(57)【要約】      （修正有）【課題】作動油中に空気が混入を防止できる油圧式オートテンショナを提供。【解決手段】ロッド７の下端部にシリンダ内径面との間に微小な隙間を保って摺動可能なプランジャ８を設け、プランジャ８にプランジャ下方の圧力室９と上方のリザーバ室１０とを連通する通路１１を設け、その通路１１にチェックバルブ１２を設け、シリンダ１の内部のリターンスプリング１４によりロッド７に突出性を付与する。ロッド７に複数の同方向に傾斜する係合片１７ａを内周に有する制動用止め輪１７を嵌合し、その制動用止め輪１７をシリンダ１の内部のケース１６内で移動自在とする。エンジン停止時にロッド７がベルトにより押込まれた際に、ケース１６の底１６ｂへの当接により制動用止め輪１７を停止させ、制動用止め輪１７の内周の係合片１７ａの先端内径縁とロッド７の外周面との係合によりロッド７の後退を防止しエンジン再始動時のロッド７の大きく外方向への移動を防止。【選択図】図１
2008128291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に閉塞端を有し、内部に作動油が充填されたシリンダの上部開口をオイルシールの組み込みにより密封し、そのオイルシールを摺動自在に貫通するロッドの下端部にシリンダ内径面との間に微小なリーク隙間を保って摺動可能なプランジャを設け、そのプランジャには、プランジャ下方に設けられた圧力室とプランジャ上方に形成されたリザーバ室とを連通する通路を設け、その通路に、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなったとき通路を閉じるチェックバルブを設け、前記シリンダの内部に組込まれたリターンスプリングによってロッドに外方向への突出性を付与した油圧式オートテンショナにおいて、
前記ロッドのシリンダの内部に位置する部分に制動用止め輪を嵌合し、その制動用止め輪の内周にロッドの突出方向に傾斜して、ロッド外周面に対する先端内径縁の係合によりロッドの後退動を阻止する複数の係合片を設け、その制動用止め輪からシリンダの閉塞端側に片寄った位置に、プランジャの下端がシリンダの閉塞端に当接するまでの間で制動用止め輪を停止保持するストッパを設けたことを特徴とする油圧式オートテンショナ。
【請求項２】
前記シリンダの内部に底付きのケースを軸方向に非可動に組込み、そのケース内において制動用止め輪を移動自在として、上記ケースの底をストッパとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
【請求項３】
前記オイルシールからシリンダの上部開口端側に片寄った位置に一対の止め輪を上下方向に間隔をおいて取付け、その一対の止め輪間において制動用止め輪を移動自在とし、下側止め輪をストッパとした請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カム軸駆動用のタイミングベルトやタイミングチェーンの張力を一定に保つ油圧式オートテンショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイミングベルトやタイミングチェーン（以下、単にベルトという）によってエンジンの回転をカム軸に伝達するベルト伝動装置においては、上記ベルトの弛み側にオートテンショナの調整力を付与してベルトの張力を一定に保つようにしている。
【０００３】
この種のオートテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このオートテンショナは、内部に作動油が充填されたシリンダの上部開口をオイルシールの組込みにより密閉して、作動油上に空気溜まりを設け、上記オイルシールをスライド自在に貫通するロッドの下端部に、シリンダ内部を圧力室とリザーバ室とに仕切る摺動可能なプランジャを設け、そのプランジャに圧力室とリザーバ室を連通する通路を設け、その通路の圧力室側の開口部にチェックバルブを組込み、上記シリンダの内部に組込まれたリターンスプリングによりロッドに外方向への突出性を付与して、弛み側ベルトの張力が低下した際にロッドを外方向に移動させてベルトの弛みを吸収し、また、ベルトの張力が増大した際に、そのベルトからロッドに負荷される押込み力を圧力室に封入された作動油のダンパ作用により吸収してベルトの張力を一定に保つようにしている。
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５０３４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、エンジンの停止時に、カムの停止位置の関係により弛み側ベルトが緊張状態に保持されると、その弛み側ベルトからロッドに負荷される押込み力により、プランジャがシリンダの底に当接する下限位置までロッドが押込まれて停止状態に保持されることになる。
【０００６】
