オートテンショナ、その可動部材の製造方法
【課題】オートテンショナ１の可動部材１０を樹脂材料として軽量化を図りつつ、プーリ２８の支持強度を確保して、ミスアラインメント角度の増大を抑制する。
【解決手段】可動部材１０は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体１６表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる複数のシート状の補強材１７，１７，…が積層されて一体的に貼着されたものとする。
【解決手段】可動部材１０は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体１６表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる複数のシート状の補強材１７，１７，…が積層されて一体的に貼着されたものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートテンショナ、及びその樹脂製の可動部材の製造方法に関し、特に、樹脂製可動部材を補強する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば自動車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する一方、その張力付与動作をダンピングすることでベルトの振動（ばたつき）を抑えて安定したトルク伝達を行わせるようにしたオートテンショナはよく知られ、広く一般に使用されている。
【０００３】
このオートテンショナは、例えばエンジンに取付固定されかつ軸部（スピンドル）を有する固定部材と、この固定部材の軸部にボス部において外嵌合されて回動可能に支持され、先端部にテンションプーリが回転自在に支持されたアーム部材等の可動部材と、例えばこの可動部材のボス部周りに配置され、一端部が固定部材に、また他端部が可動部材にそれぞれ係止され、捩りトルクにより固定部材に対し可動部材をテンションプーリがベルトを押圧する方向に回動付勢する捩りコイルばねと、可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えている。
【０００４】
図７及び図８は可動部材としての上記アーム部材１０を例示しており、このアーム部材１０は、固定部材の軸部に回動可能に外嵌合されて支持されるボス部１２と、このボス部１２に一体に突設され、先端部にテンションプーリ２８を回転自在に支持する軸受支持部２１を有するアーム１４とを備えている。２０はアーム部材１０のボス部１２に形成されかつ捩りコイルばねの端部（タング）を係止するための貫通孔（又は切欠き）からなるばね係止部、Ｂはベルトである。
【０００５】
ところで、このようなオートテンショナは自動車のエンジンルーム内で使用されることから、その高温環境下での作動信頼性の要求を満たすために、一般に鉄やアルミダイキャスト等の金属材料が用いられている。しかし、この金属材料は重く、自動車の燃費の向上という目的からみれば、このオートテンショナについても軽量化を図ることが重要である。
【０００６】
そこで、従来、例えばオートテンショナの可動部材を樹脂製のものとすることが提案されている（例えば特許文献１〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０７６６７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１６５３４号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６６５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１０６６５３号公報
【特許文献５】特開平０７−００４４８１号公報
【特許文献６】特開平０１−３０７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これら提案例のものでは、いずれも金属材料の可動部材をそのまま樹脂材料に置き換えただけであり、この樹脂材料は軽量化の手段としては有効であるものの、ヤング率が小さくて許容応力も低いため、強度的に不十分であり、実用上の問題がある。
【０００９】
特に、可動部材をなす樹脂のヤング率が金属材料よりも小さいことに起因して、アームにおけるプーリの支持強度や支持剛性が十分とはいえず、ベルトからの張力を受けたプーリを可動部材で支持するときのアームの捩れが大きくなり、このアームの捩れによってプーリのミスアラインメント角度が大きくなるという問題は避けられない。
【００１０】
尚、可動部材の強度を確保するために、その樹脂の肉厚を増やす手段もあるが、そうすると、厚さの増加分だけ重くなり、本来の軽量化の効果が小さくなり、その目的の達成が不十分となる。
【００１１】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のようにオートテンショナの可動部材を樹脂製とする場合に、その可動部材の構造に工夫を加えることにより、樹脂材料によって可動部材の軽量化を図りつつ、そのプーリの支持強度を確保して、ミスアラインメント角度の増大を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、この発明では、成形の容易な熱可塑性の繊維強化樹脂材料に着目し、繊維入りの樹脂材料で成形された可動部材本体の表面に、当該熱可塑性の繊維強化樹脂材料からなる補強材を一体的に貼着して、その補強材で可動部材本体を補強する構造とした。
【００１３】
具体的には、請求項１の発明では、軸部を有する固定部材と、基端が該固定部材の軸部に揺動可能に支持され、先端にベルトを押圧するプーリが基端の揺動軸心と平行な回転軸心で回転自在に支持された可動部材と、上記固定部材に対し可動部材を上記プーリがベルトを押圧する方向に回動付勢するばねと、上記可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えたオートテンショナが前提である。
【００１４】
そして、上記可動部材は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されたものとする。
【００１５】
この請求項１の発明では、オートテンショナにおける可動部材が、繊維配合の合成樹脂製可動部材本体表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材を一体的に貼着したものであるので、金属材料を用いた場合に比べ可動部材の重さを軽くすることができ、オートテンショナの軽量化を図ることができる。
【００１６】
しかも、繊維配合の合成樹脂製可動部材本体表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されることで、その補強材により可動部材本体が補強されて、可動部材自体の強度を確保することができ、プーリに対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。
【００１７】
また、補強材が熱可塑性の繊維強化樹脂であることで以下の効果が得られる。すなわち、繊維強化樹脂としては、一般的には、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を組み合わせたものが知られており、可動部材本体表面を補強する場合には、このような炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織物に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたプリプレグを成形し、そのプリプレグを可動部材本体表面上に配置して加熱及び加圧することで、熱硬化性樹脂を架橋反応により硬化させるようになっている。そのとき、樹脂の硬化時間として２時間程度と長い時間が必要であるので、量産性に問題がある。
【００１８】
これに対し、本発明で用いる熱可塑性の繊維強化樹脂は、加熱による硬化が不要であり、可動部材本体を成形した後、その表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付けて補強材とすることができ、製造時間を例えば１０分程度に大幅に短縮して、オートテンショナの量産性を確保することができる。
【００１９】
請求項２の発明では、上記可動部材本体の表面に複数の補強材が積層状に貼着されているものとする。このことで、可動部材本体に対する補強効果を高めることができる。
【００２０】
