JP5203915B2 - 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５１として、図４に示すように、一端が開放し、他端が閉塞した筒状のシリンダ５２をエンジンカバー５３のテンショナ取り付け孔５４にエンジンカバー５３内に開放端を向けた姿勢で挿入し、シリンダ５２内にプランジャ５５を軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ５５をシリンダ５２から突出する方向に付勢するリターンスプリング５６を設け、テンショナ取り付け孔５４の内周に開口する油孔５７からシリンダ５２とプランジャ５５とで囲まれた圧力室５８内に作動油を導入する給油通路５９をシリンダ５２に設け、その給油通路５９の出口に作動油の逆流を防止するチェックバルブ６０を設け、プランジャ５５のシリンダ５２からの突出端をチェーンガイド８に当接させ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５１は、エンジン作動中にチェーン（図示せず）の張力が小さくなると、リターンスプリング５６の付勢力によって、プランジャ５５がシリンダ５２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６０が開いて、給油通路５９から圧力室５８に作動油が流入するので、プランジャ５５は速やかに移動する。

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５５がシリンダ５２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５８内の作動油が、プランジャ５５とシリンダ５２の摺動面間のリーク隙間６１を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ力が生じるので、プランジャ５５はゆっくりと移動する。

このダンパ力の大きさは、プランジャ５５とシリンダ５２の摺動面間のリーク隙間６１の大きさによって管理することができ、そのリーク隙間６１の大きさは、一般に、０．０１５〜０．０８０ｍｍと極めて微小な値に設定される。
欧州特許出願公開第７１５０９３号明細書

ところで、上記チェーンテンショナ５１は、シリンダ５２の外周に形成した雄ねじ６２をテンショナ取り付け孔５４の内周に形成した雌ねじ６３にねじ係合させ、そのシリンダ５２の閉塞側の端部外周に形成されたフランジ６４をエンジンカバー５３の外面で受け止めることにより、エンジンカバー５３に固定している。ここで、シリンダ５２の外周の雄ねじ６２は、プランジャ５５が摺動するストローク範囲の外周部分に形成されており、半径方向に見てリーク隙間６１と重なっている。

このチェーンテンショナ５１は、雄ねじ６２の締め付けトルクの大きさに応じて、ダンパ力の大きさにばらつきが生じることがあり、特に、シリンダ５２がアルミ製のときに、ダンパ力がばらつきやすかった。

この発明が解決しようとする課題は、シリンダ外周の雄ねじの締め付けトルクにかかわらず、ダンパ力の大きさが安定したチェーンテンショナを提供することである。

この発明の発明者は、シリンダ外周の雄ねじの締め付けトルクによって、ダンパ力の大きさにばらつきが生じる原因を検討したところ、シリンダの外周の雄ねじを締め付けたときに、雄ねじとフランジの間に作用する引張応力によってシリンダに変形が生じ、その変形によってリーク隙間の大きさが変化することが原因であることを見出した。そこで、この原因に着目して、前記シリンダの外周の雄ねじを、前記プランジャが摺動するストローク範囲よりもシリンダの閉塞側に形成し、前記シリンダの外周の雄ねじと前記リーク隙間とを半径方向に見て重なる部分がないようにしたのである。

前記シリンダは、アルミ製のものを採用することができる。また、前記リーク隙間の大きさは、プランジャとシリンダの半径差で０．０１５〜０．０８０ｍｍの範囲に設定することができる。

前記給油通路の入口は、前記シリンダの外周の雄ねじよりもシリンダの開放側に開口させることができる。このようにすると、シリンダの外周の雄ねじのねじ係合部分がシールとして機能し、エンジンカバーの外側に作動油が漏れるのを防止することができる。

また、前記テンショナ取り付け孔の内周と前記シリンダの外周の間の隙間を、前記給油通路の入口よりもシリンダの開放側で密封する環状のシール部材を設けることができる。このようにすると、テンショナ取り付け孔とシリンダの間の隙間からエンジンカバーの内側に作動油が漏れるのを防止することができる。このようなシール部材としては、例えば、シリンダの外周のリング溝に組み込んだＯリングや、テンショナ取り付け孔の内周のリング溝に組み込んだＯリングを採用することができる。

前記シリンダの閉塞側の端部に、スパナ係合用の六角頭部を設けることができる。このようにすると、六角頭部にスパナをかけて、シリンダの外周の雄ねじを締め付けることができるので、チェーンテンショナをエンジンカバーに組み付ける作業がしやすくなる。

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、シリンダの外周の雄ねじを、プランジャが摺動するストローク範囲よりもシリンダの閉塞側に形成したので、雄ねじを締め付けたときに雄ねじとフランジの間に作用する引張応力が、プランジャが摺動するストローク範囲に作用しにくく、そのストローク範囲でのシリンダの内径寸法が変化しにくい。そのため、リーク隙間の大きさを高精度に管理することができ、シリンダ外周の雄ねじの締め付けトルクにかかわらず、ダンパ力の大きさが安定している。

