JP5918043B2 - オートテンショナ - Google Patents

Description

本発明は、伝動ベルトの張力を調整するオートテンショナに関する。

自動車の補機駆動システム等における伝動ベルトの張力を調整するオートテンショナには、第１円筒部を設けた固定部材と、少なくとも一部分が第１円筒部と径方向の内外に重なって同軸上に配置される第２円筒部を設け、固定部材に対して回動自在に支持されて、ベルトが巻き掛けられるプーリを取り付け可能な回動部材と、径方向の内外に重なる２つの円筒部の内径側に収容され、いずれか一方の端が固定部材に係止され、他方の端が回動部材に係止されて、固定部材に対して回動部材を一方向に回動付勢するコイルばねと、一端に形成された折り曲げ部が固定部材と回動部材のいずれか一方とコイルばねの端面との間に挟持され、他端が自由端とされて、他方の固定部材または回動部材に設けられ、径方向の内外の内側に重なる内側円筒部の内周面に沿って、コイルばねの外周側で円弧状に延在する弾性体と、弾性体に結合され、内側円筒部の内周面に接触する摩擦部材とを備えたものがある（例えば、特許文献１−３参照）。弾性体は板ばね等の金属で形成され、摩擦部材はナイロン樹脂等を主成分とする合成樹脂で形成されている。

この種のオートテンショナは、回動部材が、ベルト張力を下げるベルト弛み方向に回動する場合と、ベルト張力を高めるベルト張り方向に回動する場合とで、摩擦部材と内側円筒部の内周面との間に発生する摩擦力を異ならせて、回動部材の回動方向に対して非対称なダンピング特性を持たせることができる。すなわち、ベルト弛み方向では摩擦力を大きくしてダンピングを強くすることにより、伝動ベルトの急激な張力の低下による弦振動を防止することができ、ベルト張り方向では摩擦力を小さくてダンピングを弱くすることにより、低下した伝動ベルトの張力を速やかに回復させることができる。

特許文献１、２に記載されたものは、コイルばねが拡径変形するときの外向きのばね力によって、弾性体に結合された摩擦部材を内側円筒部の内周面に押圧するようにしている。また、特許文献３に記載されたものは、コイルばねが軸方向に伸張するときのばね力によって、弾性体に結合された摩擦部材を内側円筒部の内周面（底壁部）に押圧する機能が付加されている。

特開２００６−９７８９８号公報 特表２００９−５３３６１９号公報 特開２０１０−１１２５４９号公報

特許文献１、２に記載された非対称ダンピング特性のオートテンショナは、拡径変形するときのコイルばねの外向きのばね力が周方向で不均一となりやすく、この周方向で不均一なばね力によって内側円筒部の内周面に押圧される摩擦部材が偏摩耗する問題がある。このような偏摩耗が進行すると、摩擦部材が弾性体から離脱する恐れもある。

なお、特許文献２の図４には、内側円筒部となるベース部材２（固定部材）の外側スリーブ１６（第１円筒部）に、円周部に沿って半径方向内側に延び、拡径変形するばね要素１１（コイルばね）を支持する支持突起３６を設けているが、この支持突起３６は、その図１に示されるように、摩擦ライニング２２（摩擦部材）の支持ブッシュ２１（弾性体）が延在しない軸方向の領域に設けられている。このため、図２に示されるように、拡径変形するばね要素１１は、支持ブッシュ２１に当接され、摩擦ライニング２２が外側スリーブ１６の内周面に、周方向で不均一なコイルばねのばね力によって押圧される。

