JP2017053447A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】適正な張力をベルトに付与することができ、ＩＳＧでのエンジン始動時にベルトにスリップが生じることのない油圧式オートテンショナを提供する。【解決手段】エンジンの通常運転時、ベルトからシリンダ１０とばね座１６に収縮させる方向の押し込み力が負荷された際に圧力室１５内のオイルを第１リーク隙間３１からリザーバ室２４にリークさせる。スタータ・ジェネレータによるエンジンの始動時、圧力室１５内の圧力によりプランジャ２８を上昇させ、そのプランジャ２８とロッド１４の相互間に設けられた第２チェックバルブ３５により第１リーク隙間３１を閉鎖し、圧力室１５内のオイルを流路抵抗の大きな第２リーク隙間３２からリザーバ室２４にリークさせる。第２チェックバルブ３５のバルブシート３５ａとシート面３５ｂの表面硬度に差をつけて、第２チェックバルブ３５が完全に閉鎖されるようにする。【選択図】図１

Description

この発明は、オルタネータやウォータポンプ、エアコンディショナのコンプレッサ等の補機を駆動するベルトの張力調整用に用いられる油圧式オートテンショナに関する。

二酸化炭素の排出量を削減するため、車両の停止時にエンジンを停止し、アクセルペダルの踏み込みによる車両の発進時にエンジンを瞬時に始動させるＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）のアイドルストップ機構が搭載されたエンジンが提案されている。

図９(ａ)、（ｂ）は、エンジン補機駆動とエンジン始動を両立するＩＳＧのアイドルストップ機構が搭載されたエンジンのベルト伝動装置を示し、クランクシャフト５１に取り付けられたクランクシャフトプーリＰ_１と、ＩＳＧのスタータ・ジェネレータ５２の回転軸に取り付けられたスタータ・ジェネレータプーリＰ_２と、ウォータポンプ等の補機５３の回転軸に取り付けられた補機プーリＰ_３間にベルト５４を掛け渡し、エンジンの通常運転時、図９（ａ）に示すように、クランクシャフトプーリＰ_１の矢印で示す方向の回転によりスタータ・ジェネレータ５２および補機５３を駆動し、スタータ・ジェネレータ５２をジェネレータとして機能させるようにしている。

一方、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジンの始動時、図９（ｂ）に示すように、スタータ・ジェネレータプーリＰ_２の矢印で示す方向の回転によりクランクシャフトプーリＰ_１を回転させて、スタータ・ジェネレータ５２をスタータとして機能させるようにしている。

上記のようなベルト伝動装置においては、クランクシャフトプーリＰ_１とスタータ・ジェネレータプーリＰ_２にわたるベルト部５４ａにテンションプーリ５５を設け、そのテンションプーリ５５を回転自在に支持する揺動可能なプーリアーム５６に油圧式オートテンショナＡの調整力を付与してテンションプーリ５５がベルト５４を押圧する方向にプーリアーム５６を付勢し、ベルト５４の張力変化を油圧式オートテンショナＡにより吸収するようにしている。

油圧式オートテンショナＡとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この油圧式オートテンショナにおいては、シリンダの底面上に立設されたバルブスリーブ内にロッドの下端部を摺動自在に挿入して、バルブスリーブ内に圧力室を形成し、上記ロッドの上端部に設けられたばね座とシリンダの底面間にリターンスプリングを組み込んで、ロッドとバルブスリーブを伸長する方向に付勢している。

また、シリンダの内周とバルブスリーブの外周間に密閉されたリザーバ室を設け、そのリザーバ室の下部と上記圧力室の下部をシリンダの底面部に形成された油通路で連通し、バルブスリーブの下端部内にはチェックバルブを組込み、ロッドに押込み力が負荷され、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなった際、チェックバルブを閉鎖して油通路と圧力室の連通を遮断するようにしている。

上記の構成からなる油圧式オートテンショナは、ばね座の上面に設けられた連結片を図９（ａ）に示すエンジンブロックＥに回動自在に連結し、シリンダの下面に設けられた連結片をプーリアーム５６に連結して、ベルト５４からテンションプーリ５５およびプーリアーム５６を介してロッドに押込み力が負荷された際に、チェックバルブを閉じ、圧力室内に封入されたオイルをバルブスリーブとロッドの摺動面間に形成されたリーク隙間に流動させ、その流動時のオイルの粘性抵抗により圧力室内に油圧ダンパ力を発生させて上記押込み力を緩衝するようにしている。

特開２００９−２７５７５７号公報

ところで、上記従来の油圧式オートテンショナにおいては、ロッドに押込み力が負荷された際、圧力室内のオイルをバルブスリーブとロッドの摺動面間に形成された単一のリーク隙間からリークさせる構成であるため、エンジンの通常運転時およびスタータ・ジェネレータ５２でのエンジン始動時のそれぞれにおいてベルト５４に適正な張力を付与することができない。

すなわち、リーク隙間をエンジンの通常運転時におけるベルトの張力変動を吸収可能な大きさに設定すると、リーク隙間が大きいため、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジンの始動時にロッドが大きく押し込まれてベルト５４に弛みが生じ、ベルト５４とプーリＰ_１乃至Ｐ_３の接触部で滑りが生じ、ベルト寿命の低下やスタータ・ジェネレータ５２によるエンジン始動不良が生じる可能性がある。

一方、リーク隙間をスタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジンの始動時におけるベルト５４の張力変動を吸収可能な大きさに設定すると、リーク隙間が小さいために、エンジンの通常運転時におけるベルト５４の張力が高くなり過ぎてベルト５４が過張力となり、ベルト５４やプーリＰ_１乃至Ｐ_３を回転自在に支持する軸受が損傷し易くなり、燃料の消費が多くなるという問題が生じる。

