JP2002181146A

JP2002181146A - ベルトテンショナ

Info

Publication number: JP2002181146A
Application number: JP2000385891A
Authority: JP
Inventors: Keizo Kobayashi; 圭三小林; Goro Nakao; 吾朗中尾; Tadahisa Tanaka; 唯久田中
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-26
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP4076718B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ボルト締め付け時のベルト張力の増大を防止
し、かつボルト締付け後もばらつきのない安定したベル
ト張力を得る。【解決手段】ボルト３と偏心孔７との間の半径方向隙
間８を０．４ｍｍ以下に制限することにより、偏心孔７
とボルト３の相対位置を、両者の中心が一致するように
規制してボルト３締め付け時の偏心軸１の起き上がりを
防止する。また、ボルト座面３ｃと偏心軸１との間に、
固体潤滑被膜を形成した間座１１を配置し、ボルト締め
付け時の偏心軸１の供回りを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトテンショナ
に関するもので、特にエンジンのタイミングベルトに所
定の初期張力を付与するベルトテンショナとして好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等のエンジンには、クランク軸に
取り付けたクランクプーリとカム軸に取り付けたカムプ
ーリとの間にタイミングベルトを巻きかけてクランク軸
の回転と同期してカム軸を回転させることにより、ピス
トンの行程と同期してバルブを開閉駆動させるベルト伝
動装置が設けられる。

【０００３】このベルト伝動装置では、タイミングベル
トの外周側の所定位置にベルトテンショナを配置し、こ
のベルトテンショナによりタイミングベルトに所定の初
期張力を付与してタイミングベルトが歯飛びするのを防
止するのが一般的である。

【０００４】タイミングベルトに所定の初期張力を付与
するベルトテンショナは、例えば、図５に示すように構
成される。図示しないエンジンのシリンダブロックの外
面に突設した固定部材３２には、ボルト３３によって偏
心軸３１が取り付けられる。ボルト３３は、偏心軸３１
の偏心位置に形成した偏心孔３７に挿入され、これによ
り偏心軸３１が固定部材３２に対してボルト３３を中心
として偏心回動可能となる。偏心軸３１の外周には、図
示しないタイミングベルトに摺接するテンションプーリ
３６が転がり軸受３４を介して取り付けられている。ま
た、偏心軸３１の外周にはベルト張力設定用のコイルば
ね３５が配置されており、このコイルばね３５の一端３
５ａを固定部材３２に係合させると共に、コイルばね３
５の他端３５ｂを偏心軸３１に係合させることにより、
偏心軸３１がボルト３３を中心として偏心回動方向に弾
性的に付勢されている。

【０００５】ボルト３３を緩めると、コイルばね３５の
ばね力によって偏心軸３１が偏心回動し、テンションプ
ーリ３６をベルトの緊張方向に移動させる。このように
してベルトの緊張を行った後、ボルト３３を締め付けて
偏心軸３１をロックすれば、ベルトが緊張状態に保持さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ベルトテン
ショナでは、ボルトに対する偏心軸の円滑な回動運動を
許容するため、偏心孔の内周とこれに対向するボルト外
周との間に微小な半径方向隙間が設けられている。この
隙間の存在により、従来では、ボルトの締め付けに伴う
偏心軸の起き上がりが問題となっている。すなわち、コ
イルばねでベルトに張力を付与すると、ベルトの反力に
よりボルトと偏心孔の隙間の範囲内で偏心軸が傾くた
め、ベルト張力の逃げが生じるが、その後、ボルトを締
め付けると、偏心軸がボルトと同軸となるように起き上
がり、その際に張力の逃げ分がベルトに付加されるた
め、ベルト張力が初期よりも増加してしまう点が問題と
なる。

【０００７】また、偏心軸をロックする際には、ボルト
座面と偏心軸の端面との間の摩擦抵抗によって偏心軸が
ボルトと供回りする場合がある。このように供回りが生
じると、テンションプーリが正規姿勢からずれた状態で
ロックされ、ベルト張力にばらつきを生じる要因とな
る。

