JP2021038791A - Hydraulic automatic tensioner for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関において、例えばタイミングチェーンのテンションを自動調節することに使用される油圧式オートテンショナに関するものである。 The present invention relates to a hydraulic auto tensioner used in an internal combustion engine, for example, to automatically adjust the tension of a timing chain.
内燃機関において、カム軸を駆動するタイミングチェーンに適度のテンションを付与するために、油圧式のオートテンショナが使用されている。すなわち、タイミングチェーンのうち弛み側をガイドするガイド体を回動式に構成し、ガイド体のうち回動支点から離れた部位をオートテンショナのプランジャで支持しており、オートテンショナでは、プランジャによる支持力が一定になるように、プランジャがばねと油圧とによって支持されている。 In an internal combustion engine, a hydraulic auto tensioner is used to apply an appropriate tension to a timing chain that drives a camshaft. That is, the guide body that guides the slack side of the timing chain is rotatably configured, and the portion of the guide body that is distant from the rotation fulcrum is supported by the plunger of the auto tensioner. The plunger is supported by a spring and oil so that the force is constant.
具体的には、例えば特許文献1に開示されているように、ばねで前進方向に付勢されたプランジャを摺動自在に配置した圧力室と、圧力室にオイルを供給するオイル供給通路と、圧力室の圧力が設定値を越えるとオイルを逃がすオイル逃がし通路とを有しており、圧力室からオイル供給通路へのオイルの逆流を逆止弁で阻止する一方、オイル逃がし通路に設けたリリーフ弁により、油圧室の圧力が設定値を越えないように設定している。
Specifically, for example, as disclosed in
すなわち、油圧室の圧力が設定値を越えると、オイルがリリーフ弁を通過してオイル逃がし通路から排出されることにより、油圧室の圧力を一定に保持して、プランジャの支持力(押圧力)を一定に保持している。 That is, when the pressure in the hydraulic chamber exceeds the set value, the oil passes through the relief valve and is discharged from the oil relief passage, so that the pressure in the hydraulic chamber is kept constant and the bearing force (pushing pressure) of the plunger is maintained. Is kept constant.
さて、機関の運転状態では、圧力室からのオイルの流出は逆止弁によって阻止されているが、機関を停止してある程度の時間が経過すると、プランジャと圧力室との間の僅かの隙間や逆止弁の僅かの隙間などからオイルが徐々に流れて出して、圧力室のオイルが無くなったり減少したりしており、このため、次の始動時に、オイルポンプからオイルが供給されるまでの間、オートテンショナが機能せずにタイミングチェーンにバタつき現象が発生することがあった。 By the way, in the operating state of the engine, the outflow of oil from the pressure chamber is blocked by the check valve, but after a certain amount of time has passed since the engine was stopped, a slight gap between the plunger and the pressure chamber The oil gradually flows out from the slight gap of the check valve, and the oil in the pressure chamber runs out or decreases. Therefore, until the oil is supplied from the oil pump at the next start. During that time, the auto tensioner did not work and the timing chain sometimes fluttered.
更に述べると、圧力室やオイル逃がし通路にエアが溜まっているため、エアが抵抗になってオイルの供給が抑制されるのであり、このため、機関を始動してから圧力室とオイル逃がし通路とにオイルが充満するまでに若干の時間が掛かり、その結果、タイミングチェーンのバタツキが発生するのであった。 Furthermore, since air is accumulated in the pressure chamber and the oil escape passage, the air becomes a resistance and the oil supply is suppressed. Therefore, after starting the engine, the pressure chamber and the oil escape passage It took some time for the oil to fill up, and as a result, the timing chain fluttered.
