JP2008240768A - Manufacturing method of sliding material for belt tensioner, and belt tensioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置などにおいてベルトに張力を付与するベルトテンショナに使用される樹脂製摺動材の製造方法に関し、特に、摺動材とは摩擦係数の異なる市販の樹脂材料を用いて、必要とされる摩擦係数の摺動材を得る対策に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a resin sliding material used in a belt tensioner for applying tension to a belt in a belt type auxiliary machine driving device of an automobile engine, and in particular, a commercially available product having a friction coefficient different from that of the sliding material. It is related with the countermeasure which obtains the sliding material of a required friction coefficient using the resin material of this.
例えば、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置において、ベルトに張力を付与しつつ、その張力付与作動をベルト張力の変動に応じて自動的にダンピングするようにしたオートテンショナは知られている。 For example, in a belt-type auxiliary machine drive device for an automobile engine, an auto tensioner is known in which tension is applied to a belt and the tension applying operation is automatically damped in accordance with fluctuations in belt tension.
このものは、エンジンに取り付けられる固定体と、プーリがベルトを押圧する方向に対して進退移動するように固定体に揺動可能に保持された揺動体と、固定体に対し揺動体を捩りトルクでもってベルト押圧方向に回動付勢する捩りコイルばねと、固定体と揺動体との間に介装されていて、捩りコイルばねの捩りトルクの反力でもって揺動体との間に摺動摩擦を発生する樹脂製の摺動材とを備えており、揺動体の回動方向ないし揺動位置に応じて上記摺動摩擦力が変化することを利用して、揺動体の揺動に対するダンピング力を自動的に増減させるようになっている。 This includes a fixed body attached to the engine, a swinging body that is swingably held by the fixed body so that the pulley moves forward and backward in the direction of pressing the belt, and twisting the swinging body with respect to the fixed body. Therefore, a torsion coil spring that is urged to rotate in the belt pressing direction and a fixed body and an oscillating body are interposed, and a sliding friction between the oscillating body and the reaction force of the torsion torque of the torsion coil spring. And a sliding member made of resin that generates a vibration, and by utilizing the fact that the sliding frictional force changes according to the rotational direction or position of the rocking body, the damping force against the rocking of the rocking body is obtained. It is designed to increase or decrease automatically.
ところで、上記のダンピング力を規定する主要な要素として、摺動材の摩擦係数が挙げられる。したがって、必要とされるベルト押圧力やダンピング特性ならびに設置スペースなどの諸条件を満たす上では、それらに適した摩擦係数の摺動材が必要であり、そのためには、それに見合った樹脂材料が必要である。 By the way, the friction coefficient of a sliding material is mentioned as a main element which prescribes | regulates said damping force. Therefore, in order to satisfy various conditions such as required belt pressing force, damping characteristics and installation space, a sliding material with a friction coefficient suitable for them is required, and for that purpose, a resin material corresponding to that is required. It is.
例えば、特許文献1には、オートテンショナの摺動材の主要樹脂成分として、ポリアミド46樹脂を用い、これに、炭素繊維又は芳香族ポリアミド繊維などの繊維補強材と、自己潤滑性および耐摩耗性を向上させるための四フッ化エチレン樹脂などのフッ素樹脂と、さらなる耐摩耗性および寸法安定性のための二硫化モリブデンとを添加して摺動材を得ることが記載されている。
しかしながら、実際には、樹脂材料は市販品のなかから選んで使用せざるを得ず、このために、従来の場合には、要求される諸特性および諸条件を満たす上で最適と考えられる摩擦係数の摺動材を得ることが困難であり、そのしわ寄せが関連部品の設計変更を強いることになる結果、製造コストが高くなるという問題がある。 However, in practice, resin materials must be selected from commercially available products, and, for this reason, in the conventional case, friction that is considered to be optimal in satisfying the required properties and conditions. There is a problem that it is difficult to obtain a sliding material having a coefficient, and the wrinkling forces a design change of related parts, resulting in an increase in manufacturing cost.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置に用いられるベルトテンショナの摺動材について、その主要樹脂線分として、該摺動材とは摩擦係数の異なる市販の樹脂材料を用いても、必要とされる摩擦係数が得られるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and the main object thereof is as a main resin line segment of a sliding material of a belt tensioner used in a belt type auxiliary machine driving device for an automobile engine. Even if a commercially available resin material having a different friction coefficient from that of the sliding material is used, the required friction coefficient is obtained.
上記の目的を達成すべく、本発明では、樹脂材料の曲げ弾性率と摩擦係数との間に正の比例関係があるとの知見に基づき、摺動材の主要樹脂成分として、曲げ弾性率が所定の摺動材よりも高い高弾性樹脂材料に対し、曲げ弾性率が所定の摺動材よりも低い低弾性樹脂材料を混合するようにした。 In order to achieve the above object, in the present invention, based on the knowledge that there is a positive proportional relationship between the flexural modulus of the resin material and the coefficient of friction, the flexural modulus is the main resin component of the sliding material. A low elastic resin material having a bending elastic modulus lower than that of the predetermined sliding material is mixed with a high elastic resin material higher than the predetermined sliding material.
