(57)【要約】【課題】ベルトに弛み等が生じた場合であってもベルトに適切な張力を付与するベルトテンショナの低コスト化を達成する。【解決手段】取付プレート３０には支持軸３１が取り付けられ、支持軸３１の嵌合軸部３１ａに軸受３２が取り付けられる。軸受３２の外輪３２ｂにはベルト２６に接触するテンションリング３３が着脱自在に取り付けられる。ベルト２６に弛みが発生した場合には、テンションリング３３よりも更に径方向に拡大されたテンションリングに組み換えられ、ベルト２６に対して適切な張力を付与することができる。これにより、ベルトテンショナ１０の構造の簡素化を図ることができ、ベルトテンショナ１０の低コスト化を達成することができる。【選択図】    図２
2004232716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と従動軸とに掛け渡されるベルトに張力を付与するベルトテンショナであって、
前記駆動軸と前記従動軸との間に設けられる支持軸に回転自在に支持される回転体と、
前記回転体に着脱自在に取り付けられ、前記ベルトに接触するテンションリングとを有し、
前記ベルトに与える張力を前記テンションリングにより変化させることを特徴とするベルトテンショナ。
【請求項２】
請求項１記載のベルトテンショナにおいて、前記テンションリングの取付状態を保持する抜け止めを有することを特徴とするベルトテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトに張力を与えるベルトテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力源に駆動される駆動軸から、駆動軸に平行に設けられた従動軸に動力を伝達する際には、駆動軸と従動軸とのそれぞれに固定されるプーリ間にベルトが掛け渡される。このようなベルトとしては、長方形状の断面を有する平ベルト、逆台形状の断面を有するＶベルト、さらには歯の噛み合いで動力を伝達する歯付きベルトなどがある。
【０００３】
ベルトは、コードなどの繊維材料からなる芯材とこれを被覆するゴムなどの合成樹脂材料とを用いて形成されており、摩耗などの経年変化によって弛みを生じることがある。このため、駆動軸と従動軸との間には、掛け渡されるベルトの弛みを防止するベルトテンショナが取り付けられ、ベルトテンショナからベルトに所定の張力を付与することによってベルトの良好な動力伝達状態が保たれる。
【０００４】
たとえば、内燃機関である４サイクルエンジンは動弁機構を備えており、駆動軸であるクランク軸の動力を従動軸であるカム軸に伝達することで、吸気バルブや排気バルブを開閉する。カム軸にはカムスプロケットが固定され、クランク軸にはクランクスプロケットが固定されており、カムスプロケットとクランクスプロケットとの間には、歯付きベルトであるタイミングベルトが掛け渡される。クランク軸の回転はピストンの往復運動に同期する一方、カム軸の回転は吸気バルブや排気バルブの往復運動に同期するため、タイミングベルトを介してカム軸とクランク軸とを同期回転させることにより、吸排気のタイミングが図られ、ピストンとバルブとの干渉が回避される。
【０００５】
このようなタイミングベルトにも、ベルトの弛みを防止するためのベルトテンショナが設けられており、タイミングベルトの歯飛びを防止することによって適正なカム軸の同期回転状態が保たれる。
【０００６】
ベルトテンショナは、タイミングベルトに押し付けられるプーリと、このプーリを回転自在に支持する支持軸とを備えており、ベルトにプーリを押し付けた状態で支持軸を固定することにより、ベルトに所定の張力を付与することができる。また、所定のベルト張力を付与するため、ばね力を用いてプーリをベルトに押し付けるようにしたベルトテンショナが開発されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００７】
このベルトテンショナは、ボルトを介してエンジンブロック等に締め付け固定される偏心軸を備えており、偏心軸にはボルトが挿通される偏心孔が形成されている。偏心軸の外周面には軸受が支持され、軸受の外輪にはプーリが装着される。また、偏心軸には偏心軸を回動させるばね部材が装着されており、ボルトを弛めることによって偏心軸を回動させてプーリをベルトに押し付けることができる。なお、偏心軸を回動させた後にはボルトが締め付けられ、ベルトに張力を付与した状態が保持される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１８１１４６号公報（第４−５頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ばね力を用いて偏心軸を回動させることによりプーリをベルトに押し付けるベルトテンショナにおいては、構造が複雑であるためベルトテンショナの高コスト化を招くことになっていた。特に、ベルトに押し付ける際のプーリの移動量を確保するためには、偏心軸を径方向に大型化する必要があり、これに伴って高価な大型の軸受を用いる必要があった。
