オートテンショナ
【課題】摩擦部材の周方向へのずれを阻止することによって周方向に関して摩擦抵抗を均一に発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させる。
【解決手段】４つの摩擦部材６は夫々、第１摩擦面６ａ及び前記第２摩擦面６ｂに接触していると共に、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触する。摩擦部材６は、４つの突起２０によって周方向へずれることが阻止されており、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂそれぞれとの間に、均一に摩擦抵抗を発生させる。従って、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させる。
【解決手段】４つの摩擦部材６は夫々、第１摩擦面６ａ及び前記第２摩擦面６ｂに接触していると共に、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触する。摩擦部材６は、４つの突起２０によって周方向へずれることが阻止されており、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂそれぞれとの間に、均一に摩擦抵抗を発生させる。従って、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のオートテンショナは、例えば特許第３７３２４４６号公報に開示されているように、捻りコイルバネ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た固定プレートと傾斜部との間で、バネ支持体の芯部の周囲に、捻りコイルバネの半径方向に分割された形状で複数の摩擦部材が配置されており、摩擦部材の外周を取り囲むように環状摩擦部が配置されている。よって、揺動アームに付与された捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により、摩擦部材は半径方向に外側に広がろうとし、環状摩擦部に押し当てられるため、伸張復元力が二方向の付勢力に分散される。そして、各付勢力によりそれぞれ独立して、固定プレート及び環状摩擦部との間に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。
【特許文献１】特許第３７３２４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のように、複数の摩擦部が捻りコイルバネの半径方向に分割された形状で配置された構造であると、摩擦部は隙間を介して互いに接触せずに配置されているため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動によって周方向に関して摩擦部の位置にずれが生じ、当初の摩擦部材の均一な配置が崩れてしまう可能性がある。従って、摩擦部材と固定プレート及び環状摩擦部との間に均一に摩擦抵抗を発生させることが不可能となり、伝動ベルトからの衝撃・振動の効率的な減衰を妨げることとなる。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することによって周方向に関して摩擦抵抗を均一に発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のオートテンショナは、ハウジングと、前記ハウジングに対して相対的に揺動自在に設置されていると共にテンションプーリを回動自在に支持する揺動アームと、前記ハウジングと前記揺動アームとの間に垂直方向に圧縮されて介挿された捻りコイルバネとを有するオートテンショナであって、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられていると共に、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定された複数の突起部と、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に接触するように夫々配置された複数の摩擦部材と、前記摩擦部材が前記捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制する抑制手段とを備えており、前記摩擦部材が、前記伸張復元力により前記揺動アームとの間に摩擦抵抗を発生させることを特徴としている。
【０００６】
上記の構成によると、各摩擦部材は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【０００７】
請求項２に記載のオートテンショナは、前記複数の突起部の周方向の端面は、周方向に関して隣接した前記突起部との距離が、前記軸芯方向に関して前記捻りバネから離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によると、抑制手段を備えていること、及び、各摩擦部材が、２つの突起部の周方向の端面、即ちテーパ面に接触していることによって、摩擦部が軸芯方向へずれるのを阻止することが可能となる。従って、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。
【０００９】
請求項３に記載のオートテンショナは、前記複数の摩擦部材は、前記複数の突起部における、前記軸芯方向に関して前記捻りバネに近い方の先端付近で互いに連結されるように、環状になっていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によると、複数の摩擦部材が互いに連結され一体化されているため、摩擦部材が軸芯方向に関して捻りバネから離れる方向へずれるのを確実に阻止することが可能となる。従って、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。
【００１１】
請求項４に記載のオートテンショナは、前記ハウジングが、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫通した軸部を含んでおり、前記揺動アームが、前記軸部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第１摩擦面を外周に備えた内方摩擦部と、前記内方摩擦部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第２摩擦面を内周に備えた外方摩擦部とを含んでおり、前記摩擦部材は、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面に接触していることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によると、摩擦部材は、第１摩擦面及び第２摩擦面との間にそれぞれ摩擦抵抗を発生させることができるため、摩擦面が1面のみである場合に比べて、少ない摺動面積で同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、オートテンショナの省スペース化において効果的である。また、摩擦面が1面のみである場合に比べて、第１摩擦面及び第２摩擦面の傾斜角度が大きくても同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、摩擦部材の磨耗によるテンショナの高さ変化を起こりにくくすることが可能である。
【００１３】
請求項５に記載のオートテンショナは、前記複数の突起部は、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によると、摩擦部材が周方向に均一に配置されていると共に、各摩擦部材は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材のより安定した配列を維持することができる。従って、より均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１５】
請求項６に記載のオートテンショナは、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面は、前記軸芯方向に対して０〜３０°の角度で、前記第１摩擦面から前記第２摩擦面までの距離が前記捻りバネから離れるに従って大きくなる方向に傾斜していることを特徴としている。
【００１６】
上記のように、第１摩擦面及び第２摩擦面の傾斜角度を０〜３０°の範囲内にすることによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１７】
請求項７に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されることを特徴としている。
【００１８】
上記のように、摩擦部材が、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されることによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１９】
請求項８に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材の材質は、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成のように、摩擦部材の材質が、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることによって、摩擦部材の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなると共に、相手材である内方摩擦部及び外方摩擦部の損傷が起きにくくなる。
【００２１】
