JP3916074B2

JP3916074B2 - オートテンショナ

Info

Publication number: JP3916074B2
Application number: JP2003167736A
Authority: JP
Inventors: 一正鮎川; 博巳松浦
Original assignee: Gates Unitta Asia Co
Current assignee: Gates Unitta Asia Co
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2003336702A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトに適切な張力を付与すると共にベルトに発生した振動を減衰させるオートテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートテンショナは、揺動軸に回動自在に支持される回動部材の先端にプーリを取付けた構成を備え、回動部材の回動に伴ってプーリの相対位置が変わることによりプーリに当接するベルトに適切な張力を付与するものである。プーリの回転軸は揺動軸に平行かつ所定距離だけ離れている。オートテンショナの小型化の要求に伴って２軸間距離は狭められるが、プーリまたはベルトが回動部材に干渉せずに回転するためには、回動部材に対して軸方向に異なる位置に設けなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ベルトが緊張する際にプーリを一方向に押圧するため、回動部材には揺動軸を中心に傾けさせるモーメント荷重が作用する。回動部材に対して軸方向の位置が離れるほどこのモーメント荷重は大きくなるため、回動部材が傾きやすくなるという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであり、回動部材の傾きを低減した小型のオートテンショナを得ることが目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるオートテンショナは、揺動軸を固定する固定部を有するベースと、ベースに向かって開口し、その開口端が揺動軸心方向において固定部の高さまで延材するカップ部と、カップ部の底面からベースに向かって延び揺動軸に回転自在に支持される軸受部と、カップ部の外周面から延びて先端にプーリが取付けられるアーム部とを有するベースに対し回動自在に取付けられた回動部材と、ベースに固定されてカップ部の開口端近傍の内周面に沿って摩擦摺動するとともに、開口端を支持するダンピング部材と、揺動軸の周囲に螺旋状に巻回され、両端部がカップ部の底面と前記ベースとにそれぞれ係止されたねじりコイルバネとを備え、軸受部に嵌挿される揺動軸の径が、ベース部に固定される揺動軸の径よりも相対的に大きく、ねじりコイルバネのベース側に係止される端部がダンピング部材との干渉を避けるためにピッグテールエンド状に形成されたことを特徴とする。これにより、小型かつ簡単な構成で、軸受部の荷重負担を軽減して回動部材の傾きを防止できるとともに均一かつ安定したダンピング力を得ることができる。
【０００６】
具体的には、ダンピング部材は揺動軸心を軸心とする筒状部材であってもよく、さらにダンピング部材の内側に設けられたリング状バネによって円周方向に略均一の力でカップの内周面に向かって押圧付勢されてもよい。
【０００７】
なお、ピッグテールエンド状に形成されたねじりコイルバネは、ダンピング部材のみならず、リング状バネとの干渉も避け、カップ部内の空間利用をより効率的なものとしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるオートテンショナの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１には、オートテンショナ１０がベルト２０と共に示される。ベルト２０は図示しないエンジンの出力軸に取付けられた駆動プーリや、エアコンディショナやオルタネータ等の種々の補機軸に取付けられた従動プーリに掛けられた無端ベルトであり、駆動プーリの回転駆動力を従動プーリに伝達する。
