(57)【要約】【課題】ダンパー力の大きさを切り換え可能であり、その切り換えの応答性に優れたオートテンショナを提供する。【解決手段】スリーブ８内にプランジャ１１を摺動可能に挿入してシリンダ７内を圧力室１２とリザーバ室１３に区画し、プランジャ１１とスリーブ８の摺動面間のリーク隙間１６を介して圧力室１２とリザーバ室１３を連通したオートテンショナ４において、スリーブ８の底９を貫通する弁孔２２とリザーバ室１３とを連通するバイパス通路３２を設け、弁孔２２を開閉する球状の弁体２３と、その弁体２３を支持する鉄製の平板アーマチュア２４と、その平板アーマチュア２４に対向して設けた鉄製の平板ヨーク２６と、その平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４とを互いに離反する方向に付勢する圧縮コイルばね３０と、通電により平板ヨーク２６を磁化する電磁コイル２８とを設け、平板ヨーク２６に一体に形成した筒部２７を電磁コイル２８内に挿入して固定する。【選択図】図１
2010053877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底のシリンダ（７）内に有底のスリーブ（８）を嵌め合わせ、そのシリンダ（７）内に作動油を溜め、前記スリーブ（８）内にプランジャ（１１）を摺動可能に挿入してシリンダ（７）内を圧力室（１２）とリザーバ室（１３）に区画し、前記プランジャ（１１）とスリーブ（８）の摺動面間に形成されるリーク隙間（１６）を介して前記圧力室（１２）とリザーバ室（１３）を連通し、前記プランジャ（１１）と軸方向に一体に移動するロッド（１７）を設け、そのロッド（１７）をシリンダ（７）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（２０）を設け、前記プランジャ（１１）に圧力室（１２）とリザーバ室（１３）を連通する油通路（１４）を形成し、その油通路（１４）にリザーバ室（１３）側から圧力室（１２）側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（１５）を設けたオートテンショナ（４）において、
前記スリーブ（８）の底（９）を貫通する弁孔（２２）を設け、その弁孔（２２）と前記リザーバ室（１３）とを連通するバイパス通路（３２）を前記スリーブ（８）と前記シリンダ（７）の嵌合面間に設け、前記弁孔（２２）の圧力室（１２）側とは反対側の端部を開閉する球状の弁体（２３）と、その弁体（２３）を支持する鉄製の平板アーマチュア（２４）と、その平板アーマチュア（２４）の前記弁体（２３）とは反対側の面に対向して設けた鉄製の平板ヨーク（２６）と、その平板ヨーク（２６）と前記平板アーマチュア（２４）とを互いに離反する方向に付勢する弾性部材（３０）と、通電により前記平板ヨーク（２６）を磁化する電磁コイル（２８）とを設け、前記平板ヨーク（２６）に一体に形成した筒部（２７）を前記電磁コイル（２８）内に挿入して固定したオートテンショナ。
【請求項２】
前記弾性部材（３０）を前記筒部（２７）に収容した請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
弾性部材が圧縮コイルばね（３０）である請求項２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記平板アーマチュア（２４）の平板ヨーク（２６）に対する対向面、または前記平板ヨーク（２６）の平板アーマチュア（２４）に対する対向面に円周溝（３６）を形成し、その円周溝（３６）に前記弾性部材（３５）を収容した請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項５】
前記弾性部材が、円環状の金属板に波形を付した波ばね（３５）である請求項４に記載のオートテンショナ。
【請求項６】
前記電磁コイル（２８）に通電していない状態での前記平板アーマチュア（２４）と平板ヨーク（２６）の対向面間の隙間の大きさを０．３ｍｍ以下に設定した請求項１から５のいずれかに記載のオートテンショナ。
【請求項７】
前記平板アーマチュア（２４）の平板ヨーク（２６）に対する対向面、または前記平板ヨーク（２６）の平板アーマチュア（２４）に対する対向面に油排出溝（３１）を設けた請求項１から６のいずれかに記載のオートテンショナ。
【請求項８】
前記油排出溝（３１）が、放射状または格子状の溝である請求項７に記載のオートテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンのカム軸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。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのカム軸は、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回転駆動される。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からなる張力調整装置が使用される。
