(57)【要約】【課題】エンジン作動中にダンパー力の大きさを切り換えることが可能であり、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】シリンダ７内にスリーブ８を嵌め合わせ、そのスリーブ８内にプランジャ１０を摺動可能に挿入してシリンダ７内を圧力室１１とリザーバ室１２に区画し、プランジャ１０とスリーブ８の摺動面間に形成されるリーク隙間１５を介して圧力室１１とリザーバ室１２を連通したオートテンショナ５において、スリーブ８の底９を貫通する弁孔２１を設け、その弁孔２１とリザーバ室１２とを連通するバイパス通路２９をスリーブ８とシリンダ７の嵌合面間に設け、弁孔２１の圧力室１１側とは反対側の端部を開閉する弁体２２を設け、その弁体２２を開弁位置と閉弁位置の間で移動させる弁体駆動部２４を設ける。【選択図】図１
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【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（１０）を摺動可能に挿入してシリンダ（７）内を圧力室（１１）とリザーバ室（１２）に区画し、前記プランジャ（１０）とスリーブ（８）の摺動面間に形成されるリーク隙間（１５）を介して前記圧力室（１１）とリザーバ室（１２）を連通し、前記プランジャ（１０）と軸方向に一体に移動するロッド（１６）を設け、そのロッド（１６）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（１９）を設け、前記プランジャ（１０）に圧力室（１１）とリザーバ室（１２）を連通する油通路（１３）を形成し、その油通路（１３）にリザーバ室（１２）側から圧力室（１１）側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（１４）を設けたオートテンショナ（５）において、
前記スリーブ（８）の底（９）を貫通する弁孔（２１）を設け、その弁孔（２１）と前記リザーバ室（１２）とを連通するバイパス通路（２９）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（２１）の圧力室（１１）側とは反対側の端部を開閉する弁体（２２）を設け、その弁体（２２）を開弁位置と閉弁位置の間で移動させる弁体駆動部（２４）を設けたことを特徴とするオートテンショナ。
【請求項２】
前記弁体（２２）がボール状に形成され、前記弁体駆動部（２４）が、前記弁体（２２）に当接する弁棒（２５）と、その弁棒（２５）を開弁方向に付勢するバルブスプリング（２６）と、通電により前記弁棒を閉弁方向に移動させる電磁コイル（２８）とからなる請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項３】
前記弁棒（２５）の弁体（２２）に対する当接面に、弁体（２２）の一部が嵌まる凹部（３２）を設けた請求項２に記載のオートテンショナ。
【請求項４】
前記弁体（２２）の直径が、前記弁棒（２５）の直径よりも小さい請求項２または３に記載のオートテンショナ。
【請求項５】
前記弁体（２２）がボール状に形成され、前記弁体駆動部（２４）が、前記弁体（２２）を一端にかしめて固定した弁棒（２５）と、その弁棒（２５）を開弁方向に付勢するバルブスプリング（２６）と、通電により前記弁棒（２５）を閉弁方向に移動させる電磁コイル（２８）とからなる請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項６】
前記弁体（３３）が弁棒（２５）の一端に半球状に一体成形され、前記弁体駆動部（２４）が、前記弁棒（２５）を開弁方向に付勢するバルブスプリング（２６）と、通電により前記弁棒（２５）を閉弁方向に移動させる電磁コイル（２８）とからなる請求項１に記載のオートテンショナ。
【請求項７】
前記弁体（２２）がセラミック製である請求項１から６のいずれか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作動油を溜め、そのシリンダ内に有底のスリーブを嵌め合わせ、その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形成され、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、上記の張力調整装置のベルトを交換する場合、ベルトを弛めるためにプーリアームを揺動させる必要があるが、このとき、オートテンショナは、シリンダに押し込まれる方向にロッドが移動し、そのロッドにダンパー力が作用する。そのため、プーリアームの揺動抵抗が大きくなり、ベルトの交換作業が煩雑であった。
【０００８】
そこで、この発明の発明者は、外部からの手動操作によりダンパー力を小さくす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の端部を開閉する弁体を圧力室内に設け、その弁体を閉弁方向に付勢するバルブスプリングを設け、前記弁体から弁孔を貫通して延びる弁棒を設けたオートテンショナを考案した。
【０００９】
このオートテンショナは、ベルトの交換作業をするときに、弁棒を押し動かす操作により弁孔を開放し、ダンパー力を小さくすることが可能である。
