JP2018123865A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ダストの侵入によるシール部材の異常摩耗やシール部材の損傷を防止することが可能な油圧式オートテンショナを提供する。【解決手段】シリンダ１１と、シリンダ１１に上下に移動可能に挿入されたロッド１２と、ロッド１２の上端に固定されたばね座１３と、ばね座１３を上方に付勢するリターンスプリング１４と、シリンダ１１内に収容された作動油を密封するシール部材３０と、ロッド１２に負荷される下向きの力を作動油で緩衝する油圧ダンパ機構１５とを備える油圧式オートテンショナにおいて、ばね座１３がシリンダ１１と径方向に対向する外側円筒部２７を有し、外側円筒部２７とシリンダ１１の間の径方向の一対の対向面３１，３２のうち一方の対向面３１に、繊維材３５をもつ柔軟性構造体３３を設ける。【選択図】図２

Description

この発明は、作動油を用いてダンパ力を発生する油圧式オートテンショナに関する。

自動車の補機、たとえばオルタネータやカーエアコンやウォータポンプなどは、その回転軸がエンジンのクランクシャフトに補機ベルトで連結され、その補機ベルトを介して駆動される。この補機ベルトの張力を適正範囲に保つために、一般に、支点軸を中心として揺動可能に設けたプーリアームと、そのプーリアームに回転可能に取り付けたテンションプーリと、そのテンションプーリを補機ベルトに押さえ付ける方向にプーリアームを付勢するオートテンショナとからなる張力調整装置が使用される。

この張力調整装置に組み込まれる油圧式オートテンショナとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の油圧式オートテンショナは、上端が開口し、下端が閉塞したシリンダと、シリンダに上下に移動可能に挿入されたロッドと、ロッドの上端に固定されたばね座と、ばね座を上方に付勢するリターンスプリングと、ロッドに負荷される下向きの力を作動油で緩衝する油圧ダンパ機構とを有する。

このオートテンショナは、ばね座に設けられた上部連結片をプーリアームに連結し、シリンダの下端に設けられた下部連結片をエンジンブロックに連結して使用される。そして、補機ベルトの張力が変動すると、その補機ベルトの張力とリターンスプリングの付勢力がつりあう位置までロッドが移動して補機ベルトの張力変動を吸収するとともに、補機ベルトからロッドに付与される下向きの力を油圧ダンパ機構で緩衝して、補機ベルトの張力を安定させる。

特開２０１２−２２５４４７号公報

特許文献１の油圧式オートテンショナでは、シリンダ内に収容された油圧ダンパ機構の作動油を密封するため、シール部材が使用されている。ここで、発明者は、ダストが存在する雰囲気中で油圧式オートテンショナが長期にわたって使用されたときに、テンショナ外部からばね座とシリンダの間に侵入するダストによって、シール部材の異常摩耗やシール部材の損傷が生じるおそれがある点に着目した。テンショナ外部のダストが、ばね座とシリンダの間を通ってシール部材の位置まで侵入するのを防止することができれば、油圧式オートテンショナの長期にわたる信頼性を効果的に向上させることが可能となる。

この発明が解決しようとする課題は、ダストの侵入によるシール部材の異常摩耗やシール部材の損傷を防止することが可能な油圧式オートテンショナを提供することである。

上記課題を解決するため、この発明では、以下の構成の油圧式オートテンショナを提供する。
上端が開口し、下端が閉塞したシリンダと、
前記シリンダに上下に移動可能に挿入されたロッドと、
前記ロッドの上端に固定されたばね座と、
前記ばね座を上方に付勢するリターンスプリングと、
前記シリンダ内に収容された作動油を密封するシール部材と、
前記ロッドに負荷される下向きの力を前記作動油で緩衝する油圧ダンパ機構と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
前記ばね座が前記シリンダと径方向に対向する円筒部を有し、
前記円筒部と前記シリンダの間の径方向の一対の対向面のいずれか一方に、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材をもつ柔軟性構造体が設けられていることを特徴とする油圧式オートテンショナ。

このようにすると、一方の対向面に設けられた繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材をもつ柔軟性構造体がダストを遮るので、テンショナ外部のダストが、ばね座とシリンダの間を通ってシール部材の位置まで侵入するのを防止することができる。そのため、ダストの侵入によるシール部材の異常摩耗やシール部材の損傷を防止することができ、油圧式オートテンショナの長期にわたる信頼性を効果的に向上させることが可能となる。

