JP3681032B2 - オートテンショナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト駆動機構の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係り、特に、テンションプーリがオフセット配置されているオートテンショナに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のオートテンショナの従来例として、例えば特開平2−253035号公報などに示すようなものがある。
【0003】
この公報例では、ベルトの張力変動に応じてテンションプーリの動きを許容しつつ、振動・衝撃を減衰するようにテンションプーリの動きを規制する機能を有しており、特に振動・衝撃の減衰を図る機能を実現するために、テンションプーリ支持用のアームのボス部の前端面と、アーム支持用の支軸の前端に一体的に取り付けられるガイド板との間に、環状の摩擦板を挟み、ねじりコイルバネの伸張復元力により摩擦板をボス部とガイド板とに圧接させるようにしている。
【0004】
なお、前述の摩擦板としては、通常、クラッチフェーシング材、ブレーキライニング材あるいはブレーキパッド材などで形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来例のオートテンショナでは、テンションプーリをオフセット配置した構造であるために、下記するような不具合が発生している。
【0006】
前述したような構造の場合、テンションプーリに作用するベルト荷重がアームを傾かせるモーメントとして働くことになり、それにより、摩擦板の円周上の所要角度領域に作用する荷重が必要以上に増大し、その領域の摩耗が他の領域に比べて極端に早くなりやすい。つまり、従来では、摩擦板が早期に偏摩耗するなど、寿命が短くなっていた。
【0007】
これに対して、仮に、摩擦板を硬質な低摩擦係数の材料で形成すれば、耐荷重性を向上できるので、前述した偏荷重を受けても摩耗進行を抑制できるようになると考えられるけれども、所要の摩耗抵抗を得るためには、ねじりコイルバネの伸張復元力を強くする必要が生じ、それに応じて各部の強度を高く設定する必要があるなど、部品コストが高くつくことが懸念される。
【0008】
したがって、本発明は、オフセット構造のオートテンショナにおいて、摩擦板の偏摩耗を防止して、摩擦板の長寿命化を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1のオートテンショナは、固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板とを備え、前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている。
【0010】
本発明の請求項2のオートテンショナは、固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板と、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに対して回転付勢力を与えるとともに摩擦板とアームの一端側および支軸との接触圧を強めるねじりコイルバネとを備え、前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている。
【0011】
本発明の請求項3のオートテンショナは、上記請求項1または2において、摩擦板が、同心状に組み合わされる複数の環体からなり、この複数の環体のうち少なくとも1つの環体が、前記荷重負担部材とされる。
【0012】
本発明の請求項4のオートテンショナは、上記請求項1ないし3のいずれかにおいて、荷重負担部材が、前記摩擦板の前記領域において当該摩擦板の両摺動面間にまたがって設けられる貫通孔または切欠き内に、合致した状態で配設されるものである。
【0014】
以上、本発明では、要するに、テンションプーリのオフセット配置が原因で摩擦板に偏荷重が作用する構造であることを見込んで、摩擦板において少なくともオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に荷重負担能力の高い荷重負担部材を配設することにより、オフセット配置に起因する荷重を荷重負担部材に負担させて、オフセット配置に起因する荷重を摩擦板に対して加担させにくくしている。このように摩擦板の前記領域での耐荷重性を高めることにより、そこの早期摩耗が抑制されるようになる。
【0015】
そして、荷重負担部材の形状については、請求項3および4のように、環体としたり、あるいは破片のように形成したりすることができ、設計が自由になる。
【0016】
さらに、荷重負担部材について、硬さや摩擦係数について管理すれば、摩擦板の摩擦係数を加味してトータルの摩擦係数を任意に設定できるようになる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図1ないし図17に示す実施形態に基づいて説明する。
【0018】
図1ないし図5は本発明の一実施形態に係り、図1はオートテンショナの正面図、図2は図1の(2)−(2)線断面の矢視図、図3は図2の要部を拡大して示す図、図4は摩擦板の分解斜視図、図5は摩擦板を組み合わせた状態の平面図である。
【0019】
図中、Aはオートテンショナの全体を示しており、1は支軸、2はアーム、3はテンションプーリ、4はねじりコイルバネ、5は摩擦板である。また、Bはテンションプーリ3の外周に巻き掛けられるベルトである。