【０００３】
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有底のスリーブを嵌め合わせ、そのシリンダ内に作動油を溜め、前記スリーブ内にプランジャを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、プランジャと軸方向に一体に移動するロッドを設け、そのロッドを、シリンダから突出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）。
【０００４】
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。
【０００５】
また、圧力室とリザーバ室は、スリーブとプランジャ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、ロッドがシリンダに押し込まれる方向に移動すると、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て、ダンパー力がロッドに作用するので、ロッドがゆっくりと移動し、ベルトを安定した状態に保つ。
【０００６】
また、このオートテンショナは、プランジャに、圧力室とリザーバ室を連通する油通路が設けられ、その油通路の圧力室側の端部に、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ており、ロッドがシリンダから突出する方向に移動すると、前記チェックバルブが開い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、シリンダから突出する方向には、ロッドが速やかに移動する。
【特許文献１】特開平８−３５５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記オートテンショナは、ロッドに作用するダンパー力が一定なので、エンジン回転数が共振点領域にあるときに、ロッドがベルトの張力変動に追従できず、ベルトが過張力となることがある。また、寒冷地や冬期の低温環境下では、リーク隙間を流れる作動油の粘度が高くなるので、ロッドに作用するダンパー力が過大となり、ベルトが過張力となることがあった。
【０００８】
この過張力を防止するため、この発明の発明者は、ロッドに作用するダンパー力の大きさを切り換えることが可能なオートテンショナを検討し、そのようなオートテンショナとして、前記スリーブの底を貫通する弁孔を設け、その弁孔と前記リザーバ室とを連通するバイパス通路を前記スリーブと前記シリンダの嵌合面間に設け、前記弁孔の圧力室側とは反対側の端部を開閉する弁体と、その弁体と一体に形成された鉄製の平板アーマチュアと、その平板アーマチュアの前記弁体とは反対側の面に対向して設けた電磁コイルと、その電磁コイル内に挿入した棒状の鉄心と、前記電磁コイルと平板アーマチュアとを互いに離反する方向に付勢する弾性部材とを設けたものを考案した。
【０００９】
このオートテンショナは、電磁コイルに通電すると、平板アーマチュアが鉄心に吸引されて弁孔を開き、バイパス通路の作動油の流れを許容するので、ロッドに作用するダンパー力が小さくなる。また、電磁コイルへの通電を遮断すると、平板アーマチュアが弾性部材の力によって移動して弁孔を閉じ、バイパス通路の作動油の流れを禁止するので、ロッドに作用するダンパー力が大きくなる。
【００１０】
しかし、このオートテンショナは、平板アーマチュアに対する鉄心の対向面積が小さいので、鉄心が平板アーマチュアを吸引する力が弱く、弁体の動作の応答性が低い。そこで、弁体の動作の応答性を高めるために、電磁コイルへの通電量を大きくすることが考えられるが、このようにすると、エンジンの燃費が低下するおそれがある。
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、ダンパー力の大きさを切り換え可能であり、その切り換えの応答性に優れたオートテンショナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、前記スリーブの底を貫通する弁孔を設け、その弁孔と前記リザーバ室とを連通するバイパス通路を前記スリーブと前記シリンダの嵌合面間に設け、前記弁孔の圧力室側とは反対側の端部を開閉する球状の弁体と、その弁体を支持する鉄製の平板アーマチュアと、その平板アーマチュアの前記弁体とは反対側の面に対向して設けた鉄製の平板ヨークと、その平板ヨークと前記平板アーマチュアとを互いに離反する方向に付勢する弾性部材と、通電により前記平板ヨークを磁化する電磁コイルとを設け、前記平板ヨークに一体に形成した筒部を前記電磁コイル内に挿入して固定した。
【００１３】
