JP3556628B2 - カートリッジ型テンショナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チェーンやベルトのような駆動伝達手段に緊張力を作用させるための装置に関し、詳細には、ピストンのための逆止装置を備えた液圧チェーンテンショナに関する。また、とくに、車両のチェーン伝達手段が参照されるべきである。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
発明の背景
内燃機関のタイミングシステムは、チェーン駆動装置によって制御されている。このチェーン駆動装置では、チェーンが二つまたはそれ以上のスプロケットに巻き掛けられている。スプロケットのうちの一つのスプロケットがドライブスプロケットであって、ドライブシャフトにより駆動されてカムシャフトに動力を伝達している。
【０００３】
調整、材料の摩耗および弛みの除去のために、チェーンの弛みを相殺することがしばしば必要になる。このため、シューテンショニング装置を使用することが当該分野では知られており、当該装置によれば、チェーンスパンに対して調整可能な押付力により、シューが付勢されている。
【０００４】
チェーンに対してテンショニングシューを付勢するための種々の手段が知られている。これらの中で最も頻繁に使用されているのは、シリンダ／ピストン・テンショナである。このテンショナにおいては、シリンダ／ピストン組立体のうちの固定部材であるシリンダがエンジンブロックに取り付けられており、可動部材であるピストンが固定部材に対してスライド可能に設けられるとともに、シューに作用してチェーンに緊張力を作用させるようになっている。
【０００５】
これらのテンショニング装置においては、シリンダチャンバ内に供給された加圧オイルおよびスプリングの協働作用によって、ピストンがシリンダから押し出されて、チェーンスパンに対向配置されたシューに向かう。
【０００６】
熱や摩耗、時間の経過によりチェーンに生じる何らかの弛みは、付勢手段の作用下でシリンダから伸長するピストンによって相殺される。ここで、テンショニング装置は、さらに二つのカテゴリーに分類される。
【０００７】
一つは、エンジンブロック内に配置され、装着および必要な場合の取り外しのために、エンジンを開けることを必要とするタイプであり、他の一つは、いわゆるカートリッジタイプであり、これは、外側からエンジンブロックまたはエンジンヘッドにねじ止めされるものであって、エンジンを開ける必要がないため、着脱の容易さに関する限り、明らかに便利なものである。
【０００８】
本発明は、とくに、この第２のタイプのテンショナであるカートリッジ型テンショナに関する。
【０００９】
シリンダチャンバ内のオイルが完全にまたは部分的に欠如することは、とくにエンジン始動時において、ときどき発生する。この場合、スプリングによる力のみでは、チェーンの制御を維持するのに十分ではない。
【００１０】
その結果、チェーンのばたつきが発生し、シリンダ内のオイルが作動圧に達する数秒間の間、ピストンをシリンダ内部に押し込もうとする。このようなチェーンのばたつきは、不快なノイズを発生させる上に、結局は、テンショナを含むチェーン駆動装置全体に損傷を与えることになる。
【００１１】
このような欠点の発生を回避するために、ピストンの逆止装置が提案されてきた。これらは、何らスペース上の問題がないエンジンブロック内部に位置するテンショニング装置に容易に適用できる。これらの装置は、通常ロッドを有している。このロッドは、シリンダ／ピストン組立体の外側に配置された、該組立体に平行なラックを有しており、該ロッドは、テンショニング装置本体に配置されかつラックの側に弾性的に付勢された爪部材に係合している。
【００１２】
チェーンの弛みによってピストンがシリンダから突出するとき、ラックは、ピストンの外方への移動方向にのみスライドするように許容されており、ピストンによって外方に引っ張られている。また、ラック付きロッドは、テンショナ本体内に戻るのが阻止されており、チェーンに作用するシューのストッパ手段を構成している。これにより、チェーンのばたつきが防止されている。
【００１３】
システムの剛性を過剰に高くしないようにするために、ラック付きロッドは、システムのある程度の弾性となるピストンの制御された戻りを許容するように、ピストンの自由端から数ミリオーダの距離を隔ててピストンの肩部と係合している。
【００１４】
上述した従来装置をよく理解するためには、添付図面の図１が参照されるべきである。
【００１５】
いわゆるカートリッジ型のテンショニング装置においては、上記解決策は実用的ではない。というのは、カートリッジ型装置の場合、シリンダの外形形状を超えて突出する部材を配置することができないからである。この装置の最大の大きさは、実際上、エンジンブロックのねじ穴に螺合するねじによって決定される。
【００１６】
カートリッジ型テンショナにも、ピストンの逆止装置が提案されてきたが、これらは、要求される相当な機械的機能のために非常に複雑かつ高価であって、信頼性があるわけではなかった。
