JPH01312255A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ベルト張力を一定に維持するためのオートテ
ンショナに関する。

従来技術及びその課題 ベルト伝動装置は、近年その用途を著しく拡大拡大して
いるが、その−例として、歯付ヘルドは、車両用エンジ
ンのクランク軸からカム軸に動力を伝達するため、これ
ら軸の各プーリに巻き掛けられる。歯付ベルトは、その
他に、オルタネータやウォーターポンプ等の補機を駆動
する場合もある。

そして、このようなベルト駆動系には、テンショナを用
いてベルトに所定の張力を付与することが多い。

ところで、この種テンショナ（通常「オートテンショナ
」と称される。）には次のような特性が要求される。

■、ベルト張力を一定に保つ。

すなわち、エンジン温度変化、ベルトの経年伸び、エン
ジン軸間長さバラツキ、ヘルド製造公差、組付バラツキ
等により見かけのベルト長さが変化し、ベルト張力が変
化するのを防ぐこと。

２、ベルト振動に追従せず（共振せず）動かない。

すなわち、エンジン特有のベルト振動、カム軸トルク変
動によるベルト張力変化及び振動等に追従せず（共振せ
ず）動かないこと。

ところで、従来のこの種オートテンショナとして、特開
昭６２−６２０５１号公報に開示されたものがある。と
ころが、このものは、基本的に狭いオリフィスを通る油
の（粘性）流動抵抗を利用するものであるから、次のよ
うな問題点を有している。

まず、オリフィスの隙間を一定に保たなければならず、
高度の製品精度を必要とする。

（すなわち、オリフィスの隙間が変化すれば性能特性が
変化する。） また、密閉室内部に少しでも空気等異流体が混入すれば
オリフィス抵抗が変化し、性能特性が変化するばかりで
なく、最悪の場合、オリフィス抵抗が無くなって性能を
果たさなくなり、破壊（ベルト振動大→破断）へ発展す
る。

従って、各部のシールは完全シールを必要とするが、完
全なシールは事実上不可能である。

また、粘性流体の封入は、空気等の混入を防ぐため複雑
となる。

そして、密閉室の流体の熱による体積膨張収縮（油温は
最高１３０°Ｃにも達し、体積は１０％近くも変化する
。）を補償する手段が無く、内圧変化により流体の流出
流入が発生する。

課題を解決する手段 本発明は、固定軸、該固定軸に対し揺動可能な偏心体、
該偏心体に旋回力を付与するばね手段、及び前記固定軸
と前記偏心体との間に設けた室に封入された粘性流体か
らなり、前記固定軸に対する前記偏心体の相対的旋回動
に対して前記粘性流体が剪断抵抗を生じるようにしたオ
ートテンショナにより、前記課題を解決したものである
。

作　　　　　　　　　用 ばね手段が偏心体に付与する旋回力によってベルト張力
が調節される。固定軸と偏心体との間の室に封入される
粘性流体は、両部材の相対的な旋回を、その剪断抵抗に
よって制限する。すなわち、ベルト張力を象、激に変え
ようとする要因に対しては、粘性流体の大きい剪断抵抗
により偏心体の旋回は制限されほとんど応答しない。

一方、比較的緩やかにベルト張力を変動させる要因に対
しては剪断抵抗は小さいため充分に応答することができ
る。

したがって、本発明のオートテンショナは、比較的緩や
かな張力変動要因には偏心体を作動させる応答型である
一方、急激な張力変動要因に対しては、非応答型となる
。

実　　　　施　　　　例 まず、オートテンショナ１０の取付例を第４図に示す。

同図はＤＯＨＣエンジンのベルトまわりのレイアウト図
で、クランク軸ブーＩＪ８０と２つのカム軸ブー９８１
．８１に巻き掛けられた歯付ベルト１１の背面を押圧す
るように、固定アイドラ８２と本発明の第１実施例のオ
ートテンショナ１０が装着されている。

また、第５図に示されるように、■型エンジンの夫りの
カム軸プーリ（ＩＩ’、８１’　とクランク軸プーリ８
０′に巻き掛けられる歯付ヘルド１１’の張力を、２つ
の固定アイドラ８２’、８２’　とともに調節する場合
にも、本発明のオートテンショナ１０’が使用できる。

