JP2010127347A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが確実に追従するオートテンショナを提供する。
【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の下部とリザーバ室１５の下部を連通する油通路２０を設け、油通路２０の圧力室１４側の端部にチェックバルブ２１を組み込み、ロッド１３の上端に固定したばね座１６を付勢するリターンスプリング１９を設けたオートテンショナ６において、ロッド１３の下面に開口して圧力室１４に連通するピストン摺動孔２７を設け、そのピストン摺動孔２７内にピストン２８を摺動可能に挿入し、そのピストン２８を下方に付勢するピストンスプリング２９をピストン摺動孔２７内に設ける。
【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、前記ロッドの上端にばね座を固定し、そのばね座を前記圧力室の容積が拡大する方向に付勢するリターンスプリングを設け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ばね座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、圧力室の上部とリザーバ室の上部は、ロッドとスリーブの摺動面間に形成されたリーク隙間を介して連通しており、ベルトの張力が大きくなったときは、圧力室の容積が縮小する方向にロッドが移動し、圧力室内の作動油がリーク隙間を通ってリザーバ室に流出する。このとき、リーク隙間を流れる作動油の粘性抵抗によってダンパー力が生じるので、ロッドはゆっくりと移動する。

また、圧力室の下部とリザーバ室の下部は、スリーブ嵌合凹部とスリーブの嵌合面間に設けられた油通路を介して連通しており、その油通路の圧力室側の端部には、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、ベルトの張力が小さくなったときは、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動してチェックバルブが開き、リザーバ室内の作動油が油通路を通って圧力室に流入するので、ロッドは速やかに移動する。

ところで、このオートテンショナは、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生じるダンパー力の大きさが、ロッドの移動速度にほぼ比例して大きくなるので、ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが追従することができず、ベルトが過張力となることがあった。

このベルトの過張力を防止するために、圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通するリリーフ通路を設け、そのリリーフ通路の圧力室側の端部に、圧力室内の圧力が予め設定された圧力よりも大きくなったときに開放するリリーフバルブを組み込んだオートテンショナが提案されている（特許文献２）。

このオートテンショナは、圧力室内の圧力が大きくなると、リリーフバルブが開放し、リリーフ通路を通って圧力室内の作動油を流出させることにより圧力室の圧力を逃がすので、ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが追従しやすく、ベルトが過張力となりにくい。

しかし、リリーフバルブが開放しても、リリーフ通路を流れる作動油の粘性抵抗により生じたダンパー力によって、ロッドの追従性を確保することができない場合があった。
特表２０００−５０４３９５号公報 特開２００５−２１４２３２号公報

この発明が解決しようとする課題は、ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが確実に追従する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、前記ロッドの下面に開口して圧力室に連通するピストン摺動孔を設け、そのピストン摺動孔内にピストンを摺動可能に挿入し、そのピストンを下方に付勢するピストンスプリングを前記ピストン摺動孔内に設けた。このようにすると、圧力室内の圧力が大きくなったときに、ピストンが上昇して圧力室の容積を拡大することにより圧力室の圧力を逃がすので、ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが確実に追従する。

また、前記ピストン摺動孔の内周に取り付けた止め輪で前記ピストンの下方への移動範囲を規制し、その規制によって、前記ピストンスプリングを予め荷重を負荷した状態に保持すると好ましい。このようにすると、ピストンスプリングに予め負荷した荷重に対応する圧力よりも圧力室の圧力が大きくならないと、ピストンが上昇しない。そのため、ベルトの張力変動が小さいときは、ピストンの位置を固定してダンパー力を確保し、ベルトの張力変動が大きくなったときにのみ、ピストンが移動して圧力室の圧力を逃がすことができる。

また、前記ピストン摺動孔内の前記ピストンよりも上側の領域から前記ロッドの内部を通ってリザーバ室に連通する連通路を設けると好ましい。このようにすると、ピストンが上昇するときに、ピストン摺動孔内のピストンよりも上側の圧力がリザーバ室と同じ圧力に保たれるので、ピストンの追従性を高めることができる。

