JP2006523289A

JP2006523289A - ２本アーム式ベルトテンショナ

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Publication number: JP2006523289A
Application number: JP2006505513A
Authority: JP
Inventors: ジャコモ，トンマーゾディ; レンベルガー，ハインツ
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: US20070037648A1; ES2306849T3; EP1464871B1; EP1464871A1; DE60321308D1; US7468013B2; JP4657200B2; WO2004088171A1

Abstract

内燃機関（３）のベルトドライブ（１）において、２本アーム式ベルトテンショナ（１６）は、固定された管状支持部（２０）、該管状支持部（２０）に共通のヒンジ軸（２１）まわりに回転可能に結合され、ドライブベルト（１１）のそれぞれの支流部（１２），（１３）と協働するそれぞれの第１従動輪（２５）及び第２従動輪（２６）を支持する第１（２４）及び第２アーム（２３）と、アーム（２３）（２４）に対して互いに向かう荷重を付与する弾性部材（３３）と、を有し、弾性部材（３３）は、ヒンジ軸（２１）と同軸に、管状支持部（２０）を通って延在し、管状支持部（２０）の外部に突出する両側の端部（３７）、（３８）を有する捻り方向に弾性のある細長い部材（３４）を有し、端部（３７）、（３８）は、対応するエンドキャップ（４０）（４１）に嵌められ、キャップの一方は、アーム（２３）（２４）の一方に直接嵌められ、他のアームの他のキャップに一体的に接続された一端を収容する。

Description

本発明は、内燃機関ベルト駆動用の２本アーム式ベルトテンショナに関する。

機関ベルト駆動において、知られているように、無限ベルトは、ドライブシャフトを、電気機械、及び、考えられる一以上の補助部材に接続する。可逆式の電気機械を用いるとき、即ち、モータ及びジェネレータの双方として動作できる電気機械を用いるとき、ベルトの支流部は、電気機械の動作モードに依存して、異なる張力を有する場合には、ベルト張力は、２本アーム式ベルトテンショナを用いて制御される。

最も通常的に用いられる２本アーム式ベルトテンショナは、２つのベルトテンショニングアームを含み、当該アームは、それぞれのヒンジ部が同一のヒンジピン上を共通の軸まわりに回転するように搭載され、従動プーリーを支持し、それぞれがベルトのそれぞれの支流部に対して作用する。２つのアームは、アームのヒンジ部間に位置する通常的な渦巻状の付勢スプリングにより互いに向かって付勢され、従動プーリーにそれぞれの支流部に向けて荷重を与えて、ベルト張力の変動を補償する。

しかしながら、上述の広く用いられるタイプのベルトテンショナは、特にヒンジ軸に垂直な方向において、非常にかさばり、それ故に、非常にコンパクトな内燃機関に対して適さなくなるという欠点がある。これは、主に、用いられる付勢スプリングの種類に起因し、そのサイズは、ベルトの正確なテンショニング（張力付与）を確保するのに十分な力を供給しなければならない一方で、ベルト支流部の張力の連続的な変動に応えるのに十分な柔軟性を持つスプリングにより決定される。

そこで、本発明は、上述の問題点に対する明快で低コストの解決策を提供するように設計された２本アーム式ベルトテンショナであり、特に、安価で製造しやすく、非常にコンパクトで、信頼性があり効率的である２本アーム式ベルトテンショナの提供を目的とする。

本発明によれば、固定された支持構造に固定された管状支持部と、該管状支持部に共通のヒンジ軸まわりに回転可能に結合された第１アーム及び第２アームと、前記第１アーム及び第２アームのそれぞれの端部に設けられ、前記ドライブのベルトのそれぞれの支流部と協働する第１従動輪及び第２従動輪と、該輪を前記ベルトの前記それぞれの支流部に接触させた状態を維持するために、前記第１アーム及び第２アームに対して互いに向かう荷重を付与する弾性荷重付与手段と、を備える、内燃機関のベルトドライブ用の２本アーム式ベルトテンショナであって、
前記弾性荷重付与手段は、
前記ヒンジ軸と同軸に、前記管状支持部を通って延在し、前記管状支持部の外部に突出する両側の端部を有する捻り方向に弾性のある細長い部材と、
前記管状支持部の軸方向の両側の軸端に位置し、それぞれ前記端部に角度方向が固定される態様で嵌められる第１エンドキャップ及び第２エンドキャップであって、該第２エンドキャップが、前記第２アームの一端に一体的に嵌められると共に、前記第１アームが貫通して嵌められる径方向の開口を画成する、第１エンドキャップ及び第２エンドキャップと、
前記第１アームと前記第１エンドキャップの間に設けられ、前記管状支持部、前記第１エンドキャップ及び第２エンドキャップの内側に収容される角度接続手段と、を含むことを特徴とするベルトテンショナが提供される。

