JP7336391B2 - オートテンショナ - Google Patents

Description

本発明は、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関する。

例えば、自動車エンジンのカム軸駆動ベルトシステムにおいては、従来から、ベルトの張力を自動的に適度に保つための機構として、オートテンショナが採用されている。

オートテンショナは、一般に、図８（従来例）に示すように、エンジンブロックに固定され、軸部が取り付けられるベースと、軸部を介してベースに回動自在に支持されたアームと、アームに回転可能に取り付けられて、ベルトの背面と接触可能なプーリと、アームを一方向に回動付勢するコイルばね（付勢手段）と、アームの揺動を減衰させる摺動部材（軸受手段及び減衰手段）とで構成されている。コイルばねは、アームとベースとに囲まれた空間（ばね収容室）に収容されている。

上記カム軸駆動ベルトシステムに適用される、いわゆる主機用オートテンショナでは、ベルトシステムがかみ合い伝動であり、バルブタイミングのずれを抑えるために、アームをさほど大きく回動させない方がよい。このため、例えば、図８（従来例）や特許文献１のように、アームの揺動範囲を小さくした、コンパクトな構造のものが求められる。

特開２００６－１３８４３３号公報

更に、最近は環境規制により自動車に対する燃費向上の要求が高く、エンジンのコンパクト化や軽量化に対する市場要求が絶えない。このような市場要求に応えるために、カム軸駆動ベルトシステムにおいては、オートテンショナを可能な限り（軸部の径方向および軸部の軸線方向に）コンパクトな構造にし、かつ、ベルトのベルトライン（ベルトの幅方向中心線）をエンジンブロックに十分に近づけることが有効である。

そこで、本発明は、コンパクトな構造で、かつ、ベルトのベルトラインをエンジンブロックに十分に近づけることができるオートテンショナを提供することを目的とする。

本発明は、エンジンブロックに固定される軸部と、
前記軸部に相対回転不能に固定されるケーシングと、
前記軸部を介して前記ケーシングに対して回動自在に、偏心支持されたアームと、
前記軸部の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に、前記アームの外周側に取り付けられ、かつ、ベルトに接触可能な外周面を有するプーリと、
前記軸部の外周側に配設され、前記アームを前記ケーシングに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、
前記ケーシングと前記アームとに囲まれた空間であり、前記コイルばねを収容するばね収容室と、を備え、
前記ばね収容室は、前記プーリの外周面の、前記軸部の軸線方向の中心線を含む面に対し、前記エンジンブロックと反対側にオフセットされている、ことを特徴とするオートテンショナである。

上記構成では、アームがプーリの外周面より内周側に配置されている。これにより、オートテンショナ自体を軸部の径方向および軸部の軸線方向にコンパクトな構造にすることができる。
また、エンジンブロックに固定されるオートテンショナは、軸部の軸線方向において、エンジンブロック、プーリの外周面の中心線を含む面、ばね収容室の順に配置される。そのため、オートテンショナを備えたベルトシステムにおいて、従来の、軸部の軸線方向において、エンジンブロック、ばね収容室、プーリの外周面の中心線を含む面の順に配置される構成と比較し、エンジンブロックとベルトライン（プーリの外周面の中心線上で接触するベルトの幅方向中心線）との間隔距離を十分に小さくすることができる（ベルトラインをエンジンブロックに十分に近づけることができる）。これにより、エンジンのコンパクト化や軽量化に対する市場要求に応えることができる。
なお、ケーシングは、軸部に相対回転不能に固定されている。これにより、コイルばね（付勢手段）が、アームをケーシングに対して一方向に回動付勢する動作を、確実なものにすることができる。

また、本発明は、上記に記載のオートテンショナにおいて、
前記軸部には、軸線方向に貫通した孔が形成されており、
前記軸部の前記孔の、前記エンジンブロックとは反対側には、前記孔の径よりも径方向に拡がる、押さえ部材が連結され、
前記押さえ部材には、当該オートテンショナを前記エンジンブロックに組み付ける際に締結ボルトを挿通するためのボルト挿通孔が、前記軸部の軸線から偏心した位置に形成されている、ことを特徴としている。

オートテンショナをエンジンブロックに組み付け、ベルトを装着する際に、所定のベルト初期張力をベルトに付与できるようにするために、締結ボルトが挿通され、軸線方向に延びるボルト挿通孔は、軸部の軸線から偏心した位置に形成されるのが好ましい。
上記構成の場合、軸部の軸線から偏心した位置に形成されるボルト挿通孔は、軸部とは別部材の押さえ部材に形成されている。そのため、軸部の軸線方向に貫通する孔の径は、挿入される締結ボルトの径よりも大きく形成することができる。これにより、軸部を十分に肉抜きすることができ、オートテンショナの軽量化ひいてはエンジンの軽量化に寄与することができる。