そこで、本発明の課題は、内側円筒部の内周面に押圧される摩擦部材が偏摩耗しない非対称ダンピング特性の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、本発明は、第１円筒部を設けた固定部材と、少なくとも一部分が前記第１円筒部と径方向の内外に重なって同軸上に配置される第２円筒部を設け、前記固定部材に対して回動自在に支持されて、ベルトが巻き掛けられるプーリを取り付け可能な回動部材と、前記径方向の内外に重なる２つの円筒部の内径側に収容され、一端が前記固定部材に係止され、他端が前記回動部材に係止されて、前記固定部材に対して前記回動部材を一方向に回動付勢するコイルばねと、一端が前記固定部材と前記回動部材の一方と前記コイルばねの端面との間に挟持され、他端が自由端とされて、前記固定部材と前記回動部材の他方に設けられ、前記径方向の内外の内側に重なる内側円筒部の内周面に沿って、前記コイルばねの外周側で円弧状に延在する弾性体と、前記弾性体に結合され、前記内側円筒部の内周面に接触する摩擦部材とを備えたオートテンショナにおいて、前記弾性体を弾性復元力によって前記内側円筒部の内周面に圧接させ、前記弾性体の前記一端を前記コイルばねの前記端面との間に挟持する側の前記固定部材と前記回動部材の前記一方に、前記弾性体の内周側で、ベルト張力が増加する場合に拡径変形する前記コイルばねを当接させるコイルばねサポート部を設けた構成を採用した。

すなわち、弾性体を弾性復元力によって内側円筒部の内周面に圧接させ、弾性体の一端をコイルばねの端面との間に挟持する側の固定部材または回動部材に、円弧状に延在する弾性体の内周側で、拡径変形するコイルばねを当接させるコイルばねサポート部を設けることにより、縮径して組み込まれる弾性体の弾性復元力によって、周方向で均一な押圧力で摩擦部材を内側円筒部の内周面に押圧するようにし、拡径変形するコイルばねがコイルばねサポート部に当接されて、延在する弾性体に当接されず、弾性体に結合された摩擦部材を押圧しないようにして、摩擦部材が偏摩耗しないようにした。また、このコイルばねサポート部は、回動部材を回動付勢するコイルばねのコイル中心からの傾きを抑制する働きもする。

前記コイルばねサポート部を、前記コイルばねの端面が前記弾性体の前記一端を挟持する周方向位置から、前記コイルばねが周回して延びる方向に８０°〜１００°の範囲の周方向位置、好ましくは９０°の周方向位置を中央位置として、その両側に拡がる周方向領域に設けることにより、より確実にコイルばねが延在する弾性体に当接されないようにすることができる。

前記中央位置の両側に拡がる周方向領域の片側の中心角は３５°〜５０°、好ましくは４０°とするとよい。

本発明に係るオートテンショナは、弾性体を弾性復元力によって内側円筒部の内周面に圧接させ、弾性体の一端をコイルばねの端面との間に挟持する側の固定部材または回動部材に、円弧状に延在する弾性体の内周側で、拡径変形するコイルばねを当接させるコイルばねサポート部を設けたので、縮径して組み込まれる弾性体の弾性復元力によって、周方向で均一な押圧力で摩擦部材を内側円筒部の内周面に押圧し、拡径変形するコイルばねが延在する弾性体に当接されず、弾性体に結合された摩擦部材を押圧しないようにして、摩擦部材が偏摩耗しないようにすることができる。また、コイルばねサポート部は、回動部材を回動付勢するコイルばねのコイル中心からの傾きを抑制する効果もある。

第１の実施形態のオートテンショナを示す縦断面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１の板ばねと摩擦部材を結合する方法を示す斜視図 第２の実施形態のオートテンショナを示す縦断面図 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。このオートテンショナは、自動車エンジンのクランクシャフトの動力を補機に伝達する伝動ベルトの張力を調整するものであり、図１および図２に示すように、エンジンブロック（図示省略）に取り付けられる固定部材１に設けた第１円筒部１ａと、固定部材１に回動自在に支持され、伝動ベルトが巻き掛けられるプーリ２が取り付けられる回動部材３に設けた第２円筒部３ａとが、同軸上で径方向の内外に重ねられ、これらの円筒部１ａ、３ａの内径側に収容されたコイルばね４の一端側が固定部材１に、他端側が回動部材３に係止されて、回動部材３が一方向に回動付勢されている。

