JP2009264419A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの過張力を防止する油圧式オートテンショナを提供する。
【解決手段】シリンダ１内にスリーブ４を設け、スリーブ４内にロッド５を挿入して圧力室６を形成し、ロッド５の上部のばね座７とシリンダ１の内底面間にリターンスプリング８を組込み、伸張方向に付勢する。シリンダ１とスリーブ４間のリザーバ室１３と圧力室６を連通する通路１４にチェックバルブ１５を設け、シリンダ１とロッド５の収縮時に、チェックバルブ１５で通路１４を閉じ、押込み力を緩衝する。ロッド５の圧力室６とリザーバ室１３を連通する連通路１６にリリーフバルブ２０を組込み圧力室６内の変動圧力の上限値を一定としベルトの過張力を防止する。リリーフバルブ２０の開放状態の弁体２４とバルブシート２２との間の隙間３１を絞りとしてリリーフバルブ２０の作動油入口側と作動油出口側とで大きな圧力差の発生を防止し、リリーフバルブ２０の弁体２４のバタツキを防止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、オルタネータやウォータポンプ、エアコンのコンプレッサ等の自動車補機を駆動するベルトの張力調整用に用いられる油圧式オートテンショナに関するものである。

エンジンのクランクシャフトの回転を各種の自動車補機に伝えるベルト伝動装置においては、図８に示すように、ベルト４１の弛み側にテンションプーリ４２を支持する揺動可能なプーリアーム４３を設け、そのプーリアーム４３に油圧式オートテンショナＡの調整力を付与して、上記テンションプーリ４２がベルト４１を押圧する方向にプーリアーム４３を付勢し、ベルト４１の張力を一定に保持するようにしている。

上記のようなベルト伝動装置に使用される油圧式オートテンショナＡとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この油圧式オートテンショナにおいては、作動油が充填された底付きシリンダの内底面から立ち上がるスリーブ内にロッドの下部をスライド自在に挿入してスリーブ内に圧力室を形成し、ロッドの上部に設けられたばね座とシリンダの底面間にリターンスプリングを組込んでロッドとシリンダを伸張する方向に付勢している。

また、ばね座の外周とシリンダの上部外周に弾性を有するベローズの両端部を嵌合してシリンダとスリーブ間に密閉されたリザーバ室を形成し、そのリザーバ室下部と上記圧力室とを通路で連通し、その通路にチェックバルブを設け、ベルト４１からテンションプーリ４２およびプーリアーム４３を介して油圧式オートテンショナＡにシリンダとロッドを収縮させる方向の押込み力が負荷された際に、チェックバルブを閉じ、圧力室内に封入された作動油をスリーブの内径面とロッドの外径面間に形成された微小すきまに流動させ、その流動時の作動油の粘性抵抗により圧力室内に油圧ダンパ力を発生させて上記押込み力を緩衝するようにしている。

特表２０００−５０４３９５号公報

ところで、上記従来の油圧式オートテンショナにおいては、上記のように、ベルト４１からロッドに負荷される押込み力により圧力室内に封入された作動油をスリーブの内径面とロッドの外径面間に形成された微小すきまに流動させ、その流動する作動油の粘性抵抗により圧力室内に油圧ダンパ力を発生させて上記押込み力を緩衝する構成であり、上記油圧ダンパ力と押込み力はほぼ比例関係にあるため、押込み力が大きくなるにつれて油圧ダンパ力も大きいものとなる。

