JP2019132428A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】コイルばねの姿勢安定のための特別な工夫が必要なく、製造コストを抑えることが可能なオートテンショナを提供する。【解決手段】揺動軸６が取り付けられるベース１と、揺動軸６を介してベース１に対して回動自在に支持されたアーム２と、揺動軸６と平行な軸線を中心に回転自在に設けられ、ベルト１０１に接触可能なプーリ３と、揺動軸６の回りに配設され、アーム２をベース１に対して一方向に回動付勢するコイルばね４と、揺動軸６の軸線の方向に延在する円筒形の板ばねであるクラッチ部材５とを備えるオートテンショナ１００である。コイルばね４は、ベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動したときに縮径するように設定されており、クラッチ部材５はコイルばね４の内周側に設けられる。【選択図】図１

Description

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。

例えば自動車エンジンの補機駆動ベルトシステムやカムシャフト駆動ベルトシステムにおいては、従来から、ベルトの張力を一定に保つための機構として、オートテンショナが採用されている。

オートテンショナは、例えば、特許文献１の図１に示すように、エンジンブロック（不図示）に固定され、揺動軸が取り付けられるベースと、揺動軸を介してベースに回動自在に支持されたアームと、揺動軸（軸Ｒ）と平行な軸線を中心に転がり軸受を介してアームに回転可能に取り付けられたプーリと、アームを一方向に回動付勢するコイルばねと、円筒部分がアームと揺動軸の間に介在する摺動部材を有する。摺動部材は、軸受としての機能及びアームの揺動を減衰させるダンピング部としての機能を有する。

オートテンショナは、プーリに巻きかけられたベルトの張力を調節する部品である。ベルトの張力の増減に伴って、プーリ及び、プーリを支持するアームは、軸Ｒを揺動中心として揺動するが、その揺動はダンピング部により減衰される。これにより、ベルトからの振動や衝撃による、プーリおよびアームの揺動を減衰させることができる。ベルトの張力が増加してベルトを緩ませる方向にオートテンショナの可動部材（以下、アームという）が回動した場合に、アームの回動を大きく減衰させる。逆に、ベルト張力が低下してベルトを張る方向にアームが回動する場合には、アームの回動を減衰させずに、ベルト張力の減少に対して十分に追従させる。

カムシャフト駆動ベルトシステムに適用される、いわゆる主機用オートテンショナでは、ベルトシステムがかみ合い伝動であり、バルブタイミングのずれを抑えるために、アームをさほど大きく回動させない方がよい。これに対して、補機駆動ベルトシステムに適用する場合は、補機駆動ベルトシステムが摩擦伝動であり、ベルトに過大な張力が発生するのを抑えるために、アームを大きく回動させる必要がある。したがって、カムシャフト駆動ベルトシステムに適用する場合は、補機駆動ベルトシステムに適用する場合よりも、ベルトの張力が増加した場合にベルトを緩ませる方向にアームが回動する際には、アームの回動をより顕著に減衰させて、アームの回動を抑制するのがよい。

例えば、特許文献１に開示されているオートテンショナは、コイルばねの外周側に、断面Ｃ字状で拡形変形及び縮径変形することが可能なスプリングクラッチを有している。スプリングクラッチは縮径方向の自己弾性復元力を有しているため、コイルばねは外周側のスプリングクラッチによって押さえつけられている。コイルばねがスプリングクラッチの内周面に接触していることから、ベルトの張力が変動すると、摩擦トルクがコイルばね及びスプリングクラッチの接触面に発生する。

ベルトの張力が増加すると、ベルト張力を緩める方向にアームが回動し、コイルばねは拡径する。その際にコイルばねとスプリングクラッチとの間に大きな摩擦トルクが作用し、アームの回動が強く減衰される。逆に、ベルトの張力が減少すると、コイルばねのねじり復元力によってアームがベルトの張力を強める方向に回動し、その際にコイルばねは縮径する。このときは、コイルばねとスプリングクラッチとの間の摩擦トルクは、上記と比べると低くなるため、ベルト張力を高める方向のアームの回動については減衰トルクをほとんど受けない。つまり、ベルト張力を弱める方向についてはアームの回動に大きな減衰がかかり、ベルト張力を強める方向についてはアームの回動に減衰があまりかからないという、非対称なダンピング特性が得られる。

特開２０１７−１８０８２０号公報

ところで、アームとベースの間に配設されるコイルばねの姿勢安定性を高めるためには、コイルばねの両端を径方向外向きに折り曲げて、それぞれアームとベースにしっかり固定することが好ましい。しかし、特許文献１のオートテンショナにおいて、コイルばねの外周側にクラッチが存在するため、コイルばねの一端及び他端は径方向外向きには折り曲げ不能である。このため、コイルばねがねじれるのを可能にし、コイルばね自身の据わりを良くして姿勢を安定化させるために工夫する必要がある。

特許文献１では、コイルばねを軸方向に圧縮した状態でアームに組み付けることによってコイルばねの姿勢の安定を図っている。しかし、コイルばねを圧縮して組み付ける分、コイルばねを圧縮せず組み付ける場合よりもコイルばねの長さが実質的に長くなるため、製造コストが増加してしまう。

また、軸方向に関して深さが周方向で変化する螺旋状の保持溝を、コイルばねの一端を係止するためにアームに形成する工夫や、軸方向に関して高さが周方向で変化する螺旋状の台座を、コイルばねの他端を係止するためにベースに形成する工夫も行っている。しかし、コイルばねの一端面から略一巻き目の領域（以下、一端側領域と呼ぶ）及びコイルばねの他端面から略一巻き目の領域（以下、他端側領域と呼ぶ）と軸方向に対向するアーム及びベースの対向面が単に軸方向に垂直な平坦面に形成する場合と比べて、特殊な形状である螺旋形状に形成するため、アームやベースの部品の値段が高く、製造コストが増加してしまう。

