JP3578239B2 - ベルトテンショナ - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H2007/0802—Actuators for final output members
- F16H2007/081—Torsion springs
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転するベルトに所要の張力を与えるベルトテンショナに関する。対象となるベルトとしては、例えば自動車エンジンのタイミングベルトなどが挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ベルトテンショナとしては、例えば、▲1▼ベルトの経時的な伸びを考慮して作業者が位置補正してベルト張力を調節できるようにした固定式のものや、▲2▼ベルトの経時的な伸びに応じて自動的にベルト張力を一定に管理する自動式のもの(実開昭52−18384号公報)や、▲3▼周辺温度の高低変化に応じて自動的にベルト張力を一定に管理するもの(実開昭55−36758号公報)などが提案されている。
【0003】
ここでは、特に、上記▲3▼タイプのベルトテンショナが対象となる。この種のベルトテンショナ、特に実開昭55−36758号公報に示されるベルトテンショナは、テンションプーリを固定ブラケットのアーム先端に支持した構成で、固定ブラケットのアームを線膨張係数の異なる二種の材料で形成し、周辺温度の高低変化に応じてアームの長さを変化させてテンションプーリの位置を変位させるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のベルトテンショナでは、アーム付きの固定ブラケットを用いているため、横幅など全体の外形寸法が大型化することが指摘される。
【0005】
したがって、本発明は、周辺温度の高低変化に応じてベルト張力を一定に管理する機能を有するベルトテンショナにおいて、コンパクト化を図ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1のベルトテンショナは、固定部分に固定される軸と、軸の外周に偏心状態にかつ相対回転可能に設けられる偏心スリーブと、この偏心スリーブの外周に回転自在に設けられるテンションプーリと、軸と偏心スリーブとの間に設けられかつ周辺温度の高低変化に応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する張力管理手段を備え、前記張力管理手段は、前記軸の外周に固定的に設けられるくさび状凸部と、前記偏心スリーブの内周に設けられかつ前記くさび状凸部に対して周方向で相対変位可能に係合される凹状カム面と、凹状カム面とくさび状凸部との係合を深める側に偏心スリーブを回転させるよう弾発付勢する弾発付勢部材とを備え、かつ、凹状カム面が存在する部分は、くさび状凸部よりも線膨張係数の大きな材料で形成されていて、周辺温度の変化に応じて偏心スリーブの内孔を縮径または拡径させて偏心スリーブを所要角度回転させることによりくさび状凸部に対する凹状カム面の係合位置を変化させるものである。
【0007】
本発明の第2のベルトテンショナは、固定部分に固定される軸と、軸の外周に偏心状態にかつ相対回転可能に設けられる偏心スリーブと、この偏心スリーブの外周に回転自在に設けられるテンションプーリと、軸と偏心スリーブとの間に設けられかつ周辺温度の高低変化に応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する第1張力管理手段と、ベルトの伸びに応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する第2張力管理手段とを備え、前記第1張力管理手段は、前記軸の外周に固定的に設けられるくさび状凸部と、前記偏心スリーブの内周に設けられかつ前記くさび状凸部に対して周方向で相対変位可能に係合される凹状カム面と、凹状カム面とくさび状凸部との係合を深める側に偏心スリーブを回転させるよう弾発付勢する弾発付勢部材とを備え、かつ、凹状カム面が存在する部分は、くさび状凸部よりも線膨張係数の大きな材料で形成されていて、周辺温度の変化に応じて偏心スリーブの内孔を縮径または拡径させて偏心スリーブを所要角度回転させることによりくさび状凸部に対する凹状カム面の係合位置を変化させるものである。
【0009】
また、前述の第2張力管理手段は、両端が固定部分と偏心スリーブとに引っ掛けられて偏心スリーブをベルトの張力大側へ回転させるよう弾発付勢するねじりばねで構成される。
