JP2007032711A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンスや外部への油飛散防止性に優れた油圧式オートテンショナの提供。
【解決手段】筒体２７の外周面とシリンダ１１の外周上部をベローズ２８で連結することによりシリンダ１１とスリーブ１４およびロッド１６との間に密閉されたリザーバ室２９を形成し、圧力室１８内の圧力がリザーバ室２９内の圧力より高くなるとその通路を閉じるチェック弁３２を設け、ピストン１７の軸心に沿って形成した絞り部３４またはピストンとスリーブの間隙部を経由して圧力室１８内の作動油をリザーバ室２９側に流通させる第２通路３３を設けた油圧式オートテンショナにおいて、筒体２７の外周面に、筒長方向へ延びる溝２４と溝２４に交差する周溝２５を形成する。筒体２７の下部は上部より小径に形成し、ベローズ２８内側の筒体接触面に筒長方向に延びる溝２８ｂを設け、溝２８ｂと筒体２７の外周面に筒長方向へ延びる溝２４とが向き合って重なるように配置する。
【選択図】図２

Description

この発明は、自動車等のエアコンディショナのコンプレッサやウォータポンプ等の補機駆動用ベルトの張力を一定に保持する油圧式オートテンショナに関するものである。

モータ・ジェネレータが搭載され、通常の走行時に、モータ・ジェネレータを発電動作に切替え、エンジンの駆動により駆動輪を回転し、かつ上記モータ・ジェネレータやエアコンディショナのコンプレッサ等の補機を駆動し、一方、車両の停止時には、エンジンを停止させ、かつモータ・ジェネレータを発動動作に切換えて補機を駆動するようにしたアイドルストップ対応車においては、アイドルストップ後のエンジンの再始動に際し、上記モータ・ジェネレータでエンジンを駆動するようにしている。

図５および図６は、アイドルストップ対応車の補機を駆動するベルト伝動装置の概略構成を示し、このうち図５は、発動動作に切換えられたモータ・ジェネレータ６によって、エンジン５および補機７を駆動している状態を示している。
また、図６は、エンジン５によって発電動作に切換えられたモータ・ジェネレータ６および補機７を駆動している状態を示している。

このような補機駆動用ベルト伝動装置は、エンジン５の駆動時におけるベルト４の弛み側にテンションプーリ３を接触させ、そのテンションプーリ３を支持する揺動可能なプーリアーム１にオートテンショナＡの調整力を付与してベルト４の張力を一定に保つようにしている。

上記オートテンショナＡとして知られた図７に示すものは、リターンスプリング５２と、油圧ダンパ機構（図２の第１通路３１とチェック弁３２と同じ構成からなる機構。）によってベルトの張力変化を吸収するものであり、スリーブ５３内にロッド５４およびピストン５５を摺動自在に挿入して下方に圧力室５６を形成し、ピストン５５およびロッド５４とスリーブ５３間に作動油を流通させることが可能な間隙ａを形成し、ばね座５８とシリンダ５１の内底面の間には、シリンダ５１とロッド５４を伸長する方向に付勢するリターンスプリング５２を組込んだ構造である（特許文献１参照）。

このようなオートテンショナは、図５および図６に示すベルト伝動装置に採用できるが、ベルト伝動装置のモータ・ジェネレータ６によるエンジン５の駆動時（図５参照）に、ベルト荷重が急激に大きくなって油圧式オートテンショナに過大なベルト張力が作用する場合がある。

このとき、油圧式オートテンショナは、圧力室５６内の作動油がピストン５５（およびロッド５４）とスリーブ５３の間隙ａを流れてリザーバ室５９側に流れ、リターンスプリング５２は押し縮められ、油圧式オートテンショナはベルト張力が安定するまで収縮する。

また、エンジン５の駆動時（図６参照）にベルト４の張力が弱くなると、リターンスプリング５２の押圧力によりシリンダ５１がロッド５４に対して伸長する方向に移動し、その移動によりプーリアーム１が揺動して、テンションプーリ３がベルト４に押し付けられてベルトの弛みが吸収される。