また、ベースに形成させた螺旋状の台座に接触する、クラッチの他端面を、コイルばねの他端側領域の後面の螺旋形状と合致するように螺旋形状に形成する工夫も行っている。しかし、クラッチの軸方向の他端面が単に軸方向に垂直な平坦面に形成する場合と比べて、特殊な形状である螺旋形状に形成するため、クラッチの部品の値段が高く、製造コストが増加してしまう。

そこで本発明は、コイルばねの姿勢安定のための特別な工夫が必要なく、製造コストを抑えることが可能なオートテンショナを提供することを目的とする。

本発明のオートテンショナは、揺動軸が取り付けられるベースと、前記揺動軸を介して前記ベースに対して回動自在に支持されたアームと、前記揺動軸と平行な軸線を中心に回転自在に設けられ、ベルトに接触可能なプーリと、前記揺動軸の周りに配設され、前記アームを前記ベースに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備え、前記コイルばねは、前記ベルトを緩ませる方向である前記一方向とは反対の方向に前記アームが回動したときに縮径するように設定されており、さらに、前記コイルばねの内周側に設けられ、その外周面において縮径した前記コイルばねと接触する、円筒状のクラッチ部材を有する。

本発明では、ベルトの張力が増加し、アームが回動付勢方向とは逆方向、つまり、ベルトを緩ませる方向にアームが回動したときに、コイルばねは縮径する。その上で、コイルばねの内周側にクラッチ部材が配置されている。そのため、ベルトを緩ませる方向にアームが回動したときに、縮径したコイルばねとその内周側のクラッチ部材とが強く接触してアームに大きな減衰トルクが作用する。つまり、コイルばねに対するクラッチ部材の配置が、前記特許文献１とは内外逆ではあるが、ベルトを緩ませる方向にアームが回動したときに強い減衰が作用する点は、前記特許文献１と同じである。

上記構成によれば、コイルばねの内周側にクラッチ部材が配置されているため、コイルばねの両端を径方向外向きに折り曲げるなどしてコイルばねの端部を簡単に固定することが可能となる。したがって、上記で述べたような、コイルばねの姿勢安定のための特別な工夫が必要なく、製造コストを抑えることができる。

本発明のオートテンショナは、前記クラッチ部材は、スリットを有する断面Ｃ字状であり、拡径方向の自己弾性復元力により前記コイルばねに対して内周側から接触していることが好ましい。

上記構成によれば、クラッチ部材がばね性を有し、常にコイルばねの内周面に接触するため、アームに対して確実に減衰トルクを作用させることができる。

本発明のオートテンショナは、前記コイルばねの一端および他端は、径方向外向きに折り曲げられており、それぞれの折り曲げ部分が、前記アームおよび前記ベースに形成された保持溝にそれぞれ係止されていることが好ましい。

本発明では、コイルばねの内周側にクラッチ部材が配置された構成であるため、コイルばねの両端を径方向外向きに折り曲げて、アーム及びベースに固定できる。つまり、簡単な端部処理を行うだけで、それ以外に特別な工夫を施すことなく、コイルばねの姿勢を安定させることができる。

本発明のオートテンショナは、前記クラッチ部材は、前記一端が自由端であって、前記アームとの間に隙間が確保されるように配置されることが好ましい。

上記構成によれば、クラッチ部材の一端が自由端、つまりアームに固定されていない。加えて、クラッチ部材とアームとの間に隙間が確保されている。したがって、ベルトの張力の増減に伴ってコイルばねが拡径変形と縮径変形を繰り返す中で、アームと接触し発音することがない。そして、クラッチ部材の一端面がアームに接触してしまい、アームの回動が不用意に抑制されるのが防止される。また、クラッチ部材とアームの間に隙間がない場合と比べてクラッチ部材の軸方向長さが短縮できる分、オートテンショナの製造コストをより抑制することができる。

本発明のオートテンショナは、前記クラッチ部材は、前記他端が自由端であって、前記ベースとの間に隙間が確保されるように配置されることが好ましい。

上記構成によれば、クラッチ部材の他端が自由端、つまりベースに固定されていない。加えて、クラッチ部材とベースとの間に隙間が確保されている。したがって、ベルトの張力の増減に伴ってコイルばねが拡径変形と縮径変形を繰り返す中で、ベースと接触し発音することがない。また、クラッチ部材とベースの間に隙間がない場合と比べてクラッチ部材の軸方向長さが短縮できる分、オートテンショナの製造コストをより抑制することができる。

本発明のオートテンショナは、前記コイルばねは、前記軸線の方向に圧縮されていることが好ましい。

上記構成によれば、ベルトの張力の増減に伴ってコイルばねが拡径変形をしたり縮径変形をしたり繰り返す中で、コイルばねは安定な姿勢を保つことができる。そして、コイルばねの内周側に配置されていて、その外周面において接触しているクラッチ部材も安定な姿勢を保つことができる。

本発明のオートテンショナは、前記アームは前記ベースに偏心支持されていると共に、前記アームは前記プーリの外周面より内側に収まっていてもよい。

上記構成によれば、アームを大きく回動させない方がいいカムシャフト駆動ベルトシステムに、本発明のオートテンショナは好適である。

本発明のオートテンショナは、コイルばねの姿勢安定のための特別な工夫が必要なく、製造コストを抑えることが可能である。

図７のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＥ−Ｅ線断面図である。 本実施形態のオートテンショナの分解斜視図である。 図１のＤ−Ｄ線断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 オートテンショナの正面図である。 その他の実施形態に係るオートテンショナに締結ボルトが挿通された状態の断面図（図９のＦ−Ｆ線断面図、及び、図７のＢ−Ｂ線断面図に対応する図）である。 その他の実施形態に係るオートテンショナに締結ボルトが挿通された状態の正面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、自動車用エンジンのカムシャフトを駆動するかみ合い伝動ベルト（即ち、タイミングベルト）の緩み側張力を一定に保つオートテンショナに本発明を適用した一例を示す。このようなカムシャフト駆動ベルトシステムにおいては、アームをさほど大きく回動させないオートテンショナが好適に用いられる。