上記の油圧式オートテンショナは、以下の構成を加えると好ましい。
前記円筒部は、前記シリンダの外径側に対向する外側円筒部であり、
前記ばね座は、前記シリンダの内径側に対向する内側円筒部を更に有し、
前記シール部材は、前記内側円筒部に摺接するように前記シリンダの上部内周に取り付けられている。

このようにすると、柔軟性構造体とシール部材とがシリンダを介して互いに反対側に位置するので、シール部材と摺接する摺動面の油が柔軟性構造体で掻き取られる事態を防止することができ、シール部材の潤滑状態を良好に保つことが可能となる。

前記柔軟性構造体としては、前記一方の対向面に形成された接着剤層と、その接着剤層に植え付けられ、前記一対の対向面のうち他方の対向面に達する長さをもつ多数の繊維材とを有する構成のものを採用すると好ましい。

このようにすると、柔軟性構造体を構成する繊維材が、他方の対向面に達する長さをもつので、ばね座の円筒部とシリンダとの間の径方向の対向面間のダストの通過を、きわめて効果的に遮断することが可能となる。

この発明の油圧式オートテンショナは、一方の対向面に設けられた繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材をもつ柔軟性構造体がダストを遮るので、テンショナ外部のダストが、ばね座とシリンダの間を通ってシール部材の位置まで侵入するのを防止することができる。そのため、ダストの侵入によるシール部材の異常摩耗やシール部材の損傷を防止することができ、油圧式オートテンショナの長期にわたる信頼性を効果的に向上させることが可能である。

この発明の実施形態の油圧式オートテンショナを組み込んだ張力調整装置を示す正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図２のシリンダの上端近傍の拡大断面図 図３に示す柔軟性構造体の拡大断面図 図４に示す柔軟性構造体の変形例を示す図

図１に、この発明の実施形態の油圧式オートテンショナ１を組み込んだ張力調整装置を示す。この張力調整装置は、ベルト２に接触するテンションプーリ３と、テンションプーリ３を支持するプーリアーム４と、テンションプーリ３をベルト２に押さえ付ける方向にプーリアーム４を付勢する油圧式オートテンショナ１とを有する。ベルト２は、図示しないクランクシャフトの回転をオルタネータやウォータポンプ等の補機に伝達する補機ベルトである。

油圧式オートテンショナ１の下部連結片５は下部連結軸６を介してエンジンブロック７（図２参照）に回動可能に連結されている。油圧式オートテンショナ１の上部連結片８は上部連結軸９を介してプーリアーム４に回動可能に連結されている。プーリアーム４は、エンジンブロック７に固定された支点軸１０を中心に揺動可能に支持されている。

図２に示すように、油圧式オートテンショナ１は、シリンダ１１と、シリンダ１１に上下に移動可能に挿入されたロッド１２と、ロッド１２の上端に固定されたばね座１３と、ばね座１３を上方に付勢するリターンスプリング１４と、ロッド１２に負荷される下向きの力を作動油で緩衝する油圧ダンパ機構１５とを有する。

シリンダ１１は、上端が開口し、下端が閉塞した筒状に形成されている。シリンダ１１の下端には、下部連結片５が一体に設けられている。下部連結片５には、下部連結軸６を回動可能に支持する軸受１６が組み込まれている。シリンダ１１内には作動油が収容されている。

油圧ダンパ機構１５は、ロッド１２の外周に摺接するようにシリンダ１１内に固定されたスリーブ１７と、スリーブ１７の内側に形成された圧力室１８と、スリーブ１７とシリンダ１１の間に形成されたリザーバ室１９と、圧力室１８とリザーバ室１９の間を連通する油通路２０と、その油通路２０のリザーバ室１９側から圧力室１８側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ２１と、スリーブ１７とシリンダ１１の摺動面間に形成されたリーク隙間２２とからなる。リーク隙間２２の大きさは微小であり、ロッド１２の外周の円筒面とスリーブ１７の内周の円筒面の半径差で０．０１５〜０．０８０ｍｍの範囲に設定されている。

スリーブ１７はシリンダ１１内に同軸に挿入され、そのスリーブ１７の下部外周が、シリンダ１１の内底面２３に形成されたスリーブ嵌合凹部２４に圧入されている。油通路２０は、スリーブ嵌合凹部２４とスリーブ１７の嵌合面間に形成されている。チェックバルブ２１は、スリーブ１７の下端に圧入されている。圧力室１８は、作動油で満たされ、リザーバ室１９には、空気と作動油が上下二層に収容されている。

ばね座１３とシリンダ１１の内底面２３との間には、リターンスプリング１４が組み込まれている。リターンスプリング１４の下端はシリンダ１１の内底面２３で支持され、リターンスプリング１４の上端はばね座１３を上方に押圧している。

