(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板とを備え、
前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている、ことを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板と、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに対して回転付勢力を与えるとともに摩擦板とアームの一端側および支軸との接触圧を強めるねじりコイルバネとを備え、
前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている、ことを特徴とするオートテンショナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のオートテンショナにおいて、前記摩擦板が、同心状に組み合わされる複数の環体からなり、この複数の環体のうち少なくとも１つの環体が、前記荷重負担部材とされる、ことを特徴とするオートテンショナ。
【請求項４】
請求項１または２に記載のオートテンショナにおいて、前記荷重負担部材が、前記摩擦板の前記領域において当該摩擦板の両摺動面間にまたがって設けられる貫通孔または切欠き内に、合致した状態で配設されるものである、ことを特徴とするオートテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト駆動機構の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係り、特に、テンションプーリがオフセット配置されているオートテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のオートテンショナの従来例として、例えば特開平２−２５３０３５号公報などに示すようなものがある。
【０００３】
この公報例では、ベルトの張力変動に応じてテンションプーリの動きを許容しつつ、振動・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しており、特に振動・衝撃の減衰を図る機能を実現するために、テンションプーリ支持用のアームのボス部の前端面と、アーム支持用の支軸の前端に一体的に取り付けられるガイド板との間に、環状の摩擦板を挟み、ねじりコイルバネの伸張復元力により摩擦板をボス部とガイド板とに圧接させるようにしている。
【０００４】
なお、前述の摩擦板としては、通常、クラッチフェーシング材、ブレーキライニング材あるいはブレーキパッド材などで形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来例のオートテンショナでは、テンションプーリをオフセット配置した構造であるために、下記するような不具合が発生している。
【０００６】
前述したような構造の場合、テンションプーリに作用するベルト荷重がアームを傾かせるモーメントとして働くことになり、それにより、摩擦板の円周上の所要角度領域に作用する荷重が必要以上に増大し、その領域の摩耗が他の領域に比べて極端に早くなりやすい。つまり、従来では、摩擦板が早期に偏摩耗するなど、寿命が短くなっていた。
【０００７】
これに対して、仮に、摩擦板を硬質な低摩擦係数の材料で形成すれば、耐荷重性を向上できるので、前述した偏荷重を受けても摩耗進行を抑制できるようになると考えられるけれども、所要の摩耗抵抗を得るためには、ねじりコイルバネの伸張復元力を強くする必要が生じ、それに応じて各部の強度を高く設定する必要があるなど、部品コストが高くつくことが懸念される。
【０００８】
したがって、本発明は、オフセット構造のオートテンショナにおいて、摩擦板の偏摩耗を防止して、摩擦板の長寿命化を図ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のオートテンショナは、固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板とを備え、前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている。
【００１０】
