JP4573901B2 - チェーンテンショナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸に設けられた駆動スプロケットと従動軸に設けられた従動スプロケットとに巻き掛けられた無端チェーンに所定の張力を付与すべく、第１支軸に揺動自在に枢支されて前記無端チェーンに摺接するメインアームと、前記メインアームを前記無端チェーンに向けて付勢する付勢力を発生するテンショナリフタと、第２支軸に揺動自在に枢支されて前記テンショナリフタの付勢力を前記メインア−ムに伝達するサブアームとを備えるチェーンテンショナ装置に関する。

エンジンのクランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するタイミングチェーンの弛み側に当接するテンショナアームに可撓性を持たせるとともに、テンショナリフタのプランジャとテンショナアームとの間に制御アームを介在させることで、可撓性を有するテンショナアームの振動がテンショナリフタに伝達されるのを制御アームにより抑制し、テンショナリフタの伸縮応答性および耐久性の向上を図るものが、下記特許文献１により公知である。

特開２００４−１００８８６号公報

ところで、油圧式のテンショナリフタのプランジャは、油圧およびスプリングの付勢力で突出方向に付勢されてテンショナアームをタイミングチェーンに押圧すべく前進し、タイミングチェーンからの反力を受けると油圧およびスプリングの付勢力に抗して後退するようになっている。従って、プランジャのストロークが大きくなると伸縮の応答性が低くなり、タイミングチェーンが短い周期での張力変動すると、プランジャの伸縮が追従できなくなる問題があった。プランジャの伸縮の応答性を高めるには、プランジャのストロークを小さく抑えれば良いが、テンショナアームの必要ストロークを確保するには、プランジャのストロークをむやみに小さくすることは困難である。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、チェーンテンショナ装置のテンショナアームのストロークを確保しながら、テンショナリフタのプランジャのストロークを小さく抑えて伸縮の応答性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、駆動軸に設けられた駆動スプロケットと従動軸に設けられた従動スプロケットとに巻き掛けられた無端チェーンに所定の張力を付与すべく、第１支軸に揺動自在に枢支されて前記無端チェーンに摺接するメインアームと、前記メインアームを前記無端チェーンに向けて付勢する付勢力を発生するテンショナリフタと、第２支軸に揺動自在に枢支されて前記テンショナリフタの付勢力を前記メインア−ムに伝達するサブアームとを備えるチェーンテンショナ装置において、前記メインアームに設けた第１摺動面を、前記サブアームに設けた第２摺動面に該サブアームの第２支軸側から摺動可能に当接させることで、前記テンショナリフタのストロークを拡大して前記メインアームに伝達することを特徴とするチェーンテンショナ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記メインアームは、その一端に前記第１支軸を備えるとともに、その他端に前記第１摺動面を備えることを特徴とするチェーンテンショナ装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記テンショナリフタのプランジャの先端部の曲率は、その先端部が当接する前記サブアームの背面の曲率よりも大きいことを特徴とするチェーンテンショナ装置が提案される。

尚、実施の形態のクランクシャフト１３は本発明の駆動軸に対応し、実施の形態の吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１７は本発明の従動軸に対応し、実施の形態のタイミングチェーン２１は本発明の無端チェーンに対応する。

請求項１の構成によれば、第１支軸に揺動自在に枢支されたメインアームの第１摺動面を、サブアームに設けた第２摺動面に該サブアームの第２支軸側から摺動自在に当接させ、テンショナリフタの付勢力でサブアームを介してメインアームを無端チェーンに向けて付勢する際に、テンショナリフタのストロークを拡大してメインアームに伝達するので、無端チェーンの張力変動が大きい場合であっても、テンショナリフタは少ないストロークを発生するだけでメインアームを応答性良く無端チェーンに追従させ、無端チェーンの張力を安定させて動力伝達性能の向上や耐久性の向上を図ることができる。

また請求項２の構成によれば、メインアームの一端に第１支軸を設けて他端に第１摺動面を設けたので、メインアームが無端チェーンから受ける荷重を拡大することなくサブアームからテンショナリフタに伝達することができ、テンショナリフタが受ける荷重を低減して該テンショナリフタの小型化を図ることができる。

