(57)【要約】【課題】ピボットシャフトをテンショナアームへ直線的に圧入すること、および、テンショナアームとピボットシャフトとの圧入深さを短くしながらピボットシャフトの圧入力、抜け力、滑りトルクを確保することにより、オートテンショナの小型軽量化および長寿命化を図る。【解決手段】オートテンショナ６０のテンショナアーム１０は、テーパ形状である嵌合穴１３を備える。テンショナアーム１０を軸支するピボットシャフト２０の圧入部２１は嵌合穴１３よりも大きい直径を有する。圧入部２１は嵌合穴１３に圧入される。圧入深さは圧入部２１の直径の１．２倍以下である。圧入部２１と嵌合穴１３の直径の差、およびピボットシャフト２０と連結部１４とにそれぞれ設けられる段差の係合により、ピボットシャフト２０は嵌合穴１３へ直線的に固く圧入される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の固定部材と、前記固定部材の開口部を覆うようにピボットシャフトによって前記固定部材に揺動自在に取り付けられるテンショナアームとを備えるオートテンショナであって、
前記テンショナアームは、前記ピボットシャフトと嵌合するための嵌合穴と、前記固定部材の開口部を覆う蓋部とを有し、前記蓋部には前記嵌合穴の軸方向に隆起する厚肉部が形成され、
前記嵌合穴は、前記蓋部に設けられ、前記固定部材側から前記固定部材の反対側にむけて単調に直径が小さくなるテーパ形状を有し、
前記嵌合穴と嵌合する前記ピボットシャフトの圧入部は、前記嵌合穴の最も小さい直径よりも大きい直径を有する円柱形状であることを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
前記嵌合穴は、前記嵌合穴の前記固定部材側に形成された挿入穴と同軸的に連結され、
前記挿入穴の直径は前記嵌合穴の直径よりも大きく、
前記圧入部の直径は、前記挿入穴の最小直径以下であ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】
前記挿入穴と前記嵌合穴とが連結される連結部には段差が設けられ、
前記ピボットシャフトは前記圧入部より大きな直径を有するガイド部をさらに備え、
前記ガイド部は前記挿入穴と部分的に嵌合し、
前記圧入部と前記ガイド部との接合部には前記圧入部の直径が前記ガイド部の直径よりも短いために段部が形成され、前記段部は前記連結部と係合す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】
前記挿入穴は、前記固定部材側から前記連結部に向けて単調に直径が短くなるテーパ形状であ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５】
前記挿入穴の内面と前記挿入穴の軸がなす角度は前記嵌合穴の内面と前記嵌合穴の軸がなす角度よりも大きい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６】
前記ピボットシャフトは前記テンショナアームよりも硬い素材からな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７】
前記ピボットシャフトは鉄材から形成され、前記テンショナアームはアルミニウム材から形成され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベルトの張力を調節するためのオートテンショナに関し、より詳しくは、テンショナアームを支持するピボットシャフトの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車エンジンには補機を駆動するために無端ベルトを利用した動力伝達装置が用いられる。この動力伝達装置には、無端ベルトに一定の張力を与えるためにオートテンショナが用いられる。このオートテンショナは、例えば、エンジン等に固定される固定部材とこの固定部材に揺動自在に取り付けられるテンショナアームと、テンショナアームに回転自在に取り付けられ無端ベルトに当接するプーリから構成される。
【０００３】