第１図は、第１実施例のオートテンショナ１０の分解斜
視図である。クランク軸とカム軸の各々のプーリに巻き
掛けられる歯付ベル）１１は、オートテンショナ１０に
よってその背面から緊張力を受ける。本実施例のオート
テンショナ１０は、エンジンブロック５０に固定される
固定軸１２と、固定軸１２に偏心して取付けられる偏心
体１３からなる。この偏心体１３の旋回が、ベルト背面
を押圧して歯付ベルト１１に緊張力を付与する。歯付ベ
ルト１１への緊張力付与は、エンジンブロック５０と偏
心体１３に各々一端を掛は止められたばね１５が、歯付
ベルト１１の緊張方向に偏心体１３を引っ張ることによ
って達せられる。

固定軸１２は、ボルト１６を挿通させる内周孔２１を有
し、エンジンブロック５０側の端面２２は、テンショナ
１０取付時に面角度がでるように研麿加工されている。

外周には、両端から滑らかな円周面２３．２４と、この
円周面間の拡径部２５を有し、拡径部２５上の僅かに短
い範囲にはスプライン２６が形成されている。

一方、偏心体１３には、外周面基準の中心と偏心する中
空孔３１が穿設されている。中空孔３１は、両端から内
方に段部３３．３４（第２図参照）を有し、両段部の幅
は固定軸１２のボルトヘッド側の円周面２３の幅とほぼ
同一である。段部間は縮径部３５となり、この縮径部３
５より僅かに短い範囲にスプライン３６が形成され、固
定軸１２のスプライン２６と対向する。

したがって、固定軸１２のボルトヘッド側円周面２３と
一方段部３３、拡径部２５と縮径部３５、及びスプライ
ン２６．３６は、各々軸方向同幅で対向している。

固定軸１２のスプライン２６には内プレート２０が、偏
心体１３のスプライン３６には外プレート３０がそれぞ
れ嵌合する。これら内プレート２０及び外プレート３０
は、スプライン２６．３６の幅内に交互に配設されてい
る。このような構造は、ン冨式多板クラッチに見られる
。内外プレート２０．３０には、同心上で厚さ方向の複
数の孔２０ａ、３０ａが各々設けられている。また、外
プレート３０の内周と固定軸１２のスプライン２６との
間には、各隣接する内プレート２０に積極的に隙間を有
さしめるためのスペーサリング５１が位置し、その間隔
を規制している。外プレート３０の間隔を規制するには
、内プレート２０の外周側にスペーサリングを設ければ
よく、双方併用してもよい。

固定軸１２．偏心体１３．内外プレート２０゜３０及び
スペーサリング５１が組立られると、中空孔３１の両段
部３３，３４には、外側からサイドブレー）４３．４４
が圧入嵌合される。両サイドプレート４３．４４は偏心
体１３の段部３３゜３４の幅と同じであり、縮径部３５
の肩部３７に突き当てられ、固定軸１２の拡径部２５の
端部２７に近接して軸方向で偏心体１３を案内する。こ
れによって、固定軸１２．偏心体１３及びサイドプレー
ト４３は一方の側で面一となる。サイドプレー）４３．
４４の内周は、第２図では誇張して示したが固定軸１２
の円周面２３．２４に対して摺動可能なりリアランスを
有する程度に加工されており、内周側には、シール手段
としてのＯリング４５を受は入れる溝が形成されている
。

固定軸１２．偏心体１３．サイドプレート４３゜４４に
囲まれる部分は粘性流体の室となる。この室４０内に内
プレート２０．外プレート３０及びスペーサリング５１
が配置されていることは前述したとおりである。

偏心体１３には、第２図に示すように、第３図の直径線
Ａ−Ａ線上に軸方向の孔３２が穿設され、この孔３２に
ビン４２が圧入される。ビン４２には、偏心体１３に旋
回力を付与するばね１５を引っ掛けるための溝が形成さ
れている。偏心体１３には、また、第２図にその位置を
便宜的に示すように、表側から室４０につながる連通孔
４Ｇと第３図に示される連通孔４７が設けられ、これら
の連通孔を通じて室４０内に粘性流体が封入される。

偏心体１３の外側には、転動体４８ｂを介してヘルド背
面に圧接して回転する外輪４８ａが設けられている。そ
して、偏心体１３の外周端面には、転動体４８ｂの軸方
向の移動を規制する押さえ板４９がエツジに取付けられ
る。

