JPH0637219Y2 - オートテンショナ用アクチュエータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はエンジンのタイミングベルトに張力を付与する
オートテンショナ用アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

エンジンの動弁機構を駆動するカムシャフト，並びに，
種々の補機類はタイミングベルト又はチェーン等の伝動
部材により回転駆動され，この伝動部材はクランクシャ
フト及び前記カムシャフト及び補機類に夫々装着された
各プーリに掛回されて当該クランクシャフトの回転をカ
ムシャフト及び補機類に伝達する。前記伝動部材として
は軽量化及び騒音の低減等を図るためにタイミングベル
トが広く使用されている。しかしながら，このタイミン
グベルトはエンジンの温度の高低差と当該タイミングベ
ルトの伸びによりその張力が変化し，騒音の発生，耐久
性の低下等の要因となる。そこで，オートテンショナ
（ベルトテンショナ）を設けてタイミングベルトの張力
の変化を吸収して当該タイミングベルトに常に適正な張
力を付与するようにしている。

かかるオートテンショナは特開昭61-294250号等で提案
されているが一般に，第５図に示すように構成され，オ
ートテンショナ１はテンショナプーリ２と，当該テンシ
ョナプーリ２を軸３を介して回転可能に軸支すると共
に，軸４によりシリンダブロック（図示せず）に回動可
能に軸支されたテンショナボディ５と，該テンショナボ
ディ５と一体成形されたテンショナアーム5aに矢印Ａ方
向の押圧力を付与するアクチュエータ６とから構成され
る。一方，第５図に示すように，車両の動力伝達機構に
おいては，テンショナプーリ２の下方にクランクシャフ
トプーリ7,オイルポンププーリ８が夫々配され，オイル
ポンププーリ８の上方のテンショナプーリ２と対向する
位置にはアイドラプーリ９が配設され，テンショナプー
リ２の上方には図示しないカムシャフトプーリが配設さ
れて，これらのプーリにはタイミングベルト10が掛回さ
れている。

アクチュエータ６は作動油を充填されたシリンダ61と，
該シリンダ61内に摺動可能に貫挿され，その軸心にプッ
シュロッド63を固着されたビストン62と，ピストン62の
一端面とシリンダ61の底面との間に画成された第１油室
61bに縮設され，ピストン62及びプッシュロッド63に矢
印Ａ方向の押圧力を付与するスプリング64と，ピストン
62の他端面とにより第２油室61eを構成するオイルシー
ル68等とから構成される。ピストン62及びプッシュロッ
ド63には第１油室61bと第２油室61eとを連通する第１油
路70が穿設されている。

第１油路70の第１油室61b内における開口端にはチェッ
クボール65a,バネ65b,ボールリテーナ65cからなるチェ
ック弁65が配設されている。また，シリンダ61の上部に
は作動油の油圧を調節するリザーバ室61aが形成され，
このリザーバ室61a内にはダイアフラム66が配設されて
いる。さらにリザーバ室61aと第２油室61eとは第１油路
70の管路径よりも大きな管路径をもった第２油路80によ
り連通されている。

シリンダ61の底面の油供給口61cは盲栓67により，上部
開口端はオイルシール68により閉塞され，オイルシール
68の中心孔からプッシュロッド63の先端が突出し，その
先端面は前述したテンショナアーム5aの下面に当接して
いる。かかる構成のオートテンショナ１において，タイ
ミングベルト10の伸，縮に応じてアクチュエータ６のプ
ッシュロッド63を進，退させ，テンショナプーリ２を介
して当該タイミングベルト10に常に適正な張力を付与す
るようにしている。具体的には，運転時にタイミングベ
ルト10の張力が低下して緩みが生じると，スプリング65
の押圧力によりピストン62及びプッシュロッド63が一体
に上昇し，プッシュロッド63の先端面がテンショナアー
ム5aを押し上げて当該テンショナアーム5aを軸４を中心
として回動させ，これによりテンショナプーリ２の回転
軸３も図中右方，つまり，タイミングベルト10の張力を
増大させる方向に移動し，当該タイミングベルト10の張
力が補正される。このようなピストン62の上昇時には当
該ピストン62の端面とシリンダ61の底面との間に画成さ
れた第１油室61bの油圧が第２油室61eの油圧より低くな
るため，チェック弁65が開き，リザーバ室61a,第２油室
61eから作動油が第２油路80,第１油路70を介して第１油
室61bに流入し，タイミングベルト10の張力とスプリン
グ64の張力とが釣り合ったところでピストン62が停止
し，ベルト張力を一定に保持する。