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。

図２に示すように、チェーンテンショナ１は、一端が開放し、他端が閉塞した筒状のシリンダ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内に開放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は、その外周に形成された雄ねじ１３が、テンショナ取り付け孔１２の内周に形成された雌ねじ１４にねじ係合しており、シリンダ９の閉塞側の端部外周に形成されたフランジ１５を、エンジンカバー１１の外面で受け止めることによって、エンジンカバー１１に固定されている。

シリンダ９はアルミ製である。また、シリンダ９の閉塞側の端部には、スパナ係合用の六角頭部１６が形成されており、この六角頭部１６にスパナ（図示せず）をかけて、雄ねじ１３の締め付け操作をすることが可能となっている。

シリンダ９の外周の雄ねじ１３は、プランジャ１０が摺動するストローク範囲よりもシリンダ９の閉塞側に形成されている。雌ねじ１４は、テンショナ取り付け孔１２の内周のうち、エンジンカバー１１の外側寄りの部分に形成されている。

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１７内に作動油を導入する給油通路１８が形成されている。給油通路１８は、シリンダ９を半径方向に貫通しており、給油通路１８の入口は、シリンダ９の外周に形成された環状溝１９内に開口している。環状溝１９は、雄ねじ１３よりもシリンダ９の開放側に位置している。

環状溝１９は、テンショナ取り付け孔１２の内周に開口する油孔２０に連通しており、この油孔２０を通ってオイルポンプ（図示せず）から供給された作動油が、環状溝１９と給油通路１８とを順に介して圧力室１７内に導入されるようになっている。給油通路１８の出口には、圧力室１７から給油通路１８への作動油の逆流を防止するチェックバルブ２１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、環状のリーク隙間２２が形成されており、そのリーク隙間２２を通って圧力室１７内の作動油が流出するようになっている。ここで、シリンダ９の外周の雄ねじ１３とリーク隙間２２とは、半径方向に見て重なる部分がない。このリーク隙間２２の大きさは、プランジャ１０とシリンダ９の半径差で０．０１５〜０．０８０ｍｍの範囲に設定されている。

フランジ１５とエンジンカバー１１の間にはガスケット２３が挟み込まれている。ガスケット２３は、フランジ１５とエンジンカバー１１の間を密封しており、油孔２０から給油通路１８に流れる作動油が、シリンダ９とテンショナ取り付け孔１２の間の隙間からエンジンカバー１１の外側に漏れるのを防止している。

また、油孔２０から給油通路１８に流れる作動油が、エンジンカバー１１の内側に漏れるのを防止するため、Ｏリング２４が設けられている。Ｏリング２４は、シリンダ９の外周に形成されたリング溝２５に組み込まれ、テンショナ取り付け孔１２の内周とシリンダ９の外周の間の隙間を、給油通路１８の入口よりもシリンダ９の開放側で密封している。

プランジャ１０は、圧力室１７内に組み込まれたリターンスプリング２６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２６は、一端がチェックバルブ２１で支持され、他端がプランジャ１０を押圧している。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に当接している。

シリンダ９の内周には、環状の収容溝２７が形成され、その収容溝２７内にレジスタリング２８が軸方向に移動可能に収容されている。レジスタリング２８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２８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２９のいずれかに係合している。

各円周溝２９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２８を拡径させてプランジャ１０の移動を許容するテーパ面３０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２８を係止してプランジャ１０の移動を制限するストッパ面３１とが設けられている。

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２２を通って圧力室１７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。このダンパ力の大きさは、リーク隙間２２の大きさによって管理することができる。

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２６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２１が開き、給油通路１８から圧力室１７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２８は、収容溝２７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２８の収容溝２７内での移動可能な範囲を超えると、円周溝２９内のテーパ面３０がレジスタリング２８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２８は、隣の円周溝２９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２８と円周溝２９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。

このチェーンテンショナ１は、シリンダ９の外周の雄ねじ１３を、プランジャ１０が摺動するストローク範囲よりもシリンダ９の閉塞側に形成したので、雄ねじ１３を締め付けたときに雄ねじ１３とフランジ１５の間に作用する引張応力が、プランジャ１０が摺動するストローク範囲に作用しにくく、そのストローク範囲でのシリンダ９の内径寸法が変化しにくい。そのため、リーク隙間２２の大きさを高精度に管理することができ、雄ねじ１３の締め付けトルクにかかわらず、ダンパ力の大きさが安定している。

また、このチェーンテンショナ１は、給油通路１８の入口が、シリンダ９の外周の雄ねじ１３よりもシリンダ９の開放側に開口しているので、雄ねじ１３と雌ねじ１４のねじ係合部分がシールとして機能し、エンジンカバー１１の外側に作動油が漏れにくい。

上記実施形態では、シリンダ９の外周のリング溝２５にＯリング２４を組み込んでいるが、テンショナ取り付け孔１２の内周にリング溝（図示せず）を形成し、そのリング溝にＯリング２４を組み込むようにしてもよい。また、上記実施形態で示すように、Ｏリング２４を使用すると低コストであるが、角リングやＸリングなど他の種類の環状のシール部材を使用してもよい。

図３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内への挿入端が開口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９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１７内には、リターンスプリング２６が組み込まれている。リターンスプリング２６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。

