JP2017089843A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】大型化したり、オイルの消費を増加させることなく、高回転高負荷時、エンジン始動時、常用域での運転時のいずれにおいても、常に適切な押付力を発揮することが可能なチェーンテンショナを提供すること。【解決手段】圧油室１０１とオイル供給部１０３との間には、チェックバルブユニット１５０が配置され、プランジャ１２０の外周面とプランジャ収容穴１１１の円筒面部１１３の間には、圧油室１０１からリークしたオイルが流入するとともにプランジャ１２０の後退により容積が大きくなる第２圧油室１０２を有し、第２圧油室１０２の所定以上の高圧でオイルを開放するリリーフバルブユニット１３０を備えたこと。【選択図】図１

Description

本発明は、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、該プランジャ収容穴に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャと、前記プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成される圧油室に伸縮自在に収納されてプランジャを前進方向に付勢する付勢手段とを備え、チェーンの張力を適正に保持するチェーンテンショナに関するものである。

従来、チェーンの張力を適正に保持するチェーンテンショナを用いることは慣用されており、例えば、エンジンルーム内のクランク軸とカム軸の夫々に設けたスプロケット間に無端懸回したローラチェーン等の伝動チェーンを走行案内シューによって摺動案内を行うチェーンガイド機構において、張力を適正に保持するためにチェーンテンショナによって走行案内シューを有する揺動チェーンガイドを付勢するものが公知である。
例えば、図５に示すように、タイミングチェーンＣＨがエンジンルーム内のクランク軸に取付けた駆動スプロケットＳ１とカム軸に取付けた一対の従動スプロケットＳ２、Ｓ３との間に無端懸回されており、このタイミングチェーンＣＨが揺動チェーンガイドＧ１と固定チェーンガイドＧ２とによってガイドされてチェーンガイド機構が構成されている。
固定チェーンガイドＧ２は、２つの取付軸Ｂ１、Ｂ２でエンジンルーム内に固定され、揺動チェーンガイドＧ１は、取付軸Ｂ０を中心にタイミングチェーンＣＨの懸回平面内で揺動可能にエンジンルーム内に取付けられている。
チェーンテンショナ５００は、揺動チェーンガイドＧ１を押圧することでタイミングチェーンＣＨの張力を適正に保持するとともに振動を抑制している。

このようなチェーンガイド機構に用いられる公知のチェーンテンショナ５００は、例えば図６に模式的に示すように、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴５１１を有するテンショナボディ５１０と、該プランジャ収容穴５１１の円筒面部５１３に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャ５２０と、プランジャ収容穴５１１からプランジャ５２０を前進方向に付勢する付勢手段を備えている。
付勢手段は、円筒状のプランジャ５２０の筒状凹部５２１に収容されてプランジャ収容穴５１１の底部５１２との間で圧縮されるコイルばね５４０で構成されている。

プランジャ収容穴５１１に設けられたオイル供給孔５１４からオイルが供給されることで、プランジャ収容穴５１１とプランジャ５２０との間に形成された圧油室５０１がオイルで満たされ、オイルによりプランジャ５２０を前進方向に付勢するとともに、チェックバルブ５５０（模式的にチェックボールのみを図示。）でオイル供給孔５１４からのオイルの流出が阻止されている。
このことで、プランジャ５２０の往復動にともなってプランジャ５２０とプランジャ収容穴５１１の間の僅かな隙間をオイルが流れ、その流路抵抗によってプランジャ５２０の往復動を減衰させるダンピング効果を得ている。

特開２０００−２４０７４４号公報

このようなチェーンテンショナにおいて、高回転高負荷時やエア等が混入して油圧によるダンピングの効かないエンジン始動時にはチェーンばたつきが懸念されるため、付勢手段の荷重を大きくしたり、プランジャ径を大きくするのが望ましいが、付勢手段の荷重を大きくした場合、常用域での運転時には必要以上の押付力でチェーンを押し込みチェーンの張力が高くなり、チェーンと走行面におけるフリクション性が悪化し、騒音の増加や、エンジンの燃費の悪化につながっていた。
また、プランジャ径を大きくすると、チェーンテンショナ自体が大型化し、搭載スペースの確保や、重量増、コスト増等の問題があった。

