JPH07208566A - 油圧式ベルトテンショナ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベルトテンショナからのエンジンオイルの漏
出を防ぎ、高圧チャンバ内に空気が閉じ込められること
を防ぎ、テンショナの不安定は動作を防止する。 【構成】 エンジンが動作していないとき、テンショナ
の出力部材１８を所定位置にロックし、エンジンが動作
しており、かつオイルが加圧されているとき、ロックが
外されるラチェット機構３４が含まれている。テンショ
ナのオイル漏出を防止するため、シール２８が備えられ
ている。テンショナのプランジャ要素２５にはスロット
が設けられエンジンが始動されるとき、プランジャの下
に閉じ込められる空気を消散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のための油圧
式ベルトテンショナに関するもので、特に作動のために
エンジンオイルを用いる密封された油圧式ベルトテンシ
ョナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関におけるタイミングチェーンと
タイミングベルトのためのテンショナ、特にこのチェー
ンまたはベルトに押し当てられる可動ガイドに直接に力
を与えるために油圧が用いられるテンショナは、当技術
において公知である。典型的なチェーンテンショナの実
施態様の１例は、スズキの米国特許４，８７４，３５２
号に示されており、一方典型的なベルトテンショナの実
施態様の１例は、マルヤマ等の米国特許５，０７３，１
４９号に示されている。

【０００３】従来の技術においては、内燃機関における
弁の調時システムに応用されるチェーンテンショナとベ
ルトテンショナには、明確な区別があった。チェーンを
用いる弁の調時システムでは、チェーンは潤滑を必要と
し、従ってエンジンオイルのある環境に配置される。こ
のような応用では、エンジンオイルで作動するテンショ
ナを利用することが、適当であるし、有効でもある。こ
の場合、テンショナから流れ出し、漏出路および漏出口
を経てチェーンに達することができるようになっている
エンジンオイルを用いる。

【０００４】歯付きベルトを使用する弁の調時システム
では、エンジンオイルはベルトに接触することは許され
ない。このため、ベルトはオイルのない環境に封じられ
る。従って、ベルト駆動式のシステムでは、上記の米国
特許５，０７３，１４９号に示されているように、オイ
ルのテンショナからの漏出を防止するためにダイアフラ
ムまたはこれと同様なものを用いて、自給式のオイル供
給で作動するテンショナを用いる方法を採用している。

【０００５】シール設計における技術の現状では、エン
ジンオイルにより作動されるベルトテンショナに実際上
市販のシールが有効に用いられるが、特に設置当初で
は、この様な装置の高圧チャンバ内に空気が閉じ込めら
れる恐れがある。特にテンショナが最初に機関に取りつ
けられ、そしてこのユニットがエンジンオイルによって
加圧されるとき、高圧チャンバ内に閉じ込められた空気
がプランジャとプランジャボアとの間の漏出隙間から漏
れることが予想される。しかし気泡はチェックボール保
持域に閉じ込められる傾向があると判っており、このよ
うなことがあると、機関が最初に始動されるとき、テン
ショナの不安定な動作を引き起こすことがあり得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような気泡は結局
除去されるであろうが、機関の製作者にとって、最初の
始動時の不安定な動作は許容できるものではない。従っ
て本発明の目的は、エンジンオイルで作動する密封され
たベルトテンショナであって、機関の最初の始動を含む
あらゆる動作条件の下でも閉じ込められた空気をその高
圧チャンバから有効に追い出すことができるベルトテン
ショナを提供することである。

【０００７】テンショナの位置とそしてひいてはチェー
ンの張力を維持するために、機関が停止しているときテ
ンショナの出力部材と噛み合うが、機関が動作している
とき後退する引込み式のラチェットを提供する、チェー
ン駆動式の調時システムに用いられる、テンショナが開
発された。本発明によれば、ラチェットは、油圧プラン
ジャの形状をなしており、スプリングにより押されて出
力部材と噛み合うが、このスプリングの力を越える機関
油圧がプランジャにかかると噛み合いが外れるようにな
っている。従って機関が運転されているときラチェット
は外れており、機関の運転が停止されているときその停
止期間中ラチェットは噛み合ってテンショナを作動位置
に保つように働く。このようなテンショナは、米国特許
出願０３１，１８８号に記載されている。

