JP2024088617A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することが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、外筒部２１を有するベース２と、ベース２に回動自在に支持されたアーム３と、外筒部２１から軸Ｒ方向に張出し、アーム３に回転自在に設けられ、伝動ベルト１０１が巻掛けられるプーリ４と、外筒部２１の内周面とアーム３との間に径方向に挟まれる摩擦部材６と、摩擦部材６を介してアーム３をベース２に対して回動付勢するコイルばね５とを備え、摩擦部材６は、外筒部２１の内周面に沿って摺接可能な円弧面６０を有し、円弧面６０は、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、外筒部２１の内周面に対して、プーリ４が外筒部２１から軸Ｒ方向に張出していることに起因するアーム３の傾きに対応して傾斜している。【選択図】図３

Description

本発明は、ベルトの張力を自動的に適度に保つためのオートテンショナに関する。

例えば、自動車エンジンの補機駆動のためのベルトにおいては、エンジン燃焼に起因する回転変動によりベルト張力が変動する。このようなベルト張力の変動に起因してベルトスリップが発生し、そのスリップ音や摩耗などの問題が生じている。これを解決するために、従来から、ベルト張力が変動してもベルトスリップの発生を抑える機構として、オートテンショナが採用されている。

自動車エンジンの補機駆動ベルトシステムに備わるオートテンショナには、特にベルト張力が増加した場合に、固定部材（以下、ベースという）に対して回動自在に支持された可動部材（以下、アームという）の揺動を十分に減衰させるために、減衰機構（ダンピング機構）が備えられている。減衰機構としては、例えば、特許文献１には、ダンピング発生部材としての摩擦部材が、ベースとアームとの間に設けられるとともに、アームに係止された構成であって、摩擦部材とベースとの摺動面に摩擦作用を生じさせることによってアームの揺動を減衰させている。

特許文献１の摩擦部材は、アームに係止されて、ベースとアームとの間に径方向に挟まれており、アームの揺動軸方向に見て、略扇形状に形成されている。特許文献１の摩擦部材の摺動面は、ベースの外筒部（円筒部）の内周面に対して摺接可能な円弧面である。
自動車エンジンの補機駆動ベルトシステムに備わる上述のオートテンショナにおいて、ベルトの張力変化に伴いアームは激しく揺動する。このアームの揺動に伴い、摩擦部材はベースに対して激しく摺動する。ダンピング発生部材である摩擦部材は、この摺動面に繰り返し生じる摩擦作用により、次第に摩耗し擦り減っていく。摩擦部材の摺動面の少なくとも一部が早期に摩耗してしまうと、アームの揺動を減衰させる効果を確保し難くなり、オートテンショナが早期に寿命に至るおそれがある。

特開２０１６－１２１７９８号公報

ところで、上記オートテンショナのようにプーリが軸方向にオフセット配置された構造では、摩擦部材に外力が作用している状態、即ち、ベルトに初期張力が付与されて、プーリにベルト荷重が作用すると、軸受け部分（特許文献１ではシャフトと軸受部材との間の摺動隙間）には僅かながら遊びがあるため、アームが僅かに（例えば、０．３°程度）傾くことがある。

このように、プーリのオフセット配置に起因し、アームが傾くと、ベルトの張力が増加して、プーリに作用するベルト荷重が増加した場合は、アームに係止されて、ベースとアームとの間に径方向に挟まれる摩擦部材の円弧面（外周面）と円筒部の内周面との間に局所的に過度な接触面圧が作用し、摩擦部材の円弧面が円筒部の内周面に対して均一な押圧力で接触できなくなってしまい偏摩耗しやすくなる。摩擦部材の円弧面に偏摩耗が生じると、オートテンショナの寿命が低下してしまう。

そこで、本発明では、プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの円筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することができるオートテンショナを提供する。

本発明は、円筒部を有するベースと、
前記ベースに対して回動自在に支持されたアームと、
前記円筒部から当該円筒部の軸方向に張り出した位置に配置されて、前記アームに回転自在に設けられるとともに、ベルトが巻き掛けられるプーリと、
前記円筒部の内周面と前記アームとの間に径方向に挟まれる摩擦部材と、
前記摩擦部材を介して前記アームを前記ベースに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備え、
前記摩擦部材は、前記円筒部の内周面に沿って摺接可能な円弧面を有し、
前記円弧面は、当該摩擦部材に外力が作用していない状態において、前記円筒部の内周面に対して、前記プーリが前記円筒部から当該円筒部の軸方向に張り出した位置に配置されていることに起因する前記アームの傾きに対応して傾斜している、オートテンショナである。

上記構成によれば、ベルト張力が増加して、プーリに作用するベルト荷重が増加することによって、アームがコイルばねの付勢力に抗して回動すると、摩擦部材の円弧面がベースの円筒部の内周面に対して摺動し、摩擦部材の円弧面とベースの円筒部の内周面との間で摩擦力が発生する状態において、プーリのオフセット配置（プーリが円筒部から当該円筒部の軸方向に張り出した位置に配置された状態）に起因してアームが傾いていても、摩擦部材の円弧面と円筒部の内周面との間に局所的に過度な接触面圧が作用するのを抑制し、摩擦部材の円弧面が円筒部の内周面に対してほぼ全面接触状態（全面的にほぼ均一な面圧を作用させて接触可能な状態）となることで、摩擦部材の偏摩耗を抑制することができる。

