JP2009293634A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャの背部のオイルがハウジングとプランジャとの隙間より漏出しても、その後、内燃機関始動時に、プランジャの背部に迅速にオイルを充満させることを可能としたチェーンテンショナを提供する。
【解決手段】プランジャ３１と、プランジャ３１が出没自在に嵌挿されたプランジャ収容孔３２ａおよびプランジャの背部３１ａに連通可能に形成されたオイル供給口３２ｂを有するハウジング３２と、プランジャの背部３１ａを当該プランジャ３１が突出する側へ押圧するプランジャ押圧ばね３３と、チェックボール３７によってオイル供給口３２ｂ側から圧送されるオイルをプランジャの背部３１ａ側へ流通させ、その逆流を阻止する逆止弁３４と、を備え、チェックボール３７を没入可能なオイル溜りＷを形成するように、プランジャの背部３１ａと逆止弁３４との間に堰部３５ａが設けられたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジン等の内燃機関に用いられるチェーンに適正な張力を付与するためのチェーンテンショナに関する。

車両のエンジンにおいては、クランクシャフトとカムシャフトとの間で回転を伝達するためにタイミングチェーンが用いられる。このタイミングチェーンに適正な張力を付与するとともに、駆動時に生じる振動を抑制するために、従来よりチェーンテンショナが広く採用されている（例えば、特許文献１，２を参照。）。

チェーンテンショナによる適正な張力の付与は、チェーンテンショナのハウジング内に設けられたプランジャをスプリングの付勢力によってハウジング内からタイミングチェーン側へ突出させ、タイミングチェーンを押圧することによって行われる。一方、タイミングチェーンの振動等によって、プランジャがハウジング内に押し返されると、プランジャの背部とハウジング内との間に密閉されるオイルがハウジングとプランジャとの僅かな隙間よりリークすることで、プランジャのハウジング内への後退速度を緩衝し、タイミングチェーンの振動を減衰する。

特許文献１に開示されているチェーンテンショナでは、図６に示すように、逆止弁５４が設けられている。プランジャ５２は、タイミングチェーンの振動による変動荷重を受けて出没動作を行うが、この出没動作によって、プランジャ５２、逆止弁５４等は、オイル供給口５３側からプランジャ５２の背部へオイルを送給する一種のポンプとして機能する。すなわち、この出没動作において、プランジャ５２がスプリング５５の付勢力によってハウジング５１より突出するときは、プランジャ５２の背部側の圧力が負圧となり、逆止弁５４が開放してオイル供給口５３側からプランジャ５２の背部側へオイルが吸い込まれる。また、プランジャ５２がタイミングチェーン側からの押圧力によってハウジング５１内へ後退するとき、プランジャ５２の背部側の圧力が上昇し、逆止弁５４が直ちに閉鎖してオイルの逆流が防止される。この逆止弁５４の閉動作によって、プランジャ５２のハウジング５１内への後退体積分に相当するオイルの全てが上記隙間よりリークすることとなりタイミングチェーンの減衰効果が高められるようになっている。
特開２００３−２０６９９９号公報 特開２００６−１１２４６９号公報

ところで、特許文献１に開示されているようなチェーンテンショナでは、ハウジング５１内でプランジャ５２を出没自在とするとともに、オイルのリーク隙間を確保するために、ハウジング５１とプランジャ５２との嵌め合いが隙間嵌めとされている。このため、図６（ａ）に示すように、当初プランジャ５２の背部に満たされていたオイルＸは、エンジンの運転停止状態が長期間続くと、図６（ｂ）に示すように、ハウジング５１とプランジャ５２との隙間より、外に漏出して大幅に減少し又は空になってしまう。

