JP5767005B2

JP5767005B2 - 油圧式オートテンショナの組立方法

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Publication number: JP5767005B2
Application number: JP2011093675A
Authority: JP
Inventors: 武博高野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: EP2514996B1; JP2012225425A; EP2514996A1

Description

この発明は、内燃機関のカム軸駆動用ベルト伝動装置におけるタイミングベルトや補機駆動用ベルトの張力を一定に保持する油圧式オートテンショナに関する。

自動車の内燃機関に組込まれたカム軸駆動用ベルト伝動装置においては、機関運転時の機関本体の熱膨張による軸間距離の変化や経年変化によるタイミングベルト(以下、単にベルトという)の伸びによって、そのベルトの張力が変化する。

このため、上記のようなベルト伝動装置においては、ベルトに油圧式オートテンショナの調整力を付与し、ベルトの張力を一定に保持して、ベルトのバタツキによる異音の発生や歯飛びを防止するようにしている。

上記油圧式オートテンショナとして、底付きスリーブが内嵌合されたシリンダの上部開口をシール部材の組込みにより密閉して、シリンダ内部に充填された作動油の油面上に空気溜りを設け、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドのスリーブ内部に位置する下端部に摺動可能なプランジャを設け、そのプランジャの下方に形成された圧力室内の油圧によるダンパ作用と、シリンダ内に組み込まれたリターンスプリングが上記プッシュロッドを外方に向けて押圧する作用によってベルトの張力を一定に保持するようにした気液二相構造の油圧式オートテンショナが従来から知られている。

ところで、従来から知られているこの種の油圧式オートテンショナにおいては、その組立において、プッシュロッドの下端部に接続されたプランジャをスリーブ内に挿入する際に、スリーブ内に先に組込まれたプランジャスプリングや予め充填された作動油の影響を受けてプランジャに傾きを生じることが多く、オートテンショナの組立てに非常に手間がかかるという不都合があった。

そのような不都合を解消するため、特許文献１においては、プランジャスプリングの自然状態での長さを、スリーブの開口端部内にプランジャの下部が挿入される状態で、そのプランジャの下面に当接することのない長さとし、そのプランジャスプリングをスリーブ内に挿入し、かつ、スリーブ内にプランジャスプリングが浸かる程度の作動油を充填し、一方、リターンスプリングおよびシール部材が嵌合されたプッシュロッドの下端部をプランジャの上部に形成されたロッド挿入孔に挿入して油圧ダンパユニットを形成し、その油圧ダンパユニットを上記プランジャを先にしてシリンダ内に挿入し、上記プッシュロッドの押し込みによりスリーブ内にプランジャを挿入した後、シリンダの上部開口から作動油を注入してシリンダの上部開口をシール部材で密閉するようにした油圧式オートテンショナの組立方法を提案している。

特許第４２５１８８５号公報

ところで、特許文献１に記載された油圧式オートテンショナにおいては、スリーブに対するプランジャの挿入前および挿入後の２回に分けて作動油を注入する必要があり、しかも、スリーブ内にプランジャを挿入する際に圧力室に空気が残るため、空気抜きの作業が必要であり、油圧式オートテンショナの組立ての容易化を図る上において改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、気液二相構造の油圧式オートテンショナの組立ての容易化を図ることである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、下部が閉塞するシリンダの内部に鋼製の底付きのバルブスリーブを挿入し、そのバルブスリーブの内部にプランジャを摺動自在に組み込んで、その下方に圧力室と、上方にリザーバ室とを形成し、前記シリンダの上部開口を密封してシリンダの内部に封入された作動油上に空気溜りを形成するシール部材を設け、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドの下端部を前記プランジャの上部に形成されたロッド挿入孔に挿入し、前記プランジャには圧力室とリザーバ室とを連通する通路を設け、その通路に圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設け、前記圧力室にはプランジャをプッシュロッドに向けて付勢するプランジャスプリングを組込み、前記プッシュロッドをリターンスプリングによりシリンダの上端開口から突出する方向に向けて付勢した油圧式オートテンショナの組立方法において、前記プランジャがバルブスリーブの上側開口からぬけ出るのを防止する着脱可能な抜止め手段を設けて、バルブスリーブ、プランジャ、チェックバルブおよびプランジャスプリングからなる分解可能な油圧ダンパユニットを形成し、前記バルブスリーブ内に作動油を充填し、そのバルブスリーブ内が作動油で満たされる状態で前記油圧ダンパユニットをシリンダ内に挿入した後、セパレータおよびリターンスプリングを組込み、そのリターンスプリングの組込み前または組み込み後、前記シリンダ内に必要量の作動油を注入してから前記シール部材およびプッシュロッドの組込みを行なうようにした構成を採用したのである。

