JP2010511847A - オイルと接触させて使用するベルトドライブ用のプーリテンショナ - Google Patents

Abstract

ベルトドライブ用のテンショナ（１）は、軸（Ａ）を定義するピボット（２）と、軸（Ａ）に蝶着され、好ましくは円形状を有する案内面（２２）を画定する支持部（４）と、支持部（４）を作動させる弾性部品（１８）と、軸（Ａ）に対して偏心し、案内面（２２）を囲む冠状プーリ（５）とを備える。テンショナ（１）は、プーリ（５）を案内面（２２）に支持するジャーナル軸受（４、２８、３１、３２）をさらに備える。

Description

本発明は、例えば内燃機関のタイミングドライブ等、オイルと接触させて使用するベルトドライブ用のプーリテンショナに関する。

タイミングドライブは、通常、オイルで潤滑されたチェーンあるいは乾燥状態で動作する歯付ベルトを備えている。近年、歯付ベルトを備えたオイル接触動作型タイミングドライブが作られ、その歯付ベルトは、オイルの化学的侵食に耐え、かつ自動車において２４００００ｋｍおよび１０年に相当する寿命をもつように、また、商業用小型車において３５００００ｋｍおよび１０年に相当する寿命をもつように作られている。

オイルと接触させて使用するベルトドライブは、チェーンドライブと比較して、より軽くて振動が少ない。さらに、実験によると、この種のドライブは従来のチェーンドライブに比べて消費量が少ない。

現在、このような効果は、本来チェーンドライブ用に設計されたエンジンをベルトドライブ用にアップグレードまたは改造することによっても得ることができる。しかし、チェーンドライブは、ベルトドライブと比較すると、異なる寸法を有する。したがって、チェーンドライブからベルトドライブにアップグレードするには、後者の全部品を本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内に装着しなければならない。場合により、エンジンの重要でない部分のいくつかがわずかに変更され得る。

詳細には、ベルトドライブは自動テンショナを備え、そのような装置に関しては、本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内の組み立てにとっては特に重大であるように思われる。

本出願人による国際特許出願ＷＯ−Ａ１−２００６１１１９８８号では、オイルに接触させて使用するテンショナであって、固定ピンと、ピンに偏心状に取り付けられ、テンションばねによって作動するディスクと、玉軸受によりディスクに同心円状に取り付けられたプーリとを備えることを特徴とするテンショナが記載されている。さらに、テンショナは、オイルが存在する場合においてもベルトの振動を適切に緩衝するために摩擦ダンパ装置を備えている。

このようなテンショナは軸方向にコンパクトではあるが、径方向には比較的大きい寸法を有する。そのため、ドライブ用の収容室が特に複雑な形状を有する場合は使用できない。

本発明は、前述した欠点がないプーリテンショナを提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１に記載のプーリテンショナにより達成される。

本発明をより分かり易くするため、非限定的な例および添付図面への参照により、その好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明によるテンショナの分解斜視図である。 図２は、図１のテンショナの軸方向面に沿った断面図である。

図１において、符号１はタイミングベルトドライブ用のプーリテンショナであって、軸Ａを定義するピボット２と、ピボット２に堅固に取り付けられ、軸Ａに垂直である板３とを備えたプーリテンショナの全体を示す。さらに、テンショナ１は、軸Ａに対して偏心状態でピボット２に取り付けられたディスク４と、板４に同心円状に取り付けられ、軸Ａに平行であって間隔をあけて位置する軸Ｂのまわりを回転可能な環状プーリ５とを備える。

具体的には、ピボット２には、板３に堅固に接続された基部６と、ディスク４の回転を誘導するための軸Ａを定義する円筒部７とが一体的に形成されている。

ディスク４は、ブッシュ８により円筒部７に径方向に支持され、摩擦リング９により板３に軸方向に載置される。

摩擦リング９は、ディスク３に対して固定されており、板３の摺動面１１と協働する好ましくは複数の放射状の溝１０を有する。使用中においては、摩擦リング９と板３との間に存在するオイルが溝１０を介して排出され、それにより制動トルク（ｄａｍｐｉｎｇ
ｔｏｒｑｕｅ）の値が上昇する。

オイルが存在しているときに適した高負荷を軸方向に加えるために、テンショナ１はピボット２の頭部１４に堅固に接続された皿ばね１２および蓋１３を備え、皿ばね１２に対し軸方向に負荷を与え、それにより摩擦リング９に対し軸Ａに平行な力を加える。