この実施形態では、固定部材１の第１円筒部１ａが内側に重ねられた内側円筒部とされており、弾性体としての金属製の板ばね５が第１円筒部１ａの内周面に沿って、コイルばね４の外周側で円弧状に延在して、一端側に内向きの折り曲げ部５ａを形成され、他端側が自由端とされている。一端側の折り曲げ部５ａは、内側円筒部を備えない側の回動部材３のコイルばね係止部とコイルばね４の端面４ａとの間に挟持されている。また、板ばね５の外周側には円弧状の摩擦部材６が一体に結合され、第１円筒部１ａの内径側に縮径して組み込まれた板ばね５の弾性復元力によって、摩擦部材６が第１円筒部１ａの内周面に押圧されるようになっている。

前記固定部材１は、先端側が回動部材３の第２円筒部３ａの内側に重なる内側円筒部としての第１円筒部１ａと、第１円筒部１ａの内側に形成された内筒部１ｂと、第１円筒部１ａと内筒部１ｂを連結する環状の底壁部１ｃと、第１円筒部１ａの外周面に形成されたエンジンブロック取り付け用のフランジ部１ｄとからなり、内筒部１ｂに軸部材７が内嵌固定されている。軸部材７の先端には、回動部材３を抜け止めする外向きのフランジ部７ａが形成されている。

前記回動部材３は、第１円筒部１ａの外側に重なる第２円筒部３ａと、第２円筒部３ａの内側に形成された内筒部３ｂと、第２円筒部３ａと内筒部３ｂを連結する環状の底壁部３ｃと、プーリ２が取り付けられるプーリ支持部３ｄとからなり、内筒部３ｂがブッシュ８を介して、軸部材７に回動自在に支持されている。また、底壁部３ｃの内側面には、コイルばね４を沿わせる螺旋面９が形成され、この螺旋面９の周方向段差部に形成された螺旋段差面９ａが、前記コイルばね係止部とされている。底壁部３ｃの外側面には、オートテンショナの内部をシールするキャップ体１０が取付けられている。

前記コイルばね４は、一端側が固定部材１の底壁部１ｃ側に係止され、他端側の端面４ａが回動部材３のコイルばね係止部としての螺旋段差面９ａに、板ばね５の折り曲げ部５ａを挟持するように係止されている。図示は省略するが、コイルばね４の一端側は、固定部材１の底壁部１ｃまたは内筒部１ｂに形成された溝や孔に嵌め込まれて係止されている。固定部材１側に設けた螺旋溝に一端側を係止してもよい。

前記コイルばね４の外周側に延在する板ばね５の内周側には、回動部材３の底壁部３ｃから軸方向に延出し、拡径変形するコイルばね４を当接させるコイルばねサポート部１１が設けられている。このコイルばねサポート部１１は、図２に示すように、コイルばね４の端面４ａが板ばね５の折り曲げ部５ａを挟持する周方向位置から、コイルばね４が周回して延びる方向に８０°〜１００°、実施例では９０°の周方向位置を中央位置として、片側で３５°〜５０°、実施例では４０°ずつの中心角で両側に拡がる周方向領域に設けられている。

前記固定部材１側と回動部材３側のコイルばね４の端部には、コイルばね４のねじり変形で発生するモーメントによって荷重がかかるため、コイルばね４にはこれを倒す外力が作用する。このコイルばね４の倒れは、コイルばね４の端面４ａから８０°〜１００°の周方向位置で最も大きくなるので、コイルばねサポート部１１をこの周方向位置を中心として設けることが好ましい。

また、前記コイルばねサポート部１１の片側の周方向領域が３５°未満では、コイルばねサポート部１１の強度が不足して、コイルばね４の拡径力で破損する恐れがあるとともに、コイルばね４が共振周波数の振動を受けると、コイルばねサポート部１１による支持領域が狭いことから、コイルばねサポート部１１から外れる恐れもある。一方、片側の周方向領域が５０°を超えると、コイルばね４の有効弾性変形領域が減ってばね定数が増加し、オートテンショナの揺動時のベルト張力変動が大きくなる問題がある。