【0020】
図例のオートテンショナAは、アーム2の支軸1に対する回転支持部の軸方向中心O1 に対して、テンションプーリ3のアーム2に対する回転支持部の軸方向中心O2 がオフセット配置されて、テンションプーリ3が支軸1の先端よりも前方に突出した構造になっている。
【0021】
支軸1は、図示しないベルト駆動機構が設けられる取付対象に固定されるもので、アーム支持部11と、カバー部12と、ボルト取付片13とを備えている。アーム支持部11は、先端側半分の外周面が截頭円錐形で、基端側半分の外周面が円筒形に形成されている。カバー部12は、アーム支持部11の基端側から径方向外向きに延びてアーム支持部11の外周を囲むように形成されている。ボルト取付片13は、カバー部12の外周に径方向外向きに張り出し形成されている。この支軸1は、アルミニウム合金などを用いたダイカスト成形により製作される鋳造品からなり、前述のアーム支持部11の外周面の形状は、成形金型の抜き勾配に対応している。
【0022】
アーム2は、支軸1のアーム支持部11に回動可能に取り付けられるもので、一端にボス部21が、他端にプーリ支持部22が形成されている。ボス部21は、支軸1のアーム支持部11の外周にすべり軸受7を介して回動可能に外嵌される。プーリ支持部22は、ボス部21の突出方向と逆向きに突設されている。このアーム2も、上記支軸1と同様、アルミニウム合金などを用いたダイカスト成形により製作される鋳造品からなる。なお、前述のすべり軸受7は、截頭円筒状に形成されているとともに、肉厚が大径部から小径部に向けて漸次厚く設定されたブッシュからなり、例えば商品名ポリアミド46などの合成樹脂により形成されている。
【0023】
テンションプーリ3は、アーム2のプーリ支持部22に転がり軸受9を介して回転自在に軸支されるもので、プレス材から製作されている。このテンションプーリ3は、アーム2のプーリ支持部22に螺着されたボルト8aにより抜け止め状態に取り付けられている。なお、前述の転がり軸受9は、テンションプーリ3の内周面とアーム2のプーリ支持部22の外周面との間に圧入の状態で嵌合されており、この転がり軸受9に対して水分や異物がかからないようにするために、プーリ支持部22の先端に軸受保護カバー10が取り付けられている。
【0024】
ねじりコイルバネ4は、支軸1のアーム支持部11の外周面およびアーム2のボス部21の外周面と支軸1のカバー部12の内周面との間の環状空間にそれぞれの面に対して非接触でねじり圧縮された状態で配設されている。このねじりコイルバネ4は、そのねじり復元力によりアーム2を一回転方向(図1では反時計方向)に向けて付勢し、また、その軸方向の伸張復元力によりアーム2のボス部21を摩擦板5に押し付けてボス部21に対して摩擦抵抗を付与する。このねじりコイルバネ4の両端側には径方向外向きに屈曲された屈曲部41,42が一体的に設けられており、これらの屈曲部41,42が支軸1の底部に設けられたスリット状の切欠き14とアーム2のボス部21に設けられたスリット状の切欠き23とにそれぞれ係止されている。
【0025】
摩擦板5は、アーム2のボス部21の前端面と、支軸1のアーム支持部11の先端側にボルト8bにより固定される摩擦板押さえ板6との間に挟まれた状態で設けられており、ねじりコイルバネ4の伸張復元力によりボス部21と摩擦板押さえ板6とに対して所要圧力で押し付けられることによりアーム2のボス部21に対して回動抵抗を与えるものである。なお、前述の摩擦板押さえ板6は、例えば構造用圧延鋼板をプレス成形して製作されるものからなり、支軸1のアーム支持部11に対して回り止め状態に固定されることによりアーム支持部11と一体になっている。この実施形態では、摩擦板押さえ板6の円周数カ所に摩擦板5からの摩耗粉を溜めて外部へ排出する凹部61が設けられている。
【0026】
以上説明したオートテンショナAでは、ベルトBの張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリ3の動きを許容しつつ、ベルトBからの振動や衝撃を減衰するようにテンションプーリ3の動きを規制する機能を有する。
【0027】
つまり、ベルトBの張力が比較的緩やかに変化した場合の動作を説明する。ベルトBの張力が緩やかに減少したときには、ねじりコイルバネ4のねじり復元力(周方向の付勢力)によりアーム2およびテンションプーリ3が図1の左側に傾動して、ベルトBの張力が一定に保たれる。一方、ベルトBの張力が緩やかに増加したときには、ねじりコイルバネ4のねじり復元力に抗してアーム2およびテンションプーリ3が図1の右側に傾動して、ベルトBの張力が一定に保たれる。なお、ベルトBの張力変化は、環境の温度変化や経時的な伸縮変化等によって発生する。
【0028】
そして、オートテンショナAに対してベルトBから激しい振動や衝撃が加わった場合、テンションプーリ3を支持しているアーム2のボス部21にその振動や衝撃が伝わるが、ねじりコイルバネ4の伸張復元力(軸方向の付勢力)によりアーム2のボス部21を摩擦板5に押し付けて摩擦抵抗を発生させているので、振動や衝撃が吸収、減衰されることになって、アーム2の不要な揺動を抑制する。これにより、テンションプーリ3の位置が実質的に変化しなくなり、ベルトBに対するテンションが一定に保たれる。
【0029】
