JP5038288B2 - 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、前記プランジャとシリンダとで囲まれた圧力室内に作動油を導入する給油通路を設け、その給油通路の出口に作動油の逆流を防止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、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、圧力室内の作動油が、プランジャとシリンダの摺動面間のリーク隙間を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ作用が生じるので、プランジャはゆっくりと移動する。

一方、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。このとき、チェックバルブが開いて、給油通路から圧力室に作動油が流入するので、プランジャは速やかに移動する。

このようなチェーンテンショナにおいて、給油通路から圧力室に供給される作動油にエアが混入したり、圧力室内の圧力変動によってエアが析出したりすると、チェーンの張力が大きくなったときに、圧力室内のエアが圧縮することによってプランジャが移動するので、チェーンテンショナのダンパ作用が低下する。

このダンパ作用の低下を防止するため、特許文献１に記載のチェーンテンショナにおいては、圧力室と外気とを連通する貫通孔をシリンダに形成し、その貫通孔の内周に形成した雌ねじに頭部付きの雄ねじ部材をねじ込んでおり、その雄ねじ部材と雌ねじの間に形成される螺旋状のねじ隙間を通じて、圧力室内に混入したエアを外気に排出するようにしている。

ここで、上記雄ねじ部材は、一般に市販されている１条ねじであり、ねじ部と頭部が直接接続する全ねじ形となっている。また、雄ねじ部材の緩みを防止するために、雄ねじ部材の頭部とシリンダとの間にスプリングワッシャを組み込んでいる。ここで、スプリングワッシャは円周の一部を切り離した形状であり、この円周の一部を切り離した部分の隙間を通ってエアが排出されるようになっている。
特開２００７−３２１８９９号公報

しかし、スプリングワッシャの円周を切り離した部分の隙間は微小なので、目詰まりを起こしやすい。特に、ディーゼルエンジンにおいては、給油通路から圧力室に供給される作動油にスーツ（すす）やコンタミなどの異物が混入することが多いので、スプリングワッシャの円周の一部を切り離した部分の隙間が詰まりやすかった。

スプリングワッシャの円周の一部を切り離した部分の隙間に異物が詰まると、圧力室内に混入したエアが排出されにくくなるので、チェーンテンショナのダンパ作用が低下してチェーンの振幅が大きくなり、シリンダとプランジャの摺動面が異常摩耗したり、エンジンの異音が生じたりするおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、圧力室からのエアの排出性能を長期にわたって確保することができるチェーンテンショナを提供することである。

上記課題を解決するため、径方向に延びる複数のねじれた歯を周方向に間隔をおいて有する歯付き座金を前記雄ねじ部材の頭部と前記シリンダとの間に組み込み、その歯付き座金の歯によって前記雄ねじ部材の頭部と前記シリンダとの間に複数の排気口が形成されるようにした。

このようにすると、前記雄ねじ部材の頭部と前記シリンダとの間に形成される複数の排気口のうち、いずれかの排気口が目詰まりした場合にも、他の排気口を通じて、圧力室内のエアを排出することができる。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。

前記歯付き座金としては、例えば、径方向外方に延びる歯を有する外歯形のものや、径方向内方に延びる歯を有する内歯形のものや、径方向外方に延びる歯と径方向内方に延びる歯とを有する内外歯形のものを採用することができる。また、歯付き座金をクロムモリブデン鋼で形成すると、歯付き座金の耐久性を確保することができる。

前記雄ねじ部材のねじは、多条ねじとすると好ましい。このようにすると、雄ねじ部材と雌ねじの間に、多条のねじ隙間が形成されるので、そのねじ隙間のうち、いずれかのねじ隙間が目詰まりした場合にも、他のねじ隙間を通じて、圧力室内のエアを排出することができる。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。

前記雄ねじ部材は、全ねじ形としてそのねじ部の一部が前記雌ねじにねじ係合するようにしてもよいが、雄ねじ部材のねじ部が、ねじの谷径よりも小径の小径軸部を介して頭部に接続するようにし、そのねじ部の全長を前記雌ねじにねじ係合させると好ましい。このようにすると、雄ねじ部材の締め付けトルクにばらつきがある場合にも、ねじ部と雌ねじの係合長さが一定となり、ねじ隙間の長さにばらつきが生じないので、エアの排出性能が安定する。

雄ねじ部材に小径軸部を設ける場合、前記貫通孔の外気側の開口縁に面取り部を設けると、その面取り部と小径軸部の間に環状空間が形成されるので、ねじ隙間よりも外気側での流路抵抗が小さくなり、エアの排出性能がさらに安定する。