図６（ｂ）に示すような状態で、エンジンを始動し、プランジャ５２がタイミングチェーンの振動を受けて出没動作を開始すると、既述したプランジャ５２の出没動作によるポンプ機能が正常に働かない。すなわち、プランジャ５２の背部のオイルが少量であり逆止弁５４のチェックボール５４ａがオイルＸに十分に没入していないと、プランジャ５２がタイミングチェーン側からの押圧力によってハウジング５１内へ後退する際に、逆止弁５４の閉動作に応答遅れが生じ、逆止弁５４が閉鎖するまでの間に空気がオイル供給口５３側へ流れ込んでしまう（空気の噛み込み現象）。その後、プランジャ５２がハウジング５１から突出して逆止弁５４が開放する際には、オイル供給口５３側から流れ抵抗の少ない空気（逆止弁５４からオイル供給口５３側に流れ込んだ空気）がオイルより先にプランジャ５２の背部に再び戻される。その後、暫くの間、上記空気の噛み込み現象が繰り返されるため、その間、プランジャ５２の出没動作によるポンプ機能が低下する。この結果、プランジャ５２の背部にオイルが満たされるまでに比較的多くの時間を要することとなる。

プランジャ５２の背部にオイルが充満していない間は、プランジャ５２の反発力が低下してプランジャ５２によるタイミングチェーンの振動の減衰効果が得られ難くなるため、タイミングチェーンの振動の増幅等によって打音が発生し、運転者に不快感を与えることもある。

特許文献２に開示されているチェーンテンショナでは、ハウジングとプランジャとの隙間からのオイルの漏出を防止するために、プランジャの外径面とハウジングの内径面との間にシール部材を設けている。

しかし、この特許文献２に開示されているチェーンテンショナでは、シール部材がプランジャの円滑な摺動動作を阻害したり、プランジャとハウジングとの間にリーク隙間を確保できないことから、タイミングチェーンの振動の減衰効果の低下を招くおそれがある。このため、プランジャとハウジングとの間にシール部材を設けることは望ましくない。

本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものであり、プランジャとオイル供給口との間のオイル流路に逆止弁を有するチェーンテンショナにおいて、内燃機関を停止したまま長期間放置するなどして、プランジャの背部のオイルがハウジングとプランジャとの隙間より漏出しても、その後、プランジャの背部に迅速にオイルを充満させることを可能としたチェーンテンショナを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための手段として、本発明のチェーンテンショナは、以下のように構成されている。すなわち、本発明のチェーンテンショナは、プランジャと、前記プランジャが出没自在に嵌挿されたプランジャ収容孔および前記プランジャの背部に連通可能に形成されたオイル供給口を有するハウジングと、前記プランジャの背部を当該プランジャが突出する側へ押圧する押圧部材と、流体力により動作する可動弁体によって前記オイル供給口側から圧送されるオイルを前記プランジャの背部側へ流通させ、その逆流を阻止する逆止弁と、を備えるものにおいて、前記可動弁体を没入可能なオイル溜りを形成するように、前記プランジャの背部と前記逆止弁との間に堰部が設けられたものである。

かかる構成を備えるチェーンテンショナを内燃機関に搭載する際に、前記堰部が前記可動弁体を没入するオイル溜りを形成するように、その搭載角度を設定する。そうすることで、内燃機関の運転停止状態が長期間続き、プランジャの背部のオイルがハウジングとプランジャとの隙間より外に漏出して大幅に減少し又は空になってしまっても、堰部によって形成されるオイル溜りに可動弁体が没入した状態を維持することができる。その結果、オイル供給口側への空気の噛み込みが抑制され、内燃機関の運転開始後は、プランジャの出没動作によるポンプ機能が十分に発揮され、従来より短時間でプランジャの背部へオイルを充満させることが可能となる。なお、上記搭載角度は、例えば、水平方向に対してプランジャの軸線がなす角度である。

また、本発明のチェーンテンショナは、次のように構成されていてもよい。すなわち、本発明のチェーンテンショナは、上記構成を備えるチェーンテンショナにおいて、前記プランジャ収容孔から奥方に連続して形成された連孔部と、前記連孔部に、底部をプランジャ側に向けて締まり嵌め状態で嵌入された底付筒体と、を更に備えるものである。そして、前記底付筒体の底部には、前記プランジャの背部と前記逆止弁との間のオイル流路となる連通孔が形成されており、前記底付筒体の底部の前記連通孔より下側部分によって前記堰部が構成されているものである。

