(57)【要約】【課題】ベルトテンショナからベルトに付与される張力を安定させる。【解決手段】取付プレート３４から延びるガイドロッド３６ａの外側に径方向移動自在にスリーブ軸３１を設ける。スリーブ軸３１にはガイドロッド３６ａに対して傾斜する傾斜孔３１ｃが形成され、スリーブ軸３１の外周面にはベルト２６に接触する軸受３０が支持される。ガイドロッド３６ａに軸方向移動自在に嵌合するように偏心カラー３２が設けられ、偏心カラー３２はスリーブ軸３１の傾斜孔３１ｃに摺動自在に収容される。この偏心カラー３２には傾斜孔３１ｃに摺接する傾斜外周面３２ｂが形成される。偏心カラー３２の一端側には偏心カラー３２を軸方向に付勢する圧縮コイルばね３３が設けられる。圧縮コイルばね３３のばね力は偏心カラー３２を介してスリーブ軸３１の径方向に伝達される。【選択図】    図２
2004232715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイドロッドの外側に径方向移動自在に設けられ、テンションプーリを回転自在に支持し、前記ガイドロッドに対して傾斜する傾斜孔が形成されたスリーブ軸と、
前記ガイドロッドに軸方向移動自在に嵌合し、前記スリーブ軸の傾斜孔に摺接する傾斜外周面が形成された偏心カラーと、
前記偏心カラーの一端側に設けられ、前記偏心カラーを介して前記スリーブ軸を径方向に付勢するばね部材とを有す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、前記スリーブ軸の回転を規制する回り止めを設け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性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、タイミングベルトが弛んだ場合であっても、自動的にプーリをベルトに押し付けることによって、ベルト張力の低減を回避す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、エンジンブロックに締め付け固定される円筒状の第１偏心部材を備えており、第１偏心部材には偏心した貫通孔が形成される。貫通孔に通されるボルトを介して、第１偏心部材は所定の位置に回動された後に締め付け固定される。このような第１偏心部材の外周側には円筒状に形成される第２偏心部材が回動自在に装着されており、第２偏心部材の外周側にはプーリが回転自在に支持される。また、エンジンブロックと第２偏心部材との間には、プーリをベルトに押し付けるように、第２偏心部材を回動方向に付勢するばね部材が装着される。
【０００８】
このようなベルトテンショナは、第１偏心部材を回動させ固定することによって、ベルトにプーリを押し付けることができ、ベルトに初期張力を与えることができる。また、使用中にベルトが弛んだ場合であっても、ばね部材によって第２偏心部材はプーリをベルトに押し付ける方向に回動されるため、ベルト張力の低減を回避することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特表２０００−５１６３３０号公報（第１５−１６頁、図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏心部材を回動させることで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、プーリの移動軌跡が曲線となるため、ベルトに対するプーリの押し付け方向が刻々と変化することになり、ベルトに付与する張力を安定させることが困難であった。
【００１１】
また、ベルトテンショナをエンジンブロックに装着する際には、ベルトテンショナ自体をエンジンブロックに装着するだけでなく、第２偏心部材を回動させるためのばね部材をエンジンブロックに直接取り付ける必要があった。さらに、複雑な構造を有する大型のベルトテンショナであるため、十分な取付スペースも必要であった。またさらに、ベルトからの荷重によってボルトには偏心部材を介して回転力が加えられるため、偏心部材を固定するボルトに弛みが生じるおそれがあり、ボルトのトルク管理が必要であった。これらのように、ベルトテンショナの取り付けが容易なものとはなっていなかった。
【００１２】
本発明の目的は、ベルトテンショナからベルトに付与される張力を安定させることにある。
【００１３】
本発明の目的は、取り付けが容易なベルトテンショナを提供することにある。
【００１４】
