対して押圧するために生成される法線力Ｎを生じる。この実施形態は、この明細書の別の場所で説明されるように非対称ダンピング特性を備える。
【００４４】
スプリング端部１０９ａに関して、図１３を参照すると、スプリング端部１０９ａは、この図１５で示されたのと同様の方法でスロット１０３０と係合する。
【００４５】
スプリング受容部の１つの壁は強度を高めるためにスプリング接触領域において最大厚２１１０ａを有する。壁２１１０ａは、接触領域から一方向あるいは両方向に、それが両方向に延出するとともに、テーパ状とされていてもよい。ここで説明されたダンピング機構は、２００２年５月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願番号第１０／１４７，１８３号にも説明されており、その説明はここで参照として組み入れられる。
【００４６】
第１弧状部材２１００は、ダンピングシュー２１２０に取り付けられたダンピングバンド２１３０を備える。第２弧状部材２２００は、ダンピングシュー２１４０に取り付けられたダンピングバンド２１５０を備える。
【００４７】
第１弧状部材２１００は、接触点２１６０において、第２弧状部材２２００とピボット状に接触している。接触点２１６０は、ダンピングシュー２１２０の端部２２８０とダンピングシュー２１４０の端部２１９０を含む。接触点２１６０は、ユーザの要求に応じて、最小半径（ｒ）から最大半径まで各々のダンピングシューの幅Ｗに渡って変更され得る。
【００４８】
弧状部材２２００の端部２１７０は、アーム１０１に設けられた支柱１０１ａと接触している（図１２および図６参照）。この配置は、弧状部材２２００が弧状部材２１００よりも大きな荷重に晒されることをもたらす。
【００４９】
所望の非対称減衰係数を得るために、弧状部材間の接触点２１６０は、レバーアームの回転軸Ｒ−Ｒから径方向へ所定の距離ｒに配置される。接触点２１６０のための最小半径位置（ｒ）は、ダンピング機構にとっての最大の非対称減衰係数をもたらす。接触点２１６０は、最大外側半径（２８８０）に配置されてもよく、これは前述の最小半径位置（ｒ）に比べて低い非対称ダンピングファクタを与える。
【００５０】
別の実施形態では、第１弧状部材２１００の端部２１８０は、第２弧状部材端部２１７０と接触している。そして、支柱１０１ａは、弧状部材２２００と点２１６０において接触している。この別の実施形態では、コイルの巻回方向が図１２および図１５に示された実施形態で使用されたものと反対のスプリングが使用される。したがって、第１弧状部材（２１８０）と第２弧状部材の一端から他端（２１６０）へと弧状部材間の接点を切り替えることで、反対向きに巻回された捩りスプリングを使用することができる。
【００５１】
ダンピングバンド２１３０、２１５０は、プラスチックやフェノール樹脂、金属材料などの摩擦材料から作られる。ダンピングバンド２３００、２１５０の作用面２３００、２３１０は、それぞれ押圧力の下、テンショナベース面１０２ａと摺動的に係合される（図１２参照）。摩擦ダンピング力は、ダンピングバンドがテンショナベース面の上を摺動することにより発生される。
【００５２】
ダンピングシュー２１２０、２１３０は、各々鋼や成形プラスチック、あるいはそれらと等価なものなどの材料(structural material)から作られる。各ダンピングシューは、粉末金属処理(powder metal process)、ダイカスト処理、射出成形、あるいは類似の処理を用いて製造可能である。使用可能な材料には、鋼、アルミニューム（低負荷部品に関して）、様々な充填剤を含む熱可塑性プラスチックや、これらの等価物が含まれる。
【００５３】
第２弧状部材のダンピングバンド２１５０は、第１の部分のダンピングバンド２１３０よりも大きな材料厚さを有する。これは、２つの利点を有し、第１には、拡大されたスプリング組立寸法(spring hook-up size)（そしてスプリング太さ）を実現でき、したがって、より大きいバネ係数を有するスプリングを使用することができる。より大きなバネ係数のスプリングは、より大きなベルト張力を発生する能力をもたらす。第２に、ダンピング機構の第２の部分２２００は、第１の部分２１００よりも高い荷重を受けることから、第１ダンピングバンド２１３０の厚みの低減は、両部品の耐久性と摩耗寿命を等しくする。
【００５４】
図１６は、図１５の線１６−１６における断面図である。リングカット２２１０は、ダンピングシュー２１２０の外周の周りに延在する。突出部２２２０は、ダンピングシュー２１２０の部分的な周縁の周りに延在する。リングカット２２３０は、ダンピングシュー２１４０の外周の周りに延在する。突出部２２４０は、ダンピングシュー２１４０の部分的な周縁の周りに延在する。各リングカット２２１０、２２３０は、各突出部２２２０、２２４０と連携して、各ダンピングバンド２１３０、２１５０を各ダンピングシュー２１２０、２１４０にそれぞれ機械的に取り付けるのに用いられる。