また、本発明は、上記オートテンショナにおいて、前記コイルばねが、一端が前記摩擦部材に係止され、他端が前記ベースに係止され、前記円筒部の軸方向に圧縮された状態で配置されて前記摩擦部材を前記アームに前記円筒部の軸方向に押し付ける構成であってもよい。

上記構成によれば、コイルばねの軸方向の弾性復元力によって、摩擦部材をアームに押し付けて、安定的に保持することができる。
この際、摩擦部材がアームに円筒部の軸方向に押し付けられていることにより、プーリが円筒部から軸方向に張り出した位置に配置されていることに起因したアームの傾きがあると、摩擦部材もアームとともに傾くため、摩擦部材に偏摩耗が生じやすい場合があるが、上記のように、摩擦部材の円弧面は、摩擦部材に外力が作用していない状態において、上記アームの傾きに対応して傾斜していることから、摩擦部材の偏摩耗を確実に抑制することができる。

また、本発明は、上記オートテンショナにおいて、前記摩擦部材が、
前記円筒部の周方向に関して前記円弧面より前記一方向側に位置し、前記アームに係止される第１係止部と、
前記コイルばねの前記一端と係止される第２係止部と、を有していてもよい。

本構成によれば、摩擦部材及びコイルばねだけで、ベルト張力が増加した場合と減少した場合で、摩擦部材の摺動面で生じる摩擦力の大きさが異なるように作用することで、アームの回動方向に応じて非対称な減衰特性（非対称ダンピング特性）を実現することができるとともに、オートテンショナが、ベルト張力が増加することによって、摩擦部材の円弧面とベースの円筒部の内周面との間により大きい摩擦力を生じさせることができ、アームの揺動を十分に減衰させるようなより大きな減衰力を発生させることができる一方で、摩擦部材の円弧面（摺動面）の摩耗がより進行し易くなってしまう非対称ダンピング特性を有するオートテンショナであっても、摩擦部材の円弧面が偏摩耗するのを抑制して、オートテンショナの耐久性を確保できる。

プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの円筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することができるオートテンショナを提供することができる。

図２のオートテンショナのＢ‐Ｂ線断面図である。 図１のオートテンショナのＡ‐Ａ線断面図である。 図２のオートテンショナ（摩擦部材に外力が作用していない状態）のａ部の拡大図である。 図２のオートテンショナ（摩擦部材に外力が作用している状態）のａ部の拡大図である。 ベルト張力が増加したときに摩擦部材に作用する力を示した図である。 比較例に係るオートテンショナ（摩擦部材に外力が作用していない状態）のａ部の拡大図である。 比較例に係るオートテンショナ（摩擦部材に外力が作用している状態）のａ部の拡大図である。 実施例に係る耐久性試験で使用する試験用ベルトシステムの構成図である。 その他の実施形態に係るオートテンショナの断面図である（図１に対応する図である）。 その他の実施形態に係るオートテンショナ（摩擦部材に外力が作用していない状態）の拡大図である（図３に対応する図である）。

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１０１の弛み側張力を一定に保つオートテンショナ１に本発明を適用した一例である。

（オートテンショナ１）
本実施形態のオートテンショナ１は、自動車用エンジンのクランクシャフトに連結された駆動プーリ（図示省略）と、オルタネータ等の補機を駆動する従動プーリ（図示省略）とにわたって伝動ベルトが巻き掛けられている補機駆動システムに用いられている。詳細には、オートテンショナ１の後述するプーリ４は、伝動ベルト１０１の弛み側に接触するように配置されている。この補機駆動システムは、クランクシャフトの回転が伝動ベルト１０１を介して従動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。

図２に示すように、本実施形態のオートテンショナ１は、図２中二点鎖線で示すエンジンブロック１００に固定されるベース２と、このベース２に対して軸Ｒを中心に回動自在に支持されたアーム３と、このアーム３に回転自在に設けられたプーリ４と、コイルばね５と、摩擦部材６とを備えている。

（プーリ４のオフセット配置）
オートテンショナ１は、図２に示すように、プーリ４（詳細には、プーリ４を回動自在に支持する転がり軸受（不図示）の前後方向（軸Ｒ方向）中心Ｃ１）が、ベース２（外筒部２１）から軸Ｒ方向の前方に張り出した位置に配置された構造（詳細には、シャフト８（アーム３）を回動自在に支持する滑り軸受け７の前後方向（軸Ｒ方向）中心Ｃ０に対してオフセット配置された構造）になっている。なお、図２中の上下方向を前後方向と定義する。また、軸Ｒを中心とした径方向を単に径方向、軸Ｒを中心とした周方向を単に周方向と定義する。

（ベース２）
ベース２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１００に固着される環状の台座部２０と、台座部２０の外縁部から前方に延びる外筒部２１（円筒部）と、台座部２０の中央部から前方に延びる内筒部２２とを備えている。内筒部２２の内側には軸受け７を介して、前後方向（軸Ｒ方向）に延びるシャフト８が回動自在に挿通されている。

内筒部２２およびアーム３の後述する突出部３１と、外筒部２１との間には、ばね収容室９が形成されている。このばね収容室９にコイルばね５が配置されている。図１および図２に示すように、コイルばね５は、後端部（他端）から前端部（一端）に向かってＸ方向（一方向に相当）に螺旋状に巻かれている。なお、図２は、図１に示すＡ－Ａ線（Ａ－ｄ１－ｄ２－Ａ）断面図である。

（アーム３）
アーム３は、ベース２の外筒部２１の前方に配置される円盤部３０と、円盤部３０の中央部から後方に延びる突出部３１と、円盤部３０の外縁の一部から張り出して形成されたプーリ支持部３２とを備えている。このアーム３も前述のベース２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。

