JP4293902B2 - 装着ピンを備えたベルトテンショナ - Google Patents

Description

本発明はベルトテンショナに関し、より詳しくは、自動車のベルト駆動システムの一部として、より容易かつ正確に装着できるベルトテンショナに関する。

ベルトテンショナは、これまで多くのベルト駆動システムに使用されていることが一般に良く知られている。ベルトの摩耗および他のファクタによるベルト長さの増大を補償する一定のベルト張力を付与するのに、テンショナを使用することは慣用的な手法である。従来のベルトテンショナの一般的形式は、固定構造体と、枢着組立体を介して固定構造体に偏心して取付けられた枢動構造体とを有し、該枢動構造体にはベルト係合プーリが回転可能に装着されている。コイルばねが枢着組立体を包囲し、かつ該コイルばねの両端部が固定構造体と枢動構造体との間に連結されていて、枢動構造体をベルト緩み除去方向に押圧する。枢動構造体が最小ベルト緩み除去位置から最大ベルト緩み除去位置へと移動すると、ばね押圧力が低下する。テンショナの移動範囲に関してばね力がこのように変化するにもかかわらず、テンショナにより実質的に一定のベルト張力が維持される。例えば、米国特許第４，４７３，３６２号明細書にはこれらの基本原理が示されている。

現在、タイミングベルトテンショナをエンジンに適正に装着するための種々の技術が使用されている。最も一般的に使用されている技術の１つは、固定構造体の一部を形成する偏心調節部材を備えたテンショナを構成することである。偏心調節部材はテンショナ装着ボルトを中心に回転され、従ってテンショナを、ベルトから離れる方向に移動させる（ベルトが駆動システム内に掛けられるようにする）か、ベルトの方向に移動させる（駆動システムに張力を付与する）。現在の標準設計を用いるときの一般的な装着作業には、偏心部材をベルトから離れた方向の極端位置にしてテンショナをエンジンに装着する段階と、ベルトを駆動システム内に掛ける段階と、テンショナが公称作動位置に到達するまで偏心部材をベルトの方向に回転させる段階と、テンショナを装着ボルトでロックする段階とが含まれる。

偏心調節部材はテンショナの枢動構造体の周囲に配置されるのでそのサイズは制限され、従って駆動システムに出入りするテンショナの最大リニアストローク（偏心部材の偏心度の２倍にほぼ等しい）は、ベルトを適正装着するには不充分である。また、タイミング駆動ベルトの構成部品数を増大させかつベルト寸法に関する許容範囲を増大させる最近の傾向、並びに１以上の供給業者から供給を受けるベルト（すなわち、異なる公差をもつベルト）が同じタイミング駆動システムに使用できるようにするというエンジンＯＥＭ業者からの条件は、正規の偏心部材が設けられたテンショナに、あらゆる状況に対応できる充分な装着移動距離をもたせることを非常に困難にする。

上記設計により与えられる装着ストロークが、テンショナをベルトから離れる方向に充分に移動させないでベルトを駆動システム内に掛けられるようにするという状況に対処するため、装着ストロークを増大させる改善された設計が開発されている。より詳しくは、このような改善された設計のテンショナでは、装着ピンが、枢動構造体を、ベルトから離れた極端位置（負荷ストップ位置（load stop position）として知られている）で、テンショナ組立体の固定部分にロックする。このピンは、枢動組立体を通って固定部品（例えば、ベースプレート、軸、フロントプレート等）内に挿入され、ばね押圧部材の作用（枢動構造体をベルトの方向に押圧する傾向を有する作用）に対して反作用する。この高性能設計を用いた装着作業は、偏心部材をベルトから離れた極端位置にしてテンショナをエンジンに装着する段階と、駆動システム内にベルトを掛ける段階と、ピンを解放する段階と、テンショナが公称作動位置に到達するまで偏心部材をベルトの方向に回転させる段階と、装着ボルトを用いてテンショナを所定位置にロックする段階とを有している。この改善された設計により、枢動アームをベルトからできる限り離して保持するすることにより、ベルトの装着に利用できるスペースの大きさを増大させる。

しかしながら、このような「高性能」設計の欠点は、ピンがばねによる負荷を受けることである（ピンは、ベルトから離れた負荷ストップ位置で枢動アームを保持する必要があるからである）。このためピンをアームおよび固定部品から取外すのに大きい力を必要とし、ピンの取外し（従って、テンショナの装着作業）を困難にする。また、ピンが取外されると、枢動構造体が「解放」されて自由に枢動できるようになり、枢動構造体は全行程に亘って枢動し、大きい衝撃力をもってテンショナのフリーアームと接触する。このような衝撃力により、特にテンショナが高トルクばねを使用している場合に、テンショナの内部部品が損傷を受ける。

本発明の目的は、従来技術によるテンショナより容易に装着できるベルトテンショナを提供することにある。

本発明の原理によれば、上記目的は、偏心調節部材と、枢動構造体と、ベルト張力付与プーリと、コイル捩りばねまたは他の押圧部材と、カップリング構造体とを備えたベルト駆動システムの駆動ベルトまたはタイミングベルトに張力を付与するベルトテンショナを提供することにより達成される。カップリング構造体は、テンショナ組立体の一部としてテンショナ製造業者により供給すなわち提供されるか、実際のテンショナ装着工程の一部として例えば自動車製造業者により直ぐ後でテンショナ組立体に取付けることができる。

偏心調節部材は、エンジンフレームの装着面上に取付けられるように構成されている。偏心調節部材は、第一ベルト張力付与方向および該第一ベルト張力付与方向から離れる第二方向に調節できる。枢動構造体が調節部材上に偏心して取付けられておりかつ該調節部材を中心に枢動する。枢動構造体上には、ベルト張力付与プーリが回転できるように装着されている。コイル捩りばねまたは他の押圧部材が、枢動構造体をベルト張力付与方向に弾性的に押圧する。カップリング構造体が、枢動構造体を偏心調節部材に暫定的に連結し、これにより、枢動構造体は、偏心調節部材がベルトから離れる方向に回転される装着作業の間に、調節部材と一緒に回転し、駆動ベルトまたはタイミングベルトをベルト駆動システム内に掛けることができるようにする。このような態様で枢動構造体を偏心調節部材に連結することにより、ベルトから離れる方向のテンショナストロークが大幅に増大され、ベルトの装着が容易になる。

