JP2020046044A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】油圧式オートテンショナの内部の作動油が外部へにじみ出ることを防止する。【解決手段】上端が開口し下端が閉塞したシリンダ２と、シリンダ２に上下に移動可能に挿入されたロッド３と、ロッド３の上部に設けられたばね座４と、シリンダ２の下部とばね座４との間に組み込まれロッド３を上方に付勢するリターンスプリング５と、ロッド３に負荷される下向きの力をシリンダ２の内部の作動油で緩衝する油圧ダンパ機構６と、シリンダ２の上端開口の内周に取り付けられた環状のオイルシール３０とを備えている。オイルシール３０は、ロッド３に摺接するオイルリップ３５およびダストリップ３１ｂを有し、オイルシール３０のオイルリップ３５とダストリップ３１ｂとの間に、固体潤滑剤または半固体潤滑剤である潤滑剤４０が封入される状態となっている。【選択図】図１

Description

この発明は、自動車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。

エンジンのクランクシャフトの回転をオルタネータ等の各種の自動車補機に伝えるベルト伝動装置においては、図３に示すように、ベルト５１の弛み側に軸５２を中心にして揺動可能なプーリアーム５３を設け、そのプーリアーム５３に油圧式オートテンショナＡの調整力を付与して、プーリアーム５３の揺動側端部に支持された回転可能なテンションプーリ５４がベルト５１を押圧する方向にプーリアーム５３を付勢し、ベルト５１の張力を一定に保持するようにしている。

この種のベルト伝動装置に組み込まれる油圧式オートテンショナＡとして、例えば、特許文献１に記載のものが従来から知られている。

特許文献１に記載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、そのシリンダに上下に移動可能に挿入されたロッドと、ロッドの上部に設けられたばね座と、シリンダの下部とばね座との間に組み込まれロッドを上方に付勢するリターンスプリング等を備えている。ベルトの張力が変動すると、その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。

また、この油圧式オートテンショナは、シリンダの上端開口の内周に取り付けられ、ロッドの移動に伴ってそのロッドと一体に移動する部材であるスプリングカバーの外周部に摺接する環状のオイルシールと、ベルトからロッドに負荷される下向きの力を、シリンダの内部の作動油で緩衝する油圧ダンパ機構とを備えている。

特開２００９−２７５７５７号公報

上記の油圧式オートテンショナは、シリンダの上端開口の内周に取り付けたオイルシールで、シリンダ内の作動油を密封している。しかし、この油圧式オートテンショナを過酷な条件で長期にわたって使用したとき、シリンダから微量の作動油がにじみ漏れ、そのにじみ漏れが継続することで、作動油が補機ベルトや周辺部品に付着する場合があることが判明した。作動油が、補機ベルトや周辺部品に付着すると、補機ベルトの滑りや周辺部品の動作不良の原因となる。

ここで、特許文献１に記載の油圧式オートテンショナでは、オイルシールの内周に形成されたオイルリップ及びダストリップと、それが摺接する相手側部材であるスプリングカバーの外周とが、締め代を持って接触している。このため、オートテンショナの伸縮時には、それらの接触部が摺動を繰り返すこととなる。したがって、接触部での摩耗の進行により、オイルシールによる密閉性が低下し、リザーバ室からの作動油の漏洩が増加する可能性がある。

このとき、オイルシールの内周に形成された各リップが、微量の作動油を掻き出すことによって摩耗を抑制することが可能である。しかし、その掻き出しが蓄積すると、オイルシールの上部に作動油が溜まってしまい、作動油が外部へにじみ出る可能性がある。

特に、近年、車両の低燃費化を図るため、補機ベルトの低フリクション化が求められており、これに伴い、補機ベルトの張力も低く設定される傾向にある。その一方で、補機ベルトで駆動される補機の負荷は、増加する傾向にある。このため、補機ベルトの振幅が大きくなりやすく、油圧式オートテンショナの伸縮ストロークも大きくなる傾向にあり、オイルシールの摺接部分で作動油の掻き出し作用が生じやすくなっている。

この発明が解決しようとする課題は、油圧式オートテンショナの内部の作動油が外部へにじみ出ることを防止することである。

上記課題を解決するため、この発明では、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、前記ロッドの上部に設けられたばね座と、前記シリンダの下部と前記ばね座との間に組み込まれ、前記ロッドを上方に付勢するリターンスプリングと、前記ロッドに負荷される下向きの力を前記シリンダの内部の作動油で緩衝する油圧ダンパ機構と、前記ロッドの移動に伴って摺接するように前記シリンダの上端開口の内周に取り付けられた環状のオイルシールとを備える油圧式オートテンショナにおいて、前記オイルシールが前記ロッドまたは前記ロッドと一体に移動する部材に摺接するオイルリップおよびダストリップを有し、前記オイルリップとダストリップとの間に潤滑剤が封入される状態となっている構成を採用することができる。

