JP2016070337A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化及び加工工数の増大化を抑制しつつ、圧力室から空気を排出することが可能なチェーンテンショナの提供。【解決手段】ピストン３の摺動外周面２７に、中心軸１６に沿って直線状に延び、圧力室５とテンショナボディ２の外部とを連通して圧力室５内の空気の流出を許容する溝２８を形成する。ピストン３のピストン突出端部２４に、溝２８が摺動外周面２７の最上部に位置する回転位置でパッド４０と中心軸回りの回転方向に係合してピストン３の回転を阻止する係合部２９を設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の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を保持するためのチェーンテンショナに関する。

特許文献１には、一端が開口し他端が閉じたシリンダ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、シリンダから突出する方向にプランジャを付勢するリターンスプリングを設け、プランジャとシリンダとで囲まれる圧力室内に給油通路から作動油を導入するチェーンテンショナが記載されている。シリンダの閉塞端には、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が設けられる。チェックバルブは、シリンダの内周に嵌合するバルブシートと、バルブシートに形成された弁孔を開閉する弁体と、弁体を保持するリテーナとで構成される。バルブシートとシリンダの嵌合面間には、複数の軸方向通路と周方向通路とが設けられ、シリンダには径方向通路が設けられる。複数の軸方向通路は周方向に間隔をおいて配置され、各軸方向通路の一端は圧力室に連通する。周方向通路は複数の軸方向通路を互いに連通させ、径方向通路は周方向通路をシリンダの外側に連通させる。圧力室内のエアは、軸方向通路と周方向通路と径方向通路とを通じてシリンダの外側に排出される。

特開２０１２−１７２７９５号公報

特許文献１のチェーンテンショナでは、圧力室から空気を排出するために、複数の軸方向通路と周方向通路と径方向通路という多数の通路を形成しなければならず、構造の複雑化及び加工工数の増大化を招く。

そこで本発明は、構造の複雑化及び加工工数の増大化を抑制しつつ、圧力室から空気を排出することが可能なチェーンテンショナの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、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に所望の張力を付与するためにチェーン側の被押圧部を所定方向から押圧するチェーンテンショナであって、テンショナボディとピストンとスプリングと圧力室とを備える。

テンショナボディは、ボディ内周面とボディ開口端とボディ底部とを有する。ボディ内周面は、円柱状のボディ内部空間の外周側を区画する。ボディ開口端は、ボディ内部空間の一側を開放する。ボディ底部は、ボディ内部空間の他側を塞ぐ。テンショナボディは、ボディ開口端がチェーン側の被押圧部と対向し且つボディ内部空間の中心軸が所定方向に沿って延びるようにエンジン側に固定される。

ピストンは、ピストン本体とピストン突出端部と摺動外周面とを有する。ピストン本体は、ボディ開口端からボディ内部空間に挿入される。ピストン突出端部は、ボディ内部空間にピストン本体が挿入された装着状態でボディ開口端から突出する。摺動外周面は、上記装着状態において中心軸回りの回転が許容された状態でボディ内周面上を中心軸に沿って摺動可能な円周面状である。ボディ開口端からのピストン突出端部の突出量は、中心軸に沿った摺動外周面の摺動に応じて増減する。

スプリングは、ボディと上記装着状態のピストンとの間に設けられ、ボディ開口端からのピストン突出端部の突出量が増大する方向へピストンを付勢して、ピストン突出端部をチェーン側の被押圧部へ当接させる。

圧力室は、ボディと上記装着状態のピストンとによってボディ内部空間内に形成されて作動油が供給される閉空間である。圧力室に供給された作動油の油圧は、ピストンに作用してピストン突出端部をチェーン側の被押圧部へ押圧する。

摺動外周面には、上記装着状態において中心軸に沿って直線状に延び、圧力室とテンショナボディの外部とを連通して圧力室内の空気の流出を許容する溝が形成される。ピストン突出端部には、溝が摺動外周面の最上部に位置する回転位置でチェーン側の被押圧部と中心軸回りの回転方向に係合してピストンの回転を阻止する係合部が設けられる。

テンショナボディは、円筒状のボディ筒部がボディ底部の一端から一体的に延びる有底円筒形状であってもよく、ボディ内周面は、ボディ筒部の内周面であってもよい。ボディ筒部の外周面に、エンジン側のテンショナ取付孔の雌ねじと羅合する雄ねじを形成し、ボディ筒部をテンショナ取付孔にねじ込むことによって、テンショナボディをエンジン側に固定してもよい。

