JP2008144840A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングからの突出部に軸直角方向の力が作用した場合にも安定して動作し、また、チェーンの張力変動が大きいときにチェーンの緊張を効果的に吸収可能とする。
【解決手段】ハウジング１０内に軸方向に摺動可能に挿入したプランジャ１２の外周とハウジング１０の内周の間に組み込んだシール部材１６でハウジング１０内にオイルを密封し、プランジャ１２内にスクリュロッド２０とナット部材１８とを収容し、スクリュロッド２０とプランジャ１２の底部１４との間にスプリング部材２２を介して底部１４で支持されるばね受け２３を設け、ばね受け２３とナット部材１８の間に組み込んだリターンスプリング２９でばね受け２３とナット部材１８を軸方向に離反する方向に付勢し、スクリュロッド２０と底１１との間に組み込んだスプリング３０でスクリュロッド２０を底１１から離反する方向に付勢し、スクリュロッド２０をばね受け２３に当接させた。
【選択図】図２

Description

この発明は、主として、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やタイミングベルトの張力保持に用いられるオートテンショナに関する。

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又はタイミングベルト（以下、タイミングチェーンを例に挙げて説明する）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オートテンショナとからなる張力調整装置が多く用いられる。

この張力調整装置に組み込まれるオートテンショナとして、一端が開放した有底筒状のハウジング内にロッドを軸方向に摺動可能に挿入し、そのハウジングの開放端に組み込んだオイルシールでハウジング内にオイルを密封し、ハウジング内に設けたリターンスプリングでロッドをハウジングの底から離反する方向に付勢し、そのロッドの端部内周に形成した雌ねじにねじ係合する雄ねじを外周に形成したスクリュロッドをハウジング内に組み込み、そのスクリュロッドを、スクリュロッドとロッドの間に組み込んだスプリングでロッドから離反する方向に付勢したものが知られている（特許文献１）。

このオートテンショナは、カムシャフトを駆動してチェーンが振動した状態で、チェーンの張力が大きくなると、雌ねじと雄ねじの隙間の範囲内でロッドが前進と後退を繰り返し、スクリュロッドが少しずつ回転する。これにより、リターンスプリングの付勢力がチェーンの張力とつり合う位置までロッドが移動し、チェーンの緊張を吸収する。

一方、チェーンの張力が小さくなると、ロッドはハウジングの底から離反する方向に移動し、リターンスプリングの付勢力がチェーンの張力とつり合う位置まで移動する。このとき、ロッドの移動量が大きくなると、スクリュロッドがハウジングの底から離れるが、その後、スクリュロッドは、スプリングの付勢力によりロッドに対して回転しながら軸方向に移動してハウジングの底に当接する。

また、エンジンが停止すると、スクリュロッドがハウジングの底に当接した状態を保持する。このとき、チェーンの張力がリターンスプリングの付勢力よりも大きくなることがあるが、チェーンが振動しないのでスクリュロッドは回転せず、ロッドは、ハウジングの底に近接する方向には移動しない。そのため、エンジンを再始動したときに、チェーンの緩みを迅速に吸収することができ、チェーンの張力が安定しやすい。
実開平１−４１７５５号公報

しかし、このオートテンショナは、ロッドに、スクリュロッドの雄ねじとねじ係合する雌ねじが直接形成されているので、ロッドのハウジングから突出した端部に軸直角方向の力が作用すると、ロッドに対するスクリュロッドの回転抵抗が大きくなる。そのため、チェーンの張力が大きくなってチェーンガイドが揺動し、その揺動によりチェーンガイドとロッドの接触部にずれが生じた場合など、ロッドのハウジングから突出した端部に軸直角方向の力が作用した場合、ロッドに対してスクリュロッドが回転しにくくなり、動作が不安定になるという問題があった。