この発明の課題は、エンジンの通常運転時およびスタータ・ジェネレータでのエンジン始動時のそれぞれにおいて適正な張力をベルトに付与することができると共に、スタータ・ジェネレータでのエンジン始動時のベルトのスリップを確実に防止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、底付きシリンダの底面上にバルブスリーブを立設し、そのバルブスリーブの内部にロッドの下端部を摺動自在に挿入してバルブスリーブ内に圧力室を設け、前記ロッドの上部に設けられたばね座とシリンダの底面間に、ばね座とシリンダを伸張する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記シリンダの内周とバルブスリーブの外周間に形成されたリザーバ室の下部と前記圧力室の下部を連通する油通路を形成し、前記バルブスリーブの下端部内に前記圧力室の圧力がリザーバ室内の圧力より高くなると閉鎖して圧力室と油通路の連通を遮断する第１チェックバルブを設け、前記ばね座を介してロッドに押込み力が負荷された際に第１チェックバルブを閉じ、圧力室内のオイルをリザーバ室にリークさせて圧力室内のオイルによる油圧ダンパ作用でロッドに負荷される押込み力を緩衝するようにした油圧式オートテンショナにおいて、前記ロッドの外径面と前記バルブスリーブの内径面間に摺動可能な筒状のプランジャを嵌合して、そのプランジャとロッドの摺動面間に第１リーク隙間を設け、かつ、プランジャとバルブスリーブの摺動面間に、前記第１リーク隙間より流路抵抗の大きな第２リーク隙間を設け、前記ロッドと前記プランジャの相互間に、前記圧力室内の圧力上昇に伴うプランジャの上昇時に前記第１リーク隙間を閉鎖する第２チェックバルブを設け、前記プランジャを前記ロッドの下端部に設けられた抜止め用ストッパに向けて付勢するバルブスプリングを設け、前記第２チェックバルブのバルブシートとシート面の表面硬度に差をつけた構成を採用したのである。

上記の構成からなる油圧式オートテンショナにおいて、ＩＳＧのアイドルストップ機構が搭載されたエンジンの補機駆動用ベルト伝動装置におけるベルトの張力調整に際しては、エンジンブロック等のテンショナ取付け対象にロッド先端のばね座を連結し、シリンダの下端部をプーリアームに連結して、そのプーリアームに支持されたテンションプーリがクランクシャフトプーリとスタータ・ジェネレータプーリ間のベルト部を押圧する方向にプーリアームを付勢し、ベルトを緊張させる。

上記のようなベルト伝動装置への油圧式オートテンショナの組込み状態において、エンジンの通常運転状態でベルトの張力が強くなり、そのベルトからロッドに押込み力が負荷されると、圧力室内の圧力が高くなり、第１チェックバルブが閉鎖して、圧力室内のオイルは流路抵抗の小さな第１リーク隙間からリザーバ室にリークし、第１リーク隙間を流れるオイルの粘性抵抗により圧力室内に油圧ダンパ力が発生し、その油圧ダンパ力によって上記押込み力が緩衝され、ベルトは適正張力に保持される。

一方、スタータ・ジェネレータの駆動によるエンジン始動時、ベルトの張力は急激に大きくなって圧力室の圧力が急激に上昇する。この時、第１チェックバルブが閉鎖し、その第１チェックバルブの閉鎖後、プランジャが上昇して第２チェックバルブが閉鎖し、第１リーク隙間が閉塞される。

このため、圧力室のオイルは第２リーク隙間からリザーバ室にリークする。その第２リーク隙間の流路抵抗は第１リーク隙間の流路抵抗より大きいため、圧力室での圧力低下が少なく、圧力室での油圧ダンパ作用によりロッドの押し込みが抑制されてベルトはクランクシャフトを駆動するのに必要なベルト張力に保持され、ベルトとプーリ間のスリップが防止される。

ここで、第２チェックバルブの閉鎖が不完全であると、流路抵抗の小さな第１リーク隙間からもオイルがリークするため、ダンパ力は小さくなり、ベルトスリップが発生する可能性がある。

しかし、この発明では、第２チェックバルブのバルブシートとシート面の表面硬度に差をつけているため、製品(油圧式オートテンショナ)の使用初期においては、接触部の弾性変形によって第２チェックバルブの閉鎖を完全なものとすることができる。一方、使用することで、第２チェックバルブは開閉が繰り返し行われることによってバルブシートとシート面の接触部で塑性変形が生じてなじみ効果が得られ、第２チェックバルブの閉鎖を完全なものとすることができる。したがって、スタータ・ジェネレータの駆動によるエンジン始動時にベルトにスリップが生じるようなことはない。

ここで、第２チェックバルブとして、ロッドのプランジャ上端から外部に位置する大径軸部の下端にバルブシートを形成し、プランジャの上部内径面に上記バルブシートに対して着座可能なシート面を設けた構成からなるものを採用することができる。

第２チェックバルブのバルブシートとシート面のいずれか一方を凸曲面とし、他方をテーパ状の平坦面とすると、バルブシートとシート面の接触を線接触とすることができるため、接触部での塑性変形が生じ易くなり、良好ななじみ効果を得ることができる。

また、凸曲面とされた側の部材を高硬度とすることにより、低硬度側の部材は高硬度の凸曲面に倣い易くなってより良好ななじみ効果を得ることができる。

凸曲面とされた側の部材の高硬度化に際しては、表面硬化処理を行うことで達成することができる。表面硬化処理として、ダイヤモンドライクカーボン処理（ＤＬＣ処理）、硬質皮膜のコーティング処理、ショットピーニング、ＷＰＣ処理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、プランジャをロッドの下端部に設けられた抜止め用ストッパに向けて付勢するバルブスプリングとして、コイルばね、皿ばね、波形座金、ウェーブスプリングを採用することができる。

この発明においては、上記のように、エンジンの通常運転時、圧力室内のオイルは流路抵抗の小さな第１リーク隙間からリザーバ室にリークし、一方、スタータ・ジェネレータでのエンジン始動時、圧力室内のオイルは流路抵抗の大きな第２リーク隙間からリザーバ室にリークするため、エンジンの通常運転時およびスタータ・ジェネレータでのエンジン始動時のそれぞれにおいてベルトに適正な張力を付与することができる。

