JP5992688B2 - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

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７に示すように、ベルト４１の弛み側に支点軸４２を中心にして揺動可能なプーリアーム４３を設け、そのプーリアーム４３に油圧式オートテンショナＡの調整力を付与し、上記プーリアーム４３の揺動側端部に支持された回転可能なテンションプーリ４４がベルト４１を押圧する方向にプーリアーム４３を付勢して、ベルト４１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従来の油圧式オートテンショナＡとして、スリーブ内にロッドをスライド自在に挿入して、そのスリーブ内に圧力室を形成し、ベルト４１からロッドに押込み力が負荷された際、圧力室内の作動油をスリーブの内径面とロッドの外径面間に形成された微小すきまに流動させ、その流動により圧力室内に発生する油圧ダンパ力によって上記押込み力を緩衝するようにしたものが知られている。

ところで、上記のような油圧式オートテンショナにおいては、油圧ダンパ力と押込み力はほぼ比例関係にあるため、押込み力が大きくなるにつれて油圧ダンパ力も大きいものとなる。

このため、ベルトが過張力になるのを防止することができず、ベルトの耐久性を低下させるという問題がある。

そのような問題点を解決するため、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、ロッドに圧力室とリザーバ室を連通する油路を形成し、その油路にリリーフバルブを組込み、圧力室の圧力が上記リリーフバルブの設定圧力を超えた際に、そのリリーフバルブを開放し、圧力室の作動油を油路からリザーバ室に逃がして、圧力室の圧力の上限値をリリーフバルブの設定圧に規定し、ベルトが過張力になるのを防止するようにしている。

特開２００９−１９１８６３号公報

ところで、上記特許文献１に記載された油圧式オートテンショナにおいては、リリーフバルブが開放すると、圧力室内の作動油が油路からリザーバ室内に瞬時に逃げるため、圧力室内において急激な圧力低下が生じ、その圧力の低下により作動油に溶存する空気が析出して圧力室内に溜り、油圧式オートテンショナに押し込み力が負荷された際、その残存空気を圧縮することになって油圧ダンパ不良が発生し、改善すべき点が残されていた。

上記油圧ダンパ不良の発生を抑制するため、本件出願人は、圧力室からリリーフバルブの弁体に至る作動油流入路にオリフィスを設け、そのオリフィスにより通油量を規制し、圧力室における圧力の急激な低下を抑制して、油圧ダンパ不良の発生を抑制するようにした油圧式オートテンショナを既に提案している(特願２０１１−１２５９９５号)。

ここで、オリフィスの形成に際し、そのオリフィスを弁孔の作動油流入側の端部に形成すると、弁体が開放した際、比較的容積の大きな弁孔内の圧力が急激に低下することになって作動油中に溶存する空気が析出し、その析出された空気が弁孔内に残存することが考えられる。

このとき、残存空気は、オリフィスから送り込まれる作動油により押し出されるが、作動油はオリフィスにより絞り込まれて弁孔内に流入するため、弁孔内に作動油が満たされるまでに時間がかかり、上記弁孔内に作動油が満たされる前に油圧式オートテンショナに押し込み力が負荷されると、弁孔内の残存空気に圧縮力が負荷されることになって、油圧ダンパの発生に遅れが生じることになる。

この発明の課題は、油圧ダンパ不良の発生を防止することができると共に、油圧ダンパの発生遅れをも防止することができるようにした油圧式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に、この発明においては、内部に作動油が充填されたシリンダの底面にスリーブ嵌合孔を設け、そのスリーブ嵌合孔内に下端部が嵌合された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長する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記シリンダとスリーブ間に形成されたリザーバ室の上部開口を閉塞し、前記スリーブとスリーブ嵌合孔の嵌合面間にリザーバ室と前記圧力室を連通する通路を設け、その通路に、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、前記ロッドには、その下端面で開口するバルブ嵌合孔と、そのバルブ嵌合孔の上部を前記リザーバ室に連通する油路とを設け、前記バルブ嵌合孔内には、圧力室内の圧力が設定圧を超えると開放して圧力室内の圧力を油路からリザーバ室に逃がすリリーフバルブを組込み、そのリリーフバルブが、バルブ嵌合孔内に圧入されたバルブシートと、そのバルブシートに形成された弁孔をバルブ嵌合孔の内部から開閉する球形の弁体と、その弁体を弁孔に向けて付勢するバルブスプリングとからなる油圧式オートテンショナにおいて、前記弁孔と、前記バルブシートの上側に形成された弁体着座用のシート面間に通油量を規制するオリフィスを設けた構成を採用したのである。

