JP4806322B2 - チェーンテンショナ - Google Patents

Description

この発明は、自動車エンジンのカムシャフトを駆動するタイミングチェーンの張力保持に用いられるチェーンテンショナに関する。

自動車のエンジンは、一般に、クランクシャフトの回転を、エンジンカバー内のエンジンルームに収容されたタイミングチェーンを介してカムシャフトに伝達し、そのカムシャフトの回転により燃焼室のバルブの開閉を行なう。ここで、チェーンの張力を適正範囲に保つために、支点軸を中心として揺動可能に設けたチェーンガイドと、そのチェーンガイドをチェーンに押さえ付ける方向に付勢するチェーンテンショナとからなる張力調整装置が多く用いられる。

この張力調整装置に組み込まれるチェーンテンショナとして、有底筒状のシリンダ内にチェーン押圧用のプランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャの移動により容積が変化するシリンダ内の圧力室内に作動油を溜め、圧力室の容積が拡大する方向にプランジャを付勢するスプリングを設け、シリンダ外部と圧力室を連通させる給油通路をシリンダに形成し、その給油通路に、シリンダ外部から圧力室内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブを設けたものが知られている（特許文献１）。

このチェーンテンショナは、チェーンの張力が小さくなると、スプリングの付勢力によりプランジャが移動し、チェーンの弛みを吸収する。このとき、給油通路を通じて圧力室内に作動油が供給されるので、プランジャは速やかに移動し、チェーンの弛みを迅速に吸収する。

一方、チェーンの張力が大きくなると、チェーンの張力によってプランジャが移動し、チェーンの緊張を吸収する。このとき、チェックバルブが閉じ、プランジャとシリンダの摺動面間の絞り通路を通じて圧力室内からシリンダ外部に作動油をリークさせるので、プランジャはゆっくりと移動し、チェーンの張力を安定した状態に保つ。

また、上記のチェーンテンショナは、チェックバルブが、環状のバルブシートと、そのバルブシートと接離可能に設けたチェックボールと、そのチェックボールを保持する有底筒状のリテーナとで構成される。リテーナは、一般に、絞り加工によって形成され、底部に対する筒部の曲げ内径が０．５ｍｍとなるように形成される。
特開２００６−１７２１４号公報

しかし、エンジン作動中、クランクシャフトの回転力の変動やカムシャフトの回転抵抗の変動がチェーンに伝達するので、圧力室の圧力が高周波で振動する。４気筒エンジンの場合、クランクシャフトが１回転するごとに２回の回転変動が生じるので、エンジンが６０００回転／分で回転しているとき、圧力室の圧力は２００Ｈｚの高周波で振動する。このように、圧力室の圧力が高周波で振動すると、チェックバルブのチェックボールがリテーナに繰り返し衝突し、チェックバルブのリテーナに、繰り返し荷重が作用する。そのため、上記のチェーンテンショナは、チェックバルブのリテーナが破損しやすかった。

この発明が解決しようとする課題は、チェックバルブのリテーナの耐久性を向上させ、チェーンテンショナの信頼性を確保することである。

上記の課題を解決するために、前記リテーナの底部に対する筒部の曲げ内径を、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍとした。

この発明のチェーンテンショナは、リテーナの底部に対する筒部の曲げ内径を、０．８ｍｍよりも大きくしたので、リテーナの底部にチェックボールが衝突したときにリテーナの底部と筒部の間に生じる応力集中が緩和され、リテーナが破損しにくい。

図１に、この発明の実施形態のチェーンテンショナを組み込んだチェーン伝導装置を示す。このチェーン伝導装置は、エンジンのクランクシャフト１に固定されたスプロケット２と、カムシャフト３に固定されたスプロケット４とがチェーン５を介して連結されており、そのチェーン５がクランクシャフト１の回転をカムシャフト３に伝達し、そのカムシャフト３の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）の開閉を行なう。スプロケット２，４、チェーン５は、エンジンカバー６内のエンジンルームに収容されている。

また、エンジンルーム内には、支点軸７を中心として揺動可能に支持されたチェーンガイド８が設けられ、エンジンカバー６には、チェーンガイド８をチェーン５に押さえ付ける方向に付勢するチェーンテンショナ９が取り付けられている。

チェーンテンショナ９は、シリンダ１０がエンジンカバー６に形成されたテンショナ取り付け孔１１に挿入され、シリンダ１０の外周に一体に形成されたフランジ部１２がエンジンカバー６にボルト１３で固定されている。また、シリンダ１０の外周には、エンジンルームからの作動油の漏れを防止するＯリング１４が設けられている。

