(57)【要約】【課題】オートテンショナの使用環境下において、耐変形性、耐摩耗性に優れた摩擦材を用いたオートテンショナを提供することを目的とする。【解決手段】車体等に固定される固定部材７と、前記固定部材７に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材１０と、前記可動部材１０のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリ８と、前記可動部材１０を前記固定部材７に対し所定方向に付勢するコイルバネ１１と、前記可動部材１０と前記固定部材７との間に介装され、前記可動部材１０の揺動を減衰・収束させる摩擦材１と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記摩擦材１が前記摩擦材がポリアリレート樹脂を主成分とする合成樹脂組成物で構成されている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記摩擦材がポリアリレート樹脂を主成分とする合成樹脂組成物で構成されていることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
前記合成樹脂組成物に、２０重量％以下のポリテトラフルオロエチレン樹脂が配合されている請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
前記合成樹脂組成物に、１５重量％以下の高酸価ポリエチレンワックスが配合されている請求項１または２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記合成樹脂組成物に、２０重量％以下の超高分子量ポリエチレン樹脂が配合されている請求項１または２に記載のオートテンショナ。
【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。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンの補機駆動用ベルトの張力を適度に保つ装置としてオートテンショナが使用されている。一般に、このオートテンショナは、バネの力を利用してベルトの張力を自動的に制御するものであるが、オートテンショナの揺動を減衰・収束させる方式としては、油圧ダンパ方式と摩擦ダンパ方式に大別される。このうち、後者の摩擦方式では一般にプーリが取り付けられた可動部材と車体に固定する固定部材からなり、両者は捻りバネによってベルトの張力をなるべく一定にすべく軸部を介して相対運動をする。
【０００３】
この場合、可動部材と固定部材の間の軸部には、所定の摩擦係数を有する摩擦材を配置しておき、適度な面圧を与えることによって、摺動時に発生する摩擦エネルギーにより可動部材の揺動を短時間に減衰・収束させ、ベルトの張力を可能な限り一定に保持するものである。
【０００４】
一般的には、可動部材及び固定部材はアルミニウム合金からなり、そのアルミニウム合金と摩擦材が摺動することにより、ベルトの張力を一定に保ち、且つ両者間に摩擦エネルギーを発生させることにより、可動部材の揺動を短時間に減衰する機構になっている。
【０００５】
このようなオートテンショナでは、摩擦材はアルミニウム合金と摩擦するために、可動部の揺動を減衰するのに必要な摩擦力すなわち適度の摩擦係数が必要であり、且つアルミニウム合金による摩耗が少ないことが必要である。
【０００６】
そのため、摩擦材としては、一般に摩擦係数が比較的小さい合成樹脂が使用されている。合成樹脂の中でも、ナイロン６６またはポリアセタールを使用する例が多い。また、他の例としてはポリエーテルサルフォン樹脂にポリテロラフルオロエチレン樹脂やアラミド繊維を配合したものも、特開平８−４２６４９号公報に提案されている。
【０００７】
しかしながら、このナイロン６６は、ガラス転位温度が低く、荷重たわみ温度が低いために摩擦熱等により摩擦材の温度が上昇した場合に変形しやすく、且つ相手材（アルミニウム合金）と凝着しやすいという問題がある。また、ナイロン６６に限らず、一般的なポリアミドは吸湿して膨張するために摩擦熱によって一層高温になり、摺動面の摩耗が大きくなって寿命が短くなる可能性がある。
【０００８】
一方、ポリアセタールもナイロン６６等に比較して多少は荷重たわみ温度が高いが、決定的な差があるものではなく、高温環境で作動し、摩擦面の面圧の大きいオートテンショナでは摩耗が大きくなる可能性があり問題である。
【０００９】
