JP2004116534A

JP2004116534A - オートテンショナ

Info

Publication number: JP2004116534A
Application number: JP2002276458A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Furukawa; 古河　洋文; Tetsushi Oishi; 大石　哲史
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】軽量化とコスト低減を図るとともに、固定部材あるいは可動部材と摩擦材との接触面での摺動特性を改善したオートテンショナを提供することを目的とする。
【解決手段】車体等に固定される固定部材７と、固定部材７に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材１０と、可動部材１０のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリ８と、可動部材１０を固定部材７に対し所定方向に付勢するコイルバネ１１と、可動部材１０と固定部材７との間に介装され、可動部材１０の揺動を減衰・収束させる摩擦材１と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、固定部材７と可動部材１０の一方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、他方がアルミニウム合金製であり、固定部材７と可動部材１０の間に介在される合成樹脂製の摩擦材１がアルミニウム合金製部材と摺動面になる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトの張力を自動的に適度に保つためのオートテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンの補機駆動用ベルトの張力を適度に保つ装置としてオートテンショナが使用されている。一般に、このオートテンショナは、バネの力を利用してベルトの張力を自動的に制御するものであるが、オートテンショナの揺動を減衰・収束させる方式としては、油圧ダンパ方式と摩擦ダンパ方式に大別される。このうち、後者の摩擦方式では一般にプーリが取り付けられた可動部材と車体に固定する固定部材からなり、両者は捻りバネによってベルトの張力をなるべく一定にすべく軸部を介して相対運動をする。
【０００３】
この場合、可動部材と固定部材の間の軸部には、所定の摩擦係数を有する摩擦材を配置しておき、適度な面圧を与えることによって、摺動時に発生する摩擦エネルギーにより可動部材の揺動を短時間に減衰・収束させ、ベルトの張力を可能な限り一定に保持するものである。
【０００４】
一般的には、可動部材及び固定部材はダイキャスト工法で製造されたアルミニウム合金に鋳物が使用されている。しかし、自動車部品は軽量、低価格が要求されるが、上記アルミニウム合金は軽量及び低価格が必ずしも満足されていない。
【０００５】
このため、オートテショナの固定ケース（固定部材）が合成樹脂、とりわけグラファイトを配合した芳香族ナイロン樹脂を適用することが知られている。（例えば、特許文献１参照）また、オートテショナの搖動アーム（可動部材）または搖動アームとテンションプーリにグラファイトを配合した芳香族ナイロン樹脂を適用することが知られている。（例えば、特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１０６６５３号公報
【特許文献２】
特開２００２−１０６６５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オートテショナの固定ケース、あるいは搖動アームまたは搖動アームとテンションプーリにグラファイトを配合した芳香族ナイロン樹脂を適用した場合、軽量化の目的は達成できても、通常グラファイトは炭素繊維を高温処理した高価な繊維であるため、より一層のコスト低減と軽量化が望まれていた。しかも、固定ケースと搖動アーム間に介在する押さ板が芳香族ナイロン樹脂中のグラファイトによって早期に磨耗しやすい問題があった。
【０００８】
本発明は、軽量化とコスト低減を図るとともに、固定部材あるいは可動部材と摩擦材との接触面での摺動特性を改善したオートテンショナを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本願請求項１に記載のオートテンショナは、車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記固定部材と可動部材の一方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、他方がアルミニウム合金製であり、前記固定部材と可動部材の間に介在される合成樹脂製の摩擦材がアルミニウム合金製部材と摺動面になるオートテンショナにあり、ガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料を使用することによって軽量化とコスト低減が可能になり、更に合成樹脂製の摩擦材がアルミニウム合金製部材と摺動面になるために、摩擦材の磨耗を軽減することも可能になる。
【００１０】
本願請求項２に記載の発明は、車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記固定部材と可動部材がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、前記固定部材に固定された合成樹脂製の摩擦材と、前記可動部材に固定された合成樹脂製の摩擦材が摺動面になるオートテンショナにあり、固定部材と可動部材にガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料を使用することによって更に軽量化とコスト低減が可能になり、またガラス繊維を含有しない合成樹脂製の摩擦材同士が摺動面になるために、摩擦材の磨耗を軽減することも可能になる。