【００１０】
一方、エンジン作動中、ロッドに作用するダンパー力によって、ベルトが過張力となることがある。この過張力を防止するため、開弁方向に弁棒を移動させる駆動部（例えば、通電により弁棒を移動させる電磁コイル）を、上記オートテンショナに更に設けることが考えられる。このようにすると、その駆動部で弁棒を移動させることによって、エンジン作動中にもダンパー力の大きさを切り換えることが可能となる。
【００１１】
しかし、このオートテンショナは、弁体が圧力室内にあるので、弁体の受圧面積が大きく、その圧力に抗して弁体を移動させるのに大きな力が必要である。そのため、ダンパー力の大きさを切り換えるときの応答性が低かった。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、エンジン作動中にダンパー力の大きさを切り換えることが可能であり、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】
【００１３】
上記の課題を解決するため、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、前記プランジャとスリーブの摺動面間に形成されるリーク隙間を介して前記圧力室とリザーバ室を連通し、前記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付勢するリターンスプリングを設け、前記プランジャに圧力室とリザーバ室を連通する油通路を形成し、その油通路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を設けたオートテンショナにおいて、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を設け、その弁体を開弁位置と閉弁位置の間で移動させる弁体駆動部を設けた。
【００１４】
前記弁体はボール状に形成し、前記弁体駆動部は、前記弁体に当接する弁棒と、その弁棒を開弁方向に付勢するバルブスプリングと、通電により前記弁棒を閉弁方向に移動させる電磁コイルとで構成することができる。このようにすると、弁体が弁棒とは別体に成形されているので、弁棒よりも高硬度の弁体を採用することが可能となる。また、電磁コイルへの通電を遮断した状態のときに、圧力室内の圧力によって弁体が開弁位置に移動し、ダンパー力が小さくなるので、張力調整装置のベルトを交換する際に、その交換作業が容易である。
【００１５】
さらに、前記弁棒の弁体に対する当接面に、弁体の一部が嵌まる凹部を設けると、弁孔を開閉するときの弁体の動作を安定させることが可能となる。また、前記弁体の直径は、前記弁棒の直径よりも小さくすることができる。
【００１６】
また、前記弁体はボール状に形成し、前記弁体駆動部は、前記弁体を一端にかしめて固定した弁棒と、その弁棒を開弁方向に付勢するバルブスプリングと、通電により前記弁棒を閉弁方向に移動させる電磁コイルとで構成することができる。このようにすると、弁体が弁棒と一体に移動するので、弁孔を開閉するときの弁体の動作が、極めて安定する。また、弁体が弁棒とは別体に成形されているので、弁棒よりも高硬度の弁体を採用することが可能である。また、電磁コイルへの通電を遮断した状態のときに、圧力室内の圧力によって弁体が開弁位置に移動し、ダンパー力が小さくなるので、張力調整装置のベルトを交換する際に、その交換作業が容易である。
【００１７】
また、前記弁体は弁棒の一端に半球状に一体成形し、前記弁体駆動部は、前記弁棒を開弁方向に付勢するバルブスプリングと、通電により前記弁棒を閉弁方向に移動させる電磁コイルとで構成することができる。このようにすると、弁体が弁棒と一体に移動するので、弁孔を開閉するときの弁体の動作が、極めて安定する。また、弁体が弁棒と一体に成形されているので、部品点数が少なく、組立作業が容易である。また、電磁コイルへの通電を遮断した状態のときに、圧力室内の圧力によって弁体が開弁位置に移動し、ダンパー力が小さくなるので、張力調整装置のベルトを交換する際に、その交換作業が容易である。
【００１８】
また、前記弁体をセラミック製とすると、弁体が磁化しないので、作動油に鉄の摩耗粉が含まれる場合に、その摩耗粉が弁体に吸着するのを防止して、弁体の摩耗を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明のオートテンショナは、弁体駆動部で弁体を移動させることによって、エンジン作動中にも弁孔を開閉し、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、弁孔を開閉する弁体が、弁孔の圧力室側とは反対側の端部にあるので、弁孔の圧力室側の端部に弁体を設けた場合と比べて、弁体の受圧面積が小さく、弁体を移動させるのに必要な力が小さい。そのため、ダンパー力の大きさを切り換えるときの応答性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に、エンジンのカム軸を駆動するベルト１の張力調整装置を示す。この張力調整装置は、支点軸２を中心として揺動可能に支持されたプーリアーム３と、プーリアーム３に回転可能に取り付けたテンションプーリ４と、この発明の実施形態に係るオートテンショナ５とを有する。オートテンショナ５は、プーリアーム３を付勢して、テンションプーリ４をベルト１に押さえ付けている。