逆に，タイミングベルト10の張力が増大した場合は，テ
ンショナボディ５及びテンショナアーム5aによってプッ
シュロッド63及びピストン62が図中下方に押され，第１
油室61bの油圧が上昇する。従って，チェック弁65が第
１油路70を閉塞し，第１油室61b内の作動油はピストン
によって圧縮されるためピストンとシリンダ61との間の
微小な間隙から当該作動油が徐々に第２油室61e,リザー
バ室61aに流入するので，ピストン62は下方に向かって
徐々に移動する。そして，テンショナアーム5aによる荷
重とスプリング64の張力とが釣り合ったところでピスト
ン62が停止し，ベルト張力が一定に保持される。

〔考案が解決しようとする課題〕

とこで，エンジン停止時に僅かにクランク軸が反転して
止まる場合があり，この場合ベルトの張力によりテンシ
ョナアーム5aが押されて経時的にピストン62が押し下げ
られた状態で停止する。この時，タイミングベルト10は
第５図に実線で示すように，クランクシャフトプーリ７
からアイドラプーリ９にかけての領域で緩みを生じる。
この状態から，急激にエンジンを始動すると，クランク
シャフトプーリ７が図示のように時計回りに回転するの
で，それまで緩んだ状態だったクランクシャフトプーリ
７からアイドラプーリ９にかけての領域のタイミングベ
ルト10が張ると同時に，オートテンショナ１側のタイミ
ングベルト10が破線で示すように緩む。これにより，ア
クチュエータ６内のピストン62及びプッシュロッド63が
スプリング64の押圧力により急激に上昇する。しかしな
がら、このピストン62及びプッシュロッド63が急激に上
昇すると，作動油は第１油路70を経て第１油室61b内へ
流入するよりもむしろ管路抵抗の少ない第２油路80を経
てリザーバ室61a内へ流れ込もうとするため，第１油室6
1b内は負圧となり，これによって第１油室内に気泡が発
生する。この状態で，タイミングベルト10の張力が増大
すると，プッシュロッド63及びピストン62がテンショナ
アーム5aにより押し下げられるが，上述したように，第
１油室61b内には気泡が存在しているため，作動油のダ
ンパ効果が発揮されず，当該プッシュロッド63およびピ
ストン62が急激に移動してしまう。（いわゆるスポンジ
現象。） この結果，エンジン始動時において，第１油路70,第２
油路80から作動油が第１油室61bに供給されるまでは，
上記したように，ピストン62及びプッシュロッド63が大
きなストロークで進退を繰り返すため，タイミングベル
トが振動し，タイミングベルトとベルトが一との間で接
触がおこり，これによって騒音が発生したり，プッシュ
ロッド63とテンショナアーム5aとが衝突して騒音が発生
したり，オイルシール68が摩耗損傷したり，タイミング
ベルト10がテンショナプーリ２から逸脱したり，さらに
はリザーバ室61aの許容量以上の作動油が第２油室61e内
からリザーバ室61a内に流入し，リザーバ室61aに配設さ
れたダイヤフラム66を破損させてしまう等の不具合が発
生していた。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記に鑑み創案されたもので，プッシュロッド
を一体に固着したピストンと，同ピストンを摺動自在に
内嵌すると共に作動油が充填されたシリンダと，上記シ
リンダ外部に設けられ上記シリンダ内部の油圧を調整す
る油圧調整室とを有するオートテンショナ用アクチュエ
ータにおいて，上記ピストンにより上記シリンダ内を第
１油室と第２油室とに区画し，上記ピストンを上記第２
油室側へ付勢するスプリングを配設する一方，上記ピス
トン又はプッシュロッドに穿設されて，上記第１油室と
上記第２油室とを連通する第１油路と，上記第１油室内
に開口した上記第１油路開口部に設けられ，かつ，上記
開口部を閉塞する第１の位置と，上記開口部を開放する
第２の位置との間において上記ピストンの移動方向と同
方向に移動可能な弁体を有し，上記第１の位置において
上記第１油室から上記第２油室への作動油の流入を阻止
し，上記第２の位置において上記第２油室から上記第１
油室への作動油の流入を可能とする逆止弁と，上記第２
油室と上記油圧調整室とを連通させる第２油路とを設け
るとともに，上記第１油路の管路径を上記第２油路の管
路径よりも大きくし，上記逆止弁の弁体移動距離を上記
シリンダの内径の1.5％以上としたことを特徴とするオ
ートテンショナ用アクチュエータを第１の要旨とし，プ
ッシュロッドを一体に固着したピストンと，同ピストン
を摺動自在に内嵌すると共に作動油が充填されたシリン
ダと，上記シリンダ外部に設けられ上記シリンダ内部の
油圧を調整する油圧調整室とを有するオートテンショナ
用アクチュエータにおいて，上記ピストンにより上記シ
リンダ内を第１油室と第２油室とに区画する一方，上記
ピストン又はプッシュロッドに穿設されて，上記第１油
室と上記第２油室とを連通する第１油路と，上記第１油
室内に開口した上記第１油路開口部近傍に上記第１油室
から上記第２油室への作動油の逆流を阻止する逆止弁
と，上記第２油室と上記油圧調整室とを連通させる第２
油路とを設けるとともに，上記第２油路の管路径を上記
第１油路の最小管路径の70％以下としたことを特徴とす
るオートテンショナ用アクチュエータを第２の要旨とす
る。

