JP3700678B2

JP3700678B2 - オートテンショナ用ダンパ装置

Info

Publication number: JP3700678B2
Application number: JP2002146222A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　寛; 大滝　　亮一; 幸一坂井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2003042249A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係るオートテンショナ用ダンパ装置は、自動車用エンジンのタイミングベルト、或はオルタネータやコンプレッサ等の補機を駆動する為のベルト（以下これらを総称して単に『ベルト』とする。）に適正な張力を付与するオートテンショナに組み込み、上記ベルトの振動を抑え付けるのに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルトに適正な張力を付与する為、オートテンショナと呼ばれる張力付与装置が知られている。このオートテンショナの構造及び作用に就いて、実願平４−６７５４３号に記載された構造を示す、図２により説明する。シリンダブロックの前面等に固定される固定部材１に設けられた固定軸２の周囲には揺動部材３の基端部を、回転自在に支持している。そして、この揺動部材３の先端部に、上記固定軸２と平行な枢軸４を設けている。そして、この枢軸４の周囲にプーリ５を回転自在に支持し、このプーリ５に、張力を付与すべきベルト６を掛け渡している。上記固定軸２の周囲には捩りコイルばね７のコイル部８を配置している。又、この捩りコイルばね７の両端部に設けた１対の係止部９ａ、９ｂを上記固定部材１と上記揺動部材３とにそれぞれ係止する事で、上記揺動部材３に上記プーリ５をベルト６に向け押圧する方向の弾力を付与している。
【０００３】
又、上記固定部材１に設けた固定側腕片１０と上記揺動部材３に設けた揺動側腕片１１との間には、本発明の対象となるダンパ装置１２を、これら両腕片１０、１１同士の間で突っ張る様に設けている。このダンパ装置１２は、シリンダ筒１３とプランジャ１４とを有する。図示の構造の場合には、固定側腕片１０の先端部に、シリンダ筒１３の下部を内嵌固定し、揺動側腕片１１の先端部に固定した受ブロック１５の下面にプランジャ１４の上端部を突き当てている。尚、図２に示した状態では、上記固定部材１に対する揺動部材３の変位は、ストッパピン１６により阻止している。このストッパピン１６は、オートテンショナをエンジンに組み付け、プーリ５にベルト６を掛け渡した後に引き抜く。
【０００４】
又、実願平５−２９５６９号には、図３に示す様なオートテンショナが記載されている。この図３に示したオートテンショナでは、図２に示した構造から固定部材１を省略している。そして、揺動側腕片１１の先端部にダンパ装置１２を支持し、このダンパ装置１２の下端部で上記揺動側腕片１１の下面から突出した部分を、エンジンのシリンダブロック前面等の固定部分に形成した突部（図示せず）に突き当て自在としている。又、捩りコイルばね７の係止部９ａは、上記固定部分に係止している。
【０００５】
何れの構造を有するオートテンショナの場合でも、上記ダンパ装置１２は、図４又は図５に示す様に構成されている。内部にシリコンオイル等の粘性液体１７を封入したシリンダ筒１３は、上端部が開口し、下端部が塞がれた有底円筒状である。このシリンダ筒１３の内側下半部にはピストン１９を、昇降自在に嵌装している。尚、シリンダ筒１３の内周面とピストン１９の外周面との間には微小な隙間が存在する。上記ピストン１９の上側と下側とに存在する粘性液体１７は、この微小な隙間を通じて緩徐に流通する。