また請求項３の構成によれば、テンショナリフタのプランジャの先端部の曲率を、その先端部が当接するサブアームの背面の曲率よりも大きくしたので、プランジャの先端部のエッジがサブアームの背面に接触するのを防止しながら、プランジャのストロークに対するサブアームの揺動角を充分に確保することができる。

エンジンのチェーンカバーを外した状態での部分正面図（第１の実施の形態） 図１の要部拡大図（第１の実施の形態） プランジャの先端部とサブアームの背面との接触状態を示す図（第１の実施の形態） エンジンのチェーンカバーを外した状態での部分正面図（第２の実施の形態） エンジンのチェーンカバーを外した状態での部分正面図（第３の実施の形態）

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はエンジンのチェーンカバーを外した状態での部分正面図、図２は図１の要部拡大図、図３はプランジャの先端部とサブアームの背面との接触状態を示す図である。

図１に示すように、エンジンＥのシリンダブロック１１と、その下面に結合されたクランクケース１２との間にクランクシャフト１３が回転自在に支持される。またシリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１４と、その上面に結合されたヘッドカバー１５との間に吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１７が回転自在に支持される。クランクシャフト１３の軸端に設けた駆動スプロケット１８と、吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１７の軸端にそれぞれ設けた２個の従動スプロケット１９，２０とに無端チェーンよりなるタイミングチェーン２１が巻き掛けられており、吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１７はクランクシャフト１３の回転数の２分の１の回転数で駆動される。

駆動スプロケット１８と排気カムシャフト１７の従動スプロケット２０との間に位置するタイミングチェーン２１の張り側の弦に摺接する第１固定チェーンガイド２２が、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１４に跨がるように複数のボルト２３…で固定される。また吸気カムシャフト１６および排気カムシャフト１７の２個の従動スプロケット１９，２０の間に位置するタイミングチェーン２１の弦に摺接する第２固定チェーンガイド２４が、ヘッドカバー１５に複数本のボルト２５…で固定される。

駆動スプロケット１８と吸気カムシャフト１６の従動スプロケット１９との間に位置するタイミングチェーン２１の緩み側の弦に摺接するメインアーム２６は、その上端がシリンダヘッド１４に第１支軸２７を介して揺動自在に枢支されるとともに、シリンダブロック１１に第２支軸２８を介してサブアーム２９の下端が揺動自在に枢支される。シリンダブロック１１に２本のボルト３０，３０で固定された油圧式のテンショナリフタ３１は、サブアーム２９を介してメインアーム２６をタイミングチェーン２１に押し付け、その弛みを防止すべく所定の張力を付与する。

図２から明らかなように、テンショナリフタ３１はボルト３０，３０でシリンダブロック１１に固定されるテンショナハウジング３２と、テンショナハウジング３２に形成されたシリンダ３２ａに摺動自在に嵌合するプランジャ３３と、プランジャ３３をシリンダ３２ａから突出する方向に付勢するコイルスプリング３４と、シリンダ３２ａに作動油を供給するチェックバルブ３５と、シリンダ３２ａから作動油を排出するリリーフバルブ３６とを備える。プランジャ３３が発生する付勢力は、作動油の油圧の大きさやコイルスプリング３４の弾発力の大きさを調整することで増減することができる。

チェックバルブ３５は、バルブハウジング３７に収納されたチェックボール３８と、チェックボール３８をバルブシート３９に着座する方向に付勢するバルブスプリング４０とを備えており、図示せぬオイルポンプから供給される作動油がテンショナハウジング３２に形成された油路３２ｂを介してバルブシート３９の背部に供給される。リリーフバルブ３６は、テンショナハウジング３２を貫通する開口３２ｃに配置されたバルブボディ４１と、バルブボディ４１を閉弁方向に付勢するバルブスプリング４２とで構成される。

テンショナリフタ３１のプランジャ３３の部分球状の先端部３３ａが、サブアーム２９の円弧状の背面２９ａに当接する。プランジャ３３の先端部３３ａの曲率は、サブアーム２９の背面２９ａの曲率よりも大きく設定されており、これによりプランジャ３３の先端部３３ａおよびサブアーム２９の背面２９ａは点接触することができる。

