JP2008002525A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの急激な弛みを吸収することができ、しかもベルトの微小な張力変動に対する応答性に優れる油圧式オートテンショナを提供する。
【解決手段】チェックバルブ１８を、環状のバルブシート１９と、そのバルブシート１９と接離可能に設けられ、球状のシート面を有する半球状の弁体２０と、その弁体２０を間に挟んでバルブシート１９に対向して設けられたリテーナ２１とで構成し、そのリテーナ２１に、弁体２０をバルブシート１９に向けて付勢する爪２３を一体に形成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、オルタネータ等の自動車補機を駆動するベルトの張力保持に用いられる油圧式オートテンショナに関するものである。

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ベルトで連結されており、そのベルトを介してエンジンで駆動される。この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ベルトに押さえ付ける方向にプーリアームを付勢する油圧式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む油圧式オートテンショナとして、スリーブを挿入して固定したシリンダに作動油を溜め、スリーブに摺動可能に挿入したプランジャでシリンダ内を圧力室とリザーバ室に区画し、そのプランジャと一体に移動するロッドを圧力室の容積が拡大する方向にリターンスプリングで付勢したものが知られている（特許文献１、２）。このオートテンショナは、リターンスプリングの付勢力がベルトの張力とつり合う位置までロッドが移動することにより、ベルトの張力変動を吸収し、ベルトの張力を適正範囲に保つ。

また、圧力室とリザーバ室は、絞りを形成する第１通路を介して連通しており、圧力室の容積が縮小する方向にロッドが移動すると、圧力室内の作動油が第１通路を通ってリザーバ室に流れる。このとき、第１通路を流れる作動油の流量が制限されるので、ロッドがゆっくりと移動し、ベルトの張力を安定した状態に保つ。

さらに、圧力室とリザーバ室は、リザーバ室側から圧力室側への作動油の流れのみを許容するボールチェックバルブを設けた第２通路を介して連通しており、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動すると、そのボールチェックバルブを通じてリザーバ室側から圧力室側に作動油が流れる。そのため、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが速やかに移動し、ベルトの弛みを迅速に吸収する。
特開平１０−１９０９９号公報 特開平１０−３０６８６０号公報

しかし、ボールを弁体とするボールチェックバルブは、ボール径を大きくしてバルブの流量を増やすと、ボールの慣性が大きくなってバルブの応答性が低下し、一方、ボール径を小さくしてバルブの応答性を高めると、バルブの流路面積が狭くなってバルブの流量が不足する。そのため、このボールチェックバルブを用いた従来の油圧式オートテンショナは、ベルトの急激な弛みを吸収させるためにボール径を大きくすると、ベルトの微小な張力変動に対する応答性が低下し、一方、ベルトの微小な張力変動に対する応答性を高めるためにボール径を小さくすると、ベルトの急激な弛みを吸収できなくなるという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、ベルトの急激な弛みを吸収することができ、しかもベルトの微小な張力変動に対する応答性に優れる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、スリーブを内部に固定したシリンダに作動油を溜め、前記スリーブに摺動可能に挿入したプランジャで前記シリンダ内を圧力室とリザーバ室に区画し、絞りを形成する第１通路を介して前記圧力室と前記リザーバ室を連通させ、前記リザーバ室側から前記圧力室側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブを設けた第２通路を介して前記圧力室と前記リザーバ室を連通させ、前記プランジャと一体に移動するロッドを設け、そのロッドを前記圧力室の容積が拡大する方向に付勢するリターンスプリングを設けた油圧式オートテンショナにおいて、前記チェックバルブを、環状のバルブシートと、そのバルブシートと接離可能に設けられ、球状のシート面を有する半球状の弁体と、その弁体を間に挟んで前記バルブシートに対向して設けられたリテーナとで構成し、そのリテーナに、前記弁体を前記バルブシートに向けて付勢する爪を一体に形成した。