本発明の請求項２のオートテンショナは、固定の支軸と、一端側が支軸に回動可能に支持された状態で他端側が一回転方向に付勢されるアームと、アームの他端側に支軸に対してオフセット配置された状態で回動可能に支持されるテンションプーリと、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに回動抵抗を付与する摩擦板と、アームの一端側と支軸との間に配設されアームに対して回転付勢力を与えるとともに摩擦板とアームの一端側および支軸との接触圧を強めるねじりコイルバネとを備え、前記摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に、前記摩擦板よりも硬くて摩擦係数が低い荷重負担部材が設けられている。
【００１１】
本発明の請求項３のオートテンショナは、上記請求項１または２において、摩擦板が、同心状に組み合わされる複数の環体からなり、この複数の環体のうち少なくとも１つの環体が、前記荷重負担部材とされる。
【００１２】
本発明の請求項４のオートテンショナは、上記請求項１ないし３のいずれかにおいて、荷重負担部材が、前記摩擦板の前記領域において当該摩擦板の両摺動面間にまたがって設けられる貫通孔または切欠き内に、合致した状態で配設されるものである。
【００１４】
以上、本発明では、要するに、テンションプーリのオフセット配置が原因で摩擦板に偏荷重が作用する構造であることを見込んで、摩擦板において少なくともオフセット配置に起因する荷重が加担する領域に荷重負担能力の高い荷重負担部材を配設することにより、オフセット配置に起因する荷重を荷重負担部材に負担させて、オフセット配置に起因する荷重を摩擦板に対して加担させにくくしている。このように摩擦板の前記領域での耐荷重性を高めることにより、そこの早期摩耗が抑制されるようになる。
【００１５】
そして、荷重負担部材の形状については、請求項３および４のように、環体としたり、あるいは破片のように形成したりすることができ、設計が自由になる。
【００１６】
さらに、荷重負担部材について、硬さや摩擦係数について管理すれば、摩擦板の摩擦係数を加味してトータルの摩擦係数を任意に設定できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図１７に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１８】
図１ないし図５は本発明の一実施形態に係り、図１はオートテンショナの正面図、図２は図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は図２の要部を拡大して示す図、図４は摩擦板の分解斜視図、図５は摩擦板を組み合わせた状態の平面図である。
【００１９】
図中、Ａはオートテンショナの全体を示しており、１は支軸、２はアーム、３はテンションプーリ、４はねじりコイルバネ、５は摩擦板である。また、Ｂはテンションプーリ３の外周に巻き掛けられるベルトである。
【００２０】
図例のオートテンショナＡは、アーム２の支軸１に対する回転支持部の軸方向中心Ｏ1 に対して、テンションプーリ３のアーム２に対する回転支持部の軸方向中心Ｏ2 がオフセット配置されて、テンションプーリ３が支軸１の先端よりも前方に突出した構造になっている。
【００２１】
支軸１は、図示しないベルト駆動機構が設けられる取付対象に固定されるもので、アーム支持部１１と、カバー部１２と、ボルト取付片１３とを備えている。アーム支持部１１は、先端側半分の外周面が截頭円錐形で、基端側半分の外周面が円筒形に形成されている。カバー部１２は、アーム支持部１１の基端側から径方向外向きに延びてアーム支持部１１の外周を囲むように形成されている。ボルト取付片１３は、カバー部１２の外周に径方向外向きに張り出し形成されている。この支軸１は、アルミニウム合金などを用いたダイカスト成形により製作される鋳造品からなり、前述のアーム支持部１１の外周面の形状は、成形金型の抜き勾配に対応している。
【００２２】
アーム２は、支軸１のアーム支持部１１に回動可能に取り付けられるもので、一端にボス部２１が、他端にプーリ支持部２２が形成されている。ボス部２１は、支軸１のアーム支持部１１の外周にすべり軸受７を介して回動可能に外嵌される。プーリ支持部２２は、ボス部２１の突出方向と逆向きに突設されている。このアーム２も、上記支軸１と同様、アルミニウム合金などを用いたダイカスト成形により製作される鋳造品からなる。なお、前述のすべり軸受７は、截頭円筒状に形成されているとともに、肉厚が大径部から小径部に向けて漸次厚く設定されたブッシュからなり、例えば商品名ポリアミド４６などの合成樹脂により形成されている。
【００２３】