【０００８】従来技術の油圧式のベルトテンショナに上
記のラチェット機構を適合させることが最も望ましい
が、公知の油圧式のベルトテンショナは自給式のオイル
供給で作動するので、このような適合は実現できない。
従って、本発明のもう１つの目的は、エンジンオイルで
作動する油圧式のベルトテンショナであって、機関が停
止しているときベルトの張力を維持するためにエンジン
オイルで作動するラチェット機構を組み込み、そしてベ
ルト駆動システムのためのオイルのない環境を保持する
ために有効なシーリングシステムが組み込まれている油
圧式のベル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】本発明の油圧式ベルトテ
ンショナ組立体は、閉鎖された軸方向の第１のボアを内
部に有するハウジングと、前記第１のボアの中に収容さ
れているプランジャであって、前記ボアの閉じられた端
部と前記プランジャの第１の端部との間の空間が第１の
チャンバを形成しているプランジャと、前記プランジャ
内に形成されている第２のチャンバであって、前記プラ
ンジャと前記第１のボアの間にある隙間が前記プランジ
ャとボア間における制御された漏出路をなしている第２
のチャンバと、前記第２のチャンバから前記第１のチャ
ンバへ向かう方向のみに流路を作るように作動する、前
記プランジャ内に収められている、逆止め弁手段と、前
記内燃機関から前記第２のチャンバまで加圧オイルを導
くように作動する流通路手段と、そして前記プランジャ
と第１のボアとの間で作用する、前記ハウジングから外
部へ向かうオイルの流れを防げる密封手段（２８）とを
有する油圧式ベルトテンショナ組立体（１０）であっ
て、１つ以上のスロットが前記プランジャの前記第１の
端部に形成されており、前記スロットが前記第１の端部
のほぼ中央から前記プランジャの外径まで延びている。

【００１０】

【作用】機関が作動している時、加圧オイルはラチェッ
トのプランジャ５２の傾斜面５４により画定される空間
にも供給される。ラチェットのプランジャ５２の傾斜面
に作用する油圧は、ラチェットのスプリング５６の力を
凌駕し、その結果ラチェットの爪はプランジャ２５から
外れる。従って機関が運転されていて、油圧が維持され
ている限り、ラチェット組立体は噛み合わせから外れて
おり、テンショナの正規運転に影響を与えることはな
い。機関の運転が停止されているとき、出力部材１８に
かかるベルトの静荷重はスプリング３０の力より大きく
なり、テンショナを引き込ませる。しかし油圧はラチェ
ットのプランジャ５２の傾斜面ではもう維持されてはい
ないので、スプリング５６は再び有効になり、プランジ
ャ５２を押して出力部材１８と噛み合わさせる。この出
力部材１８がベルトの力により内側に後退すると、爪は
溝４６の一つと噛み合わされ、これ以上この押出し要素
が後退することを妨げ、機関が再始動するまでテンショ
ナのこの位置を維持する。

【００１１】本発明によれば、テンショナ１０は、ベル
ト１２にエンジンオイルが付着しないように密封されて
いる。このようなシールを有効にするため、シール組立
体２８は、ボア２６と油密に係合されて固定され、出力
部材１８と係合する滑動シール要素を有する。より確実
にオイルがシールから漏れ出さないようにするため、シ
ールの背後でボア２６と交差する逃し油路６３がハウジ
ング２２内に備えられている。この逃し油路６３はラチ
ェットのプランジャ５２の背後の空間からオイルを排出
するためラチェットのプランジャ５２のボア３６に開口
しており、そして交差しているポート６５を経由して機
関のクランク室（図示されていない）にオイルを戻す。