図１に示すように、本実施形態のオートテンショナ１００は、揺動軸６が取り付けられるベース１と、揺動軸６を介してベース１に対して回動自在に支持されたアーム２と、アーム２に取り付けられ、伝動ベルト１０１に接触可能であるとともに、揺動軸６と平行な軸線回りに回転自在に設けられるプーリ３と、揺動軸６の回りに配設され、アーム２をベース１に対して一方向に回動付勢するコイルばね４と、コイルばね４の内周側に設けられ、その外周面においてコイルばね４と接触するクラッチ部材５と、を備えている。なお、図１中の左側を一端側、右側を他端側とする。一端側の端面を一端面、他端側の端面を他端面とする。また、図１中の左右方向を前後方向と定義する。また、図２、４、６中の反時計方向の回転をＸ方向と、時計方向の回転をＹ方向と定義する。揺動軸の軸線を軸Ｒと定義する。

（ベース１）
ベース（固定部材）１は、図示されないエンジンブロックに固定される取付け部分であり、圧延鋼板等からなる金属部品で形成される。図１に示すように、ベース１は、台座部１１と、台座部１１の外縁部から前方に延びる円筒部１２とを備えていて、揺動軸の軸Ｒと同軸心状に設けられている。

図１、５に示すように、台座部１１は、台座部１１の中央部に揺動軸６の軸Ｒを中心として締結ボルト６２が挿通されるベース挿通孔１３と、台座部１１の後面（背面）にエンジンブロックに対し位置決めするための突起１４と、を備えている。図１、５に示すように、台座部１１の前面及び後面は、前後方向に垂直な平坦面に形成されている。なお、図３に示すように、台座部１１の前面にピン状の凸部１５が形成されていてもよい。

図１、５に示すように、円筒部１２は、揺動軸６の軸Ｒと同軸心状に設けられていて、図２、４、５、６に示すように、後方に延びる凹状のベース保持溝１２ａが１か所形成されている。これは、コイルばね４の他端が径方向外向きに折り曲げられた部分である折り曲げ部分４２を、嵌め込んで係止するための溝である。ベース保持溝１２ａにおいて、コイルばね４の他端がベース１のベース当接面１２ｂを揺動軸６の周方向に押圧している。

（揺動軸６）
図１に示すように、揺動軸６は略円筒形状であり、前端にフランジ６１が形成されている。揺動軸６は、ベース１に取り付けられていて、オートテンショナ１００の支柱である。揺動軸６の軸線である軸Ｒは、前後方向に延びている。揺動軸６の後面は、締結ボルト６２を介して、ベース１の前面に当接されている。揺動軸６とベース１とが周方向に相対回転しない様、両者は回り止めされている。図３に示すように、揺動軸６の後面における周方向対角２か所に凹部６４が形成されていて、この凹部６４と台座部１１の前面に形成されたピン状の凸部１５が嵌合することで、揺動軸６とベース１が回り止めされていてもよい。なお、揺動軸６の後面における周方向対角２か所に雌ネジ部を設け、ベース１の後面から両者をねじ止めして、揺動軸６とベース１を回り止めしてもよい。揺動軸６は、ブッシュ７を介して、アーム２が軸Ｒを中心に回動可能なようにアーム２を支持している。

図１に示すように、揺動軸６の中央部には、前後方向に延びる孔６３が形成されており、この孔６３に締結ボルト６２が相対回転不能に挿入されている。この締結ボルト６２は、エンジンブロックへオートテンショナ１００を固定する締結用ボルトも兼ねる。

（ブッシュ７）
図１に示すように、このブッシュ７は、略円筒形状の軸受部材である。より具体的には、ブッシュ７の前端にフランジ７１が形成されていて、円筒部分７２とフランジ７１を有する。このフランジ７１は、アーム２の前面と揺動軸６のフランジ６１の後面とに挟まれて着座している。このブッシュ７は、揺動軸６の軸受機能（摩耗や摺動抵抗の安定化等）を有している。更に、コイルばね４が前後方向に圧縮された状態でばね収容室９に収容されているので、ブッシュ７は、アーム２及びプーリ３の揺動を減衰させるダンピング部としての機能も有している。ブッシュ７は、金属製軸受（所謂メタル軸受）が好ましいが、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂製軸受でもよい。

（アーム２）
図１に示すように、アーム２は、揺動軸６を介してベース１に回動自在に偏心支持されており、アルミニウム合金鋳物等からなる金属部品で形成される。アーム２はベース１に偏心支持されていると共に、アーム２はプーリ３の外周面より内側に収まっている。このアーム２は、ベース１の一端側に、かつ、ブッシュ７の円筒部分７２の外周に配置されるボス部２１と、ボス部２１からボス部２１の径方向外向きに向けて延びる外縁部２４と、ボス部２１から後方に延びる内筒部２２と、ボス部２１の径方向外側に内筒部２２と平行に離間されて形成された外筒部２３と、を備えている。内筒部２２と外筒部２３とは、揺動軸６と同軸心状に設けられている。アーム２の内周側の、プーリ中心に対して偏心した位置に、アーム挿通孔２５が存在している。このアーム挿通孔２５に、ブッシュ７を介して揺動軸６が挿入されている。アーム２の外縁部２４の後面であって、ばね収容室９と前後方向に対向する面は、前後方向に垂直な平坦面に形成されている。アーム２は、ベルト１０１の張力の増減に伴って、揺動軸６の軸Ｒを揺動中心として揺動する。

図４、６に示すように、アーム２の外筒部２３には、前方に延びる凹状のアーム保持溝２３ａが１か所形成されている。これは、コイルばね４の一端が径方向外向きに折り曲げられた部分である折り曲げ部分４１を、嵌め込んで係止するための溝である。

図５に示すように、このアーム２の外筒部２３の内周面は、アーム２の下限側回動規制壁面２７として機能する。コイルばね４の外周面にアーム２を接触させて、アーム２がコイルばね４にＸ方向に回動付勢される範囲の下限を規制できる。これにより、ベルト１０１の張力が過度に減少してコイルばね４が拡径変形しても、その拡径変形の残り代がゼロになることはない。したがって、オートテンショナ１００の組み立て後のコイルばね４の両端部の係合状態をガタツキのない安定な状態に維持できる。また、オートテンショナ１００のエンジンブロックへの組み付け作業及びベルトのプーリへの巻き掛け作業がしやすくなる。具体的には、コイルばね４の外周面とこれに対向する外筒部２３の内周面との間隙の大きさを設定することにより、アーム２がコイルばね４にＸ方向に回動付勢される範囲の下限を、オートテンショナ１００の組み立て時に適切な値に設定することができる。