ところで、図７に示した油圧式オートテンショナのばね座５８にはリターンスプリング５２の上端部を覆う筒体５７の外周面に、伸縮可能なベローズ６１の一端部が連結され、またベローズ６１の他端部はシリンダ５１の外周上部に連結されている。

そのため、油圧式オートテンショナが、充分に収縮した際には、ベローズ６１の内部の空気圧力が高くなり、その圧力でベローズ６１が弾性変形して筒体５７との隙間から外部に空気の漏出が起こる場合がある。

このような漏出がしばしば起こると、漏出する空気流でベローズ６１の連結位置がずれて油圧式オートテンショナの確実な動作が損なわれることにもなりかねない。ベローズ６１の筒体５７との接触面内側には、筒長方向に沿って延びる複数の溝６２を周方向に間隔を開けて形成し、ベローズ６１の内側の気圧が過度に高いときに溝６２を経由して端縁の切り欠き６１ａから空気を逃がし、比較的無理なく減圧できるように設計されていた。

また筒体５７の外周面にも筒長方向へ延びる複数の溝６３を周方向へ間隔を開けて形成し、この溝６３からベローズ６１における溝６２のない部分にも空気を誘導し、ベローズ６１の内側をできるだけ均一に空気圧が負荷されるようにしていた。

特表２０００−５０４３９５号公報

しかし、上記した従来の油圧式オートテンショナでは、ベローズ６１の内部の気圧が過度に高まって溝６２から外部に空気を逃がす際に、作動油の蒸気または油滴を含んだ空気が溝６２を通過するので、ベローズ６１と筒体５７との隙間に作動油が少しずつ溜まり、これが油滴となって空気流と共に外部に飛散する場合があった。

このような作動油の外部への飛散が起こると、ベルト４に作動油が付着して劣化させたり、作動油の消費量が多くなって、油圧式オートテンショナのメンテナンスに不利な影響を及ぼすことにもなる。

そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、油圧式オートテンショナにおけるベローズと筒体との隙間に浸入した空気に含まれる作動油を回収し、その外部への飛散を防止することであり、特にメンテナンスの必要頻度が低く、また周辺機器の飛散油による劣化防止性に優れた油圧式オートテンショナとすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、下端が閉塞するシリンダ内にスリーブを設け、そのスリーブ内にロッドの下端部に設けられたピストンを摺動自在に挿入してピストン下方に圧力室を形成し、前記ロッドの上部に設けられたばね座と前記シリンダの内底面間に、その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、このリターンスプリングの上端部を覆う筒体を前記ばね座と一体に設け、前記筒体の外周面と前記シリンダの外周上部をベローズで連結することにより前記シリンダとスリーブおよびロッドとの間に密閉されたリザーバ室を形成し、このリザーバ室の下部と前記圧力室の下部を連通する第１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その通路を閉じるチェック弁を設け、前記ピストンの軸心に沿って形成した絞り部またはピストンとスリーブの間隙部を経由して前記圧力室内の作動油をリザーバ室側に流通させる第２通路を設けた油圧式オートテンショナにおいて、前記筒体の外周面に、筒長方向へ延びる溝を１以上形成すると共にこの溝に交差する周溝を形成したことを特徴とする油圧式オートテンショナとしたのである。

上記したように構成された油圧式オートテンショナは、作動油の蒸気を含んだ空気が筒体とベローズの隙間に侵入し、油滴を形成したとしても大部分の油滴は、空気流と共に外部へ漏出するまでに周溝を越えることができない。周溝に一時的に溜められた作動油は、筒体の外周面の筒長方向へ延びる溝を伝って筒体最下端から重力や振動などでリザーバ室へ落下して回収される。