また、このオートテンショナは、チェーンの張力が大きくなったときのロッドの移動速度が遅いので、エンジンに共振が生じたときや、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大きいときなど、エンジン作動中のチェーンの張力変動が大きいときに、チェーンの緊張を十分に吸収することができず、エンジン作動中にチェーンの張力が過大となることがあった。

この発明が解決しようとする課題は、ハウジングからの突出部に軸直角方向の力が作用した場合にも安定して動作し、また、チェーンの張力変動が大きいときにチェーンの緊張を効果的に吸収可能なオート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、一端が開放した有底筒状のハウジング内に、ハウジングの底に向かって開口する有底筒状のプランジャを、ハウジングから一端が突出した状態で軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャの外周と前記ハウジングの内周の間に組み込んだリング状のシール部材で前記ハウジング内にオイルを密封し、前記プランジャ内にプランジャと同軸のスクリュロッドとそのスクリュロッドにねじ係合するナット部材とを収容し、そのスクリュロッドと前記プランジャの底部との間にスプリング部材を介してプランジャの底部で支持されるばね受けを設け、そのばね受けと前記ナット部材の間に組み込んだリターンスプリングでばね受けとナット部材を軸方向に離反する方向に付勢し、前記スクリュロッドと前記ハウジングの底との間に組み込んだスプリングでスクリュロッドをハウジングの底から離反する方向に付勢し、そのスクリュロッドを前記ばね受けに当接させた構成をオートテンショナに採用した。

このオートテンショナは、前記ばね受けに、前記スプリング部材が圧縮したときに前記プランジャの底部に当接するストッパ部を形成することができる。また、前記スプリング部材は、軸方向に隣り合わせて設けた波形リング状のウェーブワッシャと、隣り合うウェーブワッシャの間に設けた平ワッシャとで構成することができる。

この発明のオートテンショナは、互いにねじ係合するスクリュロッドとナット部材がいずれもプランジャと別体なので、プランジャのハウジングから突出した端部に軸直角方向の力が作用した場合にも、ナット部材に対するスクリュロッドの回転抵抗が大きくなりにくく、安定して動作する。

また、この発明のオートテンショナは、スクリュロッドとナット部材を有底筒状のプランジャ内に収容したので、スクリュロッドとナット部材がプランジャに対して軸直角方向に重なり合った配置となり、軸方向の長さが短い。そのため、狭いスペースにも設置しやすい。

また、この発明のオートテンショナは、チェーンの張力が急激に大きくなると、スプリング部材が圧縮することによってチェーンの緊張を迅速に吸収するので、チェーンの張力変動が大きいときにもチェーンの張力が過大となりにくい。

図１に、この発明の実施形態のオート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。

チェーン５には、エンジンブロック（図示せず）に固定された支点軸６で揺動可能に支持されたチェーンガイド７が接触しており、チェーンガイド７は、オートテンショナ８によってチェーン５に押さえ付ける方向に付勢されている。

オートテンショナ８は、エンジンブロックにボルト９で固定されるハウジング１０を有する。ハウジング１０は、図２に示すように、一端が開放した有底筒状に形成され、ハウジング１０内には、ハウジング１０の底１１に向かって開口する有底筒状のプランジャ１２が軸方向に摺動可能に挿入されている。

プランジャ１２は、ハウジング１０の内周に摺動する筒部１３と、筒部１３の一端に形成された底部１４とからなり、筒部１３の外周がハウジング１０の内周に嵌合するとともに底部１４がハウジング１０の開放端１５から突出している。プランジャ１２は、金属板の深絞り加工によって形成されている。

ハウジング１０の内周には、プランジャ１２の外周と接触するリング状のシール部材１６が組み込まれ、このシール部材１６によって、ハウジング１０内にオイルが密封されている。シール部材１６は、たとえば、ゴム製のＯリングを用いることができる。

プランジャ１２内には、内周に雌ねじ１７を有するナット部材１８と、外周に雄ねじ１９を有するスクリュロッド２０とがプランジャ１２と同軸に収容され、ナット部材１８とスクリュロッド２０が、軸方向に遊びを有した状態でねじ係合している。