【００１０】
本発明の目的は、ベルトに弛み等が生じた場合であってもベルトに適切な張力を付与するベルトテンショナの低コスト化を図ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のベルトテンショナは、駆動軸と従動軸とに掛け渡されるベルトに張力を付与するベルトテンショナであって、前記駆動軸と前記従動軸との間に設けられる支持軸に回転自在に支持される回転体と、前記回転体に着脱自在に取り付けられ、前記ベルトに接触するテンションリングとを有し、前記ベルトに与える張力を前記テンションリングにより変化させることを特徴とする。
【００１２】
本発明のベルトテンショナは、前記テンションリングの取付状態を保持する抜け止めを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、回転体に着脱自在に取り付けられたテンションリングを用いてベルトに張力を付与するようにしたので、ベルトに弛み等が生じた場合でも、径寸法の異なるテンションリングに組み換えることにより、ばね力等を用いることなくベルトに適切な張力を付与することができる。これにより、ベルトテンショナ構造の簡素化を図ることができ、ベルトテンショナの低コスト化を達成することができる。
【００１４】
また、回転体にテンションリングを取り付けてベルトに張力を付与するようにしたので、回転体として軸受を用いた場合には、テンションリングよりも小径となる小型の軸受を使用することができ、ベルトテンショナの低コスト化を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態であるベルトテンショナ１０を装着したエンジン１１を示す側面図である。図１に示すように、このエンジン１１は動弁機構１２を備えた４サイクルエンジンであり、発電機や圧縮機の動力源として用いられる汎用エンジンである。
【００１７】
エンジン１１は、駆動軸であるクランク軸１３を回転自在に収容するクランクケース１４と、図示しないピストンを往復動自在に収容するシリンダ１５とを備えており、クランクケース１４とシリンダ１５とは一体になってシリンダブロックを形成する。また、シリンダ１５の上端面には動弁機構１２を収容するシリンダヘッド１７が組み付けられ、このシリンダヘッド１７の上端面にはヘッドカバー１８が組み付けられる。
【００１８】
動弁機構１２は、クランク軸１３に平行に設けられる従動軸としてのカム軸１９と、バルブスプリング２０によって閉方向に付勢される吸気バルブ２１や排気バルブと、ロッカー軸２２を中心に揺動自在に設けられるロッカーアーム２３とを備えている。ロッカーアーム２３の一端はカム軸１９のカム面１９ａに摺接する一方、他端は吸気バルブ２１や排気バルブの端部に取り付けられる。カム軸１９の回転によって揺動するロッカーアーム２３は、バルブスプリング２０のばね力に抗して吸気バルブ２１や排気バルブを開方向に押し込むことができ、カム軸１９に設けられたカム面１９ａの形状に従って吸気バルブ２１や排気バルブを開閉させることができる。
【００１９】
カム軸１９の端部にはカムスプロケット２４が固定されており、クランク軸１３の端部にはクランクスプロケット２５が固定されている。カムスプロケット２４とクランクスプロケット２５との間には、クランク軸１３の動力をカム軸１９に伝達するタイミングベルト２６が掛け渡されている。このタイミングベルト２６は、コードなどの繊維材料からなる芯材とこれを被覆するゴムなどの合成樹脂材料とを用いて形成されており、内周側にスプロケット２４，２５の外歯に対応する歯を備えている。
【００２０】
このように装着されたタイミングベルト２６を介してクランク軸１３にカム軸１９を同期させることにより、シリンダ１５内を往復するピストンに干渉させることなく、所望とするタイミングに吸気バルブ２１や排気バルブを開閉させることが可能となる。このタイミングベルト２６の歯飛びや弛みを防止することによって良好な動力伝達状態を保つため、クランク軸１３とカム軸１９との間のシリンダ１５には、ベルトテンショナ１０が取り付けられている。
【００２１】
図２（Ａ）は図１のベルトテンショナ１０を拡大して示す正面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のａ−ａ線に沿ってベルトテンショナ１０を示す断面図である。また、図３はベルトテンショナ１０の構造を示す分解斜視図である。
