JP2012087842A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することができ、また、そのエアの排出性能が安定した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を摺動可能に挿入し、そのプランジャ１０を付勢するリターンスプリング１５を設け、プランジャ１０とシリンダ９とで囲まれた圧力室１１内に作動油を導入する給油通路１２を設け、その給油通路１２の圧力室１１側の端部にチェックバルブ１３を設けたチェーンテンショナにおいて、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端部１０Ａにねじ孔１６を設け、そのねじ孔１６にプランジャ１０の内側からビス１７をねじ込み、そのビス１７とねじ孔１６のねじ隙間１８を通じてプランジャ１０の内部のエアを外部に排出するようにする。
【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（以下「チェーン」という）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、他端が閉じた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、前記プランジャをシリンダ内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、そのプランジャと前記シリンダとで囲まれた圧力室内に作動油を導入する給油通路を設け、その給油通路の圧力室側の端部に、給油通路側から圧力室側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）。

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、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流出し、その作動油の粘性抵抗によっ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。このとき、チェックバルブが開いて、給油通路から圧力室に作動油が流入するので、プランジャは速やかに移動する。

ところで、上記チェーンテンショナは、エンジンを停止すると、オイルポンプも停止するので、給油通路内の作動油の油面が下がり、給油通路内に大量のエアが溜まった状態となる。そして、エンジンを再始動したときに、給油通路から圧力室に大量のエアが流入し、その流入した大量のエアがプランジャの内部に溜まった状態となる。この状態でプランジャに押し込み方向の荷重が負荷されると、プランジャの内部に溜まったエアが圧縮することによってプランジャが移動するので、チェーンテンショナのダンパ作用が低下してしまうという問題がある。

このダンパ作用の低下を防止するため、上記チェーンテンショナにおいてはプランジャの内部に溜まったエアを排出する機構を設けている。

具体的には、プランジャのシリンダからの突出端部にプランジャの内外を貫通する円筒孔（内周にねじの無い円筒状の孔）を設け、その円筒孔に、プランジャの外側からビスを圧入し、そのビスのねじ溝を通じてプランジャの内部のエアを外部に排出するようにしている。

米国特許第４５０４２５１号明細書

しかしながら、上記チェーンテンショナのように、プランジャの内部のエアを排出するエア抜き通路として、円筒孔に圧入したビスのねじ溝を採用したのでは、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量管理が難しい。

すなわち、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量が多すぎると、圧力室の液密性が低下するので、チェーンテンショナのダンパ作用の低下や、チェーンテンショナにおける作動油の消費量の増大といった問題が生じ、一方、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量が少なすぎると、給油通路から圧力室に大量のエアが流入するエンジン始動直後において、迅速なエア抜き作用を確保することができない。そのため、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量は、最適な大きさとなるように高精度に管理する必要がある。

そして、上記チェーンテンショナにおいて、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理するためには、ビスのねじ溝の寸法を調節する必要があるが、いったん加工したねじ溝の寸法を変更するのは容易ではない。

そこで、この発明の発明者らは、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理するにはどのようにすればよいかを検討し、そのためにはプランジャの内部のエアを排出するエア抜き通路として、ビスとねじ孔のねじ隙間を採用すればよいことを見出した。このようにすると、ビスの締め付けトルクを調節することによってねじ隙間の大きさを調節することができるので、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することが可能となる。

しかしながら、プランジャの内部のエアを排出するエア抜き通路としてビスとねじ孔のねじ隙間を採用した場合、プランジャはチェーンから振動を受けるので、その振動によってビスが緩む可能性が生じる。そしてビスに緩みが生じた場合、ビスとねじ孔のねじ隙間の大きさが変化するので、エアの排出性能が不安定となってしまう。

この発明が解決しようとする課題は、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することができ、また、そのエアの排出性能が安定したチェーンテンショナを提供することである。

上記課題を解決するため、前記プランジャのシリンダからの突出端部にプランジャの内外を貫通するねじ孔を設け、そのねじ孔にプランジャの内側からビスをねじ込み、そのビスと前記ねじ孔とのねじ係合面間に螺旋状のねじ隙間を設け、そのねじ隙間を通じてプランジャの内部のエアを外部に排出するようにした。

このようにすると、ビスの締め付けトルクを調節することによってねじ隙間の大きさを調節することができるので、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することができる。また、エア抜き用のビスは、プランジャの内側からねじ込まれているので、ビスに作用する圧力室の圧力の方向は、ビスの緩みを防止する方向となる。そのため、エア抜き用のビスに緩みが生じにくく、安定したエアの排出性能を得ることができる。

前記ビスとしては、頭部付きのビスを採用すると好ましい。このようにすると、頭部がない場合よりもビスの受圧面積が大きくなるので、ビスの緩みをより効果的に防止することが可能となる。