請求項９に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材の材質には、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成のように、摩擦部材の材質に、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることによって、相手材である内方摩擦部及び外方摩擦部の損傷がほとんど起きなくなる。
【００２３】
請求項１０に記載のオートテンショナは、前記抑制手段は、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されている構成であることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によると、周方向に関する複数の突起部間において、２つの突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されていることによって、抑制手段を追加的に設置する必要がなく、オートテンショナの簡素化と製造コスト削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態の一例を図１〜図５を参照しながら説明する。尚、図１のようにハウジング３０が下方に位置する配置状態でオートテンショナ１を見た場合、図面上方をオートテンショナの上方、図面下方をオートテンショナ１の下方と定義する。
図１及び図２を参照すると、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５と、ハウジング３０と、捻りコイルバネ５の軸芯方向上方においてハウジング３０に固定された４つの突起２０と、捻りコイルバネ５の軸を中心にハウジング３０に対して揺動自在に設けられた揺動アーム２と、揺動アーム２の揺動に伴って揺動アーム２との間に摩擦抵抗を発生させる４つの摩擦部材６とを含んでいる。尚、本実施形態においては、ハウジング３０が揺動アーム２の下方に位置しており、捻りコイルバネ５の軸芯方向が鉛直方向となっている場合について説明するが、オートテンショナ１が配置される方向はこれに限定されるものではない。
【００２６】
ハウジング３０は、捻りコイルバネ５の下端から１巻き分程度の長さまでを収容するバネ収容体１０と、図示しないねじによってバネ収容体１０に固定された、バネ収容体１０と同心でほぼ円筒形状の支持体９とを有する。
【００２７】
バネ収容体１０は、捻りコイルバネ５の下端部から中部よりもやや低い位置にかけて、捻りコイルバネ５内にその軸芯方向に挿入された内周壁部１０ｃを有している。バネ収容体１０のその他の部分は、カップ部１０ａと称される部分となっている。カップ部１０ａは、図１に示す断面においてほぼＬ字形状を有しており、内周壁部１０ｃの下端に連続し且つ内周壁部１０ｃの下端から径方向の外側に向かって延在した円環状の底壁部と、底壁部の外周端に連続し且つ底壁部の外周端から上方に向かって延在した筒状の外周壁部とからなる。外周壁部の上端部は、捻りコイルバネ５の上端とほぼ同じ高さにある。捻りコイルバネ５は、その下端から１巻き分が底壁部の上面である螺旋形状の固定面１０ｂに圧接しつつ固定されている。同様に、捻りコイルバネ５は、その上端から１巻き分が揺動アーム２の下面である螺旋形状の固定面２ｃに圧接しつつ固定されている。つまり、捻りコイルバネ５は、揺動アーム２とハウジング３０との間に挟まれて圧縮された状態となっている。
【００２８】
また支持体９は、捻りコイルバネ５内を軸芯方向に貫通し、内周壁部１０ｃ内に収容されていると共にねじによって内周壁部１０ｃに固定された筒状の軸部９ａと、軸部９ａにおける内周壁部１０ｃ内に収容されていない方の先端から、捻りコイルバネ５の軸芯に対して径方向の外側へ延在する円環状の突起支持板９ｂとを有する。
【００２９】
また、４つの突起２０は、図２に示すように、軸部９ａの周りにおいて、捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に等間隔に、言い換えれば、線対称または点対称となる位置、に配置されるように、突起支持板９ｂにおける捻りコイルバネ５と対向する面に固定されている。
【００３０】
また、上記の揺動アーム２には、ブッシュ８を介して軸部９ａに対向するボス部２ａと、捻りコイルバネ５の上端付近を固定するための固定部２ｂと、固定部２ｂから上方へ延在し、軸部９ａの外周を取り囲むように４つの突起２０と軸部９ａの外周との間に配置され、環状の第1摩擦面６ａを外周に備えた内方摩擦部２ｅと、固定部２ｂから上方へ延在し、４つの突起２０を取り囲むように配置され、環状の第２摩擦面６ｂを内周に備えた外方摩擦部２ｄとが形成されている。固定部２ｂは、捻りコイルバネ５の上端部から突起２０の下端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。そして、揺動アーム２の外側端には、伝動ベルト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が接続されている。尚、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂは、いずれか一方がテーパ面であればよいが、両方がテーパ面であることが望ましい。
【００３１】
捻りコイルバネ５の両端付近がバネ収容体１０と揺動アーム２とに固定されることで、揺動アーム２が揺動したときに捻りコイルバネ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、伝動ベルトにテンションを付与することができ、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４の動きを許容する。
【００３２】
また、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及び固定部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、バネ収容体１０に対して上方に付勢されている。
【００３３】
また、４つの摩擦部材６は、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、図２に示すように、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触するように夫々配置されている。この摩擦部材６は、突起支持板９ｂによって、捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制されている。尚、摩擦部材６には、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔを含むポリアミド、ポリアセタノール、またはポリエステル等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００３４】
ここで、摩擦部材６に用いられる熱可塑性樹脂に関して行った実験について説明する。ポリアミド４６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６６、ポリアミド９Ｔの各ペレット８０〜９３質量％に、表１に示す所定量（７〜２０質量％）の一次粒子径０．２μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉体に、分散助剤（ステアリン酸カルシウム１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、あるいはステアリン酸マグネシウム）の所定量を室温でドライブレンドした後、このブレンド物を二軸押出機（日本製鋼所社製：ＴＥＸ４４α２）の主フィーダに投入し、押出条件（温度３００〜３２０℃、回転数１５０ｒｐｍ、吐出量２０ｋｇ／時間）で所定の試験片を成形し、得られた試験片（外径５０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの中抜き円盤体）を用いてスラスト試験に用いた。
さらに、上記のポリアミドペレット、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉体に、分散助剤（ステアリン酸カルシウム１２ヒドロキシステリン酸カルシウム、あるいはステアリン酸マグネシウム）の所定量、所定量の安息香酸エステル系可塑剤（大日本インキ化学工業（株）製：商品名「ＰＢ−３Ａ」）を添加し、同様の方法で試験片を成形し、スラスト試験に用いた。
【００３５】
上記試験片をスラスト摩擦磨耗試験機（オリエンテック社製）を用いてＪＩＳ−７２１８に準拠して摩擦係数を測定し、変動係数（標準偏差／平均値）を求めた。測定条件としては、荷重４５０Ｎ、滑り速度０．１ｍ／Ｓ、相手材Ａ２０１７（アルミニウム）、試験時間１時間、そして雰囲気温度９５℃であった。
【００３６】
試験後の相手材表面の損傷状態を目視で確認し３段階に分類したものを表１に示す。◎は損傷ほとんどなし、○は損傷あまりなし、△はやや損傷あり、×は多くの損傷が見られる場合である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
従って、摩擦部材６に用いられる熱可塑性樹脂のなかでも、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレンを１０〜２５重量％添加したもの（ＰＴＦＥ１０〜２０重量％）が、摩擦部材の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなり、また相手材の損傷も起きにくい点で好ましい。ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ（Ｔはテレフタル酸成分）は芳香族ジカルボン酸とジアミンを重縮合して得られる芳香族ポリアミドであって、融点が２９０度を越えるものである。