雌ねじ１７と雄ねじ１９は、軸線に沿った断面形状が非対称形状の鋸歯状に形成され、ハウジング１０の底１１に近接させる方向の力がスクリュロッド２０に作用した状態で圧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も大きくなるように形成されている。

スクリュロッド２０の外周には、図３に示すように、プランジャ１２の底部１４から離反する方向に向けて拡径する段部２１が形成されている。段部２１と底部１４の間には、リング状のスプリング部材２２を介して底部１４で支持されたばね受け２３が設けられ、そのばね受け２３に、スクリュロッド２０の段部２１が当接している。

スプリング部材２２は、軸方向に隣り合わせて設けた波形リング状のウェーブワッシャ２４，２４と、隣り合うウェーブワッシャ２４，２４の間に設けたリング状の平ワッシャ２５とからなる。

ばね受け２３は、スプリング部材２２の内周に対向する筒状のストッパ部２６と、ストッパ部２６の一端に形成された外向きのフランジ部２７とからなり、フランジ部２７でスプリング部材２２を受けている。ストッパ部２６は、スプリング部材２２が軸方向に圧縮したときにプランジャ１２の底部１４に当接し、スプリング部材２２の圧縮ストロークを規制する。

ナット部材１８の外周には、図２に示すように、プランジャ１２の底部１４から離反する方向に向けて拡径する段部２８が形成され、段部２８とばね受け２３の間には、ナット部材１８とばね受け２３とを軸方向に離反する方向に付勢するリターンスプリング２９が組み込まれている。

ハウジング１０の底１１とスクリュロッド２０の間には、スプリング３０でスクリュロッド２０に向けて付勢されたスプリングシート３１が組み込まれ、スプリングシート３１の一端がスクリュロッド２０に当接している。これにより、スプリング３０の付勢力がスプリングシート３１を介してスクリュロッド２０に伝わり、スクリュロッド２０がハウジング１０の底１１から離反する方向に付勢されている。

つぎに、このオートテンショナ８の動作例を説明する。

カムシャフト３を駆動してチェーン５が振動した状態で、チェーン５の張力が大きくなると、雌ねじ１７と雄ねじ１９の隙間の範囲内でスクリュロッド２０が前進と後退を繰り返し、スクリュロッド２０がナット部材１８に対して少しずつ回転する。これにより、リターンスプリング２９とスプリング３０の付勢力が、チェーン５の張力とつり合う位置までプランジャ１２が軸方向に移動し、チェーン５の緊張を吸収する。

また、エンジンに共振が生じたときや、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大きいときに、チェーン５の張力が急激に大きくなることがあるが、このときは、図４に示すように、スプリング部材２２が圧縮することによってプランジャ１２が軸方向に移動し、チェーン５の緊張を迅速に吸収する。

一方、チェーン５の張力が小さくなると、プランジャ１２はハウジング１０の底１１から離反する方向に移動し、リターンスプリング２９とスプリング３０の付勢力が、チェーン５の張力とつり合う位置まで移動する。このとき、プランジャ１２の移動量が大きくなると、ばね受け２３がスクリュロッド２０の段部２１から離れるが、その後、スクリュロッド２０は、スプリング３０の付勢力によりナット部材１８に対して回転しながら軸方向に移動し、ばね受け２３に当接する。

また、エンジンを停止させると、カムシャフト３の回転抵抗の変動により、エンジン停止時のチェーン５の張力が、リターンスプリング２９とスプリング３０の付勢力よりも大きくなることがあるが、チェーン５が振動しないのでスクリュロッド２０はナット部材１８に対して回転せず、プランジャ１２は軸方向に移動しない。そのため、エンジンを再始動したときに、チェーン５の緩みを迅速に吸収することができ、チェーン５の張力が安定しやすい。