ベルトが装着された後、調節部材は、枢動構造体がフリーアームストップおよび／またはベルトに当接するまで、ベルトの方向に戻るように回転される。枢動構造体がフリーアームストップおよび／またはベルトに当接すると、ストップおよび／またはベルトがばね荷重を受けるようになり、このため、枢動構造体を介してカップリング構造体にばね荷重が伝達されることは殆どないか、全くない。従って、カップリング部材は装着作業での比較的早期の時点でテンショナから取外して、テンショナを作動させることができる。テンショナは、枢動構造体を調節部材から離脱させ、枢動構造体が偏心調節部材を中心に枢動できるようにすることにより作動される。

本発明の他の態様によれば、本発明の目的は、自動車のベルト駆動システムにベルトテンショナを装着する方法、すなわち、偏心調節部材と、該調節部材に偏心して取付けられかつ調節部材を中心に枢動する枢動構造体と、該枢動構造体上で回転できるように取付けられたベルト張力付与プーリと、枢動構造体をベルト張力付与方向に押圧するばねまたは他の押圧部材とを有するベルトテンショナを装着する方法を提供することにより達成される。本発明の方法は、最初に、例えば比較的緩く固定するボルトまたはスタッドを用いて自動車のエンジンに調節部材を装着する段階と、調節部材（および枢動構造体が偏心調節部材に連結されているので枢動構造体も）を、押圧部材の押圧力に抗してベルトから離れる第二方向に枢動させる段階と、ベルトを、ベルト駆動システムの構成部品上に取付ける段階と、枢動構造体がベルトに向かって枢動しかつ押圧部材の押圧力が緩和するように調節部材を移動させる段階と、調節部材から枢動構造体を離脱させる段階と、プーリがベルトと係合して、枢動構造体を押圧部材の押圧力に抗して反対方向（すなわち、ベルトから離れる方向）に枢動させるように調節部材を移動させる段階と、テンショナが所定の張力付与関係に設定された後に、固定ボルトまたはスタッドを緊締して調節部材を所定位置に固定する段階とを有している。

添付図面は、本発明の種々の実施形態の理解を容易にするためのものである。
図示のように、本発明の原理を具現化したベルトテンショナ１０は、ネジ山付き固定ボルト１４（図５参照）によりエンジンブロックまたはフレーム１２に装着され、駆動ベルトまたはタイミングベルト１６（図８および図９参照）と係合して張力を付与する。別の構成として、エンジンブロック１２にスタッド（図示せず）を植設し、該スタッドにテンショナを取付けかつナットで固定することができる。他の手段でテンショナ１０をエンジンブロック１２に固定してもよい。

テンショナ１０は内方の偏心調節部材１８を有し、該偏心調節部材１８は、テンショナ枢動構造体（レバーアーム４６）をベルト１６に向かう方向およびベルト１６から離れる方向に移動させるのに使用される。図示のように、偏心調節部材１８は、入れ子式２部品構成を有している。より詳しくは、図示の調節部材１８は、内方の装着軸２０と、これを包囲する全体としてスリーブ型の枢着軸２２とからなり、これらは摩擦嵌めにより一体に固定されている。装着軸２０および枢着軸２２は、テンショナの他の構成部品（すなわち、より詳細に後述するアーム４６、プーリ８６、ボールベアリング組立体８８、捩りばね８２等）が枢着軸２２に組付けられた後、一体に固定される。

調節部材１８の装着軸２０は全体として円筒状であり、主本体部分２４と、該主本体部分２４を軸線方向に貫通している長手方向ボア２６とを有している。図５に最も明瞭に示すように、固定ボルト１４（または装着スタッド）が長手方向ボアを通って延びており、調節部材１８（装着軸２０）は固定ボルト１４を中心に回転する。より詳しくは、長手方向ボア２６は、装着軸２０の円筒状本体部分２４の中心長手方向軸線２８に対して横方向すなわち半径方向に変位されており、長手方向ボア２６（固定ボルト１４）の軸線と中心長手方向軸線２８との間の距離は調節部材１８の調節偏心度を形成する（偏心度の大きさと、装着軸２０および長手方向ボア２６の半径とに基いて、長手方向ボア２６の周面は、図示のように、装着軸２０の本体部分２４の周面に内接または殆ど内接する）。このため、装着軸２０従って偏心調節部材１８は、固定ボルト１４を中心に偏心的に枢動する。

図示の実施形態では、装着軸２０はまた、カム形状の半径方向外方に突出するフランジ３０を有し、該フランジ３０は装着軸２０の主本体部分２４と一体に形成されるのが好ましいが、主本体部分２４とは別体に形成して該主本体部分２４に連結することもできる。フランジ３０は、エンジンブロック１２から最も離れた本体部分２４の端部に形成されるのが好ましい。フランジ３０の外周面には、スロット３２または他の適当な係合部（例えば突出部）が形成されており、スロット３２は、より詳細に後述するように、ベルト１６がテンショナ１０の回りに掛けられかつベルト駆動システム内に装着される間に、着脱可能な装着ピン３４と協働してカップリング構造体として機能する。また、スロット３２およびピン３４は、テンショナ１０の作動偏心アームすなわち枢動アームと偏心調節部材１８との間のロストモーション（から動き）型カップリングを形成する。ここでは、特に、ロストモーション型カップリング構造体を示しているが、テンショナおよびベルト装着作業の間にアーム４６が偏心調節部材１８と一緒に枢動するように、アームと偏心調節部材とを暫定的に連結する他のカップリング構造体を使用することもできる。

