JP2009236166A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室の圧力変動に対するシールリングの応答性を確保するとともに、オートテンショナの組立て作業性を確保する。
【解決手段】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、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、油通路２４の圧力室１４側の端部をスリーブ１１の下部内周に沿って円環状に開口させ、その円環状の開口を閉鎖するシールリング２５をスリーブ１１の下部内周に軸方向に摺動可能に設け、油通路２４の開口を閉鎖する方向にシールリング２５を付勢するコイルばね２７を組み込み、そのコイルばね２７の密着高さでシールリング２５の移動範囲を制限する。
【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する。

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、その油通路の圧力室側の端部に、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が設けられている。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

ところで、上記のオートテンショナのチェックバルブは、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中央を上下に貫通する弁孔の上端開口を閉鎖するチェックボールと、そのチェックボールの上方への移動範囲を制限するリテーナと、弁孔を閉鎖する方向にチェックボールを付勢するバルブスプリングとからなる。

このチェックバルブは、弁孔を閉鎖するチェックボールが球状なので、動作の安定性に優れるが、弁孔を開放したときの作動油の流路面積が小さい。そのため、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動したときに、圧力室内への作動油の流入量が不足して、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力よりも小さくなる恐れがあった。特に、低温により作動油の粘性が高いときは、圧力室内への作動油の流入量が不足しやすいので、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力よりも小さくなりやすく、その圧力差が大きいと、その後、圧力室の容積が縮小する方向にロッドが移動するときに、オートテンショナが十分なダンピング効果を発揮しない。

そこで、この発明の発明者は、作動油の粘性が高いときにも安定したダンピング効果を発揮可能なオートテンショナを検討し、そのような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、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油通路を形成し、その油通路の圧力室側の端部をスリーブの下部内周に沿って円環状に開口させ、その円環状の開口を閉鎖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、前記油通路の開口を閉鎖する方向に前記シールリングを付勢するコイルばねを組み込んだオートテンショナを考案した。

このオートテンショナは、油通路の端部がスリーブの下部内周に沿って円環状に開口しているので、その開口をシールリングが開放したときの作動油の流路面積が大きい。そのため、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動したときに、圧力室内に作動油が流入しやすく、低温により作動油の粘性が高いときにも、安定したダンピング効果を発揮することができる。

ところで、このオートテンショナは、シールリングが油通路を開放したときのシールリングの軸方向の移動量が大きいと、エンジンの高回転域で、圧力室の圧力が短い周期で増減を繰り返したときに、シールリングによる油通路の閉鎖が間に合わず、オートテンショナがダンピング効果を発揮しない恐れがある。

そこで、圧力室の圧力変動に対するシールリングの応答性を確保するため、シールリングの移動範囲を制限するリテーナを更に設けることが考えられるが、このようにすると、オートテンショナの部品点数が増えて構造が複雑となるので、オートテンショナの組立て作業性が低下する。

この発明が解決しようとする課題は、圧力室の圧力変動に対するシールリングの応答性を確保するとともに、オートテンショナの組立て作業性を確保することである。

上記の課題を解決するため、上記オートテンショナのシールリングの移動範囲を、前記コイルばねの密着高さで制限するようにした。

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）前記スリーブの内周に形成した段部で前記コイルばねの上端を支持し、そのコイルばねの下端で前記シールリングを押圧する。
２）前記コイルばねの外周と前記スリーブの内周との間の半径方向隙間を、コイルばねの線径よりも小さくする。
３）前記シールリングの軸方向の移動量を０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定する。
４）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。
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、油通路の端部がスリーブの下部内周に沿って円環状に開口しているので、その開口をシールリングが開放したときの作動油の流路面積が大きい。そのため、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動したときに、圧力室内に作動油が流入しやすく、低温により作動油の粘性が高いときにも、安定したダンピング効果を発揮することができる。

また、このオートテンショナは、前記シールリングの移動範囲をコイルばねの密着高さで制限しているので、シールリングが油通路を開放したときのシールリングの軸方向の移動量が小さく、圧力室の圧力変動に対するシールリングの応答性が高い。そのため、エンジンの高回転域で、圧力室の圧力が短い周期で増減を繰り返したときに、安定したダンピング効果を発揮することが可能である。

また、このオートテンショナは、リテーナ等の別部材を使用せずにシールリングの移動範囲の制限を行なうので、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

さらに、前記スリーブの内周に形成した段部で前記コイルばねの上端を支持するようにしたものは、リテーナ等の別部材を使用せずにコイルばねの上端を支持するので、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

さらに、前記コイルばねの外周と前記スリーブの内周との間の半径方向隙間を、コイルばねの線径よりも小さくしたものは、スリーブの内周がコイルばねの姿勢を保持するので、コイルばねの倒れや胴曲りが生じにくく、シールリングの移動量が安定する。

また、前記シールリングの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、シールリングで油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が拡径するので、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、このオートテンショナは、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、シールリングで油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、シールリングで油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。

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、支点軸２を中心として揺動可能に支持されたプーリアーム３と、プーリアーム３に回転可能に取り付けたテンションプーリ４とを有する。

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５の一端が連結軸６を介して連結され、そのオートテンショナ５の他端が、エンジンブロック７（図２参照）に固定した支点軸８で支持されている。オートテンショナ５は、テンションプーリ４をベルト１に押さえ付ける方向にプーリアーム３を付勢している。

