WO2019059336A1

WO2019059336A1 - 油圧式オートテンショナ

Info

Publication number: WO2019059336A1
Application number: PCT/JP2018/034992
Authority: WO
Inventors: 直人本多
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP6800823B2; JP2019056452A

Abstract

上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ（２２）と、シリンダ（２２）に上下に移動可能に挿入されたロッド（２３）と、シリンダ（２２）の内部に設けられた油圧ダンパ機構（２４）と、ロッド（２３）の上端に固定されたばね座（２５）と、シリンダ（２２）の外周を囲むように配置されたリターンスプリング（２６）と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、リターンスプリング（２６）の上端とばね座（２５）の間に挟み込まれる環状のフランジ部（４５）と、フランジ部（４５）の径方向内端からシリンダ（２２）の外周とリターンスプリング（２６）の内周との間の環状隙間を通って下方に延びる筒部（４６）とからなるダストキャップ（２７）を設ける。

Description

油圧式オートテンショナ

　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。こ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、そのロッドの上端に固定されたばね座と、そのばね座を上方に付勢するリターンスプリングとを有し、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。またこの油圧式オートテンショナは、補機ベルトの振動を減衰するため、補機ベルトからロッドに負荷される下向きの力を緩衝する油圧ダンパ機構をシリンダの内部に有する。

特許第５５７４２２９号公報

　ところで、上記のような油圧式オートテンショナは、補機ベルトのレイアウトの都合上、ベルト伝動装置の低い位置に配置されることがある。この場合、ベルト伝動装置で発生する粉塵等が、油圧式オートテンショナの周囲に降り掛かるため、油圧式オートテンショナのシリンダ内部に粉塵等が侵入する問題が生じやすくなり、シリンダ内部に侵入した粉塵等によって、油圧ダンパ機構の構成部品の摩耗が促進され、その結果、油圧式オートテンショナのダンパ力が低下するおそれがあることが分かった。

　この発明が解決しようとする課題は、粉塵等の多い環境で使用したときにもダンパ力の低下が生じにくい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、
　前記ロッドに負荷される下向きの力を緩衝するように前記シリンダの内部に設けられた油圧ダンパ機構と、
　前記ロッドの上端に固定されたばね座と、
　前記シリンダの外周を囲むように配置され、前記ばね座を上方に付勢するリターンスプリングと、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
　前記リターンスプリングの上端と前記ばね座の間に挟み込まれる環状のフランジ部と、前記フランジ部の径方向内端から前記シリンダの外周と前記リターンスプリングの内周との間の環状隙間を通って下方に延びる筒部とからなるダストキャップを設けた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、油圧式オートテンショナの外部の粉塵等は、シリンダの外周とダストキャップの筒部との間に形成される上下に細長い空間を、重力に逆らって下側から上側に通過しない限り、シリンダの上端の開口に到達することができないので、粉塵等の多い環境で使用したときにも、油圧式オートテンショナのシリンダ内部に粉塵等が侵入しにくく、ダンパ力の低下が生じにくい。

　前記筒部の上下方向の長さを、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリングの長さの４０％以上に設定すると好ましい。

　このようにすると、シリンダの外周とダストキャップの筒部との間に形成される上下に細長い空間の長さが十分に長くなり、シリンダ内部への粉塵等の侵入を効果的に防止することができる。

　前記筒部は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部と、前記ストレート部の下端から下方に向かって外径が次第に縮径するテーパ部とを有し、前記テーパ部の上下方向の長さが、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリングの長さの２０％以上に設定されているものを採用すると好ましい。

　このようにすると、補機ベルトの張力が大きくなってリターンスプリングが圧縮されたときに、リターンスプリングに座屈変形（リターンスプリングの軸方向の中央部分が軸直角方向にずれるようにリターンスプリングが全体として湾曲する変形）が生じても、ダストキャップの筒部が下方に向かって次第に縮径するテーパ部をもつ形状なので、ダストキャップの筒部がリターンスプリングに干渉するのを防止することができる。

　また、前記筒部は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部と、前記ストレート部の下端に段差部を介して接続され、前記ストレート部よりも外径が小さい小径ストレート部とを有し、前記小径ストレート部の上下方向の長さが、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリングの長さの２０％以上に設定されているものを採用することもできる。