上記のように、圧力室からリリーフバルブの弁体に至る作動油流入路にオリフィスを設けることにより、リリーフバルブの開放時、そのオリフィスによって通油量が規制されることになる。このため、圧力室における圧力の急激な低下が抑制されることになり、油圧ダンパ不良が発生するのが防止される。

また、オリフィスを弁孔と弁体着座用のシート面間に形成することにより、弁孔の下端部側にオリフィスを形成する場合に比較して、弁体の下方に形成される空間を小さくすることができる。このため、弁体の開放による空間内の急激な圧力低下によって、その空間内の作動油から空気が析出されても、オリフィスから送り込まれる作動油によりその空気を瞬時に押し出されて、空間内は作動油によって直ちにみたされることになり、油圧ダンパの発生に遅れが生じることはない。

ここで、バルブシートに形成されるシート面は、テーパ面であってもよく、弁体の当接部が断面凸形の曲面部とされたテーパ面であってもよい。また、断面凸形の円弧面であってもよい。

シート面をテーパ面とする場合、その軸心に対する傾斜角度が２５°未満であると、弁体の閉鎖時に、弁体がシート面に噛み込んで作動不能になる可能性がある。また、上記傾斜角度が８５°を超えると、開放状態の弁体が弁孔を閉鎖して安定するまでに時間を要するため、傾斜角度は２５°〜８５°の範囲とするのが好ましい。

また、シート面を、弁体の当接部が断面凸形の曲面部とされたテーパ面とする場合、その曲面部の曲率半径が１ｍｍ未満であると、弁体のすわりが悪くなるという問題が生じ、また、７．０ｍｍを超えると、弁体の接触面圧が高くなるという問題が生じるため、上記曲面部の曲率半径は、１〜７mmの範囲とするのがよい。

さらに、シート面を断面凸形の円弧面とする場合、その円弧面の曲率半径が１ｍｍを超えると、弁体が吸着しやすいという問題が生じるため、円弧面の曲率半径は、１ｍｍ以下とするのが好ましい。

テーパ面からなるシート面の採用において、弁孔の内面を、そのシート面と上下対称の形状とすることにより、バルブシートの組込みの方向性がなくなるため、リリーフバルブを容易に組立てることができる。

ここで、オリフィスの内径をｄと、弁体の外径をＤとした場合、オリフィス内径ｄが外径Ｄに対して０．０５Ｄ未満であると、オリフィスからのオイル流量が少なく、圧力室の圧力低下がし難くなるという問題が生じ、また、０．２５Ｄを超えると、オリフィスからのオイル流量が多くなり過ぎて、圧力室の圧力が急激に低下するという問題が生じるため、オリフィス内径ｄは、ｄ＝０．０５Ｄ〜０．２５Ｄの範囲とするのがよい。

この発明においては、上記のように、バルブシートに形成された弁孔と弁体間にオリフィスを設けたことにより、リリーフバルブの開放時、そのオリフィスによって通油量を規制することができるため、圧力室における圧力の急激な低下を抑制することができ、油圧ダンパ不良が発生するのを防止することができる。

また、弁孔と弁体着座用のシート面間にオリフィスを形成したことにより、弁体とオリフィス間に形成される空間の縮小化を図ることができ、弁体の開放による上記空間内の急激な圧力低下によって作動油から空気が析出されても、空間の容積は極めて小さいため、オリフィスから送り込まれる作動油によって空気を瞬時に押し出して、空間内を作動油によって直ちに満たすことができ、油圧ダンパの発生遅れを防止し、ベルトにバタツキが生じるのを防止することができる。

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 図１のリリーフバルブの組込み部を拡大して示す断面図 図２のバルブシート部を拡大して示す断面図 バルブシートの他の例を示す断面図 バルブシートのさらに他の例を示す断面図 バルブシート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

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が相対的に伸長する方向に付勢している。

ばね座７の上端には図７に示すプーリアーム４３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には、リターンスプリング８の上部を覆う内筒部１０と、シリンダ１の上部外周を覆う外筒部１１とが同軸上に設けられている。

