JP3560741B2 - 液圧テンショナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧テンショナに関し、詳細には、チェーンやベルト等の巻掛け動力伝達装置に常時緊張力を与えてこれを維持するのに有用な伸縮自在のプランジャを備えた液圧テンショナに関する。本発明はさらに詳細には、流体により作動するプランジャとコイルスプリングとを備え、リリーフ弁がチャンバと連通している液圧テンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
たとえば液圧テンショナのような緊張力付加装置が、複数のスプロケット間を移動する動力伝達用チェーンあるいは類似の動力伝達装置の制御装置として用いられている。
【０００３】
一般に、騒音やスリップあるいは歯付チェーンの場合における歯の噛合い不良を防止するために、チェーンにある程度の緊張力を与えてこれを維持することは重要なことである。このようなスリップの防止は、内燃機関におけるチェーン駆動のカムシャフトの場合にとくに重要である。というのは、歯の飛びによりカムシャフトのタイミングが数度ずれ、この結果、エンジンが作動不良を起こしたり、損傷が発生したりするからである。
【０００４】
しかしながら、内燃機関が運転される厳しい環境下では、チェーンの緊張力は、温度の大きな変化や、チェーンおよびテンショナを含むエンジンの種々の部品間の線膨張係数の違いにより、非常に高いレベルと低いレベルの間で変化し得る。その上、長期間の使用によるチェーン部品の摩耗がチェーンの緊張力の低下をもたらし得る。
【０００５】
また、チェーン引張側に作用する過度の緊張力を軽減する手段を提供するとともに、チェーン緩み側に必要な緊張力を確保することも必要なことである。さらに、カムシャフトおよびクランクシャフトによるねじり振動がチェーンの緊張力をかなり変化させる。この緊張力の変化によってチェーンの伸びが生じることになる。
【０００６】
巻掛け動力伝達装置において緊張力を制御するのに用いられる装置の一例がビーダマンの米国特許第 ４，７１３，０４３号の中に記述されている。ビーダマンは、チャンバ内にスライド可能に装着されかつスプリングにより突出方向に付勢されたプランジャを有する液圧ボール型チェックバルブテンショナを開示している。プランジャは、チェーンの緩みの程度に応じてチェーンに緊張力を与えるレバーアームに抗して伸長する。チェックバルブのボールおよびシート面間に形成されたクリアランスにより、チャンバ内に流体が自由に流れ込むようになっている。
【０００７】
したがって、オイルポンプ等の外部の加圧流体源からの液圧は、ハウジングに形成された流路を通ってチャンバ内に流れ込み、液圧およびスプリング力の合成力によってプランジャを容易に前進させる。
【０００８】
これに対して、プランジャが逆方向に移動しようとする場合には、ボールがボールシートに密に接触して、チャンバからの流体の漏出を規制する。また、プランジャとハウジング内壁との間の微小隙間が若干量の流体の漏出を許容し、これにより、プランジャが縮退できる。
【０００９】
このようにして、テンショナは、一方向への移動は容易であるが逆方向へは移動しにくいという、いわゆる逆止機能を獲得するのである。
【００１０】
しかしながら、この逆止機能が、チェーンやベルトあるいは類似の巻掛け動力伝達装置における緊張力の急激な変化に対応するのは困難である。タイミング装置がその共振振動数で運転されているとき、チェーンの荷重はかなり増加する。プランジャおよびハウジング内壁間の微小隙間は、チェーンへの急激な過負荷に対応すべくチャンバ内の液圧を迅速に開放するのには十分でない。
【００１１】
液圧テンショナにおけるこのような問題を緩和するための試みの一例が鈴木による米国特許第 ４，８８１，９２７号に記述されている。鈴木は、チャンバ内にスライド可能に装着されかつスプリングにより突出方向に付勢されたプランジャを有する液圧ボール型チェックバルブテンショナを開示している。
【００１２】
このテンショナは、第１のチャンバと連通する補助チャンバ内にスライド可能に装着されたスリーブを備えたリリーフ弁を有しており、該スリーブはスプリングにより没入位置に付勢され、これにより排出口が遮断されている。第１のチャンバ内のオイルは補助チャンバ内に流れ込み、スリーブを付勢スプリング力に対抗させて、排出口を遮断しないようにする。
【００１３】
しかしながら、このリリーフ弁は、質量が大きいために開閉するのが遅く、スリーブおよび補助チャンバ壁面間の摩擦の変化の影響を受けやすい。この結果、リリーフ弁の作動圧が変化する。同様に、流路断面積がチャンバ内の圧力に比例するために、極端な圧力のピークがあると、チャンバ内から非常に多量の流体が流出し、その結果、チャンバ内にほとんど圧力が残留しないことになり、圧力ピークの外的原因がもとに戻った後にはチェーンに適切な緊張力を維持させることができなくなる。
【００１４】
リリーフ弁付き液圧テンショナを提供する試みの他の例は、ミッタメイヤーの米国特許第 ４，５０７，１０３号の中に記述されている。ミッタメイヤーは、チャンバ内にスライド可能に装着されかつスプリングにより突出方向に付勢されたプランジャを有する液圧ボール型チェックバルブテンショナを開示している。
【００１５】
このテンショナは、プランジャ突出端の孔内にリリーフ弁を有している。リリーフ弁は、スプリングにより付勢されたボール型バルブであり、該スプリングは、孔内に嵌め込まれたねじ付き絞り弁に装着されている。第１のチャンバ内のオイルは、高圧に達するとボールを開けて孔内に流れ込み、絞り弁のねじ部を通って大気中に出る。
【００１６】
残念ながら、このリリーフ弁の場合には、ねじ部を通る流路が制限されており、またボールに対抗する背圧が残留しているために、大量のオイルを解放するのが遅い。
【００１７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、実質的に一定の緊張力を維持できる、チェーン用あるいはベルト用または類似の巻掛け動力伝達装置用のテンショナを提供することである。
【００１８】
