JP6457222B2

JP6457222B2 - 摩擦式オートテンショナ

Info

Publication number: JP6457222B2
Application number: JP2014180040A
Authority: JP
Inventors: 唯久田中
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: JP2016053401A

Description

この発明は、オルタネータやウォータポンプ、エアコンディショナにおけるコンプレッサ等の補機を駆動するベルトの張力調整用に用いられる摩擦式オートテンショナに関する。

ベルトの張力調整に用いられる摩擦式オートテンショナとして特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この摩擦式オートテンショナにおいては、エンジンブロックにねじ込まれるボルトの締め付けにより支点軸を固定し、その支点軸により外径面の中心に対する偏心位置が支持された揺動可能なプーリ支持体の外径面上に回転可能なプーリを設け、上記プーリ支持体に設けられて上記支点軸と同軸上に配置された円筒部の開口端に外向きフランジを設け、その外向きフランジの外周一部にばね連結に引張りばねを連結してプーリがベルトを押圧する方向にプーリ支持体を付勢している。

また、円筒部と支点軸の相互間に抵抗付与手段を設け、その抵抗付与手段によりプーリ支持体に摩擦抵抗を付与している。ここで、抵抗付与手段は、支点軸の外周に周方向に傾斜して上記円筒部の内径面間にくさび空間を形成する複数のカム面を周方向に間隔をおいて設け、複数のくさび空間のそれぞれ内部にくさび形の摩擦シューと、その摩擦シューをくさび空間の狭小部に向けて付勢するばねとを組み込み、ベルト張力が増大し、そのベルトがプーリを押圧してプーリ支持体が一方向に揺動した際、摩擦シューをくさび空間の狭小部に噛み込ませてプーリ支持体に大きな回転抵抗を付与するようにしている。

実開平６−２４２４９号公報

ところで、上記摩擦式オートテンショナにおいては、プーリがベルトを押圧する方向にプーリ支持体を付勢する弾性部材が引張りばねであり、その引張りばねにおいては、ベルトに伸びが生じると収縮してばね力が弱くなり、ベルトの張力が大幅に変化するという不都合がある。また、ベルトの張力の変化を抑えようとすると、張力の異なる引張りばねを複数設けるなどが考えられるが、小スペースであるエンジンルームの中で摩擦式オートテンショナの複雑化および大型化を招くことになる。

この発明の課題は、簡易で且つ小型であり、ベルトの伸びによるベルト張力の大幅な変化を抑制することができる摩擦式オートテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、テンショナ取付け対象に突設された支点軸と、その支点軸を中心にして揺動自在に支持されたプーリアームと、そのプーリアームの揺動側端部に支持された回転可能なテンションプーリと、そのテンションプーリがベルトを押圧する方向にプーリアームを付勢する弾性部材とを有し、前記プーリアームの揺動中心部に前記支点軸と同軸上に配置される円筒部を設け、その円筒部と前記支点軸の相互間に、前記プーリアームがベルトを押圧する一方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力が他方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力より大きな方向性のある摩擦抵抗を前記円筒部に付与する抵抗付与手段を設けた摩擦式オートテンショナにおいて、前記弾性部材を、前記円筒部の外周に沿う湾曲状とされて前記支点軸の周囲に設けられた固定部に一端部が連結され、他端部が前記プーリアームの揺動中心側の端部に連結された板ばねとした構成を採用したのである。

上記のように、テンションプーリがベルトを押圧する方向にプーリアームを付勢する弾性部材として板ばねを使用することにより、その板ばねの形状や板厚、重ね合わせによってベルトに伸びが生じても板ばねの弾性力が大きく変化することのない線形特性を得ることができ、ベルトの張力変化を少なくすることができる。また、上記のような簡易な構成によって撓み量が小さくなるように線形特性を変化させることができるので、小スペースであるエンジンルームの中で摩擦式オートテンショナの大型化を防止できる。

ここで、抵抗付与手段として、支点軸の外周に、周方向に傾斜して円筒部の内径面間にくさび空間を形成する複数のカム面を周方向に間隔をおいて設け、そのカム面と円筒部の内径面間に形成された複数のくさび空間のそれぞれ内部にくさび形の摩擦シューと、その摩擦シューをくさび空間の狭小部に向けて付勢するばねとを組み込んだ構成からなるものを採用することができる。