【０００８】また、ベルトテンショナでは、転がり軸受
とコイルばねが軸方向に並べて配置されるため、例えば
テンションプーリにモーメント荷重が負荷された際に
は、偏心軸の姿勢変化によってコイルばねと転がり軸受
のシール部材とが干渉し、シール機能が害されるおそれ
もある。

【０００９】そこで、本発明は、ボルト締め付け時のベ
ルト張力の増大を防止でき、かつボルト締め付け後もば
らつきのない安定したベルト張力が得られるベルトテン
ショナの提供を目的とする。

【００１０】また、転がり軸受とコイルばねの干渉を防
止することも併せて目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明では、偏心位置に設けられた偏心孔を備え、偏心
孔に挿入されたボルトを中心として、固定部材に対して
偏心回動可能に支持される偏心軸と、偏心軸に転がり軸
受を介して回転自在に軸支されるテンションプーリと、
偏心軸の外周に配置されたコイルばねとを備え、コイル
ばねの一端を固定部材に、他端を偏心軸にそれぞれ係合
させて偏心軸をコイルばねによって付勢し、これによっ
て上記テンションプーリを偏心回動させてベルトに摺接
させ、ベルトに所定の張力を付与するようにしたベルト
テンショナにおいて、偏心孔およびボルトの相対位置
を、両者の中心が一致するように規制する規制手段を具
備させた。

【００１２】これにより、偏心孔内周とボルトの外周と
の間の半径方向隙間の存在に起因した、ボルトの締め付
けに伴う偏心軸の起き上がりを回避することができ、こ
の起き上がりに基づくベルト張力の増大を抑えることが
可能となる。

【００１３】規制手段としては、例えばボルトと偏心孔
との間の半径方向隙間を一定値以下に制限したものが考
えられる。この場合、ボルトに対する偏心軸の許容揺動
範囲が狭まるため、偏心軸とボルトとをほぼ同軸状態に
保持することができ、これによって偏心軸の起き上がり
を防止することができる。ボルトと偏心孔との間には微
小ながらも半径方向隙間が存在するので、ボルト締め付
け前の偏心軸の偏心回動運動をスムーズに行うことがで
きる。以上の効果を得るための具体的な条件として、半
径方向隙間は０．４ｍｍ以下に設定するのが望ましい。
なお、ここでの半径方向隙間は、偏心孔内周の直径とボ
ルト外周の直径との差を意味する。

【００１４】ボルト座面と偏心軸との間に、両者間の摩
擦トルクを減ずるための間座を配置すれば、ボルトの締
め付けに伴って偏心軸が供回りすることはなく、従っ
て、偏心軸の姿勢のばらつきによるベルト張力のばらつ
きを回避することができる。

【００１５】この間座表面の摩擦係数を鋼よりも小さく
しておけば、鋼材料からなるボルトや偏心軸との間に作
用する摩擦力を減少させることができ、ボルトの締め付
けに伴う偏心軸の供回りを確実に防止することができ
る。その具体的手段としては、間座表面に固体潤滑被膜
を形成することが考えられる。

【００１６】コイルばねと転がり軸受との間にカバー部
材を介在させておけば、テンションプーリにモーメント
荷重が負荷された場合等におけるコイルばねと転がり軸
受のシール部材との接触干渉を回避し、シール部材の変
形・破損を確実に防止することができる。この場合、コ
イルばねとシール部材との接触を確実に防止するため、
カバー部材の外径寸法はコイルばねの外径寸法以上とす
るのが望ましい。

【００１７】カバー部材の内径部に、偏心軸の外周に嵌
合される円筒部を設けておけば、カバー部材を偏心軸に
確実に取り付けることができ、その取り付け作業も容易
化される。この場合、カバー部材の円筒部に軸方向の切
り欠き部を形成すれば、円筒部が弾性的に拡径および縮
径可能となるので、偏心軸への取り付け作業がさらに容
易化される。