この油圧式オートテンショナは、前記弁体の前記シート面の反対側に凹部を形成すると好ましいものとなる。

この発明の油圧式オートテンショナは、チェックバルブの弁体が半球状なので弁体の慣性が小さく、弁体の径を大きくしてバルブの流路面積を広くしたときにも、バルブの応答性が高い。そのため、ベルトの微小な張力変動に対する応答性を確保しつつ、ベルトの急激な弛みを吸収することが可能である。

また、リテーナに形成された爪が弁体をバルブシートに向けて付勢するので、チェックバルブの閉じる速度が速く、ベルトの緊張を吸収するときに、より迅速に第２通路を閉じて、ベルトを安定した状態に保つことができる。

また、弁体をバルブシートに向けて付勢する爪をリテーナと一体に形成したので、弁体をバルブシートに向けて付勢するスプリングをリテーナとは別個に設ける場合よりも、部品点数が少なく経済的であり、また、チェックバルブの大きさを抑えてオートテンショナの長さを短くすることができる。

さらに、前記弁体が、前記シート面の反対側に凹部を有するものは、弁体の慣性が小さいのでチェックバルブの応答性がより高く、ベルトの微小な張力変動に対する応答性により優れる。

図１に、自動車補機を駆動するベルト１の張力調整装置を示す。この張力調整装置は、ベルト１に接触するテンションプーリ２と、テンションプーリ２を回転可能に支持するプーリアーム３を有し、プーリアーム３は、支点軸４を中心として揺動可能に支持されている。プーリアーム３には、この発明の第１実施形態の油圧式オートテンショナ５が接続され、その油圧式オートテンショナ５がプーリアーム３を付勢し、テンションプーリ２をベルト１に押さえ付けている。

図２に示すように、油圧式オートテンショナ５は、スリーブ６を挿入して固定したシリンダ７を有し、シリンダ７の内部には作動油が溜められている。一方、スリーブ６には、プランジャ８が摺動可能に挿入され、このプランジャ８によってシリンダ７内が圧力室９とリザーバ室１０に区画されている。また、プランジャ８には、プランジャ８から上方に延びるロッド１１が接続され、ロッド１１とプランジャ８が一体に移動するようになっている。ロッド１１の上端には、ばね座１２が取り付けられている。

シリンダ７の上部には、ロッド１１をスライド自在に貫通させるとともにシリンダ７内に作動油を密封するオイルシール１３と、オイルシール１３の抜けを防止する止め輪１４が取り付けられている。また、シリンダ７の外周にはフランジ部１５が形成され、フランジ部１５とばね座１２の間には、圧力室９の容積を拡大させる方向にロッド１１を付勢するリターンスプリング１６が組み込まれている。

圧力室９とリザーバ室１０は、スリーブ６とプランジャ８の摺動面間に形成されるリーク隙間１７を介して連通している。このリーク隙間１７は微小であり、リーク隙間１７を流れる作動油の流量は制限される。

スリーブ６の下端にはチェックバルブ１８が圧入されている。このチェックバルブ１８は、図３、図４に示すように、環状のバルブシート１９と、球状のシート面を有する半球状の弁体２０と、弁体２０を間に挟んでバルブシート１９に対向するリテーナ２１とからなる。リテーナ２１には、作動油を通過させる開口２２が周方向に間隔をおいて形成され、開口２２の内側には、弁体２０をバルブシート１９に向けて付勢する爪２３がリテーナ２１と一体に形成されている。

このチェックバルブ１８は、弁体２０をバルブシート１９から離反させる方向の作動油の流れは許容するが、弁体２０をバルブシート１９に押さえ付ける方向の作動油の流れは禁止する。

図２に示すように、シリンダ７の内周には、スリーブ６の上端の位置からシリンダ７の内底に至る連通溝２４が形成され、シリンダ７の内底には、連通溝２４からスリーブ６の下端のチェックバルブ１８に至る連通溝２５が形成されている。連通溝２４、２５は、シリンダ７にスリーブ６を挿入した状態で、圧力室９とリザーバ室１０を連通させる通路２６を形成する。

