JP2018135993A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】リザーバ室内の空気と作動油が攪拌されて気泡が発生したときに、その気泡が圧力室に流入しにくい油圧式オートテンショナを提供する。
【解決手段】スリーブ１２の内側に形成された圧力室１６と、スリーブ１２の外周とシリンダ１１の内周との間に形成されたリザーバ室１７と、圧力室１６の下部とリザーバ室１７の下部とを連通する油通路２６と、油通路２６のリザーバ室１７の側から圧力室１６の側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ２７と、圧力室１６からリザーバ室１７に作動油をリークさせる絞り通路２８とを備える油圧式オートテンショナ１において、シリンダ１１の内周に、リザーバ室１７内の作動油を上下に仕切る環状のセパレータ３０を設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は、作動油を用いてダンパ力を発生する油圧式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補機ベルトで連結され、その補機ベルトを介して駆動される。この補機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補機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油圧式オートテンショナとして、例えば、特許文献１，２に記載のものが知られている。これらの油圧式オートテンショナは、上端が開口し、下端が閉塞したシリンダと、シリンダに同軸に挿入して固定されたスリーブと、スリーブ内に軸方向に摺動可能に挿入されたロッドと、ロッドの上端に固定されたばね座と、ばね座を上方に付勢するリターンスプリングとを有し、補機ベルトの張力が変動すると、その補機ベルトの張力とリターンスプリングの付勢力がつりあう位置までロッドが移動して補機ベルトの張力変動を吸収する。

また、この油圧式オートテンショナは、補機ベルトからロッドに負荷される力を緩衝するための油圧ダンパ機構として、ロッドの移動により容積が変化するようにスリーブの内側に形成された圧力室と、スリーブの外周とシリンダの内周との間に形成されたリザーバ室と、圧力室の下部とリザーバ室の下部とを連通する油通路と、油通路のリザーバ室の側から圧力室の側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブと、圧力室の容積が縮小するときに圧力室からリザーバ室に作動油をリークさせる絞り通路とを有する。ここで、圧力室は、作動油で満たされており、リザーバ室は、空気と作動油を上下二層に収容している。そして、補機ベルトの張力が小さくなったときは、ロッドがスリーブから突出する方向に移動し、圧力室の容積が拡大するので、チェックバルブが開き、リザーバ室から圧力室に作動油が流入する。一方、補機ベルトの張力が大きくなったときは、ロッドがスリーブ内に押し込まれる方向に移動し、圧力室の容積が縮小するので、チェックバルブが閉じ、圧力室内の作動油が絞り通路を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ作用を生じる。

特許第５０８６１７１号公報 特開２０１２−２５１６２９号公報

近年、車両の低燃費化を図るため、補機ベルトの低フリクション化が求められており、これに伴い、補機ベルトの張力も低く設定される傾向にある。その一方で、補機ベルトで駆動される補機の負荷は、増加する傾向にある。そのため、補機ベルトの振幅が大きくなりやすく、油圧式オートテンショナの伸縮ストロークも大きくなる傾向にある。

ここで、油圧式オートテンショナが大きなストロークで伸長と収縮を繰り返すと、リザーバ室内の空気と作動油が攪拌されて気泡が発生し、その気泡が油通路を通ってリザーバ室から圧力室に流入するおそれがあるという問題に本願の発明者らは着眼した。気泡がいったん圧力室の作動油に混入すると、圧力室とリザーバ室の間で作動油の出入りがなくても、圧力室内の気泡が圧縮または膨張することによって圧力室の容積が変化するので、作動油が絞り通路をほとんど流れなくなり、油圧式オートテンショナのダンパ作用が低下してしまう（エア噛みの問題）。

この発明が解決しようとする課題は、リザーバ室内の空気と作動油が攪拌されて気泡が発生したときに、その気泡が圧力室に流入しにくい油圧式オートテンショナを提供することである。