前記ピストン摺動孔とピストンの摺動面間は、シール部材で密封することができる。この場合、シール部材として、ゴム製のＯリングを採用すると低コストであるが、円周の一部が分断された金属製または樹脂製のシールリングを使用してもよい。このようにすると、シール部材の耐久性を確保することができる。

また、前記ピストン摺動孔とピストンの摺動面間は、前記ピストン摺動孔内の前記ピストンよりも上側の領域と下側の領域とを連通する環状隙間を設けてもよい。このようにすると、環状隙間を流れる作動油の粘性抵抗によって、ダンパー力が生じさせることができる。

前記ピストンはセラミック製とすると、ピストンを鉄製とした場合と比較して、ピストンを軽量化し、ピストンの追従性を向上させることができる。

ピストン摺動孔の内周には、前記ピストンの上端を受け止めてピストンの上方への移動範囲を規制する段部を設けることができる。このようにすると、ピストンの上昇によってピストンスプリングが永久変形するのを防止することができる。

前記ピストンスプリングとしてコイルばねを使用する場合、そのコイルばねの密着高さで前記ピストンの上方への移動範囲を規制してもよい。

この発明のオートテンショナは、ピストンが上昇して圧力室の容積を拡大することにより圧力室の圧力を逃がすので、圧力室の圧力を逃がすときに、作動油の粘性抵抗によるダンパー力が生じにくい。そのため、ベルトが急激に緊張したときに、その張力変動にロッドが確実に追従する。

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、エンジンブロック２（図２参照）に固定された支点軸３を中心として揺動可能に支持されたプーリアーム４と、プーリアーム４に回転可能に取り付けたテンションプーリ５とを有する。

プーリアーム４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を介して回転可能に連結され、オートテンショナ６の他端が、エンジンブロック２に固定された支点軸８で支持されている。オートテンショナ６は、テンションプーリ５をベルト１に押さえ付ける方向にプーリアーム４を付勢している。

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を有し、そのシリンダ１０内に作動油が溜められている。また、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、そのスリーブ１１の下部外周が、シリンダ１０の底９に形成されたスリーブ嵌合凹部１２に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、そのロッド１３とスリーブ１１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の上端には、ばね座１６が固定されている。シリンダ１０とばね座１６の間の環状開口は、シリンダ１０の内周に装着した環状のオイルシール１７と、ばね座１６から下方に延び、オイルシール１７の内周に摺接する筒状のスカート１８とで閉鎖されている。

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１９が組み込まれている。リターンスプリング１９は、その下端がシリンダ１０の底９で支持され、上端がばね座１６を押圧しており、その押圧によって、圧力室１４の容積が拡大する方向にばね座１６を付勢している。

図３に示すように、スリーブ嵌合凹部１２とスリーブ１１の嵌合面間には、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２０が形成されている。油通路２０の圧力室１４側の端部には、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２１が組み込まれている。

チェックバルブ２１は、スリーブ１１の下部内周に嵌め込んだバルブシート２２と、そのバルブシート２２を上下に貫通する弁孔の上端開口を開閉するチェックボール２３と、そのチェックボール２３の移動範囲を規制するバルブリテーナ２４と、チェックボール２３をバルブシート２２に向けて付勢するバルブスプリング２５とからなる。

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２６が形成されている。ここで、リーク隙間２６は微小であり、作動油の流量を制限する絞りとして機能する。

ロッド１３には、その下面に開口して圧力室１４に連通するピストン摺動孔２７が設けられ、そのピストン摺動孔２７内に、ピストン２８が上下に摺動可能に挿入されている。ピストン２８は、ピストン摺動孔２７内に組み込まれたピストンスプリング２９で下方に付勢されている。また、ピストン２８は、ピストン摺動孔２７の内周に取り付けた止め輪３０で下方への移動範囲が規制されており、その規制によって、ピストンスプリング２９は、予め圧縮荷重を負荷した状態に保持されている。ピストン２８の断面積は、ロッド１３の断面積の１／３以上の大きさとなっている。