また、第２チェックバルブのバルブシートとシート面の表面硬度に差をつけるようにしたので、製品の使用初期においては、接触部の弾性変形によって第２チェックバルブの閉鎖を完全なものとすることができ、また、使用することで第２チェックバルブの開閉の繰り返しにより接触部になじみ効果が得られることによって第２チェックバルブの閉鎖を完全なものとすることができ、スタータ・ジェネレータの駆動によるエンジン始動時のベルトスリップを確実に防止することができる。

この発明に係る油圧式オートテンショナの実施の形態を示す縦断面図 図１の第１リーク隙間および第２リーク隙間の形成部位を拡大して示す断面図 第２リーク隙間からのオイルのリーク状態を示す断面図 (ａ)は図３の第２チェックバルブ部を拡大して示す断面図、(ｂ)はシート面のなじみ状態を示す断面図 バルブスプリングの他の例を示す断面図 バルブスプリングのさらに他の例を示す断面図 バルブスプリングのさらに他の例を示す断面図 実施形態と従来の油圧式オートテンショナの反力特性の測定例を示すグラフ アイドルストップ機構が搭載されたエンジンのベルト伝動装置を示し、（ａ）はエンジンの通常運転状態を示す正面図、（ｂ）はスタータ・ジェネレータによるエンジンの始動状態を示す正面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、シリンダ１０は底部を有し、その底部の下面に図９のプーリアーム５６に連結される連結片１１が設けられている。

連結片１１には、一側面から他側面に貫通する軸挿入孔１１ａが設けられ、その軸挿入孔１１ａ内に筒状の支点軸１１ｂとその支点軸１１ｂを回転自在に支持する滑り軸受１１ｃとが組み込まれ、上記支点軸１１ｂ内に挿通されてプーリアーム５６にねじ係合されるボルトの締め付けにより支点軸１１ｂが固定され、連結片１１がプーリアーム５６に回動自在の取付けとされる。

シリンダ１０の底面には、バルブスリーブ嵌合孔１２が設けられ、そのバルブスリーブ嵌合孔１２内に鋼製のバルブスリーブ１３の下端部が圧入されている。バルブスリーブ１３内にはロッド１４の下部が摺動自在に挿入され、そのロッド１４の挿入によって、バルブスリーブ１３内には上記ロッド１４の下側に圧力室１５が設けられている。

ロッド１４のシリンダ１０の外部に位置する上端部にはばね座１６が設けられ、そのばね座１６とシリンダ１０の底面間に組込まれたリターンスプリング１７は、シリンダ１０とロッド１４が相対的に伸張する方向に付勢している。

ばね座１６の上端にはエンジンブロックに連結される連結片１８が設けられている。連結片１８には一側面から他側面に貫通するスリーブ挿入孔１８ａが形成され、そのスリーブ挿入孔１８ａ内にスリーブ１８ｂと、そのスリーブ１８ｂを回転自在に支持する滑り軸受１８ｃとが組み込まれ、上記スリーブ１８ｂ内に挿通されるボルトによって連結片１８がエンジンブロックに回転自在に連結される。

ばね座１６は成形品からなり、その成形時にシリンダ１０の上部外周を覆う筒状のダストカバー２０と、リターンスプリング１７の上部を覆う筒状のスプリングカバー２１とが同時に成形される。

ここで、ばね座１６は、アルミのダイキャスト成形品であってもよく、あるいは、熱硬化性樹脂等の樹脂の成形品であってもよい。

スプリングカバー２１は、ばね座１６の成形時にインサート成形される筒体２２によって外周の全体が覆われている。筒体２２は、鋼板のプレス成形品からなる。

シリンダ１０の上側開口部内にはシール部材としてのオイルシール２３が組込まれ、そのオイルシール２３の内周が筒体２２の外周面に弾性接触して、シリンダ１０の上側開口を閉塞し、シリンダ１０の内部に充填されたオイルの外部への漏洩を防止し、かつ、ダストの内部への侵入を防止している。

上記オイルシール２３の組み込みにより、シリンダ１０とバルブスリーブ１３との間に密閉されたリザーバ室２４が形成される。リザーバ室２４と圧力室１５は、バルブスリーブ嵌合孔１２とバルブスリーブ１３の嵌合面間に形成された油通路２５およびバルブスリーブ嵌合孔１２の底面中央部に形成された円形凹部からなる油溜り２６を介して連通している。

バルブスリーブ１３の下端部内には第１チェックバルブ２７が組み込まれている。第１チェックバルブ２７は、バルブスリーブ１３の下端部内に圧入されたバルブシート２７ａの弁孔２７ｂを圧力室１５側から開閉する鋼製のチェックボール２７ｃと、そのチェックボール２７ｃを弁孔２７ｂに向けて付勢するスプリング２７ｄと、上記チェックボール２７ｃの開閉量を規制するリテーナ２７ｅとからなっている。

第１チェックバルブ２７は、圧力室１５内の圧力がリザーバ室２４内の圧力より高くなると、チェックボール２７ｃが弁孔２７ｂを閉じ、圧力室１５と油通路２５の連通が遮断して、圧力室１５内のオイルが油通路２５を通ってリザーバ室２４に流れるのを防止する。

図１および図２に示すように、ロッド１４には筒状のプランジャ２８が嵌合されている。プランジャ２８は、ロッド１４の外径面およびバルブスリーブ１３の内周上部に形成された小径内径面１３ａに沿って摺動自在とされ、上記ロッド１４とプランジャ２８の摺動面間に円筒状の第１リーク隙間３１が形成されている。また、プランジャ２８とバルブスリーブ１３の摺動面間に円筒状の第２リーク隙間３２が設けられている。

第２リーク隙間３２のすき間量は第１リーク隙間３１のすき間量より小さく、そのすき間量の相違から、第２リーク隙間３２の流路抵抗が第１リーク隙間３１の流路抵抗より大きくなっている。

