JP2010106989A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャとシリンダの摺動面積を確保することができ、かつ、シリンダ外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ内部に導入することが可能なチェーンテンショナを提供する。
【解決手段】シリンダ９内にプランジャ１０を軸方向に摺動可能に挿入し、プランジャ１０の内周の雌ねじ１２にねじ係合する雄ねじ１３を外周に有するスクリュロッド１４を設け、そのスクリュロッド１４のプランジャ１０からの突出端をシリンダ９内に設けたロッドシート１５で支持し、プランジャ１０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１６を設け、シリンダ９の外周に、シリンダ９外部の飛沫オイルをシリンダ９内部に導入するオイル導入孔１８を設けたチェーンテンショナ１において、オイル導入孔１８のシリンダ９外部側の端部に、シリンダ９外部の飛沫オイルを受け入れて貯留するオイル貯留凹部１９を設ける。
【選択図】図２

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。

自動車のエンジンは、一般に、クランクシャフトの回転を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介してチェーンを押圧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。

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、一端が開口した有底筒状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、そのプランジャをシリンダ内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、前記プランジャの内周に形成した雌ねじにねじ係合する雄ねじを外周に有するスクリュロッドを設け、そのスクリュロッドの前記プランジャからの突出端を前記シリンダ内に設けたロッドシートで支持し、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、前記プランジャのシリンダからの突出端でチェーンガイドを押圧するようにしたものが知られている（特許文献１）。

このチェーンテンショナは、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、スクリュロッドは、チェーンの振動により、雌ねじと雄ねじの隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャに対して回転する。

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付勢力によって、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。

また、エンジン停止時は、カムの停止位置によってチェーンの力が大きくなっても、チェーンが振動しないので、プランジャの雌ねじがスクリュロッドの雄ねじで受け止められ、プランジャの位置が固定される。そのため、エンジンを再始動するときに、チェーンの弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。
特開２００７−３２６０３号公報

ところで、上記のチェーンテンショナは、プランジャとシリンダの摺動部分と、プランジャとスクリュロッドのねじ係合部分とを潤滑するため、シリンダ外部の飛沫オイルをシリンダ内部に導入するオイル導入孔をシリンダ外周に設けている。

シリンダ外周のオイル導入孔は、特許文献１に示すように長穴形状としてその開口面積を大きくすると、エンジン内部で回転するチェーンから飛散した飛沫オイルをより多く導入することができるが、その反面、プランジャとシリンダの摺動面積が小さくなるので、プランジャの姿勢が傾きやすくなり、プランジャとシリンダの摺動面が摩耗しやすくなるという問題が生じる。

そこで、プランジャとシリンダの摺動面の摩耗を抑制するために、オイル導入孔の開口面積を小さくすると、シリンダ外部の飛沫オイルがオイル導入孔に入りにくくなるので、シリンダ内部の潤滑が不足するおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、プランジャとシリンダの摺動面積を確保することができ、かつ、シリンダ外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ内部に導入することが可能なチェーン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、前記オイル導入孔のシリンダ外部側の端部に、シリンダ外部の飛沫オイルを受け入れて貯留するオイル貯留凹部を設けた。このようにすると、オイル導入孔の開口面積が小さい場合にも、オイル貯留凹部のシリンダ外部への開口面積を大きく設定することにより、シリンダ外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ内部に導入することができる。

前記オイル貯留凹部は、例えば、前記シリンダの外周を軸方向に延びるＶ溝形状とし、そのＶ溝の底が前記オイル導入孔に向かって次第に低くなるように傾斜して形成することができる。このようにすると、シリンダの軸方向長さに応じてオイル貯留凹部の長さを設定することができるので、オイル貯留凹部をテーパ穴形状とした場合よりも、オイル貯留凹部のシリンダ外部への開口面積を大きくすることができる。

前記シリンダの内周のプランジャとの摺動部分を軸方向に延びるオイル排出溝を設け、そのオイル排出溝を通ってシリンダ内部のオイルを排出するようにすると好ましい。このようにすると、スーツやコンタミ等の異物がオイルに混入した場合にも、その異物がオイル排出溝を通ってオイルと共に排出されるので、プランジャとシリンダの摺動面間に異物が滞留しにくく、プランジャとシリンダの摺動部分が摩耗しにくい。