ここで、本発明の特徴を説明する。つまり、上述したようなオートテンショナAでは、テンションプーリ3をオフセット配置している構造の関係より、テンションプーリ3に作用するベルトBの荷重がアーム2を傾かせるモーメントとして働き、これによって摩擦板5の円周上の所要角度領域に荷重が集中して作用するようになる。前述の領域は、図1においてドット模様を付して示すように、おおむね、90〜180度の角度範囲になることが判っている。しかも、摩擦板5に作用する荷重(面圧)は、図3中に記載のグラフに示すように、内径側から外径側へ向けて大きくなることが判っている。
【0030】
このようなことを考慮し、摩擦板5を下記するような構造にしている。この実施形態での摩擦板5は、図3ないし図5に示すように、同心状に組み合わされる2つの環体51,52で構成されており、外径側環体52を請求項に記載の荷重負担部材としている。つまり、内径側環体51は、従来技術で説明したものと同様、クラッチフェーシング材、ブレーキライニング材あるいはブレーキパッド材などで形成されるが、外径側環体52は、内径側環体51よりも硬くて摩擦係数の低い材料、例えば熱可塑性合成樹脂(例えばPA:ポリアミド、PEEK:ポリエーテルエーテルケトンやPES:ポリエーテルサルフォンなど)や、ガラス繊維などを添加した熱硬化性合成樹脂(フェノール系)などのエンジニアリングプラスチックで形成される。ちなみに、内径側環体51は、その硬度がロックウェル硬さ〔HRR〕で10〜80好ましくは50に、また、摩擦係数が0.3〜0.6好ましくは0.5にそれぞれ設定される。一方、外径側環体52は、その硬度がロックウェル硬さ〔HRR〕で100〜130好ましくは115に、また、摩擦係数が0.1〜0.25好ましくは0.2程度にそれぞれ設定される。なお、両環体51,52の配置比率W1/W1+W2、W2/W1+W2は、それらの摩擦係数、作用する荷重、要求される耐久性や振動、衝撃の減衰特性などを考慮して、適宜設定される。
【0031】
このように、摩擦板5を2つの環体51,52からなる構成とし、上述したオフセット配置に起因する荷重を外径側環体52で負担させることにより、耐荷重性を高めるようにしていれば、内径側環体51に対しては前記荷重を作用させにくくすることができる。これにより、これら両環体51,52において荷重集中する領域が必要以上に摩耗することを抑制できるようになるとともに、アーム2に対して適正な摩擦抵抗を付与できるようになって振動、衝撃を減衰する機能を安定に発揮させることができるようになる。
【0032】
ところで、2つの環体51,52の摩耗を同時に進行させるために、これら両環体51,52の性状を適宜設定することが必要となる。つまり、外径側環体52は、硬質にして摩擦係数を低くしているものの、比較的高い荷重を負担するようになっており、また、内径側環体51は、摩擦係数を高くしているものの、比較的低い荷重を負担するようになっているので、両環体51,52の性状を管理することにより、それらの摩耗を同時進行させることが可能になる。このように管理すれば、両環体51,52の摩耗の進行に関係なく、常に、両環体51,52とアーム2のボス部21および摩擦板押さえ板6との接触状態をほぼ均等にさせることができ、アーム2に対して付与する摩擦抵抗を安定に保つことができるようになる。
【0033】
なお、本発明は上述した実施形態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。
【0034】
(1) 上記実施形態では、外径側環体52を荷重負担部材とした例を挙げているが、図6および図7に示すように、内径側環体51を荷重負担部材としたものも本発明に含む。この場合も、上記実施形態と同様、の効果を発揮する。
【0035】
(2) 上記実施形態では、摩擦板5を同心状の2つの環体51,52で構成した例を挙げているが、図8および図9に示すように、3つの環体51〜53、あるいはそれ以上の環体で構成するものも本発明に含む。この場合、いずれか一つの環体を上記実施形態での外径側環体52のような性質としてもよいし、また、環体それぞれの摩擦係数を適宜変えるようにしてもよい。
【0036】
(3) 上記実施形態および上記(1),(2)の実施形態では、摩擦板5を複数の環体で構成した例を挙げているが、例えば図10ないし図17に示すように、摩擦板5においてオフセット配置に起因する荷重が作用しやすい所要角度領域の一部を、上記実施形態での外径側環体52のような性質としたものも本発明に含む。つまり、図10および図11の実施形態では、摩擦板本体51aの該領域の外径側に扇形の切欠き51bを設け、この切欠き51bに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材52aを配設している。図12および図13の実施形態では、摩擦板本体51aの該領域の所要角度範囲を扇形に切欠いて途切れ部51cを設け、この途切れ部51cに3つの扇の荷重負担部材52a〜52cを配設している。図14および図15の実施形態では、摩擦板本体51aの該領域の所要角度範囲を扇形に切欠いて途切れ部51cを設け、この途切れ部51cに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材52dを配設している。図16および図17の実施形態では、摩擦板本体51aの該領域の適当部位の複数カ所に厚み方向に貫通する貫通孔51dを設け、この貫通孔51dに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材52eを配設している。これらの場合も、上記実施形態と同様に、荷重負担部材52a〜52eが荷重を負担して摩擦板本体51aに作用する荷重を軽減させることができ、摩擦板本体51aの偏摩耗防止に十分な効果を発揮する。なお、図16および図17の実施形態の場合、摩擦板本体51aの円周数カ所に貫通孔51dおよび荷重負担部材52eを均等に設けるようにすることができる。この場合、摩擦板5の組み付け時に方向性が限定されずに済むなど、組み付けが容易となる。