【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、ガイドロッドの外側に径方向移動自在に設けられ、テンションプーリを回転自在に支持し、前記ガイドロッドに対して傾斜する傾斜孔が形成されたスリーブ軸と、前記ガイドロッドに軸方向移動自在に嵌合し、前記スリーブ軸の傾斜孔に摺接する傾斜外周面が形成された偏心カラーと、前記偏心カラーの一端側に設けられ、前記偏心カラーを介して前記スリーブ軸を径方向に付勢するばね部材とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のベルトテンショナは、前記スリーブ軸の回転を規制する回り止めを設けることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、軸方向に移動する偏心カラーを介してスリーブ軸を径方向に移動させることにより、テンションプーリを径方向に直線的に変位させるようにしたので、ベルトに対するテンションプーリの押し付け方向を常に一定とすることができ、ベルトに付与する張力を安定させることができる。
【００１７】
本発明によれば、スリーブ軸に収容される偏心カラーを介して、ばね部材からのばね力をスリーブ軸に径方向に伝達するようにしたので、ベルトテンショナの小型化を達成するとともにベルトテンショナを一体的に形成することができ、ベルトテンショナの取り付けを容易にすることができる。
【００１８】
本発明によれば、ばね部材のばね力を偏心カラーの傾斜外周面を介してスリーブ軸に伝達するようにしたので、ばね力を増大させてスリーブ軸に伝達することができ、ばね部材のばね係数を低く設定することができる。これにより、ベルトテンショナの小型化を達成することができ、ベルトテンショナの取り付けを容易にすることができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
エンジン１１は、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。
【００２２】
動弁機構１２は、クランク軸１３に平行に設けられるカム軸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。
【００２３】
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性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。
【００２４】
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、シリンダ１５にベルトテンショナ１０が取り付けられている。
【００２５】
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。なお、図２はベルトテンショナ１０の取付初期状態を示している。
【００２６】
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はタイミングベルト２６に接触するテンションプーリとしての軸受３０を備えており、この軸受３０の内輪はフランジ部３１ａを備えた円筒状のスリーブ軸３１によって支持されている。スリーブ軸３１には、軸方向に延びるばね収容孔３１ｂと軸方向に対して傾斜する傾斜孔３１ｃとが、それぞれスリーブ軸３１の一端から他端に貫通して形成されている。
【００２７】
スリーブ軸３１の傾斜孔３１ｃには偏心カラー３２が摺動自在に収容されており、この偏心カラー３２は軸方向に貫通するガイド孔３２ａと軸方向に対して傾斜する傾斜外周面３２ｂとを備えている。そして、スリーブ軸３１のばね収容孔３１ｂには、偏心カラー３２の一端側に隣接するようにばね部材としての圧縮コイルばね３３が収容されている。
【００２８】
軸受３０を支持するとともに偏心カラー３２と圧縮コイルばね３３とを収容するスリーブ軸３１の両端には、スリーブ軸３１を挟み込むように取付プレート３４とカバープレート３５とが配置されており、これらのプレート３４，３５はガイドロッド３６ａを備えたねじ部材３６を介して保持される。図３に示すように、ガイドロッド３６ａの両端にフランジ部３６ｂとねじ部３６ｃとを備えたねじ部材３６は、カバープレート３５の中心孔３５ａ、偏心カラー３２のガイド孔３２ａ、そして圧縮コイルばね３３の中心に案内され、ねじ部３６ｃを介して取付プレート３４にねじ結合される。つまり、取付プレート３４とこれに結合されるねじ部材３６のフランジ部３６ｂとの間に、スリーブ軸３１、偏心カラー３２、圧縮コイルばね３３、軸受３０およびカバープレート３５が保持されることになる。
【００２９】
