JP2005076850A - 液圧テンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】 構造を簡略化できるバックラッシュ機構付液圧テンショナを提供する。
【解決手段】 ハウジング２のピストン穴２ａにスライド自在に挿入され、外周にラック歯３ｂを有するピストン３と、ピストン３を突出方向に付勢するピストンスプリング４と、ハウジング２のポール穴２ｂに収容され、ピストン３の突出方向の移動を許容しかつ後退方向の移動を規制するように形成された、ピストン３のラック歯３ｂと係合する歯部５ａを下面に有するポール部材５と、ハウジング２に形成された横断面略楕円状のポールスプリング穴２ｃに収容され、ポール部材５の歯部５ａがラック歯３ｂと係合する側にポール部材５の上面を押圧するポールコイルスプリング６とを設ける。ポールコイルスプリング６の横断面形状である略楕円形状の長軸方向がピストン３の軸方向ａに配設されており、実質的に長軸方向に沿う線材部分６０，６０′がポール部材５の上面に当接している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、チェーンやベルトに適正な緊張力を作用させるための液圧テンショナに関し、詳細には、液圧低下時などにおいてピストンの縮退を防止するためのラチェット機構を備えたものに関する。

液圧テンショナは、一般に、ハウジングと、ハウジングに形成されたピストン穴にスライド自在に挿入され、スプリングによって突出方向に付勢されたピストンと、ハウジングのピストン穴およびピストンにより限定された流体チャンバとから主として構成されている。テンショナの運転中には、チェーンまたはベルトからピストン先端に作用する押付力が、スプリングの弾性反発力および流体チャンバ内の液圧による抗力と釣り合っている。

ところで、とくに自動車用のタイミングシステムに適用される液圧テンショナにおいては、エンジンの始動時などのように、チャンバ内に十分な液圧が作用していない状況下では、チェーンからピストン先端に押付力が作用したとき、ピストンがハウジング内に容易に押し込まれてピストンが縮退し、その結果、ノイズや振動が発生することがある。

そこで、このようなピストンの縮退を防止するために、例えば、特開平７−１５８７０３号公報に示すようなラチェット機構を備えた液圧テンショナが提供されている。

このラチェット機構は、ピストン穴に平行な縦穴に収容されるとともに、ピストンの肩部にフランジを介して係止されたラックと、縦穴に連通する横穴に収容されるとともに、ラックに係合するラチェットおよびこれを係合方向に付勢するスプリングとから構成されている。

運転時において、ピストンの突出時には、ラックはフランジを介してピストンとともに突出方向に移動するが、チェーンからピストン先端への押付力の作用によるピストンの後退時には、ピストンのみが後退し、ピストン先端がラック先端の位置まで後退したときに、ラチェットとラックの係合によりピストンの後退方向の移動が停止するようになっている。また、この場合には、ピストン先端とフランジ先端との段差が液圧テンショナのバックラッシュとして作用している。
特開平７−１５８７０３号公報（図１参照）

前記従来の構成では、ピストンとは別個にラックを設ける必要があり、構造が複雑である。本発明が解決しようとする課題は、構造を簡略化できるバックラッシュ機構付液圧テンショナを提供する点にある。また、本発明が解決しようとするさらなる課題は、安定したばね力をポール部材（ラチェット）に作用させることができるバックラッシュ機構付液圧テンショナを提供する点にある。

請求項１の発明に係る液圧テンショナは、軸方向に延びかつ一端が開口するピストン穴を有するハウジングと、ピストン穴に軸方向スライド自在に挿入され、ピストン穴との間で流体チャンバを形成するとともに、ラック歯が外周の少なくとも一部に形成されたピストンと、ピストン穴に配設され、ピストンを突出方向に付勢するピストンスプリングと、ハウジング内に設けられ、ピストンの突出方向の移動を許容しかつ後退方向の移動を規制するように形成された、ピストンのラック歯と係合する歯部を下面に有するポール部材と、ハウジングに形成され、ポール部材の前後端面との間にクリアランスを有するとともに、ポール部材を収容するポール穴と、ポール穴に連通してハウジングに形成されたポールスプリング穴に収容されるとともに、ポール部材の歯部がラック歯と係合する側にポール部材の上面を押圧するポールコイルスプリングとを備えている。

