JP5102175B2 - チェーンテンショナの製造方法 - 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チェーンに向けて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、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、前記スクリュロッドとプランジャの間に組み込んだリターンスプリングで前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢し、そのプランジャでチェーン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り、雌ねじと雄ねじの隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャに対して回転する。

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。

また、エンジン停止時は、カムの停止位置によってチェーンの力が大きくなっても、チェーンが振動しないので、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、プランジャの位置が固定される。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。

ところで、有底筒状のプランジャは、その内周の雌ねじをタップで加工するときに、タップの先端がプランジャの底に干渉しない範囲で加工を行なう必要がある。そのため、タップの食付き長さを十分にとることができず、雌ねじの加工が難しい。

そこで、上記チェーンテンショナにおいては、有底筒状のプランジャの内周の雌ねじの加工を容易化するために、前記プランジャを、両端が開口した筒状のプランジャ本体と、そのプランジャ本体の一端に嵌め込まれキャップ部材とで構成し、これにより、プランジャ本体の内周の雌ねじを加工するタップとして食付き長さの長いタップを使用可能としている。
特開２００１−１２４１５９号公報

しかし、このようにしても、プランジャ本体の内周の雌ねじを切削タップで加工しているので、その加工サイクルタイムが長い。また、切削タップで加工した雌ねじは、ねじ面の面粗さが粗いので、雄ねじと雌ねじの摩擦抵抗が過大となるおそれがある。そこで、この雌ねじに転造タップを更に通すと、雌ねじのねじ面を平滑化することができるが、このようにすると、更に加工サイクルタイムが長くなり、加工コストが高くなる。

この発明が解決しようとする課題は、プランジャの内周の雌ねじの加工サイクルタイムを短縮することにより、チェーンテンショナのコストを低減することである。

上記の課題を解決するため、この発明の発明者は、プランジャの内周の雌ねじのねじ山を周方向に間隔をおいて断続的に形成すると、そのねじ山をプレス成形によって形成することができ、ねじ山の加工サイクルタイムが短くなることを見出した。

具体的には、丸棒状金型の外周に、プランジャの内周のねじ山に対応するねじ溝と、そのねじ溝に連通する軸方向溝とを周方向に交互に形成し、その丸棒状金型をプランジャに挿入し、その状態でプランジャの外周をプレスすることにより、プランジャの内周にねじ山を成形することができる。その後、丸棒状金型を回転させてプランジャの内周のねじ山を丸棒状金型の外周の軸方向溝内に収容し、その状態で、丸棒状金型をプランジャから軸方向に抜き出すことができる。このとき、プランジャの外周には、プランジャの内周のねじ山に対応するプレス凹部が形成される。

前記プランジャの内周の雌ねじのねじ山の連続部分を、そのねじ山の中断部分を介して円周方向に等間隔に形成する場合、そのねじ山の連続部分の円周方向の長さは、ねじ山の中断部分の円周方向の長さよりも短くすると好ましい。このようにすると、プランジャの内周のねじ山の連続部分を、丸棒状金型の外周の軸方向溝内に確実に収容することが可能となる。

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することができる。

前記プランジャの内周の雌ねじのねじ山は、プレス成形によって形成しているので、ねじ面が平滑である。そのため、プレス成形後に、雌ねじのねじ面を平滑化する加工を行なわなくても、ねじ山の面粗さがＲａ６．３以下となり、加工コストが低い。ここで、雌ねじのねじ面の面粗さがＲａ６．３以下であると、雄ねじと雌ねじの摩擦抵抗が過大となるのを防止することができる。

前記プランジャに浸炭窒化処理を施すと、プランジャの内周の雌ねじの耐摩耗性を向上させることができる。

前記スクリュロッドの外周の雄ねじのねじ山の外径と、前記プランジャの内周の雌ねじのねじ山の中断部分の内径の間の半径方向隙間の大きさを０．５ｍｍ以下に設定すると、雄ねじと雌ねじの接触状態が安定するので好ましい。

この発明のチェーンテンショナは、プランジャの内周の雌ねじのねじ山をプレス成形によって形成することができるので、ねじ山を切削加工により形成する場合よりも、ねじ山の加工サイクルタイムが短く、加工コストが低い。

