JP2007032603A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ係合部での摩擦抵抗によるダンパ作用のみでチェーンの張力を一定に保持することができるようにしたチェーンテンショナを提供することである。
【解決手段】雌ねじ１７にスクリュロッド１８の外周に形成された鋸歯状雄ねじ１９をねじ係合する。プランジャ１４とスクリュロッド１８との間にリターンスプリング２０を組込んでそのプランジャ１４とスクリュロッド１８を伸長する方向に付勢する。プランジャ１４の内周又はスクリュロッド１８の外周に雌ねじ１７又は雄ねじ１９を周方向に分断する軸方向の溝２５を形成し、チェーンからチェーンガイドを介してプランジャ１４に押し込み力が負荷されたとき、雌ねじ１７と雄ねじ１９のねじ係合部間に介在する潤滑用のオイルを溝２５内に押し出すようにしてねじ係合部に油膜が形成されるのを防止し、雌ねじ１７と雄ねじ１９の接触部の摩擦抵抗によるダンパ作用によりチェーンの張力を一定に保つようにする。
【選択図】図２

Description

この発明は、カムシャフト駆動用のチェーンやタイミングベルト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。

一般に、タイミングベルトやタイミングチェーン（以下、総称してチェーンという）によってクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するようにしたカムシャフト駆動用のチェーン伝動装置においては、チェーンの弛み側に揺動可能なチェーンガイドを接触し、そのチェーンガイドにチェーンテンショナの調整力を付与してチェーンの張力を一定に保つようにしている。

上記チェーンテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。そのチェーンテンショナにおいては、ハウジングに形成されたシリンダ室内に、後端が開口し、先端が閉塞する筒状のプランジャと、そのプランジャに外方向への突出性を付与するリターンスプリングとを組込み、上記プランジャの後端部内周に形成された鋸歯状の雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、そのプランジャとスクリュロッドとの間にスプリングを組込んで、プランジャとスクリュロッドを伸長する方向に付勢している。

また、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、その給油通路のオイル出口部にチェックバルブを設け、上記給油通路から圧力室内に送り込まれるエンジンオイルによってプランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじのねじ係合部を潤滑するようにしている。

上記の構成から成るチェーンテンショナにおいては、カムシャフトの負荷の変動によりチェーンが振動し、そのチェーンに弛みが生じた場合に、リターンスプリングの押圧によりプランジャを前進させ、チェーンガイドをチェーンに押し付けてチェーンの弛みを吸収するようにしている。

一方、チェーンが緊張し、そのチェーンからチェーンガイドを介してプランジャに押し込み力が負荷されたとき、圧力室内に封入されたオイルの油圧ダンパ作用と、雌ねじと雄ねじの圧力側フランクの接触部に作用する摩擦抵抗とによって上記押し込み力を緩衝するようにしている。そして、上記押し込み力がリターンスプリングのばね力より強い場合、圧力室内のオイルをシリンダ室とプランジャの摺動面間からリークさせると共に、ねじ係合部の圧力側フランクの接触部で滑りを生じさせて、リターンスプリングと押し込み力とが釣り合う位置までプランジャを回転させつつ後退動させるようにしている。
特開２０００−１７９６３２号公報

ところで、上記従来のチェーンテンショナにおいては、オイルポンプを利用してエンジンオイルを給油通路に送り込む必要があるため、上記オイルポンプとして容量の大きい大型のものが必要となり、しかも、そのオイルポンプの吐出口と給油通路とを連通させる通路を設ける必要があるため、コストが高くなるという不都合がある。

また、雌ねじと雄ねじのねじ係合部では潤滑用オイルの排除効果が乏しいため、プランジャに押し込み力が負荷された場合に、雌ねじと雄ねじの圧力側フランク間に油膜が形成される場合があり、上記油膜が形成されると、圧力側フランクの摩擦抵抗力が小さくなるため、圧力側フランクにおいて滑りが生じ、プランジャが回転しつつ後退してチェーンの張力を一定に保持することができなくなる。

ここで、近年では、摩擦低減と摺動部の直接接触を減らす目的で有機モリブデン入りのオイル（以下、ＦＭオイルという）が使用されるようにきている。そのようなＦＭオイルを使うことにより、摺動部に摩擦係数の非常に低い反応膜が生成され、各部の摺動抵抗が減少するため、自動車の燃費向上に効果を挙げることができる。