請求項１の発明においては、ピストンの外周にラック歯が形成されるので、ピストンとは別個にラックを設ける必要がなく、構造を簡略化できる。さらに、この場合には、ピストンのラック歯と係合する歯部を有するポール部材が、ポール穴との間に前後方向のクリアランスを介して配置されており、このクリアランスがバックラッシュとして作用している。これにより、バックラッシュ機構を備えた液圧テンショナを簡単な構造で実現できる。

請求項２の発明では、ポールコイルスプリングが、ポールスプリング穴の内周面に沿うように略楕円筒状に巻かれており、その横断面形状である略楕円形状の長軸方向がピストンの軸方向に配向するように配置されるとともに、実質的に長軸方向に沿う線材部分がポール部材の上面に当接している。

この場合には、運転時にポール部材がピストンとともに移動する際に、略楕円筒状に巻かれたポールコイルスプリングの実質的に長軸方向に沿う線材部分が常時ポール部材の上面に当接するので、ポール部材の移動時に、ポール部材の上面に対するポールコイルスプリングの接触面積を略一定にすることができ、これにより、ポール部材に対するポールコイルスプリングからの押付力を略一定にすることができる。これにより、運転時には常時安定した押付力をポール部材に作用させることができる。

請求項３の発明においては、ポールコイルスプリングの略楕円形状が、長軸方向に沿いかつ互いに対向する一対の直線部分と、その両端に配置された一対の半円部分とから構成されており、各直線部分がポール部材の上面にそれぞれ当接している。

この場合には、ポール部材の移動時に、ポール部材の上面に対するポールコイルスプリングの接触面積を一定にでき、これにより、ポール部材に対するポールコイルスプリングからの押付力を一定にでき、運転時には、より安定した押付力をポール部材に作用させることができるようになる。

ポールスプリングは、請求項４の発明に記載されているように、横断面楕円形状を有していてもよい。

請求項５の発明によれば、ポールスプリング穴の開口部を覆うカバーがハウジングに設けられているので、ポールコイルスプリングのハウジングからの抜け落ちを確実に防止できる。

本発明に係る液圧テンショナによれば、ピストンの外周にラック歯が形成されるので、ピストンとは別個にラックを設ける必要がなく、構造を簡略化できる。また、この場合には、ピストンのラック歯と係合する歯部を有するポール部材が、ポール穴との間に前後方向のクリアランスを介して配置されるので、バックラッシュ機構を備えた液圧テンショナを簡単な構造で実現できる。

以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図４は本発明の一実施態様による液圧テンショナを説明するための図であって、図１はカバーが外された状態における液圧テンショナの全体斜視図、図２はカバーが装着された状態における液圧テンショナの全体斜視図、図３は液圧テンショナ（図２）の縦断面図、図４はポールコイルスプリングとポール部材との位置関係を示す図である。

図１ないし図３に示すように、液圧テンショナ１は、軸方向に延びかつ一端が開口するピストン穴２ａが形成されたハウジング２と、ハウジング２のピストン穴２ａ内に軸方向（図３左右方向）スライド自在に挿入された中空のピストン３と、ハウジング２のピストン穴２ａ内に配設され、ピストン３をピストン穴２ａから突出する方向に付勢するピストンスプリング４とから主として構成されている。

ハウジング２は、液圧テンショナ１をたとえばエンジン内に取り付けるための取付ボルトが挿入されるボルト穴２０，２１を有している。ハウジング２内において、ピストン３に形成された内部空間３ａおよびピストン穴２ａの内壁面から流体チャンバ３０が形成されている。ハウジング２の底部には、外部の加圧流体源（図示せず）から流体チャンバ３０内に作動流体としてのエンジンオイルを導入するための導入路１０が形成されている。

