JP4010729B2 - オートテンショナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のカム軸駆動用ベルト等のベルトの張力を一定に保持するオートテンショナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6はカム軸駆動用のベルト伝動装置を示す。このベルト伝動装置は、クランクシャフト1に取付けたプーリP1と、カム軸2に取付けたプーリP2およびオイルポンプの駆動軸3に取付けたプーリP3間にタイミングベルト4をかけ渡し、前記クランクシャフト1の回転をカム軸2および駆動軸3に伝えるようにしている。
【0003】
内燃機関に組込まれた上記カム軸駆動用ベルト伝動装置においては、運転時の内燃機関本体の熱膨張によるプーリ芯間距離の変化や経年変化によるベルトの伸びによってタイミングベルト4の張力が変化する。このため、普通、タイミングベルト4の弛み側に軸5を中心として揺動自在のプーリアーム6を設け、そのプーリアーム6をオートテンショナ7の突出性が付与されたプッシュロッド8で押圧して、プーリアーム6の揺動側端部に支持されたテンションプーリ9をタイミングベルト4に押し付け、前記タイミングベルト4の張力変化をオートテンショナ7のプッシュロッド8の移動により吸収してベルト張力を一定に保つようにしている。
【0004】
ここで、ベルトの張力調整用に使用されるオートテンショナ7として、特許第1891868号公報、あるいは、特公平7−117130号公報に記載されたものが知られている。
【0005】
上記オートテンショナ7におけるプッシュロッド8は、タイミングベルト4の張力変化により進退してタイミングベルト4の張力を一定に保つものであるため、タイミングベルト4が経年変化によって伸びが生じると、プッシュロッド8が前進してその伸びを吸収する。
【0006】
一般に、カム軸駆動用のベルト伝動装置においては、オートテンショナ7が組付けられていない場合、走行10万kmを目安としてタイミングベルト4を交換しているが、オートテンショナ7を組付けたベルト伝動装置では、タイミングベルト4の張力が安定し、運転時のベルトのバタツキも少ないため、タイミングベルト4の耐久性が向上し、10万kmを超える保証も可能となってきている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オートテンショナ7におけるプッシュロッド8のストロークは有限であり、有効ストロークを超えた位置までプッシュロッド8が前進すると、タイミングベルト4の張力を一定に保つことができなくなり、この場合には、タイミングベルト4は低張力になり、そのタイミングベルト4にバタツキが生じて歯飛びが生じたり、あるいは、バタツキのためにベルトが劣化して耐久性が低下し、タイミングベルト4が破損する恐れが生じる。
【0008】
この発明の課題は、ベルトの交換時機を判別することができるようにしたオートテンショナを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、シリンダ内に挿入されたプッシュロッドに調圧スプリングの弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、そのプッシュロッドの軸方向への移動によってベルトの張力変化を吸収するようにしたオートテンショナにおいて、前記シリンダの開口部を閉塞するオイルシールの補強金属環を電極としてその下端部をオイルシールの下端より下方に露出させ、プッシュロッドに嵌合されてシリンダの内径面により案内される案内フランジを接点部とし、前記電極の下端に対する接点部の接触によってプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出するようにした構成を採用している。
【0010】
上記のように構成すれば、経年変化によりベルトに伸びが生じると、プッシュロッドが外方向に移動し、そのプッシュロッドが前進ストロークの限界位置まで移動すると、接点部としての案内フランジが電極としての補強金属環に接触し、その接触時の信号によってオートテンショナが機能不能に陥ったことを知ることができると共に、ベルトが交換時機であることを知ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、図6に示すプーリアーム6に押圧力を付与する油圧式のオートテンショナ10を示す。
【0012】
オートテンショナ10は下部が閉塞し、上部が開口するシリンダ11を有し、そのシリンダ11の内側下部に固定されたスリーブ12内にピストン13が摺動自在に組込まれている。
