JP2008196507A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】オートテンショナの部品点数を低減し、オートテンショナの組み立て作業性を向上させる。
【解決手段】シリンダ１０内に作動油を溜め、シリンダ１０の底９に形成したスリーブ嵌合凹部１２にスリーブ１１の下部外周を嵌め合わせ、スリーブ内にロッド１３を摺動可能に挿入してシリンダ内を圧力室１４とリザーバ室１５に区画し、スリーブとロッドの摺動面間に形成されるリーク隙間２３を介して圧力室とリザーバ室を連通し、圧力室の容積を拡大するリターンスプリング１７を設け、スリーブ嵌合凹部とスリーブの嵌合面間に圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路２４を形成し、通路の圧力室側の開口を閉鎖可能なシールリング２５をスリーブの下部内周に摺動可能に設け、シールリングの上方への移動範囲をスリーブの内周に形成した段部２６で規制し、シールリングで、通路の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ようにした構成する。
【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、下部に底を有するシリンダ内に作動油を溜め、そのシリンダの底に形成したスリーブ嵌合凹部にスリーブの下部外周を嵌め合わせ、そのスリーブ内にロッド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、そのロッドを、前記圧力室の容積を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）。

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、スリーブとロッドの摺動面間に形成されるリーク隙間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リーク隙間を通って流出する。このとき、リーク隙間を流れる作動油の流量が制限されるので、ロッドがゆっくりと移動し、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。

また、このオートテンショナは、スリーブ嵌合凹部とスリーブの嵌合面間に、圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路が形成されており、その通路の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、スリーブの下部に組み込まれている。そのため、このオートテンショナは、圧力室の容積が拡大する方向には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。
特表２０００−５０４３９５号公報

しかし、このオートテンショナは、前記チェックバルブが、スリーブの下部内周に圧入したバルブシートと、そのバルブシートの上面に形成された弁孔を閉鎖可能なチェックボールと、そのチェックボールの上方への移動範囲を規制するリテーナと、チェックボールをバルブシートに向けて付勢するバルブスプリングとからなり、チェックバルブの部品点数が多い。そのため、このオートテンショナは、組立て作業性が悪かった。

この発明が解決しようとする課題は、オートテンショナの部品点数を低減することにより、オートテンショナの組み立て作業性を向上させることである。

上記の課題を解決するために、下部に底を有するシリンダ内に作動油を溜め、そのシリンダの底に形成したスリーブ嵌合凹部にスリーブの下部外周を嵌め合わせ、そのスリーブ内にロッド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、前記スリーブと前記ロッドの摺動面間に形成されるリーク隙間を介して前記圧力室と前記リザーバ室を連通し、前記圧力室の容積を拡大する方向に前記ロッドを付勢するリターンスプリングを設け、前記スリーブ嵌合凹部と前記スリーブの嵌合面間に圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路を形成し、その通路の圧力室側の開口を閉鎖可能なシールリングを前記スリーブの下部内周に軸方向に摺動可能に設け、そのシールリングの上方への移動範囲を前記スリーブの内周に形成した段部で規制し、前記シールリングで、前記通路の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構成をオートテンショナに採用した。

このオートテンショナは、前記シールリングの外周上部を周方向に分割し、そのシールリングの外周下部を外周上部の分割位置に対して周方向にずれた位置で周方向に分割し、そのシールリングの内周部を、外周上部の分割位置と外周下部の分割位置のいずれの位置に対しても周方向にずれた位置で周方向に分割し、その各分割位置の周方向隙間の大きさを変化させることにより前記シールリングを拡径可能とするとより好ましいものとなる。

前記シールリングは、フッ素樹脂系材料で形成することができる。

また、前記シールリングの軸方向の移動量は、０．３ｍｍ以下に設定すると好ましい。

この発明のオートテンショナは、シールリングが、通路の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の弁体として機能し、その弁体の上方への移動範囲を規制するリテーナとして、スリーブに形成した段部を用いているので、スリーブ以外の部品をリテーナとして組み込む必要がない。そのため、このオートテンショナは、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

