JP2008089100A - Chain tensioner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車エンジンのカムシャフトを駆動するタイミングチェーンの張力保持に用いられるチェーンテンショナに関する。 The present invention relates to a chain tensioner used for maintaining tension of a timing chain that drives a camshaft of an automobile engine.
自動車のエンジンは、一般に、クランクシャフトの回転を、エンジンカバー内のエンジンルームに収容されたタイミングチェーンを介してカムシャフトに伝達し、そのカムシャフトの回転により燃焼室のバルブの開閉を行なう。ここで、チェーンの張力を適正範囲に保つために、支点軸を中心として揺動可能に設けたチェーンガイドと、そのチェーンガイドをチェーンに押さえ付ける方向に付勢するチェーンテンショナとからなる張力調整装置が多く用いられる。 In general, an engine of an automobile transmits a rotation of a crankshaft to a camshaft through a timing chain housed in an engine room in an engine cover, and opens and closes a valve of a combustion chamber by the rotation of the camshaft. Here, in order to keep the tension of the chain within an appropriate range, a tension adjusting device comprising a chain guide provided so as to be able to swing around a fulcrum shaft and a chain tensioner that urges the chain guide in a direction to press the chain guide against the chain. Is often used.
この張力調整装置に組み込まれるチェーンテンショナとして、有底筒状のシリンダ内にチェーン押圧用のプランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャの移動により容積が変化するシリンダ内の圧力室内に作動油を溜め、圧力室の容積が拡大する方向にプランジャを付勢するスプリングを設け、シリンダ外部と圧力室を連通させる給油通路をシリンダに形成し、その給油通路に、シリンダ外部から圧力室内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブを設けたものが知られている(特許文献1)。 As a chain tensioner incorporated in this tension adjusting device, a plunger for pressing a chain is inserted into a cylindrical cylinder with a bottom so as to be slidable in the axial direction. A spring that collects hydraulic oil and urges the plunger in the direction in which the volume of the pressure chamber expands is provided, and an oil supply passage that connects the outside of the cylinder and the pressure chamber is formed in the cylinder. There is known one provided with a check valve that allows only the flow of hydraulic oil (Patent Document 1).
このチェーンテンショナは、チェーンの張力が小さくなると、スプリングの付勢力によりプランジャが移動し、チェーンの弛みを吸収する。このとき、給油通路を通じて圧力室内に作動油が供給されるので、プランジャは速やかに移動し、チェーンの弛みを迅速に吸収する。 In this chain tensioner, when the tension of the chain becomes small, the plunger moves by the biasing force of the spring, and absorbs the slack of the chain. At this time, since the hydraulic oil is supplied into the pressure chamber through the oil supply passage, the plunger moves quickly and quickly absorbs the slack of the chain.
一方、チェーンの張力が大きくなると、チェーンの張力によってプランジャが移動し、チェーンの緊張を吸収する。このとき、チェックバルブが閉じ、プランジャとシリンダの摺動面間の絞り通路を通じて圧力室内からシリンダ外部に作動油をリークさせるので、プランジャはゆっくりと移動し、チェーンの張力を安定した状態に保つ。 On the other hand, when the tension of the chain increases, the plunger moves due to the tension of the chain and absorbs the tension of the chain. At this time, since the check valve is closed and hydraulic fluid leaks from the pressure chamber to the outside of the cylinder through the throttle passage between the plunger and the sliding surface of the cylinder, the plunger moves slowly and keeps the chain tension stable.
また、上記のチェーンテンショナは、チェックバルブが、環状のバルブシートと、そのバルブシートと接離可能に設けたチェックボールと、そのチェックボールを保持する有底筒状のリテーナとで構成される。リテーナは、一般に、絞り加工によって形成され、底部に対する筒部の曲げ内径が0.5mmとなるように形成される。
しかし、エンジン作動中、クランクシャフトの回転力の変動やカムシャフトの回転抵抗の変動がチェーンに伝達するので、圧力室の圧力が高周波で振動する。4気筒エンジンの場合、クランクシャフトが1回転するごとに2回の回転変動が生じるので、エンジンが6000回転/分で回転しているとき、圧力室の圧力は200Hzの高周波で振動する。このように、圧力室の圧力が高周波で振動すると、チェックバルブのチェックボールがリテーナに繰り返し衝突し、チェックバルブのリテーナに、繰り返し荷重が作用する。そのため、上記のチェーンテンショナは、チェックバルブのリテーナが破損しやすかった。 However, during engine operation, fluctuations in the rotational force of the crankshaft and fluctuations in the rotational resistance of the camshaft are transmitted to the chain, so that the pressure in the pressure chamber vibrates at a high frequency. In the case of a four-cylinder engine, the rotation fluctuation occurs twice for each rotation of the crankshaft. Therefore, when the engine rotates at 6000 rpm, the pressure in the pressure chamber vibrates at a high frequency of 200 Hz. As described above, when the pressure in the pressure chamber vibrates at a high frequency, the check ball of the check valve repeatedly collides with the retainer, and a load acts repeatedly on the retainer of the check valve. Therefore, in the above chain tensioner, the retainer of the check valve is easily damaged.