フランジ３０はまた開口３６を有し、該開口３６は、装着作業の間に偏心調節部材１８（従って枢動構造体）を回転させるのに使用される調節工具９８（図８および図９）の突出部を受入れる。

前述のように、調節部材１８の枢着軸２２は、主円筒状部分３８を備えた全体としてスリーブ形状をなし、主円筒状部分３８は、これを貫通して軸線方向すなわち長手方向に延びている円筒状ボア４０を有している。装着軸２０の主本体部分２４は、摩擦嵌めにより枢着軸２２のボア４０内に受け入れられ、装着軸２０および枢着軸２２と協働して偏心調節部材１８を形成する。このようなシリンダ・イン・シリンダ（cylinder-in-cylinder）構造以外の２部品からなる偏心調節部材の構造も当該技術分野で知られており、これを使用することもできる。或いは所望ならば、偏心調節部材１８として単一部品からなる構造を使用することもできる。

図示の実施形態では、枢着軸２２はまた、エンジンブロック１２に最も近接して配置される外方突出フランジ４２を有している。図５に示すように、枢着軸２２の端面例えば突出フランジ４２は、エンジンブロック１２に設けられた装着面に対して面対面係合をなして配置される。この装着面は、エンジンブロック１２自体によって、あるいは、エンジンブロック１２に固定されるブラケット等によって形成することができる。

作動偏心アームすなわちレバーアーム４６は、テンショナ枢動構造体として機能する。レバーアーム４６は、プーリ８６が嵌合される円筒状外面を備えた主円筒状部分４８と、該部分４８を貫通して長手方向に延びているボア５０とを有している。レバーアーム４６は、ボア５０内に嵌合された偏心調節部材１８の周囲に嵌合され、かつ該偏心調節部材１８を中心に回転する。ボア５０は、アーム４６の主円筒状部分４８の中心長手方向軸線（プーリ軸線）に対して横方向すなわち半径方向に変位している。従って、アーム４６は、調節部材１８を中心に回転すると、調節部材１８に対して偏心して枢動する。アーム４６の軸線と、装着軸２０の円筒状本体部分２４の中心長手方向軸線２８（偏心調節部材１８の中心軸線（この回りをアーム４６が枢動する））との間の距離は、テンショナの作動偏心度（working eccentricity）を形成する。装着作業の間にレバーアーム４６（枢動構造体）を偏心調節部材１８に連結することにより、レバーアーム４６の作動偏心度が偏心調節部材１８の調節偏心度に「付加」され、テンショナの装着ストロークが大きく増大される。

更に図示するように、レバーアーム４６と偏心調節部材１８との間にはＰＴＦＥまたは同様な耐摩耗性材料で作られた枢着ブシュ４４が配置されており、両者の間の摩擦を制限している。枢着ブシュ４４はボア５０内に圧嵌めされ、レバーアーム４６と一緒に回転できるようにボア５０の内面との密着嵌合を形成している。枢着ブシュ４４は、偏心調節部材１８（枢着軸２２の外面）の回りの摺動すなわち隙間嵌めを形成し、これにより、枢動構造体すなわちレバーアーム４６は、偏心調節部材１８を中心に比較的滑らかにかつ摩擦のない態様で枢動できる。

図示の実施形態では、環状壁部５４が設けられており、該環状壁部５４は、レバーアーム４６の長手方向両端部の間で、隣接エンジンブロック１２に幾分近い方の位置から半径方向外方に延びている。環状壁部５４の外周部からエンジンブロックに向かって、外方円筒壁部分５６が延びており、該円筒壁部分５６は、エンジンブロック１２に近い方のレバーアーム４６の端部５８に対してほぼ同心状に配置されている。
レバーアーム４６からは、ポインタ６０が半径方向外方に延びている。ポインタ６０はエンジンブロック１２に近い方の円筒状壁部５６の比較的厚い部分から延びているのが好ましいが、エンジンブロック１２から最も離れたアーム４６の部分から突出させるか、アーム４６の頂部に突出部として形成することができ、種々の位置に形成することもできる。ポインタ６０は、テンショナ１０の装着を測定すなわちモニタして、テンショナ１０が、初期設置時に所定の大きさの静的ベルト負荷力をもってベルト１６と係合することを確保する。

アーム４６は更に、装着作業の間にピン３４を受入れるピン孔６２（図７）を有し、この点についてはより詳細に後述する。ピン３４は、スロット３２と協働して、暫定カップリング構造体の一部を構成する。

エンジンブロック１２に隣接してベースプレート６４が配置され、該ベースプレート６４は、調節部材１８の端部を受入れる円形開口６６を有している。図示の実施形態では、ベースプレート６４は、エンジンブロック１２から僅かに間隔を隔てた関係に保持されるようにして、枢着軸２２のフランジ４２と係合する。しかしながら、ベースプレート６４は、任意の他の適当な態様で調節部材１８と係合させることができる。

ベースプレート６４は、突出延長部６８と、エンジン上でのテンショナの位置決めに使用される突出位置決め部７０とを有している。延長部６８はプーリ８６の半径方向外方面を越えて半径方向外方に延びており、このため、延長部６８は、図８〜図１１に最も明瞭に示すように、テンショナ１０がエンジンブロック１２に装着されるときに明瞭に見ることができる。ベースプレート６４の延長部６８はまた、この外周部に沿って設けられたノッチ７２を有し、該ノッチ７２は、ポインタ６０の位置従ってベルト負荷を測定するのに使用される。

