(57)【要約】【課題】取付け方向が限定されないオートテンショナを低コストで提供すること。【解決手段】ダンパ部１０と、偏心軸周りに回動可能な偏心輪２０と、偏心輪２０と相対回転可能に設けられたプーリ部３０と、偏心輪２０を付勢する張力調整用ばね４０と、を備え、ダンパ部１０は、有底筒状のロッド挿入穴１３ａが形成されたダンパシリンダ１３と、外周面に雄ねじ１４ａが形成され、ロッド挿入穴１３ａ内に設けられるロッド１４と、内周面に雌ねじ１５ａが形成され、ロッド１４にねじ込まれるナット１５と、ロッド挿入穴１３ａの底部に設けられ、ナット１５をロッド挿入穴１３ａの開口部側に向けて付勢する緩衝ばね１６と、一端がロッド１４に係合され、他端がナット１５に係合され、ロッド１４とナット１５を相対回転させるように付勢するねじりコイルばね１７と、を有し、これらがプーリ部１０の内径内に収納されている、オートテンショナを構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンブロック（１２）に固定されるダンパ部（１０）と、
前記エンジンブロック（１２）に挿し込まれた偏心軸周りに回動可能な偏心輪（２０）と、
前記偏心輪（２０）の外周縁に、偏心輪（２０）と相対回転可能に設けられたプーリ部（３０）と、
前記偏心輪（２０）を前記プーリ部（３０）に架け渡されたタイミングベルト（Ｂ）に張力を与える方向に付勢する張力調整用ばね（４０）と、
を備え、
前記ダンパ部（１０）は、
有底筒状のロッド挿入穴（１３ａ）が形成されたダンパシリンダ（１３）と、
外周面に雄ねじ（１４ａ）が形成され、前記ロッド挿入穴（１３ａ）内に設けられるロッド（１４）と、
内周面に雌ねじ（１５ａ）が形成され、前記ロッド（１４）にねじ込まれるナット（１５）と、
前記ロッド挿入穴（１３ａ）の底部に設けられ、前記ナット（１５）を前記ロッド挿入穴（１３ａ）の開口部側に向けて付勢する緩衝ばね（１６）と、
一端が前記ロッド（１４）に係合され、他端が前記ナット（１５）に係合され、前記ロッド（１４）と前記ナット（１５）を相対回転させ、前記ロッドを前記ロッド挿入穴（１３ａ）から突出する方向に付勢するねじりコイルばね（１７）と、
を有し、
前記ダンパ部（１０）、前記偏心輪（２０）、および、前記張力調整用ばね（４０）が、前記プーリ部（３０）の内径内に収納されている、
オートテンショナ。
【請求項２】
前記雄ねじ（１４ａ）と前記雌ねじ（１５ａ）は、前記ロッド（１４）を前記ロッド挿入穴（１３ａ）に押し込む方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける押し込み側フランクのフランク角（θ１）が、前記ロッド（１４）を前記ロッド挿入穴（１３ａ）から突出させる方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける突出側フランクのフランク角（θ２）よりも大きい鋸歯状である請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
前記ロッド（１４）の内部に、その軸方向に延び、前記ロッド挿入穴（１３ａ）の底部に向けて開口する有底筒状のばね収納穴（１４ｅ）が形成され、前記張力調整用ばね（４０）が、前記ばね収納穴（１４ｅ）に収納されている請求項１または２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記緩衝ばね（１６）が、圧縮コイル（１６ａ）、皿ばね（１６ｂ）、波ばね（１６ｃ）のいずれかである請求項１から３のいずれか１項に記載のオートテンショナ。
【請求項５】
前記張力調整用ばね（４０）が、圧縮コイルばね（４０ａ、４０ｂ）である請求項１から４のいずれか１項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、自動車のタイミングベルトの張力調整に用いるオートテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関に組込まれたカム軸駆動用ベルト伝動装置においては、機関運転時の機関本体の熱膨張による軸間距離の変化や経年変化によるタイミングベルトの伸びによって、その張力が変化する。このため、上記のようなベルト伝動装置においては、タイミングベルトにオートテンショナの調整力を付与し、その張力を一定に保持することによって、タイミングベルトのバタツキによる異音の発生や歯飛びを防止している。上記のようなタイミングベルト伝動装置はエンジンフロントカバーの外側に配置されるため、車両走行中の路面からの石や泥土の飛来などが考慮されている。その一方で、エンジン内部の部品のようにエンジンオイルの侵入などは考慮されていない。
