JP2011027238A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトが過張力になるのを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。
【解決手段】シリンダ１内にスリーブ４を設け、スリーブ内にロッド５の下端部を摺動自在に挿入してスリーブ内に圧力室６を形成し、ロッドの上部に設けられたばね座７とシリンダの内底面間にリターンスプリング８を組込んで、ロッドを付勢する。シリンダとスリーブ間に形成されたリザーバ室１２と圧力室を連通する通路１３にチェックバルブ１４を設け、ロッドに押込み力が負荷された際に通路を閉じ、押込み力を緩衝する。ロッドにバルブ嵌合孔１５と圧力室とリザーバ室を連通する連通路１６を形成し、バルブ嵌合孔内に組込まれたリリーフバルブ１７により、ベルトが過張力になるのを防止する。リリーフバルブ１７の弁体上にスプリングシート２２を設け、スプリングシート２２をバルブスプリング２３により押圧して、弁体の着座時の密封性を高める。
【選択図】図１

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８に示すように、ベルト３１の弛み側にテンションプーリ３２を支持する揺動可能なプーリアーム３３を設け、そのプーリアーム３３に油圧式オートテンショナＡの調整力を付与して、上記テンションプーリ３２がベルト３１を押圧する方向にプーリアーム３３を付勢し、ベルト３１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張する方向に付勢している。

また、ばね座の外周とシリンダの上部外周に弾性を有するベローズの両端部を嵌合してシリンダとスリーブ間に密閉されたリザーバ室を形成し、そのリザーバ室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３１からテンションプーリ３２およびプーリアーム３３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。

特表２０００−５０４３９５号公報

ところで、上記従来の油圧式オートテンショナにおいては、上記のように、ベルト３１からロッドに負荷される押込み力により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構成であり、上記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。

この発明の課題は、ベルトが過張力になるのを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、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張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、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する通路に、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た油圧式オートテンショナにおいて、前記ロッドに、その下面から軸方向に延びるバルブ嵌合孔と、そのバルブ嵌合孔を介して圧力室とリザーバ室を連通する連通路とを形成し、前記バルブ嵌合孔に、圧力室の圧力が設定圧力を超えた際に連通路を開放するリリーフバルブを組込んだ構成を採用したのである。

上記のように、ロッドに形成されたバルブ嵌合孔内にリリーフバルブを組込むことにより、ベルトからロッドに押込み力が負荷されて圧力室内の圧力が上昇し、その圧力がリリーフバルブの設定圧力を超えると、リリーフバルブが開放し、圧力室の作動油は連通路からリザーバ室に流れ込み、圧力室内に発生する油圧ダンパ力の上限値はリリーフバルブの設定圧に抑えられることになる。

このため、ベルトが過張力になるようなことはなく、ベルトの耐久性の低下を抑制することができる。

ここで、リリーフバルブとして、前記バルブ嵌合孔の下端開口を密閉するバルブシートに弁口を形成し、バルブ嵌合孔内には、球径の弁体と、バルブ嵌合孔の内径面に少しの余裕をもって嵌合された円板状のスプリングシートと、そのスプリングシートを介して弁体を弁口に向けて付勢するバルブスプリングとを組込んだ構成からなるものを採用することができる。

上記リリーフバルブのスプリングシートにバルブスプリングの弾性力を付加して、弁体を弁口に向けて付勢することにより、弁体にバルブスプリングの弾性力を直接付加する場合に比較して、バルブスプリングとして、外径の大きいばね荷重の大きなバルブスプリングを採用することができる。また、弁体に対して安定したばね荷重を付加することができる。

このため、弁体の着座時における密封性を高めることができ、リリーフバルブを極めて高精度に作動させることができる。

また、スプリングシートに、バルブスプリングの内部に挿入される突軸部を設け、あるいは、バルブ嵌合孔の上部閉塞端面に、バルブスプリングの端部内に挿入される円筒状の突軸部を設け、さらに、スプリングシートに、バルブスプリングの外側に嵌合される筒部を設けることにより、バルブスプリングの胴曲がりを防止することができるため、弁体に対してより安定したばね荷重を付加することができる。

さらに、スプリングシートと弁体を、その弁体の一部がスプリングシートの下面から外部に露出する状態で一体化することにより、スプリングシートと弁体を同時に組付けることができるため、リリーフバルブの組立性を高めることができる。