【００２２】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図３に示すように、ベルトテンショナ１０は、シリンダ１５に固定される取付プレート３０と、取付プレート３０に組み付けられる支持軸３１とを備えている。取付プレート３０の両端部には取付孔３０ａが形成され、この取付孔３０ａに挿通される図示しないねじ部材等を用いて、取付プレート３０はシリンダ１５に固定される。支持軸３１の両端には嵌合軸部３１ａと雄ねじ部３１ｂとが形成され、取付プレート３０の中央部に形成されたねじ孔３０ｂに支持軸３１の雄ねじ部３１ｂがねじ結合される。なお、取付プレート３０に対する支持軸３１の組付方法として、圧入や溶接などを用いるようにしても良い。
【００２３】
また、支持軸３１の嵌合軸部３１ａには回転体である軸受３２の内輪３２ａが圧入されており、この軸受３２の外輪３２ｂにテンションリング３３が嵌合により取り付けられている。このテンションリング３３は樹脂材料を用いて底付き円筒状に形成されており、図２（Ｂ）に示すように、取付完了時に外輪３２ｂの端面に係合する抜け止めとしての爪部３３ａを備えている。なお、爪部３３ａは環状に連なって形成されているが、円周方向に所定の間隔で隣り合うように複数の爪部を形成しても良い。
【００２４】
樹脂材料を用いて形成されたテンションリング３３は所定の弾性を有しており、テンションリング３３を外輪３２ｂに嵌め込むときには、外輪３２ｂの外周面に沿うようにテンションリング３３を押し込むことで、テンションリング３３の爪部３３ａを径方向外方に広げながら嵌め込むことができる。また、テンションリング３３の嵌め込みが完了したときには、爪部３３ａが径方向内方に入り込むことで外輪３２ｂの端面に係合するため、テンションリング３３の取付状態が保持される。さらに、テンションリング３３を外輪３２ｂから取り外す際には、テンションリング３３を所定の力で引き抜くことにより、爪部３３ａを径方向外方に広げながら取り外すことが可能となる。つまり、テンションリング３３は軸受３２に対して着脱自在に取り付けられている。
【００２５】
なお、軸受３２が嵌合する嵌合軸部３１ａの端面には、フランジ部３４ａを備えたねじ部材３４が装着されているが、これは軸受３２の弛みや脱落を防止するために組み付けられるものであり、軸受３２が強固に組み付けられる場合にはねじ部材３４を取り外すこともできる。
【００２６】
このようなベルトテンショナ１０は、図１に示すように、テンションリング３３の外周面をタイミングベルト２６に押し付けた状態のもとで、駆動軸であるクランク軸１３と従動軸であるカム軸１９との間の所定位置に固定される。これにより、タイミングベルト２６の軌道を内側に変位させることができ、タイミングベルト２６に所定の張力を与えることができる。なお、テンションリング３３は軸受３２を介して支持軸３１に回転自在に支持されているため、タイミングベルト２６に対して不要な摺動抵抗を与えることはない。また、軸受３２に係合する爪部３３ａを備えるため、回転するテンションリング３３が脱落することもない。
【００２７】
続いて、経年変化等によりタイミングベルト２６に弛みが生じた場合について説明する。図４（Ａ）はタイミングベルト２６の弛みに対応させたベルトテンショナ１０を示す平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のａ−ａ線に沿ってベルトテンショナ１０を示す断面図である。
【００２８】
タイミングベルト２６に弛みが生じると、テンションリング３３のタイミングベルト２６に対する押し付け力が減少することにより、タイミングベルト２６に付与される張力が低下するおそれがある。この場合には、組み付けられていたテンションリング３３を軸受３２から取り外し、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、新たなテンションリング３５を軸受３２に取り付ける。この新たなテンションリング３５は、取り外されたテンションリング３３よりも円筒部が厚くなった形状、つまり径方向に拡大された形状を有するため、ベルトテンショナ１０自体の取付位置が固定された状態であっても、タイミングベルト２６の軌道を更に内側に変位させることができ、弛んだタイミングベルト２６に所定の張力を付与することができる。
【００２９】
このように、タイミングベルト２６に弛みが生じた場合には、径寸法の大きなテンションリング３５に組み換えることにより、タイミングベルト２６に適切な張力を付与することが可能となる。つまり、ばね部材を用いた付勢機構やねじ部材を用いた調節機構等を備えることなく、簡易な構造で適切なベルト張力を付与するベルトテンショナ１０を形成することができ、ベルトテンショナ１０の低コスト化を達成することができる。