【００１２】

【実施例】本発明の目的と利点は、添付の図面を参照し
て行われる以下の説明によって明らかになるであろう。

【００１３】図１には、機関のクランクシャフト１４を
１つ以上のカムシャフト１６に連結するタイミングベル
ト１２の張力を維持する位置に、内燃機関（図示されて
いない）にボルトまたはその他の手段で取り付けられて
いるベルトテンショナ組立体１０が示されている。典型
的な機関では、タイミングベルト１２は、ウォータポン
プ１５またはその他の付属部品を駆動させることもあ
り、そして遊び車１７を含むこともある。図示されてい
る典型的な１実施例においては、ベルトテンショナ組立
体の出力部材１８は、回転するように取り付けられてい
るブラケット１９を支持しており、このブラケットに、
ベルトの外側に押し当てられる遊び車２０が取り付けら
れている。図２を参照すると、ベルトテンショナ組立体
は、ハウジング２２と、このハウジング内に形成されて
いる盲穴の第１のボア２６に収められているプランジャ
組立体２４と、ハウジング２２とプランジャ２５の内方
の端部である第１の端部との間で作動して、このプラン
ジャをボアの外に向かって押し出すスプリング３０と、
このプランジャ内のチェックボール３２と、盲穴のボア
２６と交差してハウジング２２内に形成されている第２
のボア３６の中に収められているラチェット組立体３４
とシール２８とからなっている。

【００１４】プランジャ組立体２４は、オイルの流通路
３８を画定するボアと、出力部材１８を形成するロッド
が収められる、プランジャ外方の端部である第２の端部
の幾分大きめのカウンタボアと、流通路３８とチェック
ボール３２のボアを連結する第３のボア４２とを有する
細長い円筒形の部材２５と、出力部材１８を有する。出
力部材１８はここでは、プレス嵌めまたはその他の方法
でプランジャに固定することができるロッドとして図示
されているが、機関に取り付けられたときプランジャに
対する軸方向の運動を抑止されるので、プランジャにス
リップ嵌めすることもできる。チェックボールは、この
チェックボールに接触するように内側に曲げられている
スプリング３０の端末のコイル４４により、留められて
いる。円筒形の部材であるプランジャ２５の外径とボア
２６との嵌め合いによって、油圧式のテンショナの設計
において公知の制御された漏出面が画定される。周縁に
ある多数の溝４６の形態をなしているラチェットの歯
は、ラチェット組立体との噛み合わせのためにプランジ
ャの縮小された直径のエリア４８に形成され、このエリ
ア４８とボア２６との間の空間により環状チャンバ４９
が画定される。クロスボア５０がプランジャに形成され
ており、環状チャンバ４９と流通路３８との間のオイル
の流路となっている。

【００１５】ラチェット組立体３４には、溝４６と噛み
合うように突出している爪の歯をなすようにその上に形
成されている端末の傾斜面を有しかつボア３６に収めら
れているラチェットプランジャの形態をなすラチェット
の爪５２と、ラチェットプランジャを押してプランジャ
２５に嵌合するように働くスプリング５６とが含まれて
いる。図４を参照すると、ラチェットのプランジャ５２
は、その内部にＤ形の突出部５８を有し、スプリング５
６の端末のコイルも同様に、このラチェットのプランジ
ャの角度位置を保持するようにＤ形をなしている。

【００１６】再び図２に戻ると、加圧されたエンジンオ
イルは、エンジンオイル供給源と密封連通しているポー
ト６１と交差している流通路６０を通り、環状チャンバ
４９を経由して流通路３８に入る。ベルト１２が弛む
と、スプリング３０がプランジャを押し出してチャンバ
６２内を低圧にし、その結果チェックボール３２はその
座から外れて、オイルはチャンバ６２内に入る。ベルト
が張られると、プランジャ２５に力がかけられ、ハウジ
ング２２の内部に向かってこのプランジャを移動させ
る。この内に向かう運動は、チャンバ６２内の圧力を増
大させ、チェックボール３２を再び元の座に戻し、そし
てチャンバ６２へのオイルの流れを停止させる。プラン
ジャ２５にかかる荷重が増大するにつれて、チャンバ６
２は、このプランジャとボア２６との間の漏出面を通っ
て漏れ出る少量のオイルを除いて、シールされているの
で、チャンバ６２内の圧力は増大する。その結果生じた
チャンバ６２内の高い圧力は、プランジャ２５の内側へ
の動きに抵抗し、ベルト１２の張力を維持する。