図５に示すように、このアーム２の内筒部２２の外周面は、アーム２の上限側回動規制壁面２６として機能する。ベルト１０１の張力が過度に増加すると、コイルばね４が過度に縮径変形してオートテンショナ１００が故障する虞があるが、オートテンショナ１００が故障しないように、クラッチ部材５の内周面にアーム２を接触させて、アーム２がコイルばね４の回動付勢力に抗してベース１に対してＹ方向に回動する範囲の上限を規制できる。具体的には、クラッチ部材５の内周面とこれに対向するアーム２の内筒部２２の外周面との間隙の大きさを設定することにより、アーム２がコイルばね４の回動付勢力に抗してＹ方向に回動する範囲の上限を、オートテンショナ１００の組み立て時に適切な値に設定することができる。

（転がり軸受８とプーリ３）
図１に示すように、プーリ３は、アーム２のボス部２１の外周側に取り付けられており、転がり軸受８を介してボス部２１に回転自在に支持されている。プーリ３には、タイミングベルト１０１が巻き掛けられる。タイミングベルト１０１の張力の増減に伴って、プーリ３（およびアーム２）は、プーリ３の回転中心ではなく、軸Ｒを揺動中心として揺動する。

（ばね収容室９）
図１に示すように、ばね収容室９は、ベース１とアーム２との間に形成される。具体的には、アーム２の内筒部２２と、アーム２の外筒部２３と、アーム２の外縁部２４とベース１の円筒部１２と、ベース１の台座部１１と、に囲まれた空間に形成される。このばね収容室９に、コイルばね４とクラッチ部材５とが収容される。

（コイルばね４）
つぎに、本実施形態のコイルばね４を説明する。このコイルばね４は、断面円形の金属線を螺旋状に左巻きに巻回して形成された、ねじりコイルばねである。コイルばね４は、アーム２をベース１に対して一方向に回動付勢する。なお、コイルばね４は、ベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動したときに縮径変形するように設定されている。また、コイルばね４は、オートテンショナ１００に外力が作用していない状態において、全長にわたって径が一定である。

図２、３、４、６に示すように、コイルばね４の一端及び他端は、それぞれ径方向外向きに折り曲げられている。図６に示すように、コイルばね４の一端の折り曲げ部分４１は、アーム２のアーム保持溝２３ａに係止され、アーム当接面２３ｂに押圧している。図２、４、６に示すように、コイルばね４の他端の折り曲げ部分４２はベース１のベース保持溝１２ａに係止され、ベース当接面１２ｂに押圧している。コイルばね４の両端はアーム２及びベース１にしっかり固定されている。

コイルばね４は、前後方向（揺動軸６の軸線の方向）に圧縮されて、ばね収容室９に収容されている。そのため、ベルト１０１の張力の増減に伴ってコイルばね４が拡径変形をしたり縮径変形をしたり繰り返す中で、コイルばね４は軸方向の自己弾性復元力によって、安定な姿勢を保つことができる。そして、コイルばね４の内周側に配置されていて、その外周面において接触しているクラッチ部材５にも安定な姿勢を保たせることができる。

本実施形態のコイルばね４は、ばね用線材から形成される。コイルばね４は、例えば、ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０に準拠）から形成される。コイルばね４を形成するばね用線材の断面寸法は、例えば直径が約２．５ｍｍである。また、コイルばね４の有効巻き数（Ｎ）は、例えば４である。

（クラッチ部材５）
図１、５に示すように、クラッチ部材５は、前後方向に延在する円筒形の板ばねであり、コイルばね４の内周側に配設される。図３に示すように、クラッチ部材５は、スリット５１を有しており、断面Ｃ字状である。スリット５１は、クラッチ部材５の長さ方向に、クラッチ部材５の全長に亘って設けられており、スリット５１の周方向の両端は、クラッチ部材の全長に亘って、自由端である。したがって、クラッチ部材５は、径方向の自己弾性復元力を有する締まりばねである。

クラッチ部材５は、オートテンショナ１００に外力が作用していない状態において、全長に亘って径が一定である。また、オートテンショナ１００に外力が作用していない状態において、クラッチ面（外周面）の周方向に関する長さは、完全に閉じた外周面に略同じである。また、クラッチ部材５は、径方向にも長さ方向にも、厚さは略一定である。また、クラッチ部材５の内周面及び外周面は、平坦状である。

図１、５に示すように、クラッチ部材５の前後方向の他端は、自由端であって、ベース１に固定されていない。加えて、ベース１との間に、隙間が確保されている。したがって、ベルト１０１の張力の増減に伴ってコイルばね４が拡径変形と縮径変形を繰り返す中で、ベース１と接触し発音することがない。また、クラッチ部材５とベース１の間に隙間がない場合と比べてクラッチ部材５の軸方向長さが短縮できる分、オートテンショナ１００の製造コストを抑制することができる。なお、クラッチ部材５の他端面は、単に前後方向に垂直な平坦面である。

図１、５に示すように、クラッチ部材５の前後方向の一端は、自由端であって、アーム２に固定されていない。加えて、アーム２との間に、隙間が確保されている。したがって、クラッチ部材５の前後方向の他端が自由端である場合で述べたような効果を有する。また、これに加えて、クラッチ部材５の一端面がアーム２の外縁部２４の後面に接触してしまい、アーム２の回動が不用意に抑制されるのが防止される。