【００５５】
ここでは、本発明の複数の形態について説明されたが、当業者にとっては、ここで説明された本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その構成や構成部の関係を様々に変形することは容易である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のテンショナを備えたエンジンの正面斜視図である。
【図２】本発明のテンショナを備えたベルト伝動システムのレイアウトの模式図である。
【図３】制御回路のブロック図である。
【図４】本発明のテンショナの正面斜視図である。
【図５】本発明のテンショナの背面斜視図である。
【図６】本発明のテンショナの部分切断図である。
【図７】本発明のテンショナの部分的に切断された正面斜視図である。
【図８】本発明のテンショナの部分的に切断された側面図である。
【図９】可動スプリング取付け部材の部分的な正面斜視図である。
【図１０】テンショナベースと可動スプリング取付け部材の部分的な正面斜視図である。
【図１１】スプリングとテンショナベースの部分的な正面斜視図である。
【図１２】本発明のテンショナの部分的な切断図である。
【図１３】ダンピング機構の詳細図である。
【図１４】図１３の線１４−１４における断面図である。
【図１５】ダンピング機構の詳細図である。
【図１６】図１５の線１６−１６における断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースと枢軸的に係合されたアームと、
前記アームに枢着されたプーリと、
バイアス部材と、
前記バイアス部材に連結され、それによりバイアス部材の一が調整可能とする駆動部材とを備え、
前記バイアス部材がダンピング部材に連結され、
前記ダンピング部材が、前記ベースと摩擦係合されるとともに、アームの運動を減衰するために前記アームに係合される
ことを特徴とするテンショナ。
【請求項２】
前記駆動部材が更にアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項３】
前記駆動部材が電動モータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項４】
前記ダンピング部材が、ベースの弧状面と摩擦接触している弧状面を有することを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
【請求項５】
前記ダンピング部材が減衰係数を有することを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
【請求項６】
アームの位置を制御するために、センサからの入力信号を処理し、制御信号を生成し電動モータに伝達するコントローラを更に備えることを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
【請求項７】
更にアームの位置を検出するためのセンサを備え、前期センサが前記コントローラに接続されていることを特徴とする請求項６に記載のテンショナ。
【請求項８】
電動モータの電流を検出するセンサを更に備え、前期センサが前記コントローラに接続されていることを特徴とする請求項７に記載のテンショナ。
【請求項９】
ベースと、
前記ベースに枢軸的に係合されたアームと、
前記アームに枢着されたプーリと、
ダンピング部材に係合された１つの端部を備えるバイアス部材と、
バイアス部材の他端に連結された駆動部材とを備え、バイアス部材の位置が駆動部材の回転動作により調整可能であり、
前記ダンピング部材が前記アームと係合され、アームの運動を減衰するために前記ベースと摩擦係合される
ことを特徴とするテンショナ。
【請求項１０】
前記駆動部材が、バイアス部材の位置を調整するための信号を生成するコントローラを備えることを特徴とする請求項９に記載のテンショナ。
【請求項１１】
前記駆動部材が、
変速機と、
前記変速機に連結された電動モータと
を備えることを特徴とした請求項１０に記載のテンショナ。
【請求項１２】
更にモータ電流検出装置を備え、
前記モータ電流検出装置がコントローラに接続され、それにより前記モータの動作が制御されることを特徴とする請求項１１に記載のテンショナ。
【請求項１３】
更にアームの位置を検出するためのアーム位置検出装置を備え、
前記アーム位置検出装置が前記コントローラに接続され、それによりアーム位置が制御される
ことを特徴とする請求項１１に記載のテンショナ。
【請求項１４】
前記ダンピング部材が非対称減衰係数を有することを特徴とする請求項１０に記載のテンショナ。
【請求項１５】