因みに、筒体の周溝より上部において、ベローズとの隙間に溜まる油滴については、一部は空気流と共に外部に飛散するが、大部分は重力により周溝に流入し、リザーバ室へ回収されるので、外部へ漏れる油量は極めて微量である。

できるだけ効率よく油滴をリザーバ室へ返送するために、筒体に形成する周溝は、ベローズの端縁に設けた厚肉縁部に沿ってベローズが接触する面に配置されていることが好ましい。ベローズの厚肉縁部を嵌めて係止する周溝、またはその付近には油滴が溜りやすく、それらを集めて周溝に効率よく回収するためである。

また、筒体の外周面の筒長方向へ延びる溝から作動油を効率よく回収するためには、周溝を筒体の上部に形成し、筒体の下部は上部より小径に形成しておくことが好ましい。筒体の下部をベローズから離しておくと、油滴が自然にリザーバ室へ流れ落ちやすいからである。

ベローズの筒体接触面内側に筒長方向に沿って延びる溝を設けると、オートテンショナの収縮時にベローズは、溝に沿ってわずかに弾性変形するだけで通気できるので、ベローズの位置ずれは防止される。

また、筒体とベローズの隙間に油滴をできるだけ溜めないようにするために、ベローズの筒体接触面内側に筒長方向に沿って延びる溝と、筒体の外周面に筒長方向へ延びる溝とが一組以上向き合って重なるように配置されている上記の油圧式オートテンショナとすることが好ましい。

ベローズの筒体接触面内側に設ける溝と、筒体の外周面に形成した溝とを向き合って重ねるように配置することにより、２つの溝を集合させて比較的大きな溝を形成することができ、このような集合溝によりベローズの弾性変形はより小さくなって位置ずれも小さくなり、またスムーズな通気で油滴をできるだけ溜めないようにできる。

この発明は、油圧式オートテンショナの筒体の外周面に、筒長方向へ延びる溝を形成し、この溝に交差する周溝を形成したので、ベローズと筒体の間に流れる空気流に運ばれて溜まる作動油は、空気流と共に外部へ漏出するまで周溝を越えることができずに溝を経由してリザーバ室に回収でき、油滴の飛散を防止して、メンテナンスや周辺機器の飛散油による劣化防止性に優れた油圧式オートテンショナとなる利点がある。

また、筒体に形成した周溝を、ベローズの端縁に設けた厚肉縁部に沿ってベローズが接触する面に配置することにより、この周溝またはその付近からも油滴を効率よく回収して上記の利点をより確実に奏する油圧式オートテンショナになる。

また、周溝を筒体の上部に形成し、筒体の下部は上部より小径に形成することにより、筒体の外周面の筒長方向へ延びる溝から作動油を効率よく回収することができる利点がある。

また、ベローズの筒体接触面内側に筒長方向に沿って延びる溝を設けると、ベローズが溝に沿ってわずかに弾性変形するだけで通気できるので、ベローズの位置ずれが防止される利点がある。

また、ベローズの溝と、筒体溝を向き合って重なるように配置することにより、大きな集合溝を形成して、油滴をより確実に溜めない油圧式オートテンショナになる利点がある。

この発明の実施形態を、以下に添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、プーリアーム１は、支点軸２を中心に揺動自在に支持され、その一端部にはテンションプーリ３が回転自在に支持されている。プーリアーム１の他端部には油圧式オートテンショナ１０が接続され、その油圧式オートテンショナ１０によってテンションプーリ３がベルト４を押圧する方向に付勢している。

ここで、ベルト４は、通常走行時は、図６に示すエンジン５によって駆動されると共に、車両の停止時、モータ・ジェネレータ６によって駆動され、エンジン５の駆動によるベルト４の弛み側ベルトにテンションプーリ３が押し付けられている。

図２に示すように、油圧式オートテンショナ１０は、アルミニウム合金などから成るシリンダ１１を有している。シリンダ１１は、閉塞端を下部に有し、その閉塞端部にはプーリアーム１に揺動自在に連結される連結片１２が設けられている。

