JP4659670B2 - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト、チェーン等の伝動部材に適度なテンションを自動的に与えるための油圧式オートテンショナに関するものである。

図８に示すように、油圧式オートテンショナ１００の多くは、ケーシング１０１とその内側に設けたシリンダ１０２との間に低圧油室１０６を形成し、シリンダ１０２の内部にプランジャ１０３で押圧される高圧油室１０５を形成し、リターンスプリング１０４がプランジャ１０３を退出方向へ付勢することで、オイルＬが低圧油室１０６から高圧油室１０５へ逆止弁１０７を介して一方向に流入する一方、過負荷時にプランジャ１０３がシリンダ１０２に深く進入する際に、高圧油室１０５のオイルＬが、シリンダ１０２とプランジャ１０３と間のクリアランス１０８を経て、該シリンダ１０２の上端面付近にあるクリアランス１０８の端から低圧油室１０６へリークするように構成されている。

ところが、上記の過負荷時に、プランジャ１０３の上下ストロークが大きい場合や周波数が高い場合には、図９に示すように、該オイルＬはクリアランス１０８の端から低圧油室１０６のオイルＬの上方のエア中へ勢いよく噴出し、そのエアを巻き込んで低圧油室１０６のオイルＬに落下する。従って、低圧油室１０６のオイルＬへのエア１０９の混入量が次第に増加する。このエア１０９はやがてオイルＬとともに逆止弁１０７を経て高圧油室１０５に流入するため、プランジャ１０３にエア１０９の体積分のガタが生じてオートテンショナ機能が低下し、テンションを与える対象物であるベルト等の振れが増加したり、異音が発生したりするという問題があった。そこで、このエアの問題に対応する手段が幾つか提案されている。

特許文献１には、エアの巻き込みを未然に防止する手段として、シリンダの上部の内周面に環状の噴出溝を凹設し、噴出溝の溝底を貫通する噴出穴を形成し、高圧油室のオイルＬがクリアランスから噴出溝と噴出穴とを経て低圧油室のオイルＬ中へ直接放出することが記載されている。

また、特許文献２には、エアの巻き込みが生じたことに対処する手段として、低圧油室に、オイルは通すが気泡は通しにくい狭い隙間をケーシングとの間に形成するバッフルを設け、低圧油室のオイルに混入した気泡が高圧油室へ入るのを防ぐことが記載されている。
特開平９−２０３４４７号公報 特開２００１−１１６０９２公報

ところが、特許文献１の噴出穴による手段は、噴出孔がクリアランスの途中でバイバス路として働き、高圧油室からのオイルの噴出速度を変えるので、クリアランスの従来設計を変更する必要があった。また、特許文献２のバッフルによる手段は、エアの巻き込みが生じた後の対処療法であった。

本発明の目的は、上記課題を解決し、クリアランスの従来設計に影響を与えることなく、オイルへのエア混入を未然に防止して、オートテンショナ機能の低下と異音の発生とを防止することができる油圧式オートテンショナを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、シリンダの内部でプランジャのピストン部に押圧される高圧油室と、前記高圧油室に逆止弁を介して連通し得る低圧油室とを備え、前記高圧油室のオイルが、前記シリンダと前記ピストン部と間のクリアランスを経て、前記シリンダの端面付近にある前記クリアランスの端から前記低圧油室へリークする油圧式オートテンショナにおいて、前記クリアランスの端に常に近接して対面するリング部を備えたオイル当て部材を設け、前記クリアランスの端から噴出するオイルが前記リング部に当たってから低圧油室に流れるようにしたことを特徴とする。

オイル当て部材としては、次のものを例示することができる。
（ａ）オイル当て部材の形状の例示
１．プランジャが遊挿可能な内径を有するリング部を備えたオイル当て部材（その外径はシリンダの外径と同程度又はそれ以上が好ましい。）
２．プランジャが遊挿可能な内径を有するリング部と、リング部の外周縁からシリンダの外周面側に屈曲したスカート部とを備えたオイル当て部材
３．上記１又は２のリング部の内周面にラビリンス凹部を設けたオイル当て部材

（ｂ）オイル当て部材の状態
１．リング部がシリンダの端面に載って、オイル当て部材の自重のみで該端面を押圧しているもの
２．リング部がシリンダの端面に載って、オイル当て部材の自重と別部材の付勢バネとで該端面を押圧しているもの
３．リング部がシリンダの端面から浮くようにして、リング部又はスカート部においてシリンダに止着されたもの
４．シリンダの上端の内周面に凹設した環状凹所に入り込んで、抜け止めされているもの