　このようにすると、補機ベルトの張力が大きくなってリターンスプリングが圧縮されたときに、リターンスプリングに座屈変形（リターンスプリングの軸方向の中央部分が軸直角方向にずれるようにリターンスプリングが全体として湾曲する変形）が生じても、ダストキャップの筒部が、ストレート部の下端に段差部を介して小径ストレート部を接続した形状なので、ダストキャップの筒部がリターンスプリングに干渉するのを防止することができる。

　前記筒部の下端に、前記シリンダの外周に隙間をもって嵌合する径方向内向きの環状突起を形成すると好ましい。

　このようにすると、筒部の下端に径方向内向きの環状突起が形成されているので、筒部の下端の内周とシリンダの外周との間の隙間を粉塵等が通過しにくくなり、油圧式オートテンショナの外部の粉塵等がシリンダ内部に侵入するのを効果的に防止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、粉塵等の多い環境で使用したときにも、油圧式オートテンショナのシリンダ内部に粉塵等が侵入しにくく、ダンパ力の低下が生じにくい。

この発明の第１実施形態の油圧式オートテンショナを組み込んだベルト伝動装置の例を示す正面図図１に示す張力調整装置の拡大図図２のIII－III線に沿った断面図図３のダストキャップ近傍の拡大断面図第２実施形態の油圧式オートテンショナを図４に対応して示す図第３実施形態の油圧式オートテンショナを図４に対応して示す図

　図１に、この発明の第１実施形態の油圧式オートテンショナ１を組み込んだベルト伝動装置の例を示す。このベルト伝動装置は、エンジンのクランクシャフト２に取り付けられたクランクプーリ３と、ウォータポンプの回転軸４に取り付けられた補機プーリ５と、ＩＳＧ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｔａｒｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）の回転軸６に取り付けられたＩＳＧプーリ７と、固定軸８に取り付けられたアイドラプーリ９と、エアコンのコンプレッサの回転軸１０に取り付けられた補機プーリ１１と、これらの各プーリ３，５，７，９，１１に掛け渡されたベルト１２と、ベルト１２の張力を適正範囲に保つ張力調整装置１３とを有する。

　ＩＳＧの回転軸６は、エンジンの定常運転時には、クランクシャフト２の駆動力によって発電を行なう発電機（ジェネレータ）の入力軸として機能し、エンジン始動時には、停止状態にあるクランクシャフト２を強制的に回転させる電動モータ（スタータ）の出力軸として機能する。

　張力調整装置１３は、ベルト伝動装置の低い位置に配置されている。すなわち、ベルト１２は、各プーリプーリ３，５，７，９，１１を経由しながら高低差をもって循環する環状経路を走行し、その環状経路の下側に油圧式オートテンショナ１が位置するように、張力調整装置１３が配置されている。

　図２、図３に示すように、張力調整装置１３は、ベルト１２に接触するテンションプーリ１４と、テンションプーリ１４を支持するプーリアーム１５と、テンションプーリ１４をベルト１２に押さえ付ける方向にプーリアーム１５を付勢する油圧式オートテンショナ１とを有する。

　油圧式オートテンショナ１の下部連結片１６は下部連結軸１７を介してエンジンブロック１８（図３参照）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１９は上部連結軸２０を介してプーリアーム１５に回動可能に連結されている。プーリアーム１５は、エンジンブロック１８に固定された支点軸２１を中心に揺動可能に支持されている。

　図３に示すように、油圧式オートテンショナ１は、シリンダ２２と、シリンダ２２に上下に移動可能に挿入されたロッド２３と、ロッド２３に負荷される下向きの力を緩衝するようにシリンダ２２の内部に設けられた油圧ダンパ機構２４と、ロッド２３の上端に固定されたばね座２５と、ばね座２５を上方に付勢するリターンスプリング２６と、シリンダ２２の内部への粉塵等の侵入を防止するダストキャップ２７とを有する。

　シリンダ２２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２２の下端には、下部連結片１６が一体に設けられている。下部連結片１６には、下部連結軸１７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２２の外周には、リターンスプリング２６の下端を支持する支持フランジ２９が一体に設けられている。シリンダ２２は、アルミ合金で形成されている。

