JP4428771B2

JP4428771B2 - 液圧テンショナ

Info

Publication number: JP4428771B2
Application number: JP26510199A
Authority: JP
Inventors: ロジャー・ティー・シンプソン
Original assignee: ボーグワーナー・インコーポレーテッド
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: US6139454A; JP2000136860A; EP0989328A3; EP0989328A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピストン上端に取り付けられ、ピストンからのオイルおよびエアのためのベント（通気装置）として作用するプラスチック製キャップを備えた液圧テンショナに関する。さらに詳細には、本発明は、プラスチックキャップがピストンのノーズ部の上に装着されるとともに、ピストンに対して短い距離だけ軸方向に移動可能に設けられ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】
〔発明の背景〕
本件出願は、１９９８年９月２１日に出願された米国仮出願第 60/101,216 号の利益を主張する。
【０００３】
ピストン上部において遠回りの道筋を有するベントを介して移動するオイルおよびエアは、プラスチックキャップの内側に蓄積される。予め設定された所定圧において、プラスチックキャップは上方に移動し、これにより、キャップ内側に蓄積されたオイルおよびエアが大気中に漏出される。
【０００４】
本発明によるプラスチックキャップは、エンジンシステム内に設置されたときにピストンが上方を向くテンショナのみならず、ピストンが下方を向くテンショナにも用いられる。エンジンが停止しているとき、ピストンスプリングがピストンを外方のテンショナアーム側に押圧する。これにより、プラスチックキャップをピストン先端に押圧して閉じさせるのに十分な力が作用して、高圧流体チャンバからのオイルの漏出が防止される。
【０００５】
動力伝達用チェーンが複数のスプロケット間を移動するときの該チェーンのための制御装置として、液圧テンショナのようなテンショニング装置が用いられている。チェーンが駆動スプロケットから従動スプロケットに動力を伝達するとき、スプロケット間のチェーンスパンのうちの一方のスパンは張られ、他方のスパンは弛む。チェーンの弛みスパンにある程度の緊張力を作用させてこれを維持するために、液圧テンショナは、テンショナアームまたは他のチェーンガイド機構を押圧するピストンを提供している。
【０００６】
チェーンの過剰な弛みを防止することは、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、十分な緊張力の作用していないチェーンは、歯飛びを起こし、あるいは、カムシャフトタイミングをずらし、エンジンに損傷を与えたり、エンジンを作動不良にしたりするかもしれないからである。その一方、内燃機関がおかれる過酷な環境下においては、種々の要因がチェーン緊張力の変動を生じさせる。
【０００７】
たとえば、温度の幅広い変化やエンジンの種々の部品の熱膨張係数の違いが、チェーンの緊張力を非常に高い値と低い値との間で変化させる。長期間の使用中に、動力伝達システムの構成部品の摩耗がチェーン緊張力を低下させる。また、カムシャフトおよびクランクシャフトにより生じる捩じり振動がチェーン緊張力をかなり変化させる。たとえばエンジン停止時やエンジン始動不良時に発生するエンジンの逆回転もまたチェーン緊張力を変動させる。これらの理由により、チェーンの弛み側に必要な緊張力を確保するための液圧テンショナのような機構が必要になってくる。
【０００８】
液圧テンショナは、適切なチェーン緊張力を維持するための一般的な装置である。一般に、これらの装置は、チェーンの弛み側においてチェーンを押圧するテンショナアームまたはレバーアームを採用している。このレバーアームは、チェーンを押圧し、チェーン弛み時に緊張力を与えるとともに、チェーン緊張時に抗力を提供しなければならない。
【０００９】
典型的な液圧テンショナは、中空シリンダの形態をとるピストンを有している。ピストンは、ハウジングの穴内をスライドするとともに、ピストンスプリングによってハウジングから外方のテンショナアームおよびチェーンの側に付勢されている。ピストンの内部は、ハウジングの穴または開口との間で高圧流体チャンバを形成している。高圧流体チャンバは、外部の加圧流体源に接続されたまたは外部の加圧流体源を提供する低圧チャンバまたはリザーバに一方向チェックバルブを介して接続されている。
【００１０】
エンジン始動時には、チェーンが走行を開始すると、ピストンに作用するスプリング力がピストンをさらに外方に移動させる。ピストンの外方への移動は、高圧流体チャンバ内に低圧状態すなわち吸入チェックバルブ前後に圧力差を生じさせる。これにより、吸入チェックバルブが開き、リザーバまたは低圧チャンバから高圧チャンバ内への流体の流れが許容される。
