JP5027089B2 - 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介してチェーンを押圧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、一端が開口した有底筒状のシリンダをエンジンカバー内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバーのテンショナ取り付け孔に挿入して固定し、前記シリンダ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャをシリンダ内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、前記プランジャの内周に形成した雌ねじにねじ係合する雄ねじを外周に有するスクリュロッドを設け、そのスクリュロッドの前記プランジャからの突出端を前記シリンダ内に固定したロッドシートで支持し、前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢するリターンスプリングを設け、前記プランジャのシリンダからの突出端でチェーンガイドを押圧するようにし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、エンジン作動中にチェーンの張力が小さくなると、リターンスプリングの付勢力によって、プランジャがシリンダから突出する方向（以下、「突出方向」という）に移動し、チェーンの弛みを吸収する。

一方、エンジン作動中にチェーンの張力が大きくなると、そのチェーンの張力によって、プランジャがシリンダ内に押し込まれる方向（以下、「押し込み方向」という）に移動し、チェーンの緊張を吸収する。このとき、スクリュロッドは、チェーンの振動によって徐々に回転し、プランジャの押し込み方向への移動を許容する。

また、エンジン停止時は、チェーンが振動しないので、カムの停止位置によってチェーンの張力が大きくなっても、プランジャの雌ねじがスクリュロッドの雄ねじで受け止められ、プランジャの押し込み方向への移動が阻止される。そのため、エンジンを再始動するときに、チェーンの弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。

上記のチェーンテンショナは、エンジンカバーから取り外した状態では、リターンスプリングの付勢力によってプランジャがシリンダから突出し、そのままエンジンカバーに取り付けようとしても、プランジャの雌ねじがスクリュロッドの雄ねじで受け止められ、プランジャの押し込み方向への移動が阻止されるので、エンジンカバーに取り付けることができない。

そこで、上記チェーンテンショナにおいては、プランジャをシリンダに押し込んだ状態に保持（以下、「初期セット」という）する機構を設け、プランジャを初期セットした状態で、チェーンテンショナをエンジンカバーに取り付けるようにしている。

すなわち、上記チェーンテンショナは、プランジャの初期セット機構として、前記シリンダの内周に、シリンダの開口端側がシリンダの底部側よりも小径となるように段差を付けたセット溝を形成し、そのセット溝内に、円周の一部を切り離した形状のセットリングを組み込み、そのセットリングと係合する係合溝をプランジャの外周に形成している。

このチェーンテンショナは、プランジャをシリンダ内に押し込んだ状態で、セットリングをシリンダの開口端側に移動させてプランジャの係合溝に係合させると、その係合によってプランジャの突出方向への移動が規制され、プランジャを初期セットすることができる。その後、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの間の軸方向の遊びの範囲でプランジャを更にシリンダ内に押し込むと、セットリングが拡径して係合溝から外れ、プランジャの初期セットが解除される。ここで、初期セットしたプランジャを更に押し込む操作は、エンジンをクランキング運転したときにプランジャに作用するチェーンの張力によって行なうことができる。

しかし、このチェーンテンショナは、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの間の軸方向の遊びが小さいと、チェーンの張力をプランジャに作用させても、プランジャが押し込み方向に移動せず、初期セットが解除されないおそれがある。

そこで、プランジャの初期セットを確実に解除するため、特許文献２に記載の初期セット機構を採用することが考えられる。すなわち、プランジャをシリンダに押し込んだ状態で合致するピン孔をプランジャとシリンダとに形成し、その合致したピン孔にセットピンを挿し通すことによってプランジャを初期セットする。

この初期セット機構を採用すると、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの間の軸方向の遊びが小さい場合にも、手作業でセットピンを引き抜く操作によって、確実に初期セットを解除することができる。

しかし、セットピンがエンジンカバー内にあるので、セットピンを引き抜く作業が面倒であり、また、セットピンの引き抜き操作用の操作窓をエンジンカバーに設ける必要がある。また、セットピンを抜き忘れる可能性があり、忘れずにセットピンを抜いた場合にも、ピン孔から抜いたセットピンをエンジン内に置き忘れるおそれがある。また、エンジンをオーバーホールするときに再びセットピンを使用するので、チェーンテンショナをエンジンカバーに取り付けた後も、セットピンを保管しておく必要があり、その管理が面倒であった。
特開２００８−５７７２５号公報 特開平１０−１９０９５号公報