シリンダ１の上側開口部内にはオイルシール等の弾性シール１２が取付けられ、その弾性シール１２の内周は内筒部１０の外周面に弾性接触して、シリンダ１の上側開口を閉塞し、シリンダ１の内部に充填された作動油の外部への漏洩を防止している。

上記弾性シール１２の取付けにより、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１３が形成される。リザーバ室１３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通路１４で連通し、その通路１４の圧力室６側の端部に設けられたチェックバルブ１５は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１３内の圧力より高くなると、通路１４を閉鎖するようになっている。

ロッド５には、その下端面で開口するバルブ嵌合孔１６と、そのバルブ嵌合孔１６の上部をリザーバ室１３に連通するＴ字形の油路１７とが形成され、上記バルブ嵌合孔１６内にリリーフバルブ２０が組み込まれている。

図２に示すように、リリーフバルブ２０は、バルブ嵌合孔１６の下端開口部内に圧入されたバルブシート２１と、そのバルブシート２１に形成された弁孔２２をバルブ嵌合孔１６内から開閉する球形の弁体２３と、その弁体２３の上側に設けられたスプリングシート２４と、そのスプリングシート２４を介して弁体２３を弁孔２２に向けて付勢するバルブスプリング２５からなっている。

図３に示すように、バルブシート２１の上面には、弁体着座用のシート面２６が形成されている。シート面２６はテーパ状をなし、軸心に対する傾斜角度αが、２５°〜８５°の範囲とされている。

また、バルブシート２１には、シート面２６と弁孔２２間に絞りとしてのオリフィス２７が形成されている。ここで、オリフィス２７の内径をｄとし、弁体２３の外径をＤとすると、オリフィス２７の内径ｄは、ｄ＝０．０５Ｄ〜０．２５Ｄの範囲とされている。

弁孔２２の上端壁２２ａは、圧力室６から弁孔２２内に流入する作動油が弁孔２２内にスムーズに流れるようテーパ面とされている。

スプリングシート２４は円形とされてバルブ嵌合孔１６の内径面に沿って摺動可能とされ、そのスプリングシート２４とバルブ嵌合孔１６の摺動面間にすきまが形成されている。

また、スプリングシート２４の上面にはバルブスプリング２５内に配置されるロッド２４ａが一体に設けられ、下面には弁体２３の上部が嵌合する円すい形凹部２４ｂが形成されている。

上記の構成からなるリリーフバルブ２０は、バルブスプリング２５の弾性力を設定圧力とし、圧力室６内の圧力がその設定圧力を超えると、弁体２３が弁孔２２を開放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７に示す補機駆動用ベルト４１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４３に連結して、そのプーリアーム４３に調整力を付与する。

上記のようなベルト４１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４１の張力が変化し、そのベルト４１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が伸長する方向に相対移動してベルト４１の弛みを吸収する。

ここで、シリンダ１とロッド５が伸長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１３内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１５が通路１４を開放する。このため、リザーバ室１３内の作動油は通路１４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は伸長する方向にスムーズに相対移動してベルト４１の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト４１の張力が強くなると、ベルト４１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１３内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１５は通路１４を閉じる。

また、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２８に流れてリザーバ室１３内に流入し、上記微小すきま２８に流れる作動油の粘性抵抗によって圧力室６内に油圧ダンパ力が発生する。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。

ベルト４１の張力が強く、圧力室６内の圧力がリリーフバルブ２０の設定圧力を超えると、リリーフバルブ２０が開放し、圧力室６の作動油は油路１７からリザーバ室１３内に逃げ、圧力室６内の圧力はリリーフバルブ２０の設定圧力に保持される。

ここで、リリーフバルブ２０の開放により、圧力室６内の作動油がリザーバ室１３内に瞬時に逃げると、圧力室６内の圧力が急激に低下して、油圧ダンパ不良が発生することになる。しかし、実施の形態では、弁孔２２の上側にオリフィス２７を形成しているため、圧力室６内の作動油がそのオリフィス２７を通過する際、その通油量が規制されることになる。その通油量の規制によって圧力室６内の急激な圧力低下により作動油から空気が析出されるのが防止される。このため、油圧ダンパ不良が発生するのが防止され、油圧式オートテンショナを常に精度よく機能させることができる。