上記課題を解決するため、この発明では、以下の構成の油圧式オートテンショナを提供する。
上端が開口し、下端が閉塞したシリンダと、
前記シリンダに同軸に挿入して固定されたスリーブと、
前記スリーブ内に軸方向に摺動可能に挿入されたロッドと、
前記ロッドの上端に固定されたばね座と、
前記ばね座を上方に付勢するリターンスプリングと、
前記ロッドの移動により容積が変化するように前記スリーブの内側に形成され、作動油で満たされた圧力室と、
前記スリーブの外周と前記シリンダの内周との間に形成され、空気と作動油を上下二層に収容するリザーバ室と、
前記圧力室の下部と前記リザーバ室の下部とを連通する油通路と、
前記油通路の前記リザーバ室の側から前記圧力室の側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブと、
前記圧力室の容積が縮小するときに前記圧力室から前記リザーバ室に作動油をリークさせる絞り通路と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
前記シリンダの内周に、リザーバ室内の作動油を上下に仕切る環状のセパレータが設けられていることを特徴とする油圧式オートテンショナ。

このようにすると、油圧式オートテンショナが大きなストロークで伸長と収縮を繰り返したときに、リザーバ室のセパレータよりも上側の領域では、空気と作動油が攪拌されるが、リザーバ室のセパレータよりも下側の領域では、空気が存在しないので、空気と作動油の攪拌が生じない。そのため、リザーバ室のセパレータよりも下側の領域では、気泡が発生しにくい。また、リザーバ室内の作動油がセパレータで上下に仕切られているので、リザーバ室内の作動油が上下に混ざるのが防止され、セパレータの上側で生じた気泡が、セパレータの下側に流入しにくい。そのため、リザーバ室内で発生した気泡が、圧力室の下部とリザーバ室の下部とを連通する油通路に流入しにくく、圧力室への気泡の流入を防止することができる。

前記リターンスプリングとして、前記スリーブの外周を囲むように前記スリーブの外周と前記シリンダの内周の間に組み込まれた圧縮コイルばねを採用する場合、前記セパレータは、前記シリンダの内周に嵌め込まれる筒部と、その筒部の下端から径方向内方に延びて前記リターンスプリングの外周と前記シリンダの内周の間で作動油を上下に仕切る円環板部とからなる構成のものを採用することができる。

この場合、前記セパレータの円環板部は、外径側から内径側に向かって次第に低くなるテーパ状とすると好ましい。

このようにすると、リターンスプリングとの接触により比較的気泡を生じやすいリザーバ室の内径側の領域では、リザーバ室内の油面からセパレータまでの深さが比較的深くなるため、セパレータよりも上側で生じた気泡が、セパレータよりも下側の領域に流入するのを、効果的に防止することが可能となる。

前記セパレータの円環板部に、周方向に間隔をおいて複数のスリットを設けることができる。

このようにすると、リザーバ室内の作動油が上下に混ざるのを円環板部で防止しつつ、リザーバ室から油通路を通って圧力室に作動油が流れるときに、円環板部に設けたスリットで、リザーバ室内でのセパレータの上側から下側への作動油の流れを確保することができる。

前記セパレータの円環板部に、周方向に間隔をおいて複数の貫通孔を設けることができる。

このようにすると、リザーバ室内の作動油が上下に混ざるのを円環板部で防止しつつ、リザーバ室から油通路を通って圧力室に作動油が流れるときに、円環板部に設けた貫通孔で、リザーバ室内でのセパレータの上側から下側への作動油の流れを確保することができる。

この発明の油圧式オートテンショナは、大きなストロークで伸長と収縮を繰り返したときに、リザーバ室のセパレータよりも上側の領域では、空気と作動油が攪拌されるが、リザーバ室のセパレータよりも下側の領域では、空気が存在しないので、空気と作動油の攪拌が生じない。そのため、リザーバ室のセパレータよりも下側の領域では、気泡が発生しにくい。また、リザーバ室内の作動油がセパレータで上下に仕切られているので、リザーバ室内の作動油が上下に混ざるのが防止され、セパレータの上側で生じた気泡が、セパレータの下側に流入しにくい。そのため、リザーバ室内で発生した気泡が、圧力室の下部とリザーバ室の下部とを連通する油通路に流入しにくく、圧力室への気泡の流入を防止することができる。

この発明の実施形態の油圧式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のセパレータの近傍の拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図３のセパレータにスリットを設けた例を示す拡大断面図 図５のVI−VI線に沿った断面図 図３のセパレータに貫通孔を設けた例を示す拡大断面図 図７のVIII−VIII線に沿った断面図