さらに、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０重量％にポリテトラフルオロエチレンを１０〜２５重量％、そして安息香酸エステル系可塑剤５〜８重量％を添加した場合には、相手材の損傷がほとんど見られなくなった。
【００３９】
また、安息香酸エステル系可塑剤の他の具体的としては、例えばエチレングリコール安息香酸エステル、ジエチレングリコールジ安息香酸エステル、トリエチレングリコールジ安息香酸エステル、ポリエチレングリコールジ安息香酸エステル、プロピレングリコールジ安息香酸エステル、ジプロピレングリコールジ安息香酸エステル、トリプロピレングリコールジ安息香酸エステル、１,３−ブタンジオールジ安息香酸エステル、１，４−ブタンジオールジ安息香酸エステル、１,６−ヘキサンジオールジ安息香酸エステル、３−メチル−１,５−ペンタンジオールジ安息香酸エステル、１,８−オクタンジオールジ安息香酸エステル等が挙げられる。これらは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
【００４０】
上記のオートテンショナ１の動作について説明する。
【００４１】
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。ハウジング３０がエンジンブロック等に固定され、テンションプーリ４に伝動ベルトが掛け渡される。
【００４２】
上述したオートテンショナ１の揺動アーム２には、捻りコイルバネ５の一端がバネ収容体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。
【００４３】
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は突起支持板９ｂに押し当てられるため、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、内方摩擦部２ｅの第１摩擦面６ａに対する付勢力Ｎ1と、外方摩擦部２ｄの第２摩擦面６ｂに対する付勢力Ｎ２との二方向に分散される。
【００４４】
ここで、図３に示すように、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐが、第１摩擦面６ａに垂直な付勢力Ｎ1と第２摩擦面６ｂに垂直な付勢力Ｎ２との二方向に分散されるものとする。伝動ベルトに何らかの振動・衝撃が付与されると、伸張復元力の方向にさらに移動しようとする揺動アーム２と、突起支持板９ｂに押し当てられ伸張復元力の方向に移動するのを抑制される摩擦部材６との間、より具体的には、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂと摩擦部材６との間、に摩擦が生じる。尚、摩擦部材６は、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触するように夫々配置されているため、周方向へずれることがない。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることが可能である。
【００４５】
このとき、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ1とし、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ２とし、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμとすると、第１摩擦面６ａでは、第１摩擦面６ａに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ1が働き、第２摩擦面６ｂでは、第２摩擦面６ｂに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ２が働く。このとき、摩擦部材６に働く力の関係は、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐと同じ方向において（１）式のように、伸張復元力Ｐと垂直な方向において（２）式のようになる。
【００４６】
（数１）Ｐ＝μＮ１cosθ1＋μＮ2cosθ2＋Ｎ１sinθ1＋Ｎ2sinθ2・・・（１）
【００４７】
（数２）Ｎ１cosθ1＋μＮ2sinθ2＝Ｎ2cosθ2＋μＮ1sinθ1・・・（２）
【００４８】
また、θ1を１°にし、θ２を１°から５０°まで変化させたときの摩擦部材６の平均面圧を、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂそれぞれにおいて求めたグラフを図４に示す。図５は、同様にθ1を１°にし、θ２を１°から５０°まで変化させたときの摩擦部材６のダンピング力の変化を示したグラフである。ここで図４及び図５を参照すると、どちらのグラフにおいても、θ２の角度が１°から３０°付近までのときは平均面圧及びダンピング力の値が大きく変化しているのに比べて、３０°付近から５０°までのときは平均面圧及びダンピング力の値の変化量が少なくなっている。従って、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度θ1、及び、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度θ２は、３０°を上限値にすることが効果的である。
【００４９】
以上説明したオートテンショナ１によれば、次のような効果が得られる。
【００５０】
各摩擦部材６は２つの突起２０の周方向の端面に接触するため、摩擦部材６の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材６の安定した配列を維持することができる。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。また、摩擦部材６は、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂとの間にそれぞれ摩擦抵抗を発生させることができるため、摩擦面が1面のみである場合に比べて、少ない摺動面積で同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、オートテンショナ１の省スペース化において効果的である。また、摩擦面が1面のみである場合に比べて、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの傾斜角度が大きくても同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、摩擦部材６の磨耗によるテンショナ１の高さ変化を起こりにくくすることが可能である。
【００５１】
また、４つの突起２０は、捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるようにハウジング３０の突起支持板９ｂに固定されていると共に、各摩擦部材６は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材６の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材６のより安定した配列を維持することができる。従って、より均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００５２】
さらに、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの傾斜角度を０〜３０°の範囲内に設定することによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。また、摩擦部材６は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されているため、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００５３】
また、摩擦部材６が、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ８０〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２０質量％を添加したものであることによって、摩擦部材６の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなると共に、相手材である内方摩擦部２ｅ及び外方摩擦部２ｄの損傷が起きにくくなる。
【００５４】
さらに、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に、摩擦部材６が夫々固定されていることによって、抑制手段を追加的に設置する必要がなく、オートテンショナ１の簡素化と製造コスト削減が可能となる。
【００５５】
次に図６を参照し、前記実施形態に変更を加えた第１の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５６】
図６に示すように、伸長復元力Ｐに対する傾斜角度が０°である第１摩擦面５６ａを備えた内方摩擦部５２ｅと、傾斜した第２摩擦面５６ｂを備えた外方摩擦部５２ｄとを有する揺動アーム５２を備えたオートテンショナ６１であってもよい。揺動アーム５２はさらに、ブッシュ８を介して軸部９ａに設置されるボス部５２ａと、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面５２ｃを有する固定部５２ｂと、を備える。また、オートテンショナ６１は、固定部５２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触すると共に、第１摩擦面５６ａ及び第２摩擦面５６ｂに接触するように夫々配置された４つの摩擦部材５６を備える。
【００５７】
