JP6069556B2 - 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、エアコンディショナ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５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長する方向に付勢している。

また、ばね座の下面に径の異なる２つの筒部を設け、シリンダの開口端部内に組み込んだシール部材の内周をその内筒部の外周に弾性接触させて、シリンダの上部開口を閉塞し、そのシリンダの内周とスリーブ間に形成された密閉されたリザーバ室の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４１からテンションプーリ４４およびプーリアーム４３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、その流動時の作動油の粘性抵抗により圧力室内に油圧ダンパ力を発生させ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においては、軽量化とコストの低減とを図るため、ばね座を樹脂成形し、あるいは、アルミの鋳込みやダイキャストによる成形品としている。この時、ロッドはスリーブの内径面を摺動するため、耐摩耗性が要求されるため、一般的に、鋼材を素材として切削により形成している。

ここで、ばね座によってインサートされるロッドの上端部の外周が全長にわたって同一径の円筒面であると、ロッドとばね座は接触摩擦による結合とされることになり、温度変化による熱膨張量の相違やばね座に負荷される衝撃により接触部に隙間が生じてガタツキが生じ易く、そのガタの発生によりロッドからばね座が外れ落ち、耐久性に問題が生じる。

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、ロッドの、ばね座によりインサートされる上端部外周に環状溝を形成し、樹脂成形されたばね座と環状溝の係合によって軸方向の抜止めとしている。

特許文献２に記載された油圧式オートテンショナにおいては、上記環状溝に代えて、ロッドの上端部外周に平目ローレットを形成して、ばね座を回り止めし、かつ、抜止めしている。

特開２００９−１９１８６３号公報 特表２０００−５０４３９５号公報

ところで、油圧式オートテンショナにおいては、その取付け時の姿勢により、ばね座が歳差運動(みそすり運動)してロッドに回転力が負荷される場合がある。このとき、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、ロッドとばね座の連結が、ロッドの外周に形成された環状溝によるものであるため、ロッドに対するばね座の周方向の係合力が弱く、ロッドに負荷される回転力により、ロッドがばね座に対して相対的に回転してガタツキが生じ、そのガタが次第に成長してばね座が外れる可能性があり、ばね座の外れを確実に防止することができない。

一方、特許文献２に記載されたように、ロッドの外周に平目ローレットを設けると、ロッドとばね座の相対的な回り止めに効果があるが、油圧式オートテンショナにおけるロッドの外径は１０ｍｍ未満の小径のものであるため、深さの深いローレット目を形成すると、ロッドの強度が低下して耐久性の問題が生じ、深さの深いローレット目を形成することができない。

このため、アルミを素材とするばね座の回り止めにはきわめて有効であるが、合成樹脂を素材とするばね座の場合、良好な回り止め効果を得ることができず、また、ローレットの加工に手間がかかり、加工コストも高いという不都合がある。

この発明の課題は、油圧式オートテンショナを形成する金属製のロッドと合成樹脂の成形品からなるばね座の連結強度を高めて耐久性の向上を図ることである。

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、そのスリーブ内に金属製ロッドの下端部を摺動自在に挿入してスリーブの内部に圧力室を形成し、前記ロッドの上部に設けられた合成樹脂の成形品からなる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、前記スリーブの外周とシリンダの内周間に密閉されたリザーバ室を設け、そのリザーバ室と前記圧力室とを連通する通路に、圧力室内の圧力がリザーバ室内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、前記ロッドの前記ばね座によりインサートされる上端部の外周に、周方向および軸方向の係合部を有する切削除肉部を設けた構成を採用したのである。

ここで、切削除肉部は、軸方向に間隔をおいて設けられた複数の切削により形成された環状溝と、隣接する環状溝間に形成された環状突出部の外周の少なくとも一部を切削除去することによって形成された平坦面からなるものであってもよく、あるいは、切削形成された環状溝と、その環状溝との間に軸方向の間隔をおいて切削形成された接線方向溝とからなるものであってもよい。

また、切削除肉部は、切削形成された偏心溝からなるものであってもよく、あるいは、切削形成された螺旋溝からなるものであってもよい。

この発明に係る油圧式オートテンショナにおいて、ロッドの切削除肉部が形成される上端部をテーパ軸部とすると、ロッド上端の周囲部においてのばね座の肉厚を厚くすることができるため、強度的に優れたばね座を得ることができる。