具体的には、本発明は、固定側に固定される固定体と、ベルト押圧部を有し、該ベルト押圧部がベルトを押圧する方向に対して進退移動するように上記固定体に変位可能に保持された可動体と、これら固定体および可動体間に介装されていて、該固定体に対し可動体をベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、上記固定体および可動体間に介装されていて、該固定体に対する可動体の変位に伴って該可動体の変位をダンピングする摺動摩擦を発生する摺動材とを備えたベルトテンショナにおける上記摺動材の製造方法を前提としている。 Specifically, the present invention has a fixed body fixed to the fixed side and a belt pressing portion, and the belt pressing portion can be displaced to the fixed body so as to move forward and backward in the direction of pressing the belt. A movable body that is held between the fixed body and the movable body, a biasing means that biases the movable body toward the belt pressing direction with respect to the fixed body, and the fixed body and the movable body. A method of manufacturing the sliding material in a belt tensioner provided with a sliding material that is interposed between the sliding material and generates sliding friction that damps the displacement of the movable body with the displacement of the movable body relative to the fixed body. It is assumed.
そして、上記摺動材の主要樹脂成分として、曲げ弾性率が上記摺動材よりも高い高弾性樹脂材料に対し、曲げ弾性率が上記摺動材よりも低い低弾性樹脂材料を混合することとする。 And as a main resin component of the sliding material, a low elastic resin material having a lower bending elastic modulus than the sliding material is mixed with a high elastic resin material having a higher bending elastic modulus than the sliding material; To do.
尚、上記の構成において、高弾性樹脂材料および低弾性樹脂材料として、共にポリアミド46樹脂を用いることが好適であり、さらに具体的には、一例として、それぞれ、略3000MPaおよび略1900MPaであるものを挙げることができる。また、その場合には、高弾性樹脂材料に対する低弾性樹脂材料の混合割合を、5〜20重量%とすることが望ましい。 In the above configuration, it is preferable to use polyamide 46 resin as both the high elastic resin material and the low elastic resin material. More specifically, as an example, those having approximately 3000 MPa and approximately 1900 MPa, respectively. Can be mentioned. In that case, the mixing ratio of the low elastic resin material to the high elastic resin material is preferably 5 to 20% by weight.
また、上記の摺動材が組み込まれてなるベルトテンショナの一例としては、付勢手段としての捩りコイルばねを備えており、この捩りコイルばねの捩りトルクの反力でもって摺動材と固定体および可動体のうちの少なくとも一方とを互いに圧接させるようにしたものが挙げられる。例えば、可動体が、ベルト押圧方向に対して進退移動するように固定体に揺動可能に保持された揺動体であり、かつ、捩りコイルばねが捩りトルクでもって上記揺動体をベルト押圧方向に回動付勢する一方、上記捩りトルクの反力でもって摺動材と固定体および揺動体のうちの一方とを互いに圧接させている場合、より具体的には、固定体が、揺動軸心に沿って延びるように設けられた軸部を有しており、揺動体が、揺動軸心回りに揺動可能に上記軸部上に外嵌合されたボス部を有しており、捩りコイルばねが、揺動体のボス部上に遊嵌されたコイル部を有する場合には、摺動材が、固定体に揺動不能に固定されつつ、揺動体のボス部に摺接するように設けられており、捩りコイルばねが、摺動材と揺動体のボス部とを互いに圧接させるようにされたものとすることができる。 In addition, as an example of the belt tensioner in which the above-described sliding material is incorporated, a torsion coil spring is provided as an urging means, and the sliding material and the fixed body are obtained by a reaction force of the torsion torque of the torsion coil spring. And at least one of the movable bodies are brought into pressure contact with each other. For example, the movable body is a rocking body that is swingably held by the fixed body so as to move forward and backward with respect to the belt pressing direction, and the torsion coil spring uses the torsional torque to move the rocking body in the belt pressing direction. More specifically, when the sliding member and one of the fixed body and the rocking body are pressed against each other with the reaction force of the torsional torque, more specifically, the fixed body is the rocking shaft. A shaft portion provided so as to extend along the center, and the rocking body has a boss portion fitted on the shaft portion so as to be swingable around the rocking shaft center; When the torsion coil spring has a coil portion that is loosely fitted on the boss portion of the oscillating body, the sliding material is slidably contacted with the boss portion of the oscillating body while being fixed to the fixed body so as not to oscillate. Provided, and the torsion coil spring presses the sliding member and the boss of the rocking body against each other. It can be assumed to have been.
本発明によれば、高弾性樹脂材料と低弾性樹脂材料とを混合して摺動材の主要樹脂成分とすることで、要求される諸条件を満たす上で最適な摩擦係数の摺動材を容易に得ることができ、よって、その分、ベルトテンショナの製造コストの低減に寄与することができる。 According to the present invention, a sliding material having an optimum friction coefficient can be obtained by satisfying various required conditions by mixing a high-elasticity resin material and a low-elasticity resin material as a main resin component of the sliding material. It can be obtained easily, and accordingly, it can contribute to the reduction of the manufacturing cost of the belt tensioner.
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係るオートテンショナの全体構成を示しており、このオートテンショナは、自動車用エンジンの出力トルクの一部を1本の伝動ベルトを介して複数の補機に伝達するようにしたサーペンタインレイアウトのベルト式補機駆動装置において使用されるものであり、伝動ベルトに所定の張力を付与する作動を行いつつ、その作動状態に応じて該作動に対するダンピング力を自動的に変化させるようになっている。 FIG. 1 shows the overall configuration of an auto tensioner according to an embodiment of the present invention. This auto tensioner transmits a part of the output torque of an automobile engine to a plurality of auxiliary machines through one transmission belt. It is used in a serpentine layout belt-type auxiliary machine drive device that performs the operation of applying a predetermined tension to the transmission belt, and automatically applies a damping force to the operation according to the operation state. It is supposed to change.
