JP5812615B2 - ラチェット式テンショナ - Google Patents
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Description
加えて、ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されていることによって、エンジン始動時にプランジャを後退させる反力が発生すると、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットのラチェット歯に作用してプランジャのラック歯と噛み合うため、バックラッシュが生じたプランジャの後退方向の動きを規制して後退変位を阻止し、タイミングチェーンのバタツキ音を低減することができるばかりでなく、プランジャ付勢用ばねの付勢力が単にプランジャを突出付勢させる付勢力のみで充足されるため、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばねやオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ自体を小型化することができる。
また、ラチェット付勢用ばねの付勢力がエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることにより、エンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力が発生すると、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットのラチェット歯に作用してラチェットのラチェット歯とプランジャのラック歯とが噛み外れ、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットの摺動方向の分力よりも相対的に大きくなるまでプランジャを後退させるため、エンジンの温度変化などでプランジャが過剰に前進してバックストップによる過荷重が発生してもプランジャの後退方向の動きを規制せず後退変位を許容してプランジャの焼き付きを防止することができるばかりでなく、このラチェット付勢用ばねの付勢力を調整することによりエンジン始動後のチェーン張力過多による噛み外れのタイミングが調整可能になるため、プランジャの焼き付きを確実に防止することができる。
さらに、以下のような本発明に特有の構成に伴う効果を奏することができる。
さらに、前述した逆止弁ユニットを備えたラチェット式テンショナの場合、その具体的なユニット形態は、プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の油供給路への逆流を阻止するものであれば、如何なる形態のものであっても良く、例えば、油供給路に連通して高圧油室側へ圧油を供給するボールシートとこのボールシートの弁座に対向するチェックボールとこのチェックボールをボールシートに押圧付勢するボール付勢用ばねとチェックボールの移動量を規制する鐘状リテーナとを備えたものであっても何ら構わない。
例えば、ラチェット歯の具体的な形態については、等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた2枚以上のラチェット歯を備えたものであれば、プランジャ側面のラック歯に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うことができるので、より好ましい。
また、ラチェットのプランジャ側先端領域に設ける工具ピン係合部の具体的な形態については、保守メンテナンスの際にプランジャとラチェットからなるラチェット機構の噛み合いを簡便に解除するものであれば、ラチェットのプランジャ側先端領域でラチェット歯とラチェット外周面との間に形成された段差状当接面、あるいは、ラチェットのプランジャ側先端領域を後端領域側に向けて一部切り欠いたテーパー状当接面のいずれであっても良い。
ここで、図1は、本発明の一実施例であるラチェット式テンショナ100の使用態様図であり、図2は、図1に示すラチェット式テンショナ100を拡大した断面図であり、図3は、ラック歯とラチェット歯との拡大図であり、図4は、図2に示すA−A断面図であり、図5は、ラチェットとラチェット付勢用ばねとばね係止用プラグとの分解図であり、図6は、エンジン始動時のプランジャ突出動作に伴うラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図7は、エンジン始動時のプランジャ後退動作に伴うラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図8は、チェーン張力過多によるプランジャ後退開始時のラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図9は、チェーン張力過多によるプランジャ後退動作中のラック歯とラチェット歯と噛み外れ状態を示す図であり、図10は、チェーン張力過多によるプランジャ後退終了時のラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図11は、本発明の第1実施例におけるラチェット解除動作の説明図であり、図12は、本発明の第2実施例であるラチェット式テンショナ100の要部拡大図であり、図13は、図12に示すB−B断面図であり、図14は、ラチェットとラチェット付勢用ばねとばね係止用プラグとの分解図であり、図15は、本発明の第2実施例におけるラチェット解除動作の説明図である。