また、板ばねとして、固定部に連結される一端部からプーリアームに連結される他端部に向けて幅および厚みが次第に小さくされたばね鋼板からなるもの、あるいは、重ね合わされた複数のばね鋼板からなるものを採用することにより、負荷される荷重が大きくなるにつれて撓み量が比例的に大きくなり、その撓み量はコイルばねに比較して大きいものの、所定の撓み量に達した時点から撓み量が小さくなるように線形特性を変化させることができ、その線形特性を変化させることで所定の使用範囲においてベルトの張力変化を小さくすることができる。

この発明においては、上記のように、テンションプーリがベルトを押圧する方向にプーリアームを付勢する弾性部材として板ばねを採用したことにより、その板ばねの形状や板厚、重ね合わせによってベルトに伸びが生じても板ばねの弾性力が大きく変化せず、ベルトの張力変化を少なくすることができる。

この発明に係る摩擦式オートテンショナの使用状態を示す縦断面図図１に示す摩擦式オートテンショナの正面図図２のIII−III線に沿った断面図図３のIV−IV線に沿った断面図摩擦抵抗付与手段の摩擦抵抗の解除状態を示す断面図プーリアームをベルト張り側に付勢する板ばねの一例を示す組み込み状態の正面図図６の平面図板ばねの他の例を示す平面図荷重と板ばねの撓みの関係を示す荷重−撓み線図図６および図８に示す板ばねの揺動角度とベルト張力の関係を示す図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係る摩擦式オートテンショナＡを補機駆動用ベルト伝動装置のベルトの張力調整に採用した状態を示す。

ここで、補機駆動用ベルト伝動装置においては、クランク軸１に取り付けられたクランクプーリＰ_１とオルタネータの回転軸２に取り付けられたオルタネータプーリＰ_２とエアコンプレッサの回転軸３に取り付けられたコンプレッサプーリＰ_３間にベルト４をかけ渡し、そのベルト４によりクランクプーリＰ_１の矢印方向の回転をプーリＰ_２、Ｐ_３に伝達して、オルタネータおよびコンプレッサを駆動するようにしており、摩擦式オートテンショナＡはクランクプーリＰ_１とオルタネータプーリＰ_２間における弛み側ベルト４ａの外周囲に設けられている。

図２乃至図３に示すように、摩擦式オートテンショナＡは、支点軸１０と、その支点軸１０を中心にして揺動自在に支持されるプーリアーム２０を有している。

支点軸１０は、筒状をなし、その内部に挿入されてエンジンブロックＢにねじ込まれるボルト１２の締め付けによってエンジンブロックＢに取り付けられ、その取付用ボルト１２の頭部１２ａと支点軸１０の端部間に座金１３が組み込まれている。

支点軸１０には、エンジンブロックＢと対向する端部に大径軸部１１が設けられ、その大径軸部１１とエンジンブロックＢの対向部間に組み込まれたブラケット１４は支点軸１０と共にエンジンブロックＢに固定されている。このブラケット１４の外周一部に固定部としてのばね連結片１５が設けられている。

プーリアーム２０は、一端部に筒状のボス部２１を有し、そのボス部２１が支点軸１０に嵌合され、その嵌合部間に２個のすべり軸受２２が組み込まれて、上記支点軸１０を中心にプーリアーム２０が揺動自在とされている。

プーリアーム２０の揺動側の端部にはプーリ軸２３が突設され、そのプーリ軸２３を中心にしてベルト案内用のテンションプーリ２４が玉軸受などを介して回転自在に支持されている。

図３に示すように、プーリアーム２０の揺動中心側の端部には支点軸１０の大径軸部１１を覆う円筒部２５が支点軸１０と同軸上に設けられ、その円筒部２５内に摩擦抵抗付与手段３０が組み込まれている。すなわち、円筒部２５は、筒状のボス部２１の反対側に張り出すように設けられている。

図３および図４に示すように、摩擦抵抗付与手段３０は、大径軸部１１の外周に周方向に傾斜して円筒部２５の内径面間にくさび空間を形成する複数のカム面３１を周方向に間隔をおいて設け、そのカム面３１と円筒部２５の内径面間に形成された複数のくさび空間のそれぞれ内部にくさび形の摩擦シュー３２と、その摩擦シュー３２をくさび空間の狭小部に向けて付勢するばね３３とを組み込んだ構成とされている。

上記摩擦抵抗付与手段３０は、プーリアーム２０が図４の矢印で示す方向（図２の（＋）で示す方向）に揺動した際、くさび空間に摩擦シュー３２を噛み込ませて円筒部２５に摩擦抵抗を付与し、プーリアーム２０の上記と逆方向、つまり図２の（−）で示す方向への揺動時には、図５に示すように、摩擦シュー３２の噛み込みを解除させる方向性のある抵抗付与手段とされている。

