JP3844397B2 - オートテンショナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プーリに巻き掛けられたベルトに、所定の張力を付与するオートテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば自動車におけるカムシャフト等の複数の被駆動軸間に巻き掛けられたベルトの張力を一定にするために、摩擦式のオートテンショナが用いられている。
摩擦式のオートテンショナとしては、ベルトに接触させるプーリを、揺動部材によって回転自在に支持し、この揺動部材を固定軸に揺動自在に取り付けるとともに、摩擦抵抗を利用した揺動抵抗付与手段によって、上記揺動部材に揺動抵抗を付与することにより、ベルトの振動エネルギーを吸収するようにしたものが知られている（例えば、特開平２−１６８０４９号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、上記のような従来のオートテンショナにおける揺動部材の揺動角θに対するトルク（揺動トルク）の特性を示すグラフである。図示のように、トルクはヒステリシスを有し、ベルトの押し込み側及び戻り側におけるダンピングトルクは互いに同一値である。このことは、ベルトの押し込みと戻りとが同一の応答性を持って行われることを意味する。
一方、揺動部材がベルトを押し込む場合と、ベルトの張力の急速な増大により揺動部材が押し戻される場合とでは、望まれる応答性が異なっている。すなわち、張力を増加させるべくベルトを押し込む場合の揺動部材には、迅速な追随性が求められるが、例えば冷間時のエンジン始動時等においてエンジンから急激にベルトに張力が付与されたされた場合には、急速なベルトの張り動作に対して揺動部材がむしろ緩慢に応答して、性急に張力を弛めないことが望ましい。しかしながら、上記のように、ベルトの押し込み及び戻りの応答性は同一であるため、相反する状況の双方に適したダンピング特性を備えることはできなかった。従って、追随性の良さを優先すれば、冷間時のエンジン始動時等に一時的にベルトが弛み、ベルトの振動や異音が発生していた。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、ベルトの弛みに対する迅速な追随性と、急速なベルトの張りに対する俊敏過ぎない応答性とを両立させることのできるオートテンショナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のオートテンショナは、固定軸と、前記固定軸に軸支され、当該固定軸周りに揺動し、揺動基部側に前記固定軸と同心な円筒部が形成されている揺動部材と、前記揺動部材に軸支され、ベルトが巻き掛けられるプーリと、前記揺動部材に対して常に揺動抵抗を付与する第１の揺動抵抗付与手段と、前記プーリを前記ベルトに押しつける第１の方向に前記揺動部材を付勢する引張コイルばねと、前記円筒部内に前記固定軸に対する当該円筒部の回動によって係止及び蓄圧される弾性部材を有し、前記第１の方向と逆の第２の方向への揺動時において、所定の揺動途中位置まで当該弾性部材を自由な状態とし、当該揺動途中位置以降の揺動によってのみ、前記引張コイルばねとは別に、当該弾性部材に蓄圧することにより前記揺動部材に揺動抵抗を付与する第２の揺動抵抗付与手段とを備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
上記のように構成されたオートテンショナにおいて、第２の揺動抵抗付与手段は、第１の方向とは逆の第２の方向への揺動時に、所定の揺動途中位置以降の揺動によってのみ弾性部材に蓄圧することにより、揺動部材に揺動抵抗を付与する。従って、ベルトの押し込み動作時に比して、戻り動作時の揺動抵抗が大きくなる。
【０００６】
また、弾性部材は、戻り側に瞬発的に付与される揺動エネルギーを吸収するとともに、吸収したエネルギーの放出により、揺動部材に対してこれをベルトの押し込み方向へ押し戻す力を作用させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるオートテンショナの正面図であり、図１の（ｂ）は、（ａ）における点Ｏ１を通るI-I断面の要部を示す図である。また、図２は、エンジン等の固定部のベッド５１に取り付けられた状態のオートテンショナを示す断面図であり、図１の（ａ）のII-II線における断面に相当する図である。
