JP3732446B2 - オートテンショナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト駆動機構の伝動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。
【０００２】
従来、この種のオートテンショナは、例えば特開平１１−９４０３６号公報に開示されているように、揺動支軸とボス部との間に捻りコイルバネを介装し、この捻りコイルバネの軸方向の付勢力（伸張復元力）により揺動アームのボス部を摩擦板に圧接させると共に、捻りコイルバネの周方向の付勢力（捻り復元力）により揺動アームおよびテンションプーリをその揺動方向の一側に向けて付勢することによって、揺動アームの自由端でテンションプーリにテンションを付与するように構成されている。
【０００３】
このような構成により、オートテンショナは、伝動ベルトの張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリの動きを許容しつつ、伝動ベルトからの激しい振動や衝撃を減衰するようにテンションプーリの動きを規制する機能を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、捻りコイルバネの軸方向の付勢力（伸張復元力）により揺動アームのボス部を摩擦板に圧接して、ボス部と摩擦板との間に摩擦力を発生させる構成であると、伸張復元力の方向が１方向に限定されるため、全ての振動・衝撃力がこの摩擦力により減衰される結果、揺動アームと摩擦板との間に大きな負担がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることのできるオートテンショナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられた第１当接部材と、前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、前記伸張復元力により前記摩擦部材が摺動する側に設けられた第２当接部材とを備えた摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦部材は、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して、第１当接部材及び第２当接部材との間に摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させることを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面を二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力による圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面で発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面を構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力は完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力により発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【０００８】
また、分散する付勢力の間の角度と摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力に対して分散される付勢力の値を調節することが可能であり、各摩擦面での減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネの伸張復元力は、二方向の付勢力に分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力の間の傾斜角度を変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【０００９】
請求項２に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦抵抗発生機構は、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた第１当接部材と、前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装されていると共に該第１当接部材の第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、前記第１当接部材の第１摩擦面に沿って前記摩擦部材が摺動する側に設けられ、前記摩擦部材が摺接される第２摩擦面を備えた第２当接部材とを有することを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、第１当接部材は、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を備えているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で第１当接部材の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第２当接部材の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は第１及び第２当接部材を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００１１】
請求項３に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦抵抗発生機構は、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫挿された芯部を備え、前記捻りコイルバネを支持するバネ支持体と、前記バネ支持体の芯部の先端部に固設され、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた固定プレートと、前記捻りコイルバネと固定プレートとの間で前記バネ支持体の芯部の周囲に複数配置されていると共に前記固定プレートの第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記固定プレート方向に付勢された摩擦部材と、前記摩擦部材の外周を取り囲むように配置され、該摩擦部材が摺接される第２摩擦面を環状に備えた環状摩擦部とを有することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、固定プレートは、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を備えており、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレート方向に付勢され、捻りコイルバネと固定プレートとの間でバネ支持体の芯部の周囲に複数配置されているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレートの方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に押し広げられ、環状摩擦部の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート及び環状摩擦部を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００１３】
請求項４に記載のオートテンショナは、請求項３において、前記環状摩擦部は、前記揺動アームに一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、簡易な構成のものとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図1乃至図９を参照しながら説明する。
