JP6250343B2

JP6250343B2 - 油圧式オートテンショナ

Info

Publication number: JP6250343B2
Application number: JP2013196488A
Authority: JP
Inventors: 唯久田中
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: JP2015064004A

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による車両の発進時にエンジンを瞬時に始動させるＩＳＧ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｔａｒｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ）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７（ａ）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３１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３２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３３の回転軸に取り付けられた補機プーリＰ_３間にベルト３４を掛け渡し、エンジンの通常運転時、同図に示すように、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３２および補機３３を駆動し、スタータ・ジェネレータ３２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３２の駆動によるエンジンの始動時、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３２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３４ａにテンションプーリ３５を設け、そのテンションプーリ３５を回転自在に支持する揺動可能なプーリアーム３６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３５がベルト３４を押圧する方向にプーリアーム３６を付勢し、ベルト３４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突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７（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３６に連結して、ベルト３４からテンションプーリ３５およびプーリアーム３６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２０１２−２４１７９４号公報

ところで、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３２でのエンジン始動時のそれぞれにおいてベルト３４に適正な張力を付与することができない。

すなわち、上記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３２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３４に弛みが生じ、ベルト３４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３２によるエンジン始動不良が起きる可能性がある。

一方、リーク隙間をスタータ・ジェネレータ３２の駆動によるエンジンの始動時におけるベルト３４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３４の張力が高くなり過ぎてベルト３４が過張力となり、ベルト３４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、オイルが入れられた底付きシリンダの底面上にバルブスリーブを突設し、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、シリンダとロッド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リザーバ室を設け、前記シリンダの底部には、その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チェックバルブを設け、前記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、圧力室内のオイルが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からリークする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、前記バルブスリーブとロッドの摺動面間にシールリングを組み込んで、その摺動面間をシールし、そのシールリングが周方向の一部に合口を有し、その合口でのオイル流通量を前記リーク隙間でのオイル流通量より大きくし、かつ、圧力室内の急激な圧力上昇時にリーク隙間から合口にリークオイルが集中し、干渉してオイルの流通を阻害する大きさに設定した構成を採用したのである。

ここで、圧力室内の急激な圧力上昇時とは、たとえば、アイドルストップ機構などによって、エンジン運転時からエンジンを停止し、ＩＳＧ始動によってエンジンを始動させると、テンショナに取り付けられたテンションプーリによって押圧される側のベルトの張力が、緩み側から張り側に変化する。このように、テンションプーリによって押圧される側のベルトの張力が、緩み側から張り側に変化するに伴ってベルトの張力が急激に強くなり、そのベルト張力によりテンショナが急激に押し込まれた場合の圧力上昇をいう。

この発明に係る油圧式オートテンショナにおいて、シールリングに形成された合口の大きさは、０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとされ、油圧式オートテンショナの用途や大きさ等によって必要とされるオイルの流速との関係より、上記大きさの範囲のなかから適宜に設定される。

具体的には、スタータ・ジェネレータの駆動によるエンジン始動時は、エンジンの通常運転状態と比べてオイルの流速が速い。したがって、エンジン始動時においては、オイルの流速が速いことからオイル同士が干渉することにより合口でオイル流量が規制される大きさに設定し、エンジンの通常運転状態においては、オイルの流速が遅いことから、合口でオイル流量が規制されることなく流動される大きさに設定すればよい。

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シリンダを連結し、ロッド先端のばね座をテンションプーリを支持するプーリアームに連結して、テンションプーリがクランクシャフトプーリとモータ・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、チェックバルブが閉鎖して、圧力室内のオイルはリーク隙間およびシールリングの合口に流動し、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る。

このとき、リーク隙間によるオイル流通量は合口でのオイル流通量より少ないため、上記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ことによって、リーク隙間にリークしたオイルは合口で流量が規制されることなく流動することになる。その結果、エンジンの通常運転時におけるベルト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し、チェックバルブは閉鎖すると共に、圧力室内のオイルはリーク隙間およびシールリングの合口に流動する。このとき、オイルの圧力はエンジンの通常運転時におけるオイル圧力より高いため、リーク隙間でのオイルの流速は速く、円環のリーク隙間からシールリングの合口にリークオイルが集中して互いに干渉し合い、オイルの流出が阻害されることになる。

その結果、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。

この発明に係る油圧式オートテンショナにおいて、シールリングは合成樹脂からなるものであってもよい。

また、シールリングに形成された合口は、ストレートカット、アングルカット、ステップカットのいずれでもよい。

さらに、シールリングは、ロッドの外径面に形成されたリング溝に組込むようにしてもよく、あるいは、バルブスリーブの内径面に形成されたリング溝に組込むようにしてもよい。

この発明においては、上記のように、バルブスリーブとロッドの摺動面間にシールリングを組み込み、そのシールリングの周方向の一部に設けられた合口でのオイル流通量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でのオイル流通量より大きくし、かつ、圧力室内の急激な圧力上昇時にリーク隙間から合口にリークオイルが集中して干渉し合う大きさに設定したことによって、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。