【０００３】
上記のオートテンショナの一例として、例えば特許文献１に示すオートテンショナを採用することができる。このオートテンショナは、テンションプーリを支持する偏心輪と油圧ダンパを主要な構成要素としている。
【０００４】
偏心輪は、偏心軸周りに回動可能となっている。偏心輪には、張力調整用ばねが設けられており、その付勢力によって偏心軸周りに偏心輪が回動し、テンションプーリがベルトに当接してベルトに張力を与える。油圧ダンパは、ダンパシリンダに設けた斜め上下方向の液室内にプランジャを軸方向に移動可能に収納する。このプランジャは、軸心に沿って内部に設けたリザーバ室の下端が、液室の下端に形成される圧力室と通路を介して連通し、該通路の下端にチェック弁を設けるとともに、圧力室内にプランジャの復帰用コイルばねが縮設されている。このダンパシリンダには、副リザーバ室がリザーバ室に直角の配置で設けられている。油圧ダンパのプランジャは、偏心輪に設けられたピンに当接しており、ベルトの張力変動に伴う偏心輪の回動がプランジャに伝達され、ダンパ作用が発揮される。この構成においては、リザーバ室と副リザーバ室が直角に配置されているため、油圧シリンダの小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のオートテンショナには、リザーバ室と圧力室の全体および副リザーバ室内の一部を満たす量の作動油（オイル）が充填され、副リザーバ室の上部側空間がエア室になるよう配置される。このオートテンショナが傾くなどすることによって、副リザーバ室内の空気が圧力室側に混入すると、ベルト張力の増大に伴ってプランジャが軸方向に押し込まれたときに、混入した空気が圧力室内で圧縮されてダンパ特性が消失する虞がある。このため、オートテンショナの取付け方向が制限される。また、オイルをシリンダ内に密閉する密閉手段が必要であるため、部品点数が増大する。また、ダンパシリンダの液室とプランジャとの間のオイル流量を所定量に保つために、各構成部品を高い精度で加工する必要があるため、コスト高となる傾向がある。
【０００７】
また、自動車タイミングシステムの現在の主流はタイミングチェーンシステムであるが、近年、燃費向上や静粛性の観点からタイミングベルトシステムが見直されている。しかし、タイミングチェーンシステムはエンジンのフロントカバー（チェーンカバー）内部のオイル環境中で使用されるのに対して、従来のタイミングベルトシステムはフロントカバー外側で使用されている。そのため、タイミングベルトシステムへの変更は、エンジン本体の大幅な変更が必要である。一方、オイル環境中での使用を想定していない従来のタイミングベルトシステムをエンジンフロントカバー内で使用した場合、エンジンオイルがテンショナ部や軸受部に侵入し、機能や寿命の低下が起きる可能性がある。
【０００８】
そこで、この発明は、オイル環境中で使用でき、取付け方向が限定されないオートテンショナを低コストで提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、この発明においては、エンジンブロックに固定されるダンパ部と、前記エンジンブロックに挿し込まれた偏心軸周りに回動可能な偏心輪と、前記偏心輪の外周縁に、偏心輪と相対回転可能に設けられたプーリ部と、前記偏心輪を前記プーリ部に架け渡されたタイミングベルトに張力を与える方向に付勢する張力調整用ばねと、を備え、前記ダンパ部は、有底筒状のロッド挿入穴が形成されたダンパシリンダと、外周面に雄ねじが形成され、前記ロッド挿入穴内に設けられるロッドと、内周面に雌ねじが形成され、前記ロッドにねじ込まれるナットと、前記ロッド挿入穴の底部に設けられ、前記ナットを前記ロッド挿入穴の開口部側に向けて付勢する緩衝ばねと、一端が前記ロッドに係合され、他端が前記ナットに係合され、前記ロッドと前記ナットを相対回転させ、前記ロッドを前記ロッド挿入穴から突出する方向に付勢するねじりコイルばねと、を有し、前記ダンパ部、前記偏心輪、および、前記張力調整用ばねが、前記プーリ部の内径内に収納されている、オートテンショナを構成した。
【００１０】
このオートテンショナにおいては、ロッドに形成された雄ねじとナットに形成された雌ねじとの間の摩擦力と緩衝ばねによりダンパ作用が発揮される。この構成においては、ダンパ作用を発揮させるためにオイルを使用しないため、オートテンショナの取付け方向が制限されない。しかも、油圧式と比較して部品点数を削減することができるため、製造コストの削減を図ることができる。
【００１１】