又、上記ピストン１９の下面と上記シリンダ筒１３の底部上面との間には圧縮コイルばねである付勢ばね２０を設け、このピストン１９を上方に付勢している。更に、上記シリンダ筒１３の内側上半部には前記プランジャ１４の基部２１を、昇降自在に嵌装している。シリンダ筒１３の内周面と基部２１の外周面との間にはシールリング２２を設けて、両周面間の液密保持を図っている。尚、上記ピストン１９の上端面には複数の切り欠き２３、２３を形成し、この切り欠き２３、２３を通じて、上記基部２１及びピストン１９の突き合わせ部内側に存在する内側空間２４と上記微小な隙間とを連通させている。
【０００６】
一方、上記ピストン１９を構成する隔壁２５の中央部には通孔２６を形成して、このピストン１９の上下を連通する通路を構成している。そして、上記隔壁２５の下側部分に、上記通孔２６を開閉する逆止弁２７を設けている。この逆止弁２７は、ばね２８の弾力によりボール２９を、上記通孔２６の下端開口部に向け弾性的に押圧して成り、上記ピストン１９が前記付勢ばね２０の弾力により上方に変位する場合にのみ開く機能を有する。
【０００７】
更に、図４に示した第１例のダンパ装置１２の場合には、前記プランジャ１４の先半部３０の外径寸法を、前記シリンダ筒１３の内径寸法よりも十分に小さくしている。そして、この先半部３０の外周面と上記シリンダ筒１３の上部内周面との間の上部空間３１の下半部にも、前記粘性液体１７を注入している。そして、前記基部２１と先半部３０との連続部に設けた連通孔３２、３２を通じ、上記上部空間３１と前記内側空間２４との間での粘性液体１７の流通を自在としている。上記シリンダ筒１３の上端部内周面と上記先半部３０の外周面との間にはシールリング３３を設けて、上記上部空間３１の上端開口部を塞いでいる。
【０００８】
一方、図５に示した第２例のダンパ装置１２の場合には、先半部３０ａを比較的大径にし、この先半部３０ａの内部容積を大きくする代わりに、プランジャ１４の内外を通じさせる連通孔３２、３２（図４）を省略している。この図５に示したダンパ装置１２を前記図３に示したオートテンショナに組み込む場合、図示の例では、シリンダ筒１３を揺動側腕片１１の下面から突出させて、このシリンダ筒１３の下端面を、エンジンのシリンダブロック前面等の固定部分に形成した突部の上面に突き当て自在としている。尚、図５（Ａ）はダンパ装置の収縮状態を、（Ｂ）は伸長状態をそれぞれ示している。
【０００９】
上述の様に構成されるダンパ装置１２を組み込んで前述の様に構成される先発明のオートテンショナは、例えば図６に示す様にエンジンに組み込んで、カムシャフトを駆動する為のベルト６に適正な張力を付与する。尚、この図６に示した例に於いては図２に示したオートテンショナを示しているが、図３に示したオートテンショナに於いても同様に組み込み、ベルト６に適正な張力を付与する。この図６に示した様なオートテンショナの使用状態に於いては、捩りコイルばね７の弾力に基づいて揺動部材３が揺動し、この揺動部材３の先端部の枢軸４に回転自在に支持されたプーリ５を、ベルト６に向け弾性的に押圧する。プーリ５がベルト６に押し付けられる事で、上記揺動部材３の揺動は制限される。この状態で、固定側腕片１０（図２の構造の場合）又はシリンダブロック等の固定部分に形成した突部（図３の構造の場合）と揺動側腕片１１との間に設けられたダンパ装置１２が、上記固定側腕片１０又は突部と揺動側腕片１１との間で、前記付勢ばね２０の弾力に基づいて突っ張った状態となる。
【００１０】