このオートテンショナ８は、ねじ係合するスクリュロッド２０とナット部材１８がいずれもプランジャ１２と別体なので、プランジャ１２の底部１４に軸直角方向の力が作用した場合に、その力がスクリュロッド２０に伝わりにくい。そのため、チェーン５の張力が大きくなってチェーンガイド７が揺動し、その揺動によりチェーンガイド７とプランジャ１２の接触部にずれが生じた場合など、プランジャ１２の底部１４に軸直角方向の力が作用した場合にも、ナット部材１８に対するスクリュロッド２０の回転抵抗が大きくなりにくく、安定して動作する。

また、このオートテンショナ８は、スクリュロッド２０とナット部材１８を有底筒状のプランジャ１２内に収容したので、スクリュロッド２０とナット部材１８がプランジャ１２の筒部１３に対して軸直角方向に重なり合った配置となり、軸方向の長さが短い。そのため、このオートテンショナ８は狭いスペースにも設置しやすい。

また、このオートテンショナ８は、チェーン５の張力が急激に大きくなると、スプリング部材２２が圧縮することによってチェーン５の緊張を迅速に吸収するので、チェーン５の張力変動が大きいときにもチェーン５の張力が過大となりにくく、過大な張力によるチェーン５の寿命低下を防止することができる。

また、このオートテンショナ８は、ばね受け２３のストッパ部２６の軸方向長さを変えることによって、スプリング部材２２が圧縮することによるプランジャ１２の移動ストロークを調節することが可能である。

この発明の実施形態のオートテンショナを組み込んだチェーン伝導装置を示す正面図 図１に示すオートテンショナの拡大断面図 図２のスプリング部材近傍の拡大断面図 図３のスプリング部材が圧縮した状態を示す拡大断面図

符号の説明

１０ ハウジング
１１ 底
１２ プランジャ
１４ 底部
１６ シール部材
１８ ナット部材
２０ スクリュロッド
２２ スプリング部材
２３ ばね受け
２４ ウェーブワッシャ
２５ 平ワッシャ
２６ ストッパ部
２９ リターンスプリング
３０ スプリング

Claims (3)

1. 一端が開放した有底筒状のハウジング（１０）内に、ハウジング（１０）の底（１１）に向かって開口する有底筒状のプランジャ（１２）を、ハウジング（１０）から一端が突出した状態で軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ（１２）の外周と前記ハウジング（１０）の内周の間に組み込んだリング状のシール部材（１６）で前記ハウジング（１０）内にオイルを密封し、前記プランジャ（１２）内にプランジャ（１２）と同軸のスクリュロッド（２０）とそのスクリュロッド（２０）にねじ係合するナット部材（１８）とを収容し、そのスクリュロッド（２０）と前記プランジャ（１２）の底部（１４）との間にスプリング部材（２２）を介してプランジャ（１２）の底部（１４）で支持されるばね受け（２３）を設け、そのばね受け（２３）と前記ナット部材（１８）の間に組み込んだリターンスプリング（２９）でばね受け（２３）とナット部材（１８）を軸方向に離反する方向に付勢し、前記スクリュロッド（２０）と前記ハウジング（１０）の底（１１）との間に組み込んだスプリング（３０）でスクリュロッド（２０）をハウジング（１０）の底（１１）から離反する方向に付勢し、そのスクリュロッド（２０）を前記ばね受け（２３）に当接させたオートテンショナ。
2. 前記ばね受け（２３）に、前記スプリング部材（２２）が圧縮したときに前記プランジャ（１２）の底部（１４）に当接するストッパ部（２６）を形成した請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記スプリング部材（２２）が、軸方向に隣り合わせて設けた波形リング状のウェーブワッシャ（２４，２４）と、隣り合うウェーブワッシャ（２４，２４）の間に設けた平ワッシャ（２５）とからなる請求項１または２に記載のオートテンショナ。

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