JP2005265005A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】 捻りコイルばねを設計変更せずにその固有振動数を変える。
【解決手段】 テンションプーリＡ４を伝動ベルトに圧接させた状態で、伝動ベルトの走行状態に応じて回動部材２を捻りコイルばね１６の捻りトルクにより回動させて伝動ベルトの張力を自動的に調整するようにしたオートテンショナＴにおいて、捻りコイルばね１６における回動部材２のアーム部１０側の端部で隣り合う線材のピッチＰ２を広く設定する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、複数のプーリ間に巻き掛けられた伝動ベルトに自動的に張力を付与するオートテンショナに関し、特に、内部に組み込まれた捻りコイルばねの振動低減対策に関するものである。

従来より、オートテンショナとして、固定部材と回動部材とを対面させて固定部材の軸部に回動部材のボス部を回動可能に外嵌合させるとともに、上記ボス部の外周りに捻りコイルばねを装着してその一端を固定部材側に、他端を回動部材側にそれぞれ係止させることにより、上記捻りコイルばねの捻りトルクを利用して伝動ベルトの張力を自動的に調整するようにしたオートテンショナが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１７９６３４号公報（第５，６頁、図１）

ところで、上述の如きオートテンショナでは、ベルトスパンの固有振動数、空調機用コンプレッサの脈動及びエンジンの振動等外力により捻りコイルばねが加振されて、その振動数が捻りコイルばねの固有振動数に合致して共振が発生すると、捻りコイルばねの振動が異常に大きくなって捻りコイルばねが疲労破壊するおそれがある。

このことを回避するには、捻りコイルばねの固有振動数を変える必要がある。このためには、捻りコイルばねの設計変更を行ってばね定数、線径及び巻き数等を変えるやり方が一般的である。しかし、捻りコイルばねの設計変更を行うと、捻りコイルばねの捻りトルクも変わってしまい、所定のベルト張力を維持することができなくなる。

この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、捻りコイルばねを設計変更せずにその固有振動数を変えることである。

上記の目的を達成するため、この発明は、捻りコイルばねの巻き方を工夫したことを特徴とする。

具体的には、この発明は、固定側に取付け固定される取付部を有しこの取付部に軸部が突設された固定部材と、アーム部を有しこのアーム部基端にボス部が突設されるとともにアーム部先端にテンションプーリが回動自在に取り付けられ上記ボス部が上記固定部材の軸部に軸心回りに回動可能に外嵌合された回動部材と、上記ボス部の外周りに装着され一端が固定部材側に係止されるとともに他端が回動部材側に係止された捻りコイルばねとを備え、上記テンションプーリを伝動ベルトに圧接させた状態で、伝動ベルトの走行状態に応じて上記回動部材を上記捻りコイルばねの捻りトルクにより回動させて伝動ベルトの張力を自動的に調整するようにしたオートテンショナを対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、請求項１に記載の発明は、上記捻りコイルばねは、隣り合う線材のピッチが部分的に広く設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、固定部材の取付部側の端部であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、中間部分であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、回動部材のアーム部側の端部であることを特徴とする。

請求項１〜４に係る発明によれば、捻りコイルばねの隣り合う線材のピッチを部分的に広げるだけでその重心位置を当該広いピッチ箇所から外れた狭いピッチ箇所に自在に設定変更することができ、これにより、共振が発生しないように捻りコイルばねの固有振動数を捻りコイルばねの設計変更を行うことなく変えることができ、所定のベルト張力を維持した状態で捻りコイルばねの疲労破壊を防止することができる。

特に、請求項４に係る発明によれば、アーム部が振動することで捻りコイルばねに外力が作用する場合、捻りコイルばねのアーム部側が軽くなっているため、捻りコイルばねに入力されるエネルギーを少なくすることができ、捻りコイルばねに発生する応力を低減することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図４は、例えば自動車用エンジンの出力で補機を駆動するためのベルト伝動装置の構成を概略的に示す。図４中、Ａ１はエンジンのクランク軸に取り付けられた駆動プーリ、Ａ２，Ａ３はそれぞれ補機の回転軸に取り付けられた第１及び第２補機プーリであって、これらプーリＡ１，Ａ２，Ａ３には伝動ベルトＢが巻き掛けられている。この伝動ベルトＢの緩み側である駆動プーリＡ１と第１補機プーリＡ２との間には、オートテンショナＴがテンションプーリＡ４を伝動ベルトＢの背面に圧接させた状態で配置されている。そして、エンジンの運転に伴う駆動プーリＡ１の回転により伝動ベルトＢを走行させて各補機を駆動し、この際、オートテンショナＴで伝動ベルトＢの緩み側スパンを押圧してベルト張力を付与するようになっている。