【００２１】
オートテンショナ５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。また、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の外周がシリンダ７の内周に嵌め合わされている。スリーブ８内には、プランジャ１０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１０によって、シリンダ７内が圧力室１１とリザーバ室１２に区画されている。
【００２２】
圧力室１１とリザーバ室１２は、プランジャ１０に形成された油通路１３を介して連通しており、その油通路１３の圧力室１１側の端部には、リザーバ室１２側から圧力室１１側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ１４が設けられている。また、スリーブ８とプランジャ１０の摺動面間には、圧力室１１とリザーバ室１２を連通するリーク隙間１５が形成されている。
【００２３】
プランジャ１０には、プランジャ１０から上方に延びてシリンダ７から突出するロッド１６が接続されている。プランジャ１０は、圧力室１１内に組み込まれたプランジャスプリング１７で付勢されてロッド１６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１６は、プランジャ１０と一体に軸方向に移動するようになっている。
【００２４】
ロッド１６は、大径軸部１６Ａと、大径軸部１６Ａの下端に連なる小径軸部１６Ｂとからなる。小径軸部１６Ｂ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１８が嵌め合わされており、そのウエアリング１８で大径軸部１６Ａの下端が支持されている。
【００２５】
ウエアリング１８は、シリンダ７内に組み込まれたリターンスプリング１９で上向きに押圧されており、そのウエアリング１８を介して、ロッド１６がシリンダ７から突出する方向に付勢されている。
【００２６】
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２０が装着されている。オイルシール２０は環状に形成され、ロッド１６の大径軸部１６Ａがスライド可能に貫通している。
【００２７】
図２に示すように、スリーブ８の底９には弁孔２１が設けられている。弁孔２１は、底９を上下に貫通しており、その上端が圧力室１１に連通している。また、弁孔２１の圧力室１１側とは反対側の周縁には、ボール状の弁体２２が当接するテーパ状のシート面２３が形成されており、そのシート面２３に当接した弁体２２で、弁孔２１の圧力室１１側とは反対側の端部が閉鎖されるようになっている。
【００２８】
図１に示すように、シリンダ７の底６には、弁孔２１を開放する位置（開弁位置）と、弁孔２１を閉鎖する位置（閉弁位置）との間で弁体２２を移動させる弁体駆動部２４が組み込まれている。弁体駆動部２４は、弁体２２に当接する弁棒２５と、その弁棒２５を開弁方向に付勢するバルブスプリング２６と、弁棒２５に固定された鉄心２７と、通電により鉄心２７を吸引して弁棒２５を閉弁方向に移動させる電磁コイル２８とからなる。
【００２９】
弁体２２はセラミックで形成され、弁棒２５よりも高硬度となっている。弁体２２を構成するセラミックとしては、例えば、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等が挙げられる。弁体２２の直径は、弁棒２５の直径よりも小さい。
【００３０】
また、スリーブ８とシリンダ７の嵌合面間には、弁孔２１とリザーバ室１２とを連通するバイパス通路２９が形成されている。バイパス通路２９は、図２、図３に示すように、スリーブ８の外周とシリンダ７の内周との間に形成された軸方向に延びる通路３０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半径方向に延びる通路３１とからなる。
【００３１】
次に、このオートテンショナ５の動作例を説明する。
【００３２】
ベルト１の張力が大きくなると、その張力が、テンションプーリ４、プーリアーム３を介してロッド１６に伝達し、圧力室１１の圧力が高まる。圧力室１１の圧力がリザーバ室１２の圧力よりも高くなると、作動油がリーク隙間１５を圧力室１１側からリザーバ室１２側に流れる。このとき、チェックバルブ１４が閉じるので、作動油は油通路１３を流れない。
【００３３】
このようにして、作動油がリーク隙間１５を流れることによりロッド１６が下方に移動し、ベルト１の張力とリターンスプリング１９の付勢力とがつり合う位置までテンションプーリ４が移動する。このとき、リーク隙間１５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４はゆっくりと移動し、ベルト１を安定した状態に保つ。
【００３４】
ここで、電磁コイル２８を通電状態にしておくと、図２に示すように、弁孔２１が閉鎖しているので、圧力室１１の作動油はバイパス通路２９を流れない。そのため、ロッド１６に作用するダンパー力は大きくなる。一方、電磁コイル２８を非通電状態にしておくと、図４に示すように、弁孔２１が開放しているので、圧力室１１の作動油が、弁孔２１とバイパス通路２９とを順に介してリザーバ室１２に流れる。そのため、ロッド１６に作用するダンパー力は小さくなる。