【0013】
シリンダ11の内部は上記ピストン13の組込みによって圧力室14とリザーバ室15に仕切られ、ピストン13上に設けられたリザーバ室15の上部開口はシール部材としてのオイルシール16により閉塞され、このオイルシール16を抜け止めする止め輪17がシリンダ11の開口部内周に形成された係合溝18に取付けられている。
【0014】
シリンダ11の内部にシリコーンオイル等の作動油が充填され、その油面とオイルシール16との間に空気層が設けられている。
【0015】
前記ピストン13の上面にはロッド挿入孔19が形成され、そのロッド挿入孔19に下端部が挿入されたプッシュロッド20は前記オイルシール16をスライド自在に貫通して上部がシリンダ11の上方に臨んでいる。
【0016】
ピストン13とプッシュロッド20は、圧力室14内に組込んだスプリング21によって接続状態に保持されている。ピストン13には、圧力室14とリザーバ室15を連通する通路22が形成され、その通路22はチェックバルブ23によって開閉されるようになっている。チェックバルブ23は、圧力室14内の圧力がリザーバ室15内の圧力より低くなったとき通路22を開放し、逆に、圧力室14内の圧力がリザーバ室15内の圧力より高くなると通路22を閉じるようになっている。
【0017】
プッシュロッド20にはシリンダ11の内径面に沿って摺動可能な案内フランジ24が嵌合され、その案内フランジ24に上下に貫通する孔25が設けられている。案内フランジ24は、その下方に組込んだ調圧スプリング26により押圧されて、プッシュロッド20の外周に形成された段27に押し付けられており、上記調圧スプリング26の弾性力によってプッシュロッド20に外方向(上方向)への突出性が付与されている。
【0018】
リザーバ室15におけるプッシュロッド20の外側にはセパレータ28が嵌合されている。セパレータ28は下端に設けたフランジ28aが前記調圧スプリング26によりスリーブ12の上端に押し付けられて軸方向に非可動とされている。
【0019】
セパレータ28は上端に向けて内径が次第に小さくなる円錐形をなし、その小径端とプッシュロッド20の外周面間に微小間隙が設けられている。このセパレータ28は、エンジンの振動等によるリザーバ室15の作動油上面に発生した気泡の侵入を抑制するのに十分な高さとされ、かつ、作動油の上面より突出しない程度に短くされている。
【0020】
上記の構成から成る油圧式オートテンショナを図6に示すベルト伝動装置に組込んだ状態において、タイミングベルト4の張力が増大し、そのタイミングベルト4によりプーリアーム6を介してプッシュロッド20が押し下げられると、そのプッシュロッド20と共にピストン13が下降する。
【0021】
このとき、圧力室14内の作動油が圧縮されて圧力がリザーバ室15内の圧力より高くなるため、チェックバルブ23は通路22を閉じ、圧力室14内の作動油は、スリーブ12とピストン13の摺動面間に形成された微小な隙間からリザーバ室15内に流れ、プッシュロッド20に作用する押圧力が減衰される。
【0022】
逆に、タイミングベルト4が弛むと、調圧スプリング26の弾性力によりプッシュロッド20およびピストン13が上方に移動する。
【0023】
このとき、圧力室14内の圧力はリザーバ室15内の圧力より低くなるため、チェックバルブ23は通路22を開放する。このため、リザーバ室15内の作動油は上記通路22から圧力室14内に流れ、プッシュロッド20およびピストン13は迅速に上方に移動してタイミングベルト4の弛みを吸収し、タイミングベルト4の張力を一定に保持する。
【0024】
このように、オートテンショナ10にはタイミングベルト4の張力を一定に保つ機能を有するが、タイミングベルト4は経年変化により伸びが生じ、その伸びはプッシュロッド20の外方向への移動によって吸収されるため、使用期間が長くなるに従ってプッシュロッド20はシリンダ11の上方に大きく突出することになる。
【0025】
オートテンショナ10のプッシュロッド20のストロークは、これら要因を考慮した値にしているが、タイミングベルト4のメンテナンスまでの走行距離の増大、タイミングベルト4の異常な伸び等により、プッシュロッド20は前進ストロークの限界まで移動することが考えられる。
【0026】
ここで、プッシュロッド20の前進ストロークの限界は、案内フランジ24がオイルシール16に接触する位置であり、その前進ストロークの限界位置までプッシュロッド20が移動すると、タイミングベルト4の張力を一定に保持することができなくなる。
【0027】
そのような不都合を解消するため、オートテンショナ10にプッシュロッド20が前進ストロークの限界位置に達したことを検出する検出機構30を設けている。