この発明が解決しようとする課題は、チェックバルブのリテーナの耐久性を向上させ、チェーンテンショナの信頼性を確保することである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the durability of the retainer of the check valve and ensure the reliability of the chain tensioner.
上記の課題を解決するために、前記リテーナの底部に対する筒部の曲げ内径を、0.8mm〜1.2mmとした。 In order to solve the above-mentioned problem, the bending inner diameter of the cylindrical portion with respect to the bottom portion of the retainer was set to 0.8 mm to 1.2 mm.
この発明のチェーンテンショナは、リテーナの底部に対する筒部の曲げ内径を、0.8mmよりも大きくしたので、リテーナの底部にチェックボールが衝突したときにリテーナの底部と筒部の間に生じる応力集中が緩和され、リテーナが破損しにくい。 In the chain tensioner according to the present invention, the bending inner diameter of the cylindrical portion with respect to the bottom portion of the retainer is larger than 0.8 mm. Therefore, when the check ball collides with the bottom portion of the retainer, the stress concentration generated between the bottom portion of the retainer and the cylindrical portion. Is relieved and the retainer is not easily damaged.
図1に、この発明の実施形態のチェーンテンショナを組み込んだチェーン伝導装置を示す。このチェーン伝導装置は、エンジンのクランクシャフト1に固定されたスプロケット2と、カムシャフト3に固定されたスプロケット4とがチェーン5を介して連結されており、そのチェーン5がクランクシャフト1の回転をカムシャフト3に伝達し、そのカムシャフト3の回転により燃焼室のバルブ(図示せず)の開閉を行なう。スプロケット2,4、チェーン5は、エンジンカバー6内のエンジンルームに収容されている。
FIG. 1 shows a chain transmission device incorporating a chain tensioner according to an embodiment of the present invention. In this chain transmission device, a
また、エンジンルーム内には、支点軸7を中心として揺動可能に支持されたチェーンガイド8が設けられ、エンジンカバー6には、チェーンガイド8をチェーン5に押さえ付ける方向に付勢するチェーンテンショナ9が取り付けられている。
A
チェーンテンショナ9は、シリンダ10がエンジンカバー6に形成されたテンショナ取り付け孔11に挿入され、シリンダ10の外周に一体に形成されたフランジ部12がエンジンカバー6にボルト13で固定されている。また、シリンダ10の外周には、エンジンルームからの作動油の漏れを防止するOリング14が設けられている。
In the
シリンダ10は、図2に示すように、エンジンカバー6内に向けて開口する有底筒状に形成されており、シリンダ10内には、チェーン押圧用のプランジャ15が軸方向に摺動可能に挿入され、このプランジャ15によりシリンダ10内に圧力室16が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
プランジャ15とシリンダ10の摺動面間には、圧力室16とシリンダ10の外部とを連通させるリーク隙間17が形成されている。リーク隙間17は微小であり、圧力室16からシリンダ10の外部に流れる作動油の流量を制限する。
Between the sliding surface of the
プランジャ15は、圧力室16内に組み込まれたスプリング18で圧力室16の容積を拡大する方向に付勢されている。シリンダ10には、シリンダ10の外部から圧力室16に連通する給油通路19が形成され、圧力室16内に作動油が溜められている。
The
給油通路19の圧力室16側の端部には、シリンダ10の外部から圧力室16内へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ20が設けられている。チェックバルブ20は、シリンダ10の内周に圧入された環状のバルブシート21と、バルブシート21に接離可能に設けられたチェックボール22と、チェックボール22を保持するリテーナ23とからなる。
At the end of the
リテーナ23は、図3に示すように、筒部23Aと、筒部23Aの一端に形成された底部23Bと、筒部23Aの他端に形成された外向きの鍔部23Cとからなり、金属板を絞り加工して形成されている。また、リテーナ23には、筒部23Aを横切って底部23Bから鍔部23Cの外周に至る開口24が形成され、その開口24を通じて作動油が出入り可能となっている。また、底部23Bに対する筒部23Aの曲げ内径Rは、0.8mm〜1.2mmの範囲となっている。
As shown in FIG. 3, the
プランジャ15には、圧力室16をエンジンルームに連通させる逃がし通路25が形成され、逃がし通路25の圧力室16側の開口には、圧力室16内の圧力が予め設定された圧力よりも大きくなったときに開くリリーフバルブ26が設けられている。
The
また、シリンダ10には、図2に示すように、プランジャ15の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング27が組み込まれ、プランジャ15の外周には、周方向に連続するリング係合溝28が軸方向に間隔をおいて複数形成されている。レジスタリング27は、リング係合溝28と係合し、プランジャ15を軸方向に移動させることにより拡径して、リング係合溝28との係合を解除可能となっている。
Further, as shown in FIG. 2, a
リング係合溝28は、プランジャ15の軸線に沿った断面形状が非対称に形成されており、圧力室16の容積が拡大する方向にプランジャ15を押圧すると、レジスタリング27が拡径してプランジャ15の移動を許容するが、圧力室16の容積が縮小する方向にプランジャ15を押圧すると、レジスタリング27がリング係合溝28の内面を係止し、プランジャ15の移動を禁止するように形成されている。
The