これらの問題を緩和するために、圧油室（高圧油室８）内のオイルを所定の流路抵抗で外部に放出するオリフィス部を設けることで、エンジン始動後早期に混入したエアを排出し、エンジン始動時のチェーンのバタつきを抑制するようにしたチェーンテンショナが公知である（特許文献１等参照。）。
しかしながら、特許文献１に記載の技術の場合、エンジン始動直後はオイルによるダンピングは効かず、付勢手段の荷重が小さい場合にはある程度の抑制効果にとどまっていた。
また、オリフィス部からオイルが外部に放出されるため、オイル消費が大きく、オイルポンプの能力を強化する必要があった。
さらに、高回転高負荷時のチェーンのばたつきに対しては、大きな効果は得られないという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、大型化したり、オイルの消費を増加させることなく、高回転高負荷時、エンジン始動時、常用域での運転時のいずれにおいても、常に適切な押付力を発揮することが可能なチェーンテンショナを提供することを目的とするものである。

本発明のチェーンテンショナは、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、該プランジャ収容穴に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャと、前記プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成される圧油室に伸縮自在に収納されてプランジャを前進方向に付勢する付勢手段とを備えたチェーンテンショナであって、前記圧油室とオイル供給部との間には、チェックバルブユニットが配置され、前記プランジャの外周面とプランジャ収容穴の円筒面部の間には、前記圧油室からリークしたオイルが流入するとともに前記プランジャの後退により容積が大きくなる第２圧油室を有し、前記第２圧油室の所定以上の高圧でオイルを開放するリリーフバルブユニットを備えたことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係るチェーンテンショナによれば、プランジャの外周面とプランジャ収容穴の円筒面部の間には、圧油室からリークしたオイルが流入するとともにプランジャの後退により容積が大きくなる第２圧油室を有し、第２圧油室の所定以上の高圧でオイルを開放するリリーフバルブユニットを備えたことにより、常用域以下では、第２圧油室がリリーフバルブユニットの開弁圧より高くなることはなく、プランジャの前進時にはオイルが第２圧油室から圧油室に戻る流れが発生することで、プランジャの前進時にオイルのダンピング力が作用し、付勢手段によるプランジャへの前進方向の押付力を減ずる方向に力が働く。
このことで、常用域では、付勢手段の荷重を大きくしても、プランジャを必要以上の力で前進させることが回避され、必要以上の力でチェーンを押し込んでチェーンの張力が高くなることがなく、チェーンと走行面におけるフリクション性が向上し、騒音の増加や、エンジンの燃費の悪化につながることが防止される。
エンジン始動時には、第２圧油室や圧油室にオイルが満たされておらず、第２圧油室と圧油室との間でのオイルのダンピング力はほとんどなく、付勢手段によるプランジャへの前進方向の押付力を減ずる方向に力が働くことがないため、大きな荷重に設定された付勢手段によりチェーンのばたつきを防止することが可能となる。
高回転高負荷時には、第２圧油室も高圧となり、リリーフバルブユニットが開弁し、オイルが第２圧油室から圧油室に戻る流れが発生せず、プランジャが前進する際にオイルのダンピング力が発生しないため、付勢手段によるプランジャへの前進方向の押付力を減ずる方向に力が働くことがなく、大きな荷重に設定された付勢手段により充分な押付力を発生させることが可能となる。
また、このことで、付勢手段の荷重を大きくでき、プランジャ径を大きくする必要がないことから、小型化が可能で、搭載スペースの自由度が大きく、軽量化しコストも削減することが可能となる。

本請求項２に記載の構成によれば、圧油室と第２圧油室の間には、オイルの流量を規定するオリフィス部を有することにより、オリフィスの設定により、第２圧油室と圧油室を流れるオイルの流路抵抗を設定しダンピング力を最適に設定することができ、付勢手段によるプランジャへの前進方向の押付力を適切に設定することが可能となる。
本請求項３に記載の構成によれば、リリーフバルブユニットが、オイル供給部にオイルを還流するように配置されていることにより、オイルが外部に放出されることがなく、オイル消費が少なく、オイルポンプの能力を強化する必要がない。
本請求項４に記載の構成によれば、圧油室の所定以上の高圧でオイル供給部にオイルを還流する第２リリーフバルブユニットをさらに有し、第２リリーフバルブユニットの開弁圧が、リリーフバルブユニットの開弁圧より高いことにより、過大なチェーン張力となり、過大な負荷の回避が必要なさらなる高回転高負荷にも対応可能となり、適応可能な運転域をさらに拡げることができる。
本請求項５に記載の構成によれば、チェックバルブユニットが第２リリーフバルブユニットのバルブ要素として配置され、第２リリーフバルブユニットとチェックバルブユニットが一体に形成されていることにより、リリーフバルブユニットとチェックバルブユニットを内部に組み込んでも大型化することがない。