オートテンショナ１０の取付けは、ボルト１６にスプリ
ングワッシャ５３を通じ、固定軸１２の内周孔２１を挿
通してエンジンブロック５０に固定するだけで完了する
。偏心体１３とエンジンブロック５０の間にはスペーサ
５４が位置し、オートテンショナ１０の軸方向の位置を
定める。そして、ビン４２とエンジンブロック５０の突
起５２にばねを掛けると、偏心体１３は固定軸１２を中
心として旋回し、外輪４８ａが歯付ベル）１１の背面を
押圧する。オートテンショナ１０は、ばね張力とベルト
張力がつりあった位置で停止し、歯付ベルト１１の弛み
を解消する。

室４０内に封入される粘性流体は、ビスカスオイルと呼
ばれ、本実施例ではシリコンオイルを使用した。シリコ
ンオイルは、ｓ、ｏｏｏからｓｏｏ、ｏｏ。

ｃｓｔの範囲の粘度のものが選択でき、温度に対する粘
性の変化が小さく、耐熱性に優れているという特徴を有
する。室４０内にシリコンオイルを封入する場合は、空
気を１０乃至２０％混入させる。これによって、内圧の
上昇時には、空気が圧縮されてシリコンオイルの体積変
化を補償する。

内外プレー）２０．３０間、即ち固定軸１２と偏心体１
３の相対的な移動がない場合は、シリコンオイルが内外
プレート２０．３０間に介在するだけである。ところが
旋回力が加わると、内外プレート間でシリコンオイルに
剪断応力が発生する。

各プレート２０．３０に孔２０ａ、３０ａを設けたのは
、この剪断応力（抵抗）を効率よく発生せしめるためで
ある。なお、この孔はスリットのような形状であっても
よい。

エンジン組立時には、第４図、第５図に示したように、
歯付ベルトはクランク軸プーリ、カム軸プーリ、及び補
ａ（図示せず）のプーリに巻き掛けられる。その後、固
定アイドラを取付け、前述のようにエンジンブロック５
０にテンショナ１０を固定すると、ばね１５の張力によ
って偏心体１３が固定軸１２のまわりに旋回しようとす
る。すると、室４０内に封入されたシリコンオイルは、
内外プレート２０．３０から剪断力を受けるが、前記旋
回運動が急激な場合は、剪断抵抗が大きいため、偏心体
１３は旋回できない。しかし、成る時間継続する外力に
対しては内外プレート２０゜３０間でシリコンオイルが
流動して、ばね張力とベルト張力がつりあう一定張力下
で偏心体１３が停止する。

エンジン駆動状態では、ヘルド張力に応じ偏心体１３に
荷重が負荷される。運転中にエンジンブロック５０が昇
温し、クランク軸とカム軸の軸間距離が伸び、歯付ベル
ト１１の伸びを上回ると、ベルトに過大張力が発生する
。このように比較的緩やかに偏心体１３に加わる負荷に
対しては、内プレー）２０と外プレート３０の間で生じ
る剪断抵抗力は小さいのでシリコンオイルを流動させ、
各プレートは徐々にその相対位置を変えながら偏心体１
３をベルト張力の減少方向に旋回させる。

このようにして、テンショナ１０は適正なベルト張力と
つりあう位置に落ちつく。

ベルト張力の比較的緩やかな減少に伴い、偏心体１３が
ベルトを張る方向に旋回する場合も同様である。内プレ
ート２０は、外プレート３０から第３図中時計回り、す
なわち、ばね１５が偏心体１３を引っ張る方向に、シリ
コンオイルを介して旋回力を受ける。しかし内プレート
２０は固定軸１２に固定されているから、外プレート３
０及び偏心体１３がシリコンオイルを徐々に流動させ、
ばね張力とつりあう位置まで旋回する。これによって、
ベルト張力の増加が図られる。

エンジン始動直後には、クランク軸からトルクが発生し
てベルト張力が瞬間的に増大する。ヘルド張力はエンジ
ン停止状態でばね張力とつりあっているから、偏心体重
３には第３図中反時計回りに負荷が生じることになる。

この時、内外プレート２０．３０の間でベルト張力とば
ね張力の差だけ剪断力が発生するが、このように急、激
に変化する負荷に対してはシリコンオイルの剪断抵抗が
大きいため応答せず、偏心体１３の旋回は制限される。

カム軸のトルク変動によるベルト振動に対しても同様に
作用する。即ち、交番負荷が偏心体１３に作用しても、
シリコンオイルの大きい剪断抵抗によって偏心体１３は
これに追従せず、ベルトのばたつきや共振現象を防止す
る。

