JP2008303974A - オートテンショナ - Google Patents

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Abstract

【課題】レジスタリングの衝突による異音を抑制するとともに、リターンスプリングのばね力を小さく設定することが可能なオートテンショナを提供する。
【解決手段】シリンダ9内にスリーブ15を挿入し、スリーブのシリンダ内への挿入端を支持する緩衝ばね16を設け、スリーブ内にプランジャ18を挿入してシリンダ内に圧力室19を形成し、給油通路20をシリンダに設け、給油通路の圧力室側の端部にチェックバルブ21を設け、プランジャとスリーブの摺動面間のリーク隙間22を介して圧力室をシリンダ外部に連通し、プランジャの外周に複数の円周溝29を軸方向に間隔をおいて形成し、円周溝のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリング30を、スリーブの内周のリング収容溝32内に保持し、プランジャをシリンダから突出する方向に付勢するリターンスプリング28を設け、プランジャのシリンダらの突出端でチェーンまたはベルトを押圧する。
【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。
このチェーンの張力を一定に保持するオートテンショナとして、一端が開放した有底のシリンダ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ内に圧力室を形成し、シリンダ外部から前記圧力室に連通する給油通路を前記シリンダに設け、その給油通路の圧力室側の端部に、シリンダ外部から前記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、前記圧力室内に組み込んだリターンスプリングで前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢し、そのプランジャのシリンダからの突出端でチェーンまたはベルトを押圧するように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、エンジン作動中にチェーンの張力が大きくなると、そのチェーンの張力によって、プランジャがシリンダ内に押し込まれる方向(以下、「押し込み方向」という)に移動し、チェーンの緊張を吸収する。このとき、圧力室内の作動油が、プランジャとシリンダの摺動面間のリーク隙間を通ってエンジンルームに流出し、その作動油の流量が制限されてダンパ作用が生じるので、プランジャはゆっくりと移動する。
一方、エンジン作動中にチェーンの張力が小さくなると、リターンスプリングのばね力と、給油ポンプから給油通路を通じて圧力室に供給される作動油の圧力とによって、プランジャがシリンダから突出する方向(以下、「突出方向」という)に移動し、チェーンの弛みを吸収する。このとき、チェックバルブが開き、給油通路から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する。
ところで、このオートテンショナは、エンジン停止時、カムの停止位置によってチェーンの張力が大きくなり、プランジャに作用する押し込み方向の力が大きくなることがある。この場合、プランジャが押し込み方向に大きく移動すると、エンジンを再始動するときにチェーンが弛むので、その弛みによってチェーンの歯飛びを生じ、エンジンが円滑に始動しないおそれがある。
そこで、エンジンを円滑に始動させるため、上記オートテンショナは、前記プランジャの外周に複数の円周溝を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリングを、前記シリンダの内周に形成したリング収容溝内に保持し、前記各円周溝内に、前記レジスタリングを拡径させて前記プランジャのシリンダから突出する方向への移動を許容するテーパ面と、前記レジスタリングと係合して前記プランジャのシリンダ内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面とを設けている。
このようにすると、エンジン停止時、プランジャに作用する押し込み方向の力が大きくなっても、レジスタリングとプランジャの外周の円周溝との係合により、前記プランジャの押し込み方向の移動が制限されるので、エンジンを再始動するときに、チェーンが弛みにくく、円滑なエンジン始動が可能である。
特許第3670911号公報
上記オートテンショナは、エンジンを停止してから長時間が経過すると、圧力室と給油通路内の作動油が、プランジャとシリンダの摺動面間のリーク隙間から排出される場合がある。この場合、エンジンを再始動すると、圧力室に作動油が満たされるまでの間は作動油の圧力がプランジャに作用しないので、プランジャが押し込み方向に移動し、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突して異音が発生することがあった。
この異音を抑制するため、リターンスプリングのばね力を大きく設定して、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突するのを防止することが考えられるが、リターンスプリングのばね力を大きくすると、チェーンの張力が必要以上に大きくなって、チェーンの寿命が低下しやすい。また、リターンスプリングのばね力を大きくすると、へたりによるリターンスプリングのばね力の変化も大きいので、オートテンショナを張力調整装置に組み込んだ後、オートテンショナの特性が、経時的に大きく変化してしまう。