この点について特許文献1は、オイル逃がし通路に容量を大きくしたエアタンクを設けることにより、圧力室へのオイルの流入を早めんとしている。
Regarding this point,
特許文献1は、エアが圧縮されることを利用して圧力室へのオイル流入を早めようとしているものといえるが、エアがオイルで押されて圧縮されると、オイルの流れに対して大きな抵抗になるため、機関を始動してから圧力室がオイルで充満するまでの時間を大幅に短縮できるか否か、疑問である。
It can be said that
また、特許文献1では、オイルがオイル逃がし通路とエアタンクとに充満して初めてオイルでプランジャを押すことができるが、エアタンクがあるとそれだけオイルの流入に時間がかかるという問題もあり、この面でも、オートテンショナの機能が発揮される時間を短縮できるか否か、疑問であると解される。
Further, in
本願発明はこのような現状を背景に成されたものであり、オートテンショナの内部からオイルが抜けた状態での始動であっても、オートテンショナの立ち上がり時間を大幅に短縮することを課題とするものである。 The present invention has been made against the background of such a situation, and it is an object of the present invention to significantly shorten the start-up time of the auto tensioner even when the start is performed in a state where oil is drained from the inside of the auto tensioner. It is a thing.
本願発明のオートテンショナは、
「ばねで前進方向に付勢されたプランジャが摺動自在に配置された圧力室と、
前記圧力室にオイルを供給するオイル供給通路と、
前記圧力室の圧力が設定値を越えるとオイルを逃がすオイル逃がし通路とを有しており、
前記圧力室から前記オイル供給通路へのオイルの逆流は逆止弁で阻止され、前記設定値は前記オイル逃がし通路に設けたリリーフ弁によって規定されている」
という基本構成において、
「前記オイル逃がし通路にエア抜き通路を接続し、前記エア抜き通路に、エアの通過は許容してオイルの通過は阻止する弁装置を設けている」
という特徴を持たせている。
The auto tensioner of the present invention is
"A pressure chamber in which a plunger urged in the forward direction by a spring is slidably arranged, and
An oil supply passage for supplying oil to the pressure chamber and
It has an oil relief passage that allows oil to escape when the pressure in the pressure chamber exceeds the set value.
The backflow of oil from the pressure chamber to the oil supply passage is blocked by a check valve, and the set value is defined by a relief valve provided in the oil relief passage. "
In the basic configuration
"The air bleeding passage is connected to the oil bleeding passage, and the air bleeding passage is provided with a valve device that allows the passage of air and blocks the passage of oil."
It has the feature.
この場合の弁装置は、動力的なものと動力的なものとに分けられる。動力的な弁装置としては、電磁ソレノイドや電動モータを使用して弁体を開閉するものが挙げられる。この場合は、弁装置はイグニッションスイッチと連動しており、イグニッションスイッチがONになって機関が始動してから、予め設定した時間だけ弁装置を開放したらよい。 The valve device in this case is divided into a powered one and a powered one. Examples of the power valve device include those that open and close the valve body using an electromagnetic solenoid or an electric motor. In this case, the valve device is interlocked with the ignition switch, and the valve device may be opened for a preset time after the ignition switch is turned on and the engine is started.
非動力的な弁装置としては、エアの動圧によって閉じないがオイルの動圧によって閉じるような一種のリリーフ弁を使用できる。或いは、オイルの温度によって形状が変化するバイメタルを使用し、バイメタルの変形を利用してエア抜き通路を閉じることも可能である。 As a non-powered valve device, a kind of relief valve that does not close by the dynamic pressure of air but closes by the dynamic pressure of oil can be used. Alternatively, it is also possible to use a bimetal whose shape changes depending on the temperature of the oil and to close the air bleeding passage by utilizing the deformation of the bimetal.
本願発明では、機関の運転停止後に圧力室やオイル逃がし通路からオイルが抜けていても、次の始動時に、オイルの流入によってエアをエア抜き通路の外に排出する(押し出す)ことができるため、エアがオイルの流入に対して抵抗になることを防止して、オイルを圧力室及びオイル逃がし通路に速やかに充満させることができる。従って、オートテンショナの機能の立ち上がりを迅速化して、タイミングチェーンのバタ付きを防止又は著しく抑制できる。 In the present invention, even if the oil has escaped from the pressure chamber or the oil escape passage after the engine is stopped, the air can be discharged (pushed) out of the air vent passage by the inflow of the oil at the next start. It is possible to prevent the air from becoming a resistance to the inflow of oil, and to quickly fill the pressure chamber and the oil relief passage with oil. Therefore, it is possible to speed up the start-up of the function of the auto tensioner and prevent or remarkably suppress the fluttering of the timing chain.
