JP2010112427A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベローズの損傷を抑制することである。
【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１２の両端に設けられた筒部１４、１５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。ベローズ１２の一端の筒部１４を径方向に弾性変形可能なベローズバンド１６で締付け、ベローズ１２の収縮によるリザーバ室１７の圧力上昇時に一端の筒部１４を膨張させ、その筒部１４とばね座７の嵌合面間に形成される隙間２１からリザーバ室１７内のエアを外部に流出させて、ベローズ１２が大きく変形するのを防止し、ベローズ１２の損傷を抑制する。
【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。

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６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。３４はプーリアーム３３の揺動中心軸を示す。

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の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、その反転部の外側端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、収縮時にはリザーバ室の容積が減少して圧力が増加し、その圧力変化によりベローズが径方向外方に大きく変形して、損傷し易いという問題があった。

この発明の課題は、ベローズの損傷を抑制することである。

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の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に設けられた一対の筒部の少なくとも一方の筒部を径方向に弾性変形可能な円形のベローズバンドで締付けて嵌合状態を保持するようにした構成を採用したのである。

上記の構成からなる油圧式オートテンショナにおいて、シリンダとロッドの相対的な収縮によりベローズが収縮し、リザーバ室の容積が減少して圧力が高くなると、ベローズバンドで締付けられている筒部がベローズバンドの弾性に抗して膨張し、その膨張により嵌合対象物との間に隙間が生じ、リザーバ室内のエアはその隙間から外部に直ちに流出することになる。このため、ベローズが大きく変形するというようなことがなくなり、ベローズの損傷を抑制することができる。

ここで、嵌合対象物とは、ベローズバンドにより締付けられている筒部がシリンダに嵌合されている場合はシリンダをいい、ばね座に嵌合されている場合はばね座をいう。その嵌合対象物の外径面におけるバンド締付け部位に周方向に延びる係合溝を形成しておくと、筒部のバンド締付け部位が内方に変形して係合溝に係合するため、筒部の外れ防止に効果を挙げることができる。

また、筒部の開口端に嵌合対象物の外径面に弾性接触する環状のシールリップを設けておくと、筒部と嵌合対象部の嵌合部間のシール性を高めることができ、リザーバ室内に対する水や塵埃の侵入の防止に効果を挙げることができる。

ベローズバンドは、コイルばねの端部を連結したガータスプリングであってもよく、あるいは、周方向の一部に、ストレートカットや斜めカット等のカット部が形成された弾性リングであってもよい。

また、ベローズは、蛇腹部の両端に筒部を連設した蛇腹状ベローズであってもよく、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、各反転部の端部に筒部を連設した反転部付きベローズであってもよい。

この発明においては、上記のように、リザーバ室の容積が減少して圧力が高くなると、弾性変形可能なベローズバンドで締付けられている筒部が膨張して、嵌合対象物との間に隙間が生じ、その隙間からリザーバ室内のエアは外部に流出するため、ベローズが大きく変形するというようなことがなくなり、ベローズの損傷を抑制することができる。

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６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の外周には周方向に延びる係合溝１０が形成され、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１１が設けられている。

ばね座７とシリンダ１の上端面間はベローズ１２の装着によって閉塞される。図１および図２（ａ）に示すように、ベローズ１２は、蛇腹部１３の両端に筒部１４、１５を設けた構成とされ、ゴムあるいは合成樹脂により形成されて弾性を有し、かつ、伸縮可能とされている。

ベローズ１２の一端の筒部１４はばね座７の外周に嵌合され、他端の筒部１５はシリンダ１の上部外周に嵌合されており、上記一端の筒部１４は径方向に弾性変形可能な円形のベローズバンド１６により締付けられてばね座７の外径面に対して密着状態とされている。

ベローズバンド１６として、ここでは、図３（ｃ）に示すように、コイルばねの端部を互いに連結したガータスプリングを採用しているが、図３（ｄ）に示すように、周方向の一部にストレートカット部１６ａが形成された弾性リングを採用してもよく、あるいは、図３（ｅ）に示すように、周方向の一部に斜めカット部１６ｂが形成された弾性リングを採用してもよい。ここで、弾性リングは金属製のものであってもよく、あるいは、樹脂製のものであってもよい。