前記各構成においては、前記雄ねじと前記雌ねじは、前記ロッドを前記ロッド挿入穴に押し込む方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける押し込み側フランクのフランク角が、前記ロッドを前記ロッド挿入穴から突出させる方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける突出側フランクのフランク角よりも大きい鋸歯状とするのが好ましい。
【００１２】
このように、雄ねじと雌ねじを鋸歯状とすることにより、ロッドにロッド挿入穴への押し込み力が作用したときに、両ねじの押し込み側フランク同士の間の大きな摩擦力と緩衝ばねにより、高いダンパ作用を発揮することができる。その一方で、前記押し込み力が解消したときに、ねじりコイルばねの付勢力によってロッドをロッド挿入穴からスムーズに突出させることができる。
【００１３】
前記各構成においては、前記ロッドの内部に、その軸方向に延び、前記ロッド挿入穴の底部に向けて開口する有底筒状のばね収納穴が形成され、前記張力調整用ばねが、前記ばね収納穴に収納されている構成とすることもできる。このようにすれば、張力調整用ばねの設置スペースを節約することができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
前記各構成においては、前記緩衝ばねを、圧縮コイル、皿ばね、波ばねのいずれかとし、張力調整用ばねを、圧縮コイルばねとすることができる。これらの部材は、いずれも入手容易でかつ安価であるため、部品コストの削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明においては、オートテンショナのダンパ部が、有底筒状のロッド挿入穴が形成されたダンパシリンダと、外周面に雄ねじが形成され、前記ロッド挿入穴内に設けられるロッドと、内周面に雌ねじが形成され、前記ロッドにねじ込まれるナットと、前記ロッド挿入穴の底部に設けられ、前記ナットを前記ロッド挿入穴の開口部側に向けて付勢する緩衝ばねと、一端が前記ロッドに係合され、他端が前記ナットに係合され、前記ロッドと前記ナットを相対回転させ、前記ロッドを前記ロッド挿入穴から突出する方向に付勢するねじりコイルばねと、を有し、オイルを使用しない構成としたので、取付け方向の限定なくオートテンショナを設置することができる。しかも、油圧式と比較して部品点数を削減することができるため、製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係るオートテンショナの第一実施形態を示す縦断面図
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１に示すオートテンショナの一部を切り欠いた断面図
【図４】図３の要部を示す断面図
【図５】図１に示すオートテンショナのロッドがさらに押し込まれた状態を示す、一部を切り欠いた断面図
【図６】図１に示すオートテンショナの緩衝ばねの変形例を示す縦断面図であって、（ａ）は皿ばねを採用した構成、（ｂ）は波ばねを採用した構成
【図７】図１に示すオートテンショナの張力調整ばねの変形例を示す縦断面図
【図８】この発明に係るオートテンショナの第二実施形態を示す縦断面図
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図
【図１０】図８に示すオートテンショナの一部を切り欠いた断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明に係るオートテンショナの第一実施形態を図１から図７を用いて説明する。このオートテンショナは、自動車用のタイミングベルトＢ（図２参照）の張力を一定に保持する機能を有し、ダンパ部１０、偏心輪２０、プーリ部３０、および、張力調整用ばね４０を主要な構成要素としている。
【００１８】
ダンパ部１０は、オイルを用いない機械式ダンパであって、固定ボルト１１によって車両のエンジンブロック１２に固定される。このダンパ部１０は、ダンパシリンダ１３、ロッド１４、ナット１５、緩衝ばね１６、および、ねじりコイルばね１７を有している。
【００１９】
ダンパシリンダ１３には、ロッド１４を挿入する有底筒状のロッド挿入穴１３ａが形成されている。さらに、ダンパシリンダ１３には、ボルト挿入孔１３ｂとピン挿入孔１３ｃが形成されている。図１に示すように、ボルト挿入孔１３ｂには、固定ボルト１１が挿入され、この固定ボルト１１をエンジンブロック１２側に形成されたボルト穴にねじ込むことによって、エンジンブロック１２にダンパ部１０が固定される。ピン挿入孔１３ｃには、固定ピン１８が挿入される。この固定ピン１８は、ダンパシリンダ１３を貫通して設けられており、その一端側はダンパシリンダ１３から突出し、前記一端側と反対側の他端側は、エンジンブロック１２に形成されたピン穴に挿し込まれている。