かかる構成を備えるチェーンテンショナによれば、底付筒体をハウジング内に嵌めこむだけで、ハウジング内に前記堰部を設けることができるので、チェーンテンショナの製造コストの低減が図られる。

また、本発明のチェーンテンショナは、車両の内燃機関に搭載された既述のチェーンテンショナであって、前記可動弁体を没入するオイル溜りを形成するように、搭載角度および前記堰部の高さが設定されているものであってもよい。

本発明のチェーンテンショナによれば、内燃機関を停止したまま長期間放置するなどして、プランジャの背部のオイルがハウジングとプランジャとの隙間より漏出しても、その後、プランジャの背部に迅速にオイルを充満させることが可能である。

以下、本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナについて図面を参照して説明する。本実施の形態においては、チェーンテンショナとしてラチェット機構を有するチェーンテンショナを例に挙げて説明する。

図１に、チェーンテンショナを搭載したＤＯＨＣ型の直列型内燃機関を示す。符号１は直列型内燃機関のシリンダブロックであり、その上にシリンダヘッド１１がその下にオイルパン１２が取り付けられている。

シリンダヘッド１１には、吸気用カムシャフト１３および排気用カムシャフト１４が配設されている。シリンダブロック１の下部には、クランクシャフト１５が配設されている。

クランクシャフト１５、吸気用カムシャフト１３および排気用カムシャフト１４の一方軸端には、クランクスプロケット２１、吸気用カムスプロケット２２、排気用カムスプロケット２３がそれぞれ固設されており、これらにタイミングチェーン２４が巻き掛けられている。したがって、クランクシャフト１５が回転駆動することで吸気用カムシャフト１３および排気用カムシャフト１４が従動回転するようになっている。なお、これらのクランクスプロケット２１、吸気用カムスプロケット２２、排気用カムスプロケット２３、タイミングチェーン２４等からなるカムシャフト駆動機構は、シリンダブロック１およびシリンダヘッド１１の前面に取り付けられた図示しないカバーによって外方から覆われている。

クランクシャフト１５およびクランクスプロケット２１が図１の矢印Ａで示す方向（時計回り）に回転駆動すると、タイミングチェーン２４も矢印Ｂで示す方向（時計回り）に回転駆動する。このとき、クランクスプロケット２１と吸気用カムスプロケット２２との間の張架部分２４ａは比較的弛みを生じ易く、排気用カムスプロケット２３とクランクスプロケット２１との間の張架部分２４ｂは比較的張りを生じ易い。

タイミングチェーン２４には、タイミングチェーン２４の比較的弛みを生じ易い張架部分２４ａにおいて適正な張力を付与するとともに、当該張架部分２４ａにおいてタイミングチェーン２４の振動を減衰させるために、チェーンテンショナ３および可動ガイド２５が設けられている。

なお、タイミングチェーン２４には、カムスプロケット２２，２３間に架け渡されたタイミングチェーン２４の張架部分２４ｃでの振動を抑制するトップダンパー２７と、タイミングチェーン２４の張架部分２４ｂにおいてタイミングチェーン２４をガイドするチェーンガイド２６とが設けられている。

チェーンテンショナ３は、可動ガイド２５を介してタイミングチェーン２４を押圧可能に配置されている。可動ガイド２５は、クランクスプロケット２１側の端部（図１では下側の端部）がシリンダブロック１に回転自在に支持され、吸気用カムスプロケット２２側の端部（図１では上側の端部）が自由端となっている。チェーンテンショナ３は、可動ガイド２５の自由端部を外方から押し付けることで、タイミングチェーン２４の張架部分２４ａに対して適度の張力を付与する。

以下、本発明の特徴的部分であるチェーンテンショナ３について更に詳細に説明する。図２に、チェーンテンショナ３の断面図を示す。この図に示すように、チェーンテンショナ３は、プランジャ３１、ハウジング３２、プランジャ押圧ばね３３、逆止弁３４、堰部３５ａ、ラチェット機構３６等を備えている。

