JP5895572B2 - チェーンテンショナ調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランク軸とカム軸との間にスプロケットを介して巻き掛けたタイミングチェーンに張力を付与するチェーンテンショナ調整装置に関する。

エンジンの吸気・排気弁の開閉時期をクランク軸の回転角度に対応させるため、クランク軸とカム軸との間にはスプロケットを介してタイミングチェーンが巻き掛けたられている。タイミングチェーンはクランク軸の回転角度をカム軸に正確に伝達する目的から充分な張力が必要とされている。また、タイミングチェーンの長さは使用により伸びるので、この伸びに対応してタイミングチェーンに張力を付与する必要がある。そのため、エンジンにはその運転中にタイミングチェーンに適度な張力を付与するチェーンテンション調整装置（以下、「チェーンテンショナ」という）が配設されている。一般に、チェーンテンショナは、シリンダとシリンダ内に進退可能に嵌入されたプランジャとを備え、プランジャをタイミングチェーンと摺接するシューに当接させた状態で、その進出方向に付勢することにより、タイミングチェーンに適度な張力を付与するように構成されている。

このようなチェーンテンショナでは、一般に、エンジンのメインギャラリ内を流動している冷却用のオイルを作動油としてシリンダ内のプランジャに導入し、このプランジャ内のオイルの漏れ量をプランジャに設けた排出口からの排出量を制御することで調整しプランジャの挙動を制御している。その際、プランジャ内のオイルは排出部からの漏れだけとするため、シリンダへのオイルの供給口にチェックバルブなどの一方向弁を配置し、メインギャラリ側への逆流を防止している。チェーンテンショナとしては例えば特許文献１が挙げられる。

特開平７−３５２０３号公報

チェーンテンショナ内のオイルは、エンジンの回転数が上昇してプランジャの動きが早くなってくると、チェックバルブでの逆流防止機能が低下してメインギャラリ側へ逆流しやすくなる。これは作動油の圧力変動にチェックバルブが追従できず、バルブの応答遅れにより供給口が開いてしまうためである。この状態になるとピストンの挙動が大きくなりチェーンの振れが制御しにくくなる。このような状態は作動油の粘度が低下する状態(ダイリューションの発生時または高油温時)に顕著に現れる。作動油の逆流によるチェーン振れを抑制するためには、供給口の流路断面を排出口の流路断面よりも小さくすることが考えられる。しかし、供給口の流路断面を単に小さくしてしまうと、冷態時やエンジン高回転時などの高い圧の作動油が必要なときに作動油の流量を確保することが難しくなってしまう。
本発明は、作動油の不用意な圧力低下によるチェーンの振れを抑制して安定した張力を得ることを、その目的とする。

本発明に係るチェーンテンショナ調整装置は、シリンダと該シリンダ内に進退可能に嵌入されるプランジャを備え、シリンダ内に配設された付勢手段と油圧経路を介してシリンダ内に供給される作動油の油圧力とにより、タイミングチェーンを押圧可能な進出方向にプランジャを付勢させるものであり、シリンダ内の作動油をシリンダ内から排出する排出口と、油圧経路の流量断面積を、作動油圧が高いときには排出口の流路断面積よりも大きくし、作動油圧が低いときには排出口の流路断面積と同等にする流路面積変更手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、チェーンテンショナ調整装置のシリンダに作動油を供給する油圧経路の流量断面積を、作動油圧が高いときにはシリンダ内の作動油を排出口の流路断面積よりも大きくし、作動油圧が低いときには排出口の流路断面積と同等にする流路面積変更手段を有するので、作動油圧の変化に応じて流路断面積を変更することができ、油圧変動が発生しても、それに対応した油圧供給を行えるため、不用意な作動油圧の低下によるチェーンの振れを抑制して安定した張力を得ることができる。

本発明に係るチェーンテンショナ調整装置を備えたエンジンの概略正面図。 本発明の主要部となるチェーンテンショナ調整装置の構成を示す拡大断面図。 図２に示すチェーンテンショナ調整装置における作動油の供給状態を示す拡大断面図。 チェーンテンショナ調整装置の開閉手段の開状態を示す拡大断面図。

以下、図面を用いて本発明に係る実施形態について説明する。図１に符号１００で示すエンジンのシリンダブロック１に軸支されるクランク軸２と、シリンダブロック１の上部に配置されるシリンダヘッド３に軸支されるカム軸４との間には、スプロケット５，６を介してタイミングチェーン７が掛け巻き掛けられている。

タイミングチェーン７には、互い対向配置された当接部材となるシュー１０とガイド１１とがチェーン外周側から当接されている。このうち、シュー１０は、タイミングチェーン７に対して張力を付与する方向と反対方向に移動自在にエンジン１００に支持されている。エンジン１００（シリンダーブロック１）には、シュー１０をタイミングチェーン７に押圧してタイミングチェーン７の張力を調整するチェーンテンショナ調整装置（以下「チェーンテンショナ」と記す）８が装備されている。このチェーンテンショナ８は、プランジャ９を介してシュー１０と接続されている。

