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技術 オイルと接触させて使用するベルトドライブ用のプーリテンショナ

出願人 ダイコヨーロッパエス.アール.エル.
発明者 アドリアーノローランドジァンルカパネ
出願日 2006年12月4日 (13年2ヶ月経過) 出願番号 2009-539877
公開日 2010年4月15日 (9年10ヶ月経過) 公開番号 2010-511847
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 環状台座 摩擦部品 液圧抵抗 流体密封状態 減摩層 所要流量 弾性部品 レイノルズ方程式
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年4月15日)のものです。
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図面 (3)

課題・解決手段

ベルトドライブ用のテンショナ(1)は、軸(A)を定義するピボット(2)と、軸(A)に蝶着され、好ましくは円形状を有する案内面(22)を画定する支持部(4)と、支持部(4)を作動させる弾性部品(18)と、軸(A)に対して偏心し、案内面(22)を囲むプーリ(5)とを備える。テンショナ(1)は、プーリ(5)を案内面(22)に支持するジャーナル軸受(4、28、31、32)をさらに備える。

概要

背景

イミンドライブは、通常、オイル潤滑されたチェーンあるいは乾燥状態で動作する歯付ベルトを備えている。近年、歯付ベルトを備えたオイル接触動作型タイミングドライブが作られ、その歯付ベルトは、オイルの化学的侵食に耐え、かつ自動車において240000kmおよび10年に相当する寿命をもつように、また、商業用小型車において350000kmおよび10年に相当する寿命をもつように作られている。

オイルと接触させて使用するベルトドライブは、チェーンドライブと比較して、より軽くて振動が少ない。さらに、実験によると、この種のドライブは従来のチェーンドライブに比べて消費量が少ない。

現在、このような効果は、本来チェーンドライブ用に設計されたエンジンをベルトドライブ用にアップグレードまたは改造することによっても得ることができる。しかし、チェーンドライブは、ベルトドライブと比較すると、異なる寸法を有する。したがって、チェーンドライブからベルトドライブにアップグレードするには、後者の全部品を本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内に装着しなければならない。場合により、エンジンの重要でない部分のいくつかがわずかに変更され得る。

詳細には、ベルトドライブは自動テンショナを備え、そのような装置に関しては、本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内の組み立てにとっては特に重大であるように思われる。

本出願人による国際特許出願WO−A1−2006111988号では、オイルに接触させて使用するテンショナであって、固定ピンと、ピン偏心状に取り付けられ、テンションばねによって作動するディスクと、玉軸受によりディスクに同心円状に取り付けられたプーリとを備えることを特徴とするテンショナが記載されている。さらに、テンショナは、オイルが存在する場合においてもベルトの振動を適切に緩衝するために摩擦ダンパ装置を備えている。

このようなテンショナは軸方向にコンパクトではあるが、径方向には比較的大きい寸法を有する。そのため、ドライブ用の収容室が特に複雑な形状を有する場合は使用できない。

概要

ベルトドライブ用のテンショナ(1)は、軸(A)を定義するピボット(2)と、軸(A)に蝶着され、好ましくは円形状を有する案内面(22)を画定する支持部(4)と、支持部(4)を作動させる弾性部品(18)と、軸(A)に対して偏心し、案内面(22)を囲む状プーリ(5)とを備える。テンショナ(1)は、プーリ(5)を案内面(22)に支持するジャーナル軸受(4、28、31、32)をさらに備える。

目的

本発明は、前述した欠点がないプーリテンショナを提供する

効果

実績

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請求項1

軸(A)を定義するピボット(2)と、前記軸(A)に蝶着され、好ましくは円形状を有する案内面(22)を画定する支持部(4)と、前記支持部(4)を作動させる弾性部品(18)と、前記支持部(4)上で前記案内面(22)周りに取り付けられ、前記軸(A)に対して偏心した第2軸(B)の周りを回転可能なプーリ(5)と、を備えたベルトドライブ用のテンショナ(1)であって、前記プーリ(5)を前記案内面(22)に支持するジャーナル軸受(4、28、31、32)を備えることを特徴とするテンショナ。

請求項2

前記支持部(4)が第1熱膨張係数を有する材料で製造され、前記プーリ(5)が前記第1熱膨張係数より低い第2熱膨張係数を有する材料で製造されることを特徴とする請求項1に記載のテンショナ。