以下、本発明の制限されない実施例が、添付図面を参照して例示により説明される。

図１の参照符号１は、内燃機関３の出力軸２を、可逆式、即ち、モータ及びジェネレータの双方として動作できる電気機械６のシャフト４に接続すると共に、例えば空調システムのコンプレッサである補助部材７のシャフト５に接続するベルトドライブを、全体として指示する。

より具体的には、ドライブ１は、機関（エンジン）のシャフト２に嵌められるプーリー８と、電気機械のシャフト４に一体のプーリー９と、補助部材７のシャフト５に一体のプーリー１０とを有する。プーリー８，９，１０は、無限ベルト１１が巻回され、無限ベルト１１は、プーリー８とプーリー９との間に延在する第１支流部（ブランチ）１２、プーリー９とプーリー１０との間に延在する第２支流部１３、及び、プーリー８とプーリー１０との間に延在する第３支流部１３を有する。ベルト１１は、従来的な合成繊維のＶ型であり、プーリー８，９，１０は、それぞれ、複数の溝を備えた対応する作業プロファイル（図示せず）を有する。

図１を参照するに、ドライブ１は、また、如何なる動作条件でも、支流部１２，１３の正しいテンショニングを保証すべく、ベルト１１と協働する２本アーム式ベルトテンショナ１６を含む。

ベルトテンショナ１６（図１乃至図３）は、固定された支持構造１８を含み、当該支持構造１８は、図１に示すように、電気機械６のフレーム又は外側のケーシングを囲繞する湾曲した接続ブラケット１９を含み、それにベルトテンショナ１６が螺子により接続される。ブラケット１９は、シャフト２，４の回転軸２ａ，４ａに平行な軸２１に同軸に延在する円筒形の管状本体２０に一体的に嵌められる。ベルトテンショナ１６は、また、第１及び第２の直線状の付勢用アーム２４，２３を含み、それらは、軸２１まわりに逆方向に回転するように支持構造１８に接続され、ベルト１１の支流部１２，１３とそれぞれに協働するそれぞれの従動輪２５,２６を支持する。好ましくは、各アーム２３，２４は、プレスされた金属板からなり、同一形状及びサイズの２つの***部２７を含む。同一のアームの部位２７は、向き合い、関連する輪２５，２６の対称の中心面Ｐの両側で、互いに接触され、当該面は、関連する輪の回転軸Ａに直角である。部位２７は、溶接、リベット、又はその類の他の結合手段により、互いに一体的に接続され、各アーム２４,２４に、フォーク形の端部２８を画成し、当該端部には、関連する従動輪２５，２６がヒンジ結合され、付け根部ないし接続部２９が、フォーク形の端部に対して、真っ直ぐな中間部２９ａにより分離されている。各アーム２３，２４のフォーク形の端部２８は、アーム２８ａを有し、各アーム２８ａは、一体の径可変の円筒形突起２８ｂを有し、これは、部位２７が互いに接続されるときに、他の突起２８ｂに向かって軸Ａに同軸に延在し、他の突起２８ｂと共に、ヒンジピンを画成し、当該ヒンジピンに、関連する輪２５，２６が、関連する回転接触ベアリングの介挿を介して、関連する軸Ａまわりに回転可能に搭載される。

アーム２４の付け根部２９は、２つの隣接する締め付けカラー３０により画成される一方で、アーム２３の付け根部２９は、フォーク形にされ、２つの同軸の締め付けカラー３１を有し、２つの締め付けカラー３１は、その間にアーム２４のカラー３０が隙間をもって収容されるのに十分な程度離間される。

アーム２３、２４の付け根部２９は、双方のアーム２３，２４の軸２１まわりに回転を許容する、弾性のある接続し且つ付勢する装置３３により、管状の本体２０に接続され、当該装置３３は、使用時、アーム２３，２４を互いに向けて押す。