シリンダ９の外周の雄ねじ１３は、第１実施形態と同様、プランジャ１０が摺動するストローク範囲よりもシリンダ９の閉塞側に形成されており、半径方向に見てリーク隙間２２と重なる部分がないようになっている。プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間のリーク隙間２２の大きさは、プランジャ１０とシリンダ９の半径差で０．０１５〜０．０８０ｍｍの範囲に設定されている。

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２２を通って圧力室１７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。このダンパ力の大きさはリーク隙間２２の大きさによって管理することができる。

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２６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２１が開き、給油通路１８から圧力室１７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。

このチェーンテンショナ４１は、シリンダ９の外周の雄ねじ１３を、プランジャ１０が摺動するストローク範囲よりもシリンダ９の閉塞側に形成したので、雄ねじ１３を締め付けたときに雄ねじ１３とフランジ１５の間に作用する引張応力が、プランジャ１０が摺動するストローク範囲に作用しにくく、そのストローク範囲でのシリンダ９の内径寸法が変化しにくい。そのため、リーク隙間２２の大きさを高精度に管理することができ、雄ねじ１３の締め付けトルクにかかわらず、ダンパ力の大きさが安定している。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 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 従来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
１１ エンジンカバー
１２ テンショナ取り付け孔
１３ 雄ねじ
１４ 雌ねじ
１５ フランジ
１６ 六角頭部
１７ 圧力室
１８ 給油通路
２０ 油孔
２１ チェックバルブ
２２ リーク隙間
２４ Ｏリング
２５ リング溝
２６ リターンスプリング
２７ 収容溝
２８ レジスタリング
２９ 円周溝
３０ テーパ面
３１ ストッパ面
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 (8)

1. 一端が開放し、他端が閉塞した筒状のシリンダ（９）をエンジンカバー（１１）のテンショナ取り付け孔（１２）にエンジンカバー（１１）内に開放端を向けた姿勢で挿入し、そのシリンダ（９）の外周に形成した雄ねじ（１３）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（１４）にねじ係合させ、前記シリンダ（９）の閉塞側の端部外周に形成したフランジ（１５）をエンジンカバー（１１）の外面で受け止め、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）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（２６）を設け、前記テンショナ取り付け孔（１２）の内周に開口する油孔（２０）から前記シリンダ（９）とプランジャ（１０）とで囲まれた圧力室（１７）内に作動油を導入する給油通路（１８）を前記シリンダ（９）に設け、その給油通路（１８）の出口に作動油の逆流を防止するチェックバルブ（２１）を設け、前記プランジャ（１０）とシリンダ（９）の摺動面間に圧力室（１７）から作動油を流出させるリーク隙間（２２）を設け、前記プランジャ（１０）がシリンダ（９）内に押し込まれる方向に移動するときに、前記リーク隙間（２２）を通って圧力室（１７）から流出する作動油の粘性抵抗によりダンパ力が発生するようにし、前記テンショナ取り付け孔（１２）にねじ係合する前記雄ねじ（１３）の部分が、前記プランジャ（１０）が挿入される前記シリンダ（９）に一体に形成され、このシリンダ（９）がアルミ製であるチェーンテンショナにおいて、
   前記シリンダ（９）の外周の雄ねじ（１３）を、その雄ねじ（１３）と前記フランジ（１５）の間に作用する引張応力が、前記プランジャ（１０）が摺動するストローク範囲に作用しないように前記プランジャ（１０）が摺動するストローク範囲よりもシリンダ（９）の閉塞側に形成し、前記シリンダ（９）の外周の雄ねじ（１３）と前記リーク隙間（２２）とを半径方向に見て重なる部分がないようにし、前記給油通路（１８）の入口を、前記シリンダ（９）の外周の雄ねじ（１３）よりもシリンダ（９）の開放側に開口させたことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記リーク隙間（２２）の大きさが、プランジャ（１０）とシリンダ（９）の半径差で０．０１５〜０．０８０ｍｍの範囲に設定されている請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記テンショナ取り付け孔（１２）の内周と前記シリンダ（９）の外周の間の隙間を、前記給油通路（１８）の入口よりもシリンダ（９）の開放側で密封する環状のシール部材（２４）を設けた請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記シール部材が、前記シリンダ（９）の外周のリング溝（２５）組み込んだＯリング（２４）である請求項３に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記シール部材が、前記テンショナ取り付け孔（１２）の内周のリング溝に組み込んだＯリング（２４）である請求項３に記載のチェーンテンショナ。
6. 前記シリンダ（９）の閉塞側の端部に、スパナ係合用の六角頭部（１６）を設けた請求項１から５のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
7. 前記シリンダ（９）の内周に形成された環状の収容溝（２７）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（２８）を収容し、そのレジスタリング（２８）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（２９）に係合させ、その各円周溝（２９）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（２８）を拡径させてプランジャ（１０）の移動を許容するテーパ面（３０）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（２８）を係止してプランジャ（１０）の移動を制限するストッパ面（３１）とが設けられている請求項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）に当接させ、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６のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

Images