特に、弁装置として、オイルの動圧によって閉じる弁装置使用すると、構造を簡単化できるため好適である。 In particular, it is preferable to use a valve device that closes by the dynamic pressure of oil as the valve device because the structure can be simplified.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、タイミングチェーンやクランクプーリが配置されている側を前、ミッションケースが配置されている側を後ろとしている。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the words front and back, left and right are used to specify the direction, but the side where the timing chain and crank pulley are arranged is the front, and the side where the mission case is arranged is the back.
(1).概要
図1は内燃機関を構成する機関本体の正面図(前面図)であり、機関本体は、シリンダボアがクランク軸線方向に並んで形成されたシリンダブロック1と、シリンダブロック1の上面に固定されたシリンダヘッド2と、シリンダブロック1の下面に固定されたオイルパン3とを備えており、シリンダヘッド2の上面にヘッドカバー4が固定されている。シリンダブロック1及びシリンダヘッド2の前面は、図示しないフロントカバーで覆われている。
(1). Overview Fig. 1 is a front view (front view) of the engine body constituting the internal combustion engine. The engine body includes a
シリンダブロック1の下面に、クランクキャップ5を介してクランク軸6が回転自在に保持されている。また、シリンダブロック1の前面には凹所が形成されており、この凹所にタイミングチェーン7が配置されている。なお、図1に表示している平行斜線は、シリンダブロック1の壁の前面(平坦面)を表示したものであり、断面の表示ではない。
A
タイミングチェーン7は、クランク軸6に設けた主動スプロケット8と、吸気弁用カム軸及び排気弁用カム軸にVVT装置(図示せず)を介して取り付けられた従動スプロケット9に巻き掛けられており、各スプロケット8,9は、正面視で右回転する。従って、図1の状態で、タイミングチェーン7のうち右側部分が張り側となり、左側部分が弛み側になっている。
The
従動スプロケット9は左右に2つ配置されているため、タイミングチェーン7は正面視で逆三角形の姿勢で張られる。そこで、タイミングチェーン7の配置スペースをできるだけ狭くしつつ円滑な周回を担保するため、シリンダブロック1の凹所に、タイミングチェーンとの接触面を緩く湾曲させた固定式ガイド体10と回動式ガイド体11とが配置されている。固定式ガイド体10はタイミングチェーン7の張り側(右側)に配置されて、上下のボルト12でシリンダブロック1に固定されている。
Since two driven
他方、回動式ガイド体11はタイミングチェーン7の弛み側(左側)に配置されており、その上端部を支点にして回動するように枢支ボルト13でシリンダブロック1に連結されており、更に、シリンダブロック1のうち回動式ガイド体11のうち回動支点から下方にある程度離れた部位に、回動式ガイド体11を弾性的に支持してタイミングチェーン7に適度のテンションを付与するオートテンショナ14が配置されている。
On the other hand, the
(2).オートテンショナの構造
図2に示すように、オートテンショナ14は、シリンダブロック1に固定されたハウジング15を備えており、ハウジング15に、回動式ガイド体11に向けて開口した圧力室16を形成して、この圧力室16に、回動式ガイド体11を支持するプランジャ17が、スリーブ18を介して抜け不能で摺動自在に装着されている。プランジャ17は圧力室16の底面に向けて開口した凹所19を有しており、凹所19に、プランジャ17を前進方向に付勢するばね20が配置されている。
(2). Structure of the auto tensioner As shown in FIG. 2, the
ハウジング15には、シリンダブロック1に形成されたオイルギャリラリ21と圧力室16とを連通させるオイル供給通路22が形成されており、オイル供給通路22の終端には、オイルの逆流を阻止する逆止弁23が装着されている。なお、シリンダブロック1のオイルギャラリ(メインギャラリ)21から枝通路21aが分岐しており、枝通路21aとオイル供給通路22とが連通している。
An
更に、ハウジング15には、圧力室16の圧力が過大になったときにオイルを逃がすオイル逃がし通路24が形成されており、オイル逃がし通路24の終端部に、逃がし圧を設定するリリーフ弁25が装着されている。なお、リリーフ弁25はシリンダブロック1の凹所に開放させてもよいし、シリンダブロック1に形成した戻し通路に接続してもよい。
Further, the