この発明においては、上記のように、油圧ダンパユニットがシリンダ内に組付けられる前段階で、バルブスリーブ内が作動油で満たされているようにしたことにより、シリンダ内に対する作動油の注入は１回のみでよく、しかも、油圧ダンパユニットの組立て時にバルブスリーブ内の圧力室に空気が混入することがないため、シリンダへの油圧ダンパユニットの組付け後に空気抜きを行う作業を不要とすることができ、油圧式オートテンショナを簡単に組み立てることができる。

ここで、油圧ダンパユニットのバルブスリーブ内への作動油の充填は、油圧ダンパユニットの形成後におけるバルブスリーブ内の真空引きによるものであってもよく、バルブスリーブ内に作動油を貯留した状態での油圧ダンパユニットの組立てによるものであってもよい。

上記油圧ダンパユニットの形成に際しては、バルブスリーブの開口端にプランジャ上面と上下で対向する曲げ起こし可能な爪片を設けてプランジャを抜止めする方法や、バルブスリーブの開口端部の内径面に円筒体を着脱可能に嵌合してプランジャを抜止めする方法を採用することができる。

爪片によるプランジャの抜止めに際し、その爪片を３本以上として周方向に等間隔に設けることにより、プランジャを確実に抜止めすることができる。

円筒体の嵌合によるプランジャの抜止めに際し、その円筒体の一端にバルブスリーブの上面で支持されるフランジを設けておくと、そのフランジの押込みによってバルブスリーブの開口端部内に円筒体を嵌合することができるため、円筒体を簡単に取付けることができる。

この場合、フランジの外径をバルブスリーブの外径より大径としておくことによって、そのフランジの外周部に指先を係合させることができるので、円筒体を簡単に取り外すことができる。

この発明に係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は、リザーバ室内に組み込まれたものであってもよく、あるいは、シリンダの外側に組み込まれたものであってもよい。

この発明においては、上記のように、プランジャの抜止めによりバルブスリーブ、プランジャ、チェックバルブおよびプランジャスプリングを一体化して油圧ダンパユニットとしたことにより、油圧式オートテンショナを極めて簡単に組み立てることができる。

また、油圧ダンパユニットを分解可能としたことによって、プランジャ、チェックバルブおよびプランジャスプリング等の内部部品の損傷による交換を可能とすることができる。

さらに、油圧ダンパユニットの組付け前の状態でバルブスリーブ内が作動油で満たされるようにしたことにより、油圧式オートテンショナの組立てに際し、シリンダ内に対する作動油の注入は１回のみとすることができ、しかも、シリンダへの油圧ダンパユニットの組付け後に空気抜きの作業を不要とすることができるので、油圧式オートテンショナをより簡単に組み立てることができる。

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バルブスリーブ、プランジャ、チェックバルブおよびプランジャスプリングからなる油圧ダンパユニットの縦断面図図２の平面図プランジャ抜止め手段の他の例を示す断面図プランジャ抜止め手段のさらに他の例を示す断面図プランジャ抜止め手段のさらに他の例を示す断面図プランジャ抜止め手段のさらに他の例を示す断面図油圧式オートテンショナの他の例を示す断面図

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、この発明に係る油圧式オートテンショナは、エンジンブロックに取付けられるシリンダ１１を有している。シリンダ１１はアルミ合金から形成されて底を有し、内部にはバルブスリーブ１２が嵌合されている。バルブスリーブ１２は鋼製とされ、底を有している。