本発明の第１実施形態に係るチェーンテンショナの断面図。 本発明の第２実施形態に係るチェーンテンショナの断面図。 図２の第２リリーフバルブユニットの拡大断面図。 本発明に係るチェーンテンショナの押付力の特性説明図。 エンジンのチェーンガイド機構に用いられるチェーンテンショナの説明図。 従来のチェーンテンショナの概略説明図。

本発明の第１実施形態に係るチェーンテンショナ１００について図面に基づいて説明する。
チェーンテンショナ１００は、図１に示すように、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴１１１を有するテンショナボディ１１０と、該プランジャ収容穴１１１に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャ１２０と、プランジャ収容穴１１１とプランジャ１２０との間に形成される圧油室１０１に伸縮自在に収納されてプランジャ１２０を前進方向に付勢する付勢手段であるコイルばね１４０とを備えている。
テンショナボディ１１０のエンジン等への取付面側には、エンジン等からオイルが供給されるオイル供給部１０３が設けられている。
プランジャ収容穴１１１の底部１１２には、チェックバルブユニット１５０が設けられ、オイル供給部１０３に供給されたオイルは、オイル供給孔１１４から、チェックバルブユニット１５０を介して圧油室１０１に供給されるように構成されている。
チェックバルブユニット１５０は、チェックボール１５１と、チェックボール１５１の着座により開閉するチェックバルブシート部１５３と、チェックボール１５１をチェックバルブシート部１５３内に内挿するためのリテーナー１５２と、チェックボール１５１をチェックバルブシート部１５３側に軽く押圧するボール押えバネ１５４とを有している。

プランジャ１２０は、プランジャ収容穴１１１の底部１１２側に、プランジャ収容穴１１１の円筒面部１１３と摺動する大径部１２１を有し、プランジャ収容穴１１１の先端側には、プランジャ１２０の大径部１２１以外の部分と摺動する先端シールリング１１５が設けられている。
このことで、プランジャ１２０の外周面とプランジャ収容穴１１１の円筒面部１１３の間に、進退方向のプランジャ１２０の大径部１２１と先端シールリング１１５で区画され、プランジャ１２０の後退により容積が大きくなる第２圧油室１０２が形成されている。
圧油室１０１と第２圧油室１０２の間は、大径部１２１と円筒面部１１３の間をリークするオイルが流動するとともに、大径部１２１には、リークするオイルの流量を規定するオリフィス部１２２が設けられている。
テンショナボディ１１０には、第２圧油室１０２の所定以上の高圧でオイル供給部１０３にオイルを開放するリリーフバルブユニット１３０が設けられている。
なお、本実施形態では、リリーフバルブユニット１３０として、ボール弁を有するものを適用したが、どのような形式のものであってもよい。

以上のように構成された、本発明の第１実施形態に係るチェーンテンショナ１００の動作について説明する。
オイルは、オイル供給孔１１４からチェックバルブユニット１５０を通って圧油室１０１に供給され、圧油室１０１のオイルは、オリフィス部１２２を通って第２圧油室１０２に供給される。
長時間停止後のエンジン始動時には、圧油室１０１及び第２圧油室１０２にはオイルが満たされていないため、オリフィス部１２２を通過するオイルによるダンピング力が働かない。
コイルばね１４０の荷重は、プランジャ１２０の前進時にダイレクトに押付力となるため、コイルばね１４０の荷重を十分な強さとすることで、チェーンのばたつきを防止することが可能となる。

エンジン始動後、エンジン回転数が常用域まで上がると、圧油室１０１及び第２圧油室１０２にはオイルが満たされる。
エンジン運転中は、プランジャ１２０はほぼ一定の位置で、コイルばね１４０の荷重と圧油室１０１内のオイルの圧力により、前進方向に付勢されており、チェーンの張力変動等により往復動する。
プランジャ１２０が押し込まれた後、前進方向に移動すると、第２圧油室１０２の容積が小さくなるため、第２圧油室１０２から圧油室１０１に戻る流れが発生してダンピング力が作用し、コイルばね１４０によるプランジャへの前進方向の押付力を減ずる方向に力が働く。
このことで、コイルばね１４０の荷重をエンジン始動時のチェーンのばたつきを防止するように大きくしても、プランジャを必要以上の力で前進させることが回避され、必要以上の力でチェーンを押し込んでチェーンの張力が高くなることがなく、チェーンと走行面におけるフリクション性が向上し、騒音の増加や、エンジンの燃費の悪化につながることが防止される。