この発明が解決しようとする課題は、プランジャの初期セットが不要なチェーンテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するために、前記シリンダの外周に、前記スクリュロッドの外周の雄ねじの巻き方向と同じ巻き方向の雄ねじを形成し、そのシリンダを、前記テンショナ取り付け孔の内周に形成した雌ねじにねじ込んで固定し、そのねじ込みの際に前記プランジャがシリンダと共回りしないように前記プランジャのシリンダからの突出端を前記チェーンガイドに回り止めする回り止め部を設けた。

このようにすると、プランジャがシリンダから突出した状態から、次のようにして、チェーンテンショナをエンジンカバーに取り付けることが可能となる。すなわち、シリンダをテンショナ取り付け孔に挿入して、プランジャのシリンダからの突出端をチェーンガイドに回り止めする。その状態で、シリンダの外周の雄ねじをテンショナ取り付け孔の内周に形成した雌ねじにねじ係合させて、シリンダをねじ込む。このとき、スクリュロッドはシリンダと共回りするが、プランジャは共回りしないので、スクリュロッドがプランジャ内にねじ込まれる。そのため、プランジャの押し込み方向への移動が許容され、シリンダのねじ込みが可能となる。

また、前記シリンダの内周に形成された収容溝内に前記プランジャの外周を弾性的に締め付けるストッパリングを収容し、前記プランジャが前記シリンダから突出する方向に移動したときに前記ストッパリングが係合するストッパ溝を前記プランジャの外周に形成することができる。この場合、ストッパ溝内には、前記プランジャをシリンダから突出する方向に押圧したときに、前記ストッパリングに係止してプランジャの移動を制限するストッパ面と、前記プランジャをシリンダ内に押し込む方向に押圧したときに、前記ストッパリングを拡径させてプランジャの移動を許容するガイド面とを設けると好ましい。このようにすると、プランジャがシリンダから突出した状態から、チェーンテンショナをエンジンカバーに取り付けるときに、ストッパリングが、ストッパ溝内のガイド面で案内されて拡径し、ストッパ溝との係合を解除するので、プランジャが押し込み方向に円滑に移動する。

前記スクリュロッドの外周の雄ねじと前記プランジャの内周の雌ねじは、前記プランジャをシリンダ内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに圧力を受ける圧力側フランクのフランク角が、遊び側フランクのフランク角よりも大きい鋸歯状に形成することができる。

前記回り止め部としては、例えば、前記プランジャのシリンダからの突出端に形成されたＤカット部や、前記プランジャのシリンダからの突出端に形成された二面取り部や、前記プランジャのシリンダからの突出端に形成された六角部を採用することができる。これらの回り止め部は、チェーンガイドに形成した凹部に係合し、その係合によってプランジャを回り止めする。

前記シリンダに、シリンダの外周の前記雄ねじの締め付け操作用の六角頭部を設けると、その六角頭部にレンチをかけることができるので、チェーンテンショナの取り付け作業性が向上する。

この発明のチェーンテンショナは、プランジャがシリンダから突出した状態でエンジンカバーに取り付けることができ、プランジャの初期セットが不要である。そのため、プランジャの雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの間の軸方向の遊びが小さいときに初期セットが解除されなくなる問題を生じない。また、セットピンを抜き忘れたり、セットピンをエンジン内に置き忘れたりする問題も生じず、セットピンを保管する必要もない。

図１に、この発明の実施形態のチェーンテンショナ１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２に固定されたスプロケット３と、カムシャフト４に固定されたスプロケット５とがチェーン６を介して連結されており、そのチェーン６がクランクシャフト２の回転をカムシャフト４に伝達し、そのカムシャフト４の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）の開閉を行なう。

チェーン６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が接触しており、チェーンテンショナ１は、そのチェーンガイド８を介してチェーン６を押圧している。