図１〜３はそれぞれ実施の形態１〜３に係るオートテンショナＴを示す。まず、実施の形態１に係るオートテンショナＴから説明する。

このオートテンショナＴは、図１に示すように、固定部材１と、この固定部材１に対向配置された回動部材２とを備えている。上記固定部材１は、例えばＡｌ合金製鋳造品であり、固定側であるエンジンに取付け固定される取付部１ａを有し、この取付部１ａの片面には断面円形の軸部３が一体に突設され、この軸部３にはボルト挿通孔３ａが軸心方向に貫通形成されている。また、上記取付部１ａの外周には周壁部１ｂが上記軸部３を取り囲むように一体に形成され、この周壁部１ｂの所定箇所には、ねじ孔４ａを有する複数（図１では１つのみ現れる）の張出部４が側方に向かって一体に突設されている。そして、上記ボルト挿通孔３ａにボルトを挿通してボルト・ナット結合するとともに、ねじ孔４ａにボルトを螺合させることにより、固定部材１をエンジンに固定するようになっている。

一方、上記回動部材２も、上記固定部材１と同様に例えばＡｌ合金製鋳造品であり、アーム部１０を有している。このアーム部１０基端には、上記固定部材１の取付部１ａと対面する回動基部２ａが一体に形成され、この回動基部２ａの片面に断面円形のボス部５が一体に突設されている。また、このボス部５には断面円形の軸孔５ａがボス部突出方向に貫通形成され、この軸孔５ａ内周面と上記固定部材１の軸部３外周面との間に所定の摩擦係数を有する樹脂製の断面円形の筒状インサートベアリング６を介在させて、上記ボス部５が上記固定部材１の軸部３に軸心回りに回動可能に外嵌合されている。この外嵌合状態で、軸部３先端が回動部材２の回動基部２ａから突出している。なお、上記インサートベアリング６は軸部３に対して回り止めされている。また、上記回動部材２のボス部５には、所定の摩擦係数を有する樹脂製の断面円形の筒状スプリングサポート７が回動可能に外嵌合されている。このスプリングサポート７の基端には、上記固定部材１の取付部１ａに当接するフランジ部７ａが一体に突設されている。さらに、上記回動基部２ａの外周には、周壁部２ｂが上記ボス部５を取り囲むように一体に形成されている。

上記固定部材１の軸部３先端には、円板状のフロントプレート８がカシメ結合により回動不能に取り付けられ、このフロントプレート８と回動部材２の回動基部２ａとの間には、所定の摩擦係数を有する樹脂製の円板状スラストワッシャ９が介装されている。これにより、回動部材２は、固定部材１に対して離脱が防止された状態で軸部３を中心に回動するようになっている。

上記アーム部１０の先端には、ボルト挿入孔１１ａを有する軸部１１が突設され、この軸部１１にはラジアル玉軸受１２が取り付けられている。このラジアル玉軸受１２は、外レース１２ａと内レース１２ｂとの間に複数の玉１２ｃが転動自在に介装されてなり、ボルト１５を上記軸部１１のボルト挿入孔１１ａに一方側から挿入してその突出端部に反対側からナット１４を螺合させることにより、上記内レース１２ｂが円板状ダストシール１３と共締めされてラジアル玉軸受１２がアーム部１０の軸部１１に取り付けられる。また、上記外レース１２ａにはテンションプーリＡ４が固着されており、これにより、テンションプーリＡ４が固定部材１の軸部３と平行な回動軸心を持つようにアーム部１０先端にラジアル玉軸受１２を介して回動自在に取り付けられている。

上記回動部材２のボス部５の外周りには、捻りコイルばね１６が装着され、この捻りコイルばね１６の一端は固定部材１側に係止されるとともに、他端は回動部材２側に係止されていて、捻りコイルばね１６の拡径する方向の捻りトルクでもって回動部材２をベルト押圧方向に回動付勢するようになっている。また、この発明の特徴として、上記捻りコイルばね１６は、隣り合う線材のピッチが部分的に広く設定された不等ピッチの捻りコイルばねである。具体的には、この実施の形態１では、捻りコイルばね１６のピッチが広く設定されている箇所は、固定部材１の取付部１ａ側の端部である。実施の形態２では、捻りコイルばね１６のピッチが広く設定されている箇所は、図２に示すように、中間部分である。実施の形態３では、捻りコイルばね１６のピッチが広く設定されている箇所は、図３に示すように、実施の形態１とは逆に回動部材２のアーム部１０側の端部である。それぞれ広く設定されたピッチに符号Ｐ２を付すとともに、狭く設定されたピッチに符号Ｐ１を付して示す。なお、実施の形態１〜３は、捻りコイルばね１６のピッチが広く設定されている箇所が異なるほかは同一に構成されているので、同一の構成箇所には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