図２において、固定軸１は、ボルト５２によりベッド５１に取り付けられる固定部材であり、ボルト５２が挿通される円筒形の軸部１ａと、その端部に形成されたフランジ部１ｂとを有している。フランジ部１ｂの片面１ｃ（図１の（ｂ）参照）は、後述する摩擦面としての機能も有している（以下、摩擦面１ｃという。）。
【０００８】
上記固定軸１の外周には、ナイロン４６等の樹脂からなるブッシュ２が装着され、このブッシュ２を介して、アルミニウムダイカスト品からなる偏心円筒状の揺動部材３が回動自在に嵌合されている。この揺動部材３は、ボルト５２の頭部及び固定軸１のフランジ部１ｂによって軸方向（図２の左右方向）への移動が規制されている。揺動部材３の揺動基部側（図２の右側）には、固定軸１と同心な円筒部３ａが形成されており、この円筒部３ａは、図１の（ａ）の点Ｏ１を回動中心として固定軸１周りに回動する。一方、揺動部材３の揺動側（図２の左側）は、上方に偏心した円筒形状であり、その中心は図１の（ａ）における点Ｏ２である。揺動部材３の揺動側外周には玉軸受４が外挿され、その可動側外輪がプーリ５となっている。従って、図１の（ａ）に示す点Ｏ１から偏心した点Ｏ２を中心としてプーリ５は回転し、点Ｏ１を回動中心とした円筒部３ａの回動により、プーリ５は揺動する。これによって、プーリ５に巻き掛けられたベルト５３の張力が変化する。
【０００９】
図１の（ｂ）に示すように、揺動部材３の一端側から固定軸１の軸方向に穿設された内部穴３ｂには、圧縮された状態の圧縮コイルばね６と、固定軸１の軸方向に移動可能で、圧縮コイルばね６によって付勢されることによりフランジ部１ｂの摩擦面１ｃに圧接する摩擦摺動部材７とが装着されている。摩擦摺動部材７は、耐摩耗性に優れるエンジニアリングプラスチックからなる。
なお、ベルト５３の荷重によって揺動部材３が傾くことを圧縮コイルばね６の付勢力によって抑制すべく、上記内部穴３ｂは、ベルト５３の荷重点Ｐに対して固定軸１を挟んだ略反対側の位置であって、固定軸１と同心の円周上の一箇所に設けられている（図１の（ａ）参照。）
【００１０】
一方、上記圧縮コイルばね６及び摩擦摺動部材７と固定軸１を挟んで反対側の揺動部材３の内部には、円筒部３ａの回動方向に沿って所定長の回廊状に内洞部３ｃが形成され、この中にピン８及び弾性部材９が設けられている。ピン８は固定軸１のフランジ部１ｂに固定された固定部材であり、取付洞部３ｃ内に突出してストッパの作用をする。弾性部材９は、圧縮コイルばね、蛇腹状の折り曲げばね又はゴムであり、図１の（ａ）に示す自由な状態における弾性方向への長さが、ピン８と内洞部３ｃの一端側の壁面３ｃ１との間の周長より短いことにより、内洞部３ｃ内に遊挿されている。
【００１１】
揺動部材３の円筒部３ａの外周には、ブラケット１０が圧入されている。図１において、ブラケット１０は、円筒部３ａに外接するリング部１０ａと、このリング部１０ａより外側に形成されたフランジ部１０ｂと、このフランジ部１０ｂからさらに外方に突設された舌片状の係止部１０ｃと、揺動部材３の外周面の一点に突設された突起部３ｄと係合して、ブラケット１０と揺動部材３との相対回転を規制する回り止め部１０ｄとを備えている。
上記係止部１０ｃには、一端が固定された引張コイルばね１１の他端が係止されている。
【００１２】
図３は、上記のように構成されたオートテンショナの一部の構成を概念的に示した斜視図である（但し、弾性部材９は図１及び図２と異なり、蛇腹状の折り曲げばねで示している。）。すなわち、固定軸１と揺動部材３との間には、２つの揺動抵抗付与手段が設けられており、そのうちの第１の揺動抵抗付与手段は、圧縮コイルばね６と、この圧縮コイルばね６に付勢されて摩擦面１ｃに対して固定軸１の軸方向に圧接された摩擦摺動部材７とにより構成される。この第１の揺動抵抗付与手段は、揺動部材３の揺動に対して常に揺動抵抗を付与する。一方、第２の揺動抵抗付与手段は、固定軸１に固定されたピン８と、このピン８に対して、固定軸１の周方向に対峙して配置され、揺動部材３により周方向に駆動される弾性部材９とによって構成される。この第２の揺動抵抗付与手段は、図１の（ａ）に示すプーリ５がベルト５３に対して張力を付与する方向とは逆の方向に揺動したときにのみ、揺動部材３に対して、弾性部材９の蓄勢による揺動抵抗を付与する。
【００１３】
上記のように構成されたオートテンショナは、図１の（ａ）に示す引張コイルばね１１によって、ブラケット１０及びこれと互いに固定された揺動部材３の円筒部３ａが回動付勢され、これによって、プーリ５がベルト５３に押し当てられる。