請求項３の発明では、上記可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の少なくとも１種類からなることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の発明では、補強材の貼着によって補強されかつ軽量化された可動部材が得られる。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する方法であって、可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けることにより、プリプレグを補強材として一体化することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４の発明では、可動部材の製造の際、可動部材本体が成形された後、その可動部材本体の表面の少なくとも一部に熱可塑性の繊維強化樹脂からなるプリプレグが貼り付けられ、このプリプレグにより補強材が可動部材本体表面に一体化される。このことで、オートテンショナの可動部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、請求項１の発明によると、オートテンショナの可動部材を、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体と、その表面の少なくとも一部に一体的に貼着され、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材とを備えたものとしたことにより、樹脂製の可動部材によって、オートテンショナの軽量化を図るとともに、補強材による可動部材本体の補強により可動部材自体の強度を確保することができ、プーリに対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。また、可動部材本体の成形後の表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付けて補強材とすることができるので、製造時間を大幅に短縮してオートテンショナの量産性を確保することができる。
【００２５】
請求項２の発明によると、補強材を複数層としたことにより、補強材の補強効果を高めることができる。
【００２６】
請求項３の発明によると、可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイドの少なくとも１種類としたことにより、補強材の貼着によって補強されかつ軽量化された可動部材が得られる。
【００２７】
請求項４の発明によると、請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する場合に、可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付け補強材として一体化することにより、オートテンショナの可動部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るオートテンショナの断面図である。
【図２】図２は可動部材の正面図である。
【図３】図３は図２のIII方向から見た可動部材の斜視図である。
【図４】図４は図２のIV方向から見た可動部材の斜視図である。
【図５】図５は、可動体本体の表面に補強材が貼着された部分を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は実施例及び比較例の重量特性及びミスアライメントの特性を示す図である。
【図７】図７は従来のオートテンショナを示す図２相当図である。
【図８】図８は従来のオートテンショナを示す図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００３０】
図１において、１は本発明の実施形態に係るオートテンショナであって、このオートテンショナ１は、例えば車両に搭載されるエンジンの補機駆動装置（図示せず）のベルト伝動システムに用いられている。
【００３１】
上記補機駆動装置は、図示しないが、例えば車載エンジンのクランク軸に取り付けられたＶリブドプーリからなるクランクプーリ、空調機用コンプレッサ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のコンプレッサプーリ、パワーステアリング用ポンプ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のＰＳポンププーリ、オルタネータ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のオルタネータプーリ、同様のアイドラプーリ、及び、冷却ファンを回転駆動するための平プーリからなるファンプーリを備え、これらプーリ間にＶリブドベルトからなる伝動ベルトＢ（図１及び図２で仮想線にて示す）が、上記Ｖリブドプーリからなる各プーリにあってはベルトＢ内面をプーリに接触させた正曲げ状態で、また平プーリからなるファンプーリにあってはベルトＢ外面をプーリに接触させた逆曲げ状態でそれぞれ巻き付けられて、いわゆるサーペンタインレイアウトで巻き掛けられており、エンジンの回転によりベルトＢを各プーリ間で走行させて各補機を駆動するようにしている。
【００３２】
上記ベルトＢにおいて、プーリ間に位置するいずれかのスパンにアームタイプの上記オートテンショナ１が配置されており、このオートテンショナ１により、上記スパンをベルトＢ外面側から押圧してベルト張力を自動的に調整するようにしている。
【００３３】
上記オートテンショナ１は、エンジンに取付固定される固定部材３と、この固定部材３に基端で揺動軸心Ｏ１回りに揺動可能に支持された可動部材１０と、この可動部材１０の揺動軸心Ｏ１に対しオフセットした部分である先端部（後述する軸受支持部２１）に、可動部材１０基端の揺動軸心Ｏ１と平行な回転軸心Ｏ２で回転自在に軸支され、ベルトＢを逆曲げ状態で押圧する平プーリからなるテンションプーリ２８と、捩りトルクにより可動部材１０をテンションプーリ２８がベルトＢを押圧するベルト押圧方向に回動付勢する捩りコイルばね３０と、上記可動部材１０の揺動を減衰させる３つの減衰手段とを備えている。このオートテンショナ１は、固定部材３の後述するスピンドル５のエンジンからの取付高さと、テンションプーリ２８のエンジンからの高さが略同じ高さ位置にある並列型のものとされている。
【００３４】
上記固定部材３は樹脂製のもので、例えばナイロン系樹脂やフェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等からなる。尚、これらの樹脂にガラス繊維等の短繊維を混入して補強することも可能である。
【００３５】
固定部材３は、一端（図１で上端）に開口する有底円筒状（カップ状）のリヤカップ部４と、このリヤカップ部４内の底部に同心状に一体に立設され、先端部がリヤカップ部４の開口から突出するスピンドル５（軸部）とを備えている。このスピンドル５は、その中心部に小径の中心孔５ａが形成された中空円筒状のものである。リヤカップ部４の底部外周面には複数の取付部６，６，…（図１では１つのみ示している）が一体に突設されており、この各取付部６において、図外の取付ボルトにより固定部材３をエンジンに取付固定するようにしている。
【００３６】
また、図示しないが、リヤカップ部４の側壁には、その開口側から切り欠いた貫通孔又は切欠きからなるばね係止部が形成されている。
【００３７】
一方、可動部材１０は、一端（図１の下端）に開口する有底円筒状のフロントカップ部１１を備え、このフロントカップ部１１の外径はリヤカップ部４と略同径とされている。フロントカップ部１１の底部外面の中心部は、後述するスラストワッシャ３４やプレート部材３６を収容するために円形状に凹陥されている。また、フロントカップ部１１の側壁には、その開口側から切り欠いた貫通孔（又は切欠き）からなるばね係止部２０が形成されている。
【００３８】
上記フロントカップ部１１内の底部には円筒状のボス部１２がフロントカップ部１１の開口から突出するように同心状に一体に突設され、このボス部１２内には、フロントカップ部１１の底壁を貫通するボス孔１３が形成されている。上記ボス部１２は固定部材３のスピンドル５にボス部１２先端側から外嵌合されており、このことで可動部材１０は基端のボス部１２にて固定部材３のスピンドル５に後述のメタルブッシュ３２，３２を介して揺動可能（回動可能）に支持され、リヤカップ部４とフロントカップ部１１とは各々の開口を対向配置して略密閉状の円筒形状を形成している。
【００３９】
図２〜図４にも示すように、上記フロントカップ部１１の外周部には、その底部からボス部１２の中心（揺動軸心Ｏ１）に対し離れる方向に外側に延びるアーム１４が形成され、このアーム１４の先端部は半円形状で、この先端部の固定部材３側の面には軸受支持部２１が設けられており、これらフロントカップ部１１、アーム１４及び軸受支持部２１は樹脂により一体に形成されている。
【００４０】