図１において、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５と、捻りコイルバネ５を支持するバネ支持体１０と、捻りコイルバネ５が伸張する側に揺動自在に設けられた揺動アーム２と、揺動アーム２の揺動に摩擦抵抗を発生させて作用させる摩擦抵抗発生機構１２とを備える。尚、本実施形態においては、オートテンショナ１は、バネ支持体１０の捻りコイルバネ５が支持される側を下部として上下方向に配置された場合について説明するが、配置される方向はこれに限定されるものではない。
【００１６】
上記のバネ支持体１０は、捻りコイルバネ５内が軸芯方向に貫挿された、略筒状の芯部９を備えており、捻りコイルバネ５の一端が固定され支持される側には、捻りコイルバネ５を収容するカップ部１０ａが形成されている。このカップ部１０ａは、芯部９の下端部から中部付近の高さまで設けられており、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面１０ｂを有する。
【００１７】
また、上記の揺動アーム２は、ブッシュ８を介して芯部９に設置されるボス部２ａと、捻りコイルバネ５の他端側が収容されるカップ部２ｂが形成されている。このカップ部２ｂは、芯部９の上部から中部付近の高さまで設けられており、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面２ｃを有する。この固定面２ｃの反対側の面には、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって下降するように傾斜された傾斜部２ｄが設けられている。そして、揺動アーム２の自由端側は、伝動ベルトＢ１が巻回されたテンションプーリ４を回転自在に軸支するアーム３を有している。
【００１８】
上述したように、捻りコイルバネ５の両端がバネ支持体１０と揺動アーム２とに固定されることで、捻りコイルバネ５の周方向の付勢力（捻り復元力）が存在する。この捻り復元力により、揺動アーム２およびテンションプーリ４をその揺動方向の一側に向けて付勢して、伝動ベルトＢ１にテンションを付与することができ、伝動ベルトＢ１の張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリ４の動きを許容する。
【００１９】
また、上記の捻りコイルバネ５は、圧縮された状態で固定面１０ｂ及び固定面２ｃに固定されカップ部１０ａ及びカップ部２ｂ内に収容されており、フリーの状態では、収容された状態の時に比べて伸張する。このため、捻りコイルバネ５の軸芯方向の付勢力（伸張復元力）により、揺動アーム２は、バネ支持体１０に対して上方に付勢されている。
【００２０】
また、上記の摩擦抵抗発生機構１２は、上述したバネ支持体１０と、バネ支持体１０の芯部９の先端に固設された固定プレート７と、捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられた摩擦部材６と、摩擦部材６の外周を取り囲むように配置された環状摩擦部１１とを備えている。
【００２１】
上記の固定プレート７は、バネ支持体１０の芯部９の先端部に固設されており、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜した第１摩擦面７ａを、捻りコイルバネ５に対向して備えている。
【００２２】
また、上記の摩擦部材６は、傾斜部２ｄと固定プレート７との間で、図２に示すように、バネ支持体１０の芯部９の周囲に、捻りコイルバネ５の半径方向に分割された形状で複数配置されている。この摩擦部材６は、固定プレート７の第１摩擦面７ａに摺接される第１摩擦面６ａと、固定プレート７が傾斜して上昇する外側に、捻りコイルバネ５の伸張復元力により摺接される第２摩擦面６ｂとを有する。尚、摩擦部材６には、ポリアミド、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。
【００２３】
また、上記の環状摩擦部１１は、内周に第２摩擦面１１ａを有する略円筒形状をしており、摩擦部材６の外周を囲むように設けられている。この環状摩擦部１１は、揺動アーム２の上端に揺動アーム２と一体的に形成されている。
【００２４】
次に、上記の構成において、オートテンショナ１の製造方法について説明する。
【００２５】
上記のオートテンショナ１は、まず、捻りコイルバネ５の一端側が、バネ支持体１０の芯部９を貫挿するようにバネ支持体１０のカップ部１０ａ内に配置され、固定面１０ｂに固定される。そして、揺動アーム２のボス部２ａが、ブッシュ８を介してバネ支持体１０の芯部９に回動自在に嵌合され、捻りコイルバネ５の他端側が揺動アーム２のカップ部２ｂ内に収容され、固定面２ｃに固定される。この時、捻りコイルバネ５は圧縮した状態で収容されており、常に軸芯方向に対して付勢され、捻りコイルバネ５が支持される固定面１０ｂから固定面２ｃに向かって伸張復元力が働く。
【００２６】
次に、上記の揺動アーム２の傾斜部２ｄの上側で環状摩擦部１１の内側に、摩擦部材６が設置される。この摩擦部材６に対して、捻りコイルバネ５の軸芯方向で対接する状態で固定プレート７が設けられる。この固定プレート７は、バネ支持体１０の芯部９の先端部に固設される。このようにして、摩擦部材６は、第１摩擦面７ａと第２摩擦面１１ａと傾斜面２ｄとの間で挟持される。
【００２７】
上記のようにして製造されたオートテンショナ１の動作について説明する。
【００２８】
上記のオートテンショナ１は、例えば、自動車用エンジンのベルトシステムに用いられる。バネ支持体１０がエンジンブロック等に固定され、テンションプーリ４に伝動ベルトＢ１が掛け渡される。
【００２９】
上述したオートテンショナ１の揺動アーム２は、捻りコイルバネ５の一端がバネ支持体１０に支持され他端が揺動アーム２に固定されることにより、捻り復元力が付与されている。図１において、伝動ベルトＢ１が回転し、緊張・弛緩して張力が変動すると、それに応じてテンションプーリ４は回転軸を移動させるため、揺動アーム２は揺動する。すると、揺動アーム２は、揺動した位置を復元するように、捻りコイルバネ５の捻り復元力により捻りコイルバネ５の巻回方向に付勢される。
【００３０】
また、揺動アーム２は、捻りコイルバネ５の軸芯方向に伸張復元力が付与されている。この伸張復元力により、摩擦部材６は、固定プレート７が捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して外側に向かって上昇するように傾斜されており摩擦部材６は複数設けられているため、半径方向に外側に広がろうとし、環状摩擦部１１に押し当てられる。そのため、摩擦部材６に付与される捻りコイルバネ５の伸張復元力は、固定プレート７の第１摩擦面７ａに対する付勢力と、環状摩擦部１１の第２摩擦面１１ａに対する付勢力Ｐとの二方向に分散される。摩擦部材６が半径方向に外側に広がろうとするため、揺動アーム２の伝動ベルトＢ１の張力の変動による揺動が許容される。即ち、伝動ベルトＢ１が緊張し張力が高くなると、テンションプーリ４の軸芯は図中右方向に移動し、摩擦部材６は半径方向の外側に移動する。
【００３１】
ここで、図３において、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆとし、伸張復元力Ｆが、第１摩擦面に垂直な付勢力Ｎと伸長復元力Ｆに対して垂直な方向の付勢力Ｐとの二方向に分散されるものとする。また、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｆに対する傾斜角度をθとし、第１摩擦面６ａの静止摩擦係数をμとする。
【００３２】
摩擦部材６が移動しない時、図４に示すように、摩擦部材６にかかる力の釣り合いにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆと垂直な方向に（１）式の関係が、伸張復元力Ｆと同じ方向に（２）式の関係が成り立つ。
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
これにより、（３）式が導かれる。
【００３６】
【数３】
【００３７】