この構成では、オイルシールのオイルリップとダストリップとの間に潤滑剤が封入される状態となっている。この潤滑剤の存在により、作動油の掻き出し作用が生じた際に、その作動油は、オイルシールのオイルリップとダストリップとの間への移動が妨げられる。

また、潤滑剤により、オイルリップおよびダストリップと、これらが摺接するロッドまたはロッドと一体に移動する部材との間において潤滑性が確保され、オイルリップおよびダストリップの摩耗を抑制することができる。

この構成において、前記ダストリップが前記ロッドまたは前記ロッドと一体に移動する部材に向かって上向きに延びる状態となっている構成を採用することができる。

ダストリップが上向きに延びる状態となっていると、オイルシールのダストリップおよびオイルリップと、ロッドまたはロッドと一体に移動する部材とで形成される空間をより大きくすることができ、その空間内に封入される潤滑剤を増量することができる。

この構成において、前記オイルリップが上下方向に沿って複数設けられ、上下方向に隣り合う前記オイルリップの間に前記潤滑剤が封入される状態となっている構成を採用することができる。

この構成では、オイルシールでの潤滑剤の封入箇所が上下方向の二箇所となり、その二箇所の封入箇所のそれぞれへの作動油の移動を妨げることができる。

この構成において、前記潤滑剤が固体潤滑剤または半固体潤滑剤である構成を採用することができる。この場合、油圧式オートテンショナの組み立ての際、あらかじめオイルシールのオイルリップとダストリップとの間へ潤滑剤を封入することができる。

この発明の油圧式オートテンショナにおいては、オイルシールの内周に形成されたオイルリップとダストリップの間に封入される潤滑剤の存在により、作動油は、シリンダの内部からオイルシールのオイルリップとダストリップの間への移動が妨げられ、油圧式オートテンショナからの作動油のにじみ漏れを防止することができる。

また、オイルシールのオイルリップとダストリップの間に封入される潤滑剤が、それぞれのリップと、ロッドまたはロッドと一体に移動する部材との間での潤滑剤として作用する。

この発明の第一実施形態の油圧式オートテンショナを示す縦断面図 図１の要部拡大図 補機駆動用ベルトの張力調整装置を示す正面図

以下、この発明の実施形態に係る補機用の油圧式オートテンショナ１を、図１〜図３に基づいて説明する。

図１に示すように、実施形態の油圧式オートテンショナ１は、上端が開口し下端が閉塞したシリンダ２と、シリンダ２に上下に移動可能に挿入されたロッド３と、ロッド３の上部に設けられたばね座４と、シリンダ２の下部とばね座４との間に組み込まれ、ばね座４を介してロッド３を上方に付勢するリターンスプリング５とを備えている。

油圧式オートテンショナ１は、ロッド３に負荷される下向きの力をシリンダ２の内部の作動油で緩衝する油圧ダンパ機構６と、ロッド３の移動に伴って、ロッド３と一体に移動する部材であるスプリングカバー２０の外周に摺接するように、シリンダ２の上端開口の内周に取り付けられた環状のオイルシール３０とを備えている。

シリンダ２は、アルミニウム合金を素材とし、冷間鍛造により成形されている。シリンダ２の下端部には、下部連結片２ａが一体に設けられている。

下部連結片２ａは、一側面から他側面に貫通する軸挿入孔２ｂを有している。軸挿入孔２ｂ内に筒状の下部連結軸９と、下部連結軸９を回動可能に支持する滑り軸受１０が組み込まれている。下部連結軸９に挿通されたボルト１１がエンジンブロックＥにねじ結合されて、下部連結軸９が固定されている。この下部連結軸９を中心として、シリンダ２がエンジンブロックＥに回動可能に連結されている。

また、シリンダ２は、底面部１２に形成されたスリーブ嵌合凹部１３を有し、スリーブ嵌合凹部１３内に鋼製のスリーブ１４の下端部が圧入により嵌め合わされている。スリーブ１４は、シリンダ２内に同軸状に挿入されており、その下端部内にチェックバルブ１５が圧入により固定されている。スリーブ１４とスリーブ嵌合凹部１３との嵌合面間に油通路１６が形成されている。