ここで、図３に示すボス部２１の端部および円筒部２５の端部が開放していると、内部に異物が侵入してプーリアーム２０の揺動が阻害される可能性がある。そのような不都合を解消するため、ボス部２１の端部および円筒部２５の端部内にシール２６を組み込んで内部への異物の侵入を防止している。

図２および図３に示すように、ブラケット１４の固定部としてのばね連結片１５には板ばね４０の一端部が連結され、その板ばね４０はボス部２１の外周に沿って周方向に延び、他端部がプーリアーム２０の揺動中心側の端部に設けられたばね連結片２７に連結されている。

板ばね４０は、テンションプーリ２４がベルト４を押圧する方向に向けてプーリアーム２０を付勢しており、図２の（+）で示される位置と（−）で示される位置間の角度θを揺動角度とし、その揺動角度θの２等分位置から（＋）位置に向けての揺動方向がベルト４に弛みを与える側（ベルト弛み側）とされ、（−）位置に向けての揺動方向がベルト４に張りを与える側（ベルト張り側）とされている。すなわち、板ばね４０はテンションプーリ２４を（−）位置に向けて押圧してベルト４に張力を付与している。

ここで、図６乃至８は板ばね４０の各例を示している。図６および図７に示す板ばね４０においては、ブラケット１４の固定部としてのばね連結片１５に連結される一端部からプーリアーム２０の可動部としてのばね連結片２７に連結される他端部に向けて幅および厚みが次第に小さくなるばね鋼板からなっている。一方、図８に示す板ばね４０は、重ね合わされた２枚のばね鋼板からなっている。

図９は、板ばねの荷重−撓み線図を示し、（イ）は図６および図７に示す板ばね４０の線形特性を示し、（ロ）は図８に示す板ばね４０の線形特性を示している。その比較として、（ハ）はコイルばねの線形特性を示している。

また、図１０では、図２に示すテンションプーリ２４の揺動角度に対するベルト張力の相関関係を示し、（＋）位置と（−）位置の範囲を板ばね４０の使用範囲としている。使用範囲において、（ハ）のコイルばねに比べて、（イ）の図６および図７に示す板ばね４０、（ロ）の図８に示す板ばね４０は、ベルト４の張力変化を少なくすることができ、ベルト４に伸びが生じたとしても、ベルト張力の大幅な変化を抑制することができる。

実施の形態で示す補機駆動用ベルト伝動装置は上記の構造からなり、オートテンショナＡは、板ばね４０に弾性が付与される組み込みとされ、プーリアーム２０は、ベルト伝動装置への組込み状態で図２に示される揺動角度θのθ／２位置を通る線Ｌ上に配置されている。

上記のようなオートテンショナＡの組込み状態において、図１に示すベルト４に弛みが生じると、板ばね４０の弾性によりプーリアーム２０が図２の鎖線で示されるベルト張り側に向けて揺動して、ベルト４の弛みを吸収する。

このとき、円筒部２５における内径面との接触により摩擦シュー３２が、図５に示すように、くさび空間の広幅部に引き込まれて噛み込み解除状態とされ、プーリアーム２０はベルト張り側に瞬時に揺動して、ベルト４の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト４が緊張すると、そのベルト４でテンションプーリ２４が押され、プーリアーム２０は図２の実線で示されるベルト弛み側に向けて揺動する。

このとき、円筒部２５における内径面との接触により摩擦シュー３２が、図４に示すように、くさび空間の狭小部に引き込まれて噛み込み状態とされ、プーリアーム２０に揺動抵抗が負荷される。このため、プーリアーム２０はベルト弛み側に向けてゆっくりと揺動し、板ばね４０の弾性力とベルト４の張力とが釣り合うと、プーリアーム２０が停止する。そのプーリアーム２０のベルト弛み側への揺動によりベルト４に弛みが生じて所定の張力状態とされる。

実施の形態で示すように、テンションプーリ２４がベルト４を押圧する方向に向けてプーリアーム２０を付勢する弾性部材として板ばね４０を採用することにより、図６および図７に示すように、板ばね４０を幅および厚みを変化させ、あるいは、図８に示すように、板ばね４０を２枚のばね鋼板の重ね合わせとすることで、図９の（イ）、（ロ）に示すように、負荷される荷重が大きくなるにつれて撓み量が比例的に大きくなり、その撓み量は同図の（ハ）で示されるコイルばねの線形特性に比較して大きいものの、所定の撓み量に達した時点から撓み量が小さくなるように線形特性を変化させることができる。そして、その板ばね４０の線形特性を変化させることで、図１０に示す使用範囲において、ベルト４の張力変化を少なくすることができ、ベルト４に伸びが生じたとしても、ベルト張力の大幅な変化を抑制することができる。板ばねは、図６、図７および図８に示す板ばね４０のように、板ばねの形状もしくは重ねるなどの簡易な構成によって撓み量が小さくなるように線形特性を変化させることができるので、小スペースであるエンジンルームの中で摩擦式オートテンショナの大型化を防止できる。