　油圧ダンパ機構２４は、シリンダ２２内に嵌め込まれた鋼製のスリーブ３０と、スリーブ３０内に上下に摺動可能に挿入されたプランジャ３１と、プランジャ３１の下側に形成された圧力室３２と、プランジャ３１の上側に形成されたリザーバ室３３と、圧力室３２とリザーバ室３３の間を連通する油通路３４と、油通路３４のリザーバ室３３側から圧力室３２側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ３５と、プランジャ３１とスリーブ３０の摺動面間に形成されたリーク隙間３６とからなる。

　圧力室３２は、作動油で満たされ、リザーバ室３３には、空気と作動油が上下二層に収容されている。油通路３４は、プランジャ３１の内部を上下に貫通して形成されている。チェックバルブ３５は、油通路３４の圧力室３２側の端部に配置されている。リーク隙間３６の大きさは微小であり、プランジャ３１の外周の円筒面とスリーブ３０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。プランジャ３１は、圧力室３２に組み込まれたプランジャスプリング３７で上方に付勢されている。プランジャ３１はロッド２３の下端を支持しており、ロッド２３が上下に移動するとき、そのロッド２３と一体にプランジャ３１が上下に移動するようになっている。

　ロッド２３のシリンダ２２内への挿入部分の外周には、ウェアリング３８が取り付けられている。ウェアリング３８は、ロッド２３の位置がシリンダ２２の中心からずれないようにシリンダ２２の内周で案内されている。ウェアリング３８には、作動油を通過させる貫通孔３９が設けられている。

　シリンダ２２の上端開口の内周には、ロッド２３の外周に摺接する環状のオイルシール４０が嵌め込まれ、このオイルシール４０によってシリンダ２２内の作動油が密封されている。オイルシール４０は、シリンダ２２の上端開口の内周に装着した止め輪４１でシリンダ２２に固定されている。

　ばね座２５は、上部連結片１９と、上部連結片１９の下端外周に形成されたばね受けフランジ４２とを有し、そのばね受けフランジ４２でリターンスプリング２６の上端を受けている。また、ばね座２５には、シリンダ２２の外周とリターンスプリング２６の内周との間を通って下方に延びる筒状のスカート部４３が一体に形成されている。上部連結片１９とばね受けフランジ４２は、継ぎ目のない一体に形成されている。上部連結片１９には、上部連結軸２０を回動可能に支持する軸受４４が組み込まれている。

　リターンスプリング２６は、シリンダ２２の外径よりも大きい内径をもつ円筒コイルばねであり、シリンダ２２の外周を囲むようにシリンダ２２と同軸に配置されている。

　図４に示すように、ダストキャップ２７は、リターンスプリング２６の上端とばね座２５の間に挟み込まれる環状のフランジ部４５と、フランジ部４５の径方向内端からシリンダ２２の外周とリターンスプリング２６の内周との間の環状隙間を通って下方に延びる筒部４６とからなる。フランジ部４５は、ばね座２５のばね受けフランジ４２の下面と、リターンスプリング２６の上端との間に挟み込まれる平坦な環状板の部分である。

　筒部４６は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部４７と、ストレート部４７の下端から下方に向かって外径が次第に縮径するテーパ部４８とからなる。筒部４６の上下方向の長さは、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの４０％以上６０％以下に設定されている。テーパ部４８の上下方向の長さは、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの２０％以上３５％以下に設定されている。筒部４６の上下方向の長さを外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの６０％以下に設定することにより、ベルト１２の張力が急激に大きくなり、ばね座２５とダストキャップ２７が下方に大きく移動したときにも、ダストキャップ２７の筒部４６の下端がシリンダ２２の下部に干渉するのを防止することができる。