さらに、エンジン回転数が高速域まで上がると負荷も増大し、チェーン張力が大きくなり、圧油室１０１及び第２圧油室１０２の圧力も増大するため、リリーフバルブユニット１３０が開弁する。
このことで、プランジャ１２０が押し込まれた後、前進方向に移動する際に、オイルは第２圧油室１０２からリリーフバルブユニット１３０を介して開放されるため、圧油室１０１に戻る流れが発生せず、プランジャ１２０が前進する際にオイルのダンピング力が発生しない。
したがって、付勢手段によるプランジャ１２０への前進方向の押付力を減ずる方向に力が働くことがなく、コイルばね１４０の荷重はプランジャ１２０の前進時にダイレクトに押付力となるため、大きな荷重に設定されたコイルばね１４０により、大きなチェーン張力に対抗する充分な押付力を発生させることが可能となる。
また、リリーフバルブユニット１３０は、オイル供給部１０３にオイルを還流するように配置されているため、オイルが外部に放出されることがなく、オイル消費が少なく、オイルポンプの能力を強化する必要がない。

本発明の第２実施形態に係るチェーンテンショナ１００ｂは、図２に示すように、圧油室１０１の所定以上の高圧でオイル供給部１０３にオイルを還流する第２リリーフバルブユニット１６０有し、チェックバルブユニット１５０が第２リリーフバルブユニット１６０のバルブ要素として配置され、第２リリーフバルブユニット１６０とチェックバルブユニット１５０が一体に形成されているものである。
第２リリーフバルブユニット１６０は、図３に示すように、チェックバルブユニット１５０を摺動可能に内挿するリリーフスリーブ１６１と、チェックバルブユニット１５０の摺動により開閉するリリーフバルブシート部１６２と、チェックバルブユニット１５０をリリーフバルブシート部１６２側に押圧するユニット押圧バネ１６３とを備え、ユニット押圧バネ１６３の一方の端部は、テンショナボディ１１０の内部で着座している。
なお、ユニット押圧バネ１６３を支持固定するバネ押え部材を、リリーフスリーブ１６１に固定可能に設けてもよい。
リリーフスリーブ１６１は、リリーフバルブシート部１６２の後方に、所定以上の高圧で開放されたオイルを外周面側に流出させる開放部である開放孔１６５を有しており、開放孔１６５よりオイル供給孔１１４側にはオリフィス部１６７が形成されている。

チェックバルブユニット１５０は、チェックボール１５１と、チェックボール１５１の着座により開閉するチェックバルブシート部１５３と、チェックボール１５１をチェックバルブシート部１５３内に内挿するためのリテーナー１５２と、チェックボール１５１をチェックバルブシート部１５３側に軽く押圧するボール押えバネ１５４とを有している。
チェックバルブシート部１５３は、外形が円筒形に形成され、第２リリーフバルブユニット１６０のリリーフバルブシート部１６２に着座するように構成されている。
第２リリーフバルブユニット１６０の開弁圧は、リリーフバルブユニット１３０の開弁圧より高く設定されている。
その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

以上のように構成された、本発明の第２実施形態に係るチェーンテンショナ１００ｂの動作について説明する。
長時間停止後のエンジン始動時、常用域及び高速域までの動作は、第１実施形態と同様である。
本実施形態では、さらなる高回転域に達した際に、圧油室１０１の圧力がさらに増大し、リリーフバルブユニット１３０よりも高い開弁圧に設定されている第２リリーフバルブユニット１６０も開弁することで、オイルによる押付力を低下させるとともに、プランジャ１２０の後退時のダンピングを低下させることで、ピーク張力に対する追従性を向上させ、過大なチェーン張力となって過大な負荷の回避が必要なさらなる高回転高負荷にも対応可能となる。
また、第２リリーフバルブユニット１６０は、オイル供給部１０３側にオイルを還流するように配置されているため、オイルが外部に放出されることがなく、オイル消費が少なく、オイルポンプの能力を強化する必要がない。

本発明に係るチェーンテンショナの押付力の特性を図４に示す。
従来技術のチェーンテンショナでは、プランジャ前進時の押付力は、回転数にかかわらず付勢手段であるコイルばねの荷重に対応してほぼ一定であった。
本発明に係るチェーンテンショナでは、始動時（ａで示す回転数以下）は、圧油室１０１及び第２圧油室１０２にはオイルが満たされておらず、圧力も発生していないため、付勢手段であるコイルばねの荷重がそのまま押付力として作用する。
常用域（ａ〜ｂの回転数）では、圧油室１０１及び第２圧油室１０２にオイルが満たされた状態となり、前述したように、第２圧油室１０２が存在することによって、プランジャへの前進方向の押付力を減ずる方向に力が働き、低い押付力が維持される。

