JP6224728B2

JP6224728B2 - 第２の孔のばね力制御によるテンショナ

Info

Publication number: JP6224728B2
Application number: JP2015547402A
Authority: JP
Inventors: ケビン・ビー・トッド; デール・エヌ・スミス
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: JP2016501353A; US9683637B2; US20170254393A1; WO2014099291A1; CN104884841A; US10612629B2; JP6530461B2; CN104884841B; WO2014099327A1; KR102051795B1; US10436291B2; JP6745946B2; US11402000B2; US20170254392A1; DE112013005436T5; JP2018021676A; KR20150096686A; US20200191243A1; KR20190134835A; US20150330482A1

Description

本発明は、テンショナの分野に関する。より詳細には、本発明は、ハウジングの第２の孔のばね力制御によるテンショナに関する。

一般に、内燃機関の弁駆動装置用のタイミングチェーンでは、カムシャフト−カムシャフトの駆動装置用に使用するカムシャフトチェーン、及びバランサーチェーンは、チェーンの弛みを取り、チェーンに張力を加えるために、チェーンの弛緩側で使用されるテンショナを有する。

動作中、チェーンの張力を維持するために、テンショナのピストンがチェーンを押圧する。動作中、チェーンスパンの共振によりチェーンの張力が増すと、チェーンからの高負荷がテンショナのピストンに作用し、テンショナがポンプアップするときにピストンを伸長させてチェーンの張力を維持する。

チェーン駆動テンショナのばね力は、大部分の動作状態には高すぎることが多いが、この理由は、そのばね力がテンショナシステムの最悪の場合の動作状態に対処する程度に十分である必要があるからである。チェーンの寿命の間にチェーンに生じる摩耗及び延びを考慮しつつ、動作状態によってテンショナのばね力を変えることができれば、テンショナの有効性と、システム全体の挙動及び効率とを改善できるであろう。

２つのピストンを使用するチェーンスパンに張力を加えるためのテンショナ。２つのピストンの移動は共に結合することが可能である。第１のピストンは、チェーンスパンに減衰を提供し、第２のピストンは、チェーンスパンに可変の自動調整ばね力を提供する。テンショナは、平均張力を自動的に調整して、チェーン制御を犠牲にすることなくチェーン張力を可能な限り低く維持し、新しいチェーン状態及び動的荷重を伴う状態において駆動効率を相当高める。

本発明の第１の実施形態のテンショナの概略図である。通常の動作状態下でチェーンに張力を加える第２の実施形態のテンショナの概略図である。高い動的荷重に反応してチェーンに張力を加えるテンショナの概略図である。通常の動作状態下でチェーンに張力を加える第３の実施形態のテンショナの概略図である。高い動的荷重に反応してチェーンに張力を加えるテンショナの概略図である。通常の動作状態下でチェーンに張力を加える第４の実施形態のテンショナの概略図である。高い動的荷重に反応してチェーンに張力を加えるテンショナの概略図である。第２の孔の第２のピストンに接続された第１の孔の第１のピストンの概略図である。第１のピストンの延長部を通して第１の孔の第１のピストンを移動させる第２の孔の第２のピストンの概略図である。アームを通してチェーンに張力を加える第１の実施形態のテンショナの実施例である。

図１〜図７は、パッシブ制御システムを使用して、チェーンスパン又はベルトの張力を維持するテンショナを示している。パッシブ制御は、第２のピストンに対する第１のピストンの位置、又はピストンの位置に対する可動スリーブの位置の間で調節するためにフィードバックが使用されないシステムと定義される。

本発明のテンショナシステムは、内燃機関に使用される閉ループチェーン駆動システム用のテンショナ（以下にさらに詳細に説明する）を含む。本発明のテンショナシステムは、駆動シャフトと少なくとも１つのカムシャフトとの間の閉ループ動力伝達システムに、あるいは駆動シャフトとバランスシャフトとの間のバランスシャフトシステムに利用することが可能である。テンショナシステムは、オイルポンプを含み、燃料ポンプ駆動に使用してもよい。さらに、本発明のテンショナシステムは、ベルト駆動に使用してもよい。