これにより、（３）式において、傾斜角度θと摩擦係数μを調節することにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆに対する付勢力Ｐの値を調節することができる。Ｐ/Ｆ＜０（μ＜ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時は、伸張復元力Ｆをかけても、第１摩擦面６ａに発生する静止摩擦力により摩擦部材６が移動することはなく、Ｐ＝０である。そして、Ｐ/Ｆ＝０（μ＝ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時はＰ＝０であり、Ｐ/Ｆ＞０（μ＞ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時は、付勢力Ｐが発生する。このように、μ＞ｃｏｓθ/ｓｉｎθの範囲内で、静止摩擦係数μ及び傾斜角度θを調節することにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆに対する付勢力Ｐの値を調節することができる。具体的には、表１のように調整することができる。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記の状態で、伝動ベルトＢ１に何らかの振動・衝撃が付与されると、第１摩擦面６ａでの静止摩擦力が限界を超え、摩擦部材６は放射状に外側に移動する。この時、図３において、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｆに対する傾斜角度をθとし、第１摩擦面６ａの動摩擦係数をμ1、第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμ2とする。
【００４０】
上述したように、摩擦部材６が半径方向の外側に移動すると、図５に示すように、第１摩擦面６ａでは摩擦部材６の半径方向の外側に向かうのとは反対の方向に摩擦力μ1Ｎが働き、第２摩擦面６ｂでは捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆにより捻りコイルバネ５の伸張する方向とは反対の方向に摩擦力μ2Ｐが働く。この時、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆと垂直な方向に（４）式の関係が、伸張復元力Ｆと同じ方向に（５）式の関係がなりたつ。
【００４１】
【数４】
【００４２】
【数５】
【００４３】
これにより、第１摩擦面６ａにて発生する摩擦力μ1Ｎ＝（Ｎ・ｃｏｓθ−Ｐ）/ｓｉｎθ、第２摩擦面６ｂにて発生する摩擦力μ2Ｐ＝（Ｆ・ｓｉｎθ＋Ｐ・ｃｏｓθ−Ｎ）/ｓｉｎθ、が導かれる。そして、第１および第２摩擦面６ａ・６ｂにて発生する摩擦力を合計すると、（６）式が導かれる。
【００４４】
【数６】
【００４５】
（６）式において、傾斜角度θを変化させることにより（１−ｃｏｓθ）/ｓｉｎθの値を変化させることができ、これにより摩擦力の合計値を調節することが可能である。
【００４６】
上記示したように、本実施形態において、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アーム２の揺動に作用させながら、捻りコイルバネ５の捻り復元力を揺動アーム２の揺動方向に付与することによって、伝動ベルトＢ１の張力変動を揺動アーム２の揺動により減衰させるオートテンショナ１において、伸張復元力Ｆを二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散し、各付勢力Ｎ・Ｐによりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて揺動アーム２の揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構１２を有する。これにより、伸張復元力Ｆを二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散し、各付勢力Ｎ・Ｐによりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトＢ１からの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面６ａ・６ｂを二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力Ｎ・Ｐによる圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面６ａ・６ｂで発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面６ａ・６ｂを構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力Ｎ・Ｐは完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力Ｎ・Ｐにより発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【００４７】
また、分散する付勢力Ｎ・Ｐの間の角度θと摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力Ｆに対して分散される付勢力Ｎ・Ｐの値を調節することが可能であり、各摩擦面６ａ・６ｂでの減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆは、二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力Ｎ・Ｐの間の傾斜角度θを変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【００４８】
尚、本実施形態においては、第２摩擦面６ｂ・１１ａは、捻りコイルバネ５の軸芯方向と同じ場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、第２摩擦面６ｂ・１１ａは、捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して外側に向かって傾斜していてもよい。これにより、捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して傾斜した角度をパラメータも、付勢力・摩擦力を調節する要素に加えることができる。
【００４９】
また、本実施形態において、摩擦抵抗発生機構１２は、捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられ、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面７ａを捻りコイルバネ５に対向して備えた固定プレート７（第１当接部材）と、捻りコイルバネ５と固定プレート７との間に介装されていると共に該固定プレート７の第１摩擦面７ａ（６ａ）に摺接され、捻りコイルバネ５の伸張復元力で固定プレート７方向に付勢された摩擦部材６と、固定プレート７の第１摩擦面７ａに沿って摩擦部材６が摺動する側に設けられ、摩擦部材６が摺接される第２摩擦面１１ａ（６ｂ）を備えた環状摩擦部１１（第２当接部材）とを有する。これにより、固定プレート７は、捻りコイルバネ５に対向して捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられ、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面６ａを備えているため、摩擦部材６は捻りコイルバネ５の伸張復元力で固定プレート７の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された環状摩擦部１１の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネ５の伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面７ａ（６ａ）・１１ａ（６ｂ）にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート７及び環状摩擦部１１を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５０】