なお、タイミングチェーンCの張り側にはタイミングチェーンCの走行を案内する固定ガイドGがエンジン本体側に取り付けられている。
前述した逆止弁ユニット140の具体的なユニット構造については、プランジャ収容穴112の底部に組み込まれて高圧油室R内から油供給路111へ圧油の逆流を阻止するものであれば、公知の如何なるものであっても差し支えないが、本実施例では、前述したハウジング本体110の油供給路111に繋がる油路141aを有するボールシート141と、このボールシート141の弁座141bに着座するチェックボール142と、このチェックボール142をボールシート141に押圧付勢するボール付勢用ばね143と、このボール付勢用ばね143を支持し且つチェックボール142の移動量を規制する鐘状リテーナ144とから構成された逆止弁ユニット140が採用されている。
本実施例のラチェット式テンショナ100には、プランジャ側面のラック歯122に対してラチェット150のラチェット歯151を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構が設けられている。
これにより、エンジン駆動時におけるプランジャ120の振動に対してプランジャ側面のラック歯122とラチェット150のラチェット歯151との間の噛み合いに関係なくラチェット収容穴113の内周面に対してラチェット150の外周面を回り止めするとともに、プランジャ側面のラック歯122に対してラチェット150のラチェット歯151を歯幅全域に亙って正確に噛み合わせている。
これにより、ラチェット収容穴113の内周面に対してラチェット150の外周面を完全に回り止めした状態で摺動させるとともに、噛み合い整合機構の製作負担を大幅に軽減している。
なお、本実施例におけるラチェット150は、プランジャ側面に刻設したラック歯122に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うため、図3および図5に示すように、ラック歯122と等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた3枚のラチェット歯151がプランジャ側先端領域に設けられている。
これにより、エンジン始動時にプランジャ120の後退変位を抑制してタイミングチェーンのバタツキ音を低減するとともにエンジン始動後のチェーン張力過多によってプランジャ120の後退変位を許容してプランジャ120の焼き付きを防止し、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばね160やオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ自体を小型化している。
まず、図6で示すように、エンジン始動時およびエンジン始動後の通常運転時においてプランジャ120が突出する際、常に、f1>Fsとなり、プランジャ120は、ラチェット150を押し戻しながら前進する。
ここで、本実施例で用いたラチェット付勢用ばね160の付勢力Fsは、図7で示すようなエンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ120を後退させる反力F1で発生するラチェット150の摺動方向の分力f1より大きく設定されているとともに、図8で示すようなエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ120を後退させる反力F2で発生するラチェット150の摺動方向の分力f2より小さく設定されている。
さらに、図8に示すようなエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ120を後退させる反力F2が発生すると、前述したラチェット150の摺動方向の分力f2がラチェット付勢用ばね160の付勢力Fsよりも大きくなり、図9に示すようにラチェット150のラチェット歯151とプランジャ120のラック歯122とが噛み外れ、ラチェット付勢用ばね160の付勢力Fsがラチェットの摺動方向の分力f2よりも相対的に大きくなるまでプランジャ120をラック歯122の1歯分もしくは数歯分だけ後退させるため、エンジン始動後のチェーン張力過多によってバックラッシュが生じたプランジャ120の後退方向の動きを規制せず図10に示すような後退変位を許容するようになっている。
これにより、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ120を後退させる反力F1が発生してもプランジャ120のラック歯122とラチェット150のラチェット歯151との噛み外れを阻止するようになっている。