この発明は、例えば、次のチェーンテンショナに適用することができる。
１）前記シリンダの内周に形成された環状の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レジスタリングを収容し、そのレジスタリングを、プランジャの外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝に係合させ、その各円周溝内には、前記プランジャをシリンダから突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリングを拡径させてプランジャの移動を許容するテーパ面と、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、レジスタリングを係止してプランジャの移動を制限するストッパ面とが設けられているリング式のチェーンテンショナ。
２）前記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、その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設けたロッドシートで支持し、前記雄ねじと雌ねじは、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されている鋸歯ねじ式のチェーンテンショナ。

この発明のチェーンテンショナは、前記雄ねじ部材の頭部と前記シリンダとの間に形成された複数の排気口を通じて圧力室内のエアを排出するので、いずれかの排気口が目詰まりした場合にも、他の排気口を通じて、圧力室内のエアを排出することができる。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。

図１に、この発明の第１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動装置を示す。このチェーン伝動装置は、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。

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、ボルト１１でエンジンブロック（図示せず）に固定されている。

図２に示すように、シリンダ９には、シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれた圧力室１２に連通する給油通路１３が形成されている。給油通路１３は、給油ポンプ（図示せず）に接続されており、その給油ポンプから送り出された作動油を、圧力室１２内に導入するようになっている。給油通路１３の出口には、作動油の逆流を防止するチェックバルブ１４が設けられている。

プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間にはリーク隙間１５が形成されており、そのリーク隙間１５を通って圧力室１２内の作動油が流出するようになっている。

プランジャ１０は、圧力室１２内に組み込まれたリターンスプリング１６でシリンダ９から突出する方向に付勢されている。リターンスプリング１６は、一端がチェックバルブ１４で支持され、他端がプランジャ１０を押圧している。

シリンダ９の内周には、環状の収容溝１７が形成され、その収容溝１７内にレジスタリング１８が軸方向に移動可能に収容されている。レジスタリング１８は、円周の一部を欠いたリング形状であり、径方向に弾性変形可能となっている。このレジスタリング１８は、プランジャ１０の外周を弾性的に締め付けており、プランジャ１０の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された複数の円周溝１９のいずれかに係合している。

各円周溝１９内には、プランジャ１０に突出方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング１８を拡径させてプランジャ１０の移動を許容するテーパ面２０と、プランジャ１０に押し込み方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング１８を係止してプランジャ１０の移動を制限するストッパ面２１とが設けられている。

シリンダ９には、圧力室１２と外気とを連通する貫通孔２２が形成されている。

図３に示すように、貫通孔２２の内周には雌ねじ２３が形成され、その雌ねじ２３に、頭部２４ａ付きの雄ねじ部材２４がねじ込まれている。ここで、雄ねじ部材２４は、そのねじ部２４ｂが、ねじの谷径よりも小径の小径軸部２４ｃを介して頭部２４ａに接続しており、ねじ部２４ｂの全長が雌ねじ２３にねじ係合している。また、雄ねじ部材２４のねじは多条ねじであり、雄ねじ部材２４と雌ねじ２３の間に、螺旋状のねじ隙間が多条に形成されている。

雄ねじ部材２４の頭部２４ａとシリンダ９との間には、歯付き座金２５が組み込まれている。歯付き座金２５は、図４に示すように、径方向外方に延びる複数のねじれた歯２６を周方向に間隔をおいて有し、その歯２６によって、図３に示すように、頭部２４ａとシリンダ９の間に複数の排気口２７を形成している。歯付き座金２５は、その耐久性を確保するため、クロムモリブデン鋼（いわゆるＳＣＭ鋼）で形成されている。

貫通孔２２の外気側の開口縁には、面取り部２８が設けられ、その面取り部２８と小径軸部２４ｃの間に環状空間が形成されている。

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、リーク隙間１５を通って圧力室１２から流出する作動油の粘性抵抗によってダンパ力が発生するので、プランジャ１０はゆっくりと移動する。

エンジン作動中にチェーン６の張力が小さくなると、リターンスプリング１６の付勢力によって、プランジャ１０が突出方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、チェックバルブ１４が開き、給油通路１３から圧力室１２に作動油が流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。

ここで、チェーン６の振動により、プランジャ１０が前進と後退を繰り返すとき、レジスタリング１８は、収容溝１７内で前後に移動する。また、チェーン６の弛みによって、プランジャ１０の突出方向への移動範囲が、レジスタリング１８の収容溝１７内での移動可能な範囲を超えると、円周溝１９内のテーパ面２０がレジスタリング１８を拡径させて、プランジャ１０の移動を許容する。このとき、レジスタリング１８は、隣の円周溝１９に係合する。

