JP2008089158A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の長さが短く、また、高周波領域での応答性に優れたオートテンショナを提供する。
【解決手段】有底のシリンダ９内に作動油を溜め、シリンダ内に同軸に設けたスリーブ１１内にロッド１２を軸方向に摺動可能に挿入し、ロッドとスリーブとでシリンダ内を圧力室１３とリザーバ室１４に区画し、ロッドとスリーブの摺動面間に圧力室とリザーバ室を連通させるリーク隙間２０を形成し、圧力室の容積を拡大する方向にロッドを付勢するリターンスプリング１９を設け、スリーブの内周のロッドに対して軸直角方向に重なる位置に周方向に連続するＶ溝２４を形成し、Ｖ溝内に形成した貫通孔２５を介して圧力室とリザーバ室を連通させ、Ｖ溝内に嵌め込んだＯリング２６で作動油が貫通孔を圧力室側からリザーバ室側に流れるのを阻止し、そのＯリングが縮径方向に弾性変形することにより作動油が貫通孔をリザーバ室側から圧力室側に流れるのを許容する。
【選択図】図２

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オートテンショナとして、有底のシリンダ内にスリーブを挿入し、そのスリーブ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入してシリンダ内を圧力室とリザーバ室に区画し、そのプランジャに、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、プランジャとスリーブの摺動面間には、圧力室とリザーバ室を連通させるリーク隙間が形成され、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リーク隙間を通ってリザーバ室に流れる。このとき、リーク隙間を流れる作動油の流量が制限されてダンパ作用が生じるので、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。

また、プランジャには、圧力室とリザーバ室を連通させる貫通孔が形成され、その貫通孔の圧力室側の開口には、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チェックバルブが設けられ、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動すると、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、このオートテンショナは、プランジャとチェックバルブが軸方向に並んで配置されているので、軸方向の長さが長く、狭いスペースに設置するのが難しかった。

そこで、この発明の発明者は、オートテンショナの軸方向の長さを短くするために、前記スリーブに圧力室とリザーバ室を連通させる貫通孔を形成し、その貫通路に、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チェックバルブを設け、そのチェックバルブをロッドに対して軸直角方向に重なるように配置したオートテンショナを考案した。

このオートテンショナは、チェックバルブをロッドに対して軸直角方向に重なるように配置したので、チェックバルブをロッドに対して軸方向に並べて配置した場合よりも、チェックバルブとロッドが軸直角方向に重なり合う分、軸方向の長さを短く抑えることができ、狭いスペースにも設置しやすい。

このオートテンショナは、圧力室とリザーバ室を連通させる前記貫通孔を、スリーブに設けた外向きのフランジ部に周方向に間隔をおいて形成し、前記チェックバルブを、前記フランジ部に接離可能に設けたリング状の弁体と、その弁体をフランジ部に向けて付勢するバルブスプリングとで構成することができるが、このようにすると、リング状の弁体は変形しないで全体として移動するので、圧力室の圧力が高速で振動する高周波領域での応答性に劣る。

この発明が解決しようとする課題は、軸方向の長さが短く、また、高周波領域での応答性に優れた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、前記スリーブの内周の前記ロッドに対して軸直角方向に重なる位置に周方向に連続するＶ溝を形成し、そのＶ溝内に形成した貫通孔を介して前記圧力室と前記リザーバ室を連通させ、前記Ｖ溝内に嵌め込んだＯリングで作動油が前記貫通孔を圧力室側からリザーバ室側に流れるのを阻止し、そのＯリングが縮径方向に弾性変形することにより作動油が前記貫通孔をリザーバ室側から圧力室側に流れるのを許容する構成をオートテンショナに採用した。

また、前記Ｖ溝は、前記スリーブの内周に軸方向に間隔をおいて複数形成し、その各Ｖ溝に、前記圧力室と前記リザーバ室を連通させる前記貫通孔を形成し、前記各Ｖ溝内に前記Ｏリングを嵌め込むようにすることができる。

このオートテンショナは、スリーブの内周に形成されたＶ溝と、Ｖ溝内に嵌め込まれたＯリングとが、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チェックバルブとして機能し、また、Ｖ溝とＯリングとが、ロッドに対して軸直角方向に重なるように配置されているので、ロッドに対して軸方向に並べてチェックバルブ設けた場合よりも、軸方向の長さを短く抑えることができ、狭いスペースにも設置しやすい。

また、チェックバルブの弁体として機能するＯリングが、全体として移動するのではなく、縮径方向に弾性変形して作動油の流れを許容するので、圧力室の圧力が高速で振動する高周波領域での応答性に優れる。