また、チェーンに過負荷が作用した際にプランジャを元の位置に戻すことができるリリーフ弁を備えた液圧テンショナを提供することが本発明の他の目的である。
【００１９】
過度の圧力状態に達したときにチャンバ内から大量のオイルが流出するのを防止しかつプランジャが急激に元に戻るのを防止するために、流体を解放することのできる流路断面積を減少させるリリーフ弁を備えた液圧テンショナを提供することが本発明の別の目的である。
【００２０】
高振動に対応できるように高いスプリング力を有しかつ質量が小さいリリーフ弁を備えた液圧テンショナを提供することが本発明のさらに他の目的である。
本発明のさらに別の目的および利点は、以下の詳細な説明から理解されるだろう。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る液圧テンショナは、一端に開口する穴が形成されたハウジングと、前記穴内にスライド可能に設けられるとともに、チャンバを有するプランジャと、前記ハウジングから突出する第１の方向に前記プランジャを付勢するスプリングと、前記チャンバ内に配置されたチェック・リリーフ弁とを備え、前記チェック・リリーフ弁が、バルブメンバと、前記バルブメンバを前記第１の方向とは逆側の第２の方向に付勢するチェックスプリングと、前記バルブメンバに隣接するリリーフディスクと、前記リリーフディスクを前記バルブメンバに向かう前記第１の方向に付勢するリリーフスプリングとから構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項２の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記チェック・リリーフ弁が、前記バルブメンバと前記リリーフディスクとの間の固定位置にさらにシートリングを有しており、前記バルブメンバが、最大付勢位置において前記シートリングの第１の面に着座して、前記リリーフディスクを前記シートリングから距離をおいて保持するとともに、前記リリーフディスクが、最大付勢位置において前記シートリングの第２の面に接触して、前記バルブメンバを前記シートリングから距離をおいて保持していることを特徴としている。
【００２３】
請求項３の発明に係る液圧テンショナは、請求項２において、前記リリーフディスクが、オリフィスと、前記オリフィスの周囲において該リリーフディスクから延びるリップとを有するとともに、前記リップが前記バルブメンバ側に延び、前記バルブメンバが最大付勢を下回る付勢位置におかれている場合に、前記リップが前記バルブメンバと接触するほどの十分な長さを有しており、これにより、最大付勢位置に向かうさらなる動きがあったときに、バルブメンバがリリーフディスクをシートリングから離れる側に押し付けるようになっていることを特徴としている。
【００２４】
請求項４の発明に係る液圧テンショナは、請求項３において、前記シートリングが、圧力解放用の複数の流路を前記チャンバに関連して有しており、前記リリーフディスクが最大付勢位置にある場合には前記リリーフディスクが前記流路を閉塞し、予め設定されたチャンバ内の第１の高圧状態下においては、前記流路を閉塞するリリーフディスクの一部に流体が圧力を作用させるとともに、前記バルブメンバが前記リーフディスクと接触するときには、チャンバ内の圧力が前記リリーフスプリングの付勢力に打ち勝つほど大きく、これにより、前記リリーフディスクを前記シートリングから離反させて、流路およびバルブメンバ，シートリング間を通る流体の流れを許容し、また予め設定された第２の圧力状態下においては、バルブメンバが最大付勢位置に移動して、シートリングとの間でシール部を形成しかつ流路を通る流体の流れを許容していることを特徴としている。
【００２５】
請求項５の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記チェック・リリーフ弁が、前記バルブメンバを最大付勢位置に維持するように配置されたバルブメンバストッパ部と、前記リリーフディスクを最大付勢位置に維持するように配置されたリリーフディスクストッパ部と、前記リリーフスプリングの付勢力と対抗する側への前記リリーフディスクの動きを制限するように配置されたリリーフディスクリミッタ部とをさらに有していることを特徴としている。
【００２６】
請求項６の発明に係る液圧テンショナは、請求項５において、前記リリーフディスクがオリフィスを有するとともに、前記バルブメンバが、テーパ状端部とベース部とを備えた概略テーパ形状を有し、前記テーパ状端部が前記リリーフディスクオリフィスを超えて延びかつ前記バルブメンバストッパ部に隣接して配置され、前記ベース部がリリーフディスクオリフィスよりも大きな断面形状を有しており、前記リリーフディスクリミッタ部が、該リミッタ部に前記リリーフディスクが接触するときに前記リリーフディスクのオリフィスの周囲に対してシール部を形成していることを特徴としている。
【００２７】
請求項７の発明に係る液圧テンショナは、請求項６において、前記リリーフディスクリミッタ部および前記バルブメンバストッパ部が一体に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項８の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記リリーフスプリングが、ばね力を作用させるように互い違いに積層された複数の皿ばねから構成されていることを特徴としている。
【００２９】
本発明によれば、チェーンやベルトの緊張力の増加に伴う荷重がプランジャに作用すると、チャンバ内の液圧が上昇してバルブメンバがリリーフディスク側に向かう第２の方向に移動し、これにより、バルブメンバおよびチェックスプリングを含むチェック弁が閉じる。これにより、チャンバ内から流体が流出するのが防止される。
【００３０】
この状態から液圧がさらに上昇して、液圧がリリーフスプリングの付勢力に打ち勝つほど高いレベルにまで達すると、リリーフディスクがバルブメンバとともに第２の方向に移動し、これにより、リリーフディスクおよびリリーフスプリングを含むリリーフ弁が開き、流体がチャンバ内から流出する。その結果、チャンバ内の液圧が開放される。