このとき、エンジンが再始動されると、ベルトの弛み側ベルトが大きく弛むため、リターンスプリングの押圧によりロッドおよびプランジャが急速に外方向に移動してベルトの弛みを吸収することになる。その際、ロッドのストローク量は大きいため、圧力室の容積が大きくなって圧力が急激に低下するため、作動油中に溶存する空気が析出したり、あるいは、空気溜まりの空気を圧力室内に吸い込み、油圧ダンパ機能を低下させるおそれがあった。
【０００７】
この発明の課題は、圧力室内の作動油中に空気が混入するのを確実に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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明においては、下部に閉塞端を有し、内部に作動油が充填されたシリンダの上部開口をオイルシールの組み込みにより密封し、そのオイルシールを摺動自在に貫通するロッドの下端部にシリンダ内径面との間に微小なリーク隙間を保って摺動可能なプランジャを設け、そのプランジャには、プランジャ下方に設けられた圧力室とプランジャ上方に形成されたリザーバ室とを連通する通路を設け、その通路に、圧力室の圧力がリザーバ室の圧力より高くなったとき通路を閉じるチェックバルブを設け、前記シリンダの内部に組込まれたリターンスプリングによってロッドに外方向への突出性を付与した油圧式オートテンショナにおいて、前記ロッドのシリンダの内部に位置する部分に制動用止め輪を嵌合し、その制動用止め輪の内周にロッドの突出方向に傾斜して、ロッド外周面に対する先端内径縁の係合によりロッドの後退動を阻止する複数の係合片を設け、その制動用止め輪からシリンダの閉塞端側に片寄った位置に、プランジャの下端がシリンダの閉塞端に当接するまでの間で制動用止め輪を停止保持するストッパを設けた構成を採用したのである。
【０００９】
ここで、シリンダの内部に底付きのケースを軸方向に非可動に組込み、そのケース内において制動用止め輪を移動自在として、上記ケースの底をストッパとしてもよく、あるいは、オイルシールからシリンダの上部開口端側に片寄った位置に一対の止め輪を上下方向に間隔をおいて取付け、その一対の止め輪間において制動用止め輪を移動自在とし、下側止め輪をストッパとしてもよい。
【００１０】
上記の構成からなる油圧式オートテンショナにおいて、エンジンの停止時、カムの停止位置の関係によりベルトが緊張して、そのベルトからロッドに押込み力が負荷されると、制動用止め輪はロッドと共に押込まれてストッパに当接し、その当接により制動用止め輪は停止状態に保持されると共に、制動用止め輪の係合片の先端内径縁がロッドの外周面に係合し、ロッドは下限位置に達するまでの間で停止状態に保持される。
【００１１】
このため、ベルトの弛み側ベルトは多少の張力低下はあるものの緊張状態に保持されることになる。したがって、エンジンが再始動されても、弛み側ベルトは大きく弛むことはなく、ロッドの外方向への移動量も少ないために圧力室の圧力低下が小さく、作動油中の溶存空気が析出したり、圧力室内に空気を吸い込むこともなく、圧力室内の作動油中に空気が混入するようなことはない。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように、この発明においては、ストッパにより制動用止め輪のシリンダ閉塞端方向に向けての移動量を制限し、上記ストッパにより停止状態に保持される制動用止め輪の係合片の先端内径縁とロッド外周面の係合によってロッドを下限位置に達するまでの間で停止状態に保持するようにしたので、エンジンの停止時に弛み側ベルトを所定の張力状態に保持することができる。
【００１３】
このため、エンジンが再始動されても弛み側ベルトが大きく弛むことはなく、ロッドの外方向への移動量も小さいために圧力室の圧力低下も小さいものとなり、圧力室内の作動油中に空気が混入することを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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は下部が閉塞して上部が開口している。このシリンダ１はアルミ合金からなり、その内部には鋼製の有底筒状のスリーブ２が嵌合されている。
【００１５】
シリンダ１の内部には作動油が充填されている。また、シリンダ１の上部開口内には作動油の外部への漏洩を防止するオイルシール３が組込まれ、そのオイルシール３はシリンダ１の開口端部内に取付けた止め輪４によって抜止めされ、上記オイルシール３と作動油面間に空気溜まり５が設けられている。
【００１６】
オイルシール３はロッド挿入孔６を有し、そのロッド挿入孔６内にロッド７が摺動自在に挿通されている。ロッド７の下端部にはスリーブ２の内径面間に微小なリーク隙間をもって摺動可能なプランジャ８が設けられ、そのプランジャ８によってシリンダ１の内部は圧力室９とリザーバ室１０とに仕切られている。
【００１７】
プランジャ８には、その下方の圧力室９と上方のリザーバ室１０を連通する通路１１が形成され、その通路１１の圧力室９側の開口部にチェックバルブ１２が設けられている。このチェックバルブ１２は圧力室９内の圧力がリザーバ室１０内の圧力より高くなると通路１１を閉じるようになっている。