前記ロッドシートは、前記シリンダ内で軸方向に移動可能とし、そのロッドシートの外周に形成したガイド突起を、前記シリンダの内周を軸方向に延びるガイド溝に係合させてロッドシートを回り止めし、そのロッドシートを、ロッドシートとシリンダの底との間に組み込んだ弾性部材で支持すると好ましい。このようにすると、プランジャは、弾性部材が圧縮することによって、プランジャ内周の雌ねじとスクリュロッド外周の雄ねじの隙間の範囲以上に押し込み方向に移動することが可能となるので、燃焼サイクル中のクランクシャフトの回転力の変動が大きい場合やエンジンが共振した場合にも、チェーンの張力が過大となりにくい。

前記オイル排出溝と前記ガイド溝は一連とすると、オイル排出溝とガイド溝とを１回の溝加工で形成することができるので、加工コストを低減することが可能となる。

前記弾性部材は、前記シリンダの内周に嵌合するＯリングを使用すると、低コストである。この場合、前記ロッドシートに貫通孔を形成すると、その貫通孔を通過するオイルでＯリングを潤滑することができ、Ｏリングの摩耗を防止することができる。Ｏリングの硬度はＨｓ７０以上に設定すると、Ｏリングが共振してチェーンの張力が不安定になるのを防止することができる。Ｏリングはフッ素ゴムからなるものを使用すると、耐久性を確保することができる。

また、前記弾性部材としては、上述したＯリングのほか、前記ロッドシートに形成した凹部に嵌合する平板状のゴム部材や、前記シリンダの底に形成した凹部に嵌合する平板状のゴム部材を使用することができる。このように、平板状のゴム部材を使用すると、省スペースで十分な弾性係数を得ることができるので、チェーンテンショナがコンパクトとなる。

この発明のチェーンテンショナは、オイル導入孔の開口面積が小さい場合にも、オイル貯留凹部のシリンダ外部への開口面積を大きく設定することにより、シリンダ外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ内部に導入することができる。そのため、プランジャとシリンダの摺動面積を確保することができ、また、シリンダ外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ内部に導入することが可能である。

図１に、この発明の実施形態のチェーンテンショナ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に固定されたスプロケット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が接触しており、チェーンテンショナ１は、そのチェーンガイド８を介してチェーン６を押圧している。

図２に示すように、チェーンテンショナ１は、一端が開口した有底筒状のシリンダ９と、シリンダ９内に軸方向に摺動可能に挿入されたプランジャ１０とを有する。シリンダ９は、ボルト１１でエンジンブロック（図示せず）に固定されている。

プランジャ１０は、シリンダ９内への挿入端が開口する有底筒状に形成されており、その内周に雌ねじ１２が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ１２にねじ係合する雄ねじ１３を外周に有するスクリュロッド１４が組み込まれている。スクリュロッド１４は、一端がプランジャ１０から突出しており、その突出端が、シリンダ９内に設けたロッドシート１５で支持されている。

雄ねじ１３と雌ねじ１２は、プランジャ１０をシリンダ９内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに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い鋸歯状に形成されている。

プランジャ１０とスクリュロッド１４の間には、リターンスプリング１６が組み込まれている。リターンスプリング１６は、一端がスクリュロッド１４で支持され、他端がスプリングシート１７を介してプランジャ１０を押圧しており、その押圧によって、プランジャ１０をシリンダ９から突出する方向に付勢している。プランジャ１０は、シリンダ９からの突出端がチェーンガイド８に当接し、そのチェーンガイド８を介してチェーン６を押圧している。

シリンダ９の外周には、エンジン内部で回転するチェーン６から飛散した飛沫オイルをシリンダ９内部に導入するオイル導入孔１８が設けられている。オイル導入孔１８は、シリンダ９の外周を上下に貫通する丸穴形状となっている。オイル導入孔１８のシリンダ９内部側の端部は、シリンダ９内周のプランジャ１０との摺動部分を避けて開口している。