円盤部３０と突出部３１の中央部には、前後方向に延びる孔が形成されており、この孔にシャフト８が相対回転不能に挿入されている。したがって、アーム３は、シャフト８を介して、ベース２に回動自在に支持されている。

プーリ支持部３２には、プーリ４が回転自在に取り付けられている。プーリ４には、伝動ベルト１０１が巻き掛けられる。伝動ベルト１０１の張力の増減に伴って、プーリ４（およびアーム３）は、軸Ｒを揺動中心として揺動する。なお、図２中、プーリ４の内部構造は省略して表示している。

円盤部３０の後面の外縁近傍には、ベース２の外筒部２１の前端部が収容される環状溝３０ａが形成されている。また、円盤部３０の後面において、突出部３１より径方向外側で環状溝３０ａより径方向内側の部分は、軸Ｒに垂直な平坦状に形成されている。

突出部３１は、略円筒状に形成されている。図１に示すように、突出部３１の前側部分には、扇形状の切欠きが形成されている。この切欠きの周方向両側は、係止面３１ａと接触面３１ｂで構成されている。軸Ｒ方向から見て、係止面３１ａは、係止面３１ａの任意の点と軸Ｒとを通る直線に対して交差する。つまり、係止面３１ａは、径方向に対して傾斜している。より詳細には、係止面３１ａは、径方向外側に向かうほどＸ方向に向かうように径方向に対して傾斜している。また、接触面３１ｂは、径方向外側に向かうほどＸ方向と逆方向に向かうように径方向に対して傾斜している。

（摩擦部材６）
摩擦部材６は、図１及び図２に示すように、ベース２の外筒部２１の内周面とアーム３の突出部３１との間に径方向に挟まれている。摩擦部材６の前後方向長さは、係止面３１ａおよび接触面３１ｂの前後方向長さとほぼ同じである。摩擦部材６の前面は、平坦状であって、その全面又は一部がアーム３の円盤部３０の後面に接触する。

摩擦部材６は、合成樹脂に繊維、充填剤、固体潤滑材等を配合させた潤滑性の高い材料で形成されている。摩擦部材６を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン、ポロフェニレンサルファイド、超高分子量ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、または、フェノール等の熱硬化性樹脂が用いられる。なお、摩擦部材６は、前面と後述する円弧面６０が上述の材料で構成されていれば、上記以外の材料を含んでいてもよい。

摩擦部材６は、図１に示すように、軸Ｒに直交する断面形状が略扇形状であって、円弧面６０と、この円弧面６０に対向する係止面６１（第１係止部）と、周方向に対向する２つの側面６２、６３を有する。円弧面６０は、外筒部２１の内周面とほぼ同じ曲率に形成されており、外筒部２１の内周面に沿って摺接可能である。係止面６１は、アーム３の突出部３１の係止面３１ａに接触する。２つの側面６２、６３のうちＸ方向と逆方向側の側面６３の径方向内側端部は、アーム３の突出部３１の接触面３１ｂに接触する。

係止面６１は、円弧面６０より周方向に関してＸ方向側に位置する。また、係止面６１は、径方向外側に向かうほどＸ方向側に向かうように、径方向に対して傾斜している。２つの側面６２、６３は、径方向外側に向かうほどＸ方向と逆方向側に向かうように、径方向に対して傾斜している。側面６２、６３のうちＸ方向側の側面６２は、係止面６１に略直交している。

摩擦部材６に外力が作用していない状態において、係止面６１から円弧面６０までの係止面６１に直交する方向の長さは、アーム３の係止面３１ａからベース２の外筒部２１の内周面までの係止面３１ａに直交する方向の間隔よりも若干大きい。したがって、摩擦部材６は、係止面６１に略直交する方向に若干圧縮した状態で、アーム３の突出部３１とベース２の外筒部２１との間に配置されている。

摩擦部材６の後面には、コイルばね５の前端部（一端）を保持（係止）する保持溝６４（第２係止部）が形成されている。コイルばね５の前端部は、後端部と同様に、先端近傍において屈曲して、屈曲部より先端側の部分が直線状に延びている。この直線状の部分が保持溝６４に保持されている。保持溝６４は、係止面６１より径方向外側に位置すると共に、周方向に関して係止面６１よりＸ方向と逆方向側に位置する。

ここで、本実施形態の摩擦部材６は、図１に示すように、伝動ベルト１０１の張力が増加した場合に、軸Ｒ方向に見て、プーリ４の中心に作用するベルト荷重ＢＦと、摩擦部材６の円弧面６０をベース２の外筒部２１の内周面に押し付ける力Ｆｒ（ベルト荷重ＢＦによりアーム３から受ける力Ｆａと、コイルばね５のねじり復元力Ｆｓとの合力Ｆｒ）とが、ほぼ逆向きに作用する周方向位置に配置されている。

また、摩擦部材６は、摩擦部材６に外力が作用している状態、つまり、伝動ベルト１０１に初期張力（例えば３３０Ｎ）が付与されて、プーリ４にベルト荷重ＢＦが作用している状態において、プーリ４のオフセット配置に起因し、プーリ４に対して、ベルト荷重ＢＦ方向（図１参照）でかつ矢印Ｍの向き（図２参照）にモーメント荷重が作用し、アーム３が僅かに（例えば０．３°程度）傾いても（換言すると、図１及び図２に示すように、シャフト８（揺動軸）の軸心が軸Ｒ０から軸Ｒ１へと僅かに（例えば０．３°程度）傾いても）、図４に示すように、円弧面６０（摺動面）が外筒部２１の内周面に対してほぼ全面接触状態（全面的にほぼ均一な面圧を作用させて接触可能な状態）となるように構成されている。