（ｃ）オイル当て部材の材料
１．少なくともリング部がオイル不透性の材料で形成されているもの
オイル不透性の材料としては、金属、樹脂、セラミックス等を例示できる。
２．少なくともリング部がオイル浸透性の多孔質材料で形成されているもの
オイル浸透性の多孔質材料としては、金属、樹脂、セラミックス等よりなる多孔質材料を例示できる。

そして、本発明の態様には、前記（ａ）（ｂ）（ｃ）の各例示の全ての組み合わせが例示的に含まれる。その組み合わせの具体例については、下記の実施例で説明する。

オイル当て部材のリング部のオイルが当たる面は、クリアランスの端に該端より上方へ６ｍｍ（より好ましくは４ｍｍ）までの範囲で常に近接していることが好ましい。エアが巻き込まれる前にオイルを当てるためである。また、オイル当て部材のスカート部がオイル不透性の材料で形成されている場合には、そのスカート部の内周面とシリンダの外周面との間にオイルを流すための間隙を形成することが好ましい。

本発明の油圧式オートテンショナによれば、クリアランスの従来設計に影響を与えることなく、オイルへのエア混入を未然に防止して、オートテンショナ機能の低下と異音の発生とを防止することができる。

シリンダ１７の内部でプランジャ８のピストン部１８に押圧される高圧油室２３と、高圧油室２３に逆止弁２５を介して連通し得る低圧油室２４とを備え、高圧油室２３のオイルＬが、シリンダ１７とプランジャ８のピストン部１８と間のクリアランス３０を経て、シリンダ１７の端面付近にあるクリアランス３０の端から低圧油室２４へリークする油圧式オートテンショナ１０において、クリアランス３０の端に常に近接して対面するリング部４１を備えたオイル当て部材４０を設け、クリアランス３０の端から噴出するオイルＬがリング部４１に当たってから低圧油室２４に流れるようにした。

以下、本発明の油圧式オートテンショナを具体化した実施例について、図１〜図７を参照して説明する。本実施例の油圧式オートテンショナ１０は、有底筒状のケーシング１１を備え、ケーシング１１の下面に一体形成された取付部１２には、環状のカラー１３がドライベアリング１４を介して回動可能に設けられている。ケーシング１１の内周下部には縮径した被圧入部１５が設けられ、被圧入部１５の内周面とケーシング１１の内底面とには油溝１６が凹設されている。

ケーシング１１内には、ケーシング１１の内径より一回り小さい外径をもつ有底のシリンダ１７が挿入され、その下端部が被圧入部１５に圧入固定されている。ケーシング１１の開口端部からシリンダ１７の内側には、プランジャ８の下端部に設けられた棒状のピストン部１８が上下摺動可能に進入している。プランジャ８の上端部の取付部１９には、環状のカラー１３がドライベアリング１４を介して回動可能に設けられ、該カラー１３が、例えば図２のアーム４に連結される。

シリンダ１７とピストン部１８の下端面との間にはピストン部１８に押圧される高圧油室２３が形成され、シリンダ１７の外周面とケーシング１１の内周面との間には低圧油室２４が形成されている。高圧油室２３と低圧油室２４には適量のオイルＬが入れられ、低圧油室２４の上部には空気が存在している。高圧油室２３と低圧油室２４とは、シリンダ１７の底壁に設けられた連通孔２６とその高圧油室２３側に設けられた逆止弁２５と前記油溝１６とを介して、低圧油室２４から高圧油室２３への一方向に連通可能となっている。

また、高圧油室２３と低圧油室２４との間を隔てる隔壁であるシリンダ１７とプランジャ８のピストン部１８との間には、リーク通路としての断面細環状のクリアランス３０が設けられている。そして、高圧油室２３内のオイルを、該クリアランス３０を経て、シリンダ１７の端面付近にある該クリアランス３０の端から低圧油室２４へリーク（流出）させられるようになっている。このクリアランス３０の間隙αは平均値で０．０１〜０．０４ｍｍ程度が好ましく、０．０２〜０．０３ｍｍがさらに好ましい。但し、このクリアランス３０の間隙αは全周で一定とは限らず、前記平均値より大きい部分と小さい部分とに偏る場合もある。

