JP2006266377A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ・ジェネレータによるエンジンの駆動時に、安定したエンジン始動を可能とすると共に、エンジンの駆動による通常走行時にベルトを適正な張力に保持することができるようにした油圧式オートテンショナを提供することである。
【解決手段】シリンダ１１の内部に嵌合したスリーブ１４の内部にプランジャ２１を摺動可能に組込み、そのプランジャ２１の外径面とスリーブ１４の内径面間に形成されたリークすきま２２を開閉する開閉弁４１を設ける。モータ・ジェネレータによるエンジン駆動時に開閉弁４１によりリークすきま２２を閉鎖して圧力室２３からリザーバ室２４内に作動油がリークするのを防止し、ベルトを過張力状態に保持して安定したエンジン始動を可能とする。また、エンジンの駆動による通常走行時、開閉弁４１によりリークすきま２２を開放し、ベルトの張力変化をプランジャ２１の摺動により吸収してベルトを適正張力に保持する。
【選択図】図２

Description

この発明は、エアコンディショナのコンプレッサやウォータポンプ等の補機駆動用ベルトの張力を一定に保持する油圧式オートテンショナに関するものである。

モータ・ジェネレータが搭載され、通常走行時に、モータ・ジェネレータを発電動作に切換え、エンジンの駆動により駆動輪を回転し、かつ上記モータ・ジェネレータやエアコンディショナのコンプレッサ等の補機を駆動し、一方、車両の停止時には、エンジンを停止させ、かつモータ・ジェネレータを発動動作に切換えて補機を駆動するようにしたアイドルストップ対応車においては、アイドルストップ後のエンジンの再始動に際し、上記モータ・ジェネレータでエンジンを駆動するようにしている。

図５および図６は、アイドルストップ対応車の補機を駆動するベルト伝動装置の概略を示し、図５は、発動動作に切換えられたモータ・ジェネレータ６によってエンジン５および補機７を駆動している状態を示す。また、図６は、エンジン５によって発電動作に切換えられたモータ・ジェネレータ６および補機７を駆動している状態を示している。

上記のような補機駆動用ベルト伝動装置においては、エンジン５の駆動時におけるベルト４の弛み側にテンションプーリ３を接触し、そのテンションプーリ３を支持する揺動可能なプーリアーム１にオートテンショナＡの調整力を付与してベルト４の張力を一定に保つようにしている。

上記オートテンショナＡとして、特許文献１に記載されたものが知られている。この油圧式オートテンショナにおいては、ベルト４の張力変化をシリンダの外部に設けたリターンスプリングと、シリンダの内部に設けた油圧ダンパとによって吸収するようにしている。
特開平９−１７７９１３号公報

ところで、特許文献１に記載された油圧式オートテンショナにおいては、図５および図６に示すベルト伝動装置に採用された場合、モータ・ジェネレータ６によるエンジン５の駆動時、ベルト荷重が急激に大きくなるため、油圧式オートテンショナＡに過大なベルト張力が作用する。このとき、油圧式オートテンショナのシリンダ内部に設けられた油圧ダンパの作動油がリークして油圧式オートテンショナがベルト張力が安定するまで収縮し、テンションプーリの位置の変化によってベルトにスリップが生じ、エンジンを安定よく始動することができなくなる可能性がある。

上記のような不都合を解消するには、油圧式オートテンショナの油圧ダンパの作動油のリーク量を少なくして減衰性を高め、ベルト４の過大張力に対してテンションプーリ３が変位しないようにすることが有効であるが、エンジン５の駆動による通常走行時に、補機７の負荷による張力変動に対する応答性が悪くなり、ベルト４が過張力になるという問題が発生する。

この発明の課題は、モータ・ジェネレータによるエンジン駆動時にテンションプーリを定位置に固定して安定したエンジン始動を可能とし、エンジンの駆動による通常走行時にベルトを適正な張力に保持することができるようにした油圧式オートテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、作動油が充填されたシリンダの上部開口をシール部材で密閉し、そのシール部材をスライド自在に貫通するロッドのシリンダ内部に位置する下端部にシリンダ内部を圧力室とリザーバ室とに仕切る摺動可能なプランジャを設け、このプランジャにはその下方の圧力室と上方のリザーバ室とを連通する通路を形成し、その通路に圧力室内の圧力がリザーバ室内の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設け、前記シリンダの外側に、そのシリンダとロッドとを伸長する方向に押圧するリターンスプリングを設けた油圧式オートテンショナにおいて、通電により作動するアクチュエータを駆動源としてシリンダとロッドとを収縮する方向にロックおよびロック解除するロック手段を設けた構成を採用したのである。

