JP2020024023A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】オートテンショナにおいて、組付性を向上させながら、より確実に異物の侵入を防止する。【解決手段】ベース部材と、スピンドルと、アーム部材２０と、捩りコイルバネ３０と、ダンピング材１４とを備えたオートテンショナ１において、捩りコイルバネ３０のコイル部３０ａから延びる揺動側タング３０ｃに円弧形状を形成するように折り曲げられた折曲部３４を形成し、アーム部材２０のアーム側軸部２２の周縁に折曲部３４を包み込む湾曲した湾曲面２８ａを有する受ける端部受け部を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、ベルトに張力を付与すると共に、その張力変動に応じて自動的に張力付与作動を調整するオートテンショナに関し、特に、捩りコイルバネの端部受け部の改善に関する。

従来より、有底筒状のベース側カップ部及びこのベース側カップ部の軸心に沿って立設されたベース側軸部を有するベース部材と、ベース側軸部に挿通されるスピンドルと、このスピンドルを介して回転可能に支持されるアーム側軸部及びベルトに接触してベルトを押圧するベルト押圧部を有し、ベース側カップ部に対向させた状態で内部空間を形成するように配置され、ベルト押圧部がアーム側軸部を中心に揺動可能に支持されるアーム部材と、内部空間に配置されてコイル部がアーム側軸部又はベース側軸部の外周に嵌め込まれ、ベルト押圧部を付勢する捩りコイルバネと、この捩りコイルバネとアーム部材又はベース部材との間に介装されて該アーム部材と該ベース部材との間の相対的な動きを減衰させるダンピング部材とを備えたオートテンショナが知られている。

例えば、特許文献１〜３のオートテンショナでは、コイル部端部を若干曲げてその折曲部をダンピング部材に当接させている。この捩りコイルバネの端部の折曲部をダンピング部材に当接させた状態で、ダンピングに加わる力を調整することにより、オートテンショナは、非対称ダンピング係数を有するようにしている。

特表２００９−５３１６３４号公報 特表２００４−５３６２５９号公報 特表２００５−５２０１０４号公報

捩りコイルバネは、螺旋状のコイル部を有し、その両端は、通常、コイル部の円周方向に垂直な平面で切断されている。この両端部は、一般的にベース側カップ部の底壁又はアーム側軸部の周縁の平面部に当接するので、その接触位置や接触状態が常に一定ではなく、アームに加えるトルクやダンピング率が安定しない要因となっている。

また、コイル部端部の端面形状がトルクやダンピング率に影響を与えるので、端部の切断面が切断状態のままであると引っ掛かり等が生じやすく、端面形状を滑らかに仕上げた場合に比べて接触面に対して悪影響を及ぼすという問題がある。

一方、特許文献１〜３のものでは、依然としてコイル部端部の切断面をダンピング部材で直接支持するようにしているので、ダンピング部材に応力が集中し、ダンピング部材の耐久性に問題が生じ得るおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オートテンショナにおいて、トルク特性及びダンピング特性を安定して発揮できるようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、捩りコイルバネの端部折曲部を端部受け部の湾曲面で受けるようにした。

具体的には、第１の発明では、有底筒状のベース側カップ部及び該ベース側カップ部の軸心に沿って立設されたベース側軸部を有するベース部材と、
上記ベース側軸部に挿通されるスピンドルと、
上記スピンドルを介して回転可能に支持されるアーム側軸部及びベルトに接触して該ベルトを押圧するベルト押圧部を有し、上記ベース側カップ部に対向させた状態で内部空間を形成するように配置され、上記ベルト押圧部が上記アーム側軸部を中心に揺動可能に支持されるアーム部材と、
上記内部空間に配置されてコイル部が上記アーム側軸部又は上記ベース側軸部の外周に嵌め込まれ、上記ベルト押圧部を付勢する捩りコイルバネと、
上記捩りコイルバネと上記アーム部材又は上記ベース部材との間に介装されて該アーム部材と該ベース部材との間の相対的な動きを減衰させるダンピング部材とを備えたオートテンショナを対象とし、
上記オートテンショナでは、
上記捩りコイルバネのコイル部から延びる一対の端部のうち少なくとも一方は、円弧形状を形成するように折り曲げられた折曲部を有し、
上記アーム部材のアーム側軸部の周縁又は上記ベース側カップ部の底壁には、上記折曲部を包み込む湾曲した湾曲面を有する受ける端部受け部が形成されている。