ピストンスプリング２９はコイルばねであり、そのコイルばねの密着高さ（即ち、隣り合うコイルが密着したときのコイルばねの高さ）でピストン２８の上方への移動範囲が規制されている。

ロッド１３には、ピストン摺動孔２７内のピストン２８よりも上側の領域からロッド１３の内部を通ってリザーバ室１５に連通する連通路３１が設けられている。連通路３１は、ロッド１３の内部で交差する２つの孔からなり、ピストン摺動孔２７側の端部がピストン摺動孔２７内の上端面に開口し、リザーバ室１５側の端部がロッド１３の外周に開口している。ピストン摺動孔２７とピストン２８の摺動面間は、ゴム製のＯリング３２で密封されている。

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の張力が小さくなると、リターンスプリング１９の付勢力によって、圧力室１４の容積が拡大する方向にロッド１３が移動し、ベルト１の弛みを吸収する。このとき、チェックバルブ２１が開き、リザーバ室１５内の作動油が油通路２０を通って圧力室１４に流入するので、ロッド１３が速やかに移動する。

一方、ベルト１の張力が大きくなると、そのベルト１の張力によって、圧力室１４の容積が縮小する方向にロッド１３が移動し、ベルト１の緊張を吸収する。このとき、圧力室１４内の作動油がリーク隙間２６を通ってリザーバ室１５に流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパー力が生じるので、ロッド１３はゆっくりと移動する。

ここで、ベルト１で駆動される補機の負荷トルクが急変動した場合など、ベルト１が急激に緊張した場合には、そのベルト１の張力によって圧力室１４の圧力が上昇するが、圧力室１４の圧力が、ピストンスプリング２９に予め負荷した荷重に対応する圧力よりも大きくなると、図３に示すように、ピストン２８が上昇して圧力室１４の容積を拡大し、圧力室１４の圧力を逃がす。そのため、ベルト１の張力変動にロッド１３が確実に追従し、ベルト１が過張力とならない。

上述したように、このオートテンショナ６は、ピストン２８が上昇して圧力室１４の容積を拡大することにより圧力室１４の圧力を逃がすので、圧力室１４の圧力を逃がすときに、作動油の粘性抵抗によるダンパー力が生じにくい。そのため、ベルト１が急激に緊張したときに、その張力変動にロッド１３が確実に追従する。

また、このオートテンショナ６は、ピストンスプリング２９に予め負荷した荷重に対応する圧力よりも圧力室１４の圧力が大きくならないと、ピストン２８が上昇しない。そのため、ベルト１の張力変動が小さいときは、ピストン２８の位置を固定してダンパー力を確保し、ベルト１の張力変動が大きくなったときにのみ、ピストン２８が移動して圧力室１４の圧力を逃がすことができる。

また、このオートテンショナ６は、ピストン摺動孔２７内のピストン２８よりも上側の領域が連通路３１を介してリザーバ室１５に連通しているので、ピストン２８が上昇するときに、ピストン摺動孔２７内のピストン２８よりも上側の圧力がリザーバ室１５と同じ圧力に保たれる。そのため、ベルト１が急激に緊張したときのベルト１の張力変動に対するピストン２８の追従性が高い。

上記実施形態に示すように、ピストン摺動孔２７とピストン２８の摺動面間を密封するシール部材は、ゴム製のＯリング３２を使用すると低コストであるが、ピストン摺動孔２７とピストン２８の摺動面間は、図４に示すように、円周の一部が分断された金属製または樹脂製のシールリング３３で密封してもよい。このようにすると、シール部材の耐久性を確保することができる。

また、上記実施形態では、ピストン摺動孔２７とピストン２８の摺動面間をＯリング３２で密封したが、図５に示すように、ピストン摺動孔２７とピストン２８の摺動面間に、ピストン摺動孔２７内のピストン２８よりも上側の領域と下側の領域とを連通する環状隙間３４を設けてもよい。このようにすると、環状隙間３４を流れる作動油の粘性抵抗によって、ダンパー力が生じさせることができる。

