JP2009047220A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、ダンピング性能が安定したオートテンショナを提供する。
【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１１内にロッド１３を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、スリーブ１１とロッド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の嵌合面間に油通路２４を形成し、シールリング２８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２８で油通路２４の圧力室１４側の端部を開閉可能とし、シールリング２８の内周に、周方向に間隔をおいて多数の切欠き３２を形成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油通路が形成されており、スリーブの下部に、油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、チェックバルブの部品点数を抑えるため、周方向に対向する合い口を有する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、そのシールリングで前記油通路の圧力室側の端部を開閉するように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、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力よりも低くなると、その圧力差によりシールリングが上方に移動して、前記油通路の圧力室側の端部を開放し、一方、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力よりも高くなると、その圧力差によりシールリングが下方に移動して、前記油通路の圧力室側の端部を閉鎖する。このように、このオートテンショナは、シールリングが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油通路の圧力室側の端部を直接閉鎖するので、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く、部品点数が少ない。

また、このオートテンショナは、合い口の隙間変化によってシールリングが拡径可能となっており、シールリングが油通路の圧力室側の端部を閉鎖したときに、圧力室の圧力によりシールリングが拡径してスリーブの内周に密着し、シールリングとスリーブの摺動面間をシールするようになっている。

このシールを確実に行なうには、シールリングを小さい圧力で拡径するようにすればよく、その方法として、柔らかい材料でシールリングを形成することが考えられる。しかし、柔らかい材料でシールリングを形成すると、圧力室の圧力が高圧になったときに、シールリングが軸方向にも変形して、油通路を完全に閉鎖することができなくなり、オートテンショナのダンピング性能が不安定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、ダンピング性能が安定し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、上記シールリングの内周に、周方向に間隔をおいて多数の切欠きを形成した。

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）前記シールリングの周方向に対向する合い口のうちの一方の合い口は、合い口の外径側上部を、合い口の内径側部分よりも周方向に突出した凸状とし、合い口の外径側下部を、合い口の内径側部分よりも周方向に後退した凹状とし、他方の合い口は、前記一方の合い口と組み合うように、合い口の外径側上部を、合い口の内径側部分よりも周方向に後退した凹状とし、合い口の外径側下部を、合い口の内径側部分よりも周方向に突出した凸状とする。
２）前記シールリングを樹脂の射出成形により形成する。
３）前記各切欠きを周方向に一定の間隔をおいて設ける。
４）前記シールリングがポリエーテルエーテルケトンからなる。
５）前記シールリングがフッ素系樹脂からなる。

この発明のオートテンショナは、シールリングの内周に、周方向に間隔をおいて多数の切欠きを形成しているので、硬い材料でシールリングを形成した場合にも、シールリングを小さい圧力で拡径させることができる。そのため、このオートテンショナは、圧力室の圧力が高圧になったときに、確実に油通路を閉鎖することができ、安定したダンピング性能を示す。

図１、図２に、自動車補機を駆動するベルト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、図４に示すように圧力室１４の下部とリザーバ室１５の下部を連通する油通路２４が形成されている。油通路２４は、スリーブ嵌合凹部１２に形成された柱状突起２５の外周とスリーブ１１の内周との間に形成された円環状の隙間２６と、スリーブ嵌合凹部１２の内周に形成された軸方向の溝２７とからなり、油通路２４の圧力室１４側の端部は、スリーブ１１の内周に沿って円環状に開口している。

スリーブ１１の下部内周には、シールリング２８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２８で、油通路２４の圧力室１４側の端部を開閉可能となっている。また、スリーブ１１の内周には、下側を大径とする段部２９が形成されており、その段部２９によって、シールリング２８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２８は、図６に示すように、周方向に対向する合い口３０，３１を有し、その合い口３０，３１の隙間変化によって拡径可能となっている。合い口３０は、合い口３０の外径側上部３０ａが、合い口３０の内径側部分３０ｃよりも周方向に突出した凸状となっており、合い口３０の外径側下部３０ｂが、合い口３０の内径側部分３０ｃ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３１は、合い口３０と組み合うように、合い口３１の外径側上部３１ａが、合い口３１の内径側部分３１ｃよりも周方向に後退した凹状なっており、合い口３１の外径側下部３１ｂが、合い口３１の内径側部分３１ｃよりも周方向に突出した凸状となっている。また、シールリング２８の内周には、周方向に一定の間隔をおいて多数の切欠き３２が形成されている。