また、前記シールリングの外周上部を周方向に分割し、そのシールリングの外周下部を外周上部の分割位置に対して周方向にずれた位置で周方向に分割し、そのシールリングの内周部を、外周上部の分割位置と外周下部の分割位置のいずれの位置に対しても周方向にずれた位置で周方向に分割し、その各分割位置の周方向隙間の大きさを変化させることにより前記シールリングを拡径可能としたものは、シールリングで通路を閉鎖したときに、圧力室とリザーバ室の圧力差によってシールリングに拡径作用が生じるので、シールリングの外周とスリーブの内周の間に隙間が生じにくく、圧力室内の作動油がシールリングの外周とスリーブの内周の間を通ってリークしにくい。

また、シールリングの外周上部の分割位置と、外周下部の分割位置とが互いにずれているので、シールリングで通路を閉鎖したときに、圧力室内の作動油がシールリングの上面から下面にリークしにくい。さらに、シールリングの内周部の分割位置が、外周上部の分割位置と外周下部の分割位置のいずれに対してもずれているので、シールリングで通路を閉鎖したときに、圧力室内の作動油がシールリングの内周から下面にリークしにくい。

また、前記シールリングの軸方向の移動量を０．３ｍｍ以下に設定したものは、シールリングの軸方向の移動量が小さいので、圧力室の圧力変動に対するシールリングの応答性に優れ、安定したダンパー作用を発揮する。

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、下部に底９を有するシリンダ１０内に作動油が溜められている。シリンダ１０内には、シリンダ１０と同軸にスリーブ１１が挿入され、シリンダ１０の底９に形成されたスリーブ嵌合凹部１２にスリーブ１１の下部外周が嵌め合わされている。スリーブ１１内には、ロッド１３が軸方向に摺動可能に挿入されており、スリーブ１１とロッド１３によって、シリンダ１０内が圧力室１４とリザーバ室１５に区画されている。

ロッド１３の上部には、ばね座１６が固定されている。ばね座１６とシリンダ１０の底９との間にはリターンスプリング１７が組み込まれ、リターンスプリング１７は、圧力室１４の容積を拡大する方向にロッド１３を付勢している。

ばね座１６には、シリンダ１０の上部内周に設けた環状のシール部材１８に摺動可能に接触する筒状のスカート１９が設けられ、これにより、シリンダ１０内の作動油が密封されている。

ロッド１３の下部外周には、周方向に連続する溝２０が形成され、その溝２０に、Ｃ形リング状の止め輪２１が嵌め込まれている。また、スリーブ１１の内周には、リザーバ室１５側を小径とする段部２２が形成されており、圧力室１４の容積を拡大する方向にロッド１３が移動したときに止め輪２１が段部２２に係止し、その係止によって、ロッド１３がスリーブ１１から抜け止めされるようになっている。

スリーブ１１とロッド１３の摺動面間には、圧力室１４とリザーバ室１５を連通するリーク隙間２３が形成されている。

スリーブ嵌合凹部１２とスリーブ１１の嵌合面間には、図３に示すように圧力室１４の下部とリザーバ室１５の下部を連通する通路２４が、図４に示すように周方向に間隔をおいて複数形成されている。通路２４は、スリーブ嵌合凹部１２の内面に溝を設けることにより形成することができる。

スリーブ１１の下部内周には、シールリング２５が軸方向に摺動可能に設けられており、そのシールリング２５で、通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖可能となっている。また、スリーブ１１の内周には、下側を大径とする段部２６が形成されており、その段部２６によって、シールリング２５の上方への移動範囲を規制するようになっている。

シールリング２５は、図６に示すように、外周上部２５Ａが周方向に分割され、外周下部２５Ｂが外周上部の分割位置に対して周方向にずれた位置で周方向に分割され、内周部２５Ｃが、外周上部２５Ａの分割位置と外周下部２５Ｂの分割位置のいずれの位置に対しても周方向にずれた位置で周方向に分割された形状となっており、各分割位置の周方向隙間の大きさを変化させることにより拡径可能となっている。また、シールリング２５はフッ素樹脂系材料からなる。