好ましくは、ディスク４には、板３に対して軸方向に反対側に位置する円形状の凹部１５が形成され、それが径方向隙間を介して皿ばね１２および蓋１３を収容する。

さらに、好ましくは、相対運動によるディスク４への損傷を防止するために、ディスク４と皿ばね１２の間には環状部品１６が配置される。

ディスク４はプーリ５と実質的に同等の高さであり、また、ピボット２に対し同心円状に配置されたテンションコイルばね１８を収容し、かつ板３側に開口する環状空洞部１７（図２）をさらに有する。詳細には、テンションばね１８は摩擦部品９よりも小さい直径を有しており、ピボット２に対して固定された第１端部１９とディスク４に対して固定された第２端部２０とを備える。

さらに環状空洞部１７には、好ましくは径方向から見てテンションばね１８と摩擦リング９との間に位置する板３の一部を折り曲げることで得られる軸方向突部２１が収容される。

具体的には、環状空洞部１７は２つのストッパ部（図不示）を画定するように成形され、それにより軸方向突部２１を用いてディスク４の板３に対する最大移動角度を制限する。

プーリ５をディスク４に対して相対回転させるために、テンショナは以下に説明するジャーナル軸受をさらに備える。

具体的には、ディスク４には、プーリ５に囲まれた周囲円筒面２２と、円筒面２２に対して径方向に突出し、連続的な環形状を有する肩部２３と、好ましくは耐摩耗材で覆われた弾性リング２５の組み付けのための台座が形成されている。弾性リング２５は、円筒面２２に対して軸方向から見て肩部２３の反対側に配置され、プーリ５の軸方向の位置を定める。

好ましくは、円筒面２２は０．３〜０．９ミクロンの粗さＲａを有し、それに対向し、中央体２６を画定する円筒面は０．２〜０．８ミクロンの粗さＲａを有する。このような値によりディスク４とプーリ５との間の摩耗が低減される。

プーリ５は、室温で所定の径方向隙間を介して円筒面２２に取り付けられ、かつ肩部２３と弾性リング２５との間に軸方向隙間を介して取り付けられる中央体２６と、中央体２６の反対側から対称的に突出し、かつ肩部２３と弾性リング２５を取り囲む２つの羽根部２７とを有する。

さらに、ピボット２には、基部６の支持面に形成された流入口２９と径方向に配置された流出口３０とを有するオイル供給導管２８が形成されている。

また、ディスク４には、ピボット２に対向する流入口と円筒面２２に対して窪んだ油溜め３２に連通する流出口とを有する径方向導管３１がさらに形成されている。

具体的には、径方向導管３１は、軸方向において凹部１５と空洞部１７との間に配置され、導管２８の流出口２９と同軸上にある。径方向導管３１の軸は、コイルばね１８の軸方向寸法のため、円筒面２２およびプーリ５の中央線上にはなく、一方で油溜め３２は、プーリ５を対称的に動作させるため、円筒面２２の中央線に関して対称である。

さらに、ブッシュ８は、周方向寸法を有する好適なギャップ３３を有し、それによりオイルが流出口２９から径方向導管３１に向って流れる際、スロットリングやチョーキングを引き起こすことなく、ピボット２に対してディスク４がどの相対角度位置でもオイルを通過させることができる。

また、ディスク４およびプーリ５を製造するために用いられる材料については、ディスク４の材料がプーリ５に用いられる材料に対してより大きい熱膨張係数を有するような材料がそれぞれ選択される。

好ましくは、ディスク４がアルミニウムで製造され、プーリ５がスチールで製造される。

また、テンショナ１は、径方向導管３１に進入するオイルが油溜め３２に到達する前にブッシュ８に沿って逃げてしまうことを防ぐために軸方向シールを備える。

具体的には、空洞部１７内において板３側に突出し、かつブッシュ８およびピボット２を部分的に収容するディスク４の管状部３４によってシールは支持されている。

シールは、例えば、管状部３４に形成された環状台座３６に収容され、かつピボット２の円筒部７と協働するＯリング３５等のようなガスケットを備えることが好ましい。

テンショナ１の動作を以下に説明する。

テンショナ１は、オイルポンプ送出口に接続されたポートを有する内燃機関のべーンの内壁に取り付けられる。さらに、軸Ａおよび径方向導管３１を通る平面は、ドライブの休止状態におけるプーリ５上でのベルトの動作の結果に関連して所定位置に設置される。

具体的には、該平面は、動作中のプーリ５の回転（°）に対して、プーリ５上でのベルトの動作の結果よりも６０°〜１３０°の角度で先行する。

例えば、図２において頭部１４から基部６側に見て、プーリ５が時計方向に回転した場合、ベルトによって加えられる動作の結果は紙面内に向っており、径方向導管３１の軸に対して９０度の角度を持つ。