偏心体１３のこのような応答特性を決定するファクタは
、内外プレートの間隔と枚数、プレート形状（孔やスリ
ット等）、シリコンオイルの粘度、空気含有率等である
。偏心体１３の動きの特性は、これらのファクタを少な
くとも１つ変えることによって変更できる。これらのフ
ァクタのなかの空気含有率は、１０乃至２０容積％、言
い換えればシリコンオイルの充填率を８０から９０％に
設定することが望ましい。空気は圧縮性流体であるので
、温度上昇に伴うシリコンオイルの体積変化を補償し、
室４０内の内圧を調整してシリコンオイルの洩れを防止
する。

次に、第６図乃至第８図は、本発明の第２実施例を示し
、第１実施例のオートテンショナの変形例である。

この実施例は、内外プレートを収納する室を外輪に対し
て軸方向にずらせて設けたもので、これにより内外プレ
ートの外径を大きくしてこのプレート間に作用する剪断
抵抗が増大でき、かつ、外輪の外径を小さくして偏心体
の慣性モーメントを減少させ振動に対する追従性を高め
ることができる。

このオートテンショナ６０は、固定軸６２とこの固定軸
６２に対し揺動可能に取付けられた偏心体６３を有して
なる。

固定軸６２は、フランジ付きボルト６６、スプリングワ
ッシャ６７及び平ワツシヤ６８によってエンジンブロッ
ク６４に押付けられ確実に固定されている。偏心体６３
は、下部ハウジング７２と上部ハウジング７３を有して
なり、固定軸６２との間で室７０が形成される。

固定軸６２は、エンジンブロック６４側に第１の円筒表
面６２ａを、フランジ付ボルト６６のヘッド側に第２の
円筒表面６２ｂを、これら円筒表面６２ａ、６２ｂの間
において両端で軸に対して直角の面を形成して拡径しス
プラインを形成した段部６２ｃを有している。

下部ハウジング７２は、段部６２ｃとエンジンブロック
６４の間において第１の円筒表面６２ａ上に位置し、エ
ンジンブロック６４との間に介装されるブシュ７４ａの
間で、固定軸６２に対して旋回自由である。７２ａは固
定軸６２と同心の環状凹所でスプラインが形成されてい
る。７２ｂは、固定軸６２と同心の外周面である。

一方、上部ハウジング７３は、段部６２ｃとフランジ付
きボルト６６のヘッドの間において、第２の円筒表面６
２ｂ上に位置し、ボルト６Ｇのヘッドとの間に介装され
るブシュ７４ｂにより、固定軸６２に対して旋回自由で
ある。７３ａは固定軸６２と同心の環状凹所、７３ｂは
、固定軸６２に対して偏心した外周面である。

偏心体６３は、固定軸６２の段部６２　ｃ、のスプライ
ンと下部ハウジング７２の凹所７２ａのスプラインとの
間に内外プレート７１ａ、７１ｂ及びスペーサリング１
１ｃを装着し、これらを上部ハウジング７３の凹所７３
ａに圧入することにより組立てられる。前違のように固
定軸６２、下部ハウジング７２及び上部ハウジング７３
とで、固定軸６２と同心の円筒環状の室７０が形成され
る。

７５ａ、７５ｂ、７５ｃは０リングであり、室７０に封
入される流体の漏れを防止する。

上部ハウジング７３の偏心した外周面７３ｂには、２列
のボールベアリング７Ｂ＋）を介してその外輪とともに
回転自在なプーリ７Ｂａが取付けられている。プーリ７
８ａがポールベアリング７８ｂの外輪と一体になってい
るものもあり、特許請求の範囲において「外輪」とは第
６図に示されるプーリ７８ａのようなものを含む趣旨で
ある。歯付ベルト６１は、その背面部をプーリ７８ａに
当接し、偏心体６３が固定軸６２に対してＩ型動するこ
とにより張力を１ｉ１整される。

歯付ベルト６１に張力を付与する手段は第７図に示すよ
うに引張ばね６５である。上部ハウジング７３に設けら
れた突起７６とエンジンブロック６４に設けられたビン
に係止される引張ばね６５は、歯付ベルト６１に張力を
付与する方向に偏心体６３を付勢する。なお、仮想線で
示されるように圧縮ばね６５′により偏心体６３を付勢
してもよい。

封入される流体はシリコンオイルであって、第１実施例
と同じである。７９は室７０にシリコンオイルを封入す
るための注入口である。

室７０とタイミングベルト６１の張力を受けるプーリ７
８ａは、互いに干渉しないように、軸方向にずらせて配
置されており、プーリ７８ａ及び室７０は、他方の寸法
による制限を受けることなく各々独自に寸法を設定する
ことができる。