シリンダ１１の上部開口はオイルシールからなるシール部材１３の組み込みにより密閉されており、そのシール部材１３はシリンダ１１の上端部内周に取付けられた止め輪１４によって抜止めされ、上記シール部材１３によってシリンダ１１の内部に充填された作動油の外部への漏洩が防止されている。また、作動油の油面上には空気溜り１５が設けられている。

シール部材１３をスライド自在に貫通するプッシュロッド１６には、バルブスリーブ１２の上端開口から上方に位置する部分にシリンダ１１の内径面に沿ってスライド可能なウェアリング１７が嵌合され、そのウェアリング１７とバルブスリーブ１２の上端間に組み込まれたリターンスプリング１８はプッシュロッド１６をシリンダ１１の上部開口から突出する方向に向けて付勢している。

バルブスリーブ１２の内部にはプランジャ１９が摺動自在に組込まれ、そのプランジャ１９の組込みによってバルブスリーブ１２の内部は圧力室２０とリザーバ室２１とに仕切られている。

プランジャ１９は、ロッド挿入孔２２を上面に有し、そのロッド挿入孔２２内にプッシュロッド１６の下端部が嵌合されている。また、プランジャ１９は、圧力室２０内に組込まれたプランジャスプリング２３によってプッシュロッド１６の下端部に押し付けられている。

プランジャ１９には、その下方に形成された圧力室２０と上方に形成されたリザーバ室２１を連通する通路２４が形成され、その通路２４の圧力室２０側の開口部にチェックバルブ２５が組込まれている。チェックバルブ２５は、圧力室２０内の圧力がリザーバ室２１内の圧力より高くなると、通路２４を閉じるようになっている。

バルブスリーブ１２とリターンスプリング１８の下端部間には空気溜り１５内の空気がバルブスリーブ１２内から圧力室２０内に侵入するのを防止するセパレータ２６が組み込まれている。

図２に示すように、バルブスリーブ１２の上側開口端には複数の爪片２７が内向きに形成され、その爪片２７によりプランジャ１９が抜止めされて、バルブスリーブ１２、プランジャ１９、チェックバルブ２５およびプランジャスプリング２３からなる油圧ダンパユニットＡが形成されている。

実施の形態では、バルブスリーブ１２の上側開口端に４本の爪片２７を周方向に等間隔に設けているが、爪片２７の数は４本に限定されるものではなく、プランジャ１９を確実に抜止めする上において少なくとも３本以上設けておくのが好ましい。

上記複数の爪片２７は曲げ起こし可能とされ、それぞれの爪片２７の曲げ起こしによって油圧ダンパユニットＡが分解可能とされ、バルブスリーブ１２内に組付けられたプランジャ１９等の各種の部品が損傷した際に交換し得るようになっている。

油圧ダンパユニットＡは、シリンダ１１内に組付ける油圧式オートテンショナの組立て前の段階で、バルブスリーブ１２内に作動油が満たされる。

バルブスリーブ１２内に対する作動油の封入に際し、作動油が入れられたタンク内に油圧ダンパユニットＡを入れ、タンクごと真空引きを行なって油圧ダンパユニットＡ内に作動油を充填する注入方法を採用するようにしており、その作動油の注入後、チェックバルブ２５を開放し、プランジャ１９の押し込みによって圧力室２０内の空気抜きを行うようにしている。

別の方法として、バルブスリーブ１２がシリンダ１１の底で支持される位置まで油圧ダンパユニットＡを挿入した後にシリンダ１１ごと又は、シリンダ１１内径部のみ真空引きを行って必要量の作動油を組立品内に注入する方法や、バルブスリーブ１２内に作動油を貯留した状態でプランジャスプリング２３やチェックバルブ２５付きプランジャ１９を組付ける方法を採用することができる。

実施の形態で示す油圧式オートテンショナは上記の構造からなり、図１は、プッシュロッド１６の上端部に形成された半径方向の貫通孔２８とシリンダ１１の上部に形成された半径方向のピン孔(図示省略)に跨るようにしてセットピン２９を挿入して、プッシュロッド１６を押し込み状態に保持した状態を示している。