図１に、この発明の実施形態の油圧式オートテンショナ１を組み込んだ張力調整装置を示す。この張力調整装置は、ベルト２に接触するテンションプーリ３と、テンションプーリ３を支持するプーリアーム４と、テンションプーリ３をベルト２に押さえ付ける方向にプーリアーム４を付勢する油圧式オートテンショナ１とを有する。ベルト２は、図示しないクランクシャフトの回転をオルタネータやウォータポンプ等の補機に伝達する補機ベルトである。

油圧式オートテンショナ１の下部連結片５は下部連結軸６を介してエンジンブロック７（図２参照）に回動可能に連結されている。油圧式オートテンショナ１の上部連結片８は上部連結軸９を介してプーリアーム４に回動可能に連結されている。プーリアーム４は、エンジンブロック７に固定された支点軸１０を中心に揺動可能に支持されている。

図２に示すように、油圧式オートテンショナ１は、上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ１１を有する。シリンダ１１内には、筒状のスリーブ１２が同軸に挿入され、そのスリーブ１２の下部が、シリンダ１１の内底面１３に形成されたスリーブ嵌合凹部１４に圧入されている。スリーブ１２内には、ロッド１５が軸方向に摺動可能に挿入されている。シリンダ１１の内部空間は、スリーブ１２およびロッド１５で、スリーブ１２の内側の圧力室１６と、スリーブ１２の外周とシリンダ１１の内周との間の環状のリザーバ室１７とに区画されている。圧力室１６は、作動油で満たされ、リザーバ室１７には、空気と作動油が上下二層に収容されている。

ロッド１５の上端には、ばね座１８が固定されている。ばね座１８とシリンダ１１の内底面１３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、スリーブ１２の外周を囲むようにスリーブ１２の外周とシリンダ１１の内周の間に組み込まれた圧縮コイルばねである。リターンスプリング１９の下端はシリンダ１１の内底面１３で支持され、リターンスプリング１９の上端はばね座１８を上方に押圧している。

ばね座１８は、リターンスプリング１９の上端を受ける端板２０と、端板２０から上方に突出するように設けられた上部連結片８と、シリンダ１１の内径側に対向するように端板２０から下方に延びる内筒部２１と、シリンダ１１の外径側に対向するように端板２０から下方に延びる外筒部２２とを有する。上部連結片８には、上部連結軸９を回動可能に支持する軸受２３が組み込まれている。

シリンダ１１の上部内周には、ばね座１８の内筒部２１に摺接する環状のオイルシール２４が取り付けられている。オイルシール２４は、内筒部２１の外周面と摺接することでシリンダ１１内の作動油を密封している。外筒部２２は、オイルシール２４と内筒部２１の摺接部分を外側から覆うことで、異物侵入を防止し、オイルシール２４の信頼性を高めている。シリンダ１１の下端には、下部連結片５が一体に設けられている。下部連結片５には、下部連結軸６を回動可能に支持する軸受２５が組み込まれている。

スリーブ嵌合凹部１４とスリーブ１２の嵌合面間には、リザーバ室１７から圧力室１６に作動油を導入する油通路２６が形成されている。油通路２６は、圧力室１６の下部とリザーバ室１７の下部を連通している。スリーブ１２の下端には、油通路２６のリザーバ室１７の側から圧力室１６の側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ２７が組み込まれている。油通路２６のリザーバ室１７側の端部は、シリンダ１１の内底面１３に開口している。

スリーブ１２とロッド１５の摺動面間には、圧力室１６とリザーバ室１７を連通する絞り通路２８が形成されている。絞り通路２８は、スリーブ１２の内周とロッド１５の外周との間に形成される筒状の微小隙間である。絞り通路２８は、圧力室１６の容積が縮小するときに、圧力室１６の上部からリザーバ室１７に作動油をリークさせる。ここでは、圧力室１６からリザーバ室１７に作動油をリークさせる絞り通路２８として、スリーブ１２の内周とロッド１５の外周との間の隙間を採用したが、スリーブ１２の内周とロッド１５の外周との間を図示しないシール部材で密封し、ロッド１５の下端からロッド１５の内部を通ってリザーバ室に至る絞り通路２８を設けることも可能である。