この時、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐが、第１摩擦面６ａに垂直な付勢力Ｎ３と第２摩擦面６ｂに垂直な付勢力Ｎ４との二方向に分散されるものとし、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ４とし、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμとすると、第１摩擦面６ａでは、第１摩擦面６ａに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ３が働き、第２摩擦面６ｂでは、第２摩擦面６ｂに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ４が働く。この時、摩擦部材６に働く力の関係は、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐと同じ方向において（３）式のように、伸張復元力Ｐと垂直な方向において（４）式のようになる。
【００５８】
（数３）Ｐ＝μＮ3＋μＮ4cosθ4＋Ｎ4sinθ4・・・（３）
【００５９】
（数４）Ｎ3＋μＮ4sinθ4＝Ｎ4cosθ4・・・（４）
【００６０】
次に図７〜図９を参照し、前記実施形態に変更を加えた第２の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図７は図１のII−II線で切った断面に、図８は図１のVIII−VIII線で切った断面に、それぞれ対応している。図１においてVIII−VIII線はII−II線よりも捻りコイルバネ５に近い位置にあり、突起２０の先端、即ち、捻りコイルバネ５に最も近い部分よりも、僅かに捻りコイルバネ５から遠い位置にある。また、図９は、図７のIX−IX線で切った断面図である。
【００６１】
図７〜図９に示すように、４つの突起２０の代わりに、４つの突起１２０であって、４つの摩擦部材６の代わりに、４つの摩擦部材１０６であってもよい。
【００６２】
４つの突起１２０は、４つの突起２０と同様、軸部９ａの周りにおいて、捻り捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に等間隔に、言い換えれば、線対称または点対称となる位置、に配置されるように、突起支持板９ｂにおける捻りコイルバネ５と対向する面に固定されている。ただし、４つの突起１２０の周方向の端面１２０ａは、周方向に関して隣接した突起１２０との距離が、捻りコイルバネ５の軸芯方向に関して捻りコイルバネ５から離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっている。つまり、図７に示す断面における隣接した２つの突起１２０間の距離をＷ１とし、図８に示す断面、即ち、図７の断面よりも捻りコイルバネ５に近い位置での断面における隣接した２つの突起１２０間の距離をＷ２とすると、Ｗ２はＷ１よりも小さくなっている。
【００６３】
また、４つの摩擦部材１０６は、４つの摩擦部材６と同様に、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起１２０の間において、２つの突起１２０の端面１２０ａに接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触している。
【００６４】
このように、４つの摩擦部材１０６が、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、４つの突起１２０のテーパ面１２０ａに接触していることによって、摩擦部材１０６が捻りコイルバネ５の軸芯方向へずれるのを阻止することが可能となる。従って、摩擦部材１０６の安定した配列を維持することができる。
【００６５】
次に図１０を参照し、前記実施形態に変更を加えた第３の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。また、図１０は、図７のIX−IX線で切った断面に対応している。
【００６６】
図１０に示すように、４つの摩擦部材６の代わりに、１つの摩擦部材２０６であってもよい。摩擦部材２０６は、４つの摩擦部材６と同様に、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の端面に接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触した４つの基部２０６ａを有している。さらに摩擦部材２０６は、基部２０６ａそれぞれにおける固定部２ｂに近い方の端部に一体的に接続されていると共に、４つの突起２０と固定部２ｂとの間で、４つの突起２０における固定部２ｂに対向する面に当接するように延在した環状部２０６ｂを有している。即ち、摩擦部材２０６は、４つの摩擦部材６が、４つの突起２０における固定部２ｂに対向する面に当接しつつ互いに連結されるように、環状になったものであると言える。
【００６７】
このように、摩擦部材２０６の４つの基部２０６ａが互いに連結され一体化されているため、摩擦部材２０６が軸芯方向に関して捻りコイルバネ５から離れる方向へずれるのを確実に阻止することが可能となる。従って、摩擦部材２０６の安定した配列を維持することができる。
【００６８】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこのような構成に限られない。
【００６９】
例えば、上記の実施形態は、突起２０が突起支持板９ｂに固定された構成であるが、代わりに固定部２ｂに固定されていてもよい。この時、摩擦部材６が捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制するために、同様に突起支持板９ｂを設置してもよいし、突起支持板９ｂを設置せずに、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に、摩擦部材６が夫々固定されるように構成されていてもよい。また、摩擦部材６及び突起２０はそれぞれ４つ設けられている構成であるが、これらの個数は限定されない。ただし製造コスト面から、それぞれ２〜６個程度であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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１のII−II線矢視断面図である。
【図３】オートテンショナの摩擦部材付近の断面図である。
【図４】傾斜角度θ２に対する平均面圧を示したグラフである。
【図５】傾斜角度θ２に対するダンピング力を示したグラフである。
【図６】別の変更形態に係るオートテンショナの断面図である。
【図７】図１のII−II線断面に対応する図である。
【図８】図１のVIII−VIII線断面に対応する図である。
【図９】図７のIX−IX線断面図である。
【図１０】図７のIX−IX線断面に対応する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ オートテンショナ
２ 揺動アーム
５ 捻りコイルバネ
６ 摩擦部材
２０ 突起
３０ ハウジング
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のオートテンショナは、例えば特許第３７３２４４６号公報に開示されているように、捻りコイルバネ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た固定プレートと傾斜部との間で、バネ支持体の芯部の周囲に、捻りコイルバネの半径方向に分割された形状で複数の摩擦部材が配置されており、摩擦部材の外周を取り囲むように環状摩擦部が配置されている。よって、揺動アームに付与された捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力により、摩擦部材は半径方向に外側に広がろうとし、環状摩擦部に押し当てられるため、伸張復元力が二方向の付勢力に分散される。そして、各付勢力によりそれぞれ独立して、固定プレート及び環状摩擦部との間に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。
【特許文献１】特許第３７３２４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のように、複数の摩擦部が捻りコイルバネの半径方向に分割された形状で配置された構造であると、摩擦部は隙間を介して互いに接触せずに配置されているため、伝動ベルトからの激しい衝撃・振動によって周方向に関して摩擦部の位置にずれが生じ、当初の摩擦部材の均一な配置が崩れてしまう可能性がある。従って、摩擦部材と固定プレート及び環状摩擦部との間に均一に摩擦抵抗を発生させることが不可能となり、伝動ベルトからの衝撃・振動の効率的な減衰を妨げることとなる。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することによって周方向に関して摩擦抵抗を均一に発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のオートテンショナは、ハウジングと、前記ハウジングに対して相対的に揺動自在に設置されていると共にテンションプーリを回動自在に支持する揺動アームと、前記ハウジングと前記揺動アームとの間に垂直方向に圧縮されて介挿された捻りコイルバネとを有するオートテンショナであって、前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられていると共に、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定された複数の突起部と、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に接触するように夫々配置された複数の摩擦部材と、前記摩擦部材が前記捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制する抑制手段とを備えており、前記摩擦部材が、前記伸張復元力により前記揺動アームとの間に摩擦抵抗を発生させることを特徴としている。