図２に示すように、チェーンテンショナ１は、一端が開口した有底筒状のシリンダ９と、シリンダ９内に軸方向に摺動可能に挿入されたプランジャ１０とを有する。シリンダ９は、エンジンカバー１１内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバー１１のテンショナ取り付け孔１２に挿入されている。シリンダ９にはフランジ部１３が一体に形成され、そのフランジ部１３が、環状のシール部材１４を介してエンジンカバー１１の外面に当接している。シリンダ９は、鉄製または銅製としてもよいが、アルミ製とすると軽量化することができる。

プランジャ１０は、シリンダ９内への挿入端が開放する有底筒状に形成されており、その内周に雌ねじ１５が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ１５にねじ係合する雄ねじ１６を外周に有するスクリュロッド１７が組み込まれている。スクリュロッド１７は、一端がプランジャ１０から突出しており、その突出端が、シリンダ９内に圧入して固定されたロッドシート１８で支持されている。

プランジャ１０とスクリュロッド１７の間には、リターンスプリング１９が組み込まれている。リターンスプリング１９は、一端がスクリュロッド１７で支持され、他端がスプリングシート２０を介してプランジャ１０を押圧しており、その押圧によって、プランジャ１０をシリンダ９から突出する方向に付勢している。プランジャ１０は、シリンダ９からの突出端でチェーンガイド８を押圧する。

プランジャ１０のシリンダ９からの突出端にはＤカット部２１が形成されている。Ｄカット部２１は、図３、図４に示すように、プランジャ１０の軸心を含む平面に平行な平面に沿って円周の一部を切り取った形状の部分である。Ｄカット部２１は、図２に示すように、チェーンガイド８に形成された凹部２２に係合し、その係合によってプランジャ１０を回り止めする。

雄ねじ１６と雌ねじ１５は、ねじの進行方向に向かってねじ山の巻き方向が右方向の右ねじである。また、雄ねじ１６と雌ねじ１５は、プランジャ１０をシリンダ９内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに圧力を受ける圧力側フランクのフランク角が、遊び側フランクのフランク角よりも大きい鋸歯状に形成されている。

シリンダ９の内周には、ストッパリングを収容する収容溝２３が形成され、その収容溝２３内のストッパリング２４が、プランジャ１０の外周を弾性的に締め付けている。ストッパリング２４は、円周の一部を切り離した形状であり、弾性的に縮径した状態で組み込まれている。一方、プランジャ１０の外周には、ストッパ溝２５が形成されている。ストッパ溝２５は、図３に示すように、プランジャ１０がシリンダ９から突出したときに、ストッパリング２４に係合してプランジャ１０をシリンダ９から抜け止めする。

図２に示すように、ストッパ溝２５内には、プランジャ１０のシリンダ９内への挿入端側にストッパ面２６が設けられ、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端側にガイド面２７が設けられている。ストッパ面２６は、立ち上がり角度が急なテーパ状に形成されており、ストッパ面２６の立ち上がり角度は、プランジャ１０をシリンダ９から突出する方向に押圧したときに、ストッパリング２４に係止してプランジャ１０の移動を阻止する角度に設定されている。

ガイド面２７は、ストッパ面２６よりも立ち上がり角度が緩やかなテーパ状に形成されており、ガイド面２７の立ち上がり角度は、プランジャ１０をシリンダ９内に押し込む方向に押圧したときに、ストッパリング２４を拡径させてプランジャ１０の移動を許容する角度に設定されている。

シリンダ９は、テンショナ取り付け孔１２への挿入部分の外周に雄ねじ２８と円筒面２９とが形成されている。雄ねじ２８は、スクリュロッド１７の外周の雄ねじ１６の巻き方向と同じ巻き方向の右ねじである。また、雄ねじ２８のリードは、スクリュロッド１７の外周の雄ねじ１６のリードよりも小さい。円筒面２９は、雄ねじ２８よりもシリンダ９の開口端側に位置しており、雄ねじ２８よりも小径である。

一方、テンショナ取り付け孔１２の内周には、エンジンカバー１１の外面側から内面側に向かって順に、シリンダ９の外周の雄ねじ２８にねじ係合する雌ねじ３０と、シリンダ９の外周の円筒面２９との間に環状空間３１を形成する円周溝３２と、シリンダ９の外周の円筒面２９に嵌合する円筒面３３とが形成されている。円周溝３２内には、エンジンカバー１１に形成された油孔３４が開口している。

