JP2006112550A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンの張力を安定して保つことができるようにしたリリーフバルブ付きチェーンテンショナを提供することである。
【解決手段】ハウジング１のシリンダ室内にプランジャとスプリングとを組込む。プランジャの背部の圧力室と外部を連通する排油通路２１にリリーフバルブ３０を組込む。リリーフバルブ３０をバルブスリーブ３２の開口端部にバルブシート３３を圧入したバルブボディ３１内にバルブシート３３の弁孔３４を開閉する球形の弁体３６と、その弁体３６をバルブシート３３に向けて押圧するスプリング３７とを組込む。弁体３６の球径をバルブスリーブ３２の内径より極く僅かに小径として弁体３６とバルブスリーブ３２の内周間に微小間隙を形して、弁体３６の開放時にチャタリングが発生するのを防止し、チェーン張力の安定化を図る。
【選択図】図３

Description

この発明はカム軸駆動用チェーン等のチェーンの張力を一定に保つチェーンテンショナに関するものである。

この種のチェーンテンショナとして、エンジンブロックに取付けられるハウジングにシリンダ室を形成し、そのシリンダ室内にプランジャと、そのプランジャを外方向に押圧するスプリングとを組込み、前記ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、前記プランジャによってチェーンを押圧し、そのチェーンからプランジャに負荷される押込み力を圧力室内の作動油により緩衝してチェーンの張力を一定に保持するようにしたものが従来から知られている。

ところで、上記のように、圧力室内に封入された作動油によってプランジャに負荷される押し込み力を緩衝するチェーンテンショナにおいては、圧力室内の作動油の圧力が必要以上に高くなる場合がある。この場合、プランジャがチェーンを押圧する反力が大きくなり過ぎ、チェーンの張力が異常に高くなり過ぎて、チェーンの摩耗を早め、あるいは異音が発生し、ときには異常な張力によってチェーンが切断するおそれがあった。

そのような不都合の発生を防止するため、特許文献１に記載されたチェーンテンショナにおいては、圧力室と外部とを排油通路で連通し、その排油通路にリリーフバルブを組込み、そのリリーフバルブによって圧力室内の作動油の圧力が設定圧力より高くなるのを防止するようにしている。

ここで、チェーンテンショナに用いられるリリーフバルブとして、特許文献１に記載されたものが知られている。このリリーフバルブは、ポペットタイプと称せられるものであって、図９に示すように、圧力室６０と外部とを連通する排油通路６１にバルブボディ６２を組込み、そのバルブボディ６２をバルブスリーブ６３の開口端部内にバルブシート６４を圧入した構成とされ、このバルブボディ６２におけるバルブシート６４に弁孔６５を設け、バルブスリーブ６３内には球形の弁体６６と、その弁体６６を弁孔６５に向けて押圧するスプリング６７とを組込み、前記圧力室６０内の圧力がスプリング６７の弾性力より高くなった場合に、弁体６６を開放させて、圧力室６０内の作動油を外部に流出させるようにしている。

また、リリーフバルブとして、図１０に示したものも従来から知られている。このリリーフバルブはガイドピストンタイプと称せられ、圧力室７０と外部を連通する排油通路７１の油入口７１ａと油出口７１ｂ間にシリンダ室７２を形成し、そのシリンダ室７２内に摺動可能な円筒状の弁体７３と、その弁体７３を油入口７１ａに向けて押圧するスプリング７４とを組込み、前記圧力室７０内の圧力がスプリング７４の弾性力より高くなった場合に、弁体７３を油入口７１ａから離反する方向に移動させて圧力室７０内の作動油を油出口７１ｂから外部に流出させるようにしている。

図９に示すポペットタイプのリリーフバルブにおいては、圧力室６０の圧力変化による弁体６６の開閉の応答性に優れ、しかもコストが安いという特徴を有している。

一方、図１０に示すガイドピストンタイプのリリーフバルブにおいては、チャタリングの発生が少なく、圧力室７０の圧力を一定に保持することができるという特徴を有している。
特開２００４−１７６８２１号公報

ところで、ポペットタイプのリリーフバルブを組込んだチェーンテンショナにおいては、リリーフバルブにチャタリングが発生し易く、チェーンの張力が不安定になり易いという不都合がある。

一方、ガイドピストンタイプのリリーフバルブを組込んだチェーンテンショナにおいては、リリーフバルブの弁体が開放初期における圧力と弁体が安定した際の圧力における相互の圧力差が大きく、作動特性が悪いという不都合がある。