尚、本実施形態においては、第１摩擦面６ａ・７ａが、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、第１摩擦面１６ａが捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の内側に向かって下降するように傾斜されている摩擦部材１６が設けられたオートテンショナ２１であってもよい。この場合、揺動アーム２のボス部２ａの上部に環状摩擦部２ｅが設けられ、第２摩擦面１６ｂを介して摩擦部材１６を摺接させる。これにより、摩擦部材１６は、図７に示すように、第１摩擦面１６ａに垂直に付勢力Ｎで付勢されると共に、第１摩擦面１６ａの傾斜する方向に付勢されることとなり、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に付勢力Ｐで付勢されて移動する。そのため、伝動ベルトＢ１が弛緩し、テンションプーリ４が図中左方向に移動した時、摩擦部材１６が移動することで、有効に減衰を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態においては、環状摩擦部１１（第２当接部材）が揺動アーム２の上端に設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図８に示すように、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に向かって傾斜する第１摩擦面２６ａを有する摩擦部材２６とし、揺動アーム２の芯部９を第２当接部材として用いるオートテンショナ３１であってもよい。これにより、摩擦部材２６は、図９に示すように、第１摩擦面２６ａに垂直に付勢力Ｎで付勢されると共に、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に向かう付勢力Ｐを芯部９で受け止められる。
【００５２】
また、本実施形態においては、環状摩擦部１１は揺動アーム２の上端の外側に設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、揺動アーム２の傾斜部２ｄを平坦なものとし、環状摩擦部が揺動アーム２の上端の内側及び外側の両方に設けられているものであってもよい。これにより、固定プレート７を交換することで、第１摩擦面の傾斜方向を変更し、摩擦部材が付勢される方向を変えることが可能である。
【００５３】
【発明の効果】
上述したように、請求項１の発明によると、伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面を二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力による圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面で発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面を構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力は完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力により発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【００５４】
また、分散する付勢力の間の角度と摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力に対して分散される付勢力の値を調節することが可能であり、各摩擦面での減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネの伸張復元力は、二方向の付勢力に分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力の間の傾斜角度を変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【００５５】
請求項２の発明によると、第１当接部材は、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を備えているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で第１当接部材の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第２当接部材の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は第１及び第２当接部材を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５６】
請求項３の発明によると、固定プレートは、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を備えており、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレート方向に付勢され、捻りコイルバネと固定プレートとの間でバネ支持体の芯部の周囲に複数配置されているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレートの方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に押し広げられ、環状摩擦部の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート及び環状摩擦部を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５７】
請求項４の発明によると、簡易な構成のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オートテンショナの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【図４】オートテンショナの摩擦部材における力の釣り合いを示す模式図である。
【図５】オートテンショナの摩擦部材における力の釣り合いを示す模式図である。
【図６】オートテンショナの断面図である。
【図７】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【図８】オートテンショナの断面図である。
【図９】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【符号の説明】
１ オートテンショナ
２ 揺動アーム
５ 捻りコイルバネ
１２ 摩擦抵抗発生機構
Ｂ１ 伝動ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト駆動機構の伝動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。
【０００２】
従来、この種のオートテンショナは、例えば特開平１１−９４０３６号公報に開示されているように、揺動支軸とボス部との間に捻りコイルバネを介装し、この捻りコイルバネの軸方向の付勢力（伸張復元力）により揺動アームのボス部を摩擦板に圧接させると共に、捻りコイルバネの周方向の付勢力（捻り復元力）により揺動アームおよびテンションプーリをその揺動方向の一側に向けて付勢することによって、揺動アームの自由端でテンションプーリにテンションを付与するように構成されている。
【０００３】