プランジャ８の上部であって取付部１９より下部には、ケーシング１１の開口に進入した長めの外筒と、プランジャ８の外周に圧入された短めの内筒と、両筒の上端部を塞ぐ天井部とが一体形成されたスプリングカバー２９が圧入固定されている。スプリングカバー２９の天井部の下面と、被圧入部１５の上面に設置されたスプリングシート３３との間には、リターンスプリング３１が圧縮状態で装着され、プランジャ８を上方（退出方向）へ付勢している。ケーシング１１の開口端部内周の段付き部には、スプリングカバー２９の外筒に摺接するシールリング２０が装着され、該シールリング２０は同開口端部内周の溝に嵌着されたストッパリング２２に下方から係止して抜けないようになっている。２１はシールリング２０のインサート金具である。

プランジャ８の上部であって取付部１９より下部には、プランジャ８からケーシング１１の開口端部（特にスプリングカバー２９とシールリング２０）を被いケーシング１１の外周にまで配される樹脂製のダストカバー３２が取り付けられ、該ダストカバー３２はプランジャ８と共に上下動するようになっている。

さて、本実施例の特徴として、クリアランス３０の端に常に近接して対面するリング部４１を備えたオイル当て部材４０が設けられ、クリアランス３０の端から噴出するオイルＬがリング部４１に当たってから低圧油室２４に流れるようになっている。このオイル当て部材４０の実施例１〜実施例８を説明する。

実施例１のオイル当て部材４０は、図１及び図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径よりやや大きい（略同じでもよい）外径とを有するリング部４１のみからなるものである。リング部４１はオイル不透性の材料（例えば金属板）で形成されている。オイルＬがリークしないときには、図３（ｂ）に示すように、リング部４１がシリンダの端面に載って、該リング部４１の自重のみで該端面を押圧している。オイルＬが噴出したときには、図３（ｃ）に示すように、リング部４１がシリンダの端面より近接の範囲で僅かに浮き上がる。

実施例２のオイル当て部材４０は、図４（ａ）にオイル噴出時を示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径よりやや大きい外径とを有するリング部４１と、リング部４１の外周縁からシリンダ１７の外周面側に屈曲したスカート部４２とを備えたものである。リング部４１とスカート部４２はオイル不透性の材料（例えば金属板）で形成されている。オイルＬがリークしないときには、リング部４１がシリンダの端面に載って、該リング部４１の自重のみで該端面を押圧している。スカート部４２の内周面とシリンダ１７の外周面との間にオイルを流すための間隙が形成されている。

実施例３のオイル当て部材４０は、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径よりやや大きい外径とを有するリング部４１と、リング部４１の外周縁からシリンダ１７の外周面側に屈曲したスカート部４２とを備えたものである。リング部４１とスカート部４２はオイル不透性の材料（例えば金属板）で形成されている。リング部４１がシリンダ１７の端面から浮くようにして、スカート部４２において複数のスペーサ４３により部分的にシリンダ１７に止着されている。

実施例４のオイル当て部材４０は、図５（ａ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径とほぼ等しい外径とを有するリング部４１と、リング部４１の外周縁からシリンダ１７の外周面側に屈曲したスカート部４２とを備えたものである。リング部４１とスカート部４２はオイル浸透性の多孔質材料（例えば発泡樹脂）で形成されている。リング部４１がシリンダ１７の端面に接する又は浮くようにして、スカート部４２においてシリンダ１７に当接して止着されている。

実施例５のオイル当て部材４０は、図５（ｂ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径を有するリング部４１を備えたものである。リング部４１はオイル浸透性の多孔質材料（例えば発泡樹脂）で形成されている。本例を適用する場合には、シリンダ１７の上端部の内周面に環状凹所１７ａが形成され、その下にクリアランス３０の端が位置している。そして、環状凹所１７ａにリング部４１が入り込んで、Ｏリング４４で抜け止めされている。

実施例６のオイル当て部材４０は、図６に示すように、実施例１と同様のリング部４１のみからなるものである。オイルＬがリークしないときには、リング部４１がシリンダの端面に載って、該リング部４１の自重と、該リング部４１とスプリングカバー２９との間に設けられた比較的弱い付勢バネ４５とで該端面を押圧している。

実施例７のオイル当て部材４０は、図７（ａ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径よりやや大きい外径とを有するリング部４１と、リング部４１の外周縁からシリンダ１７の外周面側に屈曲したスカート部４２とを備えたものである。リング部４１の内周面にはラビリンス凹部４６（環状凹部）が設けられている。リング部４１とスカート部４２はオイル不透性の材料（例えば金属板）で形成されている。リング部４１がシリンダ１７の端面から浮くようにして、スカート部４２において複数のスペーサ４３により部分的にシリンダ１７に止着されている。