ここで、スリーブ軸３１の両端面と、これに隣り合う取付プレート３４およびカバープレート３５との間には所定のクリアランスが設けられており、スリーブ軸３１はガイドロッド３６ａの径方向に移動自在となって、取付プレート３４とカバープレート３５とにより保持される。また、スリーブ軸３１のフランジ部３１ａには回り止めとしての回り止めピン３７が装着されており、この回り止めピン３７に対応するピン溝３４ａが径方向に直線状に延びて取付プレート３４に形成されている。この回り止めピン３７によりスリーブ軸３１の回転は規制され、スリーブ軸３１はピン溝３４ａに沿って径方向に直線的に移動自在となる。
【００３０】
また、スリーブ軸３１とこれを挟み込む取付プレート３４およびカバープレート３５との合わせ面に、環状の防塵フェルト３８，３９が装着されることにより、スリーブ軸３１内の傾斜孔３１ｃやばね収容孔３１ｂに対するダストの進入が防止される。なお、偏心カラー３２の傾斜外周面３２ｂには空気溝３２ｃが形成されており、偏心カラー３２をスリーブ軸３１内で摺動させる際には、偏心カラー３２の摺動を妨げることのないように、偏心カラー３２の両端にかかる圧力が空気溝３２ｃを介して調圧される。
【００３１】
以下、タイミングベルト２６に対して所定の張力を付与するベルトテンショナ１０の作動について説明する。まず、シリンダ１５にベルトテンショナ１０を装着する際には、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ばね力に抗して偏心カラー３２を取付プレート３４側に移動させ、タイミングベルト２６から離す方向にスリーブ軸３１を径方向移動させる。この状態にスリーブ軸３１を仮保持したもとで、取付孔３４ｂを介して取付プレート３４をシリンダ１５に固定する。
【００３２】
ベルトテンショナ１０を固定した後にスリーブ軸３１の仮保持状態を解除すると、ベルトテンショナ１０の圧縮コイルばね３３は、図２（Ｂ）に矢印ｘで示すように、偏心カラー３２をカバープレート３５側に付勢する。このとき、偏心カラー３２の軸方向に形成されたガイド孔３２ａには、取付プレート３４から軸方向に延びるガイドロッド３６ａが嵌合するため、偏心カラー３２の移動は軸方向にのみ許容される。つまり、ばね力によって付勢される偏心カラー３２は、図２（Ｂ）に矢印ｙで示すようにスリーブ軸３１を径方向に移動させながら、傾斜孔３１ｃ内に軸方向に向けて押し込まれることになる。また、スリーブ軸３１が径方向に移動する際には、スリーブ軸３１の回り止めピン３７が直線状に形成されるピン溝３４ａに案内されるため、スリーブ軸３１は径方向に直線的に移動することになる。
【００３３】
径方向に移動するとともにタイミングベルト２６に軸受３０を押し付けるスリーブ軸３１は、偏心カラー３２を介して伝達されるばね力と、タイミングベルト２６から軸受３０に対して加えられるベルト荷重とが釣り合った位置で停止する。スリーブ軸３１が停止した際にも、圧縮コイルばね３３からのばね力は、偏心カラー３２を介してスリーブ軸３１に伝達され続けるため、所定の推力でタイミングベルト２６に軸受３０を押し付けることができ、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。
【００３４】
このように、ベルトテンショナ１０を形成する各部材は、取付プレート３４に対して一体的に組み付けられているため、取付プレート３４をシリンダ１５に固定するだけの組付作業によって、ベルトテンショナ１０を組み付けることが可能となる。また、スリーブ軸３１の仮保持状態を解除することによって、タイミングベルト２６に対して自動的に適切な張力を与えることができるため、煩雑な初期設定作業を要することもない。
【００３５】
また、圧縮コイルばね３３のばね力は、傾斜孔３１ｃに摺接する偏心カラー３２の傾斜外周面３２ｂを介してスリーブ軸３１に伝達されるため、ばね力が増大されてスリーブ軸３１に伝達されることになる。これにより、タイミングベルト２６に与える張力を低下させることなく、圧縮コイルばね３３のばね係数を低く設定することができ、ベルトテンショナ１０の小型化を達成することができる。
【００３６】
なお、ベルトテンショナ１０の取付作業に際して、カバープレート３５にねじ孔を形成し、図２（Ｂ）に２点差線で示す位置にねじ部材を締め込むようにすると、偏心カラー３２を取付プレート３４側に移動させ仮保持することが容易となるため、ベルトテンショナ１０の組付作業がさらに容易となる。この場合には、ベルトテンショナ１０を取り付けた後にねじ部材が取り外され、タイミングベルト２６に所定の張力が与えられる。
【００３７】
続いて、経年変化などによりタイミングベルト２６に弛みが生じた場合におけるベルトテンショナ１０の作動について説明する。図４（Ａ）はタイミングベルト２６の弛みに対応して作動し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。なお、図４に示すベルトテンショナ１０は軸受３０が移動限界まで径方向に移動した状態を示している。