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II−II線に沿った断面図図２に示すシールリングの斜視図シールリングの他の例を示す斜視図シールリングのさらに他の例を示す斜視図シールリングの組込みの他の例を示す断面図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１は底部を有し、その底部の下面に図７（ａ）に示すプーリアーム３６に連結される連結片２が設けられている。

連結片２には、一側面から他側面に貫通する軸挿入孔２ａが設けられ、その軸挿入孔２ａ内に筒状の支点軸２ｂとその支点軸２ｂを回転自在に支持する滑り軸受２ｃとが組み込まれ、上記支点軸２ｂ内に挿通されてプーリアーム３６にねじ係合されるボルトの締め付けにより支点軸２ｂが固定され、その支点軸２ｂを中心にしてシリンダ１が揺動自在の取付けとされる。

シリンダ１の底面には、スリーブ嵌合孔３が設けられ、そのスリーブ嵌合孔３内に鋼製のバルブスリーブ４の下端部が圧入されている。バルブスリーブ４内にはロッド５の下部に設けられた大径部５ａが摺動自在に挿入され、そのロッド５の挿入によって、バルブスリーブ４内に圧力室６が設けられている。

ロッド５のシリンダ１の外部に位置する上端部にはばね座７が固定され、そのばね座７とシリンダ１の底面間に組込まれたリターンスプリング８は、シリンダ１とロッド５が相対的に伸張する方向に付勢している。

ばね座７の上端には図７（ａ）に示すエンジンブロックＥに連結される連結片９が設けられている。連結片９には一側面から他側面に貫通するスリーブ挿入孔９ａが形成され、そのスリーブ挿入孔９ａ内にスリーブ９ｂと、そのスリーブ９ｂを回転自在に支持する滑り軸受９ｃとが組み込まれ、上記スリーブ９ｂ内に挿通されるボルトによって連結片９がエンジンブロックＥに回転自在に連結される。

ばね座７は成形品からなり、その成形時にシリンダ１の上部外周を覆う筒状のダストカバー１０と、リターンスプリング８の上部を覆う筒状のスプリングカバー１１とが同時に成形されて、ばね座７に一体化されている。

ここで、ばね座７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１１は、ばね座７の成形時にインサート成形される筒体１２によって外周の全体が覆われている。筒体１２は、鋼板のプレス成形品からなる。

シリンダ１の上側開口部内にはシール部材としてのオイルシール１３が組込まれ、そのオイルシール１３の内周が筒体１２の外周面に弾性接触して、シリンダ１の上側開口を閉塞し、シリンダ１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１３の組み込みにより、シリンダ１とバルブスリーブ４との間に密閉されたリザーバ室１４が形成される。リザーバ室１４と圧力室６は、スリーブ嵌合孔３とバルブスリーブ４の嵌合面間に形成された油通路１５およびスリーブ嵌合孔３の底面中央部に形成された円形凹部からなる油溜り１６を介して連通している。

バルブスリーブ４の下端部内にはチェックバルブ１７が組み込まれている。チェックバルブ１７は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１４内の圧力より高くなると閉鎖して、圧力室６と油通路１５の連通を遮断し、圧力室６内のオイルが油通路１５を通ってリザーバ室１４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５の下部に設けられた大径部５ａにはリング溝１８が形成され、そのリング溝１８内にシールリング２０が組み込まれている。

シールリング２０は、大径部５ａの外径面とバルブスリーブ４の内径面間に形成されたリーク隙間１９をシールしている。シールリング２０は合成樹脂からなり、周方向の一部には合口２１が設けられている。

合口２１は、図３に示すように、軸心に平行するストレートカットからなるものであってもよく、あるいは、図４に示すように、軸心に対して傾斜するアングルカットからなるものであってもよい。さらに、図５に示すように、突合せ端面のそれぞれに突出部２１ａと凹部２１ｂを設け、その突出部２１ａと凹部２１ｂを対向する突合せ面の凹部２１ｂと突出部２１ａに挿入させたステップカットからなるものであってもよい。

ここで、リーク隙間１９は、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されている。一方、合口２１は、その合口２１でのオイル流通量がリーク隙間１９でのオイル流通量より大きくされ、しかも、圧力室６内が急激に圧力上昇して環状のリーク隙間１９から合口２１にリークオイルが集中した際、そのリークオイルが干渉し合って流通を阻害する大きさに設定されている。

図１に示すように、バルブスリーブ４の内径面における上端部には環状溝２２が形成され、その環状溝２２内に止め輪２３が組み込まれている。止め輪２３の内周部はバルブスリーブ４の内径面より内方に位置し、その止め輪２３の内周部に対するロッド５の大径部５ａの上端面の当接によってロッド５はバルブスリーブ４から抜け出るのが防止される。