〔作用〕

上記構成によれば，プッシュロッドが突出する時は，作
動油は油圧調整室内へ流入するよりもむしろ管路抵抗の
少ない第１油路を経て第１油室内へ速やかに流入するた
め，第１油室内が負圧になることがなく，気泡が発生す
ることもない。またプッシュロッドが押し下げられる時
は逆止弁が閉状態となり，作動油は，第１油路を通過し
て第２油室内から第１油室内へ流れ込むことが阻止され
るため，シリンダとピストンとのわずかな隙間を通って
第２油室内へ流れ込み，充分なダンパ効果が得られる。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例について説明する。尚従来技術と
同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例におけるオートテンショナ用アクチュエータ
６′は第１図に示すとおり，従来例と略同一の構造を成
しているが，第２油路80の管路径φＤを第１油路70の管
路径φｄの70％以下とし，ボールストロークＳをシリン
ダ61の内径φｄ′の1.5％以上と設定してある。以下上
記第２油路80の管路径φD,ポールストロークＳを上記値
に設定した理由について第２図〜第４図に沿って説明す
る。

まず第２図について説明すると，この第２図はシリンダ
61の内径φｄ′に対するボールストロークＳ（S/φ
ｄ′）をパラメータとして，第１油路70の最小管路径φ
ｄに対する第２油路80の管路径φＤ（φD/φｄ）の違い
によるピストン62及びプッシュロッド63の突出速度VAを
示したグラフである。

ここで，φD/φｄが大きく,S/φｄ′が小さい場合には,
VAが速いうえに作動油は第１油室61b内へほとんど流れ
込まず管路径の大きい，即ち管路抵抗の小さいリザーバ
室61a内へ流れ込むため，第１油室61b内は負圧となり気
泡が発生してしまう。

またφD/φｄが大きく,S/φｄ′も大きい場合にはVAが
さらに速くなるうえに，作動油はやはり管路抵抗の小さ
いリザーバ室61a内へ流れ込むため，やはり第１油室61b
内は負圧となってしまい気泡が発生してしまう。

即ち，φD/φｄが大きければS/φｄ′の大小にかかわら
ず常に第１油室61b内には負圧が発生していることにな
る。

次にφD/φｄが小さく,S/φｄ′も小さい場合には,VAは
小さくなり,S/φｄ′も小さいため作動油は第１油室61b
内へ流れにくくなるが，スプリング64はφD/φｄが大き
いときと同様の力でピストン62を押し上げようとするた
め第１油室61b内はやはり負圧となる。

そしてφD/φｄが小さくS/φｄ′が大きい場合には,VA
は多少速くなるが，φD/φｄが大きいときと比較すれば
小さいものであり，さらに第１油路70の管路径φｄが第
２油路80の管路径φＤよりも大きく,S/φｄ′も大きい
ため作動油は第１油室61b内へ速やかに流れ込み，第１
油室61b内が負圧になることはない。但し，プッシュロ
ッド63がテンショナアーム5aに押し戻される場合,S/φ
ｄ′が大きすぎるとチェックボール65aが第１油路70の
開口を閉塞するまでにピストン62及びプッシュロッド63
の移動に対して遅れを生じ，作動油が第１油路70を逆流
してしまうため，充分なダンパ効果を得ることができな
くなってしまう。また第２図中の点線はφD/φｄが０の
場合について示したものであるが，φD/φｄが０（即ち
リザーバ室が無い状態）ではリザーバ室61aが熱による
作動油の膨張分を吸収したり，熱によるピストン62及び
プッシュロッド63の体積変化に伴う作動油の変動分を吸
収したりすることができなくなるため，φD/φｄを０と
することはできない。