スリーブ１４は、その内部にロッド３の下部が上下方向に摺動可能に挿入される状態となっている。ロッド３の挿入により、スリーブ１４内に圧力室１７が形成される。圧力室１７は作動油で満たされており、ロッド３のうちシリンダ２に対して外部に位置する上端部は、ばね座４に固定されている。

ロッド３とスリーブ１４の上部との摺動面間にリーク隙間１８が形成されている。リーク隙間１８の大きさは、微小であり、ロッド３の外周の円筒面とスリーブ１４の内周の円筒面の半径差で０．００５〜０．１００ｍｍの範囲に設定されている。

ばね座４は、樹脂の成形品からなり、リターンスプリング５の上端部を受ける上面部１９と、上面部１９から上方に突出する上部連結片４ａと、上面部１９からリターンスプリング５の上部を覆う円筒状のスプリングカバー２０と、シリンダ２の上部を覆う円筒状のダストカバー２１とを有している。ばね座４は、スプリングカバー２０等とともに、ロッド３と一体に軸方向へ移動する。

上部連結片４ａは、プーリアーム５３（図３参照）に対して回動可能に連結されている。その連結構造は、下部連結片２ａと同様である。スプリングカバー２０とダストカバー２１とは、ばね座４の上面部１９に対して、それぞれ同軸状に配置されている。

リターンスプリング５は、シリンダ２の内径寸法よりも小さい外径寸法を有するコイルばねであり、スリーブ１４の外周に装着されている。リターンスプリング５は、下端がシリンダ２の底面部１２で支持され、上端がばね座４の上面部１９を上方へ押圧するものである。

図２に示すように、シリンダ２の上端部には、円筒面であるシール嵌合面２２が形成されている。シール嵌合面２２は、シリンダ２のうち、シール嵌合面２２よりも下方の部分における内周面よりも、相対的に大きい内径寸法を有している。このシール嵌合面２２にオイルシール３０が締め代をもって嵌合している。また、シール嵌合面２２の下端には、内径側へ向く段部２３が形成されている。

オイルシール３０は、シール嵌合面２２に圧入される円筒状の外筒部３４と、スプリングカバー２０の外周に弾性接触する内筒部３１と、外筒部３４及び内筒部３１とを上部で連結する連結部３３とが、弾性体によって一体に形成されたものである。また、外筒部３４及び連結部３３は、その内部に一体成形された金属製の芯金３２が埋め込まれている。

オイルシール３０を構成する弾性体は、耐摩耗性および耐熱性に優れた弾性を有する合成ゴムからなる。合成ゴムとして、例えば、ニトリルゴム、１４０℃耐熱ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムを挙げることができ、そのうち、アクリルゴムおよびフッ素ゴムが特に好ましい。

内筒部３１は、その下部に、内筒部３１の内周面から内径側へ向かって突出するオイルリップ３５を備えている。この実施形態のオイルリップ３５は、上下方向に沿って並列する二つの凸部から構成されている。

また、内筒部３１は、その上部に、内筒部３１の内周面から内向きに突出するダストリップ３１ｂを有している。ダストリップ３１ｂは、その先端縁部が外筒部３４および連結部３３の上部よりも上方に位置するものである。

内筒部３１の下部の外周部には、ガータスプリング３６が取り付けられている。このガータスプリング３６の弾性力により、内筒部３１がスプリングカバー２０の外周部に締め付けられている。このガータスプリング３６の締め付けにより、オイルリップ３５及びダストリップ３１ｂが、スプリングカバー２０（ここでは、後述するカバー２９）の外周面に対し全周にわたって弾性接触する。

この弾性接触により、オイルシール３０は、オイルリップ３５及びダストリップ３１ｂが、ロッド３と一体に移動するスプリングカバー２０の外周に摺接するようになっている。この実施形態では、スプリングカバー２０はその外周に補強用の筒状のカラー２９を備えているので、オイルリップ３５及びダストリップ３１ｂは、カラー２９の外周に摺接する。なお、この実施形態のスプリングカバー２０は、必ずしもカラー２９を備えている必要なく、カラー２９を備えていないものであってもよい。

図２に示すように、二つの凸部から構成されるオイルリップ３５のうち、上方に位置するオイルリップ３５ａとダストリップ３１ｂとの間には、潤滑剤４０が封入されている。また、上方に位置するオイルリップ３５ａと、下方に位置するオイルリップ３５ｂとの間にも、潤滑剤４０が封入されている。

