JP2008032037A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で、且つ、ダンピングトルクの調整を容易に行うことのできるオートテンショナを提供する。
【解決手段】オートテンショナ１は、プーリ５が設けられた回動部材４をハウジング３に対して所定方向に回動付勢するコイルスプリング８と、コイルスプリング８の中心線方向の復元力によってハウジング３と回動部材４の間に摩擦力を生じさせて、回動部材４の揺動を減衰させる摩擦コーン１１と、回動部材４に螺動可能に設けられ、外部から操作されることによってコイルスプリング８の中心線方向の圧縮量を変動させてコイルスプリング８の復元力を調整するネジ部材２１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルトの張力を一定に保つためのオートテンショナに関する。

従来から、自動車用エンジンの補機駆動用ベルトの張力を一定にする装置として、オートテンショナが使用されている。このオートテンショナは一般に、油圧ダンパ方式と摩擦ダンパ方式とに大別される。このうち後者の摩擦ダンパ方式のオートテンショナは、一般に、車体に固定される固定部材と、ベルトが巻掛けられるプーリが取り付けられた回動部材を備えており、両者はねじりばねによってベルトの張力をなるべく一定にすべく軸部を介して相対運動をする。

また、固定部材と回動部材とを回動自在に連結する軸部には、所定の摩擦係数を有する摩擦材（ダンピング部材）が設けられている。一般に、固定部材及び回動部材はアルミニウム合金鋳物等からなる金属部品であり、一方、摩擦材は合成樹脂製の部品である。そして、摩擦材が固定部材と回動部材の一方に固定されて、合成樹脂からなる摩擦材と金属部品である固定部材と回動部材の他方とが摺動することによって、摩擦材と金属部品との間に摩擦力を生じさせて、回動部材（プーリ）の揺動を減衰させる（ダンピング機能）。

ここで、回動部材の揺動を速やかに減衰させて、短時間でベルトの振動を収束させるには、適正なダンピングトルクが必要であり、そのためには、摩擦材と金属部品（固定部材又は回動部材）との摺動面で適正な摩擦力が要求される。この摩擦力は、摺動面の摩擦係数と摺動面に作用する垂直荷重との積で表される。しかし、摩擦係数は合成樹脂製の摩擦材及び摺動相手材である金属部品の表面粗さ等によって異なり、適正な摩擦力、即ち、ダンピングトルクを得ることが必ずしも容易でない場合もある。そのため、製造時における良品歩留まりが低下するという問題もある。

以上の観点から、オートテンショナは、ダンピングトルクを適正な値に調整することが可能に構成されていることが好ましい。このようなオートテンショナとして、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１のオートテンショナにおいては、固定部材の軸部と回動部材との間に筒状樹脂材料（摩擦材）が設けられるとともに、固定部材の外周面には合成樹脂製の摺接部材が貼着されている。この摺接部材には、回動部材の側部に螺動可能に設けられた調整ボルトの先端が当接している。そして、調整ボルトの螺動量に応じて、固定部材側の摺接部材に対する調整ボルトの押圧力を変化させることにより、回動部材の回動抵抗（即ち、ダンピングトルク）を調整することが可能に構成されている。

特開平７−４４８３号公報

前述した特許文献１のオートテンショナのダンピングトルク調整機構は、調整ボルトを摺接部材へ押し付けて、回動部材に適当な回動抵抗を与えることによりダンピングトルクを付加するものであるが、このような構成では、摩擦材により得られる基本のダンピングトルクを増大させることは可能であるものの、このダンピングトルクを減少させることは不可能である。従って、ダンピングトルクの調整可能範囲は低い。また、ダンピングトルク調整のために、軸部に設けられた摩擦材とは別の樹脂部材（摺接部材）を金属製の固定部材に設ける必要があるため、その分、部品数が多くなってコストが上昇するという問題がある。

また、摺接部材の面積は非常に小さく、ダンピングトルクを大きく調整しようとすると、摺動部材の面圧が大きくなり、その結果、摺接部材の摩擦速度が増大するため、長時間にわたって機能を維持することができなくなる。また、一般に、オートテンショナの固定部材と回動部材との間に介在する摺動部に外部からダスト等が浸入すると、摩擦材の摩耗速度が大きくなることから、これを防止するために、ダストカバーやシール材を設けることもある。しかし、特許文献１のオートテンショナでは、ダンピングトルクを調整するための摺接部材は固定部材の外周部に設けられて露出しており、この摺接部材にダスト等の浸入を防止する従来の構造を採用できないため、摺接部材の摩耗速度が大きくなってしまう。

