JP4880428B2 - 給油式オートテンショナ - Google Patents

Description

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給油式オートテンショナに関するものである。

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ベルト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。

この種のオートテンショナとして、ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なベルト押圧用のプランジャと、そのプランジャに外方向への突出性を付与するリターンスプリングとを組込み、ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、その給油通路の作動油出口部にチェックバルブを設け、上記給油通路から圧力室内に供給される作動油によってベルトからプランジャに負荷される押込み力を緩衝し、リターンスプリングの押圧によって外方向に移動するプランジャによりベルトの弛みを吸収するようにしたものが知られている。

ところで、上記給油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負荷される押込み力によりプランジャが押込まれて、ストロークエンドの位置に保持されることになる。

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、プランジャの外方向へのストローク量が大きいため、圧力室の容積が大きくなって圧力が急激に低下し、その急激な圧力低下によって作動油中に溶存する空気が析出したり、外部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という問題があった。

その問題の解決には、特許文献１乃至３に記載されているように、プランジャの後退動を阻止する機構を設けることが有効である。ここで、特許文献１に記載された給油式オートテンショナにおいては、ハウジングに設けられた揺動可能なラチェットをプランジャの外周に形成されたラック歯に係合させてプランジャの後退動を防止するようにしている。

特許文献２に記載された給油式オートテンショナにおいては、プランジャにその後端面で開口するねじ孔を形成し、そのねじ孔にスクリュロッドの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、その雄ねじとねじ孔の内周に形成された雌ねじのねじ山を鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山の圧力側フランクの接触面に作用する摩擦力によってプランジャの後退動を防止するようにしている。

さらに、特許文献３に記載された給油式オートテンショナにおいては、ハウジングに形成されたシリンダ室の開口端部の内周にガイド溝を設け、そのガイド溝内にレジスタリングを組込み、プランジャの外周にはレジスタリングにより締め付けられる複数の円周溝を形成し、各円周溝の内周にテーパ面と、そのテーパ面の小径端に係合面とを設け、上記係合面に対するレジスタリングの係合によってプランジャの後退動を防止するようにしている。

実用新案登録第２５１６２７号公報 特許第３７４８６５６号公報 特許第３６７０９１１号公報

ところで、特許文献１に記載された給油式オートテンショナにおいては、ベルトの過振動によりプランジャが外方に突出し過ぎた場合、エンジンが低速に戻された時にプランジャの戻りを吸収することができず、ベルトが過張力になって切れたり、あるいは、ラチェットが破損したりすることがある。また、プランジャの外周面にラック歯を加工する必要があるため、加工コストが高くなるという不都合がある。

また、特許文献２に記載された給油式オートテンショナにおいては、ベルトが過張力になると、プランジャに負荷される動荷重により、圧力側フランクの接触面において滑りが生じてプランジャが後退動するため、ベルトの過張力を防止することができるものの、鋸歯状ねじの加工に手間がかかり、特許文献１に記載されたオートテンショナと同様に加工コストが高くなるという不都合がある。

さらに、特許文献３に記載された給油式オートテンショナにおいては、特許文献１に記載されたオートテンショナと同様に、プランジャを後退させることができないため、ベルトが過張力になる恐れがあり、また、プランジャの外周に対する円周溝の形成に手間がかかり、加工コストが高くなるという不都合がある。

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低コストの給油式オートテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なベルト押圧用のプランジャと、そのプランジャに外方向への突出性を付与するリターンスプリングとを組込み、ハウジングには前記プランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、その給油通路の作動油出口部にチェックバルブを設けた給油式オートテンショナにおいて、前記シリンダ室の開口端部に大径孔部を形成し、その大径孔部内において移動可能な制動用止め輪の内周にプランジャの突出方向に向けて傾斜して、プランジャの外周面に対する先端内径縁の係合によりプランジャの後退動を防止する複数の係合片を設け、前記大径孔部の開口端部に、その大径孔部の閉塞端とで制動用止め輪の軸方向への移動量を制限する止め輪抜止め用のストッパを設けた構成を採用したのである。

