JP2010096255A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】リザーバ室の圧力変動によってベローズの外れや作動油の噴き出しを防止することができるようすることである。
【解決手段】内部に作動油が充填されたシリンダ１内にスリーブ４を設け、そのスリーブ４内にロッド５の下端部を摺動自在に挿入してスリーブ４内に圧力室６を形成し、ロッド５の上部に設けられたばね座７をリターンスプリング８により伸張する方向に付勢する。ばね座７の外周とシリンダ１の上部外周にベローズ１１の両端に設けられた筒部１３、１４を嵌合して、シリンダ１とスリーブ４間に密閉されたリザーバ室１７を形成する。筒部１４とシリンダ１の嵌合部にリザーバ室１７と外部を連通するエア流路２０を形成し、ベローズ１１の伸張によるリザーバ室１７の容積変化時に、エア流路２０を介してリザーバ室１７内に外部エアを流入させ、または、リザーバ室１７内のエアを外部に排出させて、リザーバ室１７内の圧力をほぼ一定に保持し、筒部１３、１４の外れや作動油の噴き出しを防止する。
【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５に示すように、ベルト３１の弛み側にテンションプーリ３２を支持する揺動可能なプーリアーム３３を設け、そのプーリアーム３３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３２がベルト３１を押圧する方向にプーリアーム３３を付勢し、ベルト３１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３１からテンションプーリ３２およびプーリアーム３３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のダンパ作用によって上記押込み力を緩衝するようにしている。

上記のような油圧式オートテンショナは、数ｍｍから数１０ｍｍの伸縮機能を有しているため、リザーバ室を密閉するベローズにも伸縮性が要求される。

そこで、特許文献１に記載された油圧式オートテンショナにおいては、ベローズの長さ方向の中央部に上向きの反転部と、その反転部の外側に下向きの反転部を設けて伸縮性を付与し、上記上向き反転部に連設された小径筒部をばね座の外周に締め代を持って嵌合すると共に、下向き反転部に連設された大径筒部をシリンダの上部外周に締め代をもって嵌合している。
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、伸張時にはリザーバ室の容積が増加して圧力が低下し、また、収縮時にはリザーバ室の容積が減少して圧力が増加するため、リザーバ室の圧力変動によりベローズが収縮または膨張し、その収縮時にベローズに引っ張り力が付与されて、筒部が嵌合対象部から外れたり、膨張時に筒部と嵌合対象物の嵌合面間に隙間が形成されて内部の作動油が噴き出す可能性があった。

この発明の課題は、リザーバ室の圧力変動によってベローズの外れや作動油の噴き出しを防止することができるようすることである。

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、前記ばね座の外周とシリンダの上部外周に弾性を有する伸縮可能なベローズの両端部に設けられた筒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、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する油通路に、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、前記ベローズの両端部に設けられた一対の筒部における少なくとも一方の筒部の嵌合部に前記リザーバ室と外部を連通するエア流路を形成した構成を採用したのである。

ここで、シリンダの上部とばね座間を密封してリザーバ室を形成するベローズは、蛇腹状のものであってもよく、あるいは、長さ方向の中央部に上向きの反転部と、その反転部の外側端に下向きの反転部を設けた反転部付きのものであってもよい。また、ベローズは、ゴム製、合成樹脂製のいずれのものであってもよい。

上記の構成からなる油圧式オートテンショナにおいて、シリンダとロッドが相対的に伸縮すると、ベローズも同様に伸縮する。そのベローズの伸張によりリザーバ室の容積が増加して圧力が低下すると、外部のエアがエア流路からリザーバ室内に流入する。このため、ベローズに引張り力が付与されることがなくなり、筒部が嵌合対象物から外れるようなことはない。

一方、ベローズの収縮によりリザーバ室内の容積が減少して圧力が高くなると、リザーバ室内のエアがエア流路から外部に流出する。このため、筒部が膨張して嵌合対象物との間に隙間が生じるというようなことがなくなり、作動油が噴き出すようなことはない。