【0037】
(4) 上記実施形態では、すべり軸受7の肉厚を軸方向で可変した構成を例に挙げているが、肉厚を均一にしたものとすることができる。また、このすべり軸受7の素材についても、所要のすべり性と耐荷重性と耐摩耗性を有するものであればよく、種々な合成樹脂材や金属材とすることができる。特に、金属材とする場合は、焼結金属に潤滑油を含浸させたものとしてもよい。
【0038】
(5) 上記実施形態では、摩擦板押さえ板6に摩耗粉を溜めて排出するための凹部61を設けた構成を例に挙げているが、この凹部61を設けていないものも本発明に含まれる。
【0039】
【発明の効果】
本発明の請求項1ないし5のオートテンショナでは、摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担される領域に、充分な耐荷重性を持たせるようにして、オフセット配置に起因する荷重を摩擦板に対して加担させにくくしている。これにより、摩擦板において過大な荷重が作用する領域が必要以上に摩耗することを抑制できるようになるとともに、アームに対して適正な摩擦抵抗を付与できるようになって振動、衝撃を減衰する機能を安定に発揮させることができるようになる。したがって、摩擦板の機能を損なうことなく、摩擦板の耐久性すなわち寿命を向上できるなど、ランニングコストの低減に貢献できる結果となる。しかも、従来のように摩擦板の摩擦係数を低くする対策のように各部を補強する必要がないので、材料コストが増大するといった不具合も生じない。
【0040】
特に、請求項3および4では、荷重負担部材を環体としたり、あるいは破片のように形成したりと、設計自由度を高めることができる。さらに、荷重負担部材について、硬さや摩擦係数について管理することができるから、摩擦板の摩擦係数を加味してトータルの摩擦係数を任意に設定できるようになり、設計自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のオートテンショナの正面図
【図2】図1の(2)−(2)線断面の矢視図
【図3】図2の要部を拡大して示す図
【図4】同実施形態の摩擦板の分解斜視図
【図5】図4の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図6】摩擦板の他の実施形態1を示す分解斜視図
【図7】図6の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図8】摩擦板の他の実施形態2を示す分解斜視図
【図9】図8の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図10】摩擦板の他の実施形態3を示す分解斜視図
【図11】図10の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図12】摩擦板の他の実施形態4を示す分解斜視図
【図13】図12の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図14】摩擦板の他の実施形態5を示す分解斜視図
【図15】図14の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図16】摩擦板の他の実施形態6を示す分解斜視図
【図17】図16の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【符号の説明】
A オートテンショナ
B ベルト
1 支軸
11 アーム支持部
12 カバー部
2 アーム
21 アームのボス部
22 プーリ支持部
3 テンションプーリ
4 ねじりコイルバネ
5 摩擦板
51 摩擦板の第1環体
52 摩擦板の第2環体
6 摩擦板押さえ板
Claims (4)
- 固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板とを備え、
前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている、ことを特徴とするオートテンショナ。 - 固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板と、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに対して回転付勢力を与えるとともに摩擦板とアームの一端側および支軸との接触圧を強めるねじりコイルバネとを備え、
前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている、ことを特徴とするオートテンショナ。 - 請求項1または2に記載のオートテンショナにおいて、前記摩擦板が、同心状に組み合わされる複数の環体からなり、この複数の環体のうち少なくとも1つの環体が、前記荷重負担部材とされる、ことを特徴とするオートテンショナ。
- 請求項1または2に記載のオートテンショナにおいて、前記荷重負担部材が、前記摩擦板の前記領域において当該摩擦板の両摺動面間にまたがって設けられる貫通孔または切欠き内に、合致した状態で配設されるものである、ことを特徴とするオートテンショナ。
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