上記軸受支持部２１は外径の異なる２段円筒状のもので、その中心には、可動部材１０の揺動軸心Ｏ１と平行に延びる有底のねじ孔２２が形成されている。このねじ孔２２には、固定部材３と同じ側（図１で下側）から挿入されたプーリ軸としての取付ボルト２５が螺合されて締結されており、この取付ボルト２５の締結によって上記テンションプーリ２８がアーム１４先端の軸受支持部２１にその外周の段部上に位置する２つの軸受ベアリング２３，２３を介して回転自在に取付支持されている。このことで、テンションプーリ２８は、ボス部１２から偏心した取付ボルト２５上の位置に支持されている。尚、２４は軸受ベアリング２３，２３を軸方向の側方から覆いかつワッシャを兼ねる円板状のダストシールドで、取付ボルト２５により軸受ベアリング２３，２３と共に軸受支持部２１に取り付けられている。
【００４１】
上記可動部材１０におけるアーム１４の幅方向両側面は、円筒状のフロントカップ部１１に対し接線方向に接続されており、揺動軸心Ｏ１に沿った方向から見てアーム１４は先細りテーパ状の三角形状となっている。アーム１４は、その固定部材３と反対側の面がフロントカップ部１１の底部外面と略面一な平面である板状のものとされている。また、フロントカップ部１１のアーム側外周部は他の部分と異なり、そのアーム側外周面からアーム幅方向両側面に沿ってアーム１４先端側に延びるように膨出して厚肉とされ、そのアーム側外周部は、テンションプーリ２８との干渉を避けるためにそのテンションプーリ２８の外周面に沿って円弧状に凹陥形成されている。また、アーム１４の固定部材３側の基端部には、テンションプーリ２８の外周側部との干渉を避けるためのプーリクリアランスを形成する円弧状凹部１４ａが形成されている。
【００４２】
上記捩りコイルばね３０は、上記可動部材１０のボス部１２周りに両端部（タング）を半径方向外側に突出させた状態で配置されている。その一方の端部は上記リヤカップ部４のばね係止部に、また他方の端部はフロントカップ部１１のばね係止部２０にそれぞれ係止されている。また、捩りコイルばね３０はリヤカップ部４とフロントカップ部１１との間に軸方向に圧縮されて介装されており、この捩りコイルばね３０のコイル径が拡大する方向の捩りトルクにより、可動部材１０を上記テンションプーリ２８がベルトＢを押圧するベルト押圧方向に回動付勢するようになっている。
【００４３】
さらに、上記可動部材１０の揺動を減衰させる３つの減衰手段について説明すると、まず、上記固定部材３のスピンドル５と可動部材１０のボス部１２との間には円筒状の２つのメタルブッシュ３２，３２が介装されている。この２つのメタルブッシュ３２，３２はそれぞれボス孔１３に対し、ボス孔１３の両端開口から両ブッシュ３２，３２間に少しの間隔があくように圧入されて回動不能に一体に嵌合固定されている。そして、上記各ブッシュ３２は、例えば銅等の焼結材からなる金属製薄肉円筒体の内周面に潤滑用の樹脂層を形成したものであり、スピンドル５に外嵌合された状態で、各ブッシュ３２内周面の樹脂層の樹脂をスピンドル５外周面に転移させ、スピンドル５と可動部材１０のボス部１２（ブッシュ３２）との間を潤滑油の供給なしでドライ潤滑し、かつ可動部材１０の回動を減衰させるようにしている。
【００４４】
また、上記可動部材１０のボス部１２周りには、２つ目の減衰手段としての樹脂製のスプリングサポート３３が配置されている。このスプリングサポート３３は、ボス部１２及び捩りコイルばね３０の間に配置されかつ捩りコイルばね３０の捩りトルクの反力によりボス部１２外周面に押し付けられる略円筒状の摺接部３３ａと、この摺接部３３ａのボス部１２先端側の端部から半径方向外側に突出し、捩りコイルばね３０に軸方向に押圧されてリヤカップ部４の内底面に押付固定されるフランジ部３３ｂとを有する。そして、捩りコイルばね３０により、スプリングサポート３３の摺接部３３ａが押圧されて可動部材１０のボス部１２外周面に、またボス部１２も押圧されてブッシュ３２にそれぞれ押し付けられることで、可動部材１０の回動を減衰させる。
【００４５】
さらに、上記固定部材３のスピンドル５の先端部は、ボス部１２内のボス孔１３（フロントカップ部１１の底部）を貫通してその外面側に突出し、この突出部分には、可動部材１０の抜止めのための金属からなる円板状のプレート部材３６がネジ／ナット止め（ボルト３７及びナット３８の締結）により回転不能に固定止着されている。このプレート部材３６とフロントカップ部１１の外面（ボス部１２の端面）との間には３つ目の減衰手段としての小径の樹脂製のスラストワッシャ３４が挟持されており、このスラストワッシャ３４がフロントカップ部１１外面に摺接することで、可動部材１０の回動を減衰させる。
【００４６】
尚、上記スラストワッシャ３４及びプレート部材３６は、上記フロントカップ部１１の底部外面の凹陥部分内に収容されている。
【００４７】
上記可動部材１０は、可動部材本体１６と、この可動部材本体１６表面の所定部位に一体的に貼着された補強材１７，１７，…とを備えている。可動部材本体１６は可動部材１０全体の形状をなす樹脂製のもので、例えばナイロン系樹脂やフェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の少なくとも１種類からなり、これらの樹脂にガラス繊維等の短繊維が配合されている。
【００４８】
そして、上記可動部材本体１６に対し、その表面の一部に上記複数枚の補強材１７が積層状に一体的に貼着されている。この補強材１７の貼着部分は、可動部材本体１６の形状において相対的に他の部分よりも強度が低い部分であり、図２〜図４においてドットで塗り潰した部分にて示している。具体的には、アーム１４全体、フロントカップ部１１においてアーム１４と反対側の一部を除く外周面及び底面に補強材１７が貼着されている。
【００４９】
この補強材１７は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維で強化された熱可塑性の繊維強化樹脂（炭素繊維の場合はＣＦＲＴＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ＴｈｅｒｍｏＰｌａｓｔｉｃという）からなる例えば厚さ０．２ｍｍ程度の薄肉シート状又はフィルム状のもので、図５に示すように、可動部材本体１６の表面に例えば溶融状態で接合一体化されている。この補強材１７をなす熱可塑性樹脂は、例えば熱可塑性エポキシ樹脂等が用いられる。
【００５０】
上記補強材１７は、可動部材本体１６表面の１つの貼り付け部位で同じ枚数を多層に積層して貼り付けてもよく、或いは、貼り付け部位に応じて貼り付け枚数（積層数）を異ならせてもよく、貼り付け部位の補強の要求に応じて適宜選択することができる。さらには、区補強材１７の貼り付け方向（その繊維の延びる方向）を必要に応じて変えることもできる。
【００５１】
このような可動部材１０を製造するときには、以下のように行うのが好ましい。すなわち、まず、可動部材本体１６を成形する。この成形は例えば射出成形等で行う。その後、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグ、つまり炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織物に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたものを用意し、その樹脂の半硬化によって軟化状態にある複数枚のプリプレグを上記成形後の可動部材本体１６の表面の所定部位に層状に貼り付け、そのプリプレグに熱及び圧力を加えて可動部材本体１６に接着させることにより、プリプレグを補強材１７として一体化すればよい。尚、プリプレグを接着剤を用いて接着してもよい。
【００５２】
したがって、この実施形態においては、エンジンの運転中、補機駆動装置により各補機（空調機用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、オルタネータ、ファン）がベルトＢを介して駆動されているとき、オートテンショナ１の捩りコイルばね３０により可動部材１０が回動付勢され、この付勢力によりアーム１４先端のテンションプーリ２８が伝動ベルトＢのスパンを押圧し、このことでベルトＢの張力が付与される。
【００５３】
また、ベルトＢの張力の変化により可動部材１０のアーム１４がテンションプーリ２８と共に固定部材３のスピンドル５回りに揺動（振動）すると、その揺動が３つの減衰手段、つまりメタルブッシュ３２，３２、スプリングサポート３３及びスラストワッシャ３４の摺動抵抗により制動減衰され、ベルトＢの張力が自動的に調整される。
【００５４】
そして、上記可動部材１０の全体、つまりフロントカップ部１１、アーム１４及び軸受支持部２１が樹脂により一体に形成されているので、それらを金属材料で構成した場合に比べ可動部材１０の重さを軽量にすることができる。また、固定部材３も樹脂であるので、この固定部材３に可動部材１０を組み付けたオートテンショナ１全体の軽量化を図ることができ、自動車の燃費の向上に寄与することができる。