このベルトテンショナは、固定側としてのエンジンに固定される固定体10と、この固定体10に揺動軸心P回りに揺動可能に支持された揺動体20とを備えている。
The belt tensioner includes a
上記の固定体10は、有底筒状のハウジング部11と、このハウジング部11内の底壁中央に立設された軸部12とを有する。軸部12の外周面は、先端側に向かって外径が漸次小さくなる断面テーパ状に形成されており、また、軸部12の軸心P部分には、該軸部を軸方向に貫通するボルト孔13が設けられている。ハウジング部11の外周には、図外の取付部が設けられており、固定体10は、これら取付部およびボルト孔13においてボルトによりエンジンに固定されるようになっている。さらに、ハウジング部11の周壁における周方向の一部には、該周壁を半径方向に貫通しかつ底壁に接する位置から開口近傍位置に達するスリット状の係止部14が形成されている。
The
一方、上記の揺動体20は、有底筒状のハウジング部21と、このハウジング部21の底壁中央に上記固定体10の軸部12の先端側から外嵌合可能に設けられたボス部22とを有する。ボス部22は、ハウジング部21の底壁から該ハウジング部21の開口側に向かって延びるように形成されており、その内周面は、ハウジング部21の開口側に向かって内径が漸次大きくなる断面テーパ状に形成されている。ボス部22の内周面のテーパ角は、軸部12の外周面のテーパ角と略同じである。この揺動体20は、ハウジング部21の開口が固定体10のハウジング部11の開口と重なり合うとともに、ボス部22が固定体10の軸部12上に該軸部12の先端側から外嵌合された状態に配置されている。軸部12はボス部22を軸方向に貫通しており、その先端部分ハウジング部21の底壁から軸方向に突出している。この先端部分には、略円板状をなしていて外径がボス部22の内径よりも大きいフロントプレート23が係止されており、これにより、ボス部22が軸部12から抜け出ないようになている。また、ハウジング部21の周壁における周方向の一部でありかつ底壁近傍の部位には、該周壁を半径方向に貫通する係止孔(図示せず)が形成されている。
On the other hand, the
上記ハウジング部21の外周には、アーム部24が半径方向外方に向かって突出するように設けられており、このアーム部24の先端には、プーリ保持部25が設けられている。プーリ保持部25には、揺動軸心Pに平行な方向に延びるボルト孔26が形成されている。プーリ保持部25の先端側外周は小径になっており、この小径部上には、ベアリング27が内輪において外嵌合されている。この内輪は、ボルト孔26に螺着された鍔付ボルト28の鍔部によりプーリ保持部25に取り付けられている。ベアリング27の外輪上には、押圧部としてのプーリ29が回転一体に外嵌合されており、このプーリ29が伝動ベルトに接触してプーリ軸心Q回りに回転しつつ該伝動ベルトを押圧するようになっている。
On the outer periphery of the
上記揺動体20のボス部22と固定体10の軸部12との間には、第1の摺動材である略円筒状のインサートベアリング40が介装されており、揺動体20は、このインサートベアリング40を介して固定体10に揺動軸心P回りに揺動可能に支持されている。インサートベアリング40の内外周面はそれぞれ断面テーパ状に形成されている。内周面のテーパ角は軸部12の外周面と略同じであり、外周面のテーパ角は、ボス部22の内周面と略同じである。また、上記のフロントプレート23と、揺動体20のハウジング部21の底壁との間には、インサートベアリング40と同じ材料からなる円板状のスラストワッシャ41が介装されている。
Between the
上記固定体10と揺動体20との間には、固定体10に対し、揺動体20をプーリ29が伝動ベルトを押圧する方向に向かって揺動軸心P回りに回動するように常時付勢する捩りコイルばね50が介装されている。具体的には、この捩りコイルばね50は、固定体10のハウジング部11と揺動体20のハウジング部21との間に収容されており、右巻きのコイル部51と、このコイル部51における固定体10側の端部から半径方向外方に向かって突出する固定側タング52と、コイル部51における揺動体20側の端部から半径方向外方に向かって突出する揺動側タング(図示せず)とを有する。コイル部51は、揺動体20のボス部22上に套嵌されていて、固定側タング52は固定体10の係止部14に周方向の移動を規制された状態に係止されており、一方、揺動側タングは揺動体20の係止孔に同じく周方向の移動を規制された状態に係止されている。
Between the fixed
また、捩りコイルばね50は、コイル部51が縮径する方向に捩られた状態で固定体10および揺動体20間に介装されており、このことで、コイル部51が拡径する方向の捩りトルクでもって揺動体20を回動付勢するようになっている。さらに、この捩りコイルばね50は、コイル部51が軸方向に圧縮された状態で介装されており、このことで、上記のスラストワッシャ41がフロントプレート23と揺動体20のハウジング部21との間に挟圧された状態となっている。
Further, the
上記捩りコイルばね50のコイル部51と上記揺動体20のボス部22との間には、第2の摺動材である略鍔付円筒状のスプリングサポート60が介装されている。このスプリングサポート60は、揺動体20のボス部22上に外嵌合されていて該ボス部22に対し摺接可能な円筒状のダンピング部61と、このダンピング部61の一方の開口縁に設けられた外向きフランジ状の鍔部62とからなっている。ダンピング部61の軸方向寸法は、捩りコイルばね50のコイル部51の1巻き分の軸方向寸法と略同じである。鍔部62は、コイル部51の固定側タング52の側の端部と固定体10のハウジング部11の底壁との間に配置されていて、コイル部51の圧縮力により両者間に挟圧保持されており、このことで、スプリングサポート60は、固定体10側に回動不能に固定されるようになっている。
Between the
ここで、上記のように構成されたベルトテンショナの作動について説明する。 Here, the operation of the belt tensioner configured as described above will be described.