【００１７】図２および３を参照すると、機関の最初の
始動中に空気をチャンバ６２から追い出すのを助けるた
め、１つ以上の直径方向のスロット６４がプランジャ２
５の内方の端面に形成されている。このスロットはチェ
ックボールのコイル４４のエリアに気泡として集められ
る恐れのある空気を、プランジャ２５とボア２６との間
に画定されている漏出面に導き入れるための通路とな
る。ここに図示されているチェックボールの保持手段は
端末のコイル４４になっているが、他の形態のボールリ
テーナでも同様に、上記の問題が起こりえると考えられ
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１９】ハウジングの第１のボアと油密に係合し、
出力部材とは滑動自在に係合するシール要素を備え、更
にシール要素の内方に逃し油路をハウジング内に設ける
ことにより、テンショナからのエンジンオイルの漏出を
完全に防ぐ。

【００２０】プランジャの内方端面に、その直径方向に
スロットを設け、チェックボールの保持域の空気をプラ
ンジャと第１のボア間に導くことにより、テンショナの
始動時の不安定な動作を防ぐことができる。

【００２１】エンジンオイルにより作動するラチェット
手段を設けることにより、機関の運転中はラチェットの
係合が外れてテンショナは正規に作動し、機関の停止時
にはラチェットはプランジャに係合され、その位置が保
たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関への本発明の応用例を図示する概略立
面図。

【図２】本発明の横断面図。

【図３】図２の３−３線に沿う本発明のプランジャの断
面図。

【図４】図２の４−４線に沿う断面図。

【符号の説明】

１０ ベルトテンショナ組立体 １８ 押出し要素（円筒形のロッド） ２２ ハウジング ２４ プランジャ組立体（テンショナモジュール） ２５ 円筒形の部材（プランジャ） ２６ ボア（第１のボア） ２８ シール（密封要素） ３０ スプリング（バイアス手段） ３２ チェックボール（逆止め弁） ３４ ラチェット組立体（ラチェット手段） ３６ ボア（第２のボア） ３８ オイルの流通路（第２のチャンバ） ４２ 第３のボア（流通路） ４４ 端末のコイル ４６ 溝（ラチェットの歯） ４９ 環状チャンバ ５２ ラチェットのプランジャ（ラチェットの爪） ５６ スプリング（バイアス手段） ６０ 流通路 ６１ ポート ６２ チャンバ（第１のチャンバ） ６３ 逃し油路 ６４ スロット

フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド ウィリアム デピー アメリカ合衆国 49068 ミシガン州、マ ーシャル、フォーレスト ストリート 107 (72)発明者 リチャード リー マデーン アメリカ合衆国 49068 ミシガン州、マ ーシャル、エルク ストリート 122 (72)発明者 ナンダクマール スリニヴァサン アメリカ合衆国 49068 ミシガン州、マ ーシャル、フェンニモア 1110