【００５５】
しかも、上記樹脂製の可動部材１０における可動部材本体１６表面の所定部位に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなるシート状又はフィルム状の複数枚の補強材１７，１７，…が積層状に一体的に貼着されているので、その補強材１７，１７，…により可動部材本体１６が補強される。このことで、可動部材１０自体の強度を確保することができ、テンションプーリ２８に対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。
【００５６】
また、上記補強材１７が熱可塑性の繊維強化樹脂であり、この熱可塑性樹脂は加熱による硬化が不要であるので、熱硬化性の繊維強化樹脂のプリプレグを可動部材本体１６表面上に配置して加熱及び加圧し、その熱硬化性樹脂を架橋反応により硬化させる場合のように、樹脂の硬化までに２時間程度の長い時間は必要なく、上記のように、成形後の可動部材本体１６の表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けて補強材１７とすればよく、製造に要する時間を例えば１０分程度に大幅に短縮して、延いてはオートテンショナ１の量産性を確保することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態において、可動部材本体１６（可動部材１０）の形状や、その表面に貼り付けられる補強材１７の貼り付け部位は例示であり、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更することができる。要は、可動部材本体１６が繊維を配合した合成樹脂からなっていて（形状や構造はどのようなものでもよい）、その表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる少なくとも１層の補強材１７が一体的に貼着されていればよい。
【００５８】
また、上記実施形態のように樹脂製の固定部材３を金属製に代え、可動部材１０のみを樹脂で構成してもよい。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、本発明を並列型のオートテンショナ１に適用したものであるが、本発明は、テンションプーリ２８が固定部材３のスピンドル５よりも高い位置にあるオフセット型のものに対しても適用することができる。
【実施例】
【００６０】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００６１】
（実施例）
ナイロン系樹脂（ナイロン６６）にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形して、上記実施形態（図２〜図４参照）に示すような、オートテンショナの可動部材本体を作製した（この図２〜図４に示す可動部材本体の形状を「補強形状」としている）。そのヤング率Ｅは１００００ＭＰａであり、ボアソン比υは０．４であった。
【００６２】
この可動部材本体の表面に、補強材としてＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）の３層のプリプレグを貼り付け、主応力方向を補強した。このＣＦＲＴＰのプリプレグの耐熱樹脂の含有率は３３％、成形厚みは０．２ｍｍ、カーボンファイバのヤング率Ｅは２４００００ＭＰａ、耐熱樹脂のヤング率Ｅは１００００ＭＰａ、ボアソン比υは０．４である。
【００６３】
（比較例１）
上記図７及び図８に示す形状（この形状を「オリジナル形状」としている）を有する従来のアーム部材（可動部材）とした。材料は上記実施例の樹脂材料とは異なり、アルミニウム合金とし、そのダイカストによりアーム部材を成形した。
【００６４】
（比較例２）
比較例１と同様に、図７及び図８に示すオリジナル形状のアーム部材（可動部材）とした。但し、材料は上記実施例における可動部材本体の樹脂材料と同じで、ナイロン６６にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形した。また、実施例とは異なり、アーム部材の表面にＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）のプリプレグは貼り付けられていない。
【００６５】
（比較例３）
実施例と同様に、図２〜図４に示す補強形状の可動部材とした。その材料は実施例における可動部材本体の樹脂材料と同じで、ナイロン６６にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形した。また、実施例とは異なり、可動部材の表面にＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）のプリプレグは貼り付けられていない。
【００６６】
以上の各材料の可動部材につき、以下の手順で重量、ミスアライメント（プーリ面の回転角度）及び応力を求めた。
【００６７】
（1）３次元ＣＡＤにより可動部材の形状を定義し、その体積を出力するとともに、各使用材料の密度により重量を算出する。
【００６８】
（2）次いで、上記定義した形状、各使用材料の材料定数、及び使用条件により求めた荷重入力を条件としてＦＥＭ解析により応力、プーリ面の回転角度を出力する。
【００６９】
（3）そして、
（Ａ）ミスアライメントとして、プーリ面の回転角度が基準以下であり、
（Ｂ）応力として、その最大値が各使用材料の許容応力以下である
という制約条件を設定し、この制約条件（Ａ），（Ｂ）を満足しない場合には、形状を変更した後に上記（1），（2）の処理を繰り返す。
【００７０】
そして、ミスアライメントについては、許容回転角度を基準とし、それに対する比率を算出した。
【００７１】
以上の実施例及び比較例１〜３についてのベース材質、ベース比重、ＣＦＲＴＰ貼付層数、重量比率（比較例を１としたときの比率）、ミスアライメント比率についての結果を図６に示す。
【００７２】
この図６について考察すると、比較例２は比較例１と同じオリジナル形状のままで材料をアルミダイカストから樹脂に置き換えたものであり、比較例１に対し重量比率が略半減して大きな重量低減効果があるものの、ミスアライメントの制約を満足することが全くできていない。
【００７３】
また、比較例３は比較例２と同じ材料で形状をオリジナル形状から補強形状に変えたものであり、比較例２に対し重量がやや増加している。そして、比較例２よりもミスアライメント比率が減少しているが、未だその制約を満たしていない。
【００７４】
これに対し、実施例は補強形状の可動部材本体にＣＦＲＴＰを貼り付けたものであり、比較例１と比べて３０％の重量低減効果が得られかつミスアライメントの制約も満足している。このことから、本発明が有効であることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、オートテンショナの軽量化、ミスアラインメント角度の増大の抑制の点で極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００７６】
Ｂ 伝動ベルト
１ オートテンショナ
３ 固定部材
５ スピンドル（軸部）
１０ 可動部材
Ｏ１ 揺動軸心
１１ フロントカップ部
１２ ボス部
１４ アーム
１６ 可動部材本体
１７ 補強材
２１ 軸受支持部
２８ テンションプーリ
Ｏ２ 回転軸心
３０ 捩りコイルばね
３２ メタルブッシュ（減衰手段）
３３ スプリングサポート（減衰手段）
３４ スラストワッシャ（減衰手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートテンショナ、及びその樹脂製の可動部材の製造方法に関し、特に、樹脂製可動部材を補強する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば自動車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する一方、その張力付与動作をダンピングすることでベルトの振動（ばたつき）を抑えて安定したトルク伝達を行わせるようにしたオートテンショナはよく知られ、広く一般に使用されている。
【０００３】
このオートテンショナは、例えばエンジンに取付固定されかつ軸部（スピンドル）を有する固定部材と、この固定部材の軸部にボス部において外嵌合されて回動可能に支持され、先端部にテンションプーリが回転自在に支持されたアーム部材等の可動部材と、例えばこの可動部材のボス部周りに配置され、一端部が固定部材に、また他端部が可動部材にそれぞれ係止され、捩りトルクにより固定部材に対し可動部材をテンションプーリがベルトを押圧する方向に回動付勢する捩りコイルばねと、可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えている。
