JP5000146B2 - 油圧テンショナ - Google Patents

Description

本発明は、チャンバ内の油圧を多段階で変化させることができるプレッシャーリリーフバルブ付油圧テンショナに関する。

一般に、内燃機関の動弁装置の駆動に用いられるタイミングチェーンやカムシャフト間を駆動連結するカムシャフトチェーン、さらにはバランサチェーンにおいて、運転中に生じるチェーンの弛みを除去してチェーンに張力を発生させるために、チェーンの弛み側スパンに油圧テンショナが設けられている。

従来の油圧テンショナは、一般に、ハウジングと、ハウジングに形成されたプランジャ穴にスライド自在に支持されたプランジャとを備えており、ピストン穴内壁面およびプランジャ後端面により区画形成された油圧チャンバ内に油圧供給源からの油圧が供給されるようになっている。

このような油圧テンショナにおいては、チェーンスパンの共振などに起因したチェーン張力の増大により過張力となったチェーンからプランジャに過大な押付力が作用したとき、油圧チャンバ内の油圧が増大して、プランジャからチェーンに対して過大な押付反力が作用し、その結果、チェーンのフリクションが増大する場合がある。

そこで、油圧チャンバ内の油圧が或る一定値を超えたときに、油圧チャンバ内のオイルを外部に逃がすことによって油圧チャンバ内の油圧の増大を抑制するために、プレッシャーリリーフバルブを備えたものが提案されている。

従来のプレッシャーリリーフバルブを備えた油圧テンショナは、たとえば特開平９−３０３５０６号公報や特開２００１−２１０１３号公報に記載されている。特開平９−３０３５０６号公報に示すものでは、プランジャ先端に形成された油路を開閉するディスク状のプレッシャーリリーフバルブが設けられている。油路の段差部にはシート面が形成されており、プレッシャーリリーフバルブは、油路内に配設されたスプリングの弾性反発力によって、シート面側つまり油路を閉塞する側に付勢されている。特開２００１−２１０１３号公報に示すものでは、バルブハウジングに形成された開孔を開閉するプレッシャーリリーフバルブとして、ボールが設けられている。開孔にはシート面が形成されており、ボールは、バルブハウジング内に配設されたスプリングの弾性反発力によって、シート面側つまり開孔を閉塞する側に付勢されている。

このようなプレッシャーリリーフバルブ付油圧テンショナにおいては、油圧チャンバ内の油圧が或る一定の圧力を超えると、プレッシャーリリーフバルブがスプリングの弾性反発力に抗してシート面から離れ、これにより、プレッシャーリリーフバルブが開放されて、油圧チャンバ内のオイルがテンショナ外部に排出され、その結果、油圧チャンバ内の油圧が調整されるようになっている。

しかしながら、前記従来の油圧テンショナにおいては、油圧チャンバ内の油圧が或る一定の圧力を超えたときにのみ、プレッシャーリリーフバルブが開放されるように構成されているため、エンジンの様々な運転条件に対応することが困難である。

たとえば、エンジンのアイドリング時のチェーン挙動を制御するために比較的高圧の油圧供給を行うテンショナの場合、エンジンの通常運転時に油圧チャンバ内の油圧が必要以上に高くなってチェーンのフリクションが増大することになるため、これを解消するべく、通常運転時にのみリリーフバルブが開放するように設定しているが、この場合には、チェーンスパンの共振時に油圧チャンバ内のプレッシャーリリーフを十分に行うことができず、チェーンスパンの過張力によるチェーンフリクション増大の問題が生じる。

また、チェーンスパンの共振時にのみリリーフバルブが開放するように設定されたテンショナの場合には、アイドリング時および通常運転時の双方の場合において油圧チャンバ内の油圧を適正な値に維持することができず、同様にチェーンフリクション増大の問題が生じる。

