JP2001289290A - 油圧式オートテンショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧式オートテンショナの内部構造を基本的
に変えることなく所定のエンジン回転数領域で圧力室の
圧力を下げてベルト張力の増大を防ぎ、ベルト張力の低
い回転領域ではプーリ振幅の小さい状態を維持できるオ
ートテンショナを得る。 【解決手段】 オートテンショナのシリンダ１１の内部
をピストン１６で圧力室２２とリザーバ室２３とに仕切
り、通路２４をチェックバルブ２５で開閉し、ピストン
１６とスリーブ１３との隙間からの作動油のリークをリ
ザーバ室２３へ還流させてダンピング効果を得る。スリ
ーブ下底にはリリーフバルブ３０を設けて十字溝３６を
経由して一定圧以上では作動油をリザーバ室２３へ還流
させ、ベルト張力の増大を防ぎ、プーリ振幅の小さい状
態を維持できるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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２
３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３
０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１
６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２
１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３
３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３
０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３
６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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 前記チェックバルブをピストンの底部に
   圧力室に臨んで設け、前記リリーフバルブをスリーブの
   底部に圧力室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。
3. 【請求項３】 前記チェックバルブをスリーブの底部に
   圧力室に臨んで設け、前記リリーフバルブをピストンの
   底部に圧力室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。
4. 【請求項４】 前記ピストンの底部に設けた凹所を弁室
   としてそこにリリーフバルブを設け、リリーフバルブの
   弁座によりその弁室を圧力室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。
5. 【請求項５】 前記リリーフバルブを還流路を開閉する
   弁体と、この弁体を所定の力で弁座に付勢するばねとで
   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。
6. 【請求項６】 前記弁体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。
7. 【請求項７】 前記ロッドにシリンダ内周面に沿って摺
   動自在に案内されるリング部材を取付け、スリーブの外
   周面とシリンダ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。