JP3751738B2

JP3751738B2 - オートテンショナ

Info

Publication number: JP3751738B2
Application number: JP1104298A
Authority: JP
Inventors: 英幸太田; 徹也小田
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: JPH11210847A

Description

【０００１】
【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支軸の先端よりも前方に突出した位置に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号公報に示すようなものがある。
【０００３】
この公報例のオートテンショナでは、ベルトの張力変動に応じたテンションプーリの動きを許容しつつ、ベルトからの振動や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する構造になっている。なお、ベルトの張力変化は、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。
【０００４】
このような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。
【０００５】
また、アームのボス部と支軸との間には、アームの揺動動作を円滑にするためにすべり軸受としてブッシュが介装されている。このブッシュは、一般的なすべり軸受材料である焼結金属で形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のオートテンショナのようにテンションプーリをオフセット配置した構造では、テンションプーリに作用するベルト荷重がテンションプーリをオフセット方向の面に沿って傾かせるモーメントとして働き、摩擦板やブッシュに対して過大な荷重が作用する。そのため、特に、焼結金属からなるブッシュが偏摩耗したり割れたりしやすくなっている。ちなみに、このようなブッシュの偏摩耗や割れが発生すると、支軸に対するアームの傾きが発生し、テンションプーリに巻き掛けられたベルトが外れやすくなったり、あるいはテンションプーリの揺動動作に支障を来たし、オートテンショナの本来の機能（ベルトの緊張・弛緩の吸収や振動・衝撃の減衰）を損ねることになりかねない。
【０００７】
したがって、本発明は、オートテンショナにおいて、ブッシュの偏摩耗や破損を抑制できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る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、前記支軸とアームとの嵌合部位にブッシュが介装されており、このブッシュの肉厚が、前記支軸の基端側より先端側に向かうにつれて次第に厚くなるように構成され、かつ、前記ブッシュの外周面が、前記支軸の基端側より先端側に向かうにつれて先すぼまりとなる截頭円錐状となっており、さらに、前記ブッシュが耐摩耗性および耐荷重性に優れた合成樹脂をベースとし、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を５〜１５ｗｔ％、アラミド繊維を５〜２５ｗｔ％添加したもので形成されている。
【０００９】
本発明に係る請求項２のオートテンショナは、上記請求項１において、前記合成樹脂ベースが、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）またはポリアミド４６（商品名４６ナイロン）とされる。
【００１１】
要するに、本発明では、テンションプーリのオフセット配置に起因する過大荷重を考慮して、ブッシュに対して充分な耐摩耗性および耐荷重性を持たせることにより、ブッシュの偏摩耗や破損の発生を長期にわたって抑制させるようにしている。さらに、ブッシュの肉厚を荷重集中領域側ほど厚く設定しているので、偏摩耗や破損の発生抑制効果が一層高いものとなっている。
【００１２】
特に、請求項２のように、ブッシュを形成する合成樹脂ベースを上述したような材料に選定すれば、上述したような添加物との結合に伴う耐摩耗性や耐荷重性の改善性が高まる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図６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、ブッシュ単体を示す縦断面図、図４は、支軸と摩擦板押さえ板との係合形態を示す分解斜視図、図５は、モーメント荷重の作用形態を示す説明図、図６は、ブッシュのベース材に対するＰＴＦＥの配合量と摩擦係数および摩耗量との関係を示す図表である。
【００１５】
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、６は摩擦板押さえ板、７はブッシュである。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。
【００１６】