上記の構成によると、捩りコイルバネの湾曲した折曲部をアーム側軸部の周縁又はベース側カップ部の底壁に設けた端部受け部で包み込むように受けるので、折曲部と端部受け部との接触位置が安定する。その結果、ダンピング部材とアーム部材又はベース部材との接触位置が安定するので、トルク及びダンピング率が安定する。また、従来のように捩りコイルバネの端部が切断状態のままの場合のように端部が平滑でない場合と比べ、折曲部の湾曲した部分と湾曲した端部受け部とが面接触するので、接触面が極めて安定する。このため、端部を平坦にするための切削加工が必要とならない。

第２の発明では、第１の発明において、
上記折曲部は、上記コイル部の接線方向に対し、径方向内側へ９０°以上１８０°以下折り曲げられている。

上記の構成によると、内側に折り曲げるので、ベース側カップ部の内径を大きくする必要がなく、また、捩りコイルバネが他の部品に引っ掛かりにくく、その搬送が容易である。

第３の発明では、第２の発明において、
上記端部受け部の上記折曲部を収容する湾曲面の半径は、上記折曲部の曲げ半径よりも大きい。

上記の構成によると、捩りコイルバネが湾曲面との接触部を中心に外側へ安定して移動できるので、両者がさらに安定した状態で接触する。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記アーム部材のアーム側軸部の周縁又は上記ベース側カップ部の底壁の端部受け部は、上記アーム部材又は上記ベース側カップ部に一体に形成されており、
上記折曲部と上記端部受け部とは、上記ダンピング部材を介さないメタルタッチ構造である。

上記の構成によると、端部受け部を、アーム部材又はベース部材を成形するときに同時に成形することができ、余計な機械加工を必要としない。また、メタルタッチであるので、ダンピング部材に端部を直接接触させる場合に比べて耐久性が高い。

以上説明したように、本発明によれば、捩りコイルバネのコイル部から延びる一対の端部のうち少なくとも一方に円弧形状を形成するように折曲部を形成し、その折曲部をアーム部材のアーム側軸部の周縁又はベース側カップ部の底壁に形成した端部受け部の湾曲した湾曲面で受けるようにしたので、トルク特性及びダンピング特性を安定して発揮できるオートテンショナが得られる。

本発明の実施形態に係るオートテンショナにおける端部受け部が見えるように切断して下から見た断面図である。 実施形態に係るオートテンショナを示す斜視図である。 実施形態に係るオートテンショナを示す平面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 実施形態に係る捩りコイルバネを下方から見た斜視図である。 実施形態に係る捩りコイルバネを上方から見た斜視図である。 実施形態に係る捩りコイルバネの端部が端部受け部で支持される様子を拡大して示す斜視図である。 実施形態に係る端部受け部を拡大して示す斜視図である。 実施形態に係る捩りコイルバネの端部が端部受け部で支持される様子を拡大して示す底面図である。 実施形態に係る端部受け部を拡大して示す底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図４は、本発明の実施形態に係るオートテンショナ１の全体構成を示しており、このオートテンショナ１は、詳細は図示しないが例えば、自動車用エンジンの出力トルクの一部を１本の伝動ベルトを介して複数の補機に伝達するようにしたサーペンタインレイアウトのベルト式補機駆動装置において使用されるものであり、上記の伝動ベルトに所定の張力を付与する作動を行いつつ、そのベルト張力の変動に応じて上記の作動に対するダンピング力を自動的に変化させるようになっている。