自動車用エンジンの作動に伴い、伝動ベルトの張力が低下したときには、ベルトテンショナでは、捩りコイルばね50の捩りトルクでもって揺動体20がベルト押圧方向に回動し、プーリ29が伝動ベルトを押圧するので、ベルト張力の低下が抑えられ、一方、伝動ベルトの張力が上昇したときには、そのベルト反力によりプーリ29が押圧され、揺動体20がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するので、ベルト張力の上昇が抑えられる。
When the tension of the transmission belt decreases with the operation of the automobile engine, in the belt tensioner, the
一方、捩りコイルばね50の捩りトルクの反力でもって、該捩りコイルばね50のコイル部51における周方向の一部は半径方向内方に向かって常に押圧されており、これにより、揺動体20のボス部22における周方向の一部がスプリングサポート60のダンピング部61とインサートベアリング40との間に挟圧されている。よって、揺動体20の揺動に伴い、スプリングサポート60のダンピング部61とボス部22との間、およびインサートベアリング40とボス部22との間には、それぞれ摺動摩擦が発生し、それらが揺動体20の揺動を減衰させるダンピング力として作用する。その際に、捩りトルクの反力は、揺動体20がベルト押圧方向に回動するとき、つまり、コイル部51が拡径するときには、それに応じて低下するので、ダンピング力も低下する。よって、揺動体20の回動が速やかに行われる。一方、揺動体20がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するとき、つまり、コイル部51が縮径するときには、それに応じて上昇するので、ダンピング力も上昇する。
On the other hand, due to the reaction force of the torsional torque of the
これらの結果、ベルトテンショナは、ベルト張力が低下したときには速やかに伝動ベルトを押圧してベルト張力の低下を抑え、一方、ベルト張力が増大したときには緩やかにベルト反力の増加分を吸収してベルト張力の増大を抑える。このようにすることで、張力変動に起因する伝動ベルトのばたつきが回避され、これにより、補機プーリに対する伝動ベルトの滑りが抑えられてトルク伝達が確実化するとともに、伝動ベルトの寿命の短命化が防止されることとなる。 As a result, the belt tensioner quickly presses the transmission belt when the belt tension decreases to suppress the decrease in belt tension. On the other hand, when the belt tension increases, the belt tensioner gently absorbs the increased belt reaction force. Reduce the increase in tension. By doing so, the transmission belt fluttering due to tension fluctuations can be avoided, so that the transmission belt can be prevented from slipping with respect to the accessory pulley, ensuring torque transmission and shortening the life of the transmission belt. Will be prevented.
次に、上記のように構成されたベルトテンショナにおけるインサートベアリング40およびスプリングサポート60の製造方法について説明する。尚、以下の説明では、インサートベアリング40およびスプリングサポート60を総称して、「摺動材」という。
Next, a method for manufacturing the insert bearing 40 and the
本実施形態では、曲げ弾性率が上記摺動材よりも高い高弾性樹脂材料と、曲げ弾性率が上記摺動材よりも低い低弾性樹脂材料とを用い、これらを所定の比率でもって混合することで、摺動材の主要樹脂成分とし、この混合物に、必要に応じて1種類ないし複数種類の任意の助剤を加えた後、所定の形状に成形する。 In this embodiment, a high elastic resin material having a higher flexural modulus than the sliding material and a low elastic resin material having a lower flexural modulus than the sliding material are mixed at a predetermined ratio. Thus, the main resin component of the sliding material is used, and one or more optional auxiliary agents are added to the mixture as necessary, and then molded into a predetermined shape.
具体的には、例えば、高弾性樹脂材料として、曲げ弾性率が略3000MPaであるものを用いる一方、低弾性樹脂材料として、曲げ弾性率が略1900MPaであるものを用いる場合には、例えば、摺動材に油脂分などが付着して該摺動材における静摩擦係数および動摩擦係数間の変化が大きくなり、そのためにスティックスリップによる異音が発生しやすくなるという事態を回避しつつ、必要な耐摩耗性を確保できるようにするという点では、混合比(重量比)は、高弾性樹脂材料:低弾性樹脂材料=95:5〜80:20であることが好ましい。尚、そのような高弾性樹脂材料としては、それぞれ、ディーエスエム・ジャパン・エンジニアリング・プラスチックス株式会社製のポリアミド46樹脂(PA46)である「スタニール(商品名)」の「PX−9a(グレード名)」および「TW363(同前)」を挙げることができる。 Specifically, for example, when a material having a flexural modulus of about 3000 MPa is used as a high elastic resin material, a material having a flexural modulus of about 1900 MPa is used as a low elastic resin material. The necessary wear resistance while avoiding the situation that abnormal noise due to stick-slip is likely to occur due to the fact that oil and fat etc. adhere to the moving material and the change between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient in the sliding material increases. In terms of ensuring the property, the mixing ratio (weight ratio) is preferably high elastic resin material: low elastic resin material = 95: 5 to 80:20. In addition, as such a highly elastic resin material, “PX-9a” (grade name) of “Staneil (trade name)” which is polyamide 46 resin (PA46) manufactured by DSM Japan Engineering Plastics Co., Ltd., respectively. ) "And" TW363 (same as above) ".
−テスト1−
ここで、上記の製造方法において、高弾性樹脂材料と低弾性樹脂材料との混合比を変えて得られた実施例1〜実施例3の3種類の摺動材を用いてそれぞれベルトテンショナを作製し、各摺動面にモリブデングリース(MoS2 )を塗布した状態でベルト式補機駆動装置に組み込んでベルトを走行させ、ベルト張力の変動に伴う異音発生の有無を確認する実験を行った。
-Test 1
Here, in the manufacturing method described above, belt tensioners are respectively produced using the three types of sliding materials of Examples 1 to 3 obtained by changing the mixing ratio of the high elastic resin material and the low elastic resin material. An experiment was conducted to check whether or not abnormal noise was generated due to fluctuations in belt tension by running the belt with a molybdenum-type grease (MoS 2 ) applied to each sliding surface and incorporating it into a belt-type accessory drive device. .