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、テンションプーリ２、プーリアーム３、ばね座１６を介してロッド１３に伝達し、圧力室１４の圧力が高まる。圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも高くなると、作動油がリーク隙間２３を圧力室１４側からリザーバ室１５側に流れる。このとき、図３に示すように、圧力室１４とリザーバ室１５の圧力差によってシールリング２５が下方に移動して通路２４の圧力室１４側の開口を閉じるので、通路２４を作動油は流れない。こうして作動油がリーク隙間２３を流れることによりロッド１３が下方に移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１７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２３を流れる作動油の流量が制限されてダンパー作用が生じるので、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１７の付勢力によってロッド１３が上方に移動し、圧力室１４の容積が拡大することで、圧力室１４の圧力が低くなる。圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも低くなると、図５に示すように、圧力室１４とリザーバ室１５の圧力差によってシールリング２５が上方に移動し、その移動によって通路２４の圧力室１４側の開口が開き、作動油が通路２４をリザーバ室１５側から圧力室１４側に流れる。このとき、テンションプーリ２は、ベルト１の張力とリターンスプリング１７の付勢力とがつり合う位置まで速やかに移動し、ベルト１の弛みを迅速に吸収する。

このオートテンショナ６は、シールリング２５が、通路２４のリザーバ室１５側から圧力室１４側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブの弁体として機能し、その弁体の上方への移動範囲を規制するリテーナとして、スリーブ１１に形成した段部２６を用いているので、スリーブ１１以外の部品をリテーナとして組み込む必要がない。そのため、このオートテンショナ６は、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

また、シールリング２５が拡径可能なので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、圧力室１４とリザーバ室１５の圧力差によってシールリング２５に拡径作用が生じ、シールリング２５の外周がスリーブ１１の内周に押さえつけられる。そのため、シールリング２５の外周とスリーブ１１の内周の間に隙間が生じにくく、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の外周とスリーブ１１の内周の間を通ってリークしにくい。

また、図４に示すように、シールリング２５の外周上部２５Ａの分割位置と、外周下部２５Ｂの分割位置とが互いにずれているので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の上面から下面にリークしにくい。また、シールリング２５の内周部２５Ｃの分割位置が、図４に示すように、外周上部２５Ａの分割位置と外周下部２５Ｂの分割位置のいずれに対してもずれているので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の内周から下面にリークしにくい。

ところで、オートテンショナ６は、シールリング２５が通路２４を開放したときの作動油の流路面積が小さいと、圧力室１４内への作動油の流入量が不足し、圧力室１４の容積が拡大する方向にロッド１３が移動したときに、圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも小さくなる。特に、ロッド１３の移動ストロークが大きいときや、低温により作動油の粘性が高いときは、圧力室１４内への作動油の流入量が不足しやすく、圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも小さくなりやすい。圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも小さくなると、圧力室１４の容積が縮小する方向にロッド１３が移動するときに、オートテンショナ６がダンパー作用を発揮できない。

また、シールリング２５が通路２４を開放したときの作動油の流路面積を確保するために、シールリング２５の軸方向の移動量を大きく設定することができるが、シールリング２５の軸方向の移動量を大きくすると、圧力室１４の圧力変動に対するシールリング２５の応答性が低下する。この場合、ベルト１の振動により圧力室１４の圧力が短い周期で増減を繰り返すと、シールリング２５による通路２４の閉鎖が間に合わず、通路２４の圧力室１４側の開口が開放したままの状態となり、オートテンショナ６がダンパー作用を発揮できないおそれがある。

そこで、オートテンショナ６のダンパー作用を安定して発揮させるため、シールリング２５が通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖する位置（図３参照）から段部２６に当接する位置（図５参照）まで移動するときの、シールリング２５の軸方向の移動量Ｓを、０．３ｍｍ以下に設定すると好ましい。また、図５に示すようにシールリング２５が段部２６に当接して通路２４を開放したときに、作動油の流路面積として、４．９ｍｍ^２を確保すると好ましい。たとえば、シールリング２５の内径を７ｍｍに設定した場合、シールリング２５の軸方向の移動量Ｓを０．２２ｍｍとすると、作動油の開口面積は、約４．９ｍｍ^２（７ｍｍ×３．１４×０．２２ｍｍ）となり、作動油の流路面積４．９ｍｍを確保することができる。

シールリング２５の軸方向の移動量Ｓを、０．３ｍｍ以下に設定すると、シールリング２５の軸方向の移動量が小さいので、圧力室１４の圧力変動に対するシールリング２５の応答性を確保することができる。そのため、ベルト１の振動により圧力室１４の圧力が短い周期で増減を繰り返したときにも、圧力室１４の圧力変化に応じてシールリング２５が確実に通路２４を開閉し、安定したダンパー作用を発揮する。