ハウジング２内のピストン穴２ａの底部には、チェックバルブ７が設けられている。チェックバルブ７は、導入路１０から流体チャンバ３０への流体の流れを許容する一方、これとは逆方向の流体の流れを阻止するためのものである。ここでは、ボールチェックバルブが採用されている。

ピストン３の内部空間３ａにおいてピストン頭部側には、ベントディスク８が設けられている。ベントディスク８は、流体チャンバ３０内に混入したエアをテンショナ外部に排出するとともに、流体チャンバ３０からの流体の漏出量を制御するための部材であって、そのピストン頭部側の側面には、たとえば螺旋溝（図示せず）が形成されている。一方、ピストン頭部には、軸方向の貫通孔３１が形成されている。流体チャンバ３０内のエアは、これを含む流体とともに、ベントディスク８の螺旋溝を通って、貫通孔３１からテンショナ外部に排出される。また、ベントディスク８は軸部８ａを有している。ピストンスプリング４は、ベントディスク８の軸部８ａの回りに配設されており、その先端は、ベントディスク８をピストン頭部側に付勢している。

ピストン３の外周面の一部には、ラック歯３ｂが形成されている。一方、ハウジング２には、ピストン穴２ａに連通するポール穴２ｂが形成されている。ポール穴２ｂ内には、ポール部材５が収容されている。ポール部材５は、ピストン３の突出方向の移動を許容しかつ後退方向の移動を規制するように形成された、ピストン３のラック歯３ｂと係合する歯部５ａを下面に有している。また、ポール部材５の前後端面とポール穴２ｂとの間には、クリアランスが形成されている（図３参照）。このクリアランス分だけ、ポール部材５はポール穴２ｂ内を前後方向（つまりピストン軸方向）に移動し得るようになっている。

ハウジング２には、ポール穴２ｂに連通して上方に開口するポールスプリング穴２ｃが形成されている。ポールスプリング穴２ｃは、その横断面形状（図３紙面垂直方向の断面形状）が概略楕円形状に形成されている。ポールスプリング穴２ｃ内には、ポール部材５の歯部５ａがピストン３のラック歯３と係合する側にポール部材５を付勢するためのポールコイルスプリング６が縮設されている。ポールコイルスプリング６は、ポールスプリング穴２ｃの内周面に沿うように略楕円筒状に巻かれている。

図４に示すように、ポールコイルスプリング６の横断面形状である略楕円形状の長軸方向（矢印ａ方向）は、ピストン軸方向（矢印ｂ方向）と一致するように配置されている。ポールコイルスプリング６の下端において実質的に長軸方向に沿う線材部分６０，６０′は、ポール部材５の上面に圧接している。

なお、図４に示すものでは、ポールコイルスプリング６の各線材部分６０，６０′が互いに対向しつつそれぞれ直線状に延びており、各線材部分６０，６０′の両端には、半円部分６１，６２がそれぞれ形成されている。

ハウジング２において、ポールスプリング穴２ｃの開口部には、該開口部を覆うカバー１５が設けられている（図２参照）。このカバー１５は、ポールコイルスプリング６がポールスプリング穴２ｃから抜け落ちるのを防止するための部材であって、板金をコ字状に折り曲げることにより構成されている。カバー１５は、複数の屈曲部１５ａを下端に有しており、これらの屈曲部１５ａが、ハウジング２に形成された複数の凹部２３に係止することにより、カバー１５がハウジング２に取り付けられている。

また、ハウジング２においてピストン穴２ａの開口部近傍には、幅方向（図３紙面垂直方向）に延びる貫通孔２５が形成されている（図１および図２参照）。一方、ピストン３の頭部には、幅方向に延びる係止溝３ｅが形成されている（図３参照）。これらの貫通孔２５および係止溝３ｅは、テンショナの輸送時などにおいてピストン２を縮退状態で保持するためのものである。ピストン２を縮退状態にして貫通孔２５および係止溝３ｅを整列させた状態から、リテーニングピン（図示せず）を貫通孔２５および係止溝３ｅに挿入することにより、ピストン２が縮退状態に保持されるようになっている。