１０支点軸
１５ばね連結片（固定部）
２０プーリアーム
２４テンションプーリ
２５円筒部
３０摩擦抵抗付与手段
３１カム面
３２摩擦シュー
３３ばね
４０板ばね（弾性部材）

Claims

支点軸（１０）と、その支点軸（１０）を中心にして揺動自在に支持されたプーリアーム（２０）と、そのプーリアーム（２０）の揺動側端部に支持された回転可能なテンションプーリ（２４）と、そのテンションプーリ（２４）が補機駆動用ベルト（４）を押圧する方向にプーリアーム（２０）を付勢する弾性部材とを有し、前記プーリアーム（２０）の揺動中心部に前記支点軸（１０）と同軸上に配置される円筒部（２５）を設け、その円筒部（２５）と前記支点軸（１０）の相互間に、前記プーリアーム（２０）が前記補機駆動用ベルト（４）を押圧する一方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力が他方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力より大きな方向性のある摩擦抵抗を前記円筒部（２５）に付与する抵抗付与手段（３０）を設けた摩擦式オートテンショナにおいて、
前記支点軸（１０）がエンジンブロック（Ｂ）に取り付けられ、前記支点軸（１０）と前記エンジンブロック（Ｂ）の対向部間には、前記支点軸（１０）の外周に沿うブラケット（１４）が組み込まれており、
前記弾性部材が、前記円筒部（２５）の外周に沿う湾曲状とされて前記支点軸（１０）の周囲に設けられた、前記ブラケット（１４）に設けられた固定部（１５）に一端部が連結され、他端部が前記プーリアーム（２０）の揺動中心側の端部に連結された板ばね（４０）からなり、
前記板ばね（４０）が、前記固定部（１５）に連結される一端部から前記プーリアーム（２０）に連結される他端部に向けて幅および厚みが次第に小さくされたばね鋼板からなることを特徴とする摩擦式オートテンショナ。
支点軸（１０）と、その支点軸（１０）を中心にして揺動自在に支持されたプーリアーム（２０）と、そのプーリアーム（２０）の揺動側端部に支持された回転可能なテンションプーリ（２４）と、そのテンションプーリ（２４）が補機駆動用ベルト（４）を押圧する方向にプーリアーム（２０）を付勢する弾性部材とを有し、前記プーリアーム（２０）の揺動中心部に前記支点軸（１０）と同軸上に配置される円筒部（２５）を設け、その円筒部（２５）と前記支点軸（１０）の相互間に、前記プーリアーム（２０）が前記補機駆動用ベルト（４）を押圧する一方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力が他方向に向けての揺動時の摩擦抵抗力より大きな方向性のある摩擦抵抗を前記円筒部（２５）に付与する抵抗付与手段（３０）を設けた摩擦式オートテンショナにおいて、
前記支点軸（１０）がエンジンブロック（Ｂ）に取り付けられ、前記支点軸（１０）と前記エンジンブロック（Ｂ）の対向部間には、前記支点軸（１０）の外周に沿うブラケット（１４）が組み込まれており、
前記弾性部材が、前記円筒部（２５）の外周に沿う湾曲状とされて前記支点軸（１０）の周囲に設けられた、前記ブラケット（１４）に設けられた固定部（１５）に一端部が連結され、他端部が前記プーリアーム（２０）の揺動中心側の端部に連結された板ばね（４０）からなり、
前記板ばね（４０）が、重ね合わされた複数のばね鋼板からなることを特徴とする摩擦式オートテンショナ。
前記抵抗付与手段（３０）が、前記支点軸（１０）の外周に、周方向に傾斜して前記円筒部（２５）の内径面間にくさび空間を形成する複数のカム面（３１）を周方向に間隔をおいて設け、そのカム面（３１）と円筒部（２５）の内径面間に形成された複数のくさび空間のそれぞれ内部にくさび形の摩擦シュー（３２）と、その摩擦シュー（３２）をくさび空間の狭小部に向けて付勢するばね（３３）とを組み込んだ構成からなる請求項１又は２に記載の摩擦式オートテンショナ。