シリンダ９には、シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれる圧力室３５に作動油を導入する給油通路３６が形成されている。給油通路３６は、シリンダ９を半径方向に貫通しており、その外径側の開口が環状空間３１に連通し、内径側の開口が圧力室３５に連通している。そのため、エンジンカバー１１の油孔３４を通ってオイルポンプ（図示せず）から供給された作動油は、環状空間３１と給油通路３６とを順に介して圧力室３５内に導入される。給油通路３６の出口には、圧力室３５から給油通路３６への作動油の逆流を防止するチェックバルブ３７が設けられている。

シール部材１４は、フランジ部１３とエンジンカバー１１の間に組み込まれており、給油通路３６から供給された作動油が、雄ねじ２８と雌ねじ３０の間のねじ隙間を通ってエンジンカバー１１外に漏れるのを防止している。

シリンダ９には、フランジ部１３に連続して六角頭部３８が設けられており、この六角頭部３８の外周にレンチ（スパナやボックスレンチ等）をかけて、シリンダ９の外周の雄ねじ２８を締め付け操作することができるようになっている。

このチェーンテンショナ１のエンジンカバー１１への組み付けは、例えば、次のようにして行なう。

まず、図３に示すように、プランジャ１０がシリンダ９から突出した状態から、図７に示すように、エンジンカバー１１のテンショナ取り付け孔１２にシリンダ９を挿入し、プランジャ１０のＤカット部２１をチェーンガイド８の凹部２２に係合させて回り止めする。その状態で、シリンダ９の外周の雄ねじ２８を、テンショナ取り付け孔１２の内周の雌ねじ３０にねじ係合させて、シリンダ９をねじ込む。このとき、スクリュロッド１７は、ロッドシート１８との摩擦によってシリンダ９と共回りするが、プランジャ１０は共回りしないので、スクリュロッド１７がプランジャ１０内にねじ込まれる。そのため、プランジャ１０の押し込み方向への移動が許容され、シリンダ９のねじ込みが可能となる。また、ストッパリング２４が、ストッパ溝２５内のガイド面２７で案内されて拡径し、ストッパ溝２５との係合を解除するので、プランジャ１０が押し込み方向に円滑に移動する。図２に示すように、シリンダ９の外周の雄ねじ２８をテンショナ取り付け孔１２の内周の雌ねじ３０に完全にねじ込むと、チェーンテンショナ１の取り付け作業が完了する。

次に、このチェーンテンショナ１の動作例を説明する。

エンジン作動中にチェーン６の張力が小さくなると、プランジャ１０がリターンスプリング１９の付勢力によって突出方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、オイルポンプから供給される作動油が、給油通路３６を通って圧力室３５に流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。

一方、エンジン作動中にチェーン６の張力が大きくなると、そのチェーン６の張力によって、プランジャ１０が押し込み方向に移動し、チェーン６の緊張を吸収する。このとき、圧力室３５内の作動油が、プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間のリーク隙間３９を通って流出し、ダンパ作用が生じるので、プランジャ１０はゆっくりと移動する。また、スクリュロッド１７は、チェーン６の振動によって徐々に回転し、プランジャ１０の押し込み方向への移動を許容する。

エンジン停止時に、カムシャフト４に接続したカム（図示せず）の停止位置によってチェーン６の張力が大きくなる場合があるが、この場合、チェーン６が振動しないので、プランジャ１０の雌ねじ１５がスクリュロッド１７の雄ねじ１６で受け止められ、プランジャ１０の押し込み方向への移動が阻止される。そのため、エンジンを再始動するときに、チェーン６の弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。

このチェーンテンショナ１は、プランジャ１０がシリンダ９から突出した状態でエンジンカバー１１に取り付けることができ、プランジャ１０の初期セットが不要である。そのため、プランジャ１０の雌ねじ１５とスクリュロッド１７の雄ねじ１６の間の軸方向の遊びが小さいときに初期セットが解除されなくなる問題を生じない。また、セットピンを抜き忘れたり、セットピンをエンジン内に置き忘れたりする問題も生じず、セットピンを保管する必要もない。

