JP2009019692A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、組み立て作業性に優れたオートテンショナを提供する。
【解決手段】スリーブ１１内にロッド１３を挿入してシリンダ１０内を圧力室１４とリザーバ室１５に区画し、スリーブ１１とロッド１３の摺動面間のリーク隙間２３を介して圧力室１４とリザーバ室１５を連通し、圧力室１４の容積を拡大する方向にロッド１３を付勢するリターンスプリング１７を設け、スリーブ嵌合凹部１２とスリーブ１１の嵌合面間に通路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を、シールリング２５とスリーブ１１の内周に形成した段部２６との間に組み込んだコイルばね２７で付勢し、そのコイルばね２７の自由長Ｌをスリーブ１１の段部２６から下端までの長さＨよりも短くした構成をオートテンショナに採用する。
【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てダンピング効果が生じるので、ロッドがゆっくりと移動し、ベルトを安定した状態に保つ。

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。

そこで、この発明の発明者は、オートテンショナの部品点数を低減するために、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、そのシールリングを、シールリングと前記スリーブの内周に形成した段部との間に組み込んだ弾性部材で前記通路の圧力室側の開口を閉鎖する方向に付勢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、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、そのシールリングで通路の圧力室側の開口を直接閉鎖するので、チェックバルブのバルブシートに相当する部品をスリーブの下部に組み込む必要がない。そのため、このオートテンショナは、部品点数が少ない。

また、このオートテンショナは、シールリングを、前記通路の圧力室側の開口を閉鎖する方向に弾性部材で付勢しているので、圧力室の圧力の変化に対するシールリングの応答性に優れ、ベルトの振動により圧力室の圧力が短い周期で増減を繰り返した場合にも、安定したダンピング効果を発揮する。

しかし、このオートテンショナは、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るときに、シールリングがスリーブの下端から脱落する場合があり、その脱落したシールリングが、スリーブの下端とスリーブ嵌合凹部の底との間に挟み込まれて組み立て不良となるおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、部品点数が少なく、組み立て作業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、上記構成をオートテンショナに採用するとともに、前記弾性部材の自由長を前記スリーブの段部から下端までの長さよりも短くした。

このオートテンショナは、次の構成を加えることができる。
１）前記弾性部材が、コイルばねである。
２）前記シールリングを弾性的に縮径した状態で組み込むことにより、シールリングの外周とスリーブの下部内周との間に面圧が生じるようにする。
３）前記弾性部材を、自由長に対して０．５ｍｍ以上たわんだ状態となるように設ける。
４）前記シールリングが周方向に対向する合い口を有し、その合い口のうちの一方の合い口は、合い口の外径側上部が、合い口の内径側部分よりも周方向に突出した凸状であり、合い口の外径側下部が、合い口の内径側部分よりも周方向に後退した凹状であり、他方の合い口は、合い口の外径側上部が、合い口の内径側部分よりも周方向に後退した凹状であり、合い口の外径側下部が、合い口の内径側部分よりも周方向に突出した凸状である。
５）前記シールリングを樹脂材料で形成する。

この発明のオートテンショナは、弾性部材の自由長を前記スリーブの段部から下端までの長さよりも短くしたので、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るときに、シールリングがスリーブの下端から脱落しにくく、また、シールリングがスリーブとシリンダの間に挟み込まれる事態が生じにくい。そのため、オートテンショナの組み立て作業性に優れる。

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、図３に示すように、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が形成されている。シールリング２５は、段部２６とシールリング２５の間にスリーブ１１と同軸に組み込まれたコイルばね２７で下方に付勢され、これにより、通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖する位置に保持されている。

シールリング２５は、図８に示すように、周方向に対向する合い口２８，２９を有し、その合い口２８，２９同士の隙間を変化させることによって弾性的に縮径可能となっている。合い口２８は、合い口２８の外径側上部２８ａが、合い口２８の内径側部分２８ｃよりも周方向に突出した凸状となっており、合い口２８の外径側下部２８ｂが、内径側部分２８ｃよりも周方向に後退した凹状となっている。また、他方の合い口２９は、合い口２９の外径側上部２９ａが、合い口２９の内径側部分２９ｃよりも周方向に後退した凹状なっており、合い口２９の外径側下部２９ｂが、合い口２９の内径側部分２９ｃよりも周方向に突出した凸状となっている。シールリング２５は樹脂材料からなる。

コイルばね２７は、図５に示すように、コイルばね２７の自由長Ｌがスリーブ１１の段部２６から下端までの長さＨよりも短くなっている。また、シールリング２５は、弾性的に縮径した状態で組み込まれており、これにより、シールリング２５の外周とスリーブ１１の下部内周との間に面圧が生じている。そのため、図６に示すように、スリーブ１１の下部外周をスリーブ嵌合凹部１２に組み込む前の状態で、シールリング２５がスリーブ１１から脱落せず、スリーブ１１とシールリング２５とコイルばね２７とを一体に扱うことが可能である。