エンジン停止時に、カムシャフト４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、レジスタリング１８と円周溝１９の係合により、プランジャ１０の押し込み方向への移動が防止される。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。

エンジン始動時に、給油通路１３を通って圧力室１２に供給される作動油にエアが混入したり、エンジン作動中に、圧力室１２内の圧力変動によってエアが析出したりする場合があるが、この場合、圧力室１２内のエアは、雄ねじ部材２４と雌ねじ２３の間のねじ隙間と、面取り部２８と小径軸部２４ｃの間の環状空間と、頭部２４ａとシリンダ９の間の排気口２７とを順に介して外気に排出される。

このチェーンテンショナ１は、雄ねじ部材２４の頭部２４ａとシリンダ９との間に形成される複数の排気口２７のうち、いずれかの排気口２７が目詰まりした場合にも、他の排気口２７を通じて、圧力室１２内のエアを排出する。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。

また、このチェーンテンショナ１は、雄ねじ部材２４と雌ねじ２３の間のねじ隙間が多条なので、そのねじ隙間のうち、いずれかのねじ隙間が目詰まりした場合にも、他のねじ隙間を通じて、圧力室１２内のエアを排出する。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。

また、このチェーンテンショナ１は、雄ねじ部材２４のねじ部２４ｂの全長が雌ねじ２３にねじ係合しているので、雄ねじ部材２４の締め付けトルクにばらつきがある場合にも、ねじ部２４ｂと雌ねじ２３の係合長さが一定となり、ねじ隙間の長さにばらつきが生じない。そのため、雄ねじ部材２４を全ねじ形としてそのねじ部の一部を雌ねじ２３にねじ係合させた場合よりも、エアの排出性能が安定している。

また、このチェーンテンショナ１は、面取り部２８と小径軸部２４ｃとの間に環状空間が形成されているので、ねじ隙間よりも外気側での流路抵抗が小さく、面取り部２８を設けない場合と比較して、エアの排出性能が安定している。

上記実施形態では、雄ねじ部材２４の頭部２４ａとシリンダ９との間に組み込む歯付き座金２５として、径方向外方に延びる歯２６を有する外歯形のものを例に挙げて説明したが、図５に示すように、径方向内方に延びる歯２９を有する内歯形の歯付き座金３０を用いてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様に、歯付き座金３０の歯２９によって雄ねじ部材２４の頭部２４ａとシリンダ９との間に複数の排気口を形成することができる。また、図６に示すように、径方向外方に延びる歯２６と径方向内方に延びる歯２９とを有する内外歯形の歯付き座金３１を用いてもよい。

図７に、この発明の第２実施形態のチェーンテンショナ４１を示す。第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。

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４２が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ４２にねじ係合する雄ねじ４３を外周に有するスクリュロッド４４が組み込まれている。スクリュロッド４４は、一端がプランジャ１０から突出しており、その突出端が、シリンダ内に設けたロッドシート４５に当接している。

雄ねじ４３と雌ねじ４２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４６のフランク角が、遊び側フランク４７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とプランジャ１０とで囲まれた圧力室１２内には、リターンスプリング１６が組み込まれている。リターンスプリング１６は、一端がスクリュロッド４４で支持され、他端がスプリングシート４８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。

このチェーンテンショナ４１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、スクリュロッド４４は、チェーン６の振動により、雌ねじ４２と雄ねじ４３の間の軸方向隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャ１０に対して回転する。また、リーク隙間１５を通って圧力室１２から流出する作動油の粘性抵抗によってダンパ力が発生するので、プランジャ１０はゆっくりと移動する。

エンジン作動中にチェーン６の張力が小さくなると、リターンスプリング１６の付勢力によって、プランジャ１０が突出方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、給油通路１３から圧力室１２に作動油が流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。

エンジン停止時に、カムシャフト４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４２がスクリュロッド４４の雄ねじ４３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防止される。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。

エンジン始動時に、給油通路１３を通って圧力室１２に供給される作動油にエアが混入したり、エンジン作動中に、圧力室１２内の圧力変動によってエアが析出したりする場合があるが、この場合、圧力室１２内のエアは、雄ねじ部材２４と雌ねじ２３の間のねじ隙間と頭部２４ａとシリンダ９の間の排気口２７を介して外気に排出される。

このチェーンテンショナ４１は、雄ねじ部材２４の頭部２４ａとシリンダ９との間に形成される複数の排気口２７のうち、いずれかの排気口２７が目詰まりした場合にも、他の排気口２７を通じて、圧力室１２内のエアを排出する。そのため、長期にわたって安定したエアの排出が可能である。その他の効果も、第１実施形態と同様である。