また、オートテンショナは、車のエンジンルーム内で比較的高温環境下で作動する機器であり、さらに摩擦材自体が摩擦力によってオートテンショナの可動部の揺動を減衰させる機構であるから、その発熱によって高温になる。一般的なナイロン６６あるいはポリアセタールは、特定の温度では、良好な摺動性、耐摩耗性を有しているとはいえ、前述したオートテンショナの使用環境下では、その耐変形性、耐摩耗性が必ずしも十分ではない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オートテンショナの使用環境下において、耐変形性、耐摩耗性に優れた摩擦材を用いたオートテンショナを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載のオートテンショナは、車体等に固定される固定部材と、前記固定部材に回動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、前記可動部材のアーム状先端部に設けられ、ベルトに係合するプーリと、前記可動部材を前記固定部材に対し所定方向に付勢するコイルバネと、前記可動部材と前記固定部材との間に介装され、前記可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦材と、を備えたベルトの張力を適度に保つためのオートテンショナであって、前記摩擦材がポリアリレート樹脂を主成分とする合成樹脂組成物で構成されている。
【００１２】
摩擦材の主成分にポリアリレート樹脂を使用することによって、ナイロン６６、ナイロン４６及びポリアセタール樹脂と比較して荷重たわみ温度が向上し、これによって、摩擦材が変形し難く、且つ相手材と凝着し難くなるため、摩擦材の寿命が長寿命化する。これによって、長期間安定してベルト張力を調整することができるオートテンショナとできる。
【００１３】
請求項２に記載のオートテンショナは、請求項１において、２０重量％以下のポリテトラフルオロエチレン樹脂が配合されているオートテンショナにあり、ポリテトラフルオロエチレンを配合することにより、摩擦係数が小さくなり耐摩耗性が向上する。また、摩擦材の摩擦速度及び相手材の摩耗速度が減少する。
【００１４】
請求項３に記載のオートテンショナは、前記合成樹脂組成物に、１５重量％以下の高酸価ポリエチレンワックスが配合されているオートテンショナにあり、高酸価ポリエチレンワックス（ＰＥＷ）を配合することにより、摩擦係数が小さくなり耐摩耗性が向上する。また、摩擦材の摩擦速度及び相手材の摩耗速度が減少する。
【００１５】
請求項４に記載のオートテンショナは、前記合成樹脂組成物に、２０重量％以下の超高分子量ポリエチレン樹脂が配合されているオートテンショナにあり、超高分子量ポリエチレンを配合することにより、摩擦係数が小さくなり耐摩耗性が向上する。また、摩擦材の摩擦速度及び相手材の摩耗速度が減少する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るオートテンショナの一例の概略説明図である。オートテンショナ６は、自動車等の固定体（図示しない）に固定される固定部材７と、この固定部材７に回動自在に支持され、ベルトに係合されるプーリ８を軸受１２を介して回動支持する軸部９をアーム先端部に設けたアーム状構造体の可動部材１０と、可動部材１０を固定部材７に対し所定方向に付勢するコイルバネ１１と、可動部材１０と固定部材７との間に介装され、可動部材１０の揺動を減衰・収束させる摩擦材１を備えたものである。なお、オートテンショナ６は、図４に示す構造のものに限定されるものではない。
【００１７】
上記摩擦材１は、図２に示すように、例えば射出成形機で成形して作製することができる。この摩擦材１は両端が開口した円筒状をなしており、一端部には切り欠き３を有するフランジ２が形成され、内周面４には、油溝５が形成されている。また、この摩擦材１は、フランジ２が形成されていない端部から他端部にかけて僅かに小径となる断面テーパ状に形成されている。
【００１８】
上記摩擦材１は、ポリアリレート樹脂を主成分とする合成樹脂組成物で構成され、ポリアリレート樹脂に３０重量％以下のポリテトラフルオロエチレン樹脂が配合してもよく、また１５重量％以下の高酸価ポリエチレンワックスを配合してもよく、また２０重量％以下の超高分子量ポリエチレン樹脂を配合してもよい。
【００１９】
本発明で使用されるポリアリレート樹脂は、表１に示すように、従来、摩擦材として使用されていたナイロン６６、ナイロン４６およびポリアセタールと比較して荷重たわみ温度が高い特長があり、オートテンショナ６の摩擦材１として好適な材質と言える。
【００２０】
【表１】
2004084780.tif 000003
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００２２】
（実施例１、比較例１）
表２に示す配合割合の合成樹脂組成物を作製し、試験片とした。
【００２３】
【表２】