コンパクトな構造で、かつ、ベルトのベルトラインをエンジンブロックに十分に近づけることができるオートテンショナを提供することができる。

本実施形態に係るオートテンショナを含むカム軸駆動ベルトシステムの概略構成図 本実施形態に係るオートテンショナの断面図（図３のＡ－Ａ線断面図） 本実施形態に係るオートテンショナの正面図 本実施形態に係るオートテンショナの底面図 本実施形態に係るオートテンショナの断面図（図２のＢ－Ｂ線断面図） 本実施形態に係るオートテンショナに締結ボルトが挿通された状態の断面図（図１のＡ－Ａ線断面図） 本実施形態に係るオートテンショナの分解図 従来例に係るオートテンショナの断面図（図６に対応する図）

自動車用エンジンのカム軸を駆動するタイミングベルト（かみ合い伝動ベルト）の緩み側張力を一定に保つオートテンショナに本発明を適用した一例を本実施形態として、図面を参照し説明する。なお、図２の左右方向（図６の上下方向）を前後方向とする。前方は、エンジンブロックと反対側である。また、図２中の左側（図６の上側）を一端側、図２中の右側（図６の下側）を他端側とする。また、一端側の端面を一端面、他端側の端面を他端面とする。また、軸部４の軸線を軸Ｒとする。軸Ｒは、前後方向と平行である。軸Ｒを中心とした円の径方向を単に径方向、軸Ｒを中心とした周方向を単に周方向という場合がある。

（カムシャフト駆動ベルトシステム１）
図１に示すように、カムシャフト駆動ベルトシステム１において、エンジンブロック９９（図６参照）に組み付けられたオートテンショナ２と、駆動プーリ（１つ）と、従動プーリ（２つ）とに１本のタイミングベルト３が巻き掛けられている。タイミングベルト３は、自動車用エンジンのカムシャフトを駆動するかみ合い伝動ベルトであるため、アーム８をさほど大きく回動させない方がよいコンパクトな構造のオートテンショナ２が好適に用いられる。

（オートテンショナ２）
図２～図７に示すように、本実施形態のオートテンショナ２は、エンジンブロック９９に固定される軸部４と、軸部４に相対回転不能に固定されるケーシング７と、軸部４を介してケーシング７に対して回動自在に、偏心支持されたアーム８と、軸部４の軸Ｒと平行な軸Ｒ４を中心に回転可能に、アーム８の外周側に取り付けられ、かつ、タイミングベルト３に接触可能な外周面９１を有するプーリ９と、軸部４の外周側に配設され、アーム８をケーシング７に対して一方向に回動付勢するコイルばね１１と、ケーシング７とアーム８とに囲まれた空間であり、コイルばね１１を収容するばね収容室１１１とを備えている。

（軸部４）
軸部４は、図２に示すように、軸Ｒ方向に延びるオートテンショナ２の支柱（軸部４はエンジンブロック９９に固定される）であり、軸部４の軸線である軸Ｒは、プーリ９の中心軸である軸Ｒ４に対して偏心している。これにより、プーリ９およびアーム８はタイミングベルト３の張力の増減に伴って軸Ｒを揺動中心として揺動する。軸部４の他端側には軸部４と一体的にフランジ４３が形成されている。また、軸部４の外周面は、軸Ｒと平行に形成されている。

軸部４には、図２に示すように、軸Ｒ方向に貫通した孔４１が形成されている。この孔４１は、軸部４の軸Ｒと同軸の軸Ｒ３を中心軸とする円筒形状をしている。

軸部４の一端側の外周面には、図７に示すように、セレーション加工が施されており、軸Ｒに沿った複数の凸部により形成されたセレーション形状部４４が設けられている（この軸部４のセレーション形状部４４は、後述するケーシング７のケーシング内筒部７１に圧入される）。

軸部４の他端面には、回り止め部材１９（後述）を軸部４に対し周方向に位置決めするための凹状の凹溝４２が、周方向に１箇所形成されている（図４参照）。これは、オートテンショナ２をエンジンブロック９９に仮組みした状態で行う後述の動作で、軸部４及びケーシング７が自転してしまうのを防止する機能を果たす。

（押さえ部材６）
押さえ部材６は、軸部４とは別個に、軸部４の孔４１の、エンジンブロック９９と反対側である一端側に嵌め込まれている。なお、押さえ部材６は軸部４と一体に（相対回転不能に）形成されていてもよいが、この場合、エンジンブロック９９への仮組み状態で、締結ボルト５を中心に軸部４をＸ方向に回転させて、所定のベルト初期張力をタイミングベルト３に付与する動作が困難になる場合があることから、本実施形態のように、押さえ部材６は、軸部４とは別個の構成にするのがよい。

押さえ部材６には、軸Ｒに対して偏心した軸Ｒ２を中心軸とする、軸Ｒ方向に貫通したボルト挿通孔６１が形成されている。押さえ部材６は、このボルト挿通孔６１に締結ボルト５が挿入されることによって、軸部４とともに相対回転不能にエンジンブロック９９に固定される（図６参照）。ただし、押さえ部材６は、オートテンショナ２がエンジンブロック９９に固定されるまでの間は（仮組み状態では）、軸部４、軸部４に固定されたケーシング７、及びエンジンブロック９９に対し、軸Ｒを中心に相対回転可能に構成され、且つ、押さえ部材６には、エンジンブロック９９に対し、軸部４及びケーシング７の周方向に関する位置（自転）を規制する回り止め部材１９（後述）が、押さえ部材６とエンジンブロック９９との間に接続されていることが好ましい。これにより、オートテンショナ２をエンジンブロック９９に仮組みした状態で締結ボルト５の軸Ｒ５を中心に軸部４を回転（揺動）させ、適当な位置に軸部４を配置することができる。