【００１１】
高圧流体チャンバが流体で十分に満たされている場合には、ピストンを内方に移動させるチェーンからの力は、チャンバ内の流体の抗力およびスプリング力による外方への力と釣り合う。チャンバ内の流体に対するチェーンからの力はまたチェックバルブを閉じさせ、これにより、チャンバ内にさらに流体が追加されるのが防止される。
【００１２】
種々の形式の液圧テンショナが、スズキらの米国特許第 5,352,159号、ガペットらの米国特許第 4,792,322号およびサッソンの米国特許第 4,850,941号に記述されている。サッソンによる液圧テンショナは、ピストンに取り付けられたチェックバルブを有しており、該チェックバルブは相対的に小さな高圧チャンバを提供している。高圧チャンバは、ハウジングに形成されたキャビティの一部およびピストンによって限定されている。テンショナは、ボディおよびピストン間にスプリングを有しておらず、チャンバからエアの排出を許容する手段を有していない。
【００１３】
米国特許第 4,826,470号は、ピストンのノーズ部に取り付けられたチェックバルブを有する液圧テンショナを開示している。このチェックバルブは、ピストンからエアが漏出するのを許容している。米国特許第 4,507,103号は、直列に接続されたチェックバルブおよびベントを備えた液圧テンショナについて開示している。チェックバルブは、低い開口圧を有しており、これにより、流体は、高圧チャンバからチェックバルブを通り、ベントの遠回りの道筋から大気中に流出する。
【００１４】
本発明の目的は、チャンバ内のエアを漏出させることができる液圧テンショナを提供することにある。
【００１５】
【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、穴を有するハウジングと、前記穴内にスライド可能に受け入れられ、前記穴との間で流体チャンバを形成するとともに、第１の開孔が形成された上端を有し、前記第１の開孔が流体チャンバからピストン外部への流路を形成している中空ピストンと、前記中空ピストンの内部に配置され、前記中空ピストンを前記穴から突出する方向に付勢するピストンスプリングと、前記流体チャンバおよび加圧流体源の間に設けられ、前記チャンバ内への流体の流れを許容しかつ逆方向の流体の流れを制限するチェックバルブと、前記中空ピストン上端に配置され、大気へ通じる流体の流れを許容する第２の開孔を有するとともに、流体が前記第２の開孔から漏出するのが防止された閉塞位置、および流体が前記第２の開孔を通って大気中に漏出するのが許容された開放位置をとり得るように軸方向移動可能なプラスチックキャップ部材とを備えていることを特徴としている。
【００１６】
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、前記プラスチックキャップ部材が、半径方向に延びるタブ部材を有するとともに、前記中空ピストン上端が半径方向の溝を有しており、前記タブ部材が前記半径方向の溝の内部に配置されていることを特徴としている。
【００１７】
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、前記タブ部材が前記半径方向の溝の内部を軸方向に移動可能になっており、前記タブ部材の軸方向移動量が前記プラスチックキャップ部材の軸方向移動量と等しくなっていることを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記中空ピストン上端の内部に配置されたベント部材をさらに備えており、前記ベント部材が前記ピストンスプリングによって前記中空ピストン上端側に付勢されていることを特徴としている。
【００１９】
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、前記プラスチックキャップ部材の前記第２の開孔が流体の流れを許容する複数の孔から構成されていることを特徴としている。
【００２０】
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、前記孔が前記中空ピストン上端から半径方向外方に配置されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項７の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記プラスチックキャップ部材と前記中空ピストン上端との間には、スプリングが配置されており、前記スプリングが、前記プラスチックキャップ部材を前記中空ピストン上端から離れる側に付勢していることを特徴としている。
【００２２】
請求項８の発明に係る液圧テンショナは、請求項７において、前記中空ピストン上端が軸方向の溝を有しており、前記スプリングが前記軸方向の溝内に配置されていることを特徴としている。
【００２３】