具体的には、高弾性樹脂材料と低弾性樹脂材料との混合比を、実施例1では、95:05、実施例2では、90:10、実施例3では、80:20とした。また、比較のために、高弾性樹脂材料のみで得られた摺動材を比較例とし、これを用いたベルトテンショナを作製し、上記と同じ実験を行った。 Specifically, the mixing ratio of the high elastic resin material and the low elastic resin material was 95:05 in Example 1, 90:10 in Example 2, and 80:20 in Example 3. For comparison, a sliding material obtained only with a highly elastic resin material was used as a comparative example, and a belt tensioner using the sliding material was manufactured, and the same experiment as described above was performed.
以上の結果を、次表1に併せて示す。さらに、回動位置および回動方向と出力トルクとの関係を、実施例1については図2に、実施例2については図3に、実施例3については図4に、また、比較例については図5にそれぞれ示す。尚、特性曲線上の矢印は、変化の方向を示している。 The above results are also shown in Table 1 below. Furthermore, the relationship between the rotational position and direction and the output torque is shown in FIG. 2 for Example 1, FIG. 3 for Example 2, FIG. 4 for Example 3, and for Comparative Example. Each is shown in FIG. The arrow on the characteristic curve indicates the direction of change.
実施例1〜実施例3では、何れも異音の発生は確認できなかった。これに対し、比較例の場合には、揺動体がベルト押圧方向に回動するときも、それとは逆の方向に回動するときも異音の発生が確認された。 In all of Examples 1 to 3, no abnormal noise was confirmed. On the other hand, in the case of the comparative example, it was confirmed that abnormal noise was generated both when the oscillator was rotated in the belt pressing direction and when it was rotated in the opposite direction.
各特性図を見ると、比較例では、揺動体が揺動するときにその回動方向に拘わらず微小なトルク変動が現れており、これは、揺動体のボス部とインサートベアリング又はスプリングサポートとの間のスティックスリップによるものと考えられる。これに対し、実施例1〜実施例3では、そのようなトルク変動は見られない。尚、実施例1と実施例2との対比では、特性上の相違は殆ど確認できないが、実施例2と実施例3との対比では、実施例3の方が、ベルト押圧方向への回動時におけるトルクが小さい一方、反ベルト押圧方向への回動時のトルクが大きい。これは、低弾性樹脂材料の混合割合が高い分だけ摩擦係数が高くなり、それにより、揺動体の揺動に対するダンピング力が高くなったからである。 Looking at each characteristic diagram, in the comparative example, when the oscillating body oscillates, a slight torque fluctuation appears regardless of the rotation direction. This is because the boss part of the oscillating body and the insert bearing or the spring support. It is thought to be due to stick-slip between. On the other hand, in Examples 1 to 3, such torque fluctuation is not observed. Incidentally, in the comparison between Example 1 and Example 2, almost no difference in characteristics can be confirmed, but in the comparison between Example 2 and Example 3, Example 3 turns in the belt pressing direction. While the torque at the time is small, the torque when rotating in the anti-belt pressing direction is large. This is because the friction coefficient increases as the mixing ratio of the low-elasticity resin material increases, thereby increasing the damping force against the swinging of the swinging body.
−テスト2−
次に、上記の実施例1および実施例2について、図6に示す鈴木式摩擦摩耗試験機を用い、駆動100側にアルミニウム合金製の相手材110を配置する一方、従動200側に摺動材210を配置し、該摺動材210を所定の荷重300でもって相手材110に圧接させた状態で該相手材110を回転駆動することで摺動材210を介して従動200側にトルクを伝達し、そのトルクをロードセル400により検出するようにした。その際に、摺動材210の摺動面にモリブデングリースを塗布し、95℃の温間下におけるトルクの経時変化を調べるテストを行った。また、比較のために、高弾性樹脂材料のみからなる摺動材(比較例1)および低弾性樹脂材料のみからなる摺動材(比較例2)を作製し、これらについても、実施例1および実施例2の場合と同様のテストを行った。尚、相手材110には、アルミニウム合金(JIS H 5302に規定する「ADC12」)を使用した。また、摺動材210に対する荷重300(面圧)は200kgf/mm2 (≒1961.33MPa)とし、相手材110と摺動材210との相対速度は、線速度に換算して0.2mm/secとした。以上の結果を、特性図(図7)に併せて示す。
-Test 2-
Next, for Example 1 and Example 2 described above, using a Suzuki friction and wear tester shown in FIG. 6, an aluminum
比較例1と実施例1とを対比すると、トルクは、安定化した時点以降では互いに略同レベルにあることが判る。しかしながら、テスト開始直後におけるトルクの不安定な区間では、トルクの変動量が比較例1の場合よりも実施例1の場合の方が小さいことが判る。これは、実施例1の方が、静摩擦係数と動摩擦係数との間の変化が小さいことを意味している。つまり、実施例1では、比較例1の場合よりも静摩擦係数と動摩擦係数との間の変化が小さいにも拘わらず、比較例1の場合と同程度の摩擦係数を発揮するということである。 Comparing Comparative Example 1 and Example 1, it can be seen that the torques are at substantially the same level after the point of stabilization. However, it can be seen that the torque fluctuation amount in Example 1 is smaller than that in Comparative Example 1 in the unstable torque section immediately after the start of the test. This means that Example 1 has a smaller change between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient. That is, in Example 1, although the change between the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient is smaller than that in the case of Comparative Example 1, the same friction coefficient as that in Comparative Example 1 is exhibited.