　筒部４６の下端（ここではテーパ部４８の下端）には、シリンダ２２の外周に隙間をもって嵌合する径方向内向きの環状突起４９が形成されている。環状突起４９の先端部の内周とシリンダ２２の外周との間に形成される環状隙間の大きさは、半径で１．０ｍｍ以下（好ましくは０．５ｍｍ以下）とされている。フランジ部４５と筒部４６と環状突起４９は、金属板（鋼板、アルミ板など）の深絞り加工によって継ぎ目のない一体に形成されている。フランジ部４５と筒部４６と環状突起４９は、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維強化材を樹脂材料に複合した繊維強化樹脂材料で形成することも可能である。このようにすると、油圧式オートテンショナ１の軽量化を図ることができる。

　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。

　図２に示すベルト１２の張力が小さくなると、リターンスプリング２６の付勢力によって、図３に示すロッド２３がスリーブ３０から突出する方向にロッド２３が移動し、ベルト１２の弛みを吸収する。このとき、図３に示す圧力室３２の容積が拡大するので、チェックバルブ３５が開き、リザーバ室３３内の作動油が油通路３４を通って圧力室３２に流入する。

　一方、図２に示すベルト１２の張力が大きくなると、そのベルト１２の張力によって、図３に示すロッド２３がスリーブ３０内に押し込まれる方向にロッド２３が移動し、ベルト１２の緊張を吸収する。このとき、図３に示す圧力室３２の容積が縮小するので、チェックバルブ３５が閉じ、圧力室３２内の作動油がリーク隙間３６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。

　ところで、上記の油圧式オートテンショナ１は、図１に示すように、ベルト伝動装置の低い位置に配置した場合、ベルト伝動装置で発生する粉塵等が、油圧式オートテンショナ１の周囲に降り掛かるため、油圧式オートテンショナ１のシリンダ２２内部に粉塵等が侵入する問題が生じやすくなり、シリンダ２２内部に侵入した粉塵等によって、油圧ダンパ機構２４の構成部品の摩耗が促進され、その結果、油圧式オートテンショナ１のダンパ力が低下するおそれがある。

　これに対し、この実施形態の油圧式オートテンショナ１は、粉塵等の多い環境で使用したときにもダンパ力の低下を生じにくくするため、シリンダ２２の上部外周を覆うダストキャップ２７を設けている。このようにすると、油圧式オートテンショナ１の外部の粉塵等は、シリンダ２２の外周とダストキャップ２７の筒部４６との間に形成される上下に細長い空間を、重力に逆らって下側から上側に通過しない限り、シリンダ２２の上端の開口に到達することができないので、粉塵等の多い環境で使用したときにも、油圧式オートテンショナ１のシリンダ２２内部に粉塵等が侵入しにくく、ダンパ力の低下が生じにくい。

　また、この油圧式オートテンショナ１は、筒部４６の上下方向の長さを、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの４０％以上に設定しているので、シリンダ２２の外周とダストキャップ２７の筒部４６との間に形成される上下に細長い空間の長さが十分に長くなり、シリンダ２２内部への粉塵等の侵入を効果的に防止する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、ベルト１２の張力が大きくなってリターンスプリング２６が圧縮されたときに、リターンスプリング２６に座屈変形（リターンスプリング２６の軸方向の中央部分が軸直角方向にずれるようにリターンスプリング２６が全体として湾曲する変形）が生じても、ダストキャップ２７の筒部４６が下方に向かって次第に縮径するテーパ部４８をもつ形状なので、ダストキャップ２７の筒部４６がリターンスプリング２６に干渉するのを防止する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、筒部４６の下端に径方向内向きの環状突起４９が形成されているので、筒部４６の下端の内周とシリンダ２２の外周との間の隙間を粉塵等が通過しにくく、油圧式オートテンショナ１の外部の粉塵等がシリンダ２２内部に侵入するのを効果的に防止することが可能となっている。

　図５に、この発明の第２実施形態を示す。第２実施形態は、第１実施形態とダストキャップ２７の形状が異なるだけであり、その他の構成は同一である。そのため、第１実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

　ダストキャップ２７の筒部４６は、全長にわたって外径が一定のストレート形状である。筒部４６の上下方向の長さは、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの４０％以上６０％以下に設定されている。筒部４６の下端には、シリンダ２２の外周に隙間をもって嵌合する径方向内向きの環状突起４９が形成されている。環状突起４９の先端部の内周とシリンダ２２の外周との間に形成される環状隙間の大きさは、半径で１．０ｍｍ以下（好ましくは０．５ｍｍ以下）とされている。