このようにすると、電磁コイルに通電したときに、平板アーマチュアが平板ヨークに吸引されるので、弁体が弁孔を開いてバイパス通路の作動油の流れを許容し、ロッドに作用するダンパー力が小さくなる。このとき、平板ヨークは、平板アーマチュアに対する対向面積が大きいので、平板アーマチュアを強い力で吸引する。一方、電磁コイルへの通電を遮断したときに、平板アーマチュアが弾性部材の力によって移動するので、弁体が弁孔を閉じてバイパス通路の作動油の流れを禁止し、ロッドに作用するダンパー力が大きくなる。
【００１４】
前記弾性部材は前記筒部に収容すると、自由長の長い弾性部材を使用することが可能となり、弾性部材のへたりを防止することができる。筒部に収容する弾性部材としては、例えば、圧縮コイルばねが挙げられる。
【００１５】
また、前記平板アーマチュアの平板ヨークに対する対向面、または前記平板ヨークの平板アーマチュアに対する対向面に円周溝を形成し、その円周溝に前記弾性部材を収容してもよい。このようにすると、弾性部材が平板アーマチュアをバランス良く支持するので、平板アーマチュアの姿勢を安定させることができる。円周溝に収容する弾性部材としては、例えば、円環状の金属板に波形を付した波ばねが挙げられる。
【００１６】
前記電磁コイルに通電していない状態での前記平板アーマチュアと平板ヨークの対向面間の隙間の大きさは０．３ｍｍ以下に設定すると、平板ヨークから平板アーマチュアに作用する磁力が大きくなるので、ダンパー力の大きさの切り換えの応答性を確保することができる。
【００１７】
ところで、平板ヨークが平板アーマチュアを吸引するときに、平板ヨークと平板アーマチュアの対向面間に存在する作動油が邪魔となり、平板アーマチュアの移動速度が低下するおそれがある。そこで、前記平板アーマチュアの平板ヨークに対する対向面、または前記平板ヨークの平板アーマチュアに対する対向面に油排出溝を設けると、平板ヨークが平板アーマチュアを吸引するときに、平板ヨークと平板アーマチュアの対向面間に存在する作動油が油排出溝に逃げるので、平板アーマチュアの移動速度が低下しにくい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のオートテンショナは、電磁コイルへの通電と非通電とを切り換えることによって、ダンパー力の大きさを切り換えることができる。また、このオートテンショナは、平板アーマチュアに対する対向面積の大きい平板ヨークで平板アーマチュアを吸引するので、平板アーマチュアを吸引する力が強く、ダンパー力の大きさの切り換えの応答性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に、エンジンのカム軸を駆動するベルトの張力調整装置を示す。この張力調整装置は、支点軸１を中心として揺動可能に支持されたプーリアーム２と、プーリアーム２に回転可能に取り付けたテンションプーリ３と、この発明の実施形態に係るオートテンショナ４とを有する。オートテンショナ４は、プーリアーム２を付勢して、テンションプーリ３をベルト５に押さえ付けている。
【００２０】
オートテンショナ４は、下部に底６を有するシリンダ７を有し、そのシリンダ７内に作動油が溜められている。シリンダ７内には、有底のスリーブ８が底９を下側にして挿入され、そのスリーブ８の下部が、シリンダ７の底６に形成されたスリーブ嵌合凹部１０に嵌め合わされている。スリーブ８内には、プランジャ１１が軸方向に摺動可能に挿入されており、そのスリーブ８とプランジャ１１によって、シリンダ７内が圧力室１２とリザーバ室１３に区画されている。
【００２１】
圧力室１２とリザーバ室１３は、プランジャ１１に設けられた油通路１４を介して連通しており、その油通路１４の圧力室１２側の端部には、リザーバ室１３側から圧力室１２側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ１５が設けられている。また、スリーブ８とプランジャ１１の摺動面間には、圧力室１２とリザーバ室１３を連通するリーク隙間１６が形成されている。
【００２２】
プランジャ１１には、プランジャ１１から上方に延びてシリンダ７から突出するロッド１７が接続している。プランジャ１１は、圧力室１２内に組み込まれたプランジャスプリング１８で付勢されてロッド１７に押さえ付けられており、その押さえ付けによって、ロッド１７は、プランジャ１１と一体に軸方向に移動するようになっている。
【００２３】
ロッド１７は、大径軸部１７Ａと、大径軸部１７Ａの下端に連なる小径軸部１７Ｂとからなる。小径軸部１７Ｂの外周には、シリンダ７の内周を軸方向に摺動可能なウエアリング１９が嵌め合わされており、そのウエアリング１９で大径軸部１７Ａの下端が支持されている。ウエアリング１９は、リザーバ室１３内に組み込まれたリターンスプリング２０で上向きに押圧されており、そのウエアリング１９を介して、ロッド１７がシリンダ７から突出する方向に付勢されている。
【００２４】