請求項3

前記ジャーナル軸受が、前記軸(A)に対して横方向に延在するとともに、前記案内面(22)にオイルを供給するための流出口が形成された第1導管(31)を備えることを特徴とする請求項2に記載のテンショナ。

請求項4

前記案内面(22)が、第1及び第2肩部(23、25)によって軸方向に範囲設定され、かつ前記第1導管(28)に流体的に接続された、軸方向に対称的な凹部32を画定することにより前記プーリ(5)に対称的な動作を与えることを特徴とする請求項3に記載のテンショナ。

請求項5

前記テンショナが、軸方向において、前記第1と第2肩部(23、25)の一方と前記プーリ(5)との間に配置されたリング(37)を備えることを特徴とする請求項4に記載のテンショナ。

請求項6

前記第1導管(31)が、前記支持部(4)によって画定されることを特徴とする請求項5に記載のテンショナ。

請求項7

前記ピボット(2)が、加圧流体の流量により供給されるように構成され、かつ前記第1導管(31)に流体的に接続された第2導管(28)を画定することを特徴とする請求項6に記載のテンショナ。

請求項8

前記支持部(4)が、ブッシュ(8)により径方向に前記ピン(2)上で支持され、前記ブッシュ(8)が、前記第1導管(31)と前記第2導管(28)との間にオイルを通過させるギャップ(33)を画定することを特徴とする請求項7に記載のテンショナ。

請求項9

前記第1と第2肩部(23、25)の少なくとも一方が、弾性リングで形成されることを特徴とする請求項4乃至8のいずれか一項に記載のテンショナ。

請求項10

前記テンショナが、軸方向に沿ったオイル漏れを防ぐためのシール手段(16、35)を備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のテンショナ。

請求項11

前記シール手段が、前記支持部(4)に保持され、かつ前記ピン(2)と協働するOリング(35)を備えることを特徴とする請求項9に記載のテンショナ。

請求項12

前記シール手段が、第2弾性部品(12)によって軸方向に負荷が与えられる部品(16)を備えることを特徴とする請求項10または請求項11に記載のテンショナ。

請求項13

前記テンショナが、前記軸(A)を横切るように配置された当接面(11)と相対運動して協働する摩擦部品(9)を備え、前記弾性部品(12)が、前記摩擦部品(9)と前記当接面(11)との接触を維持することを特徴とする請求項12に記載のテンショナ。

請求項14

前記摩擦部品(9)が、前記当接面(11)に対向する少なくとも一つの溝(10)を有することを特徴とする請求項13に記載のテンショナ。

請求項15

耐油性ベルトと、請求項3に従属する場合に請求項1乃至14のいずれか一項に記載のテンショナ(1)とを備えるベルト伝動装置であって、前記第1導管(31)が、前記プーリ(5)上での前記ベルトの動作の結果よりも60°〜130°の角度で先行するベルト伝動装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば内燃機関のタイミンドライブ等、オイルと接触させて使用するベルトドライブ用のプーリテンショナに関する。

背景技術

0002

タイミングドライブは、通常、オイルで潤滑されたチェーンあるいは乾燥状態で動作する歯付ベルトを備えている。近年、歯付ベルトを備えたオイル接触動作型タイミングドライブが作られ、その歯付ベルトは、オイルの化学的侵食に耐え、かつ自動車において240000kmおよび10年に相当する寿命をもつように、また、商業用小型車において350000kmおよび10年に相当する寿命をもつように作られている。

0003

オイルと接触させて使用するベルトドライブは、チェーンドライブと比較して、より軽くて振動が少ない。さらに、実験によると、この種のドライブは従来のチェーンドライブに比べて消費量が少ない。

0004

現在、このような効果は、本来チェーンドライブ用に設計されたエンジンをベルトドライブ用にアップグレードまたは改造することによっても得ることができる。しかし、チェーンドライブは、ベルトドライブと比較すると、異なる寸法を有する。したがって、チェーンドライブからベルトドライブにアップグレードするには、後者の全部品を本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内に装着しなければならない。場合により、エンジンの重要でない部分のいくつかがわずかに変更され得る。