このため、ベルトが過張力になるのを防止することができず、ベルトの耐久性を低下させるという問題がある。

この発明の課題は、ベルトが過張力になるのを防止することができるようにした油圧式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、この発明においては、閉塞端を下部に有し、内部に作動油が充填されたシリンダ内に、その内底面から立ち上がるスリーブを設け、そのスリーブ内にロッドの下端部を摺動自在に挿入してスリーブ内に圧力室を形成し、前記ロッドの上部に設けられたばね座とシリンダの内底面間に、シリンダとロッドを伸張する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記シリンダとスリーブ間に形成されたリザーバ室の上部開口を閉塞し、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する通路に、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設けた油圧式オートテンショナにおいて、前記ロッドに圧力室とリザーバ室を連通する連通路を形成し、その連通路の圧力室側の端部に大径のバルブ嵌合孔を設け、そのバルブ嵌合孔内に圧力室内の圧力が設定圧力を超えた際に開放して圧力室と連通路を連通するリリーフバルブを組込み、そのリリーフバルブが、閉塞端を有し、その閉塞端がバルブ嵌合孔の閉塞端と対向する組込みとされた筒状のボディと、そのボディの開口端に嵌合されたバルブシートと、そのバルブシートに形成された弁孔をボディ内部から開閉する球形の弁体と、その弁体を弁孔に向けて付勢するバルブスプリングとからなり、前記ボディに弁体の開放状態でボディ内部と連通路を連通する通油孔が形成された構成とされ、前記弁体の開放状態において、前記リリーフバルブの内部またはリリーフバルブとバルブ嵌合孔間にリリーフバルブの作動油流入側と作動油流出側の圧力差を緩和する絞りを設けた構成を採用したのである。

上記のように、ロッドに圧力室とリザーバ室を連通する連通路を形成し、その連通路の下端部に形成されたバルブ嵌合孔にリリーフバルブを組込むことにより、ベルトからロッドに押込み力が負荷されて圧力室内の圧力が上昇し、その圧力がリリーフバルブの設定圧力を超えると、リリーフバルブが開放し、圧力室の作動油は連通路からリザーバ室に流れ込むため、圧力室内に発生する油圧ダンパ力の上限値をリリーフバルブの設定圧に抑えることができる。

このため、ベルトが過張力になるようなことはなく、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。

また、リリーフバルブの開放によって圧力室の作動油が連通路にリリーフされるとき、絞りによって流量が制限されるため、リリーフバルブの作動油入口側と作動油出口側の圧力差は小さい値に保たれることになる。

ここで、リリーフバルブの開放時、リリーフバルブの作動油入口側と作動油出口側の圧力差が大きいと、弁体にバタツキが生じ、その弁体がシート面に衝突して異音を発生させることになるが、上記のように、絞りを設けることにより、リリーフバルブの作動油入口側と作動油出口側の圧力差を小さい値に保つことができるため、弁体のバタツキを抑制することができ、異音の発生を防止することができる。

ここで、絞りの形成に際し、以下の形成方法を採用することにより、絞り部品の組込みを不要とし、コストの低減と組立ての容易化を図ることができる。
（Ｉ）バルブスプリングの収縮によって開放量が制限される弁体の開放状態において、その弁体とバルブシート間に形成される隙間を絞りとする。
（II）ボディの内径面に弁体の開放量を規制する環状突出部を形成し、その環状突出部を周方向に分断するスリットを形成し、そのスリットを絞りとする。
（III）弁孔の内径を１ｍｍ以下として、その弁孔を絞りとする。
（IV）ボディの内径と弁体の外径の径差を０．１ｍｍ以下とし、その弁体の球面とボディ内径面間に形成される隙間を絞りとする。
（V）ボディの内径面に開放状態とされた弁体との間で微小な間隙を形成する環状突出部を形成し、その環状突出部と開放状態の弁体との間に形成される間隙を絞りとする。
（VI）バルブ嵌合孔とリリーフバルブのボディにおける嵌め合い隙間を０．１ｍｍ以下とし、その嵌め合い隙間を絞りとする。この場合、ボディの下端部に通油孔を形成して、ボディ内部と嵌め合い隙間を連通させ、上記通油孔から嵌め合い隙間に作動油をリリーフさせるようにする。

上記のように、この発明においては、ベルトからロッドに押込み力が負荷されて圧力室内の圧力が上昇し、その圧力がリリーフバルブの設定圧力を超えると、リリーフバルブが開放して、圧力室の作動油は連通路からリザーバ室に流れ込むため、圧力室内に発生する油圧ダンパ力の上限値をリリーフバルブの設定値に抑えることができ、ベルトが過張力になって耐久性が低下するのを抑制することができる。

リリーフバルブの開放によって圧力室の作動油が連通路にリリーフされると、その作動油は絞りによって流量が制限されるため、リリーフバルブの作動油入口側と作動油出口側の圧力差は小さい値に保つことができる。このため、弁体のバタツキを抑制することができ、異音の発生を防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、シリンダ１は下部が閉塞し、その閉塞端部にエンジンブロックに回転自在に連結される連結片２が設けられている。