テンションプーリ３は、アーム２のプーリ支持部２２に転がり軸受９を介して回転自在に軸支されるもので、プレス材から製作されている。このテンションプーリ３は、アーム２のプーリ支持部２２に螺着されたボルト８ａにより抜け止め状態に取り付けられている。なお、前述の転がり軸受９は、テンションプーリ３の内周面とアーム２のプーリ支持部２２の外周面との間に圧入の状態で嵌合されており、この転がり軸受９に対して水分や異物がかからないようにするために、プーリ支持部２２の先端に軸受保護カバー１０が取り付けられている。
【００２４】
ねじりコイルバネ４は、支軸１のアーム支持部１１の外周面およびアーム２のボス部２１の外周面と支軸１のカバー部１２の内周面との間の環状空間にそれぞれの面に対して非接触でねじり圧縮された状態で配設されている。このねじりコイルバネ４は、そのねじり復元力によりアーム２を一回転方向（図１では反時計方向）に向けて付勢し、また、その軸方向の伸張復元力によりアーム２のボス部２１を摩擦板５に押し付けてボス部２１に対して摩擦抵抗を付与する。このねじりコイルバネ４の両端側には径方向外向きに屈曲された屈曲部４１，４２が一体的に設けられており、これらの屈曲部４１，４２が支軸１の底部に設けられたスリット状の切欠き１４とアーム２のボス部２１に設けられたスリット状の切欠き２３とにそれぞれ係止されている。
【００２５】
摩擦板５は、アーム２のボス部２１の前端面と、支軸１のアーム支持部１１の先端側にボルト８ｂにより固定される摩擦板押さえ板６との間に挟まれた状態で設けられており、ねじりコイルバネ４の伸張復元力によりボス部２１と摩擦板押さえ板６とに対して所要圧力で押し付けられることによりアーム２のボス部２１に対して回動抵抗を与えるものである。なお、前述の摩擦板押さえ板６は、例えば構造用圧延鋼板をプレス成形して製作されるものからなり、支軸１のアーム支持部１１に対して回り止め状態に固定されることによりアーム支持部１１と一体になっている。この実施形態では、摩擦板押さえ板６の円周数カ所に摩擦板５からの摩耗粉を溜めて外部へ排出する凹部６１が設けられている。
【００２６】
以上説明したオートテンショナＡでは、ベルトＢの張力の緊張・弛緩の変動に応じたテンションプーリ３の動きを許容しつつ、ベルトＢからの振動や衝撃を減衰するようにテンションプーリ３の動きを規制する機能を有する。
【００２７】
つまり、ベルトＢの張力が比較的緩やかに変化した場合の動作を説明する。ベルトＢの張力が緩やかに減少したときには、ねじりコイルバネ４のねじり復元力（周方向の付勢力）によりアーム２およびテンションプーリ３が図１の左側に傾動して、ベルトＢの張力が一定に保たれる。一方、ベルトＢの張力が緩やかに増加したときには、ねじりコイルバネ４のねじり復元力に抗してアーム２およびテンションプーリ３が図１の右側に傾動して、ベルトＢの張力が一定に保たれる。なお、ベルトＢの張力変化は、環境の温度変化や経時的な伸縮変化等によって発生する。
【００２８】
そして、オートテンショナＡに対してベルトＢから激しい振動や衝撃が加わった場合、テンションプーリ３を支持しているアーム２のボス部２１にその振動や衝撃が伝わるが、ねじりコイルバネ４の伸張復元力（軸方向の付勢力）によりアーム２のボス部２１を摩擦板５に押し付けて摩擦抵抗を発生させているので、振動や衝撃が吸収、減衰されることになって、アーム２の不要な揺動を抑制する。これにより、テンションプーリ３の位置が実質的に変化しなくなり、ベルトＢに対するテンションが一定に保たれる。
【００２９】
ここで、本発明の特徴を説明する。つまり、上述したようなオートテンショナＡでは、テンションプーリ３をオフセット配置している構造の関係より、テンションプーリ３に作用するベルトＢの荷重がアーム２を傾かせるモーメントとして働き、これによって摩擦板５の円周上の所要角度領域に荷重が集中して作用するようになる。前述の領域は、図１においてドット模様を付して示すように、おおむね、９０〜１８０度の角度範囲になることが判っている。しかも、摩擦板５に作用する荷重（面圧）は、図３中に記載のグラフに示すように、内径側から外径側へ向けて大きくなることが判っている。
【００３０】