【0010】
さらに、前述の第2張力管理手段は、両端が固定部分と偏心スリーブとに引っ掛けられて偏心スリーブをベルトの張力大側へ回転させるよう弾発付勢するねじりばねと、くさび状凸部を軸に対してベルト張力大側へのみ相対回転可能とする一方向クラッチとで構成される。
【0011】
上記本発明では、周辺温度の高低変化に応じてベルト張力を一定に管理する張力管理手段を、テンションプーリの内周で径方向内外に配置される軸と偏心スリーブとの間に配置するように工夫しているから、横幅など外形を小型化できるようになる。
【0012】
そして、張力管理手段としては、周辺温度の高低変化によって偏心スリーブが回転してベルト張力を一定に保つように動作するのである。すなわち、偏心スリーブの凹状カム面が周辺温度の高低変化に応じて径方向に拡張または収縮すると、偏心スリーブがベルト張力を大側または小側に変化させるよう回転させられて、凹状カム面とくさび状凸部との係合の度合いが深くなったり浅くなったりする。この状態では、くさび状凸部と凹状カム面との係合がベルトの張力や圧縮ばねによって深める側に弾発付勢されるから、偏心スリーブの後退が阻止される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図1ないし図5に示す実施例に基づいて説明する。
【0014】
図1ないし図3は本発明の実施例1にかかり、図1は、ベルトテンショナの正面図、図2は、図1(2)−(2)線断面の矢視図、図3は、図2(3)−(3)線断面の矢視図である。
【0015】
図例のベルトテンショナAは、ベルトBに対して所要の張力を与えるためにエンジンブロックなどの固定部分CにボルトDを介して不動状に取り付けた状態で使用されるもので、この実施例では、周辺温度の変化に応じて自動的にベルトBの張力を一定に管理する機能を有する構成になっている。
【0016】
このベルトテンショナAは、主として、軸1と、偏心スリーブ2と、プーリ一体型玉軸受3と、ねじりばね4とから構成されている。
【0017】
軸1は、中空状に形成されており、この中空部分に固定ボルトDが挿通されて固定部分Cに非回転状態に固定される。この軸1の軸方向中央において180度対向する二カ所には、径方向外向きのくさび状凸部11,11が一体に設けられている。このくさび状凸部11,11は、周方向の一端側から他端側へ向けて漸次径方向外向きに突出するもので、外面が部分円弧状に形成されている。
【0018】
偏心スリーブ2は、軸1の外周に深溝型玉軸受などの転がり軸受5を介して所要角度だけ相対回転可能となるように取り付けられている。この偏心スリーブ2は、円筒形に形成されていて、その内孔21は中心からずれた位置に偏心して形成されている。この偏心スリーブ2の内孔21において180度対向する二カ所には、前述のくさび状凸部11,11に係合する凹状カム面22,22が設けられている。この凹状カム面22,22は、くさび状凸部11,11と合致するような形状に形成されており、くさび状凸部11,11との係合位置が周方向に所要量ずれるようくさび状凸部11,11よりも周方向に長く形成されている。この凹状カム面22,22とくさび状凸部11,11との遊び隙間には、くさび状凸部11,11を凹状カム面22,22の食い込む側へ弾発付勢する圧縮ばね6,6が挿入されている。つまり、この偏心プーリ2は、転がり軸受5によって軸1に対して360度相対回転可能になっているが、くさび状凸部11,11と凹状カム面22,22との存在によって所要角度のみ相対回転可能になっているのである。
【0019】
プーリ一体型玉軸受3は、偏心スリーブ2の外周のほぼ半分の領域に片寄った状態に固定状態に取り付けられており、偏心スリーブ2に圧入外嵌される内輪31と、ベルトBが巻き掛けられるプーリを兼ねる外輪32と、内・外輪31,32間に介装される複数の玉33と、玉33を保持する冠形保持器34と、内・外輪31,32間の軸方向両側に設けられるオイルシール35,35とを備えている。外輪32は、内輪31よりも軸方向両側に張り出す張出部分を有する幅広形のものが用いられている。
【0020】
ねじりばね4は、固定部分Cとプーリ一体型玉軸受3との間の空隙に配置されており、一端が固定部分Cに他端が偏心スリーブ2に植設されたピン7にそれぞれ引っ掛けられていて、偏心スリーブ2を図1および図3の矢印X方向に弾発付勢するようになっている。
【0021】
