JP5096046B2 - オートテンショナ - Google Patents

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エンジンで駆動される。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、そのシリンダ内にシリンダと同軸にスリーブを固定し、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、そのロッドの上端にばね座を一体に形成し、そのばね座を前記圧力室の容積が拡大する方向にリターンスプリングで付勢し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ロッドが移動することにより、ベルトの張力変動を吸収し、ベルトの張力を適正範囲に保つ。

また、圧力室とリザーバ室は、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、圧力室の容積が縮小する方向にロッドが移動すると、圧力室内の作動油がリーク隙間を通って流出する。このとき、リーク隙間を流れる作動油の流量が制限されるので、ロッドはゆっくりと移動する。

また、圧力室とリザーバ室は、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を設けた通路を介して連通しており、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動すると、前記チェックバルブが開き、前記通路を通ってリザーバ室側から圧力室側に作動油が流れる。そのため、圧力室の容積が拡大する方向には、ロッドが速やかに移動する。

ところで、このオートテンショナは、ロッドとばね座が一体に形成されているので、ロッドとばね座の加工が難しく、加工コストが高い。

そこで、ロッドとばね座の加工を容易にするため、ロッドとばね座を別体に形成し、そのロッドの上端にばね座を固定したオートテンショナが知られている（特許文献２）。このオートテンショナは、ロッドとばね座とをその各部材に応じた加工方法で加工することができるので、ロッドとばね座の加工が容易である。また、このオートテンショナは、ロッドの上端外周と下端外周に円周溝が形成されており、ロッドの下端外周の円周溝に装着した止め輪を、スリーブの内周に形成した段部で係止することにより、ロッドをスリーブから抜け止めしている。
特開平１０−１４１４５３号公報 特表２０００−５０４３９５号公報

しかし、このオートテンショナは、ロッドの上端外周の円周溝と、ロッドの下端外周の円周溝とが互いに異なる形状なので、ロッドの上端の加工と下端の加工とを別工程で行なう必要があり、コスト高である。また、ロッドの形状が上下非対称なので、ロッドの端部をばね座に固定するときに、ロッドの上下を区別する必要があり、作業性が悪かった。

この発明が解決しようとする課題は、低コストで、かつ、ロッドの端部をばね座に固定するときの作業性に優れた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、前記ロッドを上下対称形状として前記円周溝に対応する第２円周溝をロッドの上端外周に形成し、そのロッドの上端を前記ばね座に固定した。

前記ロッドの上端のばね座への固定は、例えば、インサート成形により行なうことができ、インサート成形は、前記ばね座の成形金型内に前記ロッドの上端を配置した状態でばね座を成形して行なうことができる。この場合、前記ばね座としては、アルミダイカスト品または樹脂成形品を採用することができる。

このオートテンショナは、前記止め輪として、Ｃ形リング状のサークリップを用い、前記円周溝を、前記サークリップが縮径可能な深さとし、その円周溝内に、下側に向かって次第に拡径するテーパ面を設け、そのテーパ面で前記サークリップの縮径を規制するようにすることができ、この場合、前記テーパ面と前記ロッドの外周面とを鈍角をなすように交わらせると好ましい。

この発明のオートテンショナは、ロッドの上端外周の第２円周溝が、ロッドの下端外周の円周溝と同一形状なので、ロッドの上端の加工と下端の加工とを同じ工程で行なうことができ、加工コストが低い。また、ロッドの形状が上下対称なので、ロッドの端部をばね座に固定するときに、ロッドの上下を区別する必要がなく、作業性に優れる。

また、前記ロッドの上端の固定をインサート成形により行なったものは、ロッドの上端外周の第２円周溝によって、ロッドの上端がばね座から抜け止めされるので、ばね座の固定強度が高い。

また、前記テーパ面と前記ロッドの外周面とを鈍角をなすように交わらせたものは、ロッド上端をばね座から引き抜く方向の力が作用したときに、第２円周溝内のテーパ面と前記ロッドの外周面との交差位置に応力集中が生じにくく、ばね座の固定強度が高い。

図１、図２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、ベルト１に接触するテンションプーリ２と、テンションプーリ２を回転可能に支持するプーリアーム３とを有し、プーリアーム３は、図２に示すエンジンブロック４に固定した支点軸５に揺動可能に支持されている。

プーリアーム３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を中心として回転可能に連結され、オートテンショナ６の他端は、エンジンブロック４に固定した連結軸８に回転可能に連結されている。オートテンショナ６は、プーリアーム３を付勢してテンションプーリ２をベルト１に押さえ付けている。