クラッチ部材５の前後方向の長さ（面長）は、コイルばね４の長さ方向の長さと略等しい。クラッチ部材５の外周面は、コイルばね４の長さ方向及び周方向の略全体に亘り、自身の把持力を作用させて、内側から接触している。なお、接触面の摩耗防止のため、コイルばね４の内周面またはクラッチ部材５の外周面にグリース等の摩耗防止剤を介在させてもよい。また、含油性が向上するように、コイルばね４の内周面またはクラッチ部材５の外周面を微細な凹凸面としてもよい。

本実施形態のクラッチ部材５は、薄板ばね鋼から形成される。クラッチ部材５は、例えば、厚さが約０．５ｍｍの薄板ばね鋼（炭素工具鋼：ＳＫ−５）から形成される。スリット５１の幅は、オートテンショナ１００に外力が作用していない状態において、例えば、約１ｍｍである。クラッチ面に作用する発生トルク比（ＴＬ／ＴＳ）（絶対値）は、例えば、実測で約３である。クラッチ面に作用する発生トルク比（ＴＬ／ＴＳ）（絶対値）については、後述する。

（オートテンショナ１００の作動）
以下に、オートテンショナ１００の作動を説明する。伝動ベルト１０１の張力の増減に伴って、アーム２（およびプーリ３）は、揺動軸６の軸Ｒを揺動中心として揺動する。

○伝動ベルト１０１の張力が増加しベルト１０１を緩ませる方向（Ｙ方向）にアーム２が回動する場合
ベルト１０１から荷重を受けて、アーム２は、コイルばね４の周方向の回動付勢力に抗する方向に回動される。この場合は、アーム２の回動を大きく減衰させて、アーム２の回動を抑制させることが重要である。

以下に詳細に説明する。図７に示すように、伝動ベルト１０１の張力が増加すると、ベルト張力の合力であるベルト荷重Ｆ_Bがプーリ３の回転中心に作用する。このベルト荷重Ｆ_Bにより、プーリ３の回転中心から偏心された揺動軸６の軸Ｒ回りにトルクＴが発生し、アーム２は、コイルばね４の周方向の回動付勢力に抗して、Ｙ方向に回動する。なお、アーム２の回動トルクＴは、Ｔ＝Ｆ_B×ｅである。（ここで、ｅは、図７に示すように、トルク半径：軸Ｒからベルト荷重Ｆ_Bの力線までの最短距離、である。）図６に示すように、軸Ｒ回りに作用したトルクＴにより、アーム当接面２３ｂに力Ｆａが伝達される。

コイルばね４は、その一端の折り曲げ部分４１でコイルばね４の周方向の回動付勢力に抗する力Ｆａを受けて、Ｙ方向にねじり変形させられて縮径変形する。その際、コイルばね４に対し把持力を有するクラッチ部材５に内周側から押さえつけられつつ、縮径変形する。これにより、アーム２の回動により縮径変形するとき、図２、４、６に示すように、コイルばね４と、コイルばね４に対し把持力を有するクラッチ部材５との係合面には、摩擦トルクとしてロックトルク（ＴＬ）が発生する。ロックトルクの作用する向きは、アーム２の回動方向とは逆向きであるＸ方向である。伝動ベルト１０１の張力が増加した場合に、アーム２の回動トルクＴに抗する減衰トルクの絶対値は、コイルばね４の周方向の回動付勢力による減衰トルクをＴＣとすると、（ＴＣの絶対値＋ＴＬの絶対値）で表すことができる。したがって、アーム２の回動を顕著に減衰させる減衰力を発生させることができる。なお、アーム２の回動トルクＴの絶対値が上記（ＴＣの絶対値＋ＴＬの絶対値）と等しい釣り合い関係となるとき、その回動角度でアーム２の回動は停止する。

○伝動ベルト１０１の張力が減少しベルト１０１を張る方向（Ｘ方向）にアーム２が回動する場合
コイルばね４の周方向の回動付勢力を受け、アーム２は、回動付勢方向に回動される。この場合はアーム２の回動を減衰させずに、ベルト１０１の張力を増加（回復）させる方向にアーム２を回動させて、ベルト張力の減少に対して十分に追従させることが重要である。

以下に詳細に説明する。コイルばね４の周方向の回動付勢力を受け、アーム２は、回動付勢方向に回動される。伝動ベルト１０１の張力が減少した場合には、コイルばね４のねじり復元力が支配的となり、アーム２がＸ方向に回動する。すると、図２、４、６に示すように、アーム２の回動により拡径変形するコイルばね４と、コイルばね４に対し把持力を有するクラッチ部材５との係合面には、摩擦トルクとしてスリップトルク（ＴＳ）が発生する。しかし、コイルばね４が拡径変形する際に発生するスリップトルクの絶対値は、係合面の相対的な摺動（スリップ）が大きい分、コイルばね４が縮径変形する際に発生する場合のロックトルクの絶対値よりも相対的に小さい。そのため、コイルばね４とクラッチ部材５との係合面には、アーム２がＹ方向に回動した場合に比べて小さい減衰トルクＴＳ（絶対値）しか生じない。減衰トルクＴＳ（絶対値）の作用する向きは、アーム２の回動方向とは逆向きのＹ方向である。したがって、伝動ベルト１０１の張力が減少した場合のアーム２の回動トルクＴの絶対値は、（ＴＣの絶対値−ＴＳの絶対値）となる。以上より、アーム２はコイルばね４のねじり復元力を十分に受けることができ、アーム２の回動を減衰させずに、ベルト張力の減少に対して十分に追従させることができる。

〇クラッチ部材のクラッチ効果について
クラッチ部材をオートテンショナの構造に適用した場合の、クラッチ効果とは、コイルばねをクラッチ面に接触させることによって、摩擦トルクをクラッチ面に発生させて、ベースに対するアームの回動を規制できる効果のことである。上記で述べたように、本実施形態では、クラッチ効果は、ベルト１０１の張力が増加してベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動する際（アーム２が、コイルばね４の回動付勢方向と逆の方向に回動する際）に発揮される。