【００３０】
なお、図示する場合には、２種類のテンションリング３３，３５を用いるようにしているが、様々な径寸法のテンションリングを設定することもできる。このようにテンションリングを設定すると、タイミングベルト２６に生じる弛み量などに応じて、適当な径寸法のテンションリングを選択して組み換えることができ、より適切な張力をタイミングベルト２６に付与することができる。
【００３１】
図５および図６はそれぞれ本発明の他の実施の形態であるベルトテンショナ４０，５０を示す断面図であり、図５および図６においては図２に示された部材と共通する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。なお、図５および図６に示すベルトテンショナ４０，５０は、図２のベルトテンショナ１０に示すテンションリング３３の取付構造を変更したベルトテンショナ４０，５０である。
【００３２】
図５に示すように、ベルトテンショナ４０の支持軸３１に支持される回転体としての軸受４１の外輪４１ａには、径方向内方に向けて折り曲げられたフランジ部４１ｂが形成されており、この外輪４１ａに取り付けられるテンションリング４２の底部４２ａには、フランジ部４１ｂに係合する抜け止めとしての爪部４２ｂが環状に形成されている。このテンションリング４２は、図２に示すテンションリング３３と同様に、所定の弾性を有する樹脂材料を用いて形成されており、テンションリング４２を軸方向に押し込むことによって、爪部４２ｂをフランジ部４１ｂに係合させることができる。また、テンションリング４２を取り外す際には、所定の力でテンションリング４２を軸方向に引き抜くことにより、テンションリング４２を外輪４１ａから取り外すことができる。なお、フランジ部４１ｂは外輪４１ａと一体に形成しても良く、フランジ部４１ｂを備えた別部材を外輪４１ａに装着するようにしても良い。
【００３３】
続いて、図６に示すように、ベルトテンショナ５０の支持軸３１に支持される回転体としての軸受５１の外輪５１ａには、軸方向にねじ孔５１ｂが形成されており、この外輪５１ａに取り付けられるテンションリング５２の底部５２ａには、ねじ孔５１ｂに対応する貫通孔５２ｂが形成されている。このテンションリング５２は、外輪５１ａにテンションリング５２を組み付けた状態のもとで、貫通孔５２ｂからねじ孔５１ｂに案内される抜け止めとしてのねじ部材５３を締め込むことにより、外輪５１ａとテンションリング５２とを一体に取り付けることができる。また、テンションリング５２を取り外す際には、ねじ部材５３を外すことによってテンションリング５２を取り外すことができる。なお、複数本のねじ部材５３を用いてテンションリング５２を組み付けるようにしても良い。
【００３４】
図５および図６のそれぞれに示すベルトテンショナ４０，５０においても、様々な径寸法を備えたテンションリングが設定されており、タイミングベルト２６に生じる弛み量などに応じて、適当な径寸法のテンションリングが選択されて組み換えられ、タイミングベルト２６に適切な張力を付与することができる。
【００３５】
これまで説明したように、軸受３２，４１，５１に着脱自在に取り付けられたテンションリング３３，３５，４２，５２を用いてタイミングベルト２６に張力を付与するようにしたので、タイミングベルト２６に弛み等が生じた場合でも、径寸法の異なるテンションリングに組み換えることにより、ばね力等を用いることなくタイミングベルト２６に適切な張力を付与することができる。これにより、ベルトテンショナ１０，４０，５０の構造の簡素化を図ることができ、ベルトテンショナ１０，４０，５０の低コスト化を達成することができる。
【００３６】
また、軸受３２，４１，５１として小径の軸受を用いることができるため、ベルトテンショナ１０，４０，５０の更なる低コスト化を達成することができる。また、ベルトテンショナ１０，４０，５０の簡易な構造により、低コスト化を図るだけでなく、ベルトテンショナ１０，４０，５０の信頼性を向上させることが容易となる。
【００３７】
さらに、テンションリング３３，３５，４２，５２を用いてタイミングベルト２６に張力を付与するようにしたので、ベルトテンショナ１０，４０，５０の汎用性を高めることができる。つまり、ベルトの種類や必要なベルト張力などに応じて、多様な形状や径寸法を備えたテンションリングを適宜組み付けることにより、あらゆる状況下においてベルトテンショナ１０，４０，５０を対応させることができる。このように汎用性を向上させることによって、支持軸３１や軸受３２，４１，５１などについて共通化を図ることができ、ベルトテンショナ１０，４０，５０の製作コストや管理コストを削減することができる。