ピストン３においてラック歯３ｂの最後端の歯の後方には、ストッパ溝３ｄが形成されている。このストッパ溝３ｄは、ピストン３の突出方向の移動の際に、ポール部材５の歯部５ａと係合することにより、ピストン３のそれ以上の突出を防止するためのものであって、ピストン３の抜け止め機能を有している。

上述のように構成された液圧テンショナにおいて、運転中にチェーンに弛みが生じたり、チェーンの張力が減少した場合には、ピストンスプリング４のばね力により、ピストン３がハウジング２から突出する方向に移動（つまり前進）する。このとき、ピストン３は、そのラック歯３ｂがポール部材５の歯部５ａと係合した状態のまま、またはラック歯３ｂが歯部５ａをいくつか乗り越えつつ、ポール部材５とともに矢印ｂ方向に移動する（図４実線位置→一点鎖線位置参照）。

ピストン３が突出方向に移動すると、流体チャンバ３０内が負圧になることにより、チェックバルブ７が開き、導入路１０からチェックバルブ７を通って流体チャンバ３０内にエンジンオイルが導入される。これにより、ピストンスプリング４のばね力および流体チャンバ３０内の液圧による合力がテンショナアームを介してチェーンに作用して、チェーン張力が維持される。

次に、運転中にチェーン張力が増加して、チェーンからの押付力がピストン３に作用した場合には、ピストン３はハウジング２内に縮退（つまり後退）する。すなわち、ピストン３は、そのラック歯３ｂがポール部材５の歯部５ａと係合した状態のまま、ポール部材５とともに矢印ｂ方向に移動する（図４一点鎖線位置→実線位置参照）。そして、ポール部材５の後端面５ａがポール穴２ｂの内壁面と当接すると、ピストン３の移動は停止する。このとき、ポール部材５の移動前に、ポール部材５の後端面５ａとポール穴２ｂの内壁面との間に形成されていたクリアランスがピストン３の後退時のバックラッシュとして作用する。このバックラッシュにより、チェーンからピストンに対して過大な押付力が作用した場合でも、ピストンへの衝撃を緩和できる。

この場合には、ピストン３のラック歯３ｂと係合する歯部５ａを有するポール部材５が、ポール穴２ｂとの間に前後方向のクリアランスを介して配置されるので、バックラッシュ機構を備えた液圧テンショナを簡単な構造で実現できる。また、ピストン３の外周にラック歯３ｂが形成されるので、ピストンとは別個にラックを設ける必要がなく、構造を簡略化できる。

さらに、この場合には、ピストン３の前進および後退にともなってポール部材５が移動するとき、図４に示すように、ポール部材５は、ポールコイルスプリング６の各線材部分（直線部分）６０，６０′に常時接触している。

ここで、ポール部材５の移動前後におけるポールコイルスプリング６の接触個所を６Ａおよび６Ｂとするとき、これら６Ａ，６Ｂはいずれも同じ接触長さであって、接触面積も等しい。これにより、ポール部材５に対するポールコイルスプリング６からの押付力がポール部材５の移動にともなって変動するのを防止でき、ポール部材５に対するポールコイルスプリング６のばね力を一定にすることができる。その結果、運転時には常時安定した押付力をポール部材５に作用させることができる。

次に、本発明との対比のために、ポールコイルスプリングが、従来より一般的に用いられている円筒状のコイルスプリングである場合を図５に示す。なお、同図中、図４と同一符号は同一または相当部分を示している。

この場合には、ポールコイルスプリング６′が円形状の横断面を有していることにより、ポール部材５の移動前後において、ポールコイルスプリング６の接触個所６′Ａ，６′Ｂが異なる接触長さを有しており、それぞれの接触面積も異なっている。このため、ポール部材５に対するポールコイルスプリング６′からの押付力がポール部材５の移動にともなって変動する恐れがある。