このクラッチ効果は、クラッチ面に作用する発生トルク比（ＴＬ／ＴＳ）（絶対値）、即ち、スリップトルク（ＴＳ）の絶対値に対するロックトルク（ＴＬ）の絶対値の比率（ＴＬ／ＴＳ）を指標（代用特性）として捉えることができる。発生トルク比（ＴＬ／ＴＳ）が大きいほど、クラッチ効果が顕著であることを示す。例えば、スリット等のない単なる円筒形の板ばねをクラッチ部材として適用したオートテンショナにおける、発生トルク比は、発生トルク比（ＴＬ／ＴＳ）＝e^(２×π×μ×N）となる。ここで、μ：摩擦係数、Ｎ：コイルばねの有効巻き数、である。

本実施形態の場合、係合面の摩擦係数やコイルばね４の有効巻き数のみならず、クラッチ部材５の断面特性や材料の弾性係数等の設計事項にも依る。

（作用効果）
本実施形態において、ベルト１０１の張力が増加し、アーム２が回動付勢方向とは逆方向、つまり、ベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動したときに、コイルばね４は縮径する。その上で、コイルばね４の内周側にクラッチ部材５が配置されている。そのため、ベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動したときに、縮径したコイルばね４とその内周側のクラッチ部材５とが強く接触してアーム２に大きな減衰トルクが作用する。つまり、コイルばね４に対するクラッチ部材５の配置が、前記特許文献１とは内外逆ではあるが、ベルト１０１を緩ませる方向にアーム２が回動したときに強い減衰が作用し、クラッチ効果が顕著の発揮される点は、前記特許文献１と同じである。

また、コイルばね４の内周側にクラッチ部材５が配置されているため、コイルばね４の両端を径方向外向きに折り曲げるなどしてコイルばね４の端部を簡単に固定することが可能となる。したがって、特許文献１のような、コイルばね４の姿勢安定のための特別な工夫が必要なく、製造コストを抑えることができる。

本実施形態において、クラッチ部材５は、スリット５１を有する断面Ｃ字状であり、拡径方向の自己弾性復元力によりコイルばね４に対して内周側から接触している。クラッチ部材５がばね性を有し、常にコイルばね４の内周面に接触するため、アーム２に対して確実に減衰トルクを作用させることができる。

本実施形態において、コイルばね４の一端および他端は、径方向外向きに折り曲げられており、それぞれの折り曲げ部分４１、４２が、ベース１に形成されたベース保持溝１２ａおよびアーム２に形成されたアーム保持溝２３ａにそれぞれ係止されている。コイルばね４の内周側にクラッチ部材５が配置された構成であるため、コイルばね４の両端を径方向外向きに折り曲げて、アーム２及びベース１に固定できる。つまり、簡単な端部処理を行うだけで、それ以外に特別な工夫を施すことなく、コイルばね４の姿勢を安定させることができる。

本実施形態において、アーム２はベース１に偏心支持されていると共に、アーム２はプーリ３の外周面より内側に収まっているため、アーム２を大きく回動させない方がいいカムシャフト駆動ベルトシステムに、オートテンショナ１００は好適である。

（変形例）
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下の様に変更して実施することができる。

（１） 上記実施形態において、クラッチ部材５は、スリット５１を有しており、断面Ｃ字状の円筒であるが、これに限らない。クラッチ部材は、例えば、スリット等のない単なる円筒であってもよい。

（２） 上記実施形態において、コイルばね４の線材は円形断面に形成されているが、これに限らない。コイルばねの線材は、例えば、略四角形断面に形成されていてもよい。

（３） クラッチ部材の前後方向の長さ（面長）は、コイルばね４の前後方向の長さと略等しくなくてもよい。

（４） クラッチ部材の外周面は、コイルばねの長さ方向及び周方向の略全体に亘って接触していなくてもよい。クラッチ部材の外周面は、周方向に関してコイルばねの略全体に亘り接触していればよく、長さ方向に関しては、コイルばねの内周面の略全体に亘り接触していなくてもよい。

（５） 上記実施形態では、コイルばね４の両端は折り曲げられているが、コイルばねの両端は螺旋形状に沿った形態のままでもよい。

（６） クラッチ部材は、前後方向の一端が自由端ではなく、アームに接触しているか、または前後方向の他端が自由端ではなく、ベースに接触していてもよい。例えば、前後方向の一端が自由端であり、前後方向の他端に爪部を突設させることで、前後方向の他端がベースに当接し、かつ回り止めされている構成としてもよい。

（７） コイルばねは、前後方向に圧縮されていなくてもよい。

（８） アームはベースに偏心していなくてもよい。また、アームはプーリの外周面より内側に収まっていなくてもよい。

（９） 自動車用エンジンの補機を駆動する伝動ベルトの緩み側張力を一定に保つオートテンショナに適用してもよい。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、図１に示すように、揺動軸６に形成された孔６３の中心軸と、揺動軸６の揺動中心になる軸Ｒとが一致するオートテンショナ１００（なお、プーリ３の中心軸は、揺動軸６の揺動中心になる軸Ｒに対して偏心している）に本発明の構成を採用した一例について説明したが、これに限らない。例えば、図８及び図９に示すように、揺動軸２０６に形成された孔２６３の中心軸Ｒ２と、揺動軸２０６の揺動中心になる軸Ｒとが一致せずに、孔２６３の中心軸Ｒ２が、揺動軸２０６の揺動中心になる軸Ｒから偏心した位置（離れた位置）になるように、孔２６３が揺動軸２０６に形成された、オートテンショナ２００に本発明の構成を採用してもよい。このオートテンショナ２００によれば、図９に示すように、揺動軸２０６を、エンジンブロック（図示せず）に固定する場合、孔２６３に挿入される締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３（中心軸Ｒ２に一致）を、プーリ２０３の中心軸Ｒ４だけでなく、揺動軸２０６の揺動中心になる軸Ｒからも偏心した配置にすることができる。