【００３５】
一方、ベルト１の張力が小さくなると、リターンスプリング１９の付勢力によってロッド１６が上方に移動し、圧力室１１の容積が拡大することで、圧力室１１の圧力が低くなる。圧力室１１の圧力がリザーバ室１２の圧力よりも低くなるとチェックバルブ１４が開き、作動油が油通路１３をリザーバ室１２側から圧力室１１側に流れる。このとき、テンションプーリ４は、ベルト１の張力とリターンスプリング１９の付勢力とがつり合う位置まで速やかに移動し、ベルト１の弛みを迅速に吸収する。
【００３６】
このオートテンショナ５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、エンジン作動中にも弁孔２１を開閉し、ダンパー力の大きさを切り換えることができる。そのため、エンジンの電気信号に応じて、ロッド１６に付与するダンパー力の大きさを切り換えることが可能である。
【００３７】
例えば、このオートテンショナ５を使用すると、エンジン回転数に基づいて、エンジンが共振してい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が共振していると判定したときに、電磁コイル２８への通電を遮断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１６がベルト１の張力変動に確実に追従し、ベルト１が過張力となりにくい。
【００３８】
また、このオートテンショナ５は、弁孔２１を開閉する弁体２２が、弁孔２１の圧力室１１側とは反対側の端部にあるので、弁孔２１の圧力室１１側の端部に弁体を設けた場合と比べて、弁体２２の受圧面積が小さく、弁体２２を移動させるのに必要な力が小さい。そのため、ダンパー力の大きさを切り換えるときの応答性が高い。
【００３９】
また、このオートテンショナ５は、電磁コイル２８への通電を遮断した状態のときに、圧力室１１内の圧力によって弁体２２が開弁位置に移動し、ダンパー力が小さくなる。そのため、エンジンを停止したときに、プーリアーム３を速やかに揺動させることができ、張力調整装置のベルト１を交換する際に、その交換作業が容易である。
【００４０】
また、このオートテンショナ５は、弁体２２がセラミック製なので、弁体２２が磁化しない。そのため、作動油に鉄の摩耗粉が含まれる場合に、その摩耗粉が弁体２２に吸着せず、弁体２２が摩耗しにくい。
【００４１】
弁棒２５の弁体２２に対する当接面には、図５に示すように、弁体２２の一部が嵌まる凹部３２を設けると、その凹部３２に弁体２２が保持されるので、弁孔２１を開閉するときの弁体２２の動作を安定させることができる。
【００４２】
また、弁体２２は、図６に示すように、弁棒２５の上端にかしめて固定してもよい。このようにすると、弁体２２が弁棒２５と一体に移動するので、弁孔２１を開閉するときの弁体２２の動作を、より安定させることができる。
【００４３】
また、図７に示すように、弁棒２５の上端に半球状の弁体３３を一体成形してもよい。このようにしても、弁体３３が弁棒２５と一体に移動するので、弁孔２１を開閉するときの弁体３３の動作を、より安定させることができる。また、弁体３３が弁棒２５と一体に成形されているので、部品点数が少なく、組立作業が容易となる。なお、弁体３３と弁棒２５はセラミックで一体成形すると、弁体３３が磁化しないので、作動油に鉄の摩耗粉が含まれる場合に、その摩耗粉が弁体３３に吸着せず、弁体３３が摩耗しにくくなる。
【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に示す弁体が閉弁位置にある状態で、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１に示す弁体が開弁位置にある状態で、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５】図４に示す弁棒に凹部を設けた変形例を示す拡大断面図
【図６】図４に示す弁棒に弁体をかしめて固定した変形例を示す拡大断面図
【図７】図４に示す弁棒に半球状の弁体を一体成形した変形例を示す拡大断面図
【符号の説明】
【００４５】
５        オートテンショナ
７        シリンダ
８        スリーブ
９        底
１０      プランジャ
１１      圧力室
１２      リザーバ室
１３      油通路
１４      チェックバルブ
１５      リーク隙間
１６      ロッド
１９      リターンスプリング
２１      弁孔
２２      弁体
２４      弁体駆動部
２５      弁棒
２６      バルブスプリング
２８      電磁コイル
２９      バイパス通路
３２      凹部
３３      弁体
【図１】
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【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】
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