【００３８】
タイミングベルト２６に弛みが生じた場合には、タイミングベルト２６から軸受３０に対して加えられるベルト荷重が低下することになる。ここで、圧縮コイルばね３３からのばね力は、常にスリーブ軸３１を径方向に移動させるように、偏心カラー３２を介してスリーブ軸３１に伝達されるため、スリーブ軸３１に伝達されたばね力に釣り合うベルト荷重が得られるまで、スリーブ軸３１は軸受３０をタイミングベルト２６に押し付けながら径方向に移動する。
【００３９】
スリーブ軸３１の径方向移動により、タイミングベルト２６に対する張力の低下を回避するとともにタイミングベルト２６に適正な張力を与え続けることができる。また、スリーブ軸３１は径方向に直線的に移動されるため、タイミングベルト２６に対する軸受３０の押し付け方向を常に一定とすることができ、タイミングベルト２６に付与する張力を安定させることができる。なお、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ベルトテンショナ１０の偏心カラー３２は、タイミングベルト２６の弛み量に応じて、カバープレート３５に接触するまで軸方向に移動させることが可能であり、図示する位置までスリーブ軸３１を径方向に移動させることが可能である。
【００４０】
このように、タイミングベルト２６に弛みが生ずる場合であっても、ばね力に釣り合うベルト荷重が得られるまで、スリーブ軸３１は軸受３０をタイミングベルト２６に押し付けながら径方向に移動するため、タイミングベルト２６に対して所定の張力を付与することができる。さらに、軸受３０の押し付け方向を常に一定とすることにより、張力を安定させることができる。
【００４１】
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を適用することもできる。
【００４２】
また、テンションローラとして軸受３０を設けているが、軸受３０の外周面にベルトと接触するテンションローラを別途設けるようにしても良い。さらに、偏心カラー３２の傾斜外周面３２ｂとスリーブ軸３１の傾斜孔３１ｃとの断面形状はそれぞれ円形となっているが、断面形状を矩形等他の形状としても良い。
【００４３】
さらに、回り止めとしてスリーブ軸３１に設けられる回り止めピン３７が、取付プレート３４のピン溝３４ａに係合することによってスリーブ軸３１の回転を規制しているが、ガイドロッド３６ａに対する偏心カラー３２の回転を規制することにより、スリーブ軸３１の回転を規制する回り止めをガイドロッド３６ａや偏心カラー３２に設けるようにしても良い。
【００４４】
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、自動車に搭載されるエンジンに装着し、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与えることもできる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、軸方向に移動する偏心カラーを介してスリーブ軸を径方向に移動させることにより、テンションプーリを径方向に直線的に変位させるようにしたので、ベルトに対するテンションプーリの押し付け方向を常に一定とすることができ、ベルトに付与する張力を安定させることができる。
【００４６】
本発明によれば、スリーブ軸に収容される偏心カラーを介して、ばね部材からのばね力をスリーブ軸に径方向に伝達するようにしたので、ベルトテンショナの小型化を達成するとともにベルトテンショナを一体的に形成することができ、ベルトテンショナの取り付けを容易にすることができる。
【００４７】
本発明によれば、ばね部材のばね力を偏心カラーの傾斜外周面を介してスリーブ軸に伝達するようにしたので、ばね力を増大させてスリーブ軸に伝達することができ、ばね部材のばね係数を低く設定することができる。これにより、ベルトテンショナの小型化を達成することができ、ベルトテンショナの取り付けを容易にすることができる。
【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。
【符号の説明】
１０    ベルトテンショナ
３０    軸受（テンションプーリ）
３１    スリーブ軸
３１ｃ  傾斜孔
３２    偏心カラー
３２ｂ  傾斜外周面
３３    圧縮コイルばね（ばね部材）
３６ａ  ガイドロッド
３７    回り止めピン（回り止め）
【図１】
2004232715.tif 000003
【図２】
2004232715.tif 000004
【図３】
2004232715.tif 000005
【図４】
2004232715.tif 000006