【００１０】
オートテンショナ１０は図示しないエンジンブロックの所定位置に３本のボルト１２により固定されるベース３０を備え、このベース３０には揺動軸４０が一体的に固定される。回動部材５０は揺動軸４０の軸心Ｃ１を中心に所定角度範囲θ内で回動自在であり、その先端にはプーリ６０が回転自在に取り付けられる。プーリ６０の回転軸心Ｃ２は揺動軸心Ｃ１に平行である。各ボルト１２が取付けられる３つの取付け部３８は揺動軸心Ｃ１周りに略等間隔に配され、ベース３０は円周方向に略均一の力で固定される。
【００１１】
プーリ６０は、ベルト２０の回転駆動により回転軸心Ｃ２周りに回転すると共に、回動部材５０の揺動軸心Ｃ１周りの回動動作に伴って破線で示される第１位置と一点鎖線で示される第２位置との間でその相対位置を変え、プーリ６０の外周面に当接するベルト２０を緊張させる、または弛緩させる。回動部材５０は揺動軸心Ｃ１を中心に図中時計回り方向に所定の力で付勢され、ベルト２０は適度に緊張させられる。
【００１２】
図２は、オートテンショナ２０の断面図である。回動部材５０はベース３０に向かって開口するカップ部５２を備え、カップ部５２の開口側の一部はベース３０に形成された円形溝３６に収容される。回動部材５０は揺動軸４０によってラジアル方向に支持される軸受部５４を備え、軸受部５４はカップ底面５２ａの中央からベース３０に向かって延びる円筒形状を呈し、その軸心は揺動軸心Ｃ１に一致する。軸受部５４の軸長さはカップ部５２の軸長さの約半分である。回動部材５０やベース３０は形状が複雑なため、アルミニウム等の加工の容易な軟質金属から形成される。なお以下の説明では、軸方向は揺動軸心Ｃ１に平行な方向を指す。
【００１３】
軸受部５４には耐磨耗性に優れ摩擦係数が相対的に小さい合成樹脂材料により形成された円筒状の滑り軸受７０が圧入されており、揺動軸４０の上半分は滑り軸受７０内を嵌挿する。揺動軸４０の下半分は上半分より径が小さく、ベース３０の円筒状固定部３２に圧入固定される。カップ部５２から突出した揺動軸４０の頭部４２は揺動軸４０の径の約２倍の径を有する円板状に形成され、そのフランジ部分によりカップ部５２の軸方向における相対位置が規制される。即ち、回動部材５０は揺動軸心Ｃ１周りに回動自在に固定され、回動部材５０の回動時には滑り軸受７０と揺動軸４０とが摩擦摺動する。滑り軸受７０にはフランジ７２が形成され、このフランジ７２は頭部４２のフランジ部とカップ部５２との間に介在して両者の干渉による亀裂や破損を防止する。
【００１４】
回動部材５０はカップ部５２と一体的なアーム部５６を備え、このアーム部５６はカップ部５２の底面側外周面の一部から径方向外側に延びている。アーム部５６の先端にはプーリ６０がボールベアリング６４を介して取付けられ、これによりプーリ６０はアーム部５６に対して回転軸心Ｃ２周りに回転自在である。ボールベアリング６４はボルト６２およびワッシャ６６により軸方向に固定され、図中上方への抜け落ちが防止される。
【００１５】
カップ部５２の内部には、揺動軸４０の周囲に螺旋状に巻回されたねじりコイルバネ８０が適度にねじられた状態で収容され、ねじりコイルバネ８０の一端部８２はカップ底面５２ａに係止され、他端部８４はベース３０に係止される。ねじりコイルバネ８０のばね力によって、カップ部５２即ち回動部材５０はベース３０に対して一定の回転方向（図１の時計回り方向）に常に回動付勢される。これによりベルト２０は適度に緊張させられてその撓みが防止され、エンジンの駆動力は各補機に確実に伝達される。
【００１６】
オートテンショナ１０はエンジンの回転数の変化等によりベルト２０に発生した振動を減衰させるためのダンピング機構を有し、このダンピング機構は、ベース３０に固定され回動部材５０に摩擦摺動する合成樹脂製のダンピング部材９０と、このダンピング部材９０を一定の押圧力で回動部材５０側へ付勢するリング状バネ９２とを備える。ダンピング機構は回動部材５０の回動に対して摩擦抵抗を付与し、これにより回動部材５０即ちプーリ６０が制動され、ベルト２０の振動が減衰させられる。