【０００６】
上記の構成によると、各摩擦部材は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【０００７】
請求項２に記載のオートテンショナは、前記複数の突起部の周方向の端面は、周方向に関して隣接した前記突起部との距離が、前記軸芯方向に関して前記捻りバネから離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によると、抑制手段を備えていること、及び、各摩擦部材が、２つの突起部の周方向の端面、即ちテーパ面に接触していることによって、摩擦部が軸芯方向へずれるのを阻止することが可能となる。従って、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。
【０００９】
請求項３に記載のオートテンショナは、前記複数の摩擦部材は、前記複数の突起部における、前記軸芯方向に関して前記捻りバネに近い方の先端付近で互いに連結されるように、環状になっていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によると、複数の摩擦部材が互いに連結され一体化されているため、摩擦部材が軸芯方向に関して捻りバネから離れる方向へずれるのを確実に阻止することが可能となる。従って、摩擦部材の安定した配列を維持することができる。
【００１１】
請求項４に記載のオートテンショナは、前記ハウジングが、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫通した軸部を含んでおり、前記揺動アームが、前記軸部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第１摩擦面を外周に備えた内方摩擦部と、前記内方摩擦部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第２摩擦面を内周に備えた外方摩擦部とを含んでおり、前記摩擦部材は、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面に接触していることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によると、摩擦部材は、第１摩擦面及び第２摩擦面との間にそれぞれ摩擦抵抗を発生させることができるため、摩擦面が1面のみである場合に比べて、少ない摺動面積で同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、オートテンショナの省スペース化において効果的である。また、摩擦面が1面のみである場合に比べて、第１摩擦面及び第２摩擦面の傾斜角度が大きくても同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、摩擦部材の磨耗によるテンショナの高さ変化を起こりにくくすることが可能である。
【００１３】
請求項５に記載のオートテンショナは、前記複数の突起部は、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によると、摩擦部材が周方向に均一に配置されていると共に、各摩擦部材は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材のより安定した配列を維持することができる。従って、より均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１５】
請求項６に記載のオートテンショナは、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面は、前記軸芯方向に対して０〜３０°の角度で、前記第１摩擦面から前記第２摩擦面までの距離が前記捻りバネから離れるに従って大きくなる方向に傾斜していることを特徴としている。
【００１６】
上記のように、第１摩擦面及び第２摩擦面の傾斜角度を０〜３０°の範囲内にすることによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１７】
請求項７に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されることを特徴としている。
【００１８】
上記のように、摩擦部材が、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されることによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００１９】
請求項８に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材の材質は、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成のように、摩擦部材の材質が、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることによって、摩擦部材の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなると共に、相手材である内方摩擦部及び外方摩擦部の損傷が起きにくくなる。
【００２１】
請求項９に記載のオートテンショナは、前記摩擦部材の材質には、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成のように、摩擦部材の材質に、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることによって、相手材である内方摩擦部及び外方摩擦部の損傷がほとんど起きなくなる。
【００２３】
請求項１０に記載のオートテンショナは、前記抑制手段は、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されている構成であることを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によると、周方向に関する複数の突起部間において、２つの突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されていることによって、抑制手段を追加的に設置する必要がなく、オートテンショナの簡素化と製造コスト削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態の一例を図１〜図５を参照しながら説明する。尚、図１のようにハウジング３０が下方に位置する配置状態でオートテンショナ１を見た場合、図面上方をオートテンショナの上方、図面下方をオートテンショナ１の下方と定義する。
図１及び図２を参照すると、オートテンショナ１は、捻りコイルバネ５と、ハウジング３０と、捻りコイルバネ５の軸芯方向上方においてハウジング３０に固定された４つの突起２０と、捻りコイルバネ５の軸を中心にハウジング３０に対して揺動自在に設けられた揺動アーム２と、揺動アーム２の揺動に伴って揺動アーム２との間に摩擦抵抗を発生させる４つの摩擦部材６とを含んでいる。尚、本実施形態においては、ハウジング３０が揺動アーム２の下方に位置しており、捻りコイルバネ５の軸芯方向が鉛直方向となっている場合について説明するが、オートテンショナ１が配置される方向はこれに限定されるものではない。
【００２６】
ハウジング３０は、捻りコイルバネ５の下端から１巻き分程度の長さまでを収容するバネ収容体１０と、図示しないねじによってバネ収容体１０に固定された、バネ収容体１０と同心でほぼ円筒形状の支持体９とを有する。
【００２７】
バネ収容体１０は、捻りコイルバネ５の下端部から中部よりもやや低い位置にかけて、捻りコイルバネ５内にその軸芯方向に挿入された内周壁部１０ｃを有している。バネ収容体１０のその他の部分は、カップ部１０ａと称される部分となっている。カップ部１０ａは、図１に示す断面においてほぼＬ字形状を有しており、内周壁部１０ｃの下端に連続し且つ内周壁部１０ｃの下端から径方向の外側に向かって延在した円環状の底壁部と、底壁部の外周端に連続し且つ底壁部の外周端から上方に向かって延在した筒状の外周壁部とからなる。外周壁部の上端部は、捻りコイルバネ５の上端とほぼ同じ高さにある。捻りコイルバネ５は、その下端から１巻き分が底壁部の上面である螺旋形状の固定面１０ｂに圧接しつつ固定されている。同様に、捻りコイルバネ５は、その上端から１巻き分が揺動アーム２の下面である螺旋形状の固定面２ｃに圧接しつつ固定されている。つまり、捻りコイルバネ５は、揺動アーム２とハウジング３０との間に挟まれて圧縮された状態となっている。
【００２８】
また支持体９は、捻りコイルバネ５内を軸芯方向に貫通し、内周壁部１０ｃ内に収容されていると共にねじによって内周壁部１０ｃに固定された筒状の軸部９ａと、軸部９ａにおける内周壁部１０ｃ内に収容されていない方の先端から、捻りコイルバネ５の軸芯に対して径方向の外側へ延在する円環状の突起支持板９ｂとを有する。
【００２９】
また、４つの突起２０は、図２に示すように、軸部９ａの周りにおいて、捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に等間隔に、言い換えれば、線対称または点対称となる位置、に配置されるように、突起支持板９ｂにおける捻りコイルバネ５と対向する面に固定されている。
【００３０】