なお、ＦＭオイルに混入される有機モリブデンの代表的なものとして、モリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）やモリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）があり、これらは、摩擦面に二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）を含む反応膜を生成し、摩擦係数を低下させることが知られている。

上記のようなＦＭオイルがエンジンオイルとして使用され、そのＦＭオイルが従来のチェーンテンショナに供給されると、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの接触部に摩擦係数のきわめて低い反応膜が形成されるため、ねじ係合部での摩擦抵抗によるダンパ効果を発揮させることができなくなる。

実開昭６４−４１７５５号公報に記載されたオートテンショナのように、プランジャの内周に形成された鋸歯状の雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、その雌ねじと雄ねじのねじ係合部での摩擦抵抗によるダンパ作用によってチェーンの張力を一定に保つようにすると、オイルポンプを不要とすることができると共に、通路を形成する必要もなくなるため、コストの低減を図ることができるものの、特許文献１に記載されたチェーンテンショナと同様に、ねじ係合部での潤滑用オイルの排除効果が乏しいため、ねじ係合部に油膜が形成されるおそれがあり、ダンパ作用を確実に発揮させるうえにおいて改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、ねじ係合部において摩擦抵抗によるダンパ作用を確実に発揮させることができるようにすることである。

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後端が開口する筒状のプランジャをスライド自在に挿入し、そのプランジャの後端部内周に形成された雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドとプランジャとの間に、スクリュロッドとプランジャとを伸長する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記雌ねじと雄ねじを、プランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじのねじ係合部をオイルによって潤滑するようにしたチェーンテンショナにおいて、前記プランジャの後端部内周とスクリュロッドの外周における少なくとも一方に、雌ねじまたは雄ねじを周方向に分断する軸方向の溝を形成した構成を採用したのである。

上記の構成から成るチェーンテンショナにおいては、チェーンからチェーンガイドを介してプランジャに押し込み力が負荷されると、プランジャに形成された雌ねじとスクリュロッドに形成された雄ねじの圧力側フランクが互に接触し、その接触部間に介在する潤滑用のオイルは軸方向の溝に押し出されることになる。

このため、雌ねじと雄ねじの圧力側フランク間に油膜が形成されることはなく、互に接触する圧力側フランク間の摩擦抵抗によるダンパ作用によってチェーンの張力を一定に保持することができる。

このため、オイルポンプによってシリンダ室内にエンジンオイルを送り込む必要がないため、オイルポンプを大型化する必要がなく、また、エンジンに通路を設ける必要もないため、コストの低減を図ることができる。

ここで、ハウジングの外周上部に、エンジンルーム内の飛沫オイルをシリンダ室内に導く導入口を形成すると、エンジンルーム内のオイルの飛沫が導入口からシリンダ内に流入するため、飛沫オイルで雌ねじと雄ねじのねじ係合部およびシリンダ室とプランジャの摺動部を潤滑することができる。

この発明に係るチェーンテンショナは、上記のように、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじのねじ係合部での摩擦抵抗によるダンパ作用によってチェーンの張力を一定に保つため、雌ねじと雄ねじのねじ係合部で摩耗が生じると、長期にわたって安定した摩擦力を得ることができなくなる。その摩擦力の低下を抑制するため、ここでは、雌ねじと雄ねじを浸炭焼入れ焼き戻し等の熱処理を行ない、あるいはショットピーニングによって微細な凹凸を形成している。また、雌ねじと雄ねじの表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成して硬度を高めるようにしている。

ここで、雌ねじと雄ねじの表面にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成すると、エンジンオイルにＦＭオイルが採用され、そのＦＭオイルによって雌ねじと雄ねじのねじ係合部が潤滑されたとしても、上記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって摩擦係数のきわめて低い反応膜が生成されるのを防止することができる。このため、雌ねじと雄ねじの圧力側フランクによってプランジャに負荷される押し込みを確実に受けることができ、良好なダンパ効果を長期にわたって維持することができる。

この発明に係るチェーンテンショナにおいて、シリンダ室の閉塞端部にシート部材を組込み、そのシート部材にスクリュロッドの後端面外周部に形成されたテーパ面を支持するテーパ状のシート面を形成すると、スクリュロッドの衝突によるハウジング閉塞端の破損防止に効果を挙げることができる。