プーリ５上でのベルトの動作は非対称であり、プーリ５を円筒面２２に近付ける傾向があり、プーリ５と円筒面２２との間の径方向最小距離が、プーリ５上でベルトの動作の結果自身と径方向導管３１の軸との間に位置することになる。

このように、プーリ５がディスク４に対して回転すると、プーリ５をオイルギャップを介して円筒面２２から浮遊した状態に保つ流体力が生成される。

オイルは導管２８によって連続的に供給され、その後、中央体２６、肩部２３、および弾性リング２５の間に画定された通路から出て、エンジン潤滑回路によりオイルポンプ流入口に到達する。

公知のように、レイノルズ方程式によると、流体力は流体の粘度に正比例し、オイルギャップの高さに反比例する。

さらに、オイルの粘度は温度の上昇により低下する傾向がある。ディスク４がアルミニウムで製造されるのに対して、プーリ５がスチールで製造されるため、ディスク４がプーリ５よりも膨張する理由により、そのような効果はそれに応じたオイルギャップの高さの低下により相殺される。

このように、粘度の低下はそれに応じたオイルギャップの高さの低下によって補正することが可能である。結果として、温度変化に対し、テンショナ１はプーリ５への流体力をほぼ一定に保つ。

また、テンショナ１は、回路により供給され、該回路は、所定エンジン回転数を超えた際、定容量型ポンプの送出口に直列に取り付けられた圧力制限弁を用いて、その送出圧力を一定に保つ。

テンショナ１は、他の負荷に対して並列に配置され、オイルがテンショナ１内を流れる際に失う圧力の合計に応じた流量を受ける。

材料の選択によって、総液圧抵抗が増加するように径方向ギャップが小さくなる傾向があり、それによってオイル粘度の低下による流量の増加を補正する。

したがって、オイル回路が一定圧力にある状態において、テンショナ１は、温度変化に対して所要流量をほぼ一定に保つという結果になる。

圧力制限弁は、エンジン回転数が所定値を上回った場合、オイル回路を制御する。エンジンがその所定回転数を下回った場合、例えば低速度等の場合、オイル流量は比較的低く、油溜め３２に向って最小流量を通過させるためにオイル漏れを抑制することが重要である。

この目的のために、Ｏリング３５が、円筒部７とブッシュ８と管状部３４との間の隙間を通って板３に向って軸方向に沿ってオイルが漏れることを防止する。

頭部１４側への軸方向に沿ったオイル漏れは、第２シールにより防止される。好ましい実施形態においては、このような第２シールは、頭部１４に流体密封状態で取り付けられ、かつ皿ばね１２から負荷を受ける環状部品１６によって形成され、その負荷が軸方向隙間を閉じ、オイル漏れを防ぐ。

本発明によるテンショナ１によって得られる効果は以下の通りである。

プーリ５とディスク４との間のジャーナル軸受により玉軸受を省略でき、それによってテンショナ１の径方向寸法およびコストを相当減らすことができる。

さらに、ディスク４およびプーリ５の材料は、圧力制限弁によりオイル回路圧力が制御されているとき、流体力および要求される流量がほぼ一定になるようにそれぞれ選択される。

環状部品１６およびＯリング３５により形成される軸方向シールは、オイル漏れの抑制を可能とする。オイル消費量の削減により、エンジン速度が低く、供給流量が低減した場合でも、テンショナ１の正確な動作を確実にすることができる。また、適用例によっては、オイルポンプ放出量および力を増加させる必要なくテンショナをエンジンに装着することができるため、オイル消費量の削減は好ましい。このような結果は、本来チェーンドライブ用に設計されたエンジンをアップグレードすることが想定される場合に、コスト面で相当有利である。

弾性リング２５を用いてプーリ５をディスク４に組み付ける構成は特に単純で比較的安価であり、プーリ５の軸方向隙間を正確に画定するための必要な精度を得ることができる。

また、皿ばね１２により、軸方向に高負荷を得ることができ、また寸法を小さくすることができる。それによって、潤滑オイルが存在する場合における高い摩擦トルクの課題、および以前チェーンタイミングドライブ用に設計されたエンジンへの装着のための寸法縮小の課題の両方に対する解決策が得られる。