チェーンフリクションの増大は、エンジンの燃費低減を招くが、これは昨今の環境問題を反映した業界内の燃費改善要求に反するものである。

特開平９−３０３５０６号公報（図１参照） 特開２００１−２１０１３号公報（図２参照）

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、本発明が解決しようとする課題は、プレッシャーリリーフバルブを備えた油圧テンショナにおいて、チャンバ内の油圧を多段階で変化させることにより、様々な運転条件下においてチェーンフリクションの増大を防止することにある。

請求項１の発明に係るプレッシャーリリーフバルブ機構付油圧テンショナは、チェーンに押付力を作用させるためのプランジャと、プランジャをスライド自在に支持するプランジャ穴を有し、プランジャ穴およびハウジング外部の双方に連通し得るスプール穴を有するハウジングと、スプール穴にスライド自在に支持されたスプールとを備えている。ハウジングには、プランジャ穴およびスプール穴間を連通する内側リリーフ穴と、スプール穴およびハウジング外部を連通する外側リリーフ穴とが形成されている。スプールには、プランジャ穴およびプランジャで限定される油圧チャンバ内の油圧とは別の加圧力が作用しており、スプール穴を通してプランジャ穴およびハウジング外部を連通する内側および外側リリーフ穴の総開口面積が、前記加圧力によるスプールの移動のみによって少なくとも２回変化するようになっている

請求項１の発明によれば、スプールの移動によってプランジャ穴およびハウジング外部を連通する内側および外側リリーフ穴の総開口面積が少なくとも２回変化するので、プランジャ穴内においてプランジャとの間で形成される油圧チャンバ内の油圧を少なくとも３段階で変化させることができるようになり、これにより、エンジンの様々な運転条件下において、プランジャからチェーンに作用する押付反力を調整して、チェーンフリクションの増大を防止できるようになる。

請求項２の発明においては、請求項１において、内側リリーフ穴が一つ設けられるとともに外側リリーフ穴が２つ設けられており、エンジンのアイドル運転時には、内側リリーフ穴および外側リリーフ穴の双方がスプールによって閉塞され、エンジンの通常運転時には、２つの外側リリーフ穴のうちの一方の外側リリーフ穴および内側リリーフ穴が開放され、エンジンのチェーン共振回転域には、２つの外側リリーフ穴の双方および前記内側リリーフ穴が開放されている。

請求項２の発明によれば、アイドル運転時には、内側リリーフ穴および外側リリーフ穴の双方が閉塞されるので、油圧チャンバ内の油圧を比較的高圧の状態に維持できる。このため、アイドル運転時には、高圧の油圧を油圧チャンバ内に供給することによって、プランジャをチェーンに確実に圧接させることができ、プランジャのチャタリングなどによる異音の発生を防止できる。また、通常運転時には、２つの外側リリーフ穴のうちの一方の外側リリーフ穴および内側リリーフ穴が開放されるので、油圧チャンバ内の油圧をアイドル運転時よりも低圧の状態にできる。これにより、通常運転時には、チェーンフリクションを低減できる。さらに、チェーン共振回転域においては、２つの外側リリーフ穴の双方および内側リリーフ穴が開放されるので、油圧チャンバ内の油圧を通常運転時よりも低圧の状態にできる。これにより、チェーン共振回転域において、チェーンフリクションを低減できる。

請求項３の発明においては、請求項１において、スプールが、スプール穴の内径に実質的に等しい外径を有する少なくとも２つのランド部を有しており、隣り合う各ランド部の間には、各ランド部よりも小径の小径部が設けられている。

この場合には、スプールのランド部が内側または外側リリーフ穴を閉塞する作用をし、スプールの隣り合う各ランド部間の小径部が内側または外側リリーフ穴を開放する作用をする。

請求項４の発明においては、請求項１において、スプールのランド部が、小径部との間にテーパ部を有している。

この場合には、スプール移動の際に、スプールのランド部および小径部間の段差によってテンショナからの排出油量が急激に変化することなく、スプールのランド部および小径部間のテーパ部によって、テンショナからの排出油量を緩やかに変化させることができるようになる。