また、プランジャを、円筒状の胴体と、その胴体に圧入されるキャップ状のパッドとで形成すると、プランジャを簡単に形成することができる。

上記のように、プランジャの後端部内周とスクリュロッドの外周における少なくとも一方に雌ねじ又は雄ねじを周方向に分断する軸方向の溝を形成したことにより、チェーンからチェーンガイドを介してプランジャに押し込み力が負荷されたとき、雌ねじと雄ねじのねじ係合部に介在する潤滑用のオイルを軸方向の溝内に押し出すことができる。このため、雌ねじと雄ねじの圧力側フランク間に油膜が形成されることはなく、互に接触する圧力側フランクの接触部での摩擦抵抗によるダンパ作用によってチェーンの張力を一定に保つことができる。

このように、圧力側フランクの摩擦抵抗によってチェーンの張力を一定に保つため、シリンダ室内にエンジンオイルを送り込む必要がなくなり、オイルポンプを大型化する必要がなく、また、エンジンに通路を設ける必要もないため、コストの低減を図ることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はカムシャフト駆動用チェーンの張力調整装置を示し、クランクシャフト１の端部に取付けられたスプロケット２とカムシャフト３の端部に取付けられたスプロケット４間にチェーン５をかけ渡し、そのチェーン５の弛み側チェーンにチェーンガイド６を接し、そのチェーンガイド６にチェーンテンショナ１０の調整力を負荷してチェーンガイド６をチェーン５に押し付けており、上記チェーンガイド６は軸７を中心にして揺動自在とされている。

図２に示すように、チェーンテンショナ１０は、ハウジング１１を有し、そのハウジング１１の外周にエンジンブロックにボルト止めされる取付片１２が設けられている。

また、ハウジング１１には一端が開口するシリンダ室１３が形成され、そのシリンダ室１３内にプランジャ１４がスライド自在に挿入されている。

プランジャ１４は、両端が開口する円筒状の胴体１５と、その胴体１５の先端開口に圧入されて胴体１５と一体化されたキャップ状のパッド１６とから成り、上記胴体１５の後端部内周には雌ねじ１７が形成されている。

雌ねじ１７にはスクリュロッド１８の外周に形成された雄ねじ１９がねじ係合している。スクリュロッド１８は先端が開口し、後端が閉塞する筒状をなし、そのスクリュロッド１８とプランジャ１４との間にリターンスプリング２０と、スプリングシート２１とが組込まれ、上記リターンスプリング２０によってスプリングシート２１の先端の球面２２がパッド１６の内面に押し付けられていると共に、プランジャ１４とスクリュロッド１８が伸長する方向に付勢されている。

プランジャ１４の雌ねじ１７とスクリュロッド１８の雄ねじ１９は、プランジャ１４に負荷される押し込み力を受ける圧力側フランク２３のフランク角が遊び側フランク２４のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじにリターンスプリング２０の押圧によって回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。

図２および図３に示すように、プランジャ１４の後端部内周には雌ねじ１７を周方向に分断する軸方向の溝２５が形成されている。図４に示すように、溝２５の深さは雌ねじ１７のねじ山の高さより深くなっている。溝２５の数は任意であり、実施の形態では複数の溝２５を周方向に等間隔に形成している。

上記の軸方向の溝２５は、スクリュロッド１８の外周に形成してもよく、また、スクリュロッド１８の外周とプランジャ１４の内周の双方に形成してもよい。

ハウジング１１の外周上部には、エンジンルームのエンジンオイルの飛沫をシリンダ室１３内に導く導入口２６が形成され、その導入口２６からシリンダ室１３内に侵入する飛沫オイルによってシリンダ室１３とプランジャ１４の摺動部および雌ねじ１７と雄ねじ１９のねじ係合部が潤滑されるようになっている。

また、ハウジング１１におけるシリンダ室１３の閉塞端部にはシート部材２７が組込まれ、そのシート部材２７のスクリュロッド１８と対向する片面の中央にはテーパ状のシート面２８が形成され、そのシート面２８にスクリュロッド１８の後端面外周部に設けられたテーパ面２９が接触している。

図１に示すように、プランジャ１４のパッド１６をチェーンガイド６に当接させたチェーンテンショナ１０の組付け状態において、カムシャフト３の負荷の変動によりチェーン５が振動し、そのチェーン５に弛みが生じると、リターンスプリング２０の押圧によりプランジャ１４が回転しつつ外方に移動し、チェーンガイド６がチェーン５に押し付けられ、チェーン５の弛みが吸収される。