シリンダ７の上部には、シリンダ７内の作動油の漏れを防止するオイルシール２１が装着されている。オイルシール２１は環状に形成され、ロッド１７の大径軸部１７Ａがスライド可能に貫通している。
【００２５】
図２に示すように、スリーブ８の底９には弁孔２２が設けられている。弁孔２２は、底９を上下に貫通しており、その上端が圧力室１２に連通している。また、弁孔２２の圧力室１２側とは反対側の端部は、球状の弁体２３で閉鎖されている。
【００２６】
弁体２３は、軸方向に移動可能に設けられた鉄製の平板アーマチュア２４で支持されている。平板アーマチュア２４は、弁体２３の支持を安定させるため、図４に示すように、弁体２３の支持面２５が凹状に形成されている。
【００２７】
図２に示すように、平板アーマチュア２４の弁体２３とは反対側の面に対向して鉄製の平板ヨーク２６が設けられている。平板ヨーク２６の中央には筒部２７が一体に形成され、その筒部２７が電磁コイル２８内に挿入して固定されており、電磁コイル２８に通電すると、平板ヨーク２６が磁化するようになっている。筒部２７の固定は、例えば、電磁コイル２８を収容するケース２９の内周に筒部２７を圧入することにより行なう。筒部２７は、図１に示すように有底であり、平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４とを互いに離反する方向に付勢する圧縮コイルばね３０が収容されている。電磁コイル２８に通電していない状態で、平板アーマチュア２４と平板ヨーク２６の対向面間の隙間の大きさは、０．３ｍｍ以下に設定されている。
【００２８】
図３に示すように、平板アーマチュア２４の平板ヨーク２６に対する対向面には、油排出溝３１が形成されている。油排出溝３１は、図では、放射状に形成しているが、格子状に形成してもよい。
【００２９】
図２に示すように、スリーブ８とシリンダ７の嵌合面間には、弁孔２２とリザーバ室１３とを連通するバイパス通路３２が形成されている。バイパス通路３２は、スリーブ８の外周とスリーブ嵌合凹部１０の内周との間に形成された軸方向通路３３と、スリーブ８の底９とシリンダ７の底６との間に形成された径方向通路３４とからなる。
【００３０】
次に、このオートテンショナ４の動作例を説明する。
【００３１】
ベルト５の張力が大きくなると、その張力が、テンションプーリ３、プーリアーム２を介してロッド１７に伝達し、圧力室１２の圧力が高まる。圧力室１２の圧力がリザーバ室１３の圧力よりも高くなると、図２に示すように、作動油がリーク隙間１６を圧力室１２側からリザーバ室１３側に流れる。このとき、チェックバルブ１５が閉じるので、作動油は油通路１４を流れない。
【００３２】
このようにして、作動油がリーク隙間１６を流れることによりロッド１７が下方に移動し、ベルト５の張力とリターンスプリング２０の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ３が移動する。このとき、リーク隙間１６を流れる作動油の流量が制限されてダンパー作用が生じるので、テンションプーリ３はゆっくりと移動し、ベルト５を安定した状態に保つ。
【００３３】
ここで、電磁コイル２８に通電すると、図４に示すように、磁化した平板ヨーク２６に平板アーマチュア２４が吸引されるので、弁体２３が弁孔２２を開く。そのため、圧力室１２の作動油が、バイパス通路３２を介してリザーバ室１３に流れ、ロッド１７に作用するダンパー力は小さくなる。また、電磁コイル２８への通電を遮断すると、図２に示すように、平板アーマチュア２４が圧縮コイルばね３０の力により平板ヨーク２６から離反し、弁孔２２を閉じる方向に弁体２３を押圧する。そのため、圧力室１２の作動油はバイパス通路３２を流れず、ロッド１７に作用するダンパー力が大きくなる。
【００３４】
一方、ベルト５の張力が小さくなると、リターンスプリング２０の付勢力によってロッド１７が上方に移動し、圧力室１２の容積が拡大することで、圧力室１２の圧力が低くなる。圧力室１２の圧力がリザーバ室１３の圧力よりも低くなるとチェックバルブ１５が開き、作動油が油通路１４をリザーバ室１３側から圧力室１２側に流れる。このとき、テンションプーリ３は、ベルト５の張力とリターンスプリング２０の付勢力とがつり合う位置まで速やかに移動し、ベルト５の弛みを迅速に吸収する。
【００３５】
上記のように、このオートテンショナ４は、電磁コイル２８への通電と非通電を切り換えることによって、ロッド１７に作用するダンパー力の大きさを、エンジン作動中にも切り換えることができる。
【００３６】
例えば、このオートテンショナ４を使用すると、エンジン回転数が共振点領域にあるか否かを判定する共振判定手段を設け、その共振判定手段でエンジン回転数が共振点領域にあると判定したときに、電磁コイル２８に通電してダンパー力を小さくする制御を行なうことが可能となる。このようにすると、エンジンが共振したときにも、ロッド１７がベルト５の張力変動に確実に追従し、ベルト５が過張力となりにくい。