テンショナアームは、揺動軸であるピボットシャフトを介して固定部材に取り付けられる。この取り付けを行う構成としては、オス螺子を切ったピボットシャフトにテンショナアームを嵌挿してナットで取り付ける構成（特許文献１）、オス螺子を切りテンショナアームを嵌挿したピボットシャフトを固定部材に螺合させる構成（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２２７３４５号公報
【特許文献２】特開平７−２５９９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、オートテンショナの小型軽量化を目的として、テンショナアームを嵌挿したピボットシャフトを固定部材に設けられる嵌合穴に圧入する構成を採用すると、十分な圧入深さ、つまりピボットシャフトと嵌合穴の圧入方向における接触長さ、を確保できない場合がある。十分な圧入深さが確保できないと、ピボットシャフトの圧入力、抜け力、滑りトルクを確保できず、使用によりピボットシャフトの抜けや滑りが生じ、オートテンショナの機能を発揮することができなくなる。ここで滑りトルクとは、シャフトが圧入されるテンショナアームがテンショナアームにかけられる力の作用によってシャフトに対して滑り出す時のトルクをいう。
【０００５】
本発明は、従来技術における上述の問題を鑑みてなされたものであり、小型軽量かつ長寿命のオートテンショナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるオートテンショナは、筒状の固定部材と、固定部材の開口部を覆うようにピボットシャフトによって固定部材に揺動自在に取り付けられるテンショナアームとを備え、テンショナアームは、ピボットシャフトと嵌合するための嵌合穴と、固定部材の開口部を覆う蓋部とを有し、蓋部には嵌合穴の軸方向に隆起する厚肉部が形成され、嵌合穴は、厚肉部に設けられ、固定部材側から固定部材の反対側にむけて単調に直径が小さくなるテーパ形状を有し、嵌合穴と嵌合するピボットシャフトの圧入部は、嵌合穴の最も小さい直径よりも大きい直径を有する円柱形状であることを特徴とする。
【０００７】
嵌合穴は、嵌合穴の固定部材側に形成された挿入穴と同軸的に連結され、挿入穴の直径は嵌合穴の直径よりも大きく、圧入部の直径は、挿入穴の最小直径以下であることが好ましい。
【０００８】
挿入穴と嵌合穴とが連結される連結部には段差が設けられ、ピボットシャフトは圧入部より大きな直径を有するガイド部をさらに備え、ガイド部は挿入穴と部分的に嵌合し、圧入部とガイド部との接合部には圧入部の直径がガイド部の直径よりも短いために段部が形成され、段部は連結部と係合することが好適である。段差と段部の係合によりピボットシャフトは嵌合穴に直線的に圧入される。
【０００９】
好ましくは、挿入穴は固定部材側から連結部に向けて単調に直径が短くなるテーパ形状であり、挿入穴の内面と挿入穴の軸がなす角度は嵌合穴の内面と嵌合穴の軸がなす角度よりも大きいことが好適である。ピボットシャフトと嵌合穴との直線的な圧入を助ける。
【００１０】
ピボットシャフトはテンショナアームよりも硬い素材からなることが好ましく、ピボットシャフトは鉄材から形成され、テンショナアームはアルミニウム材から形成されればなお良い。ピボットシャフトはテンショナアームに設けられた嵌合穴の内壁を削るように圧入し、十分な圧入力、抜け力、滑りトルクを確保する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オートテンショナのテンショナアームを軸支するピボットシャフトをテンショナアームへ直線的に圧入すること、および、テンショナアームとピボットシャフトとの圧入深さを小さくしながらピボットシャフトの圧入力、抜け力、滑りトルクを確保することが可能となり、オートテンショナの小型軽量化および長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるオートテンショナの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明によるオートテンショナの実施形態における断面図である。オートテンショナ６０は固定部材４０を備える。固定部材４０は図において上側に開口する有底筒状であり、図示しないエンジンブロックに固定される。固定部材４０の開口部には、テンショナアーム１０がピボットシャフト２０を揺動軸として揺動自在に取り付けられる。
【００１４】