前記コイルばねサポート部１１は、延在する板ばね５の内周側で拡径変形するコイルばね４を当接させることにより、コイルばね４が板ばね５に当接しないようにする。したがって、このオートテンショナは、後述するように、縮径して第１円筒部１ａの内径側に組み込まれる板ばね５の弾性復元力のみによって、摩擦部材６を内側円筒部としての第１円筒部１ａの内周面に押圧し、拡径変形するコイルばね４によって、板ばね５に結合された摩擦部材６を第１円筒部１ａの内周面に押圧することはない。このため、拡径変形するコイルばね４による周方向で不均一な押圧力によって、摩擦部材６が偏摩耗することはない。また、コイルばねサポート部１１は、回動部材３を回動付勢するコイルばね４のコイル中心からの傾きも抑制する。

図３に示すように、前記板ばね５は、円弧状の一端側に折り曲げ部５ａが設けられ、他端側に長円形の貫通孔５ｂが設けられている。また、摩擦部材６は、ナイロン、ポリアセタール、ポリアリレート等の合成樹脂を主成分として円弧状に形成され、幅方向の一端側に内向きの鍔部６ａが設けられ、周方向の一端側に長円形の内向きの突起部６ｂが設けられている。摩擦部材６は、板ばね５の外周側から組み付けられ、鍔部６ａを板ばね５の一方の幅端面に沿わせて、突起部６ｂを板ばね５の貫通孔５ｂに嵌め込むことにより、板ばね５に一体に結合される。摩擦部材６が一体に結合された板ばね５は、縮径して、第１円筒部１ａの内径側に組み込まれる。なお、板ばね５をインサート部材として、摩擦部材６を射出成形によって一体成形してもよい。

以下に、図２に基づいて、上述したオートテンショナの作動を説明する。前記プーリ２に巻き掛けられる伝動ベルトの張力が増加した場合は、回動部材３がコイルばね４の付勢力に抗して時計回りのベルト弛み方向へ回動し、コイルばね４の端面４ａと螺旋段差面９ａに挟持された板ばね５の折り曲げ部５ａも時計回りに回動する。このとき、板ばね５は時計回りに回動する折り曲げ部５ａによって、摩擦部材６の摩擦抵抗に抗して周方向に圧縮されるので、摩擦部材６を第１円筒部１ａの内周面に押圧する力が大きくなる。したがって、回動部材３のベルト弛み方向への回動が強いダンピングで減衰し、伝動ベルトの急激な張力の低下による弦振動やスリップを防止することができる。なお、このベルト張力が増加する場合は、コイルばね４が拡径変形しようとするが、コイルばね４の拡径変形はコイルばねサポート部１１によって規制され、コイルばね４が摩擦部材６を押圧することはない。

前記伝動ベルトの張力が減少した場合は、回動部材３がコイルばね４の付勢力によって反時計回りのベルト張り方向へ回動し、コイルばね４の端面４ａと螺旋段差面９ａに挟持された折り曲げ部５ａも反時計回りに回動する。このとき、板ばね５は反時計回りに回動する折り曲げ部５ａによって、摩擦部材６の摩擦抵抗に抗して周方向に引っ張られるので、摩擦部材６を第１円筒部１ａの内周面に押圧する力が小さくなる。したがって、回動部材３のベルト張り方向への回動には弱いダンピングしか作用せず、伝動ベルトの張力を速やかに回復させることができる。このように、このオートテンショナは、ベルト弛み方向とベルト張り方向とで非対称なダンピング特性を有する。

図４および図５は、第２の実施形態を示す。このオートテンショナも、クランクシャフトの動力を補機に伝達する伝動ベルトの張力を調整するものであり、エンジンブロックに取り付けられる固定部材１、固定部材１に回動自在に支持された回動部材３、回動部材３を一方向に回動付勢するコイルばね４、板ばね５および摩擦部材６とからなる基本的な部品構成は、第１の実施形態のものと同じである。

この実施形態では、前記回動部材３の第２円筒部３ａが内側に重ねられた内側円筒部とされており、第２円筒部３ａの内周面に沿ってコイルばね４の外周側で円弧状に延在する板ばね５の一端側に形成された折り曲げ部５ａが、内側円筒部を備えない側の固定部材１のコイルばね係止部とコイルばね４の端面４ａとの間に挟持されている。板ばね５の外周側に一体に結合された摩擦部材６は、縮径して組み込まれた板ばね５の弾性復元力によって、第２円筒部３ａの内周面に押圧される。