図例のオートテンショナＡは、支軸１でのアーム２の軸支部の軸方向中心Ｏ₁ に対してアーム２でのテンションプーリ３の軸支部の軸方向中心Ｏ₂ がオフセットをもって配置された構造、換言すれば、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位置に配置された構造になっている。
【００１７】
そして、このオートテンショナＡは、ベルトＢの張力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構造になっている。
【００１８】
つまり、ベルトＢの張力が緩やかに減少した場合、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の張力を一定に保つ。一方、ベルトＢの張力が緩やかに増加した場合、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の張力を一定に保つ。
【００１９】
また、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。
【００２０】
以下、上記オートテンショナＡの各構成要素について、具体的に説明する。
【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ものであり、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に回動可能に支持されるもので、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の外周にブッシュ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。
【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、プレスにより製作されている。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の外周面とに対して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。
【００２６】
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環状板からなり、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。この摩擦板押さえ板６の回り止め形態は、図４に示すように、その内周部分に形成されてある波状係止部６ａと、支軸１のアーム支持部１１の先端面に形成されてある波状係止部１１ａとを嵌合することによって実現している。なお、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の摩耗粉を溜めて外部へ排出する凹部６ｂが設けられている。
【００２７】
ブッシュ７は、支軸１のアーム支持部１１の截頭円錐部分の外周面とアーム２のボス部２１の内周面との嵌合部位に介装されるもので、截頭円錐状を成す筒状に形成されている。このブッシュ７は、図３に示すように、その肉厚がアーム支持部１１の基端側から先端側に向かうにつれて次第に厚くなるように設定されている。ここでは、軸心方向に対する内周面７ａの傾斜角θ_１に対して外周面７ｂの傾斜角度θ_２を小さくしている（θ_１＞θ_２）。７ｃは大径側端部に径方向外方に向けて一体的に突設されたフランジである。
【００２８】
特に、このブッシュ７は、例えばポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）またはポリアミド（ＰＡ）などの耐摩耗性および耐荷重性に優れた合成樹脂材をベースとし、それにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびアラミド繊維を適宜配合した材料を用いて成形加工されている。具体的に、ポリエーテルサルフォンまたはポリアミド（例えば商品名４６ナイロン）を６０〜８０ｗｔ％、ポリテトラフルオロエチレンを５〜１５ｗｔ％、アラミド繊維を５〜２５ｗｔ％とする配合が挙げられる。この配合量は、下記する実験結果に基づいて決定した。
【００２９】
前述の実験を説明する。実験では、リング形状の試料を用意し、これを縦軸の回転軸の上端面に固定し、この試料に対して上方から非回転の荷重加担用のディスク（アルミニウム合金または鋼材）を所要荷重で垂直に押し付けた状態で、前記回転軸を所要速度で回転させる。実験条件としては、試料の接触面圧を２．９４ＭＰａ、摩擦速度を３０ｃｍ／ｓ、摩擦時間を０．５ｈ、雰囲気温度を室温としている。試料としては、ポリエーテルサルフォンをベースとして、添加物の配合量を順次可変している。
【００３０】
結果としては、ポリテトラフルオロエチレンの配合量は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、５ｗｔ％未満であると摩擦係数ならびに摩耗量が著しく増加し、また、１５ｗｔ％を越えると摩耗ならびに摩耗量が微量ながら増加傾向になることが判った。
【００３１】
また、アラミド繊維の配合量は、ブッシュ７に作用する荷重に対する耐摩耗性が下限値の５ｗｔ％以上で得られることが判ったが、上限値の２５ｗｔ％を越えると成形加工性が低下することが判った。なお、ベースをポリアミドとした場合も上述した結果と近似したものになると考えられる。
【００３２】