ここで、ロック手段として、前記アクチュエータに対する通電と遮断とによってシリンダとプランジャの摺動面間に形成されたリークすきまを開閉する開閉弁から成るものを採用することができる。

また、上記開閉弁として、ロッドの下端とプランジャの上端間に組込まれたフランジ付きバルブシートと、筒状とされた前記ロッド内にスライド自在に挿入された弁棒と、その弁棒をバルブシートから離反する方向に付勢するロッドスプリングと、そのロッドスプリングの弾性に抗して弁棒をバルブシート側に移動させるアクチュエータと、前記バルブシートのフランジとプランジャの上端面間に組込まれ、前記リークすきまからプランジャの上側にリークする作動油の圧力によりフランジの下面に密着して上記作動油がシリンダ内径面とフランジ外径面間の隙間からリザーバ室に流れるのを防止するシールリングとから成り、前記バルブシートに前記通路に連通し、前記弁棒の下端部に設けられた弁体部により開閉される弁孔と、前記リークすきまからリークする作動油を弁孔に流入させる流路とを設けた構成から成るものを採用することができる。

この発明に係る油圧式オートテンショナにおいて、アクチュエータは、ソレノイドであってもよく、あるいはリニアモータであってもよい。

上記の構成から成る油圧式オートテンショナにおいては、アクチュエータを駆動するとロック手段が作動して、シリンダとロッドとが収縮する方向にロックするため、オートテンショナの調整力が付与されるテンションプーリを定位置に固定することができる。

このため、モータ・ジェネレータによるエンジン駆動時にテンションプーリを固定することによって、ベルトは緊張状態に保持され、ベルトのスリップを防止し、安定したエンジン始動を可能とすることができる。

また、エンジンの駆動による通常走行時、ロック手段によるロックを解除することによって、補機の負荷によるベルトの張力変化を油圧式オートテンショナにより吸収することができる。このため、ベルトを適正な張力に保持することができ、ベルトの寿命低下を抑制し、ベルトのバタツキによる異音を防止することができる。

ここで、ロック手段として、開閉弁を採用する油圧式オートテンショナにおいては、アクチュエータに対する通電によりロッドをバルブシートに向けて移動させると、そのロッドの弁体部がバルブシートの弁孔を閉じるため、圧力室からリザーバ室内に作動油がリークするのを防止することができ、圧力室内に封入された作動油によりきわめて大きなダンピング効果を得ることができる。

このため、油圧式オートテンショナの調整力が付与されるテンションプーリを確実に固定することができる。また、圧力室内の作動油がリークすきまからリザーバ室にリークするのを確実に防止することができるため、粘性の低い作動油を採用することができる。その粘性の低い作動油の採用によって、エンジンの駆動による通常走行時にベルトが過張力になるのを防止することができると共に、ベルトの移動抵抗の低減を図り、燃費の向上に寄与することができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、プーリアーム１は支点軸２を中心に揺動自在に支持され、その一端部にはテンションプーリ３が回転自在に支持されている。プーリアーム１の他端部には油圧式オートテンショナ１０が接続され、その油圧式オートテンショナ１０はテンションプーリ３がベルト４を押圧する方向にプーリアーム１を付勢している。

ここで、ベルト４は図５に示す場合と同様に、エンジンとモータ・ジェネレータとによって駆動され、エンジンの駆動によるベルト４の弛み側ベルトにテンションプーリ３が押し付けられている。

図２に示すように、油圧式オートテンショナ１０はアルミニウム合金から成るシリンダ１１を有している。シリンダ１１は閉塞端を下部に有し、その閉塞端部に設けられた連結片１２がプーリアーム１にピン１３を介して連結されている。

シリンダ１１の内部に鋼製の底付きスリーブ１４が嵌合されている。シリンダ１１は内周上部に段部１５を有し、その段部１５上にウェアリング１６とオイルシールから成るシール部材１７が設けられている。このウェアリング１６およびシール部材１７はシリンダ１１の開口端部の内周に取付けた止め輪１８によって抜け止めされている。