上記ベローズバンド１６の締付けにより、筒部１４が内径面側に弾性変形し、その変形部１４ａがばね座７の外周に形成された前記係合溝１０に係合している。

上記のようなベローズ１２の装着により、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。

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６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２０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２０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が相対的に収縮すると、ベローズ１２も同時に収縮する。このとき、リザーバ室１７の容積が小さくなって圧力が上昇する。

リザーバ室１７の圧力がベローズ１２の一端の筒部１４の弾性力とベローズバンド１６の弾性力の総和を超えると、筒部１４が膨張し、図２（ｂ）に示すように、その筒部１４とばね座７の嵌合面間に隙間２１が生じ、リザーバ室１７内のエアはその隙間２１から外部に直ちに流出することになる。このため、ベローズ１２が大きく変形するというようなことがなくなり、ベローズ１２の損傷を抑制することができる。

図１および図２では、ベローズ１２の一端の筒部１４をベローズバンド１６で締付けるようにしたが、締付けは一端の筒部１４に限定されるものではなく、図４（ｆ）で示すように、ベローズ１２の他端の筒部１５をベローズバンド１６で締め付けるようにしてもよく、あるいは、両方の筒部１４、１５を締め付けるようにしてもよい。筒部１５をベローズバンド１６で締め付けるようにする場合、シリンダ１の外周上部に係合溝１０’を形成しておくようにする。

図４（ｆ）に示すように、筒部１５の開口端にシリンダ１の外径面に弾性接触する環状のシールリップ２２を設けておくと、筒部１５とシリンダ１の嵌合部間のシール性を高めることができ、リザーバ室１７内に対する水や塵埃の侵入の防止に効果を挙げることができる。

シールリップ２２を有するベローズ１２の採用において、図４（ｆ）に示すように、シリンダ１の外径面に上記シールリップ２２と軸方向で対向する段部２３を形成し、あるいは、図４（ｇ）に示すように、シリンダ１の外径面にシールリップ２２が嵌合する環状溝２４を設けておくと、シールリップ２２と段部２３間および環状溝２４の上側内面間にラビリンス２５が形成されるため、シール性をより高めることができる。また、段部２３あるいは環状溝２４の上側内面に対するシールリップ２２の係合により筒部１５を抜止めすることができるため、ベローズバンド１６の締付け力を小さくすることができる。

また、図１では、ベローズ１２として蛇腹状のベローズを示したが、ベローズ１２はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、長さ方向の中央部に上向き反転部２６と、その上向き反転部２６の外側端に下向き反転部２７を設け、各反転部２６、２７の端部に筒部１４、１５を設けた反転部付きのベローズであってもよい。

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 （ａ）はベローズの一部分を拡大して示す断面図、（ｂ）は筒部の膨張状態を示す断面図 （ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はベローズバンドの各例を示す斜視図 （ｆ）はベローズの他の例を示す断面図、（ｇ）はそのベローズの取付けの他の例を示す断面図 ベローズ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
１０ 係合溝
１２ ベローズ
１３ 蛇腹部
１４ 筒部
１５ 筒部
１６ ベローズバンド
１６ａ ストレートカット部
１６ｂ 斜めカット部
１７ リザーバ室
１８ 油通路
１９ チェックバルブ

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の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に設けられた一対の筒部の少なくとも一方の筒部を径方向に弾性変形可能な円形のベローズバンドで締付けて嵌合状態を保持するようにしたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記ベローズバンドが、ガータスプリングからなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記ベローズバンドが、周方向の一部にカット部を有する弾性リングからなる請求項１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おけるバンド締付け部位に周方向に延びる係合溝を形成した請求項１乃至３のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記筒部の開口端に嵌合対象物の外径面に弾性接触する環状のシールリップを設けた請求項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、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５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、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５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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