このように構成されたオートテンショナＴでは、テンションプーリＡ４を伝動ベルトＢに圧接させた状態で、伝動ベルトＢの走行状態に応じて回動部材２を捻りコイルばね１６の捻りトルクにより回動させて伝動ベルトＢの張力を自動的に調整するようになっている。具体的には、回動部材２（アーム部１０）が捻りコイルばね１６の捻りトルクにより固定部材１の軸部３を中心として一方向（図４で反時計回り方向）に回動付勢され、伝動ベルトＢの緩み側スパンが押圧されて伝動ベルトＢに張力が付与される。一方、伝動ベルトＢの緩み側スパンの張力が増大して回動部材２（アーム部１０）が捻りコイルばね１６の捻りトルクに抗して上記とは逆方向（図４で時計回り方向）に回動すると、この回動がインサートベアリング６、スプリングサポート７及びスラストワッシャ９により減衰制動される。このようにして伝動ベルトＢの張力が自動調整される。

この際、実施の形態１では、捻りコイルばね１６における固定部材１の取付部１ａ側の端部を部分的に広げて当該箇所の線材のピッチＰ２を広く設定しているので、捻りコイルばね１６の重心位置を広いピッチ箇所から外れた狭いピッチ箇所に自在に設定変更することができ、これにより、共振が発生しないように捻りコイルばね１６の固有振動数を捻りコイルばね１６の設計変更を行うことなく変えることができ、所定のベルト張力を維持した状態で捻りコイルばね１６の疲労破壊を防止することができる。

捻りコイルばね１６の中間部分のピッチが広く設定されている実施の形態２も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３では、捻りコイルばね１６における回動部材２のアーム部１０側の端部を部分的に広げて当該箇所の線材のピッチＰ２を広く設定しているので、実施の形態１と同様の効果に加えて、アーム部１０が振動することで捻りコイルばね１６に外力が作用する場合、捻りコイルばね１６のアーム部１０側が軽くなっているため、捻りコイルばね１６に入力されるエネルギーを少なくすることができ、捻りコイルばね１６に発生する応力を低減することができるという効果をも奏することができる。

この発明は、例えば自動車用エンジンの補機駆動用のベルト伝動装置に用いられるオートテンショナとして有用である。

実施の形態１に係るオートテンショナの断面図である。 実施の形態２に係るオートテンショナの断面図である。 実施の形態３に係るオートテンショナの断面図である。 ベルト伝動装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 固定部材
１ａ 取付部
２ 回動部材
３ 軸部
５ ボス部
１０ アーム部
１６ 捻りコイルばね
Ａ４ テンションプーリ
Ｂ 伝動ベルト
Ｐ１，Ｐ２ 隣り合う線材のピッチ
Ｔ オートテンショナ

Claims (4)

1. 固定側に取付け固定される取付部を有しこの取付部に軸部が突設された固定部材と、
   アーム部を有しこのアーム部基端にボス部が突設されるとともにアーム部先端にテンションプーリが回動自在に取り付けられ上記ボス部が上記固定部材の軸部に軸心回りに回動可能に外嵌合された回動部材と、
   上記ボス部の外周りに装着され一端が固定部材側に係止されるとともに他端が回動部材側に係止された捻りコイルばねとを備え、
   上記テンションプーリを伝動ベルトに圧接させた状態で、伝動ベルトの走行状態に応じて上記回動部材を上記捻りコイルばねの捻りトルクにより回動させて伝動ベルトの張力を自動的に調整するようにしたオートテンショナであって、
   上記捻りコイルばねは、隣り合う線材のピッチが部分的に広く設定されていることを特徴とするオートテンショナ。
2. 請求項１記載のオートテンショナにおいて、
   捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、固定部材の取付部側の端部であることを特徴とするオートテンショナ。
3. 請求項１記載のオートテンショナにおいて、
   捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、中間部分であることを特徴とするオートテンショナ。
4. 請求項１記載のオートテンショナにおいて、
   捻りコイルばねのピッチが広く設定されている箇所は、回動部材のアーム部側の端部であることを特徴とするオートテンショナ。
   

Images