軸Ｒに対して偏心した軸Ｒ２を中心軸とする、ボルト挿通孔６１が押さえ部材６に形成されていることから、軸部４をエンジンブロック９９に固定した状態では、締結ボルト５の中心軸の軸Ｒ５も、軸Ｒに対して偏心した状態になる（図３参照）。

押さえ部材６は、一端側に、軸部４に形成された孔４１の径よりも径方向に拡がるフランジ部６２を有し、フランジ部６２の他端面が軸部４の一端面に接触する。このフランジ部６２は、一端側から見たとき略六角形や星形に形成されていることが好ましい。これにより、スパナ等の工具でこの略六角形や星形の側面を把持し、締結ボルト５を中心に軸部４を回転（揺動）させることができる。

また、押さえ部材６は、フランジ部６２よりも他端側にボス部６３を有し、フランジ部６２とボス部６３とは一体に形成されている。

ボス部６３は、図７に示すように、フランジ部６２よりも２段階に直径が小さくなる第１ボス部６３１と第２ボス部６３２とを有する。第１ボス部６３１は、軸部４の孔４１の内周面に摺接するように形成されている。これにより、エンジンブロック９９への仮組み状態で行う動作で、第１ボス部６３１の外面が軸部４の孔４１の内周面との摺動面になる。第２ボス部６３２は、第１ボス部６３１と同軸状に、軸部４の孔４１の内周面との間に十分な隙間を有するように第１ボス部６３１の他端側に突設されており、かつ、外周面の一部分に回り止め部材１９と係合する環状溝６４（全周に渡り凹状）が形成されている（図６参照）。これにより、押さえ部材６（第２ボス部６３２）とエンジンブロック９９との間に回り止め部材１９を接続することができる。

押さえ部材６の材質は、炭素鋼（本実施形態ではＳ４５Ｃ）であることが好ましいが、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）に限定されるものではない。

回り止め部材１９は、断面円形の鋼線材を曲げ加工して略Ｌ字状に形成させたものである（図７参照）。回り止め部材１９は、図４、図６、図７に示すように、オートテンショナ２をエンジンブロック９９に仮組みした状態で、軸部４の他端面に形成された凹状の凹溝４２に係合している（図４参照）。また、回り止め部材１９は、他端部の先端部分が線材の曲げ加工により半円状（円弧状）に形成されている（図７参照）。回り止め部材１９において、凹溝４２に係合した部分から径方向外方へ、線材２本が所定間隔を空けて平行に上記半円状の先端部分まで延びる他端部は、エンジンブロック９９の一端面に突設されたノックピン９９Ａに係合するように構成されている。また、回り止め部材１９は、凹溝４２に係合した部分から上記線材２本が、略９０°向きを変えて軸部４の一端側（前方）へ所定間隔を空けて平行に延びて、２本の線材のそれぞれの一端部（自由端部分）が押さえ部材６の第２ボス部６３２（外周面）に形成された環状溝６４に係合するように構成されている。

（ケーシング７）
ケーシング７は、図２に示すように、軸部４とは別箇の部材であり、軸部４の軸Ｒと同軸状に設けている。ケーシング７は、径方向に対向するケーシング内筒部７１およびケーシング外筒部７２と、ケーシング内筒部７１の一端側の縁及びケーシング外筒部７２の一端側の縁に接続している環状の底部７３とを有している。ケーシング内筒部７１とケーシング外筒部７２は、軸部４の軸Ｒと同軸状に設けられている。ケーシング７の底部７３は径方向と平行な平坦面に形成されている。ケーシング内筒部７１の内周面と軸部４の一端側の外周面とが接触していて、ケーシング７は、軸部４に対して相対回転不能に固定されている（本実施形態では、図５及び図７に示すように、軸部４の一端側の外周面に設けられたセレーション形状部４４を、ケーシング７のケーシング内筒部７１（内周面が、セレーション形状部４４の外径よりも若干小さく形成されている）に圧入する、圧入方式により確実に固定されている）。これにより、コイルばね１１が、アーム８をケーシング７に対して一方向に回動付勢する動作を確実なものにすることができる。また、ケーシング７の底部７３の一端側の面と、押さえ部材６のフランジ部６２の他端側の面とが接触している。ケーシング７は、軸部４がエンジンブロック９９に固定されるまでの間は、締結ボルト５を中心に軸部４とともに回転（揺動）可能である。