シールリング２８は、樹脂の射出成形によって形成されており、切欠き３２は、その射出成形によって形成されている。シールリング２８を形成する樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトンやフッ素系樹脂を用いることができる。

次に、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２８が下方に移動して油通路２４の圧力室１４側の端部を閉じるので、油通路２４を作動油は流れない。また、圧力室１４の圧力によりシールリング２８が拡径してスリーブ１１の内周に密着し、シールリング２８とスリーブ１１の摺動面間がシールされる。

このようにして、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２８が上方に移動して油通路２４の圧力室１４側の端部を開き、作動油が油通路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２８が、油通路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２８で油通路２４の圧力室１４側の端部を直接閉鎖するので、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く、部品点数が少ない。

また、このオートテンショナ６は、シールリング２８の内周に、周方向に間隔をおいて多数の切欠き３２を形成しているので、シールリング２８が径方向の柔軟性を有し、小さい圧力でシールリング２８が拡径する。さらに、このオートテンショナ６は、図６に示すように、シールリング２８が切欠き３２内に周方向の対向面３３，３３を有し、その対向面３３，３３で圧力室１４の圧力を受けるので、その圧力によってもシールリング２８が拡径する。そのため、このオートテンショナ６は、圧力室１４の圧力が高圧になったときに、シールリング２８とスリーブ１１の摺動面間が確実にシールされ、安定したダンピング性能を示す。

シールリング２８の切欠き３２は、周方向の間隔が不揃いとなるように設けてもよいが、上記実施形態に示すように、図４に示すように、周方向に一定の間隔をおいて設けると好ましい。このようにすると、シールリング２８が均一に拡径するので、シールリング２８の外周がスリーブ１１の内周に均一に密着し、シールリング２８とスリーブ１１の摺動面間をより確実にシールすることができる。

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

符号の説明

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 油通路
２８ シールリング
３０ 合い口
３０ａ 合い口の外径側上部
３０ｂ 合い口の外径側下部
３０ｃ 合い口の内径側部分
３１ 合い口
３１ａ 合い口の外径側上部
３１ｂ 合い口の外径側下部
３１ｃ 合い口の内径側部分
３２ 切欠き

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）の下部を連通する油通路（２４）を形成し、周方向に対向する合い口（３０，３１）を有するシールリング（２８）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（２８）で前記油通路（２４）の圧力室（１４）側の端部を開閉可能とし、そのシールリング（２８）の内周に、周方向に間隔をおいて多数の切欠き（３２）を形成したオートテンショナ。
2. 前記シールリング（２８）の周方向に対向する合い口（３０，３１）のうちの一方の合い口（３０）は、合い口（３０）の外径側上部（３０ａ）を、合い口（３０）の内径側部分（３０ｃ）よりも周方向に突出した凸状とし、合い口（３０）の外径側下部（３０ｂ）を、合い口（３０）の内径側部分（３０ｃ）よりも周方向に後退した凹状とし、他方の合い口（３１）は、前記一方の合い口（３０）と組み合うように、合い口（３１）の外径側上部（３１ａ）を、合い口（３１）の内径側部分（３１ｃ）よりも周方向に後退した凹状とし、合い口（３１）の外径側下部（３１ｂ）を、合い口（３１）の内径側部分（３１ｃ）よりも周方向に突出した凸状とした請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記シールリング（２８）を樹脂の射出成形により形成した請求項１または２に記載のオートテンショナ。
4. 前記各切欠き（３２）を周方向に一定の間隔をおいて設けた請求項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（２８）がポリエーテルエーテルケトンからなる請求項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（２８）がフッ素系樹脂からなる請求項１から４のいずれかに記載のオートテンショナ。

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