オートテンショナ２００の構成について、図８及び図９を参照して簡単に説明する。なお、オートテンショナ１００と同様の構成については説明を省略する。

（揺動軸２０６）
揺動軸２０６は、図８及び図９に示すように、揺動中心になる軸Ｒ方向に延びるオートテンショナ２００の支柱であり、揺動軸２０６の軸Ｒは、プーリ２０３の中心軸Ｒ４に対して偏心している。これにより、プーリ２０３およびアーム２０２は伝動ベルト１０１の張力の増減に伴って軸Ｒを揺動中心として揺動する。揺動軸２０６の他端側には揺動軸２０６と一体的にフランジ２０６Ａが形成されている。また、揺動軸２０６の外周面は、軸Ｒ方向と平行に形成されている。

揺動軸２０６には、図８に示すように、軸Ｒに対して偏心した位置に軸Ｒ方向に延びる孔２６３が形成されている。図８に示すように、この孔２６３に締結ボルト２６２を挿入し、揺動軸２０６をエンジンブロック（図示せず）に固定する。図９に示すように、揺動軸２０６をエンジンブロックに固定した状態では、締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３は軸Ｒに対して偏心している。

（押さえ部材２１８）
押さえ部材２１８は、図８及び図９に示すように、揺動軸２０６の、エンジンブロックに固定される側と反対側である一端側に別個に配置され、揺動軸２０６の一端面に相対回転不能に接触している。なお、押さえ部材２１８は揺動軸２０６と一体的に形成されていてもよい。押さえ部材２１８は、一端側から見たとき略六角形に形成されていることが好ましい。これにより、スパナ等工具でこの略六角形の側面を把持し、エンジンブロックに仮止め状態にした締結ボルト２６２を中心に揺動軸２０６を回転させることができる。押さえ部材２１８の他端側の面は、軸Ｒと直交方向に沿う円環状の平坦面に形成されている。これにより、アーム２０２のボス部２２１の一端面と平行になり、ブッシュ２０７のフランジ２７１に広い面積で確実に接触する。押さえ部材２１８は、材質が炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）であり、ブッシュ２０７のフランジ２７１と摺動する他端側の面の耐摩耗性を高めるため、軟窒化処理による表面硬化処理を施している。

（ベース２０１）
ベース２０１は、図８に示すように、揺動軸２０６とは別箇の部材であり、揺動軸２０６の軸Ｒと同軸心状に設けられる。ベース２０１は、径方向に対向するベース内筒部２０１Ａおよびベース外筒部２０１Ｂと、ベース内筒部２０１Ａの他端側の縁及びベース外筒部２０１Ｂの他端側の縁に接続している環状の底部２０１Ｃとを有している。ベース内筒部２０１Ａとベース外筒部２０１Ｂは、揺動軸２０６の軸Ｒと同軸心状に設けられている。ベース２０１の底部２０１Ｃは径方向と平行な平坦面に形成されている。ベース２０１の底部２０１Ｃと揺動軸２０６の他端側に形成されているフランジ２０６Ａの一端側の面とが接触していて、ベース２０１は、揺動軸２０６がエンジンブロックに固定されるまでの間は、揺動軸２０６に対して相対回転可能に構成されている。

ベース２０１は、図８に示すように、締結ボルト２６２によって揺動軸２０６とともに相対回転不能にエンジンブロックに固定される。ただし、オートテンショナ２００がエンジンブロックに固定される前までの間は、ベース２０１は揺動軸２０６に対して相対回転可能に構成され、エンジンブロックに対し周方向に関する位置が固定される（回り止め）ことが好ましい。これにより、オートテンショナ２００をエンジンブロックに仮止めした状態で締結ボルト２６２を中心に揺動軸２０６を回転させ、適当な位置に揺動軸２０６を配置することができる。ベース２０１の材質は、例えば冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）であってもよく、この場合、防錆のため、表面に亜鉛メッキ処理が施されていることが好ましい。

ベース２０１に形成された回り止め部２０１Ｄは、略Ｌ字状であり、ベース外筒部２０１Ｂから径方向外方へ延出する延出部分２０１Ｄ１と、延出部分２０１Ｄ１の先端部から後方（図９の奥行方向）へ略９０°向きを変えつつ、さらに延出した係止部分２０１Ｄ２（図９の奥行方向に延出）とを有している。オートテンショナ２００がエンジンブロックに組み付けられる際に、回り止め部２０１Ｄの係止部分２０１Ｄ２が、エンジンブロックの一端面に形成された長穴状の凹溝（図示せず）に係合されて、ベース２０１をエンジンブロックに対して回り止めさせる。また、図９に示すように、延出部分２０１Ｄ１の先端部には、円弧状に形成された切り欠きが設けられている

また、アーム２０２には、図９に示すように、径方向外方に延出し、先端が先細り形状に形成されたインジケータ部２０２Ａが突設されている（このインジケータ部２０２Ａの、軸Ｒからの長さである突出半径は、ベース２０１に突設された回り止め部２０１Ｄの、軸Ｒからの長さである突出半径と略等しいことが好ましい。アーム２０２のインジケータ部２０２Ａおよびベース２０１の回り止め部２０１Ｄは、軸Ｒを中心とした周方向に関するアーム２０２とベース２０１との合い印の機能を有する。

（オートテンショナ２００の意義）
オートテンショナ２００の各部品の寸法公差や部品間の距離の公差などのカムシャフト駆動ベルトシステムに不可避の寸法公差（例えば伝動ベルト長さのバラツキ）に起因して、エンジンブロックに対して同じ姿勢で組み付けても、装置によって伝動ベルトに与える初期張力にばらつきが出てしまう。そこで、その他の実施形態のオートテンショナ２００は、エンジンブロックへの組み付け時に所定のベルト初期張力を伝動ベルトに付与できるように構成されている。

具体的には、前述したように、プーリ２０３の回転中心である中心軸Ｒ４は揺動軸２０６の軸Ｒに対して偏心して配置され、締結ボルト２６２は、揺動軸２０６の軸Ｒに対し偏心して配置されている。オートテンショナ２００は、所定のベルト荷重がプーリ２０３の中心軸Ｒ４に作用し、所定の初期張力が伝動ベルトに付与されて、正常に伝動ベルトが装着された状態になっているときに、アーム２０２のインジケータ部２０２Ａの先端位置とベース２０１の回り止め部２０１Ｄの切り欠きの円弧中心位置とが一致（つまり、合い印が一致）するように構成されている。