ケーシング外筒部７２には、ケーシング保持溝７４が１箇所形成されている（図５参照）。これは、ばね収容室１１１に収容されるコイルばね１１の前端部が折り曲げられた部分を嵌め込んで保持するための溝である。また、ケーシング外筒部７２には、径方向外方に延出し、前方から軸Ｒ方向に見て先端が先細り形状に形成されたインジケータ７６が突設されている（図３参照）。

ケーシング７の材質は、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）であってもよく、この場合、防錆のため、表面に亜鉛メッキ処理が施されていることが好ましい。

（アーム８）
アーム８は、図２に示すように、ケーシング７に偏心支持されていて、ケーシング７の他端側に配置されるボス部８３と、ボス部８３から前方に延びるアーム内筒部８１と、アーム内筒部８１と平行になるように、径方向外側に、アーム内筒部８１と離れて形成されたアーム外筒部８２と、ボス部８３から径方向外側に向けて延びる環状の外延部８４とを備えている。アーム８の外延部８４は、転がり軸受１０の外輪の外面付近まで延びている。アーム内筒部８１とアーム外筒部８２とは、ケーシング７におけるケーシング内筒部７１とケーシング外筒部７２と同様、軸部４と同軸状に設けられていることが好ましい。アーム８の外延部８４は、径方向に平行な平坦面に形成されていることが好ましい。

図２に示すように、アーム８のボス部８３の径方向内側に、プーリ９の軸Ｒ４に対して偏心した位置に軸部挿通孔８５が形成され、この軸部挿通孔８５に摺動部材１２を介して軸部４が挿入されている。アーム８は、軸部４を介してケーシング７に対し相対回動可能に支持されている。アーム８は、アルミニウム合金鋳物からなる金属部品である。なお、アーム８は、アルミニウム合金鋳物からなる金属部品でなくてもよい。また、アーム８は、タイミングベルト３の張力の増減に伴って、軸部４の軸Ｒを揺動中心として揺動する。

アーム外筒部８２には、アーム保持溝８６が１箇所形成されている。アーム保持溝８６は、ばね収容室１１１に収容されるコイルばね１１の後端部が折り曲げられた部分を嵌め込んで保持するための溝である。本実施形態におけるアーム保持溝８６は、図５、図７に示すように、ボス部８３の一端面を軸Ｒの直交方向に延長した面（基準面）に対し軸Ｒ方向に僅かに突出しているにすぎない態様で、コイルばね１１（後端部）との係止面からＹ方向に約９０°の広範囲（インジケータ８７をまたぐ、図５の二点鎖線部分）に形成されたアーム外筒部８２の切り欠き部分である。このアーム外筒部８２におけるアーム保持溝８６は、実質的に、ばね収容室１１１に対する開口部分となる。

本実施形態では、図１に示すように、オートテンショナ２は、エンジンブロック９９に組み込まれ、タイミングベルト３が装着された状態で、上記開口部分が、約９０°の広範囲に渡り鉛直下方に位置するように構成されている。そのため、外部からばね収容室１１１に侵入した異物をこの開口部分から鉛直下方の外部へ放出（落下）させ易くでき、異物が、ばね収容室１１１に堆積するのを抑制できる。これにより、オートテンショナ２の耐久信頼性の向上が期待できる。

アーム外筒部８２には、径方向外方に延出し、前方から軸Ｒ方向に見て細幅形状に形成されたインジケータ８７が突設されている（図３、図７参照）。このインジケータ８７の軸Ｒからの長さである突出半径は、ケーシング７に突設されたインジケータ７６の軸Ｒからの長さである突出半径と略等しいか若干大きいことが好ましい（本実施形態では若干大）。アーム８のインジケータ８７とケーシング７のインジケータ７６とは、軸Ｒを中心とした周方向に関するアーム８とケーシング７との合い印の機能を有する。合い印の機能については、後で説明する。

（転がり軸受１０とプーリ９）
図２に示すように、転がり軸受１０は、アーム８とプーリ９との間に介設され、同心状に並んだ２つのリング状部材である内輪１０１と外輪１０２との間に複数個の玉の転動体１０５を収容する環状の保持室１０３を有するボールベアリングである。本実施形態では、転動体１０５が収容される保持室１０３にグリースが封入されるとともに、複数の玉の両側に環状のシール材（不図示）が配置される密閉形玉軸受を採用する。転がり軸受１０の内輪１０１はアーム８のボス部８３の外周面に密着固定され、外輪１０２はプーリ９の内周面に密着固定される。

プーリ９は、アーム８の外周側に取り付けられ、転がり軸受１０を介してアーム８のボス部８３に相対回転可能に支持される。このように、アーム８がプーリ９の外周面９１より内周側に配置することにより、オートテンショナ２自体を軸部４の径方向および軸部４の軸Ｒ方向にコンパクトな構造にすることができる。

プーリ９は、カムシャフト駆動用のタイミングベルト３が巻き掛けられて回転する。このタイミングベルト３の張力の増減に伴って、プーリ９は、プーリ９の回転中心であるプーリ９の中心軸である軸Ｒ４ではなく、軸部４の軸Ｒを揺動中心として揺動する。