図２に示すように、オートテンショナ５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の上部内周に装着し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、油通路２４の圧力室１４側の端部が、スリーブ１１の下部内周に沿って円環状に開口している。また、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、油通路２４の圧力室１４側の端部の開口を閉鎖可能となっている。

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、段部２６とシールリング２５の間には、スリーブ１１と同軸にコイルばね２７が組み込まれている。コイルばね２７は、上端が段部２６で支持され、下端がシールリング２５を押圧しており、その押圧によって、シールリング２５を油通路２４の開口を閉鎖する方向に付勢している。ここで、シールリング２５は、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する。

コイルばね２７は、密着高さ（隣り合うコイルが密着したときのコイルばね２７の高さ）で使用したときに永久変形が生じないものが用いられ、そのコイルばね２７の外径は、コイルばね２７の外周とスリーブ１１の内周との間の半径方向隙間が、コイルばね２７の線径よりも小さくなるように設定されている。

コイルばね２７の上端を支持する段部２６は、シールリング２５が油通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖する位置（図３に示す位置）から、コイルばね２７が圧縮してコイルばね２７の隣り合うコイルが密着する位置（図５に示す位置）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が、０．１〜１．０ｍｍの範囲となるよう形成されている。

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は樹脂材料（例えば、フッ素樹脂）からなる。そのため、スリーブ１１の内周に対する摩擦が小さく、円滑に油通路２４を開閉することが可能となっている。

次に、このオートテンショナ５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４、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が下方に移動して油通路２４の圧力室１４側の開口を閉じるので、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２５が拡径してスリーブ１１の下部内周に密着し、シールリング２５の外周とスリーブ１１の下部内周の間がシールされる。

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４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４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、このとき、圧力室１４の容積が拡大するので、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、その移動によって油通路２４の圧力室１４側の開口が開き、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。これにより、テンションプーリ４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５は、油通路２４の端部がスリーブ１１の下部内周に沿って円環状に開口しているので、その開口をシールリング２５が開放したときの作動油の流路面積が大きい。そのため、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内に作動油が流入しやすく、低温により作動油の粘性が高いときにも、安定したダンピング効果を発揮することができる。

また、このオートテンショナ５は、油通路２４の開口を閉鎖する方向にシールリング２５を付勢するコイルばね２７を有するので、コイルばね２７が無いものと比較して、圧力室１４の圧力が大きくなったときに、シールリング２５による油通路２４の開口の閉じ遅れが生じにくい。

また、このオートテンショナ５は、シールリング２５の移動範囲をコイルばね２７の密着高さで制限しており、シールリング２５が油通路２４を開放したときのシールリング２５の軸方向の移動量Ｓ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の応答性が高い。そのため、エンジンの高回転域で、圧力室１４の圧力が短い周期で増減を繰り返したときに、安定したダンピング効果を発揮することができる。ここで、シールリング２５の軸方向の移動量Ｓは、１．０ｍｍ以下に設定すると、シールリング２５の応答性を確保することができ、０．１ｍｍ以上に設定すると、シールリング２５が油通路２４を開放したときの作動油の流路面積を確保することができる。

また、このオートテンショナ５は、コイルばね２７の密着高さでシールリング２５の移動範囲を制限しているので、シールリング２５の移動範囲を制限する別部材（リテーナ）を設ける必要がない。そのため、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５は、スリーブ１１の内周の段部２６でコイルばね２７の上端を支持しているので、コイルばね２７の上端を支持する別部材を設ける必要がない。そのため、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５は、コイルばね２７の外周とスリーブ１１の内周との間の半径方向隙間がコイルばね２７の線径よりも小さいので、コイルばね２７の姿勢がスリーブ１１の内周で保持され、コイルばね２７の倒れや胴曲りが生じにくい。そのため、圧力室１４の圧力が急激に小さくなって、強い圧縮力がコイルばね２７に作用したときにも、シールリング２５の移動量Ｓが安定する。

また、このオートテンショナ５は、シールリング２５が拡径可能なので、シールリング２５で油通路２４の開口を閉鎖したときに、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、このオートテンショナ５は、図４、図６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で油通路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、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で油通路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。

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のシールリング近傍の拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図３に示す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拡大斜視図

符号の説明

５ オートテンショナ
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
２３ リーク隙間
２４ 油通路
２５ シールリング
２５Ａ シールリングの外周上部
２５Ｂ シールリングの外周下部
２５Ｃ シールリングの内周部
２６ 段部
２７ コイルばね
Ｓ シールリングの移動量

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、その油通路（２４）の圧力室（１４）側の端部をスリーブ（１１）の下部内周に沿って円環状に開口させ、その円環状の開口を閉鎖するシールリング（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）で、前記油通路（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ようにし、前記油通路（２４）の開口を閉鎖する方向に前記シールリング（２５）を付勢するコイルばね（２７）を組み込み、そのコイルばね（２７）の密着高さで前記シールリング（２５）の移動範囲を制限したオートテンショナ。
2. 前記スリーブ（１１）の内周に形成した段部（２６）で前記コイルばね（２７）の上端を支持し、そのコイルばね（２７）の下端で前記シールリング（２５）を押圧する請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記コイルばね（２７）の外周と前記スリーブ（１１）の内周との間の半径方向隙間を、コイルばね（２７）の線径よりも小さくした請求項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０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定した請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。
5. 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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