また、図５に示すように、コイルばね２７の自由長Ｌとシールリング２５の厚さｔとの合計長さは、スリーブ１１の段部２６から下端までの長さＨよりも長くなっており、スリーブ１１の下部外周をスリーブ嵌合凹部１２に嵌め合わせたときに、コイルばね２７が自由長Ｌに対して０．５ｍｍ以上たわんだ状態となるようになっている。

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、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、図３に示すように、作動油がリーク隙間２３を通って圧力室１４側からリザーバ室１５側に流れ、これにより、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が移動し、ベルト１の緊張を吸収する。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ピング効果が生じるので、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つ。また、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が通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖するので、作動油は通路２４を流れない。

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７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。このようにして、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、そのシールリング２５で通路２４の圧力室１４側の開口を直接閉鎖するので、チェックバルブのバルブシートに相当する部品をスリーブ１１の下部に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、このオートテンショナ６は、シールリングを、通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖する方向にコイルばね２７で付勢しているので、圧力室１４の圧力の変化に対するシールリング２５の動作の応答性に優れ、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場合にも、安定したダンピング効果を発揮する。

また、このオートテンショナ６は、コイルばね２７の自由長Ｌをスリーブ１１の段部２６から下端までの長さＨよりも短くしたので、スリーブ１１の下部外周をスリーブ嵌合凹部１２に嵌め合わせるときに、シールリング２５がスリーブ１１の下端から脱落しにくく、また、シールリング２５がスリーブ１１の下端とスリーブ嵌合凹部１２の底との間に挟み込まれる事態が生じにくい。そのため、このオートテンショナ６は、組み立て作業性に優れる。

また、図４に示すように、シールリング２５の合い口２８，２９の外径側上部２８ａ，２９ａと、外径側下部２８ｂ，２９ｂとが、周方向に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の合い口２８，２９の内径側部分２８ｃ，２９ｃが、合い口２８，２９の外径側上部２８ａ，２９ａと外径側下部２８ｂ，２９ｂのいずれに対しても周方向にずれているので、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の内径面から下面にリークしにくい。

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のスリーブにシールリングを組み込む前の状態を示す断面図 図５のスリーブにシールリングを組み込んだ状態を示す断面図 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

符号の説明

６ オートテンショナ
９ 底
１０ シリンダ
１１ スリーブ
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
２３ リーク隙間
２４ 通路
２５ シールリング
２６ 段部
２７ コイルばね
２８ 合い口
２８ａ 外径側上部
２８ｂ 外径側下部
２８ｃ 内径側部分
２９ 合い口
２９ａ 外径側上部
２９ｂ 外径側下部
２９ｃ 内径側部分
Ｌ コイルばねの自由長
Ｈ スリーブの段部から下端までの長さ

Claims (6)

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）を、シールリング（２５）と前記スリーブ（１１）の内周に形成した段部（２６）との間に組み込んだ弾性部材（２７）で前記通路（２４）の圧力室（１４）側の開口を閉鎖する方向に付勢し、その弾性部材（２７）の自由長（Ｌ）を前記スリーブ（１１）の段部（２６）から下端までの長さ（Ｈ）よりも短くしたオートテンショナ。
2. 前記弾性部材（２７）が、コイルばねである請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記シールリング（２５）を弾性的に縮径した状態で組み込むことにより、シールリング（２５）の外周とスリーブ（１１）の下部内周との間に面圧が生じるようにした請求項１または２に記載のオートテンショナ。
4. 前記弾性部材（２７）を、自由長（Ｌ）に対して０．５ｍｍ以上たわんだ状態となるように設けた請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。
5. 前記シールリング（２５）が周方向に対向する合い口（２８，２９）を有し、その合い口（２８，２９）のうちの一方の合い口（２８）は、合い口（２８）の外径側上部（２８ａ）が、合い口（２８）の内径側部分（２８ｃ）よりも周方向に突出した凸状であり、合い口（２８）の外径側下部（２８ｂ）が、合い口（２８）の内径側部分（２８ｃ）よりも周方向に後退した凹状であり、他方の合い口（２９）は、合い口（２９）の外径側上部（２９ａ）が、合い口（２９）の内径側部分（２９ｃ）よりも周方向に後退した凹状であり、合い口（２９）の外径側下部（２９ｂ）が、合い口（２９）の内径側部分（２９ｃ）よりも周方向に突出した凸状である請求項１から４のいずれかに記載のオートテンショナ。
6. 前記シールリング（２５）を樹脂材料で形成した請求項１から５のいずれかに記載のオートテンショナ。

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