【００１８】
ロッド７のシリンダ１内に位置する部分にはシリンダ１の内径面に沿って摺動可能なウエアリング１３が嵌合され、そのウエアリング１３の下方に組込まれたリターンスプリング１４はウエアリング１３をロッド７の上部に形成された大径軸部１５の下端に押し付けてロッド７に外方向への突出性を付与している。
【００１９】
リターンスプリング１４の下端とスリーブ２の上端間にはケース１６が組込まれている。ケース１６はばね座を兼用する蓋１６ａと、ストッパとしての底１６ｂを有し、そのケース１６内においてロッド７の外周に制動用止め輪１７が嵌合されている。この制動用止め輪１７は、ケース１６の蓋１６ａと底１６ｂ間に形成された軸方向隙間δの範囲内で移動自在とされている。
【００２０】
図２に示すように、制動用止め輪１７は、ロッド７の突出方向に向けて傾斜する複数の係合片１７ａを内周に有し、各係合片１７ａの先端部はロッド７の外周面に弾性接触している。
【００２１】
また、制動用止め輪１７は、ロッド７が図示省略するベルトを押圧するベルトの張力調整状態でロッド７外周面に対する各係合片１７ａの先端部の弾性接触によりロッド７と共に移動するようになっており、上記ケース１６の底１６ｂに対する当接により停止状態に保持されてシリンダ１の閉塞端方向（下方向）への移動が防止され、その停止状態でロッド７に押込み方向の荷重が負荷されると、各係合片１７ａの先端内径縁がロッド７の外周面に係合するようになっている。
【００２２】
実施の形態で示す油圧式オートテンショナは上記の構造からなり、図示省略したカム軸駆動用ベルトの張力調整に際しては、そのベルトの弛み側ベルト側に油圧式オートテンショナを配置して、シリンダ１をエンジンブロックに固定し、リターンスプリング１４により外方向への突出性が付与されたロッド７によって弛み側ベルトを押圧するようにする。
【００２３】
上記のようなベルトの張力調整状態において、負荷の変動やクランク軸の角速度の変化によってベルトの張力が変化し、そのベルトに弛みが生じると、リターンスプリング１４の押圧によってロッド７が外方に移動してベルトの弛みを吸収する。
【００２４】
このとき、プランジャ８もロッド７と同方向に移動するため、圧力室９の容積が大きくなって圧力が低下し、その圧力がリザーバ室１０の圧力より低くなると、チェックバルブ１２が通路１１を開放するため、リザーバ室１０の作動油は通路１１から圧力室９に流れ、ロッド７およびプランジャ８は外方に向けて急速に移動してベルトの弛みを直ちに吸収する。
【００２５】
一方、ベルトの張力が大きくなると、ベルトからロッド７に押込み力が負荷される。このとき、圧力室９の圧力はリザーバ室１０の圧力より高くなるため、チェックバルブ１２は通路１１を閉鎖し、圧力室９に封入された作動油により、ロッド７に負荷される上記押込み力が緩衝される。
【００２６】
押込み力がリターンスプリング１４の弾性力より大きい場合、圧力室９の作動油はスリーブ２とプランジャ８の摺動面間に形成された微小なリーク隙間からリザーバ室１０内に流れ、上記押込み力とリターンスプリング１４の弾性力とが釣り合う位置までロッド７はゆっくりと後退し、ベルトの張力は一定に保持される。
【００２７】
上記のようなベルトの張力調整時、ロッド７に嵌合された制動用止め輪１７はロッド７と共に移動すると共に、ケース１６の底１６ｂとの間に所定の軸方向隙間が確保される状態でケース１６内において移動する。
【００２８】
エンジンを停止すると、カムの停止位置によりベルトの弛み側ベルトが緊張状態に保持される場合がある。このとき、弛み側ベルトからロッド７に押込み力が負荷されるため、制動用止め輪１７はロッドと共に押込まれて、図３に示すように、ケース１６のストッパとしての底１６ｂに当接する。その当接により制動用止め輪１７は停止状態に保持されると共に、制動用止め輪１７の内周に形成された複数の係合片１７ａの先端内径縁がロッド７の外周面に係合し、ロッド７は下限位置に達するまでの間で停止状態に保持される。
【００２９】
このため、ベルトの弛み側ベルトは多少の張力低下はあるものの緊張状態に保持されることになる。したがって、エンジンが再始動されても、弛み側ベルトは大きく弛むことはなく、ロッド７の外方向への移動量も少ないために圧力室９の圧力低下が小さく、作動油中の溶存空気が析出されたり、圧力室９内に空気を吸い込むこともなく、圧力室９内の作動油中に空気が混入するようなことはない。
【００３０】
図４は、エンジンの条件によるロッド７の軸方向変位の方向を示し、図５は、図４の条件により運転中に制動用止め輪１７とケース底１６ｂとの間に必要な軸方向隙間δの大きさを示す。また、図６は、エンジンスイープ時の油圧式オートテンショナに作用する力の最大最小値を示し、さらに、図７はエンジンスイープ時のロッド７の軸方向変位を示す。
【００３１】
図４乃至図７において、図６は、１例として示すように、低速側と高速側で油圧式オートテンショナに作用する荷重の最大値は略等しい値であるが、図７のロッド７の変位を見ると高速側で低速側より若干押込まれている。これは、ベルトが遠心力により初期の軌道上より膨らむため、弛み側ベルトによりロッド７が押込まれるためである。