実施例８のオイル当て部材４０は、図７（ｂ）に示すように、プランジャ８が遊挿可能な内径とシリンダ１７の外径よりやや大きい外径とを有するリング部４１と、リング部４１の外周縁からシリンダ１７の外周面側に屈曲したスカート部４２とを備えたものである。リング部４１とスカート部４２はオイル不透性の材料（例えば金属板）で形成されている。また、リング部４１の下面にはオイル浸透性の多孔質材料（例えば発泡樹脂）で形成された下面部４７が取着されている。この下面部４７がシリンダ１７の端面から浮くようにして、スカート部４２において複数のスペーサ４３により部分的にシリンダ１７に止着されている。

以上のように構成された油圧式オートテンショナ１０は、例えば図２に示すように使用される。同例では、Ｖベルト１が滑車２と遊び滑車３に巻き掛けられている。遊び滑車３はアーム４の先端に回動可能に取り付けられ、アーム４の基端は軸部５に揺動可能に取り付けられている。このアーム４の中央部に油圧式オートテンショナ１０が連結される。

そして、Ｖベルト１のテンションが過小になると、Ｖベルト１は遊び滑車３及びアーム４を介して、リターンスプリング３１によるプランジャ８の上方への変位を許容し、図２（ａ）に示すように、ピストン部１８がシリンダ１７から退出する方向に変位する。すると、高圧油室２３の圧力が低圧油室２４の圧力より一時的に低下し、逆止弁２５が開き、低圧油室２４内のオイルが油溝１６を経て連通孔２６から高圧油室２３内に流入する。こうして、Ｖベルト１に適度なテンションが加わる。

一方、Ｖベルト１のテンションが過負荷等により過大になると、Ｖベルト１は遊び滑車３及びアーム４を介して、プランジャ８を下方へ強く押圧する。すると、図２（ｂ）に示すように、高圧油室２３内のオイルはクリアランス３０を経て低圧油室２４へリークする。よって、ピストン部１８をシリンダ１７に深く進入させることができるため、Ｖベルト１のテンションを軽減すると同時に、ベルト長さの変化を吸収（自動調整）することができる。

さて、このテンション過大時に、プランジャ８の上下ストロークが大きい場合や周波数が高い場合には、高圧油室２３のオイルＬはクリアランス３０の端から噴出する。しかし、本実施例では、クリアランス３０の端に常に近接して対面するリング部４１を備えたオイル当て部材４０を設けているため、クリアランスの端３０から噴出するオイルＬが直ちにリング部４１に当たり、それから低圧油室２４に流れる。そのため、噴出するオイルＬがエアを巻き込むことが少なく、またエアを巻き込んだオイルＬも、当たったリング部４１を伝う際の気液分離作用により、オイルＬのみとなって低圧油室２４に流れる。

より具体的には、実施例１のオイル当て部材４０は、図３（ｂ）に示すように、オイルＬがリークしないときには自重のみでシリンダ１７の端面を押圧しているが、図３（ｃ）に示すように、オイルＬがクリアランス３０の端から噴出したときには、下面に該オイルＬが当たって自重に抗しシリンダ１７の端面から浮き上がる。分離したオイルＬは、リング部４１とシリンダ１７の端面との間から外周面を伝って低圧油室２４に流れる。分離したエアは、リング部４１とプランジャ８との微小隙間から抜ける。

実施例２のオイル当て部材４０も、図４（ａ）にオイル噴出時を示すように、実施例１と同様に作用する。さらに、スカート部４２があることから、オイルＬがシリンダ１７の外周面に導かれやすい。

実施例３のオイル当て部材４０は、図４（ｂ）に示すように、常にリング部４１がシリンダ１７の端面から浮くようになっているが、オイルＬに対する作用は実施例２と同様である。さらに、オイル当て部材４０が動かないので、リング部４１がプランジャ８に対しこじれて傾くといったおそれがない。

実施例４のオイル当て部材４０は、図５（ａ）に示すように、リング部４１とスカート部４２がオイル浸透性の多孔質材料で形成されているので、噴出したオイルＬはリング部４１に当たるとさらに該リング部４１に浸透し、その浸透する際の気液分離作用により、エアと分離される。分離したオイルＬはオイル当て部材４０の内部ないし外表面を伝って低圧油室２４に流れる。分離したエアはオイル当て部材４０を通過して抜ける。