また、シリンダ10には、圧力室16からシリンダ10の外周に至るねじ孔29が形成され、ねじ孔29には雄ねじ部品30がねじ込まれている。また、シリンダ10の外周とテンショナ取り付け孔11の内周の間には、ねじ孔29の位置からエンジンルームに至るエア抜き通路31が形成されており、圧力室16内に混入したエアが、ねじ孔29の内周と雄ねじ部品30の間の隙間、エア抜き通路31を順に通ってエンジンルーム内に抜けるようになっている。
Further, a
つぎに、このチェーンテンショナ9の動作例を説明する。
Next, an operation example of the
チェーン5の張力が小さくなると、プランジャ15が、スプリング18の付勢力によって圧力室16の容積が拡大する方向に移動し、チェーン5の弛みを吸収する。このとき、給油通路19を通じて圧力室16内に作動油が供給されるので、プランジャ15は速やかに移動し、チェーン5の弛みを迅速に吸収する。
When the tension of the chain 5 decreases, the
また、チェーン5が伸びてきたときは、プランジャ15は、レジスタリング27をリング係合溝28に係脱させて移動し、チェーン5の弛みを吸収する。
When the chain 5 is extended, the
一方、チェーン5の張力が大きくなると、プランジャ15が、チェーン5の張力によって圧力室16の容積が縮小する方向に移動し、チェーン5の緊張を吸収する。このとき、チェックバルブ20が閉じ、圧力室16内の作動油をリーク隙間17を通じてシリンダ10の外部にリークさせるので、プランジャ15はゆっくりと移動し、チェーン5の張力を安定した状態に保つ。
On the other hand, when the tension of the chain 5 increases, the
また、チェーン5の張力が急激に大きくなると、圧力室16内の圧力が上昇してリリーフバルブ26が開く。これにより、圧力室16の作動油が逃がし通路25を通ってエンジンルームに逃げ、プランジャ15が速やかに移動し、チェーン5の張力が過大となるのを防止する。
Further, when the tension of the chain 5 suddenly increases, the pressure in the
このチェーンテンショナ9は、エンジン作動中、クランクシャフト1の回転力の変動やカムシャフト3の回転抵抗の変動がチェーン5に伝達するので、圧力室16の圧力が高周波で振動する。そのため、チェックボール22がリテーナ23に繰り返し衝突し、リテーナ23に繰り返し荷重が作用するが、このチェーンテンショナ9は、リテーナ23の底部23Bに対する筒部23Aの曲げ内径が大きいので、チェックボール22が底部23Bに衝突したときに底部23Bと筒部23Aの間に生じる応力集中が緩和され、リテーナ23が破損しにくい。
The
従来品のチェーンテンショナのリテーナと、発明品のチェーンテンショナのリテーナについて疲労試験を行なった。 A fatigue test was conducted on the retainer of the conventional chain tensioner and the retainer of the inventive chain tensioner.
各リテーナは、いずれも肉厚が0.4mmであるが、従来品のチェーンテンショナのリテーナは、底部に対する筒部の曲げ内径が、0.5mmであるのに対し、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、1.0mmである。 Each retainer has a wall thickness of 0.4 mm, while the retainer of the conventional chain tensioner has a bending inner diameter of 0.5 mm with respect to the bottom, whereas the retainer of the inventive chain tensioner Is 1.0 mm.
従来品のチェーンテンショナのリテーナと発明品のチェーンテンショナのリテーナについて、サンプル品を2個ずつ用意し、各サンプル品の底部に30Nの荷重を200Hzの周波数で作用させ、リテーナの底部と筒部の間に疲労破壊を生じたときの負荷回数を測定した。その測定結果を図4に示す。 For the retainer of the conventional chain tensioner and the retainer of the inventive chain tensioner, two sample products are prepared, and a load of 30 N is applied to the bottom of each sample product at a frequency of 200 Hz. The number of loads was measured when fatigue fracture occurred. The measurement results are shown in FIG.
従来品のチェーンテンショナのリテーナは、図4に示すように、負荷回数が約6×104回で疲労破壊を生じたのに対し、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、負荷回数が約4×105回で疲労破壊を生じた。これにより、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、従来品のチェーンテンショナのリテーナに比べて、耐久性が約6.7倍に向上していることが分かる。 As shown in FIG. 4, the retainer of the conventional chain tensioner caused fatigue failure at a load frequency of about 6 × 10 4 times, whereas the retainer of the inventive chain tensioner has a load frequency of about 4 × A fatigue failure occurred at 10 5 times. As a result, it can be seen that the retainer of the inventive chain tensioner is about 6.7 times more durable than the retainer of the conventional chain tensioner.
9 チェーンテンショナ
10 シリンダ
15 プランジャ
16 圧力室
17 リーク隙間
18 スプリング
19 給油通路
20 チェックバルブ
21 バルブシート
22 チェックボール
23 リテーナ
23B 底部
23A 筒部
R 曲げ内径
9
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