プランジャ３１は、タイミングチェーン２４側（図１参照）に出没自在となるようハウジング３２内に嵌挿されている。このプランジャ３１は、タイミングチェーン２４の振動を抑制するとともにタイミングチェーン２４に対して適正な張力を付与するために、シリンダブロック１に対して固定されたハウジング３２内で出没動作を行う。このプランジャ３１として、例えば図２に示すように、先端側が閉塞した円筒体が用いられている。

ハウジング３２は、プランジャ収容孔３２ａ、オイル供給口３２ｂ、取付具用孔３２ｃ等を備えている。プランジャ収容孔３２ａには、プランジャ３１が出没自在に嵌挿されている。すなわち、プランジャ収容孔３２ａの内径とプランジャ３１の外径とは、リーク隙間を確保し、且つ、プランジャ３１が出没自在となるような嵌め合い状態となっている。オイル供給口３２ｂは、図示しない内燃機関のオイルポンプ等から圧送されるオイル（潤滑油）を供給するためのものであり、プランジャ３１の背部３１ａに連通可能に形成されている。取付具用孔３２ｃは、エンジンのシリンダブロック１にこのチェーンテンショナ３をボルト等の固定具により固定するための取付孔である。

プランジャ押圧ばね３３は、プランジャ３１の背部３１ａをプランジャ３１がタイミングチェーン２４へ向かってハウジング３２から突出する側へ押圧する押圧部材であり、例えばコイルスプリングが採用されている。本実施の形態では、プランジャ押圧ばね３３は、プランジャ３１の中空部に挿入されており、一端側がプランジャの背部３１ａを押圧し、他端側が後述するオイル溜り形成部材３５を介してハウジング３２内に係止されるように配置されている。なお、本実施の形態では、オイル溜り形成部材３５として底付筒体が使用されている。

逆止弁３４は、オイルの流体力により動作する可動弁体としてのチェックボール３７によってオイル供給口３２ｂ側から圧送されるオイルをプランジャ３１の背部側へ流通させ、その逆流を阻止する。この逆止弁３４は、チェックボール３７、ボールシート３８、リテーナ３９、ボール用スプリング４０等で構成されている。チェックボール３７は、後述するボールシート３８の下流側開口部を開閉自在となるように配置されている。ボールシート３８は、例えば円筒状のものからなり、オイル供給口３２ｂから供給されるオイルを案内するように、ハウジング３２内のプランジャ３１の奥方に圧入固定されている。リテーナ３９は、チェックボール３７がボールシート３８の近傍から離脱しないように保持するものであり、例えば図示するようにチェックボール３７の可動領域を確保しつつ、チェックボール３７を覆った状態でボールシート３８の下流側に外嵌固定されている。なお、リテーナ３９には、オイル供給口３２ｂとプランジャ３１の背部３１ａとの間でオイルを通過させるためのスリット３９ａが形成されている。ボール用スプリング４０は、チェックボール３７とリテーナ３９との間に介装されて、チェックボール３７をボールシート３８の下流側開口部に向けて付勢している。

堰部３５ａは、チェーンテンショナ３が所定の搭載角度（水平方向に対するプランジャ３１の軸線の成す角度）でエンジンに搭載されたときに、可動弁体であるチェックボール３７を没入するオイル溜りを形成するように設けられている。例えば、図１に示すようにチェーンテンショナ３がエンジンに搭載されたとき、図３に示すようにチェックボール３７を没入するオイル溜りＷが形成されるように、エンジンへの搭載角度（角度α）に応じて堰部３５ａの高さが設定されている。この堰部３５ａは、プランジャ３１の背部３１ａと逆止弁３４との間に設けられている。本実施の形態では、この堰部３５ａは、底付筒体からなるオイル溜り形成部材３５の底部の一部で構成されている。すなわち、オイル溜り形成部材３５は、プランジャ収容孔３２ａから奥方に連続して形成された連孔部３２ｄに、底部をプランジャ３１側に向けて締まり嵌め状態で嵌入されており、その底部の一部（後述する連通孔３５ｂより下側部分）によって堰部３５ａが構成されている。

