JP4039787B2

JP4039787B2 - 油圧式オートテンショナ

Info

Publication number: JP4039787B2
Application number: JP2000103500A
Authority: JP
Inventors: 一貴川島
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-04-05
Filing date: 2000-04-05
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2020-04-05
Also published as: JP2001289290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関におけるベルト伝動装置のベルトの張力を一定に保持する油圧式オートテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関におけるクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝えるベルト伝動装置においては、クランクシャフトの端部とカムシャフトの端部のそれぞれに取付けられた歯付プーリ間にタイミングベルトをかけ渡し、そのタイミングベルトの弛み側ベルトに油圧式オートテンショナの調整力を付与してタイミングベルトの張力を一定に保つようにしている。
【０００３】
上記油圧式オートテンショナとして、実公平３−１３６４７号公報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においては、作動油が充填されたシリンダ内に、その内部を圧力室とリザーバ室に仕切るピストンを摺動自在に組込み、そのピストンと共に軸方向に移動するロッドに張力調整ばねの弾性力を付与して外方向への突出性を付与している。
【０００４】
また、ピストンに圧力室とリザーバ室を連通する通路を形成し、その通路にチェックバルブを設け、前記圧力室内の作動油の圧力がリザーバ室内の作動油の圧力より高くなったとき、そのチェックバルブで通路を閉じるようにしている。チェックバルブは、弁体と、その弁体のストローク量を制限するリテーナとから成る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の従来のオートテンショナは、ピストンとシリンダ内周との間にわずかに隙間が設けられており、ピストンがシリンダ内方へ押されて圧力室の圧力がリザーバ室より高くなるとチェックバルブが閉じられると共に上記隙間からリザーバ室へ作動油が少しずつリークし、これによりロッドとピストンへの押圧力にダンピング効果を与えてベルト張力の変動によるプーリの振幅を最小限の範囲に抑制している。
【０００６】
かかるオートテンショナによるベルト伝動装置の張力を調整しながら自動車等を運転する際に、エンジンの回転数が低速回転から高速回転へと変化した場合、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、ベルト張力及びプーリ振幅のいずれも一定の回転数でピーク値に達し、これを境にしてその後さらに高速回転へと上昇するにつれて減少する。図においてＴ_N（通常）、Ｂ_N（通常）はリーク量が一般的な値として設定されたもの、又Ｔ_L（低）、Ｂ_L（低）は隙間を大きくしリーク量を大として設定されたものである。なお、カッコ（）内の低はダンピング応答時間が低いことを表す。
【０００７】
しかしながら、（strikethrough:歯付きプーリの歯飛び）、ベルトの摩耗、歯合い音などを減少させるためベルト張力を下げたいとの要望があり、特にベルト張力を下げる必要の大きい場合には上記リーク量の大きいタイプのオートテンショナで対応しているのが現状である。しかし、大きいリーク量のタイプは、一般的リーク量のものに比べてベルト張力は回転数の全域に亘って小さいが、プーリ振幅は反対に大きく、このためベルト張力の低い回転域でもプーリの振幅が増大し、各部の摩耗を生じるという不都合がある。
【０００８】