上記構成では、ピストンの摺動外周面には溝が形成され、ピストンの係合部とチェーン側の被押圧部との係合によって、ピストンの回転位置は、溝が摺動外周面の最上部に位置する回転位置に保持される。このため、圧力室内に空気が流入した場合、その空気は圧力室内を浮上して溝へ流入する。従って、圧力室内の空気をテンショナボディの外部に確実に排出することができる。

また、摺動外周面に溝を形成し、ピストン突出端部に係合部を設ければよいので、チェーンテンショナの構造の複雑化や加工工数の増大化を抑制することができる。

本発明のチェーンテンショナによれば、構造の複雑化及び加工工数の増大化を抑制しつつ、圧力室から空気を排出することができる。

本発明の一実施形態に係るチェーンテンショナの使用状態を一部断面で示す側面図である。 図１のチェーンテンショナの断面図である。 図２のチェーンテンショナをエンジン側に取り付ける途中の状態を示す断面図である。 図２のピストンをピストン開口端側から視た斜視図である。 図４のピストンをピストン突出端部側から視た斜視図である。 図５のピストン突出端部がチェーン側のパッドに係合した状態を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る油圧駆動式バルブのチェーンテンショナ１について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、チェーンテンショナ１は、エンジン５０のカムシャフト（図示省略）を駆動するタイミングチェーン（以下、単にチェーンと称する）５１に所望の張力を付与するためにエンジン５０側（本実施形態ではエンジンカバー５２）のテンショナ取付部５３に固定され、チェーン５１側のレバー５４を押圧する。チェーン５１は、エンジン５０のクランクシャフト５５に固定されたスプロケット５６と、カムシャフトに固定されたスプロケット（図示省略）とに巻回され、クランクシャフト５５の回転をカムシャフトに伝達し、カムシャフトの回転により燃焼室のバルブ（図示省略）が開閉される。

レバー５４は、レバーピボット５７を中心として揺動可能にエンジン５０側に支持される。レバー５４には、チェーン５１に外側から接触する樹脂製のレバーシュー５８が固定され、チェーンテンショナ１は、レバー５４のパッド（被押圧部）４０を外側から押圧する。また、エンジン５０側には、レバー５４の反対側からチェーン５１を押圧するチェーンガイド５９が固定される。チェーン５１は図１の矢印方向（時計回り）に移動し、レバー５４とチェーンガイド５９とによってチェーン５１に所望の張力が付与され、チェーン５１の振動による異音の発生等が防止される。

図２及び図３に示すように、チェーンテンショナ１は、テンショナボディ２と、ピストン３と、コイルスプリング４と、圧力室５と、給油通路６と、チェックバルブ７とを備える。

テンショナボディ２は、円柱状のボディ底部８と、ボディ底部８の一端から一体的に延びる円筒状のボディ筒部９と、ボディ底部８の他端に形成された六角柱状のボルト頭部１０とを一体的に有する有底円筒形状である。ボディ筒部９の内周面（ボディ内周面）１１は、円柱状のボディ内部空間１２の外周側を区画する。

テンショナ取付部５３には所定方向に貫通するテンショナ取付孔６０が形成され、テンショナ取付孔６０の内周面には雌ねじ６１が形成される。ボディ筒部９の外周面にはテンショナ取付孔６０の雌ねじ６１と羅合する雄ねじ１３が形成され、ボディ底部８とボルト頭部１０との間にはテンショナ取付孔６０の内径よりも外径が大きいフランジ部１４が形成されている。スパナ等の工具を用いてボルト頭部１０を回し、ボディ筒部９をテンショナ取付孔６０に限界まで（ねじ込み方向へのフランジ部１４の移動がテンショナ取付孔６０の周縁部によって阻止されるまで）ねじ込むことによって、テンショナボディ２がテンショナ取付部５３に固定される。なお、ボルト頭部１０とテンショナ取付孔６０の周縁部との間にはガスケット１７が挟み込まれる。ガスケット１７は、ボルト頭部３３とテンショナ取付部５３との間を密封して、後述する作動油のテンショナ取付部５３（エンジンカバー５２）の外側への漏出を防止する。