【００１７】
図２の断面図および図３の平面図を参照して、ダンピング部材９０について詳述する。図３は、ベース３０にダンピング部材９０を取付けた状態を示している。
【００１８】
ダンピング部材９０は、揺動軸心Ｃ１を軸心とする筒状部９４を備える。筒状部９４の外周面９４ａの直径はカップ部５２の開口近傍の内周面（以下開口側内周面と略して記す）５２ｂの直径に略等しく、軸方向において筒状部９４の約２／３はカップ部５２の開口からその軸方向長さの約１／４程度にまで挿入され、筒状部外周面９４ａと開口側内周面５２ｂとが略全周に渡って密着する。筒状部外周面９４ａにはフランジ９６が形成され、このフランジ９６はカップ部５２の開口とベース３０との間に介在して両者に密着し、双方の干渉を防止すると共にカップ部５２内への塵埃、水、塩水等の侵入を防止する役目を果たす。
【００１９】
フランジ９６の外径はカップ部５２の外径に一致し、これらを収容する円形溝３６の外径はこれらより僅かに大きい。円形溝３６の内側にはさらに一段低い円形溝３１が同心状に形成され、この円形溝３１の側面に筒状部外周面９４ａが密着し、円形溝３１の底面に筒状部９４のベース３０側端面が密着する。
【００２０】
筒状部９４は円周方向において一部開放しており、摩擦摺動面である外周面９４ａが磨耗したとしてもリング状バネ９２の径方向外側への付勢力により開放部９５が広がって径方向に拡大し、常に外周面９４ａが開口側内周面５２ｂに密着する。これにより円周方向に均一かつ安定した摩擦抵抗が得られ、偏磨耗が防止される。
【００２１】
筒状部９４の内側には２つの円弧状取付部９８が一体的に設けられており、これら円弧状取付部９８は、軸方向においてはベース３０側端面から筒状部９４の中程までに渡って設けられ、円周方向においては開放部９５の変位を許容するために開放部９５から最も離れた位置に２つが互いに近接して設けられる。各円弧状取付部９８には軸方向に貫通したピン穴１００が形成され、ベース３０のピン３４が隙間なく挿入される。ピン３４は、円形溝３１の底面からカップ５２に向かって延びている。ピン３４およびピン穴１００の係合により、ダンピング部材９０はベース３０に円周方向に位置決めされる。なお、カップ部５２の開口とベース３０の円形溝３６とでフランジ９６を挟持することや、カップ部５２の底面側約３／４の内径が開口側内周面５２ｂの径より小さくなるようにカップ部５２の内周面を段差状に形成することにより、ダンピング部材９０が軸方向に位置決めされる。
【００２２】
ダンピング部材９０は、高温環境下において耐磨耗性に優れた合成樹脂材料により一体成形される。適した合成樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等が挙げられる。
【００２３】
ダンピング部材９０は、カップ部５２の開口近傍の部位（便宜上、カップ開口部と記載する）５２Ａをラジアル方向に支持する滑り軸受としての機能を有しており、滑り軸受として十分に機能し得るだけの剛性を有する。緊張したベルト２０がプーリ６０の側面を一方向に押圧すると、軸受部５４の荷重中心Ｗ１とプーリ６０の荷重中心Ｗ２の軸方向位置が距離Ｌだけ離れているため、回動部材５０には軸受荷重中心Ｗ１周りに回転するモーメント荷重Ｍ（図２）が作用し、回動部材５０に傾きが生じやすい。このモーメント荷重Ｍのレバー、即ち２つの荷重中心Ｗ１、Ｗ２間の軸方向距離Ｌを小さくするために軸受部５４はプーリ６０側（カップ底面５２ａ側）に寄せられており、このため回動部材５０が傾いた場合、軸受荷重中心Ｗ１から最も遠いカップ開口部５２Ａの変位が大きくなる。本実施形態においては、このカップ開口部５２Ａをダンピング部材９０によりラジアル方向に支持させており、これによりカップ開口部５２Ａの変位、即ち回動部材５０の傾きを効果的に抑えることができる。
【００２４】