頭部付きのビスを採用する場合、前記ビスの頭部と前記プランジャの内面との間に、円周の一部を切り離した形状のスプリングワッシャを組み込むと好ましい。このようにすると、スプリングワッシャの弾性でビスの緩みをより効果的に防止することができるとともに、スプリングワッシャの円周の一部を切り離した部分を介して、ねじ隙間と外気の間の連通を確保することができる。

前記ビスは、有底筒状のプランジャの内側からねじ込むので、そのねじ込み作業がしにくい。そこで、前記ビスとして、ビスの頭部に十字穴を形成したものや、ビスの頭部を六角頭としたものや、ビスの頭部に六角穴を形成したものを採用すると、ドライバーや棒レンチ等の細長い工具を用いることにより、ビスのねじ込み作業性を向上させることが可能となる。

また、前記ビスとしては、六角穴付きの止めねじを採用することも可能である。この場合、前記ねじ孔は、プランジャの内部から外部に向かって順に、内周に雌ねじが設けられたねじ部と、ビスの外径よりも小径の円筒面が内周に設けられた非ねじ部とからなる構成を採用することができる。このようにすると、ねじ孔にねじ込まれた止めねじの先端を、非ねじ部で係止することができる。さらに、前記止めねじの長さを、前記ねじ孔のねじ部の長さよりも短くすると、ねじ孔内の止めねじの後側に空間が形成され、その空間に溜まったエアを効率よくねじ隙間に導入することができる。

この発明は、前記シリンダの内周に形成された環状の収容溝内に前記プランジャの外周を弾性的に締め付けるレジスタリングを収容し、そのレジスタリングを、プランジャの外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝に係合させ、その各円周溝内には、前記プランジャをシリンダから突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリングを拡径させてプランジャの移動を許容するテーパ面と、前記プランジャをシリンダ内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリングを係止してプランジャの移動を制限するストッパ面とが設けられているリング式のチェーンテンショナに適用することができる。

この発明のチェーンテンショナは、プランジャの内部のエアを排出するエア抜き通路として、ビスとねじ孔のねじ隙間を採用しているので、ビスの締め付けトルクを調節することによって、エア抜き通路を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することができる。また、エア抜き用のビスがプランジャの内側からねじ込まれているので、圧力室の圧力によってビスの緩みが防止され、エアの排出性能が安定している。

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動装置を示す正面図 図１のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図 図２のプランジャのシリンダからの突出端部近傍の拡大図 図３に示すビスの他の例を示す拡大図 図３に示すビスのさらに他の例を示す拡大図 図３に示すビスのさらに他の例を示す拡大図

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動装置を示す。このチェーン伝動装置は、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、他端が閉じた筒状のシリンダ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、プランジャ１０の突出方向が斜め上向きとなる状態でエンジンブロック（図示せず）に固定されている。

シリンダ９の閉端には、シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれた圧力室１１に連通する給油通路１２が形成されている。給油通路１２は、給油ポンプ（図示せず）に接続されており、その給油ポンプから送り出された作動油を、圧力室１１内に導入するようになっている。給油通路１２の圧力室１１側の端部には、給油通路１２側から圧力室１１側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ１３が設けられている。

プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間にはリーク隙間１４が形成されており、そのリーク隙間１４を通って圧力室１１内の作動油が流出するようになっている。

プランジャ１０は、圧力室１１内に組み込まれたリターンスプリング１５でシリンダ９から突出する方向に付勢されている。リターンスプリング１５は、一端がチェックバルブ１３で支持され、他端がプランジャ１０のシリンダ９からの突出端部１０Ａを押圧している。プランジャ１０のシリンダ９からの突出端部１０Ａはチェーンガイド８に当接している。

プランジャ１０のシリンダ９からの突出端部１０Ａには、プランジャ１０の内外を貫通するねじ孔１６が設けられ、そのねじ孔１６にビス１７がねじ込まれている。

図３に示すように、ビス１７は、外周に雄ねじが設けられたねじ軸部１７Ａと、ねじ軸部１７Ａの一端に設けられた頭部１７Ｂとからなる。ビス１７は、プランジャ１０の内側からねじ込まれ、ビス１７の頭部１７Ｂが圧力室１１に臨むように組み付けられている。また、ビス１７とねじ孔１６とのねじ係合面間には螺旋状のねじ隙間１８が設けられている。このねじ隙間１８の大きさは、ビス１７の締め付けトルクで管理することができる。すなわち、ねじ隙間１８の大きさを大きくしようとするときは、ビス１７の締め付けトルクを大きい値に設定し、ねじ隙間１８の大きさを小さくしようとするときは、ビス１７の締め付けトルクを小さい値に設定することで、ねじ隙間１８の大きさを設計上の目標に一致させることができる。