実施例５のオイル当て部材４０も、図５（ｂ）に示すように、実施例４と同様に作用する。

実施例６のオイル当て部材４０は、図６に示すように、リング部４１が自重と付勢バネ４５とでシリンダ１７の端面を押圧しているが、オイルＬに対する作用は実施例１と同様である。実施例１では、リング部４１の自重だけでシリンダ１７の端面を押圧するため、リング部４１をある程度厚く形成する必要がある。一方、シリンダ１７の端面部位に設けられるオイル当て部材４０が厚いと、プランジャ８のストロークを制約するため、オイル当て部材４０はできるだけ薄く形成したい。そこで、実施例６では付勢バネ４５を加えてオイル当て部材４０の自重だけに頼らないようにし、オイル当て部材４０を薄く（例えば０．７ｍｍ以内で）形成できるようにしたものである。また、付勢バネ４５により、リング部４１がプランジャ８に対しこじれて傾くといったおそれもない。

実施例７のオイル当て部材４０は、図７（ａ）に示すように、実施例２の作用に加え、クリアランス３０の端から噴出したオイルＬの一部が、リング部４１とプランジャ８との微小隙間を通って噴出するような場合でも、その噴出をリング部４１の内周面のラビリンス凹部４６が防ぐ作用を奏する。

実施例８のオイル当て部材４０も、図７（ｂ）に示すように、実施例７と同様に、リング部４１の下面に設けたオイル浸透性の下面部４７が、リング部４１とプランジャ８との微小隙間を通るオイルＬの噴出を防ぐ作用をする。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で各部の構成を適宜変更して実施することもできる。

本発明に係る油圧式オートテンショナの一実施例を示す平面図である。 同油圧式オートテンショナの使用例を説明する概略図である。 油圧式オートテンショナの実施例１のオイル当て部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はオイル非リーク時の断面図、（ｃ）はオイル噴出時の断面図である。 （ａ）は実施例２のオイル当て部材の断面図、（ｂ）は実施例３のオイル当て部材の断面図、（ｃ）は（ｂ）のＩＶｃ−ＩＶｃ断面図である。 （ａ）は実施例４のオイル当て部材の断面図、（ｂ）は実施例５のオイル当て部材の断面図である。 実施例６のオイル当て部材の断面図である。 （ａ）は実施例７のオイル当て部材の断面図、（ｂ）は実施例８のオイル当て部材の断面図である。 従来の油圧式オートテンショナを示す断面図である。 同油圧式オートテンショナにおけるオイルの噴出を示す断面図である。

符号の説明

１０ 油圧式オートテンショナ
１１ ケーシング
１７ シリンダ
１７ａ 環状凹所
１８ ピストン部
２３ 高圧油室
２４ 低圧油室
２５ 逆止弁
２９ スプリングカバー
３０ クリアランス
３１ リターンスプリング
４０ オイル当て部材
４１ リング部
４２ スカート部
４３ スペーサ
４４ Ｏリング
４５ 付勢バネ
４６ ラビリンス凹部
４７ 下面部

Claims (10)

1. シリンダの内部でプランジャのピストン部に押圧される高圧油室と、前記高圧油室に逆止弁を介して連通し得る低圧油室とを備え、前記高圧油室のオイルが、前記シリンダと前記ピストン部と間のクリアランスを経て、前記シリンダの端面付近にある前記クリアランスの端から前記低圧油室へリークする油圧式オートテンショナにおいて、前記クリアランスの端に常に近接して対面するリング部を備えたオイル当て部材を設け、前記クリアランスの端から噴出するオイルが前記リング部に当たってから低圧油室に流れるようにしたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記オイル当て部材は、前記プランジャが遊挿可能な内径を有する前記リング部を備えた請求項１記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記オイル当て部材は、前記プランジャが遊挿可能な内径を有する前記リング部と、前記リング部の外周縁から前記シリンダの外周面側に屈曲したスカート部とを備えた請求項１記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記リング部の内周面にラビリンス凹部を設けた請求項２又は３記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記オイル当て部材は、前記リング部がシリンダの端面に載って、前記オイル当て部材の自重のみで該端面を押圧している請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。
6. 前記オイル当て部材は、前記リング部がシリンダの端面に載って、オイル当て部材の自重と別部材の付勢バネとで該端面を押圧している請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。
7. 前記オイル当て部材は、前記リング部がシリンダの端面から浮くようにして、前記リング部又は前記スカート部において前記シリンダに止着されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。
8. 前記オイル当て部材は、前記シリンダの上端の内周面に凹設した環状凹所に入り込んで、抜け止めされている請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。
9. 少なくとも前記リング部がオイル不透性の材料で形成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。
10. 少なくとも前記リング部がオイル浸透性の多孔質材料で形成されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の油圧式オートテンショナ。

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