この発明の課題は、チェーン張力を安定して保つことができるようにしたリリーフバルブ付きチェーンテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なプランジャと、そのプランジャを外方向に押圧するスプリングとを組込み、前記ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、前記圧力室と外部を連通する排油通路に、圧力室内の作動油の圧力が設定圧を超えたとき開放して圧力室内の作動油を排油通路から外部に流出させるリリーフバルブを組み込んだチェーンテンショナにおいて、前記リリーフバルブが、バルブスリーブの開口端部にバルブシートを圧入したバルブボディと、そのバルブボディ内に組込まれた球形の弁体と、その弁体をバルブシートに向けて押圧するスプリングから成り、前記バルブシートには前記排油通路の油入口側に連通して前記弁体により開閉される弁孔を設け、前記バルブスリーブには半径方向に貫通してバルブボディの内部と排油通路の油出口側とを連通させる油排出口を形成し、前記弁体をその外周とバルブスリーブの内周面間に微小間隙を形成する球径とした構成を採用したのである。

ここで、バルブスリーブの閉塞端板にバルブボディの内部と外部を連通する圧力逃し孔を形成しておくと、圧力室の圧力変化に対する弁体の開閉の応答性をより高めることができる。

また、バルブシートに排油通路に嵌合されてその排油通路の油入口部と弁孔を同軸上に保持するフランジを設けておくと、リリーフバルブの弁体の開放時に、圧力室内の作動油を外部にスムーズに流出させることができ、圧力室内の作動油の圧力をリリーフバルブの設定圧に確実に保持することができ、チェーンが過張力になるのを防止することができる。

上記のように、バルブスリーブと、そのバルブスリーブの開口端部内に圧入されたバルブシートとで形成されるバルブボディ内に球形の弁体とスプリングとを組込み、その弁体とバルブスリーブの内周間に微小間隙が形成されるよう弁体の球径を設定したことにより、ガイドピストンタイプのリリーフバルブと同様にチャタリングの発生のないリリーフバルブを得ることができると共に、弁体の開放初期における圧力と、その弁体が安定するまでの圧力の相互における圧力差の小さい作動特性に優れたリリーフバルブを得ることができ、チェーンの張力をきわめて安定的に保持することができる。

以下、この発明の実施の形態を図１乃至図８に基づいて説明する。図１に示すように、、エンジンブロック等の取付け対象に取付けられるハウジング１には閉塞端を有するシリンダ室２が形成され、そのシリンダ室２内にプランジャ３が摺動自在に組込まれている。

プランジャ３は、後端面で開口する中空室４を有し、その中空室４の閉塞端とシリンダ室２の閉塞端間に組込まれたスプリング５はプランジャ３を外方向に向けて押圧している。

ハウジング１には、プランジャ３の背部に形成された圧力室６に連通する給油通路７が設けられている。給油通路７の油出口側にはチェックバルブ８が組込まれている。チェックバルブ８は圧力室６内の作動油の圧力が給油通路７内の圧力より高くなると、その給油通路７を閉じて圧力室６内の作動油が給油通路７に流れるのを防止する。

ハウジング１とプランジャ３の相互間には、プランジャ３がシリンダ室２の閉塞端に向けて所定量以上後退動するのを防止する後退動規制機構１０が設けられている。

図１および図２に示すように、後退動規制機構１０は、シリンダ室２の開口部内周にクリップ収容溝１１を形成し、そのクリップ収容溝１１内にレジスタクリップ１２に設けられた径方向に弾性変形可能なリング部１２ａを収容し、プランジャ３の外周部には前記リング部１２ａで締付けられる複数の円周溝１３を軸方向に等間隔に設け、各円周溝１３の内周にプランジャ３の先端に向けて小径となるテーパ面１３ａと、そのテーパ面１３ａの小径端に係合面１３ｂを設けている。

上記の構成から成る後退動規制機構１０においては、テーパ面１３ａがレジスタクリップ１２のリング部１２ａを拡径させる作用によってプランジャ３の前進動を許容し、クリップ収容溝１１の後壁面１１ａに当接して停止するレジスタクリップ１２のリング部１２ａに対する係合面１３ｂの係合によってプランジャ３の後退動を規制するようにしている。

図１に示すように、ハウジング１は、外周上部に突出部２０を有し、その突出部２０に圧力室６と外部を連通する排油通路２１が設けられている。

図３に示すように、排油通路２１は、突出部２０の端面から圧力室６に至る段付き孔から成るバルブ挿入孔２１ａと、突出部２０の外周からバルブ挿入孔２１ａの大径孔部に至る排油孔２１ｂとから成り、上記バルブ挿入孔２１ａの開口端部の内周に雌ねじ２１ｃが形成されている。