第１実施例では、室が外輪の内側に設けられていたが、
プーリ７８ａは所定の偏心量が確保されればその目的を
達し、このように軸方向にずらせた配置によってプーリ
７８ａの外径寸法を小さくすることができる。したがっ
て、偏心体として揺動する部分の重量が減り、その結果
、慣性モーメントが小さくなって、タイミングベルト６
１の微小な張力変動に対する追従性が高まり、振動を吸
収するのに有効な手段となる。

一方、内外プレー）７１ａ、７１ｂの寸法をプーリ７８
ａの寸法による制限を受けることなく大きくすることが
でき、剪断抵抗はプレート面積の４乗に比例することか
ら、簡単に大きな抵抗力を得ることができる。剪断抵抗
は、封入される流体の種々のファクタによっても変更で
きるが、プレートのサイズを変えることによっても変更
可能である。

また、固定軸上に全ての部品が具えられているから、エ
ンジンブロックへの取付けは、ボルトを締め、ばねをピ
ンに係止するだけで完了する。

発明の効果 本発明のオートテンショナは、［従来技術及びその課題
」の項目で述べたオートテンショナとして必要な特性を
具えたものであるとともに、張力調節機構が内蔵された
一体構造で、軽量かつコンパクトである。その取付けは
、ボルト締めとばねの掛は止めだけで容易に完了する。

そして、内外プレートの枚数によりその主たる性能が決
まるので、性能は安定したものとなり、製作も容易であ
る。

特に、従来のオイルとオリフィスの組合せでは、空気混
入による機能低下は不可避であるが、本発明のオートテ
ンショナでは粘性流体の剪断抵抗を利用しているので、
空気の混入は大して問題とならないため完全なシールは
必要としない。油室内に空気等が混入しても、空気は上
部に溜まるのみでプレート内部には入らないので性能特
性は変化しない。仮に、大量の空気等が混入した場合で
も抵抗が低くなるのみで破壊へ発展するということはな
い。

そして、室を外輪に対して軸方向にずらせて配置した請
求項４の構成では、プレートの外径を大きくすることが
でき、剪断抵抗を所望の値に設定できるとともに、偏心
体の慣性モーメントが小さくなり振動に対する追従性が
向上する。

また、粘性流体の充填率が１００％でないことによって
温度による粘性流体の体積変化も自動的に補償できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のオートテンショナの実施例であり、第１
図は第１実施例の分解斜視図、第２図はエンジンブロッ
クへの取付時の断面図、第３図は異なる断面表示を含む
正面図、第４図と第５図はオートテンショナの使用例を
示す模式図、第６図は他の実施例のオートテンショナの
エンジンブロックへの取付時の断面図、第７図は第６図
の正面図、第８図は第６図のものの分解斜視図である。 １０．６０・・・オートテンショナ １１．６１・・・歯付ベルト １２．６２・・・固定軸 １３．６３・・・偏心体 １５．６５．６５’・・・ばね ２０．７１ａ・・・内プレート ２６・・・スプライン ３０．７１ｂ・・・外プレート ３６・・・スプライン ４０．７０・・・室 ４８ａ、７８ａ・・・外輪 ４８ｂ・・・転動体 第４図 第５図 第７図 し−一一一−−−一一−−コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　固定軸、該固定軸に対し揺動可能な偏心体、該偏
   心体に旋回力を付与するばね手段、及び前記固定軸と前
   記偏心体との間に設けた室に封入された粘性流体からな
   り、 前記固定軸に対する前記偏心体の相対的旋回動に対して
   前記粘性流体が剪断抵抗を生じるようにしたことを特徴
   とする、 オートテンシヨナ。 ２）　前記固定軸には内プレートが、偏心体には外プレ
   ートがそれぞれスプライン嵌合し、前記両プレート間に
   粘性流体が介在している、請求項１のオートテンシヨナ
   。 ３）　前記偏心体の外側に転がり軸受を介してベルト背
   面に圧接して回転する外輪を有する、請求項１又は２の
   オートテンシヨナ。 ４）　前記室が前記外輪に対して軸方向にずらせた位置
   に設けられている、請求項３のオートテンシヨナ。 ５）　前記室に対して前記粘性流体が８０〜９０％の割
   合で封入されている、請求項１、２、３又は４のオート
   テンシヨナ。