2004084780.tif 000004
【００２４】
表２では、ポリアリレート樹脂を主成分としてこれにポリテトラフルオロエチレン樹脂、高酸価ポリエチレンワックス、超高分子量ポリエチレン樹脂を配合したものである。所定の配合割合で材料を乾燥混合した後、ペレタイザで造粒し、更にこれを射出成形して摩擦係数測定用、摩耗速度測定用の各試験片、及びオーテンショナ摩擦材を作製した。
なお、摩擦係数測定用試験片形状は、１５ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍの板状試験片である。摩耗速度測定用試験片形状は、図３に示す形状で内径φ１２ｍｍ、外径φ５０ｍｍ、厚さ３ｍｍである。オーテンショナ摩擦材は図２に示す寸法形状で、表面粗さは、いずれもＲａ０．１１μｍである。
【００２５】
一方で、摩擦係数及び摩耗速度測定用の相手材は、アルミニウム合金ダイキャスト材（材質：ＡＤＣ１２）とした。摩擦係数測定用の相手材試験片形状は、７０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの板状試験片であり、摩耗速度測定用の相手材試験片形状は、図３に示すように内径φ１２ｍｍ、外径φ２５ｍｍ、厚さ３ｍｍである。表面粗さは、いずれもＲａ０．１１μｍである。
【００２６】
摩擦係数は、前述の射出成形機で成形された摩擦係数測定用試験片を、摩擦係数測定用の相手材試験片の上に設置し、さらにこの上に荷重を載せて相手材試験片との接触面圧を０．５ＭＰａとし、両試験片の相対速度を５ｍｍ／ｓｅｃとして、摩擦係数測定装置にてその摩擦係数（動摩擦係数）を測定した。
【００２７】
また、摩擦材の摩耗速度と相手材の摩耗速度は、スラスト摩耗試験にて測定した。試験片は、前述した摩耗速度測定用試験片形状で、表２に示すように配合割合が異なるものを使用した。そして、摩耗速度の測定条件は、摺動面の面圧を２．０ＭＰａ、摺動速度を１００ｍｍ／ｓｅｃ（摩擦材の幅中央位置）、摺動時間を２４時間、測定温度を室温とし、潤滑材を使用せずに摩耗速度試験を行った。摩耗量は、接触式形状測定器によって計測した。また、測定温度は、室温としているが摩擦材及び相手材の温度は摩擦熱により８０〜１２０℃に昇温する。
【００２８】
以上のように表２に示す配合割合の摩擦材の各試験片について、摩擦係数と摩耗速度、並びに相手材の摩耗速度の測定結果を表２に併記した。ポリアリレート樹脂自体は、耐熱性があり、かつ摺動性、耐摩耗性に優れている材料であるが、これにさらに摩擦係数の小さいポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂を配合すると、表２の実施例１の１−２〜１−５に示すようにＰＴＦＥ樹脂の配合割合が増加するにつれて、摩擦係数が小さくなり耐摩耗性が向上する。また、摩擦材の摩耗速度及び相手材（ＡＤＣ１２）の摩耗速度が減少することがわかる。
【００２９】
しかし、ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が比較例１−１に示すように３０重量％になると、摩擦係数が０．１以下となり場合によっては、オートテンショナの可動の揺動を減衰させる性能であるダンピング率が小さくなり、所定のダンピング率を確保できない場合もある。また、ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が多くなると、摩擦材の機械的強度が小さくなり、オートテンショナの使用条件（使用温度、使用トルク、使用ダンピング率）によっては不具合が生じることもある。
【００３０】
また、ＰＴＦＥ樹脂の配合だけに限らず、超高分子量ポリエチレン（以下、超高分子量ＰＥという）を配合したポリマーアロイにした場合も、表２に示すように良好な結果となり、耐摩耗性が向上する。
【００３１】
（実施例２、比較例２）
表３に示すようにポリアリレート樹脂に主に高酸価ポリエチレンワックスを変量して配合したものを試験片とした。前述と同様にして摩擦係数測定用及び摩耗速度測定用の各試験片を作製した。また、摩擦材の摩擦係数及び摩耗速度の測定条件、相手材の形状、材質等も実施例１と同一である。
【００３２】
表３に示す配合割合の摩擦材の各試験片について、摩擦係数と摩耗速度、並びに相手材の摩耗速度の測定結果を表３に併記した。
【００３３】
【表３】
2004084780.tif 000005
【００３４】
ポリアリレート樹脂より摩擦係数の小さい高酸価ポリエチレンワックスを配合すると、更に性能が向上する。高酸価ポリエチレンワックスの添加量が多くなる程、摩擦係数が小さくなり、かつ摩擦材自体の摩耗速度及び相手材」（ＡＤＣ１２）の摩耗速度が減少することが判る。更に、高酸価ポリエチレンワックスにＰＴＦＥ樹脂や超高分子量ＰＥを併用しても良好な耐摩耗性が発揮される。
