JP2006046610A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増大させることなくシリンダとプランジャの隙間が温度変化の影響を受け難い材質、構造のチェーンテンショナを得ることである。
【解決手段】チェーンテンショナ１は、ハウジング２のシリンダ室２ａ内にプランジャ３と、プランジャ３内の中空室３ａとシリンダ室２ａ内の圧力室２ｐ内にプランジャ３に突出性を付与するスプリング４とを組込み、ハウジング２の閉塞端壁にチェック弁５、バルブシート６を設け、連通室７ａ、連通路７ｂを経てタンクから送り込まれる作動油をシリンダ室２ａ内の圧力室２ｐへ送るように構成され、ハウジング２とプランジャ３の材料として熱膨張係数の値が互いに微差又は互いに同じ値の材質の材料を選択して高温時のシリンダ室２ａとプランジャ３の隙間から作動油のリーク量を抑制するようにしたものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、シリンダとプランジャ間の温度変化によるリーク特性の変化を抑制したチェーンテンショナに関する。

車両エンジンのカム軸駆動用チェーンシステムに用いられるチェーンテンショナは、アームを介してエンジンブロックに取付けられ、テンショナ本体からスプリングの押出力により突出するプランジャの突出端でシューをチェーンシステムに押圧し、チェーンシステムの張力を一定に保持する。チェーンテンショナは、一般にハウジングに形成されたシリンダ室内にプランジャとスプリングとを組込み、このスプリングによって突出性が付与されたプランジャによりチェーンを押圧するように構成されている。

プランジャの内部には、下端側が開口されている中空部が形成されており、その内部にはプランジャを上方へ付勢してチェーンにシューを押付けるための付勢部材としてスプリングが収容され、又中空部内に臨んでシリンダ室の底部には油を中空部に流入させ、逆流を阻止するチェック弁が設けられている。中空部内は、常時チェック弁を介して外部（エンジン）から供給されている作動油によって満たされており、チェーン側からシューに作用する衝撃力によってプランジャがシリンダ室内に押込まれると、中空部内の油圧は上昇しチェック弁が閉じられる。

このようなチェーンテンショナは、構造、機能等について各種の改良が多数の特許文献により提案されており、その一例として特許文献１により提案された「テンショナ」が公知である。特許文献１の「テンショナ」は、プランジャが摺動するシリンダ室を形成するテンショナ本体を鍛造製アルミニウム合金で形成したというものである。テンショナ本体を鍛造製アルミニウム合金で形成することにより高精度で、かつ硬度ＨＢ約１２０の耐摩耗性に優れ、時効処理、良好な摺動性、耐焼付き性を維持でき、クリアランスを安定して小さく保つことが可能であるとされている。

又、他の例として特許文献２により「テンショナ本体にスリーブを挿入したテンショナ」が公知である。このテンショナは、テンショナ本体をアルミニウム合金で形成し、アルミニウム合金製のテンショナ本体に円筒形孔を形成し、この円筒形孔の内周面にテンショナ本体のアルミニウム合金とは異なる材質のスリーブを挿入したというものである。このため、スリーブが構成するシリンダ室内をプランジャが摺動するとき、耐焼付き性と耐摩耗性が向上し、温度変化によるスリーブとプランジャとのクリアランスの変化が少なく、シリンダ室の変形が小さいので偏摩耗し難いとされている。

ところで、特許文献１のテンショナでは、シリンダ室を形成したハウジングの材料をアルミ鍛造により形成している。これは、鍛造によるアルミ合金とすることによりＡＤＣ１２、あるいはＡＤＣ１４を用いたダイカスト法によるハウジングより強度を向上させるためである。しかし、プランジャは鉄系材料を用いているため温度変化によるシリンダとプランジャの隙間変化量が大きい。又、シリンダとプランジャの隙間は、低温時にプランジャが作動し得る隙間として設定されているため、高温時では隙間が必要以上に大きくなり、エンジンの潤滑油を作動油としているため、シリンダとプランジャの隙間から必要以上にオイルが漏れてしまい、オイルポンプの容量を大きくせざるを得なくなる。

このため、その対策として特許文献２のテンショナでは、前述したように、円筒形孔の内周面にアルミニウム合金とは異なる材質のスリーブを挿入して温度変化によるスリーブとプランジャのクリアランスの変化が少なくなるようにしているが、スリーブを入れることによりコスト高となってしまう。そこで、スリーブを挿入せず、即ち部品点数を増やすことなく、リーク隙間が温度変化の影響を受け難い構成のチェーンテンショナが所望されているが、今までにこのような提案がなされた例はない。
特開２０００−３４６１５１号公報 特開２０００−３４６１５２号公報