具体的には、摩擦部材６の円弧面６０の全体（全面）は、図３に示すように、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、外筒部２１の内周面に対して、プーリ４が外筒部２１から当該外筒部２１の軸Ｒ方向に張り出した位置に配置（プーリ４のオフセット配置）されていることに起因するアーム３の傾き（例えば０．３°程度、測定方法は後述）に対応して、アーム３の傾き（例えば０．３°程度）と同程度に傾斜している。このため、図３に示すように、摩擦部材６は、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、摩擦部材６の円弧面６０の前面外縁際６０ａのみが摩擦部材６の円弧方向全体に亘って外筒部２１の内周面に接触するように構成されている。即ち、図３に示すように、摩擦部材６の円弧面６０は、摩擦部材６の円弧面６０と外筒部２１の内周面との間の径方向離間距離が摩擦部材６の前面外縁際６０ａから摩擦部材６の後面外縁際６０ｂに向かって漸次拡大するよう一定の傾斜角（例えば０．３°程度）で直線状に傾斜する態様で構成されている。

なお、アーム３の傾き量［°］は、以下のＨ１寸法およびＨ２寸法を測定することにより算出した。

図２に示すように、アーム３が傾く前の揺動軸の中心軸を軸Ｒ０とし、アーム３が傾いた後の揺動軸の中心軸を軸Ｒ１とする。Ｈ１寸法は、軸Ｒ０（または軸Ｒ１）方向に見て摩擦部材６の円弧面６０を円弧方向に二等分する周方向位置における、アーム３の前面外縁３ａから軸Ｒ０方向に沿ったベース２の台座部２０の後面外縁２ａまでの高さ寸法とした。
Ｈ２寸法は、軸Ｒ０（または軸Ｒ１）方向に見てＨ１寸法の測定位置から１８０°離れた周方向位置における、アーム３の前面外縁３ａから軸Ｒ０方向に沿ったベース２の台座部２０の後面外縁２ａまでの高さ寸法とした。
Ｈ１寸法およびＨ２寸法は、アーム３が傾く前は、同一寸法（Ｈ１＝Ｈ２）であるが、伝動ベルト１０１に初期張力が付与されて、プーリ４にベルト荷重ＢＦが作用し、アーム３が傾くと、Ｈ１＞Ｈ２の関係となる。

（コイルばね５）
コイルばね５は、軸Ｒ方向（前後方向）に圧縮された状態で配置されている。そのため、コイルばね５は、軸Ｒ方向の弾性復元力によって、摩擦部材６をアーム３の円盤部３０の後面に押し付けている。これにより、摩擦部材６は、アーム３に安定して保持される。

また、コイルばね５は、拡径方向にねじられた状態で配置されている。そのため、コイルばね５は、周方向の弾性復元力によって、摩擦部材６を介してアーム３をＸ方向、即ち、プーリ４を伝動ベルト１０１に押し付けて伝動ベルト１０１の張力を増加させる方向に回動付勢している。

（オートテンショナ１の動作）
次に、オートテンショナ１の動作について説明する。
伝動ベルト１０１の張力が増加した場合には、アーム３はコイルばね５の周方向の付勢力に抗して、図５に示すＸ方向と逆方向に回動する。摩擦部材６はアーム３の係止面３１ａから力Ｆａを受けてＸ方向と逆方向に回動し、摩擦部材６の円弧面６０がベース２の外筒部２１の内周面と摺動する。

摩擦部材６の円弧面６０は、摩擦部材６の係止面６１よりも周方向に関してＸ方向と逆方向側に位置している。さらに、係止面６１の任意の点における接線方向と円弧面６０とが交差している。摩擦部材６の係止面６１がアーム３から受ける力Ｆａは、係止面６１における接線方向の力であるため、係止面６１から力Ｆａの方向の直線上に円弧面６０が存在することになる。そのため、摩擦部材６の係止面６１がアーム３から受ける力Ｆａを、摩擦部材６の円弧面６０をベース２の外筒部２１の内周面に押し付ける力に使うことができる。

また、摩擦部材６は、コイルばね５を拡径方向にねじり変形させたことによる弾性復元力（以下、「ねじり復元力」という。）Ｆｓを受けている。ねじり復元力Ｆｓは、Ｘ方向の分力Ｆｓ１と、縮径方向の分力Ｆｓ２との合力である。

したがって、摩擦部材６には、アーム３から受けた力Ｆａと、コイルばね５のねじり復元力Ｆｓとの合力Ｆｒが作用する。力Ｆａはねじり復元力Ｆｓよりも大きいため、合力Ｆｒは径方向外向きの力となり、摩擦部材６の円弧面６０は合力Ｆｒによってベース２の外筒部２１の内周面に押し付けられる。そのため、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１との間に大きい摩擦力を生じさせることができ、アーム３の揺動を十分に減衰させるような大きな減衰力を発生させることができる。

逆に、伝動ベルト１０１の張力が減少した場合には、コイルばね５のねじり復元力Ｆｓにより、アーム３が図５に示すＸ方向に回動し、プーリ４がベルト張力を回復させるように揺動する。摩擦部材６はコイルばね５からねじり復元力Ｆｓを受けてＸ方向に回動し、摩擦部材６の円弧面６０がベース２の外筒部２１の内周面と摺動する。摩擦部材６はねじり復元力Ｆｓの縮径方向の分力Ｆｓ２によって径方向内側に付勢されるため、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間に生じる摩擦力は小さい。