このオートテンショナ１は、例えばエンジンなどの固定側に固定されるベース部材１０と、このベース部材１０にスピンドル１２回りに揺動可能に支持されたアーム部材２０とを備えている。ベース部材１０及びアーム部材２０は、アルミニウム合金の鋳造品で構成されている。

上記のベース部材１０は、有底筒状で断面円形の内周面１１ａが形成されたベース側カップ部１１と、このベース側カップ部１１内の底壁１１ｂの中央に立設された円筒状のベース側軸部１１ｃとを有する。ベース側軸部１１ｃには、軸状のスピンドル１２を挿通するためのスピンドル挿通孔１１ｄが中央に設けられている。ベース部材１０は、例えば、外周に設けたボルト挿通孔１０ａを介して固定側に固定される。

一方、上記のアーム部材２０は、ベース部材１０上側の内周面１１ａに嵌まり込み、中央に上記スピンドル１２を挿通する貫通孔２１ａを有する円板状（円柱状）のアーム部本体２１を備えている。このアーム部本体２１の底壁２１ｂの中央にスピンドル１２の上部が挿通されるアーム側軸部２２（図４にのみ示す）が形成されている。アーム側軸部２２は、アーム部本体２１の底壁２１ｂからベース部材１０に向かって延びる円筒状部分よりなる。なお、本実施形態では、アーム側軸部２２とベース側軸部１１ｃとが互いに同心状に向かい合った状態でスピンドル１２の径方向で重ならずにスピンドル１２に挿通されているが、アーム側軸部２２がベース部材１０のベース側軸部１１ｃ上にベース側軸部１１ｃの先端側から外嵌合された状態に配置されていたり、ベース側軸部１１ｃが半径方向外側で、アーム側軸部２２が半径方向内側で重なるように配置されていたりしていても良い。

上記アーム部本体２１の外周には、アーム２６が半径方向外方に向かって突出するように設けられており、このアーム２６の先端にベルト押圧部としてのテンションプーリ２３が軸受部２３ａを介して回転可能に支持されている。このテンションプーリ２３が伝動ベルトに接触してプーリ軸心回りに回転しつつ、この伝動ベルトを押圧するようになっている。テンションプーリ２３は、例えば、円板状のダストシールド２４で覆われた状態でプーリボルト２５でアーム２６の先端側に回転可能に支持されている。

そして、スピンドル１２の外周面と、ベース側軸部１１ｃのスピンドル挿通孔１１ｄとの間には、略円筒状の回転支持摺動材１３が介装されており、アーム部材２０は、この回転支持摺動材１３を介してベース部材１０にスピンドル１２回りに揺動可能に支持されている。

上記ベース部材１０とアーム部材２０との間には、ベース部材１０に対し、アーム部材２０をテンションプーリ２３が伝動ベルトを押圧する方向に向かってスピンドル１２回りに回動するように常時付勢する捩りコイルバネ３０が介装されている。具体的には、この捩りコイルバネ３０は、ベース部材１０のベース側カップ部１１とアーム部材２０のアーム部本体２１との間の内部空間２７内に収容されている。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、コイル部３０ａと、このコイル部３０ａにおけるベース部材１０側の固定側タング３０ｂと、コイル部３０ａにおけるアーム部材２０側の揺動側タング３０ｃとを有する。コイル部３０ａは、アーム側軸部２２、スピンドル１２及びベース側軸部１１ｃに嵌め込まれている。本実施形態では、固定側タング３０ｂは、コイル部３０ａの円周方向に垂直な面で切断されて形成され、底壁１１ｂに当接している。例えば、底壁１１ｂは、平坦でも良い。

また、図６Ｂに示すように、捩りコイルバネ３０は、例えばコイル部３０ａが拡径する方向に捩られた状態でベース部材１０及びアーム部材２０間に介装されており、このことで、コイル部３０ａが縮径する方向の捩りトルクでもってアーム部材２０を回動付勢するようになっている。