一方、チェーン５が緊張すると、そのチェーン５からチェーンガイド６を介してプランジャ１４に押し込み力が負荷される。このとき、プランジャ１４の雌ねじ１７とスクリュロッド１８の雄ねじ１９の圧力側フランク２３が互に接触する方向に移動し、その接触部間に介在する潤滑用オイルは軸方向の溝２５に押し出される。

このため、圧力側フランク２３間に油膜が形成されることはなく、その圧力側フランク２３は互に接触し、その接触部の摩擦抵抗によってプランジャ１４に負荷される押し込み力が受けられる。

上記押し込み力がリターンスプリング２０のばね力より大きい場合、互に接触する圧力側フランク２３の接触部で滑りが生じ、プランジャ１４はリターンスプリング２０のばね力と押し込み力とが釣り合う位置までゆっくりと回転しつつ後退動する。

このように、プランジャ１４に押し込み力が負荷されると、雌ねじ１７と雄ねじ１９のねじ係合部に介在する潤滑用オイルは軸方向の溝２５に押し出されるため、圧力側フランク２３は互に接触することになり、その接触部の摩擦抵抗によるダンパ作用によってチェーンの張力を一定に保持することができる。

ここで、雌ねじ１７と雄ねじ１９の互に接触する圧力側フランク２３が摩耗すると、摩擦抵抗が小さくなり、ダンパ効果が悪くなる。そのダンパ効果の低下を抑制するため、雌ねじ１７と雄ねじ１９の硬度を高めるのが好ましい。

雌ねじ１７と雄ねじ１９の硬度を高める方法として、浸炭焼入れ焼戻し等の熱処理を行なう方法、ショットピーニングによって微細な凹凸を形成する方法、雌ねじ１７と雄ねじ１９の表面にダイヤモンドライクカーボン被膜（ＤＬＣ被膜）を形成する方法が存在する。

これらの硬化処理方法のうち、ダイヤモンドライクカーボン被膜を形成する方法を採用した場合には、エンジンオイルにＦＭオイルが採用され、導入口２６からシリンダ室１３内に侵入するＦＭオイルによって雌ねじ１７と雄ねじ１９のねじ係合部が潤滑されたとしても、上記ダイヤモンドライクカーボン被膜によって雌ねじ１７と雄ねじ１９の表面に二硫化モリブデンを含む摩擦係数のきわめて低い反応膜が生成されるのを防止することができる。

このため、プランジャ１４に負荷される押し込み力を雌ねじ１７と雄ねじ１９のねじ係合部によって確実に受けることができ、良好なダンパ効果を長期にわたって維持することができる。

図２に示すように、プランジャ１４を胴体１５とパッド１６の２部品で形成することにより、各部品の加工が容易であり、プランジャ１４を簡単に形成することができる。

この発明に係るチェーンテンショナを用いたチェーンの張力調整装置の概略図 図１に示すチェーンテンショナの縦断正面図 図２のIII−III線に沿った断面図 プランジャとスクリュロッドのねじ係合部を示す拡大断面図

符号の説明

１１ ハウジング
１３ シリンダ室
１４ プランジャ
１５ 胴体
１６ パッド
１７ 雌ねじ
１８ スクリュロッド
１９ 雄ねじ
２０ リターンスプリング
２３ 圧力側フランク
２４ 遊び側フランク
２５ 溝
２６ 導入口
２７ シート部材
２８ シート面
２９ テーパ面

Claims (6)

1. ハウジングに形成されたシリンダ室内に後端が開口する筒状のプランジャをスライド自在に挿入し、そのプランジャの後端部内周に形成された雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドとプランジャとの間に、スクリュロッドとプランジャとを伸長する方向に付勢するリターンスプリングを組込み、前記雌ねじと雄ねじを、プランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじのねじ係合部をオイルによって潤滑するようにしたチェーンテンショナにおいて、前記プランジャの後端部内周とスクリュロッドの外周における少なくとも一方に、雌ねじまたは雄ねじを周方向に分断する軸方向の溝を形成したことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記ハウジングの外周上部に、エンジンルーム内の飛沫オイルをシリンダ室内に導く導入口を形成した請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじにおける少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸を形成した請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじにおける少なくとも一方にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
5. 前記シリンダ室の閉塞端部にシート部材を組込み、そのシート部材に前記スクリュロッドの後端面外周部に形成されたテーパ面を支持するテーパ状のシート面を形成した請求項１乃至４のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
6. 前記プランジャが、円筒状の胴体と、その胴体の先端部に圧入されたキャップ状のパッドとから成る請求項１乃至５のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

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