ベースプレート６４は更に曲りタブ部分７４を有し、該部分７４は、図５に示すように、エンジンブロック１２から離れるように軸線方向に延びている。曲りタブ部分７４はストップ部材として機能し、該ストップ部材は、テンショナ１０の作動中に固定状態に維持されかつアーム４６のストップ面７６、７８と協働して（図９Ａ〜図９Ｃ参照）、アーム４６の角度位置すなわち枢動位置を制限する。ストップ面７６、７８は、図９Ａ〜図９Ｃに最も明瞭に示すように、アーム４６に形成された開口８０の両側に形成された対向面である。ベースプレート６４のタブ部分すなわちストップ部材７４は、アーム４６が所定角度範囲を越えて回転するときにストップ面７６、７８と係合して、偏心調節部材１８を中心にのアーム４６の枢動可能範囲を制限する。ストップ面７６はフリーアームストップを形成し、ストップ面７８は負荷ストップを形成する。より詳しくは、ストップ面７６とストップ部材７４との係合によりフリーアームストップ位置が形成され、ストップ面７８とストップ部材７４との係合により負荷ストップ位置が形成される。

従来技術では、他のベースプレート構造も知られている。例えば、テンショナの反対側端部（エンジンブロック１２とは反対側の端部）に、同様なベースプレート形式の構造を設けることができる。或いは、特定のテンショナ構造によっては、ベースプレートを完全に省略できる。また、テンショナストップ（フリーアームストップおよび負荷ストップ）は、ベースプレートの一部以外の手段および／または枢動アームのスロットの端部以外の手段で形成できる。また、負荷ストッパは完全に省略できる。

本発明のストローク増大効果を最適化するには、暫定カップリング構造体（すなわち、偏心調節部材１８内のスロット３２の位置およびアーム４６内のピン３４の位置）は、アーム４６が負荷ストップ位置に到達するのと同時またはほぼ同時に、調節部材１８がベルトから最大距離の位置に枢動されるように構成されおよび／または位置決めされなくてはならない。また、装着軸１８は、ベルト１６から離れるように時計回り方向または反時計回り方向に枢動させることができる。しかしながら、カップリング構造体すなわちピン３４およびスロット３２の位置を適正に定めるには、設計過程で決定されかつ設定されなくてはならない。

ベースプレート６４とアーム４６との間には捩りばね８２が連結されている。より詳しくは、ばね８２は、エンジンブロック１２の近くに配置される調節部材１８の部分のほぼ近くで、枢動アーム４６の主本体部分４８を中心に自由に巻回された主部分８４を有している。エンジンブロック１２に近い方の捩りばね８２の端部は、ベースプレート６４またはエンジンブロック１２のような他の任意の固定構造体に固定できるばねストップと係合する。捩りばね８２の他端部はアーム４６に連結される。捩りばね８２の他端部とアーム４６との連結は慣用的態様で行なわれ、例示実施形態として図８Ａ〜図８Ｃに示すように、アームを調節部材１８を中心に反時計回り方向（すなわちベルトと係合する方向）に押圧するように作動する。

プーリ８６は、慣用的態様でアーム４６を中心に環状に配置される。好ましくは、プーリ８６は、ボールベアリング組立体８８を介して、アーム４６上で回転可能に取付けられる。ボールベアリング組立体８８はプーリ８６の円筒状内面とアーム４６の円筒状外面との間に取付けられている。プーリ８６には、ポリＶベルトまたはタイミングベルト１６の好ましくは平外面と円滑に係合する環状外面９０が設けられている。

図示のように、主ばね部分８４の閉込め部（confines）内にはばね支持体９２を配置することができる。ばね支持体９２を設ける場合、該支持体９２は、ベースプレート６４とアーム４６の端部５８との間の支持部材を構成する。

また、スラストワッシャ９４が、レバーアーム４６の反対側端部とフランジ３０との間のベアリング部材を形成している。スラストワッシャ９４は、テンショナ組立時または装着作業時にピン３４を受入れる孔９６を有し、該孔９６の直径はピン３４の直径より小さい。このため、ピン３４がスラストワッシャ９４に挿通されると、孔９６の縁部が僅かに変形し、テンショナがエンジンブロック１２に装着される前の輸送の間にピン３４を保持する。この構成は、ピン３４がテンショナ１０と一緒に輸送されない場合（例えば、ピンが装着工具９８内に一体化されている場合）には省略され、ピン３４は、装着工具９８と一体化されるか完全な別体部品として装着される間に、最初にテンショナ１０内に挿入される。

テンショナ１０の装着および作動について以下に説明する。最初に、ベースプレート６４の位置決め部７０が、エンジンブロック１２に設けられたスロットＳ（図５）内に位置決めされ、固定ボルト１４がエンジンブロック１２のネジ山付き開口内に緩く螺着される。固定ボルト１４は最初は締付けられないので、例えば図８および図９に示すような適当な装着／調節工具９８（該工具９８は、装着軸２０のフランジ３０の１対の開口３６と係合する）を使用して、調節部材１８を固定ボルト１４を中心に偏心して回転すなわち枢動できる。

ベルト１６が、ベルト装着のための最後の部品を除き、エンジンのベルト駆動システムの全てのプーリ／スプロケット上またはこれらの回りに掛けられる。テンショナ１０がエンジンブロック１２に取付けられているため、ベルト装着のための最後の部品上または該部品の回りにベルトを装着するためには、テンショナ１０をベルト１６から離れる方向に回転すなわち枢動しなければならない。

テンショナ組立て時に、着脱可能ピン３４がテンショナに供給されていない場合には、ピン３４が、調節部材１８のスロット３２およびスラストワッシャ９４の孔９６を通って、アーム４６の孔６２内に挿入される。スロット３２は、偏心調節部材１８がアームすなわち枢動構造体４６に対して、制限された大きさだけ両方向に回転することを可能にし、前述のようなロストモーション形式のカップリングを構成する。スロットの使用により、一般に、テンショナ組立て時（または、ピンが予め設けられていない場合にはテンショナ装着工程中）に、ピンをテンショナに挿入することが容易かつ簡単になる。