上記エア流路として、筒部の嵌合部に形成されたエアチャンバと、そのエアチャンバとリザーバ室を連通する軸方向の溝と、上記筒部を径方向に貫通してエアチャンバと外部を連通する小径孔とからなる構成とすると、上記小径孔から異物が侵入すると、その異物はエアチャンバ内に収容されて溝側に流動し難くなるため、リザーバ室内に異物が侵入するのを効果的に防止することができる。

上記エアチャンバは、筒部に形成してもよく、あるいは、筒部が嵌合される嵌合対象物の外径面に形成してもよい。

この発明においては、上記のように、ベローズに設けられた筒部の嵌合部にリザーバ室と外部を連通するエア流路を形成したことにより、ベローズの伸縮によりリザーバ室の容積が変化しても、リザーバ室の圧力を略一定に保持することができ、ベローズの筒部の外れや作動油の噴き出しを防止することができる。

また、筒部の嵌合部にエア流路を形成したことにより、一対の筒部間におけるベローズの伸縮部にエア流路を形成する場合に比較して流路長を長くとることができ、外部からリザーバ室に異物が侵入するのを効果的に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を相対的に伸張する方向に付勢している。

ばね座７は円板状をなし、その上面には図５に示すプーリアーム３３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の下面にはリターンスプリング８の上端部に嵌合して、リターンスプリング８の上端が径方向に移動するのを防止する円筒部１０が形成されている。

ばね座７とシリンダ１の上端面間はゴムあるいは合成樹脂を素材とする弾性変形可能なベローズ１１の装着によって閉塞されている。図１および図２に示すように、ベローズ１１は、蛇腹部１２の両端に筒部１３、１４を設け、各筒部１３、１４の開口端部の内周にリップ１３ａ、１４ａを設けた構成とされ、一端の筒部１３がばね座７の外周に嵌合され、そのばね座７の外周に形成されたリップ係合溝１５とリップ１３ａの係合によって抜止めされている。

また、ベローズ１１の他端の筒部１４はシリンダ１の上部外周に嵌合され、そのシリンダ１の外周に形成されたリップ係合溝１６とリップ１４ａの係合によって抜止めされている。

上記ベローズ１１の装着により、シリンダ１の上部開口は閉鎖されて内部に充填された作動油の漏洩が防止されている。また、ベローズ１１の装着によって、そのシリンダ１とスリーブ４との間に密閉されたリザーバ室１７が形成されている。リザーバ室１７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油通路１８で連通し、その油通路１８の圧力室６側の端部に設けられたチェックバルブ１９は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１７内の圧力より高くなると、油通路１８を閉鎖するようになっている。

図２に示すように、ベローズ１１の他端の筒部１４とシリンダ１の上部の嵌合部には、リザーバ室１７と外部を連通するエア流路２０が形成されている。エア流路２０は、筒部１４の嵌合部に形成されたエアチャンバ２１と、そのエアチャンバ２１とリザーバ室１７を連通する軸方向の溝２２と、上記筒部１４を径方向に貫通してエアチャンバ２１と外部を連通する小径孔２３とからなっている。

上記エアチャンバ２１の形成に際し、図２では、筒部１４に径方向外方に膨出する断面円弧状の環状膨出部２４を形成し、その環状膨出部２４の内側をエアチャンバ２１としているが、図３に示すように、シリンダ１の外周上部に環状溝を形成し、その環状溝をエアチャンバ２１としてもよい。

また、図２では、筒部１４の内周に溝２２を形成したが、図３に示すように、シリンダ１の外周上部に溝２２を形成してもよい。

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５に示す補機駆動用ベルト３１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３３に連結して、そのプーリアーム３３に調整力を付与する。

上記のようなベルト３１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３１の張力が変化し、上記ベルト３１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３１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１７内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１９が油通路１８を開放する。このため、リザーバ室１７内の作動油は油通路１８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３１の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト３１の張力が強くなると、ベルト３１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１７内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１９は油通路１８を閉じ、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２５に流れてリザーバ室１７内に流入し、上記作動油が微小すきま２５に流動する際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。