シリンダ１１の内底面中央にはスリーブ嵌合孔１３が形成され、そのスリーブ嵌合孔１３内に鋼製の底付きスリーブ１４が嵌合されている。スリーブ１４はシリンダ１１の内底面における内周部の加締めにより固定されてスリーブ嵌合孔１３から抜け出るのが防止されている。

スリーブ１４内には、ロッド１６の下端部に設けられたピストン１７が摺動自在に挿入され、そのピストン１７の組込みによってスリーブ１４内に圧力室１８が形成されている。また、スリーブ１４の上部の開口部内にはピストン１７を抜け止めする止め輪１９が取付けられている。

ピストン１７の外周には、スリーブ１４の内径面に弾性接触するシールリング２０が取付けられ、そのシールリング２０によってピストン１７とスリーブ１４の摺動面間がシールされている。

ロッド１６のシリンダ１１外部に位置する上端部には、ばね座２１が取付けられ、そのばね座２１とシリンダ１１の内底面間に組込まれたリターンスプリング２２は、シリンダ１１とロッド１６とが相対的に伸長する方向にシリンダ１１およびロッド１６を付勢している。

図２に示すように、このようなばね座２１の上端面にはエンジンブロックに揺動自在に連結される連結片２６が設けられている。また、ばね座２１にリターンスプリング２２の上端部を覆う筒体２７が形成され、その筒体２７の外周面には伸縮可能なベローズ２８の一端部が連結されている。また、ベローズ２８の他端部はシリンダ１１の外周上部に連結されている。

図３に拡大して示すように、筒体２７の外周面に、筒長方向へ延びる溝２４を複数本形成すると共に、この溝２４の全ての上端部分に交差状に連結する周溝２５を形成している。この周溝２５は、ベローズ２８が接触する筒体２７の上部外周面に配置されており、また周溝２７ａに嵌合した厚肉縁部２８ａに近接した位置に沿わせて設けられる。

図３および図４に示すように、筒体２７の長手方向へ延びる溝２４は、筒体２７の外周面に周方向等角度間隔で分配され、図４は１２本分配したものを示したが、溝数は限定されるものでなく、１以上形成してあればよい。溝２４は、効率よく作動油を回収するために少なくとも４本以上、できれば８本以上形成することが好ましい。

筒体２７の形状は、円筒形を基本とし、特に下部の径寸法を上部の径寸法より小径に形成したものが好ましい。筒体２７の下部を小径に形成すると、ベローズ２８との間に低圧の空気流でも隙間を生じさせやすく、この部分に溝２４を形成しておけば、開放された溝２４内の作動油がリザーバ室２９に自然流下または自然落下しやすくなって作動油の回収に有利である。

同様の理由から、ベローズ２８の筒体２７との接触面の内側にも、筒長方向に沿って延びる溝２８ｂを設けておくことが好ましい。またこのようにすると、オートテンショナの収縮時に比較的低圧力の空気流でも溝２８ｂから外部に通気でき、ベローズ２８の連結部に大きな空気圧がかからないので、軸方向や軸周りの位置ずれを防止することができる。

また、図３および図４に示すように、ベローズ２８の内側に筒長方向に沿って延びる溝２８ｂと、筒体２７の外周面の溝２４とが溝開口同士を向き合わせて４組配置されている。このように組み合わされた集合溝は、１組以上あることが好ましく、特にその組数を限定したものではないが、一つの溝に比べて容積が大きい集合溝には、比較的低圧で穏やかな空気流が流れやすいため、集合溝以外の部分では筒体２７とベローズ２８との隙間が生じず、他の部分に油滴を溜めないようにできる。

図２に示すように、ベローズ２８の取付けによって、スリーブ１４およびロッド１６の外周とシリンダ１１の内周面との間に、密閉されたリザーバ室２９が形成され、そのリザーバ室２９と圧力室１８のそれぞれに作動油が充填され、リザーバ室２９内の作動油の油面上に空気溜り３０が設けられている。