図１は、パッシブ制御を使用して、ピストン３に対する可動スリーブ１０の位置を維持するテンショナシステムを示している。パッシブ制御は、テンショナ１のピストン３に対する可動スリーブ１０の位置を調節するためにフィードバックが使用されないシステムと定義される。パッシブシステムは、可動スリーブ１０の位置を調節するために、エンジンの構成要素のリアルタイムのフィードバックが使用されるアクティブ制御システムと対照的である。

テンショナ１は、第１の軸方向に延びるピストン孔２ａを有するハウジング２を含む。ハウジング２の孔２ａ内に、可動スリーブ１０が受容される。可動スリーブ１０は、貫通穴１２を有する内側フランジ１１によって分離される第１の開放端１３ａ及び第２の開放端１４ａを有する。第１の開放端１３ａは、頂部内径部分１３、内側フランジ１１の頂面１５によって画定され、第２の開放端１４ａは、内側フランジ１１の底部内径部分１４及び底面１６によって画定される。内側フランジ１１の貫通穴１２は、第１の開放端１３ａと第２の開放端１４ａとを接続する。可動スリーブ１０の頂面１７はエンジンの大気圧に露出される。

頂部内径部分１３及び内側フランジ１１の頂面１５によって画定された可動スリーブ１０の第１の開放端１３ａ内に、中空ピストン３が受容される。中空ピストン３内に、ハウジング２から外側方向にピストン３を付勢するピストンばね４がある。ピストンばね４は、中空ピストン３の内側部分３ａと接触する第１の端部４ａと、可動スリーブ１０の内側フランジ１１の頂面１５と接触する第２の端部４ｂとを有する。ピストン３は中空であるとして示されているが、本発明はまた、ピストンばねがピストンの端部を接続する中実のピストンに適用できるであろうことを指摘したい。

内側フランジ１１の底部内径部分１４及び底面１６によって画定された可動スリーブ１０の第２の開放端１４ａ内に、付勢スリーブばね５が受容される。付勢スリーブばね５の第１の端部５ａは、可動スリーブ１０の内側フランジ１１の底面１６と接触し、付勢スリーブばね５の第２の端部５ｂは、孔２ａの逆止弁８と接触する。付勢スリーブばね５は付勢力を提供して、可動スリーブ１０のある外側方向の力を維持する。圧力チャンバ１８は、可動スリーブ１０の頂部内径部分１３、可動スリーブ１０の底部内径部分１４、ハウジングの孔２ａ、及びピストン３の内部３ａの間に形成される。貫通穴１２が内側フランジ１１に存在し、流体が、第２の開口部１４ａから可動スリーブ１０の第１の開口部１３ａへ流れることを可能にする。

孔２ａの底部に、入口逆止弁８を通して圧力チャンバ１８に流体を提供する入口供給ライン６がある。

可動スリーブ１０の少なくとも一部分が、結合部２２を通してハウジング２の軸方向に延びる第２のピストン孔２ｂ内に受容された第２のピストン２０に結合される。第２のピストン２０は、可動スリーブ１０の頂部に接続されるものとして示されているが、接続は可動スリーブ１０の他の部分で行うことができる。結合部２２は、図１に示したようなスリーブタブ又は弾性連結機構であり得る。第２のピストン２０は、可動スリーブ１０に対して剛性又は硬質の接続である必要はなく、可動スリーブ１０の任意の接触点から可動スリーブ１０を付勢することができる。

さらに、ハウジング２の第２の孔２ｂは、第１の孔２ａに対して平行であるとして示されているが、第２の孔２ｂは、第１の孔２ａに対して垂直、又は第１の孔２ａに対して他のある角度でもよい。

代替実施形態では、第２のピストン２０の配向は、結合部２２に作用するように反転するか又は再配向することができ、次に結合部は、ハウジング２から外側方向に可動スリーブ１０を付勢する。

なお他の実施形態では、二次ピストン２０はまた、参考として本出願に組み込まれている国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０５３８３０号明細書に示されているようないずれかの側面にチャンバを有する当該二次ピストンの外径の周りにフランジを有することができるであろう。