特に図２，３に示すように、弾性装置３３は、捻り弾性のある細長い部材３４を含み、当該細長い部材３４は、軸２１に同軸に延在する一定の好適な六角形の断面を有し、軸２１に垂直な面にそれぞれの固有の断面を有する多数の平行で隣接する細長い本体３５（図４,５参照）により画成される。好ましくは、細長い本体３５は、円形の断面の円筒形であり、又は、好適な正三角形の断面の三角柱である。後者の場合、本体３５は、図４に示すように、それぞれの側面が隣接する本体３５の側面に接触するように、配設される。

弾性部材３４は、管状本体２０内に隙間をもって収容される中間部３６と、管状本体２０の外側に突出する２つの反対側の端部３７，３８とを含み、端部３７，３８上には、管状本体２０の軸方向の延長部を画成するそれぞれの円筒形エンドキャップ４０，４１の外側の端部３９が打ち込まれ又は強制的に嵌められる。

より具体的には、キャップ４０は、管状本体２０と同一の外径を有し、弾性部材３４を隙間をもって収容する関連部３９の反対側にカラー形の更なる端部４２を含み、その内部に、軸２１に同軸である捻り剛性のある円筒形の管状スリーブ４３の端部が確実に接続され、その反対側の端部４３ａは、軸２１まわりに回転可能にキャップ４１に係合し、キャップ４１の内側の軸方向の肩部に当接する。弾性部材３４は、管状スリーブ４３内を隙間をもって延在し、管状スリーブ４３に隙間をもって係合し、耐磨耗性材料からなる２つのブッシュ４４により管状本体に接続され、ブッシュ４４の１つはキャップ４０の部分４２と管状本体２０の間に介挿される外径フランジを有する。

キャップ４１は、キャップ４０と同一の外径をもつ２つの端部と、軸方向に離間されると共に湾曲した壁４５ａにより結合される２つの外径フランジ４５を有する中間部を有する。フランジ４５は、それぞれの肩部を画成し、その上に、アーム２３の対応するカラー３１が設けられ、角度方向に固定される態様でロックされる。周囲孔４６が、フランジ４５間のキャップ４１の側面に形成され、アーム２４の中間部２９ａが隙間をもって介挿され、そのカラー３０が、軸２１に同軸にキャップ４１の内部に収容され、スリーブ４３の端部４３ａに、好適には部位４３ａの外側のスプライン部上に圧入することにより、軸方向及び角度方向に固定される態様で係合される。ブッシュ４４の円筒形部及び更なる耐磨耗性ブッシュ４８は、キャップ４１とスリーブ４３の端部の間に介挿され、耐磨耗性材料からなる２つのリングが、キャップ４１とカラー３０の間に介挿され、カラー３０の両側の軸方向の側面上に配置される（図２,３参照）。

図６の変形例では、スリーブ４３が、更なる中空の、ねじれ方向に弾性のある部材により置換され、この場合、捻り線ばね５１は、例えばアーム２４を支持するスリーブ（図示せず）の介挿により、キャップ４０とアーム２４に両側で一体的に接続され、管状本体２０に回転及び軸方向が固定される態様で接続される。このようにして、この場合はスプリング５１である更なる弾性部材は、細長い部材３４と共に、２重に配置される２つの平行な捻り弾性のある本体による弾性組立体を画成する。

アーム２３，２４の共通のヒンジ軸に同軸に少なくとも１つの弾性付勢部材と、アーム２３，２４に弾性部材の両側の端部を角度方向に接続するための２つの単純明快なエンドキャップ４０，４１とを設けることによって、結果として得られる２本アーム式ベルトテンショナは、従来的なベルトテンショナに比べて、径方向で非常にコンパクトになる。更に、キャップ４０，４１の特定の寸法は、ベルトテンショナを得るために供され、管状本体２０、キャップ４０及びキャップ４１の少なくとも一部が、軸２１に平行な真っ直ぐの円筒形表面Ｋに完全に収まり又はその中に存在し、その中間部は、固定された管状の支持本体２０自身の外側の側面により画成される。明らかながら、ヒンジ軸に沿って一定の横断サイズであることは、特に、管状の支持本体と同一のサイズであることで、特にコンパクトな装置さえも含むほどに２本アーム式ベルトテンショナの適用範囲が増大される。