シリンダ１の内底面には、スリーブ嵌合孔３が設けられ、そのスリーブ嵌合孔３内にスリーブ４の下端部が圧入されている。スリーブ４内にはロッド５の下部がスライド自在に挿入され、そのロッド５の挿入によって、スリーブ４内に圧力室６が設けられている。

ロッド５のシリンダ１の外部に位置する上端部にはばね座７が固定され、そのばね座７とシリンダ１の底面間に組込まれたリターンスプリング８は、シリンダ１とロッド５が相対的に伸張する方向に付勢している。

ばね座７の上端には図８に示すプーリアーム４３に対して連結される連結片９が設けられている。また、ばね座７には、リターンスプリング８の上部を覆う内筒部１０と、シリンダ１の上部外周を覆う外筒部１１とが同軸上に設けられている。

シリンダ１の上側開口部内にはオイルシール等の弾性シール１２が取付けられ、その弾性シール１２の内周は内筒部１０の外周面に弾性接触して、シリンダ１の上側開口を閉塞し、シリンダ１の内部に充填された作動油の外部への漏洩を防止している。

上記弾性シール１２の取付けにより、シリンダ１とスリーブ４との間に密閉されたリザーバ室１３が形成される。リザーバ室１３と圧力室６は、スリーブ嵌合孔３とスリーブ４の嵌合面間に形成された通路１４で連通し、その通路１４の圧力室６側の端部に設けられたチェックバルブ１５は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１３内の圧力より高くなると、通路１４を閉鎖するようになっている。

ロッド５には、圧力室６とリザーバ室１３とを連通する連通路１６が形成されている。連通路１６はロッド５の下端から軸方向に延びる軸方向通路１６ａと、その軸方向通路１６ａの上端に連通してロッド５の径方向に延びる径方向通路１６ｂとからなり、上記軸方向通路１６ａの圧力室６側の下端部には大径のバルブ嵌合孔１７が設けられ、そのバルブ嵌合孔１７にリリーフバルブ２０が組込まれている。

図２（Ｉ）に示すように、リリーフバルブ２０は、一端が閉塞する筒状のボディ２１と、そのボディ２１の他端開口を閉じるバルブシート２２と、そのバルブシート２２に形成された弁孔２３をボディ２１の内部から開閉する球形の弁体２４と、その弁体２４を弁孔２３に向けて付勢するバルブスプリング２５とからなり、上記ボディ２１のバルブシート２２側の端部に半径方向に貫通する通油孔２６を形成した構成とされている。

リリーフバルブ２０は、ボディ２１の閉塞端がバルブ嵌合孔１７の閉塞端と対向する組込みとされ、上記バルブ嵌合孔１７の開口端部内に圧入されたキャップ状の孔あきリテーナ２７によって抜止めされている。２８はリテーナ２７の円板部に形成された孔を示し、その孔２８は弁孔２３より大径とされている。

また、ボディ２１はバルブ嵌合孔１７に対して少しの余裕をもつ嵌め合いとされ、上記ボディ２１の外径面とバルブ嵌合孔１７の内径面間に形成された嵌め合い隙間２９はバルブ嵌合孔１７の閉塞端に形成された放射状の溝３０を介して連通路１６に連通している。

図２（II）に示すように、リリーフバルブ２０の弁体２４は、バルブスプリング２５が最も収縮することによって開放量が制限される。その開放制限状態において、弁体２４とバルブシート２２のシート面２２ａ間に形成される隙間３１は、作動油の流量を制限する絞りとされている。

実施の形態で示す油圧式オートテンショナは上記の構成からなり、図８に示す補機駆動用ベルト４１の張力調整に際しては、シリンダ１の閉塞端に設けた連結片２をエンジンブロックに連結し、かつ、ばね座７の連結片９をプーリアーム４３に連結して、そのプーリアーム４３に調整力を付与する。

上記のようなベルト４１の張力調整状態において、補機の負荷変動等によってベルト４１の張力が変化し、上記ベルト４１の張力が弱くなると、リターンスプリング８の押圧によりシリンダ１とロッド５が伸張する方向に相対移動してベルト４１の弛みが吸収される。