チェーンテンショナ８は、図２に示すように、シリンダブロック１に固定された本体８０にシリンダ８２が形成されている。シリンダ８２には有底筒形状を有するプランジャ９がその軸線方向に進退可能に嵌入されている。シリンダ８２内に没入されたプランジャ９の筒状側には、その筒状内部を形成する凹部９ａに一部挿入する状態で付勢手段としてのスプリング８４が配設されている。プランジャ９は、このスプリング８４によりシリンダ８２から進出する方向（同図における上方向）に付勢されている。

本体８０の下部には、図示しないオイルポンプでメインギャラリ１０１内を循環して、エンジン１００を冷却する冷却液となるエンジンオイル（以下、「作動油」という）をシリンダ８２内に供給する油圧経路９５が形成されている。プランジャ９の進出方向と対向するシリンダ８２の底部には、作動油の導入口８２ａが形成されている。

シリンダ８２内には、平時は導入口８２ａを閉じ、シリンダ８２への作動油の供給時に導入口８２ａを開く一方向弁となるチェックバルブ８３が配置されている。シリンダ８２内は、常に作動油が充填された状態となっており、オイルポンプの駆動に伴い加圧された作動油が導入口８２ａ、油圧経路９５を介してシリンダ８２内に供給される。プランジャ９は、作動油の油圧力とスプリング８４の付勢力とあいまって進出方向に付勢されるように構成されているとともに、進出方向に対してシリンダ８２から飛び出さないように抜け留めがなされている。

プランジャ９における凹部９ａの底部には、シリンダ８２内に供給された作動油の排出口８１ａが形成されている。排出口８１ａから排出された作動油は、図示しないリターン経路へと排出される。プランジャ９の凹部９ａ内には、排出口８１ａを開閉するためのベントディスク８５が配置されている。ベントディスク８５は、スプリング８４によって排出口８１ａを閉じる方向に付勢されていて、シリンダ８２内に作動油圧がスプリング８４の付勢力を超えると排出口８１ａを開くように機能する。

油圧経路９５は、共通油路８７と油圧供給路８８，８９とで構成されている。油圧供給路８８，８９の一端８８ａ，８９ａは、シリンダ８２の導入口８２ａに連通する共通油路８７に連通し、他端８８ｂ、８９ｂはメインギャラリ１０１と接続されている。共通油路８７と油圧供給路８９の連通部には、油圧供給路８９を開閉することで、シリンダ８２への作動油の供給量を制御する開閉手段９０が設けられている。開閉手段９０は、シリンダ８２への油圧供給路８９を開閉する弁体９３と、油圧供給路８９を閉じる方向に弁体９３を付勢する付勢部材となるバネ９２とを備えている。これら弁体９３とバネ９２は、連通部に形成された収納空間９１内に収納されている。弁体９３は、収納空間９１内において、図中左右方向に移動自在に収納されていて、図２に示す閉位置と図４に示す開位置とを占めるように構成されている。この弁体９３は、作動油の圧力が低い場合には、バネ９２によって油圧供給路８９とつながる収納空間９１の開口９１ａを閉じる図２に示す閉位置を占め、作動油がバネ９２の付勢力を超える高い圧力の場合には開口９１ａを開く図４に示す開位置を占めように設定されている。この開口９１ａが開かれると、収納空間９１を介して油圧供給路８９と共通油路８７とが連通状態となる。

つまり、作動油圧が低いときには油圧供給路８９が開閉手段９０によって閉じられているので、シリンダ８２内には油圧供給路８８のみから共通油路８７を介して作動油が供給され、作動油圧が高いときには開閉手段９０によって油圧供給路８９が開かれるので、シリンダ８２内には油圧供給路８８，８９の双方から共通油路８７を介して作動油が供給されることになる。作動油圧が高い状態とは、オイルポンプの回転に相関するエンジン回転数が高い時や作動油の粘性が高い冷態始動時を想定している。

本形態において、排出口８１ａ、導入口８２ａ、共通経路８７および油圧供給路８８，８９は断面が円形であって、その直径はすべて同一径とされている。このため、本形態では、作動油の排出側となる排出口８１ａの流路断面積よりも、作動油の供給側となる油圧供給路８８と油圧供給路８９の総和の流量断面積は、大きく形成されていることになり、開閉手段９０によって油圧供給路８９が閉じられることで、排出口８１ａと油圧供給路８８の流路断面積とが同一となり、油圧供給路８８，８９の流路断面積の最小断面が、排出口８１ａの流路断面積と同一となる。

すなわち、本形態においては、作動油圧が高いときには油圧供給路８８、８９の双方からシリンダ８２に作動油を供給することで、油圧供給路の流量断面積を排出口８１ａの流路断面積よりも大きくし、作動油圧が低いときには油圧供給路８８からのみシリンダ８２へ作動油を供給することで、排出口８１ａの流路断面積と同等にする流路面積変更手段１３０を有することになる。この流路面積変更手段１３０は、複数の油圧供給路８８，８９と開閉手段９０を備えている。