本発明においては、流体チャンバ内に混入したエアは、中空ピストン上端の第１の開孔を通って、プラスチックキャップ部材の内部に流入する。そして、プラスチックキャップ部材が開放位置に配置されたときに、エアは、該プラスチックキャップ部材の第２の開孔を通って大気中に排出される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
〔発明の要約〕
本発明は、ピストンのノーズ部に装着されてベントまたはチェックバルブを形成するプラスチックキャップを備えた液圧テンショナに関する。プラスチックキャップは、ピストンに対して軸方向に短い距離だけ移動し得るようになっている。高圧チャンバからのオイルおよびエアは、プラスチックキャップを満たし、圧力が所定圧に達したとき、キャップがピストン先端から持ち上がって、オイルおよびエアの漏出を許容する。
【００２５】
一実施態様においては、液圧テンショナが、中央に穴が形成されたハウジングを有している。穴内には、中空のプランジャまたはピストンがスライド可能に受け入れられている。中空ピストンの外側には、加圧流体源またはリザーバが形成されている。ハウジングの基部またはピストンの開口端の下方には、一方向チェックバルブが設けられている。中空ピストンおよび穴によって形成される領域には、高圧流体チャンバが形成されている。一方向チェックバルブは、リザーバから高圧流体チャンバ内への流体の流れを許容するとともに、ピストン外側への逆方向の流体の流れを制限している。
【００２６】
スプリング力によってピストンが外方に移動すると、チェックバルブの前後に圧力差が形成され、リザーバまたは他の流体源からチェックバルブを通って高圧チャンバ内に流体が流入する。チェーンからピストンへの内方の力が高圧チャンバ内の流体の抗力およびスプリング力による外方の力と釣り合うまで、ピストンは外方に移動する。
【００２７】
プラスチックキャップは、ピストンの上端に配置されている。ピストンは、プラスチックキャップ下方のピストンの一部をピストンスプリングが押圧するように、形成されている。エンジン停止時には、ピストンを押圧するピストンスプリングの力は、プラスチックキャップを押圧するテンショナアームの力と協働して、ピストンに対してキャップを閉じさせオイルの漏出を防止するほど十分であるべきである。
【００２８】
エンジン運転時には、キャップ内に蓄積するオイルおよびエアの力は、キャップをピストンから離れる側に移動させてオイルおよびエアの漏出を許容するほど十分な大きさにまで増加しなければならない。あるいは、キャップをピストンから離れる側に移動させるために、ばね力の小さなスプリングがキャップおよびピストン上端の間に配置されていてもよい。
【００２９】
本発明のこれらおよびその他の特徴・目的をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳細な記述が参照されるべきである。
【００３０】
〔好ましい実施態様の詳細な説明〕
本発明は、プラスチックキャップベントまたはチェックバルブを備えた液圧テンショナに関する。液圧テンショナは、ハウジングの穴内にスライド可能に受け入れられた概略円筒状の中空ピストンを有している。ハウジングの底部には、一方向チェックバルブが取り付けられている。チェックバルブは、該チェックバルブ、ピストン内壁および穴により形成される高圧流体チャンバに流入する流体の流れを調整する。
【００３１】
ピストンは、ピストンスプリングによって穴から外方に付勢されている。スプリングは、ピストン内側において高圧流体チャンバ内に設けられている。加圧流体は、外部の加圧流体源からハウジングの開口を通り、チェックバルブを介してピストン内に供給される。チェックバルブは、リザーバまたは他の加圧流体源から高圧チャンバ内への加圧流体の流れを調整する一方、逆方向への流れを防止している。
【００３２】
図１は、本発明の一実施態様を示している。液圧テンショナ１０は、ピストンスプリング６０およびチェックバルブ１００の双方を有している。テンショナ１０は、ピストンのための開口を提供する穴２３を中央に有する円筒状のハウジング２０を有している。ハウジング２０は、ハウジング外側にねじが形成されてエンジンブロックのねじ穴内に受け入れられるカートリッジ型ハウジングであってもよい。
【００３３】
中空の円筒状ピストンまたはプランジャ４０は、ハウジング２０の穴２３内に同心に配置されている。中空ピストン４０は、プラスチックキャップ５０によって閉じられた上端４１と、下端４２と、側部４３，４４とを有している。ハウジング２０の下端には、一方向チェックバルブ１００が設けられている。チェックバルブ１００とピストン４０および穴２３の内壁面との間には、高圧流体チャンバ２２が形成されている。流体チャンバ２２の大きさは、ピストン４０が外方に移動すると増加する。
【００３４】