（オートテンショナ２００のエンジンブロックへの組み付けおよび伝動ベルトの装着）
次に、オートテンショナ２００をエンジンブロックへ組み付け、伝動ベルトを装着するまでの手順について説明する。図９に示すように、Ｘ方向は、コイルばね２０４の周方向の付勢力が働く方向である。Ｙ方向は、コイルばね２０４の周方向の付勢力に抗する方向である。
（１）締結ボルト２６２を揺動軸２０６に備わる孔２６３に通し、エンジンブロックの雌ネジ部に仮止めする。
（２）ベース２０１の回り止め部２０１Ｄの係止部分２０１Ｄ２をエンジンブロックの一端側の面に形成された凹溝に係合させる。
（３）上記仮止め状態で、スパナ等工具で押さえ部材２１８の側面（略六角形状）を把持して、締結ボルト２６２を中心に揺動軸２０６をＸ方向に回転させる。これにより、締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３を中心にオートテンショナ２００全体がＸ方向に回転するとともに、伝動ベルトに近づく方向に軸Ｒ（即ちプーリ２０３およびアーム２０２）の位置が移動する。
（４）プーリ２０３が伝動ベルトに当接すると、ベルト荷重がプーリ２０３の中心軸Ｒ４に作用する。
（５）さらに、締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３を中心に揺動軸２０６をＸ方向に回転させると、このベルト荷重の増加により、プーリ２０３の中心軸Ｒ４から偏心された揺動軸２０６の軸Ｒ回りにトルクが発生し、アーム２０２は、コイルばね２０４の周方向の付勢力に抗して、Ｙ方向に回動し始めるとともに、伝動ベルトの張力が増加し始める。
（６）所定のベルト荷重がプーリ２０３の中心軸Ｒ４に作用するまで、さらに締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３を中心に揺動軸２０６をＸ方向に回転させることで、さらにアーム２０２およびプーリ２０３が軸Ｒを中心にＹ方向に回動し、伝動ベルトに所定の初期張力を付与できる。ここで、所定のベルト荷重がプーリ２０３の中心軸Ｒ４に作用し、所定の初期張力が伝動ベルトに付与されたことの確認は、アーム２０２のインジケータ部２０２Ａとベース２０１の回り止め部２０１Ｄとからなる合い印が一致しているか否かを確認することにより行う。
（７）この合い印が一致した状態で、締結ボルト２６２を完全にエンジンブロックの雌ネジ部に締結し、揺動軸２０６等の固定部をエンジンブロックに固定する。

（オートテンショナ１００との相違する効果）
実施形態に係るオートテンショナ１００のように、揺動軸６に形成された孔６３の中心軸と、揺動軸６の揺動中心になる軸Ｒとが同軸上に配置されている場合は、上記仮止め状態で、締結ボルト６２を中心に揺動軸６をＸ方向に回転させる動作（オートテンショナ２００のエンジンブロックへの組み付けおよび伝動ベルトの装着の項目の手順（３））ができない。そのため、上記合い印が一致した状態で揺動軸６等の固定部をエンジンブロックに固定させても、オートテンショナ１００の各部品の寸法公差や部品間の距離の公差などに起因して、カムシャフト駆動ベルトシステムによって伝動ベルトに与える初期張力にばらつきが出易い。

一方、図８、及び、図９に示すオートテンショナ２００のように、孔２６３に挿入される締結ボルト２６２の中心軸Ｒ３（中心軸Ｒ２に一致）を、プーリ２０３の中心軸Ｒ４だけでなく、揺動軸２０６の揺動中心になる軸Ｒからも偏心した位置にすることで、量産において、カムシャフト駆動ベルトシステムに不可避の寸法公差が存在していても、これら全ての寸法公差の影響をキャンセル（調整）して、常に一様に、所定のベルト荷重をプーリ２０３の中心軸Ｒ４に作用させて、所定の初期張力を伝動ベルトに付与させることができる。

１ ベース
２ アーム
３ プーリ
４ コイルばね
５ クラッチ部材
６ 揺動軸
１１ 台座部
１２ 円筒部
１２ａ ベース保持溝
２１ ボス部
２２ 内筒部
２３ 外筒部
２３ａ アーム保持溝
２４ 外縁部
２６ 上限側回動規制壁面
２７ 下限側回動規制壁面
４１ コイルばね４の一端の折り曲げ部分
４２ コイルばね４の他端の折り曲げ部分
１００ オートテンショナ
１０１ 伝動ベルト

Claims (7)

1. 揺動軸が取り付けられるベースと、
   前記揺動軸を介して前記ベースに対して回動自在に支持されたアームと、
   前記揺動軸と平行な軸線を中心に回転自在に設けられ、ベルトに接触可能なプーリと、
   前記揺動軸の周りに配設され、前記アームを前記ベースに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備え、
   前記コイルばねは、前記ベルトを緩ませる方向である、前記一方向とは反対の方向に前記アームが回動したときに縮径するように設定されており、
   さらに、前記コイルばねの内周側に設けられ、その外周面において縮径した前記コイルばねと接触する、円筒状のクラッチ部材を有することを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記クラッチ部材は、スリットを有する断面Ｃ字状であり、拡径方向の自己弾性復元力により前記コイルばねに対して内周側から接触していることを特徴とする請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記コイルばねの一端および他端は、径方向外向きに折り曲げられており、それぞれの折り曲げ部分が、前記アームおよび前記ベースに形成された保持溝にそれぞれ係止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオートテンショナ。
4. 前記クラッチ部材は、前記一端が自由端であって、前記アームとの間に隙間が確保されるように配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のオートテンショナ。
5. 前記クラッチ部材は、前記他端が自由端であって、前記ベースとの間に隙間が確保されるように配置されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のオートテンショナ。
6. 前記コイルばねは、前記軸線の方向に圧縮されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のオートテンショナ。
7. 前記アームは前記ベースに偏心支持されていると共に、前記アームは前記プーリの外周面より内側に収まっていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のオートテンショナ。

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