つぎに、この油圧式オートテンショナ５の動作例を説明する。

補機の負荷が変動してベルト１の張力が大きくなると、その張力がプーリアーム３を介して油圧式オートテンショナ５に伝達し、圧力室９の圧力が高まる。圧力室９の圧力がリザーバ室１０の圧力よりも高くなると、圧力室９内の作動油がリーク隙間１７を通ってリザーバ室１０に流れる。このとき、チェックバルブ１８が閉じているので作動油は通路２６を流れない。こうして作動油がリーク隙間１７を流れることによりプランジャ８が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１６の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ２が移動する。このとき、リーク隙間１７を流れる作動油の流量が制限されているので、テンションプーリ２はゆっくりと移動し、ベルト１を安定した状態に保ちながらその緊張を吸収する。

一方、補機の負荷が変動してベルト１の張力が小さくなると、リターンスプリング１６の付勢力によって圧力室９の圧力が低くなる。圧力室９の圧力がリザーバ室１０の圧力よりも低くなるとチェックバルブ１８が開き、リザーバ室１０内の作動油が通路２６を通って圧力室９に流れる。この作動油の流れによりプランジャ８が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１６の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ２が移動する。そのため、テンションプーリ２は速やかに移動し、ベルト１の弛みを迅速に吸収する。

この油圧式オートテンショナ５は、チェックバルブ１８の弁体２０が半球状なので弁体２０の慣性が小さく、弁体２０の径を大きくしてチェックバルブ１８の流路面積を広くしたときにも、圧力室９の圧力の変動に対してチェックバルブ１８が敏感に作動する。そのため、ベルト１の微小な張力変動に対する応答性を確保しつつ、ベルト１の急激な弛みを吸収することが可能である。

また、爪２３が弁体２０をバルブシート１９に向けて付勢するので、チェックバルブ１８の閉じる速度が速い。そのため、プランジャ８の移動方向が、圧力室９の容積が拡大する方向から圧力室９の容積が縮小する方向に切り替わってベルト１の緊張を吸収するときに、チェックバルブ１８が迅速に通路２６を閉じ、ベルト１を安定した状態に保つことができる。

また、弁体２０をバルブシート１９に向けて付勢する爪２３をリテーナ２１と一体に形成したので、弁体２０をバルブシート１９に向けて付勢するスプリングをリテーナ２１とは別個に設ける場合よりも、部品点数が少なく経済的である。また、弁体２０とリテーナ２１の間にリテーナ２１とは別個のスプリングを組み込む場合よりも、チェックバルブ１８の大きさを抑えて油圧式オートテンショナ５の長さを短くすることができる。

また、チェックバルブ１８の弁体２０が半球状なので、弁体２０の径を大きくしてチェックバルブ１８の流路面積を広くしたときにも、チェックバルブ１８の厚さが小さい。そのため、圧力室９の容積が最小となるストロークエンドにおいて圧力室９の下端のチェックバルブ１８にプランジャ８が干渉しにくく、油圧式オートテンショナ５の全長を抑えることができる。

チェックバルブ１８の弁体２０は、セラミックスまたは樹脂で形成すると好ましい。このようにすると、スチールで形成した場合よりも弁体２０の慣性が小さくなるので、圧力室９の圧力の変動に対してチェックバルブ１８が敏感に作動し、ベルト１の微小な張力変動に対する油圧式オートテンショナ５の応答性を向上させることができる。

また、チェックバルブ１８の弁体２０は、図３に示すように、金属板のプレス成形や樹脂の射出成形によって、球状のシート面の反対側に凹部２７を有する形状としてもよい。このようにすると、弁体２０の慣性をより小さくすることができるとともに、油圧式オートテンショナ５の製造コストを抑えることができる。