0005

詳細には、ベルトドライブは自動テンショナを備え、そのような装置に関しては、本来チェーンドライブ用に設計されたべーン内の組み立てにとっては特に重大であるように思われる。

0006

本出願人による国際特許出願WO−A1−2006111988号では、オイルに接触させて使用するテンショナであって、固定ピンと、ピン偏心状に取り付けられ、テンションばねによって作動するディスクと、玉軸受によりディスクに同心円状に取り付けられたプーリとを備えることを特徴とするテンショナが記載されている。さらに、テンショナは、オイルが存在する場合においてもベルトの振動を適切に緩衝するために摩擦ダンパ装置を備えている。

0007

このようなテンショナは軸方向にコンパクトではあるが、径方向には比較的大きい寸法を有する。そのため、ドライブ用の収容室が特に複雑な形状を有する場合は使用できない。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明は、前述した欠点がないプーリテンショナを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的は、請求項1に記載のプーリテンショナにより達成される。

図面の簡単な説明

0010

本発明をより分かり易くするため、非限定的な例および添付図面への参照により、その好ましい実施形態を説明する。
図1は、本発明によるテンショナの分解斜視図である。
図2は、図1のテンショナの軸方向面に沿った断面図である。

実施例

0011

図1において、符号1はタイミングベルトドライブ用のプーリテンショナであって、軸Aを定義するピボット2と、ピボット2に堅固に取り付けられ、軸Aに垂直である板3とを備えたプーリテンショナの全体を示す。さらに、テンショナ1は、軸Aに対して偏心状態でピボット2に取り付けられたディスク4と、板4に同心円状に取り付けられ、軸Aに平行であって間隔をあけて位置する軸Bのまわりを回転可能な環状プーリ5とを備える。

0012

具体的には、ピボット2には、板3に堅固に接続された基部6と、ディスク4の回転を誘導するための軸Aを定義する円筒部7とが一体的に形成されている。

0013

ディスク4は、ブッシュ8により円筒部7に径方向に支持され、摩擦リング9により板3に軸方向に載置される。

0014

摩擦リング9は、ディスク3に対して固定されており、板3の摺動面11と協働する好ましくは複数の放射状の溝10を有する。使用中においては、摩擦リング9と板3との間に存在するオイルが溝10を介して排出され、それにより制動トルク(damping
torque)の値が上昇する。

0015

オイルが存在しているときに適した高負荷を軸方向に加えるために、テンショナ1はピボット2の頭部14に堅固に接続された皿ばね12および蓋13を備え、皿ばね12に対し軸方向に負荷を与え、それにより摩擦リング9に対し軸Aに平行な力を加える。

0016

好ましくは、ディスク4には、板3に対して軸方向に反対側に位置する円形状の凹部15が形成され、それが径方向隙間を介して皿ばね12および蓋13を収容する。

0017

さらに、好ましくは、相対運動によるディスク4への損傷を防止するために、ディスク4と皿ばね12の間には環状部品16が配置される。

0018

ディスク4はプーリ5と実質的に同等の高さであり、また、ピボット2に対し同心円状に配置されたテンションコイルばね18を収容し、かつ板3側に開口する環状空洞部17(図2)をさらに有する。詳細には、テンションばね18は摩擦部品9よりも小さい直径を有しており、ピボット2に対して固定された第1端部19とディスク4に対して固定された第2端部20とを備える。

0019

さらに環状空洞部17には、好ましくは径方向から見てテンションばね18と摩擦リング9との間に位置する板3の一部を折り曲げることで得られる軸方向突部21が収容される。

0020

具体的には、環状空洞部17は2つのストッパ部(図不示)を画定するように成形され、それにより軸方向突部21を用いてディスク4の板3に対する最大移動角度を制限する。

0021

プーリ5をディスク4に対して相対回転させるために、テンショナは以下に説明するジャーナル軸受をさらに備える。

0022

具体的には、ディスク4には、プーリ5に囲まれた周囲円筒面22と、円筒面22に対して径方向に突出し、連続的な環形状を有する肩部23と、好ましくは耐摩耗材で覆われた弾性リング25の組み付けのための台座が形成されている。弾性リング25は、円筒面22に対して軸方向から見て肩部23の反対側に配置され、プーリ5の軸方向の位置を定める。