装着／調節工具９８の１対の突出部は調節部材の１対の開口３６内に挿入され、工具９８は、プーリ８６が、図８Ａに矢印で示すように、ベルト１６から離れる方向に枢動されるように調節部材１８を回転させるのに使用される。偏心調節部材１８がベルトから更に離れる方向に枢動されると、図１０および図１１に最も明瞭に示すように、調節部材１８のスロット３２の端面１００がピン３４と接触する。この接触が生じると、レバーアーム４６は偏心調節部材１８に暫定的に連結される。偏心調節部材１８がベルトから更に離れる方向に枢動されると、アーム４６が、偏心調節部材と一緒に、フリーアームストップ位置（図１０、図８Ａ、図９Ａ）から負荷ストップ位置（図１１、図８Ｂ、図９Ｂ）に向かって回転するであろう。アーム４６は、ピン３４を介して偏心調節部材１８に（暫定的に）連結されるので、アーム４６は、その作動範囲に亘って、偏心調節部材１８と一緒に回転される。

ベルト１６から離れる方向への調節部材１８の回転は、図１１に最も良く示すように、アーム４６が負荷ストップ位置に到達するまで続けられる。アーム４６がひとたび負荷ストップ位置に到達すると（または、システムの構造上、可能であるならばアーム４６が負荷ストップ位置に到達する前に）、ベルト１６は駆動システムの最終部品上に装着され、一方テンショナ１０は負荷ストップ位置に保持される。好ましくは、テンショナは、アーム４６が、調節部材がテンショナ組立体をベルトからできる限り遠くに移動させる角度位置（すなわち、調節部材の偏心軸線がベルト負荷方向と整合する位置）へと回転するのと同時（またはほぼ同時）に、負荷ストップ位置に到達するように設計される。

前述のように、レバーアーム４６の偏心度は偏心調節部材１８の偏心度に「付加」される。すなわち、テンショナの全ストロークが増大され、従来のテンショナ構成の場合よりも非常に容易に、ベルト１６を最終部品の回りおよびベルト駆動システム内に装着できる。このように、アーム４６をカップリングピン３４を介して調節部材１８に係合させることにより、アーム４６は、この作動範囲内で、調節部材と一緒に回転される。これにより、有効装着偏心長さ（該長さは、図１２および図１３に示すように、プーリ中心軸線と装着ボルト軸線との間の距離として定義される）が大幅に増大される。

例えば、５．０ｍｍの装着偏心度および４．５ｍｍのアーム偏心度をもつテンショナ組立体の場合、有効装着ストローク（プーリがベルトから横方向に離れるように移動する距離）は、偏心調節部材の８０°の回転に亘って２．２ｍｍから〜６．２ｍｍまで約３倍増大する。８０°のうちの最初の約１５°は枢動アームがカップリング構造体（ピン３４）を介して調節部材に連結されていないときであり、後の約６５°は枢動アームがカップリング構造体（ピン３４）を介して調節部材に連結されているときである。これにより、テンショナをより効率的に設計でき、かつ必要装着ストロークを達成するために調節部材の偏心度を増大させる必要性をなくすことができ、従って、潜在的なパッケージング困難性およびテンショナコストを低減させることができる。

この利点が、図１２および図１３に図式的に示されている。図１２に示すように、装着偏心長さ（installation eccentric）は、２つの部品を一体に連結することなく、装着ボルトまたはスタッドを中心に偏心的に回転し、アームは、捩りばねによりフリーアームストップに対して押圧された状態を維持し、テンショナの可動（有効）部品（アーム、ベアリング、プーリ、ワッシャ等）は、固定部品（枢動軸、ベースプレート等）に対して移動しない。換言すれば、調節部材のこのような非連結回転中に有効に回転する部品のみが装着偏心長さ（装着軸２０）となり、装着偏心長さは、枢着軸２２の内部かつ装着ボルトまたはスタッドを中心に回転し、枢動アームは、調節部材により単に並進的に「同伴移動（carried along）」される。

アームのトラジェクトリは、装着軸偏心度の長さにほぼ等しいトラジェクトリ半径をもつ準円形である。装着偏心長さが例えば反時計回り方向に回転すると、ハブ負荷方向に対する装着偏心長さの位置はΔαだけ増大する。同時に、ベースプレートおよび枢動アームの近似純並進移動（approximately pure translational movement）を考えると、装着偏心長さａとテンショナ作動アーム偏心長さｂとにより形成される角度βは同量（α＞９０°の場合）だけ減少する。この結果、有効装着偏心長さｅ（該偏心長さｅは、装着偏心長さａおよび作動アーム偏心長さｂとともに三角形を形成しかつ「ａ」、「ｂ」およびこれらの間の角度βの関数である）は、装着軸の回転の増大につれて減少する。
数式で表すと下記のようになる。

ｅ₁ ²＝ａ₁ ²＋ｂ₁ ²−２ａｂ・cosβ、および
ｅ₂ ²＝ａ₂ ²＋ｂ₂ ²−２ａｂ・cosβ（β−Δα）

ここで、ｅ₁は第一角度位置αでの有効装着偏心長さ、ｅ₂は第二角度位置（α＋Δα）での有効装着偏心長さである。従って、偏心調節部材の回転の増大につれてΔαが増大すると、（β−Δα）はゼロ（０）に近付き、cos（β−Δα）は１に近付く。

ｅ₂＜ｅ₁
であることは明瞭である。

第一角度位置αが１８０°に近付くと、有効装着偏心長さは、ｅが装着偏心長さａより小さくなる（ｅ＜ａ）点まで減少し続ける。この現象が生じると、装着偏心長さのストローク効率（すなわち、偏心装着調節部材が更に回転する度に、プーリ中心位置がベルトからハブ負荷方向に移動する量）は、ゼロ（０）に近付く。