この発明は、上記の問題を圧力室の圧力が一定以上の圧力となろうとする所定のエンジン回転数領域で圧力室内の圧力を下げることによりベルト張力の増大を防ぎ、かつベルト張力の低い回転域ではプーリ振幅の小さい状態を維持できるオートテンショナを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、作動油が充填されたシリンダ内部に有底のスリーブを設け、スリーブ内部にピストンを摺動自在に組込んで内部を圧力室とリザーバ室に仕切り、ピストンと共に軸方向に移動するロッドを挿通させ、このロッドに張力調整ばねの弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、リザーバ室から圧力室へは両室を連通する通路を経由して作動油を流通し逆方向の流れは上記通路を遮断して阻止するチェックバルブを圧力室に臨んで設け、かつ所定以上の圧力となった圧力室の作動油を還流路を経由してリザーバ室へ還流させるリリーフバルブを圧力室に臨んで設けて成る油圧式オートテンショナとしたのである。
【００１０】
上記構成の油圧式オートテンショナでは、張力調整ばねの弾性力によりベルト伝動装置のタイミングベルトの張力を調整しながら、シリンダ内のチェックバルブとピストン及びスリーブの摺動面間の隙間からのリークによりダンピング効果が付与される。チェックバルブは圧力室からリザーバ室への作動油の流れを阻止し、圧力室へリザーバ室より高い圧力が作用すると上記隙間からのリークを利用してピストンを移動させてロッドに対する押圧力を緩和し、ダンピング効果を与える。
【００１１】
圧力室にはリリーフ弁が臨んで設けられているため、圧力室が一定以上の値になるとリリーフ弁により圧力室の圧力を逃がし、作動油をリザーバ室へ還流する。これにより、ロッドに押圧力が作用したときの圧力室内の圧力が一定以上となったときの張力の増大を阻止し、エンジン回転数の変化により増大するタイミングベルトの張力を一定値以下に抑制する。又、エンジン回転数が、一定値以下のタイミングベルトの張力範囲では、スリーブとピストン間の摺動面間の隙間を通常の値に設定しておけば、特に上記隙間を通る作動油のリーク量が増大することがなく、従ってプーリ振幅を小さく抑えることができる。
【００１２】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の油圧式オートテンショナの概略構成を示す。図示のように、油圧式オートテンショナ１０のシリンダ１１は、アルミ合金から成る底付きの外筒１２と、その外筒１２内に挿入された鋼製の底付きのスリーブ１３とから成り、内部には作動油が充填されている。スリーブ１３は大径段部１２ａと小径段部１２ｂを有する異径段状の穴内に挿入され、スリーブ１３の下端部が小径段部１２ｂに当接して嵌合されている。外筒１２の上側開口部内にはオイルシール１４が挿入され、止め輪１５の取付けによって抜け止めされている。スリーブ１３内にはピストン１６が摺動自在に組み込まれている。ピストン１６はロッド挿入孔１７を上部に有し、そのロッド挿入孔１７にロッド１８の下部が挿入されている。ここで、ロッド１８はロッド挿入孔１７に圧入してもよく、あるいは抜き差し自在に挿入してもよい。
【００１３】
上記ロッド１８は、上記オイルシール１４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。ロッド１８のシリンダ１１内に位置する部分にはウエアリング１９が嵌合されている。ウエアリング１９は外筒１２の内径面に沿ってスライド自在とされ、そのウエアリング１９とスリーブ１３の外側でシリンダ１１の内周面の中間よりやや下方寄りに設けられた大径段部１２ａとの間の間隙２０に張力調整ばね２１が組み込まれている。大径段部１２ａの上面が間隙２０の底面を成し、同時にばね座となっている。ウエアリング１９は上記張力調整ばね２１によってロッド１８の外周に形成された段部１８ａに押し付けられ、その張力調整ばね２１の押圧によってロッド１８に外方向への突出性が付与されている。
【００１４】