この発明が解決しようとする課題は、レジスタリングの衝突による異音を抑制するとともに、リターンスプリングのばね力を小さく設定することが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、一端が開放した有底のシリンダ内にスリーブを軸方向に摺動可能に挿入し、そのスリーブのシリンダ内への挿入端を支持する緩衝ばねを設け、前記スリーブ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ内に圧力室を形成し、シリンダ外部から前記圧力室に連通する給油通路を前記シリンダに設け、その給油通路の圧力室側の端部に、シリンダ外部から前記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、前記プランジャと前記スリーブの摺動面間に形成されたリーク隙間を介して前記圧力室をシリンダ外部に連通し、前記プランジャの外周に複数の円周溝を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリングを、前記スリーブの内周に形成したリング収容溝内に保持し、前記各円周溝内に、前記レジスタリングを拡径させて前記プランジャのシリンダから突出する方向への移動を許容するテーパ面と、前記レジスタリングと係合して前記プランジャのシリンダ内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面とを設け、前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢するリターンスプリングを設け、そのプランジャのシリンダからの突出端でチェーンまたはベルトを押圧するようにし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、次の構成を加えることができる。
1)前記スリーブを、前記シリンダの開放端内周に取り付けた止め輪で前記シリンダから抜け止めする。
2)前記シリンダをアルミ合金製とし、前記スリーブをアルミ合金製または鋼製とする。
また、前記緩衝ばねとしては、例えば、コイルスプリング、皿ばね、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングなどを用いることができる。
この発明のオートテンショナは、スリーブのシリンダ内への挿入端が緩衝ばねで支持されているので、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突したときに、その衝突が緩衝ばねで和らげられ、異音が発生しにくい。また、このオートテンショナは、リターンスプリングのばね力を小さく設定した場合にも、レジスタリングの衝突による異音を抑制することができるので、設計の自由度が大きい。
図1に、この発明の実施形態のオートテンショナ1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2に固定されたスプロケット3と、カムシャフト4,4に固定されたスプロケット5,5とがチェーン6を介して連結されており、そのチェーン6がクランクシャフト2の回転をカムシャフト4に伝達し、そのカムシャフト4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6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を介して、オートテンショナ1で押圧されている。
オートテンショナ1は、アルミ合金製のシリンダ9が、エンジンカバー10に形成されたテンショナ取り付け孔11に挿入されており、シリンダ9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10にボルト13で固定されている。また、シリンダ9の外周に装着されたOリング14が、シリンダ9の外周とテンショナ取り付け孔11の内周の間をシールしており、エンジンカバー10で覆ったエンジンルームから作動油が漏れるのを防止している。
シリンダ9は、図2に示すように、エンジンカバー10内に向けて一端が開放した有底筒状に形成されている。シリンダ9内には、両端が開放したスリーブ15が軸方向に摺動可能に挿入されており、スリーブ15のシリンダ9内への挿入端が、緩衝ばね16で支持されている。また、スリーブ15は、シリンダ9の開放端内周に取り付けた止め輪17でシリンダ9から抜け止めされている。
スリーブ15内には、鋼製のプランジャ18が軸方向に摺動可能に挿入されており、このプランジャ18によって、シリンダ9内に圧力室19が形成されている。
シリンダ9には、シリンダ9の外部から圧力室19に連通する給油通路20が形成されている。給油通路20は、エンジンカバー10に設けられた油路(図示せず)を介して、給油ポンプ(図示せず)に接続されており、給油ポンプから送り出された作動油を、圧力室19内に導入するようになっている。給油通路20の圧力室19側の端部には、シリンダ9の外部から圧力室19内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ21が設けられている。