　図６に、この発明の第３実施形態を示す。第３実施形態は、第１実施形態とダストキャップ２７の形状が異なるだけであり、その他の構成は同一である。そのため、第１実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

　筒部４６は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部５０と、ストレート部５０の下端に段差部５１を介して接続され、ストレート部５０よりも外径が小さい小径ストレート部５２とを有する。小径ストレート部５２も、ストレート部５０と同様に、上下に沿って外径が一定であるが、小径ストレート部５２の外径は、ストレート部５０の外径よりも小さい。

　筒部４６の上下方向の長さは、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの４０％以上６０％以下に設定されている。小径ストレート部５２の上下方向の長さは、外力が作用していない自然状態でのリターンスプリング２６の長さの２０％以上３５％以下に設定されている。

　筒部４６の下端（ここでは小径ストレート部５２の下端）には、シリンダ２２の外周に隙間をもって嵌合する径方向内向きの環状突起４９が形成されている。環状突起４９の先端部の内周とシリンダ２２の外周との間に形成される環状隙間の大きさは、半径で１．０ｍｍ以下（好ましくは０．５ｍｍ以下）とされている。

　この第３実施形態の油圧式オートテンショナ１は、ベルト１２の張力が大きくなってリターンスプリング２６が圧縮されたときに、リターンスプリング２６に座屈変形（リターンスプリング２６の軸方向の中央部分が軸直角方向にずれるようにリターンスプリング２６が全体として湾曲する変形）が生じても、ダストキャップ２７の筒部４６が、ストレート部５０の下端に段差部５１を介して小径ストレート部５２を接続した形状なので、ダストキャップ２７の筒部４６がリターンスプリング２６に干渉するのを防止することが可能となっている。

　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
２２　　　シリンダ
２３　　　ロッド
２４　　　油圧ダンパ機構
２５　　　ばね座
２６　　　リターンスプリング
２７　　　ダストキャップ
４５　　　フランジ部
４６　　　筒部
４７　　　ストレート部
４８　　　テーパ部
４９　　　環状突起
５０　　　ストレート部
５１　　　段差部
５２　　　小径ストレート部

Claims

　上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ（２２）と、
　前記シリンダ（２２）に上下に移動可能に挿入されたロッド（２３）と、
　前記ロッド（２３）に負荷される下向きの力を緩衝するように前記シリンダ（２２）の内部に設けられた油圧ダンパ機構（２４）と、
　前記ロッド（２３）の上端に固定されたばね座（２５）と、
　前記シリンダ（２２）の外周を囲むように配置され、前記ばね座（２５）を上方に付勢するリターンスプリング（２６）と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
　前記リターンスプリング（２６）の上端と前記ばね座（２５）の間に挟み込まれる環状のフランジ部（４５）と、前記フランジ部（４５）の径方向内端から前記シリンダ（２２）の外周と前記リターンスプリング（２６）の内周との間の環状隙間を通って下方に延びる筒部（４６）とからなるダストキャップ（２７）を設けたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
　前記筒部（４６）の上下方向の長さを、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリング（２６）の長さの４０％以上に設定した請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
　前記筒部（４６）は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部（４７）と、前記ストレート部（４７）の下端から下方に向かって外径が次第に縮径するテーパ部（４８）とを有し、前記テーパ部（４８）の上下方向の長さが、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリング（２６）の長さの２０％以上に設定されている請求項１または２に記載の油圧式オートテンショナ。
　前記筒部（４６）は、上下方向に沿って外径が一定のストレート部（５０）と、前記ストレート部（５０）の下端に段差部（５１）を介して接続され、前記ストレート部（５０）よりも外径が小さい小径ストレート部（５２）とを有し、前記小径ストレート部（５２）の上下方向の長さが、外力が作用していない自然状態での前記リターンスプリング（２６）の長さの２０％以上に設定されている請求項１または２に記載の油圧式オートテンショナ。
　前記筒部（４６）の下端に、前記シリンダ（２２）の外周に隙間をもって嵌合する径方向内向きの環状突起（４９）が形成されている請求項１から４のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。