摩擦トルクの増加は、リング９と板３との間に潤滑オイルギャップが形成されることを防止する溝１０を使用することでも効果的に達成される。

油溜め３２は、円筒面２２の高さに沿ったオイル配分を対称にさせることにより、プーリ５が不均衡になることを防止する。

最後に、ここに定義すると共に例示したテンショナ１に対して、特許請求の範囲から逸脱することなく、変更および変形を実施することができることは明らかである。

特に、摩擦リング９は、固定された状態で板３に接続され、ディスク４に対して特定の固定面と当接した状態で協働してもよい。

さらに、中央体２６を案内するために、リング３７が軸方向に肩部２３と当接した状態で設けられていてもよい。好ましくは、このようなリングは、中央体２６に対向する減摩層または耐摩耗層を有し、それによりプーリ５に対する相対運動および摩擦によって起こる損傷を防ぐことができる。さらに好ましくは、このようなリングはスチールにより形成され、当該層はリン酸マンガン被膜処理により形成される。前述に相当するリングが、弾性リング２５に当接配置されることが考えられる。

Claims (15)

1. 軸（Ａ）を定義するピボット（２）と、
   前記軸（Ａ）に蝶着され、好ましくは円形状を有する案内面（２２）を画定する支持部（４）と、
   前記支持部（４）を作動させる弾性部品（１８）と、前記支持部（４）上で前記案内面（２２）周りに取り付けられ、前記軸（Ａ）に対して偏心した第２軸（Ｂ）の周りを回転可能な冠状プーリ（５）と、
   を備えたベルトドライブ用のテンショナ（１）であって、
   前記プーリ（５）を前記案内面（２２）に支持するジャーナル軸受（４、２８、３１、３２）を備えることを特徴とするテンショナ。
2. 前記支持部（４）が第１熱膨張係数を有する材料で製造され、前記プーリ（５）が前記第１熱膨張係数より低い第２熱膨張係数を有する材料で製造されることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
3. 前記ジャーナル軸受が、前記軸（Ａ）に対して横方向に延在するとともに、前記案内面（２２）にオイルを供給するための流出口が形成された第１導管（３１）を備えることを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
4. 前記案内面（２２）が、第１及び第２肩部（２３、２５）によって軸方向に範囲設定され、かつ前記第１導管（２８）に流体的に接続された、軸方向に対称的な凹部３２を画定することにより前記プーリ（５）に対称的な動作を与えることを特徴とする請求項３に記載のテンショナ。
5. 前記テンショナが、軸方向において、前記第１と第２肩部（２３、２５）の一方と前記プーリ（５）との間に配置されたリング（３７）を備えることを特徴とする請求項４に記載のテンショナ。
6. 前記第１導管（３１）が、前記支持部（４）によって画定されることを特徴とする請求項５に記載のテンショナ。
7. 前記ピボット（２）が、加圧流体の流量により供給されるように構成され、かつ前記第１導管（３１）に流体的に接続された第２導管（２８）を画定することを特徴とする請求項６に記載のテンショナ。
8. 前記支持部（４）が、ブッシュ（８）により径方向に前記ピン（２）上で支持され、前記ブッシュ（８）が、前記第１導管（３１）と前記第２導管（２８）との間にオイルを通過させるギャップ（３３）を画定することを特徴とする請求項７に記載のテンショナ。
9. 前記第１と第２肩部（２３、２５）の少なくとも一方が、弾性リングで形成されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一項に記載のテンショナ。
10. 前記テンショナが、軸方向に沿ったオイル漏れを防ぐためのシール手段（１６、３５）を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のテンショナ。
11. 前記シール手段が、前記支持部（４）に保持され、かつ前記ピン（２）と協働するＯリング（３５）を備えることを特徴とする請求項９に記載のテンショナ。
12. 前記シール手段が、第２弾性部品（１２）によって軸方向に負荷が与えられる部品（１６）を備えることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のテンショナ。
13. 前記テンショナが、前記軸（Ａ）を横切るように配置された当接面（１１）と相対運動して協働する摩擦部品（９）を備え、
    前記弾性部品（１２）が、前記摩擦部品（９）と前記当接面（１１）との接触を維持することを特徴とする請求項１２に記載のテンショナ。
14. 前記摩擦部品（９）が、前記当接面（１１）に対向する少なくとも一つの溝（１０）を有することを特徴とする請求項１３に記載のテンショナ。
15. 耐油性ベルトと、請求項３に従属する場合に請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のテンショナ（１）とを備えるベルト伝動装置であって、前記第１導管（３１）が、前記プーリ（５）上での前記ベルトの動作の結果よりも６０°〜１３０°の角度で先行するベルト伝動装置。

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