以上のことからφD/φｄは０以上であるが小さい方がよ
く,S/φｄ′はある程度の大きさが必要であることがわ
かる。

これらのことを踏まえた上で，第３図，第４図について
説明する。

第３図はφD/φｄをパラメータとしたφ／φｄ′の違い
によるピストン62及びプッシュロッド63の収束時間の変
化を示したグラフであるが，ここでいう収束時間とはス
ポンジ現象が収まるまでにかかる時間のことをいう。

第３図によれば,S/φｄ′が変化してもφD/φｄが0.7以
下，即ち第２油路80の管路径φＤが第１油路70の最小管
路径φｄの70％以下であれば，ピストン62及びプッシュ
ロッド63は短時間で収束することがわかる。

第４図はS/φｄ′をパラメータとしたφD/φｄの違いに
よるピストン62及びプッシュロッド63の収束時間の変化
を示したグラフである。第４図によればφD/φｄに関係
なくS/φｄ′が0.015程度以上，即ちボールストローク
Ｓがシリンダ61の内径φｄ′の1.5％程度以上であれば
ピストン62及びプッシュロッド63は短時間で収束するこ
とがわかる。

以上第２図，第３図，第４図からチェックボール65aの
ボールストロークＳをシリンダ61の内径φｄ′の1.5％
以上，第２油路80の管路径φＤを第１油路70の最小管路
径φｄの70％以下とした。

次に上記の寸法をもったアクチュエータ６′の作用につ
いて説明する。

まずエンジン始動時等によってオートテンショナ１側の
タイミングベルトに緩みが生じた場合は第１図（ａ）に
示すようにピストン62及びプッシュロッド63がスプリン
グ64の押圧力によって急激に飛出すため第１油室61b内
は負圧の傾向となる。このとき第２油室61e内はピスト
ン62及びプッシュロッド63の飛出しに伴って高圧とな
り，第２油室61e内の作動油は第２油路80を介してリザ
ーバ室61a内へ流入し，かつ第１油路70を通過し，チェ
ック弁65を介して第１油室61b内へ流入する。このとき
上述した如く，第２油路80の管路径φＤを第１油路70の
最小管路径φｄの70％以下，チェック弁65のボールスト
ロークＳをシリンダ61の内径φｄ′の1.5％程度以上と
設定してあるため，作動油は第２油路80を通過してリザ
ーバ室61a内よりはむしろ第１油路70を通過して第１油
室61b内へ流入しようとする。またこのときボールスト
ロークＳが小さすぎて作動油の流通が滑らかに行なわれ
ないということがないため一瞬負圧になっていた第１油
室61b内は速やかに初期の圧力値に復帰する。次にタイ
ミングベルト10の張力が増大してピストン62及びプッシ
ュロッド63が押し戻される場合は第１図（ｂ）に示され
るようにチェックボール65aにより第１油路70aの開口部
が閉塞され，第１油室61b内の作動油はピストン62とシ
リンダ61との微小な間隙を経て第２油室61e内及びリザ
ーバ室61a内へ流入する。またピストン62及びプッシュ
ロッド63が押し戻される際，ボールストロークＳはシリ
ンダ61の内径φｄ′の1.5％以上としたため，ボールス
トロークＳが大きすぎてチェックボール65aがピストン6
2及びプッシュロッド63の動きに追従できず，作動油が
第１油路70を逆流して第２油室61e内へ流入するといっ
た不具合も防止できる。このため充分なダンパ効果が得
られ，ピストン62及びプッシュロッド63が大ストローク
で移動することがない。

従って本実施例によればピストン62及びプッシュロッド
63が突出する際には第１油室61b内が負圧になり気泡が
発生することもなく，さらにピストン62及びプッシュロ
ッド63が押し戻されるときには充分なダンパ効果を得る
ことができるため，スポンジ現象によっておこるタイミ
ングベルト10の振動によるベルトカバー等との接触によ
る騒音の発生や，オイルシール68の摩耗・損傷，ダイヤ
フラム66の破損，タイミングベルト10のテンショナプー
リ２からの逸脱，プッシュロッド63の折損等の不具合を
防止することができる。また本実施例ではφD/φｄを70
％以下でかつS/φｄ′を1.5％以上としてあるが，いず
れか一方のみが満足するものでもよい。

また本実施例についてはオートテンショナ用アクチュエ
ータとして常用のシリコン油（常温で粘度500CST程度）
を作動油として用い，プッシュロッド63の軸方向に沿っ
て穿設した第１油路70の管路径を3.0mm,プッシュロッド
63の周方向に向かって穿設し，かつ上記3.0mmの管路径
に連通接続した第１油路70の最小管路径φｄを1.5mm,シ
リンダ61の内径φｄ′を14mmとし実験した結果を示した
が，第１油路70の管路径が2.5mm〜3mm程度，第１油路70
の最小管路径φｄが1.2mm〜1.5mm程度及びシリンダ61の
内径φｄ′が10mm〜20mm程度であれば本実施例と略同等
の結果を得ることができる。