第２の孔２ｂの底部に、入口逆止弁７を通して、第２のピストン２０とハウジング２の孔２ｂとの間に形成された圧力チャンバ２４に流体を提供する入口供給ライン９がある。第２のピストン２０と可動スリーブ１０との間の結合部２２は、第２のピストン２０が移動された場合、可動スリーブ１０が移動する、また逆もまた同様であるようなものである。入口供給ライン９からの流体はまた、制御弁（図示せず）によって制御し得る。

動作中、テンショナ１が新しいチェーンに張力を加えているとき、流体が入口供給ライン６から入口逆止弁８を通して第１の液圧チャンバ１８に供給されて、第１の液圧チャンバ１８を加圧し、閉ループチェーンのスパンを付勢するピストンばね４からのばね力に加えてハウジング２から外側方向にピストン３を付勢する。

第１の入口供給ライン６を通して第１の孔２ａに流体を提供する供給部は、入口供給ライン９を通して第２の孔２ｂに流体を提供する供給部と同じでもよい。代わりに、流体をハウジング２の第１の孔２ａ及び第２の孔２ｂに供給する供給部は、異なることができる。

動作中、テンショナ１が高負荷のない摩耗チェーンに張力を加えているとき、流体は、入口供給ライン６から入口逆止弁８を通して第１の液圧チャンバ１８に供給されて、第１の液圧チャンバ１８を加圧し、ピストン３をハウジング２から外側方向に付勢する。ピストン３はまた、ばね４によってハウジング２から外側方向に付勢されて、閉ループチェーンのスパンを付勢する。チェーンが摩耗するとき、適切にチェーンに張力を加えるために、ピストン３をハウジング２からさらに外側方向に付勢しなければならない。可動スリーブ１０の第２の開放端１４ａ内の付勢スリーブばね５は、ハウジング２から外側方向に内側フランジ１１を付勢し、ハウジング２からさらに外側方向にチェーンに向かってばね４の端部４ｂを移動させる。

テンショナ１が、高い動的チェーン負荷の間に摩耗したチェーンに張力を加えているとき、チェーンからの高い動的負荷力（矢印で図示）がピストン３をハウジング２に向かって内側方向に、次にハウジング２から外側方向に押圧し、第２のピストン２０を内側方向に、同様に外側方向に移動させ、入口逆止弁７を通して流体をハウジング２の第２の孔２ｂに引き込むことによって、圧力をポンプアップするか又は第２の圧力チャンバ２４を加圧する。第２の孔２ａの第２の圧力チャンバ２４の加圧により、第２のピストン２０、したがって可動スリーブ１０がハウジング２から外側方向に移動される。可動スリーブ１０の移動は、動的負荷の内側方向の力に対抗して、可動スリーブ１０の内側フランジ１１が、ピストンばね４によって外側方向の力をピストン３に及ぼすようにする。

高い負荷がピストン３から取り除かれると、第２の圧力チャンバ２４が減圧され、流体が第２の孔２ｂと第２のピストン２０との間の隙間を通してエンジンに漏出する。

本発明のテンショナシステム内で、可動スリーブ１０の移動により、ピストンばね４の第２の端部４ｂが移動され、ハウジング２から外側方向にピストン３を付勢し、したがって、ピストン３に作用するばね力は可変であり、チェーンが摩耗して、伸びたときでも、ピストン３が連続的にチェーンに張力を加えることを可能にする。

さらに、排出孔又は圧力リリーフ弁（図示せず）が中空ピストン３内に存在してもよい。

シール（図示せず）が、孔２ａと可動スリーブ１０との間に、又は必要に応じてテンショナ内の他の任意の場所に存在してもよい。

テンショナの液圧剛性は、テンショナの圧力チャンバ１８と２４によって生成され、チェーンスパンが負荷下にあるときに、ピストン３及び可動スリーブ１０のハウジング２に向かう内側方向の移動を実質的に防止する。

代替実施形態では、可動スリーブ１０は、望ましくないポンプアップをもたらすであろう圧力の排除を補助するために、第１の孔２ａの他のスリーブ内に受容することが可能である。