【００２０】
図３に示すように、ロッド１４は、ダンパシリンダ１３に形成されたロッド挿入穴１３ａ内に設けられている。ロッド１４には、その外周面に雄ねじ１４ａが形成されている。このロッド１４のロッド挿入穴１３ａの開口部側端部には、フランジ１４ｂが形成されている。このフランジ１４ｂには、ねじりコイルばね１７の一端側が固定される固定溝１４ｃが形成されている。
【００２１】
ナット１５の内周面には雌ねじ１５ａが形成されており、このナット１５は、ロッド１４にねじ込まれている。図４に示すように、ロッド１４の雄ねじ１４ａと、ナット１５の雌ねじ１５ａには、ロッド１４をダンパシリンダ１３に形成されたロッド挿入穴１３ａに押し込む方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける押し込み側フランクと、ロッド１４をロッド挿入穴１３ａから突出させる方向の荷重を負荷したときに圧力を受ける突出側フランクが形成されている。押し込み側フランクのフランク角θ１は、突出側フランクのフランク角θ２よりも大きく、両フランクは鋸歯状に形成されている。ナット１５のロッド挿入穴１３ａの開口部側端部には、ねじりコイルばね１７の前記一端側と反対側の他端側が係合される係合溝１５ｂが形成されている。
【００２２】
緩衝ばね１６は、ロッド挿入穴１３ａの底部に設けられ、ナット１５をロッド挿入穴１３ａの開口部側に向けて付勢している。緩衝ばね１６を設けることにより、ナット１５をロッド挿入穴１３ａ内の軸方向の所定位置に維持することができる。さらに、ロッド１４に大きな押し込み力が作用した際にその押し込み力を緩衝して、ロッド１４の雄ねじ１４ａとナット１５の雌ねじ１５ａが強く当接してダンパ作用が発揮されなくなるのを防止することができる。この実施形態においては、緩衝ばね１６として圧縮コイルばね１６ａを用いているが、図６（ａ）（ｂ）に示すように、皿ばね１６ｂや、波ばね１６ｃを採用することもできる。
【００２３】
ねじりコイルばね１７は、一端がロッド１４に形成された係合溝１４ｃに係合され、他端がナット１５に形成された係合溝１５ｂに係合され、ロッド１４とナット１５を相対回転させるように、互いに逆向きに付勢している。このねじりコイルばね１７は、コイルの両端に係合片が形成された構成となっており、一端側の係合片は、ダンパシリンダ１３への回り止めがされたロッド１４に形成された係合溝１４ｃに、他端側の係合片はナット１５に形成された係合溝１５ｂにそれぞれ固定されている。
【００２４】
フランジ１４ｂには、後述する偏心輪２０のピン挿入孔２０ａに挿入された押圧ピン２１が当接している。この当接によって、ロッド１４がねじりコイルばね１７の付勢力によって、ロッド挿入穴１３ａから抜け出さないようにするとともに、偏心輪２０の偏心軸（固定ボルト１１）周りの回動をロッド１４（ダンパ部１０）に伝達している。押圧ピン２１を介してロッド１４に押し込み力が作用すると、ねじりコイルばね１７によってナット１５がロッド１４に対して相対回転するように付勢され、ロッド１４にナット１５がねじ込まれる。
【００２５】
偏心輪２０は、偏心軸周りに回動可能となっている。この偏心軸は、ダンパ部１０（ダンパシリンダ１３）をエンジンブロック１２に固定する固定ボルト１１を兼ねている。偏心輪２０の内部には、偏心軸に対して垂直方向に延び、偏心輪２０の偏心軸方向側面に開口を有する横穴２０ｂが形成されている。
【００２６】
プーリ部３０は、偏心輪２０の外周縁に、転がり軸受３１を介して偏心輪２０と相対回転可能に設けられている。このプーリ部３０には、タイミングベルトＢが架け渡される（図２参照）。この実施形態においては、プーリ部３０と転がり軸受３１の外輪を一体に構成したが、それぞれを別部材とすることもできる。
【００２７】
張力調整用ばね４０は、偏心輪２０に形成された有底の横穴２０ｂ内に設けられている。この張力調整用ばね４０の一端側は、横穴２０ｂの底面に着座し、前記一端とは反対側の他端側には、ばね座４１が設けられている。このばね座４１には、横穴２０ｂの開口から挿し込まれた固定ピン１８が当接している。そして、この張力調整用ばね４０の付勢力によって、偏心輪２０を、プーリ部３０に架け渡されたタイミングベルトＢに張力を与える方向に付勢している。この実施形態においては、張力調整用ばね４０として、１重圧縮コイルばね４０ａを用いているが、図７に示すように、２重圧縮コイルばね４０ｂを採用するなど、ばねの種類を適宜変更することができる。
【００２８】