第１リーク隙間３１および第２リーク隙間３２のそれぞれは、圧力室１５内のオイルがそれぞれのリーク隙間３１、３２に沿ってリークする際の粘性抵抗により圧力室１５内に油圧ダンパ作用を生じさせるようになっている。

第１リーク隙間３１は、オイルのリークによって生じる油圧ダンパ作用によって図９（ａ）に示すエンジンの通常運転時におけるベルト５４の張力変動を吸収可能とする大きさに設定されている。一方、第２リーク隙間３２は、図９（ｂ）に示すスタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時にロッド１４が急激に押し込まれることのない大きさに設定されている。

図２に示すように、ロッド１４の下端部にはプランジャ２８を抜止めするストッパ３４が設けられている。ストッパ３４として、ここでは止め輪を採用し、ロッド１４の下端部に設けられたリング溝３３に取り付けるようにしている。

ここで、止め輪からなるストッパ３４は周方向の一部に切り離し部３４ａを有し、その切り離し部３４ａを介して圧力室１５と第１リーク隙間３１は常に連通する状態にある。

ロッド１４とプランジャ２８の相互間には、スタータ・ジェネレータ５２(図９参照)の駆動によるエンジン始動時の圧力上昇時に第１リーク隙間３１を閉塞する第２チェックバルブ３５が設けられている。

第２チェックバルブ３５は、ロッド１４のプランジャ２８の上端から外部に位置する上部に大径軸部１４ａを設け、その大径軸部１４ａの下端部に凸曲面状のバルブシート３５ａを設け、一方、プランジャ２８の上部内径面にテーパ状の平坦面からなるシート面３５ｂを形成し、圧力室１５内の圧力によるプランジャ２８の上昇時に、図３に示すように、バルブシート３５ａにシート面３５ｂを着座させて第１リーク隙間３１の上端開口を閉塞するようにしている。

ここで、大径軸部１４ａに形成されたバルブシート３５ａは、表面硬化処理されて強度が高められ、その表面硬度はプランジャ２８のシート面３５ｂの表面硬度より硬くされている。表面硬化処理として、ここでは、ＤＬＣ処理を施すようにしているが、そのＤＬＣ処理に代えて、硬質皮膜のコーティング処理を施し、あるいは、ショットピーニングを施すようにしてもよい。

上記のように、凸曲面とされたバルブシート３５ａの表面硬度を平坦面からなるシート面３５ｂの表面硬度より硬くすると、使用初期においては、図４(ａ)に示すように、バルブシート３５ａとシート面３５ｂが線接触されて、その接触部の弾性変形により第２チェックバルブ３５を完全に閉鎖状態とすることができる。一方、使用することで、第２チェックバルブ３５は開閉が繰り返し行われることによりシート面３５ｂに塑性変形が生じてなじみが生じ、図４(ｂ)に示すように、バルブシート３５ａの凸曲面と面接触する状態となって、第２チェックバルブ３５を完全に閉鎖状態とすることができる。

図４(ａ)では、バルブシート３５ａを凸曲面として、平坦面からなるシート面３５ｂの表面硬度より硬くしたが、シート面３５ｂを凸曲面とし、バルブシート３５ａをテーパ状の平坦面として、そのシート面３５ｂの表面硬度をバルブシート３５ａの表面硬度より硬くしてもよい。

また、実施の形態では、プランジャ２８の上端側に第２チェックバルブ３５を設けるようにしたが、プランジャ２８の内部、あるいは、プランジャ２８の下端側に第２チェックバルブ３５を設けるようにしてもよい。

図１および図２に示すように、プランジャ２８の上部には外向きのフランジ２９が設けられ、そのフランジ２９とばね座１６の対向面間にバルブスプリング３７が組み込まれている。バルブスプリング３７はプランジャ２８をロッド１４の下端部に取り付けられた前述のストッパ３４に向けて付勢している。

バルブスプリング３７として、図２ではコイルばねを採用しているが、図５に示すように、皿ばねであってもよく、あるいは、図６に示すように、波形座金であってもよい。さらに、図７に示すように、ウェーブスプリングであってもよい。波形座金を採用する場合は、図６に示すように、複数の波形座金３７のそれぞれの重なり部間に平座金３８を介在させるようにする。

図２に示すように、プランジャ２８の外周下部には、下部が大径のリング状のテーパ溝３９が設けられ、そのテーパ溝３９内に抜止めリング４０が取り付けられている。抜止めリング４０は、自然状態での外径がプランジャ２８の外径より大径とされて外周部がプランジャ２８の外径面より外側に位置し、バルブスリーブ１３の内周上部に形成された上述の小径内径面１３ａの下端の段差部１３ｂに対する当接によってプランジャ２８およびロッド１４がバルブスリーブ１３の上端から上方に抜け出るのを防止する。

実施の形態で示す油圧式オートテンショナは上記の構成からなり、図９に示すアイドルストップ機構が搭載されたエンジンの補機駆動用ベルト伝動装置への組込みに際しては、シリンダ１０の閉塞端に設けられた連結片１１をプーリアーム５６に連結し、かつ、ばね座１６の連結片１８をエンジンブロックに連結して、そのプーリアーム５６に調整力を付与する。

上記のようなベルト５４の張力調整状態において、エンジンの通常運転状態において、補機５３の負荷変動等によってベルト５４の張力が変化し、上記ベルト５４の張力が弱くなると、リターンスプリング１７の押圧によりシリンダ１０とばね座１６が伸張する方向に相対移動してベルト５４の弛みが吸収される。