本発明の目的は、構成が簡単で、組み付け後においてもダンピングトルクの調整を容易且つ広い調整範囲で行うことが可能であり、また、長期間の使用に耐えうるオートテンショナを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明のオートテンショナは、固定部材と、この固定部材に回動自在に支持された回動部材と、この回動部材に回転自在に設けられるとともに、ベルトに接触可能なプーリと、前記固定部材と前記回動部材との間に配設されて、前記回動部材を前記固定部材に対して所定方向に回動付勢するコイルスプリングと、前記固定部材と前記回動部材との間に介装され、前記コイルスプリングの中心線方向の復元力によって前記固定部材と前記回動部材の間に摩擦力を生じさせて、前記回動部材の揺動を減衰させるダンピング部材と、外部から操作されることによって、前記コイルスプリングの中心線方向の圧縮／伸長量を変動させて前記コイルスプリングの復元力を調整する復元力調整手段とを備えていることを特徴とするものである。

この構成によれば、外部から操作されることによって、復元力調整手段がコイルスプリングの中心線方向の圧縮／伸長量を変動させて、コイルスプリングの復元力を調整したときに、それに応じてダンピング部材により固定部材と回動部材の間に生じる摩擦力が変化する。つまり、外部からの操作によりコイルスプリングの復元力を調整することで、ダンピングトルクを調整できるため、組み付け後においてもダンピングトルクを容易に調整することができる。また、組み付け時におけるダンピングトルクを増大させることも減少させることも可能であり、ダンピングトルクの調整可能範囲が広い。さらに、固定部材と回動部材との間に設けられたダンピング部材の摩擦力を変動させて、ダンピングトルクを調整することから、ダンピングトルク調整用の部材をダンピング部材とは別に設ける必要がなく、構成が簡単になる。また、ダンピング部材は固定部材と回動部材との間に介装されていることから、従来から採用されているダストカバーやシール構造等を使用することで、外部からのダスト等の浸入を確実に防止することができ、ダンピング部材の摩耗を抑制して長期間にわたる使用が可能となる。

第２の発明のオートテンショナは、前記第１の発明において、前記復元力調整手段は、前記固定部材又は前記回動部材の一方に螺動可能に設けられたネジ部材を有し、前記ネジ部材の頭部が螺動されたときに、このネジ部材による前記コイルスプリングへの押圧力を変化させて、前記コイルスプリングの中心線方向の圧縮／伸長量を調整するように構成されていることを特徴とするものである。この構成によれば、ネジ部材の頭部を螺動するという、外部からの簡便な操作でコイルスプリングの復元力を容易に調整することができる。

第３の発明のオートテンショナは、前記第２の発明において、前記ネジ部材と前記コイルスプリングとの間にスペーサーが介装されていることを特徴とするものである。この構成によれば、ネジ部材を螺動したときの、コイルスプリングの圧縮／伸長量の変動が円滑になる。

第４の発明のオートテンショナは、前記第２又は第３の発明において、前記ネジ部材と前記コイルスプリングとの間に弾性体が介装されていることを特徴とするものである。この構成によれば、コイルスプリングの共振が弾性体により吸収されるため、作動中の騒音の発生を抑制できる。

第５の発明のオートテンショナは、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記復元力調整手段は、前記回動部材に設けられていることを特徴とするものである。この構成によれば、外部から復元力調整手段を操作しやすくなり、オートテンショナの組み付け後においてもダンピングトルクを容易に調整できる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、特に、自動車用エンジンの補機を駆動する伝動ベルトの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である。

図１に示すように、本実施形態のオートテンショナ１は、図中二点鎖線で示すエンジンブロック２に固定される有底筒状のハウジング３（固定部材）と、このハウジング３に軸部材１０を介して回動自在に支持された回動部材４と、この回動部材４のアーム部４ｂに回転自在に設けられたプーリ５と、回動部材４をハウジング３に対して所定方向に回動付勢するコイルスプリング８などを備えている。

ハウジング３は、例えば、アルミニウム合金鋳物等からなる金属部品であり、エンジンブロック２に固着される固着部３ａと、この固着部３ａから図１中上方へ延びる短円筒状に形成され、軸部材１０が取り付けられる軸取付部３ｂと、軸取付部３ｂの周囲においてこの軸取付部３ｂよりもさらに上方へ延びる外筒部３ｃとを備えている。