潤滑剤４０は、オイルシール３０のダストリップ３１ｂおよび上方に位置するオイルリップ３５ａと、これらが摺接するカラー２９の外周面とで形成される空間３１ｃの全体を占める状態に封入されている。

また、潤滑剤４０は、オイルシール３０の上方に位置するオイルリップ３５ａ、および下方に位置するオイルリップ３５ｂと、これらが摺接するカラー２９の外周面とで形成される空間３１ｄの全体を占める状態に封入されている。

潤滑剤４０としては、固体潤滑剤または半固体潤滑剤が使用される。固体潤滑剤としては、フッ素樹脂（例えばＰＴＦＥ）、二硫化モリブデン、黒鉛などが挙げられる。半固体潤滑剤としては、基油と増ちょう剤を含むグリース、例えば、フッ素グリース、シリコーングリース、フルオロシリコーングリース、エステルグリースなどが挙げられる。

オイルシール３０のシリンダ２の上端部への嵌合によって、図１に示すように、シリンダ２とスリーブ１４との間に密封されたリザーバ室２５が形成されている。リザーバ室２５には、空気と作動油が上下二層に収容されている。オイルリップ３５及びダストリップ３１ｂは、カラー２９の外周面に弾性接触して、シリンダ２の上側開口を閉塞している。

リザーバ室２５と圧力室１７は油通路１６で連通している。油通路１６の圧力室１７側の端部に配置されたチェックバルブ１５は、圧力室１７内の圧力がリザーバ室２５内の圧力よりも高くなると油通路１６を閉鎖するようになっている。すなわち、チェックバルブ１５は、油通路１６のリザーバ室２５側から圧力室１７側への作動油の流れのみを許容するようになっている。

油圧ダンパ機構６は、鋼製のスリーブ１４と、スリーブ１４内の圧力室１７と、スリーブ１４とシリンダ２の間に形成されるリザーバ室２５と、圧力室１７とリザーバ室２５の間を連通する油通路１６と、チェックバルブ１５と、リーク隙間１８とから構成されており、ロッド３に負荷される下向きの力を圧力室１７内の作動油で緩衝するようになっている。

この実施形態に係る油圧式オートテンショナ１は上記の構成からなり、図３に示す補機駆動用のベルト５１の張力調整に際しては、シリンダ２の下部連結片２ａを図１に示すようにエンジンブロックＥに連結し、且つ、ばね座４に設けられた上部連結片４ａをプーリアーム５３に連結して、そのプーリアーム５３に調整力を付与する。

このようなベルト５１の張力調整状態において、補機の負荷変動等によってベルト５１の張力が変化し、ベルト５１の張力が弱くなると、リターンスプリング５の付勢力によりスリーブ１４から突出する方向にロッド３が移動し、ベルト５１の弛みを吸収する。このとき、圧力室１７の容積が拡大するので、チェックバルブ１５が開き、リザーバ室２５内の作動油が油通路１６を通って圧力室１７に流入する。

一方、ベルト５１の張力が大きくなると、そのベルト５１の張力によって、スリーブ１４内に押し込まれる方向にロッド３が移動し、ベルト５１の緊張を吸収する。このとき、圧力室１７の容積が縮小するので、チェックバルブ１５が閉じ、圧力室１７内の作動油がリーク隙間１８を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ作用を生じる。

ところで、ベルト５１の張力変動に応じてロッド３が上下に移動するとき、ロッド３の移動に伴うオイルシール３０の摺接部分（オイルシール３０とスプリングカバー２０との接触部分）で、作動油の掻き出し作用が生じることがある。

特に、近年の車両の低燃費化の要請から、ベルト５１の低フリクション化が求められており、これに伴い、ベルト５１の張力も低く設定される傾向にある。その一方で、ベルト５１で駆動される補機の負荷は増加する傾向にある。このため、ベルト５１の振幅が大きくなりやすく、油圧式オートテンショナ１の伸縮ストロークも大きくなる傾向にあり、オイルシール３０の摺接部分で作動油の掻き出し作用が生じやすくなっている。

しかし、この発明では、オイルシール３０の上方に位置するオイルリップ３５ａとダストリップ３１ｂとの間、あるいは、上方に位置するオイルリップ３５ａと下方に位置するオイルリップ３５ｂとの間に固体潤滑剤または半固体潤滑剤である潤滑剤４０が封入されている。