このような構成により、オートテンショナは、伝動ベルトの張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリの動きを許容しつつ、伝動ベルトからの激しい振動や衝撃を減衰するようにテンションプーリの動きを規制する機能を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、捻りコイルバネの軸方向の付勢力（伸張復元力）により揺動アームのボス部を摩擦板に圧接して、ボス部と摩擦板との間に摩擦力を発生させる構成であると、伸張復元力の方向が１方向に限定されるため、全ての振動・衝撃力がこの摩擦力により減衰される結果、揺動アームと摩擦板との間に大きな負担がかかるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることのできるオートテンショナを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられた第１当接部材と、前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、前記伸張復元力により前記摩擦部材が摺動する側に設けられた第２当接部材とを備えた摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦部材は、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して、第１当接部材及び第２当接部材との間に摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させることを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面を二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力による圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面で発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面を構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力は完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力により発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【０００８】
また、分散する付勢力の間の角度と摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力に対して分散される付勢力の値を調節することが可能であり、各摩擦面での減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネの伸張復元力は、二方向の付勢力に分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力の間の傾斜角度を変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【０００９】
請求項２に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦抵抗発生機構は、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた第１当接部材と、前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装されていると共に該第１当接部材の第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、前記第１当接部材の第１摩擦面に沿って前記摩擦部材が摺動する側に設けられ、前記摩擦部材が摺接される第２摩擦面を備えた第２当接部材とを有することを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、第１当接部材は、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を備えているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で第１当接部材の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第２当接部材の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は第１及び第２当接部材を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００１１】
請求項３に記載のオートテンショナは、捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、前記摩擦抵抗発生機構は、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫挿された芯部を備え、前記捻りコイルバネを支持するバネ支持体と、前記バネ支持体の芯部の先端部に固設され、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた固定プレートと、前記捻りコイルバネと固定プレートとの間で前記バネ支持体の芯部の周囲に複数配置されていると共に前記固定プレートの第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記固定プレート方向に付勢された摩擦部材と、前記摩擦部材の外周を取り囲むように配置され、該摩擦部材が摺接される第２摩擦面を環状に備えた環状摩擦部とを有することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、固定プレートは、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を備えており、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレート方向に付勢され、捻りコイルバネと固定プレートとの間でバネ支持体の芯部の周囲に複数配置されているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレートの方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に押し広げられ、環状摩擦部の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート及び環状摩擦部を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００１３】
請求項４に記載のオートテンショナは、請求項３において、前記環状摩擦部は、前記揺動アームに一体的に形成されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、簡易な構成のものとすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図1乃至図９を参照しながら説明する。
図１において、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５と、捻りコイルバネ５を支持するバネ支持体１０と、捻りコイルバネ５が伸張する側に揺動自在に設けられた揺動アーム２と、揺動アーム２の揺動に摩擦抵抗を発生させて作用させる摩擦抵抗発生機構１２とを備える。尚、本実施形態においては、オートテンショナ１は、バネ支持体１０の捻りコイルバネ５が支持される側を下部として上下方向に配置された場合について説明するが、配置される方向はこれに限定されるものではない。
【００１６】
上記のバネ支持体１０は、捻りコイルバネ５内が軸芯方向に貫挿された、略筒状の芯部９を備えており、捻りコイルバネ５の一端が固定され支持される側には、捻りコイルバネ５を収容するカップ部１０ａが形成されている。このカップ部１０ａは、芯部９の下端部から中部付近の高さまで設けられており、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面１０ｂを有する。
【００１７】
また、上記の揺動アーム２は、ブッシュ８を介して芯部９に設置されるボス部２ａと、捻りコイルバネ５の他端側が収容されるカップ部２ｂが形成されている。このカップ部２ｂは、芯部９の上部から中部付近の高さまで設けられており、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面２ｃを有する。この固定面２ｃの反対側の面には、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって下降するように傾斜された傾斜部２ｄが設けられている。そして、揺動アーム２の自由端側は、伝動ベルトＢ１が巻回されたテンションプーリ４を回転自在に軸支するアーム３を有している。