これは平均位置の制御装置であることに留意すべきである。エンジンサイクル内の可動スリーブの位置を動的に変更するには、周波数応答が十分であるとは考えにくい。可動スリーブ１０の底面に作用する圧力は、望ましくないポンプアップをもたらし得る。代替実施形態では、可動スリーブ１０は、望ましくないポンプアップをもたらすであろう圧力の排除を補助するために、第１の孔２ａの他のスリーブ内に受容することが可能である。他の代替実施形態では、ピストン３は、可動スリーブ１０の頂面及び底面が同一の圧力に露出されるように、可動スリーブ１０の外側に嵌合してもよい。

図２ａ及び図２ｂは、パッシブ制御を使用して、様々な状態下でチェーンに張力を加える第２の実施形態のテンショナを示している。図２ａは、高負荷のないチェーンの張力付与であり、図２ｂは、高負荷のあるチェーンの張力付与である。

テンショナは、第２の軸方向に延びる孔１０２ｂに対して平行の第１の軸方向に延びる孔１０２ａを有するハウジング１０２を含む。ハウジング１０２の第２の孔１０２ｃは、第１の孔１０２ａに対して平行であるとして示されているが、第２の孔１０２ｃは、第１の孔１０２ａに対して垂直、又は第１の孔１０２ａに対して他のある角度でもよい。

第１の軸方向に延びる孔１０２ａ内に、第１のピストン１０３が摺動可能に受容される。第１のピストン１０３は、第１の端部１０３ａ、第２の端部１０３ｃ、及び中空内部１０３ｂを有する本体を有する。第１のピストン１０３の中空内部１０３ｂ内に、第１のピストンばね１０４が存在する。第１のピストンばね１０４は、第１のピストン１０３の内部１０３ｂ又は体積減少部１０５と接触する第１の端部１０４ａと、ハウジング１０２の第１の軸方向に延びる孔１０２ａの底部１０２ｂと接触する第２の端部１０４ｂとを有する。第１の圧力チャンバ１１１は、第１のピストン１０３と第１の軸方向に延びる孔１０２ａとの間に形成される。流体は、入口逆止弁１０８を通して第１の供給部１０６を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給される。第１のピストン１０３は、第１のピストンばね１０４の力及び第１の圧力チャンバ１１１のオイル圧力によって、第１のピストン１０３の第１の端部１０３ａを通してチェーン又はベルトを付勢するために、ハウジング１０２から外側方向に付勢される。

代わりに、第１のピストン１０３は中空でなくてもよく、第１のピストンばね１０４は、第１のピストン１０３の本体及び第１の軸方向に延びる孔１０２ａの底部１０２ｂに接触するであろう。

第２の軸方向に延びる孔１０２ｃは可動スリーブ１１２を受容する。可動スリーブ１１２は、内側フランジ１１３によって分離される第１の開放端１１２ａ及び第２の開放端１１２ｂを有する。可動スリーブ１１２の第１の開放端１１２ａは、頂部内径部分１１８と内側フランジ１１３の頂面１１３ａとによって画定される。可動スリーブ１１２の第２の開放端１１２ｂは、底部内径部分１１９と内側フランジ１１３の底面１１３ｂとによって画定される。可動スリーブ１１２の頂面１１２ｄ及び内側フランジの頂面１１３ａは、エンジンの大気圧に露出される。

可動スリーブ１１２の第１の開放端１１２ａ内に、第１の端部１１０ａと第２の端部１１０ｂとを有する本体を有する第２のピストン１１０が受容される。第２のピストンばね１１５は、ハウジング１０２の可動スリーブ１１２の第１の開放端１１２ａから外側方向に第２のピストン１１０を付勢し、この結果、第２のピストン１１０の第１の端部１１０ａは、図７に示したように好ましくはアーム４０１を通して、チェーン４００に力を加えることができる。第２のピストンばね１１５は、第２のピストン１１０の第２の端部１１０ｂと接触する第１の端部１１５ａと、内側フランジ１１３の頂面１１３ａと接触する第２の端部１１５ｂとを有する。