また、前記Ｖ溝を、前記スリーブの内周に軸方向に間隔をおいて複数形成し、その各Ｖ溝に、前記圧力室と前記リザーバ室を連通させる前記貫通孔を形成し、前記各Ｖ溝内に前記Ｏリングを嵌め込むようにしたものは、個々のＯリングのサイズを抑えながら、Ｏリングが弾性変形することにより許容する作動油の流量を全体として確保することができるので、ベルトの微小な張力変動に対する応答性を確保しつつ、ベルトの大きな弛みを迅速に吸収することが可能となる。

図１、図２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とを有し、プーリアーム３は、図２に示すエンジンブロック４に固定した支点軸５に揺動可能に支持されている。

プーリアーム３には、この発明の実施形態に係るオートテンショナ６の一端が連結軸７を中心として回転可能に連結され、オートテンショナ６の他端は、エンジンブロック４に固定した連結軸８に回転可能に連結されている。オートテンショナ６は、プーリアーム３を付勢してテンションプーリ２をベルト１に押さえ付けている。

図２に示すように、オートテンショナ６は有底のシリンダ９を有し、シリンダ９内に作動油が溜められている。また、シリンダ９内には、外向きのフランジ部１０を下端に有するスリーブ１１が同軸に設けられ、フランジ部１０がシリンダ９の内周に圧入されている。

スリーブ１１内には、ロッド１２が軸方向に摺動可能に挿入され、このロッド１２とスリーブ１１によってシリンダ９内が圧力室１３とリザーバ室１４に区画されている。

シリンダ９の上部内周には、ロッド１２をスライド可能に貫通させる環状のオイルシール１５が嵌め込まれ、オイルシール１５は、シリンダ９の内周に係止する菊形止め輪１６で抜け止めされている。

ロッド１２のシリンダ９からの突出部分には、ばね座１７が固定され、ばね座１７と、シリンダ９の外周に形成されたフランジ部１８の間には、圧力室１３の容積を拡大する方向にロッド１２を付勢するリターンスプリング１９が組み込まれている。

ロッド１２とスリーブ１１の摺動面間には、図３に示すように、圧力室１３とリザーバ室１４を連通させるリーク隙間２０が形成されている。リーク隙間２０は微小であり、圧力室１３からリザーバ室１４に流れる作動油の流量を制限する。

ロッド１２の圧力室１３側の端部外周には、周方向に連続する溝２１が形成され、その溝２１に、Ｃ形リング状のサークリップ２２が嵌め込まれている。溝２１は、変形していない自然状態でのサークリップ２２の内径よりも深く形成されており、サークリップ２２を弾性的に縮径変形させることによって、サークリップ２２を溝２１に嵌め込んだ状態でロッド１２をスリーブ１１に挿入可能となっている。また、スリーブ１１の内周には、圧力室１３側を大径とする段部２３が形成されており、圧力室１３の容積を拡大する方向にロッド１２を移動させると、段部２３にサークリップ２２が係止する。

スリーブ１１の内周には、周方向に連続するＶ溝２４が形成され、Ｖ溝２４内には、圧力室１３とリザーバ室１４を連通させる貫通孔２５が、図４に示すように周方向に間隔をおいて形成されている。ここで、Ｖ溝２４は、図３の２点鎖線に示すように、ロッド１２が圧力室１３の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態で、ロッド１２に対して軸直角方向に重なる位置に形成されている。

Ｖ溝２４内には、ゴム製のＯリング２６が嵌め込まれている。Ｏリング２６は、Ｖ溝２４の内面に弾性接触しており、作動油が貫通孔２５を圧力室１３側からリザーバ室１４側に流れるのを阻止し、また、縮径方向に弾性変形することにより、作動油が貫通孔２５をリザーバ室１４側から圧力室１３側に流れるのを許容する。

Ｏリング２６は、図３に示すように、内径がロッド１２およびサークリップ２２の外径よりも大きく、軸方向にみてロッド１２およびサークリップ２２と重ならないようになっている。

つぎに、このオートテンショナ６の動作例を説明する。

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、ばね座１７を順に介してロッド１２に伝達し、圧力室１３の圧力が高まる。圧力室１３の圧力がリザーバ室１４の圧力よりも高くなると、図３に示すように、圧力室１３内の作動油がリーク隙間２０を通ってリザーバ室１４に流れる。このとき、Ｏリング２６がＶ溝２４の内面に押さえ付けられるので、作動油はＶ溝２４内の貫通孔２５を流れない。こうして作動油がリーク隙間２０を流れることによりロッド１２が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１９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２０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、ベルト１の張力が小さくなると、リターンスプリング１９の付勢力によって圧力室１３の圧力が低くなる。圧力室１３の圧力がリザーバ室１４の圧力よりも低くなると、図５に示すように、Ｏリング２６が縮径方向に弾性変形してＶ溝２４の内面から離れ、リザーバ室１４内の作動油がＶ溝２４内の貫通孔２５を通って圧力室１３に流れる。この作動油の流れによりロッド１２が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１９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、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。