ここで、シリンダ１とロッド５が伸張する方向に相対移動するとき、圧力室６内の圧力はリザーバ室１３内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１５が通路１４を開放する。このため、リザーバ室１３内の作動油は通路１４から圧力室６内にスムーズに流れ、シリンダ１とロッド５は伸張する方向にスムーズに相対移動してベルト４１の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト４１の張力が強くなると、ベルト４１から油圧式オートテンショナのシリンダ１とロッド５を収縮させる方向の押込み力が負荷される。このとき、圧力室６内の圧力はリザーバ室１３内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１５は通路１４を閉じる。

また、圧力室６内の作動油はスリーブ４の内径面とロッド５の外径面間に形成された微小すきま３２に流れてリザーバ室１３内に流入し、上記微小すきま３２に流れる作動油の粘性抵抗によって圧力室６内に油圧ダンパ力が発生し、その油圧ダンパ力によって、油圧式オートテンショナに負荷される上記押込み力が緩衝されると共に、シリンダ１とロッド５は、押込み力とリターンスプリング８の弾性力とが釣り合う位置まで収縮する方向にゆっくりと相対移動する。

ここで、ベルト４１の張力が強く、圧力室６内の圧力がリリーフバルブ２０の設定圧力を超えると、図２（II）に示すように、弁体２４がシート面２２ａから離反して弁孔２３を開放し、圧力室６の作動油は弁孔２３からボディ２１の内部に流れ、通油孔２６から嵌め合い隙間２９に流入し、さらに、溝３０から連通路１６に流れてリザーバ室１３に流れ込む。

このように、ロッド５に形成されたバルブ嵌合孔１７に連通路１６を開閉するリリーフバルブ２０を組込むことによって、圧力変動する圧力室６内の圧力の上限値をリリーフバルブ２０の設定圧に保持することができる。このため、ベルト４１が過張力になるようなことはなく、ベルト４１の耐久性の低下を抑制することができる。

ここで、弁体２４の開放によって圧力室６の作動油が連通路１６にリリーフされる時、その作動油は、図２（II）の矢印で示すように、弁体２４とバルブシート２２間に形成された隙間からなる絞り３１に流れて連通路１６からリザーバ室１３に至り、上記絞り３１によって流量が制限されるため、リリーフバルブ２０の作動油出口側での圧力の急激な低下が抑制される。

このように、絞り３１を設けることによって、リリーフバルブ２０の作動油出口側での圧力の低下を抑制することができるため、リリーフバルブ２０の作動油入口側と作動油出口側の圧力差を小さい値に保つことができる。その結果、弁体２４にバタツキが生じるようなことはなく、バルブシート２２のシート面２２ａに衝突して、異音を発生させるようなこともない。

図２（II）では、バルブスプリング２５によって弁体２４の開放量を制限し、その開放状態の弁体２４とシート面２２ａ間に形成された隙間３１を絞りとしたが、上記絞りはこれに限定されるものではない。

図３乃至図７は、絞り３１の他の例を示す。図３においては、ボディ２１の内周に弁体２４の開放量を制限する環状突出部３３を形成し、その環状突出部３３にボディ２１の軸方向に延びて環状突出部３３を周方向に分断するスリット３４を形成し、そのスリット３４を絞りとしている。この場合、ボディ２１の閉塞端にボディ２１内部と連通路１６を連通する通油孔３５を形成し、上記スリット３４から上向きに流れる作動油をその通油孔３５から連通路１６に流動させるようにする。

図４においては、バルブシート２２に形成された弁孔２３を内径が１ｍｍ以下のオリフィスとし、そのオリフィスからなる弁孔２３を絞りとしている。

図５においては、ボディ２１の内径と弁体２４の外径の径差を０．１ｍｍ以下とし、その弁体２４の球面とボディ２１内径面間に形成される隙間３６を絞りと
している。

図４および図５に示す絞りの形成に際しては、図３に示す場合と同様に、ボディ２１の閉塞端にボディ内部と連通路１６を連通する通油孔３５を形成する。

図６においては、バルブ嵌合孔１７とリリーフバルブのボディ２１における嵌め合い隙間２９を０．１ｍｍ以下とし、その嵌め合い隙間２９を絞りとしている。この場合、ボディ２１の下端部に通油孔２６を形成して、ボディ２１内部と嵌め合い隙間２９を連通させ、上記通油孔２６から嵌め合い隙間２９に作動油をリリーフさせるようにする。