【００１８】
上述したように、捻りコイルバネ５の両端がバネ支持体１０と揺動アーム２とに固定されることで、捻りコイルバネ５の周方向の付勢力（捻り復元力）が存在する。この捻り復元力により、揺動アーム２およびテンションプーリ４をその揺動方向の一側に向けて付勢して、伝動ベルトＢ１にテンションを付与することができ、伝動ベルトＢ１の張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリ４の動きを許容する。
【００１９】
また、上記の捻りコイルバネ５は、圧縮された状態で固定面１０ｂ及び固定面２ｃに固定されカップ部１０ａ及びカップ部２ｂ内に収容されており、フリーの状態では、収容された状態の時に比べて伸張する。このため、捻りコイルバネ５の軸芯方向の付勢力（伸張復元力）により、揺動アーム２は、バネ支持体１０に対して上方に付勢されている。
【００２０】
また、上記の摩擦抵抗発生機構１２は、上述したバネ支持体１０と、バネ支持体１０の芯部９の先端に固設された固定プレート７と、捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられた摩擦部材６と、摩擦部材６の外周を取り囲むように配置された環状摩擦部１１とを備えている。
【００２１】
上記の固定プレート７は、バネ支持体１０の芯部９の先端部に固設されており、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜した第１摩擦面７ａを、捻りコイルバネ５に対向して備えている。
【００２２】
また、上記の摩擦部材６は、傾斜部２ｄと固定プレート７との間で、図２に示すように、バネ支持体１０の芯部９の周囲に、捻りコイルバネ５の半径方向に分割された形状で複数配置されている。この摩擦部材６は、固定プレート７の第１摩擦面７ａに摺接される第１摩擦面６ａと、固定プレート７が傾斜して上昇する外側に、捻りコイルバネ５の伸張復元力により摺接される第２摩擦面６ｂとを有する。尚、摩擦部材６には、ポリアミド、超高分子量ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。
【００２３】
また、上記の環状摩擦部１１は、内周に第２摩擦面１１ａを有する略円筒形状をしており、摩擦部材６の外周を囲むように設けられている。この環状摩擦部１１は、揺動アーム２の上端に揺動アーム２と一体的に形成されている。
【００２４】
次に、上記の構成において、オートテンショナ１の製造方法について説明する。
【００２５】
上記のオートテンショナ１は、まず、捻りコイルバネ５の一端側が、バネ支持体１０の芯部９を貫挿するようにバネ支持体１０のカップ部１０ａ内に配置され、固定面１０ｂに固定される。そして、揺動アーム２のボス部２ａが、ブッシュ８を介してバネ支持体１０の芯部９に回動自在に嵌合され、捻りコイルバネ５の他端側が揺動アーム２のカップ部２ｂ内に収容され、固定面２ｃに固定される。この時、捻りコイルバネ５は圧縮した状態で収容されており、常に軸芯方向に対して付勢され、捻りコイルバネ５が支持される固定面１０ｂから固定面２ｃに向かって伸張復元力が働く。
【００２６】
次に、上記の揺動アーム２の傾斜部２ｄの上側で環状摩擦部１１の内側に、摩擦部材６が設置される。この摩擦部材６に対して、捻りコイルバネ５の軸芯方向で対接する状態で固定プレート７が設けられる。この固定プレート７は、バネ支持体１０の芯部９の先端部に固設される。このようにして、摩擦部材６は、第１摩擦面７ａと第２摩擦面１１ａと傾斜面２ｄとの間で挟持される。
【００２７】
上記のようにして製造されたオートテンショナ１の動作について説明する。
【００２８】
上記のオートテンショナ１は、例えば、自動車用エンジンのベルトシステムに用いられる。バネ支持体１０がエンジンブロック等に固定され、テンションプーリ４に伝動ベルトＢ１が掛け渡される。
【００２９】
上述したオートテンショナ１の揺動アーム２は、捻りコイルバネ５の一端がバネ支持体１０に支持され他端が揺動アーム２に固定されることにより、捻り復元力が付与されている。図１において、伝動ベルトＢ１が回転し、緊張・弛緩して張力が変動すると、それに応じてテンションプーリ４は回転軸を移動させるため、揺動アーム２は揺動する。すると、揺動アーム２は、揺動した位置を復元するように、捻りコイルバネ５の捻り復元力により捻りコイルバネ５の巻回方向に付勢される。
【００３０】
また、揺動アーム２は、捻りコイルバネ５の軸芯方向に伸張復元力が付与されている。この伸張復元力により、摩擦部材６は、固定プレート７が捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して外側に向かって上昇するように傾斜されており摩擦部材６は複数設けられているため、半径方向に外側に広がろうとし、環状摩擦部１１に押し当てられる。そのため、摩擦部材６に付与される捻りコイルバネ５の伸張復元力は、固定プレート７の第１摩擦面７ａに対する付勢力と、環状摩擦部１１の第２摩擦面１１ａに対する付勢力Ｐとの二方向に分散される。摩擦部材６が半径方向に外側に広がろうとするため、揺動アーム２の伝動ベルトＢ１の張力の変動による揺動が許容される。即ち、伝動ベルトＢ１が緊張し張力が高くなると、テンションプーリ４の軸芯は図中右方向に移動し、摩擦部材６は半径方向の外側に移動する。
【００３１】
ここで、図３において、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆとし、伸張復元力Ｆが、第１摩擦面に垂直な付勢力Ｎと伸長復元力Ｆに対して垂直な方向の付勢力Ｐとの二方向に分散されるものとする。また、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｆに対する傾斜角度をθとし、第１摩擦面６ａの静止摩擦係数をμとする。
【００３２】
摩擦部材６が移動しない時、図４に示すように、摩擦部材６にかかる力の釣り合いにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆと垂直な方向に（１）式の関係が、伸張復元力Ｆと同じ方向に（２）式の関係が成り立つ。
【００３３】
【数１】
【数２】
これにより、（３）式が導かれる。
【００３６】
【数３】
これにより、（３）式において、傾斜角度θと摩擦係数μを調節することにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆに対する付勢力Ｐの値を調節することができる。Ｐ/Ｆ＜０（μ＜ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時は、伸張復元力Ｆをかけても、第１摩擦面６ａに発生する静止摩擦力により摩擦部材６が移動することはなく、Ｐ＝０である。そして、Ｐ/Ｆ＝０（μ＝ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時はＰ＝０であり、Ｐ/Ｆ＞０（μ＞ｃｏｓθ/ｓｉｎθ）の時は、付勢力Ｐが発生する。このように、μ＞ｃｏｓθ/ｓｉｎθの範囲内で、静止摩擦係数μ及び傾斜角度θを調節することにより、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆに対する付勢力Ｐの値を調節することができる。具体的には、表１のように調整することができる。
【００３８】
【表１】
上記の状態で、伝動ベルトＢ１に何らかの振動・衝撃が付与されると、第１摩擦面６ａでの静止摩擦力が限界を超え、摩擦部材６は放射状に外側に移動する。この時、図３において、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｆに対する傾斜角度をθとし、第１摩擦面６ａの動摩擦係数をμ1、第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμ2とする。
【００４０】