合成樹脂製のメインアーム２６は、その一側面にタイミングチェーン２１に摺接する合成樹脂製のライナー２６ａが設けられ、その他側面の第１支軸２７から最も遠い位置に第１隆起部２６ｂが突設される。また合成樹脂製のサブアーム２９は、前記背面２９ａと反対側であって、第２支軸２８から最も遠い位置に第２隆起部２９ｂが突設される。メインアーム２６の第１隆起部２６ｂの上側の第１摺動面２６ｃと、サブアーム２９の第２隆起部２９ｂの下側の第２摺動面２９ｃとが相互に摺接する。このとき、メインアーム２６の第１摺動面２６ｃは、その隆起部２６ｂよりも第１支軸２７側に位置し、サブアーム２９の第２摺動面２９ｃは、その隆起部２９ｂよりも第２支軸２８側に位置している。

次に、上記構成を備えた本発明の第１の実施の形態の作用を説明する。

エンジンＥの運転に伴って、駆動スプロケット１８および２個の従動スプロケット１９，２０に巻き掛けたタイミングチェーン２１が回転するとき、クランクシャフト１３の回転速度の変動等の原因によりタイミングチェーン２１の張力が変動すると、動力伝達性能が低下したりタイミングチェーン２１の耐久性が低下する可能性がある。

これを防止するために、駆動スプロケット１８および従動スプロケット１９に挟まれたタイミングチェーン２１の緩み側の弦の張力が減少し、メインアーム２６およびタイミングチェーン２１の接触面圧が低下すると、コイルスプリング３４の弾発力でプランジャ３３がシリンダ３２ａから突出する方向に移動し、それに伴ってテンショナリフタ３１の油路３２ｂから供給された高圧の作動油がチェックバルブ３５のチェックボール３８を押し開いてシリンダ３２ａ内に流入する。その結果、プランジャ３３に背面２９ａを押圧されたサブアーム２９が第２支軸２８まわりに時計方向に揺動し、その第２摺動面２９ｃでメインアーム２６の第１摺動面２６ｃを押圧することで、メインアーム２６は第１支軸２７まわりに反時計方向に揺動し、タイミングチェーン２１の緩み側の弦を押圧して張力を増加させる。

逆に、駆動スプロケット１８および従動スプロケット１９に挟まれたタイミングチェーン２１の緩み側の弦の張力が増加すると、タイミングチェーン２１からメインアーム２６およびサブアーム２９を介して伝達される荷重によりプランジャ３３が圧縮され、シリンダ３２ａの内圧が高まることでチェックバルブ３５が閉弁してリリーフバルブ３６が開弁し、プランジャ３３はコイルスプリング３４を圧縮しながらシリンダ３２ａの内部に没する方向に後退する。

ストロークの開始時に、プランジャ３３の先端部３３ａおよびサブアーム２９の背面２９ｂは点ａ１で当接し、サブアーム２９の第２摺動面２９ｃとメインアーム２６の第１摺動面２６ｃとは点ｂ１で当接しているが、ストロークの終了時には前記点ａ１および点ｂ１は、それぞれ点ａ２および点ｂ２へと移動する。

このように、タイミングチェーン２１の張力の増減に応じてテンショナリフタ３１のプランジャ３３がテンショナハウジング３２から出没することで、タイミングチェーン２１の張力を安定させることができ、これにより無端チェーン２１の動力伝達性能の向上や耐久性の向上を図ることができる。

ところで、テンショナリフタ３１のプランジャ３３の伸縮ストロークが大きいと、タイミングチェーン２１の張力の急激な増減にプランジャ３３の伸縮が追従できなくなり、テンショナリフタ３１がタイミングチェーン２１の張力の変動を抑制することができなくなる虞がある。しかしながら、本実施の形態によれば、プランジャ３３の小さい伸縮ストロークを拡大してメインアーム２６に伝達することで、メインアーム２６の必要なストロークに対するプランジャ３３のストロークを小さくし、プランジャ３３の伸縮をタイミングチェーン２１の張力の急激な増減に追従させることができる。