ところで、上述したくさび状凸部11,11を有する軸1と、凹状カム面22,22を有する偏心スリーブ2と、圧縮ばね6,6とが、請求項に記載の張力管理手段および第1張力管理手段に相当する。この軸1と偏心プーリ2は、互いに異なる線膨張係数の材料で形成されている。例えば、偏心プーリ2の線膨張係数を軸1の線膨張係数よりも大きく設定している。詳しくは、軸1は金属材(鋳鉄、炭素鋼、アルミニウムなど)で、また、偏心プーリ2は、合成樹脂(ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ナイロン樹脂など)でそれぞれ形成される。このため、温度上昇時には、偏心プーリ2の内孔21の広がりが軸1の外径の広がりよりも大きくなり、両者の嵌め合い面に隙間ができる関係となる。また、ねじりばね4が請求項に記載の第2張力管理手段に相当する。
【0022】
次に、動作を説明する。まず、使用にあたって、周辺温度が低温(所要温度範囲)のとき、ベルトBに適正な張力を与えるように、ベルトテンショナAの初期位置を設定する。つまり、ボルトDを仮止めした状態にしておいて、偏心プーリ2に設けられる六角穴23に図1に仮想線で示すようなL字形の六角レンチを装着し、この六角レンチによってベルトテンショナAをベルトBに対して押し付け、適度な位置でボルトDを締め付けて、ベルトテンショナAを不動状とする。この位置は、ベルトBに与える張力に応じて任意に設定される。
【0023】
このように設置した状態において、ベルトテンショナAの周辺温度が昇温すると固定部分Cの膨張が原因でベルトBの張力が大きくなるが、下記のような動作によってベルトBの張力が一定に管理される。つまり、昇温に伴いベルトテンショナAの偏心プーリ2の内孔21が広がるとともに、くさび状凸部11,11が膨張するが、偏心プーリ2の線膨張係数をくさび状凸部11,11の線膨張係数よりも大きく設定しているから、偏心プーリ2の内孔21の広がりのほうが軸1の広がりよりも大きくなる。つまり、凹状カム面22,22とくさび状凸部11,11との間に所要の隙間が存在することになるので、ベルトBからの力および圧縮ばね6,6の伸張力により凹状カム面22,22を有する偏心プーリ2が図1および図3の矢印Y方向つまりベルトBの張力を弱める側に所要角度回転させられることになり、ベルトBの張力が温度変化に関係なく一定に保たれるようになる。
【0024】
上述した状態において、周辺温度が低下すると固定部分Cの収縮が原因でベルトBの張力が小さくなるが、下記のような動作によってベルトBの張力が一定に管理される。つまり、温度低下に伴い偏心プーリ2およびくさび状凸部11,11の両方が収縮するが、偏心プーリ2の方がくさび状凸部11,11よりも大きく収縮するので、偏心プーリ2の凹状カム面22,22が収縮するに伴い圧縮ばね6,6を圧縮しながら図1および図3の矢印X方向つまりベルトBの張力を強める側に所要角度回転させられることになり、張力が温度変化に関係なく一定に保たれるようになる。
【0025】
そして、上記のすべての状態において、ベルトBから瞬間的な振動や衝撃を受けたとき、凹状カム面22,22とくさび状凸部11,11との一方向への食い込み作用により、偏心プーリ2およびプーリ一体型玉軸受3がベルトBの張力小側(図1および図3の矢印Y方向)へ回転できなくなるから、ベルトBの緩みやばたつき現象の発生を回避できるようになる。
【0026】
図4および図5は、本発明の実施例2にかかり、図4は、図2に対応する図、図5は、図3に対応する図である。
【0027】
この実施例2では、上記実施例1の構成に一方向クラッチ8を付加して、ベルトBの経時的な伸びに応じて自動的にベルトBの張力を一定に管理する機能を持たせている。
【0028】
具体的に、上記実施例1での軸1からくさび状凸部11,11を分離し、この軸1と偏心スリーブ2との間に一方向クラッチ8を介装している。
【0029】
この一方向クラッチ8は、外輪81と、複数のころ82と、保持器83とを備えた構成であり、特に前述のくさび状凸部11,11が外輪81の外周において180度対向する二カ所に一体に設けられている。
【0030】
そして、一方向クラッチ8は、図5の矢印Y方向にロック状態となり、矢印X方向にフリー状態となるように組み付けられている。つまり、動作としては、ベルトBが経時的に伸びると、ねじりばね4が偏心スリーブ2を矢印X方向に回転させるように弾発付勢しているとともに、この弾発付勢方向で一方向クラッチ8がフリー状態となるので、ねじりばね4の弾発付勢力によって偏心スリーブ2が矢印X方向にベルトBの伸びに応じた角度について偏心回転することになり、これによってプーリ一体型玉軸受3がベルトBに押し付けられることになる。ベルトBの張力とねじりばね4の弾発付勢力とが釣り合ったところで、偏心プーリ2の回転が停止する。このとき、ベルトBからの反力が一方向クラッチ8に作用するので、この一方向クラッチ8がロック状態となり、しかも、凹状カム面22,22とくさび状凸部11,11との一方向への食い込み作用によって、偏心スリーブ2の後退を阻止する。