上記実施形態では、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端をチェーンガイド８に回り止めする回り止め部として、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端に形成されたＤカット部２１を採用したが、図５に示すように、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端に形成された二面取り部４０を採用してもよく、図６に示すように、プランジャ１０のシリンダ９からの突出端に形成された六角部４１を採用してもよい。このようにしても、二面取り部４０や六角部４１をチェーンガイド８に形成された凹部２２に係合させ、その係合によってプランジャ１０を回り止めすることができる。ここで、二面取り部４０は、プランジャ１０の軸心を含む平面に平行な２平面に沿って円周を切り取った形状の部分であり、六角部４１は、プランジャ１０の軸心に直角な断面が正六角形状の部分である。

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のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図 図２に示すチェーンテンショナをエンジンカバーに取り付ける前の状態を示す拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図４に示す回り止め部の変形例を示す断面図 図４に示す回り止め部の他の変形例を示す断面図 図３に示すチェーンテンショナをエンジンカバーに取り付ける過程を示す拡大断面図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
８ チェーンガイド
９ シリンダ
１０ プランジャ
１１ エンジンカバー
１２ テンショナ取り付け孔
１５ 雌ねじ
１６ 雄ねじ
１７ スクリュロッド
１８ ロッドシート
１９ リターンスプリング
２１ Ｄカット部
２３ 収容溝
２４ ストッパリング
２５ ストッパ溝
２６ ストッパ面
２７ ガイド面
２８ 雄ねじ
３０ 雌ねじ
３８ 六角頭部
４０ 二面取り部
４１ 六角部

Claims (7)

1. 一端が開口した有底筒状のシリンダ（９）をエンジンカバー（１１）内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバー（１１）のテンショナ取り付け孔（１２）に挿入して固定し、前記シリンダ（９）内にプランジャ（１０）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ（１０）をシリンダ（９）内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、前記プランジャ（１０）の内周に形成した雌ねじ（１５）にねじ係合する雄ねじ（１６）を外周に有するスクリュロッド（１７）を設け、そのスクリュロッド（１７）の前記プランジャ（１０）からの突出端を前記シリンダ（９）内に固定したロッドシート（１８）で支持し、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（１９）を設け、前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端でチェーンガイド（８）を押圧するチェーンテンショナ（１）において、
   前記シリンダ（９）の外周に、前記スクリュロッド（１７）の外周の雄ねじ（１６）の巻き方向と同じ巻き方向の雄ねじ（２８）を形成し、そのシリンダ（９）を、前記テンショナ取り付け孔（１２）の内周に形成した雌ねじ（３０）にねじ込んで固定し、そのねじ込みの際に前記プランジャ（１０）がシリンダ（９）と共回りしないように前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端を前記チェーンガイド（８）に回り止めする回り止め部（２１）を設けたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記シリンダ（９）の内周に形成された収容溝（２３）内に前記プランジャ（１０）の外周を弾性的に締め付けるストッパリング（２４）を収容し、前記プランジャ（１０）が前記シリンダ（９）から突出する方向に移動したときに前記ストッパリング（２４）が係合するストッパ溝（２５）を前記プランジャ（１０）の外周に形成し、そのストッパ溝（２５）内には、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出する方向に押圧したときに、前記ストッパリング（２４）に係止してプランジャ（１０）の移動を制限するストッパ面（２６）と、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）内に押し込む方向に押圧したときに、前記ストッパリング（２４）を拡径させてプランジャ（１０）の移動を許容するガイド面（２７）とが設けられている請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記スクリュロッド（１７）の外周の雄ねじ（１６）と前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１５）は、前記プランジャ（１０）をシリンダ内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに圧力を受ける圧力側フランクのフランク角が、遊び側フランクのフランク角よりも大きい鋸歯状に形成されている請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記回り止め部が、前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端に形成されたＤカット部（２１）である請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
5. 前記回り止め部が、前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端に形成された二面取り部（４０）である請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
6. 前記回り止め部が、前記プランジャ（１０）のシリンダ（９）からの突出端に形成された六角部（４１）である請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
7. 前記シリンダ（９）に、シリンダ（９）の外周の前記雄ねじ（２８）の締め付け操作用の六角頭部（３８）を設けた請求項１から６のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

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