即ち、図２から明らかなように、サブアーム２９の第２摺動面２９ｃとメインアーム２６の第１摺動面２６ｃとを摺動自在に当接させたことにより、実線で示す状態から鎖線で示す状態にプランジャ３３がストロークＳ１だけ前進したとき、メインアームの下端は前記ストロークＳ１よりも大きいストロークＳ２だけ前進し、プランジャ３３の伸縮ストロークを拡大してメインアーム２６に伝達することができる。

またメインアーム２６の第１摺動面２６ｃが第１支軸２７から最も遠く離れた位置に設けられているので、タイミングチェーン２１からメインアーム２６が受ける荷重は増幅されることなくサブアーム２９からテンショナリフタ３１に伝達されることになり、テンショナリフタ３１が受ける荷重を軽減して該テンショナリフタ３１の小型化を図ることができる。

図３（Ａ）は、プランジャ３３の先端部３３ａの半径を２５ｍｍに設定し、サブアーム２９の背面２９ａの半径を無限大（直線）に設定した場合を示している。この場合、プランジャ３３が１０ｍｍストロークすると、サブアーム２９は１４．７°揺動する。

図３（Ｂ）は、プランジャ３３の先端部３３ａの半径を２５ｍｍに設定し、サブアーム２９の背面２９ａの半径を６０ｍｍに設定した場合を示している。この場合、プランジャ３３が１０ｍｍストロークすると、サブアーム２９は１５．８°揺動する。

このように、サブアーム２９の背面２９ａの半径を小さくするほど、サブアーム２９の揺動角を大きくしてメインアーム２６のストロークを増加させることができる。しかしながら、背面２９ａの半径を小さくし過ぎると、プランジャ３３のストロークの末期に、その先端部３３ａのエッジがサブアーム２９の背面２９ａに接触してコジリを発生する可能性があるため（図３（Ｂ）参照）、サブアーム２９の背面２９ａの半径は前記コジリが発生しない範囲で小さくすることが望ましい。

次に、図４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態は、第２支軸２８がサブアーム２９の下端に設けられているのに対し、第２の実施の形態は第２支軸２８がサブアーム２９の上端に設けられている点で異なっている。そしてメインアーム２６の隆起部２６ｂの下側に設けられた第１摺動面２６ｃが、サブアーム２９の隆起部２９ｂの上側に設けられた第２摺動面２９ｃに摺動自在に当接する。メインアーム２６の第１摺動面２６ｃが、サブアーム２９の第２摺動面２９ｃに該サブアーム２９の第２支軸側２８で当接することは、第１の実施の形態と同じである。

この第２の実施の形態によっても、テンショナリフタ３１のプランジャ３３のストロークに対して、メインアーム２６の下端のストロークを大きくし、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

次に、図５に基づいて本発明の第３の実施の形態を説明する。

第１、第２の実施の形態は、テンショナリフタ３１がシリンダ軸線に対して大きく交差する角度に配置されているが、第３の実施の形態では、テンショナリフタ３１がシリンダ軸線に対して略平行に配置されている。サブアーム２９はＬ字状の部材であり、その屈曲部が第２支軸２８によってシリンダブロック１１に枢支され、その短辺の先端の当接部２９ｄがテンショナリフタ３１のプランジャ３３の先端部３３ａに当接するとともに、その長辺の先端の第２摺動面２９ｃがメインアーム２６の下端の第１摺動面２６ｃに当接する。サブアーム２９の短辺はシリンダ軸線に対して略直角に配置され、サブアーム２９の長辺はシリンダ軸線に対して略平行に配置される。

サブアーム２９の短辺の長さａに対して長辺の長さｂは２倍以上にすることが望ましく、かつメインアーム２６の第１支軸２７から第１摺動面２６ｃまでの長さｃは、サブアーム２９の長辺の長さｂの２倍以上であって３倍程度であることが望ましい。尚、メインアーム２６を合成樹脂製とし、サブアーム２９をアルミニウム製とすることで、耐焼きつき性を高めることができる。

第３の実施の形態において、プランジャ３３の伸縮ストロークを拡大してメインアーム２６に伝達する原理は、第１、第２の実施の形態と異なっている。即ち、サブアーム２９の短辺の長さａに対して長辺の長さｂを２倍以上に設定したことで、プランジャ３３の伸縮ストロークをｂ／ａ倍に拡大してメインアーム２６に伝達することができ、タイミングチェーン２１が劣化により伸びても張力を適切に維持することができる。