また、滑り軸受としてのダンピング部材９０は、軸受部５４の滑り軸受７０より半径が大きく支持面積が広いので、滑り軸受７０への荷重負担を減らすことができ、早期磨耗や早期破損が防止できる。
【００２５】
さらに、ダンピング部材９０は、ベース３０の円形溝３６、３１内にその軸長さの２／３程度が埋め込まれており、ピン３４はボルト１２が挿入される取付部３８の軸方向の略中央に位置する（図２参照）。これにより、ダンピング部材９０は極めて強固にベース３０に固定され、その相対位置の変位は極めて少なく、安定する。従って、ダンピング部材９０に支持される回動部材５０は傾きにくくなる。なお、カップ開口部５２Ａの一部は円形溝３６内に収容されており、開口面は取付部３８の軸方向中心と略同一平面上に位置する。従ってカップ開口部５２Ａの過度の変位は、対向する円形溝３６の側面、即ち取付部３８の支持により防止される。
【００２６】
従来のオートテンショナでは、例えば特開平９−１１９４９２号公報に示されるように、ベースをカップ状に回動部材を平板状に形成し、ダンピング部材をプーリ側の回動部材に固定してベースのカップ開口部と摩擦摺動させていた。この場合、ダンピング部材は軸受部の径方向外側に位置するため、ねじりコイルバネとの干渉を避けるためにカップ径を大きく設定するか、あるいは軸受部を相対的に小さく設計する必要があり、小型化の要求には対応できなかった。しかし、本実施形態のオートテンショナ１０においては、ダンピング機構がカップ開口部５２Ａ側に位置し、ねじりコイルバネ８０とカップ部５２の底面側内周面との間には何物をも介在していないので、カップ部５２が小型のままで軸受部５４や揺動軸４０の上半分の径を従来に比べて大きく設定することができる。従って、軸受部５４の軸受面積を広くしたり揺動軸４０の強度を向上することができ、回動部材５０の傾きをさらに抑止できる。
【００２７】
以上のように、ダンピング部材９０は、均一かつ安定した摩擦抵抗を回動部材５０に付与するだけでなく、回動部材５０の傾きを防止するラジアル軸受としての役割を果たす。
【００２８】
次に、図３および図４を参照してリング状バネ９２の構成およびダンピング部材９０への取付けについて説明する。図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、ダンピング部材９０の他、さらにリング状バネ９２及びねじりコイルバネ８０を取付けた状態を示す図である。
【００２９】
リング状バネ９２は径方向の厚みが開放端から徐々に増加するＣ型バネであり、軸方向に２つ重ねられてダンピング部材９０の筒状部内周面９４ｂの軸方向の略中央に取付けられる。リング状バネ９２は径方向に収縮するように撓められた状態で取付けられており、これによりダンピング部材９０は円周方向に略均一の力で径方向外側、即ち開口側内周面５２ｂに向かって押圧付勢され、一定の摩擦抵抗が回動部材５０に付与される。なお、リング状バネ９２の材質、ばね力および数は必要とする摩擦抵抗に応じて適宜変更される。
【００３０】
ダンピング部材９０の筒状部内周面９４ｂには、リング状バネ９２を軸方向に位置決めするための複数の突起が形成される。具体的には、筒状部９４の２つの開放端には台形状の台座１１０がベース３０側端面から円弧状取付部９８と同じ軸長さ分だけ設けられ、各台座１１０のプーリ６０側端面にはリング状バネ９２をベース３０側から支持する矩形突起１１２が一つずつ設けられる。なお、円弧状取付部９８のプーリ６０側端面にも矩形突起１１２と同一高さの円形突起１１４が２つずつ設けられる。各台座１１０の開放端縁にはリング状バネ９２の開放端を係止する回り止め突起１１６が形成される。円弧状取付部９８と台座１１０との間には、リング状バネ９２をプーリ６０側から支持する帯状突起１１８が設けられる。これらの構成により、リング状バネ９２はダンピング部材９０に対して径方向および軸方向に位置決めされる。
【００３１】