図６に示すように、ピストン２８はセラミック製としてもよい。このようにすると、ピストン２８を鉄製とした場合と比較して、ピストン２８を軽量化し、ピストン２８の追従性を向上させることができる。

上記実施形態では、ピストンスプリング２９の密着高さでピストン２８の上方への移動範囲を規制したが、図７に示すように、ピストン摺動孔２７の内周に上側を小径とする段部３５を設け、その段部３５でピストン２８の上端を受け止めてピストン２８の上方への移動範囲を規制するようにしてもよい。このようにすると、ピストン２８の上昇によってピストンスプリング２９が永久変形するのを防止することができる。

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線に沿った断面図 図２に示すピストンが上昇して圧力室の容積を拡大した状態を示す圧力室近傍の拡大断面図 図２に示すオートテンショナの変形例を示すピストン近傍の拡大断面図 図２に示すオートテンショナの他の変形例を示すピストン近傍の拡大断面図 図２に示すオートテンショナの更に他の変形例を示すピストン近傍の拡大断面図 図２に示すオートテンショナの更に他の変形例を示すピストン近傍の拡大断

符号の説明

６ 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
１６ ばね座
１９ リターンスプリング
２０ 油通路
２１ チェックバルブ
２７ ピストン摺動孔
２８ ピストン
２９ ピストンスプリング
３０ 止め輪
３１ 連通路
３２ Ｏリング
３３ シールリング
３４ 環状隙間
３５ 段部

Claims (10)

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、その圧力室（１４）の下部とリザーバ室（１５）の下部を連通する油通路（２０）を前記スリーブ嵌合凹部（１２）とスリーブ（１１）の嵌合面間に設け、その油通路（２０）の圧力室（１４）側の端部にリザーバ室（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（２１）を組み込み、前記ロッド（１３）の上端にばね座（１６）を固定し、そのばね座（１６）を前記圧力室（１４）の容積が拡大する方向に付勢するリターンスプリング（１９）を設けたオートテンショナにおいて、
   前記ロッド（１３）の下面に開口して圧力室（１４）に連通するピストン摺動孔（２７）を設け、そのピストン摺動孔（２７）内にピストン（２８）を摺動可能に挿入し、そのピストン（２８）を下方に付勢するピストンスプリング（２９）を前記ピストン摺動孔（２７）内に設けたことを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記ピストン摺動孔（２７）の内周に取り付けた止め輪（３０）で前記ピストン（２８）の下方への移動範囲を規制し、その規制によって、前記ピストンスプリング（２９）を予め荷重を負荷した状態に保持した請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記ピストン摺動孔（２７）内の前記ピストン（２８）よりも上側の領域から前記ロッド（１３）の内部を通ってリザーバ室（１５）に連通する連通路（３１）を設けた請求項１または２に記載のオートテンショナ。
4. 前記ピストン摺動孔（２７）とピストン（２８）の摺動面間をシール部材（３２）で密封した請求項３に記載のオートテンショナ。
5. 前記シール部材としてゴム製のＯリング（３２）を使用した請求項４に記載のオートテンショナ。
6. 前記シール部材として、円周の一部が分断された金属製または樹脂製のシールリング（３３）を使用した請求項４に記載のオートテンショナ。
7. 前記ピストン摺動孔（２７）とピストン（２８）の摺動面間に、前記ピストン摺動孔（２７）内の前記ピストン（２８）よりも上側の領域と下側の領域とを連通する環状隙間（３４）を設けた請求項３に記載のオートテンショナ。
8. 前記ピストン（２８）がセラミック製である請求項１から７のいずれかに記載のオートテンショナ。
9. 前記ピストン摺動孔（２７）の内周に、前記ピストン（２８）の上端を受け止めてピストン（２８）の上方への移動範囲を規制する段部（３５）を設けた請求項１から８のいずれかに記載のオートテンショナ。
10. 前記ピストンスプリング（２９）がコイルばねであり、そのコイルばねの密着高さで前記ピストン（２８）の上方への移動範囲を規制した請求項１から８のいずれかに記載のオートテンショナ。

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