テンショナアーム１０は、固定部材４０の開口部を覆う円板状の蓋部１１とプーリ３０が回転自在に取り付けられる揺動端１５とにより一体的に形成される。プーリ３０の外周壁３１は図示しないベルトに当接する。
【００１５】
固定部材４０の内部にはコイルばね５０が配設される。図においてコイルばね５０の下端は、固定部材４０内部の底部に設けられた図示しない突起により係止される。またコイルばね５０の上端は、テンショナアーム１０の下面に設けられた図示しない突起に係止される。テンショナアーム１０にはコイルばね５０によりピボットシャフト２０の揺動軸周りのトルクが掛けられる。
【００１６】
図２を用いテンショナアーム１０について説明する。テンショナアーム１０に設けられる蓋部１１には、固定部材４０に向かって略平板状に隆起する厚肉部１６が形成される。厚肉部１６は蓋部１１の径方向に広がり、固定部材４０の内壁付近まで達している。厚肉部１６の図において下面には、固定部材４０側に突出するボス１７が形成され、ボス１７の内部には挿入穴１２が形成される。
【００１７】
テンショナアーム１０が備える蓋部１１の中心にはピボットシャフト２０を圧入するための嵌合穴１３が設けられる。嵌合穴１３は蓋部１１の固定部材４０側から固定部材４０の反対側まで貫通する。嵌合穴１３の固定部材４０側端部には挿入穴１２が同軸的に連結される。嵌合穴１３の挿入穴１２側直径は挿入穴１２の嵌合穴１３側直径よりも小さいため、嵌合穴１３と挿入穴１２は連結部１４で段差を形成して連結する。連結部１４から前記挿入穴１２の図において下端までの距離は、前記嵌合穴１３の軸方向長さの略１／２よりも小さい。
【００１８】
挿入穴１２は固定部材４０側から嵌合穴１３に向けて直径が単調に小さくなるテーパ形状である。嵌合穴１３は挿入穴１２側から前記固定部材４０とは反対側に向けて単調に直径が小さくなるテーパ形状である。挿入穴１２と挿入穴１２の軸がなす角度は嵌合穴１３と嵌合穴１３の軸がなす角度よりも大きい。
【００１９】
図３は、ピボットシャフト２０とテンショナアーム１０との嵌合部における断面図であり、図において横方向に誇張したものである。
【００２０】
アルミニウム材料からなるテンショナアーム１０は、固定部材４０を嵌挿した鉄材からなるピボットシャフト２０を嵌合穴１３へ圧入することにより、揺動自在に固定部材４０へ取り付けられる。
【００２１】
ピボットシャフト２０は、図において上端に設けられた圧入部２１と圧入部２１の下端に設けられるガイド部２２と、ガイド部下端に接合する頭部２４とが一体的に接合される形状を有する。圧入部２１とガイド部２２は円柱形であり、頭部２４は固定部材４０の底部４１に設けられた座繰り穴４２に係止するに十分な直径を有する。
【００２２】
圧入前、まず圧入部２１が挿入穴１２に挿入される。挿入穴１２の直径は嵌合穴１３に向けて単調に短くなっているため、圧入部２１の直径と挿入穴１２の直径が略同一となる位置にて挿入が完了し、ピボットシャフト２０は軸ＳＬが嵌合穴１３の軸ＨＬと一致する状態となる。これにより、ピボットシャフト２０を嵌合穴１３へ直線的に圧入されるための用意が完了する。
【００２３】
圧入部２１が嵌合穴１３に圧入されるとき、テンショナアーム１０には固定部材４０内部に収納されたコイルばね５０によるトルクが加えられているため、従来装置ではテンショナアーム１０とピボットシャフト２０との位置関係が安定せず、ピボットシャフト２０の軸ＳＬと嵌合穴１３の軸ＨＬは容易に一致しない。しかし、本実施形態においては、ガイド部２２の直径は挿入穴１２の直径と略同じであるため、ガイド部２２は挿入穴１２に圧入されず、挿入される。そのため、ピボットシャフト２０は挿入穴１２によって軸方向以外の変位を制限される。これにより、ピボットシャフト２０は軸ＳＬを嵌合穴１３の軸ＨＬと容易に一致させ、嵌合穴１３へ直線的に嵌合する。
【００２４】
圧入部２１の直径は嵌合穴１３の直径より大きいため、圧入部２１が嵌合穴１３に圧入されるとき嵌合穴１３の周囲に位置する厚肉部１６には幅方向の力が働く。しかし、厚肉部１６の幅は固定部材４０内側の直径よりも小さく、ボス１７の幅よりも大きいため、嵌合穴１３は幅方向に十分な強度を有し、圧入部２１によって押し広げられない。圧入部２１は嵌合穴１３よりも硬い材料から成るため、嵌合穴１３の内面は圧入部２１により削られてピボットシャフト２０と固く嵌合する。