バルブ挿入孔２１ａ内には圧力室６内の作動油の圧力が設定圧力を超えた場合に開放して作動油を外部に排出させるリリーフバルブ３０が組込まれている。

リリーフバルブ３０は、バルブボデ３１を有し、そのバルブボディ３１は閉塞端板を有するバルブスリーブ３２と、そのバルブスリーブ３２の開口端部に圧入されたバルブシート３３とから成り、上記バルブシート３３には排油通路２１の油入口（バルブ挿入孔２１ａの小径孔部）とバルブボディ３１の内部を連通する弁孔３４を設け、バルブスリーブ３２には外周面からバルブボディ３１の内部に貫通する半径方向の油排出口３５を形成し、上記バルブボディ３１の内部には上記弁孔３４を開閉する球形の弁体３６と、その弁体３６を弁孔３４に向けて押圧するスプリング３７を組込んだ構成としている。

上記の構成から成るリリーフバルブ３０は、バルブシート３３がバルブ挿入孔２１ａの内周下部に設けられた段部２１ｄで支持されるようバルブ挿入孔２１ａ内に挿入され、前記雌ねじ２１ｃにねじ係合される止めねじ３８の締付けにより上記段部２１ｄに押し付けられて固定されている。

ここで、バルブボディ３１の外径はバルブ挿入孔２１ａの内径より小径とされ、リリーフバルブ３０の固定状態で、バルブボディ３１の外周とバルブ挿入孔２１ａの大径孔部の内周間に環状空間３９が形成され、その環状空間３９および油排出口３５を介してバルブボディ３１の内部と排油通路２１の排油孔２１ｂが連通している。

また、球形の弁体３６はその球径が、その外周とバルブスリーブ３２の内周間に微小な間隙が形成されるような大きさに設定されている。このため、弁体３６がバルブシート３３に対して接触・離反するとき、弁体３６はバルブスリーブ３２の内周を摺動するようになり、上記弁体３６がバルブシート３３から急速に離反すると、バルブスリーブ３２内の作動油あるいは空気を圧縮し、離反する方向の移動が阻害されるおそれがある。

そのような不都合を解消するため、バルブスリーブ３２の閉塞端板および止めねじ３８のそれぞれにバルブボディ３１の内部と外部とを連通する圧力逃し孔４０を形成している。

実施の形態で示すチェーンテンショナは上記の構造から成り、図１は、エンジンブロックにハウジング１を固定し、スプリング５の弾力によって外方向への突出性が付与されたプランジャ３により軸５２を中心として揺動可能に支持されたチェーンガイド５１をカム軸駆動用チェーン５３に押し付けて、上記チェーン５３を緊張状態に保持している状態を示している。

上記のようなチェーン５３の張力調整状態において、クランク軸の一回転中における角速度の変化やカム軸のトルク変動によりチェーン５３が振動し、そのチェーン５３に弛みが生じると、スプリング５の弾力によりプランジャ３が外方向に移動してチェーン５３の弛みを吸収する。

ここで、チェーン５３に伸びが生じ、チェーン５３の弛みが大きい場合、レジスタクリップ１２のリング部１２ａは前進動するプランジャ３の円周溝１３のテーパ面１３ａで押されて拡径する。このため、プランジャ３は前進動を続けてチェーン５３の弛みを吸収すると共に、レジスタクリップ１２のリング部１２ａが次の円周溝１３内に嵌り込む。

一方、チェーン５３が緊張すると、チェーンガイド５１を介してプランジャ３に押し込み力が付与され、その押し込み力は圧力室６内の作動油によって緩衝される。

圧力室６内の圧力が異常に上昇し、その圧力がリリーフバルブ３０の設定圧を超えると、図４に示すように、弁体３６がバルブシート３３から離反して弁孔３４が開放し、圧力室６内の作動油は、弁孔３４からバルブボディ３１の内部に流れて油排出口３５、環状空間３９および排油孔２１ｂから外部に流出する。このため、チェーン５３の張力は異常に上昇することはなく、チェーン５３の摩耗や異音の発生を抑制することができる。

実施の形態で示すリリーフバルブ３０のように、球形の弁体３６を採用することにより圧力室６内の圧力変化に応じて弁体３６はスムーズに開閉し、応答性に優れたリリーフバルブ３０を得ることができる。