シリンダ１０は、図２に示すように、エンジンカバー６内に向けて開口する有底筒状に形成されており、シリンダ１０内には、チェーン押圧用のプランジャ１５が軸方向に摺動可能に挿入され、このプランジャ１５によりシリンダ１０内に圧力室１６が形成されている。

プランジャ１５とシリンダ１０の摺動面間には、圧力室１６とシリンダ１０の外部とを連通させるリーク隙間１７が形成されている。リーク隙間１７は微小であり、圧力室１６からシリンダ１０の外部に流れる作動油の流量を制限する。

プランジャ１５は、圧力室１６内に組み込まれたスプリング１８で圧力室１６の容積を拡大する方向に付勢されている。シリンダ１０には、シリンダ１０の外部から圧力室１６に連通する給油通路１９が形成され、圧力室１６内に作動油が溜められている。

給油通路１９の圧力室１６側の端部には、シリンダ１０の外部から圧力室１６内へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ２０が設けられている。チェックバルブ２０は、シリンダ１０の内周に圧入された環状のバルブシート２１と、バルブシート２１に接離可能に設けられたチェックボール２２と、チェックボール２２を保持するリテーナ２３とからなる。

リテーナ２３は、図３に示すように、筒部２３Ａと、筒部２３Ａの一端に形成された底部２３Ｂと、筒部２３Ａの他端に形成された外向きの鍔部２３Ｃとからなり、金属板を絞り加工して形成されている。また、リテーナ２３には、筒部２３Ａを横切って底部２３Ｂから鍔部２３Ｃの外周に至る開口２４が形成され、その開口２４を通じて作動油が出入り可能となっている。また、底部２３Ｂに対する筒部２３Ａの曲げ内径Ｒは、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲となっている。

プランジャ１５には、圧力室１６をエンジンルームに連通させる逃がし通路２５が形成され、逃がし通路２５の圧力室１６側の開口には、圧力室１６内の圧力が予め設定された圧力よりも大きくなったときに開くリリーフバルブ２６が設けられている。

また、シリンダ１０には、図２に示すように、プランジャ１５の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング２７が組み込まれ、プランジャ１５の外周には、周方向に連続するリング係合溝２８が軸方向に間隔をおいて複数形成されている。レジスタリング２７は、リング係合溝２８と係合し、プランジャ１５を軸方向に移動させることにより拡径して、リング係合溝２８との係合を解除可能となっている。

リング係合溝２８は、プランジャ１５の軸線に沿った断面形状が非対称に形成されており、圧力室１６の容積が拡大する方向にプランジャ１５を押圧すると、レジスタリング２７が拡径してプランジャ１５の移動を許容するが、圧力室１６の容積が縮小する方向にプランジャ１５を押圧すると、レジスタリング２７がリング係合溝２８の内面を係止し、プランジャ１５の移動を禁止するように形成されている。

また、シリンダ１０には、圧力室１６からシリンダ１０の外周に至るねじ孔２９が形成され、ねじ孔２９には雄ねじ部品３０がねじ込まれている。また、シリンダ１０の外周とテンショナ取り付け孔１１の内周の間には、ねじ孔２９の位置からエンジンルームに至るエア抜き通路３１が形成されており、圧力室１６内に混入したエアが、ねじ孔２９の内周と雄ねじ部品３０の間の隙間、エア抜き通路３１を順に通ってエンジンルーム内に抜けるようになっている。

つぎに、このチェーンテンショナ９の動作例を説明する。

チェーン５の張力が小さくなると、プランジャ１５が、スプリング１８の付勢力によって圧力室１６の容積が拡大する方向に移動し、チェーン５の弛みを吸収する。このとき、給油通路１９を通じて圧力室１６内に作動油が供給されるので、プランジャ１５は速やかに移動し、チェーン５の弛みを迅速に吸収する。

また、チェーン５が伸びてきたときは、プランジャ１５は、レジスタリング２７をリング係合溝２８に係脱させて移動し、チェーン５の弛みを吸収する。

一方、チェーン５の張力が大きくなると、プランジャ１５が、チェーン５の張力によって圧力室１６の容積が縮小する方向に移動し、チェーン５の緊張を吸収する。このとき、チェックバルブ２０が閉じ、圧力室１６内の作動油をリーク隙間１７を通じてシリンダ１０の外部にリークさせるので、プランジャ１５はゆっくりと移動し、チェーン５の張力を安定した状態に保つ。