【００２５】
圧入部２１とガイド部２２の接合部では、圧入部２１の直径がガイド部２２の直径よりも小さい形状である段部２３が設けられる。挿入穴１２と嵌合穴１３の連結部１４では、挿入穴１２の直径は嵌合穴１３よりも大きいため、段差が形成される。
【００２６】
圧入の最終段階において、段部２３および段差のある連結部１４が設けられない場合には、圧入時にピボットシャフト２０へ加えられる力によって、ピボットシャフト２０は嵌合穴１３の軸ＨＬに対し斜めに圧入されうる。しかし本実施形態では、ピボットシャフト２０が嵌合穴１３に圧入され段部２３と段差のある連結部１４とが係合することにより、ピボットシャフト２０は軸ＳＬを嵌合穴１３の軸ＨＬと容易に一致させ嵌合する。
【００２７】
嵌合穴１３に嵌合するピボットシャフト２０の部分の軸方向長さは、嵌合穴１３の直径の平均の１．２倍以下である。
【００２８】
図４はピボットシャフトの滑りトルクに関する実施例と比較例を示したグラフである。比較例は、従来技術である円筒形状を有する嵌合穴へ円筒形状のピボットシャフトを圧入したテンショナアームの滑りトルクを計測したものである。縦軸は、比較例による滑りトルクを１とした場合の値であり、横軸は、比較例による圧入代を１とした場合の値である。圧入代とは圧入部の半径から嵌合穴の半径を減じた値である。従来技術によるテンショナアームのピボットシャフトが有する滑りトルクに対して、実施例では約１．５倍以上の滑りトルクを確保する。なお、実施例の滑りトルクが圧入代に対して一定値をとっているのは、測定限界値だからである。
【００２９】
図５はピボットシャフトの圧入力に関して実施例と比較例を示したものであり、図６はピボットシャフトの抜け力に関して実施例と比較例を示したものである。
【００３０】
比較例は、従来技術である円筒形状を有する嵌合穴へ円筒形状のピボットシャフトを圧入したテンショナアームの圧入力および抜け力を計測したものである。縦軸は、比較例による圧入力および抜け力を１とした場合の値であり、横軸は、比較例による圧入代を１とした場合の値である。比較例に対して実施例における圧入力は約２倍、抜け力は約１．７倍を確保する。
【００３１】
以上のように本実施形態のオートテンショナによると、ピボットシャフト２０はテンショナアーム１０に設けられた嵌合穴１３へ容易に直線的に圧入される。また、従来技術以上の圧入力、抜け力および滑りトルクを確保しながら圧入深さを小さくすることができる。従来技術以上の圧入力、抜け力および滑りトルクを確保することにより、ピボットシャフト２０はプーリ３０から加えられる力に対し従来技術以上の耐久性を有する。したがって、テンショナアーム１０は小型化され、オートテンショナ６０は小型軽量でありながら高い耐久性を有する。
【００３２】
なお、固定部材４０は有底筒状に限定されず、円盤形状でも良い。このとき、テンショナアーム１０は固定部材４０へ開口する有底筒状を呈し、底部にプーリ３０が設けられる。
【００３３】
ピボットシャフト２０は鉄材に限定されず、テンショナアーム１０よりも硬い素材から成っても良い。
【００３４】
テンショナアーム１０はアルミニウム材料に限定されず、ピボットシャフト２０よりも柔らかい材料から成っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるオートテンショナの実施形態を示すものである。
【図２】テンショナアームの平面図である。
【図３】ピボットシャフトとテンショナアームとの嵌合部の断面における一部拡大図である。
【図４】比較例と実施例におけるピボットシャフトの滑りトルクを比較したグラフである。
【図５】比較例と実施例におけるピボットシャフトの圧入力を比較したグラフである。
【図６】比較例と実施例におけるピボットシャフトの抜け力を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  テンショナアーム
２０  ピボットシャフト
３０  プーリ
４０  固定部材
５０  コイルばね
６０  オートテンショナ
【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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