JP2008101691A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの張力が周期的に増減したときにポンプアップ現象が生じにくく、また、エンジン始動時にベルトに滑りを生じにくいオートテンショナを提供する。
【解決手段】スリーブ１１の内周に第１摺動面２３、第２摺動面２４、第３摺動面２５を軸方向に順に形成し、ロッド１３を、ロッド１３と第１摺動面２３および第２摺動面２４との間にリーク隙間３２が形成される位置から、ロッド１３と第１摺動面２３から第３摺動面２５のすべての摺動面との間にリーク隙間３２が形成される位置まで移動可能とする。
【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、有底のシリンダ内に作動油を溜め、シリンダ内にシリンダと同軸に設けたスリーブ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャとスリーブとでシリンダ内を圧力室とリザーバ室に区画し、プランジャと一体に移動するロッドを設け、そのロッドを、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１，２）。

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、プランジャとスリーブの摺動面間には、圧力室とリザーバ室を連通させるリーク隙間が形成され、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、作動油がリーク隙間を流れる抵抗によってダンパ作用が生じるので、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、圧力室とリザーバ室を連通させる通路が設けられ、その通路には、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が設けられ、圧力室の容積が拡大する方向にロッドが移動すると、チェックバルブ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。
特開平１０−１９０９９号公報 特開平１０−３０６８６０号公報

しかし、このオートテンショナは、圧力室の容積を拡大する方向へのロッドの移動速度が、圧力室の容積を縮小する方向へのロッドの移動速度よりも大きいので、ベルトの張力が周期的に増減したときに、ロッドの位置が次第に圧力室の容積を拡大する方向に移動する現象（ポンプアップ現象）が発生し、ベルトの張力が過大となることがあった。

このポンプアップ現象を防止するために、リーク隙間を大きく設定して、圧力室の容積を縮小する方向のロッドの移動速度を大きくすることが考えられるが、このようにすると、作動油がリーク隙間を流れる抵抗が小さくなるので、ロッドのダンピング抵抗が不足し、エンジン始動時のベルトの張力が一時的に大きくなったときに、ロッドの移動量が過大となり、ベルトに滑りを生じるおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、ベルトの張力が周期的に増減したときにポンプアップ現象が生じにくく、また、エンジン始動時にベルトに滑りを生じにくい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、スリーブの内周に第１摺動面、第１摺動面よりも大径の第２摺動面、第２摺動面よりも小径の第３摺動面を軸方向に順に形成し、ロッドを、ロッドと第１摺動面から第３摺動面のうちの第１摺動面および前記第２摺動面との間にリーク隙間が形成される位置から、ロッドと第１摺動面から前記第３摺動面のすべての摺動面との間にリーク隙間が形成される位置まで移動可能とした。

このオートテンショナは、前記通路を、前記スリーブに設けた外向きのフランジ部に形成し、前記チェックバルブを、前記フランジ部の圧力室側の面に接離可能に設けたリング状の弁体と、その弁体を前記フランジ部に向けて付勢するバルブスプリングとで構成し、そのチェックバルブを、前記ロッドに対して軸直角方向に重なるように配置すると好ましい。

この発明のオートテンショナは、スリーブの内周の摺動面が第１摺動面から第３摺動面に分割されているので、ロッドと第１摺動面および第２摺動面との間にリーク隙間が形成される位置にロッドがある状態で作動油がリーク隙間を流れる抵抗と、ロッドと第１摺動面から第３摺動面のすべての摺動面との間にリーク隙間が形成される位置にロッドがある状態で作動油がリーク隙間を流れる抵抗とを個別に設定することができる。そのため、ロッドと第１摺動面および第２摺動面との間にリーク隙間が形成される位置にロッドがある状態での抵抗を小さく設定することにより、ベルトの張力が周期的に増減したときのポンプアップ現象を防止することができ、また、ロッドと第１摺動面から第３摺動面のすべての摺動面との間にリーク隙間が形成される位置にロッドがある状態での抵抗を大きく設定することにより、エンジン始動時のベルトの滑りを防止することができる。

また、前記チェックバルブを、前記ロッドに対して軸直角方向に重なるように配置したものは、チェックバルブをロッドに対して軸方向に並べて配置した場合よりも、チェックバルブとロッドが軸直角方向に重なり合う分、軸方向の長さを短く抑えることができ、狭いスペースにも設置しやすい。

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は有底のシリンダ９を有し、シリンダ９内に作動油が溜められている。また、シリンダ９内には、外向きのフランジ部１０を下端に有するスリーブ１１が設けられ、フランジ部１０は、シリンダ９の内周に形成されたシリンダ９の底側を小径とする段部１２に載せられている。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、このロッド１３とスリーブ１１によってシリンダ９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の上端には、プーリアーム３に連結される連結片１６が固定されている。連結片１６とフランジ部１０の間には、ロッド１３の外周に嵌め合わされたばね座１７を介してリターンスプリング１８が組み込まれ、リターンスプリング１８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１７には、シリンダ９の外周と対向する筒状のスカート部１９が設けられている。また、シリンダ９の上部外周には、スカート部１９の内周に接触するＯリング２０が設けられ、このＯリング２０が、シリンダ９内への異物の混入を防止している。