ここで、シリンダ１０とばね座１６が伸張する方向に相対移動するとき、圧力室１５内の圧力はリザーバ室２４内の圧力より低くなるため、第１チェックバルブ２７が開放する。このため、リザーバ室２４内のオイルは油通路２５から油溜り２６を通って圧力室１５内にスムーズに流れ、シリンダ１０とばね座１６は伸張する方向にスムーズに相対移動してベルト５４の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト５４の張力が強くなると、ベルト５４から油圧式オートテンショナのシリンダ１０とばね座１６を収縮させる方向の押込み力が負荷される。このとき、圧力室１５内の圧力はリザーバ室２４内の圧力より高くなるため、第１チェックバルブ２７のチェックボール２７ｃが弁孔２７ｂを閉鎖する。

また、圧力室１５内のオイルは図２の矢印で示すように第１リーク隙間３１を流通し、その第１リーク隙間３１の上端開口から図１に示されるリザーバ室２４にリークし、上記第１リーク隙間３１を流動するオイルによって圧力室１５内に油圧ダンパ力が発生する。その油圧ダンパ力により、油圧式オートテンショナに負荷される上記押込み力が緩衝される。

このとき、第１リーク隙間３１は、エンジンの通常運転時におけるベルト５４の張力変動を吸収可能な大きさに設定されているため、エンジンの通常運転時におけるベルト５４の張力が高くなり過ぎることはなく、適正張力に保持される。

一方、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時、ベルト５４の張力は急激に大きくなってばね座１６を介して作用するロッド１４に対する押込み力が強くなり、圧力室１５の圧力が急激に上昇する。このとき、第１チェックバルブ２７は閉鎖して圧力室１５内の圧力が上昇し、その圧力がバルブスプリング３７の弾性力より高くなると、プランジャ２８がバルブスプリング３７の弾性に抗して上昇し、図３に示すように、シート面３５ｂがバルブシート３５ａに着座して、第２チェックバルブ３５が閉鎖する。

第２チェックバルブ３５の閉鎖により第１リーク隙間３１の上端開口が閉塞し、圧力室１５内のオイルは、図３の矢印で示すように、第２リーク隙間３２内に流通して上端開口からリザーバ室２４にリークする。

このとき、第２リーク隙間３２の流路抵抗は第１リーク隙間３１の流路抵抗より大きいため、圧力室１５内のオイルは第２リーク隙間３２内をゆっくりと流動する。このため、圧力室１５での急激な圧力低下がなく、その圧力室１５内の油圧ダンパ作用によってロッド１４の押し込みが抑制され、ベルト５４はクランクシャフト５１を駆動するのに必要なベルト張力に保持され、ベルト５４とプーリＰ_１乃至Ｐ_３間のスリップが防止される。

上記のように、エンジンの通常運転時、圧力室１５内のオイルは流路抵抗の小さな第１リーク隙間３１からリザーバ室２４にリークし、一方、スタータ・ジェネレータ５２でのエンジン始動時、圧力室１５内のオイルは流路抵抗の大きな第２リーク隙間３２からリザーバ室２４にリークするため、エンジンの通常運転時およびスタータ・ジェネレータでのエンジン始動時のそれぞれにおいてベルト５４に適正な張力を付与することができる。

ここで、スタータ・ジェネレータ５２でのエンジン始動時において、第２チェックバルブ３５の閉鎖が不完全であると、流路抵抗の小さな第１リーク隙間３１からもオイルがリークするため、ダンパ力は小さくなり、ベルトスリップが発生する可能性がある。

しかし、実施の形態においては、第２チェックバルブ３５のバルブシート３５ａとシート面３５ｂの表面硬度に差をつけているため、油圧式オートテンショナの使用初期においては、図４(ａ)に示すように、バルブシート３５ａとシート面３５ｂの接触部の弾性変形によって第２チェックバルブ３５の閉鎖を完全なものとされる。一方、使用することで、第２チェックバルブ３５は開閉が繰り返し行われることによりシート面３５ｂに塑性変形が生じてなじみが生じ、図４(ｂ)に示すように、バルブシート３５ａの凸曲面と面接触する状態となって、第２チェックバルブ３５の閉鎖が完全なものされる。したがって、図９(ｂ)に示すスタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時にベルト５４にスリップが生じるようなことはない。

図８に、上記実施形態の油圧式オートテンショナ（以下「実施品」という）の反力特性と、従来の油圧式オートテンショナ（以下「従来品」という）の反力特性とを比較した測定例を示す。以下説明する。

実施品としては、上記実施形態で説明したテンショナを使用した。すなわち、図１および図２に示すように、有底筒状のシリンダ１０と、そのシリンダ１０の底面から上方に延びるバルブスリーブ１３と、そのバルブスリーブ１３に上下に摺動可能に挿入されたプランジャ２８と、そのプランジャ２８に上下に摺動可能に挿入されたロッド１４と、バルブスリーブ１３とロッド１４とプランジャ２８とで囲まれる圧力室１５と、ロッド１４とプランジャ２８の摺動面間に形成された円筒状の第１リーク隙間３１と、プランジャ２８とバルブスリーブ１３の摺動面間に形成された円筒状の第２リーク隙間３２と、ロッド１４の上端に固定されたばね座１６と、そのばね座１６をシリンダ１０に対して上方に付勢するリターンスプリング１７と、プランジャ２８を下方に付勢するバルブスプリング３７と、ロッド１４に対するプランジャ２８の上方への移動範囲を規制する上側のストッパとしてのバルブシート３５ａと、ロッド１４に対するプランジャ２８の下方への移動範囲を規制する下側のストッパ３４としての止め輪とを有する構成のテンショナを使用した。そして、シリンダ１０を固定した状態でばね座１６を上下に加振し、ばね座１６に作用する上向きの力（テンショナ反力）の変化を測定した。

また、従来品としては、特開２００９−２７５７５７号公報の図１に示すテンショナ（実施品のプランジャ２８に相当する部材が無いテンショナ。ロッド１４がバルブスリーブ１３に直接摺動する）を使用した。