しかも上記ストロークの拡大によりテンショナリフタ３１を小型化できるだけでなく、メインアーム２６が大きく振動しても、その振幅はａ／ｂ倍に縮小してプランジャ３３に伝達されることになり、プランジャ３３の伸縮が最小限に抑えられてテンショナリフタ３１の追従性が向上する。またメインアーム２６の第１支軸２７から第１摺動面２６ｃまでの長さｃを、サブアーム２９の長辺の長さｂの２倍以上であって３倍程度にすることで、テンショナリフタ３１を大型化することなく、メインアーム２６を充分な荷重で付勢することができる。

またテンショナリフタ３１はシリンダ軸線と略平行に配置されており、かつプランジャ３３が上向きに突出しているため、エンジンＥの搭載姿勢が変化しても、テンショナリフタ３１内の作動油がプランジャ３３の外周面との隙間を通過して外部に漏れるのを最小限に抑えることができる。しかもテンショナリフタ３１がシリンダ軸線に対して直角方向に張り出すことがないので、シリンダブロック１１の全幅を小さく抑えることができる。

尚、本実施の形態ではテンショナリフタ３１はシリンダブロック１１に設けられているが、その下方に結合されるクランクケース１２やロアブロックに跨がるように設けられていても良い。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態のテンショナリフタ３１は油圧式であるが、本発明は油圧を用いずにプランジャをスプリングだけで付勢する機械式のテンショナリフタに対しても適用することができる。

また実施の形態では従動スプロケット１９，２０の個数は２個であるが、１個であっても良い。

またメインアーム２６は剛体である必要はなく、板ばねから成るいわゆるブレードテンショナであっても良い。

また実施の形態ではメインアーム２６を合成樹脂製としているが、それを金属製とすることができる。この場合、メインアーム２６とサブアーム２９とが異なる材料となるため、摺動性が良好となる。

１３ クランクシャフト（駆動軸）
１６ 吸気カムシャフト（従動軸）
１７ 排気カムシャフト（従動軸）
１８ 駆動スプロケット
１９ 従動スプロケット
２０ 従動スプロケット
２１ タイミングチェーン（無端チェーン）
２６ メインアーム
２６ｃ 第１摺動面
２７ 第１支軸
２８ 第２支軸
２９ サブアーム
２９ａ 背面
２９ｃ 第２摺動面
３１ テンショナリフタ
３３ プランジャ
３３ａ 先端部

Claims (3)

1. 駆動軸（１３）に設けられた駆動スプロケット（１８）と従動軸（１６，１７）に設けられた従動スプロケット（１９，２０）とに巻き掛けられた無端チェーン（２１）に所定の張力を付与すべく、
   第１支軸（２７）に揺動自在に枢支されて前記無端チェーン（２１）に摺接するメインアーム（２６）と、
   前記メインアーム（２６）を前記無端チェーン（２１）に向けて付勢する付勢力を発生するテンショナリフタ（３１）と
   第２支軸（２８）に揺動自在に枢支されて前記テンショナリフタ（３１）の付勢力を前記メインア−ム（２６）に伝達するサブアーム（２９）とを備えるチェーンテンショナ装置において、
   前記メインアーム（２６）に設けた第１摺動面（２６ｃ）を、前記サブアーム（２９）に設けた第２摺動面（２９ｃ）に該サブアーム（２９）の第２支軸（２８）側から摺動可能に当接させることで、前記テンショナリフタ（３１）のストロークを拡大して前記メインアーム（２６）に伝達することを特徴とするチェーンテンショナ装置。
2. 前記メインアーム（２６）は、その一端に前記第１支軸（２７）を備えるとともに、その他端に前記第１摺動面（２６ｃ）を備え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装置。
3. 前記テンショナリフタ（３１）のプランジャ（３３）の先端部（３３ａ）の曲率は、その先端部（３３ａ）が当接する前記サブアーム（２９）の背面（２９ａ）の曲率よりも大きいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のチェーンテンショナ装置。

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