シリンダ１１の内周には、リザーバ室１７内の作動油を上下に仕切る環状のセパレータ３０が設けられている。

図３に示すように、セパレータ３０は、シリンダ１１の内周に嵌め込まれる筒部３１と、その筒部３１の下端から径方向内方に延びてリターンスプリング１９の外周とシリンダ１１の内周の間で作動油を上下に仕切る円環板部３２とからなる。筒部３１は、シリンダ１１内に圧入することでシリンダ１１に固定されている。セパレータ３０の円環板部３２は、外径側から内径側に向かって次第に低くなるテーパ状とされている。円環板部３２の内径は、リターンスプリング１９の外径よりも大きく設定され、リターンスプリング１９の外径と円環板部３２の内径の間の隙間を作動油が通ることが可能となっている。

次に、この油圧式オートテンショナ１の動作例を説明する。

図１に示すベルト２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、ロッド１５がスリーブ１２から突出する方向にロッド１５が移動し、ベルト２の弛みを吸収する。このとき、図２に示す圧力室１６の容積が拡大するので、チェックバルブ２７が開き、リザーバ室１７内の作動油が油通路２６を通って圧力室１６に流入する。

一方、図１に示すベルト２の張力が大きくなると、そのベルト２の張力によって、ロッド１５がスリーブ１２内に押し込まれる方向にロッド１５が移動し、ベルト２の緊張を吸収する。このとき、図２に示す圧力室１６の容積が縮小するので、チェックバルブ２７が閉じ、圧力室１６内の作動油が絞り通路２８を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ作用を生じる。

ところで、近年、車両の低燃費化を図るため、図１に示すベルト２の低フリクション化が求められており、これに伴い、ベルト２の張力も低く設定される傾向にある。その一方で、ベルト２で駆動される補機の負荷は、増加する傾向にある。そのため、ベルト２の振幅が大きくなりやすく、油圧式オートテンショナ１の伸縮ストロークも大きくなる傾向にある。

ここで、図２に示す油圧式オートテンショナ１が大きなストロークで伸長と収縮を繰り返すと、リザーバ室１７内の空気と作動油が攪拌されて気泡が発生し、その気泡が油通路２６を通ってリザーバ室１７から圧力室１６に流入する可能性がある。気泡がいったん圧力室１６の作動油に混入すると、圧力室１６とリザーバ室１７の間で作動油の出入りがなくても、圧力室１６内の気泡が圧縮または膨張することによって圧力室１６の容積が変化するので、作動油が絞り通路２８をほとんど流れなくなり、油圧式オートテンショナ１のダンパ作用が低下してしまう（エア噛みの問題）。

そこで、エア噛みの問題を解消するため、この油圧式オートテンショナ１では、シリンダ１１の内周に、リザーバ室１７内の作動油を上下に仕切る環状のセパレータ３０を設けている。具体的に説明すると、油圧式オートテンショナ１が大きなストロークで伸長と収縮を繰り返したときに、リザーバ室１７のセパレータ３０よりも上側の領域では、空気と作動油が攪拌されるが、リザーバ室１７のセパレータ３０よりも下側の領域では、空気が存在しないので、空気と作動油の攪拌が生じない。そのため、リザーバ室１７のセパレータ３０よりも下側の領域では、気泡が発生しにくい。また、リザーバ室１７内の作動油がセパレータ３０で上下に仕切られているので、リザーバ室１７内の作動油が上下に混ざるのが防止され、セパレータ３０の上側で生じた気泡が、セパレータ３０の下側に流入しにくい。そのため、リザーバ室１７内で発生した気泡が、圧力室１６の下部とリザーバ室１７の下部とを連通する油通路２６に流入しにくく、圧力室１６への気泡の流入を防止することが可能となっている。

また、この油圧式オートテンショナ１は、セパレータ３０の円環板部３２として、外径側から内径側に向かって次第に低くなるテーパ状のものを採用しているので、リターンスプリング１９との接触により比較的気泡を生じやすいリザーバ室１７の内径側の領域では、リザーバ室１７の外径側の領域よりも、リザーバ室１７内の油面からセパレータ３０までの深さが深い。そのため、セパレータ３０よりも上側で生じた気泡が、セパレータ３０よりも下側の領域に流入するのを、効果的に防止することが可能となっている。