【０００４】
図７及び図８は可動部材としての上記アーム部材１０を例示しており、このアーム部材１０は、固定部材の軸部に回動可能に外嵌合されて支持されるボス部１２と、このボス部１２に一体に突設され、先端部にテンションプーリ２８を回転自在に支持する軸受支持部２１を有するアーム１４とを備えている。２０はアーム部材１０のボス部１２に形成されかつ捩りコイルばねの端部（タング）を係止するための貫通孔（又は切欠き）からなるばね係止部、Ｂはベルトである。
【０００５】
ところで、このようなオートテンショナは自動車のエンジンルーム内で使用されることから、その高温環境下での作動信頼性の要求を満たすために、一般に鉄やアルミダイキャスト等の金属材料が用いられている。しかし、この金属材料は重く、自動車の燃費の向上という目的からみれば、このオートテンショナについても軽量化を図ることが重要である。
【０００６】
そこで、従来、例えばオートテンショナの可動部材を樹脂製のものとすることが提案されている（例えば特許文献１〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−０７６６７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１６５３４号公報
【特許文献３】特開２００２−１０６６５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１０６６５３号公報
【特許文献５】特開平０７−００４４８１号公報
【特許文献６】特開平０１−３０７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、これら提案例のものでは、いずれも金属材料の可動部材をそのまま樹脂材料に置き換えただけであり、この樹脂材料は軽量化の手段としては有効であるものの、ヤング率が小さくて許容応力も低いため、強度的に不十分であり、実用上の問題がある。
【０００９】
特に、可動部材をなす樹脂のヤング率が金属材料よりも小さいことに起因して、アームにおけるプーリの支持強度や支持剛性が十分とはいえず、ベルトからの張力を受けたプーリを可動部材で支持するときのアームの捩れが大きくなり、このアームの捩れによってプーリのミスアラインメント角度が大きくなるという問題は避けられない。
【００１０】
尚、可動部材の強度を確保するために、その樹脂の肉厚を増やす手段もあるが、そうすると、厚さの増加分だけ重くなり、本来の軽量化の効果が小さくなり、その目的の達成が不十分となる。
【００１１】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のようにオートテンショナの可動部材を樹脂製とする場合に、その可動部材の構造に工夫を加えることにより、樹脂材料によって可動部材の軽量化を図りつつ、そのプーリの支持強度を確保して、ミスアラインメント角度の増大を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、この発明では、成形の容易な熱可塑性の繊維強化樹脂材料に着目し、繊維入りの樹脂材料で成形された可動部材本体の表面に、当該熱可塑性の繊維強化樹脂材料からなる補強材を一体的に貼着して、その補強材で可動部材本体を補強する構造とした。
【００１３】
具体的には、請求項１の発明では、軸部を有する固定部材と、基端が該固定部材の軸部に揺動可能に支持され、先端にベルトを押圧するプーリが基端の揺動軸心と平行な回転軸心で回転自在に支持された可動部材と、上記固定部材に対し可動部材を上記プーリがベルトを押圧する方向に回動付勢するばねと、上記可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えたオートテンショナが前提である。
【００１４】
そして、上記可動部材は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されたものとする。
【００１５】
この請求項１の発明では、オートテンショナにおける可動部材が、繊維配合の合成樹脂製可動部材本体表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材を一体的に貼着したものであるので、金属材料を用いた場合に比べ可動部材の重さを軽くすることができ、オートテンショナの軽量化を図ることができる。
【００１６】
しかも、繊維配合の合成樹脂製可動部材本体表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されることで、その補強材により可動部材本体が補強されて、可動部材自体の強度を確保することができ、プーリに対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。
【００１７】
また、補強材が熱可塑性の繊維強化樹脂であることで以下の効果が得られる。すなわち、繊維強化樹脂としては、一般的には、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維を組み合わせたものが知られており、可動部材本体表面を補強する場合には、このような炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織物に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたプリプレグを成形し、そのプリプレグを可動部材本体表面上に配置して加熱及び加圧することで、熱硬化性樹脂を架橋反応により硬化させるようになっている。そのとき、樹脂の硬化時間として２時間程度と長い時間が必要であるので、量産性に問題がある。
【００１８】
これに対し、本発明で用いる熱可塑性の繊維強化樹脂は、加熱による硬化が不要であり、可動部材本体を成形した後、その表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付けて補強材とすることができ、製造時間を例えば１０分程度に大幅に短縮して、オートテンショナの量産性を確保することができる。
【００１９】
請求項２の発明では、上記可動部材本体の表面に複数の補強材が積層状に貼着されているものとする。このことで、可動部材本体に対する補強効果を高めることができる。
【００２０】
請求項３の発明では、上記可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）の少なくとも１種類からなることを特徴とする。
【００２１】
この請求項３の発明では、補強材の貼着によって補強されかつ軽量化された可動部材が得られる。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する方法であって、可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けることにより、プリプレグを補強材として一体化することを特徴とする。
【００２３】
この請求項４の発明では、可動部材の製造の際、可動部材本体が成形された後、その可動部材本体の表面の少なくとも一部に熱可塑性の繊維強化樹脂からなるプリプレグが貼り付けられ、このプリプレグにより補強材が可動部材本体表面に一体化される。このことで、オートテンショナの可動部材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、請求項１の発明によると、オートテンショナの可動部材を、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体と、その表面の少なくとも一部に一体的に貼着され、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材とを備えたものとしたことにより、樹脂製の可動部材によって、オートテンショナの軽量化を図るとともに、補強材による可動部材本体の補強により可動部材自体の強度を確保することができ、プーリに対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。また、可動部材本体の成形後の表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付けて補強材とすることができるので、製造時間を大幅に短縮してオートテンショナの量産性を確保することができる。
【００２５】
請求項２の発明によると、補強材を複数層としたことにより、補強材の補強効果を高めることができる。
【００２６】
請求項３の発明によると、可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイドの少なくとも１種類としたことにより、補強材の貼着によって補強されかつ軽量化された可動部材が得られる。
【００２７】