ピストンスプリング６０は、ピストン４０を穴２３から突出する方向または外方に付勢している。スプリング６０は、ハウジング２０の内側に配置されており、チェックバルブ１００の上部に着座している。スプリング６０の他端は、遠回りの道筋を有しかつピストン４０の上部に装着されたベントバルブ５２の内面に当接している。プラスチックキャップ５０は、ピストン４０の上端に圧入されまたはぱちんと嵌め込まれている。
【００３５】
プラスチックキャップ５０は、当該分野で知られた任意の手段によって、ピストン４０の上部に装着されている。プラスチックキャップ５０は、該キャップ端部のタブ５４，５６とこれに対応するピストン上端の溝５８との間の隙間によって、軸方向に短い距離だけ移動し得るようになっている。キャップ５０は、オイルおよびエアの大気中への漏出を許容する小さな開孔６１，６２を有している。
【００３６】
一方向チェックバルブ１００は、好ましくは、ピストン４０の開口端である下端４２の下方においてハウジング２０内に取り付けられている。チェックバルブ１００は、該チェックバルブ１００の前後に圧力差が生じたときに、低圧のリザーバまたは図示しない加圧流体源から開孔７０を通って高圧流体チャンバ２２内に向かう流体の流れを許容している。チェックバルブ１００は、好ましくは、ボール１０２と、ブラケットまたはケージ１０５から離れたボールシート１０４側にボール１０２を付勢するスプリング１０３とを有している。
【００３７】
ハウジング２０内においてチェックバルブ１００の基部には、チェックバルブシール１０６が配置されている。チェックバルブ１００は、米国特許第 5,259,820号および米国特許第 5,277,664号に示され記述されるような可変オリフィスチェックバルブであってもよい。これら両米国特許は、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件出願の中に含まれる。チェックバルブ１００の正確な形状は、要求される動的応答性に応じて決定される。
【００３８】
遠回りの道筋を有するプラスチック製のベントバルブ５２は、ハンターらの米国特許第5,346,436号またはスミスの米国特許第 5,718,650号に記述されるような形式ものでよい。ハンターらの米国特許では、中空プランジャの上部にディスク状のベントが配置されており、該ベントには、その始端から終端に到るまで曲がりくねった遠回りの道筋を有するエアベント通路が形成されている。
【００３９】
またスミスの米国特許では、同様に、中空プランジャの上部にディスク状のベントが配置されているが、該ベントは焼結粉末合金製の多孔性ベントであり、ベント内の孔からエアが漏出するようになっている。これら両米国特許は、引用することによって本件出願の中に含まれる。なお、他の形式のベントを採用することも可能である。ピストン４０上部の通路５５は、ベントとして作用するために、その直径が十分に小さくなっている。
【００４０】
ピストンが下方に向くように設置されるタイプのテンショナの場合、エンジンの停止時には、オイルおよびエアがベントバルブ５２を通って流れる。このとき、プラスチックキャップ５０は、ベントバルブ５２内に蓄積したオイルがピストン上端４１から漏出するのを防止する。エンジンが運転を開始すると、テンショナアームがプラスチックキャップ５０の上端から離れる側にわずかに移動する。
【００４１】
このとき、プラスチックキャップ５０およびピストン上端４１間の隙間に十分な量のオイルおよびエアが蓄積されていると、キャップ５０がピストン上端４１から離れ、オイルおよびエアが通路５５および開孔６２を通って漏出する。オイルおよびエアは、キャップ５０に対するチェーンおよびテンショナアームの抗力に打ち勝つような十分な圧力を形成するように、蓄積されなければならない。
【００４２】
エンジンが運転を開始してテンショナアームがキャップ５０から離れる側に移動すると、チェーンおよびテンショナアームの抗力は減少する。通常のエンジン運転状態下のように、キャップ５０に大きな抗力が作用するチェーン緊張状態の前には、蓄積されたオイルおよびエアが、キャップ５０の外方への移動によってキャップ内部から迅速に排出される。
【００４３】
図３には、本発明の他の実施態様が示されており、ここでは、ばね力の小さいスプリング８０がキャップ５０およびピストン上端４１間に配置されている。スプリング８０は、キャップ５０をピストン上端４１から離れる側に移動させるための付加的な力を与えている。スプリング８０は、ピストン上端４１に形成された溝８２内に装着されることによって、ピストン４０を付勢している。
【００４４】
液圧テンショナ１０の始動時には、テンショナアームがピストン４０から離れる。これにより、キャップ５０が開いて外方に移動し、蓄積されたオイルおよびエアを排出する。テンショナアームがさらに外方に移動すると、ピストン４０が外方に移動し、その結果、高圧流体チャンバ２２内に低圧状態が形成される。これにより、流体がチェックバルブ１００を通ってチャンバ２２内に流入し、チャンバ２２を満たし始める。チェックバルブ１００の前後の圧力差により、チェックバルブ１００が開き、チャンバ２２内への流体の流れが許容される。
【００４５】