このようなことを考慮し、摩擦板５を下記するような構造にしている。この実施形態での摩擦板５は、図３ないし図５に示すように、同心状に組み合わされる２つの環体５１，５２で構成されており、外径側環体５２を請求項に記載の荷重負担部材としている。つまり、内径側環体５１は、従来技術で説明したものと同様、クラッチフェーシング材、ブレーキライニング材あるいはブレーキパッド材などで形成されるが、外径側環体５２は、内径側環体５１よりも硬くて摩擦係数の低い材料、例えば熱可塑性合成樹脂（例えばＰＡ：ポリアミド、ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトンやＰＥＳ：ポリエーテルサルフォンなど）や、ガラス繊維などを添加した熱硬化性合成樹脂（フェノール系）などのエンジニアリングプラスチックで形成される。ちなみに、内径側環体５１は、その硬度がロックウェル硬さ〔ＨＲＲ〕で１０〜８０好ましくは５０に、また、摩擦係数が０．３〜０．６好ましくは０．５にそれぞれ設定される。一方、外径側環体５２は、その硬度がロックウェル硬さ〔ＨＲＲ〕で１００〜１３０好ましくは１１５に、また、摩擦係数が０．１〜０．２５好ましくは０．２程度にそれぞれ設定される。なお、両環体５１，５２の配置比率Ｗ１／Ｗ１＋Ｗ２、Ｗ２／Ｗ１＋Ｗ２は、それらの摩擦係数、作用する荷重、要求される耐久性や振動、衝撃の減衰特性などを考慮して、適宜設定される。
【００３１】
このように、摩擦板５を２つの環体５１，５２からなる構成とし、上述したオフセット配置に起因する荷重を外径側環体５２で負担させることにより、耐荷重性を高めるようにしていれば、内径側環体５１に対しては前記荷重を作用させにくくすることができる。これにより、これら両環体５１，５２において荷重集中する領域が必要以上に摩耗することを抑制できるようになるとともに、アーム２に対して適正な摩擦抵抗を付与できるようになって振動、衝撃を減衰する機能を安定に発揮させることができるようになる。
【００３２】
ところで、２つの環体５１，５２の摩耗を同時に進行させるために、これら両環体５１，５２の性状を適宜設定することが必要となる。つまり、外径側環体５２は、硬質にして摩擦係数を低くしているものの、比較的高い荷重を負担するようになっており、また、内径側環体５１は、摩擦係数を高くしているものの、比較的低い荷重を負担するようになっているので、両環体５１，５２の性状を管理することにより、それらの摩耗を同時進行させることが可能になる。このように管理すれば、両環体５１，５２の摩耗の進行に関係なく、常に、両環体５１，５２とアーム２のボス部２１および摩擦板押さえ板６との接触状態をほぼ均等にさせることができ、アーム２に対して付与する摩擦抵抗を安定に保つことができるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３４】
（１）  上記実施形態では、外径側環体５２を荷重負担部材とした例を挙げているが、図６および図７に示すように、内径側環体５１を荷重負担部材としたものも本発明に含む。この場合も、上記実施形態と同様、の効果を発揮する。
【００３５】
（２）  上記実施形態では、摩擦板５を同心状の２つの環体５１，５２で構成した例を挙げているが、図８および図９に示すように、３つの環体５１〜５３、あるいはそれ以上の環体で構成するものも本発明に含む。この場合、いずれか一つの環体を上記実施形態での外径側環体５２のような性質としてもよいし、また、環体それぞれの摩擦係数を適宜変えるようにしてもよい。
【００３６】
（３）  上記実施形態および上記（１），（２）の実施形態では、摩擦板５を複数の環体で構成した例を挙げているが、例えば図１０ないし図１７に示すように、摩擦板５においてオフセット配置に起因する荷重が作用しやすい所要角度領域の一部を、上記実施形態での外径側環体５２のような性質としたものも本発明に含む。つまり、図１０および図１１の実施形態では、摩擦板本体５１ａの該領域の外径側に扇形の切欠き５１ｂを設け、この切欠き５１ｂに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材５２ａを配設している。図１２および図１３の実施形態では、摩擦板本体５１ａの該領域の所要角度範囲を扇形に切欠いて途切れ部５１ｃを設け、この途切れ部５１ｃに３つの扇の荷重負担部材５２ａ〜５２ｃを配設している。図１４および図１５の実施形態では、摩擦板本体５１ａの該領域の所要角度範囲を扇形に切欠いて途切れ部５１ｃを設け、この途切れ部５１ｃに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材５２ｄを配設している。図１６および図１７の実施形態では、摩擦板本体５１ａの該領域の適当部位の複数カ所に厚み方向に貫通する貫通孔５１ｄを設け、この貫通孔５１ｄに対してそれに合致する形状寸法の荷重負担部材５２ｅを配設している。これらの場合も、上記実施形態と同様に、荷重負担部材５２ａ〜５２ｅが荷重を負担して摩擦板本体５１ａに作用する荷重を軽減させることができ、摩擦板本体５１ａの偏摩耗防止に十分な効果を発揮する。なお、図１６および図１７の実施形態の場合、摩擦板本体５１ａの円周数カ所に貫通孔５１ｄおよび荷重負担部材５２ｅを均等に設けるようにすることができる。この場合、摩擦板５の組み付け時に方向性が限定されずに済むなど、組み付けが容易となる。