【００３１】
このようなチェック弁およびリリーフ弁の作用により、実質的に一定の緊張力を維持できるようになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
発明の要約
本発明は、リリーフ弁を備えた液圧チェーンテンショナに関する。本発明の一つの特徴によれば、巻掛け動力伝達装置、たとえば一対のスプロケットのような少なくとも二つの回転部材を連結するチェーンのためのテンショナが設けられている。チャンバを有するプランジャは、ハウジングの孔内にスライド可能に装着されている。プランジャをチェーン側に突出させる方向に付勢するためのスプリングが設けられている。
【００３３】
流体をチャンバ内に流入させる一方、ある状態下で逆方向の流体の流れを阻止するために、チェック・リリーフ弁がハウジング開口部およびチャンバ間に設けられている。
【００３４】
チェーンの緊張力の増加による荷重がプランジャに作用したとき、チャンバ内の液圧が上昇してチェック弁を閉じる。液圧がさらに上昇すると、リリーフ弁が開き、流体がチャンバ内から流出してハウジング開口部の加圧流体源に流入するのを許容する。チャンバ内の圧力がさらに上昇したときには、チャンバから流体が流出することのできる領域を制限するように、リリーフ弁が一部閉じた方が好ましい。流路断面積を制限することによって、短時間の非常に高い圧力のピークに対して圧力解放能力が過剰に反応しなくなる。
【００３５】
他の実施態様においては、チェック・リリーフ弁が、テンショナハウジング側に固定されたシートリングを有している。そして、シートリングにぴったりと嵌まり込む、たとえばボールのようなバルブメンバが設けられている。チェックスプリングがボールをシートリング側に付勢している。リリーフディスクがボールとは逆側のシートリングの側に設けられている。リリーフスプリングがリリーフディスクをシートリング側に付勢している。
【００３６】
リリーフディスクはシートリングと整列するオリフィスを有しており、このリリーフディスクオリフィスは、シートリングの内径よりも小さな内径を有している。リリーフディスクオリフィスの縁部のリップは、通常の運転状態下でボールと接触しかつ該ボールをシートリングから離して保持しておくことが十分にできるほど、シートリング内に長く延びている。
【００３７】
運転中にチャンバ内の圧力が減少すると、加圧流体源がボールをリリーフディスクリップから離れる側に押して、チャンバ内に流体が流入する。チャンバ内の液体必要量が満たされると、チェックスプリングがボールをリップ側に付勢し、これにより、開口部を通じてチャンバ内から流体が流出するのが防止される。
【００３８】
チャンバ内の圧力が、予め設定された高いレベルにまで上昇すると、該圧力により、リリーフディスクがシートリングから離れる側に移動する。この結果、流体がボールおよびシートリングのそばを通り、リリーフディスクの周囲を流れて、加圧流体源まで戻り、このようにして、液圧解放のための領域が提供されることになる。
【００３９】
圧力がさらに一層上昇すると、ボールがシートリングに着座するまで、ボールおよびリリーフディスクが下方（図左方）に移動し、この結果、圧力解放のための流路断面積が減少する。
【００４０】
ボールがシートリングに着座したとき、このような非常に高い圧力状態下において少量の流体の流れを許容する孔をシートリングがその周囲に有している方が好ましい。この好ましい実施態様においては、チェック・リリーフ弁が、非常に高い圧力状態下において有利にいくらかの圧力の解放を許容しているが、液圧が大きく漏出するほど多量ではない。これによって、プランジャがチャンバ内に急激に戻るのが防止されている。
【００４１】
好ましい実施態様の詳細な説明
以下、本発明の実施態様について図面を用いて説明する。
なお、以下の各実施態様において同一符号は同一または相当部分を示している。
図１は、本発明によるチェック・リリーフ弁１００を備えた液圧テンショナ１０の好ましい実施態様を示しており、液圧テンショナ１０は、たとえばオーバヘッドカムタイミング駆動装置のチェーン１４に緊張力を作用させるテンショナアーム１２に隣接して描かれている。
【００４２】
典型的なオーバヘッドカムタイミング駆動装置は、クランクスプロケット１６，カムスプロケット１８，チェーン１４，液圧テンショナ１０，テンショナアーム１２，およびテンショナアーム１２とは逆側の図示しないチェーンガイドから構成されている。チェーンガイドは、一般に、チェーン１４の「引張側」つまり駆動側に配置されている。テンショナアーム１２および液圧テンショナ１０は、チェーン１４の「緩み側」に配置されている。
【００４３】
液圧テンショナ１０は、ピストン穴２２が形成されたハウジング２０と、チャンバ２２および導入口２４と連絡するチェック・リリーフ弁１００と、プランジャ４０つまりピストンとを含んでいる。プランジャ４０は、ハウジング２０から突出して、枢支連結のテンショナアーム１２をチェーン１４に押し付け、これによりチェーン１４の緩みをとって、良好なチェーン制御のためにチェーン１４に最小の緊張力を維持させる。
【００４４】
図２は、プランジャ４０およびチェック・リリーフ弁１００の組立体を示している。プランジャ４０およびチェック・リリーフ弁１００はスリーブ３６内に配置されている。チェック・リリーフ弁１００は、スリーブ３６内の流体導入口１２５に配置されている。プランジャ４０は、チェック・リリーフ弁１００に対向して設けられたスプリング６０の周囲に配置されている。スプリング６０は、プランジャ先端部４４がテンショナアーム１２（図１）を押圧するように、プランジャ４０をスリーブ３６から突出する方向に付勢している。
【００４５】
ベントディスク７０は、混入エアおよび流体がプランジャ先端部４４の通気孔４６を通って流出できるように、プランジャ４０の内部においてプランジャ先端部４４の側方に設けられている。シールリング用の溝３８がスリーブ３６の開口端に形成されており、、該溝３８内に装着されたシールリング５８により、プランジャ４０の外周がシールされてチャンバ４２内に流体が保持されるようになっている。なお、シールリング５８および溝３８は、図９に示すように、プランジャ４０の底部側に配置するようにしてもよい。