上記実施形態では、圧力室９とリザーバ室１０の間で絞りを形成する通路としてリーク隙間１７を用いているが、絞りを形成する通路は他の方式で設けてもよい。たとえば、プランジャに貫通孔を形成して圧力室とリザーバ室を連通させ、その貫通孔にオリフィス絞りやチョーク絞りを取り付けてもよい。

図５に、この発明の第２実施形態の油圧式オートテンショナ３０を示す。この油圧式オートテンショナ３０は、第１実施形態と同様、シリンダ３１内に固定されたスリーブ３２に、プランジャ３３が摺動可能に挿入され、そのプランジャ３３によってシリンダ３１内が圧力室３４とリザーバ室３５に区画されている。圧力室３４とリザーバ室３５は、スリーブ３２とプランジャ３３の摺動面間に形成されるリーク隙間３６を介して連通している。

また、図６に示すように、プランジャ３３には上下に貫通する貫通孔３７が形成され、その貫通孔３７にロッド３８の下端が挿入されている。貫通孔３７の内周には上下方向に延びる連通溝３９が形成され、これにより、貫通孔３７に挿入されたロッド３８とプランジャ３３の間に、圧力室３４とリザーバ室３５を連通する通路４０が形成されている。また、圧力室３４に組み込まれたスプリング４１がプランジャ３３をロッド３８に押さえ付けているので、ロッド３８はプランジャ３３と一体に移動する。

プランジャ３３の下端にはチェックバルブ４２が設けられている。このチェックバルブ４２は、球状のシート面を有する半球状の弁体４３と、弁体４３を間に挟んでプランジャと対向するリテーナ４４とを有し、プランジャ３３は、弁体４３が接離するバルブシートとして機能する。リテーナ４４には、図７に示すように、作動油を通過させる開口４５が周方向に間隔をおいて形成され、開口４５の内側には、弁体４３をプランジャ３３に向けて付勢する爪４６がリテーナ４４と一体に形成されている。

このチェックバルブ４２は、弁体４３をプランジャ３３から離反させる方向の作動油の流れは許容するが、弁体４３をプランジャ３３に押さえ付ける方向の作動油の流れは禁止する。

ロッド３８の上端には、ばね座４７が取り付けられ、シリンダ３１の外周に形成されたフランジ部４８とばね座４７の間には、圧力室３４の容積を拡大させる方向にロッド３８を付勢するリターンスプリング４９が組み込まれている。

この油圧式オートテンショナ３０も、第１実施形態と同様に動作する。すなわち、ベルトの張力が大きくなって、圧力室３４の圧力がリザーバ室３５の圧力よりも高くなると、圧力室３４内の作動油がリーク隙間３６を通ってリザーバ室３５に流れ、プランジャ３３が移動する。このとき、リーク隙間３６を流れる作動油の流量が制限されているので、テンションプーリはゆっくりと移動し、ベルトを安定した状態に保ちながらその緊張を吸収する。

一方、ベルトの張力が小さくなって、圧力室３４の圧力がリザーバ室３５の圧力よりも低くなると、チェックバルブ４２が開き、リザーバ室３５内の作動油が通路４０を通って圧力室３４に流れる。この作動油の流れによりプランジャ３３が移動し、ベルトの張力とリターンスプリング４９の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリが移動する。そのため、テンションプーリは速やかに移動し、ベルトの弛みを迅速に吸収する。

この油圧式オートテンショナ３０は、第１実施形態と同様に、チェックバルブ４２の弁体４３が半球状なので弁体４３の慣性が小さく、弁体４３の径を大きくしてチェックバルブ４２の流路面積を広くしたときにも、圧力室３４の圧力の変動に対してチェックバルブ４２が敏感に作動する。そのため、ベルトの微小な張力変動に対する応答性を確保しつつ、ベルトの急激な弛みを吸収することが可能である。