次に、実施例1と実施例2とを対比すると、テスト開始直後における摺動トルクの不安定な区間では、摺動トルクの変動量が実施例1の場合よりも実施例2の場合の方がさらに小さいことが判る。また、摺動トルクのレベル自体も、実施例2の方が実施例1よりも小さくなっている。 Next, when Example 1 and Example 2 are compared, in the section where the sliding torque is unstable immediately after the start of the test, the amount of variation in the sliding torque is more in the case of Example 2 than in the case of Example 1. Is even smaller. Further, the level of the sliding torque itself is smaller in the second embodiment than in the first embodiment.
さらに、実施例2と比較例2とを対比すると、摺動トルクの変動量およびレベル自体は互いに略同じであることが判る。つまり、比較例2では、摩擦係数の変化が大きいことに起因する異音の発生は、実施例2の場合と同程度に回避されるということである。 Furthermore, when Example 2 is compared with Comparative Example 2, it can be seen that the amount of variation and level of the sliding torque are substantially the same. That is, in Comparative Example 2, the occurrence of abnormal noise due to a large change in the friction coefficient is avoided to the same extent as in Example 2.
−テスト3−
上記の実施例1および実施例2に加え、高弾性樹脂材料と低弾性樹脂材料との混合比が、80:20である実施例3と、70:30である実施例4と、60:40である実施例5とをそれぞれ作製し、これらを上記構成のベルトテンショナに組み込んで自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置に使用したときの固定体に対する揺動体の傾き(アームの傾き〔単位:deg〕)、つまり、伝動ベルトに対するベルトテンショナのプーリのアライメントの狂いやすさを調べるテストを行った。また、比較のために、上記の比較例1を組み込んだベルトテンショナについても同様のテストを行った。以上の結果を、特性図(図8)に併せて示す。尚、特性図中の縦軸は、固定体の軸部(揺動軸心)に対する揺動体のボス部の角度〔単位:deg〕であり、横軸は経過時間〔単位:h〕である。
-Test 3-
In addition to Example 1 and Example 2 above, Example 3 in which the mixing ratio of the high elastic resin material and the low elastic resin material is 80:20, Example 4 in which 70:30, and 60:40 Each of the above-described Example 5 is manufactured, and these are incorporated in the belt tensioner having the above-described configuration and used in a belt-type accessory drive device for an automobile engine. deg]), that is, a test was conducted to check the ease of alignment of the belt tensioner pulley relative to the transmission belt. For comparison, the same test was performed on the belt tensioner incorporating the above Comparative Example 1. The above results are also shown in the characteristic diagram (FIG. 8). The vertical axis in the characteristic diagram is the angle [unit: deg] of the boss portion of the oscillating body with respect to the shaft portion (oscillation axis) of the fixed body, and the horizontal axis is the elapsed time [unit: h].
図7から判るように、比較例1の場合が最もアーム傾きが小さく、低弾性樹脂材料の混合割合が高くなるほどアーム傾きが大きくなる、つまり、摩耗量が増大することが判る。これは、低弾性樹脂材料は、耐摩耗性の点では、高弾性樹脂材料よりも劣るということである。特に、低弾性樹脂材料の混合割合が20重量%を超えると、摩耗量は急激に増大している。よって、耐摩耗性の点では、オートテンショナの一般的な使途においては、低弾性樹脂材料の混合割合が20重量%以下であることが好ましい。 As can be seen from FIG. 7, in the case of Comparative Example 1, the arm inclination is the smallest, and the higher the mixing ratio of the low elastic resin material, the larger the arm inclination, that is, the wear amount increases. This means that the low elastic resin material is inferior to the high elastic resin material in terms of wear resistance. In particular, when the mixing ratio of the low elastic resin material exceeds 20% by weight, the amount of wear increases rapidly. Therefore, in terms of wear resistance, it is preferable that the mixing ratio of the low elastic resin material is 20% by weight or less in the general use of the auto tensioner.
−テスト4−
テスト3の結果をさらに調べるために、実施例2について、その限界PV曲線を作成するテストを行った。また、比較のために、上記の比較例1および比較例2についても、同様のテストを行った。以上の結果を、特性図(図9)に併せて示す。尚、同特性図の縦軸は「摺動速度〔単位:m/s〕であり、横軸は「面圧〔単位:MPa〕」である。
-Test 4-
In order to further examine the results of Test 3, a test for creating a critical PV curve was performed on Example 2. For comparison, the same test was performed for Comparative Example 1 and Comparative Example 2 described above. The above results are also shown in the characteristic diagram (FIG. 9). In addition, the vertical axis | shaft of the same characteristic view is "sliding speed [unit: m / s], and a horizontal axis is" surface pressure [unit: MPa] ".
図8から判るように、比較例2,実施例2,比較例1の順に限界PV値が高くなっている。これは、比較例2,実施例2,比較例1の順に耐摩耗性が高いことを示している。つまり、耐摩耗性は、低弾性樹脂材料の混合割合が高くなるほど、低下するということである。 As can be seen from FIG. 8, the limit PV value increases in the order of Comparative Example 2, Example 2, and Comparative Example 1. This indicates that the wear resistance is higher in the order of Comparative Example 2, Example 2, and Comparative Example 1. In other words, the wear resistance decreases as the mixing ratio of the low elastic resin material increases.