【００４６】
この好ましい実施態様において、チェック・リリーフ弁１００は、図２に示すように、チェックケージ１１２と、チェックスプリング１０４と、バルブメンバとしてのチェックボール１０２と、シートリング１０６と、リリーフディスク１３０と、リリーフスプリング１２８とを有している。これらの構成要素は、リリーフハウジング１２６と、該リリーフハウジングの溝１２４に固定されたチェックケージ１１２との間に設けられている。
【００４７】
図２におけるバルブメンバとしては、種々の幾何学的形状が考えられる。たとえば図８に示すように、バルブメンバがディスク１０３であってもよく、あるいは図示しないテーパプラグであってもよい。テーパプラグが用いられる場合には、小端部がリリーフディスク１３０の近くに配置され、大端部がチェックスプリング１０４の側方に配置される。
【００４８】
正確な形状は当然のことながら、要求される動的応答性に応じて決定される。たとえば、バルブメンバとして使用されるボールベアリングのような金属製の中実ボールは、小さな軽量のディスクや金属製の中空ボールに比べて質量が大きく、このため、応答が遅く固有振動数が低い。バルブメンバはまた、ポリイミドようなエンジニアリングプラスティックやセラミックから構成される。
【００４９】
シートリング１０６は、図５に詳細に示されるように、開口部１０５の周囲に複数の流路１０７を有しているのが好ましく、典型的には、四つまたは五つの流路で十分である。流路１０７の数および大きさは、最大圧力状態下で要求される流路断面積の減少量に応じて決定される。たとえば、公称解放流量が毎分６ミリリットルの場合には、最大圧力状態下で公称減少流量が毎分２ミリリットル要求される。
【００５０】
図２および図５に示されるように、流路１０７は、シートリング１０６の周囲においてシート面１０９がスロット状に切断されることにより形成されている。あるいは、流路１０７は、チェックボール１０２との十分な接触のために完全なシート面が得られるように、シート面１０９の縁部の回りに形成された図示しない孔であってもよい。シートリング１０６は、リリーフハウジング１２６の端部に設けられている。
【００５１】
図２において、リリーフハウジング１２６内には、リリーフスプリング１２８が配置される導入穴１２７が形成されている。このリリーフスプリング１２８は、通常の運転状態下において、リリーフディスク１３０に接触して該リリーフディスクをシートリング１０６の底部側に付勢する。
【００５２】
リリーフディスク１３０は導入穴１２７の内径よりも小さな外径を有しており、これにより、リリーフディスク１３０とリリーフハウジング１２６内壁面との間においてリリーフディスク１３０の外側を流体が流れるようになっている。リリーフディスク１３０は、その中央にオリフィス１３２を有している。
【００５３】
オリフィス１３２の縁部には、リリーフディスク１３０からシートリング１０６の開口内に延びるリップ１３４が設けられている。リップ１３４は、チェックボール１０２に接触して該チェックボールをシートリング１０６から離しておくほどの十分な長さを有している。リップ１３４の長さは当然のことながら、バルブメンバの形状に応じて決定される。たとえば、バルブメンバがディスクの場合には、リップ１３４は、オリフィス１３２を通って延びかつディスクをシートリング１０６の面から離れて保持するほどの長さを有している必要がある。
【００５４】
その一方、バルブメンバがテーパプラグの場合には、リップ１３４は全く必要ではない。テーパプラグは、小端部がリリーフディスク１３０のオリフィス１３２内に挿入されるとともに、シートリング１０６および該テーパプラグ間にクリアランスが生じるように、大端部がシートリング１０６のシート面１０９からさらに離れて延びているようなテーパ形状を有している。また大端部は、リリーフディスク１３０がシートリング１０６から離れたときに、シートリング１０６に接触してこれをシールできるほど十分に大きくすべきである。
【００５５】
なお、バルブメンバがディスクの場合には、該ディスクは、シートリング１０６とリップ１３４との間のクリアランスと整列するような流路をその周囲に有している。このような実施態様は、シートリング１０６の流路１０７と同様の機能性を提供し、これにより、代替の構造となり得るものである。
【００５６】
チェックスプリング１０４およびリリーフスプリング１２８は、当該技術分野の当業者に周知である設備に通例使用されるばね鋼で構成される。チェックスプリング１０４は、一般に、数ＰＳＩ（ｐｏｕｎｄｓ ｐｅｒ ｓｑｕａｒｅ ｉｎｃｈｅｓ） のクラッキング圧力に対応するように設計されている。一方、リリーフスプリング１２８は、それよりもずっと高い約２５０ＰＳＩのクラッキング圧力に対応するように設定されている。
【００５７】
図６には、本発明の他の実施態様が示されている。この実施態様においては、図２のチェックボール１０２のかわりにテーパプラグ１４０が用いられている。テーパプラグ１４０は、該テーパプラグをチェックスプリング１０４と関係する位置に維持するためのばねガイド部１４８を有している。
【００５８】
また、この実施態様においては、シートリングが設けられておらず、バルブメンバストッパ部１４４およびリリーフディスクストッパ部１３６が設けられている。さらに、リリーフディスクリミッタ部１３８が設けられている。
【００５９】
バルブメンバストッパ部１４４は、テーパプラグ１４０を最付勢位置で停止させるためのものである。リリーフディスクストッパ部１３６は、リリーフディスク１３０の移動を最付勢位置で停止させるためのものである。リリーフディスクリミッタ部１３８は、リリーフディスク１３０のリリーフスプリング１２８付勢方向と逆側の方向への移動を規制している。
【００６０】
この実施態様に示されるように、バルブメンバストッパ部１４４は、リリーフディスクリミッタ部１３８と一体に形成されており、導入穴１２７内に配置されている。流体導入口１２５および導入ポート１２３は、導入穴１２７内に流体が流入できるように、このストッパ・リミッタ部組立体の内部に設けられている。