プランジャ18とシリンダ9の摺動面間には、微小なリーク隙間22が形成されており、そのリーク隙間22を通じて、圧力室19内の作動油がエンジンルームにリークするようになっている。
プランジャ18のシリンダ9からの突出端には、圧力室19からプランジャ18の内部を通ってエンジンルームに至る逃がし通路23が形成されており、逃がし通路23の圧力室19側の端部には、圧力室19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24が設けられている。
また、シリンダ9には、圧力室19からシリンダ9の外周に至るねじ孔25が形成され、ねじ孔25には雄ねじ部品26がねじ込まれている。また、シリンダ9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25の位置からエンジンルームに至るエア抜き通路27が形成されており、圧力室19内に混入した空気が、ねじ孔25と雄ねじ部品26の間の隙間、エア抜き通路27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。
プランジャ18は、圧力室19内に組み込まれたリターンスプリング28で、シリンダ9から突出する方向に付勢されており、プランジャ18のシリンダ9からの突出端が、チェーンガイド8に当接している。
プランジャ18の外周には、図3(a)に示すように、軸方向に間隔をおいて複数の円周溝29が形成され、その円周溝29のうちのいずれかをレジスタリング30が弾性的に締め付けている。また、プランジャ18の外周には、軸方向に並ぶ複数の円周溝29よりもシリンダ9内への挿入側に、ストッパ溝31が形成されている。
レジスタリング30は、スリーブ15の内周に形成したリング収容溝32内に保持され、そのリング収容溝32によって、スリーブ15に対する軸方向の移動範囲を制限されている。リング収容溝32内には、シリンダ9内への挿入側に向かって次第に縮径するテーパ状のストッパ面33が形成されている。
各円周溝29内には、プランジャ18をシリンダ9から突出する方向に押圧したときに、レジスタリング30を拡径させてプランジャ18の移動を許容するテーパ面34と、図3(b)に示すように、プランジャ18をシリンダ9内に押し込む方向に押圧したときに、レジスタリング30に対する係合によってプランジャ18の移動を阻止する係合面35とが設けられている。
ストッパ溝31は、プランジャ18をシリンダ9から突出する方向に移動させたときに、レジスタリング30を保持し、プランジャ18をスリーブ15から抜け止めするようになっている。
次に、このオートテンショナ1の動作例を説明する。
エンジン作動中にチェーン6の張力が大きくなると、そのチェーン6の張力によって、プランジャ18が押し込み方向に移動し、チェーン6の緊張を吸収する。このとき、チェックバルブ21が閉じ、圧力室19内の作動油は、リーク隙間22を通じてエンジンルームに流出する。また、リーク隙間22を流れる作動油の流量が制限されてダンパ作用が生じるので、プランジャ18はゆっくりと移動する。
また、チェーン6の張力が急激に大きくなると、圧力室19内の圧力が上昇してリリーフバルブ24が開き、圧力室19の作動油が逃がし通路23を通ってエンジンルームに逃げる。そのため、チェーン6の張力が過大とならない。
一方、エンジン作動中にチェーン6の張力が小さくなると、リターンスプリング28のばね力と、給油ポンプから給油通路20を通じて圧力室19に供給される作動油の圧力とによって、プランジャ18が突出方向に移動し、チェーン6の弛みを吸収する。このとき、チェックバルブ21が開き、給油通路20を通じて圧力室19内に作動油が供給されるので、プランジャ18は速やかに移動する。
チェーン6が伸びてきたときは、プランジャ18が突出方向に移動して、チェーン6の弛みを吸収する。このとき、チェーン6の伸びが進行してプランジャ18の移動量が大きくなると、円周溝29のテーパ面34がレジスタリング30を拡径させて、プランジャ18の移動を許容する。
また、エンジン停止時に、カムシャフト4に接続したカム(図示せず)の停止位置によって、プランジャ18に作用する押し込み方向の力が大きくなったときは、図3(b)に示すように、レジスタリング30がリング収容溝32のストッパ面33に当接し、そのレジスタリング30とプランジャ18の外周の円周溝29との係合により、プランジャ18の押し込み方向の移動が制限される。そのため、エンジンを再始動するときに、チェーン6の弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。
また、エンジンを停止してから長時間が経過すると、圧力室19と給油通路20内の作動油がリーク隙間22から排出される場合がある。この場合、エンジンを再始動すると、圧力室19に作動油が満たされるまでの間は作動油の圧力がプランジャ18に作用しないので、プランジャ18が押し込み方向に移動し、レジスタリング30がリング収容溝32のストッパ面33に衝突するが、その衝突が緩衝ばね16で和らげられ、異音が発生しにくい。
このように、このオートテンショナ1は、スリーブ15のシリンダ9内への挿入端が緩衝ばね16で支持されているので、レジスタリング30がリング収容溝32のストッパ面33に衝突したときに、その衝突が緩衝ばね16で和らげられ、異音が発生しにくい。