−テスト1〜テスト4の結論−
以上のことから、曲げ弾性率が略3000MPaである高弾性樹脂材料に対し、曲げ弾性率が略1900MPaである低弾性樹脂材料を、混合割合が5重量%以上となるように混合することで、油脂分付着状態におけるスティックスリップの発生が少なくなる(静摩擦係数と動摩擦係数との間の差が小さくなる)ような摩擦係数のベルトテンショナ用摺動材が得られることが判る。
-Conclusion of Test 1-Test 4-
From the above, by mixing the low elastic resin material having a flexural modulus of about 1900 MPa with respect to the high elastic resin material having a flexural modulus of about 3000 MPa so that the mixing ratio is 5% by weight or more, It can be seen that a sliding material for a belt tensioner having a friction coefficient that reduces the occurrence of stick-slip in a state where the oil and fat are adhered (the difference between the coefficient of static friction and the coefficient of dynamic friction becomes small) can be obtained.
一方、耐摩耗性の面では、高弾性樹脂材料に対する低弾性樹脂材料の混合割合が高くなるほど低下する。よって、実際には、ベルトテンショナの使用条件に応じて、混合割合をより低く抑えることが好ましく、一般的には、低弾性樹脂材料の混合割合は、5〜20重量%であることが望ましい。 On the other hand, in terms of wear resistance, it decreases as the mixing ratio of the low elastic resin material to the high elastic resin material increases. Therefore, in practice, it is preferable to keep the mixing ratio lower depending on the use condition of the belt tensioner. In general, the mixing ratio of the low elastic resin material is preferably 5 to 20% by weight.
ここで、実施例1〜実施例6,比較例1,比較例2について、高弾性樹脂材料と低弾性樹脂材料との混合比を、次表2にまとめて示しておく。 Here, for Examples 1 to 6, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the mixing ratio of the high elastic resin material and the low elastic resin material is summarized in Table 2 below.
したがって、本実施形態によれば、自動車用エンジンのベルト式補機駆動装置において、エンジンに固定された固定体10が保持する揺動体20をベルト押圧方向に回動付勢する捩りコイルばね50の捩りトルクの反力でもって樹脂製のインサートベアリング40およびスプリングサポート60をそれぞれ揺動体20のボス部22に押し付けて該揺動体20の揺動時に摺動摩擦を生じさせるようにすることで、揺動体20のベルト押圧方向の回動に対しては小さなダンピング力でダンピングする一方、反ベルト押圧方向の回動に対しては大きなダンピング力でもってダンピングするようにしたオートテンショナのインサートベアリング40およびスプリングサポート60について、その主要樹脂材料として、曲げ弾性率がインサートベアリング40およびスプリングサポート60よりも高い高弾性樹脂材料と、曲げ弾性率がインサートベアリング40およびスプリングサポート60よりも低い低弾性樹脂材料とを混合するようにしたので、適正な摩擦係数を有するインサートベアリング40およびスプリングサポート60を、市販の樹脂材料を用いて得ることができ、よって、摩擦係数が一定であるインサートベアリング40およびスプリングサポート60に対して捩りコイルばね50の捩りトルクを変更したりする場合や、インサートベアリング40およびスプリングサポート60の樹脂材料を製造の段階から手掛ける場合に比べて、オートテンショナの製造コストの低減に寄与することができる。
Therefore, according to the present embodiment, in the belt-type accessory driving device for an automobile engine, the
また、高弾性樹脂材料として曲げ弾性率が略3000MPaであるものを用いる一方、低弾性樹脂材料として曲げ弾性率が略1900MPaであるものを用いる場合に、上記高弾性樹脂材料に対する上記低弾性樹脂材料の混合割合を、5〜20重量%とすることで、インサートベアリング40やスプリングサポート60に油脂分などが付着した場合でも、静摩擦係数および動摩擦係数間の変化が大きくなってスティックスリップによる異音が発生するという事態を抑えることができ、しかも耐摩耗性の高いインサートベアリング40およびスプリングサポート60を得ることができる。
In addition, when a material having a flexural modulus of about 3000 MPa is used as the high-elasticity resin material, a material having a flexural modulus of about 1900 MPa is used as the low-elasticity resin material. When the mixing ratio is 5 to 20% by weight, even when oil or fat is attached to the insert bearing 40 or the
尚、上記の実施形態では、高弾性樹脂材料および低弾性樹脂材料として、共にポリアミド46樹脂であり、かつ、それぞれ曲げ弾性率が略3000MPaおよび略1900MPaを用い、高弾性樹脂材料に対する低弾性樹脂材料の混合割合を5〜20重量%とすることが好ましいとしているが、樹脂材料の種類,曲げ弾性率,混合割合は特に限定されるものでなく、条件に基づいて適宜設定することができる。 In the above embodiment, both the high elastic resin material and the low elastic resin material are polyamide 46 resin, and the bending elastic moduli are approximately 3000 MPa and approximately 1900 MPa, respectively. However, the type of the resin material, the flexural modulus, and the mixing ratio are not particularly limited and can be appropriately set based on the conditions.