頭部１７Ｂは、ねじ軸部１７Ａよりも大径に形成され、その頭部１７Ｂとプランジャ１０の内面との間に、円周の一部を切り離した形状のスプリングワッシャ１９が組み込まれている。また、頭部１７Ｂには十字穴２０が形成されており、この十字穴２０にプラスドライバを係合させてビス１７のねじ込み操作を行えるようになっている。

図２に示すように、シリンダ９の内周には、環状の収容溝２１が形成され、その収容溝２１内にレジスタリング２２が軸方向に移動可能に収容されている。レジスタリング２２は、円周の一部を欠いたリング形状であり、径方向に弾性変形可能となっている。このレジスタリング２２は、プランジャ１０の外周を弾性的に締め付けており、プランジャ１０の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された複数の円周溝２３のいずれかに係合している。

各円周溝２３内には、プランジャ１０に突出方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング２２を拡径させてプランジャ１０の移動を許容するテーパ面２４と、プランジャ１０に押し込み方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング２２を係止してプランジャ１０の移動を制限するストッパ面２５とが設けられている。

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、リーク隙間１４を通って圧力室１１から流出する作動油の粘性抵抗によってダンパ力が発生するので、プランジャ１０はゆっくりと移動する。

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１５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。このとき、チェックバルブ１３が開き、給油通路１２から圧力室１１に作動油が流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。

ここで、チェーン６の振動により、プランジャ１０が前進と後退を繰り返すとき、レジスタリング２２は、収容溝２１内で前後に移動する。また、チェーン６の弛みによって、プランジャ１０の突出方向への移動範囲が、レジスタリング２２の収容溝２１内での移動可能な範囲を超えると、円周溝２３内のテーパ面２４がレジスタリング２２を拡径させて、プランジャ１０の移動を許容する。このとき、レジスタリング２２は、隣の円周溝２３に係合する。

エンジン停止時に、カムシャフト４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、レジスタリング２２と円周溝２３の係合により、プランジャ１０の押し込み方向への移動が防止される。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、エンジンを停止すると、オイルポンプが停止するので、給油通路１２内の作動油の油面が下がり、給油通路１２内に大量のエアが溜まった状態となる。そのため、エンジンを再始動したときに、給油通路１２を通って圧力室１１に供給される作動油に大量のエアが混入するが、この場合、圧力室１１内に混入したエアは、ビス１７とねじ孔１６の間のねじ隙間１８と、スプリングワッシャ１９の円周の一部を切り離した部分とを順に通って外部に排出される。そのため、圧力室１１内のエアによるダンパ作用の低下が生じにくい。

このチェーンテンショナ１は、エア抜き用のビス１７とねじ孔１６がシリンダ９ではなく、プランジャ１０に配置されているので、プランジャ１０の突出方向が斜め上向きまたは鉛直上向きとなる姿勢で取り付けたときに、プランジャ１０の内部のエアを円滑に排出することができる。

ところで、ねじ隙間１８を流れるエアと作動油の流量が多すぎると、圧力室１１の液密性が低下するので、チェーンテンショナ１のダンパ作用の低下や、チェーンテンショナ１における作動油の消費量の増大といった問題が生じる。一方、ねじ隙間１８を流れるエアと作動油の流量が少なすぎると、給油通路１２から圧力室１１に大量のエアが流入するエンジン始動直後において、迅速なエア抜き作用を確保することができない。そのため、ねじ隙間１８を流れるエアと作動油の流量は、最適な大きさとなるように高精度に管理する必要がある。ここで、このチェーンテンショナ１においては、ビス１７の締め付けトルクを調節することによってねじ隙間１８の大きさを調節することができるので、ねじ隙間１８を流れるエアと作動油の流量を高精度に管理することが可能である。

また、上記プランジャ１０はチェーン６から振動を受けるので、その振動によってビス１７が緩む可能性がある。そして、ビス１７に緩みが生じた場合、ビス１７とねじ孔１６のねじ隙間の大きさが変化するので、エアの排出性能が不安定となってしまう。しかしながら、このチェーンテンショナ１においては、エア抜き用のビス１７を、プランジャ１０の内側からねじ込んでいるので、ビス１７に作用する圧力室１１の圧力の方向が、ビス１７の緩みを防止する方向となる。そのため、ビス１７に緩みが生じにくく、安定したエアの排出性能を得ることができる。さらに、頭部付きのビス１７を採用しているので、頭部１７Ｂがない場合よりもビス１７の受圧面積が大きく、ビス１７の緩みをより効果的に防止することができる。