このように、オートテンショナ６は、張力調整装置に組み込まれた状態で伸縮を繰り返し、ベルト１の張力を適正範囲に保つ。

また、このオートテンショナ６は、輸送時や保管時など、張力調整装置に組み込まれていないときは、ベルト１の張力がロッド１２に作用しないので、リターンスプリング１９の付勢力によってロッド１２が上方に移動した状態となる。このとき、サークリップ２２が段部２３に係止して、ロッド１２がスリーブ１１から抜けるのを防止する。

このオートテンショナ６は、Ｖ溝２４とＯリング２６とが、リザーバ室１４側から圧力室１３側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブとして機能し、また、ロッド１２が圧力室１３の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態で、Ｖ溝２４とＯリング２６とがロッド１２に対して軸直角方向に重なるように配置されているので、ロッド１２に対して軸方向に並べてチェックバルブを設けたものよりも、Ｖ溝２４とＯリング２６とがロッド１２と軸直角方向に重なり合う分、軸方向の長さを短く抑えることができ、狭いスペースにも設置しやすい。

また、このオートテンショナ６は、チェックバルブの弁体として機能するＯリング２４が、全体として移動するのではなく、縮径方向に弾性変形して作動油の流れを許容するので、圧力室１３の圧力が高速で振動する高周波領域での応答性に優れる。

上記実施形態では、リターンスプリング１９をシリンダ９の外径側に配置した形式のオートテンショナ６を例に挙げて説明したが、この発明は、リターンスプリング１９をシリンダ９の内径側（たとえば、スリーブ１１の外周とシリンダ９の内周の間）に配置した形式のオートテンショナにも同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、ロッド１２が圧力室１３の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態でのみ、ロッド１２に対して軸直角方向に重なる位置にＶ溝２４を形成しているが、Ｖ溝２４は、ロッド１２が圧力室１３の容積を小さくする側のストロークエンドから、圧力室１３の容積を大きくする側のストロークエンドに至る過程において、常時、ロッド１２に対して軸直角方向に重なる位置に形成してもよい。要は、ロッドが圧力室の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態で、Ｖ溝がロッドに対して軸直角方向に重なればよい。

また、上記実施形態では、スリーブの内周にＶ溝２４を１本だけ形成しているが、Ｖ溝２４を、スリーブ１１の内周に軸方向に間隔をおいて複数形成し、各Ｖ溝２４に、圧力室１３とリザーバ室１４を連通させる貫通孔２５を形成し、各Ｖ溝２４内にＯリング２６を嵌め込むようにしてもよい。このようにすると、個々のＯリング２６のサイズを抑えながら、Ｏリング２６が弾性変形することにより許容する作動油の流量を全体として確保することができ、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の大きな弛みを迅速に吸収することが可能となる。

この発明の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II−II線に沿った断面図 図２に示す油圧式オートテンショナのスリーブ近傍の拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図３のロッドが圧力室の容積を拡大する方向に移動する過程を示す拡大断面図

符号の説明

９ シリンダ
１１ スリーブ
１２ ロッド
１３ 圧力室
１４ リザーバ室
１９ リターンスプリング
２０ リーク隙間
２４ Ｖ溝
２５ 貫通孔
２６ Ｏリング

Claims (2)

1. 有底のシリンダ（９）内に作動油を溜め、前記シリンダ（９）内に同軸に設けたスリーブ（１１）内にロッド（１２）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのロッド（１２）と前記スリーブ（１１）とで前記シリンダ（９）内を圧力室（１３）とリザーバ室（１４）に区画し、前記ロッド（１２）と前記スリーブ（１１）の摺動面間に前記圧力室（１３）と前記リザーバ室（１４）を連通させる絞り通路（２０）を形成し、前記圧力室（１３）の容積を拡大する方向に前記ロッド（１２）を付勢するリターンスプリング（１９）を設け、前記スリーブ（１１）の内周の前記ロッド（１２）に対して軸直角方向に重なる位置に周方向に連続するＶ溝（２４）を形成し、そのＶ溝（２４）内に形成した貫通孔（２５）を介して前記圧力室（１３）と前記リザーバ室（１４）を連通させ、前記Ｖ溝（２４）内に嵌め込んだＯリング（２６）で作動油が前記貫通孔（２５）を圧力室（１３）側からリザーバ室（１４）側に流れるのを阻止し、そのＯリング（２６）が縮径方向に弾性変形することにより作動油が前記貫通孔（２５）をリザーバ室（１４）側から圧力室（１３）側に流れるのを許容するようにしたオートテンショナ。
2. 前記Ｖ溝（２４）を、前記スリーブ（１１）の内周に軸方向に間隔をおいて複数形成し、その各Ｖ溝（２４）に、前記圧力室（１３）と前記リザーバ室（１４）を連通させる前記貫通孔（２５）を形成し、前記各Ｖ溝（２４）内に前記Ｏリング（２６）を嵌め込んだ請求項１に記載のオートテンショナ。

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