この発明は、上記の問題に留意して、部品点数を増大させることなく、シリンダとプランジャの隙間が温度変化の影響を受け難い材質、構造のチェーンテンショナを提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、ハウジングに形成されたシリンダ室内にプランジャとスプリングを組込み、チェーンシステムのチェーンに張力を付与するチェーンテンショナにおいて、シリンダのハウジングとプランジャの材料として、少なくともハウジング材料が軽量化材質で、かつそれぞれの熱膨張係数が温度変化に伴うシリンダ室とプランジャの隙間変化、及び耐摩耗性、耐焼付き性、摺動性に実効的な影響のない互いに所定範囲の微差の値、又は互いに同じ値である材質の材料をそれぞれ選択したチェーンテンショナの構成としたのである。

上記構成のチェーンテンショナでは、チェーンシステムのチェーンに対してプランジャを突出させて張力を一定に保持し、チェーンからの押込力、衝撃力が作用するとシリンダ室内の圧力室で緩衝する作用は従来のテンショナと同じである。上記緩衝作用の際、この発明のテンショナでは、高温作動時であっても、シリンダ室とプランジャの隙間が殆ど変化しないため、低温時に設定された緩衝作用と同等に近い緩衝作用が得られる。

これは、シリンダのハウジングとプランジャの熱膨張係数が温度変化に伴うシリンダ室とプランジャの隙間変化、及び耐摩耗性、耐焼付き性、摺動性に実効的な影響のない互いに所定範囲の微差の値、又は互いに同じ値である材質の材料を選択しているからである。即ち、高温時でも隙間変化が極めて小さく、チェーンから衝撃力が作用して圧力室の作動油がシリンダ室とプランジャ間の隙間からリークする量は低温時と殆ど変化がなく、少しずつ圧力室の作動油がリークして十分な緩衝作用を与える。

以上のように、この発明のチェーンテンショナは、ハウジングとプランジャの材料として互いに熱膨張係数の差が微差又は同じ値の材質のものを選択して構成したから、温度変化によるリーク特性の変化を抑制し、かつ軽量化も両立し得るという効果が得られる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態のチェーンテンショナの全体外観側面図である。図示省略しているが、チェーンシステムは、エンジンのクランクシャフト駆動用の軸端部に取付けられたスプロケットの回転をチェーンを介してカムシャフトの軸端部に取付けられたスプロケットに伝達される。チェーンの弛み側チェーンに接触させたシュー１０を介してチェーンテンショナからの押圧力が伝達され、チェーンの張力を一定に保持するように全体的に構成される。

図２はチェーンテンショナ１の主断面図である。チェーンテンショナ１は、図示しないクランク室の側壁に固定されるハウジング２を有し、このハウジング２の一端を開口したシリンダ室２ａ内に摺動自在に挿入されたプランジャ３を備えている。プランジャ３の奥側のシリンダ室２ａは圧力室２ｐである。プランジャ３は、内部に圧力室２ｐと対向する端を開口した中空室３ａが設けられ、中空室３ａ内にはプランジャ３に突出性を付与するためのスプリング４が挿置されている。スプリング４は、一端が中空室３ａの端壁３ｂに、他端が後述するチェック弁５のバルブシート６に対して圧縮状態で挿置されている。

チェック弁５は、チェックボール５ａをバルブシート６の中央の弁座に対向して設け、バルブシート６の流路６ａからの作動油を受入れ、圧力室２ｐの圧力が高くなると弁座を閉じて作動油の流出を阻止するように形成されている。５ｂはチェックボール５ａの移動を所定範囲内に制限するリテーナ（制限部材）である。そして、このチェック弁５は、図示のように、ハウジング２の閉塞端壁に当接して設けられている。この閉塞端壁には上記流路６ａに連通する連通室７ａ、これに接続された連通路７ｂが順次設けられ、連通路７ｂには図示しないタンクから作動油が図示しないポンプにより送り込まれるようになっている。

上記のようなチェーンテンショナにおける主要部材のうちシリンダ室２ａを有するハウジング１とプランジャ３の材料として、図示の例では、ハウジング１はダイカスト用アルミニウム合金のＡＤＣ１４、プランジャ３はオーステナイト系ステンレス鋼をそれぞれ選択して用いている。これは、次の理由による。即ち、ダイカスト用アルミニウム合金ＡＤＣ１４の熱膨張係数は、１８．０×１０^-3／℃であり、一方オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張係数は、１６〜１７．３×１０^-3／℃であり、中でもＳＵＳ３０３、３０４、３０５、３０８の熱膨張係数は１７．３×１０^-3／℃であってＡＤＣ１４に近接した値を有するからである。従って、ＡＤＣ１４とＳＵＳ３０３〜３０５、３０８のいずれかを組合わせることにより温度変化に伴うシリンダとプランジャの隙間変化を極力抑えることができることとなる。