【００１８】コイルばねの上記他端を、偏心軸の軸方向
に形成され、かつその端面に開口する係止溝に係合さて
おけば、コイルばね他端を偏心軸の端面側から係止溝に
挿入することができ、コイルばねの取り付け作業性が高
まる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図４に基づいて説明する。

【００２０】図1に示すように、本発明にかかるベルト
テンショナは、偏心軸１と、偏心軸１を固定部材２に取
り付けるボルト３と、偏心軸１の外周に配置された転が
り軸受４、コイルばね５、およびテンションプーリ６と
を具備する。

【００２１】偏心軸１は断面円形をなし、エンジンのシ
リンダブロック（図示せず）等の外面に設けられた固定
部材２にボルト３を介して取り付けられる。偏心軸１の
偏心位置には偏心孔７が形成され、この偏心孔７に半径
方向の微小な隙間８を介して高張力鋼等からなるボルト
３が挿入されている。ボルト３は、ねじのない円筒部３
ａとその先端側の雄ねじ部３ｂとを有し、そのうちの円
筒部３ａは偏心軸１の内周に嵌合され、雄ねじ部３ｂは
固定部材２に形成した雌ねじ部２ａに螺合されている。
ボルト３を緩めると、偏心軸１がボルト３を中心として
偏心回動可能となり、ボルト３を締め付けると、偏心軸
１がロックされてその偏心回動運動が規制される。な
お、図１および図２中の９は、偏心軸１の一端面１ａ
（固定部材２と対向する端面）と他端面１ｂとに開口さ
せた孔で、この孔９はレンチ等の工具を係止して偏心軸
１を偏心回動させるために用いられる。この孔９は工具
を挿入できれば十分で、一端面１ａに開口しない有底孔
でもよい。

【００２２】ボルト３の座面３ｃは偏心軸１の他端面１
ｂに係合している。ボルト座面３ｃと偏心軸１の他端面
１ｂとの間には、ワッシャ等の間座１１が配置される。
この間座１１は、ボルト３を締め付ける際の偏心軸1の
他端面１ｂとの間の摩擦トルクを低減させるためのもの
で、少なくともボルト３もしくは偏心軸１の素材（本実
施形態では鋼）より低い表面摩擦係数を有するもの、例
えば樹脂や金属等の素材表面に摩擦低減処理を施したも
のが使用される。摩擦低減処理の具体例としては、二硫
化モリブデン系、グラファイト系、フッ素系等の固体潤
滑剤の被膜を形成したものが考えられる。

【００２３】このベルトテンショナには、偏心孔７とボ
ルト３の相対位置を、その中心が一致するように規制す
る規制手段１２が設けられる。この規制手段１２で両者
１，３の芯ずれを規制することにより、偏心孔７内周と
ボルト３の円筒部外周との間の半径方向隙間８の存在に
起因した偏心軸１の起き上がりを回避することができ、
この起き上がりに基づくベルト張力の増大を抑えること
が可能となる。規制手段１２の具体例としては、例えば
上記半径方向隙間８の幅（偏心孔７の内周直径−ボルト
円筒部３ａの外周直径）を一定値以下に制限することが
考えられ、その値は後述するように０．４ｍｍ以下とす
るのが望ましい。

【００２４】偏心軸１の外周には、転がり軸受４が嵌合
される。この転がり軸受４は、内輪４ａおよび外輪４ｂ
と、内・外輪４ａ，４ｂの軌道面間に配置された複数の
転動体４ｃと、転動体４ｃを円周方向等間隔に保持する
保持器４ｄと、軸受両端の開口部を密封するシール部材
４ｅとを主要構成要素とするもので、図面では転動体４
ｃとしてボールを使用した深溝玉軸受を例示している。
転がり軸受４の内輪４ａの内周に上記偏心軸１が嵌合固
定され、外輪４ｂの外周に図示しないタイミングベルト
と摺接するテンションプーリ６が嵌合固定されている。