また、爪４６が弁体４３をプランジャ３３に向けて付勢するので、チェックバルブ４２の閉じる速度が速い。そのため、プランジャ３３の移動方向が、圧力室３４の容積が拡大する方向から圧力室３４の容積が縮小する方向に切り替わってベルトの緊張を吸収するときに、チェックバルブ４２が迅速に通路４０を閉じ、ベルトを安定した状態に保つことができる。

また、弁体４３をプランジャ３３に向けて付勢する爪４６をリテーナ４４と一体に形成したので、弁体４３をプランジャ３３に向けて付勢するスプリングをリテーナ４４とは別個に設ける場合よりも、部品点数が少なく経済的であり、また、弁体４３とリテーナ４４の間にリテーナ４４とは別個のスプリングを組み込む場合よりも、チェックバルブ４２の大きさを抑えて油圧式オートテンショナ３０の長さを短くすることができる。

また、チェックバルブ４２の弁体４３が半球状なので、弁体４３の径を大きくしてチェックバルブ４２の流路面積を広くしたときにも、チェックバルブ４２の厚さが小さい。そのため、圧力室３４の容積が最小となるストロークエンドにおいてプランジャ３３の下端のチェックバルブ４２が圧力室３４の内底面に干渉しにくく、油圧式オートテンショナ３０の全長を抑えることができる。

また、チェックバルブ４２の弁体４３は、図６に示すように、金属板のプレス成形や樹脂の射出成形によって、球状のシート面の反対側に凹部５０を有する形状とすると好ましい。このようにすると、弁体４３の慣性をより小さくすることができるとともに、油圧式オートテンショナ３０の製造コストを抑えることができる。

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張力調整装置を示す正面図 図１の油圧式オートテンショナの断面図 図２の油圧式オートテンショナのチェックバルブ近傍の拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 この発明の第２実施形態の油圧式オートテンショナを示す断面図 図５の油圧式オートテンショナのチェックバルブ近傍の拡大断面図 図６のVII−VII線に沿った断面図

符号の説明

５ 油圧式オートテンショナ
６ スリーブ
７ シリンダ
８ プランジャ
９ 圧力室
１０ リザーバ室
１１ ロッド
１６ リターンスプリング
１７ リーク隙間
１８ チェックバルブ
１９ バルブシート
２０ 弁体
２１ リテーナ
２３ 爪
２６ 通路
２７ 凹部
３０ 油圧式オートテンショナ
３１ シリンダ
３２ スリーブ
３３ プランジャ
３４ 圧力室
３５ リザーバ室
３６ リーク隙間
３８ ロッド
４０ 通路
４２ チェックバルブ
４３ 弁体
４４ リテーナ
４６ 爪
４９ リターンスプリング
５０ 凹部

Claims (2)

1. スリーブ（６）を内部に固定したシリンダ（７）に作動油を溜め、前記スリーブ（６）に摺動可能に挿入したプランジャ（８）で前記シリンダ（７）内を圧力室（９）とリザーバ室（１０）に区画し、絞りを形成する第１通路（１７）を介して前記圧力室（９）と前記リザーバ室（１０）を連通させ、前記リザーバ室側から前記圧力室側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（１８）を設けた第２通路（２６）を介して前記圧力室（９）と前記リザーバ室（１０）を連通させ、前記プランジャ（８）と一体に移動するロッド（１１）を設け、そのロッド（１１）を前記圧力室（９）の容積が拡大する方向に付勢するリターンスプリング（１６）を設けた油圧式オートテンショナにおいて、前記チェックバルブ（１８）を、環状のバルブシート（１９）と、そのバルブシート（１９）と接離可能に設けられ、球状のシート面を有する半球状の弁体（２０）と、その弁体（２０）を間に挟んで前記バルブシート（１９）に対向して設けられたリテーナ（２１）とで構成し、そのリテーナ（２１）に、前記弁体（２０）を前記バルブシート（１９）に向けて付勢する爪（２３）を一体に形成したことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記弁体（２０）が、前記シート面の反対側に凹部（２７）を有する請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。

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