弾性部材の両側の端部に直接嵌められるキャップを用いることは、明らかながら、製造コスト、及び、とりわけ、組み立てコスト及び時間を低減する。キャップ４０，４１は、実際に、捻り方向に弾性のある部材又は複数部材４３，５１、及びアーム２３,２４の双方に対して、それぞれの軸方向の位置決め及びロック用の係止を画成する。キャップと、捻り方向に弾性のある細長い部材の組み合わせは、内部に、固定された管状の支持本体２０を含む種々の部品が単一の単純明快な軸方向の付勢動作により一緒にしっかりと組み込まれる安定した組立体を得ることに寄与し、これにより、アーム２３，２４は、一定の所望の減衰量をもって軸方向の固定位置で動作する。伴われる全ての種々の構成要素の相対位置は、実際に、それぞれの軸方向の肩部により決定されることにより保証される。

キャップ４０，４１を用いることは、弾性的に付勢する装置に、アーム２３，２４の速やかで安定した接続を提供する。アームの双方は、実際に、キャップの一部、又は、キャップに一体的に接続される本体の一部を形成するそれぞれの円筒形部位上に直接的に軸方向に単にねじ込まれる。

同一の断面及び／又は相対的な動きにおける異なる接触外面及び／又は異なるねじれ方向の剛性を有する弾性本体の束から弾性部材を作成することは、非常に弾性のあると同時に、支流部を緊張した状態に保つために必要な力をベルトに負荷できる弾性付勢本体を提供する。

弾性率と供給される力との正しいバランスを取ることは、更なる捻り方向に弾性のある部材、例えばスプリング５１により補助され、当該部材は、主たる弾性部材３４に同軸で並列的にコンパクトに配置され、異なる弾性特性の多数のねじれ部材から選択されることができる。アームの対称性は、全て面Ｐ内にあるベルトと従動輪との間の動作交換を提供し、アームの***部が同一であるという事実は、アームをモジュール化して、単一のダイを用いてそれぞれを作ることができるようにする。

最後に、フォーク形の端部のアームに一体の突起２８ｂは、輪を、螺子無しで、アームの組立体と同時に、アームに結合させることを可能とする。

明らかながら、上述のベルトテンショナ１６に対しては、本発明の範囲を逸脱することなく変更がなされうる。特に、アーム２３,２４及びキャップ４０，４１、部材３４、及び、設けられる場合には更なる弾性部材５１は、上述とは異なる態様で形成されてもよい。特に、アームは、必ずしも湾曲されたり対称である必要はなく、また、ねじれ方向に弾性のある部材又は複数の部材に、キャップ４０，４１を接続したり、キャップにアームを接続するために異なる方法が用いられてよい。

本発明による２本アーム式ベルトテンショナを特徴付ける内燃機関ベルトドライブの側面図である。図１のラインＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。図１のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。明瞭化のために部品が除去された図３のラインＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。図４の詳細部の変形例を示す図である。図２に類似し、明瞭化のために部品が除去された図２の詳細部の変形例を示す図である。