リザーバ室２９と圧力室１８は、スリーブ嵌合孔１３とスリーブ１４の嵌合面間に形成された第１通路３１で連通し、その第１通路３１の圧力室１８側の端部に第１のチェック弁３２が設けられている。

第１のチェック弁３２は、圧力室１８内の圧力がリザーバ室２９内の圧力より高くなると第１通路３１を閉じて圧力室１８内の作動油がリザーバ室２９に流れるのを阻止するようになっている。

ロッド１６には、軸方向に延びる第２通路３３が形成され、その第２通路３３の下端部にオリフィスからなる絞り部３４が設けられている。その絞り部３４の形成を容易とするため、ロッド１６の下端面に凹部３５を形成し、その凹部３５内にオリフィスが形成された絞り部材３６を圧入している。

ばね座２１には、第２通路３３の上部とリザーバ室２９の上部を連通する連通孔３７と、ばね座２１の側面からその連通孔３７に連通するバルブ取付孔３８とが形成され、上記連通孔３７は、バルブ取付孔３８によって入口部３７ａと出口部３７ｂとに分断されている。また、バルブ取付孔３８にはソレノイドバルブユニット３９が接続されている。

ソレノイドバルブユニット３９は、バルブハウジング４０を有し、そのバルブハウジング４０にはバルブ取付孔３８に嵌合される接続筒４１が設けられている。

接続筒４１の先端部および後端部の外周には、シールリング４２が取付けられ、各シールリング４２は、バルブ取付孔３８の内径面に弾性接触して、バルブ取付孔３８と接続筒４１の嵌合面間をシールしている。

接続筒４１の先端部には、その内部と連通孔３７の出口部３７ｂを連通する通油孔４３が形成されている。

図２に示すように、第２のチェック弁４４は、接続筒４１の先端部内に圧入されたバルブシート４６に形成された弁孔４７に対して進退自在に設けられ、バルブシート４６と対向する先端面で球形の弁体４８を保持するロッド４９と、そのロッド４９をバルブシート４６に向けて付勢するスプリング５０とからなる。

第２のチェック弁４４は、連通孔３７の入口部３７ａの圧力が出口部３７ｂの圧力より高くなると弁孔４７を開放するようになっている。この第２のチェック弁４４におけるロッド４９は、電磁石４５に対する通電によって弁体４８が弁孔４７を閉じる状態でロックされる。

実施の形態の油圧式オートテンショナは上記の構造からなり、図５に示すモータ・ジェネレータ６によってエンジン５および補機７を駆動する場合は、図２に示す電磁石４５に通電し、一方、エンジン５の駆動による通常走行時は、電磁石４５に対する通電を遮断する。

いま、電磁石４５に対する通電を遮断すると、第２のチェック弁４４のロックが解除され、このとき補機７の負荷変動よりベルトの張力が変化し、ベルト４の張力が増大してシリンダ１１に押し上げ力が負荷されて圧力室１８の圧力が高くなり、第１のチェック弁３２が第１通路３１を閉じる。

このため、圧力室１８内の作動油は、第１通路３１からリザーバ室２９に流れず、絞り部３４から第２通路３３内に流入する。絞り部３４での作動油の流動抵抗は大きいため、作動油は第２通路３３内にスムーズに流れず、圧力室１８内に封入された作動油によって上記押し上げ力が緩衝される。

上記押し上げ力がリターンスプリング２２の押圧力より高い場合、圧力室１８内の作動油は、絞り部３４から第２通路３３に流れて連通孔３７の入口部３７ａに流入し、その作動油の圧力により第２のチェック弁４４の弁体４８が図２中で右方向へ移動して、弁孔４７を開放する。