カム軸駆動用タイミングベルトの張力調整に際しては、エンジンブロックにシリンダ１１を固定してセットピン２９を引き抜き、リターンスプリング１８の押圧により外方に移動するプッシュロッド１６で揺動可能に支持された図示省略のプーリアームを押圧して、そのプーリアームにより回転自在に支持されたテンションプーリをベルトに押し付け、ベルトからプーリアームを介してプッシュロッド１６に負荷される押し込み力を圧力室２０内の作動油によるダンパ作用により吸収して、ベルトの張力を一定に保持する。

油圧式オートテンショナの組立てに際しては、作動油が充填された図２に示す油圧ダンパユニットＡをシリンダ１１の上部開口から内部に挿入する。この時、バルブスリーブ１２の開口を上向きとしてシリンダ１１内に油圧ダンパユニットＡを挿入し、バルブスリーブ１２がシリンダ１１の底で支持される位置まで油圧ダンパユニットＡを挿入した後、シリンダ１１内に、セパレータ２６およびリターンスプリング１８を組込み、そのリターンスプリング１８の組込み前または組込み後にシリンダ１１内に必要量の作動油を注入する。油圧ダンパユニットＡをシリンダ１１に挿入後に作動油を注入した方法では、既に必要量の作動油が注入されているため、追加の注入は必要がない。

作動油の注入後、ウェアリング１７やシール部材１３が組付けられたプッシュロッド１６をシリンダ１１内に挿入し、そのプッシュロッド１６の下端部をプランジャ１９のロッド挿入孔２２内に挿入し、かつ、シール部材１３をシリンダ１１の上端開口内に組み入れ、そのシリンダ１１の上端部内に止め輪１４を取付けることによってオートテンショナの組立てが完了する。

上記のような油圧式オートテンショナの組立てにおいて、油圧ダンパユニットＡのバルブスリーブ１２内には作動油が予め満たされているため、シリンダ１１内に対する作動油の注入は１回のみでよく、しかも、油圧ダンパユニットＡの組立て時にバルブスリーブ１２内に空気が混入することがないため、シリンダ１１への油圧ダンパユニットＡの組付け後において空気抜きを行う作業を不要とすることができる。このため、油圧式オートテンショナを極めて簡単に組み立てることができる。

図２では、バルブスリーブ１２の開口端に設けた複数の爪片２７によってプランジャ１９を抜止めしたが、プランジャ１９の抜止めはこれに限定されるものではない。

図４はプランジャ１９を抜止めする抜止め手段の他の例を示す。この例においては、バルブスリーブ１２の開口端部内に円筒体３０を圧入してプランジャ１９を抜止めしている。

ここで、円筒体３０は、金属材料からなるものであってもよく、あるいは、樹脂やゴム等の非金属材料からなるものであってもよい。その円筒体３０はプランジャスプリング２３の押圧力によって抜け出すことのない軽圧入とされて簡単に取り外すことができるようになっている。

上記のような円筒体３０の採用において、図５に示すように、円筒体３０の一端にバルブスリーブ１２の上面で支持されるフランジ３１を設けておくと、そのフランジ３１の押込みによってバルブスリーブ１２の開口端部内に円筒体３０を嵌合することができるため、円筒体３０を簡単に取付けることができる。

また、図６に示すように、円筒体３０に、その先端から軸方向に延びる複数のスリット３２を周方向に間隔をおいて形成して、隣接するスリット３２間に弾性片３３を設けることによって、バルブスリーブ１２の開口端部内に対する円筒体３０の圧入時、バルブスリーブ１２の内径面に対する接触によって弾性片３３が内方に弾性変形するため、円筒体３０をより簡単に取付けることができる。

さらに、図７に示すように、フランジ３１の外径をバルブスリーブ１２の外径より大径としておくと、そのフランジ３１の外周部に工具や指先を係合させることができるので、円筒体３０を簡単に取り外すことができる。この場合、シリンダ１１の内径面は、上部が大径の段付き面として油圧ダンパユニットＡの組込みを可能としておく。