仮に、円弧面６０のＸ方向側端部が係止面６１の周方向範囲まで延びている場合、コイルばね５のねじり復元力Ｆｓの周方向の分力Ｆｓ１によって、摩擦部材６の円弧面６０が外筒部２１の内周面に押し付けられることになるが、本実施形態では、摩擦部材６の円弧面６０が、摩擦部材６の係止面６１よりも周方向に関してＸ方向と逆方向側に位置しているため、コイルばね５のねじり復元力Ｆｓの周方向の分力Ｆｓ１によって、摩擦部材６の円弧面６０が外筒部２１の内周面に押し付けられることがなく、摩擦部材６の円弧面６０と外筒部２１の内周面との間の摩擦力の増加を防止できる。

したがって、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間には、アーム３がＸ方向と逆方向に回動した場合に比べて小さい摩擦力が発生するため、アーム３はコイルばね５のねじり復元力を十分に受けることができ、アーム３の揺動を伝動ベルト１０１の張力の減少に対して十分に追従させることができる。

ここで、本実施形態のオートテンショナ１によれば、摩擦部材６の円弧面６０の全体（全面）は、図３に示すように、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、傾斜（例えば０．３°程度）している。
このため、伝動ベルト１０１の張力が増加して、プーリ４に作用するベルト荷重ＢＦが増加することによって、アーム３がコイルばね５の付勢力に抗して回動して、摩擦部材６の円弧面６０がベース２の外筒部２１の内周面に対して摺動し、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間で摩擦力が発生する状態において、プーリ４が外筒部２１から当該外筒部２１の軸Ｒ方向に張り出した位置に配置（プーリ４のオフセット配置）されていることに起因してアーム３が傾いても、摩擦部材６の円弧面６０と外筒部２１の内周面との間に局所的に過度な接触面圧が作用するのを抑制し、図４に示すように、摩擦部材６の円弧面６０が外筒部２１の内周面に対してほぼ全面接触状態（全面的にほぼ均一な面圧を作用させて接触可能な状態）となることで、摩擦部材６の偏摩耗を抑制することができる。

本実施形態のオートテンショナ１によれば、摩擦部材６の係止面６１は、外筒部２１の周方向に関して円弧面６０よりＸ方向側に位置し、アーム３に係止されており、保持溝６４は、コイルばね５の前端部（一端）と係止されている。
この場合、摩擦部材６の円弧面６０は、周方向に関して、摩擦部材６の係止面６１よりもコイルばね５の回動付勢方向（Ｘ方向）と逆方向側、すなわち、アーム３の回動方向側に位置している。そのため、摩擦部材６の係止面６１がアーム３から受ける力Ｆａを、摩擦部材６の円弧面６０をベース２の外筒部２１の内周面に押し付ける力に使うことができる（図５参照）。
したがって、上記構成を有しないオートテンショナと比較し、伝動ベルト１０１の張力が増加することによって、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間により大きい摩擦力を生じさせることができ、アーム３の揺動を十分に減衰させるようなより大きな減衰力を発生させることができる一方で、摩擦部材６の円弧面６０（摺動面）の摩耗がより進行し易くなってしまう、と云える。

反対に、伝動ベルト１０１の張力が減少することによって、アーム３がコイルばね５の付勢力によって回動する場合には、摩擦部材６はコイルばね５から周方向の付勢力を受けることになるが、摩擦部材６の円弧面６０が、周方向に関して、摩擦部材６の係止面６１よりもコイルばね５の回動付勢方向と逆方向側に位置しているため、コイルばね５の周方向の付勢力によって摩擦部材６の円弧面６０がベース２の外筒部２１の内周面に押し付けられることがなく、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間の摩擦力の増加を抑制できる。
したがって、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間に小さい摩擦力を生じさせることができ、アーム３の揺動を伝動ベルト１０１の張力の減少に対して十分に追従させることができる。
即ち、本構成によれば、摩擦部材６とコイルばね５だけで、伝動ベルト１０１の張力が増加した場合と減少した場合で、摩擦部材６の円弧面６０（摺動面）で生じる摩擦力の大きさが異なるように作用することで、アーム３の回動方向に応じて非対称な減衰特性（非対称ダンピング特性）を実現することができるとともに、オートテンショナ１が、伝動ベルト１０１の張力が増加することによって、摩擦部材６の円弧面６０とベース２の外筒部２１の内周面との間により大きい摩擦力を生じさせることができ、アーム３の揺動を十分に減衰させるようなより大きな減衰力を発生させることができる一方で、摩擦部材６の円弧面６０（摺動面）の摩耗がより進行し易くなってしまう非対称ダンピング特性を有するオートテンショナ１であっても、摩擦部材６の円弧面６０が偏摩耗するのを抑制して、オートテンショナ１の耐久性を確保できる。

また、上記構成のオートテンショナ１は、コイルばね５が、軸Ｒ方向の弾性復元力によって、摩擦部材６をアーム３の円盤部３０の後面に押し付ける構成をしている。
これにより、摩擦部材６をアーム３に安定的に保持することができるようにしているが、この際、摩擦部材６がアーム３に外筒部２１の軸Ｒ方向に押し付けられていることにより、プーリ４が外筒部２１から軸Ｒ方向に張り出した位置に配置されていることに起因したアーム３の傾きがあると、摩擦部材６もアーム３とともに傾くため、摩擦部材６に偏摩耗が生じやすい場合があるが、上記のように、摩擦部材６の円弧面６０は、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、上記アーム３の傾きに対応して傾斜していることから、摩擦部材６の偏摩耗を確実に抑制することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