固着部３ａは、図示しないボルト等によりエンジンブロック２に固着される。軸取付部３ｂには中空軸状の軸部材１０が固定的に取り付けられている。この軸部材１０は、軸取付部３ｂに圧入される円筒軸部１０ａと、この円筒軸部１０ａの上端からさらに上方へ延び、上方ほど径が拡大するテーパー状に形成されたテーパー軸部１０ｂとを有する。また、外筒部３ｃは、次述の回動部材４の外筒部４ｃとともに、コイルスプリング８が収容されるスプリング室１２を形成している。

回動部材４は、下方ほど径が縮小するテーパー筒状に形成されたボス部４ａと、ボス部４ａの上端部から水平方向に張り出したアーム部４ｂと、ボス部４ａを外側から囲うように配置された外筒部４ｃとを備えている。この回動部材４も、前述のハウジング３と同様に、アルミニウム合金鋳物等からなる金属部品である。

テーパー筒状のボス部４ａ内には、軸部材１０のテーパー軸部１０ｂが挿入されている。また、ボス部４ａとテーパー軸部１０ｂとの間には、下方ほど径が縮小するテーパー筒状に形成された摩擦コーン１１が介装されている。この摩擦コーン１１は、例えば、ポリアセタールやポリアリレート、ナイロン等の合成樹脂からなるものを使用できる。また、特に図示しないが、摩擦コーン１１の内面又は外面には軸方向に沿って延びるキー溝が形成されており、このキー溝に、軸部材１０のテーパー軸部１０ｂの外面、又は、回動部材４のボス部４ａの内面に形成されたキー部が係合することによって、摩擦コーン１１は、軸部材１０と回動部材４の何れか一方に相対回転不能に固定されている。

ボス部４ａから水平方向に張り出したアーム部４ｂの先端部上面には、プーリ５がボルト７で取り付けられ、ボールベアリング６を介して回転自在に支持されている。そして、プーリ５の回転中心は、回動部材４の回動中心（軸部材１０の軸心Ｃ）に対して偏心しており、回動部材４が軸部材１０の軸心Ｃを中心に回動することによって、アーム部４ｂに設けられたプーリ５が軸部材１０の軸心Ｃを中心に揺動する。

尚、本実施形態においては、自動車用エンジンのクランクシャフト（図示省略）と、オルタネータ等の補機を駆動するベルトプーリ（図示省略）にわたって伝動ベルト９が巻掛けられており、クランクシャフトの回転中には、伝動ベルト９によりクランクシャフトの回転がベルトプーリに伝達されて、補機が駆動されるようになっている。そして、前述のプーリ５は、このように構成された伝動ベルト９に接触可能となるように配設されている。

回動部材４の外筒部４ｃはハウジング３の外筒部３ｃ内に入り込み、これら２つの外筒部３ｃ、４ｃによりスプリング室１２が形成されている。このハウジング３と回動部材４の間に設けられたスプリング室１２内にはコイルスプリング８が中心線方向（上下方向）に圧縮された状態で配設されており、コイルスプリング８の一端（下端）はハウジング３に固定され、他端（上端）は回動部材４に固定されている。そして、このコイルスプリング８により、回動部材４が、ハウジング３に対して所定の回動方向Ｘ（図１の矢印Ｘ方向）、即ち、プーリ５を伝動ベルト９に押し付けて伝動ベルト９の張力を増加させる方向に回動付勢されている。そのため、伝動ベルト９が弛んで張力が一時的に低下すると、回動部材４がＸ方向に回動して、プーリ５が伝動ベルト９の張力を増加させるように揺動することから、伝動ベルト９の張力がほぼ一定に保たれることになる。

また、前述したように、回動部材４のボス部４ａと軸部材１０のテーパー軸部１０ｂとの間には、摩擦コーン１１（ダンピング部材）が介装されている。そのため、回動部材４が軸部材１０に対して回動したときに、摩擦コーン１１と、ハウジング３に固定された軸部材１０（摩擦コーン１１が回動部材４に固着されている場合）、又は、回動部材４（摩擦コーン１１が軸部材１０に固着されている場合）との間に生じる摩擦力によって、回動部材４の揺動を減衰させるダンピングトルクが発生し、伝動ベルト９の振動が収束するようになっている。