潤滑剤４０は、ダストリップ３１ｂおよび上方に位置するオイルリップ３５ａと、スプリングカバー２０の外周面との間に形成される空間３１ｃ内に存在し、上方に位置するオイルリップ３５ａ、および下方に位置するオイルリップ３５ｂと、スプリングカバー２０の外周面との間に形成される空間３１ｄ内に存在している。また、潤滑剤４０は、上記空間３１ｃおよび空間３１ｄの全体を占める状態に封入されている。

このため、作動油の掻き出し作用が生じた際に、その作動油は、潤滑剤４０が存在する上記空間３１ｃおよび３１ｄ内への移動が妨げられ、作動油が外部へにじみ出ることを防止できる。

潤滑剤４０は、上記空間３１ｃおよび空間３１ｄの上下方向の二箇所に封入される状態となっている。このため、その二箇所の封入箇所のそれぞれへの作動油の移動を妨げることができる。

潤滑剤４０により、ダストリップ３１ｂおよびオイルリップ３５と、これらが摺接するロッド３との間において潤滑性が確保され、ダストリップ３１ｂ、オイルリップ３５の摩耗を抑制することができる。

また、上記空間３１ｃ内の潤滑剤４０の存在により、油圧式オートテンショナ１の外部からの上記空間３１ｃへの異物浸入を防止することができる。

上記の実施形態では、上記空間３１ｃおよび空間３１ｄ内に、固体潤滑剤または半固体潤滑剤である潤滑剤４０があらかじめ封入される状態とすることが可能である。この状態では、油圧式オートテンショナ１の組み立て時や作動初期において、外部からの上記空間３１ｃへの異物浸入や、オイルリップ３５およびダストリップ３１ｂの摩耗の発生を防止することができる。

上記の実施形態では、オイルシール３０に二つ凸部から構成されるオイルリップ３５と一つのダストリップ３１ｂを備える構成としたが、オイルシール３０に備えるリップとして、例えば、一つのオイルリップ３５と一つのダストリップ３１ｂを備える構成としてもよい。この場合、潤滑剤４０は、オイルリップ３５とダストリップ３１ｂとの間のみに封入される状態となる。

上記の実施形態では、ロッド３の移動に伴って、ロッド３と一体に移動するスプリングカバー２０の外周にオイルシール３０が摺接するタイプの油圧式オートテンショナ１を例に、この発明のオイルシール３０の構成を説明したが、他のタイプの油圧式オートテンショナ１においても、この発明のオイルシール３０を適用できる。例えば、オイルシール３０がロッド３の外周に摺接するタイプの油圧式オートテンショナ１においても、この発明のオイルシール３０を適用できる。

１ 油圧式オートテンショナ
２ シリンダ
３ ロッド
４ ばね座
５ リターンスプリング
６ 油圧ダンパ機構
１１ ボルト
１４ スリーブ
１５ チェックバルブ
１６ 油通路
１７ 圧力室
２０ スプリングカバー（一体に移動する部材）
２１ ダストカバー
３０ オイルシール
３５ オイルリップ
４０ 潤滑剤

Claims (4)

1. 上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ（２）と、
   前記シリンダ（２）に上下に移動可能に挿入されたロッド（３）と、
   前記ロッド（３）の上部に設けられたばね座（４）と、
   前記シリンダ（２）の下部と前記ばね座（４）との間に組み込まれ、前記ロッド（２）を上方に付勢するリターンスプリング（５）と、
   前記ロッド（３）に負荷される下向きの力を前記シリンダ（２）の内部の作動油で緩衝する油圧ダンパ機構（６）と、
   前記ロッド（３）の移動に伴って摺接するように前記シリンダ（２）の上端開口の内周に取り付けられた環状のオイルシール（３０）とを備える油圧式オートテンショナにおいて、
   前記オイルシール（３０）が、前記ロッド（３）または前記ロッド（３）と一体に移動する部材に摺接するオイルリップ（３５）およびダストリップ（３１ｂ）を有し、前記オイルシール（３０）のオイルリップ（３５）とダストリップ（３１ｂ）との間に潤滑剤（４０）が封入される状態となっていることを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記ダストリップ（３１ｂ）が前記ロッド（３）または前記ロッド（３）と一体に移動する部材に向かって上向きに延びる状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記オイルリップ（３５）が上下方向に沿って複数設けられ、上下方向に隣り合う前記オイルリップ（３５ａ、３５ｂ）の間に前記潤滑剤（４０）が封入される状態となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記潤滑剤（４０）が固体潤滑剤または半固体潤滑剤であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧式オートテンショナ。

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