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の油圧式ベルトテンショナ組立
   体（１０）であって、 閉鎖された軸方向の第１のボア（２６）を内部に有する
   ハウジング（２２）と、 前記第１のボア（２６）の中に収容されているプランジ
   ャ（２５）であって、 前記ボア（２６）の閉じられた端部と前記プランジャ
   （１５）の第１の端部との間の空間が第１のチャンバ
   （６２）を形成しているプランジャ（２５）と、 前記プランジャ内に形成されている第２のチャンバ（３
   ８）であって、前記プランジャ（２５）と前記第１のボ
   ア（２６）の間にある隙間が前記プランジャとボア間に
   おける制御された漏出路をなしている第２のチャンバ
   （３８）と、 前記第２のチャンバから前記第１のチャンバへ向かう方
   向のみに流路を作るように作動する、前記プランジャ
   （２５）内に収められている、逆止め弁手段（３２）
   と、 前記内燃機関から前記第２のチャンバ（３８）まで加圧
   オイルを導くように作動する流通路手段（６０、６１）
   と、 前記プランジャ（２５）と第１のボア（２６）との間で
   作用する、前記ハウジング（２２）から外部へ向かうオ
   イルの流れを妨げる密封手段（２８）とを有する油圧式
   ベルトテンショナ組立体（１０）において、 １つ以上のスロット（６４）が前記プランジャの前記第
   １の端部に形成されており、前記スロットが前記第１の
   端部のほぼ中央から前記プランジャの外径まで延びてい
   る油圧式ベルトテンショナ組立体。
2. 【請求項２】 逆止め弁手段（３２）には、プランジャ
   （２５）の第１の端部に形成されたカウンタボアに収め
   られている１つのボール（３２）と、前記カウンタボア
   内に前記ボールを保持する保持手段（４４）とが設けら
   れ、１つ以上のスロット（６４）の少なくとも１つが前
   記カウンタボアと交差している請求項１記載の油圧式ベ
   ルトテンショナ組立体。
3. 【請求項３】 第１のチャンバ（６２）内に収められ、
   プランジャ（２５）をハウジング（２２）から外側に向
   かって押圧するバイアス手段（３０）を有する、請求項
   ２記載の油圧式ベルトテンショナ組立体。
4. 【請求項４】 バイアス手段（３０）が、ハウジング
   （２２）の閉じられた端部とプランジャ（２５）の第１
   の端部との間で作用するコイルスプリング（３０）と、
   ボール（３２）を保持する保持手段をも形成する前記ス
   プリングの端部のコイル（４４）とを有する請求項３記
   載の油圧式ベルトテンショナ組立体。
5. 【請求項５】 プランジャ（２５）が、このプランジャ
   の第２の端部からハウジング（２２）の外側に向かって
   延びる円筒形のロッド（１８）を有し、そして密封手段
   （２８）には、前記ロッド（１８）に密封状態で係合さ
   れかつ前記ハウジングと密封係合をしている密封要素が
   含まれている請求項１記載の油圧式ベルトテンショナ組
   立体。
6. 【請求項６】 ハウジング（２２）の内方に向かうプラ
   ンジャ（２５）の移動を制止するための前記プランジャ
   に係合自在のラチェット手段（３４）と、内燃機関が動
   作しているとき、前記ラチェット手段との係合を外すた
   めの手段とが含まれる請求項１〜５のいずれか１項に記
   載の油圧式ベルトテンショナ組立体。
7. 【請求項７】 ラチェット手段が、プランジャ（２５）
   上に形成されたラチェットの歯（４６）と、ハウジング
   （２２）内に収められかつ前記ラチェットの歯と係合自
   在のラチェットの爪（５２）と、そして前記ラチェット
   の爪を前記ラチェットの歯と係合させるバイアス手段
   （５６）とを有する請求項６記載の油圧式ベルトテンシ
   ョナ組立体。
8. 【請求項８】 ラチェットの爪（５２）が、ハウジング
   （２２）内に形成される第２のボア（３６）の中に収め
   られる円筒形の部材からなり、この円筒形の部材の一方
   の端部にラチェットの歯（４６）と係合自在の突出部が
   形成されており、そしてバイアス手段が、前記の円筒形
   の部材の反対側の端部と前記ハウジングとの間で作用す
   るスプリング（５６）を有する請求項７記載の油圧式ベ
   ルトテンショナ組立体。
9. 【請求項９】 ラチェット手段（３４）の係合を外すた
   めの手段が、加圧エンジンオイルを第２のボア（３６）
   に導くための手段（６０、６１）を有し、前記加圧エン
   ジンオイルは、スプリング（５６）の力と反対の方向に
   円筒形の部材を押すように作用する請求項８記載の油圧
   式ベルトテンショナ組立体。
10. 【請求項１０】 内燃機関の油圧式のテンショナ組立体
    （１０）であって、 ハウジング（２２）と、 前記機関のエンドレス駆動要素と係合し連動する軸方向