加振条件は以下のとおりである。
・制御方法：変位制御
・加振波形：サイン波
・加振周波数：１０Ｈｚ

変位制御は、ばね座１６に作用する力（テンショナ反力）がどのように増減するかによらず、ばね座１６の位置の時間変化がサイン波となるようにばね座１６の変位を制御する制御方式である。加振の振幅は、エンジンの通常運転時にテンショナに加わる一般的な加振の振幅（例えば±０．１ｍｍ〜±０．２ｍｍ程度）よりも大きい±０．５ｍｍとした。実施品および従来品は、いずれもばね係数が約３５Ｎ／ｍｍのリターンスプリング１７を使用している。

上記の加振試験により得たテンショナ変位（ばね座１６の下向きの変位）とテンショナ反力（ばね座１６に作用する上向きの力）の関係を図８に示す。

図８に示すように、実施品は、テンショナが収縮する過程で、テンショナ反力が急・緩・急の３段階の行程で変化している。すなわち、テンショナが収縮する過程で、実施品のテンショナ反力は、テンショナ反力の最小値（点Ｐ１）を起点として比較的急に増加する第１行程（点Ｐ１〜点Ｐ２）と、ほとんど増加せずにほぼ一定の大きさを維持する第２行程（点Ｐ２〜点Ｐ３）と、比較的急に増加する第３行程（点Ｐ３〜点Ｐ４）とを順に経てテンショナ反力の最大値（点Ｐ４）まで変化する。

その後、実施品は、テンショナが伸長する過程で、テンショナ反力が急・緩・急・緩の４段階の行程で変化する。すなわち、テンショナが伸長する過程で、実施品のテンショナ反力は、テンショナ反力の最大値（点Ｐ４）を起点として比較的急に減少する第１行程（点Ｐ４〜点Ｐ５）と、ほとんど減少せずにほぼ一定の大きさを維持する第２行程（点Ｐ５〜点Ｐ６）と、比較的急に減少する第３行程（点Ｐ６〜点Ｐ７）と、ほとんど減少せずにほぼ一定の大きさを維持する第４行程（点Ｐ７〜点Ｐ１）とを順に経てテンショナ反力の最小値（点Ｐ１）まで変化する。

これに対し、従来品は、テンショナが収縮する過程で、テンショナ反力が最小値（点Ｑ１）から最大値（点Ｑ２）までおおむね単調に増加する。また、従来品は、テンショナが伸長する過程で、テンショナ反力が急・緩の２段階の行程で変化する。すなわち、テンショナが伸長する過程で、従来品のテンショナ反力は、テンショナ反力の最大値（点Ｑ２）を起点として比較的急に減少する第１行程（点Ｑ２〜点Ｑ３）と、ほとんど減少せずにほぼ一定の大きさを維持する第２行程（点Ｑ３〜点Ｑ１）とを順に経てテンショナ反力の最小値（点Ｑ１）まで変化する。

つまり、実施品のテンショナは、テンショナが収縮する過程で、テンショナ反力の増加率が急から緩に変わる変化点Ｐ２と、テンショナ反力の増加率が緩から急に変わる変化点Ｐ３とを順に有する反力特性を示す。また、実施品のテンショナは、テンショナが伸長する過程で、テンショナ反力の減少率が急から緩に変わる変化点Ｐ５と、テンショナ反力の減少率が緩から急に変わる変化点Ｐ６と、テンショナ反力の減少率が急から緩に変わる変化点Ｐ７とを順に有する反力特性を示す。

実施品のテンショナが上記反力特性を示す理由を、図１、図２、図８を参照して説明する。

＜点Ｐ１〜点Ｐ２＞
図２に示すロッド１４が下降を開始する。このとき、プランジャ２８はバルブスプリング３７で下方に付勢してストッパ３４に押圧されているので、プランジャ２８もロッド１４と一体に下降する。プランジャ２８とロッド１４が一体に下降すると、圧力室１５内のオイルの一部が第１リーク隙間３１を通って圧力室１５から流出するとともに、圧力室１５内のオイルが圧縮される。圧力室１５内のオイルが圧縮すると、圧力室１５内のオイルの圧力が増加し、テンショナ反力が比較的急に増加する（図８の点Ｐ１〜点Ｐ２）。そして、図８の点Ｐ２において、圧力室１５内のオイルからプランジャ２８に作用する上向きの圧力と、バルブスプリング３７からプランジャ２８に作用する下向きの付勢力とが釣り合う。

＜点Ｐ２〜点Ｐ３＞
図２に示すロッド１４がさらに下降する。このとき、圧力室１５内のオイルからプランジャ２８に作用する上向きの圧力が、バルブスプリング３７からプランジャ２８に作用する下向きの付勢力を上回ることにより、プランジャ２８が上昇する。この間は、プランジャ２８が上昇することによって圧力室１５の圧力上昇が抑えられ、テンショナ反力がほぼ一定となる（図８の点Ｐ２〜点Ｐ３）。すなわち、ロッド１４の下降に伴いプランジャ２８が上昇するので、圧力室１５の体積がほとんど変化せず、圧力室１５の圧力がほぼ一定となる。このとき、圧力室１５の体積がほとんど変化しないため、第１リーク隙間３１および第２リーク隙間３２にはオイルがほとんど流れない。そして、図８の点Ｐ３において、図３に示すように、シート面３５ｂがバルブシート３５ａに着座し、プランジャ２８の上昇が停止する。

＜点Ｐ３〜点Ｐ４＞
図３に示すロッド１４がさらに下降する。このとき、図３に示すように、シート面３５ｂがバルブシート３５ａに着座しているので、プランジャ２８もロッド１４と一体に下降する。プランジャ２８とロッド１４が一体に下降すると、圧力室１５内のオイルがさらに圧縮されるので、圧力室１５内のオイルの圧力が再び増加し、テンショナ反力が再び急に増加する（図８の点Ｐ３〜点Ｐ４）。このとき、図３に示すように、シート面３５ｂがバルブシート３５ａに着座しているので、第１リーク隙間３１にはオイルが流れず、圧力室１５内のオイルの一部が第２リーク隙間３２を通って圧力室１５から流出する。