また、このオートテンショナ1は、リターンスプリング28のばね力を小さく設定した場合にも、レジスタリング30の衝突による異音を抑制することができる。そのため、リターンスプリングのばね力を大きく設定して、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突するのを防止するようにした従来のオートテンショナと比較して、設計の自由度が大きく、また、チェーン6の張力過大による寿命低下や、リターンスプリング28のへたりによってオートテンショナ1の特性が大きく変化する問題が生じない。
緩衝ばね16は、図2に示すように、コイルばねを用いてもよいが、図4に示すように、皿ばねを用いてもよく、また、図5に示すように、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングを用いてもよい。このように、緩衝ばね16として皿ばねやウェーブスプリングを用いると、緩衝ばね16で緩衝可能なエネルギーが大きいので、チェーン6の張力変動が大きい場合にも、レジスタリング30がリング収容溝32の内面に衝突したときに、その衝突を緩衝ばね16で確実に和らげることが可能である。
スリーブ15は、アルミ合金製としてもよく、鋼製としてもよい。アルミ合金製とすると、オートテンショナ1を軽量化することができ、鋼製とすると、プランジャ18に対するスリーブ15の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。
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のオートテンショナ近傍の拡大断面図 (a)は、図2に示すオートテンショナのプランジャ外周近傍の拡大断面図、(b)は、(a)に示すプランジャが押し込み方向に移動した状態を示すプランジャ外周近傍の拡大断面図 図2のオートテンショナの変形例を示す緩衝ばね近傍の拡大断面図 図2のオートテンショナの他の変形例を示す緩衝ばね近傍の拡大断面図
符号の説明
1 オートテンショナ
6 チェーン
9 シリンダ
15 スリーブ
16 緩衝ばね
17 止め輪
18 プランジャ
19 圧力室
20 給油通路
21 チェックバルブ
22 リーク隙間
28 リターンスプリング
29 円周溝
30 レジスタリング
32 リング収容溝
34 テーパ面
35 係合面

Claims (6)

  1. 一端が開放した有底のシリンダ(9)内にスリーブ(15)を軸方向に摺動可能に挿入し、そのスリーブ(15)のシリンダ(9)内への挿入端を支持する緩衝ばね(16)を設け、前記スリーブ(15)内にプランジャ(18)を軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ(9)内に圧力室(19)を形成し、シリンダ(9)外部から前記圧力室(19)に連通する給油通路(20)を前記シリンダ(9)に設け、その給油通路(20)の圧力室(19)側の端部に、シリンダ(9)外部から前記圧力室(19)内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ(21)を設け、前記プランジャ(18)と前記スリーブ(15)の摺動面間に形成されたリーク隙間(22)を介して前記圧力室(19)をシリンダ(9)外部に連通し、前記プランジャ(18)の外周に複数の円周溝(29)を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝(29)のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリング(30)を、前記スリーブ(15)の内周に形成したリング収容溝(32)内に保持し、前記各円周溝(29)内に、前記レジスタリング(30)を拡径させて前記プランジャ(18)のシリンダ(9)から突出する方向への移動を許容するテーパ面(34)と、前記レジスタリング(30)と係合して前記プランジャ(18)のシリンダ(9)内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面(35)とを設け、前記プランジャ(18)をシリンダ(9)から突出する方向に付勢するリターンスプリング(28)を設け、そのプランジャ(18)のシリンダ(9)からの突出端でチェーン(6)またはベルトを押圧するようにしたオートテンショナ。
  2. 前記スリーブ(15)を、前記シリンダ(9)の開放端内周に取り付けた止め輪(17)で前記シリンダ(9)から抜け止めした請求項1に記載のオートテンショナ。
  3. 前記シリンダをアルミ合金製とし、前記スリーブをアルミ合金製または鋼製とした請求項1または2に記載のオートテンショナ。
  4. 前記緩衝ばね(16)としてコイルスプリングを用いた請求項1から3のいずれかに記載のオートテンショナ。
  5. 前記緩衝ばね(16)として皿ばねを用いた請求項1から3のいずれかに記載のオートテンショナ。
  6. 前記緩衝ばね(16)として、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングを用いた請求項1から3のいずれかに記載のオートテンショナ。
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