【００３７】
また、エンジン温度が低温域にあるか否かを判定する低温判定手段を設け、その低温判定手段でエンジン温度が低温域にあると判定したときに、電磁コイル２８に通電してダンパー力を小さくする制御を行なうことも可能となる。このようにすると、寒冷地や冬期の低温環境下でもロッド１７に作用するダンパー力が過大となりにくく、ベルト５が過張力となりにくい。
【００３８】
このオートテンショナ４は、平板アーマチュア２４に対する対向面積の大きい平板ヨーク２６で平板アーマチュア２４を吸引するので、電磁コイル２８内に設けた棒状の鉄心で平板アーマチュア２４を吸引するようにした場合よりも、平板アーマチュア２４を吸引する力が強く、ダンパー力の大きさの切り換えの応答性が高い。
【００３９】
また、このオートテンショナ４は、電磁コイル２８内に挿入した筒部２７に圧縮コイルばね３０を収容しているので、自由長の長い圧縮コイルばね３０を使用して、圧縮コイルばね３０のへたりを防止することができる。
【００４０】
また、このオートテンショナ４は、平板アーマチュア２４と平板ヨーク２６の対向面間の隙間の大きさを０．３ｍｍ以下に設定しているので、電磁コイル２８に通電したときに平板ヨーク２６から平板アーマチュア２４に作用する磁力が大きく、ダンパー力の大きさの切り換えの応答性が高い。
【００４１】
また、このオートテンショナ４は、平板アーマチュア２４の平板ヨーク２６に対する対向面に油排出溝３１があるので、平板ヨーク２６が平板アーマチュア２４を吸引するときに、平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４の対向面間に存在する作動油が油排出溝３１に逃げる。そのため、平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４の対向面間に存在する作動油の抵抗が小さく、平板アーマチュア２４の移動速度が低下しにくい。油排出溝３１は、図６に示すように、平板ヨーク２６の平板アーマチュア２４に対する対向面に形成してもよい。
【００４２】
上記実施形態では、平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４とを互いに離反する方向に付勢する弾性部材として圧縮コイルばね３０を採用したが、図５に示すように、円環状の金属板に波形を付した波ばね３５を採用してもよい。このようにすると、波ばね３５が平板アーマチュア２４をバランス良く支持するので、電磁コイル２８への通電を遮断したときの平板アーマチュア２４の姿勢を安定させることができる。
【００４３】
平板ヨーク２６と平板アーマチュア２４とを互いに離反する方向に付勢する弾性部材として波ばね３５を採用する場合、平板アーマチュア２４の平板ヨーク２６に対する対向面に形成した円周溝３６に波ばね３５を収容すると、厚みの大きい波ばね３５を使用して、波ばね３５のへたりを防止することができる。また、波ばね３５を収容する円周溝３６は、平板ヨーク２６の平板アーマチュア２４に対する対向面に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】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断面図
【図２】図１に示すロッドが押し込み方向に移動する過程を示す拡大断面図
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図
【図４】図２に示す電磁コイルに通電した状態を示す平板アーマチュア近傍の拡大断面図
【図５】図２に示す圧縮コイルばねを波ばねに置き換えた変形例を示す平板アーマチュア近傍の拡大断面図
【図６】図２に示す油排出溝を平板ヨークに形成した変形例を示す平板アーマチュア近傍の拡大断面図
【符号の説明】
【００４５】
４        オートテンショナ
７        シリンダ
８        スリーブ
９        底
１１      プランジャ
１２      圧力室
１３      リザーバ室
１４      油通路
１５      チェックバルブ
１６      リーク隙間
１７      ロッド
２０      リターンスプリング
２２      弁孔
２３      弁体
２４      平板アーマチュア
２６      平板ヨーク
２７      筒部
２８      電磁コイル
３０      圧縮コイルばね
３１      油排出溝
３２      バイパス通路
３５      波ばね
３６      円周溝
【図１】
2010053877.tif 000003
【図２】
2010053877.tif 000004
【図３】
2010053877.tif 000005
【図４】
2010053877.tif 000006
【図５】
2010053877.tif 000007
【図６】
2010053877.tif 000008