代わりに、第２のピストン１１０は中空でもよく、第２のピストンばねの第１の端部１１０ａは、第２のピストン１１０の中空内部に接触するであろう。

可動スリーブ１１２の第２の開放端１１２ｂ内に、付勢スリーブばね１１６及び任意選択的な体積減少部１１４が受容される。付勢スリーブばね１１６の第１の端部１１６ａは、内側フランジ１１３又は体積減少部１１４の底面１１３ｂと接触し、付勢スリーブばね１１６の第２の端部１１６ｂは、ハウジング１０２の第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの底部１０２ｄと接触する。付勢スリーブばね１１６は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃ内の可動スリーブ１１２の位置を維持し、可動スリーブ１１２が、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃ内で底部に達することを防止する。付勢スリーブばね１１６は、第２のピストンばね１１５に予荷重を加え、言い換えれば、ハウジング１０２から外側方向に第２のピストンばね１１５の第２の端部１１５ｂを移動させる。第２の高圧チャンバ１１７が、可動スリーブ１１２の底部内径部分１１９、内側フランジ１１３の底面１１３ｂ、及び第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの底部１０２ｄの間に形成される。体積減少部１１４が、このチャンバ１１７内に存在してもよい。第１の開放端１１２ａと可動スリーブ１１２の第２の開放端１１２ｂとの間には流体連通がなく、第２の高圧チャンバ１１７から生じ得る任意の漏れを節減する。

流体は、入口供給ライン１０９、好ましくは逆止弁１０７を通して第２の高圧チャンバ１１７に供給される。入口供給部１０９は、入口供給ライン１０６に接続しても、しなくてもよい。

第２のピストンばね１１５は、第１のピストンばね１０４又は付勢スリーブばね１１６よりも大きなばね率又はばね定数を有する。

チェーンスパン又はベルトに張力を加えるために、２つのピストン１１０、１０３があるので、追加の減衰を提供するために、第１の圧力チャンバ１１１の漏れを大きくすることができる（チェーンを制御するためにある平均圧力を圧力チャンバ内で維持しなければならない従来の液圧テンショナと対照的に）。チェーン制御に必要な平均力は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン１１０によって供給される。

動作中、図２ａに示したようにテンショナが新しいチェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６から入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、図７に示したように閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン１１０はまた、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢するために、第２のピストンばね１１５によって可動スリーブ１１２から外側方向に付勢される。理想的には、第１のピストン１０３及び第２のピストン１１０は、ほぼ同一の量だけハウジング１０２から外側方向に付勢される。言い換えれば、第１及び第２のピストン１０３、１１０の第１の端部１０３ａ、１１０ａは、図２ａ及び図７に示したように整列される。

動作中、テンショナが高負荷のない摩耗チェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６を通して、また入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン１１０はまた、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢するために、付勢スリーブばね１１６による可動スリーブ１１２の移動のため第２のピストンばね１１５によって可動スリーブ１１２から外側方向に付勢される。チェーンが摩耗するとき、追加の弛みがチェーンスパンに存在し、第１のピストン１０３及び第２のピストン１１０は、チェーン４００を付勢して、適切に張力を加えるために、ハウジング１０２からさらに外側方向に伸長させる必要があるであろう。

テンショナが、高い動的チェーン負荷の間にチェーンに張力を加えているとき、チェーンからの高い動的負荷力（矢印で図示）が第１のピストン１０３及び第２のピストン１１０をハウジング１０２に向かって内側方向に、次にハウジング１０２から外側方向に押圧し、入口逆止弁１０７を通して流体をハウジング１０２の第２の孔１０２ｃ内に引き込むことによって、圧力をポンプアップするか又は第２の圧力チャンバ１１７を加圧する。第２の孔１０２ｃの第２の圧力チャンバ１１７の加圧は、ハウジング１０２から外側方向に可動スリーブ１１２を移動させる。可動スリーブ１１２の移動は、動的負荷の内側方向の力に対抗して、可動スリーブ１１２の内側フランジ１１３が、第２のピストンばね１１５によって外側方向の力を第２のピストン１１０に及ぼすようにする。

動的負荷の内側方向の力が対抗されると、第２の圧力チャンバ１１７内の流体は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃを通して又は体積減少部１１４を通してエンジンに漏れる。この漏れは、第２の圧力チャンバ１１７内に存在する平均圧力を低減する。