＜点Ｐ４〜点Ｐ５＞
図３に示すロッド１４が上昇を開始する。このとき、圧力室１５内のオイルからプランジャ２８に作用する上向きの圧力が、バルブスプリング３７からプランジャ２８に作用する下向きの付勢力を上回っているので、プランジャ２８もロッド１４と一体に上昇する。プランジャ２８とロッド１４が一体に上昇すると、圧力室１５内のオイルの圧縮が次第に解放されるので、圧力室１５内のオイルの圧力が減少し、テンショナ反力が比較的急に減少する（図８の点Ｐ４〜点Ｐ５）。このとき、圧力室１５内のオイルの圧縮が解放される（すなわち圧力室１５内のオイルが膨張する）ことにより圧力室１５内のオイルの体積が増加するので、第２リーク隙間３２にはオイルがほとんど流れない。また、図３に示すように、シート面３５ｂがバルブシート３５ａに着座しているので、第１リーク隙間３１にもオイルは流れない。そして、図８の点Ｐ５において、圧力室１５内のオイルからプランジャ２８に作用する上向きの圧力と、バルブスプリング３７からプランジャ２８に作用する下向きの付勢力とが釣り合う。

＜点Ｐ５〜点Ｐ６＞
図３に示すロッド１４がさらに上昇する。このとき、圧力室１５内のオイルからプランジャ２８に作用する上向きの圧力が、バルブスプリング３７からプランジャ２８に作用する下向きの付勢力を下回ることにより、プランジャ２８が下降する。この間は、プランジャ２８が下降することによって、圧力室１５の圧力下降が抑えられ、テンショナ反力がほぼ一定となる（図８の点Ｐ５〜点Ｐ６）。すなわち、ロッド１４の上昇に伴いプランジャ２８が下降するので、圧力室１５の体積がほとんど変化せず、圧力室１５の圧力がほぼ一定となる。このとき、点Ｐ４〜点Ｐ５のときと同じく、圧力室１５内のオイルの圧縮が解放される（すなわち圧力室１５内のオイルが膨張する）ことにより圧力室１５内のオイルの体積が増加するので、第１リーク隙間３１および第２リーク隙間３２にはオイルがほとんど流れない。そして、図８の点Ｐ６において、図２に示すように、プランジャ２８の下方の移動がストッパ３４で阻止され、プランジャ２８の下降が停止する。

＜点Ｐ６〜点Ｐ７＞
図２に示すロッド１４がさらに上昇する。このとき、図２に示すように、プランジャ２８のロッド１４に対する下方への相対移動がストッパ３４で阻止されているので、プランジャ２８もロッド１４と一体に上昇する。プランジャ２８とロッド１４が一体に上昇すると、圧力室１５内のオイルの圧縮がさらに解放されるので、圧力室１５内のオイルの圧力が再び減少し始め、テンショナ反力が再び急に減少する（図８の点Ｐ６〜点Ｐ７）。このとき、点Ｐ４〜点Ｐ５のときと同じく、圧力室１５内のオイルの圧縮が解放される（すなわち圧力室１５内のオイルが膨張する）ことにより圧力室１５内のオイルの体積が増加するので、第１リーク隙間３１および第２リーク隙間３２にはオイルがほとんど流れない。そして、図８の点Ｐ７において、図１に示す圧力室１５内のオイルの圧力がリザーバ室２４内のオイルと同等の圧力まで低下し、圧力室１５内のオイルの圧縮が完全に解放された状態となる。

＜点Ｐ７〜点Ｐ１＞
図１に示すロッド１４がさらに上昇する。このとき、プランジャ２８のロッド１４に対する下方への相対移動がストッパ３４で阻止されているので、プランジャ２８もロッド１４と一体に上昇する。プランジャ２８とロッド１４が一体に上昇すると、圧力室１５内のオイルの圧力がリザーバ室２４内の圧力を下回ることにより第１チェックバルブ２７が開き、オイルが油通路２５を通ってリザーバ室２４から圧力室１５に流れる。そのため、圧力室１５内のオイルの圧力はほとんど変化せず、テンショナ反力もほぼ一定となる（図８の点Ｐ７〜点Ｐ１）。

以上のとおり、実施品は、テンショナが収縮する過程で、テンショナ反力が所定値（図８の点Ｐ２のときの値）に達すると、プランジャ２８が上昇して圧力室１５の体積の変化を吸収し、その間、テンショナ反力がほぼ一定となる（図８の点Ｐ２〜点Ｐ３）。そのため、実施品は、テンショナが収縮する過程で、テンショナ反力の増加率が急から緩に変わる変化点Ｐ２と、テンショナ反力の増加率が緩から急に変わる変化点Ｐ３とを順に有する反力特性を示す。

また、実施品は、テンショナが伸長する過程で、テンショナ反力が所定値（図８の点Ｐ５のときの値）に達すると、プランジャ２８が下降して圧力室１５の体積の変化を吸収し、その間、テンショナ反力がほぼ一定となる（図８の点Ｐ５〜点Ｐ６）。そのため、実施品は、テンショナが伸長する過程で、テンショナ反力の減少率が急から緩に変わる変化点Ｐ５と、テンショナ反力の減少率が緩から急に変わる変化点Ｐ６とを順に有する反力特性を示す。

実施品のテンショナは、上述の反力特性を有することにより、エンジンの通常運転時には、テンショナ反力の大きさを小さく抑えて、図９（ａ）に示すテンションプーリ５５がベルト５４に付与する張力を小さく抑えることができ、一方、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時には、大きいテンショナ反力を発生させて、図９（ｂ）に示すベルト５４とプーリＰ_２の間のスリップを効果的に防止することができる。