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内に作動油が溜められている。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、シリンダ１０の底９に形成されたスリーブ嵌合凹部１２にスリーブ１１の下部外周が圧入により固定されている。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、スリーブ１１とロッド１３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。

圧力室１４とリザーバ室１５は、スリーブ１１とロッド１３の摺動面間に形成されたリーク隙間１６を介して連通している。

また、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の下部を連通する通路１７が周方向に間隔をおいて複数形成されている。通路１７は、スリーブ嵌合凹部１２の内面に溝を設けることにより形成することができる。

スリーブ１１の下部内周には、シールリング１８が軸方向に摺動可能に設けられている。シールリング１８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として機能し、圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも低くなったときは、上方に移動して、通路１７の圧力室１４側の開口を開放し、一方、圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも高くなったときは、下方に移動して、通路１７の圧力室１４側の開口を閉鎖する。また、スリーブ１１の内周には、図５に示すように、下側を大径とする段部１９が形成されており、その段部１９が、シールリング１８の上方への移動を制限するようになっている。

ロッド１３の下端外周には、図３に示すように円周溝２０が形成され、その円周溝２０に、Ｃ形リング状のサークリップ２１が装着されている。円周溝２０は、図４（ａ）に示すように、サークリップ２１が縮径可能な深さに形成されており、ロッド１３の下端をスリーブ１１の上端から挿入するときに、サークリップ２１が円周溝２０内に収容されるようになっている。また、円周溝２０内には、図３に示すように、下側に向かって次第に拡径するテーパ面２２が設けられており、テーパ面２２は、ロッド１３の外周と鈍角をなすように交わっている。

また、スリーブ１１の内周には、図４（ｂ）に示すように、上側を小径とする段部２３が形成されており、圧力室１４の容積を拡大する方向にロッド１３が移動したときにサークリップ２１を段部２３で係止し、その係止によって、ロッド１３がスリーブ１１から抜け止めされるようになっている。このとき、サークリップ２１は、円周溝２０内のテーパ面２２によって縮径が規制される。

ロッド１３の上端には、図２に示すように、ばね座２４が固定されている。ばね座２４は、アルミダイカストによって形成されており、ばね座２４の成形金型内にロッド１３の上端をセットした状態でばね座２４の成形（インサート成形）を行なうことによって、ロッド１３の上端が固定されている。また、ロッド１３は、図３に示すように上下対称形状となっており、ロッド１３の上端外周には、円周溝２０に対応する第２円周溝２５が形成されている。第２円周溝２５内には、円周溝２０内のテーパ面２２に対応するテーパ面２２が設けられている。

シリンダ１０の上端内周には、図２に示すように、環状のシール部材２６が取り付けられている。シール部材２６は、ばね座２４に取り付けられた筒状のスカート２７の外周に摺接し、シリンダ１０内の作動油を密封している。

ばね座２４とシリンダ１０の底９との間にはリターンスプリング２８が組み込まれており、リターンスプリング２８は、圧力室１４の容積を拡大する方向にばね座２４を付勢している。

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の張力が大きくなると、その張力が、テンションプーリ２、プーリアーム３、ばね座２４を介してロッド１３に伝達し、圧力室１４の圧力が高まる。圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも高くなると、作動油がリーク隙間１６を通って圧力室１４側からリザーバ室１５側に流れ、これにより、ロッド１３が下方に移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング２８の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ２が移動し、ベルト１の緊張を吸収する。このとき、リーク隙間１６を流れる作動油の流量が制限されてダンパー作用が生じるので、テンションプーリ２はゆっくりと移動し、ベルト１の張力を安定した状態に保つ。また、圧力室１４とリザーバ室１５の圧力差によって、シールリング１８が通路１７の圧力室１４側の開口を閉鎖するので、作動油は通路１７を流れない。

一方、ベルト１の張力が小さくなると、リターンスプリング２８の付勢力によってロッド１３が上方に移動し、圧力室１４の容積が拡大することで、圧力室１４の圧力が低くなる。圧力室１４の圧力がリザーバ室１５の圧力よりも低くなると、図５に示すように、圧力室１４とリザーバ室１５の圧力差によって、シールリング１８が通路１７の圧力室１４側の開口を開放し、作動油が通路１７をリザーバ室１５側から圧力室１４側に流れる。そのため、テンションプーリ２は、ベルト１の張力とリターンスプリング２８の付勢力とがつり合う位置まで速やかに移動し、ベルト１の弛みを迅速に吸収する。