また、作動油の流路面積として、４．９ｍｍ^２を確保すると、圧力室１４の容積が拡大する方向にロッド１３が移動したときに、圧力室１４内への作動油の流入量が不足しにくく、圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも小さくなりにくい。そのため、ロッド１３の移動ストロークが大きいときや、低温により作動油の粘性が高いときにも、安定したダンパー作用を発揮する。

なお、従来のオートテンショナのチェックバルブは、図７に示すように、スリーブ３１の下部内周に圧入したバルブシート３２と、バルブシート３２の上面に形成された弁孔３３を閉鎖可能なチェックボール３４と、チェックボール３４の上方への移動範囲を規制するリテーナ３５とからなるものが多く、この場合、チェックボール３４は直径が４ｍｍ程度のものが用いられ、チェックボール３４の軸方向の移動量Ｔは０．８ｍｍ程度に設定される。チェックボール３４の直径が４ｍｍの場合、チェックボール３４の軸方向の移動量Ｔを０．８ｍｍに設定すると、チェックバルブが通路３６を開放したときの作動油の流路面積は４．９ｍｍ^２を確保することができるが、チェックボール３４の軸方向の移動量が大きいので、圧力室３７の圧力変動に対するチェックバルブの応答性を確保することが難しく、ロッドの移動ストロークが大きいときや、低温により作動油の粘性が高いときに、安定したダンパー作用を発揮することができない。

この発明の実施形態の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線に沿った拡大断面図 図２のスリーブの下部近傍の拡大断面図 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 図３に示すシールリングの斜視図 従来のオートテンショナのスリーブ下部近傍の拡大断面図

符号の説明

９ 底
１０ シリンダ
１２ スリーブ嵌合凹部
１３ ロッド
１４ 圧力室
１５ リザーバ室
１７ リターンスプリング
２２ 段部
２３ リーク隙間
２４ 通路
２５ シールリング
２５Ａ 外周上部
２５Ｂ 外周下部
２５Ｃ 内周部
Ｓ シールリングの軸方向の移動量

Claims (4)

1. 下部に底（９）を有するシリンダ（１０）内に作動油を溜め、そのシリンダ（１０）の底（９）に形成したスリーブ嵌合凹部（１２）にスリーブ（１１）の下部外周を嵌め合わせ、そのスリーブ（１１）内にロッド（１３）を軸方向に摺動可能に挿入してシリンダ（１０）内を圧力室（１４）とリザーバ室（１５）に区画し、前記スリーブ（１１）と前記ロッド（１３）の摺動面間に形成されるリーク隙間（２３）を介して前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通し、前記圧力室（１４）の容積を拡大する方向に前記ロッド（１３）を付勢するリターンスプリング（１７）を設け、前記スリーブ嵌合凹部（１２）と前記スリーブ（１１）の嵌合面間に圧力室（１４）の下部とリザーバ室（１５）の下部を連通する通路（２４）を形成し、その通路（２４）の圧力室（１４）側の開口を閉鎖可能なシールリング（２５）を前記スリーブ（１１）の下部内周に軸方向に摺動可能に設け、そのシールリング（２５）の上方への移動範囲を前記スリーブ（１１）の内周に形成した段部（２６）で規制し、前記シールリング（２５）で、前記通路（２４）のリザーバ室（１５）側から圧力室（１４）側への作動油の流れのみを許容するようにしたオートテンショナ。
2. 前記シールリング（２５）の外周上部（２５Ａ）を周方向に分割し、そのシールリング（２５）の外周下部（２５Ｂ）を外周上部（２５Ａ）の分割位置に対して周方向にずれた位置で周方向に分割し、そのシールリング（２５）の内周部（２５Ｃ）を、外周上部（２５Ａ）の分割位置と外周下部（２５Ｂ）の分割位置のいずれの位置に対しても周方向にずれた位置で周方向に分割し、その各分割位置の周方向隙間の大きさを変化させることにより前記シールリング（２５）を拡径可能とした請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記シールリング（２５）をフッ素樹脂系材料で形成した請求項１または２に記載のオートテンショナ。
4. 前記シールリング（２５）の軸方向の移動量（Ｓ）を０．３ｍｍ以下に設定した請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。

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