ベルト５３の張力が弛んだ場合には、引張コイルばね１１の付勢を受けたプーリ５が、摩擦摺動部材７と摩擦面１ｃとの摩擦抵抗を揺動抵抗としてベルト５３に追随して揺動し、ベルト５３に所定の張力を付与する。このときの揺動抵抗は、上記摩擦抵抗のみであるため、プーリ５は迅速にベルト５３に追随して張力を付与する。
【００１４】
一方、例えば冷間時のエンジン始動時等においてエンジンから急激にベルト５３に張力が付与された場合には、引張ばね１１が伸びて、プーリ５はベルト５３から離反する方向に揺動を開始する。揺動の開始とともに、摩擦摺動部材７と摩擦面１ｃとの摩擦抵抗を揺動抵抗として、揺動部材３が固定軸１周りに回動する。これによって、内洞部３ｃの壁面３ｃ１が周方向に移動開始する。そして、前述した弾性部材９の遊びの分だけ壁面３ｃ１が移動すると、弾性部材９がピン８に当接するので、その後揺動部材３は弾性部材９を圧縮しなければ回動することができなくなる。
【００１５】
上記の結果、強い揺動抵抗が揺動部材３に付与される。これによって、プーリ５の戻り動作が抑止され、ダンピングトルクは押し込み動作時より大きくなる。従って、ベルト５３の張力は過度に弛められることがなく、ベルト５３の振動や異音の発生を防止することができる。また、弾性部材９は、その圧縮により蓄えた弾性エネルギーを放勢しようとするため、揺動部材３はベルト５３を押し込む方向に押し戻される力を受ける。従って、引張コイルばね１１による付勢と相まって、ベルト５３の張力の急速な弛みは確実に防止される。
図４は、上記のオートテンショナにおける、揺動角に対するトルクの特性である。押し込み側のダンピングトルクＴ１と、戻り側のダンピングトルクＴ２とは、Ｔ１＜Ｔ２の関係にある。
【００１６】
図５の（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるオートテンショナの正面図であり、図５の（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線における要部断面図である。また、図６は、エンジン等の固定部のベッド５１に取り付けられた状態の本実施形態のオートテンショナを示す断面図であり、図５の（ａ）のVI-VI線における断面に相当する図である。第１の実施形態との差異は、第２の揺動抵抗付与手段の構成にあり、具体的には、第１の実施形態におけるピン８に代えて、固定軸１に係止部１ｄを設けるとともに、第１の実施形態における弾性部材９に代えて板状の弾性部材１２を設けたことにある。その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
図７は、上記第２の実施形態における一部の構造を概念的に示した斜視図であり、図５及び図７において、固定軸１におけるフランジ部１ｂの外端部の一箇所に、ストッパとしての係止部１ｄが突設されている。係止部１ｄは、その外周面１ｄ３に対して内側面１ｄ１の方が内側面１ｄ２より緩斜面になるように形成されている。一方、弾性部材１２は略円弧状のばね鋼等からなり、円弧状の保持部１２ａ及び１２ｅと、この保持部１２ａ及び１２ｅからそれぞれやや内方に折り曲げられた補助ばね部１２ｂ及び１２ｄと、係止部１ｄの内側面１ｄ１に対して若干の隙間を有しつつこれに沿うように、補助ばね部１２ｂ及び１２ｄに対して外方に突出形成されたばね部１２ｃとを有している。なお、補助ばね部１２ｂは、係止部１ｄの内側面１ｄ２に対して対向せず、両者の間には十分な隙間がある。弾性部材１２は揺動部材３の一端側に内接して装着され、揺動部材３から内方に突設されたばね止め３ｅによって両端の移動を規制されることにより、揺動部材３に固定されている。
【００１８】
上記のように構成された第２の実施形態のオートテンショナは、引張コイルばね１１によって、ブラケット１０及びこれと互いに固定された揺動部材３の円筒部３ａが回動付勢され、これによって、プーリ５がベルト５３に押し当てられる。
ベルト５３の張力が弛んだ場合には、引張コイルばね１１の付勢を受けたプーリ５が、摩擦摺動部材７と摩擦面１ｃとの摩擦抵抗を揺動抵抗としてベルト５３に追随して揺動し、ベルト５３に所定の張力を付与する。このときの揺動抵抗は上記摩擦抵抗のみであるため、プーリ５は迅速にベルト５３に追随して張力を付与する。なお、揺動により、弾性部材１２の補助ばね部１２ｂが係止部１ｄに接近するが、前述のように、両者の間には十分な隙間があるため、当接しない。
【００１９】
一方、例えば冷間時のエンジン始動時等においてエンジンから急激にベルト５３に張力が付与された場合には、引張ばね１１が伸びて、プーリ５はベルト５３から離反する方向に揺動を開始する。揺動の開始とともに、摩擦摺動部材７と摩擦面１ｃとの摩擦抵抗を揺動抵抗として、揺動部材３が固定軸１周りに回動する。これによって、弾性部材１２が周方向に移動開始し、ばね部１２ｃが係止部１ｄの内側面１ｄ１に当接する。従って、その後は、ばね部１２ｃ及びこれに連設されたばね補助部１２ｂ及び１２ｄを変形させなければ、揺動部材３は回動することができなくなる。