高速域（ｂで示す回転数以上）では、前述したように、リリーフバルブユニット１３０が開弁し、第２圧油室１０２の作用がなくなり、再び、従来技術のチェーンテンショナと同様に、付勢手段であるコイルばねの荷重がそのまま押付力として作用する。
さらに、第２実施形態では、さらなる高速域（ｃで示す回転数以上）で、第２リリーフバルブユニット１６０が開弁し、オイルによる押付力が低下する。
なお、圧油室１０１内のオイルによる押付力は回転の上昇に応じて増大するが、付勢手段であるコイルばねの荷重に対して大きな比率ではないため、図示では簡略化して一定とした。
また、図４のグラフは、変化を見やすくするために誇張したものであり、実際値を表すものではない。

以上説明した実施形態は、本発明に係るチェーンテンショナの具体例であるが、本発明に係るチェーンテンショナがこれに限定されるものではなく、各構成部材の形状、位置、寸法、配置関係等、様々な変形が可能である。
また、本発明のチェーンテンショナは、エンジンルーム内のクランク軸とカム軸の夫々に設けたスプロケット間に無端懸回したローラチェーン等の伝動チェーンを走行案内シューによって摺動案内を行うチェーンガイド機構に適用するものに限らず、プランジャの先端で直接チェーンの摺動案内を行ってもよい。
さらに、チェーンによる伝動機構に限らず、ベルト、ロープ等の類似の伝動機構に適用されてもよく、種々の産業分野において利用可能である。

１００、５００ ・・・ チェーンテンショナ
１０１、５０１ ・・・ 圧油室
１０２ ・・・ 第２圧油室
１０３ ・・・ オイル供給部
１１０、５１０ ・・・ テンショナボディ
１１１、５１１ ・・・ プランジャ収容穴
１１２、５１２ ・・・ 底部
１１３、５１３ ・・・ 円筒面部
１１４、５１４ ・・・ オイル供給孔
１１５ ・・・ 先端シールリング
１２０、５２０ ・・・ プランジャ
１２１ ・・・ 大径部
１２２ ・・・ オリフィス部
１３０ ・・・ リリーフバルブユニット
１３１ ・・・ 還流流路
１４０、５４０ ・・・ コイルばね（付勢手段）
１５０、５５０ ・・・ チェックバルブユニット
１５１ ・・・ チェックボール
１５２ ・・・ リテーナー
１５３ ・・・ チェックバルブシート部
１５４ ・・・ ボール押えバネ
１６０ ・・・ 第２リリーフバルブユニット
１６１ ・・・ リリーフスリーブ
１６２ ・・・ リリーフバルブシート部
１６３ ・・・ ユニット押圧バネ（ユニット押圧機構）
１６５ ・・・ 開放孔
１６７ ・・・ 第２オリフィス部
Ｓ１ ・・・ 駆動スプロケット
Ｓ２ ・・・ 従動スプロケット
Ｓ３ ・・・ 従動スプロケット
ＣＨ ・・・ タイミングチェーン
Ｇ１ ・・・ 揺動チェーンガイド
Ｇ２ ・・・ 固定チェーンガイド
Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２ ・・・ 取付軸

Claims (5)

1. 一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、該プランジャ収容穴に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャと、前記プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成される圧油室に伸縮自在に収納されてプランジャを前進方向に付勢する付勢手段とを備えたチェーンテンショナであって、
   前記圧油室とオイル供給部との間には、チェックバルブユニットが配置され、
   前記プランジャの外周面とプランジャ収容穴の円筒面部の間には、前記圧油室からリークしたオイルが流入するとともに前記プランジャの後退により容積が大きくなる第２圧油室を有し、
   前記第２圧油室の所定以上の高圧でオイルを開放するリリーフバルブユニットを備えたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記圧油室と第２圧油室の間には、リークするオイルの流量を規定するオリフィス部を有することを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記リリーフバルブユニットが、オイル供給部にオイルを還流するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記圧油室の所定以上の高圧でオイル供給部にオイルを還流する第２リリーフバルブユニットをさらに有し、
   前記第２リリーフバルブユニットの開弁圧が、前記リリーフバルブユニットの開弁圧より高いことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記チェックバルブユニットが、前記第２リリーフバルブユニットのバルブ要素として配置され、
   前記第２リリーフバルブユニットと前記チェックバルブユニットが一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のチェーンテンショナ。

Images