また、ロッドの下端部に周方向溝を設け、その周方向溝に、外周部がスリーブの内周上部に形成された下向きの段差面に対して当接可能なサークリップを取り付けておくと、段差面に対するサークリップの当接によってロッドを抜止めすることができるため、油圧式オートテンショナを取り外してエンジン周りのメンテナンスを行なう際に、リターンスプリングの押圧力によって油圧式オートテンショナが分解するのを防止することができる。

この発明においては、上記のように、ばね座によってインサートされるロッド上端部の外周に、周方向および軸方向の係合部を有する切削除肉部を設けたことによって、ばね座の樹脂成形時、溶融樹脂がその切削除肉部に侵入し、冷却固化により切削除肉部と周方向および軸方向で係合するため、ばね座を確実に回り止めすることができると共に、確実に抜止めすることができ、ロッドに対してばね座を強固に連結することができ、耐久性に優れた油圧式オートテンショナを得ることができる。

また、切削除肉部は切削によるものであるため、簡単に形成することができ、ローレット加工する場合に比較して加工コストの安い油圧式オートテンショナを提供することができる。

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面図 （ａ）は、切削除肉部の一例を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の縦断面図 切削除肉部の他の例を示す断面図 （ｅ）は、切削除肉部の他の例を示す断面図、（ｆ）は、ロッドの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づいて説明する。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は、切削により形成された金属製であり、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５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。このばね座７は合成樹脂の成形品とされ、その成形時に金属製の筒体１２の上部がインサートされ、その筒体１２によって内筒部１０が補強されている。樹脂として、ここではフェノール樹脂を採用している。

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１３が取付けられ、その弾性シール１３の内周は筒体１２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１３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１４が形成される。リザーバ室１４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１５で連通し、その通路１５の圧力室６側の端部に設けられたチェックバルブ１６は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１４内の圧力より高くなると、通路１５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１７と、そのバルブ嵌合孔１７の上部をリザーバ室１４に連通するＴ字形の油路１８とが形成され、上記バルブ嵌合孔１７内にリリーフバルブ２０が組み込まれている。

リリーフバルブ２０は、バルブ嵌合孔１７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１７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。

上記リリーフバルブ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。

ここで、スプリングシート２４は円形とされてバルブ嵌合孔１７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１７の摺動面間にリーク隙間２６が形成されている。

ロッド５の下端部外周には周方向溝２７が形成され、その周方向溝２７にサークリップ２８が取付けられている。サークリップ２８は、その外周部がスリーブ４の上端部内周に形成された下向き段差面３０に対して当接可能とされ、その段差面３０に対する当接によってロッド５は抜止めされる。

このため、油圧式オートテンショナを取り外してエンジン周りのメンテナンスを行なう際に、リターンスプリング８の押圧力により油圧式オートテンショナが分解するのを防止することができる。

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５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１４内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１６が通路１５を開放する。このため、リザーバ室１４内の作動油は通路１５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１４内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１６は通路１５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１９に流れてリザーバ室１４内に流入し、上記微小すきま１９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。

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１８からリザーバ室１４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。

油圧式オートテンショナにおいては、ベルト４１からの振動が常に負荷されるため、金属製のロッド５と合成樹脂からなるばね座７の連結強度が弱い場合、ロッド５とばね座７の連結部にガタツキが生じてばね座７が外れる可能性がある。

また、油圧式オートテンショナの取付け時の姿勢により、ばね座７が歳差運動（みそすり運動）してロッド５に回転力が負荷され、その回転力の負荷によってロッド５がばね座７に対して相対的に回転してガタツキが生じ、そのガタが次第に成長してばね座７が外れる可能性がある。

そのような不都合の発生を防止するため、実施の形態においては、ロッド５の、ばね座７によってインサートされる上端部の外周に周方向および軸方向の係合部を有する切削除肉部３１を設けて、ロッド５とばね座７の連結強度を高めるようにしている。

上記切削除肉部３１として、図２（ａ）、（ｂ）では、ロッド５の上端部の外周に周方向係合部としての複数の環状溝３２を軸方向に間隔をおいて切削により形成し、隣接する環状溝３２間に形成された断面円弧状の環状突出部３３を部分的に切削除去して、周方向係合部としての平坦面３４を設けている。ここで、平坦面３４は環状突出部３３の周方向の少なくとも一つあればよく、周方向に間隔をおいて複数設けるようにしてもよい。