〔考案の効果〕

本考案によるオートテンショナ用アクチュエータによれ
ば，ピストン及びプッシュロッドが急激に突出する場合
でも，作動油が油圧調整室よりも第１油室内へ速やかに
流入するため，第１油室内が負圧になることがなく，気
泡が発生することがない。またピストン及びプッシュロ
ッドが押し戻される場合にはピストンとシリンダ間の間
隙から作動油が第１油室から第２油室へ流入するため充
分なダンパ効果を得ることができる。

従ってスポンジ現象を防止でき，タイミングベルトとベ
ルトカバーとの接触による騒音の発生，オイルシールの
摩耗・損傷，ダイヤフラムの破損，タイミングベルトの
テンショナプーリからの逸脱，プッシュロッドの折損等
の不具合を防止できるとともにオートテンショナ用アク
チュエータとして耐久性・信頼性が向上する等の効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のオートテンショナ用アクチュエータの
一実施例を示す縦断面図，第２図はシリンダ内径に対す
るボールストロークをパラメータとして，第１油路径に
対する第２油路径の違いによるピストン及びプッシュロ
ッドの突出速度の変化を示したグラフ，第３図は第１油
路径に対する第２油路径をパラメータとしたボールスト
ロークの違いによるピストン及びプッシュロッドの収束
時間の変化を示したグラフ，第４図はシリンダ内径に対
するボールストロークをパラメータとして，第１油路の
最小管路径に対する第２油路径の違いによるピストン及
びプッシュロッドの収束時間の変化を示したグラフ，第
５図は従来例を示す構成図を夫々表す。 ６′……アクチュエータ 61……シリンダ 62……ピストン 63……プッシュロッド 61a……リザーバ室 61b……第１油室 61e……第２油室 65a……チェックボール 70……第１油路 80……第２油路

フロントページの続き 審査官 内田 博之 (56)参考文献 実開 昭62−45451（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プッシュロッドを一体に固着したピストン
   と，同ピストンを摺動自在に内嵌すると共に作動油が充
   填されたシリンダと，上記シリンダ外部に設けられ上記
   シリンダ内部の油圧を調整する油圧調整室とを有するオ
   ートテンショナ用アクチュエータにおいて，上記ピスト
   ンにより上記シリンダ内を第１油室と第２油室とに区画
   し，上記ピストンを上記第２油室側へ付勢するスプリン
   グを配設する一方，上記ピストン又はプッシュロッドに
   穿設されて，上記第１油室と上記第２油室とを連通する
   第１油路と，上記第１油室内に開口した上記第１油路開
   口部に設けられ，かつ，上記開口部を閉塞する第１の位
   置と，上記開口部を開放する第２の位置との間において
   上記ピストンの移動方向と同方向に移動可能な弁体を有
   し，上記第１の位置において上記第１油室から上記第２
   油室への作動油の流入を阻止し，上記第２の位置におい
   て上記第２油室から上記第１油室への作動油の流入を可
   能とする逆止弁と，上記第２油室と上記油圧調整室とを
   連通させる第２油路とを設けるとともに，上記第１油路
   の管路径を上記第２油路の管路径よりも大きくし，上記
   逆止弁の弁体移動距離を上記シリンダの内径の1.5％以
   上に設定したことを特徴とするオートテンショナ用アク
   チュエータ。
2. 【請求項２】プッシュロッドを一体に固着したピストン
   と，同ピストンを摺動自在に内嵌すると共に作動油が充
   填されたシリンダと，上記シリンダ外部に設けられ上記
   シリンダ内部の油圧を調整する油圧調整室とを有するオ
   ートテンショナ用アクチュエータにおいて，上記ピスト
   ンにより上記シリンダ内を第１油室と第２油室とに区画
   する一方，上記ピストン又はプッシュロッドに穿設され
   て，上記第１油室と上記第２油室とを連通する第１油路
   と，上記第１油室内に開口した上記第１油路開口部近傍
   に上記第１油室から上記第２油室への作動油の逆流を阻
   止する逆止弁と，上記第２油室と上記油圧調整室とを連
   通させる第２油路とを設けるとともに，上記第２油路の
   管路径を上記第１油路の最小管路径の70％以下に設定し
   たことを特徴とするオートテンショナ用アクチュエー
   タ。