上記捩りコイルバネ３０のコイル部３０ａとベース部材１０の内周面１１ａとの間には、円筒状のダンピング材１４が介装されている。本実施形態では、このダンピング材１４は、アーム部材２０と共に回転し、ベース側カップ部１１の上端の内周面に摺接するようになっている。なお、ダンピング材１４は、ベース部材１０の内周面１１ａに固定され、回転するアーム部材２０の下端と摺接するようにしても良い。そして、このダンピング材１４は、リング部材１５を介してコイル部３０ａによってベース部材１０の内周面１１ａに押さえ付けられている。このリング部材１５によって、コイル部３０ａの押圧力が安定するようになっている。ダンピング材１４は、アーム部材２０とベース部材１０との間の相対的な動きを減衰させるダンピング部材としての機能を発揮している。

そして、本実施形態では、揺動側タング３０ｃは、円弧形状を形成するように折り曲げられた折曲部３４を有する。具体的には、折曲部３４は、コイル部３０ａの接線方向に対し、径方向内側へ９０°以上１８０°以下折り曲げられている。本実施形態では、図７Ａに示すように、ほぼ１８０°内側に曲げ半径ｒ１で押し返されている。

これに合わせ、図１、図６Ａ〜図７Ｂに示すように、アーム部材２０のアーム側軸部２２の周縁の底壁２１ｂには、折曲部３４を包み込む湾曲した湾曲面２８ａを有する受ける端部受け部２８が形成されている。そして、端部受け部２８の折曲部３４を収容する湾曲面２８ａの半径ｒ２は、折曲部３４の曲げ半径ｒ１よりも大きくなっている（ｒ２＞ｒ１）。端部受け部２８は、アーム部材２０に一体に成形されており、折曲部３４と端部受け部２８とは、ダンピング部材を介さないメタルタッチ構造となっている。

−オートテンショナの作動−
次いで、上記のように構成されたオートテンショナ１の作動について説明する。

オートテンショナ１では、例えば自動車用エンジンの作動に伴い、伝動ベルトの張力が低下したときには、捩りコイルバネ３０の捩りトルクでもってアーム部材２０がベルト押圧方向に回動し、テンションプーリ２３が伝動ベルトを押圧するので、ベルト張力の低下が抑えられる。一方、伝動ベルトの張力が上昇したときには、そのベルト反力によりテンションプーリ２３が押圧され、アーム部材２０がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するので、ベルト張力の上昇が抑えられる。

一方、捩りコイルバネ３０の捩りトルクの反力でもって、この捩りコイルバネ３０のコイル部３０ａにおける周方向の一部は半径方向外方に向かって常に押圧されており、これにより、アーム部材２０の揺動に伴い、ダンピング材１４とアーム部本体２１とは共に回転し、ダンピング材１４は、コイル部３０ａの押圧力により、ベース部材１０の内周面１１ａとの間で摺動摩擦が発生させる。また、回転支持摺動材１３とスピンドル１２との間にも摺動摩擦が発生する。それらが、アーム部材２０の揺動を減衰させるダンピング力として作用する。その際に、捩りトルクの反力は、アーム部材２０がベルト押圧方向に回動するとき、つまり、コイル部３０ａが縮径するときには、それに応じて低下するので、ダンピング力も低下する。よって、アーム部材２０の回動が速やかに行われる。一方、アーム部材２０がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するとき、つまり、コイル部３０ａが拡径するときには、それに応じて捩りトルクの反力が上昇するので、ダンピング力も上昇する。

このように、本実施形態では、捩りコイルバネ３０の湾曲した折曲部３４をアーム部材２０のアーム側軸部２２の周縁の底壁２１ｂに設けた端部受け部２８の湾曲面で包み込むように受けるので、折曲部３４と端部受け部２８との接触位置が安定する。その結果、ダンピング材１４とベース部材１０の内周面１１ａとの接触位置が安定するので、トルク及びダンピング率が安定する。

また、従来のように捩りコイルバネの端部が切断状態のままの場合のように揺動側タング３０ｃが平滑でない場合と比べ、折曲部３４の湾曲した面と端部受け部２８の湾曲面２８ａとが面接触するので、接触面が極めて安定する。このため、揺動側タング３０ｃを平坦にするための切削加工が必要とならない。