前記ピストン１６には、その下方に設けられた圧力室２２と、その上方に形成されたリザーバ室２３とを連通する通路２４が設けられている。通路２４は圧力室２２に臨んでピストン１６の底部に設けたチェックバルブ２５によって開閉される。チェックバルブ２５はボールから成る弁体２６と、その弁体２６のストローク量を制限するリテーナ２７と、このリテーナ２７をピストン１６の下面に押し付けるリテーナスプリング２８とから成り、前記弁体２６は圧力室２２内の作動油の圧力がリザーバ室２３内の作動油の圧力より高くなったとき通路２４を閉じるようになっている。
【００１５】
なお、ピストン１６とスリーブ１３との間には図示していないがその摺動面間に極くわずかな隙間が形成されることとなり、ピストン１６がシリンダ内側へ押圧されて圧力室２２の圧力がリザーバ室２３より高くなると少しずつリザーバ室２３へリークするようになっている。この隙間は課題の欄で説明した一般的なリーク量となる値とされ、例えば図示の例では約１０μｍ程度である。これに対し従来のリーク量の大きいものでは４０μｍ程度の隙間として設定される。
【００１６】
スリーブ１３の下方にはリリーフバルブ３０が設けられている。このリリーフバルブ３０はスリーブ１３の底部に圧力室２２に臨んで設けた通路３１を開閉するものであり、ボールで形成される弁体３２と、その弁体に所定の弾性押圧力を付与するばね３３と、このばねを保持するリテーナ３４とから成り、シリンダ１１の下端の小径穴内に設けられている。そして、リリーフ弁３０の弁室３５内に弁体３２が開いて流体が流れ出すと、その流体を逃がすための十字溝３６が小径穴の外周とスリーブ１３が嵌合する中径穴の外周とに亘って設けられている。十字溝の上端は、図示のように、スリーブ１３の外周の間隙２０に連通している。なお、上記通路３１の弁室３５、十字溝３６、間隙２０は、圧力室２２の作動油をスリーブ１３の上端を通ってリザーバ室２３へ逃がす際の還流路を形成している。
【００１７】
上記の構成から成る油圧式オートテンショナにおいて、図示しないベルト伝動装置のタイミングベルトに弛みが生じると、張力調整ばね２１の押圧によりロッド１８が外方向へ移動し、ベルトの弛みが吸収されるが、このロッド１８の外方向への移動時、ピストン１６もリテーナスプリング２８の押圧によりロッド１８と共に移動する。そのピストン１６の移動によって圧力室２２内の作動油の圧力がリザーバ室２３内の作動油の圧力より低くなるため、チェックバルブ２５の弁体２６は通路２４を開放する。このため、リザーバ室２３内の作動油は通路２４から圧力室２２内に流れ、ピストン１６およびロッド１８は上方にスムーズに移動してタイミングベルトの弛みを直ちに吸収する。
【００１８】
一方、タイミングベルトの弛み側の張力が増大すると、その弛み側ベルトによりロッド１８がシリンダ１１の内側へ押し込まれる。このとき、圧力室２２内の作動油の圧力がリザーバ室２３内の圧力より高くなるため、チェックバルブ２５の弁体２６は通路２４を閉じ、ロッド１８に付与される押込力が圧力室２２内の作動油によって緩衝され、タイミングベルトの弛み側ベルトの弛みによる振動が防止される。
【００１９】
ロッド１８に付与される押込力が張力調整ばね２１の弾性力より大きい場合、圧力室２２内の作動油はピストン１６とスリーブ１３の摺動面間よりリザーバ室２３内にリークし、ピストン１６は張力調整ばね２１の弾性力とタイミングベルト（strikethrough:５）の張力とが釣り合う位置まで下降して停止する。そして、上記ピストン１６が作動油のリークによって移動することによりダンピング効果が得られる。タイミングベルトの張力は常に移動するためその弛みや張力の増大に従って上記作動が繰り返され、タイミングベルトにダンピング効果を及ぼしながら張力の調整が行なわれる。
【００２０】
上記のようなタイミングベルトの張力調整時にベルト張力が一定の値を超えると、ロッド１８の押込力の増大により圧力室２２内の圧力も一定の圧力以上になろうとする。しかし、この実施形態のオートテンショナではシリンダ底部にリリーフ弁３０が設けられているため、上記圧力がその弁体３２を押圧しているばね３３の弾性力をわずかに超えると、弁体３２を押し下げて通路３１が開放され、圧力室２２の作動油が弁室３５へと流れ、さらに十字溝３６を通ってスリーブ１３の外周の隙間２０からリザーバ室２３へ戻り、これにより圧力室２２内の圧力が低下し、ばね３３で設定される一定の圧力値に保持される。