ボディ内部空間１２の一側は、ボディ筒部９のボディ開口端１５で開口し、他側は、ボディ底部８によって塞がれる。テンショナボディ２がテンショナ取付部５３に固定された状態で、ボディ内部空間１２の中心軸１６が所定方向に沿って延びるとともに、ボディ開口端１５がレバー５４のパッド４０と対向する。

ピストン３は、円柱状のピストン底部１８と、ピストン底部１８の一端から一体的に延びる円筒状のピストン筒部（ピストン本体）１９とを一体的に有する有底円筒形状である。ピストン筒部１９の内周面２０は、円柱状のピストン内部空間２１の外周側を区画する。ピストン内部空間２１の一側は、ピストン筒部１９のピストン開口端２２で開口し、他側は、ピストン底部１８によって塞がれる。ピストン筒部１９（ピストン開口端２２）は、ボディ開口端１５からボディ内部空間１２に挿入される。

ピストン底部１８は、ピストン筒部１９から縮径する中間部２３と、中間部２３から拡径する先端のピストン突出端部２４とを有する（図４及び図５参照）。ピストン筒部１９がボディ内部空間１２に挿入された装着状態で、ピストン突出端部２４はボディ開口端１５から突出する。

ピストン筒部１９の外周面２５は、ピストン底部１８側の小径外周面２６とピストン開口端２２側の大径外周面（摺動外周面）２７とを有する（図４参照）。大径外周面２７は、ピストン３の装着状態において、中心軸１６回りの回転が許容された状態でボディ内周面１１上を中心軸１６に沿って摺動可能な円周面状である。小径外周面２６は、大径外周面２７よりも外径が小さく、装着状態で小径外周面２６とボディ内周面１１との間に形成される間隙３１は、大径外周面２７とボディ内周面１１との間に形成される間隙３０に比べて十分に大きい。中心軸１６に沿った大径外周面２７の摺動に応じて、ボディ開口端１５からのピストン突出端部２４の突出量が増減する。

圧力室５は、テンショナボディ２と装着状態のピストン３とによってボディ内部空間１２内に形成される閉空間である。チェックバルブ７は、圧力室５のボディ底部８側の底部に組み込まれ、圧力室５は、ボディ底部８に形成された給油通路６とチェックバルブ７を介して連通する。給油通路６には、エンジン５０によって駆動されるオイルポンプ（図示省略）から作動油が供給される。オイルポンプから給油通路６に流入した作動油は、チェックバルブ７を介して圧力室５に供給される。チェックバルブ７は、給油通路６側から圧力室５側への作動油の流通を許容し、圧力室５側から給油通路６側への作動油の逆流を阻止する。

圧力室５に供給された作動油の油圧がピストン３に作用することにより、ピストン突出端部２４がレバー５４のパッド４０を押圧する。また、装着状態で小径外周面２６とボディ内周面１１との間に形成される摺動面間の間隙３０は、圧力室５からテンショナボディ２の外部への作動油の流出を許容する微小なリーク隙間として機能する。

コイルスプリング４は、ピストン内部空間２１内に組み込まれ、その軸心が中心軸１６に沿って延びる。コイルスプリング４の一端はチェックバルブ７に当接し、他端はピストン底部１８に当接する。コイルスプリング４は、ピストン３の装着状態で自然長から短縮し、ボディ開口端１５からのピストン突出端部２４の突出量が増大する方向へピストン３を付勢して、ピストン突出端部２４をレバー５４のパッド４０へ当接させる。

ピストン３の大径外周面２７には、有底Ｖ状断面の１本の溝２８が形成されている（図４参照）。溝２８は、ピストン３の装着状態において中心軸１６に沿って直線状に延び、圧力室５とテンショナボディ２の外部とを、小径外周面２６とボディ内周面１１との間隙３１を介して連通して、圧力室５内の空気の流出を許容する。また、溝２８は、大径外周面２７とボディ内周面１１との間隙３０を流通する作動油の油溜りとしても機能する。

