JP2008190579A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、長期にわたって安定したダンピング効果を発揮可能なオートテンショナを提供する。
【解決手段】シリンダ１０内に作動油を溜め、シリンダの底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、スリーブ内にロッド１３を摺動可能に挿入してシリンダ内を圧力室１４とリザーバ室１５に区画し、ロッドを付勢するリターンスプリング１７を設け、スリーブ嵌合凹部とスリーブの嵌合面間に圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路２４を形成し、通路の圧力室側の開口を閉鎖可能なシールリング２５をスリーブの下部内周に摺動可能に設け、シールリングの移動範囲をスリーブの内周に形成した段部２６で規制し、シールリングで、通路の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ようにし、シールリングが通路を閉鎖したときに当接する鋼製のシールリング座２７をスリーブ嵌合凹部内に設ける。
【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、そのロッドを、前記圧力室の容積を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、スリーブとロッドの摺動面間に形成される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、ロッドがゆっくりと移動し、ベルトを安定した状態に保ちながらその緊張を吸収する。

また、このオートテンショナは、スリーブ嵌合凹部とスリーブの嵌合面間に、圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路が形成されており、その通路の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、スリーブの下部に組み込まれている。そのため、このオートテンショナは、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し、ベルトの弛みを迅速に吸収する。
特表２０００−５０４３９５号公報

しかし、このオートテンショナは、前記チェックバルブが、スリーブの下部内周に圧入したバルブシートと、そのバルブシートの上面に形成された弁孔を閉鎖可能なチェックボールと、そのチェックボールの上方への移動範囲を規制するリテーナと、チェックボールをバルブシートに向けて付勢するバルブスプリングとからなり、チェックバルブの部品点数が多い。そのため、このオートテンショナは、組立て作業性が悪かった。

そこで、この発明の発明者は、オートテンショナの組み立て作業性を向上させるために、下部に底を有するアルミ合金製の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、前記スリーブと前記ロッドの摺動面間に形成されるリーク隙間を介して前記圧力室と前記リザーバ室を連通し、前記圧力室の容積を拡大する方向に前記ロッドを付勢するリターンスプリングを設け、前記スリーブ嵌合凹部と前記スリーブの嵌合面間に圧力室の下部とリザーバ室の下部を連通する通路を形成し、その通路の圧力室側の開口を閉鎖可能なシールリングを前記スリーブの下部内周に軸方向に摺動可能に設け、そのシールリングの上方への移動範囲を前記スリーブの内周に形成した段部で規制し、前記シールリングで、前記通路の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ようにしたオートテンショナを考案した。

このオートテンショナは、シールリングが、通路の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の弁体として機能し、その弁体の上方への移動範囲を規制するリテーナとして、スリーブに形成した段部を用いているので、スリーブ以外の部品をリテーナとして組み込む必要がない。そのため、このオートテンショナは、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

しかし、このオートテンショナは、シールリングが通路の圧力室側の開口を閉鎖したときに、シールリングが、アルミ合金からなるスリーブ嵌合凹部に当接するようにすると、スリーブ嵌合凹部のシールリングとの当接面が摩耗しやすい。当接面が摩耗すると、その摩耗によって作動油が圧力室から通路に漏れやすくなり、オートテンショナがダンピング効果を十分に発揮できなくなるおそれがある。また、シリンダを鋳造で生産した場合、スリーブ嵌合凹部のシールリングとの当接面に鋳巣が生じると、その鋳巣を通じて作動油が漏れるおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、部品点数が少なく、長期にわたって安定したダンピング効果を発揮可能な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、上記構成をオートテンショナに採用するとともに、前記シールリングが前記通路の圧力室側の開口を閉鎖したときに当接する鋼製のシールリング座を前記スリーブ嵌合凹部内に設けた。

このオートテンショナは、前記シールリング座に表面硬化処理（たとえば、軟窒化処理、浸炭焼入れ処理など）を施すとより好ましいものとなる。

この発明のオートテンショナは、シールリングが前記通路の圧力室側の開口を閉鎖したときに当接するシールリング座を設け、そのシールリング座を鋼製としたので、シールリングで前記通路を閉鎖する動作を繰り返したときに、シールリング座のシールリングとの当接面が摩耗しにくい。そのため、このオートテンショナは、長期にわたって安定したダンピング効果を発揮することができる。

また、前記シールリング座に表面硬化処理を施したものは、シールリング座が、より耐摩耗性に優れるので、より長期にわたって安定したダンピング効果を発揮することができる。

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、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。

ロッド１３の上部には、ばね座１６が固定されている。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１７が組み込まれ、リターンスプリング１７は、圧力室１４の容積を拡大する方向にロッド１３を付勢している。

ばね座１６には、シリンダ１０の上部内周に設けた環状のシール部材１８に摺動可能に接触する筒状のスカート１９が設けられ、これにより、シリンダ１０内の作動油が密封されている。

ロッド１３の下部外周には、周方向に連続する溝２０が形成され、その溝２０に、Ｃ形リング状の止め輪２１が嵌め込まれている。また、スリーブ１１の内周には、リザーバ室１５側を小径とする段部２２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が移動したときに止め輪２１が段部２２に係止し、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。

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２３が形成されている。

スリーブ嵌合凹部１２とスリーブ１１の嵌合面間には、図３に示すように圧力室１４の下部とリザーバ室１５の下部を連通する通路２４が、図４に示すように周方向に間隔をおいて複数形成されている。通路２４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２５が軸方向に摺動可能に設けられており、そのシールリング２５で、通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖可能となっている。また、スリーブ１１の内周には、下側を大径とする段部２６が形成されており、その段部２６によって、シールリング２５の上方への移動範囲を規制するようになっている。