この状態からベルト６が弛むと、前記捩りコイルばね７の弾力に基づいて揺動部材３が揺動し、上記プーリ５をベルト６の動きに追従させる。この際、上記ダンパ装置１２を構成するプランジャ１４の変位は少し遅れる。この為、このプランジャ１４の先端と受ブロック１５の下面とが（図２に記載した構造の場合）、或はシリンダ筒１３の下面と突部の上面とが（図３に示した構造の場合）、それぞれ離隔する。従って、ベルト６が弛む際には、プーリ５をベルト６の動きに追従させるべく揺動部材３を回動させる事に対し、上記ダンパ装置１２が全く抵抗とはならない。この結果、上記プーリ５をベルト６の動きに対し迅速に追従させて、このベルト６の張力が低下する事を防止できる。上記ダンパ装置１２の全長は、前記付勢ばね２０の弾力により、上記揺動部材３の動きよりも僅かに遅れて伸長する。
【００１１】
この様に、付勢ばね２０の弾力に基づいてダンパ装置１２が伸長する際には、前記逆止弁２７が開く。即ち、前記ばね２８の弾力に抗してボール２９が下降し、前記隔壁２５に形成した通孔２６の下端開口を開く。この結果、隔壁２５の上側から下側への粘性液体１７の移動が円滑に行なわれ、ピストン１９並びにプランジャ１４の上昇は比較的迅速に行なわれ、極く短時間の後に、上記ダンパ装置１２が上記固定側腕片１０又は突部と揺動側腕片１１との間で突っ張る。
【００１２】
反対にベルト６の張力が増大すると、上記揺動部材３が捩りコイルばね７の弾力に抗して回動する傾向となる。この状態では、前記揺動側腕片１１が上記ダンパ装置１２を圧縮方向に押圧する。従って、この場合には上記揺動部材３を回動させる為に、上記プランジャ１４並びにピストン１９を、前記付勢ばね２０の弾力に抗して、シリンダ筒１３内に押し込まなければならない。この際に上記逆止弁２７は閉じられたままとなる為、上記ピストン１９を下降させるべく、このピストン１９の下側に存在する粘性液体１７をピストン１９の上側に移動させるのは、前記シリンダ筒１３の内周面とピストン１９の外周面との間に存在する微小な隙間を通じて行なわなければならない。この微小な隙間を通じて流れる粘性液体１７の量は限られたものである為、上記ピストン１９並びにプランジャ１４の変位は緩徐にしか行なわれなくなる。この結果、上記揺動部材３に支持されたプーリ５の変位も、上記ダンパ装置１２の作用により緩徐にしか行なわれなくなり、上記ベルト６はプーリ５により抑え付けられ、このベルト６の振動が成長する事がなくなる。尚、この図６に於いて、４２はエンジンのクランクシャフトにより回転駆動される駆動プーリ、４３はカムシャフトの端部に固定された従動プーリ、４４はベルト６を案内するガイドプーリである。
【００１３】
尚、上述の様なオートテンショナに組み込み可能なダンパ装置としては、前記図４〜５に示した様な構造の他、図７に示す様な構造も、実開平３−６５０４１号公報に記載されている様に、従来から知られている。この図７に示した構造の場合には、シリンダケース３４内にシリンダライナ３５を内嵌する事でシリンダ筒１３を構成している。そして、シリンダライナ３５の内側に摺動自在に内嵌したピストン１９にロッド状のプランジャ１４の下端部を結合している。又、このプランジャ１４の中間部に係止した上部止め輪３６の下面と、上記シリンダライナ３５の上端縁に係止した下部止め輪３７との間に、圧縮ばね３８を設けている。従って上記プランジャ１４は、逆止弁２７の下側に設けた付勢ばね２０の弾力だけでなく、上記圧縮ばね３８によっても、上昇方向の弾力を付与される。ベルトの振動が成長するのを抑える際の作用自体は、前記図４〜５に示した構造とほぼ同様である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述の様に構成され、オートテンショナに組み込まれた状態で上述の様に作用するオートテンショナ用ダンパ装置の場合、ピストン１９の下側に気体が存在すると、逆止弁２７が閉じられた状態でも、この気体の弾性変形分だけピストン１９が昇降自在となり、ベルト６の振動防止効果が損なわれる為、必ずしも所望の性能を得られない場合がある。
本発明は、この様な振動防止効果を損なう原因となる、ピストン下側への気体の進入を防止すべく考えたものである。
【００１５】
【課題を解決する為の手段】