【0031】
なお、本発明は上述した実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例えば、上記実施例のようにプーリ一体型玉軸受3を用いずに、転がり軸受とプーリとを別々に備える構成とすることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明では、ベルトの張力管理手段をテンションプーリの内周で径方向内外に配置される軸と偏心スリーブとの間に設けるように工夫しているから、従来のアーム付きの固定ブラケットを用いるものに比べて、横幅など外形寸法を大幅に小さくできるなど、コンパクトなものにできる。したがって、設置場所での占有スペースの縮小化に貢献できるので、配置など設計自由度が増すなど、使い勝手が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のベルトテンショナの正面図
【図2】図1(2)−(2)線断面の矢視図
【図3】図2(3)−(3)線断面の矢視図
【図4】本発明の実施例2で、図2に対応する図
【図5】実施例2で、図3に対応する図
【符号の説明】
A ベルトテンショナ
B ベルト
C 固定部分
D ボルト
1 軸
11 軸のくさび状凸部
2 偏心スリーブ
21 偏心スリーブの内孔
22 偏心スリーブの凹状カム面
3 プーリ一体型玉軸受
4 ねじりばね
6 圧縮ばね
Claims (4)
- 固定部分に固定される軸と、軸の外周に偏心状態にかつ相対回転可能に設けられる偏心スリーブと、この偏心スリーブの外周に回転自在に設けられるテンションプーリと、軸と偏心スリーブとの間に設けられかつ周辺温度の高低変化に応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する張力管理手段を備え、
前記張力管理手段は、前記軸の外周に固定的に設けられるくさび状凸部と、前記偏心スリーブの内周に設けられかつ前記くさび状凸部に対して周方向で相対変位可能に係合される凹状カム面と、凹状カム面とくさび状凸部との係合を深める側に偏心スリーブを回転させるよう弾発付勢する弾発付勢部材とを備え、かつ、凹状カム面が存在する部分は、くさび状凸部よりも線膨張係数の大きな材料で形成されていて、周辺温度の変化に応じて偏心スリーブの内孔を縮径または拡径させて偏心スリーブを所要角度回転させることによりくさび状凸部に対する凹状カム面の係合位置を変化させるものである、ことを特徴とするベルトテンショナ。 - 固定部分に固定される軸と、軸の外周に偏心状態にかつ相対回転可能に設けられる偏心スリーブと、この偏心スリーブの外周に回転自在に設けられるテンションプーリと、軸と偏心スリーブとの間に設けられかつ周辺温度の高低変化に応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する第1張力管理手段と、ベルトの伸びに応じて偏心スリーブを所要角度回転させてベルト張力を一定に管理する第2張力管理手段とを備え、
前記第1張力管理手段は、前記軸の外周に固定的に設けられるくさび状凸部と、前記偏心スリーブの内周に設けられかつ前記くさび状凸部に対して周方向で相対変位可能に係合される凹状カム面と、凹状カム面とくさび状凸部との係合を深める側に偏心スリーブを回転させるよう弾発付勢する弾発付勢部材とを備え、かつ、凹状カム面が存在する部分は、くさび状凸部よりも線膨張係数の大きな材料で形成されていて、周辺温度の変化に応じて偏心スリーブの内孔を縮径または拡径させて偏心スリーブを所要角度回転させることによりくさび状凸部に対する凹状カム面の係合位置を変化させるものである、ことを特徴とするベルトテンショナ。 - 請求項2に記載のベルトテンショナにおいて、
前記第2張力管理手段は、両端が固定部分と偏心スリーブとに引っ掛けられて偏心スリーブをベルトの張力大側へ回転させるよう弾発付勢するねじりばねで構成される、ことを特徴とするベルトテンショナ。 - 請求項2に記載のベルトテンショナにおいて、
前記第2張力管理手段は、両端が固定部分と偏心スリーブとに引っ掛けられて偏心スリーブをベルトの張力大側へ回転させるよう弾発付勢するねじりばねと、くさび状凸部を軸に対してベルト張力大側へのみ相対回転可能とする一方向クラッチとで構成される、ことを特徴とするベルトテンショナ。
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