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。

プランジャ１０は、シリンダ９内への挿入端が開口する有底筒状に形成されており、その内周に雌ねじ１２が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ１２にねじ係合する雄ねじ１３を外周に有するスクリュロッド１４が組み込まれている。スクリュロッド１４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内に設けたロッドシート１５で支持されている。

プランジャ１０とスクリュロッド１４の間には、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１４で支持され、他端がスプリングシート１７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からの突出端がチェーンガイド８に当接し、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。

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１８に連通する給油通路１９が形成されている。給油通路１９は、給油ポンプ（図示せず）に接続され、その給油ポンプから送り出された作動油を圧力室１８内に導入する。給油通路１９の出口には、圧力室１８から給油通路１９への作動油の逆流を防止するチェックバルブ２０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、微小なリーク隙間２１が形成されており、そのリーク隙間２１を通じて圧力室１８内の作動油がリークするようになっている。

また、シリンダ９には、シリンダ９の外面から内面に貫通孔２２が形成され、その貫通孔２２の内周の雌ねじにビス２３がねじ込まれており、そのビス２３と雌ねじの間のねじ隙間を通って圧力室１８内の空気が排出されるようになっている。

スクリュロッド１４の外周の雄ねじ１３と、プランジャ１０の内周の雌ねじ１２は二条ねじである。また、雄ねじ１３と雌ねじ１２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。

雌ねじ１２のねじ山は、図２、図３に示すように、周方向に間隔をおいて断続的に形成されている。雌ねじ１２は、リード角をもって連続するねじ山の連続部分１２Ａを有し、このねじ山の連続部分１２Ａは、雌ねじ１２のねじ山の中断部分１２Ｂを介して円周方向に等間隔に２箇所以上（図では４箇所）形成され、そのねじ山の連続部分１２Ａの円周方向の長さは、ねじ山の中断部分１２Ｂの円周方向の長さよりも短くなっている。雌ねじ１２のねじ山の面粗さはＲａ６．３以下となっている。

また、図３に示すように、スクリュロッド１４の外周の雄ねじ１３のねじ山の外径と、プランジャ１０の内周の雌ねじ１２のねじ山の中断部分１２Ｂの内径の間の半径方向隙間ｔの大きさは、０．５ｍｍ以下に設定されている。

雌ねじ１２のねじ山は、プレス成形によって形成されている。このプレス成形は、例えば、次のようにして行なうことができる。まず、図４（ａ）に示すように、深絞り加工された有底筒状のプランジャ１０に丸棒状金型２４を挿入する。ここで、丸棒状金型２４の外周には、図５に示すように、プランジャ１０の内周のねじ山に対応するねじ溝２５と、そのねじ溝２５に連通する軸方向溝２６とが周方向に交互に形成されている。

次に、図４（ｂ）に示すように、プランジャ１０の外周をプレスして、プランジャ１０の内周に丸棒状金型２４の外周のねじ溝２５の形状を転写し、その転写によって、プランジャ１０の内周に雌ねじ１２のねじ山を成形する。このとき、プランジャ１０の外周には、プランジャ１０の内周のねじ山に対応するプレス凹部２７が形成される。

その後、図４（ｃ）に示すように、丸棒状金型２４を回転させてプランジャ１０の内周の雌ねじ１２のねじ山を、丸棒状金型２４の外周の軸方向溝２６内に収容し、その状態で、丸棒状金型２４をプランジャ１０から軸方向に抜き出す。その後、雌ねじ１２の耐摩耗性を向上させるために、プランジャ１０に浸炭窒化処理を施す。

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１６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１９を通って圧力室１８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１８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２１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１４は、チェーン６の振動により、雌ねじ１２と雄ねじ１３の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。

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１２がスクリュロッド１４の雄ねじ１３で受け止められ、プランジャ１０の位置が固定される。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の内周の雌ねじ１２のねじ山をプレス成形によって形成しているので、雌ねじ１２のねじ山を切削加工により形成する場合よりも、雌ねじ１２のねじ山の加工サイクルタイムが短く、加工コストが低い。

また、このチェーンテンショナ１は、プランジャ１０の内周の雌ねじ１２のねじ山をプレス成形によって形成しているので、雌ねじ１２のねじ面が平滑である。そのため、プレス成形後に、雌ねじ１２のねじ面を平滑化する加工を行なわずに、ねじ山の面粗さをＲａ６．３以下とすることができ、加工コストが低い。ここで、雌ねじ１２のねじ面の面粗さがＲａ６．３以下であると、雄ねじ１３と雌ねじ１２の摩擦抵抗が過大となるのを防止することができる。