本発明のオートテンショナ用ダンパ装置は、上端が開口し、内部に粘性液体を封入したシリンダ筒と、このシリンダ筒の内部に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、このピストンとシリンダ筒との間に設けられ、このピストンを上昇方向に付勢する付勢ばねと、この付勢ばねの弾力に基づく上記ピストンの変位に伴って、上記シリンダ筒からの突出量を増すプランジャと、上記ピストンの軸方向両端面同士を連通する通路と、このピストンが上記付勢ばねの弾力に基づいて上昇する場合にのみ開いてこの通路を開放する逆止弁とを備えている。
【００１６】
特に、本発明のオートテンショナ用ダンパ装置に於いては、上記プランジャの先半部の外径寸法をシリンダ筒の内径寸法よりも小さくして、これら先半部の外周面とシリンダ筒の上部内周面との間の上部空間の下半部にも粘性液体を注入している。そして、このシリンダ筒に嵌装された上記プランジャの基部と上記先半部との連続部に設けた連通孔を通じて、上記上部空間と上記ピストンの内側に存在する内側空間との間での上記粘性液体の流通を自在としている。更に、上記シリンダ筒の上端開口を、可撓性を有する材料により造られ、このシリンダ筒の上端部と上記プランジャの外周面でこのシリンダ筒の上端開口よりも上方に突出した部分との間に設けられた、ブーツにより塞いでいる。
【００１７】
【作用】
上述の様に構成される本発明のオートテンショナ用ダンパ装置が、オートテンショナに組み込まれた状態でベルトの振動を抑えるべくプーリを支持した揺動部材の変位を制限する際の作用自体は、前述した先発明のオートテンショナに組み込まれたダンパ装置、或は前述した従来のダンパ装置の場合と同様である。
特に、本発明のオートテンショナ用ダンパ装置に於いては、ピストン下側への空気進入防止を図り、ダンパ装置の性能確保を図れる。
【００１８】
【実施例】
図１は本発明の実施例を示す縦断面図で、左半部は最も縮んだ状態を、右半部は最も伸長した状態を、それぞれ示している。上端が開口した有底円筒状のシリンダ筒１３の内部には粘性液体１７を封入すると共に、ピストン１９を昇降自在に嵌装している。そして、このピストン１９の下面と上記シリンダ筒１３の底部上面との間に付勢ばね２０を設けて、上記ピストン１９に上昇方向の弾力を付与している。又、上記ピストン１９の上側にはプランジャ１４ａを設けている。このプランジャ１４ａのシリンダ筒１３からの突出量は、上記付勢ばね２０の弾力に基づく上記ピストン１９の上昇に伴って増す。更に、上記ピストン１９の隔壁２５の中央部には通孔２６を形成し、このピストン１９の上側と下側とを（軸方向両端面同士を）連通する通路としている。更に、上記隔壁２５の下側部分に、ばね２８とボール２９とから成る逆止弁２７を設けている。この逆止弁２７は、上記ピストン１９が上記付勢ばね２０の弾力に基づいて上昇する場合にのみ開く。
【００１９】
又、上記プランジャ１４ａの下半部には、上記シリンダ筒１３の内周面と摺接する円筒状部３９を、上半部には上記シリンダ筒１３の内径寸法よりも十分に小さな外径寸法を有するロッド状部４０を、それぞれ形成している。このロッド状部４０は、前記図４に示した先発明構造とは異なり、充実体である。そして、上記円筒状部３９とロッド状部４０との連続部には連通孔３２、３２を設けて、上部空間３１と内側空間２４とを連通させている。
【００２０】
本実施例のダンパ装置１２の場合には、上記シリンダ筒１３の内径寸法Ｒ₁₃と上記ピストン１９の外径寸法Ｄ₁₉との差（＝Ｒ₁₃−Ｄ₁₉）を、所望値通り正確に規制している。例えば、この差を４０±２μｍ程度とし、これら両周面同士の間に存在する微小隙間の厚さ寸法εを２０±１μｍ程度としている。この為に本実施例のダンパ装置１２を組み立てる場合には、先ず、上記シリンダ筒１３の内径寸法Ｒ₁₃と上記ピストン１９の外径寸法Ｄ₁₉とをそれぞれ測定する。そして、上記内径寸法Ｒ₁₃が上記外径寸法Ｄ₁₉よりも所定寸法（４０±２μｍ）だけ大きくなる様な内径寸法Ｒ₁₃或は外径寸法Ｄ₁₉を有するシリンダ筒１３とピストン１９とを組み合わせる。