すべての動作状態において、第２の圧力チャンバ１１７の圧力がポンプアップして、第２のピストンばね１１５の最小予荷重を維持することを指摘したい。第２のピストンばね１１５の力又は予荷重があまりに低くなるとき、可動スリーブ１１２が、付勢スリーブばね１１６及び第２の圧力チャンバ１１７の圧力のためハウジングから外に移動し、入口逆止弁１０７を通してより多くのオイルを引き込む。

したがって、第１の軸方向に延びる孔１０２ａの第１のピストン１０３は、チェーンスパン４００又はベルトの支配的な減衰を提供し、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン１１０は、支配的かつ自動調整のばね力を提供する。本発明のテンショナは、平均張力を自動調整して、チェーン制御を犠牲にすることなくチェーン張力を可能な限り低く維持し、新しいチェーン状態及び動的荷重を伴う状態において駆動効率を相当高める。

図３ａ及び図３ｂは、パッシブ制御を使用して、様々な状態下でチェーンに張力を加える第３の実施形態のテンショナを示している。図３ａは、高負荷のないチェーンの張力付与であり、図３ｂは、高負荷のあるチェーンの張力付与である。

テンショナは、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃに対して平行の第１の軸方向に延びる孔１０２ａを有するハウジング１０２を含む。ハウジング１０２の第２の孔１０２ｃは、第１の孔１０２ａに対して平行であるとして示されているが、第２の孔１０２ｃは、第１の孔１０２ａに対して垂直、又は第１の孔１０２ａに対して他のある角度でもよい。

第１の軸方向に延びる孔１０２ａ内に、第１のピストン１０３が摺動可能に受容される。第１のピストン１０３は、第１の端部１０３ａ、第２の端部１０３ｃ、及び中空内部１０３ｂを有する本体を有する。第１のピストン１０３の中空内部１０３ｂ内に、第１のピストンばね１０４が存在する。第１のピストンばね１０４は、第１のピストン１０３の内部１０３ｂ又は体積減少部１０５と接触する第１の端部１０４ａと、ハウジング１０２の第１の軸方向に延びる孔１０２ａの底部１０２ｂと接触する第２の端部１０４ｂとを有する。第１の圧力チャンバ１１１は、第１のピストン１０３と第１の軸方向に延びる孔１０２ａとの間に形成される。流体は、入口逆止弁１０８を通して第１の供給部１０６を通して第１の圧力チャンバに供給される。第１のピストン１０３は、第１のピストンばね１０４の力及び第１の圧力チャンバ１１１のオイル圧力によって、第１のピストンの第１の端部１０３ａを通してチェーンを付勢するために、ハウジング１０２から外側方向に付勢される。

第２の軸方向に延びる孔１０２ｃは、第２の外側ピストン１５０及び第３のピストン１５２を摺動可能に受容する。第２の外側ピストン１５０は、第１の端部１５０ａ、第２の端部１５０ｃ、及び中空内部１５０ｂを有する本体を有する。中空内部１５０ｂ内に、ハウジング１０２から外側方向に第２のピストン１５０を付勢するための第２のピストンばね１５１が存在する。第２のピストンばね１５１は、第２の外側ピストン１５０の内部１５０ｂと接触する第１の端部１５１ａと、第３のピストン１５２の第１の端部１５２ａと接触する第２の端部１５１ｂとを有する。代わりに、第２の外側ピストン１５０は中空でなくてもよく、第２のピストンばね１５１の第１の端部１５１ａは、第２の外側ピストン１５０の本体に接触するであろう。

第３のピストン１５２は、第１の端部１５２ａ、第２の端部１５２ｃ、及び中空内部１５２ｂを有する本体を有する。中空内部１５２ｂ内に、ハウジングから外側方向に第３のピストン１５２を付勢して、第２のピストンばね１５１に予荷重を加え、言い換えれば、ハウジング１０２から外側方向に第２のピストンばね１５２の第２の端部１５１ｂを移動させるための第３のピストンばね１５４が存在する。第３のピストンばね１５４は、中空内部１５２ｂ又は体積減少部１５３と接触する第１の端部１５４ａを有し、第２の端部１５４ｂは、ハウジング１０２の第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの底部１０２ｃと接触する。