前記非対称減衰係数が、アーム不荷重方向に比べてアーム荷重方向において、より大きな減衰係数を有することを特徴とする請求項１４に記載のテンショナ。
【請求項１】
ベースと、
前記ベースと枢軸的に係合されたアームと、
前記アームに枢着されたプーリと、
バイアス部材と、
前記バイアス部材に連結され、それによりバイアス部材の一が調整可能とする駆動部材とを備え、
前記バイアス部材がダンピング部材に連結され、
前記ダンピング部材が、前記ベースと摩擦係合されるとともに、アームの運動を減衰するために前記アームに係合される
ことを特徴とするテンショナ。
【請求項２】
前記駆動部材が更にアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項３】
前記駆動部材が電動モータを備えることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項４】
前記ダンピング部材が、ベースの弧状面と摩擦接触している弧状面を有することを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
【請求項５】
前記ダンピング部材が減衰係数を有することを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
【請求項６】
アームの位置を制御するために、センサからの入力信号を処理し、制御信号を生成し電動モータに伝達するコントローラを更に備えることを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
【請求項７】
更にアームの位置を検出するためのセンサを備え、前期センサが前記コントローラに接続されていることを特徴とする請求項６に記載のテンショナ。
【請求項８】
電動モータの電流を検出するセンサを更に備え、前期センサが前記コントローラに接続されていることを特徴とする請求項７に記載のテンショナ。
【請求項９】
ベースと、
前記ベースに枢軸的に係合されたアームと、
前記アームに枢着されたプーリと、
ダンピング部材に係合された１つの端部を備えるバイアス部材と、
バイアス部材の他端に連結された駆動部材とを備え、バイアス部材の位置が駆動部材の回転動作により調整可能であり、
前記ダンピング部材が前記アームと係合され、アームの運動を減衰するために前記ベースと摩擦係合される
ことを特徴とするテンショナ。
【請求項１０】
前記駆動部材が、バイアス部材の位置を調整するための信号を生成するコントローラを備えることを特徴とする請求項９に記載のテンショナ。
【請求項１１】
前記駆動部材が、
変速機と、
前記変速機に連結された電動モータと
を備えることを特徴とした請求項１０に記載のテンショナ。
【請求項１２】
更にモータ電流検出装置を備え、
前記モータ電流検出装置がコントローラに接続され、それにより前記モータの動作が制御されることを特徴とする請求項１１に記載のテンショナ。
【請求項１３】
更にアームの位置を検出するためのアーム位置検出装置を備え、
前記アーム位置検出装置が前記コントローラに接続され、それによりアーム位置が制御される
ことを特徴とする請求項１１に記載のテンショナ。
【請求項１４】
前記ダンピング部材が非対称減衰係数を有することを特徴とする請求項１０に記載のテンショナ。
【請求項１５】
前記非対称減衰係数が、アーム不荷重方向に比べてアーム荷重方向において、より大きな減衰係数を有することを特徴とする請求項１４に記載のテンショナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公表番号】特表２００６−５０２３５７（Ｐ２００６−５０２３５７Ａ）
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５４３０７７（Ｐ２００４−５４３０７７）
【出願日】平成１５年１０月１日（２００３．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３１１９１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３９３３
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１０月１日（２００３．１０．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３１１９１
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３９３３
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５０４００５０９１）ザ ゲイツ コーポレイション (103)
【Ｆターム（参考）】
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