このような成形加工性に優れた合成樹脂材でブッシュ７を形成すれば、上述したような特殊な形状にできるなど設計自由度を向上できるようにもなる。
【００３３】
ところで、テンションプーリ３をオフセット配置した構造では、図５に示すように、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Ｍとして働き、これによってアーム２のボス部２１からブッシュ７に対して作用する荷重が過多となることは避けられないが、この実施形態でのブッシュ７のように耐摩耗性および耐荷重性を高めるようにしていれば、ブッシュ７が必要以上に偏摩耗することを長期にわたって抑制できるようになる。このため、テンションプーリ３の傾きを防止してベルトＢの外れを阻止できるようになる。また、テンションプーリ３の不規則な揺動を防止して、オートテンショナＡの本来の機能（ベルトの張力変動の吸収や振動・衝撃の減衰）を安定的に発揮させることができるようになる。
【００３４】
しかも、この実施形態のように、ブッシュ７の肉厚を、図示するように、過大荷重の作用する領域に向けて次第に厚くする形状としていれば、ブッシュ７の耐荷重性を可及的に高めることができて、ブッシュ７の偏摩耗や割れなどといった不具合をより有効に防止できるようになる。
【００３５】
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。
【００３６】
（１）上記実施形態では、ブッシュ７の肉厚を軸方向で可変した例を挙げているが、肉厚を均一にしたものも本発明に含まれる。
【００３７】
（２）上記実施形態では、支軸１のアーム支持部１１の截頭円錐部分の抜き勾配に合わせてブッシュ７の内周面７ａおよび外周面７ｂを截頭円錐状に形成しているが、内周面７ａのみを截頭円錐状に形成し、外周面７ｂは円筒状に形成してもよい。また、逆に、ブッシュ７の内周面７ａを円筒状に形成し、外周面７ｂをアーム支持部１１の截頭円錐部分とは逆の勾配の截頭円錐状に形成してもよい。さらには、ブッシュ７を円筒形に形成してもよい。このようなブッシュ７の形状は、成形加工性に優れた合成樹脂材で形成することにより設計自由度が増すようになる。
【００３８】
（３）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６ｂを設けた例を挙げているが、この凹部６ｂを設けていないものも本発明に含まれる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１ないし３の発明では、ブッシュに充分な耐摩耗性および耐荷重性を持たせることができるから、ブッシュにおいて過大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り、ブッシュの偏摩耗や破損を比較的長期にわたって回避できるなど、ブッシュ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。また、それに伴い、支軸に対するアームの傾きなどを防止できてオートテンショナ本来の機能（ベルトの張力変動の吸収や振動・衝撃の減衰）の長期安定化を達成できるようになる。
【００４０】
特に、請求項２のように、ブッシュを形成する合成樹脂ベースを上述したような材料に選定すれば、上述したような添加物との結合に伴う耐摩耗性や耐荷重性の改善性を無駄無く有効に達成できるようになる。また、請求項３のように、ブッシュの肉厚を過大荷重の作用領域ほど厚く設定していれば、耐摩耗性および耐荷重性の一層の向上が図れることになり、一層の寿命向上に貢献できる。
【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】同実施形態のブッシュ単体を示す縦断面図
【図４】同実施形態の支軸と摩擦板押さえ板との係合形態を示す分解斜視図
【図５】同実施形態においてモーメント荷重の作用形態を示す説明図
【図６】同実施形態においてブッシュのベース材に対するＰＴＦＥの配合量と摩擦係数および摩耗量との関係を示す図表
【符号の説明】
Ａオートテンショナ
Ｂベルト
１支軸
１１支軸のアーム支持部
２アーム
２１アームのボス部
２２アームのプーリ支持部
３テンションプーリ
４ねじりコイルバネ
５摩擦板
６摩擦板押さえ板
７ブッシュ

Claims

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、
前記支軸とアームとの嵌合部位にブッシュが介装されており、
このブッシュの肉厚が、前記支軸の基端側より先端側に向かうにつれて次第に厚くなるように構成され、かつ、前記ブッシュの外周面が、前記支軸の基端側より先端側に向かうにつれて先すぼまりとなる截頭円錐状となっており、
さらに、前記ブッシュが耐摩耗性および耐荷重性に優れた合成樹脂をベースとし、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を５〜１５ｗｔ％、アラミド繊維を５〜２５ｗｔ％添加したもので形成されている、ことを特徴とするオートテンショナ。
請求項１に記載のオートテンショナにおいて、前記合成樹脂ベースが、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）またはポリアミド４６（商品名４６ナイロン）とされる、ことを特徴とするオートテンショナ。