【００２１】
又、図示の実施例の場合、シリンダ筒１３の上端開口を、耐油性ゴム等の可撓性を有する材料により造られ、このシリンダ筒１３の上端部と前記プランジャ１４ａを構成する上記ロッド状部４０の外周面でこのシリンダ筒１３の上端開口よりも上方に突出した部分との間に設けられた、ブーツ１８により塞いでいる。この様なブーツ１８により上記上端開口を塞ぐ結果、周囲の温度変化に拘らず、シリンダ筒１３上部に存在する上部空間３１内の圧力変化が抑えられる。この結果、圧力上昇に伴って粘性液体１７中に混入した空気が、圧力低下時に析出する事がなくなり、析出空気がピストン１９の下側に入り込む事がなくなる。ピストン１９の下側に気体が存在すると、逆止弁２７が閉じられた状態でも、この気体の弾性変形分だけピストン１９が昇降自在となり、ベルト６（図２〜３）の振動防止効果が損なわれる。従って、ブーツ１８を設ける事でピストン１９下側への空気進入防止を図る事は、ダンパ装置の性能確保の面から有効である。
【００２２】
更に、図示の実施例の場合には、上記ブーツ１８の基部に設けた芯金４１の一部を、上記シリンダ筒１３の内周面よりも直径方向内方に突出させる事で、前記プランジャ１４ａの抜け止め用のストッパとしての機能を持たせている。即ち、上記芯金４１の内径寸法Ｒ₄₁を、上記シリンダ筒１３の内径寸法Ｒ₁₃よりも小さく（Ｒ₄₁＜Ｒ₁₃）すると共に、この芯金４１の一部で上記プランジャ１４ａの肩部に対向する折り曲げ角部を、上記耐油性ゴム等の弾性体で覆っている。従って、上記プランジャ１４ａが上昇した場合には、上記肩部が弾性体に衝合し、このプランジャ１４ａがシリンダ筒１３から抜け出る事を防止する。上記芯金４１の下端部は、上記シリンダ筒１３の上部外周面に形成した溝部４５にかしめ付けている。従って、この芯金４１がシリンダ筒１３から不用意に脱落する事はない。
【００２３】
上述の様に構成される本実施例のオートテンショナ用ダンパ装置が、前記図２或は図３に示す様なオートテンショナに組み込まれた状態で、ベルト６の振動を抑えるべく、プーリ５を支持した揺動部材３の変位を制限する際の作用自体は、前述した先発明のオートテンショナに組み込まれたダンパ装置の場合と同様である。
【００２４】
特に、本実施例のオートテンショナ用ダンパ装置に於いては、ピストン１９の下側に気体が入り込む事がなくなり、逆止弁２７が閉じられた状態で、この気体の弾性変形分だけピストン１９が昇降自在となる事を防止して、ベルト６（図２〜３）の振動防止効果が損なわれる事を防止できる。そして、ダンパ装置の性能確保を図れる。
【００２５】
又、本実施例の場合には、シリンダ筒１３の内径寸法Ｒ₁₃とピストン１９の外径寸法Ｄ₁₉との差を所望値通り正確に規制できる。従って、ベルト６の張力が高まる事で、ピストン１９がシリンダ筒１３内に押し込まれる際に、シリンダ筒１３の内周面とピストン１９の外周面との間の微小隙間を単位時間の間に流れる粘性液体１７の量が、製品毎にばらつかなくなる。この結果、ダンパ装置１２のリークダウン時間、並びにこのリークダウン時間に影響されるベルト６の振動防止機能の安定化を図れる。
【００２６】
本実施例の効果を確認する為、本発明者がリークダウン時間Ｔを計算により求めた結果を、下表に示す。この計算は、前記式により行った。下表に示した、微小隙間の厚さ寸法ε以外の条件は次の通りである。
ピストン１９の外周面でシリンダ筒１３の内周面と対向する部分の軸方向長さ寸法Ｌ＝７．７６（mm）
ピストン１９の外径寸法Ｄ＝１１．４（mm）
粘性液体１７の粘性係数μ＝１．７４×１０^-4（kgf・s/mm² ）
ベルト６の張力上昇に伴うピストン１９下側の空間内の圧力Ｐ＝０．２１０（kgf/mm² ）