また、上記の揺動アーム２には、ブッシュ８を介して軸部９ａに対向するボス部２ａと、捻りコイルバネ５の上端付近を固定するための固定部２ｂと、固定部２ｂから上方へ延在し、軸部９ａの外周を取り囲むように４つの突起２０と軸部９ａの外周との間に配置され、環状の第1摩擦面６ａを外周に備えた内方摩擦部２ｅと、固定部２ｂから上方へ延在し、４つの突起２０を取り囲むように配置され、環状の第２摩擦面６ｂを内周に備えた外方摩擦部２ｄとが形成されている。固定部２ｂは、捻りコイルバネ５の上端部から突起２０の下端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。そして、揺動アーム２の外側端には、伝動ベルト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が接続されている。尚、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂは、いずれか一方がテーパ面であればよいが、両方がテーパ面であることが望ましい。
【００３１】
捻りコイルバネ５の両端付近がバネ収容体１０と揺動アーム２とに固定されることで、揺動アーム２が揺動したときに捻りコイルバネ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、伝動ベルトにテンションを付与することができ、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４の動きを許容する。
【００３２】
また、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及び固定部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、バネ収容体１０に対して上方に付勢されている。
【００３３】
また、４つの摩擦部材６は、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、図２に示すように、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触するように夫々配置されている。この摩擦部材６は、突起支持板９ｂによって、捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制されている。尚、摩擦部材６には、ポリアミド４６、ポリアミド６６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド９Ｔを含むポリアミド、ポリアセタノール、またはポリエステル等の熱可塑性樹脂が用いられる。
【００３４】
ここで、摩擦部材６に用いられる熱可塑性樹脂に関して行った実験について説明する。ポリアミド４６、ポリアミド６Ｔ、ポリアミド６６、ポリアミド９Ｔの各ペレット８０〜９３質量％に、表１に示す所定量（７〜２０質量％）の一次粒子径０．２μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉体に、分散助剤（ステアリン酸カルシウム１２ヒドロキシステアリン酸カルシウム、あるいはステアリン酸マグネシウム）の所定量を室温でドライブレンドした後、このブレンド物を二軸押出機（日本製鋼所社製：ＴＥＸ４４α２）の主フィーダに投入し、押出条件（温度３００〜３２０℃、回転数１５０ｒｐｍ、吐出量２０ｋｇ／時間）で所定の試験片を成形し、得られた試験片（外径５０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ３ｍｍの中抜き円盤体）を用いてスラスト試験に用いた。
さらに、上記のポリアミドペレット、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉体に、分散助剤（ステアリン酸カルシウム１２ヒドロキシステリン酸カルシウム、あるいはステアリン酸マグネシウム）の所定量、所定量の安息香酸エステル系可塑剤（大日本インキ化学工業（株）製：商品名「ＰＢ−３Ａ」）を添加し、同様の方法で試験片を成形し、スラスト試験に用いた。
【００３５】
上記試験片をスラスト摩擦磨耗試験機（オリエンテック社製）を用いてＪＩＳ−７２１８に準拠して摩擦係数を測定し、変動係数（標準偏差／平均値）を求めた。測定条件としては、荷重４５０Ｎ、滑り速度０．１ｍ／Ｓ、相手材Ａ２０１７（アルミニウム）、試験時間１時間、そして雰囲気温度９５℃であった。
【００３６】
試験後の相手材表面の損傷状態を目視で確認し３段階に分類したものを表１に示す。◎は損傷ほとんどなし、○は損傷あまりなし、△はやや損傷あり、×は多くの損傷が見られる場合である。
【００３７】
【表１】
【００３８】
従って、摩擦部材６に用いられる熱可塑性樹脂のなかでも、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレンを１０〜２５重量％添加したもの（ＰＴＦＥ１０〜２０重量％）が、摩擦部材の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなり、また相手材の損傷も起きにくい点で好ましい。ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ（Ｔはテレフタル酸成分）は芳香族ジカルボン酸とジアミンを重縮合して得られる芳香族ポリアミドであって、融点が２９０度を越えるものである。
さらに、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０重量％にポリテトラフルオロエチレンを１０〜２５重量％、そして安息香酸エステル系可塑剤５〜８重量％を添加した場合には、相手材の損傷がほとんど見られなくなった。
【００３９】
また、安息香酸エステル系可塑剤の他の具体的としては、例えばエチレングリコール安息香酸エステル、ジエチレングリコールジ安息香酸エステル、トリエチレングリコールジ安息香酸エステル、ポリエチレングリコールジ安息香酸エステル、プロピレングリコールジ安息香酸エステル、ジプロピレングリコールジ安息香酸エステル、トリプロピレングリコールジ安息香酸エステル、１,３−ブタンジオールジ安息香酸エステル、１，４−ブタンジオールジ安息香酸エステル、１,６−ヘキサンジオールジ安息香酸エステル、３−メチル−１,５−ペンタンジオールジ安息香酸エステル、１,８−オクタンジオールジ安息香酸エステル等が挙げられる。これらは、一種単独で、または二種以上を併用して用いることができる。
【００４０】
上記のオートテンショナ１の動作について説明する。
【００４１】
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。ハウジング３０がエンジンブロック等に固定され、テンションプーリ４に伝動ベルトが掛け渡される。
【００４２】
上述したオートテンショナ１の揺動アーム２には、捻りコイルバネ５の一端がバネ収容体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。
【００４３】
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は突起支持板９ｂに押し当てられるため、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、内方摩擦部２ｅの第１摩擦面６ａに対する付勢力Ｎ1と、外方摩擦部２ｄの第２摩擦面６ｂに対する付勢力Ｎ２との二方向に分散される。
【００４４】
ここで、図３に示すように、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐが、第１摩擦面６ａに垂直な付勢力Ｎ1と第２摩擦面６ｂに垂直な付勢力Ｎ２との二方向に分散されるものとする。伝動ベルトに何らかの振動・衝撃が付与されると、伸張復元力の方向にさらに移動しようとする揺動アーム２と、突起支持板９ｂに押し当てられ伸張復元力の方向に移動するのを抑制される摩擦部材６との間、より具体的には、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂと摩擦部材６との間、に摩擦が生じる。尚、摩擦部材６は、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触するように夫々配置されているため、周方向へずれることがない。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることが可能である。
【００４５】
このとき、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ1とし、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ２とし、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμとすると、第１摩擦面６ａでは、第１摩擦面６ａに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ1が働き、第２摩擦面６ｂでは、第２摩擦面６ｂに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ２が働く。このとき、摩擦部材６に働く力の関係は、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐと同じ方向において（１）式のように、伸張復元力Ｐと垂直な方向において（２）式のようになる。
【００４６】
（数１）Ｐ＝μＮ１cosθ1＋μＮ2cosθ2＋Ｎ１sinθ1＋Ｎ2sinθ2・・・（１）
【００４７】
（数２）Ｎ１cosθ1＋μＮ2sinθ2＝Ｎ2cosθ2＋μＮ1sinθ1・・・（２）
【００４８】
また、θ1を１°にし、θ２を１°から５０°まで変化させたときの摩擦部材６の平均面圧を、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂそれぞれにおいて求めたグラフを図４に示す。図５は、同様にθ1を１°にし、θ２を１°から５０°まで変化させたときの摩擦部材６のダンピング力の変化を示したグラフである。ここで図４及び図５を参照すると、どちらのグラフにおいても、θ２の角度が１°から３０°付近までのときは平均面圧及びダンピング力の値が大きく変化しているのに比べて、３０°付近から５０°までのときは平均面圧及びダンピング力の値の変化量が少なくなっている。従って、第１摩擦面６ａの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度θ1、及び、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度θ２は、３０°を上限値にすることが効果的である。