シールリング２５は、図６に示すように、外周上部２５Ａが周方向に分割され、外周下部２５Ｂが外周上部の分割位置に対して周方向にずれた位置で周方向に分割され、内周部２５Ｃが、外周上部２５Ａの分割位置と外周下部２５Ｂの分割位置のいずれの位置に対しても周方向にずれた位置で周方向に分割された形状となっており、各分割位置の周方向隙間の大きさを変化させることにより拡径可能となっている。また、シールリング２５はフッ素樹脂系材料からなる。

スリーブ嵌合凹部１２内には、図３に示すように、シールリング座２７が設けられている。シールリング座２７は、円筒部２８と、円筒部２８の下端に形成されたフランジ部２９とからなる。円筒部２８は、スリーブ嵌合凹部１２の内底面に形成された突起３０に締め代をもって装着され、シールリング座２７の位置を固定している。フランジ部２９は、シールリング２５の下面に対向しており、シールリング２５が通路２４の圧力室１４側の開口を閉鎖したときにシールリング２５が当接するようになっている。

つぎに、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１６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２３を圧力室１４側からリザーバ室１５側に流れる。このとき、図３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２５が下方に移動してシールリング座２７に当接し、通路２４の圧力室１４側の開口を閉じるので、通路２４を作動油は流れない。こうして作動油がリーク隙間２３を流れることによりロッド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１７の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ２が移動する。このとき、リーク隙間２３を流れる作動油の流量が制限されてダンピング効果が生じるので、テンションプーリ２はゆっくりと移動し、ベルト１を安定した状態に保ちながらその緊張を吸収する。

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１７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２５がシールリング座２７から離反して上方に移動し、その移動によって通路２４の圧力室１４側の開口が開き、作動油が通路２４をリザーバ室１５側から圧力室１４側に流れる。このとき、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１７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、シールリング２５が、通路２４のリザーバ室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の弁体として機能し、その弁体の上方への移動範囲を規制するリテーナとして、スリーブ１１に形成した段部２６を用いているので、スリーブ１１以外の部品をリテーナとして組み込む必要がない。そのため、このオートテンショナ６は、部品点数が少なく、組み立て作業性に優れる。

また、このオートテンショナ６は、シールリング座２７が鋼製なので、シールリング２５で通路２４を閉鎖する動作を繰り返したときに、シールリング座２７のシールリング２５との当接面が摩耗しにくい。そのため、このオートテンショナ６は、長期にわたって安定したダンピング効果を発揮することができる。

さらに、オートテンショナ６は、シールリング座２７に表面硬化処理（たとえば、軟窒化処理、浸炭焼入れ処理など）を施してシールリング座２７の耐摩耗性を向上させると、より長期にわたって安定したダンピング効果を発揮する。

また、オートテンショナ６は、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときにシールリング２５がスリーブ嵌合凹部１２の内底面に当接しないので、シリンダ１０を鋳造で生産してスリーブ嵌合凹部１２に鋳巣が生じた場合にも、その鋳巣を通じた作動油の漏れが生じない。

また、シールリング２５が拡径可能なので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、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２５に拡径作用が生じ、シールリング２５の外周がスリーブ１１の内周に押さえつけられる。そのため、シールリング２５の外周とスリーブ１１の内周の間に隙間が生じにくく、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の外周とスリーブ１１の内周の間を通ってリークしにくい。

また、図４に示すように、シールリング２５の外周上部２５Ａの分割位置と、外周下部２５Ｂの分割位置とが互いにずれているので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の上面から下面にリークしにくい。また、シールリング２５の内周部２５Ｃの分割位置が、図４に示すように、外周上部２５Ａの分割位置と外周下部２５Ｂの分割位置のいずれに対してもずれているので、シールリング２５で通路２４を閉鎖したときに、圧力室１４内の作動油がシールリング２５の内周から下面にリークしにくい。

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のスリーブの下部近傍の拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 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拡大断面図 図３に示すシールリングの斜視図

符号の説明

９ 底
１０ シリンダ
１１ スリーブ
１２ スリーブ嵌合凹部
１３ ロッド
１４ 圧力室
１５ リザーバ室
１７ リターンスプリング
２２ 段部
２３ リーク隙間
２４ 通路
２５ シールリング
２６ 段部
２７ シールリング座

Claims (2)

1. 下部に底（９）を有するアルミ合金製のシリンダ（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、前記スリーブ（１１）と前記ロッド（１３）の摺動面間に形成されるリーク隙間（２３）を介して前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通し、前記圧力室（１４）の容積を拡大する方向に前記ロッド（１３）を付勢するリターンスプリング（１７）を設け、前記スリーブ嵌合凹部（１２）と前記スリーブ（１１）の嵌合面間に圧力室（１４）の下部とリザーバ室（１５）の下部を連通する通路（２４）を形成し、その通路（２４）の圧力室（１４）側の開口を閉鎖可能なシールリング（２５）を前記スリーブ（１１）の下部内周に軸方向に摺動可能に設け、そのシールリング（２５）の上方への移動範囲を前記スリーブ（１１）の内周に形成した段部（２６）で規制し、前記シールリング（２５）で、前記通路（２４）のリザーバ室（１５）側から圧力室（１４）側への作動油の流れのみを許容するようにし、前記シールリング（２５）が前記通路（２４）の圧力室（１４）側の開口を閉鎖したときに当接する鋼製のシールリング座（２７）を前記スリーブ嵌合凹部（１２）内に設けたオートテンショナ。
2. 前記シールリング座（２７）に表面硬化処理を施した請求項１に記載のオートテンショナ。

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