上記のように、ロッド５の上端部に複数の環状溝３２と、隣接する環状溝３２間に形成された環状突出部３３の外周に平坦面３４をそれぞれ切削により設けてばね座７を樹脂成形することにより、ばね座７は複数の環状溝３２および平坦面３４のそれぞれに係合し、環状溝３２に対する係合によって軸方向の抜止めとされ、平坦面３４に対する係合により回り止めとされる。このため、ロッド５とばね座７を極めて強固に連結することができ、耐久性に優れた結合部品を得ることができる。

周方向および軸方向の係合部を有する切削除肉部３１は、図２（ａ）、（ｂ）に示す環状溝３２および平坦面３４に限定されるものではない。図３乃至図４は、切削除肉部３１の他の例を示す。

図３(ｃ)に示す切削除肉部３１においては、環状溝３２と、その環状溝３２との間に軸方向の間隔をおいて設けられた接線方向溝３５とを切削により形成し、上記環状溝３２を軸方向係合部として軸方向への抜止めとし、接線方向溝３５を軸方向係合部および周方向係合部として軸方向への抜止めとし、かつ、回り止めとしている。

図３(ｄ)においては、偏心溝を切削除肉部３１としている。また、図４(ｅ)においては、螺旋溝を切削除肉部３１としている。

図３(ｃ)、図３(ｄ)および図４(ｅ)に示すいずれの切削除肉部３１において、ロッド５の強度を低下させることなく、そのロッド５とばね座７とを極めて強固に連結することができ、耐久性に優れた結合部品を得ることができる。

なお、図では省略したが、複数の環状溝を軸方向に間隔をおいて設け、隣接する環状溝間に螺旋溝を切削により形成して、上記環状溝を軸方向の係合部とし、螺旋溝を軸方向および周方向の係合部としてもよい。

また、ロッド５の上部に径方向に貫通する貫通孔を切削により形成し、その貫通孔を切削除肉部としてもよい。この場合、貫通孔の数は任意であり、少なくとも一つ以上設けるようにする。

ここで、図４(ｆ)に示すように、ロッド５の上部にテーパ軸部３６を形成し、そのテーパ軸部３６に螺旋溝等の切削除肉部３１を形成すると、ロッド上端の周囲部においてのばね座の肉厚を厚くすることができるため、強度的に優れたばね座を得ることができる。

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
１４ リザーバ室
１５ 通路
１６ チェックバルブ
２７ 周方向溝
２８ サークリップ
３０ 下向き段差面
３１ 切削除肉部
３２ 環状溝
３３ 環状突出部
３４ 平坦面
３５ 接線方向溝
３６ テーパ軸部

Claims (6)

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（１）と、
   前記シリンダ（１）の内底面から立ち上がるスリーブ（４）と、
   前記スリーブ（４）内に下部がスライド自在に挿入された金属製のロッド（５）と、
   前記ロッド（５）の挿入によって前記スリーブ（４）内に形成された圧力室（６）と、
   前記ロッド（５）の上端部に固定されたばね座（７）と、
   前記シリンダ（１）と前記ロッド（５）とを相対的に伸長する方向に付勢するリターンスプリング（８）とを有し、
   前記シリンダ（１）の下部の前記閉塞端部には、下側の対象物と回動自在に連結される下側の連結片（２）が設けられ、
   前記ばね座（７）の上端には、上側の対象物（４３）と回動自在に連結される上側の連結片（９）が設けられ、
   前記ばね座（７）が樹脂で形成され、そのばね座（７）に前記ロッド（５）の上端部がインサートされている油圧式オートテンショナにおいて、
   前記ロッド（５）の前記ばね座（７）にインサートされた上端部の外周に、前記ばね座（７）を形成する樹脂と周方向に係合して前記ばね座（７）を前記ロッド（５）に対して回り止めする除肉部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. 前記除肉部が、前記ロッド（５）の上端部の外周に軸方向に間隔をおいて設けられた複数の環状溝（３２）と、その隣接する環状溝（３２）間に形成された平坦面（３４）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. 前記除肉部が、前記ロッド（５）の上端部の外周に形成された環状溝（３２）と、その環状溝（３２）との間に軸方向の間隔をおいて前記ロッド（５）の上端部の外周に形成された接線方向溝（３５）とからなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記除肉部が、前記ロッド（５）の上端部の外周に形成された偏心溝（３１）からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記除肉部が、前記ロッド（５）の上端部の外周に形成された螺旋溝（３１）からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
6. 前記ロッド（５）の上端部が、その上端面を小径端とするテーパ軸部（３６）とされた請求項１から５のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。

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