この構成において、ダンパ部１０、偏心輪２０、および、張力調整用ばね４０などの各部材は、全てプーリ部３０の内径内に設けられ、小型化が図られている。これにより、狭隘なエンジンルーム内に、このオートテンショナをスムーズに取り付けることができる。また、小型化することで、エンジンのフロントカバー内の狭隘なスペースに設置することができる。さらに、テンショナ内部へ侵入したオイルは、潤滑剤として使用することができるので、テンショナ内部へのオイルの侵入を厳重に阻止する必要がない。
【００２９】
タイミングベルトＢに大きな張力が作用すると、この張力によって、張力調整用ばね４０の付勢力に抗して、偏心輪２０が偏心軸（固定ボルト１１）の反時計回りに回動する（図３中の白抜き矢印のｒ１の方向）。すると、この偏心輪２０に設けられた押圧ピン２１が、ロッド１４をロッド挿入穴１３ａ内に押し込み（図５参照）、タイミングベルトＢの張力を吸収する。このとき、ロッド１４の雄ねじ１４ａの押し込み側フランクと、ナット１５の雌ねじ１５ａの押し込み側フランクとが互いに摺動しながら、ロッド１４とナット１５が相対回転するので、雄ねじ１４ａと雌ねじ１５ａの押し込み側フランク同士の摩擦抵抗によってダンパ作用が発揮される。
【００３０】
その一方で、タイミングベルトＢの張力が弱まると、張力調整用ばね４０の付勢力によって、偏心輪２０が偏心軸（固定ボルト１１）の時計回りに回動する（図３中の白抜き矢印のｒ２の方向）。すると、押圧ピン２１からロッド１４に作用する押し込み力が小さくなり、ロッド１４がロッド挿入穴１３ａから突出し、タイミングベルトＢの緩みを吸収する。このとき、ねじりコイルばね１７の付勢力によって、ロッド１４の雄ねじ１４ａの突出側フランクと、ナット１５の雌ねじ１５ａの突出側フランクとが当接し、両突出側フランク間の滑りによってロッド１４とナット１５が相対回転し、ロッド１４はロッド挿入穴１３ａから突出する。
【００３１】
また、エンジン停止時に、カムシャフト（図示せず）の停止位置によって、タイミングベルトＢの張力が大きくなる場合がある。エンジン停止時においては、タイミングベルトＢが振動しないので、ロッド１４の雄ねじ１４ａの押し込み側フランクと、ナット１５の雌ねじ１５ａの押し込み側フランクとの間に滑りが生じず、ロッド１４の位置が固定される。このため、エンジンを再始動するときに、タイミングベルトＢの緩みが生じにくく、円滑にエンジンを始動することができる。
【００３２】
この発明に係るオートテンショナの第二実施形態を図８から図１０を用いて説明する。このオートテンショナは、第一実施形態に係るオートテンショナと基本的な構成は共通するが、張力調整用ばね４０（４０ａ）が、ロッド１４の内部に形成された有底のばね収納穴１４ｅ内に設けられた点において相違する。
【００３３】
このように、ロッド１４の内部に張力調整用ばね４０を配置することにより、張力調整用ばね４０の設置スペースを節約することができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。しかも、固定ピン１８（図１など参照）を設ける必要がないため、加工コストおよび部品コストの削減を図ることもできる。
【００３４】
上記各実施形態に係るオートテンショナはあくまでも一例であって、オイル環境中で使用でき、取付け方向が限定されないオートテンショナを低コストで提供する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置を適宜変更することが許容される。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ダンパ部
１２  エンジンブロック
１３  ダンパシリンダ
１３ａ  ロッド挿入穴
１４  ロッド
１４ａ  雄ねじ
１４ｅ  ばね収納穴
１５  ナット
１５ａ  雌ねじ
１６  緩衝ばね
１６ａ  圧縮コイルばね
１６ｂ  皿ばね
１６ｃ  波ばね
１７  ねじりコイルばね
２０  偏心輪
３０  プーリ部
４０  張力調整用ばね
４０ａ  １重圧縮コイルばね（圧縮コイルばね）
４０ｂ  ２重圧縮コイルばね（圧縮コイルばね）
Ｂ  タイミングベルト
θ１、θ２  フランク角
【図１】
2018165533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018165533.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018165533.tif 000011
【図１０】
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