シリンダ９の外周には、Ｏリング２０よりも下側に突起２１が形成され、スカート部１９の内周にも、Ｏリング２０との接触位置よりも下側に、内径側に突出する係止爪２２が形成されている。突起２１は係止爪２２を係止して、スカート部１９がシリンダ９から抜けるのを防止する。

スリーブ１１の内周には、図３に示すように、第１摺動面２３、第２摺動面２４、第３摺動面２５が軸方向に順に形成されている。第１摺動面２３、第２摺動面２４、第３摺動面２５は、いずれも内径が一定の円筒面である。また、第１摺動面２３と第３摺動面２５は内径が同一であり、第２摺動面２４は、第１摺動面２３よりも内径が大きく形成されている。

スリーブ１１のフランジ部１０には、圧力室１４とリザーバ室１５を連通させる通路２６が、図４に示すように周方向に間隔をおいて形成されている。通路２６には、図３に示すように、フランジ部１０の圧力室１４側の面に接離可能に設けられたリング状の弁体２７と、弁体２７をフランジ部１０に向けて付勢するバルブスプリング２８とからなるチェックバルブ２９が設けられている。チェックバルブ２９は、リザーバ室１５側から圧力室１４側への作動油の流れは許容するが、圧力室１４側からリザーバ室１５側への作動油の流れは禁止する。

チェックバルブ２９は、図３に示すように、弁体２７の内径がロッド１３の外径よりも大きく、軸方向にみてロッド１３と重ならないようになっている。また、バルブスプリング２８は、シリンダ９の内周に圧入される筒部３０と、筒部３０の下端に沿って内径側に折り曲げられた爪部３１とからなり、爪部３１は、図４に示すように、周方向に一定の間隔をおいて複数形成されている。

チェックバルブ２９は、図３の２点鎖線に示すように、ロッド１３が圧力室１４の容積を縮小する側のストロークエンドにある状態で、ロッド１３に対して軸直角方向に重なるように配置されている。

スリーブ１１の内周の第１摺動面２３、第２摺動面２４、第３摺動面２５は、図５の実線に示すように、ロッド１３が圧力室１４の容積を拡大する側のストロークエンドにある状態では、第１摺動面２３がロッド１３との間にリーク隙間３２を形成し、図３の２点鎖線に示すように、ロッド１３が圧力室１４の容積を縮小する側のストロークエンドにある状態では、第１摺動面２３、第２摺動面２４、第３摺動面２５が、ロッド１３との間にリーク隙間３２を形成する。このとき、第１摺動面２３とロッド１３の間隔（たとえば５０μｍ）は、第２摺動面２４とロッド１３の間隔（たとえば１００μｍ）よりも小さく、同様に、第３摺動面２５とロッド１３の間隔（たとえば５０μｍ）は、第２摺動面２４とロッド１３の間隔（たとえば１００μｍ）よりも小さい。

そのため、ロッド１３を軸方向に押し動かしたときに、作動油がリーク隙間３２を流れることによってロッド１３に作用するダンピング抵抗は、図６，図７に示すように、ロッド１３の下端が第２摺動面２４の位置（ａ点とｂ点の間の位置）にあるときは、第１摺動面２３とロッド１３の間で生じる抵抗が支配的であり、ほぼ一定の大きさとなる。また、ロッド１３の下端が第３摺動面２５の位置（ｂ点とｃ点の間の位置）にあるときは、圧力室１４の容積を縮小する方向にロッド１３が移動するに従って、第３摺動面２５とロッド１３の間で生じる抵抗が増加し、ロッド１３に作用するダンピング抵抗は大きくなる。さらに、ロッド１３の下端が第３摺動面２５の位置よりも下方の位置（ｃ点とｄ点の間の位置）にあるときは、ロッド１３に作用するダンピング抵抗は、ほぼ一定となる。