【0028】
以下、検出機構30を述べる。オートテンショナ10は図示省略したエンジンブロックに取付けられる。そこで、シリンダ11をアルミニウム合金で形成し、接点部としての案内フランジ24を鉄等の導電体で形成し、この案内フランジ24をアース側と同電位としている。
【0029】
また、シリンダ11の上側開口を閉塞するオイルシール16の補強用金属環16aを電極とし、その金属環16aの下端部を図2に示すように、オイルシール16の下端より下方に突出させると共に、上記金属環16aに電線31を接続している。
【0030】
プッシュロッド20が上昇して前進ストロークの限界に達すると、図3に示すように、案内フランジ24が金属環16aの下端と接触する。この時点で金属環16aはアースと同電位になる。この構造は、金属環16aと案内フランジ24により接点スイッチが形成されたことと同じであり、その等価回路を図4に示す。
【0031】
そこで、金属環16aに接続された電線31にコネクタを取付け、案内フランジ24と金属環16aの接触時の信号を図示しないエンジンコントロールユニットに入力することにより、オートテンショナ機能の異常として処理することが可能となる。また、この信号で表示ランプを点灯させることにより、運転者にオートテンショナ10の機能が不能に陥ったこと、およびタイミングベルト4が交換時機であることを知らせることができる。
【0032】
図5に示す検出機構30は、図2に示す電線31の代りに、コネクタ32を用いている。コネクタ32のハウジング33は合成樹脂等の絶縁材で形成され、そのハウジング33によってスライド自在に支持され、スプリング34によって押圧される金属製のコネクタピン35をオイルシール16の金属環16aに溶接した補助金属環36に弾性接触させている。ここで、補助金属環36はシリンダ11の内周に対する溝37の形成によってシリンダ11と非接触とされている。
【0033】
なお、コネクタピン35を補助金属環36に弾性接触させずに、そのコネクタピン35を補助金属環36に刺通させるようにしてもよい。
【0034】
上記検出機構30においても案内フランジ24と金属環16aとの接触時に、コネクタピン35から信号を出力させることができるため、プッシュロッド20が前進ストロークの限界位置に達したことを検出することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、オートテンショナのベルト張力調整用のプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出することができるため、オートテンショナが機能不能に陥ったことを知ることができると共に、ベルトの交換時機を知ることができ、ベルト伝動装置の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るオートテンショナの実施の形態を示す縦断正面図
【図2】 図1に示すオートテンショナの上部を拡大して示す断面図
【図3】 図1に示すオートテンショナのプッシュロッドが前進ストロークの限界位置に達した状態を示す縦断正面図
【図4】 図3に示すオートテンショナのプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出する等価回路図
【図5】 この発明に係るオートテンショナのプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出する検出機構の他の例を示す断面図
【図6】 従来のカム軸駆動用ベルト伝動装置を示す正面図
【符号の説明】
11 シリンダ
16a 金属環
20 プッシュロッド
24 案内フランジ
Claims (1)
- シリンダ内に挿入されたプッシュロッドに調圧スプリングの弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、そのプッシュロッドの軸方向への移動によってベルトの張力変化を吸収するようにしたオートテンショナにおいて、前記シリンダの開口部を閉塞するオイルシールの補強金属環を電極としてその下端部をオイルシールの下端より下方に露出させ、プッシュロッドに嵌合されてシリンダの内径面により案内される案内フランジを接点部とし、前記電極の下端に対する接点部の接触によってプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出するようにしたことを特徴とするオートテンショナ。
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