請求項５の発明においては、請求項１において、スプールの一端に油圧を作用させるためのオイルが供給されるオイル供給孔が、スプール穴に形成されている。

請求項６の発明においては、請求項１において、スプールの一端に押付力を作用させるためのソレノイドがスプール穴に設けられている。

本願の請求項１の発明によれば、プランジャ穴およびスプール穴間を連通する内側リリーフ穴と、スプール穴およびハウジング外部を連通する外側リリーフ穴とをハウジングに形成し、スプール穴を通してプランジャ穴およびハウジング外部を連通する内側および外側リリーフ穴の総開口面積をスプールの移動によって変化させるようにしたので、プランジャ穴内においてプランジャとの間で形成される油圧チャンバ内の油圧を多段階で変化させることができるようになり、これにより、エンジンの様々な運転条件下において、プランジャからチェーンに作用する押付反力を調整して、チェーンフリクションの増大を防止できる効果がある。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
〔第１の実施例〕
図１ないし図５は本発明の第１の実施例による油圧テンショナを説明するための図であって、図１は油圧テンショナの一部切欠き正面部分断面図、図２は図１の油圧テンショナのスプールバルブ部分の拡大図、図３および図４はスプールバルブの作動を説明するための図、図５は図１の油圧テンショナにおける加圧オイルの油圧とエンジン回転数との関係を従来の油圧テンショナと比較して示す図である。

図１に示すように、油圧テンショナ１は、ハウジング２と、ハウジング２に形成されるとともに一端が開口しかつ軸方向に延びるプランジャ穴２ａにスライド自在に支持されるプランジャ３と、ハウジング２に形成されたスプール穴２ｂにスライド自在に支持されるスプール４とを備えている。

プランジャ穴２ａ内において、プランジャ穴２ａの内壁面とプランジャ３の後端面３ｂとにより、油圧チャンバ２０が画成されている。ハウジング２内には、図示しない加圧オイル供給源（たとえばオイルポンプ）からの加圧オイルが供給される油路２１が油圧チャンバ２０に接続されている。プランジャ３の先端面３ａは、図示しないテンショナアームを介してチェーンに押付力を作用させるように設けられている。スプール穴２ｂは、図１に示す例では、プランジャ穴２ａと平行に配設されている。

図２に示すように、ハウジング２には、プランジャ穴２ａおよびスプール穴２ｂ間を連通する内側リリーフ穴２２と、スプール穴２ｂおよびハウジング外部間を連通する２つの外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂとが形成されている。これら内側リリーフ穴２２、外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂおよびスプール穴２ｂを通して、油圧チャンバ２０がハウジング外部に連通し得るようになっている。言い換えれば、スプール穴２ｂは、プランジャ穴２ａおよびハウジング外部の双方に連通し得るように設けられている。

スプール穴２ｂ内には、スプール４がスライド自在に支持されている。スプール４は、スプール穴２ｂの内径に実質的に等しい外径を有する少なくとも２つのランド部４０，４１を有しており、隣り合う各ランド部４０，４１の間には、各ランド部４０，４１の外径よりも小径の小径部４２が設けられている。また、スプール穴２ｂの一端側には、スプール４のランド部４０に油圧を作用させるための図示しない加圧オイル供給源（たとえばオイルポンプ）からの加圧オイルが供給されるオイル供給孔２４が開口している。スプール穴２ｂの他端側には、スプール４のランド部４１に弾性反発力を作用させるスプリング５の一端が圧接している。スプリング５の他端は、スプール穴２ｂ内に固定されたブロック部材６に圧接している。このような構成により、プレッシャーリリーフバルブ機構が構築されている。

次に、本実施例による油圧テンショナの作動について説明する。
エンジンの運転時には、オイルポンプからの加圧オイルが、油路２１を通って油圧チャンバ２０内に供給されるとともに、オイル供給孔２４からスプール穴２ｂ内に供給される。