実施の形態で示すように、弁孔２２とバルブシート２１の上面に形成された弁体着座用のシート面２６間にオリフィス２７を形成することにより、弁孔２２の下端部側にオリフィス２７を形成する場合に比較して、弁体２３の下方に形成される空間を小さくすることができる。このため、弁体２３の開放による空間内の急激な圧力低下によって、その空間内の作動油から空気が析出されても、オリフィス２７から送り込まれる作動油によって空間内の空気は瞬時に押し出されて、その空間内は作動油によって直ちに満たされることになる。

このため、油圧式オートテンショナに押し込み力が負荷されると、油圧ダンパが直ちに機能して、油圧ダンパの発生に遅れが生じることはない。

図４乃至図６は、バルブシート２１の他の例を示す。図４に示すバルブシート２１は、シート面２６の弁体当接部を、断面凸形の曲面部２９とし、その曲面部２９の曲率半径Ｒを１ｍｍ〜７ｍｍの範囲としている点で図３に示すバルブシート２１と相違している。このため、図３に示す部分と同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、シート面２６の弁体当接部に曲面部２９を形成すると、弁体のすわりを向上させることができる。

図５に示すバルブシート２１においては、上面に円形凹部３０を形成し、その円形凹部３０の底面３１とオリフィス２７の内径面とが交差する部分をシート面２６とし、そのシート面２６を断面円弧面とし、その円弧面の曲率半径ｒを１ｍｍ以下としている。他の構成は図３に示すバルブシート２１と同一であるため、同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、シート面２６の曲率半径ｒを１ｍｍ以下の円弧面とすることにより、弁体の吸着防止に効果をあげることができる。

図６に示すバルブシート２１においては、弁孔２２の内面２２ｂをテーパ面からなるシート面２６と上下対称の形状としている。他の構成は図３に示すバルブシート２１と同一であるため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

弁孔２２の内面２２ｂをシート面２６と上下対称の形状とすることにより、バルブ嵌合孔１６にバルブシート２１を圧入するバルブシート２１の組付け時、そのバルブシート２１の組込みの方向性がなくなり、リリーフバルブ２０を容易に組立てることができる。

１ シリンダ
３ スリーブ嵌合孔
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
１３ リザーバ室
１４ 通路
１５ チェックバルブ
１６ バルブ嵌合孔
１７ 油路
２０ リリーフバルブ
２１ バルブシート
２２ 弁孔
２２ｂ 内面
２３ 弁体
２５ バルブスプリング
２６ シート面
２７ オリフィス
２９ 曲面部

Claims (5)

1. 内部に作動油が充填されたシリンダの底面にスリーブ嵌合孔を設け、そのスリーブ嵌合孔内に下端部が嵌合された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長する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記シリンダとスリーブ間に形成されたリザーバ室の上部開口を閉塞し、前記スリーブとスリーブ嵌合孔の嵌合面間にリザーバ室と前記圧力室を連通する通路を設け、その通路に、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、前記ロッドには、その下端面で開口するバルブ嵌合孔と、そのバルブ嵌合孔の上部を前記リザーバ室に連通する油路とを設け、前記バルブ嵌合孔内には、圧力室内の圧力が設定圧を超えると開放して圧力室内の圧力を油路からリザーバ室に逃がすリリーフバルブを組込み、そのリリーフバルブが、バルブ嵌合孔内に圧入されたバルブシートと、そのバルブシートに形成された弁孔をバルブ嵌合孔の内部から開閉する球形の弁体と、その弁体を弁孔に向けて付勢するバルブスプリングとからなり、
   前記スリーブの内径面と前記ロッドの外径面との間に微小すきまが形成され、その微小すきまに流れる作動油の粘性抵抗によって前記圧力室内に油圧ダンパ力を発生する油圧式オートテンショナにおいて、
   前記弁孔と、前記バルブシートの上側に形成された弁体着座用のシート面間に通油量を規制するオリフィスを設け、前記オリフィスの内径をｄとし、弁体の外径をＤとしたとき、オリフィスの内径ｄを、０．０５Ｄ〜０．２５Ｄの範囲としたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記シート面が、テーパ面とされ、テーパ面の軸心に対する傾斜角が、２５°〜８５°の範囲とされた請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記シート面の弁体当接部が、断面凸形の曲面部とされ、その曲面部の曲率半径が１ｍｍ〜７ｍｍの範囲とされた請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記弁孔の内面が、前記シート面と上下対称の形状とされた請求項２又は３に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記シート面が、曲率半径を１ｍｍ以下とする断面凸形の円弧面とされた請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。

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