【００６１】
図７には、本発明のさらに他の実施態様が示されている。この実施態様では、、チェック・リリーフ弁１００が液圧テンショナ１０のハウジング２０内に組み込まれている。
【００６２】
導入ポート２６は、ハウジング２０の側壁部を通って導入穴１２７内に連通している。バルブ要素、すなわちリリーフスプリング１２８，リリーフディスク１３０，シートリング１０６，チェックボール１０２およびチェックスプリング１０４は、チェックケージ１１２内に組み込まれている。チェックケージ１１２は、バルブ組立体全体を所定の位置に維持するために、ハウジング内壁部５２に摩擦力を付与するリテーナクリップ１１６を外周に有している。
【００６３】
図８には、本発明の別の実施態様が示されている。この実施態様では、チェック・リリーフ弁１００が液圧テンショナ１０のハウジング２０内に組み込まれている。この実施態様は、図７に示される実施態様と同様に、バルブ組立体全体を所定の位置に維持するためのリテーナクリップ１１６をチェックケージ１１２の外周に用いている。
【００６４】
しかしながら、両者の主な相違は、この実施態様がバルブメンバとしてディスク１０３を利用している点である。ディスク１０３はチェックボール１０２よりも占有スペースが小さく、このためチェックケージ１１２の高さが低くて済む。
【００６５】
リリーフディスク１３０は、オリフィス１３２の周囲にリップ１３４を有している。リップ１３４はシートリング１０６内を通って延びており、これにより、通常の運転条件下において、またチャンバ４２内の過大圧力がリリーフディスク１３０をシートリング１０６から遠ざける圧力解放条件下において、ディスク１０３がシートリング１０６から離れた状態で保持される。
【００６６】
ディスク１０３は、圧力の非常に高い過圧状態下において該ディスクがシートリング１０６に着座するように、シートリング１０６のオリフィス径よりも大きな外径を有している。シートリング１０６は、ディスク１０３の外径の外側かつリリーフディスク１３０の外径の内側の位置において、シートリング１０６のオリフィスの周囲に穿設された孔として示される複数の流路１０７を有している。
【００６７】
図９には、本発明のまた別の実施態様が示されている。この実施態様においては、溝５７がプランジャ５０の底部に配置されている。チャンバ４２内に加圧作動流体を保持して強固なシール状態を維持するために、シールリング５９が溝５７内に嵌め込まれている。この実施態様では、スリーブ３６内にシールリングは必要ではない。
【００６８】
また、この実施態様は、リリーフハウジング１２６内に配置された皿ばね１５０ないし１５６の積層体を有している。皿ばねは、オリフィス（開孔）を中心に有するテーパ形状つまり円錐形状を有する円板状のスプリングである。皿ばねにその本来の向きを変えるほどの十分な外力が作用すると、皿ばねは平坦な形状に変形する。
【００６９】
皿ばね１５０ないし１５６は、リリーフスプリングを構成するように互い違いに積層されている。図右端の皿ばね１５６は、シートリング１０６に接触して当該部分をシールしている。必要な皿ばねの正確な個数は、要求されるばね力および導入穴１２７の大きさにより決定される。
【００７０】
チェックボール１０２が、ばね１５６の中央の開孔内に嵌め込まれている。チェックボール１０２は、シートリング１０６の内径よりも若干小さい直径を有しており、シートリング１０６には流路が設けられていない。リリーフハウジング１２６の底部は、スリーブ３６の底部に接触している。加圧作動流体が流体導入口１２５から皿ばね１５０の底部を通って導入穴１２７内に流入するように、導入用の隙間１２１が形成されている。
【００７１】
図１０には、本発明の他の実施態様が、ハウジングから取り外された状態で示されている。この実施態様は、打ち抜き部材から製作するのにとくに適している。リリーフハウジングケージ１７０がリリーフスプリング１２８を支持するために設けられている。リリーフスプリング１２８は、リリーフディスク１６０をシートリング１０６およびチェックボール１０２側に付勢している。チェックケージ１１２は、チェックボール１０２を位置決めするとともに、チェックボール１０２をリリーフディスク１６０側に付勢するチェックスプリング１０４を支持している。
【００７２】
リリーフハウジングケージ１７０は、シートリング１０６側に配置され、該シートリングを支持するフランジ１７６を有している。チェックケージ１１２は、シートリング１０６の回りに配設されるとともに、組立体全体を維持するためにリリーフハウジングケージ１７０のフランジ１７６に留められる肩部１１８を有している。
【００７３】
オイルシール１７２がリリーフハウジングケージ１７０の基部１７８に設けられている。オイルシール１７２は、典型的には６−６ナイロンのような可撓性材料から構成されるのに対し、リリーフハウジングケージ１７０は、低炭素鋼のような金属製の薄板を打ち抜くことにより構成される。オイルシール１７２はスカート部１７４を外周に有している。
【００７４】
このような構成になる組立体が液圧テンショナ１０のチャンバ内に配置されたとき、スカート部１７４がチャンバ壁に強固に圧入されるようになっており、これにより、作動流体が組立体周囲のチャンバから外側に漏出して作動流体源に戻るのが防止されている。
【００７５】
リリーフディスク１６０は、典型的には、金属製の薄板から打ち抜きにより形成されるか、あるいは図示のようなテーパ形状に圧印加工（ｂｅ ｃｏｉｎｅｄ）される。リリーフディスク１６０には、該リリーフディスクがリリーフスプリング１２８の上で芯合わせされるように、リリーフスプリング１２８の端部を囲繞する肩部１６６が設けられている。上記テーパ形状によりリップ１６４が形成されている。
【００７６】
チャンバ内の圧力がチェックボール１０２に背圧を及ぼすほど高いか、あるいはチェックスプリング１０４がチェックボール１０２を付勢している場合、リップ１６４は、シートリング１０６のオリフィス１０５′を通って延びており、チェックボール１０２に接触している。
【００７７】