これに対して、本発明に従って枢動アームを偏心調節部材に連結すると、偏心調節部材がその全装着移動範囲に亘って移動するときに作動偏心長さｂがテンショナ装着ストロークに寄与することを続け、これによりテンショナストローク効率のこのような低下がなくなる。図１３に示すように、ひとたびピン３４が偏心調節部材１８のスロット３２の端面１００と接触すると、この係合により調節部材１８とアーム４６との相対位置がロックされる。従って、装着偏心位置を形成する角度αの如何にかかわらず、装着偏心長さａとアームｂとにより形成される角度βは一定に維持される（ベースプレートおよび枢動アームの近似純並進移動を考える）。この結果、有効装着偏心長さｅは一定に維持され、装着軸が更に回転する度に、プーリ中心位置がハブ負荷方向に変化する量（装着効率）は、角度αが１８０°に接近しても、僅かに停止かするに過ぎない。

このように２つの部品が連結された後のアームのトラジェクトリは円形であり、該円の半径は有効装着偏心長さｅに等しく、次式で与えられる。

ｅ²＝ａ²＋ｂ²−２ａｂ・cosβ＝一定

実際に、２つの部品が一体に連結された後は、全ての可動部品は、固定部品に対して、装着ボルト軸線を中心に装着偏心長さで一体に移動し、このため、有効装着偏心長さおよび利用可能な装着移動長さが増大される。

調節部材１８がベルトから離れる方向に回転される前に、アーム４６がフリーアーム位置にありかつ調節部材１８が図１０に示すようにピンと係合していないときは、ピン３４に作用する力は小さく、事実上ゼロである。しかしながら、ひとたび調節部材１８が、スロット３２の端面１００がピン３４と係合することによって、アーム４６と係合または連結されるのに充分なだけ枢動されると、アーム４６が押されて、調節部材１８と一緒にベルトから離れる方向に回転すなわち枢動される。この時点で、アーム４６が、捩りばね８２により発生される復帰力すなわち押圧力に抗して強制的に回転され、アームが負荷ストップ位置に到達すると、最大ばね負荷が発生される。したがって、アーム４６が偏心調節部材１８と一緒にベルトから離れる方向に回転すなわち枢動される間に、捩りばね８２が、ベルトから離れる方向の枢動を妨げるため、ピン３４は押圧ばね力による負荷を受ける。

図８Ｂに矢印で示すように、ベルトがベルト駆動システム内に完全に装着されかつ適正に位置決めされた後、調節部材１８従ってアーム４６は、ベルト方向（例えば、図示のように時計回り方向）に戻し回転される（または捩りばね８２の影響を受けて回転できる）。調節部材１８は、アームがフリーアームストップに当接しおよび／またはプーリがベルトと係合するまで、ベルト１６に向かって移動される。枢動構造体がフリーアームストップおよび／またはベルトに当接すると、ストップおよび／またはベルトはばね負荷を受け、このため、ばね負荷力が枢動構造体を介してカップリング構造体に伝達されることは殆どまたは全くなく、この時点でスロット３２の表面１００がピン３４から離脱する。このように、この時点で、ピン３４に作用するばね負荷は再びゼロとはならないまでも非常に小さくなり、ピン３４はテンショナから極めて容易に取外される。ピン３４が取外されると、アーム４６は調節部材１８に対して拘束されることなく回転すなわち枢動でき、テンショナは、完全に設定されているとはいえないが、作動することができる。

ひとたびピン３４がテンショナから取外されると、調節部材１８がベルト１６の方向に回転され、プーリ８６をベルト１６に対して押付けて張力付与係合させる。調節部材は、反時計回り方向（元の、ベルトに向かう方向）に更に戻されて、プーリを「低」位置でベルト１６に対して押付けて張力付与係合させるか、再び１８０°だけ時計回り方向（元の、ベルトから離れる方向）に回転されて、プーリを「高」位置でベルト１６に対して押付けて、張力付与係合させる。ベルト１６に充分な張力が付与されると、アーム４６を介してベルト１６により加えられる対向ベルト負荷トルクが、捩りばね８２によりアーム４６に加えられるばねトルクに打勝ち、アーム４６は調節部材１８に対して反対方向（すなわち、ベルト１６から離れる方向）に回転すなわち枢動する。調節部材１８およびアーム４６のこの回転位置すなわち角度位置で、捩りばね８２は、所定の所望静的張力をベルト１６に付与するように調節される。換言すれば、テンショナ１０は、図８Ｃおよび図９Ｃに示すようにその公称作動位置にある。

この時点で、固定ボルト１４を緊締し、調節部材１８を所定位置に固定する。このように、テンショナ１０は、アーム４６が調節部材１８を中心に自由に回転するようにして装着される（しかしながら、その回転範囲は、ストップ７６、７８により制限される）。エンジン作動中にベルト１６が緩むと、捩りばね８２がアーム４６を押して回転させ、アームはその偏心構造により枢動して、プーリをベルトの方向に移動させて弛みを除去する。逆に、エンジンの作動中にベルト１６の張力が増大すると、ベルト１６がプーリに負荷力を加え、これにより、アーム４６が、捩りばね８２の押圧力に抗して反対方向に回転される。

テンショナは、アーム４６に適当な大きさのトルクを加えてベルト１６に適正な張力を付与するように、捩りばね８２が適正な大きさの張力をもつようにして装着されたことになる。ストップ部材７４が予め固定されているので、装着の調節は、ストップ部材７４に対してストップ７６、７８の位置を設定するのではなく、主として、ベルト１６に適正な静的張力を設定することにより行なわれる。このように、装着の調節は、単に、ストップ部材７４を両ストップ７６、７８の間のどこかに位置決めすることにより行なえばよい。

前述のように、本発明のテンショナ１０は、有効装着ストロークを増大させ、装着および取外しのためにカップリング構造体（ピン３４）を無負荷状態にしておく。アーム４６の移動を調節部材のストロークに付加することにより、調節部材の移動のみの装着ストロークと比較して、約５０％だけ全装着ストロークが増大される。しかしながら、ベルト装着中に必要とされる装着ストロークの長さは変えることができ、かつエンジン許容度およびベルト長さに適合できる。或るエンジン／ベルト組立体では、アーム４６を負荷ストップ位置の方向に回転させることにより得られる付加装着ストロークは一部に必要とされるに過ぎないか、全く必要とされないこともある。これらの場合において、調節部材１８およびアーム４６を完全に（すなわち、アーム４６が負荷ストップ位置に到達するまで）回転させる必要はなく、ベルト１６が駆動システム内に掛けられるまで回転させる必要があるに過ぎない。