【００１７】
本発明の目的は、シリンダ内に完全に収容されたピストンのための逆止装置を備えたカートリッジ型チェーンテンショナのためのテンショニング装置を提供することにより、上記欠点を排除することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、ピストンの逆止装置が簡単でかつ経済的な構造を有するとともに高い信頼性を有するカートリッジ型テンショナを提供することにある。
【００１９】
これらの目的は、本願発明のうちの独立形式の請求項１によるチェーンテンショナによって達成される。また、本発明の好ましい実施態様は、従属形式の請求項の内容から明らかである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、チェーンまたはベルト伝動システムのためのカートリッジ型テンショナであって、内側の穴（１３）を有する本体部またはシリンダ（１１）と、シリンダ（１１）およびピストン（１２）間で作用する弾性付勢手段（１６）と穴（１３）内に供給された加圧流体との作用下でシリンダ（１１）内を軸方向にスライド可能な中空のピストン（１２）とを備え、ピストン（１２）の上端（１７）がチェーンまたはベルト（１）に緊張力を作用させるように可動シュー（５）に作用している。さらに、ピストン（１２）がシリンダ（１１）内に制御されない状態で戻るのを防止し得る装置を備えている。そして、ピストン（１２）のスカート部には、少なくとも一つの縦方向のラック（２０）が設けられるとともに、歯付パッド（２１）が、シリンダ（１１）の壁面に形成された開孔（２２）内に延びるとともに シリンダ（１１）のシート（２６）内に収容された弾性手段（２５）によって付勢されており、ラック（２０）に歯付パッド（２１）が係合しており、歯付パッド（２１）の縦方向の長さが、シリンダ（１１）の壁面に形成された開孔（２２）の対応する縦方向の長さよりも小さくなっており、これにより、歯付パッド（２１）が縦方向にある程度スライドすることができ、制御された状態でピストン（１２）がシリンダ（１１）内に再進入できるようになっており、歯付パッド（２１）が、当該歯付パッド（２１）をガイドするためのベース（２３）を有しており、該ベース（２３）が、シリンダ（１１）の壁面の対応するシート（２４）に収容されるとともに、縦方向に長く延びている。
【００２１】
請求項２の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項１において、弾性手段（２５）が、開口端を有しかつ歯付パッド（２１）を覆う環状リング形状のスプリングであって、シリンダ（１１）の壁面内を環状に延びるシート（２６）に装着されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項１または２において、ピストン（１２）の上端（１７）に小形のピストン（４１）が設けられるとともに、ピストン（４１）がシュー（５）と接触しており、穴（１３）内の加圧流体の液圧および弾性手段（１６）の付勢力の合力よりも大きな内方への力の作用時に、ピストン（４１）が中空ピストン（１２）内に縮退し得るようになっていることを特徴としている。
【００２３】
請求項４の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項１ないし３のいずれかにおいて、ピストン（１２）の外側のスカート部とシリンダ（１１）の内側面との間に係合手段（３０，３１，３２，３３）が設けられ、該係合手段が、テンショナのエンジンブロックへの取付前に、ピストン（１２）のシリンダ（１１）から外方への移動を防止し得るように設けられるとともに、テンショナのエンジンブロックへの取付後に、ピストン（１２）のシリンダ（１１）から外方への移動を許容し得るように設けられていることを特徴としている。
【００２４】
請求項５の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項４において、前記係合手段が、ピストン（１２）のスリーブに形成された環状キャビティ（３０）と、シリンダ（１１）の内側面に形成され、異なる大きさおよび形状を有する二つのキャビティ（３１，３２）と、テンショナ運転前はキャビティ（３０，３１）間に介装され、ピストン（１２）がシリンダ（１１）から外方に移動するのを防止するための弾性リング（３３）とを備えている。弾性リング（３３）は、シリンダ（１１）に形成された他の大きなキャビティ（３２）内に移動し得るようになっており、これにより、ピストン（１２）がシリンダ（１１）内部に向かってわずかにスライドさせられると、ピストン（１２）が自由に移動できるようになっている。
【００２５】