リリーフディスク１６０は低炭素鋼の薄板を打ち抜くことにより得られ、たとえば０．０２インチの厚みを有しており、熱処理などによって硬化されるべきものである。また、リリーフディスク１６０を硬化することにより、チェックバルブの開閉時に衝突するチェックボール１０２による摩耗を最小限に抑えられる。
【００７８】
図１に示すように、本発明の実施態様は、分離されたリリーフ弁を有しない従来のテンショナハウジングでの使用に最適である。たとえば図２に示されるような組立体全体が、米国特許第 ５，２５９，８２０号や米国特許第 ５，２７７，６６４号に記述されるようなテンショナハウジングのチャンバ内に挿入される。前記各米国特許は、本件出願の譲受人によって所有されており、引用することによって本明細書の中に含まれる。
【００７９】
同様に本発明は、図１に示されるように、機械的な逆止制限機能を得るためのラック・ラチェット組立体を含む液圧テンショナ１０に組み込まれている。ラック１１０はプランジャ４０に関係しており、プランジャ４０が外側（図右側）に動くときラック１１０も外側に動く。このラック・ラチェット組立体の他の実施態様は米国特許第 ５，３４６，４３６号に記述されており、該特許は、本願の譲受人によって所有されており、引用することによって本明細書の中に含まれるいる。
【００８０】
本実施態様の作動は、図２ないし図４に注目することによって理解される。まず、通常の運転状態下におけるチェック・リリーフ弁１００が図２に示されている。スプリング６０がプランジャ４０をスリーブ３６の外方に付勢すると、チャンバ４２内に流体が引き込まれる。
【００８１】
チェックボール１０２は、流体導入口１２５における加圧流体源からの流体圧によってチェックケージ１１２の上部（図右端部）まで押し上げられる。流体は導入穴１２７へ流れ込み、チェックボール１０２の底部を押して持ち上げ、チェックボール１０２をリップ１３４から遠ざける。これにより、流体がチェックボール１０２を通り過ぎてケージポート１１４からチャンバ４２内に流れ込むための隙間が提供される。
【００８２】
次に、チャンバ４２内の流体必要量が満たされれば、チェックスプリング１０４の小さな付勢力がチェックボール１０２をリップ１３４側に付勢して、チャンバ４２内への流体の流れが遮断される。
【００８３】
チェーン１４からの緊張力が増加して、該緊張力によりテンショナアーム１２がプランジャ４０側に移動するとき（図１参照）、チャンバ４２内の流体圧がこれに対応して増加する。このような流体圧の増加により、チェックボール１０２とリップ１３４との強固なシール状態が維持される。このシール状態により、流体が流体導入口１２５から流出するのが防止される。
【００８４】
チャンバ４２内の圧力がリリーフスプリング１２８の付勢力に打ち勝つほどの所定の高いレベルにまで達すると、チャンバ４２内でチェックボール１０２およびリリーフディスク１３０の一部に作用する圧力は、リリーフスプリング１２８の付勢力に抗してチェックボール１０２およびリリーフディスク１３０を移動させる。
【００８５】
すなわち、図３に示されるように、リリーフディスク１３０はシートリング１０６から離れ、これにより、チェックボール１０２とシートリング面１０９との間、およびシートリング１０６とリリーフディスク１３０との間の流路が提供される。
【００８６】
流体は、液圧テンショナ１０の導入口２４を通って加圧流体源に戻り、その結果、チャンバ４２内の圧力が解放される。このような状態下では、流体は、シートリング１０６とチェックボール１０２との間を、またシートリング１０６の周囲の流路１０７を通って流れる。
【００８７】
次に、予め設定された最大圧力状態下では、チャンバ４２内のチェックボール１０２に対する圧力は、チェックボール１０２をシートリング面１０９に押し付け、これにより、チェックボール１０２とシートリング面１０９との間の流体の流れが阻止される。
【００８８】
その一方、シートリング１０６の内周には流路１０７が形成されているので、加圧された流体が流れることのできる小さな領域が依然として残されている。このため、チャンバ４２内からは減少した量の流体が流出することができ、流出した流体は、図４に示される流体供給源内に流入する。
【００８９】
流路の相対断面積およびチェックボール１０２，シートリング１０６間の断面積は、液圧テンショナ１０の所望の特性を獲得するのに要求される解放流量に応じて適宜選択される。最大圧力状態下においては、典型的には、たとえば毎分約６ミリリットルの解放流量を毎分約２ミリリットルに減少させることが要求される。
【００９０】
一般に、テンショナに見られる圧力パルスは、３０００〜４０００ヘルツのオーダーである。したがって、このような短時間の圧力ピークがみられる場合に、圧力解放のための断面積を減少させることによって、テンショナが流体を過剰に解放するのが防止されている。
【００９１】
流体がチャンバ内に戻る能力は低いため、圧力解放断面積を制限することにより、プランジャがスリーブ内に急激に戻るのが防止される。流体（オイル）の流れは、プランジャが急激に戻るのを止める程十分に減少するが、受入れ不可能なレベルの圧力に対して、チャンバ内に圧力を発生させるほどではない。
【００９２】
図６に示す他の実施態様について説明すると、この実施態様は、通常の運転状態下において、前述の他の実施態様と同様に作用する。圧力解放状態下では、本実施態様は次のように作用する。
【００９３】
すなわち、チャンバ４２内の高い圧力がリリーフスプリング１２８の付勢力を上回っているとにより、この圧力がテーパプラグ１４０およびリリーフディスク１３０をリリーフディスクストッパ部１３６から離れる側に並んで移動させる。流体は、テーパプラグ１４０のそばを通ってリリーフディスク１３０の周囲を回り、導入穴１２７内に戻る。
【００９４】
圧力がさらに上昇すると、テーパプラグ１４０のテーパ状端部１４２がバルブメンバストッパ部１４４に当接する。圧力はリリーフディスク１３０に作用し続け、リリーフディスク１３０をテーパプラグ１４０から離れる方向に移動させる。これにより、流体がリリーフディスク１３０のシート面１３３とテーパプラグ１４０のテーパ状基部１４６との間を流れるためのクリアランスが形成される。
【００９５】