図１では、油圧式オートテンショナとして、リザーバ室２１内にリターンスプリング１８を組み込んだばね内装式のカム軸駆動用タイミングベルトの張力調整用油圧式オートテンショナを示したが、油圧式オートテンショナはこれに限定されない。例えば、図８に示すように、シリンダ１１の外側にリターンスプリング１８を組込み、そのリターンスプリング１８の一方の端部をシリンダ１１の下端部外周に設けられたばね座４０で支持し、他方の端部をプッシュロッド１６の先端部に取付けられたばね座４１で受け、そのばね座４１にプーリアーム連結用の連結片４２が設けられた補機駆動用ベルトの張力調整用油圧式オートテンショナであってもよい。

Ａ油圧ダンパユニット
１１シリンダ
１２バルブスリーブ
１３シール部材
１５空気溜り
１６プッシュロッド
１７ウェアリング
１８リターンスプリング
１９プランジャ
２０圧力室
２１リザーバ室
２２ロッド挿入孔
２３プランジャスプリング
２４通路
２５チェックバルブ
２７爪片
３０円筒体
３１フランジ
３２スリット

Claims

下部が閉塞するシリンダの内部に鋼製の底付きのバルブスリーブを挿入し、そのバルブスリーブの内部にプランジャを摺動自在に組み込んで、その下方に圧力室と、上方にリザーバ室とを形成し、前記シリンダの上部開口を密封してシリンダの内部に封入された作動油上に空気溜りを形成するシール部材を設け、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドの下端部を前記プランジャの上部に形成されたロッド挿入孔に挿入し、前記プランジャには圧力室とリザーバ室とを連通する通路を設け、その通路に圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設け、前記圧力室にはプランジャをプッシュロッドに向けて付勢するプランジャスプリングを組込み、前記プッシュロッドをリターンスプリングによりシリンダの上端開口から突出する方向に向けて付勢した油圧式オートテンショナの組立方法において、
前記プランジャがバルブスリーブの上側開口からぬけ出るのを防止する着脱可能な抜止め手段を設けて、バルブスリーブ、プランジャ、チェックバルブおよびプランジャスプリングからなる分解可能な油圧ダンパユニットを形成し、前記バルブスリーブ内に作動油を充填し、そのバルブスリーブ内が作動油で満たされる状態で前記油圧ダンパユニットをシリンダ内に挿入した後、セパレータおよびリターンスプリングを組込み、そのリターンスプリングの組込み前または組み込み後、前記シリンダ内に必要量の作動油を注入してから前記シール部材およびプッシュロッドの組込みを行なうようにしたことを特徴とする油圧式オートテンショナの組立方法。
前記作動油が、油圧ダンパユニットの形成後におけるバルブスリーブ内の真空引きによる充填である請求項１に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記バルブスリーブの開口端にプランジャ上面と上下で対向する曲げ起こし可能な爪片を設けてプランジャを抜止めした請求項１又は２に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記爪片が、周方向に間隔をおいて設けられた３本以上の数からなる請求項３に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記バルブスリーブの開口端部の内径面に円筒体を着脱可能に嵌合してプランジャを抜止めした請求項１又は２に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記円筒体が、金属材料または非金属材料からなる請求項５に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記円筒体が、前記バルブスリーブの上面で支持されるフランジを一端に有してなる請求項５又は６に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記フランジが、前記バルブスリーブの外径より大径とされた請求項７に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記円筒体が、軸方向に延びるスリットを有して径方向に弾性変形可能とされた請求項５乃至７のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記リターンスプリングが、リザーバ室内に組み込まれてカム軸駆動用タイミングベルトの張力調整用とされた請求項１乃至９のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。
前記リターンスプリングが、前記シリンダの外側に組み込まれ、前記プッシュロッドの先端部およびシリンダの後端部外周にそのリターンスプリングの端部を受けるばね座が設けられ、前記ロッド側ばね座にプーリアーム連結用の連結片が設けられて補機駆動用ベルトの張力調整用とされた請求項１乃至９のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナの組立方法。