上記各実施形態では、図１に示すように、軸Ｒ方向に見て、プーリ４の中心に作用するベルト荷重ＢＦの向きと、摩擦部材６の円弧面６０をベース２の外筒部２１の内周面に押し付ける力Ｆｒの向きとがほぼ逆向きに作用するように、補機駆動システム（プーリレイアウト）およびオートテンショナ１（特には摩擦部材６の周方向位置）が構成されているため、摩擦部材６の円弧面６０の全体（全面）は、図３に示すように、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、外筒部２１の内周面に対して、プーリ４が外筒部２１から当該外筒部２１の軸Ｒ方向に張り出した位置に配置（プーリ４のオフセット配置）されていることに起因するアーム３の傾き（例えば０．３°程度、測定方法は後述）に対応して、アーム３の傾き（例えば０．３°程度）と同程度に傾斜している。このため、図３に示すように、摩擦部材６に外力が作用していない状態において、摩擦部材６の円弧面６０の前面外縁際６０ａのみが摩擦部材６の円弧方向全体に亘って外筒部２１の内周面に接触するように構成されている。
しかし、摩擦部材６は、前述したように、ベルト荷重ＢＦの向きと、摩擦部材６の円弧面６０をベース２の外筒部２１の内周面に押し付ける力Ｆｒの向きとの関係に基づき、プーリ４のオフセット配置に起因するアーム３の傾きに対応して、摩擦部材６に外力が作用していない状態において外筒部２１の内周面に対して傾斜する面を円弧面６０に有するように形成されていればよい。

例えば、図９に示すように、摩擦部材６´が、軸Ｒ方向に見て、ベルト荷重ＢＦの向きと押付力Ｆｒの向きとがほぼ同じ向きに作用するように構成されている場合（例えば、軸Ｒ方向に見て、プーリ４の位置は図１のままで、摩擦部材６´の円弧面６０´が図１に示す位置から１８０°離れた周方向位置に配設された構成の場合）、図１０に示すように、摩擦部材６´の円弧面６０´の全体（全面）は、摩擦部材６´に外力が作用していない状態において、外筒部２１の内周面に対して、プーリ４のオフセット配置に起因するアーム３の傾きに対応して、アーム３の傾きと同程度に傾斜するが、摩擦部材６´の円弧面６０´の後面外縁際６０ｂ´のみが摩擦部材６´の円弧方向全体に亘って外筒部２１の内周面に接触するように構成されていてもよい。
即ち、図１０に示すように、摩擦部材６´の円弧面６０´は、摩擦部材６´の円弧面６０´と外筒部２１の内周面との間の径方向離間距離が摩擦部材６´の後面外縁際６０ｂ´から摩擦部材６´の前面外縁際６０ａ´に向かって漸次拡大するよう一定の傾斜角（例えば０．３°程度）で直線状に傾斜する態様で構成されている。

また、例えば、軸Ｒ方向に見て、ベルト荷重ＢＦと押付力Ｆｒとの互いのベクトル及びその延長線が交差する関係に構成されている場合、プーリ４のオフセット配置に起因するアーム３の傾きに対応して、摩擦部材６は、摩擦部材６に外力が作用していない状態において外筒部２１の内周面に対して円弧面６０の一部分が傾斜するように形成されていてもよい。

また、摩擦部材６は、円弧面６０を構成する第１部品と、係止面６１及び保持溝６４を構成する第２部品とを含む２以上の部品で構成されていてもよい。この場合、第１部品は第２部品よりも表面硬度が低く、第２部品は第１部品よりも表面硬度が高い構成にしてもよい。例えば、第１部品は、ポリアミド（ナイロン６Ｔ）等の合成樹脂を射出成形したものが例示でき、また、第２部品は、アルミ合金鋳物（ＡＤＣ１２）等の金属製品を例示できる。

本発明のオートテンショナにおいては、プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制する必要がある。
そこで、本実施例では、実施例および比較例に係るオートテンショナ（以下、各供試体）を作製し、耐久性試験を行い、比較検証を行った。
なお、以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

（供試体）
耐久性試験に供する供試体（実施例および比較例のオートテンショナ）は、下記のように、摩擦部材の円弧面（外筒部の内周面に対向する面）の形状が異なる点以外は供試体間で同じ構成（基本構成は、上記実施形態と同じで、非対称ダンピング特性を有する構成）とした。

（摩擦部材）
摩擦部材は、１部品の構成とし、ポリアミド樹脂（ＰＡ６Ｔ）を射出成形して形成させた。
揺動軸の軸心（Ｒ）方向に見た円弧面の中心角は４３°である。
摩擦部材の前後方向長さは、コイルばねの線径の約１．４倍である。

（外筒部の周方向に関する摩擦部材の配設位置）
摩擦部材は、図１に示すように、伝動ベルトの張力が増加した場合に、プーリの中心に作用するベルト荷重ＢＦと、摩擦部材の円弧面をベースの外筒部の内周面に押し付ける力Ｆｒ（ベルト荷重ＢＦによりアームから受ける力Ｆａと、コイルばねのねじり復元力Ｆｓとの合力Ｆｒ）とが、ほぼ逆向きに作用する周方向位置に配置させた。