このようにして、高圧状態下では、圧力を解放するための流体の流出領域は、リリーフディスク１３０の周囲、およびリリーフディスク１３０，テーパプラグ１４０間におけるリリーフディスク１３０のオリフィスの双方に形成される。
【００９６】
チャンバ４２内の流体圧が予め設定された最大値に達すると、該圧力が、リリーフディスク１３０をリリーフディスクリミッタ部１３８側に移動させるだろう。そして、リリーフディスク１３０が、リリーフディスクリミッタ部１３８との間をシールし、これにより、リリーフディスク１３０のオリフィスを通る流れが阻止される。
【００９７】
このようにして、流体を移動させるための残りの領域が、リリーフディスク１３０の外側の領域だけに狭められることになる。このような領域は、リリーフディスク１３０および導入穴１２７壁面間において所望のクリアランスを設計することによって容易に決定される。
【００９８】
図７および図８に示される他の実施態様は、図２ないし図４の実施態様に記述された機能と同様に作用する。図８の実施態様の場合には、バルブメンバとしてのディスク１０３がチェックボールよりも質量が小さいため、高周波数応答性を有している。このため、通常高回転数で運転されるとともに、これに対応してタイミングチェーンでの荷重変動が速い自動車用エンジンシステムに本実施態様は機能上よく適合している。
【００９９】
図９に示される他の実施態様もまた、図２ないし図４の実施態様に記述される機能と同様に作用する。一方、皿ばねの作用に関する記述がこの実施態様の理解を助ける。通常の圧力状態下では、皿ばねのばね力により、頂上部（図右端部）の皿ばね１５６がシートリング１０６に押し付けられる。チェックボール１０２は、皿ばね１５６の開孔内に嵌まり込んでいる。
【０１００】
プランジャ４０が外方に伸長するときには、チャンバ４２内の圧力が低くなるため、加圧流体源からの高い圧力がチェックスプリング１０４の付勢力に打ち勝ち、チェックボール１０２が頂上部の皿ばね１５６から押しのけられる。
【０１０１】
すると、流体が流体導入口１２５から流入して、積層された皿ばねの内部を通り、チェックボール１０２の外側を通ってチャンバ４２内に流入する。要求される流体量が満足されれば、チェックスプリング１０４がチェックボール１０２を頂上部の皿ばね１５６に押し付けて、バルブを閉め、流体の流れを停止させる。
【０１０２】
チャンバ４２内の圧力が予め設定されたレベルを超えれば、皿ばね１５６に作用する背圧が皿ばね積層体の付勢力に打ち勝ち、皿ばね積層体を圧縮させる。これにより、皿ばね１５６およびチェックボール１０２が流体導入口１２５に向かって並んで移動する。シートリング１０６から離れる頂上部の皿ばね１５６のこのような動きにより、流体がチャンバ４２内から加圧流体源に戻るためのクリアランスが形成され、その結果、過圧状態が軽減される。
【０１０３】
この図９に示す実施態様では、チェックボール１０２とシートリング１０６の開口との間にクリアランスが形成されている。運転中にチャンバ４２内の圧力が過圧状態を超えて上昇し続けると、この背圧を受けてチェックボール１０２および皿ばね１５６が並んで移動する。
【０１０４】
圧力が上昇したとき、チェックボール１０２はシートリング１０６内に移動し、その結果、チェックボール１０２とシートリング１０６の開口との間の隙間部分の断面積が減少する。この減少した断面積により、チャンバ４２内から多量の流体が解放されないようにするための、他の実施態様の作用において記述したのと同様の保護機能が発揮される。
【０１０５】
断面積の正確な減少量は、皿ばねの動き、皿ばねのばね力、シートリングのオリフィス径および選択されるチェックボール径について熟考することによって、当該技術分野の当業者により容易に設計される。
【０１０６】
あるいは、チェックボール径よりも小さなオリフィス径を有するシートリングを選択するようにしてもよい。この場合には、図４に示すようにチェックボールがシートリングに着座したとき、超過圧状態下での解放能力に必要な減少流路面積を提供するための流路がシートリングには必要である。
【０１０７】
図１０に示される他の実施態様は、図２ないし図４の作用で記述したように、実質的に機能する。この図１０では、閉じた状態のバルブが示されている。チャンバ内の圧力は、チェックスプリング１０４の付勢力と組み合わされたチェックボール１０２への背圧がチェックボール１０２をリップ１６４に押し付けるほど高いが、リリーフディスク１６０をシートリング１０６から離すほど高くはない。
【０１０８】
チェック・リリーフ弁を使用する利点の一つは、高周波数特性を与える高いスプリング力と小さな質量を有していることである。他の利点は、必要なアプリケーションに対して精選された応答性を獲得しようとする場合に、上述のように、個々の要素の設計を変えることによってその動的特性を簡単に変えることができる点である。また別の利点は、従来のリリーフバルブと異なり、高い解放圧力が作用したときにその流路断面積が減少するようにしたことにより、可変流路断面積を有するリリーフバルブを本発明が提供できる点である。
【０１０９】
これにより、作動流体がチャンバ内から過剰に解放されるのが防止されており、その結果、テンショナがチェーンに最小の緊張力を維持させてチェーンの制御を良好なものとする一方、受容できないレベルの圧力を解放するために少しの流体の流れが許容されている。さらに他の利点は、従来のテンショナハウジング内において、従来装着されていたものとは別の圧力解放能力を提供するために使用される代替品として、本発明が容易に製作される点である。
【０１１０】
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実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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る液圧チェーンテンショナによれば、チェック弁およびリリーフ弁の双方の機能を有しているので、実質的に一定の緊張力を維持できるようになる効果がある。また本発明によれば、チェーンに過負荷が作用した際にプランジャを元の位置に戻すことができるようになる。さらに本発明によれば、流体解放のための流路断面積を減少させるようにしたので、過度の圧力状態に達した際にチャンバ内から大量のオイルが流出するのを防止でき、プランジャが急激に元に戻るのを防止できる。また、高振動に対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様によるチェック・リリーフ弁を備えた液圧テンショナをチェーンとともに示す正面断面図。