0023

好ましくは、円筒面22は0.3〜0.9ミクロンの粗さRaを有し、それに対向し、中央体26を画定する円筒面は0.2〜0.8ミクロンの粗さRaを有する。このような値によりディスク4とプーリ5との間の摩耗が低減される。

0024

プーリ5は、室温で所定の径方向隙間を介して円筒面22に取り付けられ、かつ肩部23と弾性リング25との間に軸方向隙間を介して取り付けられる中央体26と、中央体26の反対側から対称的に突出し、かつ肩部23と弾性リング25を取り囲む2つの羽根部27とを有する。

0025

さらに、ピボット2には、基部6の支持面に形成された流入口29と径方向に配置された流出口30とを有するオイル供給導管28が形成されている。

0026

また、ディスク4には、ピボット2に対向する流入口と円筒面22に対して窪んだ油溜め32に連通する流出口とを有する径方向導管31がさらに形成されている。

0027

具体的には、径方向導管31は、軸方向において凹部15と空洞部17との間に配置され、導管28の流出口29と同軸上にある。径方向導管31の軸は、コイルばね18の軸方向寸法のため、円筒面22およびプーリ5の中央線上にはなく、一方で油溜め32は、プーリ5を対称的に動作させるため、円筒面22の中央線に関して対称である。

0028

さらに、ブッシュ8は、周方向寸法を有する好適なギャップ33を有し、それによりオイルが流出口29から径方向導管31に向って流れる際、スロットリングチョーキングを引き起こすことなく、ピボット2に対してディスク4がどの相対角度位置でもオイルを通過させることができる。

0029

また、ディスク4およびプーリ5を製造するために用いられる材料については、ディスク4の材料がプーリ5に用いられる材料に対してより大きい熱膨張係数を有するような材料がそれぞれ選択される。

0030

好ましくは、ディスク4がアルミニウムで製造され、プーリ5がスチールで製造される。

0031

また、テンショナ1は、径方向導管31に進入するオイルが油溜め32に到達する前にブッシュ8に沿って逃げてしまうことを防ぐために軸方向シールを備える。

0032

具体的には、空洞部17内において板3側に突出し、かつブッシュ8およびピボット2を部分的に収容するディスク4の管状部34によってシールは支持されている。

0033

シールは、例えば、管状部34に形成された環状台座36に収容され、かつピボット2の円筒部7と協働するOリング35等のようなガスケットを備えることが好ましい。

0034

テンショナ1の動作を以下に説明する。

0035

テンショナ1は、オイルポンプ送出口に接続されたポートを有する内燃機関のべーンの内壁に取り付けられる。さらに、軸Aおよび径方向導管31を通る平面は、ドライブの休止状態におけるプーリ5上でのベルトの動作の結果に関連して所定位置に設置される。

0036

具体的には、該平面は、動作中のプーリ5の回転(°)に対して、プーリ5上でのベルトの動作の結果よりも60°〜130°の角度で先行する。

0037

例えば、図2において頭部14から基部6側に見て、プーリ5が時計方向に回転した場合、ベルトによって加えられる動作の結果は紙面内に向っており、径方向導管31の軸に対して90度の角度を持つ。

0038

プーリ5上でのベルトの動作は非対称であり、プーリ5を円筒面22に近付ける傾向があり、プーリ5と円筒面22との間の径方向最小距離が、プーリ5上でベルトの動作の結果自身と径方向導管31の軸との間に位置することになる。

0039

このように、プーリ5がディスク4に対して回転すると、プーリ5をオイルギャップを介して円筒面22から浮遊した状態に保つ流体力が生成される。

0040

オイルは導管28によって連続的に供給され、その後、中央体26、肩部23、および弾性リング25の間に画定された通路から出て、エンジン潤滑回路によりオイルポンプ流入口に到達する。

0041

公知のように、レイノルズ方程式によると、流体力は流体の粘度に正比例し、オイルギャップの高さに反比例する。

0042

さらに、オイルの粘度は温度の上昇により低下する傾向がある。ディスク4がアルミニウムで製造されるのに対して、プーリ5がスチールで製造されるため、ディスク4がプーリ5よりも膨張する理由により、そのような効果はそれに応じたオイルギャップの高さの低下により相殺される。