また本実施形態では、揺動側タング３０ｃを内側に折り曲げるので、外側に折り曲げる場合に比べてベース側カップ部１１の内径を大きくする必要がなく、また、捩りコイルバネ３０が他の部品に引っ掛かりにくく、その搬送が容易である。

また本実施形態では、アーム部材２０を鋳造成形などで一体成形するときに、端部受け部２８を同時に成形することができるので、余計な機械加工を必要としない。

さらに、折曲部３４と端部受け部２８とのメタルタッチであるので、剛性の低いダンピング材１４に端部の切断面を直接接触させる場合に比べて耐久性が高い。

よって、本実施形態に係るオートテンショナ１によると、トルク特性及びダンピング特性を安定して発揮できるオートテンショナ１が得られる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

例えば、固定側タング３０ｂにも折曲部を形成し、ベース側カップ部１１の底壁１１ｂにも折曲部を包み込む湾曲した湾曲面を有する受ける端部受け部を形成しても良いし、逆に固定側のみに折曲部及び端部受け部を形成しても良い。

１ オートテンショナ
１０ ベース部材
１１ ベース側カップ部
１１ａ 内周面
１１ｂ 底壁
１１ｃ ベース側軸部
１１ｄ ボルト挿通孔
１２ スピンドル
１３ 回転支持摺動材
１４ ダンピング材
１５ リング部材
２０ アーム部材
２１ アーム部本体
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 底壁
２２ アーム側軸部
２３ テンションプーリ
２３ａ 軸受部
２５ 係止孔
２６ アーム
２７ 内部空間
２８ 端部受け部
２８ａ 湾曲面
３０ コイルバネ
３０ａ コイル部
３０ｂ 固定側タング（端部）
３０ｃ 揺動側タング(端部）
３４ 折曲部

Claims (4)

1. 有底筒状のベース側カップ部及び該ベース側カップ部の軸心に沿って立設されたベース側軸部を有するベース部材と、
   上記ベース側軸部に挿通されるスピンドルと、
   上記スピンドルを介して回転可能に支持されるアーム側軸部及びベルトに接触して該ベルトを押圧するベルト押圧部を有し、上記ベース側カップ部に対向させた状態で内部空間を形成するように配置され、上記ベルト押圧部が上記アーム側軸部を中心に揺動可能に支持されるアーム部材と、
   上記内部空間に配置されてコイル部が上記アーム側軸部又は上記ベース側軸部の外周に嵌め込まれ、上記ベルト押圧部を付勢する捩りコイルバネと、
   上記捩りコイルバネと上記アーム部材又は上記ベース部材との間に介装されて該アーム部材と該ベース部材との間の相対的な動きを減衰させるダンピング部材とを備えたオートテンショナであって、
   上記捩りコイルバネのコイル部から延びる一対の端部のうち少なくとも一方は、円弧形状を形成するように折り曲げられた折曲部を有し、
   上記アーム部材のアーム側軸部の周縁又は上記ベース側カップ部の底壁には、上記折曲部を包み込む湾曲した湾曲面を有する受ける端部受け部が形成されている
   ことを特徴とするオートテンショナ。
2. 請求項１に記載のオートテンショナにおいて、
   上記折曲部は、上記コイル部の接線方向に対し、径方向内側へ９０°以上１８０°以下折り曲げられている
   ことを特徴とするオートテンショナ。
3. 請求項２に記載のオートテンショナにおいて、
   上記端部受け部の上記折曲部を収容する湾曲面の半径は、上記折曲部の曲げ半径よりも大きい
   ことを特徴とするオートテンショナ。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のオートテンショナにおいて、
   上記アーム部材のアーム側軸部の周縁又は上記ベース側カップ部の底壁の端部受け部は、上記アーム部材又は上記ベース側カップ部に一体に形成されており、
   上記折曲部と上記端部受け部とは、上記ダンピング部材を介さないメタルタッチ構造である
   ことを特徴とするオートテンショナ。