また、オイル溜り形成部材３５の底部には、プランジャ３５の背部３１ａと逆止弁３４との間のオイル流路となる連通孔３５ｂが形成されている。

ラチェット機構３６は、図２に示すように、ラチェット爪体４１、ラチェット歯３１ｂ、ラチェット爪体用軸４２、ラチェット爪体用ばね４３等で構成されている。

ラチェット爪体４１は、ハウジング３２に固設されたラチェット爪体用軸４２に揺動自在に軸支されている。ラチェット爪体４１は、ラチェット爪４１ａ，４１ａをプランジャ３１の外周一側面に刻設されたラチェット歯３１ｂに係合させてプランジャ３１の大幅な後退変位を阻止するようになっている。ラチェット爪体用ばね４３は、その一方が、ハウジング３２に形成されたスプリング収容孔に圧縮嵌入されており、その他方によってラチェット爪体４１をラチェット爪４１ａがラチェット歯３１ｂに係合する方向へ付勢している。

このようにしてチェーンテンショナ３は、ラチェット歯３１ｂとラチェット爪４１ａとの間にバックラッシュを持たせ、プランジャ３１の背部３１ａに逆止弁３４を介してエンジン用オイルポンプ等からオイルを導入する。そして、プランジャ３１が可動ガイド２５を介してタイミングチェーン２４から変動荷重による押圧力を受けたときに、ラチェット歯３１ｂとラチェット爪４１ａとが係合した状態で、前記バックラッシュの範囲内でプランジャ３１がプランジャ押圧ばね３３の付勢力に抗して後退する。この際、逆止弁３４が閉鎖してプランジャ３１の背部３１ａと逆止弁３４との間に密封されたオイルがプランジャ３１の外周面とハウジング３２のプランジャ収容孔３２ａの内周面との間からリークすることで、プランジャ３１のハウジング３２内への後退速度を緩衝し、タイミングチェーン２４の振動を減衰するようになっている。そして、タイミングチェーン２４の振動やタイミングチェーン２４の弛みの発生などにより、プランジャ３１がプランジャ押圧ばね３３の付勢力によって突出される際には、ラチェット歯３１ｂとラチェット爪４１ａとの係合が１歯分ずれて常にプランジャ３１がタイミングチェーン２４の張り状態に追随するようになっている。

図３は、エンジンを長期間停止したまま放置したときのチェーンテンショナ３内のオイルの状態を示している。この図に示すように、チェーンテンショナ３のエンジンへの搭載角度αが小さい場合、プランジャ３１の外周面とハウジング３２のプランジャ収容孔３２ａの内周面との隙間からプランジャ３１の背部３１ａにあったオイルが漏出する。

しかし、本実施の形態に係るチェーンテンショナ３では、堰部３５ａが設けられており、この堰部３５ａによって、チェックボール３７全体を没入するオイル溜りＷが形成される。このため、チェックボール３７よりオイル供給口３２ｂ側への空気の噛み込み（以下単に「空気の噛み込み」ともいう。）が発生し難くなる。

図３に示すような状態でエンジンを始動してタイミングチェーン２４が回転駆動を開始し、プランジャ３１がタイミングチェーン２４の振動によって変動荷重を受けて出没動作を開始すると、プランジャ３１がハウジング３２から突出するときは、空気の噛み込みが生じていなければ、プランジャ３１の背部３１ａ側が即座に負圧となり、チェックボール３７が開側へ移動して逆止弁３４は開放され、プランジャ３１の突出量に応じた多量のオイルがオイル供給口３２ｂ側からプランジャ３１の背部３１ａ側へ流れ込む。一方、プランジャ３１がタイミングチェーン２４側からの押圧力によってハウジング３２内へ後退（ラチェット機構３６の許容限度内での後退）するときは、チェックボール３７はオイル溜りＷに没入しているために、さほど応答遅れを生じることなく閉動作を行って逆止弁３４が閉鎖される。