【００３２】
ベルトからの変動荷重は、カム軸が回転することにより、バルブスプリング荷重がクランク軸１回転に２回の変動荷重が油圧式オートテンショナに作用する。その値は図６に示すようにエンジンの回転数により最大荷重が変化する。荷重が大きくなるのはベルトが共振により振動するためで、その振動を抑えるため、ロッド７が突出する（３２００ｒ／ｍｉｎ付近）。
【００３３】
温度変化によるロッド７の押込まれは、クランク軸とカム軸の芯間距離が伸びることによるものである。
【００３４】
経年変化によるベルトの伸びに関しては、ロッド７は突出するのみである。
【００３５】
図５は、上記の条件によるロッド７の変位をエンジン運転中にはどの範囲であるかをまとめたもので、ａ’〜ｃの範囲で移動している。ゆえに、図２に示す軸方向隙間δをａ’〜ｃの範囲とすることで、運転中、制動用止め輪１７はケース１６の底１６ｂに当接することなく移動して、図６に示すような大きな荷重は制動用止め輪１７に作用しない。
【００３６】
経年変化の伸びに対しては、リターンスプリング１４の押圧によりロッド７が徐々に突出していく。その抵抗は小さく、移動量も極僅かずつであるため、テンショナ特性に悪影響を与えない。
【００３７】
逆に、何らかの外乱により、ロッド７が所定の軸方向隙間δ以上に押込まれた場合、制動用止め輪１７はロックしているわけではないため、設定された荷重以上の力によりロッド７は押込まれ、過張力を防止できる。
【００３８】
エンジンが停止したとき、カムの位相によって、弛み側ベルトが張られる場合、その力は、バルブスプリングがカムを押上げる力である。４気筒エンジンの場合、必ず、１乃至２気筒は吸気行程にあるため、その力が作用する。その力はカムとプーリの半径差により、およそ半分になる。さらに、プーリの巻き角にもよるがさらに小さくなる。
【００３９】
また、油圧式オートテンショナ内には、リターンスプリング１４が組込まれているため、前記張力とリターンスプリング１４の弾性力の差がロッド７を押込む力となる。一般的に、４気筒エンジンのバルブスプリング荷重は最大３００Ｎ程度、リターンスプリング１４は図６のＭｉｎ荷重で示すように１００Ｎ程度である。ゆえに、エンジン停止時のベルト張力は、１００〜２００Ｎ程度であり、リターンスプリング１４のスプリング荷重を差し引くと、ロッド７に１００Ｎ程度の押込み力が作用することになり、一般に使用されている止め輪を採用することで、充分に機能を発揮する。
【００４０】
図１に示す実施の形態では、制動用止め輪１７をシリンダ１の内部に組込まれたケース１６内で移動自在とし、そのケース１６の底１６ｂに対する制動用止め輪１７の当接によりロッド７の下方向への移動を防止するようにしたが、図８に示すように、オイルシール３を抜止めする止め輪４からシリンダ１の上部開口端に片寄った位置に止め輪２０を取付け、その止め輪２０とオイルシール抜止め用止め輪４間に形成された軸方向隙間δの範囲内おいて制動用止め輪１７を移動自在とし、オイルシール抜止め用止め輪４をストッパとして、その止め輪４に対する制動用止め輪１７の当接により、ロッド７の下方向への移動を防止するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】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２】（Ｉ）は制動用止め輪の組込み部を拡大して示す断面図、（II）は（Ｉ）の横断平面図
【図３】ロッドの停止保持状態を示す断面図
【図４】エンジンの条件によるロッドの軸方向変位の方向を示すグラフ
【図５】エンジン運転中のロッドの変位を示すグラフ
【図６】エンジンスイープ時の油圧式オートテンショナに作用する力の最大最小値を示すグラフ
【図７】エンジンスイープ時のロッドの軸方向変位を示すグラフ
【図８】この発明に係る油圧式オートテンショナの他の実施の形態を示す断面図
【符号の説明】
【００４２】
１      シリンダ
３      オイルシール
４      止め輪（ストッパ）
５      空気溜まり
７      ロッド
８      プランジャ
９      圧力室
１０    リザーバ室
１１    通路
１２    チェックバルブ
１４    リターンスプリング
１６    ケース
１６ｂ  底（ストッパ）
１７    制動用止め輪
１７ａ  係合片
２０    止め輪
【図１】
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【図２】
2008128291.tif 000004
【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】
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【図８】
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