上述したように、摩擦部材６が半径方向の外側に移動すると、図５に示すように、第１摩擦面６ａでは摩擦部材６の半径方向の外側に向かうのとは反対の方向に摩擦力μ1Ｎが働き、第２摩擦面６ｂでは捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆにより捻りコイルバネ５の伸張する方向とは反対の方向に摩擦力μ2Ｐが働く。この時、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆと垂直な方向に（４）式の関係が、伸張復元力Ｆと同じ方向に（５）式の関係がなりたつ。
【００４１】
【数４】
【数５】
これにより、第１摩擦面６ａにて発生する摩擦力μ1Ｎ＝（Ｎ・ｃｏｓθ−Ｐ）/ｓｉｎθ、第２摩擦面６ｂにて発生する摩擦力μ2Ｐ＝（Ｆ・ｓｉｎθ＋Ｐ・ｃｏｓθ−Ｎ）/ｓｉｎθ、が導かれる。そして、第１および第２摩擦面６ａ・６ｂにて発生する摩擦力を合計すると、（６）式が導かれる。
【００４４】
【数６】
（６）式において、傾斜角度θを変化させることにより（１−ｃｏｓθ）/ｓｉｎθの値を変化させることができ、これにより摩擦力の合計値を調節することが可能である。
【００４６】
上記示したように、本実施形態において、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アーム２の揺動に作用させながら、捻りコイルバネ５の捻り復元力を揺動アーム２の揺動方向に付与することによって、伝動ベルトＢ１の張力変動を揺動アーム２の揺動により減衰させるオートテンショナ１において、伸張復元力Ｆを二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散し、各付勢力Ｎ・Ｐによりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて揺動アーム２の揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構１２を有する。これにより、伸張復元力Ｆを二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散し、各付勢力Ｎ・Ｐによりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトＢ１からの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面６ａ・６ｂを二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力Ｎ・Ｐによる圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面６ａ・６ｂで発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面６ａ・６ｂを構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力Ｎ・Ｐは完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力Ｎ・Ｐにより発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【００４７】
また、分散する付勢力Ｎ・Ｐの間の角度θと摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力Ｆに対して分散される付勢力Ｎ・Ｐの値を調節することが可能であり、各摩擦面６ａ・６ｂでの減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｆは、二方向の付勢力Ｎ・Ｐに分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力Ｎ・Ｐの間の傾斜角度θを変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【００４８】
尚、本実施形態においては、第２摩擦面６ｂ・１１ａは、捻りコイルバネ５の軸芯方向と同じ場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、第２摩擦面６ｂ・１１ａは、捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して外側に向かって傾斜していてもよい。これにより、捻りコイルバネ５の軸芯方向に対して傾斜した角度をパラメータも、付勢力・摩擦力を調節する要素に加えることができる。
【００４９】
また、本実施形態において、摩擦抵抗発生機構１２は、捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられ、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面７ａを捻りコイルバネ５に対向して備えた固定プレート７（第１当接部材）と、捻りコイルバネ５と固定プレート７との間に介装されていると共に該固定プレート７の第１摩擦面７ａ（６ａ）に摺接され、捻りコイルバネ５の伸張復元力で固定プレート７方向に付勢された摩擦部材６と、固定プレート７の第１摩擦面７ａに沿って摩擦部材６が摺動する側に設けられ、摩擦部材６が摺接される第２摩擦面１１ａ（６ｂ）を備えた環状摩擦部１１（第２当接部材）とを有する。これにより、固定プレート７は、捻りコイルバネ５に対向して捻りコイルバネ５が伸張する側に設けられ、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面６ａを備えているため、摩擦部材６は捻りコイルバネ５の伸張復元力で固定プレート７の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向に傾斜された環状摩擦部１１の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネ５の伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面７ａ（６ａ）・１１ａ（６ｂ）にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート７及び環状摩擦部１１を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５０】
尚、本実施形態においては、第１摩擦面６ａ・７ａが、捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図６に示すように、第１摩擦面１６ａが捻りコイルバネ５の軸芯に対して半径方向の内側に向かって下降するように傾斜されている摩擦部材１６が設けられたオートテンショナ２１であってもよい。この場合、揺動アーム２のボス部２ａの上部に環状摩擦部２ｅが設けられ、第２摩擦面１６ｂを介して摩擦部材１６を摺接させる。これにより、摩擦部材１６は、図７に示すように、第１摩擦面１６ａに垂直に付勢力Ｎで付勢されると共に、第１摩擦面１６ａの傾斜する方向に付勢されることとなり、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に付勢力Ｐで付勢されて移動する。そのため、伝動ベルトＢ１が弛緩し、テンションプーリ４が図中左方向に移動した時、摩擦部材１６が移動することで、有効に減衰を行うことができる。
【００５１】
また、本実施形態においては、環状摩擦部１１（第２当接部材）が揺動アーム２の上端に設けられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図８に示すように、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に向かって傾斜する第１摩擦面２６ａを有する摩擦部材２６とし、揺動アーム２の芯部９を第２当接部材として用いるオートテンショナ３１であってもよい。これにより、摩擦部材２６は、図９に示すように、第１摩擦面２６ａに垂直に付勢力Ｎで付勢されると共に、捻りコイルバネ５の半径方向の内側に向かう付勢力Ｐを芯部９で受け止められる。
【００５２】