また、ピン３４は、テンショナアーム４６と調節部材１８との連結された回転中を除き負荷されない（すなわちばね荷重はピン３４に作用しない）ので、テンショナ組付け中のピン３４の装着および取外しは非常に容易である。また、ピンが取外されるときにテンショナアームがフリーアーム位置まで突然に回転することにより生じる可能性のある損傷衝撃も回避される。

他の形態として、ピン孔／スロット構造を逆にすることも考えられる。より詳しくは、前述の説明とは逆に、装着ピン用のピン孔を偏心調節部材のフランジに形成し、スロットを枢動アームに形成することを考えることもできる。このように構成することにより、枢動アームと偏心調節部材との間に、前述と同じロストモーション型カップリングが形成される。

以上から、本発明の目的が完全かつ有効に達成されることがわかる。上記特定実施形態は、本発明の構造的および基本的原理を示すためのものであって、本発明を限定するものではない。逆に、本発明は、特許請求の範囲内のあらゆる変更形態および代替形態を包含することを意図している。

本発明の一実施形態に従って構成されたベルトテンショナを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す正面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す分解図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す正面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す、図４の５−５線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す断面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す斜視図であり、ベルトテンショナの内部構成部品を示すべく一部を取外して示すものである。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す正面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す正面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す正面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す後面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す後面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナの装着作業の１つを示す後面図である。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す正面図であり、アームがフリーアームストップ位置にありかつ調節部材が装着ピンと係合していないところを示すものである。 本発明の一実施形態によるベルトテンショナを示す正面図であり、アームが負荷ストップ位置にありかつ調節部材が装着ピンと係合しかつベルトから離れた極端位置にあるところを示すものである。 枢動アームが偏心調節部材に連結されないテンショナ装着運動を示す模式図である。 最初は枢動アームが偏心調節部材に連結されず、次に、本発明に従って枢動アームが偏心調節部材に連結される構成のテンショナ装着運動を示す模式図である。

符号の説明

１０ テンショナ
１２ エンジンブロック
１４ 固定ボルト
１８ 偏心調節部材
２０ 装着軸
２２ スリーブ型枢着軸
３４ ピン
４６ レバーアーム（枢動構造体、枢動アーム）
８２ 捩りばね
８６ プーリ

Claims (15)