上記のようなベルト３１の張力調整時、シリンダ１とロッド５が相対的に伸縮すると、ベローズ１１も同時に伸縮する。このとき、リザーバ室１７の容積が変化し、上記容積が大きくなると圧力が低下してベローズ１１の筒部１３、１４に外れを生じさせようとする軸方向への引張り力が負荷される。また、容積が小さくなると圧力が上昇し、筒部１３、１４を膨張させて、筒部１３、１４の嵌合部に隙間を生じさせようとする。

このとき、ベローズ１１における他端の筒部１４の嵌合部にはエア流路２０が形成されているため、リザーバ室１７の圧力が低下すると、外部のエアがエア流路２０からリザーバ室１７内に流入する。このため、ベローズ１１に引張り力が付与されることがなくなり、筒部１３、１４が嵌合対象物から外れるようなことはない。

一方、ベローズ１１の収縮によりリザーバ室１７内の容積が減少して圧力が高くなると、リザーバ室１７内のエアがエア流路２０から外部に流出する。このため、筒部１３、１４が膨張して嵌合対象物としてのシリンダ１やばね座７との間に隙間が生じるといようなことがなくなり、作動油が噴き出すようなことはない。

エア流路２０として、図２および図３に示すように、筒部１４とシリンダ１の嵌合部に形成されたエアチャンバ２１と、そのエアチャンバ２１とリザーバ室１７を連通する軸方向の溝２２と、上記筒部１４を径方向に貫通してエアチャンバ２１と外部を連通する小径孔２３とからなるものを採用すると、上記小径孔２３から異物が侵入したとしても、その異物はエアチャンバ２１内に収容されて溝２２側に流動し難くなり、リザーバ室１７内に異物が侵入するのを効果的に防止することができる。

ここで、リザーバ室１７に異物が侵入し、その異物がスリーブ４とロッド５の摺動面間に噛み込むと、作動不能になるおそれが生じるが、実施の形態では、リザーバ室１７内に異物が侵入することがないため、異物の噛み込みによるトラブルの発生を未然に防止することができる。

図１および図２では、ベローズ１１の他端の筒部１４とシリンダ１の嵌合部のみにエア流路２０を形成したが、ベローズ１１の一端の筒部１３とばね座７の嵌合部のみにエア流路２０を形成してもよく、一端の筒部１３と他端の筒部１４の嵌合部それぞれにエア流路を形成してもよい。

また、図１では、ベローズ１１として蛇腹状のベローズを示したが、ベローズ１１はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、筒部１３の下端部に上向き反転部２６を連設し、その上向き反転部２６の外側端に下向き反転部２７を連設し、その下向き反転部２７の下端に筒部１４を連設した反転部付きのベローズ１１であってもよい。

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 ベローズの一部分を拡大して示す断面図 エア流路の他の例を示す断面図 ベローズの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
１１ ベローズ
１２ 蛇腹部
１３ 筒部
１４ 筒部
１７ リザーバ室
１８ 油通路
１９ チェックバルブ
２０ エア流路
２１ エアチャンバ
２２ 溝
２３ 小径孔
２４ 環状膨出部
２６ 上向き反転部
２７ 下向き反転部

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、前記ばね座の外周とシリンダの上部外周に弾性を有する伸縮可能なベローズの両端部に設けられた筒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、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する油通路に、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、
   前記ベローズの両端部に設けられた一対の筒部における少なくとも一方の筒部の嵌合部に前記リザーバ室と外部を連通するエア流路を形成したことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記エア流路が、前記筒部の嵌合部に形成されたエアチャンバと、そのエアチャンバとリザーバ室を連通する軸方向の溝と、前記筒部を径方向に貫通してエアチャンバと外部を連通する小径孔とからなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記筒部に径方向外方に膨出する断面円弧状の環状膨出部を形成し、その環状膨出部の内側をエアチャンバとした請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記筒部が嵌合される嵌合対象物の外径面に環状溝を形成し、その環状溝をエアチャンバとした請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記ベローズが、蛇腹部の両端に筒部を連設した蛇腹状ベローズからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。
6. 前記ベローズが、長さ方向の中央部に上向きの反転部と、その反転部の外側端に下向きの反転部を設け、各反転部の端部に筒部を連設した反転部付きベローズからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。
7. 前記ベローズが、ゴムまたは合成樹脂からなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。

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