第２の高圧チャンバ１５５が、中空内部１５２ｂ、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃ、及び第３のピストンばね１５４の間に形成される。流体は、入口供給部１０９、好ましくは逆止弁１０７を通して第２の高圧チャンバ１５５に供給される。入口供給部１０９は、入口供給ライン１０６に接続しても、しなくてもよい。

第２のピストン１５０の中空内部１５０ｂと第２の高圧チャンバ１５５との間には流体連通がなく、生じ得る任意の漏れを節減する。

第２のピストンばね１５１は、第１のピストンばね１０４及び第３のピストンばね１５４よりも大きなばね率又はばね定数を有する。

チェーンスパン又はベルトに張力を加えるために、２つのピストン１５０、１０３があるので、追加の減衰を提供するために、第１の圧力チャンバ１１１の漏れを大きくすることができる（チェーンを制御するためにある平均圧力を圧力チャンバ内で維持しなければならない従来の液圧テンショナと対照的に）。チェーン制御に必要な平均力は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン１５０によって供給される。

動作中、図３ａに示したようにテンショナが新しいチェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６から入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、図７に示したように閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン１５０はまた、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢するために、第２のピストンばね１５１によって第２の軸方向に延びる孔１０２ｃから外側方向に付勢される。理想的には、第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０は、ほぼ同一の量だけハウジング１０２から外側方向に付勢される。言い換えれば、第１及び第２のピストン１０３、１５０の第１の端部１０３ａ、１５０ａは、図３ａ及び図７に示したように整列される。

動作中、テンショナが高負荷のない摩耗チェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６を通して、また入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン１５０はまた、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢するために、第３のピストンばね１５４による第３のピストン１５２の移動のため第２のピストンばね１５１によってさらに外側方向に付勢される。チェーンがさらに摩耗するとき、追加の弛みがチェーンスパンに存在し、第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０は、チェーン４００を付勢して、適切に張力を加えるために、ハウジング１０２からさらに外側方向に伸長させる必要があるであろう。

テンショナが、高い動的チェーン負荷の間にチェーンに張力を加えているとき、チェーンからの高い動的負荷力（矢印で図示）が第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０をハウジング１０２に向かって内側方向に、次にハウジング１０２から外側方向に押圧し、入口逆止弁１０７を通して流体をハウジング１０２の第２の孔１０２ｃ内に引き込むことによって、圧力をポンプアップするか又は第２の圧力チャンバ１５５を加圧する。第２の孔１０２ｃの第２の圧力チャンバ１５５の加圧は、ハウジング１０２から外側方向に第３のピストン１５２を移動させる。第３のピストン１５２の移動は、動的負荷の内側方向の力に対抗して、第３のピストン１５２の第１の端部１５２ａが、第２のピストンばね１５１によって外側方向の力を第２のピストン１５０に及ぼすようにする。

動的負荷の内側方向の力が対抗されると、第２の圧力チャンバ１５５内の流体は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃを通して又は体積減少部１５３を通してエンジンに漏れる。この漏れは、第２の圧力チャンバ１５５内に存在する平均圧力を低減する。

すべての動作状態において、第２の圧力チャンバ１５５の圧力がポンプアップして、第２のピストンばね１５１の最小予荷重を維持することを指摘したい。第２のピストンばね１５１の力又は予荷重があまりに低くなるとき、第３のピストン１５２が、第３のピストンばね１５４及び第２の圧力チャンバ１５５の圧力のためハウジングから外に移動し、入口逆止弁１０７を通してより多くのオイルを引き込む。

したがって、第１の軸方向に延びる孔１０２ａの第１のピストン１０３は、チェーンスパン又はベルトの支配的な減衰を提供し、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン１５０は、支配的かつ自動調整のばね力を提供する。本発明のテンショナは、平均張力を自動調整して、チェーン制御を犠牲にすることなくチェーン張力を可能な限り低く維持し、新しいチェーン状態及び動的荷重を伴う状態において駆動効率を相当高める。

図４ａ及び図４ｂは、パッシブ制御を使用して、様々な状態下でチェーンに張力を加える第４の実施形態のテンショナを示している。図４ａは、高負荷のないチェーンの張力付与であり、図４ｂは、高負荷のあるチェーンの張力付与である。