【００２１】
上記のようなオートテンショナの作動において、エンジン回転数が変化した場合のベルト張力及びプーリ振幅との関係について見ると図３の（ａ）、（ｂ）に示すように変化する。実施形態のものは、図中でＴ_S、Ｂ_Sの符号を付したものである。エンジン回転数が図中の回転数Ｎ_Dより低い又はＮ_Uより高いところでは、ベルト張力Ｔ_Sはリーク量の大きいタイプのＴ_Lより大きいが、所定範囲Ｎ_D〜Ｎ_U間ではリリーフ弁３０が作動するため、一定値に抑えられる。従って、ベルト張力を全般的に低く抑えることができる。一方、プーリ振幅については、所定範囲Ｎ_D〜Ｎ_U間では振幅はピーク値を持ち、そのピーク値はリーク量の大きいタイプのピーク値と同じく大きくなるが、Ｎ_D以下又はＮ_U以上の回転数領域ではプーリ振幅は一般的リーク値のタイプと同じ値に抑制される。従って、以上からベルト張力をエンジン回転数の変化の全領域に亘って一定以下に抑制しながら、ベルト張力が一定値以下の領域ではプーリ振幅も低い値に抑えることが可能となる。
【００２２】
図２に第２実施形態の油圧式オートテンショナの主要縦断面図を示す。この実施形態ではチェックバルブ２５とリリーフバルブ３０が第１実施形態とは上下が逆の関係となるように設けられている点が大きく異なる。即ち、図示のように、チェックバルブ２５はスリーブ１３の底部に、かつ圧力室２２に臨んで、リリーフバルブ３０はピストン１６の底部（下方側内部）の凹所を弁室３５としてそこに、かつ圧力室２２に臨んでそれぞれ設けられている。但し、スリーブ１３は弁室３５をシリンダ１１の底部に設けていないため小径段部１２ｂが不要となり、大径段部１２ａのみの異径段状の穴内に挿入されている。なお、以下では同一の機能部材については同一符号を付して説明を省略し、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。
【００２３】
チェックバルブ２５は、スリーブ１３の底部に設けた通路２４ａを開閉するように第１実施形態とは上下逆向きに設けられ、十字溝３６はシリンダ１１の底部で十字状にクロスするように形成されているため、上記通路２４ａはその中央の十字クロス位置で十字溝３６に連通している。ピストン１６の下面には押板３４’が取付けられており、この押板３４’に設けた通路３１を開閉するリリーフバルブ３０がピストン１６の内部に設けられている。通路３１の弁室３５側開口が弁座を形成している。リリーフバルブ３０の構成部材は第１実施形態と同じであるが、弁室３５はピストン１６の上部の通路２４にも連通している。なお、この実施形態では通路３１、弁室３５、通路２４からピストン１６とロッド１８の嵌合部の隙間を通りリザーバ室２３へ通じる流路が還流路を形成している。
【００２４】
上記構成のこの実施形態の油圧式オートテンショナの作用は、基本的には第１実施形態と同じであるが、チェックバルブ２５、リリーフバルブ３０を逆に設けた点で以下のように若干第１実施形態と異なる。ロッド１８の外方向への移動時には圧力室２２内の圧力がリザーバ室２３より低くなり、通路２４ａが開放されるが、この時リザーバ室２３内の作動油はスリーブ１３の上端から隙間２０、十字溝３６を通ってスリーブ１３の底部の十字溝クロス位置から通路２４ａへと流れる。これによりピストン１６、ロッド１８は上方へスムーズに移動してタイミングベルトの弛みを吸収する。
【００２５】
タイミングベルトの張力が増大し、ロッド１８がシリンダ１１の内側へ押込まれると、圧力室２２の圧力がリザーバ室２３より高くなるため、弁体２６が通路２４ａを閉じ、圧力室２２の作動油がリークによってリザーバ室２３へリークしてダンピング効果を及ぼす点は第１実施形態と同じである。この場合も圧力室２２の圧力が一定値をわずかに超えるとリリーフ弁３０が作動する。通路３１を通って弁体３２に作用する圧力が一定値を超えると弁体３２が開放され、圧力室２２の圧力が弁室３５へ逃げることとなる。弁室３５へ流入した作動油はピストン１６の上端にロッド１８の下端が嵌合している隙間からリザーバ室２３へ還流される。
【００２６】