ここで、ストッパは、大径孔部の内周に取付けられた止め輪からなるものであってもよく、あるいは、ハウジングの端部外周に嵌合される円筒部を外周に有する抜止めリングからなるものであってもよい。

上記の構成からなる給油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、そのベルトからプランジャに押込み力が負荷されると、制動用止め輪はプランジャと共に押込まれて大径孔部の閉塞端に当接し、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プランジャの外周面に係合し、プランジャが停止状態に保持される。

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、プランジャ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、圧力室内に外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。

上記のように、この発明においては、ベルトの張力が増大すると、大径孔部の閉塞端に対する当接により制動用止め輪が停止状態に保持され、その制動用止め輪に形成された係合片の先端内径縁とプランジャ外周面の係合によってプランジャも停止状態に保持されるため、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。

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、プランジャ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のを確実に防止することができる。

また、大径孔部に係合片を有する制動用止め輪を組込んだ簡単な構成であり、プランジャの外周面には何も加工を施す必要がないため、コストの安い給油式オートテンショナを提供することができる。

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、ハウジング１はエンジンブロックにボルト止めされる取付片２を外周に有している。
また、ハウジング１にはその端面で開口するシリンダ室３が形成され、そのシリンダ室３内に摺動可能なプランジャ４と、そのプランジャ４を外方に向けて付勢するリターンスプリング５とが組込まれている。

ハウジング１には、プランジャ４の背部に形成された圧力室６に連通する給油通路７が形成され、その給油通路７の作動油出口部にチェックバルブ８が組込まれている。このチェックバルブ８は、圧力室６内の圧力が給油通路７に供給される作動油の供給圧力より高くなると、給油通路７を閉じるようになっている。

図２および図３に示すように、シリンダ室３の開口端部には大径孔部９が形成され、その大径孔部９内に制動用止め輪１０が組込まれている。また、大径孔部９の開口端部には止め輪抜止め用のストッパとしての止め輪１１が取付けられ、その止め輪１１と大径孔部９の閉塞端面間に形成された軸方向隙間δの範囲内において制動用止め輪１０は移動自在とされている。

制動用止め輪１０は、プランジャ４の突出方向に向けて傾斜する複数の係合片１０ａを内周に有し、各係合片１０ａの先端部はプランジャ４の外周面に弾性接触し、上記プランジャ４に押込み方向の荷重が負荷されると、各係合片１０ａの先端内径縁がプランジャ４の外周面に係合するようになっている。

実施の形態で示す給油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給油式オートテンショナを配置して、ハウジング１をエンジンブロックに固定し、リターンスプリング５により外方向への突出性が付与されたプランジャ４によって弛み側ベルトを押圧するようにする。

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５の押圧によってプランジャ４が外方に移動してベルトの弛みを吸収する。

一方、ベルトの張力が大きくなると、ベルトからプランジャ４に押込み力が負荷され、その押込み力は圧力室６内の作動油により緩衝される。

上記押込み力がリターンスプリング５の弾性力より大きい場合、圧力室６の作動油はシリンダ室３とプランジャ４の摺動面間に形成された微小なリーク隙間から外部にリークし、上記押込み力とリターンスプリング５の弾性力とが釣り合う位置までプランジャ４はゆっくりと後退し、ベルトの張力は一定に保持される。

上記のようなベルトの張力調整時、制動用止め輪１０はプランジャ４と共に移動する。経年変化によってベルトに伸びが生じると、リターンスプリング５の押圧によりプランジャ４は外方向に移動し、その制動用止め輪１０がストッパとしての止め輪１１に当接して停止すると、プランジャ４は係合片１０ａを径方向外方に弾性変形させつつ外方に移動してベルトの伸びを吸収する。

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、弛み側ベルトからプランジャ４に押込み力が負荷されるため、制動用止め輪１０はプランジャ４と共に押込まれて、図４に示すように、大径孔部９の閉塞端面に当接して停止し、その制動用止め輪１０の係合片１０ａの先端内径縁がプランジャ４の外周面に係合し、プランジャ４は停止状態に保持される。