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、その張力がプーリアーム３、連結片１６を順に介してロッド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、図３に示すように、圧力室１４内の作動油がリーク隙間３２を通ってリザーバ室１５に流れる。このとき、チェックバルブ２９が閉じているので作動油はフランジ部１０の通路２６を流れない。こうして作動油がリーク隙間３２を流れることによりロッド１３が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１８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、作動油がリーク隙間３２を流れる抵抗によってダンパ作用が生じるので、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１８の付勢力によって圧力室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チェックバルブ２９が開き、図５に示すように、リザーバ室１５内の作動油がフランジ部１０の通路２６を通って圧力室１４に流れる。この作動油の流れによりロッド１３が移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１８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、テンションプーリ２は速やかに移動し、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と第１摺動面２３および第２摺動面２４との間にリーク隙間３２が形成される位置にロッド１３がある状態、すなわち、ロッド１３の下端が図６のａ点とｂ点の間にある状態でのダンピング抵抗と、ロッド１３と第１摺動面２３から第３摺動面２５のすべての摺動面との間にリーク隙間３２が形成される位置にロッド１３がある状態、すなわち、ロッド１３の下端が図６のｂ点とｄ点の間にある状態でのダンピング抵抗とを、個別に設定することができる。そのため、ロッド１３の下端がａ点とｂ点の間にある状態でのダンピング抵抗を小さく設定することにより、ベルト１の張力が周期的に増減したときのポンプアップ現象を防止することができ、また、ロッド１３の下端がｂ点とｄ点の間にある状態でのダンピング抵抗を大きく設定することにより、エンジン始動時のベルト１の滑りを防止することができる。

また、このオートテンショナ６は、ロッド１３が圧力室１４の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態でチェックバルブ２９をロッド１３に対して軸直角方向に重なるように配置したので、チェックバルブ２９をロッド１３に対して軸方向に並べて配置したものよりも、チェックバルブ２９とロッド１３が軸直角方向に重なり合う分、軸方向の長さを短く抑えることができ、狭いスペースにも設置しやすい。

上記実施形態では、ロッド１３が圧力室１４の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態でのみ、ロッド１３に対して軸直角方向に重なるようにチェックバルブ２９を配置しているが、チェックバルブ２９は、ロッド１３が圧力室１４の容積を小さくする側のストロークエンドから、圧力室１４の容積を大きくする側のストロークエンドに至る過程において、常時、ロッド１３に対して軸直角方向に重なるように配置してもよい。要は、ロッドが圧力室の容積を小さくする側のストロークエンドにある状態で、チェックバルブがロッドに対して軸直角方向に重なればよい。

また、上記実施形態では、周方向に一定の間隔をおいて配置された爪部３１で弁体２７を付勢することにより、バルブスプリング２８の付勢力がより均一に弁体２７に作用するようにしているが、バルブスプリングは他の形式のものを用いてもよく、たとえば、弁体２７の圧力室１４側の面とシリンダ９の底面との間にコイルスプリングを組み込み、そのコイルスプリングで弁体２７をフランジ部１０に向けて付勢するようにしてもよい。

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線に沿った断面図 図２に示すオートテンショナのスリーブ近傍の拡大断面図 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に示すオートテンショナのロッドの位置変化を示す拡大断面図 図６に示すロッドの位置と、その位置のロッドに作用するダンピング抵抗との対応関係を示す図

符号の説明

９ シリンダ
１０ フランジ部
１１ スリーブ
１３ ロッド
１４ 圧力室
１５ リザーバ室
１８ リターンスプリング
２３ 第１摺動面
２４ 第２摺動面
２５ 第３摺動面
２６ 通路
２７ 弁体
２８ バルブスプリング
２９ チェックバルブ
３２ リーク隙間

Claims (2)

1. 有底のシリンダ（９）内に作動油を溜め、前記シリンダ（９）内にシリンダ（９）と同軸にスリーブ（１１）を設け、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、そのロッド（１３）と前記スリーブ（１１）とで前記シリンダ（９）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）の摺動面間に前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通させるリーク隙間（３２）を形成し、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（１８）を設け、前記圧力室（１４）と前記リザーバ室（１５）を連通させる通路（２６）を設け、その通路（２６）に、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（２９）を設けたオートテンショナにおいて、前記スリーブ（１１）の内周に第１摺動面（２３）、第１摺動面（２３）よりも大径の第２摺動面（２４）、第２摺動面（２４）よりも小径の第３摺動面（２５）を軸方向に順に形成し、前記ロッド（１３）を、ロッド（１３）と前記第１摺動面（２３）から前記第３摺動面（２５）のうちの前記第１摺動面（２３）および前記第２摺動面（２４）との間に前記リーク隙間（３２）が形成される位置から、ロッド（１３）と前記第１摺動面（２３）から前記第３摺動面（２５）のすべての摺動面との間に前記リーク隙間（３２）が形成される位置まで移動可能としたことを特徴とするオートテンショナ。
2. 前記通路（２６）を、前記スリーブ（１１）に設けた外向きのフランジ部（１０）に形成し、前記チェックバルブ（２９）を、前記フランジ部（１０）の圧力室（１４）側の面に接離可能に設けたリング状の弁体（２７）と、その弁体（２７）を前記フランジ部（１０）に向けて付勢するバルブスプリング（２８）とで構成し、そのチェックバルブ（２９）を、前記ロッド（１３）に対して軸直角方向に重なるように配置した請求項１に記載のオートテンショナ。

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