【００２５】転がり軸受４よりもボルト先端側の偏心軸
１外周には、コイルばね５が配置される。このコイルば
ね５は、偏心軸１の外周に十分な余裕をもって外挿さ
れ、その一端５ａは、図2に示すように、テンションプ
ーリ６の外周を超えて延びて固定部材２に突設したピン
２ｂと係合している。一端５ａの先端部は、ピン２ｂと
の係合を確実に行うため、例えば図示のようにフック形
状に形成される。一端５ａの立ち上がり部５ａ１は、偏
心孔７の１８０°対向位置で当該一端５ａがコイルばね
５のコイリング部分よりも内径側を通過するように、偏
心孔７の１８０°対向位置よりも他端５ｂ側に戻った位
置（例えば４５°程度戻った位置）に設けられる。これ
により、偏心回動中心となるボルト３からコイルばね５
の一端５ａまでの距離が縮小してモーメントが小さくな
るので、一端５ａをばね５の縮径方向（図面Ａ矢視方
向）に捩じった際のコイルばね５の傾斜（ばね中心の偏
心軸中心に対する傾斜）を回避し、コイルばね５とテン
ションプーリ６内周との干渉を回避することができる。

【００２６】コイルばね５の他端５ｂは偏心軸１に係止
される。図２では、この他端５ｂをＶ字状に屈曲形成し
た場合を例示している。偏心軸１には、その外周面およ
び一端面１ａに開口する係止溝１４が軸方向に沿って形
成され、コイルばねのＶ字状他端５ｂは、この係止溝１
４の一端面１ａ側の開口部から溝１４内に挿入される。

【００２７】図2に示すように、係止溝１４は、Ｖ字状
他端５ｂの先端部を支持する第一係合部１４ａと、Ｖ字
状他端５ｂの基端側を支持する第二係合部１４ｂと、Ｖ
字状他端５ｂの屈曲部分を支持する第三係合部１４ｃと
を具備する。係止溝１４の対向壁面のうち、一方に第一
および第二係合部１４ａ，１４ｂが形成され、他方に第
三係合部１４ｃが形成される。第一係合部１４ａと第二
係合部１４ｂは、他端５ｂのＶ字形状に対応してＶ字状
に配置される。図示のように係止溝１４の幅をコイルば
ね他端５ｂの素材径よりも大きくすることにより、係止
溝１４に他端５ｂを挿入する際の作業性を高めることが
できる。また、コイルばね他端５ｂの屈曲角度よりも第
一および第二係合部１４ａ，１４ｂ間の屈曲角度を僅か
に大きくすることにより、他端５ｂを係止溝１４に弾性
的に係止させることができ、振動等によるコイルばね他
端５ｂの係止溝１４からの脱落を防止することが可能と
なる。

【００２８】コイルばね５と転がり軸受４との間の偏心
軸１外周には、カバー部材１５が配置される。このカバ
ー部材１５は、コイルばね５の外径寸法よりも大きい外
径寸法を具備し、その外径端部１５ａは、その全周でコ
イルばね５側に折り曲げられている。図３に示すよう
に、カバー部材１５の内周には偏心軸１の外周に嵌合固
定するための円筒部１５ｂが形成され、さらに円筒部１
５ｂの円周方向複数箇所には軸方向の切り欠き部１５ｂ
１が形成される。この切欠き部１５ｂ１により、円筒部
１５ｂが弾性的に拡径および縮径可能となるので、カバ
ー部材１５の偏心軸１への取り付け作業が容易に行える
ようになる。