また、本実施形態においては、環状摩擦部１１は揺動アーム２の上端の外側に設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、揺動アーム２の傾斜部２ｄを平坦なものとし、環状摩擦部が揺動アーム２の上端の内側及び外側の両方に設けられているものであってもよい。これにより、固定プレート７を交換することで、第１摩擦面の傾斜方向を変更し、摩擦部材が付勢される方向を変えることが可能である。
【００５３】
【発明の効果】
上述したように、請求項１の発明によると、伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができるため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動を分散させ、効率よく減衰させることができる。また、摩擦抵抗を発生させる摩擦面を二方向でとることができるため、摩擦面積の合計を大きくし、それぞれの摩擦面での付勢力による圧力を小さくすることができ、それぞれの摩擦面で発生する摩擦力及び摩耗量を軽減し、摩擦面を構成する部材の耐久性を向上させることができる。更に、二方向に分散された付勢力は完全に独立した要素により摩擦力を発生させることができるため、それぞれの付勢力により発生する摩擦力を独立したパラメータにより変更することができる。
【００５４】
また、分散する付勢力の間の角度と摩擦抵抗を発生させる摩擦係数とを調節することにより、伸張復元力に対して分散される付勢力の値を調節することが可能であり、各摩擦面での減衰力を任意に調節することができる。更に、捻りコイルバネの伸張復元力は、二方向の付勢力に分散され摩擦力が発生すると共に、摩擦力に関与しない成分が残り、この成分は分散する付勢力の間の傾斜角度を変化させることで変更し増減することができるため、摩擦力の合計値を変更・調節することができる。
【００５５】
請求項２の発明によると、第１当接部材は、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を備えているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で第１当接部材の方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第２当接部材の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は第１及び第２当接部材を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５６】
請求項３の発明によると、固定プレートは、捻りコイルバネに対向して捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を備えており、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレート方向に付勢され、捻りコイルバネと固定プレートとの間でバネ支持体の芯部の周囲に複数配置されているため、摩擦部材は捻りコイルバネの伸張復元力で固定プレートの方向に付勢されると共に、捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に押し広げられ、環状摩擦部の方向に付勢される。このように、捻りコイルバネの伸張復元力は二方向の付勢力に分散され、第１及び第２摩擦面にてそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させることができる。また、二方向に分散された付勢力は固定プレート及び環状摩擦部を、異なる摩擦係数を有する材質によるものとし、発生する摩擦力を完全に独立した要素により調節することができる。
【００５７】
請求項４の発明によると、簡易な構成のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オートテンショナの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【図４】オートテンショナの摩擦部材における力の釣り合いを示す模式図である。
【図５】オートテンショナの摩擦部材における力の釣り合いを示す模式図である。
【図６】オートテンショナの断面図である。
【図７】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【図８】オートテンショナの断面図である。
【図９】オートテンショナの摩擦抵抗発生機構付近の断面図である。
【符号の説明】
１ オートテンショナ
２ 揺動アーム
５ 捻りコイルバネ
１２ 摩擦抵抗発生機構
Ｂ１ 伝動ベルト
Claims (4)
- 捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、
前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられた第１当接部材と、
前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、
前記伸張復元力により前記摩擦部材が摺動する側に設けられた第２当接部材とを備えた摩擦抵抗発生機構を有しており、
前記摩擦部材は、
前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して、第１当接部材及び第２当接部材との間に摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させることを特徴とするオートテンショナ。 - 捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、
前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、
前記摩擦抵抗発生機構は、
前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられ、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向に傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた第１当接部材と、
前記捻りコイルバネと第１当接部材との間に介装されていると共に該第１当接部材の第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記第１当接部材方向に付勢された摩擦部材と、
前記第１当接部材の第１摩擦面に沿って前記摩擦部材が摺動する側に設けられ、前記摩擦部材が摺接される第２摩擦面を備えた第２当接部材とを有することを特徴とするオートテンショナ。 - 捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により発生させた摩擦抵抗を揺動アームの揺動に作用させながら、前記捻りコイルバネの捻り復元力を前記揺動アームの揺動方向に付与することによって、伝動ベルトの張力変動を前記揺動アームの揺動により減衰させるオートテンショナにおいて、
前記伸張復元力を二方向の付勢力に分散し、各付勢力によりそれぞれ独立して摩擦抵抗を発生させて前記揺動アームの揺動に作用させる摩擦抵抗発生機構を有しており、
前記摩擦抵抗発生機構は、
前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫挿された芯部を備え、前記捻りコイルバネを支持するバネ支持体と、
前記バネ支持体の芯部の先端部に固設され、前記捻りコイルバネの軸芯に対して半径方向の外側に向かって上昇するように傾斜された第１摩擦面を前記捻りコイルバネに対向して備えた固定プレートと、
前記捻りコイルバネと固定プレートとの間で前記バネ支持体の芯部の周囲に複数配置されていると共に前記固定プレートの第１摩擦面に摺接され、前記捻りコイルバネの伸張復元力で前記固定プレート方向に付勢された摩擦部材と、
前記摩擦部材の外周を取り囲むように配置され、該摩擦部材が摺接される第２摩擦面を環状に備えた環状摩擦部とを有することを特徴とするオートテンショナ。 - 前記環状摩擦部は、前記揺動アームに一体的に形成されていることを特徴とする請求項
３に記載のオートテンショナ。
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