図７においては、ボディ２１の内径面に開放状態とされた弁体２４との間で微小な間隙を形成する環状突出部３８を形成し、その環状突出部３８と開放状態の弁体２４との間に形成される間隙３９を絞りとしている。

図３乃至図７に示すいずれの絞りもリリーフバルブ２０の作動油入口側と作動油出口側の圧力差を小さい値に保つことができるため、弁体２４のバタツキを抑制することができ、異音の発生を防止することができる。また、絞り部品の組込みを不要とし、コストの低減と組立ての容易化を図ることができる。

この発明に係る油圧式オートテンショナの実施の形態を示す縦断正面図 （Ｉ）は、図１のリリーフバルブの組込み部を拡大して示す断面図、（II）は、（Ｉ）に示す弁体の開放状態を示す断面図 絞りの他の例を示す断面図 絞りのさらに他の例を示す断面図 絞りのさらに他の例を示す断面図 絞りのさらに他の例を示す断面図 絞りのさらに他の例を示す断面図 補機駆動用ベルトの張力調整装置を示す正面図

符号の説明

１ シリンダ
４ スリーブ
５ ロッド
６ 圧力室
７ ばね座
８ リターンスプリング
１３ リザーバ室
１４ 通路
１５ チェックバルブ
１６ 連通路
１７ バルブ嵌合孔
２０ リリーフバルブ
２１ ボディ
２２ バルブシート
２３ 弁孔
２４ 弁体
２５ バルブスプリング
２６ 通油孔
２９ 嵌め合い隙間（絞り）
３１ 隙間（絞り）
３３ 環状突出部
３４ スリット（絞り）
３５ 通油孔
３６ 隙間（絞り）
３８ 環状突出部
３９ 間隙（絞り）

Claims (7)

1. 閉塞端を下部に有し、内部に作動油が充填されたシリンダ内に、その内底面から立ち上がるスリーブを設け、そのスリーブ内にロッドの下端部を摺動自在に挿入してスリーブ内に圧力室を形成し、前記ロッドの上部に設けられたばね座とシリンダの内底面間に、シリンダとロッドを伸張する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記シリンダとスリーブ間に形成されたリザーバ室の上部開口を閉塞し、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する通路に、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなると通路を閉じるチェックバルブを設けた油圧式オートテンショナにおいて、
   前記ロッドに圧力室とリザーバ室を連通する連通路を形成し、その連通路の圧力室側の端部に大径のバルブ嵌合孔を設け、そのバルブ嵌合孔内に圧力室内の圧力が設定圧力を超えた際に開放して圧力室と連通路を連通するリリーフバルブを組込み、そのリリーフバルブが、閉塞端を有し、その閉塞端がバルブ嵌合孔の閉塞端と対向する組込みとされた筒状のボディと、そのボディの開口端に嵌合されたバルブシートと、そのバルブシートに形成された弁孔をボディ内部から開閉する球形の弁体と、その弁体を弁孔に向けて付勢するバルブスプリングとからなり、前記ボディに弁体の開放状態でボディ内部と連通路を連通する通油孔が形成された構成とされ、前記弁体の開放状態において、前記リリーフバルブの内部またはリリーフバルブとバルブ嵌合孔間にリリーフバルブの作動油流入側と作動油流出側の圧力差を緩和する絞りを設けたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記バルブスプリングの収縮によって開放量が制限される弁体の開放状態において、その弁体とバルブシート間に形成される隙間を絞りとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記ボディの内径面に弁体の開放量を規制する環状突出部を形成し、その環状突出部を周方向に分断するスリットを形成し、そのスリットを絞りとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記弁孔の内径を１ｍｍ以下として、その弁孔を絞りとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記ボディの内径と弁体の外径の径差を０．１ｍｍ以下とし、その弁体の球面とボディ内径面間に形成される隙間を絞りとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
6. 前記ボディの内径面に開放状態とされた弁体との間で微小な間隙を形成する環状突出部を形成し、その環状突出部と開放状態の弁体との間に形成される間隙を絞りとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
7. 前記バルブ嵌合孔とリリーフバルブのボディにおける嵌め合い隙間を０．１ｍｍ以下とし、その嵌め合い隙間を絞りとし、前記ボディの下端部に前記通油孔を形成して、ボディ内部と前記嵌め合い隙間を連通させた請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。

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