オイル導入孔１８のシリンダ９外部側の端部には、シリンダ９外部の飛沫オイルを受け入れて貯留するオイル貯留凹部１９が設けられている。オイル貯留凹部１９は、シリンダ９の外周を軸方向に延びるＶ溝形状となっている。このＶ溝は、その底がオイル導入孔１８に向かって次第に低くなるように傾斜して形成されており、オイル導入孔１８の位置で行き止まりとなっている。

オイル貯留凹部１９からオイル導入孔１８を通ってシリンダ９内部に入ったオイルは、プランジャ１０とシリンダ９の摺動部分と、プランジャ１０とスクリュロッド１４のねじ係合部分とを潤滑する。

シリンダ９の内周のプランジャ１０との摺動部分には、図２、図３に示すように、軸方向に延びるオイル排出溝２０が設けられており、そのオイル排出溝２０を通ってシリンダ９内部のオイルをシリンダ９の開口端から排出するようになっている。

ロッドシート１５は、シリンダ９内を軸方向に移動可能に設けられている。また、ロッドシート１５の外周に形成されたガイド突起２１が、シリンダ９の内周を軸方向に延びるガイド溝２２に係合しており、その係合によって、ロッドシート１５が回り止めされている。ガイド溝２２は、オイル排出溝２０と周方向位置が一致しており、オイル排出溝２０と一連に形成されている。

ロッドシート１５は、ロッドシート１５とシリンダ９の底との間に組み込まれたＯリング２３で支持されている。Ｏリング２３は、シリンダ９の内周に嵌合しており、その嵌合によってシリンダ９と同軸に保持されている。また、Ｏリング２３の硬度はＨｓ７０以上に設定されている。Ｏリング２３はフッ素ゴムからなる。

次に、このチェーンテンショナ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１０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、スクリュロッド１４は、チェーン６の振動により、雌ねじ１２と雄ねじ１３の隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャ１０に対して回転する。

ここで、燃焼サイクル中のクランクシャフト２の回転力の変動が大きい場合や、エンジンが共振した場合に、チェーン６の張力が急激に大きくなることがあるが、このときは、Ｏリング２３が圧縮することによってプランジャ１０が押し込み方向に移動し、チェーン６の張力過大を防止する。

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１６の付勢力によって、プランジャ１０が突出方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。

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チェーン６の張力が大きくなる場合があるが、この場合、チェーン６が振動しないので、プランジャ１０の雌ねじ１２がスクリュロッド１４の雄ねじ１３で受け止められ、プランジャ１０の位置が固定される。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。

このチェーンテンショナ１は、オイル導入孔１８の開口面積が小さい場合にも、オイル貯留凹部１９のシリンダ９外部への開口面積を大きく設定することにより、シリンダ９外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ９内部に導入することができる。そのため、プランジャ１０とシリンダ９の摺動面積を確保することができ、また、シリンダ９外部の飛沫オイルを効率的にシリンダ９内部に導入することが可能である。

また、このチェーンテンショナ１は、オイル貯留凹部１９が、シリンダ９の外周を軸方向に延びるＶ溝形状なので、シリンダ９の軸方向長さに応じてオイル貯留凹部１９の長さを設定することができる。そのため、オイル貯留凹部１９をテーパ穴形状とした場合よりも、オイル貯留凹部１９のシリンダ９外部への開口面積を大きく設定することが可能である。

また、このチェーンテンショナ１は、シリンダ９の内周にオイル排出溝２０を設けているので、スーツやコンタミ等の異物が飛沫オイルに混入した場合にも、その異物がオイル排出溝２０を通ってオイルと共に排出される。そのため、プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間に異物が滞留しにくく、プランジャ１０とシリンダ９の摺動部分が摩耗しにくい。

また、このチェーンテンショナ１は、オイル排出溝２０とガイド溝２２とが一連なので、オイル排出溝２０とガイド溝２２とを１回の溝加工で形成することができ、低コストである。

ロッドシート１５は、図４（ａ）に示すように貫通孔２４を形成すると、その貫通孔２４を通過するオイルでＯリング２３を潤滑することができ、Ｏリング２３の摩耗を防止することができる。