Claims

固定された支持構造（６）に固定された管状支持部（２０）と、該管状支持部に共通のヒンジ軸（２１）まわりに回転可能に結合された第１アーム（２４）及び第２アーム（２３）と、前記第１アーム（２４）及び第２アーム（２３）のそれぞれの端部に設けられ、前記ドライブのベルト（１１）のそれぞれの支流部（１２），（１３）と協働する第１従動輪（２５）及び第２従動輪（２６）と、該輪（２５）、（２６）を前記ベルト（１１）の前記それぞれの支流部（１２）（１３）に接触させた状態を維持するために、前記第１アーム（２４）及び第２アーム（２３）に対して互いに向かう荷重を付与する弾性荷重付与手段（３３）と、を備える、内燃機関（３）のベルトドライブ（１）用の２本アーム式ベルトテンショナ（１６）であって、
前記弾性荷重付与手段（３３）は、
前記ヒンジ軸（２１）と同軸に、前記管状支持部（２０）を通って延在し、前記管状支持部（２０）の外部に突出する両側の端部（３７）、（３８）を有する捻り方向に弾性のある細長い部材（３４）と、
前記管状支持部（２０）の軸方向の両側の軸端に位置し、それぞれ前記端部（３７）、（３８）に角度方向が固定される態様で嵌められる第１エンドキャップ（４０）及び第２エンドキャップ（４１）であって、該第２エンドキャップ（４１）が、前記第２アーム（２３）の一端（３１）に直接嵌められると共に、前記第１アーム（２４）が通って嵌められる径方向の開口（４６）を画成する、第１エンドキャップ（４０）及び第２エンドキャップ（４１）と、
前記第１アーム（２４）と前記第１エンドキャップ（４０）の間に設けられ、前記管状支持部（２０）、前記第１エンドキャップ（４０）及び第２エンドキャップ（４１）の内側に収容される角度接続手段（４３；５１）と、
を含むことを特徴とするベルトテンショナ。
前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）と前記第１アーム（２４）及び第２アーム（２３）とを、前記管状支持部（２０）に対して軸方向に固定された位置に保持する軸方向位置決めロック手段（４０，４１，４５）を備え、該軸方向位置決めロック手段が、前記第１エンドキャップ（４０）及び第２エンドキャップ（４１）を構成することを特徴とする、請求項１に記載のベルトテンショナ。
前記軸方向位置決めロック手段は、前記第２エンドキャップ（４１）により担持される２つの肩部（４５）を備え、前記第２アーム（２３）は、該肩部上に設置されて、該第２エンドキャップ（４１）に押し付けられることを特徴とする、請求項２に記載のベルトテンショナ。
前記第１エンドキャップ（４０）及び第２エンドキャップ（４１）は、前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）の前記各端部（３７）、（３８）上に押し込んで嵌められることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のベルトテンショナ。
前記管状支持部（２０）、前記第１エンドキャップ（４０）、及び、前記第２エンドキャップ（４１）の少なくとも一部は、前記ヒンジ軸（２１）に平行な直線の円筒形表面（Ｋ）内に完全に収まり又は円筒形表面（Ｋ）の内部に存在し、該円筒形表面（Ｋ）の中間部は、前記管状支持部（２０）の外側の側方の表面により画成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のベルトテンショナ。
前記角度接続手段は、前記第１エンドキャップ（４０）に一体的に接続され、前記ヒンジ軸（２１）まわりに回転可能に前記第２エンドキャップ（４１）に係合される端部（４３ａ）を有する捻り方向に剛性のある管状スリーブ（４３）を含み、前記第１アーム（２４）は、前記管状スリーブの該端部（４３ａ）に一体的に接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のベルトテンショナ。
前記角度接続手段は、更なる捻り方向に弾性のある部材（５１）を含むことを特徴とする、請求項６に記載のベルトテンショナ。
前記更なる捻り方向に弾性のある部材（５１）は、前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）と平行に延在し、前記第一アーム（２４）と前記第１エンドキャップ（４０）に対して、前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）と並列的に接続されることを特徴とする、請求項７に記載のベルトテンショナ。
前記更なる捻り方向に弾性のある部材は、前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）を取り巻く少なくとも１本の捻じり線ばね（５１）を含むことを特徴とする、請求項８に記載のベルトテンショナ。
前記細長い捻り方向に弾性のある部材（３４）は、同一の断面を有する多数の細長い本体（３５）を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のベルトテンショナ。
前記細長い本体（３５）は、略円形の断面を有することを特徴とする、請求項１０に記載のベルトテンショナ。
前記細長い本体（３５）は、略等しい辺を備える３角形断面を有することを特徴とする、請求項１０に記載のベルトテンショナ。
前記第１アーム（２４）及び第２アーム（２３）のそれぞれは、同一形状で且つ同一の大きさの２つの***部（２７）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載のベルトテンショナ。
前記各アームの***部（２７）は、関連する輪（２５）、（２６）の対称の相対的な中心面（Ｐ）の両側に延在し、該面は、前記関連する輪の回転軸に垂直であることを特徴とする、請求項１３に記載のベルトテンショナ。
前記***部（２７）は、プレスされた金属板からなることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載のベルトテンショナ。
前記***部は、互いに接触し、且つ、一体的に接続されることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載のベルトテンショナ。
前記各アームの***部（２７）は、それぞれのアーム（２８ａ）を有する少なくとも１つの端部フォーク（２８）を画成し、前記各アームの端部フォーク（２８）は、関連する軸（Ａ）と同軸のヒンジピンの一部を形成する関連する円筒形突起（２８ｂ）を有し、該円筒形突起（２８ｂ）に、前記関連する輪（２５、２６）が前記関連する軸（Ａ）まわりに回転可能に搭載されることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれかに記載のベルトテンショナ。