【００４９】
以上説明したオートテンショナ１によれば、次のような効果が得られる。
【００５０】
各摩擦部材６は２つの突起２０の周方向の端面に接触するため、摩擦部材６の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材６の安定した配列を維持することができる。従って、均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。また、摩擦部材６は、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂとの間にそれぞれ摩擦抵抗を発生させることができるため、摩擦面が1面のみである場合に比べて、少ない摺動面積で同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、オートテンショナ１の省スペース化において効果的である。また、摩擦面が1面のみである場合に比べて、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの傾斜角度が大きくても同等の摩擦力を確保することが可能である。従って、摩擦部材６の磨耗によるテンショナ１の高さ変化を起こりにくくすることが可能である。
【００５１】
また、４つの突起２０は、捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるようにハウジング３０の突起支持板９ｂに固定されていると共に、各摩擦部材６は２つの突起部の周方向の端面に接触するため、摩擦部材６の周方向へのずれを阻止することが可能となり、摩擦部材６のより安定した配列を維持することができる。従って、より均一に摩擦抵抗を発生させることができ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００５２】
さらに、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの傾斜角度を０〜３０°の範囲内に設定することによって、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。また、摩擦部材６は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されているため、より効果的に摩擦力を発生させ、伝動ベルトからの衝撃・振動を効率よく減衰させることができる。
【００５３】
また、摩擦部材６が、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ８０〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２０質量％を添加したものであることによって、摩擦部材６の摩擦係数の変動（変動係数）が小さくなると共に、相手材である内方摩擦部２ｅ及び外方摩擦部２ｄの損傷が起きにくくなる。
【００５４】
さらに、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に、摩擦部材６が夫々固定されていることによって、抑制手段を追加的に設置する必要がなく、オートテンショナ１の簡素化と製造コスト削減が可能となる。
【００５５】
次に図６を参照し、前記実施形態に変更を加えた第１の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００５６】
図６に示すように、伸長復元力Ｐに対する傾斜角度が０°である第１摩擦面５６ａを備えた内方摩擦部５２ｅと、傾斜した第２摩擦面５６ｂを備えた外方摩擦部５２ｄとを有する揺動アーム５２を備えたオートテンショナ６１であってもよい。揺動アーム５２はさらに、ブッシュ８を介して軸部９ａに設置されるボス部５２ａと、底部に捻りコイルバネ５が固定される固定面５２ｃを有する固定部５２ｂと、を備える。また、オートテンショナ６１は、固定部５２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の周方向の端面に接触すると共に、第１摩擦面５６ａ及び第２摩擦面５６ｂに接触するように夫々配置された４つの摩擦部材５６を備える。
【００５７】
この時、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐが、第１摩擦面６ａに垂直な付勢力Ｎ３と第２摩擦面６ｂに垂直な付勢力Ｎ４との二方向に分散されるものとし、第２摩擦面６ｂの伸長復元力Ｐに対する傾斜角度をθ４とし、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂの動摩擦係数をμとすると、第１摩擦面６ａでは、第１摩擦面６ａに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ３が働き、第２摩擦面６ｂでは、第２摩擦面６ｂに沿って捻りコイルバネ５から離れる方向に摩擦力μＮ４が働く。この時、摩擦部材６に働く力の関係は、捻りコイルバネ５の伸張復元力Ｐと同じ方向において（３）式のように、伸張復元力Ｐと垂直な方向において（４）式のようになる。
【００５８】
（数３）Ｐ＝μＮ3＋μＮ4cosθ4＋Ｎ4sinθ4・・・（３）
【００５９】
（数４）Ｎ3＋μＮ4sinθ4＝Ｎ4cosθ4・・・（４）
【００６０】
次に図７〜図９を参照し、前記実施形態に変更を加えた第２の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。図７は図１のII−II線で切った断面に、図８は図１のVIII−VIII線で切った断面に、それぞれ対応している。図１においてVIII−VIII線はII−II線よりも捻りコイルバネ５に近い位置にあり、突起２０の先端、即ち、捻りコイルバネ５に最も近い部分よりも、僅かに捻りコイルバネ５から遠い位置にある。また、図９は、図７のIX−IX線で切った断面図である。
【００６１】
図７〜図９に示すように、４つの突起２０の代わりに、４つの突起１２０であって、４つの摩擦部材６の代わりに、４つの摩擦部材１０６であってもよい。
【００６２】
４つの突起１２０は、４つの突起２０と同様、軸部９ａの周りにおいて、捻り捻りコイルバネ５の軸を中心に周方向に等間隔に、言い換えれば、線対称または点対称となる位置、に配置されるように、突起支持板９ｂにおける捻りコイルバネ５と対向する面に固定されている。ただし、４つの突起１２０の周方向の端面１２０ａは、周方向に関して隣接した突起１２０との距離が、捻りコイルバネ５の軸芯方向に関して捻りコイルバネ５から離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっている。つまり、図７に示す断面における隣接した２つの突起１２０間の距離をＷ１とし、図８に示す断面、即ち、図７の断面よりも捻りコイルバネ５に近い位置での断面における隣接した２つの突起１２０間の距離をＷ２とすると、Ｗ２はＷ１よりも小さくなっている。
【００６３】
また、４つの摩擦部材１０６は、４つの摩擦部材６と同様に、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起１２０の間において、２つの突起１２０の端面１２０ａに接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触している。
【００６４】
このように、４つの摩擦部材１０６が、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、４つの突起１２０のテーパ面１２０ａに接触していることによって、摩擦部材１０６が捻りコイルバネ５の軸芯方向へずれるのを阻止することが可能となる。従って、摩擦部材１０６の安定した配列を維持することができる。
【００６５】
次に図１０を参照し、前記実施形態に変更を加えた第３の変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。また、図１０は、図７のIX−IX線で切った断面に対応している。
【００６６】
図１０に示すように、４つの摩擦部材６の代わりに、１つの摩擦部材２０６であってもよい。摩擦部材２０６は、４つの摩擦部材６と同様に、固定部２ｂと突起支持板９ｂとの間で、周方向に関する突起２０の間において、２つの突起２０の端面に接触すると共に、第１摩擦面６ａ及び第２摩擦面６ｂに接触した４つの基部２０６ａを有している。さらに摩擦部材２０６は、基部２０６ａそれぞれにおける固定部２ｂに近い方の端部に一体的に接続されていると共に、４つの突起２０と固定部２ｂとの間で、４つの突起２０における固定部２ｂに対向する面に当接するように延在した環状部２０６ｂを有している。即ち、摩擦部材２０６は、４つの摩擦部材６が、４つの突起２０における固定部２ｂに対向する面に当接しつつ互いに連結されるように、環状になったものであると言える。
【００６７】
このように、摩擦部材２０６の４つの基部２０６ａが互いに連結され一体化されているため、摩擦部材２０６が軸芯方向に関して捻りコイルバネ５から離れる方向へずれるのを確実に阻止することが可能となる。従って、摩擦部材２０６の安定した配列を維持することができる。
【００６８】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこのような構成に限られない。
【００６９】