請求項６の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項１ないし５のいずれかにおいて、シリンダ（１）が、エンジンブロックまたはエンジンヘッドに設けられたねじ穴に螺合させるためのねじ部（１５）を外周に有していることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明に係るチェーン駆動装置は、請求項１ないし６のいずれかに記載されたカートリッジ型テンショナを備えたことを特徴としている。
【００２７】
実質的に、本発明によれば、ピストンの長手方向に延びかつシリンダ壁面の少なくとも一つの窓部（開孔）を通して接近可能な少なくとも一組の歯またはラックが設けられている。
【００２８】
また、ピストンがシリンダから突出する方向にのみスライドできるように、ラックの歯と整列し得る歯付きパッドが窓部と整列して配置されており、該パッドはスプリングの作用によってラックに弾性的に付勢されている。
このような構成により、ピストンの逆止装置を備えたカートリッジ型テンショナが提供されている。
【００２９】
パッドの長手方向の長さは、シリンダ壁面に形成された開孔または窓部の対応する長さよりも小さくなっている。ピストンにある程度の遊びを許容し、これにより、その制御された弾性的な戻りを可能にするように、パッドは、シリンダ壁面に形成されたシート部に適切にガイドされている。
【００３０】
あるいは、ラックに作用するパッドが、軸方向にスライド移動しないように取り付けられるとともに、主ピストンの端部から軸方向に突出する小形の第２のピストンが、過大な力の作用時に縮退してピストンの弾性的特徴が維持されるように、設けられている。
【００３１】
本発明のさらなる特徴部分は、添付図面に示された非限定的な実施態様を参照しつつ、以下に続く詳細な説明によって明らかになるだろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明によるテンショナが適用されるチェーン駆動装置を概略的に示している。同図には、チェーン１が巻き付けられたドライブスプロケット２およびドリブンスプロケット３が示されている。
【００３３】
チェーン１の張り側スパン（図下側スパン）は、適切なガイド４によってガイドされており、チェーン１の弛み側スパン（図上側スパン）には、シュー５によって緊張力が作用している。
【００３４】
シュー５は、ピン６の回りを旋回可能に設けられており、テンショニング装置１０によって、チェーンの対応するスパンに圧接している。テンショニング装置１０は、この場合、エンジンブロックまたはヘッドにねじ止めされるカートリッジ型テンショナである。
【００３５】
テンショナ１０は、図３ないし図８を参照しつつ、さらに詳細に説明される。
カートリッジ型テンショナ１０は、本体部またはシリンダ１１と、シリンダ１１の穴１３にスライド可能に収容されたピストン１２とを有している。
【００３６】
シリンダ１１は、ピストン１２が突出する端部の逆側端部において、ヘッド１４と、ヘッド１４の近傍のスカート部に形成され、エンジンブロックまたはエンジンヘッドのねじ穴に螺合させるためのねじ部１５とを有している。
【００３７】
ピストン１２は、内部が中空であって、穴１３の底部とピストン１２のヘッド端部との間で作用する圧縮スプリング１６を収容している。
【００３８】
穴１３は、一般にオイル源である加圧流体源と開孔１８を介して連絡するとともに、周知の方法でチェックバルブ１９と連絡している。チェックバルブ１９には、ピストン１２に対してある程度の減衰作用または弾性を及ぼすために、流体の調整された戻りを許容するシールディスク１９′が通常設けられている。
【００３９】
スプリング１６および穴１３内の加圧流体による協働作用によって、ピストン１２はシリンダ１１から外側に押しやられ、これにより、ピストン１２がそのヘッド端部１７をシュー５に対して作用させて、チェーン１に適切な緊張力が維持されるようになっている。
【００４０】
制御されない状態でピストン１２がシリンダ１１内に再進入するのを防止するために、穴１３内が部分的にでも空になる場合には、本発明にしたがって、少なくとも一つの縦方向のラック２０がピストンスリーブ１２上に設けられる。このラック２０には、シリンダ１１の側壁に形成された開孔２２を介して歯付パッド２１が係合している。
【００４１】
歯付パッド２１の縦方向または軸方向の長さは、開孔２２の対応する長さよりも短くなっており、これにより、歯付パッド２１は、シリンダ壁面に形成されたシート２４上をスライドするパッドベース２３にガイドされつつ、軸方向にある程度スライドし得るようになっている。
【００４２】
歯付パッド２１は、スプリング２５の作用によって、ラック２０に圧接している。スプリング２５は、シリンダ壁面に形成された環状シート２６に装着されており、ばね鋼製であって、開口端のある環状リング形状を有している。またスプリング２５は、開孔２２およびシート２４の縦方向の長さを合計したものに実質的に相当する幅を有している。
【００４３】
このように、開孔２２内に隙間をもって収容されたパッド２１による弛みの除去を除いて、ピストン１２が制御されない状態でシリンダ内に再進入するのを防止するように、スプリング２５は、歯付パッド２１をラック２０の歯に常時圧接させた状態を維持しつつ、歯付パッド２１の上に配置されている。