すなわち、エンジンの通常運転時には、図８に符号Ｓ１で示すように、テンショナが±０．５ｍｍよりも小さい振幅（例えば±０．１ｍｍ〜±０．２ｍｍ程度の振幅）で変位する。このとき、テンショナ反力は、テンショナが収縮する過程では、点Ｐ１を起点として、点Ｐ２を経て、点Ｐ２と点Ｐ３の間の値まで増加し、その後、テンショナが伸長する過程では、点Ｐ２と点Ｐ３の間の値を起点として、点Ｐ５と点Ｐ６の間の値まで減少し、さらに点Ｐ６と点Ｐ７とを順に経て、点Ｐ１まで減少する。このように、実施品のテンショナを使用すると、エンジンの通常運転時には、テンショナ反力の最大値を点Ｐ２と点Ｐ３の間の値に抑えることができ、図９（ａ）に示すテンションプーリ５５がベルト５４に付与する張力を小さく抑えて、エンジンの低燃費化を図ることができる。

一方、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時には、テンショナは、図８に符号Ｓ２で示すように、±０．５ｍｍの振幅の最大値かその近傍まで収縮する。このとき、テンショナ反力は、点Ｐ４かその近傍まで増加する。そのため、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時には、大きいテンショナ反力を発生させることができ、図９（ｂ）に示すベルト５４とプーリＰ_２の間のスリップを効果的に防止することができる。

これに対し、従来品のテンショナでは、エンジンの通常運転時には、ベルト５４の張力が過大となりやすい傾向がある。すなわち、図８に符号Ｓ１で示す振幅でテンショナが変位するとき、テンショナが収縮する過程では、テンショナ反力が、点Ｑ１を起点として、点Ｑ１と点Ｑ２の間の値まで増加し、その後、テンショナが伸長する過程では、点Ｑ１と点Ｑ２の間の値を起点として、点Ｑ３と点Ｑ１の間の値まで減少し、さらに点Ｑ１まで減少する。このように、従来品のテンショナを使用すると、エンジンの通常運転時には、テンショナ反力の最大値が点Ｑ１と点Ｑ２の間の値まで増加するので、図９（ａ）に示すテンションプーリ５５がベルト５４に付与する張力が過大となりやすく、エンジンの低燃費化を図ることが難しい。

また、従来品のテンショナは、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時には、大きいテンショナ反力を発生させることが難しい。すなわち、
テンショナが、図８に符号Ｓ２で示す±０．５ｍｍの振幅の最大値かその近傍まで収縮したとき、テンショナ反力は、点Ｑ２かその近傍までしか増加しない。そのため、スタータ・ジェネレータ５２の駆動によるエンジン始動時に、大きいテンショナ反力を発生させることが難しく、図９（ｂ）に示すベルト５４とプーリＰ_２の間にスリップが生じやすい。

１０ シリンダ
１３ バルブスリーブ
１４ ロッド
１５ 圧力室
１６ ばね座
１７ リターンスプリング
２４ リザーバ室
２５ 油通路
２７ 第１チェックバルブ
２８ プランジャ
３１ 第１リーク隙間
３２ 第２リーク隙間
３４ ストッパ
３５ 第２チェックバルブ
３５ａ バルブシート
３５ｂ シート面
３７ バルブスプリング

Claims (5)

1. 底付きシリンダ（１０）の底面上にバルブスリーブ（１３）を立設し、そのバルブスリーブ（１３）の内部にロッド（１４）の下端部を摺動自在に挿入してバルブスリーブ（１３）内に圧力室（１５）を設け、前記ロッド（１４）の上部に設けられたばね座（１６）とシリンダ（１０）の底面間に、ばね座（１６）とシリンダ（１０）を伸張する方向に付勢するリターンスプリング（１７）を組込み、前記シリンダ（１０）の内周とバルブスリーブ（１３）の外周間に形成されたリザーバ室（２４）の下部と前記圧力室（１５）の下部を連通する油通路（２５）を形成し、前記バルブスリーブ（１３）の下端部内に前記圧力室（１５）の圧力がリザーバ室（２４）内の圧力より高くなると閉鎖して圧力室（１５）と油通路（２５）の連通を遮断する第１チェックバルブ（２７）を設け、前記ばね座（１６）を介してロッド（１４）に押込み力が負荷された際に第１チェックバルブ（２７）を閉じ、圧力室（１５）内のオイルをリザーバ室（２４）にリークさせて圧力室（１５）内のオイルによる油圧ダンパ作用でロッド（１４）に負荷される押込み力を緩衝するようにした油圧式オートテンショナにおいて、
   前記ロッド（１４）の外径面と前記バルブスリーブ（１３）の内径面間に摺動可能な筒状のプランジャ（２８）を嵌合して、そのプランジャ（２８）とロッド（１４）の摺動面間に第１リーク隙間（３１）を設け、かつ、プランジャ（２８）とバルブスリーブ（１３）の摺動面間に、前記第１リーク隙間（３１）より流路抵抗の大きな第２リーク隙間（３２）を設け、前記ロッド（１４）と前記プランジャ（２８）の相互間に、前記圧力室（１５）内の圧力上昇に伴うプランジャ（２８）の上昇時に前記第１リーク隙間（３１）を閉鎖する第２チェックバルブ（３５）を設け、前記プランジャ（２８）を前記ロッド（１４）の下端部に設けられた抜止め用ストッパ（３４）に向けて付勢するバルブスプリング（３７）を設け、前記第２チェックバルブ（３５）のバルブシート（３５ａ）とシート面（３５ｂ）の表面硬度に差をつけたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記第２チェックバルブ（３５）が、前記ロッド（１４）の前記プランジャ（２８）の上端から外部に位置する大径軸部（１４ａ）の下端にバルブシート（３５ａ）を設け、前記プランジャ（２８）の上部内径面に前記バルブシート（３５ａ）に対して着座可能なシート面（３５ｂ）を設けた構成からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記第２チェックバルブ（３５）のバルブシート（３５ａ）とシート面（３５ｂ）のいずれか一方を凸曲面とし、他方を平坦面とした請求項１又は２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記凸曲面とされた側の部材を高硬度とした請求項３に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記バルブスプリング（３７）が、コイルばね、皿ばね、波形座金、ウェーブスプリングの一種からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。

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