（摩擦部材の円弧面の形状）
実施例のオートテンショナは、図３に示すように、摩擦部材に外力が作用していない状態において、プーリのオフセット配置に起因するアームの傾き（前述の方法で測定した結果、０．３°程度）に対応して、摩擦部材の円弧面の前面外縁際のみが摩擦部材の円弧方向全体に亘って外筒部の内周面に接触し、摩擦部材の円弧面の全体（全面）が外筒部の内周面に対してアームの傾き（０．３°程度）と同程度に、摩擦部材の円弧面と外筒部の内周面との間の径方向離間距離が摩擦部材の前面外縁際から摩擦部材の後面外縁際に向かって漸次拡大するよう傾斜角０．３°で直線状に傾斜する態様に構成されたものとし、同一製造ロットの新品の供試体（オートテンショナ）を合計４体用意した。

比較例のオートテンショナは、図６に示すように、摩擦部材に外力が作用していない状態において、摩擦部材の円弧面が外筒部の内周面に対してほぼ全面接触状態となる態様に構成されたものとし、同一製造ロットの新品の供試体（オートテンショナ）を合計４体用意した。なお、比較例のオートテンショナは、摩擦部材に外力が作用していない状態において、摩擦部材の前面における、第１係止部（アームの突出部と接触する係止面）から円弧面までの係止面に直交する方向の長さは、実施例のオートテンショナと同一とした。

（軸受）
軸受は、円筒状の金属製軸受（所謂メタル軸受）である。
軸受の揺動軸と接触する内周面は、ポリ四フッ化エチレンの潤滑材を含有する樹脂組成物（低摩擦材）で構成される。

（ベースとアーム）
ベースとアームは、アルミニウム合金鋳物（ＡＤＣ１２）で形成させた。

[オートテンショナの評価：項目、方法、基準]
表１に示す各供試体について、本願課題を解決し得るオートテンショナが得られたかどうかを見極めるために、耐久性（摩擦部材の状態）を検証した。

[耐久性（摩擦部材の状態）]
（試験機：図８）
アームを強制的に揺動させる試験を行うため、試験には、図８に示す試験用ベルトシステムを使用した。

試験用ベルトシステムは、鉛直上方に延びる１枚のフレームに固定されており、このフレームは、床等に固定されて略水平方向に延在する架台に固定されている。試験用ベルトシステムは、１つの駆動プーリによって同時に駆動される２つのベルトシステム（第１ベルトシステムと第２ベルトシステム）を有する。

２つのベルトシステムは、駆動軸を有する１つの駆動モータと、駆動軸に接続された１つの駆動プーリとを共有する。第１ベルトシステムは、第１オートテンショナと、第１従動プーリと、第１ベルトとを有する。第２ベルトシステムは、第２オートテンショナと、第２従動プーリと、第２ベルトとを有する。第１ベルトシステムの３つのプーリの位置と、第２ベルトシステムの３つのプーリの位置は、駆動軸の軸心を中心として点対称である。

駆動軸は、フレームと直交する方向に配置した。第１従動プーリ及び第２従動プーリには補機を接続しなかった。駆動プーリの外周面には、第１ベルト及び第２ベルトが並列に巻き掛けられる２つの周溝を、軸方向に離して設けた。駆動プーリは、第１オートテンショナのアーム及び第２オートテンショナのアームを強制的に揺動させることができるよう、駆動軸の軸心方向に見て駆動軸の軸心が駆動プーリの中心から所定の偏心量ｄだけ離れた位置に形成されている、いわゆる偏心プーリとした。アームの揺動幅（摩擦部材の摺動幅）が１０°となるように、偏心量ｄは４ｍｍとした。第１ベルト及び第２ベルトは、Ｖリブドベルト（三ツ星ベルト社製）で、ベルト呼称が６ＰＫ７３０（Ｋ形リブ、ベルト幅方向のリブ山の数６、ベルト長さ（ＰＯＣ）７３０ｍｍ、ベルト幅２１．４ｍｍ）のものを用いた。第１ベルト及び第２ベルトに埋設されている心線は、ポリエステルコードを用いた撚糸ロープである。

そして、１つの駆動プーリによって同時駆動される２つのベルトシステムの一方の第１ベルトシステムの第１オートテンショナのところには、実施例の供試体（オートテンショナ）を取り付け、他方の第２ベルトシステムの第２オートテンショナのところには、比較例の供試体（オートテンショナ）を取り付けた。

（試験方法）
試験は、雰囲気温度９５℃で行った。ベルト（第１ベルト及び第２ベルト）の初期張力は３３０Ｎであった。初期張力を付与してから、慣らし走行（１０秒程度）を行った後、駆動プーリを時計回りに回転数１２００ｒｐｍで１時間駆動させた。

その後、一旦、オートテンショナ（供試体２つ）を装置から取り外し、それぞれオートテンショナを分解し、摩擦部材（特に円弧面）の状態（偏摩耗の有無）を目視にて観察し、耐久性（摩擦部材の状態）の評価を行った後、判定が合格レベル（ａ判定、ｂ判定）の場合に限り、用意していた２体目（別の新品）の供試体（オートテンショナ）を当試験機（試験用ベルトシステム）に取り付け、以降の耐久性試験を続行させた。

以降、耐久性試験での試験時間で１００時間、２００時間（供試体：３体目）、および目標試験時間の３００時間（供試体：４体目）に到達の毎に、オートテンショナ（供試体２つ）を装置から取り外し、上述のオートテンショナの分解による耐久性（摩擦部材の状態）の評価を繰返すものとした。３００時間（実車寿命に相当）に達した場合、摩擦部材は、約２０００万回往復して摺動する計算になる。