このような構成によると、エンジン１００が始動して、図示しないオイルポンプが駆動すると、作動油がメインギャラリを介して油圧供給路８８、８９に供給される。このとき、油圧供給路８８、８９のうち、油圧供給路８９は開閉手段９０の作用によって閉じられているので、作動油は図３に示すように油圧供給路８８、共通経路８７からチェックバルブ８３を開いて導入口８２ａからシリンダ８２内へと供給され、プランジャ９がスプリング８４と油圧によって進出方向へと移動し、タイミングチューン７に張力を与える。エンジン回転数の変動に伴いタイミングチューン７からプランジャ９への反力は変動するが、スプリング８４と作動油の作用によってプランジャ９が進退移動することで吸収されて、安定した張力状態が維持される。

一方、エンジン回転数の上昇に伴いオイルポンプの回転数も上昇して作動油圧が高くなると、油圧供給路８８、８９への供給油圧も上昇する。すると開閉手段９０を構成する弁体９３が、図３に示す閉位置から図４に示す開位置へと移動し、油圧供給路８９が開かれる。このため、シリンダ８２に対するオイル供給量（供給圧）を増やすことができるので、エンジン回転数が高い場合でもそれに対応して、タイミングチェーン７に対するプランジャ９による張力を付与することができる。

つまり、作動油圧の変化に応じて作動油の供給側の流路断面積を変更することができるので、油圧変動が発生しても、それに対応した油圧供給を行え、不用意な作動油圧の低下によるチェーンの振れを抑制して安定した張力を得ることができる。
また、作動油の粘度が低下する状態（ダイリューションの発生時または高油温時）の際に、チェーンテンショナ（シリンダ８２）内のオイルは、エンジン回転数が上昇してプランジャ９の動きが早くなってくると、シリンダ８２内の圧力変動に導入口８２ａを開閉するチェックバルブ８３の開閉動作が追いつかず、シリンダ８２から共通油路８７に対して作動油がもれてしまうことが想定される。しかし、本形態の場合、図２に示すように、排気口８１ａの直径ｒ１と共通油路８７の直径ｒ２とを同一径にし、かつ、複数の油圧供給路８８、８９を設けてシリンダ８２に対する供給総量を増やしているので、排気口８１ａの直径ｒ１よりも共通油路８７の直径を大きくしてシリンダ８２に対する供給総量を増やす場合に比べ、シリンダ８２内の圧力変動に対するチェックバルブ８３の開閉動作が安定し、導入口８２ａの密閉性も向上するので、作動油の不要な漏れを確実に抑制することができ、より安定した張力を得ることができる。

上記実施形態にでは、開閉手段として、バネ９２と弁体９３を収納空間９１内に配置して、作動油の油圧変動に応じて、油圧供給路８９を開閉するように構成したが、たとえば、弁体９３をバネ９２と油圧で無開閉するものではなく、電磁アクチュエータで開閉動作させて油圧供給路８９を開閉するようにしてもよい。

７ タイミングチェーン
８ チェーンテンション調整装置
９ プランジャ
８１ａ 排出口
８２ シリンダ
８４ 付勢手段
８８，８９ 油圧供給路
８８ａ，８９ａ 油圧供給路の一端
８８ｂ，８９ｂ 油圧供給路の他端
９０ 開閉手段
９２ 付勢部材
９３ 弁体
９５ 油圧経路
１００ エンジン
１０１ メインギャラリ
１３０ 流路面積変更手段

Claims (4)

1. シリンダと該シリンダ内に進退可能に嵌入されるプランジャとを備え、前記シリンダ内に配設された付勢手段と油圧経路を介して前記シリンダ内に供給される作動油の油圧力とにより、タイミングチェーンを押圧可能な進出方向に前記プランジャを付勢させるチェーンテンション調整装置において、
   前記シリンダ内の作動油をシリンダ内から排出する排出口と、
   前記油圧経路が接続されて前記シリンダ内に作動油を供給する、流路断面積が前記排出口と等しい導入口と、
   前記油圧経路の流量断面積を、作動油圧が高いときには前記排出口の流路断面積よりも大きくし、作動油圧が低いときには前記排出口の流路断面積と同等にする流路面積変更手段を有することを特徴とするチェーンテンション調整装置。
2. 前記油圧経路の流路断面積の最小断面が、前記排出口の流路断面積と同一であることを特徴とする請求項１記載のチェーンテンション調整装置。
3. 前記流路面積変更手段は、一端が前記シリンダと連通し、他端がエンジンのメインギャラリに接続された複数の油圧供給路と、少なくとも１つの油圧供給路に設けられ、同油圧供給路を開閉する開閉手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２記載のチェーンテンション調整装置。
4. 前記開閉手段は、前記シリンダへの油圧供給路を開閉する弁体と、同油圧供給路を閉じる方向に前記弁体を付勢する付勢部材とを有することを特徴とする請求項３記載のチェーンテンション調整装置。

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