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、プランジャ４の外方向への移動量も少ないために圧力室６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６内に外気を吸い込むこともなく、圧力室６内の作動油中に空気が混入するようなことはない。

図５は、エンジンの条件によるプランジャ４の軸方向変位の方向を示し、図６は、図５の条件により運転中に制動用止め輪１０と大径孔部９の閉塞端面との間に必要な軸方向隙間δの大きさを示す。また、図７は、エンジンスイープ時の給油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８はエンジンスイープ時のプランジャ４の軸方向変位を示す。

図５乃至図８において、図７は、１例として示すように、低速側と高速側で給油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８のプランジャ４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プランジャ４が押込まれるためである。

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回の変動荷重が給油式オートテンショナに作用する。その値は図７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、プランジャ４が突出する（３２００ｒ／ｍｉｎ付近）。

温度変化によるプランジャ４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。

経年変化によるベルトの伸びに関しては、プランジャ４は突出するのみである。

図６は、上記の条件によるプランジャ４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１０は大径孔部９の閉塞端面に当接することなく移動して、図７に示すような大きな荷重は制動用止め輪１０に作用しない。

経年変化によるベルトの伸びに対しては、リターンスプリング５の押圧によりプランジャ４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。

逆に、何らかの外乱により、プランジャ４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１０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プランジャ４は押込まれ、過張力を防止できる。

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。

また、給油式オートテンショナ内には、リターンスプリング５が組込まれているため、前記張力とリターンスプリング５の弾性力の差がプランジャ４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５は図７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５のスプリング荷重を差し引くと、プランジャ４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。

図２に示す実施の形態では、大径孔部９の開口端部の内周に取付けた止め輪１１によって制動用止め輪１０を抜止めしたが、図９に示すように、ハウジング１の端部外周に抜止めリング１２の外周に形成された円筒部１２ａを嵌合し、その円筒部１２ａの加締めにより抜止めリング１２をハウジング１の端面に衝合する状態に保持し、その抜止めリング１２によって制動用止め輪１０を抜止めしてもよい。

この発明に係る給油式オートテンショナの実施の形態を示す縦断正面図 制動用止め輪の組込み部を拡大して示す断面図 図１の右側面図 プランジャの後退動の阻止状態を示す断面図 エンジンの条件によるプランジャの軸方向変位の方向を示すグラフ エンジン運転中のプランジャの変位を示すグラフ エンジンスイープ時の給油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 エンジンスイープ時のプランジャの軸方向変位を示すグラフ この発明に係る給油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

１ ハウジング
３ シリンダ室
４ プランジャ
５ リターンスプリング
６ 圧力室
７ 給油通路
８ チェックバルブ
９ 大径孔部
１０ 制動用止め輪
１０ａ 係合片
１１ 止め輪（ストッパ）
１２ 抜止めリング（ストッパ）

Claims (3)

1. ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なベルト押圧用のプランジャと、そのプランジャに外方向への突出性を付与するリターンスプリングとを組込み、ハウジングには前記プランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、その給油通路の作動油出口部にチェックバルブを設けた給油式オートテンショナにおいて、
   前記シリンダ室の開口端部に大径孔部を形成し、その大径孔部内において移動可能な制動用止め輪の内周にプランジャの突出方向に向けて傾斜して、プランジャの外周面に対する先端内径縁の係合によりプランジャの後退動を防止する複数の係合片を設け、前記大径孔部の開口端部に、その大径孔部の閉塞端とで制動用止め輪の軸方向への移動量を制限する止め輪抜止め用のストッパを設けたことを特徴とする給油式オートテンショナ。
2. 前記ストッパが、大径孔部の内周に取付けられた止め輪からなる請求項１に記載の給油式オートテンショナ。
3. 前記ストッパが、ハウジングの端部外周に嵌合される円筒部を外周に有する抜止めリングからなる請求項１に記載の給油式オートテンショナ。

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