また、ビス１７の頭部１７Ｂとプランジャ１０の内面との間にスプリングワッシャ１９を組み込んでいるので、そのスプリングワッシャ１９の弾性でビス１７の緩みをより効果的に防止することができる。しかも、スプリングワッシャ１９の円周の一部を切り離した部分を介して、ねじ隙間１８と外気の間の連通が確保されている。

上記実施形態では、頭部付きのビス１７として、ビス１７の頭部１７Ｂに十字穴２０を形成したものを例に挙げて説明したが、図４に示すように頭部１７Ｂを六角頭としたビス１７や、図５に示すように頭部１７Ｂに六角穴２６を形成したビス１７を採用してもよい。このようにしても、棒レンチ等の細長い工具を用いて、ビス１７のねじ込み作業を行なうことができる。

また、図６に示すように、ねじ孔１６にねじ込むビス１７として、六角穴付きの止めねじを採用することも可能である。この場合、ねじ孔１６は、圧力室１１側から外部に向かって順に、内周に雌ねじが設けられたねじ部１６Ａと、ビス１７の外径よりも小径の円筒面が内周に設けられた非ねじ部１６Ｂとからなる構成を採用することができる。このようにすると、ねじ孔１６にねじ込まれたビス１７の先端を、非ねじ部１６Ｂで係止することができる。さらに、ビス１７の長さを、ねじ孔１６のねじ部１６Ａの長さよりも短くすると、ねじ孔１６内のビス１７の後側に空間２７が形成され、その空間２７に溜まったエアを効率よくねじ隙間１８に導入することができる。

１ チェーンテンショナ
９ シリンダ
１０ プランジャ
１０Ａ 突出端部
１１ 圧力室
１２ 給油通路
１３ チェックバルブ
１５ リターンスプリング
１６ ねじ孔
１６Ａ ねじ部
１６Ｂ 非ねじ部
１７ ビス
１７Ｂ 頭部
１８ ねじ隙間
１９ スプリングワッシャ
２０ 十字穴
２１ 収容溝
２２ レジスタリング
２３ 円周溝
２４ テーパ面
２５ ストッパ面
２６ 六角穴

Claims (10)

1. 一端が開口し、他端が閉じた筒状のシリンダ（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）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（１５）を設け、前記プランジャ（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、そのプランジャ（１０）と前記シリンダ（９）とで囲まれた圧力室（１１）内に作動油を導入する給油通路（１２）を設け、その給油通路（１２）の圧力室（１１）側の端部に、給油通路（１２）側から圧力室（１１）側への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（１３）を設けたチェーンテンショナにおいて、
   前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端部（１０Ａ）にプランジャ（１０）の内外を貫通するねじ孔（１６）を設け、そのねじ孔（１６）にプランジャ（１０）の内側からビス（１７）をねじ込み、そのビス（１７）と前記ねじ孔（１６）とのねじ係合面間に螺旋状のねじ隙間（１８）を設け、そのねじ隙間（１８）を通じてプランジャ（１０）の内部のエアを外部に排出するようにしたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記ビス（１７）が頭部付きのビスである請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記ビス（１７）の頭部（１７Ｂ）と前記プランジャ（１０）の内面との間に、円周の一部を切り離した形状のスプリングワッシャ（１９）を組み込んだ請求項２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記ビス（１７）の頭部（１７Ｂ）に十字穴（２０）を形成した請求項３に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記ビス（１７）の頭部（１７Ｂ）を六角頭とした請求項３に記載のチェーンテンショナ。
6. 前記ビス（１７）の頭部（１７Ｂ）に六角穴（２６）を形成した請求項３に記載のチェーンテンショナ。
7. 前記ビス（１７）が、六角穴付きの止めねじである請求項１に記載のチェーンテンショナ。
8. 前記ねじ孔（１６）が、プランジャ（１０）の内部から外部に向かって順に、内周に雌ねじが設けられたねじ部（１６Ａ）と、ビス（１７）の外径よりも小径の円筒面が内周に設けられた非ねじ部（１６Ｂ）とからなる請求項７に記載のチェーンテンショナ。
9. 前記止めねじの長さを、前記ねじ孔（１６）のねじ部（１６Ａ）の長さよりも短くした請求項８に記載のチェーンテンショナ。
10. 前記シリンダ（９）の内周に形成された環状の収容溝（２１）内に前記プランジャ（１０）の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング（２２）を収容し、そのレジスタリング（２２）を、プランジャ（１０）の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝（２３）に係合させ、その各円周溝（２３）内には、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング（２２）を拡径させてプランジャ（１０）の移動を許容するテーパ面（２４）と、前記プランジャ（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、レジスタリング（２２）を係止してプランジャ（１０）の移動を制限するストッパ面（２５）とが設けられている請求項１から９のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

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