また、このチェーンテンショナ１は、スクリュロッド１４の外周の雄ねじ１３のねじ山の外径と、プランジャ１０の内周の雌ねじ１２のねじ山の中断部分１２Ｂの内径の間の半径方向隙間ｔの大きさが０．５ｍｍ以下なので、スクリュロッド１４の外周がプランジャ１０の内周で案内され、スクリュロッド１４の姿勢が傾きにくい。そのため、雄ねじ１３と雌ねじ１２の接触状態が安定しており、動作の信頼性が高い。

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動装置を正面から見た一部断面図 図１に示すチェーンテンショナのプランジャの拡大断面図 図２のIII−III線に沿った拡大断面図 図２に示すプランジャの内周の雌ねじのねじ山を形成する過程を示す図であり、（ａ）はプランジャに丸棒状金型を挿入する過程を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す丸棒状金型をプランジャに挿入した状態でプランジャの外周をプレスする過程を示す図、（ｃ）は（ｂ）に示す丸棒状金型を回転させてプランジャの内周の雌ねじのねじ山を丸棒状金型の外周の軸方向溝内に収容し、その状態で、丸棒状金型をプランジャから軸方向に抜き出す過程を示す図 図４（ａ）に示す丸棒状金型とプランジャの拡大斜視図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
６ チェーン
９ シリンダ
１０ プランジャ
１２ 雌ねじ
１２Ａ ねじ山の連続部分
１２Ｂ ねじ山の中断部分
１３ 雄ねじ
１４ スクリュロッド
１５ ロッドシート
１６ リターンスプリング
２７ プレス凹部
ｔ 半径方向隙間

Claims (7)

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、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（１２）にねじ係合する雄ねじ（１３）を外周に有するスクリュロッド（１４）を設け、そのスクリュロッド（１４）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（１５）で支持し、前記スクリュロッド（１４）とプランジャ（１０）の間に組み込んだリターンスプリング（１６）で前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出する方向に付勢し、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（６）を押圧するチェーンテンショナ（１）の製造方法において、
   丸棒状金型（２４）の外周に、前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山に対応するねじ溝（２５）と、そのねじ溝（２５）に連通する軸方向溝（２６）とを周方向に交互に形成し、その丸棒状金型（２４）を前記プランジャ（１０）に挿入し、その状態で前記プランジャ（１０）の外周をプレスすることにより、前記プランジャ（１０）の内周に前記雌ねじ（１２）のねじ山を成形し、その後、前記丸棒状金型（２４）を回転させて前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山を丸棒状金型（２４）の外周の前記軸方向溝（２６）内に収容し、その状態で、前記丸棒状金型（２４）をプランジャ（１０）から軸方向に抜き出すことで、
   前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山を周方向に間隔をおいて断続的に形成したことを特徴とするチェーンテンショナの製造方法。
2. 前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山がプレス成形によって形成され、前記プランジャ（１０）の外周に、プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山に対応するプレス凹部（２７）が形成された請求項１に記載のチェーンテンショナの製造方法。
3. 前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山の連続部分（１２Ａ）を、そのねじ山の中断部分（１２Ｂ）を介して円周方向に等間隔に形成し、そのねじ山の連続部分（１２Ａ）の円周方向の長さをねじ山の中断部分（１２Ｂ）の円周方向の長さよりも短くした請求項１または２に記載のチェーンテンショナの製造方法。
4. 前記雄ねじ（１３）と雌ねじ（１２）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の製造方法。
5. 前記雌ねじ（１２）のねじ山の面粗さがＲａ６．３以下である請求項１から４のいずれかに記載のチェーンテンショナの製造方法。
6. 前記プランジャ（１０）に浸炭窒化処理を施した請求項１から５のいずれかに記載のチェーンテンショナの製造方法。
7. 前記スクリュロッド（１４）の外周の雄ねじ（１３）のねじ山の外径と、前記プランジャ（１０）の内周の雌ねじ（１２）のねじ山の中断部分（１２Ｂ）の内径の間の半径方向隙間（ｔ）の大きさを０．５ｍｍ以下に設定した請求項１から６のいずれかに記載のチェーンテンショナの製造方法。

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