エンジンが一旦定常運転状態に達すると、ピストン４０に対するチェーンからの内方の力が流体およびスプリングの抗力と釣り合い、チェックバルブ１００が閉じてチェックバルブ２２から外側への流体の流れを防止する。運転中には、ピストン４０に対するチェーンからの力は、チャンバ２２内の加圧流体およびスプリング６０の抗力と釣り合っている。
【００４６】
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、本発明の原理を採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。
【００４７】
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。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る液圧テンショナによれば、ピストン上端にプラスチックキャップ部材を設けたので、流体チャンバ内に混入したエアは、中空ピストン上端の開孔を通って、プラスチックキャップ部材の内部に流入する。そして、プラスチックキャップ部材が開放位置に配置されたときに、エアは、該プラスチックキャップ部材の開孔を通って大気中に排出される。このようにして、流体チャンバ内に混入したエアを大気中に排出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施態様による液圧テンショナの断面図であって、ピストン上端のプラスチックキャップベントを示している。
【図２】図１の液圧テンショナにおけるプラスチックキャップベント部分の拡大図である。
【図３】本発明の他の実施態様による液圧テンショナのプラスチックキャップベント部分の拡大図であって、ばね力の低いスプリングがキャップおよびピストン間に配置された状態を示している。
【符号の説明】
１０液圧テンショナ
２０ハウジング
２２流体チャンバ
２３穴
４０ピストン
５０プラスチックキャップ
５２ベントバルブ
５５通路
６０ピストンスプリング
６１，６２開孔

Claims

液圧テンショナであって、
穴を有するハウジングと、
前記穴内にスライド可能に受け入れられ、前記穴との間で流体チャンバを形成するとともに、第１の開孔が形成された上端を有し、前記第１の開孔が流体チャンバからピストン外部への流路を形成している中空ピストンと、
前記中空ピストンの内部に配置され、前記中空ピストンを前記穴から突出する方向に付勢するピストンスプリングと、
前記流体チャンバおよび加圧流体源の間に設けられ、前記チャンバ内への流体の流れを許容しかつ逆方向の流体の流れを制限するチェックバルブと、
前記中空ピストン上端に配置され、大気へ通じる流体の流れを許容する第２の開孔を有するとともに、流体が前記第２の開孔から漏出するのが防止された閉塞位置と、流体が前記第２の開孔を通って大気中に漏出するのが許容された開放位置とをとり得るように軸方向移動可能なプラスチックキャップ部材と、
を備えた液圧テンショナ。
請求項１において、
前記プラスチックキャップ部材が、半径方向に延びるタブ部材を有するとともに、前記中空ピストン上端が半径方向の溝を有しており、前記タブ部材が前記半径方向の溝の内部に配置されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項２において、
前記タブ部材が前記半径方向の溝の内部を軸方向に移動可能になっており、前記タブ部材の軸方向移動量が前記プラスチックキャップ部材の軸方向移動量と等しくなっている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項１において、
前記中空ピストン上端の内部に配置されたベント部材をさらに備えており、前記ベント部材が前記ピストンスプリングによって前記中空ピストン上端側に付勢されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項１において、
前記プラスチックキャップ部材の前記第２の開孔が流体の流れを許容する複数の孔から構成されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項５において、
前記孔が前記中空ピストン上端から半径方向外方に配置されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項１において、
前記プラスチックキャップ部材と前記中空ピストン上端との間には、スプリングが配置されており、前記スプリングが、前記プラスチックキャップ部材を前記中空ピストン上端から離れる側に付勢している、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
請求項７において、
前記中空ピストン上端が軸方向の溝を有しており、前記スプリングが前記軸方向の溝内に配置されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。