ばね座１３は、リターンスプリング１４の上端を受ける端板２５と、端板２５から上方に突出するように設けられた上部連結片８と、シリンダ１１の内径側に対向するように端板２５から下方に延びる内側円筒部２６と、シリンダ１１の外径側に対向するように端板２５から下方に延びる外側円筒部２７とを有する。上部連結片８には、上部連結軸９を回動可能に支持する軸受２８が組み込まれている。

シリンダ１１の上部内周には、内側円筒部２６に摺接する環状のシール部材３０が取り付けられている。シール部材３０は、内側円筒部２６の外周面と摺接することでシリンダ１１内の作動油を密封している。シール部材３０としては、内側円筒部２６の外周面に接触するゴム製のリップと、そのリップを保持する環状の芯金とを有するオイルシールを採用することができる。シール部材３０として、ＯリングやＵパッキン等のスクィーズパッキンを採用することも可能である。

図３に示すように、外側円筒部２７とシリンダ１１の間の径方向の一対の対向面３１，３２のうち一方の対向面３１（ここでは外側円筒部２７の内周面）に柔軟性構造体３３が設けられている。

図４に示すように、柔軟性構造体３３は、対向面３１に形成された接着剤層３４と、その接着剤層３４に植え付けられ、一対の対向面３１，３２のうち他方の対向面３２（ここではシリンダ１１の外周面）に達する長さをもつ多数の繊維材３５とを有する植毛部である。

繊維材３５としては、（１）合成樹脂繊維（ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ビニロン樹脂、等の合成樹脂からなる繊維）、（２）無機繊維（例えば、カーボン繊維、グラスファイバーなど）、（３）再生繊維（レーヨン、アセテートなど）、（４）天然繊維（綿、絹、麻、羊毛など）を用いることができるが、合成樹脂繊維を用いると好ましい。合成樹脂繊維を用いると、作動油による繊維材３５の膨潤や溶解を防止することができ、かつ低コストである。

繊維材３５の太さは１０〜５０デシテックスの範囲で設定することができる。また、繊維材３５の植毛密度（柔軟性構造体３３に占める繊維材３５の面積割合）は１０〜３０％の範囲に設定することができる。繊維材３５は、ストレート形状(全長にわたって直線形状)またはベンド形状（曲がった形状）のものを採用することができる。また、繊維材３５は、円形断面または多角形断面を有するものを採用することができる。

接着剤層３４は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂を主成分とする接着剤で形成されている。接着剤としては、例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。

柔軟性構造体３３は、例えば、対向面３１に静電植毛加工を施すことで形成することができる。具体的に説明すると、まず、対向面３１の柔軟性構造体３３に相当する領域に接着剤を塗布し、接着剤層３４を形成する。次に、ばね座１３とばね座１３から離れて配置した電極との間に高電圧をかけ、その状態で、帯電した繊維材３５を静電吸引力で対向面３１の接着剤層３４に付着させる。このとき、静電吸引力のみによって繊維材３５を接着剤層３４に付着させると、図４に示すように、繊維材３５は、対向面３１に対して直角となるように接着剤層３４に突き刺さった状態に固定される。また、帯電した繊維材３５を静電吸引力で対向面３１の接着剤層３４に付着させるときに、エアで繊維材３５を吹き付けるようにすると、図５に示すように、繊維材３５は、対向面３１に対して一定の角度で傾いて接着剤層３４に固定される。繊維材３５を接着剤層３４に付着させた後、接着剤層３４を硬化させる。最後に、接着剤層３４に付着しなかった余剰の繊維材３５を、圧縮エア等によって除去する。以上のようにして、対向面３１に柔軟性構造体３３を形成することができる。

次に、この油圧式オートテンショナ１の動作例を説明する。

ベルト２の張力が小さくなると、リターンスプリング１４の付勢力によって、ロッド１２がスリーブ１７から突出する方向に移動し、ベルト２の弛みを吸収する。このとき、圧力室１８の容積が拡大するので、チェックバルブ２１が開き、リザーバ室１９内の作動油が油通路２０を通って圧力室１８に流入する。

一方、ベルト２の張力が大きくなると、そのベルト２の張力によって、ロッド１２がスリーブ１７内に押し込まれる方向に移動し、ベルト２の緊張を吸収する。このとき、圧力室１８の容積が縮小するので、チェックバルブ２１が閉じ、圧力室１８内の作動油がリーク隙間２２を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ力を生じる。すなわち、ベルト２からロッド１２に付与される下向きの力が、油圧ダンパ機構１５で緩衝される。