1. ベルト駆動システムの駆動ベルト（１６）またはタイミングベルトに張力を付与するベルトテンショナ（１０）であって、
   エンジン装着面（１２）に装着されるように構成および配置され、エンジン装着面に装着されたとき、第一ベルト張力付与方向、および該第一ベルト張力付与方向から離れる第二方向に調節可能な偏心調節部材（１８）と、
   偏心枢動可能に前記偏心調節部材（１８）に装着された枢動構造体（４６）と、
   前記枢動構造体（４６）に回転可能に装着されたベルト張力付与プーリ（８６）と、
   前記枢動構造体を前記第一ベルト張力付与方向に弾性的に押圧する押圧部材（８２）とを備え、
   前記テンショナは、前記枢動構造体を偏心調節部材にロストモーション連結構造で暫定的に連結する暫定カップリング構造体（３４）を受入れるように構成され、前記駆動ベルト（１６）またはタイミングベルトを前記ベルト駆動システムに装着可能とするように前記偏心調節部材が装着作業の一環として第一ベルト張力付与方向から離れる第二方向に回転させられたとき、前記枢動構造体が前記押圧部材（８２）の押圧力に抗して前記偏心調節部材（１８）と一緒に動くようにし、
   さらに、前記暫定カップリング構造体（３４）と取外すと前記枢動構造体が前記偏心調節部材から解放され、前記枢動構造体（４６）が前記偏心調節部材（１８）を中心に自由かつ偏心して枢動できるようにすることによって前記テンショナが作動可能になり、
   前記押圧部材（８２）は、前記テンショナ（１０）に受け入れられたとき、前記枢動構造体（４６）が前記ロストモーション連結を破って前記偏心調節部材と一緒に動くまでは、前記暫定カップリング構造体（３４）に殆どあるいは全く力を及ぼさず、
   前記暫定カップリング構造体（３４）は着脱可能ピン（３４）を有し、
   前記テンショナは前記ピンを受入れるように構成され、
   前記ロストモーション連結が、一方がスロット（３２）を他方が孔（６２）を有する前記偏心調節部材（１８）および枢動構造体（４６）を備え、
   前記ピン（３４）が前記スロットを通って孔内に嵌合し、
   前記テンショナは、前記偏心調節部材が装着作業中にベルト張力付与方向から離れる前記第二方向に回転されると、前記スロットの一端が前記ピンと係合し前記枢動構造体と前記偏心調節部材とを連結するように構成されている、
   ことを特徴とするベルトテンショナ。
2. 前記暫定カップリング構造体（３４）が前記ベルトテンショナの一部として設けられている、
   請求項１に記載のベルトテンショナ。
3. 前記スロット（３２）が前記偏心調節部材に形成されかつ前記孔（６２）が前記枢動構造体に形成されている、
   請求項１に記載のベルトテンショナ。
4. 前記テンショナは、前記カップリング部材（３４）が前記テンショナに受入れられると、前記偏心調節部材（１８）がベルトから離れた極端位置にありかつ前記枢動構造体（４６）が前記偏心調節部材に対して最大負荷を引起こす撓みに対応する位置まで枢動されるときに、前記駆動ベルト（１６）またはタイミングベルトを最も容易にベルト駆動システムに掛けることができるように構成されている、
   請求項１ないし３の何れか１項に記載のベルトテンショナ。
5. ベースプレート（６４）を更に有し、
   前記押圧部材（８２）は、前記枢動構造体をベルト張力付与方向に押圧するように、前記ベースプレート（６４）と前記枢動構造体（４６）との間に配置されている、
   請求項１ないし４の何れか１項に記載のベルトテンショナ。
6. 前記テンショナが装着されたとき、前記ベースプレート（６４）がエンジン装着面（１２）に隣接して配置される、
   請求項５に記載のベルトテンショナ。
7. 前記ベースプレート（６４）がストップ部材部分（７４）を備え、前記枢動構造体は負荷ストップ面（７８）およびフリーアームストップ面（７６）を有し、前記ベースプレートのストップ部材部分と前記負荷ストップとの係合により前記枢動構造体の負荷ストップ位置が形成され、前記ストップ部材部分とフリーアームストップとの係合により前記枢動構造体のフリーアームストップ位置が形成される、
   請求項５または６に記載のベルトテンショナ。
8. ベースプレート（６４）を更に有し、該ベースプレートがストップ部材部分（７４）を備え、前記枢動構造体は負荷ストップ面（７８）およびフリーアームストップ面（７６）を有し、前記ベースプレートのストップ部材部分と前記負荷ストップとの係合により前記枢動構造体の負荷ストップ位置が形成され、前記ストップ部材部分とフリーアームストップとの係合により前記枢動構造体のフリーアームストップ位置が形成される、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のベルトテンショナ。
9. 前記押圧部材（８２）は捩りばねを有している、
   請求項１ないし８の何れか１項に記載のベルトテンショナ。
10. 前記偏心調節部材（１８）は互いに入れ子式に重ね合わされた２つの構成部品（２０、２２）を備えている、
    請求項１ないし９の何れか１項に記載のベルトテンショナ。
11. 互いに入れ子式に重ね合わされた前記２つの構成部品（２０、２２）は、互いに入れ子式に重ね合わされた２つの円筒軸（２４、３８）からなる、
    請求項１０に記載のベルトテンショナ。
12. 自動車のベルト駆動システムにベルトテンショナ（１０）を装着する方法であって、
    該ベルトテンショナが、偏心調節部材（１８）と、該偏心調節部材に偏心枢動可能に取付けられた枢動構造体（４６）とを備え、前記偏心調節部材（１８）と枢動構造体（４６）とはロストモーション連結構造を有し、前記ベルトテンショナはさらに、該枢動構造体に回転可能に取付けられたベルト張力付与プーリ（８６）と、自動車のエンジン（１２）に前記ベルトテンショナが装着されたとき、前記枢動構造体を前記ベルト駆動システムのベルト（１６）に向かう第一方向に押圧して前記プーリをベルトと強制的に張力付与係合させる押圧部材（８２）とを有し、前記方法は、
    最初に、前記テンショナ（１０）を、前記偏心調節部材を枢着するボルトまたはスタッド（１４）を介して、自動車のエンジン（１２）に装着するステップと、
    前記枢動構造体を前記偏心調節部材に連結するステップと、
    前記枢動構造体を、前記第一方向から離れる第二方向に前記ロストモーション連結構造の所定初期角度範囲だけ動かし、次いで、前記枢動構造体（４６）と前記偏心調節部材（１８）を前記押圧部材（８２）の押圧力に抗して動かすステップと、
    前記ベルト（１６）を、前記ベルト駆動システムの全ての構成部品またはこれらの構成部品の回りに取付けるステップと、
    前記枢動構造体がベルトに向かう第一方向に戻るようにかつ押圧部材の押圧力が緩和されるように、前記偏心調節部材を第一方向に戻すべく枢動させるステップと、
    前記偏心調節部材から前記枢動構造体を解放させるステップと、
    プーリ（８６）を押圧してベルト（１６）と強制的に係合させこれにより押圧部材の押圧力に抗して前記枢動構造体を枢動させるように前記偏心調節部材を枢動させるステップと、
    前記枢動構造体がベルトに対する所定張力付与位置に枢動された後に、調節部材（１８）従ってテンショナを所定位置に固定するようにボルトまたはスタッド（１４）を緊締するステップとを有し、
    前記連結は、前記偏心調節部材（１８）が前記所定初期角度範囲で枢動されている間は負荷を受けず、前記偏心調節部材が前記所定初期角度範囲を越えて枢動された後に初めて負荷を受け、
    前記ロストモーション連結構造が、前記枢動構造体の孔（６２）と、該孔内に嵌合するピン（３４）と、前記偏心調節部材のスロット（３２）とを有し、該スロットをピンが通りかつ該スロット内をピンが摺動し、前記所定初期角度は、ベルト（１６）から離れる第二方向に偏心調節部材が枢動するときにピンと係合するスロットの一端により定められ、前記係合により前記枢動構造体が前記調節部材に連結され、前記枢動構造体は、前記偏心調節部材が第一方向に戻るべく枢動される間にスロットの前記端部がピンから離脱するときに、前記偏心調節部材から解放される、
    ことを特徴とするテンショナ装着方法。
13. 前記スロット（３２）の端が前記ピンから離脱して前記枢動構造体（４６）が前記偏心調節部材（１８）から解放されたとき、前記ピン（３４）を前記テンショナから取外し、前記枢動構造体が前記ピンに拘束されないで前記偏心調節部材に対して枢動できるようにするステップを更に備えている、
    請求項１２に記載のテンショナ装着方法。
14. 枢着アーム（４６）は、前記偏心調節部材（１８）が前記第二方向に前記ベルトから最も離れた位置まで枢動されるのと略同時に、前記ベルト（１６）から離れる前記第二方向に負荷ストップ位置まで枢動される、
    請求項１２に記載のテンショナ装着方法。
15. 枢着アーム（４６）が負荷ストップ位置まで枢動されかつ前記偏心調節部材（１８）がベルトから最も離れた位置まで枢動されたとき、前記ベルト（１６）がベルト駆動システムの全ての構成部品またはこれらの構成部品の回りに取付けられる、
    請求項１３に記載のテンショナ装着方法。

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