図４及び図５に示すように、ピストン突出端部２４は、円板の一部が直線状に切除されたＤ形状を有し、Ｄ形状の平面部分が係合面（係合部）２９として機能する。図６に示すように、レバー５４に固定されるパッド４０のピストン突出端部２４との当接面４１には、ピストン突出端部２４の収容空間４２を区画する壁部４３が形成される。壁部４３は、横壁（被係合部）４４と左右１対の縦壁４５とを有するＵ形状であり、収容空間４２の横幅（左右の縦壁４５間の距離）は、ピストン突出端部２４の直径よりも僅かに大きい。横壁４４は、所定の係合回転位置にピストン３が位置するときに限り収容空間４２へのピストン突出端部２４の進入を許容し（図２参照）、係合回転位置にピストン３が位置しないときには収容空間４２へのピストン突出端部２４の進入を阻止する位置に形成される（図３参照）。係合回転位置では、溝２８が大径外周面２７の最上部に位置し略鉛直上方を向いて開口する。収容空間４２へ進入したピストン突出端部２４の係合面２９は、横壁４４の内面と対向し、係合回転位置からのピストン３の回転を横壁４４の内面との当接によって阻止する。このように、ピストン突出端部２４の係合面２９は、溝２８が大径外周面２７の最上部に位置する状態で、パッド４０の横壁４４と中心軸１６回りの回転方向に係合してピストン３の回転を阻止する。

チェーンテンショナ１をテンショナ取付部５３に取付ける場合、テンショナボディ２にピストン３やコイルスプリング４やチェックバルブ７等を組み込み、テンショナ取付孔６０にテンショナボディ２のボディ筒部９をねじ込む。ねじ込み開始時は、コイルスプリング４が伸張し、ピストン突出端部２４がボディ開口端１５から大きく突出してパッド４０に当接するが、ピストン３が係合回転位置に達するまでの間は、ピストン突出端部２４の収容空間４２への進入は壁部４３によって阻止される（図３参照）。ねじ込みを開始すると、テンショナボディ２とピストン３との間にコイルスプリング４の付勢力が作用するため、ピストン３がテンショナボディ２と連れ回り、ピストン３が係合回転位置に達すると、ピストン突出端部２４が収容空間４２に進入して当接面４１と当接する。そして、ボディ筒部９を限界までねじ込むことによって、テンショナボディ２がテンショナ取付部５３に固定される。

このように、テンショナボディ２のねじ込みによってピストン３が係合回転位置に自ずと位置決めされるので、チェーンテンショナ１を簡単な作業によって取付けることができる。

次に、チェーンテンショナ１の動作について説明する。

エンジン５０の作動中にチェーン５１の張力が減少すると、コイルスプリング４の付勢力によってピストン３が突出方向（パッド４０側）へ移動し、チェーン５１の弛みを吸収する。このとき、チェックバルブ７が開き、オイルポンプからの作動油が給油通路６を流通して圧力室５に供給されるので、ピストン３は速やかに移動する。

反対に、エンジン５０の作動中にチェーン５１の張力が増大すると、チェーン５１の張力によってピストン３が押し込み方向（パッド４０の反対側）へ移動し、チェーン５１の緊張を吸収する。このとき、圧力室５内の作動油は、ピストン３とテンショナボディ２の摺動面間の間隙（リーク隙間）３０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、ピストン３はゆっくりと移動する。

エンジン５０が停止してオイルポンプが停止すると、給油通路６内の作動油の油面が低下し、給油通路６内に空気が溜まり、エンジン５０の再始動時には、給油通路６内の空気が圧力室５に流入して圧力室５内で浮上する。ピストン３の回転位置は、ピストン３の係合面２９とパッド４０の横壁４４との係合によって係合回転位置に保持され、ピストン３の溝２８が大径外周面２７の最上部（すなわち圧力室５の最上部）に位置する。このため、圧力室５内を浮上した空気は、ピストン３の溝２８へ確実に流入してテンショナボディ２の外部に排出され、圧力室５内の空気によるダンパ作用の低下が抑制される。なお、溝２８に溜まった作動油は、溝２８内を外部へ向かって流れる空気によって排出される。また、エンジン５０の作動中において、作動油に空気が気泡として混入した場合においても、再始動時と同様に、その空気は作動室５から溝２８へ流入してテンショナボディ２の外部に排出される。

本実施形態によれば、ピストン３の大径外周面２７に溝２８を形成し、ピストン３の係合面２９とパッド４０の横壁４４との係合によって、ピストン３の回転位置は、溝２８が大径外周面２７の最上部に位置する係合回転位置に保持される。このため、圧力室５内に空気が流入した場合、その空気は圧力室５内を浮上して溝２８へ流入する。従って、圧力室５内の空気をテンショナボディ２の外部に確実に排出することができる。