図２および図４に示すように、ねじりコイルバネ８０のベース３０側はピッグテールエンド状に形成され、ダンピング部材９０およびリング状バネ９２との干渉を避けるために、最後の一巻きの径は徐々に小さくなっている。ねじりコイルバネ８０の他端部８４は径方向内側へ折曲され、折曲した部位から端まで直線状に延びている。ベース３０の円筒状固定部３２の外周面には他端部８４を側方から支持する第１係止突起３３が一体的に形成され、その近傍には係止突起３３との間で他端部８４を挟持する第２係止突起３５が設けられる。このように、ねじりコイルバネ８０の一端をピッグテールエンド状に形成し、ダンピング部材９０およびリング状バネ９２の内側の空間を有効に利用しているので、カップ部５２を小型化できる。
【００３２】
ねじりコイルバネ８０は他端部８４から半時計回り方向に延び、最初の一巻きは２つの円弧状取付部９８の上方を通過する。ねじりコイルバネ８０は、円弧状取付部９８の近傍に設けられた２つの支持突起３７、３９（図４）によりベース３０側から支持される。ねじりコイルバネ８０と円弧状取付部９８との接触を避けるために、２つの円弧状取付部９８に挟まれた支持突起３９は円弧状取付部９８より高く設けられ、図中右側の円弧状取付部９８の手前に設けられた支持突起３７は円弧状取付部９８と略同じまたは僅かに低い高さに設定される。
【００３３】
ダンピング部材およびリング状バネをプーリ側に配した従来のオートテンショナを用いたベルトシステムにおいては、回動部材５０の傾き角度の許容値０．５度に至るまでの耐久時間は約２５０時間であったが、本実施形態のオートテンショナ１０のようにダンピング部材９０およびリング状バネ９２をベース３０側に配した場合、耐久時間は約５００時間にまで延び、従来より耐久性が２倍に向上した。
【００３４】
以上のように、本実施形態のオートテンショナ１０においては、ダンピング部材９０が回動部材５０を制動するだけでなく回動部材５０をラジアル方向に支持する軸受としての機能を有しており、回動部材５０の傾きが防止される。さらに、ダンピング部材９０がベース３０の円形溝３１、３６に２／３ほど埋め込まれているので、強固に支持される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によると、回動部材の傾きを低減した小型のオートテンショナを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオートテンショナの実施形態を示す図であり、ベルトと共に示す平面図である。
【図２】図１に示すオートテンショナの断面図である。
【図３】ベースにダンピング部材を取付けた状態を示す平面図である。
【図４】図２に示すオートテンショナのＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【符号の説明】
３０ベース
４０揺動軸
５０回動部材
５２カップ部
５４軸受部
５６アーム部
６０プーリ
８０ねじりコイルバネ
９０ダンピング部材
９２リング状バネ

Claims

揺動軸を固定する固定部を有するベースと、前記ベースに向かって開口し、その開口端が揺動軸心方向において前記固定部の高さまで延材するカップ部と、前記カップ部の底面から前記ベースに向かって延び前記揺動軸に回転自在に支持される軸受部と、前記カップ部の外周面から延びて先端にプーリが取付けられるアーム部とを有し、前記ベースに対し回動自在に取付けられた回動部材と、
前記ベースに固定されて前記カップ部の開口端近傍の内周面に押圧され、前記内周面に沿って摩擦摺動するとともに、前記開口端を支持するダンピング部材と、
前記揺動軸の周囲に螺旋状に巻回され、両端部が前記カップ部の底面と前記ベースとにそれぞれ係止されたねじりコイルバネとを備え、前記軸受部に嵌挿される前記揺動軸の径が、前記ベース部に固定される前記揺動軸の径よりも相対的に大きく、前記ねじりコイルバネのベース側に係止される端部が前記ダンピング部材との干渉を避けるためにピッグテールエンド状に形成されることを特徴とするオートテンショナ。
前記ダンピング部材が、前記揺動軸心を軸心とする筒状部材であり、前記ダンピング部材の内側に設けられたリング状バネによって円周方向に略均一の力で前記カップの内周面に向かって押圧付勢されることを特徴とする請求項１に記載のオートテンショナ。