また、上記の実施形態では、ベルトテンショナの具体例としてのオートテンショナと該オートテンショナに組み込まれている摺動材とについて、その一例を示しているが、本発明に係るベルトテンショナおよび摺動材については、固定側に固定される固定体と、ベルトを押圧するための押圧部を有し、該押圧部が上記ベルトを押圧する方向に向かって進退移動するように固定体に変位可能に保持された可動体と、固定体および可動体間に介装され、該固定体に対し可動体をベルト押圧方向に向かって付勢する付勢手段と、固定体および可動体間に介装され、該固定体に対する可動体の変位に伴い、固定体および可動体のうちの少なくとも一方との間で摺動摩擦を発生し、該摺動摩擦でもって可動体の変位をダンピングする摺動材とを備えたものであればよく、特に限定されるものではない。 In the above embodiment, an example of an auto tensioner as a specific example of the belt tensioner and a sliding material incorporated in the auto tensioner is shown. However, the belt tensioner and the sliding material according to the present invention are shown. As for, a fixed body fixed on the fixed side and a pressing portion for pressing the belt are provided, and the pressing portion is held displaceably on the fixed body so as to move forward and backward in the direction of pressing the belt. Interposed between the fixed body and the movable body, and between the fixed body and the movable body, biasing means for biasing the movable body toward the belt pressing direction with respect to the fixed body, A sliding member that generates sliding friction with at least one of the fixed body and the movable body in accordance with the displacement of the movable body with respect to the fixed body and that damps the displacement of the movable body with the sliding friction is provided. Also As long, but the present invention is not particularly limited.
10 固定体
20 揺動体(可動体)
29 プーリ(押圧部)
40 インサートベアリング(摺動材)
50 捩りコイルばね(付勢手段)
60 スプリングサポート(摺動材)
10
29 Pulley (pressing part)
40 Insert bearing (sliding material)
50 Torsion coil spring (biasing means)
60 Spring support (sliding material)
Claims (6)
上記摺動材の主要樹脂成分として、曲げ弾性率が上記摺動材よりも高い高弾性樹脂材料に対し、曲げ弾性率が上記摺動材よりも低い低弾性樹脂材料を混合することを特徴とするベルトテンショナ用摺動材の製造方法。 It has a fixed body fixed to the fixed side and a pressing portion for pressing the belt, and the pressing portion is held displaceably on the fixed body so as to move forward and backward in the direction of pressing the belt. A movable body, interposed between the fixed body and the movable body, biasing means for biasing the movable body toward the belt pressing direction with respect to the fixed body, and interposed between the fixed body and the movable body; A sliding member that generates sliding friction with at least one of the fixed body and the movable body in accordance with the displacement of the movable body relative to the fixed body, and that damps the displacement of the movable body with the sliding friction. A method of manufacturing the sliding material in the belt tensioner,
As a main resin component of the sliding material, a low elastic resin material having a lower bending elastic modulus than the sliding material is mixed with a high elastic resin material having a higher bending elastic modulus than the sliding material. Manufacturing method of sliding material for belt tensioner.
高弾性樹脂材料および低弾性樹脂材料として、共にポリアミド46樹脂を用いることを特徴とするベルトテンショナ用摺動材の製造方法。 In the manufacturing method of the sliding material for belt tensioners according to claim 1,
A method for producing a sliding material for a belt tensioner, wherein both a high elastic resin material and a low elastic resin material use polyamide 46 resin.
高弾性樹脂材料として曲げ弾性率が略3000MPaであるポリアミド46樹脂材料を用いる一方、低弾性樹脂材料として曲げ弾性率が略1900MPaであるポリアミド46樹脂材料を用い、
上記高弾性樹脂材料に対する上記低弾性樹脂材料の混合率を、5〜20重量%とすることを特徴とするベルトテンショナ用摺動材の製造方法。 In the manufacturing method of the sliding material for belt tensioners according to claim 2,
While using a polyamide 46 resin material having a flexural modulus of approximately 3000 MPa as the high elastic resin material, using a polyamide 46 resin material having a flexural modulus of approximately 1900 MPa as the low elastic resin material,
A method for producing a sliding material for a belt tensioner, wherein a mixing ratio of the low elastic resin material to the high elastic resin material is 5 to 20% by weight.
可動体は、ベルト押圧方向に対して進退移動するように固定体に揺動可能に保持された揺動体であり、
摺動材は、固定体および揺動体のうちの一方に揺動一体に固定され、
上記ベルトテンショナの付勢手段は、捩りトルクでもって上記揺動体をベルト押圧方向に回動付勢する一方、上記捩りトルクの反力でもって上記摺動材と固定体および揺動体のうちの他方とを互いに圧接させる捩りコイルばねであることを特徴とするベルトテンショナ。 The belt tensioner according to claim 4,
The movable body is a swinging body that is swingably held by the fixed body so as to move forward and backward with respect to the belt pressing direction.
The sliding material is fixed integrally to one of the fixed body and the rocking body,
The biasing means of the belt tensioner rotates and biases the swinging body in the belt pressing direction with a torsion torque, while the other of the sliding member, the fixed body and the swinging body with a reaction force of the torsion torque. A belt tensioner characterized by being a torsion coil spring that presses against each other.
固定体は、揺動軸心に沿って延びるように設けられた軸部を有し、
揺動体は、上記揺動軸心回りに揺動可能に上記軸部上に外嵌合されたボス部を有し、
捩りコイルばねは、上記揺動体のボス部上に遊嵌されたコイル部を有し、
摺動材は、固定体に揺動不能に固定されつつ、上記揺動体のボス部に摺接するように設けられ、
捩りコイルばねは、上記摺動材と上記揺動体のボス部とを互いに圧接させていることを特徴とするベルトテンショナ。 The belt tensioner according to claim 5, wherein
The fixed body has a shaft portion provided so as to extend along the swing axis,
The oscillating body has a boss part fitted on the shaft part so as to be able to oscillate around the oscillating axis,
The torsion coil spring has a coil part loosely fitted on the boss part of the oscillator,
The sliding member is provided so as to be in sliding contact with the boss portion of the swinging body while being fixed to the fixed body so as not to swing.
The torsion coil spring is a belt tensioner in which the sliding member and the boss portion of the rocking body are pressed against each other.
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