ここで、スプリングシートと弁体を一体化する手段として、以下のイ乃至ニの方法を採用することができる。
イ．スプリングシートの下面に形成された弁体嵌合凹部の開口部周囲を内方に加締める方法。
ロ．成形品から成るスプリングシートの成形時に弁体をインサート成形する方法。
ハ．スプリングシートに形成された弁体嵌合凹部内に弁体を圧入する方法。
ニ．スプリングシートの形成時に弁体を同時に形成する方法。

上記のように、この発明においては、ベルトからロッドに押込み力が負荷されて圧力室内の圧力が上昇し、その圧力がリリーフバルブの設定圧力を超えると、リリーフバルブが開放して、圧力室の作動油は連通路からリザーバ室に流れ込み、圧力室内に発生する油圧ダンパ力の上限値をリリーフバルブの設定値に抑えることができるため、ベルトが過張力になって耐久性が低下するのを抑制することができる。

また、スプリングシートにバルブスプリングの弾性力を付加して、弁体を弁口に向けて付勢するリリーフバルブを採用することにより、外径の大きいばね荷重の大きなバルブスプリングを採用することができる。また、弁体に対して安定したばね荷重を付加することができる。このため、弁体の着座時における密封性を高めることができ、リリーフバルブが設定圧力以下で開弁するようなことがなく、リリーフバルブを極めて高精度に作動させることができる。

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 リリーフバルブの開放状態を示す断面図 （ａ）および（ｂ）は、バルブスプリングの胴曲がりを防止する手段の他の例を示す断面図 （ｃ）は、リリーフバルブのスプリングシート部を示す断面図、（ｄ）は、スプリングシートに対して弁体を一体化する他の例を示す断面図 （ｅ）、（ｆ）は、スプリングシートに対して弁体を一体化するさらに他の例を示す断面図 バルブスプリングの胴曲がりを防止する手段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の内底面には、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が相対的に伸張する方向に付勢している。

ばね座７の上端には図８に示すプーリアーム３３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の上部を覆う筒状のスプリングカバー１０が設けられている。

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１１が取付けられ、その弾性シール１１の内周はスプリングカバー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１１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１２が形成される。リザーバ室１２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１３で連通し、その通路１３の圧力室６側の端部に設けられたチェックバルブ１４は、圧力室６内の圧力がリザーバ室１２内の圧力より高くなると、通路１３を閉鎖するようになっている。

ロッド５には、その下面から軸方向に延びるバルブ嵌合孔１５と、そのバルブ嵌合孔１５を介して圧力室６とリザーバ室１２とを連通する連通路１６が形成され、上記バルブ嵌合孔１５にリリーフバルブ１７が組込まれている。

図２に示すように、リリーフバルブ１７は、バルブ嵌合孔１５の下端開口部内
にキャップ状のバルブシート１８を圧入し、そのバルブシート１８の上面中央部にテーパ面から成るシート面１９を形成し、かつ、そのシート面１９からバルブシート１８の下面に貫通する弁口２０を設け、バルブ嵌合孔１５内には、球径の弁体２１と、円板状のスプリングシート２２と、そのスプリングシート２２を介して弁体２１を弁口２０に向けて付勢するバルブスプリング２３とを組込んだ構成からなっている。

ここで、スプリングシート２２は、バルブ嵌合孔１５の内径面に対して少しの余裕をもって嵌合され、その上面に形成された突軸部２２ａはバルブスプリング２３内に挿入されて、そのバルブスプリング２３が胴曲がりするのを防止している。

突軸部２２ａは、図２に示すように、弁体２１が弁口２０を閉鎖する状態において、バルブ嵌合孔１５の上端面との間に弁体２１の開放を阻害することのない程度の間隙が形成される長さの長いものであってもよく、あるいは、図４（ａ）に示すように、バルブスプリング２３の２巻き程度の長さに相当する長さの短いものであってもよい。

ここで、図４（ａ）に示すスプリングシート２２は、プレス加工が容易な金属材料、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を素材として、プレス成形により形成されている。

弁体２１は、図５（ｃ）に示すように、スプリングシート２２の下面中央部に形成された弁体嵌合凹部２４内に嵌合され、その弁体嵌合凹部２４の開口部周辺を内方に加締めることにより、スプリングシート２２に一体化されて、一部がスプリングシート２２の下面から露出している。２５は、加締め片を示す。