図５、図６に示すように、セパレータ３０の円環板部３２に、周方向に間隔をおいて複数のスリット３３を設けることができる。各スリット３３は、円環板部３２の上面から下面に至るように貫通して形成されている。また、各スリット３３は、円環板部３２の内周縁から径方向外方に延びるように形成されている。このスリット３３を設けると、リザーバ室１７内の作動油が上下に混ざるのを円環板部３２で防止しつつ、リザーバ室１７から油通路２６を通って圧力室１６に作動油が流れるときに、円環板部３２に設けたスリット３３で、リザーバ室１７内でのセパレータ３０の上側から下側への作動油の流れを確保することができる。

図７、図８に示すように、セパレータ３０の円環板部３２に、周方向に間隔をおいて複数の貫通孔３４を設けることもできる。各貫通孔３４は、円環板部３２の上面から下面に至るように貫通して形成されている。貫通孔３４は、円形の断面形状を有する。この貫通孔３４を設けると、リザーバ室１７内の作動油が上下に混ざるのを円環板部３２で防止しつつ、リザーバ室１７から油通路２６を通って圧力室１６に作動油が流れるときに、円環板部３２に設けた貫通孔３４で、リザーバ室１７内でのセパレータ３０の上側から下側への作動油の流れを確保することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 油圧式オートテンショナ
１１ シリンダ
１２ スリーブ
１５ ロッド
１６ 圧力室
１７ リザーバ室
１８ ばね座
１９ リターンスプリング
２６ 油通路
２７ チェックバルブ
２８ 絞り通路
３０ セパレータ
３１ 筒部
３２ 円環板部
３３ スリット
３４ 貫通孔

Claims (5)

1. 上端が開口し、下端が閉塞したシリンダ（１１）と、
   前記シリンダ（１１）に同軸に挿入して固定されたスリーブ（１２）と、
   前記スリーブ（１２）内に軸方向に摺動可能に挿入されたロッド（１５）と、
   前記ロッド（１５）の上端に固定されたばね座（１８）と、
   前記ばね座（１８）を上方に付勢するリターンスプリング（１９）と、
   前記ロッド（１５）の移動により容積が変化するように前記スリーブ（１２）の内側に形成され、作動油で満たされた圧力室（１６）と、
   前記スリーブ（１２）の外周と前記シリンダ（１１）の内周との間に形成され、空気と作動油を上下二層に収容するリザーバ室（１７）と、
   前記圧力室（１６）の下部と前記リザーバ室（１７）の下部とを連通する油通路（２６）と、
   前記油通路（２６）の前記リザーバ室（１７）の側から前記圧力室（１６）の側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（２７）と、
   前記圧力室（１６）の容積が縮小するときに前記圧力室（１６）から前記リザーバ室（１７）に作動油をリークさせる絞り通路（２８）と、を備える油圧式オートテンショナにおいて、
   前記シリンダ（１１）の内周に、リザーバ室（１７）内の作動油を上下に仕切る環状のセパレータ（３０）が設けられていることを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記リターンスプリング（１９）は、前記スリーブ（１２）の外周を囲むように前記スリーブ（１２）の外周と前記シリンダ（１１）の内周の間に組み込まれた圧縮コイルばねであり、
   前記セパレータ（３０）は、前記シリンダ（１１）の内周に嵌め込まれる筒部（３１）と、その筒部（３１）の下端から径方向内方に延びて前記リターンスプリング（１９）の外周と前記シリンダ（１１）の内周の間で作動油を上下に仕切る円環板部（３２）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. 前記セパレータ（３０）の円環板部（３２）は、外径側から内径側に向かって次第に低くなるテーパ状とされている請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記セパレータ（３０）の円環板部（３２）に、周方向に間隔をおいて複数のスリット（３３）を設けた請求項２または３に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記セパレータ（３０）の円環板部（３２）に、周方向に間隔をおいて複数の貫通孔（３４）を設けた請求項２または３に記載の油圧式オートテンショナ。

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