また、チェーン５の張力が急激に大きくなると、圧力室１６内の圧力が上昇してリリーフバルブ２６が開く。これにより、圧力室１６の作動油が逃がし通路２５を通ってエンジンルームに逃げ、プランジャ１５が速やかに移動し、チェーン５の張力が過大となるのを防止する。

このチェーンテンショナ９は、エンジン作動中、クランクシャフト１の回転力の変動やカムシャフト３の回転抵抗の変動がチェーン５に伝達するので、圧力室１６の圧力が高周波で振動する。そのため、チェックボール２２がリテーナ２３に繰り返し衝突し、リテーナ２３に繰り返し荷重が作用するが、このチェーンテンショナ９は、リテーナ２３の底部２３Ｂに対する筒部２３Ａの曲げ内径が大きいので、チェックボール２２が底部２３Ｂに衝突したときに底部２３Ｂと筒部２３Ａの間に生じる応力集中が緩和され、リテーナ２３が破損しにくい。

従来品のチェーンテンショナのリテーナと、発明品のチェーンテンショナのリテーナについて疲労試験を行なった。

各リテーナは、いずれも肉厚が０．４ｍｍであるが、従来品のチェーンテンショナのリテーナは、底部に対する筒部の曲げ内径が、０．５ｍｍであるのに対し、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、１．０ｍｍである。

従来品のチェーンテンショナのリテーナと発明品のチェーンテンショナのリテーナについて、サンプル品を２個ずつ用意し、各サンプル品の底部に３０Ｎの荷重を２００Ｈｚの周波数で作用させ、リテーナの底部と筒部の間に疲労破壊を生じたときの負荷回数を測定した。その測定結果を図４に示す。

従来品のチェーンテンショナのリテーナは、図４に示すように、負荷回数が約６×１０^４回で疲労破壊を生じたのに対し、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、負荷回数が約４×１０^５回で疲労破壊を生じた。これにより、発明品のチェーンテンショナのリテーナは、従来品のチェーンテンショナのリテーナに比べて、耐久性が約６．７倍に向上していることが分かる。

この発明の実施形態のチェーンテンショナを組み込んだチェーン伝導装置を示す正面図 図１に示すチェーンテンショナの拡大断面図 図２に示すチェックバルブの拡大図 従来品のチェーンテンショナのリテーナと、発明品のチェーンテンショナのリテーナとについて行なった疲労試験の結果を示す図

符号の説明

９ チェーンテンショナ
１０ シリンダ
１５ プランジャ
１６ 圧力室
１７ リーク隙間
１８ スプリング
１９ 給油通路
２０ チェックバルブ
２１ バルブシート
２２ チェックボール
２３ リテーナ
２３Ｂ 底部
２３Ａ 筒部
Ｒ 曲げ内径

Claims (1)

1. 有底筒状のシリンダ（１０）内にチェーン押圧用のプランジャ（１５）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ（１５）の移動により容積が変化する前記シリンダ（１０）内の圧力室（１６）内に作動油を溜め、前記プランジャ（１５）と前記シリンダ（１０）の摺動面間に前記圧力室（１６）とシリンダ（１０）外部を連通させる絞り通路（１７）を設け、前記圧力室（１６）の容積が拡大する方向に前記プランジャ（１５）を付勢するスプリング（１８）を設け、シリンダ（１０）外部と前記圧力室（１６）を連通させる給油通路（１９）を前記シリンダ（１０）に形成し、その給油通路（１９）に、シリンダ（１０）外部から前記圧力室（１６）内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（２０）を設け、そのチェックバルブ（２０）を、環状のバルブシート（２１）と、そのバルブシート（２１）と接離可能に設けたチェックボール（２２）と、絞り加工によって形成した有底筒状のリテーナ（２３）とで構成し、そのリテーナ（２３）で前記チェックボール（２２）を保持するようにしたチェーンテンショナにおいて、
   前記リテーナ（２３）の底部（２３Ｂ）に対する筒部（２３Ａ）の曲げ内径（Ｒ）を、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍとし、２００Ｈｚの周波数で前記リテーナ（２３）の底部（２３Ｂ）に３０Ｎの荷重を負荷したときに疲労破壊を生じる負荷回数が６×１０ ^４ 回よりも大きいことを特徴とするチェーンテンショナ。

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