【００３７】
（４）  上記実施形態では、すべり軸受７の肉厚を軸方向で可変した構成を例に挙げているが、肉厚を均一にしたものとすることができる。また、このすべり軸受７の素材についても、所要のすべり性と耐荷重性と耐摩耗性を有するものであればよく、種々な合成樹脂材や金属材とすることができる。特に、金属材とする場合は、焼結金属に潤滑油を含浸させたものとしてもよい。
【００３８】
（５）  上記実施形態では、摩擦板押さえ板６に摩耗粉を溜めて排出するための凹部６１を設けた構成を例に挙げているが、この凹部６１を設けていないものも本発明に含まれる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし５のオートテンショナでは、摩擦板において少なくともテンションプーリのオフセット配置に起因する荷重が加担される領域に、充分な耐荷重性を持たせるようにして、オフセット配置に起因する荷重を摩擦板に対して加担させにくくしている。これにより、摩擦板において過大な荷重が作用する領域が必要以上に摩耗することを抑制できるようになるとともに、アームに対して適正な摩擦抵抗を付与できるようになって振動、衝撃を減衰する機能を安定に発揮させることができるようになる。したがって、摩擦板の機能を損なうことなく、摩擦板の耐久性すなわち寿命を向上できるなど、ランニングコストの低減に貢献できる結果となる。しかも、従来のように摩擦板の摩擦係数を低くする対策のように各部を補強する必要がないので、材料コストが増大するといった不具合も生じない。
【００４０】
特に、請求項３および４では、荷重負担部材を環体としたり、あるいは破片のように形成したりと、設計自由度を高めることができる。さらに、荷重負担部材について、硬さや摩擦係数について管理することができるから、摩擦板の摩擦係数を加味してトータルの摩擦係数を任意に設定できるようになり、設計自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のオートテンショナの正面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図２の要部を拡大して示す図
【図４】同実施形態の摩擦板の分解斜視図
【図５】図４の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図６】摩擦板の他の実施形態１を示す分解斜視図
【図７】図６の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図８】摩擦板の他の実施形態２を示す分解斜視図
【図９】図８の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図１０】摩擦板の他の実施形態３を示す分解斜視図
【図１１】図１０の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図１２】摩擦板の他の実施形態４を示す分解斜視図
【図１３】図１２の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図１４】摩擦板の他の実施形態５を示す分解斜視図
【図１５】図１４の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【図１６】摩擦板の他の実施形態６を示す分解斜視図
【図１７】図１６の摩擦板を組み合わせた状態の平面図
【符号の説明】
Ａ    オートテンショナ
Ｂ    ベルト
１    支軸
１１    アーム支持部
１２    カバー部
２    アーム
２１    アームのボス部
２２    プーリ支持部
３    テンションプーリ
４    ねじりコイルバネ
５    摩擦板
５１    摩擦板の第１環体
５２    摩擦板の第２環体
６    摩擦板押さえ板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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