ここで、回動部材４のボス部４ａと軸部材１０のテーパー軸部１０ｂ、及び、両者の間に介装された摩擦コーン１１は、それぞれ、下方ほど径が小さくなるテーパー形状に形成されている。そのため、コイルスプリング８の中心線方向（即ち、軸部材１０の軸心Ｃの方向）の圧縮量（つまり、コイルスプリング８の中心線方向に関する復元力）に応じた摩擦力が、ボス部４ａ又はテーパー軸部１０ｂと摩擦コーン１１との間に作用する。従って、ダンピングトルクの大きさは、コイルスプリング８の中心線方向の圧縮量に応じて変動することになる。

そこで、本実施形態のオートテンショナ１は、コイルスプリング８の圧縮量を変動させてコイルスプリング８の復元力を調整する、復元力調整機構２０（復元力調整手段）を備えており、この復元力調整機構２０により、ダンピングトルクを容易に調整することができるように構成されている。

復元力調整機構２０は、回動部材４のボス部４ａの周囲部分を貫通し、且つ、上下に螺動可能に取り付けられたネジ部材２１と、ネジ部材２１の先端とコイルスプリング８の上端との間に介装された環状のスペーサー２２を有する。

ネジ部材２１は、ボス部４ａの周囲を囲うように周方向に等間隔空けて複数設けられている。これら複数のネジ部材２１は、それぞれ回動部材４を上下に貫通して先端がスプリング室１２内に達しており、さらに、スペーサー２２を介してコイルスプリング８の上端に当接している。従って、複数のネジ部材２１の頭部が上下方向（コイルスプリング８の中心線方向）に螺動されたときに、ネジ部材２１によるコイルスプリング８への押圧力を変化させることにより、コイルスプリング８の中心線方向に関する圧縮／伸長量を変動させて、コイルスプリング８の中心線方向の復元力、即ち、ダンピングトルクを調整することができるようになっている。

スペーサー２２は、例えば金属製の薄板からなる環状の部材であり、この環状のスペーサー２２がネジ部材２１の先端（下端）とコイルスプリング８との間に介装されていることにより、複数のネジ部材２１による局所的な押圧力がスペーサー２２により分散されてコイルスプリング８の上端面にほぼ均等に作用する。そのため、ネジ部材２１を螺動させて押圧力を変化させたときの、コイルスプリング８の圧縮量の変動が円滑になる。

さらに、図２に示すように、スペーサー２２とコイルスプリング８との間には、スペーサー２２やコイルスプリング８よりも振動吸収能が高い材料（例えば、ゴム材料や合成樹脂材料等）からなる環状の弾性体２３が介装されている。そのため、この弾性体２３により、プーリ５が揺動する際のコイルスプリング８の共振や、エンジンからの振動によるコイルスプリング８の共振が弾性体２３により吸収され、オートテンショナ１の作動中の騒音が抑制される。

次に、本実施形態のオートテンショナ１の動作について説明する。
クランクシャフトの回転が伝動ベルト９を介して補機駆動用のベルトプーリに伝達されている状態で、伝動ベルト９の伸びや摩耗等によりベルト張力が低下した場合には、コイルスプリング８の回動付勢力により回動部材４がハウジング３に対して図１に示すＸ方向に回動し、アーム部４ｂに取り付けられたプーリ５が伝動ベルト９を押し付けるように揺動するため、ベルト張力が増大する。

また、このように回動部材４が回動（揺動）したときには、コイルスプリング８の中心線方向の圧縮量に応じて、摩擦コーン１１と、軸部材１０又は回動部材４との間に摩擦力が生じ、この摩擦力によってダンピングトルクが発生することから、アーム部４ｂの揺動が速やかに減衰し、伝動ベルト９の振動が短時間で収束する。

ここで、外部からの操作によって回動部材４に取り付けられたネジ部材２１の頭部を螺動させることにより、コイルスプリング８の圧縮量、即ち、コイルスプリング８の復元力を変動させて、ダンピングトルクを調整することができる。具体的には、ダンピングトルクを測定して、測定された値が所定のトルクよりも小さければ、ネジ部材２１を下方へ螺動してコイルスプリング８の圧縮量を大きくし、摩擦コーン１１と軸部材１０又は回動部材４との間の面圧（摩擦力）を増大させて、ダンピングトルクを大きくする。逆に、測定されたダンピングトルクが大きすぎる場合には、ネジ部材２１を上方へ螺動してコイルスプリング８の圧縮量を減らし、摩擦コーン１１と軸部材１０又は回動部材４との間の面圧（摩擦力）を減少させて、ダンピングトルクを小さくする。