このように、本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナ３によれば、常に、チェックボール３７は、オイル溜りＷに没入されているので、空気のオイル供給口３２ｂ側への噛み込みが抑制される。その結果、エンジンの始動後、プランジャ３１の出没動作によるポンプ機能が正常に働いて比較的短い時間でプランジャ３１の背部３１ａへオイルを充満させることが可能となる。また、オイルの流体力によってチェックボール３７は大きな応答遅れを生じることなく開閉動作を行うため、オイルの逆流が迅速に阻止される。このことも上記オイルの充満時間の短縮に寄与し得る。なお、プランジャ３１の背部３１ａへオイルを迅速に充満させることができれば、短時間で、プランジャ３１の反発力を回復させるとともに、タイミングチェーンの振動を抑制することができるようになる。

以上に説明した実施の形態では、チェーンテンショナ３のエンジンへの搭載角度が小角度αを有する場合を例に挙げて説明しているが、堰部３５ａの高さは、チェックボール３７が常にオイル溜りＷに没入するよう、搭載角度に応じて決定される。例えば、図４に示すように、チェーンテンショナ３のエンジンへの搭載角度が０°の場合は、堰部３５ａの高さをチェックボール３７より高くなるようにすることが望ましい。また、図５に示すように、チェーンテンショナ３のエンジンへの搭載角度がマイナス（−α）の場合は、さらに堰部３５ａの高さを高く設定することが望ましい。

なお、既述した実施の形態では、チェーンテンショナ３としてラチェット機構３６を有するチェーンテンショナ３を例に挙げて説明したが、勿論、ラチェット機構３６を有しないチェーンテンショナに本発明を適用することは可能である。

本発明は、例えばエンジンのタイミングチェーンに適正な張力を付与するためのチェーンテンショナに適用することができる。

本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナを搭載したＤＯＨＣ型の直列型内燃機関の概略側面図である。 本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナの断面図である。 本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナの断面図であって、エンジンに対する搭載角度がプラス小角度の場合を示した図である。 本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナの断面図であって、エンジンに対する搭載角度がゼロ度の場合を示した図である。 本発明の実施の形態に係るチェーンテンショナの断面図であって、エンジンに対する搭載角度がマイナス小角度の場合を示した図である。 従来例に係るチェーンテンショナの断面図であって、エンジンに対する搭載角度がプラス小角度の場合を示した図である。

符号の説明

Ｗ オイル溜り
１ シリンダブロック（内燃機関）
３１ プランジャ
３１ａ プランジャの背部
３２ ハウジング
３２ａ プランジャ収容孔
３２ｂ オイル供給口
３２ｄ 連孔部
３３ プランジャ押圧ばね（押圧部材）
３４ 逆止弁
３５ オイル溜り形成部材（底付筒体）
３５ａ 堰部
３５ｂ 連通孔
３７ チェックボール（可動弁体）

Claims (3)

1. プランジャと、
   前記プランジャが出没自在に嵌挿されたプランジャ収容孔および前記プランジャの背部に連通可能に形成されたオイル供給口を有するハウジングと、
   前記プランジャの背部を当該プランジャが突出する側へ押圧する押圧部材と、
   流体力により動作する可動弁体によって前記オイル供給口側から圧送されるオイルを前記プランジャの背部側へ流通させ、その逆流を阻止する逆止弁と、
   を備えるチェーンテンショナにおいて、
   前記可動弁体を没入可能なオイル溜りを形成するように、前記プランジャの背部と前記逆止弁との間に堰部が設けられたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 請求項１に記載のチェーンテンショナにおいて、
   前記プランジャ収容孔から奥方に連続して形成された連孔部と、
   前記連孔部に、底部をプランジャ側に向けて締まり嵌め状態で嵌入された底付筒体と、
   を更に備え、
   前記底付筒体の底部には、前記プランジャの背部と前記逆止弁との間のオイル流路となる連通孔が形成されており、
   前記底付筒体の底部の前記連通孔より下側部分によって前記堰部が構成されていることを特徴とするチェーンテンショナ。
3. 車両の内燃機関に搭載された請求項１又は２に記載のチェーンテンショナであって、
   前記可動弁体を没入するオイル溜りを形成するように、搭載角度および前記堰部の高さが設定されていることを特徴とするチェーンテンショナ。

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