（判定基準）
プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することができているかどうかの判断の指標として、摩擦部材の状態（特に摩擦部材の円弧面に偏摩耗が生じると、その結果、オートテンショナの寿命が低下する）を指標とした。

摩擦部材の円弧面に偏摩耗（局所的な異常摩耗）が生じていない（摩擦部材の円弧面の摩耗度合いが全体的に同程度である）場合は、プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部２１の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することができると評価し、ａ判定とした。
摩擦部材の円弧面に偏摩耗（局所的な異常摩耗）の兆候が認められる場合は、プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制する観点でやや劣ると評価し、ｂ判定とした。
摩擦部材の円弧面に偏摩耗（局所的な異常摩耗）が生じている場合は、プーリが軸方向にオフセット配置された構造でも、ベースの外筒部の内周面に摺接する摩擦部材の偏摩耗を抑制することができないと評価し、ｃ判定とした。
主用途（自動車エンジンの補機駆動ベルトシステム用）での実使用に対する適正（耐久性の確保）の観点から、ａ判定、ｂ判定のオートテンショナを合格レベルとした。

（検証結果および考察）
［耐久性の検証］
検証結果を表１に示す。

（実施例、比較例）
アームの傾きに対応して、外筒部の内周面に対して傾斜する面を摩擦部材の円弧面に有するオートテンショナ（実施例）では、耐久性（摩擦部材の状態）が目標試験時間３００時間まで終始良好であった（ａ判定）。
これは、試験中（アームの揺動動作中）、プーリのオフセット配置に起因しアームが傾いていても、特に、ベルトの張力が増加して、プーリに作用するベルト荷重が増加した際に、図４に示すように、摩擦部材の円弧面が外筒部の内周面に対してほぼ全面接触状態（全面的にほぼ均一な面圧を作用させて接触可能な状態）となるように構成されているため、繰り返し生じる摩擦作用に対しても、摩擦部材の円弧面（摺動面）が偏摩耗することなく（均一かつ穏やかに）摩耗することができたと考えられる。

一方、アームの傾きに対応して、外筒部の内周面に対して傾斜する面を摩擦部材の円弧面に有しないオートテンショナ（比較例）では、早期に（試験時間１００時間で）摩擦部材の円弧面に偏摩耗（即ち、円弧面における、摩擦部材の後面外縁際の円弧方向全体（図７中の接触部分）に異常摩耗）が認められた（ｃ判定）。
これは、試験中（アームの揺動動作中）、プーリのオフセット配置に起因するアームの傾きに伴い、特に、ベルトの張力が増加して、プーリに作用するベルト荷重が増加した際に、アームに係止されて、ベースとアームとの間に径方向に挟まれる摩擦部材の円弧面（外周面）と外筒部の内周面との間に局所的に過度な接触面圧が作用してしまい、摩擦部材の円弧面が外筒部の内周面に対して均一な押圧力で接触できなくなったため、繰り返し生じる摩擦作用により、摩擦部材の円弧面（摺動面）が早期に偏摩耗したと考えられる。

以上の結果から、本構成（実施例）によれば、オートテンショナが、ベルト張力が増加することによって、摩擦部材の円弧面とベースの外筒部の内周面との間により大きい摩擦力を生じさせることができ、アームの揺動を十分に減衰させるようなより大きな減衰力を発生させることができる一方で、摩擦部材の円弧面（摺動面）の摩耗がより進行し易くなってしまう非対称ダンピング特性を有するオートテンショナであっても、摩擦部材の円弧面が偏摩耗するのを抑制して、耐久性を確保することができると云える。

１ オートテンショナ
２ ベース
２０ 台座部
２１ 外筒部（円筒部）
３ アーム
３０ 円盤部
３１ 突出部
３１ａ 係止面
３１ｂ 接触面
３２ プーリ支持部
４ プーリ
５ コイルばね
６ 摩擦部材
６０ 円弧面
６０ａ 前面外縁際
６０ｂ 後面外縁際
６１ 係止面（第１係止部）
６２、６３ 側面
６４ 保持溝（第２係止部）
１０１ 伝動ベルト

Claims (3)

1. 円筒部を有するベースと、
   前記ベースに対して回動自在に支持されたアームと、
   前記円筒部から当該円筒部の軸方向に張り出した位置に配置されて、前記アームに回転自在に設けられるとともに、ベルトが巻き掛けられるプーリと、
   前記円筒部の内周面と前記アームとの間に径方向に挟まれる摩擦部材と、
   前記摩擦部材を介して前記アームを前記ベースに対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備え、
   前記摩擦部材は、前記円筒部の内周面に沿って摺接可能な円弧面を有し、
   前記円弧面は、当該摩擦部材に外力が作用していない状態において、前記円筒部の内周面に対して、前記プーリが前記円筒部から当該円筒部の軸方向に張り出した位置に配置されていることに起因する前記アームの傾きに対応して傾斜している、オートテンショナ。
2. 前記コイルばねは、一端が前記摩擦部材に係止され、他端が前記ベースに係止され、前記円筒部の軸方向に圧縮された状態で配置されて前記摩擦部材を前記アームに前記円筒部の軸方向に押し付けている、請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記摩擦部材は、
   前記円筒部の周方向に関して前記円弧面より前記一方向側に位置し、前記アームに係止される第１係止部と、
   前記コイルばねの前記一端と係止される第２係止部と、を有する、請求項１又は２に記載のオートテンショナ。

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