また、弁体３６の球径を弁体３６の外周とバルブスリーブ３２の内周間に微小間隙が形成される大きさに設定することにより、弁体３６とバルブスリーブ３２間の間隙が狭いことから弁体３６が油排出口３５の上方位置まで押し上げられて始めて規定流量の開弁圧が得られることになり、弁体３６の開放初期における圧力と弁体３６が開放位置で安定する際の圧力の相互において差が少なく、チャタリングの発生のない安定した作動特性を有するリリーフバルブ３０を得ることができる。

因みに、図３に示すリリーフバルブ３０の特性を試験したところ、図６に示す結果を得た。その比較として、図９に示す従来のポペットタイプのリリーフバルブおよび図１０に示すガイドピストンタイプのリリーフバルブの特性を試験したところ、図７および図８に示す結果を得た。

これらの試験結果から明らかなように、ポペットタイプのリリーフバルブにおいてはチャタリングの発生が見られ、一方、ガイドピストンタイプのリリーフバルブにおいては弁体の開放初期における圧力とその弁体が安定した際の圧力における相互に差が大きいが、図３に示すリリーフバルブにおいてはチャタリングの発生もなく、また、弁体３６の開放初期における圧力とその弁体３６が安定した際の圧力の相互における圧力差が小さく、安定した波形が得られた。

なお、圧力逃し孔４０を省略したリリーフバルブ３０においても図６に示す場合とほぼ同様の試験結果を得ることができた。

このように、弁体３６を球形とし、その弁体３６の球径をバルブスリーブ３２の内径より若干小さくして弁体３６とバルブスリーブ３２の内周間に微小間隙を形成したことにより、チャタリングの発生のない応答性および作動特性に優れたリリーフバルブ３０を得ることができ、結果として、チェーン５３の張力を安定して保つことができる。

図５に示すように、バルブシート３３にバルブ挿入孔２１ａの大径孔部の内周に嵌合されるフランジ３３ａを設けると、弁孔３４をバルブ挿入孔２１ａの軸心上に保持することができるため、弁体３６の開放時における作動油の流動抵抗が小さく、作動油を外部にスムーズに排出させることができ、リリーフバルブ３０の作動特性をより向上させることができる。

実施の形態ではハウジング１に排油通路２１を形成し、その排油通路２１にリリーフバルブ３０を組込んだが、プランジャ３の先端部に排油通路を形成し、その排油通路にリリーフバルブを組込むようにしてもよい。

この発明に係るチェーンテンショナの実施の形態を示す縦断正面図 図１に示すチェーンテンショナの後退動規制機構を示す断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 リリーフバルブの開放状態を示す断面図 リリーフバルブの他の例を示す断面図 図３に示すリリーフバルブの特性の試験結果を示すグラフ 従来のリリーフバルブの特性の試験結果を示すグラフ 従来のリリーフバルブの特性の試験結果を示すグラフ 従来のリリーフバルブを示す断面図 従来のリリーフバルブの他の例を示す断面図

符号の説明

１ ハウジング
２ シリンダ室
３ プランジャ
５ スプリング
６ 圧力室
７ 給油通路
２１ 排油通路
３０ リリーフバルブ
３１ バルブボディ
３２ バルブスリーブ
３３ バルブシート
３３ａ フランジ
３５ 油排出口
３６ 弁体
３７ スプリング
４０ 圧力逃し孔

Claims (3)

1. ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なプランジャと、そのプランジャを外方向に押圧するスプリングとを組込み、前記ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、前記圧力室と外部を連通する排油通路に、圧力室内の作動油の圧力が設定圧を超えたとき開放して圧力室内の作動油を排油通路から外部に流出させるリリーフバルブを組み込んだチェーンテンショナにおいて、前記リリーフバルブが、バルブスリーブの開口端部にバルブシートを圧入したバルブボディと、そのバルブボディ内に組込まれた球形の弁体と、その弁体をバルブシートに向けて押圧するスプリングから成り、前記バルブシートには前記排油通路の油入口側に連通して前記弁体により開閉される弁孔を設け、前記バルブスリーブには半径方向に貫通してバルブボディの内部と排油通路の油出口側とを連通させる油排出口を形成し、前記弁体をその外周とバルブスリーブの内周面間に微小間隙を形成する球径としたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記バルブスリーブの閉塞端板にバルブボディの内部と外部を連通する圧力逃し孔を形成した請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記バルブシートが排油通路に嵌合されてその排油通路の油入口部と弁孔を同軸上に保持するフランジを有して成る請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。

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