【００２０】
上記の結果、強い揺動抵抗が揺動部材３に付与される。これによって、プーリ５の戻り動作が抑止され、ダンピングトルクが押し込み動作時より大きくなる。従って、ベルト５３の張力は過度に弛められることがなく、ベルト５３の振動や異音の発生を防止することができる。また、弾性部材１２は、その加圧変形により蓄えた弾性エネルギーを放勢しようとするため、揺動部材３はベルト５３を押し込む方向に押し戻される力を受ける。従って、引張コイルばね１１による付勢と相まって、ベルト５３の張力の急速な弛みは確実に防止される。
図８は、上記のオートテンショナにおける、揺動角に対するトルクの特性である。押し込み側のダンピングトルクＴ３と、戻り側のダンピングトルクＴ４とは、Ｔ３＜Ｔ４の関係にある。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のオートテンショナによれば、第２の揺動抵抗付与手段を設けたことにより、ベルトの押し込み動作時に比して、戻り動作時の揺動抵抗が大きくなるので、ベルトの弛みに対する押し込み動作の迅速な追随性を維持しつつ、その一方で、急速なベルトの張りに対しては、戻り動作を抑止することができる。
【００２２】
また、弾性部材の蓄圧によって戻り側への瞬発的な揺動エネルギーを吸収するとともに、吸収したエネルギーの放勢により、揺動部材をベルトの押し込み方向に押し戻す力を作用させることができるので、揺動付勢手段による付勢と相まって、ベルトの張力の急速な弛みを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるオートテンショナを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の点Ｏ１を通るI-I線における要部断面図である。
【図２】エンジン等の固定部に取り付けられた状態における第１の実施形態のオートテンショナを示す断面図であり、図１の（ａ）のII-II線における断面に相当する図である。
【図３】第１の実施形態によるオートテンショナの一部の構成を概念的に示した斜視図である。
【図４】第１の実施形態によるオートテンショナの揺動角とトルクとの関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態によるオートテンショナを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の点Ｏ１を通るＢ−Ｂ線における要部断面図である。
【図６】エンジン等の固定部に取り付けられた状態における第２の実施形態のオートテンショナを示す断面図であり、図２の（ａ）のVI-VI線における断面に相当する図である。
【図７】第２の実施形態によるオートテンショナの一部の構成を概念的に示した斜視図である。
【図８】第２の実施形態によるオートテンショナの揺動角とトルクとの関係を示すグラフである。
【図９】従来のオートテンショナの揺動角とトルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 固定軸
１ｄ 係止部
３ 揺動部材
５ プーリ
６ 圧縮コイルばね
７ 摩擦摺動部材
８ ピン
９、１２ 弾性部材
５３ ベルト

Claims (1)

1. 固定軸と、
   前記固定軸に軸支され、当該固定軸周りに揺動し、揺動基部側に前記固定軸と同心な円筒部が形成されている揺動部材と、
   前記揺動部材に軸支され、ベルトが巻き掛けられるプーリと、
   前記揺動部材に対して常に揺動抵抗を付与する第１の揺動抵抗付与手段と、
   前記プーリを前記ベルトに押しつける第１の方向に前記揺動部材を付勢する引張コイルばねと、
   前記円筒部内に前記固定軸に対する当該円筒部の回動によって係止及び蓄圧される弾性部材を有し、前記第１の方向と逆の第２の方向への揺動時において、所定の揺動途中位置まで当該弾性部材を自由な状態とし、当該揺動途中位置以降の揺動によってのみ、前記引張コイルばねとは別に、当該弾性部材に蓄圧することにより前記揺動部材に揺動抵抗を付与する第２の揺動抵抗付与手段と
   を備えたことを特徴とするオートテンショナ。

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