この場合において、エンジンのアイドル運転時には、図２に示すように、スプール４のランド部４１が内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂのすべてを閉塞している。したがって、油圧チャンバ２０内のオイルは、スプール穴２ｂを介してハウジング外部には排出されない。また、このとき、図２に示すようなスプール位置において、オイルポンプからオイル供給孔２４を介してスプール穴２ｂ内に供給される加圧オイルの油圧による加圧力がスプール４のランド部４０に作用しており、この加圧力は、スプール４のランド部４１に作用するスプリング５による弾性反発力と釣り合っている。

ここで、油圧テンショナにおける加圧オイルの油圧とエンジン回転数との関係を示す図５のグラフにおいて、実線が本実施例による油圧テンショナの場合を、破線が従来の油圧テンショナの場合をそれぞれ示している。また、同図中、ステージII, III, IV がそれぞれ図２、図３、図４の状態に対応しており、Ｒ，Ｒ’はチェーンスパンの共振状態を示している。

図５中のステージIIに示すように、エンジンのアイドル運転時には、加圧オイルの油圧が従来の油圧テンショナにおける油圧よりも高く設定されている（同図中の矢印ａ参照）。これにより、アイドリング運転時には、油圧チャンバ内の比較的高圧の油圧によってプランジャをチェーンに確実に圧接させることができ、プランジャのチャタリングなどによる異音の発生を防止できる。このようにして、アイドル運転時のチェーンの挙動を容易に制御できるようになる。

次に、エンジンの通常運転時には、図３に示すように、加圧オイルの油圧の増加にともなってスプール４が同図左方に移動しており、スプール４のランド部４１が内側リリーフ穴２２および一方の外側リリーフ穴２３ａを開放している。これにより、油圧チャンバ２０内のオイルは、内側リリーフ穴２２→スプール穴２ｂ→外側リリーフ穴２３ａを通ってハウジング外部に排出される。また、このとき、図３に示すようなスプール位置において、スプール穴２ｂ内の加圧オイルによるランド部４０への加圧力は、スプール４のランド部４１に作用するスプリング５による弾性反発力と釣り合っている。

エンジンの通常運転時には、油圧チャンバ２０内のオイルが内側リリーフ穴２２から外側リリーフ穴２３ａを通ってハウジング外部に排出されることにより、図５中のステージIIIに示すように、油圧チャンバ内の油圧がアイドル運転時の油圧よりも低下している。これにより、エンジンの通常運転時において、チェーンフリクションの増大を防止できる。

なお、エンジンの通常運転域において、エンジン回転数の増加にともなって、オイルポンプからの加圧オイルの油圧がさらに増加していく状態が、図５中のステージIII〜ステージIVに示されている。

次に、エンジン回転数がチェーンスパンの共振回転数に達すると、図４に示すように、スプール４がさらに同図左方に移動して、スプール４のランド部４１が内側リリーフ穴２２および双方の外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂを開放する。これにより、油圧チャンバ２０内のオイルは、内側リリーフ穴２２→スプール穴２ｂ→外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂを通ってハウジング外部に排出される。また、このとき、図４に示すようなスプール位置において、スプール穴２ｂ内の加圧オイルによるランド部４０への加圧力は、スプール４のランド部４１に作用するスプリング５による弾性反発力と釣り合っている。

エンジンのチェーン共振回転域においては、油圧チャンバ２０内のオイルが内側リリーフ穴２２から外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂを通ってハウジング外部に排出されることにより、図５中のステージIVに示すように、油圧チャンバ内の油圧がチェーン共振回転域直前の油圧よりも低下している。これにより、エンジンのチェーン共振回転域において、チェーンフリクションの増大を防止できる。

このように本実施例によれば、スプール穴２ｂを通してプランジャ穴２ａおよびハウジング外部を連通する内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂの総開口面積が、スプール４の移動にともなって、通常運転時およびチェーン共振時という２回変化するように構成されており、これにより、油圧チャンバ２０内の油圧を３段階で変化させることができる。その結果、エンジンの様々な運転条件下において、プランジャ３からチェーンに作用する押付反力を調整でき、チェーンフリクションの増大を防止できる。