なお、加締めによる一体化に代えて、図５（ｄ）に示すように、スプリングシート２２を樹脂の成形品、あるいは、アルミのダイカスト成形品とし、そのスプリングシート２２の成形時に弁体２１をインサート成形して、スプリングシート２２に一体化してもよい。

また、図６（ｅ）に示すように、スプリングシート２２に円形の弁体嵌合凹部２７を形成し、その弁体嵌合凹部２７に弁体２１を圧入してもよく、さらには、図６（ｆ）に示すように、スプリングシート２２の削り出し加工時や成形による形成時に弁体２１を同時に形成してもよい。

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８に示す補機駆動用ベルト３１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３３に連結して、そのプーリアーム３３に調整力を付与する。

上記のようなベルト３１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３１の張力が変化し、上記ベルト３１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が伸張する方向に相対移動してベルト３１の弛みが吸収される。

ここで、シリンダ１とロッド５が伸張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１２内の圧力より低くなるため、チェックバルブ１４が通路１３を開放する。このため、リザーバ室１２内の作動油は通路１３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は伸張する方向にスムーズに相対移動してベルト３１の弛みを直ちに吸収する。

一方、ベルト３１の張力が強くなると、ベルト３１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１２内の圧力より高くなるため、チェックバルブ１４は通路１３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２６に流れてリザーバ室１２内に流入し、上記微小すきま２６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。

ここで、ベルト３１の張力が強く、圧力室６内の圧力がリリーフバルブ１７の設定圧力を超えると、弁体２１がバルブスプリング２３の弾性に抗してシート面１９から離反する方向に移動し、図３に示すように、弁口２０が開放する。

このため、圧力室６の作動油は連通路１６からリザーバ室１２に流れ込み、その圧力室６内の圧力がバルブスプリング２３の弾性力より低くなると、そのバルブスプリング２３の押圧により、弁体２１がシート面１９に着座して、弁口２０を閉鎖する。

このように、ロッド５に形成されたバルブ嵌合孔１５に連通路１６を開閉するリリーフバルブ１７を組込むことによって、圧力変動する圧力室６内の圧力の上限値をリリーフバルブ１７の設定圧に保持することができるため、ベルト３１が過張力になるようなことはなく、ベルト３１の耐久性の低下を抑制することができる。

ここで、リリーフバルブ１７のバルブスプリング２３が弁体２１を直接押圧する構成であると、外径の小さいバルブスプリング２３を用いる必要があり、リリーフバルブ１７の設定圧を高く設定したとき、シート面１９に対する着座時に、充分な密封性を確保することができず、設定圧より低い圧力で弁体２１が開放し、リリーフバルブ１７の機能を充分に発揮させることができない。

また、バルブスプリング２３を案内することができないために、そのバルブスプリング２３に胴曲がりが生じ、弁体２１に対して安定したばね荷重を付加することができなくなる。

しかし、実施の形態においては、スプリングシート２２にバルブスプリング２３の弾性力を付加して、弁体２１を弁口２０に向けて付勢しているため、バルブスプリング２３として、外径の大きいばね荷重の大きなバルブスプリング２３を採用することができる。また、弁体２１に対して安定したばね荷重を付加することができる。

このため、弁体２１の着座時における密封性を高めることができ、リリーフバルブ１７を極めて精度よく作動させることができる。

また、スプリングシート２２に、バルブスプリング２３の内部に挿入される突軸部２２ａを設けることにより、その突軸部２２ａによってバルブスプリング２３の胴曲がりを防止することができるため、弁体２１に対してより安定したばね荷重を付加することができる。

なお、リリーフバルブ１７の密封性を高めるには、外径の大きい長さの長いばね荷重の大きいバルブスプリング２３を採用することが有効であるが、ロッド５に形成したバルブ嵌合孔１５内にリリーフバルブ１７を組込む関係上、長さの長いバルブスプリング２３を採用することができない場合が生じる。

因みに、リリーフバルブ１７の設定圧を１９００Ｎ程度に設定する場合、圧力室６の内部圧力は２４．２ＭＰａとなり、リリーフバルブ１７を精度よく機能させるには、内部圧力（２４．２ＭＰａ）以上の密封性が必要になる。しかし、バルブ嵌合孔１５におけるバルブスプリング２３の組み込みスペースは狭く、バルブスプリング２３のばね荷重を大きくするには限界がある。