以上からチェックバルブ２５、リリーフバルブ３０の作動は第１実施形態と流れが逆になることが分るが、その作動の基本動作は第１実施形態と同様であることが分る。従って、チェックバルブ２５によるダンピング効果も同様に得られることは勿論であるが、特にリリーフバルブ３０を設けたことにより図３に示す作用も第１実施形態と同様に得ることができることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の油圧式オートテンショナはシリンダ内に圧力室とリザーバ室に仕切るピストンを設け、このピストンと共に移動するよう挿通したロッドに張力調整ばねの弾性力を付与し、両室を連通する通路の一方向への流れを阻止するチェックバルブと、圧力室の圧力が一定値以上になると還流路を経由して圧力室の作動油を還流するリリーフバルブとをそれぞれ圧力室に臨んで設けたものとしたから、張力調整ばねの弾性力によりタイミングベルトの張力の変動を緩和し、その変動の増大をチェックバルブとスリーブ及びピストンの摺動面間の隙間からのリークにより抑制してダンピング効果を付与すると共に、リリーフ弁により圧力室の圧力が一定値以上になろうとするとその圧力を逃がして一定値に抑制し、従ってタイミングベルトの張力を一定値以下に防止すると共にその一定値以下の張力範囲のエンジン回転数域ではプーリ振幅を小さく維持することができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の油圧式オートテンショナの主要縦断面図
【図２】第２実施形態の油圧式オートテンショナの主要縦断面図
【図３】リリーフ弁による作用の説明図
【符号の説明】
１１シリンダ
１６ピストン
１８ロッド
２１張力調整ばね
２２圧力室
２３リザーバ室
２４通路
２５チェックバルブ
２６弁体
２７リテーナ
２８リテーナスプリング
３０リリーフ弁
３１通路
３２弁体
３３ばね
３４リテーナ
３５弁室
３６十字溝

Claims

作動油が充填されたシリンダ１１内部に有底のスリーブ１３を設け、スリーブ１３内部にピストン１６を摺動自在に組込んで内部を圧力室２２とリザーバ室２３に仕切り、ピストン１６と共に軸方向に移動するロッド１８を挿通させ、このロッド１８に張力調整ばね２１の弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、リザーバ室２３から圧力室２２へは両室を連通する通路２４を経由して作動油を流通し逆方向の流れは上記通路２４を遮断して阻止するチェックバルブ２５を圧力室２２に臨んで設けると共に、所定以上の圧力となった圧力室２２の作動油を、還流路を経由してリザーバ室２３へ還流させるリリーフバルブ３０を、圧力室２２に臨んで、かつこの圧力室２２でチェックバルブ２５から隔てて設けて成る油圧式オートテンショナ。
前記チェックバルブ２５をピストン１６の底部に圧力室２２に臨んで設け、前記リリーフバルブ３０をスリーブ１３の底部に圧力室２２に臨んで設けたことを特徴とする請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
前記チェックバルブ２５をスリーブ１３の底部に圧力室２２に臨んで設け、前記リリーフバルブ３０をピストン１６の底部に圧力室２２に臨んで設けたことを特徴とする請求項１に記載の油圧式オートテンショナ。
前記ピストン１６の底部に設けた凹所を弁室３５としてそこにリリーフバルブ３０を設け、リリーフバルブ３０の弁座によりその弁室３５を圧力室２２から仕切るように形成したことを特徴とする請求項３に記載の油圧式オートテンショナ。
前記リリーフバルブ３０を、還流路を開閉する弁体３２と、この弁体３２を所定の力で弁座に付勢するばね３３とで構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。
前記弁体３２をボールにより形成したことを特徴とする請求項５に記載の油圧式オートテンショナ。
前記ロッド１８にシリンダ１１内周面に沿って摺動自在に案内されるリング部材１９を取付け、スリーブ１３の外周面とシリンダ１１内周面との間に設けた環状空間に一端をリング部材に係合し、他端を環状空間の底部に係合した張力調整ばね２１を組込んだことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の油圧式オートテンショナ。