請求項４の発明によると、請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する場合に、可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなるプリプレグを貼り付け補強材として一体化することにより、オートテンショナの可動部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るオートテンショナの断面図である。
【図２】図２は可動部材の正面図である。
【図３】図３は図２のIII方向から見た可動部材の斜視図である。
【図４】図４は図２のIV方向から見た可動部材の斜視図である。
【図５】図５は、可動体本体の表面に補強材が貼着された部分を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は実施例及び比較例の重量特性及びミスアライメントの特性を示す図である。
【図７】図７は従来のオートテンショナを示す図２相当図である。
【図８】図８は従来のオートテンショナを示す図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００３０】
図１において、１は本発明の実施形態に係るオートテンショナであって、このオートテンショナ１は、例えば車両に搭載されるエンジンの補機駆動装置（図示せず）のベルト伝動システムに用いられている。
【００３１】
上記補機駆動装置は、図示しないが、例えば車載エンジンのクランク軸に取り付けられたＶリブドプーリからなるクランクプーリ、空調機用コンプレッサ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のコンプレッサプーリ、パワーステアリング用ポンプ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のＰＳポンププーリ、オルタネータ（補機）の回転軸に取り付けられた同様のオルタネータプーリ、同様のアイドラプーリ、及び、冷却ファンを回転駆動するための平プーリからなるファンプーリを備え、これらプーリ間にＶリブドベルトからなる伝動ベルトＢ（図１及び図２で仮想線にて示す）が、上記Ｖリブドプーリからなる各プーリにあってはベルトＢ内面をプーリに接触させた正曲げ状態で、また平プーリからなるファンプーリにあってはベルトＢ外面をプーリに接触させた逆曲げ状態でそれぞれ巻き付けられて、いわゆるサーペンタインレイアウトで巻き掛けられており、エンジンの回転によりベルトＢを各プーリ間で走行させて各補機を駆動するようにしている。
【００３２】
上記ベルトＢにおいて、プーリ間に位置するいずれかのスパンにアームタイプの上記オートテンショナ１が配置されており、このオートテンショナ１により、上記スパンをベルトＢ外面側から押圧してベルト張力を自動的に調整するようにしている。
【００３３】
上記オートテンショナ１は、エンジンに取付固定される固定部材３と、この固定部材３に基端で揺動軸心Ｏ１回りに揺動可能に支持された可動部材１０と、この可動部材１０の揺動軸心Ｏ１に対しオフセットした部分である先端部（後述する軸受支持部２１）に、可動部材１０基端の揺動軸心Ｏ１と平行な回転軸心Ｏ２で回転自在に軸支され、ベルトＢを逆曲げ状態で押圧する平プーリからなるテンションプーリ２８と、捩りトルクにより可動部材１０をテンションプーリ２８がベルトＢを押圧するベルト押圧方向に回動付勢する捩りコイルばね３０と、上記可動部材１０の揺動を減衰させる３つの減衰手段とを備えている。このオートテンショナ１は、固定部材３の後述するスピンドル５のエンジンからの取付高さと、テンションプーリ２８のエンジンからの高さが略同じ高さ位置にある並列型のものとされている。
【００３４】
上記固定部材３は樹脂製のもので、例えばナイロン系樹脂やフェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等からなる。尚、これらの樹脂にガラス繊維等の短繊維を混入して補強することも可能である。
【００３５】
固定部材３は、一端（図１で上端）に開口する有底円筒状（カップ状）のリヤカップ部４と、このリヤカップ部４内の底部に同心状に一体に立設され、先端部がリヤカップ部４の開口から突出するスピンドル５（軸部）とを備えている。このスピンドル５は、その中心部に小径の中心孔５ａが形成された中空円筒状のものである。リヤカップ部４の底部外周面には複数の取付部６，６，…（図１では１つのみ示している）が一体に突設されており、この各取付部６において、図外の取付ボルトにより固定部材３をエンジンに取付固定するようにしている。
【００３６】
また、図示しないが、リヤカップ部４の側壁には、その開口側から切り欠いた貫通孔又は切欠きからなるばね係止部が形成されている。
【００３７】
一方、可動部材１０は、一端（図１の下端）に開口する有底円筒状のフロントカップ部１１を備え、このフロントカップ部１１の外径はリヤカップ部４と略同径とされている。フロントカップ部１１の底部外面の中心部は、後述するスラストワッシャ３４やプレート部材３６を収容するために円形状に凹陥されている。また、フロントカップ部１１の側壁には、その開口側から切り欠いた貫通孔（又は切欠き）からなるばね係止部２０が形成されている。
【００３８】
上記フロントカップ部１１内の底部には円筒状のボス部１２がフロントカップ部１１の開口から突出するように同心状に一体に突設され、このボス部１２内には、フロントカップ部１１の底壁を貫通するボス孔１３が形成されている。上記ボス部１２は固定部材３のスピンドル５にボス部１２先端側から外嵌合されており、このことで可動部材１０は基端のボス部１２にて固定部材３のスピンドル５に後述のメタルブッシュ３２，３２を介して揺動可能（回動可能）に支持され、リヤカップ部４とフロントカップ部１１とは各々の開口を対向配置して略密閉状の円筒形状を形成している。
【００３９】
図２〜図４にも示すように、上記フロントカップ部１１の外周部には、その底部からボス部１２の中心（揺動軸心Ｏ１）に対し離れる方向に外側に延びるアーム１４が形成され、このアーム１４の先端部は半円形状で、この先端部の固定部材３側の面には軸受支持部２１が設けられており、これらフロントカップ部１１、アーム１４及び軸受支持部２１は樹脂により一体に形成されている。
【００４０】
上記軸受支持部２１は外径の異なる２段円筒状のもので、その中心には、可動部材１０の揺動軸心Ｏ１と平行に延びる有底のねじ孔２２が形成されている。このねじ孔２２には、固定部材３と同じ側（図１で下側）から挿入されたプーリ軸としての取付ボルト２５が螺合されて締結されており、この取付ボルト２５の締結によって上記テンションプーリ２８がアーム１４先端の軸受支持部２１にその外周の段部上に位置する２つの軸受ベアリング２３，２３を介して回転自在に取付支持されている。このことで、テンションプーリ２８は、ボス部１２から偏心した取付ボルト２５上の位置に支持されている。尚、２４は軸受ベアリング２３，２３を軸方向の側方から覆いかつワッシャを兼ねる円板状のダストシールドで、取付ボルト２５により軸受ベアリング２３，２３と共に軸受支持部２１に取り付けられている。
【００４１】
上記可動部材１０におけるアーム１４の幅方向両側面は、円筒状のフロントカップ部１１に対し接線方向に接続されており、揺動軸心Ｏ１に沿った方向から見てアーム１４は先細りテーパ状の三角形状となっている。アーム１４は、その固定部材３と反対側の面がフロントカップ部１１の底部外面と略面一な平面である板状のものとされている。また、フロントカップ部１１のアーム側外周部は他の部分と異なり、そのアーム側外周面からアーム幅方向両側面に沿ってアーム１４先端側に延びるように膨出して厚肉とされ、そのアーム側外周部は、テンションプーリ２８との干渉を避けるためにそのテンションプーリ２８の外周面に沿って円弧状に凹陥形成されている。また、アーム１４の固定部材３側の基端部には、テンションプーリ２８の外周側部との干渉を避けるためのプーリクリアランスを形成する円弧状凹部１４ａが形成されている。
【００４２】
上記捩りコイルばね３０は、上記可動部材１０のボス部１２周りに両端部（タング）を半径方向外側に突出させた状態で配置されている。その一方の端部は上記リヤカップ部４のばね係止部に、また他方の端部はフロントカップ部１１のばね係止部２０にそれぞれ係止されている。また、捩りコイルばね３０はリヤカップ部４とフロントカップ部１１との間に軸方向に圧縮されて介装されており、この捩りコイルばね３０のコイル径が拡大する方向の捩りトルクにより、可動部材１０を上記テンションプーリ２８がベルトＢを押圧するベルト押圧方向に回動付勢するようになっている。
【００４３】