【００３５】
（実施例３、比較例３）
表４に示すようにポリアリレート樹脂に主にＰＴＦＥ樹脂を変量して配合したものを試験片とした。前述と同様にして摩擦係数測定用及び摩耗速度測定用の各試験片を作製した。また、摩擦材の摩擦係数及び摩耗速度の測定条件、相手材の形状、材質等も実施例１と同一である。
【００３６】
表４に示す配合割合の摩擦材の各試験片について、摩擦係数と摩耗速度、並びに相手材の摩耗速度の測定結果を表４に併記した。
【００３７】
【表４】
2004084780.tif 000006
【００３８】
ポリアリレート樹脂より摩擦係数の小さい超高分子量ＰＥを配合すると、更に性能が向上する。超高分子量ＰＥの添加量が多くなる程、摩擦係数が小さくなり、かつ摩擦材自体の摩耗速度及び相手材」（ＡＤＣ１２）の摩耗速度が減少することが判る。更に、超高分子量ＰＥに高酸価ポリエチレンワックスやＰＴＦＥ樹脂を併用しても良好な耐摩耗性が発揮される。
【００３９】
（実施例４、比較例４）
表５に示す配合割合のオートテンショナ用摩擦材を作製する。この摩擦材１は、図２に示すような形状をしており射出成形機で成形して作製した。この摩擦材１は、両端が開口した円筒状をなしており、一端部には切り欠き３を有するフランジ２が形成され、内周面４には、油溝５が形成されている。また、この摩擦材１は、フランジ２が形成されていない端部から他端部にかけて僅かに小径となる断面テーパ状に形成されている。
【００４０】
また、オートテンショナ６の固定部材７及び可動部材１０ともアルミニウム合金ダイキャスト材（材質：ＡＤＣ１２）製品であり、該ダイキャスト品の摺動部分（摩擦材の内面と接触する部分）はダイキャスト時の鋳物肌のままである。
【００４１】
このようなオートテンショナ６に摩擦材１を図１に示すように外周面がオートテンショナ６の固定部材７に固定され、内周面４がオートテンショナ６の可動部１０と摺動するように組み込んで模擬稼動試験を実施した。この模擬稼動試験の試験条件は、稼動試験温度が１００℃±５℃、稼動試験時間が４８時間、摺動部の面圧を約０．８ＭＰａ、ベルトプーリの変位を±３ｍｍ、揺動周波数を２０Ｈｚとし、摩擦材１をオートテンショナに組み込む際に、摩擦材１の内周面４である摺動部にシリコングリースを塗布した。
【００４２】
以上のような試験条件で表５に示す各配合割合の摩擦材について模擬稼動試験を実施し、その結果を表５に併記した。
【００４３】
【表５】
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【００４４】
この結果、上記模擬稼動試験模の結果は、表５に示すとおり、ポリアリレート樹脂を主成分とした摩擦材を用いたオートテンショナは、良好に稼動したが、ナイロン６６を使用した比較例の摩擦材を用いたートテンショナでは、模擬稼動試験を開始してから約４時間後から摺動部よりスティックスリップ音（異常音）が発生した。また、４８時間の試験終了後、オートテンショナを解体して比較例５の摩擦材を観察したところ、摩擦材の摺動部である内周面に多数のひっかき傷が発生しており、実施例５の摩擦材と比較して摩耗が顕著であった。これにより、実際の自動車に使用される条件に近い模擬稼動試験でも、本発明の摩擦材が良好な性能を発揮し、耐摩耗性に優れていることを確認できた。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、オートテンショナの摩擦材に適切な配合割合を持たせたものを作製することによって、荷重たわみ温度を向上させて耐変形性を向上させ、長期間安定してベルト張力を調整することができるオートテンショナとでき、また摩擦材に適度な低摩擦係数を持たせることによって、ダンピング率を確保し、耐摩耗性が向上したオートテンショナにできるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオートテンショナの一例の概略説明図である。
【図２】本発明に係るオートテンショナに使用する摩擦材であり、本実施例に係る模擬稼動試験に使用するオートテンショナ用摩擦材を示す概略斜視図である。
【図３】本実施例に係る摩擦材及び相手材の摩耗速度測定用試験片形状を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１　摩擦材
２　フランジ
３　切り欠き
４　内周面
５　油溝
６　オートテンショナ
７　固定部材
８　プーリ
９　軸部
１０　可動部材
１１　コイルバネ
１２　軸受
【図１】
2004084780.tif 000008
【図２】
2004084780.tif 000009
【図３】
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