f2=F2×cosθ×sinθ×μ
f2>Fs
となる。
なお、ここで言うμとは、プランジャ120のラック歯122とラチェット150のラチェット歯151との間の摩擦係数である。
f1=F1×cosθ×sinθ×μ
f1<Fs
となる。
なお、ここで言うμとは、プランジャ120のラック歯122とラチェット150のラチェット歯151との間の摩擦係数である。
なお、図8乃至図10のプランジャ先端側に示す仮想線は、エンジン始動後にチェーン張力過多が発生した時、すなわち、図8に示す状態のプランジャ120の先端位置を示している。また、図9乃至図10のラチェット近傍側に示す仮想線は、エンジン始動後にチェーン張力過多が発生した時、すなわち、図8に示す状態のラチェット150の位置を示している。
つぎに、本実施例のラチェット式テンショナ100が最も特徴とするプランジャ120のラック歯122に対するラチェット150のラチェット歯151との噛み合いを工具ピンTで解除するラチェット解除機構の具体的な設置形態を、図5および図11に基づいて更に詳しく説明する。
これにより、ハウジング本体110のピン挿入穴114に挿通された工具ピンTの抉り力がラチェット150の段差状当接面154aに作用してラチェット150の反付勢方向へラチェット150を押し戻し可能になっている。
なお、本発明の第2実施例である噛み合い整合機構とラチェット解除機構以外の装置構成については、上述した第1実施例であるラチェット式テンショナ100における同一の部材に付した100番台の符号を200番台の符号に読み換えることにより、その重複する説明を省略する。
これにより、エンジン駆動時におけるプランジャ220の振動に対してプランジャ側面のラック歯222とラチェット250のラチェット歯251との間の噛み合いに関係なくラチェット収容穴213の内周面に対してラチェット250の外周面を回り止めするとともに、プランジャ側面のラック歯222に対してラチェット250のラチェット歯251を歯幅全域に亙って正確に噛み合わせている。
なお、本実施例におけるラチェット250は、プランジャ側面に刻設したラック歯122に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うため、図14に示すように、ラック歯122と等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた2枚のラチェット歯251がプランジャ側先端領域に設けられている。
つぎに、本実施例のラチェット式テンショナ200が最も特徴とするプランジャ220のラック歯222に対するラチェット250のラチェット歯251の噛み合いを工具ピンTで解除するラチェット解除機構の具体的な設置形態を、図14および図15に基づいて更に詳しく説明する。
これにより、ハウジング本体210のピン挿入穴214に挿通された工具ピンTの押圧力がテーパー状当接面254aによってラチェット250の反付勢方向へラチェット250を押し戻すように働く分力を生じるようになっている。
110 、210 ・・・ ハウジング本体
111 、211 ・・・ 油供給路
112 、212 ・・・ プランジャ収容穴
113 、213 ・・・ ラチェット収容穴
113a・・・ ハウジング側凹溝
114 、214 ・・・ ピン挿入穴
120 、220 ・・・ プランジャ
121 、221 ・・・ 中空部
122 、222 ・・・ ラック歯
122a・・・ ストップ面
122b・・・ 摺動面
130 、230 ・・・ プランジャ付勢用ばね
140 、240 ・・・ 逆止弁ユニット
141 、241 ・・・ ボールシート
141a、241a・・・ 油路
141b、241b・・・ 弁座
142 、242 ・・・ チェックボール
143 、243 ・・・ ボール付勢用ばね
144 、244 ・・・ 鐘状リテーナ
150 、250 ・・・ ラチェット
151 、251 ・・・ ラチェット歯
151a・・・ ストップ対向面
151b・・・ 摺動対向面
152 ・・・ ラチェット側凸条
153 、253 ・・・ ばね収容穴
154 、254 ・・・ 工具ピン係合部
154a・・・ 段差状当接面
254a・・・ テーパー状当接面
160 、260 ・・・ ラチェット付勢用ばね
170 、270 ・・・ ばね係止用プラグ
171 、271 ・・・ 突出舌片
S1 ・・・ 駆動側スプロケット
S2 ・・・ 被駆動側スプロケット
C ・・・ タイミングチェーン
L ・・・ 可動レバー
G ・・・ 固定ガイド
P ・・・ ピストン部高圧油室
R ・・・ 高圧油室
D ・・・ ラチェット外径寸法
W ・・・ ラチェット全長寸法
Fs ・・・ ラチェット付勢用ばねの付勢力
F1 ・・・ エンジン始動時にプランジャを後退させる反力
F2 ・・・ エンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力
f1 ・・・ 反力F1で発生するラチェットの摺動方向の分力