【００４４】
添付図面には、単一のラック２０がピストン１２の周囲の一部に形成されたものが示されているが、複数の平行なラックがピストン１２のスリーブ上に設けられていてもよく、また、ピストンの全周にわたって延びる単一のラックであってもよい。
【００４５】
ラックに対応して、開孔２２と同じ数の複数の歯付パッド２１がシリンダ１１の壁面において周方向に設けられている。あるいは、周方向に間隔を隔てた複数の組の歯を有する単一のパッドが設けられている。ラックに対する付勢作用は、スプリットリングなどの形態を有するスプリング２５によって及ぼされる。
【００４６】
添付図面から分かるように、ピストン１２のスカート部には、ヘッド端部１７の近傍において環状のキャビティ３０が設けられており、シリンダ１１の壁面の内部には、ヘッド１４の逆側の自由端の近傍において、異なる大きさを有する二つの環状キャビティ３１，３２が形成されている。
【００４７】
ピストンおよびシリンダの各キャビティ間には、シリンダの内壁面を弾性的に押圧するスプリットリング（弾性リング）３３が介装されている。
【００４８】
テンショナ１０の組立時において、エンジンブロックに据え付けられる前には、図３に示すように、弾性リング３３がピストンのキャビティ３０とシリンダのキャビティ３１との間に介装される。弾性リング３３は、シリンダのキャビティ３１の中に入り込み、ピストンがシリンダから突出するのを防止する。
【００４９】
次に、テンショナがエンジンブロックにねじ止め固定されたときには、ピストンの上端１７がシュー５と接触する。これにより、ピストンが弾性リング３３を引き込みつつシリンダ内に入り込む。
【００５０】
弾性リング３３は、シリンダの大きなキャビティ３２内に配置されるまで、キャビティ３１の傾斜面に沿ってスライド移動し、最終的にキャビティ３２に保持される。このようにして、ピストン１２が自由になってシリンダから外方への自由な移動が許容され、これにより、チェーンの弛みを相殺し得るようになる。
【００５１】
一方、図４は、テンショナ１０がエンジンブロックに取り付けられた後において、ピストンの先端部分がシリンダから突出している状態を示している。
また、図５は、ピストンが最大突出位置つまりストローク前進端におかれたテンショナを示している。
【００５２】
図８の実施態様においては、たとえば、開孔２２と同じ長さにし、（または）ベース２３をシート２４の肩部と接触させるようにすることによって、歯付パッド２１が軸方向にスライドしないようになっている。
【００５３】
この場合には、ピストン１２のヘッド端部１７には、小形のピストン４１が通る穴４０が設けられている。ピストン４１のベース４２は、穴１３内の加圧流体およびスプリング１６の作用によって付勢された主ピストン１２のヘッド端部１７の内側と接触している。
【００５４】
穴４０の環状溝には、小形のピストン４１のシール部を確保するために、Ｏリング４３が挿入されている。
【００５５】
このような構成により、必要なときにシリンダ内部にわずかに戻ることができる能力であるピストンの弾性が、小形のピストン４１に残されている。ピストン４１は、穴１３内の液圧およびスプリング１６のばね力の合力よりも大きな力が外部から作用したとき、ピストン１２内に後退する。
【００５６】
本発明が関連する技術分野の当業者は、とくに上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神あるいは本質的な特徴から外れることなく、本発明の原理を利用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【００５７】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該分野の当業者にとって明らかであろう。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピストンの逆止装置を備えた安価かつ構造の簡単なカートリッジ型テンショナを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンブロックの内部に取り付けられるタイプの従来のテンショニング装置の断面図である。
【図２】カートリッジ型のテンショニング装置が設けられたチェーン駆動装置の概略図である。
【図３】本発明によるカートリッジ型テンショナの取付前の軸方向断面概略図である。
【図４】図３と似ているが、取付後のテンショナを示している。
【図５】図３と似ているが、ピストンの最大伸長時の状態を示している。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ 線断面概略図である。
【図７】本発明によるテンショナの不等角投影法による一部切欠き部分図である。
【図８】図５と似ているが、本発明の異なる実施態様によるテンショナの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１： チェーン