さらに、上記可動部材１０の揺動を減衰させる３つの減衰手段について説明すると、まず、上記固定部材３のスピンドル５と可動部材１０のボス部１２との間には円筒状の２つのメタルブッシュ３２，３２が介装されている。この２つのメタルブッシュ３２，３２はそれぞれボス孔１３に対し、ボス孔１３の両端開口から両ブッシュ３２，３２間に少しの間隔があくように圧入されて回動不能に一体に嵌合固定されている。そして、上記各ブッシュ３２は、例えば銅等の焼結材からなる金属製薄肉円筒体の内周面に潤滑用の樹脂層を形成したものであり、スピンドル５に外嵌合された状態で、各ブッシュ３２内周面の樹脂層の樹脂をスピンドル５外周面に転移させ、スピンドル５と可動部材１０のボス部１２（ブッシュ３２）との間を潤滑油の供給なしでドライ潤滑し、かつ可動部材１０の回動を減衰させるようにしている。
【００４４】
また、上記可動部材１０のボス部１２周りには、２つ目の減衰手段としての樹脂製のスプリングサポート３３が配置されている。このスプリングサポート３３は、ボス部１２及び捩りコイルばね３０の間に配置されかつ捩りコイルばね３０の捩りトルクの反力によりボス部１２外周面に押し付けられる略円筒状の摺接部３３ａと、この摺接部３３ａのボス部１２先端側の端部から半径方向外側に突出し、捩りコイルばね３０に軸方向に押圧されてリヤカップ部４の内底面に押付固定されるフランジ部３３ｂとを有する。そして、捩りコイルばね３０により、スプリングサポート３３の摺接部３３ａが押圧されて可動部材１０のボス部１２外周面に、またボス部１２も押圧されてブッシュ３２にそれぞれ押し付けられることで、可動部材１０の回動を減衰させる。
【００４５】
さらに、上記固定部材３のスピンドル５の先端部は、ボス部１２内のボス孔１３（フロントカップ部１１の底部）を貫通してその外面側に突出し、この突出部分には、可動部材１０の抜止めのための金属からなる円板状のプレート部材３６がネジ／ナット止め（ボルト３７及びナット３８の締結）により回転不能に固定止着されている。このプレート部材３６とフロントカップ部１１の外面（ボス部１２の端面）との間には３つ目の減衰手段としての小径の樹脂製のスラストワッシャ３４が挟持されており、このスラストワッシャ３４がフロントカップ部１１外面に摺接することで、可動部材１０の回動を減衰させる。
【００４６】
尚、上記スラストワッシャ３４及びプレート部材３６は、上記フロントカップ部１１の底部外面の凹陥部分内に収容されている。
【００４７】
上記可動部材１０は、可動部材本体１６と、この可動部材本体１６表面の所定部位に一体的に貼着された補強材１７，１７，…とを備えている。可動部材本体１６は可動部材１０全体の形状をなす樹脂製のもので、例えばナイロン系樹脂やフェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の少なくとも１種類からなり、これらの樹脂にガラス繊維等の短繊維が配合されている。
【００４８】
そして、上記可動部材本体１６に対し、その表面の一部に上記複数枚の補強材１７が積層状に一体的に貼着されている。この補強材１７の貼着部分は、可動部材本体１６の形状において相対的に他の部分よりも強度が低い部分であり、図２〜図４においてドットで塗り潰した部分にて示している。具体的には、アーム１４全体、フロントカップ部１１においてアーム１４と反対側の一部を除く外周面及び底面に補強材１７が貼着されている。
【００４９】
この補強材１７は、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維で強化された熱可塑性の繊維強化樹脂（炭素繊維の場合はＣＦＲＴＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ＴｈｅｒｍｏＰｌａｓｔｉｃという）からなる例えば厚さ０．２ｍｍ程度の薄肉シート状又はフィルム状のもので、図５に示すように、可動部材本体１６の表面に例えば溶融状態で接合一体化されている。この補強材１７をなす熱可塑性樹脂は、例えば熱可塑性エポキシ樹脂等が用いられる。
【００５０】
上記補強材１７は、可動部材本体１６表面の１つの貼り付け部位で同じ枚数を多層に積層して貼り付けてもよく、或いは、貼り付け部位に応じて貼り付け枚数（積層数）を異ならせてもよく、貼り付け部位の補強の要求に応じて適宜選択することができる。さらには、区補強材１７の貼り付け方向（その繊維の延びる方向）を必要に応じて変えることもできる。
【００５１】
このような可動部材１０を製造するときには、以下のように行うのが好ましい。すなわち、まず、可動部材本体１６を成形する。この成形は例えば射出成形等で行う。その後、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグ、つまり炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の織物に半硬化の熱硬化性樹脂を予め含浸させたものを用意し、その樹脂の半硬化によって軟化状態にある複数枚のプリプレグを上記成形後の可動部材本体１６の表面の所定部位に層状に貼り付け、そのプリプレグに熱及び圧力を加えて可動部材本体１６に接着させることにより、プリプレグを補強材１７として一体化すればよい。尚、プリプレグを接着剤を用いて接着してもよい。
【００５２】
したがって、この実施形態においては、エンジンの運転中、補機駆動装置により各補機（空調機用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、オルタネータ、ファン）がベルトＢを介して駆動されているとき、オートテンショナ１の捩りコイルばね３０により可動部材１０が回動付勢され、この付勢力によりアーム１４先端のテンションプーリ２８が伝動ベルトＢのスパンを押圧し、このことでベルトＢの張力が付与される。
【００５３】
また、ベルトＢの張力の変化により可動部材１０のアーム１４がテンションプーリ２８と共に固定部材３のスピンドル５回りに揺動（振動）すると、その揺動が３つの減衰手段、つまりメタルブッシュ３２，３２、スプリングサポート３３及びスラストワッシャ３４の摺動抵抗により制動減衰され、ベルトＢの張力が自動的に調整される。
【００５４】
そして、上記可動部材１０の全体、つまりフロントカップ部１１、アーム１４及び軸受支持部２１が樹脂により一体に形成されているので、それらを金属材料で構成した場合に比べ可動部材１０の重さを軽量にすることができる。また、固定部材３も樹脂であるので、この固定部材３に可動部材１０を組み付けたオートテンショナ１全体の軽量化を図ることができ、自動車の燃費の向上に寄与することができる。
【００５５】
しかも、上記樹脂製の可動部材１０における可動部材本体１６表面の所定部位に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなるシート状又はフィルム状の複数枚の補強材１７，１７，…が積層状に一体的に貼着されているので、その補強材１７，１７，…により可動部材本体１６が補強される。このことで、可動部材１０自体の強度を確保することができ、テンションプーリ２８に対する支持強度や支持剛性を高くしてミスアラインメント角度を小さくすることができる。
【００５６】
また、上記補強材１７が熱可塑性の繊維強化樹脂であり、この熱可塑性樹脂は加熱による硬化が不要であるので、熱硬化性の繊維強化樹脂のプリプレグを可動部材本体１６表面上に配置して加熱及び加圧し、その熱硬化性樹脂を架橋反応により硬化させる場合のように、樹脂の硬化までに２時間程度の長い時間は必要なく、上記のように、成形後の可動部材本体１６の表面に後加工で熱可塑性繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けて補強材１７とすればよく、製造に要する時間を例えば１０分程度に大幅に短縮して、延いてはオートテンショナ１の量産性を確保することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
尚、上記実施形態において、可動部材本体１６（可動部材１０）の形状や、その表面に貼り付けられる補強材１７の貼り付け部位は例示であり、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更することができる。要は、可動部材本体１６が繊維を配合した合成樹脂からなっていて（形状や構造はどのようなものでもよい）、その表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる少なくとも１層の補強材１７が一体的に貼着されていればよい。
【００５８】
また、上記実施形態のように樹脂製の固定部材３を金属製に代え、可動部材１０のみを樹脂で構成してもよい。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、本発明を並列型のオートテンショナ１に適用したものであるが、本発明は、テンションプーリ２８が固定部材３のスピンドル５よりも高い位置にあるオフセット型のものに対しても適用することができる。
【実施例】