前記固定部材１は、回動部材３の第２円筒部３ａの外側に重なる第１円筒部１ａと、第１円筒部１ａの内側に形成された内筒部１ｂと、第１円筒部１ａと内筒部１ｂを連結する環状の底壁部１ｃとからなり、内筒部１ｂに軸部材７が内嵌固定されている。また、底壁部１ｃの内側面には、コイルばね４を沿わせる螺旋面９が形成され、この螺旋面９の周方向段差部に形成された螺旋段差面９ａが、前記コイルばね係止部とされている。軸部材７の先端には、回動部材３を抜け止めする外向きのフランジ部７ａが形成されている。

前記回動部材３は、第１円筒部１ａの内側に先端側が重なる第２円筒部３ａと、第２円筒部３ａの内側に形成された内筒部３ｂと、第２円筒部３ａと内筒部３ｂを連結する環状の底壁部３ｃと、プーリ２が取り付けられるプーリ支持部３ｄとからなり、内筒部３ｂがブッシュ８を介して、軸部材７に回動自在に支持されている。底壁部３ｃの外側面には、オートテンショナの内部をシールするキャップ体１０が取付けられている。

前記コイルばね４は、一端側が回動部材３の底壁部３ｃ側に係止され、他端側の端面４ａが固定部材１のコイルばね係止部としての螺旋段差面９ａに、板ばね５の折り曲げ部５ａを挟持するように係止されている。図示は省略するが、コイルばね４の一端側は、回動部材３の底壁部３ｃまたは内筒部３ｂに形成された溝や孔に嵌め込まれて係止されている。

前記コイルばね４の外周側に延在する板ばね５の内周側には、固定部材１の底壁部１ｃから軸方向に延出し、拡径変形するコイルばね４を当接させるコイルばねサポート部１１が設けられている。このコイルばねサポート部１１は、図５に示すように、コイルばね４の端面４ａが板ばね５の折り曲げ部５ａを挟持する周方向位置から、コイルばね４が周回して延びる方向に８０°〜１００°、実施例では９０°の周方向位置を中央位置として、片側で３５°〜５０°、実施例では４０°ずつの中心角で両側に拡がる周方向領域に設けられている。コイルばねサポート部１１の周方向中央位置と周方向領域をこのように設定した理由は、前述の通りである。

前記コイルばねサポート部１１は、第１の実施形態のものと同様に、延在する板ばね５の内周側で拡径変形するコイルばね４を当接させることにより、コイルばね４が板ばね５に当接しないようにする。したがって、縮径して内側円筒部としての第２円筒部３ａの内径側に組み込まれる板ばね５の弾性復元力のみによって、摩擦部材６を第２円筒部３ａの内周面に押圧するので、拡径変形するコイルばね４による周方向で不均一な押圧力によって、摩擦部材６が偏摩耗することはない。このコイルばねサポート部１１も、回動部材３を回動付勢するコイルばね４のコイル中心からの傾きも抑制する。

前記板ばね５は、第１の実施形態のものと同様に、折り曲げ部５ａと反対側の他端側に貫通孔が設けられ、摩擦部材６は、周方向の一端側に設けられた内向きの突起部が、板ばね５の貫通孔に外周側から嵌め込まれて、板ばね５に一体に結合されている。

以下に、図５に基づいて、上述したオートテンショナの作動を説明する。前記伝動ベルトの張力が増加した場合は、回動部材３が時計回りのベルト弛み方向へ回動する。このとき、折り曲げ部５ａを固定部材１の螺旋段差面９ａに固定された板ばね５は、第２円筒部３ａから摩擦部材６に負荷される時計回りの摩擦力によって、周方向に圧縮されるので、摩擦部材６を第２円筒部３ａの内周面に押圧する力が大きくなる。したがって、回動部材３のベルト弛み方向への回動が強いダンピングで減衰し、伝動ベルトの急激な張力の低下による弦振動を防止することができる。