【００１１】
本願請求項３に記載の発明は、複合材料の合成樹脂がナイロン６６、ナイロン４６、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、そしてシンジオタクチックポリスチレンから選ばれた少なくとも一種であるオートテンショナにある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るオートテンショナの一例の概略説明図である。オートテンショナ６は、自動車等の固定体（図示しない）に固定される固定部材７と、この固定部材７に回動自在に支持され、ベルトに係合されるプーリ８を軸受１２を介して回動支持する軸部９をアーム先端部に設けたアーム状構造体の可動部材１０と、可動部材１０を固定部材７に対し所定方向に付勢するコイルバネ１１と、可動部材１０と固定部材７との間に介装され、可動部材１０の揺動を減衰・収束させる摩擦材１を備えたものである。なお、オートテンショナ６は、図１に示す構造のものに限定されるものではない。
【００１３】
上記摩擦材１は、図２に示すように、例えば射出成形機で成形して作製することができる。この摩擦材１は両端が開口した円筒状をなしており、一端部には切り欠き３を有するフランジ２が形成され、内周面４には、油溝５が形成されている。また、この摩擦材１は、フランジ２が形成されていない端部から他端部にかけて僅かに小径となる断面テーパ状に形成されている。
【００１４】
上記摩擦材１は、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリアリレート樹脂を主成分とする合成樹脂組成物で構成され、該樹脂に３０重量％以下のポリテトラフルオロエチレン樹脂が配合してもよく、また１５重量％以下の高酸価ポリエチレンワックスを配合してもよく、また２０重量％以下の超高分子量ポリエチレン樹脂を配合してもよい。
【００１５】
本発明で使用されるポリフェニレンサルファイド樹脂やポリアリレート樹脂は、従来、摩擦材として使用されていたナイロン６６およびポリアセタールと比較してガラス転位温度および荷重たわみ温度が高い特長があり、オートテンショナ６の摩擦材１として好適な材質と言える。
【００１６】
上記固定部材７や可動部材１０に使用するガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料は、ナイロン６６、ナイロン４６、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、そしてシンジオタクチックポリスチレンから選ばれた少なくとも一種の合成樹脂１００質量部にガラス繊維３０〜５０質量部を配合する。
【００１７】
例えば、ナイロン６６にカラス繊維を配合した場合のガラス繊維含有量と引張強さの関係では、ガラス繊維の含有量が多くなるに従って引張強さは増大する。また、引張強さだけでなく、引張弾性率、曲げ強さ、曲げ弾性率、衝撃値もガラス繊維の含有量とともに増大するが、ガラス繊維の含有量が５０質量％を超え６０質量％になると、ダイキャスト製アルミニウム合金に近い引張強さ、疲労強度を得ることができる。しかし、ガラス繊維の含有量が５０質量％を超えると、射出成形あるいは機械加工等の成形加工が困難になるために、ガラス繊維の含有量は３０〜５０質量％が好ましい。
【００１８】
固定部材７、可動部材１０に発生する応力は、その構造、形状、使用条件等により異なるが、適正な構造及び形状にすることにより、一般に最大発生応力は３０〜６０Ｎ・ｍｍ^２以下、発生応力振幅は１０〜３０Ｎ・ｍｍ^２以下であり、ガラス繊維含有量を３０〜５０質量％にした複合材料を固定部材７、可動部材１０に使用しても実際に強度面では問題がない。
【００１９】
更に、本発明では、上記固定部材７と可動部材１０の一方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、他方がアルミニウム合金製であり、上記固定部材７と可動部材１０の間に介在される合成樹脂製の摩擦材１がアルミニウム合金製部材と摺動面になるように設置する必要がある。もし、摩擦材１とガラス繊維を配合した複合材料とを摺動面になるように設置すれば、摩擦材１はガラス繊維によって短時間に磨耗する。
【００２０】
また、図３に示すように、上記固定部材７と可動部材１０の両方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、上記固定部材７に固定された合成樹脂製の摩擦材１ａと、上記可動部材１０に固定された合成樹脂製の摩擦材１ｂとを接触させて摺動面にすることもできる。この場合、更に軽量化とコスト低減が可能になり、更にはガラス繊維を含んでいない摩擦材１ａ、１ｂ同士が摺動しても摩擦材が早期に磨耗することはない。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１
ナイロン６６、ナイロン４６、ポリエチレンテレフタレート、そしてポリフェニレンサルファイドにガラス繊維を５０質量％含有させた複合材料を直径１１０ｍｍの丸棒に押出成形し、該材料から機械加工によって固定部材を作製した。可動部材は従来のダイキャスト製アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）を使用し、摩擦材としてはポリアセタール樹脂を使用し、これらの部材を用いて図１に示すオートテンショナを組立てた。尚、摩擦材を固定部材側に固定し、摺動面は可動部材と摩擦材を界面とした。
【００２２】
上記オートテンショナの模擬稼動試験を実施した。この模擬稼動試験の試験条件は、稼動試験温度が１００℃±５℃、稼動試験時間が２４０時間、摺動部の面圧を約０．８ＭＰａ、ベルトプーリの変位を±３ｍｍ、揺動周波数を２０Ｈｚとした。
【００２３】