シール部材１７はシリンダ１１の内部に充填された作動油の漏洩を防止し、そのシール部材１７と作動油の油面間に空気溜り１９が設けられている。

シール部材１７をスライド自在に貫通するロッド２０は、ウェアリング１６によって移動自在に支持されている。ロッド２０は筒状をなし、スリーブ１４内に位置する下端より下方にプランジャ２１が設けられている。

プランジャ２１はスリーブ１４の内径面に沿って摺動自在とされ、そのプランジャ２１の外径面とスリーブ１４の内径面間に微小なリークすきま２２が設けられている。

スリーブ１４の内部は、上記プランジャ２１の組込みによって圧力室２３とリザーバ室２４とに仕切られ、プランジャ２１の下方に設けられた圧力室２３内にプランジャスプリング２５が組込まれている。このプランジャスプリング２５は圧力室２３の容積が拡大する方向にプランジャ２１を付勢している。

プランジャ２１には、圧力室２３とリザーバ室２４とに連通する通路２６が設けられ、その通路２６の圧力室２３側の開口部にチェックバルブ２７が設けられている。チェックバルブ２７は圧力室２３内の圧力がリザーバ室２４内の圧力より高くなると通路２６を閉じるようになっている。

ロッド２０のシリンダ１１の外部に臨む上端部にはばね座２８が設けられ、そのばね座２８とシリンダ１１の下端部外周に設けられたばね座２９間にリターンスプリング３０が組込まれている。リターンスプリング３０はシリンダ１１とロッド２０とが相対的に伸長する方向にシリンダ１１とロッド２０を付勢している。

ロッド側のばね座２８の上面にはカバー部材３１が取付けられ、そのカバー部材３１の上面に設けられた連結片３２には両側に貫通するブッシュ挿入孔３３が形成され、そのブッシュ挿入孔３３内に挿入されたブッシュ３４はエンジンブロック３５にねじ込まれるボルト３６の締付けによって固定され、上記ブッシュ３４を中心にして油圧式オートテンショナ１０が揺動自在とされている。

この油圧式オートテンショナ１０においては、シリンダ１１とロッド２０が相対的に収縮する方向に移動するのを防止するロック手段４０が設けられている。

ロック手段４０として、ここでは、シリンダ１１とプランジャ２１の摺動面間に形成されたリークすきま２２を開閉する開閉弁４１が示されている。

開閉弁４１は、ロッド２０の下端とプランジャ２１の上面間に組込まれたフランジ付きバルブシート４２と、ロッド２０内にスライド自在に挿入された弁棒４３と、その弁棒４３をバルブシート４２から離反する方向に付勢するロッドスプリング４４と、そのロッドスプリング４４の弾性に抗して弁棒４３をバルブシート４２側に移動させるアクチュエータ４５と、上記バルブシート４２のフランジ４２ａとプランジャ２１の上面間に組込まれたシールリング４６とから成る。

図３に示すように、バルブシート４２はロッド２０の下端部が嵌合される凹部４７を有し、その凹部４７の底面はテーパ面４７ａとされ、このテーパ面４７ａにロッド２０のテーパ状下面が密着している。

また、バルブシート４２はテーパ面４７ｂを下端に有し、そのテーパ面４７ｂはプランジャ２１の上面に形成されたテーパ凹部４８の内面に密着している。

バルブシート４２にはプランジャ２１の通路２６をリザーバ室２４に連通させる弁孔４９と、リークすきま２２からプランジャ２１の上面側にリークする作動油を弁孔４９に導く流路５０とが形成されている。

ここで、弁孔４９をリザーバ室２４に連通させるため、ロッド２０の下面に溝５１が形成されている。

弁棒４３は、バルブシート４２の弁孔４９を開閉する弁体部４３ａを下端に有している。図２に示すように、弁棒４３の上部はロッド２０のばね座２８に形成されたばね収納凹部５２を貫通してカバー部材３１の内部に臨み、上記ばね収納凹部５２内に位置する部分にばね受け５３が設けられ、そのばね受け５３の下方に前記ロッドスプリング４４が組込まれている。