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７（ａ）に示す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への組込みに際しては、シリンダ１の閉塞端に設けた連結片２をプーリアーム３６に連結し、かつ、ばね座７の連結片９をエンジンブロックＥに連結して、そのプーリアーム３６に調整力を付与する。

上記のようなベルト３４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３３の負荷変動等によってベルト３４の張力が変化し、上記ベルト３４の張力が弱くなると、リターンスプリング８の押圧によりシリンダ１とロッド５が伸張する方向に相対移動してベルト３４の弛みが吸収される。

ここで、シリンダ１とロッド５が伸張する方向に相対移動するとき、圧力室６内の圧力はリザーバ室１４内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１７が開放する。このため、リザーバ室１４内のオイルは油通路１５から油溜り１６を通って圧力室６内にスムーズに流れ、シリンダ１とロッド５は伸張する方向にスムーズに相対移動してベルト３４の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト３４の張力が強くなると、ベルト３４から油圧式オートテンショナのシリンダ１とロッド５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６内の圧力はリザーバ室１４内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１７が閉鎖する。

また、圧力室６内のオイルは、バルブスリーブ４の内径面とロッド５の外径面間に形成されたリーク隙間１９からシールリング２０の合口２１を流通してリザーバ室１４内に流入し、上記リーク隙間１９に流れるオイルの粘性抵抗によって圧力室６内に油圧ダンパ力が発生し、その油圧ダンパ力によって、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、リーク隙間１９によるオイル流通量はシールリング２０における合口２１でのオイル流通量より少なく、また、リーク隙間１９はエンジンの通常運転時におけるベルト３４の張力変動を吸収可能な大きさに設定されているため、リーク隙間１９にリークしたオイルは合口２１で流量が規制されることなく流動することになる。その結果、エンジンの通常運転時におけるベルト３４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３２の駆動によるエンジン始動時、ベルト３４の張力は急激に大きくなって圧力室６の圧力が急激に上昇し、チェックバルブ１７は閉鎖すると共に、圧力室６内のオイルはリーク隙間１９およびシールリング２０の合口２１に流動する。このとき、オイルの圧力はエンジンの通常運転時におけるオイル圧力より高いため、リーク隙間１９でのオイルの流速は速く、円環のリーク隙間１９からシールリング２０の合口２１にリークオイルが集中して互いに干渉し合い、オイルの流出が阻害されることになる。

そのため、圧力室６での急激な圧力低下がなく、その圧力室６内の油圧ダンパ作用によってロッド５の押し込みが抑制され、ベルト３４はクランクシャフト３１を駆動するのに必要なベルト張力に保持され、ベルト３４とプーリＰ_１乃至Ｐ_３間のスリップが防止される。

図１では、ロッド５の下部に設けられた大径部５ａにリング溝１８を形成し、そのリング溝１８内にシールリング２０を組み込むようにしたが、図６に示すように、ロッド５を軸方向の全長にわたって同一径とし、バルブスリーブ４の上部に上記ロッド５が摺動自在に挿入される小径孔部４ａを設け、その小径孔部４ａの内径面にリング溝２４を形成し、そのリング溝２４内に合口２１を有するシールリング２０を組み込むようにしてもよい。

この場合、ロッド５の下端部外周に環状溝２５を設け、その環状溝２５に止め輪２６を取り付けて、小径孔部４ａの下端面に対する止め輪２６の当接によりロッド５を抜止めする。

１シリンダ
４バルブスリーブ
５ロッド
６圧力室
７ばね座
８リターンスプリング
１４リザーバ室
１５油通路
１７チェックバルブ
１８リング溝
１９リーク隙間
２０シールリング
２１合口
２４リング溝

Claims

オイルが入れられた底付きシリンダの底面上にバルブスリーブを突設し、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、シリンダとロッド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リザーバ室を設け、前記シリンダの底部には、その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チェックバルブを設け、前記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、圧力室内のオイルが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からリークする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、
前記バルブスリーブとロッドの摺動面間にシールリングを組み込んで、その摺動面間をシールし、そのシールリングが周方向の一部に合口を有し、前記圧力室内のオイルが前記リーク隙間および前記シールリングの合口を通って前記リザーバ室に流入するときに、前記リーク隙間が上流側、前記シールリングの合口が下流側となるように前記リーク隙間および前記シールリングの合口を配置し、その合口でのオイル流通量を前記リーク隙間でのオイル流通量より大きくし、かつ、圧力室内の急激な圧力上昇時にリーク隙間から合口にリークオイルが集中し、干渉してオイルの流通を阻害する大きさに設定したことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
前記シールリングが合成樹脂からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
前記合口が、ストレートカット、アングルカット、ステップカットの一種からなる請求項１又は２に記載の油圧式オートテンショナ。
前記ロッドの外径面にリング溝を設け、そのリング溝に前記シールリングを組み込んだ請求項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。
前記バルブスリーブの内径面にリング溝を設け、そのリング溝に前記シールリングを組み込んだ請求項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。