また、ピストン３の大径外周面２７に溝２８を形成し、ピストン突出端部２４に係合面２９を形成すればよいので、チェーンテンショナ１の構造の複雑化や加工工数の増大化を抑制することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

例えば、ピストン突出端２４及びパッド４０の形状は、上記に限定されず、ピストン３の回転位置を係合回転位置に保持する形状であればよい。また、溝２８の形状や本数は上記に限定されず、任意である。

本発明は、カムシャフトを駆動するタイミングチェーンに所望の張力を付与するためのチェーンテンショナとして、様々なエンジンに適用可能である。

１ チェーンテンショナ
２ テンショナボディ
３ ピストン
４ コイルスプリング
５ 圧力室
６ 給油通路
７ チェックバルブ
８ ボディ底部
９ ボディ筒部
１１ ボディ内周面
１２ ボディ内部空間
１３ 雄ねじ
１５ ボディ開口端
１６ 中心軸
１８ ピストン底部
１９ ピストン筒部（ピストン本体）
２１ ピストン内部空間
２２ ピストン開口端
２４ ピストン突出端部
２５ ピストン筒部の外周面
２６ 小径外周面
２７ 大径外周面（摺動外周面）
２８ 溝
２９ 係合面（係合部）
３０，３１ 間隙
４０ パッド（被押圧部）
４１ 当接面
４２ 収容空間
４３ 壁部
４４ 横壁
４５ 縦壁
５０ エンジン
５１ タイミングチェーン
５３ テンショナ取付部
５４ レバー
６０ テンショナ取付孔
６１ 雌ねじ

Claims (2)

1. 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に所望の張力を付与するためにチェーン側の被押圧部を所定方向から押圧するチェーンテンショナであって、
   円柱状のボディ内部空間の外周側を区画するボディ内周面と、前記ボディ内部空間の一側を開放するボディ開口端と、前記ボディ内部空間の他側を塞ぐボディ底部とを有し、前記ボディ開口端が前記チェーン側の前記被押圧部と対向し且つ前記ボディ内部空間の中心軸が前記所定方向に沿って延びるように前記エンジン側に固定されるテンショナボディと、
   前記ボディ開口端から前記ボディ内部空間に挿入されるピストン本体と、前記ボディ内部空間に前記ピストン本体が挿入された装着状態で前記ボディ開口端から突出するピストン突出端部と、前記装着状態において前記中心軸回りの回転が許容された状態で前記ボディ内周面上を前記中心軸に沿って摺動可能な円周面状の摺動外周面とを有し、前記中心軸に沿った前記摺動外周面の摺動に応じて前記ボディ開口端からの前記ピストン突出端部の突出量が増減するピストンと、
   前記ボディと前記装着状態の前記ピストンとの間に設けられ、前記ボディ開口端からの前記ピストン突出端部の突出量が増大する方向へ前記ピストンを付勢して、前記ピストン突出端部を前記チェーン側の前記被押圧部へ当接させるスプリングと、
   前記ボディと前記装着状態の前記ピストンとによって前記ボディ内部空間内に形成されて作動油が供給される閉空間であり、供給された作動油の油圧を前記ピストンに作用させて前記ピストン突出端部を前記チェーン側の前記被押圧部へ押圧する圧力室と、を備え、
   前記摺動外周面に、前記装着状態において前記中心軸に沿って直線状に延び、前記圧力室と前記テンショナボディの外部とを連通して前記圧力室内の空気の流出を許容する溝を形成し、
   前記ピストン突出端部に、前記溝が前記摺動外周面の最上部に位置する回転位置で前記チェーン側の前記被押圧部と前記中心軸回りの回転方向に係合して前記ピストンの回転を阻止する係合部を設けた
   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であって、
   前記テンショナボディは、円筒状のボディ筒部が前記ボディ底部の一端から一体的に延びる有底円筒形状であり、
   前記ボディ内周面は、前記ボディ筒部の内周面であり、
   前記ボディ筒部の外周面には、前記エンジン側のテンショナ取付孔の雌ねじと羅合する雄ねじが形成され、
   前記ボディ筒部を前記テンショナ取付孔にねじ込むことによって、前記テンショナボディが前記エンジン側に固定される
   ことを特徴とするチェーンテンショナ。

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