この結果、稼動時間が２４０時間後でも、固定部材の複合材に割れの発生等の損傷，顕著な変形などの問題なく、オートテンショナの必要性能を発揮しており、固定部材にガラス繊維を５０質量％添加した各樹脂の複合材料の適用も可能であることを検証した。更に、摩擦材表面の磨耗状態を観察すると、特に従来のダイキャスト製固定部材を使用したオートテンショナの場合と差異がなく、摩耗量も有意差のないことを確認した。
【００２４】
尚、本実施例では、各複合材料を固定部材に適用したが、可動部材に適用することも可能である。この場合には、摩擦材を可動部材に固定し、固定部材にＡＤＣ１２を用いて、摩擦材と各樹脂の複合材料とを摺動面にならないようにすることが望ましい。摩擦材とガラス繊維を配合した複合材料とを摺動させると、摩擦材及び相手材（ＡＤＣ１２）両者の磨耗速度が大きくなるためである。
【００２５】
実施例２
ナイロン６６にガラス繊維を５０質量％含有させた複合材料を直径１１０ｍｍの丸棒に押出成形し、該材料から機械加工によって固定部材を作製した。また、可動部材にも固定部材と同様の複合材料を使用した。そして、摩擦材としてポリアセタール樹脂を使用し、該摩擦材をそれぞれ固定部材の内周面と可動部材の外周面に固着し、摩擦材同士を接触させて摺動面になるようにオートテンショナを組立てた。
【００２６】
上記オートテンショナの模擬稼動試験を実施例１と同様に実施した。この結果、稼動時間が２４０時間後でも、固定及び稼動両部材の複合材に割れの発生等の損傷，顕著な変形の問題なく、オートテンショナの必要性能を発揮していた。更に、摩擦材表面の磨耗状態を観察すると、従来の摩擦材とダイキャスト材が摺動する場合よりも摩耗量が少なくなっており、同材料同士を摺動させることにより、摩耗速度の減少、ひいてはオートテンショナの寿命の向上にも効果があることを確認した。
【００２７】
比較例１
ナイロン６６にガラス繊維を５０質量％含有させた複合材料を直径１１０ｍｍの丸棒に押出成形し、該材料から機械加工によって固定部材を作製した。可動部材は従来のダイキャスト製アルミニウム合金（ＡＤＣ１２）を使用し、摩擦材としてはポリアセタール樹脂を使用し、これらの部材を用いて図１に示すオートテンショナを組立てた。尚、摩擦材をＡＤＣ１２の可動部材側に固定し、摺動面は複合材料の可動部材と摩擦材を接触させて摺動面にした。
【００２８】
上記オートテンショナの模擬稼動試験を実施例１と同様の実施すると、稼動時間がわずかに２４時間の時点で摩擦材と複合材の両材料ともが大きく摩耗し，摺動面が傾斜をもって接している為にプーリの位置がずれて，オートテンショナを引き続き稼動させることが不可となった。摩擦材とガラス繊維を含有する複合材を直接摺動させることは，摩耗速度の観点から好ましくないことがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本願請求項記載の発明は、上記固定部材と可動部材の一方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、他方がアルミニウム合金製であり、上記固定部材と可動部材の間に介在される合成樹脂製の摩擦材がアルミニウム合金製部材と摺動面になるオートテンショナにあり、ガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料を使用することによって軽量化とコスト低減が可能になり、更に合成樹脂製の摩擦材がアルミニウム合金製部材と摺動面になるために、摩擦材の磨耗を軽減することも可能になる効果がある。
【００３０】
更に、上記固定部材と可動部材がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、上記固定部材に固定された合成樹脂製の摩擦材と、上記可動部材に固定された合成樹脂製の摩擦材が摺動面になるオートテンショナにあり、固定部材と可動部材にガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料を使用することによって更に軽量化とコスト低減が可能になり、またガラス繊維を含有しない合成樹脂製の摩擦材同士が摺動面になるために、摩擦材の磨耗を軽減することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオートテンショナの一例の概略説明図である。
【図２】図１のオートテンショナに使用する摩擦材の斜視図である。
【図３】本発明に係る他のオートテンショナの概略説明図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ　摩擦材
２　フランジ
３　切り欠き
４　内周面
５　油溝
６　オートテンショナ
７　固定部材
８　プーリ
９　軸部
１０　可動部材
１１　コイルバネ
１２　軸受

Claims

車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記固定部材と可動部材の一方がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、他方がアルミニウム合金製であり、前記固定部材と可動部材の間に介在される合成樹脂製の摩擦材がアルミニウム合金製部材と摺動面になることを特徴とするオートテンショナ。
車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記固定部材と可動部材がガラス繊維を配合した合成樹脂からなる複合材料で、前記固定部材に固定された合成樹脂製の摩擦材と、前記可動部材に固定された合成樹脂製の摩擦材が摺動面になることを特徴とするオートテンショナ。
複合材料の合成樹脂が、ナイロン６６、ナイロン４６、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、そしてシンジオタクチックポリスチレンから選ばれた少なくとも一種である請求項１または２記載のオートテンショナ。