【００３８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、ベルトテンショナ１０を用いて、クランク軸１３とカム軸１９とを同期回転させるタイミングベルト２６に所定の張力を与えているが、ベルトとしてはタイミングベルト２６に限られることなく、駆動ベルトである平ベルトやＶベルトに本発明のベルトテンショナ１０，４０，５０を適用することもできる。
【００３９】
また、図２および図４に示す場合には、小径のテンションリング３３と大径のテンションリング３５とを組み換えることによって、弛んだタイミングベルト２６に張力を付与するようにしているが、小径のテンションリング３３を取り外すことなく、小径のテンションリング３３の外周面に新たなテンションリングを累積的に取り付けるようにしても良い。また、図示するテンションリング３３，３５，４２，５２の形状は底付き円筒状であるが、この形状に限定されることはなく、環状のテンションリングを用いても良いことはいうまでもない。
【００４０】
さらに、回転体としての軸受３２，４１，５１は、転動体として鋼球３２ｃを備えた転がり玉軸受であるが、転動体として針状ころや円すいころ等を備えた転がりころ軸受であっても良く、転動体を持たない滑り軸受であっても良い。また、図示する場合には、回転抵抗を軽減するために回転体として軸受３２，４１，５１を用いているが、回転体としては軸受に限られず、円筒状のカラー等を用いるようにしても良い。
【００４１】
なお、図示する場合には、ベルトテンショナ１０が汎用エンジンに装着されているが、これに限定されることなく、自動車に搭載されるエンジンに装着しても良く、自動車用エンジンのタイミングベルトやファンベルトに張力を付与することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、回転体に着脱自在に取り付けられたテンションリングを用いてベルトに張力を付与するようにしたので、ベルトに弛み等が生じた場合でも、径寸法の異なるテンションリングに組み換えることにより、ばね力等を用いることなくベルトに適切な張力を付与することができる。これにより、ベルトテンショナ構造の簡素化を図ることができ、ベルトテンショナの低コスト化を達成することができる。
【００４３】
また、回転体にテンションリングを取り付けてベルトに張力を付与するようにしたので、回転体として軸受を用いた場合には、テンションリングよりも小径となる小型の軸受を使用することができ、ベルトテンショナの低コスト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるベルトテンショナを装着したエンジンを示す側面図である。
【図２】（Ａ）は図１のベルトテンショナを示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿ってベルトテンショナを示す断面図である。
【図３】ベルトテンショナの構造を示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ）は図１のベルトテンショナを示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿ってベルトテンショナを示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態であるベルトテンショナを示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態であるベルトテンショナを示す断面図である。
【符号の説明】
１０    ベルトテンショナ
１３    クランク軸（駆動軸）
１９    カム軸（従動軸）
３１    支持軸
３２    軸受（回転体）
３３    テンションリング
３３ａ  爪部（抜け止め）
３５    テンションリング
３５ａ  爪部（抜け止め）
４０    ベルトテンショナ
４１    軸受（回転体）
４２    テンションリング
４２ｂ  爪部（抜け止め）
５０    ベルトテンショナ
５１    軸受（回転体）
５２    テンションリング
５３    ねじ部材（抜け止め）
【図１】
2004232716.tif 000003
【図２】
2004232716.tif 000004
【図３】
2004232716.tif 000005
【図４】
2004232716.tif 000006
【図５】
2004232716.tif 000007
【図６】
2004232716.tif 000008