例えば、上記の実施形態は、突起２０が突起支持板９ｂに固定された構成であるが、代わりに固定部２ｂに固定されていてもよい。この時、摩擦部材６が捻りコイルバネ５の軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制するために、同様に突起支持板９ｂを設置してもよいし、突起支持板９ｂを設置せずに、周方向に関する４つの突起２０間において、２つの突起２０の周方向の端面に、摩擦部材６が夫々固定されるように構成されていてもよい。また、摩擦部材６及び突起２０はそれぞれ４つ設けられている構成であるが、これらの個数は限定されない。ただし製造コスト面から、それぞれ２〜６個程度であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】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１のII−II線矢視断面図である。
【図３】オートテンショナの摩擦部材付近の断面図である。
【図４】傾斜角度θ２に対する平均面圧を示したグラフである。
【図５】傾斜角度θ２に対するダンピング力を示したグラフである。
【図６】別の変更形態に係るオートテンショナの断面図である。
【図７】図１のII−II線断面に対応する図である。
【図８】図１のVIII−VIII線断面に対応する図である。
【図９】図７のIX−IX線断面図である。
【図１０】図７のIX−IX線断面に対応する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ オートテンショナ
２ 揺動アーム
５ 捻りコイルバネ
６ 摩擦部材
２０ 突起
３０ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに対して相対的に揺動自在に設置されていると共にテンションプーリを回動自在に支持する揺動アームと、前記ハウジングと前記揺動アームとの間に垂直方向に圧縮されて介挿された捻りコイルバネとを有するオートテンショナであって、
前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられていると共に、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定された複数の突起部と、
周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に接触するように夫々配置された複数の摩擦部材と、
前記摩擦部材が前記捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制する抑制手段とを備えており、
前記摩擦部材が、前記伸張復元力により前記揺動アームとの間に摩擦抵抗を発生させることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
前記複数の突起部の周方向の端面は、周方向に関して隣接した前記突起部との距離が、前記軸芯方向に関して前記捻りバネから離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっていることを特徴とする請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
前記複数の摩擦部材は、前記複数の突起部における、前記軸芯方向に関して前記捻りバネに近い方の先端付近で互いに連結されるように、環状になっていることを特徴とする請求項２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫通した軸部を含んでおり、
前記揺動アームが、前記軸部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第１摩擦面を外周に備えた内方摩擦部と、前記内方摩擦部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第２摩擦面を内周に備えた外方摩擦部とを含んでおり、
前記摩擦部材は、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面に接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項５】
前記複数の突起部は、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項６】
前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面は、前記軸芯方向に対して０〜３０°の角度で、前記第１摩擦面から前記第２摩擦面までの距離が前記捻りバネから離れるに従って大きくなる方向に傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のオートテンショナ。
【請求項７】
前記摩擦部材は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項８】
前記摩擦部材の材質は、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることを特徴とする請求項７に記載のオートテンショナ。
【請求項９】
前記摩擦部材の材質には、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることを特徴とする請求項８に記載のオートテンショナ。
【請求項１０】
前記抑制手段は、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されている構成であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに対して相対的に揺動自在に設置されていると共にテンションプーリを回動自在に支持する揺動アームと、前記ハウジングと前記揺動アームとの間に垂直方向に圧縮されて介挿された捻りコイルバネとを有するオートテンショナであって、
前記捻りコイルバネが伸張する側に設けられていると共に、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定された複数の突起部と、
周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に接触するように夫々配置された複数の摩擦部材と、
前記摩擦部材が前記捻りコイルバネの軸芯方向の伸張復元力の方向に移動するのを抑制する抑制手段とを備えており、
前記摩擦部材が、前記伸張復元力により前記揺動アームとの間に摩擦抵抗を発生させることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
前記複数の突起部の周方向の端面は、周方向に関して隣接した前記突起部との距離が、前記軸芯方向に関して前記捻りバネから離れるに従って大きくなるようにテーパ面になっていることを特徴とする請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
前記複数の摩擦部材は、前記複数の突起部における、前記軸芯方向に関して前記捻りバネに近い方の先端付近で互いに連結されるように、環状になっていることを特徴とする請求項２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記ハウジングが、前記捻りコイルバネ内を軸芯方向に貫通した軸部を含んでおり、
前記揺動アームが、前記軸部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第１摩擦面を外周に備えた内方摩擦部と、前記内方摩擦部の外周を取り囲むように配置されると共に環状の第２摩擦面を内周に備えた外方摩擦部とを含んでおり、
前記摩擦部材は、前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面に接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項５】
前記複数の突起部は、前記捻りコイルバネの軸を中心に周方向に線対称または点対称となる位置に配置されるように前記ハウジング及び前記揺動アームのいずれかに固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項６】
前記第１摩擦面及び前記第２摩擦面は、前記軸芯方向に対して０〜３０°の角度で、前記第１摩擦面から前記第２摩擦面までの距離が前記捻りバネから離れるに従って大きくなる方向に傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のオートテンショナ。
【請求項７】
前記摩擦部材は、ポリアセタール、ポリアミド、そしてポリエステルから成る少なくとも一種の熱可塑性樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項８】
前記摩擦部材の材質は、ポリアミド４６又はポリアミド６Ｔ７５〜９０質量％にポリテトラフルオロエチレン１０〜２５質量％を添加したものであることを特徴とする請求項７に記載のオートテンショナ。
【請求項９】
前記摩擦部材の材質には、安息香酸エステル系可塑剤がさらに含まれていることを特徴とする請求項８に記載のオートテンショナ。
【請求項１０】
前記抑制手段は、周方向に関する前記複数の突起部間において、２つの前記突起部の周方向の端面に、摩擦部材が夫々固定されている構成であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２５７５７０（Ｐ２００９−２５７５７０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４３７０８（Ｐ２００８−２４３７０８）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（５０８０３１３７９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（５０８０３１３７９）
【Ｆターム（参考）】
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