そして、オイル逃がし通路24のうちリリーフ弁25よりも上流側の部位に、シリンダブロック1の凹所に開口したエア抜き通路26を形成し、このエア抜き通路26に、第1実施形態のエア排除弁装置27を装着している。エア排除弁装置27は圧力応答式であり、エア抜き通路26に外側から嵌め込み装着された段違い筒状のケーシング28と、ケーシング28に内蔵されたボール式弁体29と、ボール式弁体29を保持する引っ張りばね30とを有している。
Then, an
ケーシング28のうちハウジング15の外側に露出した開口部に端板31が固定されており、端板31にエア放出穴32が空いている。また、引っ張りばね30は、その一端はケーシング28の前端に固定されて、他端はボール式弁体29に固定されている。
The
そして、引っ張りばね30のばね力を、エアの動圧がボール式弁体29に作用しても全く又は殆ど伸び変形しないが、オイルの動圧がボール式弁体29に作用すると伸び変形してボール式弁体29を端板31に当接させる強さに設定している。
Then, the spring force of the
さて、機関が長時間停止して圧力室16からオイルが抜けてしまった後に再始動すると、オイルポンプで圧送されたオイルが圧力室16及びオイル逃がし通路24に流入するが、本実施形態では、内部に溜まっていたエアはエア抜き通路26から排出されるため、エアがオイル流入の抵抗になることを防止して、圧力室16とオイル逃がし通路24とにオイルが速やかに充満する。
When the engine is stopped for a long time and the oil is drained from the
そして、オイルはエアに比べて質量(密度)が遥かに大きくて、ボール式弁体29に作用する動圧もエアに比べて格段に大きいため、ボール式弁体29はオイルの流れに押されて端板31に当接し、エア放出穴32がボール式弁体29によって塞がれる。従って、プランジャ17がオイルによって適度の圧力で支持される(圧力室16の圧力を維持できる。)。従って、オートテンショナ14の機能の立ち上がりを迅速化して、タイミングチェーン7のバタツキを防止又は著しく抑制できる。
The mass (density) of oil is much larger than that of air, and the dynamic pressure acting on the ball-
機関の運転状態では、ボール式弁体29に対してはオイルの圧力が常に作用しているため、図3(A)(B)に示すようにエア抜き通路26は常に閉じている。従って、リリーフ弁25による圧力調節機能が阻害されることはない。
In the operating state of the engine, the pressure of the oil always acts on the ball
なお、機関の運転を停止するとオイルがエア抜き通路26から漏洩し得るが、次の始動時にオイルは速やかに流入するため、特段の問題は生じない。実施形態のようにエア放出穴32を圧力室16やオイル逃がし通路24よりも高い位置に設けると、機関の運転停止時にオイルがエア放出穴32から漏れ出ることを防止又は著しく抑制できるため、運転停止からあまり時間をおかずに再始動する場合、オートテンショナ14を瞬時に立ち上げできる利点がある。
When the operation of the engine is stopped, the oil may leak from the
(3).他の実施形態
図4では、他の実施形態のエア排除弁装置27を示している。これらのエア排除弁装置27は第1と同様に圧力応答式であり、このうち(A)に示す第2実施形態では、ケーシング28の内部に、エア放出穴32が形成された弁座板33を配置して、弁座板33に、板ばねのような弾性板からなる回動式弁体34を取り付けている。回動式弁体34は、ピンで連結してねじりばねのようなばね体で開き方向に付勢してもよい。
(3). Other Embodiments FIG. 4 shows the air
この実施形態では、エアは、回動式弁体34を閉じ作動させることなくエア放出穴32から排出される一方、オイルが流れてくると、回動式弁体34の広い面に動圧が作用することにより、回動式弁体34が自動的に閉じ回動してエア放出穴32が塞がれる。
In this embodiment, air is discharged from the
図4(B)に示す第3実施形態では、弁体としてニードル弁35を使用しており、ニードル弁35は、圧縮コイルばね36によって開き方向に付勢されている。そして、ニードル弁35は、センター穴37を有するストッパー板38によって開き位置が保持されているが、ストッパー板38に、エアが通過する小径の流通穴39を複数個設けている。
In the third embodiment shown in FIG. 4B, the
この実施形態では、ストッパー板38のエアは流通穴39と端板のエア放出穴32とを経由してシリンダブロック1の凹所に逃げる一方、オイルが流入してくると、オイルは主としてストッパー板38のセンター穴37からケーシング28に流入して、ニードル弁35を閉じ方向に移動させる。つまり、エアは流通穴39は小径であるため、流れ抵抗によってオイルの通過は殆どなく、オイルは専らセンター穴37に入り込むことになり、従って、オイルによってニードル弁35を閉じ方向に付勢することができる。
In this embodiment, the air in the