ところで、ダストが存在する雰囲気中で油圧式オートテンショナ１が長期にわたって使用されたときに、油圧式オートテンショナ１の外部からばね座１３とシリンダ１１の間に侵入するダストによって、シール部材３０の異常摩耗やシール部材３０の損傷が生じる可能性がある。

この問題に対し、この油圧式オートテンショナ１は、対向面３１に設けられた柔軟性構造体３３がダストを遮るので、油圧式オートテンショナ１の外部のダストが、ばね座１３とシリンダ１１の間を通ってシール部材３０の位置まで侵入するのを防止することができる。そのため、シール部材３０の摺接面（内側円筒部２６の外周面）へのダストの付着が防止され、ダストによるシール部材３０の異常摩耗やシール部材３０の損傷を防止することができ、油圧式オートテンショナ１の長期にわたる信頼性を効果的に向上させることが可能となっている。

また、例えば、柔軟性構造体３３とシール部材３０をいずれもシリンダ１１の外径側に配置したり、柔軟性構造体３３とシール部材３０をいずれもシリンダ１１の内径側に配置したりすることも可能であるが、そのようにすると、シール部材３０と摺接する摺動面の油が柔軟性構造体３３で掻き取られ、シール部材３０の潤滑が不足するおそれがある。

これに対し、この油圧式オートテンショナ１は、柔軟性構造体３３とシール部材３０とがシリンダ１１を介して互いに反対側に位置するので、シール部材３０と摺接する摺動面の油が柔軟性構造体３３で掻き取られる事態を防止することができ、シール部材３０の潤滑状態を良好に保つことが可能となっている。

また、この油圧式オートテンショナ１は、図３に示すように、柔軟性構造体３３を構成する繊維材３５が、対向面３２に達する長さをもつので、ばね座１３の円筒部とシリンダ１１との間の径方向の対向面間のダストの通過を、きわめて効果的に遮断することが可能となっている。

上記実施形態では、ばね座１３の外側円筒部２７とシリンダ１１の間の径方向の一対の対向面のうち、柔軟性構造体３３を設ける対向面３１として外側円筒部２７の内周面を採用したが、柔軟性構造体３３を設ける対向面としてシリンダ１１の外周面（対向面３２）を採用する（すなわち、ばね座１３の外側円筒部２７の内周面にかえて、シリンダ１１の外周面に柔軟性構造体３３を設ける）ようにしてもよい。

また、本実施形態では、柔軟性構造体３３として、繊維材３５を有する植毛部を採用した例を説明したが、柔軟性構造体３３は軟質発泡材または軟質樹脂材で構成してもよい。軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂を発泡したものや、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 油圧式オートテンショナ
１１ シリンダ
１２ ロッド
１３ ばね座
１４ リターンスプリング
１５ 油圧ダンパ機構
２６ 内側円筒部
２７ 外側円筒部
３０ シール部材
３１，３２ 対向面
３３ 柔軟性構造体
３４ 接着剤層
３５ 繊維材

Claims (3)

1. 上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ（１１）と、
   前記シリンダ（１１）に上下に移動可能に挿入されたロッド（１２）と、
   前記ロッド（１２）の上端に固定されたばね座（１３）と、
   前記ばね座（１３）を上方に付勢するリターンスプリング（１４）と、
   前記シリンダ（１１）内に収容された作動油を密封するシール部材（３０）と、
   前記ロッド（１２）に負荷される下向きの力を前記作動油で緩衝する油圧ダンパ機構（１５）と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
   前記ばね座（１３）が前記シリンダ（１１）と径方向に対向する円筒部を有し、
   前記円筒部と前記シリンダ（１１）の間の径方向の一対の対向面（３１，３２）のいずれか一方に、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材をもつ柔軟性構造体（３３）が設けられていることを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記円筒部は、前記シリンダ（１１）の外径側に対向する外側円筒部（２７）であり、
   前記ばね座（１３）は、前記シリンダ（１１）の内径側に対向する内側円筒部（２６）を更に有し、
   前記シール部材（３０）は、前記内側円筒部（２６）に摺接するように前記シリンダ（１１）の上部内周に取り付けられている請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記柔軟性構造体（３３）は、前記一方の対向面（３１）に形成された接着剤層（３４）と、その接着剤層（３４）に植え付けられ、前記一対の対向面（３１，３２）のうち他方の対向面（３２）に達する長さをもつ多数の繊維材（３５）とを有する請求項１または２に記載の油圧式オートテンショナ。

Images