本実施形態のプーリ９は、プーリ９の外周面９１の軸Ｒ方向の中心線Ｃ（設計上はベルトラインに一致）を含む面Ｄが、転がり軸受１０の軸Ｒ方向中心線を含む面と一致するように、外輪１０２の外周面に密着固定されている。また、本実施形態において、タイミングベルト３のベルト幅が例えば約１５mmの場合、プーリ９の外周面９１の幅は約２０mmに設けられる。

（コイルばね１１とばね収容室１１１）
コイルばね１１は、図２に示すように、金属線を螺旋状に巻回して形成されていて、軸部４の軸Ｒ方向に圧縮されてばね収容室１１１に収容されている。

ばね収容室１１１は、ケーシング内筒部７１と、ケーシングの底部７３と、ケーシング外筒部７２と、アーム外筒部８２と、アーム８のボス部８３と、アーム内筒部８１とに囲まれた空間である。本実施形態のばね収容室１１１は、プーリ９の外周面９１の、軸Ｒ方向の中心線Ｃを含む面Ｄに対して、エンジンブロック９９とは反対側にオフセットされて配置されている。

コイルばね１１は、一端がケーシング７に係止され、他端がアーム８に係止されており、アーム８をケーシング７に対して一方向に回動付勢する（図５参照）。また、コイルばね１１は、タイミングベルト３の張力が増加してタイミングベルト３を緩ませる方向（Ｙ方向）にアーム８が回動したときに縮径するように設定されている。具体的には、コイルばね１１は、アッセンブリー時には、縮径方向にねじられた状態でばね収容室１１１に収容されている。なお、コイルばね１１の後端部は折り曲げられて、アーム８に形成されたアーム保持溝８６に保持されている。また、コイルばね１１の前端部も同様に折り曲げられて、ケーシング７に形成されたケーシング保持溝７４に保持されている。

コイルばね１１は、オートテンショナ２に外力が作用していない状態において、全長にわたって径が一定であることが好ましい。本実施形態では、コイルばね１１は、例えば直径約２ｍｍの丸断面のばね用オイルテンパー線を右巻きに巻回して形成したものを使用している。

（摺動部材１２）
摺動部材１２は、図２、図７に示すように、筒状摺動部１２１と板状摺動部１２２とが別体に形成されている。筒状摺動部１２１は、軸部４とアーム８のボス部８３との間に配置されている。板状摺動部１２２は、軸部４のフランジ４３の一端面と、アーム８のボス部８３の他端面との間に配置されている。

筒状摺動部１２１は、軸Ｒと略平行な方向に沿って配置されていて、筒状摺動部１２１の内面は、軸部４の外面との摺動面である。板状摺動部１２２は、軸Ｒと略直交する方向に沿って配置されていて、板状摺動部１２２の他端面は軸部４のフランジ４３の一端面との摺動面である。板状摺動部１２２の一端面には、一端側に突出した凸部１２２Ａが2箇所形成されている（図７参照）。アーム８のボス部８３の他端面には凹部が2箇所形成されている。そして、凸部１２２Ａと凹部との嵌合により、板状摺動部１２２は一端側のアーム８（ボス部８３）に対し相対回転不能に装着される。板状摺動部１２２は、転がり軸受１０の抜け止めの役割を兼ねている。筒状摺動部１２１および板状摺動部１２２の厚さは、いずれも略等しく、例えば、約１ｍｍであってもよい。

筒状摺動部１２１には、軸Ｒ方向に延びるスリット１２１Ａが形成されている。このスリット１２１Ａは、摺動部材１２の他端面から一端面に至るまで、直線状に連続した周方向の開口隙間を形成している。つまり、筒状摺動部１２１は、軸部４の軸Ｒ方向に対して垂直な断面において、Ｃ字状の形状を有するものである。例えば、スリット１２１Ａの幅は、オートテンショナ２に外力が作用していない状態において、約１ｍｍであってもよい。また、摺動部材１２に対して負荷がない状態では、筒状摺動部１２１の外径がアーム８のボス部８３の内径よりも大きい。

コイルばね１１が軸部４の軸Ｒ方向に圧縮されているため、軸部４の軸Ｒ方向の弾性復元力が働き、板状摺動部１２２はアーム８に他端方向に押圧される。これにより、軸部４のフランジ４３とアーム８との間に摩擦が生じ、板状摺動部１２２は、アーム８の揺動を減衰させるダンピング部として機能する。また、筒状摺動部１２１は、滑り軸受として機能する。

摺動部材１２は、基材が金属で形成されており、摺動面である、筒状摺動部１２１の内面および板状摺動部１２２の他端側の端面が、基材よりも低摩擦係数の表面特性を有する合成樹脂材料で形成されている。この合成樹脂材料は、自己潤滑性を有することが好ましい。具体的には、摺動面を形成する合成樹脂材料について、主成分となる合成樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポロフェニレンサルファイド、超高分子量ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、または、フェノール等の熱硬化性樹脂が用いられることが好ましい。これらの主成分となる合成樹脂に、固体潤滑剤が配合されていてもよく、配合されていなくてもよい。また、これらの主成分となる合成樹脂に、補強用の繊維が配合されていてもよく、配合されていなくてもよい。