これに対して、本発明では、ポール部材５がその移動前後においてポールコイルスプリング６の直線部分と常時接触しているため、ポールコイルスプリング６の接触面積を一定にでき、ポール部材５に対して一定の押付力を維持できる。

なお、前記実施態様においては、最も好ましい態様として、ポールコイルスプリング６の横断面形状が一対の直線部分および半円部分から構成された例を示したが、本発明は、ポールコイルスプリング６の横断面形状が楕円形状のものにも適用可能である。

また、前記実施態様は、液圧テンショナにカバー１５が装着された例を示したが、このカバー１５は省略することも可能である。この場合、ポールスプリング穴２ｃの開口端をかしめるなどして、ポールコイルスプリング６の抜け止めを行う必要がある。

本発明の一実施態様による液圧テンショナにおいてカバーを取り外した状態の全体斜視図である。 本発明の一実施態様による液圧テンショナにおいてカバーを装着した状態の全体斜視図である。 液圧テンショナ（図２）の縦断面図である。 本発明による液圧テンショナにおける楕円筒状のポールコイルスプリングとポール部材との位置関係を示す平面図である。 図４との対比のために、円筒状のポールコイルスプリングとポール部材との位置関係を示す平面図である。

符号の説明

１： 液圧テンショナ

２： ハウジング
２ａ： ピストン穴
２ｂ： ポール穴
２ｃ： ポールスプリング穴

３： ピストン
３ｂ： ラック歯
３０： 流体チャンバ

４： ピストンスプリング

５： ポール部材
５ａ： 歯部

６： ポールコイルスプリング
６０： 直線部分
６０′： 直線部分
６１： 半円部分
６２： 半円部分

１５： カバー

Claims (5)

1. チェーンに緊張力を作用させるための液圧テンショナであって、
   軸方向に延びかつ一端が開口するピストン穴を有するハウジングと、
   前記ピストン穴に軸方向スライド自在に挿入され、前記ピストン穴との間で流体チャンバを形成するとともに、ラック歯が外周の少なくとも一部に形成されたピストンと、
   前記ピストン穴に配設され、前記ピストンを突出方向に付勢するピストンスプリングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記ピストンの突出方向の移動を許容しかつ後退方向の移動を規制するように形成された、前記ピストンの前記ラック歯と係合する歯部を下面に有するポール部材と、
   前記ハウジングに形成され、前記ポール部材の前後端面との間にクリアランスを有するとともに、前記ポール部材を収容するポール穴と、
   前記ポール穴に連通して前記ハウジングに形成されたポールスプリング穴に収容されるとともに、前記ポール部材の前記歯部が前記ラック歯と係合する側に前記ポール部材の上面を押圧するポールコイルスプリングと、
   を備えた液圧テンショナ。
2. 請求項１において、
   前記ポールスプリング穴が横断面略楕円形状を有しており、前記ポールコイルスプリングが、前記ポールスプリング穴の内周面に沿うように略楕円筒状に巻かれるとともに、その横断面形状である略楕円形状の長軸方向が前記ピストンの軸方向に配向するように配置されており、実質的に前記長軸方向に沿う線材部分が前記ポール部材の前記上面に当接している、
   ことを特徴とする液圧テンショナ。
3. 請求項２において、
   前記ポールコイルスプリングの前記略楕円形状が、前記長軸方向に沿いかつ互いに対向する一対の直線部分と、その両端に配置された各半円部分とから構成されており、前記各直線部分が前記ポール部材の前記上面にそれぞれ当接している、
   ことを特徴とする液圧テンショナ。
4. 請求項２において、
   前記ポールスプリングが横断面楕円形状を有している、
   ことを特徴とする液圧テンショナ。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記ハウジングには、前記ポールスプリング穴の開口部を覆うカバーが設けられている、
   ことを特徴とする液圧テンショナ。

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