いずれの実施形態でも、エア抜き通路26から若干のオイルがシリンダブロック1の凹所に向けて漏洩し得るが、シリンダブロック1の凹所に漏洩したオイルはオイルパンに戻るため、エア抜き通路26をシリンダブロック1の凹所に開口させたままであっても特段の問題はない。
In any of the embodiments, some oil may leak from the
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、エア排除弁装置の弁体を油圧シリンダで開き方向に付勢する構造として、油圧シリンダに、圧力室よりも上流側からオイルを供給して、圧力室及びオイル逃がし通路にオイルが充満したら、弁体が閉じるように構成することも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be embodied in various ways. For example, if the valve body of the air exhaust valve device is urged by a hydraulic cylinder in the opening direction, oil is supplied to the hydraulic cylinder from the upstream side of the pressure chamber, and the pressure chamber and the oil escape passage are filled with oil. , It is also possible to configure the valve body to close.
また、本願発明のオートテンショナは、タイミングチェーンのテンション調節の他に、例えばオルタネータ駆動用ベルトやモータジェネレータ駆動用ベルトのテンション調節などにも使用できる。 Further, the auto tensioner of the present invention can be used not only for adjusting the tension of a timing chain but also for adjusting the tension of an alternator driving belt or a motor generator driving belt, for example.
本願発明は、内燃機関の油圧式オートテンショナに具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a hydraulic auto tensioner for an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダブロック
6 クランク軸
7 タイミングチェーン
8 主動スプロケット
9 従動スプロケット
10 固定式ガイド体
11 回動式ガイド体
14 オートテンショナ
15 ハウジング
16 圧力室
17 プランジャ
20 ばね
21 オイルギャラリ
22 オイル供給通路
23 逆止弁
24 オイル逃がし通路
25 リリーフ弁
26 エア抜き通路
27 エア排除弁装置
28 ケーシング
29 ボール式弁体
30 引っ張りばね
32 エア放出穴
1
Claims (1)
前記圧力室にオイルを供給するオイル供給通路と、
前記圧力室の圧力が設定値を越えるとオイルを逃がすオイル逃がし通路とを有しており、
前記圧力室から前記オイル供給通路へのオイルの逆流は逆止弁で阻止され、前記設定値は前記オイル逃がし通路に設けたリリーフ弁によって規定されている構成であって、
前記オイル逃がし通路にエア抜き通路を接続し、前記エア抜き通路に、エアの通過は許容してオイルの通過は阻止する弁装置を設けている、
内燃機関用油圧式オートテンショナ。 A pressure chamber in which a plunger urged in the forward direction by a spring is slidably arranged, and
An oil supply passage for supplying oil to the pressure chamber and
It has an oil relief passage that allows oil to escape when the pressure in the pressure chamber exceeds the set value.
The backflow of oil from the pressure chamber to the oil supply passage is blocked by a check valve, and the set value is defined by a relief valve provided in the oil relief passage.
An air bleeding passage is connected to the oil bleeding passage, and a valve device is provided in the air bleeding passage to allow the passage of air and prevent the passage of oil.
Hydraulic auto tensioner for internal combustion engine.
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