【００６０】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００６１】
（実施例）
ナイロン系樹脂（ナイロン６６）にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形して、上記実施形態（図２〜図４参照）に示すような、オートテンショナの可動部材本体を作製した（この図２〜図４に示す可動部材本体の形状を「補強形状」としている）。そのヤング率Ｅは１００００ＭＰａであり、ボアソン比υは０．４であった。
【００６２】
この可動部材本体の表面に、補強材としてＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）の３層のプリプレグを貼り付け、主応力方向を補強した。このＣＦＲＴＰのプリプレグの耐熱樹脂の含有率は３３％、成形厚みは０．２ｍｍ、カーボンファイバのヤング率Ｅは２４００００ＭＰａ、耐熱樹脂のヤング率Ｅは１００００ＭＰａ、ボアソン比υは０．４である。
【００６３】
（比較例１）
上記図７及び図８に示す形状（この形状を「オリジナル形状」としている）を有する従来のアーム部材（可動部材）とした。材料は上記実施例の樹脂材料とは異なり、アルミニウム合金とし、そのダイカストによりアーム部材を成形した。
【００６４】
（比較例２）
比較例１と同様に、図７及び図８に示すオリジナル形状のアーム部材（可動部材）とした。但し、材料は上記実施例における可動部材本体の樹脂材料と同じで、ナイロン６６にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形した。また、実施例とは異なり、アーム部材の表面にＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）のプリプレグは貼り付けられていない。
【００６５】
（比較例３）
実施例と同様に、図２〜図４に示す補強形状の可動部材とした。その材料は実施例における可動部材本体の樹脂材料と同じで、ナイロン６６にガラス繊維の短繊維が３０ｗｔ％配合されたものを射出成形した。また、実施例とは異なり、可動部材の表面にＣＦＲＴＰ（熱可塑性炭素繊維強化樹脂）のプリプレグは貼り付けられていない。
【００６６】
以上の各材料の可動部材につき、以下の手順で重量、ミスアライメント（プーリ面の回転角度）及び応力を求めた。
【００６７】
（1）３次元ＣＡＤにより可動部材の形状を定義し、その体積を出力するとともに、各使用材料の密度により重量を算出する。
【００６８】
（2）次いで、上記定義した形状、各使用材料の材料定数、及び使用条件により求めた荷重入力を条件としてＦＥＭ解析により応力、プーリ面の回転角度を出力する。
【００６９】
（3）そして、
（Ａ）ミスアライメントとして、プーリ面の回転角度が基準以下であり、
（Ｂ）応力として、その最大値が各使用材料の許容応力以下である
という制約条件を設定し、この制約条件（Ａ），（Ｂ）を満足しない場合には、形状を変更した後に上記（1），（2）の処理を繰り返す。
【００７０】
そして、ミスアライメントについては、許容回転角度を基準とし、それに対する比率を算出した。
【００７１】
以上の実施例及び比較例１〜３についてのベース材質、ベース比重、ＣＦＲＴＰ貼付層数、重量比率（比較例を１としたときの比率）、ミスアライメント比率についての結果を図６に示す。
【００７２】
この図６について考察すると、比較例２は比較例１と同じオリジナル形状のままで材料をアルミダイカストから樹脂に置き換えたものであり、比較例１に対し重量比率が略半減して大きな重量低減効果があるものの、ミスアライメントの制約を満足することが全くできていない。
【００７３】
また、比較例３は比較例２と同じ材料で形状をオリジナル形状から補強形状に変えたものであり、比較例２に対し重量がやや増加している。そして、比較例２よりもミスアライメント比率が減少しているが、未だその制約を満たしていない。
【００７４】
これに対し、実施例は補強形状の可動部材本体にＣＦＲＴＰを貼り付けたものであり、比較例１と比べて３０％の重量低減効果が得られかつミスアライメントの制約も満足している。このことから、本発明が有効であることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、オートテンショナの軽量化、ミスアラインメント角度の増大の抑制の点で極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００７６】
Ｂ 伝動ベルト
１ オートテンショナ
３ 固定部材
５ スピンドル（軸部）
１０ 可動部材
Ｏ１ 揺動軸心
１１ フロントカップ部
１２ ボス部
１４ アーム
１６ 可動部材本体
１７ 補強材
２１ 軸受支持部
２８ テンションプーリ
Ｏ２ 回転軸心
３０ 捩りコイルばね
３２ メタルブッシュ（減衰手段）
３３ スプリングサポート（減衰手段）
３４ スラストワッシャ（減衰手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部を有する固定部材と、
基端が上記固定部材の軸部に揺動可能に支持され、先端にベルトを押圧するプーリが基端の揺動軸心と平行な回転軸心で回転自在に支持された可動部材と、
上記固定部材に対し可動部材を上記プーリがベルトを押圧する方向に回動付勢するばねと、
上記可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えたオートテンショナにおいて、
上記可動部材は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されたものであることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
請求項１において、
可動部材本体の表面に複数の補強材が積層状に貼着されていることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項３】
請求項１又は２において、
可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイドの少なくとも１種類からなることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項４】
請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する方法であって、
可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けることにより、プリプレグを補強材として一体化することを特徴とするオートテンショナの可動部材の製造方法。
【請求項１】
軸部を有する固定部材と、
基端が上記固定部材の軸部に揺動可能に支持され、先端にベルトを押圧するプーリが基端の揺動軸心と平行な回転軸心で回転自在に支持された可動部材と、
上記固定部材に対し可動部材を上記プーリがベルトを押圧する方向に回動付勢するばねと、
上記可動部材の揺動を減衰する減衰手段とを備えたオートテンショナにおいて、
上記可動部材は、繊維を配合した合成樹脂からなる可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂からなる補強材が一体的に貼着されたものであることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
請求項１において、
可動部材本体の表面に複数の補強材が積層状に貼着されていることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項３】
請求項１又は２において、
可動部材本体を形成する合成樹脂は、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、ポリフェニレンサルファイドの少なくとも１種類からなることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項４】
請求項１のオートテンショナの可動部材を製造する方法であって、
可動部材本体を成形した後、可動部材本体の表面の少なくとも一部に、熱可塑性の繊維強化樹脂のプリプレグを貼り付けることにより、プリプレグを補強材として一体化することを特徴とするオートテンショナの可動部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２０２７７８（Ｐ２０１１−２０２７７８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２８８８（Ｐ２０１０−７２８８８）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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