摺動部材１２として、例えば、基材を鋼帯とし、摺動面である、筒状摺動部１２１の内面および板状摺動部１２２の他端側の端面が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とする合成樹脂で被覆された複層系のメタル軸受（オイレス工業社製ＬＦＦ形）を採用できる。この摺動面は、自己潤滑性の摺動特性を有し、基材（鋼帯）よりも低摩擦係数の表面特性を有する。

上記構成のオートテンショナ２をエンジンブロック９９に固定することにより、図６に示すように、軸部４の軸Ｒ方向において、エンジンブロック９９、プーリ９の外周面９１の中心線Ｃを含む面Ｄ、ばね収容室１１１の順に配置される。そのため、オートテンショナ２を備えたカムシャフト駆動ベルトシステム１において、従来（図８参照）の、軸部の軸Ｒ方向において、エンジンブロック、ばね収容室、プーリの外周面の中心線を含む面の順に配置される構成と比較し、エンジンブロック９９とベルトライン（プーリ９の外周面９１の中心線Ｃ上で接触するタイミングベルト３の幅方向中心線）との間隔距離を十分に小さくすることができる（ベルトラインをエンジンブロック９９に十分に近づけることができる）。これにより、エンジンのコンパクト化や軽量化に対する市場要求に応えることができる。

また、オートテンショナ２をエンジンブロック９９に組み付け、タイミングベルト３を装着する際に、所定のベルト初期張力をタイミングベルト３に付与できるようにするために、締結ボルト５が挿通される、軸Ｒ方向に延びるボルト挿通孔６１は、軸部４の軸Ｒから偏心した位置に形成されている。また、このボルト挿通孔６１は、軸部４とは別部材の押さえ部材６に形成されている。そのため、軸部４の軸Ｒ方向に貫通する孔４１の径は、挿入される締結ボルト５の径よりも大きく形成することができる。これにより、軸部４を十分に肉抜きすることができ、オートテンショナ２の軽量化ひいてはエンジンの軽量化に寄与することができる。

（使用態様）
締結ボルト５を、図２、３に示すように、軸部４の軸Ｒに対し偏心して配置することについて、オートテンショナ２のエンジンブロック９９への組み付け及びタイミングベルト３の装着の説明の中で説明した後、オートテンショナ２の組み立て、及びオートテンショナ２の作動について説明する。

（オートテンショナ２のエンジンブロック９９への組み付けおよびタイミングベルト３の装着）
オートテンショナ２の各部品の寸法公差や部品間の距離の公差などのカムシャフト駆動ベルトシステム１に不可避の寸法公差（例えばタイミングベルト３の長さのバラツキ）に起因して、エンジンブロック９９に対して同じ姿勢で組み付けても、装置によってタイミングベルト３に与える初期張力にばらつきが出てしまう。そこで、本実施形態のオートテンショナ２は、エンジンブロック９９への組み付け時に所定のベルト初期張力をタイミングベルト３に付与できるように構成されている。前提となる構成について説明する。図２、図３に示すように、プーリ９の回転中心であるプーリ９の軸Ｒ４は軸部４の軸Ｒに対して偏心して配置され、締結ボルト５の軸Ｒ５は、軸部４の軸Ｒに対し偏心して配置されている。また、本実施形態のオートテンショナ２は、所定のベルト荷重がプーリ９の回転軸に作用し、所定の初期張力がタイミングベルト３に付与されて、正常にタイミングベルト３が装着された状態になっているときに、アーム８のインジケータ８７の先端位置とケーシング７のインジケータ７６の先端位置とが一致（つまり、合い印が一致）するように構成されている（図３参照）。なお、エンジンブロック９９への組付け作業を行う前のオートテンショナ２におけるアーム８に備わるインジケータ８７は、図３において、紙面左斜め下方に対し紙面下方の位置にある。例えば、紙面左斜め下方からＸ方向に例えば約４５°の位置でもよい。

次に、オートテンショナ２をエンジンブロック９９へ組み付け、タイミングベルト３を装着するまでの手順について説明する。図３に示すように、Ｘ方向は、コイルばね１１の周方向の付勢力が働く方向である。Ｙ方向は、コイルばね１１の周方向の付勢力に抗する方向である。

（１）締結ボルト５を軸部４の孔４１に嵌め込まれた押さえ部材６に形成されているボルト挿通孔６１に通し、エンジンブロック９９の雌ネジ部に仮止めする。具体的には、締結ボルト５としてスタッドボルトを用い、このスタッドボルトの他端側のねじ部をエンジンブロックの雌ねじ孔に奥に突き当たるまでねじ込む。