このように、ネジ部材２１の頭部を螺動させるという外部からの簡便な操作によって、ダンピングトルクを調整できるため、オートテンショナ１をエンジンブロック２に取り付けた後でも、ダンピングトルクの調整を容易に行うことができる。また、組み付け時におけるダンピングトルクを増大させることも減少させることも可能であることから、ダンピングトルクの調整可能範囲が広い（調整自由度が大きい）。さらに、ハウジング３と回動部材４との間に設けられた摩擦コーン１１の摩擦力を変動させて、摩擦コーン１１により生じるダンピングトルクを増大又は減少させることから、ダンピングトルク調整用の部材を摩擦コーン１１とは別に設ける必要がなく、その分部品点数が少なくなり、構成が簡単になる。

また、摩擦コーン１１はハウジング３と回動部材４との間に介装されていることから、従来から採用されているダストカバーやシール構造等を使用することで、外部からのダスト等の浸入を確実に防止することができ、摩擦コーン１１の摩耗を抑制して長期間にわたる使用が可能となる。

さらに、エンジンブロック２に固定されたハウジング３ではなく、回動部材４にネジ部材２１が取り付けられていることから、オートテンショナ１をエンジンブロック２に組み付けた後においても、外部からネジ部材２１を操作しやすくなり、ダンピングトルクを調整するのがさらに容易になる。

以上、本発明の実施形態について一例を挙げて説明したが、本発明を適用可能な形態は前述した実施形態に限られるものではなく、例えば、以下に示すような変更が可能である。

前記実施形態では、ネジ部材２１の先端とコイルスプリング８との間に、スペーサー２２や弾性体２３が介装されているが（図２参照）、これらのスペーサー２２や弾性体２３は必須の部材ではなく、スペーサー２２と弾性体２３の一方、又は、両方を省略しても、ネジ部材２１によりコイルスプリング８の圧縮量を変動させて復元力を調整することは可能である。

コイルスプリング８の圧縮量を変動させて復元力を調整する復元力調整機構は、前記実施形態におけるネジ部材２１に限られない。つまり、外部から操作することによりコイルスプリング８の圧縮量を変動させることができれば、どのような形状、構成のものであってもよく、例えば、スプリング室１２内から回動部材４の上方に突き出したピン状の部材や、回動部材４の側方に突き出したレバー状の部材などであってもよい。

さらに、前記実施形態では、復元力調整機構は、コイルスプリングの中心線方向の圧縮量を変動させることにより復元力を調整するように構成されているが、コイルスプリングの中心線方向の伸長量を変動させることにより、その復元力を調整するように構成されていてもよい。

また、前記実施形態では、復元力調整機構は回動部材４に設けられているが、固定部材としてのハウジング３に設けられていてもよい。

本発明の実施形態に係るオートテンショナの縦断面図である。 図１のネジ部材周辺の拡大図である。

符号の説明

１ オートテンショナ
３ ハウジング（固定部材）
４ 回動部材
４ｂ アーム部
５ プーリ
８ コイルスプリング
９ 伝動ベルト
１１ 摩擦コーン（ダンピング部材）
２０ 復元力調整機構
２１ ネジ部材
２２ スペーサー
２３ 弾性体

Claims (5)

1. 固定部材と、
   この固定部材に回動自在に支持された回動部材と、
   この回動部材に回転自在に設けられるとともに、ベルトに接触可能なプーリと、
   前記固定部材と前記回動部材との間に配設されて、前記回動部材を前記固定部材に対して所定方向に回動付勢するコイルスプリングと、
   前記固定部材と前記回動部材との間に介装され、前記コイルスプリングの中心線方向の復元力によって前記固定部材と前記回動部材の間に摩擦力を生じさせて、前記回動部材の揺動を減衰させるダンピング部材と、
   外部から操作されることによって、前記コイルスプリングの中心線方向の圧縮／伸長量を変動させて前記コイルスプリングの復元力を調整する復元力調整手段と、
   を備えていることを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記復元力調整手段は、前記固定部材又は前記回動部材の一方に螺動可能に設けられたネジ部材を有し、
   前記ネジ部材の頭部が螺動されたときに、このネジ部材による前記コイルスプリングへの押圧力を変化させて、前記コイルスプリングの中心線方向の圧縮／伸長量を調整するように構成されてい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。
3. 前記ネジ部材と前記コイルスプリングとの間にスペーサーが介装されていることを特徴とする請求項２に記載のオートテンショナ。
4. 前記ネジ部材と前記コイルスプリングとの間に弾性体が介装されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のオートテンショナ。
5. 前記復元力調整手段は、前記回動部材に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のオートテンショナ。

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