ＡＤＣ１４は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金で、初晶Ｓｉ粒により硬さがアルミニウム合金としては高く、耐摩耗性に優れ、耐熱性も良好である。じん性は低いが高Ｓｉ組成のため熱膨張係数はダイカスト用アルミニウム合金の中で最も小さい。従って、上記のそれぞれの材料をハウジング１、プランジャ３に選択して組合わせることにより温度変化に伴うシリンダとプランジャの隙間変化が最小限に抑えられ、かつ耐摩耗性、耐焼付き性、摺動性に対しても実効的な影響が生じない範囲でリーク特性の変化を抑え、かつ少なくともハウジング材料にアルミ合金を用いているため、軽量化も可能である。

参考として（従来採用されていた）他の材料の組合せでは次の通りである。例えば、ハウジング材料として同じアルミ合金材ではあるが、ダイカスト用アルミニウム合金ＡＤＣ１２は、その熱膨張係数が２１．０×１０^-3／℃であり、一方プランジャ材料として一般に用いられる炭素鋼又は合金鋼（いずれも鉄系）の熱膨張係数は１０〜１２×１０^-3／℃である。従って、このような材料の組合わせを選択すると、熱膨張係数の差は１１〜９×１０^-3／℃となり、温度変化に伴う隙間の変化が極めて大きく、このため高温時には必要以上にオイルが漏れるという不都合が生じ、結局オイルポンプの容量を大きくすることが必要となる。

以上の説明から分るように、ハウジング（シリンダ）とプランジャの熱膨張係数の差は極力小さい材料を選択するのが好ましいが、上記に示したように、ＡＤＣ１４とオーステナイト系ステンレス鋼では熱膨張係数の値の差は、２〜０．７×１０^-3／℃であり、大きくてもこのような範囲の差値、又はそれ以下の材料とするとよい。但し、ハウジングとプランジャ以外の部品点数を追加しないことが前提である。従って、上記差値が最小値０となるのは、ハウジング（シリンダ）とプランジャを同質材料とした場合であり、例えばハウジング（シリンダ）とプランジャを同質の軽合金、あるいは同質の樹脂材としてもよい。この場合、耐摩耗性、耐焼付き性、摺動性、軽量化の条件を満足する材料でなければならない。図示のように、プランジャ３の先端部はシュー１０（チェーンガイド）を押圧するようになっており、そのシュー１０の当接部は樹脂製となっているため、プランジャもアルミニウム合金材のような軽合金、あるいは樹脂材でも対応できる。

この発明のチェーンテンショナは、温度変化があってもシリンダとプランジャの隙間変化が小さく抑制される構成としたから、各種形式のチェーンテンショナや他のテンショナに広く利用することができる。

実施形態のチェーンテンショナの外観側面図 同上の主断面図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
２ ハウジング
２ａ シリンダ室
３ プランジャ
３ａ 中空室
４ スプリング
５ チェック弁
５ａ チェックボール
５ｂ リテーナ
６ バルブシート
６ａ 流路
７ａ 連通室
７ｂ 連通路

Claims (5)

1. ハウジングに形成されたシリンダ室内にプランジャとスプリングを組込み、チェーンシステムのチェーンに張力を付与するチェーンテンショナにおいて、シリンダのハウジングとプランジャの材料として、少なくともハウジング材料が軽量化材質で、かつそれぞれの熱膨張係数が温度変化に伴うシリンダ室とプランジャの隙間変化、及び耐摩耗性、耐焼付き性、摺動性に実効的な影響のない互いに所定範囲の微差の値、又は互いに同じ値である材質の材料をそれぞれ選択したことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記熱膨張係数の所定範囲の微差の値が、最大でも２×１０^-3／℃又はそれ以下であることを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記熱膨張係数の所定範囲の微差の値の材料としてシリンダのハウジングにダイカスト用アルミ合金のＡＤＣ１４、プランジャにオーステナイト系ステンレス鋼をそれぞれ選択したことを特徴とする請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記熱膨張係数の値が同じ材料として軽合金材を選択したことを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記熱膨張係数の値が同じ材料として樹脂材を選択したことを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ。

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