【００２９】このベルトテンショナのベルト伝動装置へ
の組付けは、例えば以下の手順で行われる。

【００３０】先ず、転がり軸受４との間にカバー部材１
５を介在させた状態でコイルばね５を偏心軸１に外挿
し、コイルばね５の他端５ｂを係止溝１４の一端面１ａ
側開口部から係止溝１４に挿入して他端５ｂを第一〜第
三係合部１４ａ〜１４ｃに係合させる。次にコイルばね
５の一端５ａを固定部材２のピン２ｂに係合させた後、
偏心軸１の偏心孔７にボルト３を挿入し、ボルト先端の
雄ねじ部３ｂを固定部材２の雌ねじ部２ａに軽くねじ込
んで偏心軸１を固定部材２にボルト３を中心とした偏心
回動可能な状態にする。次いで、偏心軸１の孔９にレン
チ等の回動用工具を係止して偏心軸１を偏心回動させ、
コイルばね５を弾性変形させた状態でボルト３を仮固定
する。その後、ベルトを組み付けてボルト３の仮固定を
緩めると、偏心軸１がコイルばね５によってボルト３を
中心として偏心回動付勢され、テンションプーリ６がベ
ルトに押し当てられてベルトに張力が付与される。

【００３１】このようにベルト張力とテンションプーリ
の偏心回動力（コイルばね５の弾性力）とがつり合った
状態でボルト３を締め付け、偏心軸１を固定部材２の端
面２ａに固定すれば、ベルトを所定の張力を持った緊張
状態に保持することができる。この際、規制手段１２は
偏心孔７とボルト３の相対位置をその中心が一致するよ
うに規制するため、ボルト３の締め付けによる偏心軸１
の起き上がりを防止することができ、これによりベルト
張力の増大が抑制される。また、ボルト３の締め付けに
際しては、上記のようにボルト座面３ｃと偏心軸１の他
端面１ｂとの間に摩擦トルクを減ずるための間座１１を
配置しているため、ボルト３の締め付けに伴って偏心軸
１が供回りすることはなく、従って、偏心軸１の姿勢の
ばらつきによるベルト張力のばらつきを回避することが
できる。

【００３２】図４は、半径方向隙間８の幅、ボルト３お
よび間座１１の材質を異ならせたサンプルＡ〜Ｅをそれ
ぞれ三つずつ準備し、これらを上記手順でベルト伝動装
置に組付けた上でベルト張力を測定した結果を示すもの
である。

【００３３】サンプルＡ〜Ｅの仕様は以下の通りであ
る。サンプルＡ：ボルト…高張力鋼間座…なし半径方向隙間…１．６３ｍｍサンプルＢ：ボルト…市販品（ステンレス鋼）間座…市販ワッシャ（ステンレス鋼）半径方向隙間…０．６４〜０．６６ｍｍサンプルＣ：ボルト…高張力鋼間座…市販ワッシャ（ステンレス鋼）半径方向隙間…０．０９４〜０．１００ｍｍサンプルＤ：ボルト…高張力鋼間座…摩擦低減処理ワッシャ（固体潤滑被膜）半径方向隙間…０．０９４〜０．１００ｍｍサンプルＥ：ボルト…高張力鋼間座…摩擦低減処理ワッシャ（固体潤滑被膜）半径方向隙間…０．３３〜０．３４ｍｍ

【００３４】図４からサンプルＤおよびＥでは、ベルト
張力の増大量およびベルト張力のばらつきの双方が少な
く、これら両面で良好な結果を示すことが理解される。
サンプルＤおよびＥは、何れも間座１１として固体潤滑
被膜を形成した摩擦低減処理品を使用し、かつ半径方向
隙間８を０．４ｍｍ以下に抑えたものである。以上のの
測定結果から、半径方向隙間８は０．４ｍｍ以下、さら
に好ましくは０．３ｍｍ以下に設定するのが望ましいこ
とが判明した。

【００３５】

【発明の効果】このように偏心孔およびボルトの相対位
置を、両者の中心が一致するように規制する規制手段を
設けることにより、偏心軸の起き上がりを防止でき、こ
れに基づくベルト張力の増大を抑制することができる。

【００３６】また、ボルト座面と偏心軸の間に両者間の
摩擦トルクを減ずるための間座を配置することにより、
ボルト締め付け時の偏心軸の供回りを回避することがで
き、ベルト張力のばらつきを防止することができる。