このため、第２通路３３に流入した作動油は、通油孔４３から連通孔３７の出口部３７ｂに流れ、その出口部３７ｂからリザーバ室２９内に流れ、上記押し上げ力とリターンスプリング２２の押圧力が釣り合う位置までシリンダ１１とロッド１６は相対的にゆっくりと収縮する。

一方、ベルト４の張力が弱くなると、リターンスプリング２２の押圧力によりシリンダ１１がロッド１６に対して伸長する方向に移動し、その移動によりプーリアーム１が揺動し、テンションプーリ３がベルト４に押し付けられ、ベルト４の弛みが吸収される。

シリンダ１１がロッド１６に対して伸長する方向に相対移動するとき、圧力室１８内の圧力は低下してリザーバ室２９内の圧力より低くなるため、第１のチェック弁３２が開放される。

このため、リザーバ室２９内の作動油は、第１通路３１から圧力室１８内に流入し、シリンダ１１は伸長する方向にスムーズに移動して、ベルト４の弛みを直ちに吸収する。

上記の実施形態では、ソレノイドバルブユニット３９のあるロックタイプのものを示したが、ソレノイドバルブユニット３９に代えて、バルブ取付孔３８に連通孔３７の入口部３７ａと出口部３７ｂとを連通する油通路が形成されたフランジ付きのプラグ（図示せず）を取付けることによって、非ロックタイプの油圧式オートテンショナを構成することもできる。

油圧式オートテンショナの使用状態を示す正面図 実施形態を示す油圧式オートテンショナの縦断面正面図 ベローズの筒体とシリンダとの連結状態を拡大して示す一部切り欠きの断面図 図３のIV-IV線の断面図 モータ・ジェネレータによるエンジンの始動状態を示す図 エンジンによる補機の駆動状態を示す図 （ａ）従来例を示す油圧式オートテンショナの縦断面正面図、（ｂ）（ａ）の要部を拡大して示す断面図

符号の説明

１０ 油圧式オートテンショナ
１１ シリンダ
１４ スリーブ
１６ ロッド
１７ ピストン
１８ 圧力室
２１ ばね座
２２ リターンスプリング
２４ 溝
２５ 周溝
２７ 筒体
２７ａ 周溝
２８ ベローズ
２８ａ 厚肉縁部
２８ｂ 溝
２９ リザーバ室
３０ 空気溜り
３１ 第１通路
３２ チェック弁
３３ 第２通路
３４ 絞り部
３９ ソレノイドバルブユニット

Claims (5)

1. 下端が閉塞するシリンダ内にスリーブを設け、そのスリーブ内にロッドの下端部に設けられたピストンを摺動自在に挿入してピストン下方に圧力室を形成し、前記ロッドの上部に設けられたばね座と前記シリンダの内底面間に、その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、このリターンスプリングの上端部を覆う筒体を前記ばね座と一体に設け、前記筒体の外周面と前記シリンダの外周上部をベローズで連結することにより前記シリンダとスリーブおよびロッドとの間に密閉されたリザーバ室を形成し、このリザーバ室の下部と前記圧力室の下部を連通する第１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その通路を閉じるチェック弁を設け、前記ピストンの軸心に沿って形成した絞り部またはピストンとスリーブの間隙部を経由して前記圧力室内の作動油をリザーバ室側に流通させる第２通路を設けた油圧式オートテンショナにおいて、
   前記筒体の外周面に、筒長方向へ延びる溝を１以上形成すると共にこの溝に交差する周溝を形成したことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 筒体に形成した周溝が、ベローズの端縁に設けた厚肉縁部に沿ってベローズが接触する面に配置されている請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 周溝を筒体の上部に形成し、筒体の下部は上部より小径に形成した請求項１または２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. ベローズ内側の筒体接触面に筒長方向に沿って延びる溝を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。
5. ベローズ内側の筒体接触面に筒長方向に沿って延びる溝と、筒体の外周面に筒長方向へ延びる溝とが一組以上向き合って重なるように配置されている請求項４に記載の油圧式オートテンショナ。

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