【００２７】
【表１】

【００２８】
この表の記載から明らかな通り、本実施例によれば、製品毎のリークダウン時間Ｔを従来に比べて大幅に安定させる事ができる。尚、本実施例の技術思想は、図１に示した構造に限らず、図４〜５に示した先発明の構造、或は図７に示した従来構造にも実施できる事は明らかである。図７に示した従来構造で実施する場合には、シリンダライナ３５とピストン１９とを、それぞれの内径寸法と外径寸法との差に応じて組み合わせる。更に、例えば実開平５−４２８０１号公報、同５−３８４４１号公報に記載されている様に、シリンダ筒内に粘性液体のみで空気を封入せず、ピストン及びプランジャを水平方向に配置したダンパ装置でも実施可能である。この場合、各公報に記載してある様に、ダイヤフラム等により、プランジャの出入に伴うシリンダ筒内の容積変化を補償する。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のオートテンショナ用ダンパ装置は、以上に述べた通り構成され作用するのでピストン下側への空気進入防止を図り、ダンパ装置の性能確保を図れ、ダンパ装置を組み込んだオートテンショナがベルトの振動を防止する機能を安定させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図。
【図２】先発明に係るオートテンショナの第１例を示す正面図。
【図３】同第２例を示す正面図。
【図４】先発明に係るオートテンショナに組み込まれたダンパ装置の第１例を示す縦断面図。
【図５】同第２例を、収縮状態と伸長状態とで示す縦断面図。
【図６】先発明に係るオートテンショナの使用状態の１例を示す正面図。
【図７】従来のダンパ装置の１例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１固定部材
２固定軸
３揺動部材
４枢軸
５プーリ
６ベルト
７捩りコイルばね
８コイル部
９ａ、９ｂ係止部
１０固定側腕片
１１揺動側腕片
１２ダンパ装置
１３シリンダ筒
１４、１４ａプランジャ
１５受ブロック
１６ストッパピン
１７粘性液体
１８ブーツ
１９ピストン
２０付勢ばね
２１基部
２２シールリング
２３切り欠き
２４内側空間
２５隔壁
２６通孔
２７逆止弁
２８ばね
２９ボール
３０、３０ａ先半部
３１上部空間
３２連通孔
３３シールリング
３４シリンダケース
３５シリンダライナ
３６上部止め輪
３７下部止め輪
３８圧縮ばね
３９円筒状部
４０ロッド状部
４１芯金
４２駆動プーリ
４３従動プーリ
４４ガイドプーリ
４５溝部

Claims

上端が開口し、内部に粘性液体を封入したシリンダ筒と、このシリンダ筒の内部に軸方向に亙る変位自在に嵌装されたピストンと、このピストンとシリンダ筒との間に設けられ、このピストンを上昇方向に付勢する付勢ばねと、この付勢ばねの弾力に基づく上記ピストンの変位に伴って、上記シリンダ筒からの突出量を増すプランジャと、上記ピストンの軸方向両端面同士を連通する通路と、このピストンが上記付勢ばねの弾力に基づいて上昇する場合にのみ開いてこの通路を開放する逆止弁とを備えたオートテンショナ用ダンパ装置に於いて、上記プランジャの先半部の外径寸法をシリンダ筒の内径寸法よりも小さくして、これら先半部の外周面とシリンダ筒の上部内周面との間の上部空間の下半部にも粘性液体を注入し、このシリンダ筒に嵌装された上記プランジャの基部と上記先半部との連続部に設けた連通孔を通じて、上記上部空間と上記ピストンの内側に存在する内側空間との間での上記粘性液体の流通を自在とすると共に、上記シリンダ筒の上端開口を、可撓性を有する材料により造られ、このシリンダ筒の上端部と上記プランジャの外周面でこのシリンダ筒の上端開口よりも上方に突出した部分との間に設けられた、ブーツにより塞いだ事を特徴とするオートテンショナ用ダンパ装置。