【００３７】コイルばねと転がり軸受の間にカバー部材
を配置することにより、モーメント荷重負荷時等の際に
もコイルばねと転がり軸受のシール部材との接触・干渉
を確実に防止することができ、シール部材の変形や破損
による軸受機能の低下を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるベルトテンショナの断面図（図
２中のａ−ａ断面）である。

【図２】本発明にかかるベルトテンショナの正面図（図
１中のｂ矢視図）である。

【図３】（ａ）図はカバー部材の断面図［（ｂ）図中の
ａ−ａ断面］、（ｂ）図はカバー部材の正面図［（ａ）
図中のｂ矢視図］である。

【図４】実験結果を示す図である。

【図５】従来のベルトテンショナの断面図である。

【符号の説明】

１偏心軸１ａ一端面１ｂ他端面２固定部材３ボルト３ｃ座面４転がり軸受５コイルばね５ａ一端５ｂ他端６テンションプーリ７偏心孔８半径方向隙間１１間座１２規制手段１４係止溝１５カバー部材１５ｂ円筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中唯久静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 3J049 AA03 BB05 BB15 BC03 BH11 CA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏心位置に設けられた偏心孔を備え、偏
心孔に挿入されたボルトを中心として、固定部材に対し
て偏心回動可能に支持される偏心軸と、偏心軸に転がり
軸受を介して回転自在に軸支されるテンションプーリ
と、偏心軸の外周に配置されたコイルばねとを備え、コ
イルばねの一端を固定部材に、他端を偏心軸にそれぞれ
係合させて偏心軸をコイルばねによって付勢し、これに
よって上記テンションプーリを偏心回動させてベルトに
摺接させ、ベルトに所定の張力を付与するようにしたベ
ルトテンショナにおいて、偏心孔およびボルトの相対位置を、両者の中心が一致す
るように規制する規制手段を具備することを特徴とする
ベルトテンショナ。
【請求項２】規制手段が、ボルトと上記偏心孔との間
の半径方向隙間を一定値以下に制限したものである請求
項1記載のベルトテンショナ。
【請求項３】上記半径方向隙間を０．４ｍｍ以下に設
定した請求項２記載のベルトテンショナ。
【請求項４】ボルト座面と偏心軸との間に、両者間の
摩擦トルクを減ずるための間座を配置した請求項1記載
のベルトテンショナ。
【請求項５】偏心位置に設けられた偏心孔を備え、偏
心孔に挿入されたボルトを中心として、固定部材に対し
て偏心回動可能に支持される偏心軸と、偏心軸に転がり
軸受を介して回転自在に軸支されるテンションプーリ
と、偏心軸の外周に配置されたコイルばねとを備え、コ
イルばねの一端を固定部材に、他端を偏心軸にそれぞれ
係合させて偏心軸をコイルばねによって付勢し、これに
よって上記テンションプーリを偏心回動させてベルトに
摺接させ、ベルトに所定の張力を付与するようにしたベ
ルトテンショナにおいて、ボルト座面と偏心軸との間に、両者間の摩擦トルクを減
ずるための間座を配置したことを特徴とするベルトテン
ショナ。
【請求項６】間座表面の摩擦係数を鋼よりも小さくし
た請求項４または５記載のベルトテンショナ。
【請求項７】間座表面に固体潤滑被膜を形成した請求
項６記載のベルトテンショナ。
【請求項８】コイルばねと転がり軸受との間にカバー
部材を介在させた請求項１〜７何れか記載のベルトテン
ショナ。
【請求項９】カバー部材の外径寸法をコイルばねの外
径寸法以上とした請求項８記載のベルトテンショナ。
【請求項１０】カバー部材の内径部に、偏心軸の外周
に嵌合される円筒部を設けた請求項８記載のベルトテン
ショナ。
【請求項１１】カバー部材の円筒部に軸方向の切り欠
き部を形成した請求項１０記載のベルトテンショナ。
【請求項１２】コイルばねの上記他端を、偏心軸の軸
方向に形成され、かつその端面に開口する係止溝に係合
させた請求項１〜１１何れか記載のベルトテンショナ。