アクチュエータ４５はカバー部材３１の内部に組込まれている。アクチュエータ４５として、ここではソレノイドが示されている。ソレノイドは、磁性体から成るケース５４と、そのケース５４内に組込まれたボビン５５と、そのボビン５５に巻付けられた電磁コイル５６と、上記ボビン５５の内側に下端部が挿入されたフランジ付きのプランジャ５７とから成る。プランジャ５７は弁棒４３に固定され、上記電磁コイル５６に対する通電によりプランジャ２１に磁気吸引力が負荷され、プランジャ２１および弁棒４３が下方に移動するようになっている。

図３に示すように、シールリング４６はスリーブ１４の内径面に弾性接触している。このシールリング４６は、リークすきま２２からリークする作動油の圧力によりバルブシート４２のフランジ４２ａ下面に密着して作動油がフランジ４２ａの外径面とスリーブ１４の内径面間に形成された隙間５８からリザーバ室２４に流れるのを防止する。

実施の形態で示す油圧式オートテンショナは上記の構造から成り、図５に示すモータ・ジェネレータ６によってエンジン５および補機７を駆動する場合は、図２に示すソレノイド４５の電磁コイル５６に通電し、一方、エンジン５の駆動による通常走行時は、電磁コイル５６に対する通電を遮断する。

いま、電磁コイル５６に通電すると、プランジャ２１に磁気吸引力が作用し、そのプランジャ２１および弁棒４３が下降し、図３に示すように、弁棒４３の下端の弁体部４３ａがバルブシート４２の弁孔４９を閉鎖する。

このため、モータ・ジェネレータ６によりエンジン５が駆動され、ベルト４の張力が増大し、そのベルト４からテンションプーリ３およびプーリアーム１を介してシリンダ１１に上向きに押圧力が負荷されると、その押圧力は圧力室２３内に封入された作動油によって緩衝される。

このとき、圧力室２３の作動油はスリーブ１４とプランジャ２１の摺動面間に形成されたリークすきま２２からプランジャ２１の上面側にリークされ、そのリークされる作動油の圧力によりシールリング４６はバルブシート４２のフランジ４２ａ下面に密着し、上記フランジ４２ａの外径面とスリーブ１４の内径面間に形成された隙間５８は閉鎖される。

一方、バルブシート４２の弁孔４９は弁体部４３ａによって閉鎖されているため、プランジャ２１の上面側にリークした作動油はリザーバ室２４内に流れることなく、圧力室２３内の作動油がリザーバ室２４にリークするのが完全に防止される。

このため、圧力室２３内に封入された作動油によってきわめて大きなダンピング効果が得られ、相対的に伸縮可能なシリンダ１１とロッド２０とは収縮する方向にロックされ、テンションプーリ３は定位置に固定される。

このように、電磁コイル５６に対する通電によってテンションプーリ３を定位置に固定することができるため、ベルト４のスリップを防止し、安定したエンジン始動を可能とすることができる。

モータ・ジェネレータ６によるエンジン始動後において、エンジン５の駆動による通常走行に際し、電磁コイル５６に対する通電を遮断すると、ロッドスプリング４４の復元弾性により、弁棒４３がバルブシート４２から離れる方向に移動し、図４に示すように、弁体部４３ａが弁孔４９を開放する。

上記弁孔４９の開放状態において、補機７の負荷変動によりベルト４の張力が変化し、そのベルト張力が増大してシリンダ１１に押し上げ力が負荷されると、圧力室２３内の圧力は高くなるため、チェックバルブ２７が通路２６を閉じ、圧力室２３内の作動油によって上記押し上げ力が緩衝される。

上記押上げ力がリターンスプリング３０の弾性力より強い場合、圧力室２３内の作動油はプランジャ２１とスリーブ１４の摺動面間に形成されたリークすきま２２からプランジャ２１の上面側にリークし、流路５０および弁孔４９からリザーバ室２４に流れ、上記押し上げ力とリターンスプリング３０の弾性力とが釣り合う位置までシリンダ１１はロッド２０に対して収縮する方向に移動する。

一方、ベルト４の張力が弱くなると、リターンスプリング３０の弾性力によりシリンダ１１がロッド２０に対して伸長する方向に移動し、プーリアーム１を介してテンションプーリ３がベルト４に押し付けられ、ベルト４の弛みを吸収する。