〔第２の実施例〕
図６および図７は、本発明の第２の実施例による油圧テンショナを説明するための図であって、図６はエンジンのアイドル運転時における油圧テンショナのスプールバルブ部分の拡大図、図７はエンジンの通常運転時における油圧テンショナのスプールバルブ部分の拡大図である。なお、これらの図において、前記第１の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

この第２の実施例では、スプール４のランド部４１および小径部４２間にテーパ部４３が設けられている点が、前記第１の実施例と異なっている。

エンジンのアイドル運転時においては、図６に示すように、スプール４のランド部４１が内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａ，２３ｂのすべてを閉塞しており、油圧チャンバ２０内のオイルは、スプール穴２ｂを介してハウジング外部には排出されない。この場合には、前記第１の実施例と同様に、油圧チャンバ２０内に比較的高圧の油圧を供給することによって、プランジャ２０をチェーンに確実に圧接させることができ、プランジャ２０のチャタリングなどによる異音の発生を防止でき、チェーンの挙動を制御できる。

エンジンの通常運転時には、図７に示すように、加圧オイルの油圧の増加にともなってスプール４が同図左方に移動しており、スプール４のテーパ部４３が内側リリーフ穴２２および一方の外側リリーフ穴２３ａと対向配置されており、これら内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａの一部を開放している。これにより、油圧チャンバ２０内のオイルは、内側リリーフ穴２２→スプール穴２ｂ→外側リリーフ穴２３ａを通ってハウジング外部に排出される。これにより、油圧チャンバ２０内の油圧がアイドル運転時の油圧よりも低下し、その結果、エンジンの通常運転時において、チェーンフリクションの増大を防止できる。

さらに、この場合には、スプール４のテーパ部４３が内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａの開口部に配置されることにより、内側リリーフ穴２２および外側リリーフ穴２３ａを通ってハウジング外部に排出される排出油量を調整でき、これにより、油圧チャンバ２０内の油圧が急激に低下するのを抑制できる。

〔第３の実施例〕
前記第１の実施例では、外側リリーフ穴のみが複数個（ここでは２個）設けられた例を示したが、本発明の適用はこれには限定されず、内側リリーフ穴のみが複数個設けられていてもよく、あるいは、図８ないし図１１に示すように、内側リリーフ穴および外側リリーフ穴の双方が複数個（ここでは２個）設けられていてもよい。

図８ないし図１１は、本発明の第３の実施例による油圧テンショナを示しており、これらの図において、前記第１の実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。また、これらの図のうち、図８、図９、図１０は、前記第１の実施例の図２、図３、図４にそれぞれ対応しており、図１１は、この第３の実施例の特徴部分を表している図である。

この第３の実施例では、内側リリーフ穴が２つ設けられている点が、前記第１の実施例と異なっている。すなわち、図８ないし図１１中、内側リリーフ穴２２ａは前記第１の実施例における内側リリーフ穴２２に対応しており、内側リリーフ穴２２ｂは、第３の実施例で新たに設けられたものである。

エンジンのアイドル運転時、通常運転時、チェーン共振時の各状態をそれぞれ示す図８、図９、図１０において、内側リリーフ穴２２ｂはスプール４のランド部４１によって常時閉塞されており、したがって、これらの各状態におけるスプールバルブの動作は、前記第１の実施例の図２、図３、図４を用いて説明したものと同様であり、ここでの説明は省略する。

図１０に示すチェーン共振時の状態からさらに油圧が増加すると、図１１に示すように、スプール４が同図左方にさらに移動し、これにより、内側リリーフ穴２２ａおよび外側リリーフ穴２３ａがスプール４のランド部４によって閉塞される同時に、内側リリーフ穴２２ｂが開放される。

これにより、油圧チャンバ２０内のオイルは、内側リリーフ穴２２ｂ→スプール穴２ｂ→外側リリーフ穴２３ｂを通ってハウジング外部に排出される。この場合には、チェーン共振時と比較して油圧チャンバ２０からの排出油量が減少することになるので、油圧チャンバ２０内の油圧を比較的高圧の状態に維持できることになり、その結果、エンジンの高回転域において、チェーンのばたつきを確実に防止できるようになる。