0043

このように、粘度の低下はそれに応じたオイルギャップの高さの低下によって補正することが可能である。結果として、温度変化に対し、テンショナ1はプーリ5への流体力をほぼ一定に保つ。

0044

また、テンショナ1は、回路により供給され、該回路は、所定エンジン回転数を超えた際、定容量型ポンプの送出口に直列に取り付けられた圧力制限弁を用いて、その送出圧力を一定に保つ。

0045

テンショナ1は、他の負荷に対して並列に配置され、オイルがテンショナ1内を流れる際に失う圧力の合計に応じた流量を受ける。

0046

材料の選択によって、総液圧抵抗が増加するように径方向ギャップが小さくなる傾向があり、それによってオイル粘度の低下による流量の増加を補正する。

0047

したがって、オイル回路が一定圧力にある状態において、テンショナ1は、温度変化に対して所要流量をほぼ一定に保つという結果になる。

0048

圧力制限弁は、エンジン回転数所定値を上回った場合、オイル回路を制御する。エンジンがその所定回転数を下回った場合、例えば低速度等の場合、オイル流量は比較的低く、油溜め32に向って最小流量を通過させるためにオイル漏れを抑制することが重要である。

0049

この目的のために、Oリング35が、円筒部7とブッシュ8と管状部34との間の隙間を通って板3に向って軸方向に沿ってオイルが漏れることを防止する。

0050

頭部14側への軸方向に沿ったオイル漏れは、第2シールにより防止される。好ましい実施形態においては、このような第2シールは、頭部14に流体密封状態で取り付けられ、かつ皿ばね12から負荷を受ける環状部品16によって形成され、その負荷が軸方向隙間を閉じ、オイル漏れを防ぐ。

0051

本発明によるテンショナ1によって得られる効果は以下の通りである。

0052

プーリ5とディスク4との間のジャーナル軸受により玉軸受を省略でき、それによってテンショナ1の径方向寸法およびコストを相当減らすことができる。

0053

さらに、ディスク4およびプーリ5の材料は、圧力制限弁によりオイル回路圧力が制御されているとき、流体力および要求される流量がほぼ一定になるようにそれぞれ選択される。

0054

環状部品16およびOリング35により形成される軸方向シールは、オイル漏れの抑制を可能とする。オイル消費量の削減により、エンジン速度が低く、供給流量が低減した場合でも、テンショナ1の正確な動作を確実にすることができる。また、適用例によっては、オイルポンプ放出量および力を増加させる必要なくテンショナをエンジンに装着することができるため、オイル消費量の削減は好ましい。このような結果は、本来チェーンドライブ用に設計されたエンジンをアップグレードすることが想定される場合に、コスト面で相当有利である。

0055

弾性リング25を用いてプーリ5をディスク4に組み付ける構成は特に単純で比較的安価であり、プーリ5の軸方向隙間を正確に画定するための必要な精度を得ることができる。

0056

また、皿ばね12により、軸方向に高負荷を得ることができ、また寸法を小さくすることができる。それによって、潤滑オイルが存在する場合における高い摩擦トルクの課題、および以前チェーンタイミングドライブ用に設計されたエンジンへの装着のための寸法縮小の課題の両方に対する解決策が得られる。

0057

摩擦トルクの増加は、リング9と板3との間に潤滑オイルギャップが形成されることを防止する溝10を使用することでも効果的に達成される。

0058

油溜め32は、円筒面22の高さに沿ったオイル配分を対称にさせることにより、プーリ5が不均衡になることを防止する。

0059

最後に、ここに定義すると共に例示したテンショナ1に対して、特許請求の範囲から逸脱することなく、変更および変形を実施することができることは明らかである。

0060

特に、摩擦リング9は、固定された状態で板3に接続され、ディスク4に対して特定の固定面と当接した状態で協働してもよい。

0061

さらに、中央体26を案内するために、リング37が軸方向に肩部23と当接した状態で設けられていてもよい。好ましくは、このようなリングは、中央体26に対向する減摩層または耐摩耗層を有し、それによりプーリ5に対する相対運動および摩擦によって起こる損傷を防ぐことができる。さらに好ましくは、このようなリングはスチールにより形成され、当該層はリン酸マンガン被膜処理により形成される。前述に相当するリングが、弾性リング25に当接配置されることが考えられる。

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