    に往復動可能なプランジャ（２５）を有し、かつ前記ハ
    ウジングに収められている油圧式のテンショナモジュー
    ル（２４）と、 前記プランジャの引込みを制止するため、前記プランジ
    ャに係合自在なラチェット手段（３４）と、 前記機関が作動しているとき、前記ラチェットの係合を
    外すための手段と、 加圧エンジンオイルを前記テンショナモジュールに供給
    するための手段（６０、６１）とからなる油圧式のテン
    ショナ組立体（１０）において、 密封手段（２８）が、前記プランジャと前記ハウジング
    の間で作用し、そして前記エンジンオイルを前記ハウジ
    ング内に閉じ込めるために動作可能な、油圧式テンショ
    ナ組立体。
11. 【請求項１１】 プランジャ（２５）には、ハウジング
    （２２）の外方に向かって延びる円筒形のロッド（１
    ８）が含まれ、そして密封手段が、前記ハウジングと密
    封状態で固定されかつ前記ロッドと動的な密封係合をし
    ている密封要素（２８）からなる請求項１０に記載の油
    圧式テンショナ組立体。
12. 【請求項１２】 ラチェット手段が、プランジャ（２
    ５）上に形成されたラチェットの歯（４６）と、ハウジ
    ング内に形成され前記ラチェットの歯に係合自在なラチ
    ェットの爪（５２）と、このラチェットの爪を押圧して
    前記ラチェットの歯に係合させるためのバイアス手段
    （５６）とからなる請求項１０または１１記載の油圧式
    テンショナ組立体。
13. 【請求項１３】 ラチェット爪手段が、ハウジング内に
    形成される第２のボア（３６）の中に収められる円筒形
    の部材からなり、この円筒形の部材の一端には歯合用の
    突起が形成されており、そしてバイアス手段（５６）
    が、前記の円筒形の部材の反対側の端部と前記ハウジン
    グとの間で作用するスプリングを有している請求項１２
    記載の油圧式テンショナ組立体。
14. 【請求項１４】 ラチェットの係合を外すための手段
    が、加圧エンジンオイルをボアに導くための手段（６
    ０、６１）を有し、前記加圧エンジンオイルは、スプリ
    ング（５６）の力と反対の方向に円筒形の部材に作用す
    る請求項１３に記載の油圧式テンショナ組立体。
15. 【請求項１５】 内燃機関内のエンドレス駆動要素の油
    圧式のテンショナ（１０）であって、 ハウジング（２２）と、 前記ハウジング内に形成されている第１のボア（２６）
    の中に滑動自在に収められているプランジャ（２５）
    と、 前記ボアの底部と前記プランジャの第１の端部との間に
    ある空間によって形成されている第１のチャンバ（６
    ２）と、 前記ボアの底部と前記プランジャの間で作用し、前記プ
    ランジャを前記ハウジングの外側に向かって押圧スプリ
    ング（３０）と、 前記プランジャ内に形成される第２のチャンバ（３８）
    と、 前記第１のチャンバと前記第２のチャンバとの間の流路
    をなす流通路（４２）と、 前記の第１のチャンバが第２のチャンバより高い圧力下
    にあるとき、前記第１のチャンバから前記第２のチャン
    バへの流れを遮断するために作動される逆止め弁（３
    ２）と、 加圧エンジンオイルを前記第２のチャンバに導く手段
    （６０、６１）と、 前記プランジャ上に形成されるラチェットの歯（４６）
    と、 前記ハウジングに収められかつ前記ラチェットの歯と係
    合自在なラチェットの爪（５２）と、 前記ラチェットの爪を前記ラチェットの歯と係合させる
    よう押圧するスプリング（５６）と、 前記エンジンオイルの圧力に対応して前記ラチェットの
    爪を前記ラチェットの歯から外すための手段とを有する
    油圧式のテンショナ（１０）において、 密封手段（２８）が、前記エンジンオイルの漏出を防止
    するため、前記プランジャと前記ハウジングとの間で作
    用する油圧式テンショナ。
16. 【請求項１６】 プランジャ（２５）には縮小直径域が
    あり、この縮小直径域は、第２のチャンバ（３８）と連
    通するハウジングと前記プランジャとの間の環状のチャ
    ンバ（４９）を形成し、そしてラチェットの歯は前記縮
    小直径域内に形成されており、さらにラチェットの爪
    （５２）が円筒形の部材であり、エンジンオイルの圧力
    を受けて作動する、請求項１５記載の油圧式テンショ
    ナ。
17. 【請求項１７】 プランジャがハウジングの外側に延び
    ている円筒形のロッド（１８）を備え、密封装置が前記
    ハウジングに密封状態で固定されかつ前記ロッドと動的
    な密封連結をなしている請求項１５または１６記載の油
    圧式テンショナ。