締結ボルト５として、一般的な六角穴付きボルトを用いてもよいが、本実施形態の場合、スタッドボルトを用いる。スタッドボルトは、両端にねじ部をもつボルトである。スタッドボルトの一端側のナットは別部材となる。このため、オートテンショナ２の仮組み状態でも、スタッドボルトの他端側のねじ部の全ての部分をエンジンブロック９９の雌ねじ孔にねじ込むことができる。そのため、オートテンショナ２の仮組み状態でも、スタッドボルトをエンジンブロック９９の一端側の面に精度よく直立させることができる。つまり、エンジンブロック９９（支持面）に対する軸部４の軸Ｒ方向を精度よく直角に保つことができる。これに対し、一般的な六角穴付きボルトを用いる場合は、オートテンショナ２の仮組み状態では、エンジンブロック９９にボルトを完全にねじ込むことができず、ややぐらつく状態になる。そのため、ボルトをエンジンブロック９９の一端側の面に精度よく直立させることができない。
したがって、本実施形態のように、締結ボルト５をスタッドボルトにすれば、一般的な六角穴付きボルトを用いる場合と比べて、エンジンブロック９９へのオートテンショナ２の組み付け精度を向上でき、ひいては、所定のベルト初期張力をより正確にタイミングベルト３に付与できる。

（２）回り止め部材１９の他端部をエンジンブロックの一端側の面に突設されたノックピン９９Ａに係合させる。

（３）オートテンショナ２の仮組み状態で、スパナ等の工具で押さえ部材６のフランジ部６２の側面（略六角形状を含む形状）を把持して、締結ボルト５の軸Ｒ５を中心に軸部４をＸ方向に回転させる。これにより、締結ボルト５の軸Ｒ５を中心にオートテンショナ２全体がＸ方向に回転するとともに、タイミングベルト３に近づく方向（図３紙面右方）に軸Ｒ（即ちプーリ９およびアーム８）の位置が移動する。

（４）プーリ９がタイミングベルト３に当接すると、ベルト荷重がプーリ９の回転軸（軸Ｒ４）に作用する。

（５）さらに、締結ボルト５の軸Ｒ５を中心に軸部４をＸ方向に回転させると、上記ベルト荷重の増加により、プーリ９の回転軸（軸Ｒ４）から偏心された軸部４の軸Ｒ回りにトルクが発生し、アーム８は、コイルばね１１の周方向の付勢力に抗して、Ｙ方向に回動し始めるとともに、タイミングベルト３の張力が増加し始める。

（６）所定のベルト荷重がプーリ９の回転軸（軸Ｒ４）に作用するまで、さらに締結ボルト５の軸Ｒ５を中心に軸部４をＸ方向に回転させることで、さらにアーム８およびプーリ９が軸Ｒを中心にＹ方向に回動し、タイミングベルト３に所定の初期張力を付与できる。ここで、所定のベルト荷重がプーリ９の回転軸（軸Ｒ４）に作用し、所定の初期張力がタイミングベルト３に付与されたことの確認は、アーム８のインジケータ８７とケーシング７のインジケータ７６とからなる合い印が一致しているか否かを確認することにより行う。

（７）この合い印が一致した状態で、締結ボルト５を完全に締結し（具体的には、スタッドボルトの一端側のねじ部に別箇のナットを完全に締結し）、軸部４等の固定部をエンジンブロック９９に固定する。

（オートテンショナ２の組み立て）
以上説明したオートテンショナ２は次のような工程で組み立てる。
まずは、転がり軸受１０、プーリ９、摺動部材１２の筒状摺動部１２１、及び、摺動部材１２の板状摺動部１２２をアーム８に組み付ける。次に、摺動部材１２の筒状摺動部１２１の内面と軸部４の外面が接触するように、アーム８を含む上記部材群を軸部４に組み付ける。次に、回り止め部材１９の他端部を軸部４の他端面に形成された凹溝４２に装着する。次に、コイルばね１１の後端部をアーム８のアーム保持溝８６に保持させるとともに、コイルばね１１の前端部をケーシング７のケーシング保持溝７４に保持させた状態で、ケーシング７を軸部４の一端側の端部（外周面）に圧入固定する。最後に、押さえ部材６を軸部４の孔４１の一端側の端部（軸部４の内周面）に挿入する。その際（挿入完了時点で）、回り止め部材１９の一端部は、押さえ部材６の第２ボス部６３２（外周面）に形成された環状溝６４に装着される。

（オートテンショナ２の作動）
本実施形態では、コイルばね１１が、軸部４の軸Ｒ方向に圧縮されている。そのため、摺動部材１２における板状摺動部１２２が、アーム８の揺動を減衰させる機能を果たし、オートテンショナ２は、対称な減衰特性を持つ。この場合、ベルト張力が増加した場合と減少した場合で、板状摺動部１２２に生じる摩擦力の大きさは、略同じである。

タイミングベルト３の張力が増加した場合には、タイミングベルト３から荷重を受けて、アーム８は、コイルばね１１の周方向の付勢力に抗する方向（Ｙ方向）に回動する。この場合は、摺動部材１２における板状摺動部１２２がダンピング部として主体的に機能し、アーム８の回動を減衰させる。