その場合、弁体２１の着座時の密着性を向上させる上において、弁口２０の口径、および、弁体２１の球径を小さくすることが有効である。そこで、実施の形態においては、リリーフバルブ１７の設定圧を１９００Ｎ程度に設定する場合において、弁口２０の口径をφ１．５ｍｍとし、シート面１９のテーパ角度を１１５°とした場合の弁体２１の球径Ｄを３ｍｍ以下として、弁体２１の着座時の密着性を向上させるようにしている。

図５（ｃ）に示すように、加締め片２５の形成により、スプリングシート２２と弁体２１を一体化し、あるいは、図５（ｄ）に示すように、スプリングシート２２の成形時に弁体２１をインサート成形することにより、スプリングシート２２と弁体２１を同時に組付けることができるため、リリーフバルブ１７の組立性を高めることができる。

実施の形態では、図２および図４（ａ）に示すように、スプリングシート２２に突軸部２２ａを設けてバルブスプリング２３の胴曲がりを防止するようにしたが、図４（ｂ）に示すように、バルブ嵌合孔１５の上部閉塞端面に、バルブスプリング２３の端部内に挿入される円筒状の突軸部２４ａを設けて、バルブスプリング２３の胴曲がりを防止するようにしてもよい。

また、図７に示すように、スプリングシート２２にバルブスプリング２３の外側に嵌合される筒部２８を設けてバルブスプリング２３の胴曲がりを防止するようにしてもよい。

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
１２ リザーバ室
１３ 通路
１４ チェックバルブ
１５ バルブ嵌合孔
１６ 連通路
１７ リリーフバルブ
１８ バルブシート
２０ 弁口
２１ 弁体
２２ スプリングシート
２２ａ 突軸部
２３ バルブスプリング
２４ 弁体嵌合凹部
２４ａ 突軸部
２５ 加締め片
２７ 弁体嵌合凹部
２８ 筒部

Claims (11)

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張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、そのリザーバ室と前記圧力室を連通する通路に、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た油圧式オートテンショナにおいて、
   前記ロッドに、その下面から軸方向に延びるバルブ嵌合孔と、そのバルブ嵌合孔を介して圧力室とリザーバ室を連通する連通路とを形成し、前記バルブ嵌合孔に、圧力室の圧力が設定圧力を超えた際に連通路を開放するリリーフバルブを組込んだことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
2. 前記リリーフバルブが、前記バルブ嵌合孔の下端開口を密閉するバルブシートに弁口を形成し、バルブ嵌合孔内には、球径の弁体と、バルブ嵌合孔の内径面に少しの余裕をもって嵌合された円板状のスプリングシートと、そのスプリングシートを介して弁体を弁口に向けて付勢するバルブスプリングとを組込んだ構成からなる請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
3. 前記スプリングシートに、バルブスプリングの内部に挿入されてバルブスプリングの胴曲がりを防止する突軸部を設けた請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
4. 前記バルブ嵌合孔の上部閉塞端面に、バルブスプリングの端部内に挿入されて、そのバルブスプリングの胴曲がりを防止する円筒状の突軸部を設けた請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
5. 前記スプリングシートに、バルブスプリングの外側に嵌合されて、そのバルブスプリングの胴曲がりを防止する筒部を設けた請求項２に記載の油圧式オートテンショナ。
6. 前記スプリングシートと前記弁体を、その弁体の一部がスプリングシートの下面から外部に露出する状態で一体化した請求項２乃至５のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。
7. 前記スプリングシートと弁体を一体化する手段が、スプリングシートに形成された弁体嵌合凹部の開口部周囲の内方への加締めよる請求項６に記載の油圧式オートテンショナ。
8. 前記スプリングシートと弁体を一体化する手段が、成形品からなるスプリングシートの成形時に弁体をインサート成形する方法からなる請求項６に記載の油圧式オートテンショナ。
9. 前記スプリングシートと弁体を一体化する手段が、スプリングシートに形成された弁体嵌合凹部内に弁体を圧入する構成からなる請求項６に記載の油圧式オートテンショナ。
10. 前記スプリングシートと弁体を一体化する手段が、スプリングシートの形成時に弁体を同時に形成する構成からなる請求項６に記載の油圧式オートテンショナ。
11. 前記スプリングシートが、プレス加工が可能な金属材料からなる請求項２乃至１０のいずれかの項に記載の油圧式オートテンショナ。

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