前記伝動ベルトの張力が減少した場合は、回動部材３がコイルばね４の付勢力によって反時計回りのベルト張り方向へ回動する。このとき、折り曲げ部５ａを螺旋段差面９ａに固定された板ばね５は、第２円筒部３ａから摩擦部材６に負荷される反時計回りの摩擦力によって、周方向に引っ張られるので、摩擦部材６を第２円筒部３ａの内周面に押圧する力が小さくなる。したがって、回動部材３のベルト張り方向への回動には弱いダンピングしか作用しない。このように、このオートテンショナも、ベルト弛み方向とベルト張り方向とで非対称なダンピング特性を有する。

上述した各実施形態では、コイルばねサポート部を、延在する板ばねの内径側で、回動部材側または固定部材側のみに設けたが、板ばねが延在しない領域で、これらと反対側の固定部材固定部材側または固定部材側にも設けてもよい。これらの板ばねが延在しない領域で設けたコイルばねサポート部は、コイルばねのコイル中心からの傾きのみを抑制する。

上述した各実施形態では、弾性体を金属製の板ばねとし、その一端側にコイルばねの端面で挟持される折り曲げ部を形成したが、弾性体は合成樹脂製の円弧状スリーブ等とすることもでき、その一端側に突出部や膨出部等を形成して、コイルばねの端面で挟持することもできる。

上述した各実施形態では、自動車エンジンのクランクシャフトの動力を補機に伝達する伝動ベルトの張力を調整するものとしたが、本発明に係るオートテンショナは、他のベルト伝達機構の伝動ベルトの張力を調整するものにも採用することができる。

１ 固定部材
１ａ 第１円筒部
１ｂ 内筒部
１ｃ 底壁部
１ｄ フランジ部
２ プーリ
３ 回動部材
３ａ 第２円筒部
３ｂ 内筒部
３ｃ 底壁部
３ｄ プーリ支持部
４ コイルばね
４ａ 端面
５ 板ばね
５ａ 折り曲げ部
５ｂ 貫通孔
６ 摩擦部材
６ａ 鍔部
６ｂ 突起部
７ 軸部材
７ａ フランジ部
８ ブッシュ
９ 螺旋面
９ａ 螺旋段差面（コイルばね係止部）
１０ キャップ体
１１ コイルばねサポート部

Claims (3)

1. 第１円筒部を設けた固定部材と、
   少なくとも一部分が前記第１円筒部と径方向の内外に重なって同軸上に配置される第２円筒部を設け、前記固定部材に対して回動自在に支持されて、ベルトが巻き掛けられるプーリを取り付け可能な回動部材と、
   前記径方向の内外に重なる２つの円筒部の内径側に収容され、一端が前記固定部材に係止され、他端が前記回動部材に係止されて、前記固定部材に対して前記回動部材を一方向に回動付勢するコイルばねと、
   一端が前記固定部材と前記回動部材の一方と前記コイルばねの端面との間に挟持され、他端が自由端とされて、前記固定部材と前記回動部材の他方に設けられ、前記径方向の内外の内側に重なる内側円筒部の内周面に沿って、前記コイルばねの外周側で円弧状に延在する弾性体と、
   前記弾性体に結合され、前記内側円筒部の内周面に接触する摩擦部材とを備えたオートテンショナにおいて、
   前記弾性体を弾性復元力によって前記内側円筒部の内周面に圧接させ、
   前記弾性体の前記一端を前記コイルばねの前記端面との間に挟持する側の前記固定部材と前記回動部材の前記一方に、前記弾性体の内周側で、ベルト張力が増加する場合に拡径変形する前記コイルばねを当接させるコイルばねサポート部を設けたことを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記コイルばねサポート部を、前記コイルばねの端面が前記弾性体の前記一端を挟持する周方向位置から、前記コイルばねが周回して延びる方向に８０°〜１００°の範囲の周方向位置を中央位置として、その両側に拡がる周方向領域に設けた請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記中央位置の両側に拡がる周方向領域の片側の中心角を３５°〜５０°とした請求項２に記載のオートテンショナ。

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