タイミングベルト３の張力が減少した場合には、コイルばね１１のねじり復元力が支配的となり、アーム８は、板状摺動部１２２が担うアーム８の回動に対する減衰力に抗してコイルばね１１の周方向の付勢力が働く方向（Ｘ方向）に回動する。この場合は、アーム８を追従させて、タイミングベルト３の張力を増加（回復）させる。

（作用効果）
ばね収容室１１１とプーリ９との配設関係を、本実施形態のように、ばね収容室１１１が、プーリ９の外周面９１の、軸Ｒ方向の中心線Ｃを含む面Ｄに対して、エンジンブロック９９とは反対側にオフセットして配置することによって、例えばベルト幅約１５ｍｍのタイミングベルト３を備えるカムシャフト駆動ベルトシステム１に本発明のオートテンショナ２（この場合、プーリの外周面９１の幅は約２０ｍｍ）を適用した場合、図６に示すように、ベルトラインからエンジンブロック９９の一端面（支持面、軸部４の他端面）までの距離は、従来のオートテンショナ（図８）では約２６ｍｍであったのに対し、約１４ｍｍとなり、約４６％（約１２ｍｍ）も短縮できることがわかった。本構成によれば、オートテンショナ２本来のベルト張力調整機構を具備しつつ、従来のオートテンショナに対し、ベルトラインをエンジンブロック９９に十分に近づけることができることがわかった。

（その他の実施形態）
以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。

上記実施形態では、押さえ部材６は、軸部４とは別個の構成であり、軸部４に対して相対回転可能にされているが、押さえ部材６は、軸部４と一体で相対回転不能に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、軸Ｒに対して偏心した軸Ｒ２を中心軸とするようにボルト挿通孔６１を、押さえ部材６に形成し、軸部４をエンジンブロック９９に固定した状態では、締結ボルト５の中心軸の軸Ｒ５も、軸Ｒに対して偏心した構成にしている。しかし、ボルト挿通孔６１の軸Ｒ２を軸Ｒに対して偏心させなくとも、同軸となるように、ボルト挿通孔６１を押さえ部材６に形成してもよい。この場合、軸部４をエンジンブロック９９に固定した状態では、締結ボルト５の軸Ｒ５も軸Ｒと同軸になる。

また、上記実施形態では、軸部４とは別個に、軸部４の孔４１の一端側（エンジンブロック９９と反対側）に嵌め込まれる押さえ部材６を備え、この押さえ部材６に、軸Ｒに対して偏心した軸Ｒ２を中心軸とするようにボルト挿通孔６１を形成することにより、軸部４に形成する孔４１は、軸Ｒと同軸上の位置に開口面積を十分に広く採った態様で形成することができる。これにより、軸部４を十分に肉抜きすることができる。しかし、軸部４に形成する孔４１は、従来例（図８）のように、ボルト挿通孔として、軸Ｒに対して偏心した位置に形成されてもよい。

１ カムシャフト駆動ベルトシステム
２ オートテンショナ
３ タイミングベルト
４ 軸部
５ 締結ボルト
６ 押さえ部材
７ ケーシング
８ アーム
９ プーリ
１０ 転がり軸受
１１ コイルばね
１２ 摺動部材
４１ 孔
６１ ボルト挿通孔
９９ エンジンブロック
１１１ ばね収容室
Ｒ 軸部４の中心軸
Ｒ２ ボルト挿通孔６１の中心軸
Ｒ３ 孔４１の中心軸
Ｒ４ プーリ９の中心軸
Ｒ５ 締結ボルト５の中心軸

Claims (1)

1. エンジンブロックに固定される軸部と、
   前記軸部に相対回転不能に固定されるケーシングと、
   前記軸部を介して前記ケーシングに対して回動自在に、偏心支持されたアームと、
   前記軸部の軸線と平行な軸線を中心に回転可能に、前記アームの外周側に取り付けられ、かつ、ベルトに接触可能な外周面を有するプーリと、
   前記軸部の外周側に配設され、前記アームを前記ケーシングに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、
   前記ケーシングと前記アームとに囲まれた空間であり、前記コイルばねを収容するばね収容室と、を備えたオートテンショナであって、
   前記ばね収容室は、前記プーリの外周面の、前記軸部の軸線方向の中心線を含む面に対し、前記エンジンブロックと反対側にオフセットされており、
   前記軸部には、軸線方向に貫通した孔が形成され、
   前記軸部の前記孔の、前記エンジンブロックとは反対側には、前記孔の径よりも径方向に拡がる、押さえ部材が連結され、
   前記押さえ部材には、当該オートテンショナを前記エンジンブロックに組み付ける際に締結ボルトを挿通するためのボルト挿通孔が、前記軸部の軸線から偏心した位置に形成されており、
   前記押さえ部材の前記エンジンブロック側の端部は、前記プーリの外周面の、前記軸部の軸線方向の中心線を含む面よりも、前記エンジンブロックの反対側に位置するように形成されており、
   前記軸部の前記孔と前記押さえ部材の前記エンジンブロック側の端部と前記締結ボルトとによって囲まれた肉抜き空間を有する、ことを特徴とするオートテンショナ。
   

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