〔他の実施例〕
前記各実施例では、スプール４の一端に加圧力として油圧を作用させるために、スプール穴２ｂの一端にオイル供給孔２４が形成された例を示したが、本発明の適用はこれには限定されず、オイル供給孔２４のかわりに、ソレノイド、好ましくは可変力（ＶＦＳ）ソレノイドを設け、ソレノイドのプランジャからの機械的な押付力をスプール４の一端に作用させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施例による油圧テンショナの一部切欠き正面部分断面図である。 油圧テンショナ（図１）のスプールバルブ部分の拡大図である。 油圧テンショナ（図１）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。 油圧テンショナ（図１）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。 油圧テンショナ（図１）における加圧オイルの油圧とエンジン回転数との関係を従来の油圧テンショナと比較して示す図である。 本発明の第２の実施例による油圧テンショナのスプールバルブ部分の拡大図である。 油圧テンショナ（図６）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。 本発明の第３の実施例による油圧テンショナのスプールバルブ部分の拡大図である。 油圧テンショナ（図８）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。 油圧テンショナ（図８）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。 油圧テンショナ（図８）においてスプールバルブの作動を説明するための図である。

１： 油圧テンショナ

２： ハウジング
２ａ： ピストン穴
２ｂ： スプール穴
２０： 油圧チャンバ
２２，２２ａ，２２ｂ： 内側リリーフ穴
２３ａ，２３ｂ： 外側リリーフ穴

３： プランジャ

４： スプール
４０，４１： ランド部
４２： 小径部
４３： テーパ部

Claims (6)

1. プレッシャーリリーフバルブ機構を備えた油圧テンショナであって、
   チェーンに押付力を作用させるためのプランジャと、
   前記プランジャをスライド自在に支持するプランジャ穴を有するとともに、前記プランジャ穴およびハウジング外部の双方に連通し得るスプール穴を有するハウジングと、
   前記スプール穴にスライド自在に支持されるスプールとを備え、
   前記ハウジングには、前記プランジャ穴および前記スプール穴間を連通する内側リリーフ穴と、前記スプール穴および前記ハウジング外部を連通する外側リリーフ穴とが形成され、
   前記スプールには、前記プランジャ穴および前記プランジャで限定される油圧チャンバ内の油圧とは別の加圧力が作用しており、前記スプール穴を通して前記プランジャ穴および前記ハウジング外部を連通する前記内側および外側リリーフ穴の総開口面積が、前記加圧力による前記スプールの移動のみによって少なくとも２回変化するようになっている、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。
2. 請求項１において、
   前記内側リリーフ穴が一つ設けられるとともに、前記外側リリーフ穴が２つ設けられており、エンジンのアイドル運転時には、前記内側リリーフ穴および前記外側リリーフ穴の双方が前記スプールによって閉塞されており、エンジンの通常運転時には、前記２つの外側リリーフ穴のうちの一方の外側リリーフ穴および前記内側リリーフ穴が開放されており、エンジンのチェーン共振回転域には、前記２つの外側リリーフ穴の双方および前記内側リリーフ穴が開放されている、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。
3. 請求項１において、
   前記スプールが、前記スプール穴の内径に実質的に等しい外径を有する少なくとも２つのランド部を有しており、隣り合う前記各ランド部の間には、前記各ランド部よりも小径の小径部が設けられている、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。
4. 請求項１において、
   前記スプールの前記ランド部が、前記小径部との間にテーパ部を有している、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。
5. 請求項１において、
   前記スプール穴には、前記スプールの一端に油圧を作用させるためのオイル供給孔が形成されている、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。
6. 請求項１において、
   前記スプール穴には、前記スプールの一端に押付力を作用させるためのソレノイドが設けられている、
   ことを特徴とする油圧テンショナ。

Images