このオートテンショナ６は、ロッド１３の上端外周の第２円周溝２５が、ロッド１３の下端外周の円周溝２０と同一形状なので、ロッド２０の上端の加工と下端の加工とを同じ工程で行なうことができ、加工コストが低い。また、ロッド１３の形状が上下対称なので、ロッド１３の端部をばね座２４の成形金型内にセットするときに、ロッド１３の上下を区別する必要がなく、作業性に優れる。

また、オートテンショナ６は、ロッド１３の上端外周の第２円周溝２５によって、ロッド１３の上端がばね座２４から抜け止めされるので、ばね座２４の固定強度が高い。そのため、張力調整装置のベルト１が切れたときなど、段部２３がサークリップ２１を係止してばね座２４とロッド１３の間に引き抜き力が動的に作用したときにも、ばね座２４がロッド１３の上端から抜けず、オートテンショナ６の分解を確実に防止することができる。

ところで、ロッド１３の上端をインサート成形によってばね座２４に固定した場合、ロッド１３の上端とばね座２４との熱膨張差によって、ロッド１３の上端とばね座２４の境界に残留応力が生じやすい。そのため、ロッド１３の上端をばね座２４から引き抜く方向の力が作用したときに、ばね座２４に応力集中が生じると、ばね座２４にクラックが発生し、そのクラックによって、ロッド１３の上端がばね座２４から抜けるおそれがある。

しかし、このオートテンショナ６は、図３に示すように、テーパ面２２とロッド１３の外周とを鈍角をなすように交わらせているので、ロッド１３の上端をばね座２４から引き抜く方向の力が作用したときに、第２円周溝２５内のテーパ面２２とロッド１３の外周面との交差位置２９に応力集中が生じにくく、ばね座２４の固定強度が高い。

上記実施形態では、ばね座２４をアルミダイカストで形成しているが、ばね座２４は、樹脂成形で形成してもよい。

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線に沿った拡大断面図 図２に示すロッドの断面図 （ａ）は、図２に示すロッドの下端をスリーブに挿入する過程を示すロッドの下端近傍の拡大断面図、（ｂ）は、図２に示すサークリップをスリーブの内周の段部で係止した状態を示すロッドの下端近傍の拡大断面図 図３のロッドが圧力室の容積を拡大する方向に移動する過程を示すシールリング近傍の拡大断面図

符号の説明

６ オートテンショナ
９ 底
１０ シリンダ
１１ スリーブ
１３ ロッド
１４ 圧力室
１５ リザーバ室
１６ リーク隙間
１７ 通路
１８ シールリング
２０ 円周溝
２１ サークリップ
２２ テーパ面
２３ 段部
２４ ばね座
２５ 第２円周溝
２８ リターンスプリング

Claims (2)

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）内にシリンダ（１０）と同軸にスリーブ（１１）を固定し、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、前記ロッド（１３）と前記スリーブ（１１）の摺動面間に形成されたリーク隙間（１６）を介して前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通し、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（１８）を設けた通路（１７）を介して前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通し、前記ロッド（１３）の上端にばね座（２４）を固定し、そのばね座（２４）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（２８）を設け、前記ロッド（１３）の下端外周に形成した円周溝（２０）に止め輪（２１）を装着し、その止め輪（２１）を係止する段部（２３）を、前記スリーブ（１１）の内周に形成し、その止め輪（２１）の係止により前記ロッド（１３）を前記スリーブ（１１）から抜け止めしたオートテンショナにおいて、
   前記ロッド（１３）の上端の固定を、前記ばね座（２４）の成形金型内に前記ロッド（１３）の上端を配置した状態でばね座（２４）を成形して行なうインサート成形により行ない、
   前記止め輪として、Ｃ形リング状のサークリップ（２１）を用い、前記円周溝（２０）を、前記サークリップ（２１）が縮径可能な深さとし、
   前記円周溝（２０）は、ロッド（１３）がスリーブ（１１）内を下降するときは前記サークリップ（２１）の縮径を許容するが、ロッド（１３）がスリーブ（１１）内を上昇するときは前記サークリップ（２１）の縮径を規制するように上下非対称の形状とし、
   上下方向に延びる前記ロッド（１３）を上下対称形状として前記円周溝（２０）に対応する第２円周溝（２５）をロッド（１３）の上端外周に形成し、そのロッド（１３）の上端を前記ばね座（２４）に固定したことを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記ばね座（２４）がアルミダイカスト品または樹脂成形品である請求項１に記載のオートテンショナ。

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