f2 ・・・ 反力F2で発生するラチェットの摺動方向の分力
fh ・・・ 反力F2でプランジャのストップ面に作用する分力
θ ・・・ プランジャに形成されたストップ面の傾斜角
α ・・・ プランジャに形成された摺動面の傾斜角
T ・・・ 工具ピン
T1 ・・・ ピン先端部
500 ・・・ 従来のラチェット式テンショナ
512 ・・・ ハウジング
514 ・・・ プランジャ
516 ・・・ 油室
518 ・・・ スプリング
520 ・・・ 副油室
524 ・・・ ロッド
526 ・・・ ピストン
528 ・・・ 大気室
530 ・・・ キャップ
532 ・・・ 大気連通孔
534 ・・・ 第2スプリング
536 ・・・ 噛合歯
538 ・・・ ラック
544 ・・・ 油路
548 ・・・ 油路
550 ・・・ 油溜り
Claims (8)
- 外部圧油の油供給路を形成したハウジング本体と該ハウジング本体のプランジャ収容穴から走行チェーンに向けて摺動自在に突出するプランジャと前記ハウジング本体のプランジャ収容穴とプランジャの中空部との間に形成される高圧油室に収納されてプランジャの突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと前記ハウジング本体のラチェット収容穴に嵌挿されてプランジャの進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェットと該ラチェットのプランジャ側先端領域に設けたラチェット歯をプランジャ側面のラック歯に向けて付勢するラチェット付勢用ばねと前記ラチェット収容穴の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばねを着座させるばね係止用プラグとを備え、前記ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されたラチェット式テンショナであって、
前記プランジャのラック歯に対するラチェットのラチェット歯の噛み合いを工具ピンで解除するラチェット解除機構が、前記ラチェットのプランジャ側先端領域に設けて工具ピンのピン先端部を当接係合させる工具ピン係合部と前記ハウジング本体に設けて工具ピンを工具ピン係合部に向けて挿入するピン挿入穴とで構成されていることを特徴とするラチェット式テンショナ。 - 前記ラチェットの工具ピン係合部が、前記ラチェットのプランジャ側先端領域でラチェット歯とラチェット外周面との間に形成された段差状当接面で構成されているとともに、
前記ハウジング本体のピン挿入穴が、前記工具ピンでラチェットの段差状当接面を抉ってラチェットの反付勢方向へラチェットを押し戻すように設けられていることを特徴とする請求項1記載のラチェット式テンショナ。 - 前記ラチェットの工具ピン係合部が、前記ラチェットのプランジャ側先端領域を後端領域側に向けて一部切り欠いたテーパー状当接面で構成されているとともに、
前記ハウジング本体のピン挿入穴が、前記工具ピンでラチェットのテーパー状当接面を押圧してラチェットの反付勢方向へラチェットを押し戻すように設けられていることを特徴とする請求項1記載のラチェット式テンショナ。 - 前記プランジャのラック歯が、前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動面とで凹凸状に形成されているとともに、
前記ラチェットのラチェット歯が、前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面とで凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一つに記載のラチェット式テンショナ。 - 前記プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構が、前記ラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一つに記載のラチェット式テンショナ。
- 前記噛み合い整合機構が、前記ラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられたラチェット側凸条と該ラチェット側凸条と凹凸係合した状態でラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って設けられたハウジング側凹溝とで構成されていることを特徴とする請求項5記載のラチェット式テンショナ。
- 前記ラチェットが、ラチェット外径寸法より大きなラチェット全長寸法を備えていることを特徴とする請求項5または請求項6記載のラチェット式テンショナ。
- 前記ラチェット付勢用ばねが、前記ラチェットのばね収容穴内へ摺動方向に沿って挿着されていることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一つに記載のラチェット式テンショナ。
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