シリンダ１１がロッド２０に対して伸長する方向に移動するとき、圧力室２３内の圧力はリザーバ室２４内の圧力より低くなるため、チェックバルブ２７が通路２６を開放し、リザーバ室２４内の作動油は上記弁孔４９から通路２６に流れ、圧力室２３に流れることになる。このため、シリンダ１１は伸長する方向にスムーズに移動してベルト４の弛みを直ちに吸収することになる。

上記のように、弁体部４３ａが弁孔４９を開放する状態では、ベルト４の張力変動に対し、油圧式オートテンショナ１０が直ちに応答してベルト４を適正な張力に保つことになり、ベルト４の寿命低下を抑制し、ベルト４のバタツキによる異音の発生を防止することができる。

実施の形態で示す油圧式オートテンショナにおいては、弁体部４３ａとシールリング４６とによってスリーブ１４とプランジャ２１の摺動面間に形成されたリークすきま２２を完全に閉鎖することができるため、粘度の低い作動油を用いた場合でも強固なダンピング効果を得ることができる。粘度の低い作動油を用いることにより、圧力室２３内の作動油はリークすきま２２からリザーバ室２４内にスムーズに流れるため、通常走行時のベルト４の過張力を抑制することができ、ベルト４の移動抵抗の低減を図り、燃費の向上に寄与することができる。

実施の形態では、弁棒４３を軸方向に移動させるアクチュエータとしてソレノイド４５を用いたが、アクチュエータはソレノイドに限定されるものではない。例えば、リニアモータ（ボイスコイルモータ）を用いて弁棒４３を軸方向に移動させるようにしてもよい。

この発明に係る油圧式オートテンショナの使用状態を示す正面図 油圧式オートテンショナの縦断正面図 開閉弁の閉鎖状態を示す断面図 開閉弁の開放状態を示す断面図 モータ・ジェネレータによるエンジンの始動状態を示す図 エンジンの駆動による補機の駆動状態を示す図

符号の説明

１１ シリンダ
１７ シール部材
２０ ロッド
２１ プランジャ
２２ リークすきま
２４ リザーバ室
２６ 通路
２７ チェックバルブ
３０ リターンスプリング
４０ ロック手段
４１ 開閉弁
４２ バルブシート
４２ａ フランジ
４３ 弁棒
４３ａ 弁体部
４４ ロッドスプリング
４５ アクチュエータ（ソレノイド）
４６ シールリング
５０ 流路

Claims (5)

1. 作動油が充填されたシリンダの上部開口をシール部材で密閉し、そのシール部材をスライド自在に貫通するロッドのシリンダ内部に位置する下端部にシリンダ内部を圧力室とリザーバ室とに仕切る摺動可能なプランジャを設け、このプランジャにはその下方の圧力室と上方のリザーバ室とを連通する通路を形成し、その通路に圧力室内の圧力がリザーバ室内の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設け、前記シリンダの外側に、そのシリンダとロッドとを伸長する方向に押圧するリターンスプリングを設けた油圧式オートテンショナにおいて、通電により作動するアクチュエータを駆動源としてシリンダとロッドとを収縮する方向にロックおよびロック解除するロック手段を設けたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記ロック手段が、前記アクチュエータに対する通電と遮断とによってシリンダとプランジャの摺動面間に形成されたリークすきまを開閉する開閉弁から成る請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記開閉弁が、ロッドの下端とプランジャの上端間に組込まれたフランジ付きバルブシートと、筒状とされた前記ロッド内にスライド自在に挿入された弁棒と、その弁棒をバルブシートから離反する方向に付勢するロッドスプリングと、そのロッドスプリングの弾性に抗して弁棒をバルブシート側に移動させるアクチュエータと、前記バルブシートのフランジとプランジャの上端面間に組込まれ、前記リークすきまからプランジャの上側にリークする作動油の圧力によりフランジの下面に密着して上記作動油がシリンダ内径面とフランジ外径面間の隙間からリザーバ室に流れるのを防止するシールリングとから成り、前記バルブシートに前記通路に連通し、前記弁棒の下端部に設けられた弁体部により開閉される弁孔と、前記リークすきまからリークする作動油を弁孔に流入させる流路とを設けた構成から成る請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記アクチュエータが、ソレノイドから成る請求項１乃至３のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記アクチュエータが、リニアモータから成る請求項１乃至３のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。

Images