【図２】液圧テンショナの主要部品の内部構造図。
【図３】圧力解放下におけるチェック・リリーフ弁の断面部分図。
【図４】最大圧力解放時におけるチェック・リリーフ弁の断面部分図。
【図５】シートリングの平面図であって、図４のＶ−Ｖ 線断面を示している。
【図６】チェック・リリーフ弁の変形例の断面部分図。
【図７】チェック・リリーフ弁の他の変形例の断面部分図。
【図８】チェック・リリーフ弁のさらに他の変形例の断面部分図。
【図９】チェック・リリーフ弁の別の変形例の断面部分図。
【図１０】チェック・リリーフ弁のさらに別の変形例を、テンショナハウジングから取り外した状態において示す断面図。
【符号の説明】
１０ 液圧テンショナ
２０ ハウジング
２２ ピストン穴
４０ プランジャ
４２ チャンバ
６０ スプリング
１００ チェック・リリーフ弁
１０２ チェックボール（バルブメンバ）
１０４ チェックスプリング
１２８ リリーフスプリング
１３０ リリーフディスク

Claims (8)

1. 一端に開口する穴が形成されたハウジングと、
   前記穴内にスライド可能に設けられるとともに、チャンバを有するプランジャと、
   前記ハウジングから突出する第１の方向に前記プランジャを付勢するスプリングと、
   前記チャンバ内に配置されるとともに、バルブメンバと、前記バルブメンバを前記第１の方向とは逆側の第２の方向に付勢するチェックスプリングと、前記バルブメンバに隣接するリリーフディスクと、前記リリーフディスクを前記バルブメンバに向かう前記第１の方向に付勢するリリーフスプリングとを有するチェック・リリーフ弁と、
   を備えた液圧テンショナ。
2. 請求項１記載の液圧テンショナにおいて、
   前記チェック・リリーフ弁が、前記バルブメンバと前記リリーフディスクとの間の固定位置にさらにシートリングを有しており、前記バルブメンバが、最大付勢位置において前記シートリングの第１の面に着座して、前記リリーフディスクを前記シートリングから距離をおいて保持するとともに、前記リリーフディスクが、最大付勢位置において前記シートリングの第２の面に接触して、前記バルブメンバを前記シートリングから距離をおいて保持している、
   ことを特徴とする請求項１記載の液圧テンショナ。
3. 請求項２記載の液圧テンショナにおいて、
   前記リリーフディスクが、オリフィスと、前記オリフィスの周囲において該リリーフディスクから延びるリップとを有するとともに、前記リップが前記バルブメンバ側に延び、前記バルブメンバが最大付勢を下回る付勢位置におかれている場合に、前記リップが前記バルブメンバと接触するほどの十分な長さを有しており、これにより、最大付勢位置に向かうさらなる動きがあったときに、バルブメンバがリリーフディスクをシートリングから離れる側に押し付けるようになっている、
   ことを特徴とする請求項２記載の液圧テンショナ。
4. 請求項３記載の液圧テンショナにおいて、
   前記シートリングが、圧力解放用の複数の流路を前記チャンバに関連して有しており、前記リリーフディスクが最大付勢位置にある場合には前記リリーフディスクが前記流路を閉塞し、予め設定されたチャンバ内の第１の高圧状態下においては、前記流路を閉塞するリリーフディスクの一部に流体が圧力を作用させるとともに、前記バルブメンバが前記リーフディスクと接触するときには、チャンバ内の圧力が前記リリーフスプリングの付勢力に打ち勝つほど大きく、これにより、前記リリーフディスクを前記シートリングから離反させて、流路およびバルブメンバ，シートリング間を通る流体の流れを許容し、また予め設定された第２の圧力状態下においては、バルブメンバが最大付勢位置に移動して、シートリングとの間でシール部を形成しかつ流路を通る流体の流れを許容している、
   ことを特徴とする請求項３記載の液圧テンショナ。
5. 請求項１記載の液圧テンショナにおいて、
   前記チェック・リリーフ弁が、
   前記バルブメンバを最大付勢位置に維持するように配置されたバルブメンバストッパ部と、
   前記リリーフディスクを最大付勢位置に維持するように配置されたリリーフディスクストッパ部と、
   前記リリーフスプリングの付勢力と対抗する側への前記リリーフディスクの動きを制限するように配置されたリリーフディスクリミッタ部とをさらに有している、
   ことを特徴とする請求項１記載の液圧テンショナ。
6. 請求項５記載の液圧テンショナにおいて、
   前記リリーフディスクがオリフィスを有するとともに、
   前記バルブメンバが、テーパ状端部とベース部とを備えた概略テーパ形状を有し、前記テーパ状端部が前記リリーフディスクオリフィスを超えて延びかつ前記バルブメンバストッパ部に隣接して配置され、前記ベース部がリリーフディスクオリフィスよりも大きな断面形状を有しており、
   前記リリーフディスクリミッタ部が、該リミッタ部に前記リリーフディスクが接触するときに前記リリーフディスクのオリフィスの周囲に対してシール部を形成している、
   ことを特徴とする請求項５記載の液圧テンショナ。
7. 請求項６記載の液圧テンショナにおいて、
   前記リリーフディスクリミッタ部および前記バルブメンバストッパ部が一体に形成されている、
   ことを特徴とする請求項６記載の液圧テンショナ。
8. 請求項１記載の液圧テンショナにおいて、
   前記リリーフスプリングが、ばね力を作用させるように互い違いに積層された複数の皿ばねから構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の液圧テンショナ。

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