５： シュー
１０： テンショニング装置（カートリッジ型テンショナ）
１１： シリンダ
１２： ピストン
１３： 穴
１５： ねじ部
１６： 圧縮スプリング（弾性付勢手段）
１７： ヘッド端部（上端）
２０： ラック
２１： 歯付パッド
２２： 開孔
２５： スプリング（弾性手段）
３０，３１，３２： キャビティ
３３： スプリットリング（弾性リング）

Claims (7)

1. チェーンまたはベルト伝動システムのためのカートリッジ型テンショナであって、
   内側の穴（１３）を有する本体部またはシリンダ（１１）と、
   シリンダ（１１）およびピストン（１２）間で作用する弾性付勢手段（１６）と穴（１３）内に供給された加圧流体との作用下でシリンダ（１１）内を軸方向にスライド可能な中空のピストン（１２）とを備え、
   ピストン（１２）の上端（１７）がチェーンまたはベルト（１）に緊張力を作用させるように可動シュー（５）に作用しており、
   さらに、ピストン（１２）がシリンダ（１１）内に制御されない状態で戻るのを防止し得る装置を備え、
   ピストン（１２）のスカート部には、少なくとも一つの縦方向のラック（２０）が設けられるとともに、歯付パッド（２１）が、シリンダ（１１）の壁面に形成された開孔（２２）内に延びるとともに シリンダ（１１）のシート（２６）内に収容された弾性手段（２５）によって付勢されており、ラック（２０）に歯付パッド（２１）が係合しており、
   歯付パッド（２１）の縦方向の長さが、シリンダ（１１）の壁面に形成された開孔（２２）の対応する縦方向の長さよりも小さくなっており、これにより、歯付パッド（２１）が縦方向にある程度スライドすることができ、制御された状態でピストン（１２）がシリンダ（１１）内に再進入できるようになっており、
   歯付パッド（２１）が、当該歯付パッド（２１）をガイドするためのベース（２３）を有しており、該ベース（２３）が、シリンダ（１１）の壁面の対応するシート（２４）に収容されるとともに、縦方向に長く延びている、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
2. 請求項１において、
   弾性手段（２５）が、開口端を有しかつ歯付パッド（２１）を覆う環状リング形状のスプリングであって、シリンダ（１１）の壁面内を環状に延びるシート（２６）に装着されている、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
3. 請求項１または２において、
   ピストン（１２）の上端（１７）に小形のピストン（４１）が設けられるとともに、ピストン（４１）がシュー（５）と接触しており、穴（１３）内の加圧流体の液圧および弾性手段（１６）の付勢力の合力よりも大きな内方への力の作用時に、ピストン（４１）が中空ピストン（１２）内に縮退し得るようになっている、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   ピストン（１２）の外側のスカート部とシリンダ（１１）の内側面との間には、係合手段（３０，３１，３２，３３）が設けられ、該係合手段は、テンショナのエンジンブロックへの取付前には、ピストン（１２）のシリンダ（１１）から外方への移動を防止し得るように設けられるとともに、テンショナのエンジンブロックへの取付後には、ピストン（１２）のシリンダ（１１）から外方への移動を許容し得るように設けられている、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
5. 請求項４において、
   前記係合手段が、
   ピストン（１２）のスリーブに形成された環状キャビティ（３０）と、
   シリンダ（１１）の内側面に形成され、異なる大きさおよび形状を有する二つのキャビティ（３１，３２）と、
   テンショナ運転前にはキャビティ（３０，３１）間に介装されており、ピストン（１２）がシリンダ（１１）から外方に移動するのを防止するための弾性リング（３３）とを備えており、
   弾性リング（３３）が、シリンダ（１１）に形成された他の大きなキャビティ（３２）内に移動し得るようになっており、これにより、ピストン（１２）がシリンダ（１１）内部に向かってわずかにスライドさせられると、ピストン（１２）がシリンダ（１１）に対して自由に移動できるようになっている、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   シリンダ（１）が、エンジンブロックまたはエンジンヘッドに設けられたねじ穴に螺合させるためのねじ部（１５）を外周に有している、
   ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のカートリッジ型テンショナを備えたチェーン駆動装置。

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