上記実施形態に示すように、ロッドシート１５を支持する弾性部材としてＯリング２３を使用すると低コストであるが、図４（ｂ）に示すように、ロッドシート１５に形成した凹部２５に嵌合する平板状のゴム部材２６を使用してもよい。このようにすると、省スペースで十分な弾性係数を得ることができるので、チェーンテンショナ１がコンパクトとなる。同様に、シリンダ９の底に形成した凹部に嵌合する平板状のゴム部材を使用してもよい。

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正面図 図１のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図 図２のIII−III線に沿った拡大断面図 （ａ）は、図２に示すロッドシートに貫通孔を形成した変形例を示す図、（ｂ）は、図２に示すＯリングを平板状のゴム部材に置き換えた変形性を示す図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
９ シリンダ
１０ プランジャ
１２ 雌ねじ
１３ 雄ねじ
１４ スクリュロッド
１５ ロッドシート
１６ リターンスプリング
１８ オイル導入孔
１９ オイル貯留凹部
２０ オイル排出溝
２１ ガイド突起
２２ ガイド溝
２３ Ｏリング
２４ 貫通孔
２５ 凹部
２６ ゴム部材

Claims (11)

1. 一端が開口した有底筒状のシリンダ（９）内にプランジャ（１０）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ（１０）をシリンダ（９）内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、前記プランジャ（１０）の内周に形成した雌ねじ（１２）にねじ係合する雄ねじ（１３）を外周に有するスクリュロッド（１４）を設け、そのスクリュロッド（１４）の前記プランジャ（１０）からの突出端を前記シリンダ（９）内に設けたロッドシート（１５）で支持し、前記プランジャ（１０）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（１６）を設け、前記シリンダ（９）の外周に、シリンダ（９）外部の飛沫オイルをシリンダ（９）内部に導入するオイル導入孔（１８）を設けたチェーンテンショナにおいて、
   前記オイル導入孔（１８）のシリンダ（９）外部側の端部に、シリンダ（９）外部の飛沫オイルを受け入れて貯留するオイル貯留凹部（１９）を設けたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記オイル貯留凹部（１９）が、前記シリンダ（９）の外周を軸方向に延びるＶ溝形状であり、そのＶ溝の底が前記オイル導入孔（１８）に向かって次第に低くなるように傾斜して形成された請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記シリンダ（９）の内周のプランジャ（１０）との摺動部分を軸方向に延びるオイル排出溝（２０）を設け、そのオイル排出溝（２０）を通ってシリンダ（９）内部のオイルを排出するようにした請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記ロッドシート（１５）を前記シリンダ（９）内で軸方向に移動可能とし、そのロッドシート（１５）の外周に形成したガイド突起（２１）を、前記シリンダ（９）の内周を軸方向に延びるガイド溝（２２）に係合させてロッドシート（１５）を回り止めし、そのロッドシート（１５）を、ロッドシート（１５）とシリンダ（９）の底との間に組み込んだ弾性部材（２３）で支持した請求項３に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記オイル排出溝（２０）と前記ガイド溝（２２）とが一連である請求項４に記載のチェーンテンショナ。
6. 前記弾性部材として、前記シリンダ（９）の内周に嵌合するＯリング（２３）を使用した請求項４または５に記載のチェーンテンショナ。
7. 前記ロッドシート（１５）に貫通孔（２４）を形成した請求項６に記載のチェーンテンショナ。
8. 前記Ｏリング（２３）の硬度をＨｓ７０以上に設定した請求項６または７に記載のチェーンテンショナ。
9. 前記Ｏリング（２３）がフッ素ゴムからなる請求項６から８のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
10. 前記弾性部材として、前記ロッドシート（１５）に形成した凹部（２５）に嵌合する平板状のゴム部材（２６）を使用した請求項４または５に記載のチェーンテンショナ。
11. 前記弾性部材として、前記シリンダ（９）の底に形成した凹部に嵌合する平板状のゴム部材を使用した請求項４または５に記載のチェーンテンショナ。

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