この発明の第１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動装置を示す正面図 図１のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図 図２の雄ねじ部材近傍の拡大断面図 図３に示す歯付き座金の拡大斜視図 図４に示す歯付き座金の変形例を示す拡大斜視図 図４に示す歯付き座金の他の変形例を示す拡大斜視図 この発明の第２実施形態のチェーンテンショナを示す拡大断面図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
９ シリンダ
１０ プランジャ
１２ 圧力室
１３ 給油通路
１４ チェックバルブ
１６ リターンスプリング
１７ 収容溝
１８ レジスタリング
１９ 円周溝
２０ テーパ面
２１ ストッパ面
２２ 貫通孔
２３ 雌ねじ
２４ 雄ねじ部材
２４ａ 頭部
２４ｂ ねじ部
２４ｃ 小径軸部
２５ 歯付き座金
２６ 歯
２７ 排気口
２８ 面取り部
２９ 歯
３０，３１ 歯付き座金
４１ チェーンテンショナ
４２ 雌ねじ
４３ 雄ねじ
４４ スクリュロッド
４５ ロッドシート
４６ 圧力側フランク
４７ 遊び側フランク

Claims (10)

1. 一端が開口した有底筒状のシリンダ（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）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（１６）を設け、前記プランジャ（１０）とシリンダ（９）とで囲まれた圧力室（１２）内に作動油を導入する給油通路（１３）を設け、その給油通路（１３）の出口に作動油の逆流を防止するチェックバルブ（１４）を設け、前記圧力室（１２）と外気とを連通する貫通孔（２２）を前記シリンダ（９）に形成し、その貫通孔（２２）の内周に形成した雌ねじ（２３）に頭部（２４ａ）付きの雄ねじ部材（２４）をねじ込み、前記圧力室（１２）内に混入したエアを、前記雄ねじ部材（２４）と前記雌ねじ（２３）の間に形成される螺旋状のねじ隙間を介して外気に排出するようにしたチェーンテンショナにおいて、
   径方向に延びる複数のねじれた歯（２６）を周方向に間隔をおいて有する歯付き座金（２５）を前記雄ねじ部材（２４）の頭部（２４ａ）と前記シリンダ（９）との間に組み込み、その歯付き座金（２５）の歯（２６）によって前記雄ねじ部材（２４）の頭部（２４ａ）と前記シリンダ（９）との間に複数の排気口（２７）が形成されるようにしたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記歯付き座金が、径方向外方に延びる歯（２６）を有する外歯形の歯付き座金（２５）である請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記歯付き座金が、径方向内方に延びる歯（２９）を有する内歯形の歯付き座金（３０）である請求項１に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記歯付き座金が、径方向外方に延びる歯（２６）と径方向内方に延びる歯（２９）とを有する内外歯形の歯付き座金（３１）である請求項１に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記歯付き座金（２５）が、クロムモリブデン鋼からなる請求項１から４のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
6. 前記雄ねじ部材（２４）のねじが多条ねじである請求項１から５のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
7. 前記雄ねじ部材（２４）のねじ部（２４ｂ）が、ねじの谷径よりも小径の小径軸部（２４ｃ）を介して頭部（２４ａ）と接続しており、そのねじ部（２４ｂ）の全長が前記雌ねじ（２３）にねじ係合している請求項１から６のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
8. 前記貫通孔（２２）の外気側の開口縁に面取り部（２８）を設けた請求項７に記載のチェーンテンショナ。
9. 前記シリンダ（９）の内周に形成された環状の収容溝（１７）内に前記プランジャ（１０）の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング（１８）を収容し、そのレジスタリング（１８）を、プランジャ（１０）の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝（１９）に係合させ、その各円周溝（１９）内には、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング（１８）を拡径させてプランジャ（１０）の移動を許容するテーパ面（２０）と、前記プランジャ（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、レジスタリング（１８）を係止してプランジャ（１０）の移動を制限するストッパ面（２１）とが設けられている請求項１から８のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
10. 前記プランジャ（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、そのプランジャ（１０）の内周に形成した雌ねじ（４２）にねじ係合する雄ねじ（４３）を外周に有するスクリュロッド（４４）を設け、そのスクリュロッド（４４）の前記プランジャ（１０）からの突出端を前記シリンダ（９）内に設けたロッドシート（４５）で支持し、前記雄ねじ（４３）と雌ねじ（４２）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（４６）のフランク角が、遊び側フランク（４７）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から８のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

Images