第１の軸方向に延びる孔１０２ａ内に、第１のピストン１０３が摺動可能に受容される。第１のピストン１０３は、第１の端部１０３ａ、第２の端部１０３ｃ、及び中空内部１０３ｂを有する本体を有する。第１のピストン１０３の中空内部１０３ｂ内に、第１のピストンばね１０４が存在する。第１のピストンばね１０４は、第１のピストン１０３の内部１０３ｂ又は体積減少部１０５と接触する第１の端部１０４ａと、ハウジング１０２の第１の軸方向に延びる孔１０２ａの底部１０２ｂと接触する第２の端部１０４ｂとを有する。第１の圧力チャンバ１１１は、第１のピストン１０３と第１の軸方向に延びる孔１０２ａとの間に形成される。流体は、入口逆止弁１０８を通して第１の供給部１０６を通して第１の圧力チャンバに供給される。第１のピストン１０３は、第１のピストンばね１０４の力及び第１の圧力チャンバ１１１のオイル圧力によって、第１のピストン１０３の第１の端部１０３ａを通してチェーンを付勢するために、ハウジング１０２から外側方向に付勢される。

第２の軸方向に延びる孔１０２ｂは、第２のピストン２００を摺動可能に受容する。第２のピストン２００は、第１の端部２００ａ、第２の端部２００ｃ、及び中空内部２００ｂを有する本体を有する。中空内部２００ｂは、「Ｙ」字形状の内側ピストン２０２のシャフト２０２ａを受容する。Ｙ字形状の内側ピストン２０２のシャフト２０２ａは、第１の端部２０２ｄ、第２の端部２０２ｂ及び中空内部２０２ｃを有する本体に接続される。第２のピストン２００の第２の端部２００ｃと内側ピストン２０２ｄの本体の第１の端部２０２ｄとの間に、第２のピストンばね２０１がある。第２のピストンばね２０１は、第２のピストン２００の第２の端部２００ｃと接触する第１の端部２０１ａと、内側ピストン２０２の第１の端部２０２ｄと接触する第２の端部２０１ｂとを有する。第２のピストンばね２０１は、ハウジング１０２から外側方向に第２のピストン２００を付勢する。

代わりに、第２のピストンばねは、Ｙ字形状の内側ピストン２０２のシャフト２０２ａと、第２のピストン２００の中空内部２００ｂとの間に存在してもよい。

内側ピストン２０２の中空内部２０２ｃ内に、内側ピストンばね２０４がある。内側ピストンばね２０４は、内側ピストン２０２の中空内部２０２ｃ又は体積減少部２０６と接触する第１の端部２０４ａと、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの底部１０２ｄと接触する第２の端部２０４ｂとを有する。内側ピストンばね２０４は、ハウジング１０２から外側方向に内側ピストン２０２を付勢し、第２のピストンばね２０１に対する予荷重を変更することによって、ハウジングから外側方向に第２のピストン２００を付勢する。言い換えれば、ハウジング１０２から外側方向に第２のピストンばね２０１の第２の端部２０１ｂを移動させる。

第２の高圧チャンバ２０５が、内側ピストン２０２の中空内部２０２ｃと、ハウジング１０２の第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの底部１０２ｄとの間に形成される。流体は、入口供給部１０９、好ましくは逆止弁１０７を通して第２の圧力チャンバ２０５に供給される。入口供給部１０９は、入口供給ライン１０６に接続しても、しなくてもよい。

第２のピストンばね２０１は、第１のピストンばね１０４及び内側ピストンばね２０４よりも大きなばね率又はばね定数を有する。

チェーンスパン又はベルトに張力を加えるために、２つのピストン２００、１０３があるので、追加の減衰を提供するために、第１の圧力チャンバ１１１の漏れを大きくすることができる（チェーンを制御するためにある平均圧力を圧力チャンバ内で維持しなければならない従来の液圧テンショナと対照的に）。チェーン制御に必要な平均力は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン２００によって供給される。

動作中、図４ａに示したようにテンショナが新しいチェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６から入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、図７に示したように閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン２００はまた、閉ループチェーン又はベルトのスパンを付勢するために、第２のピストンばね２０１によって第２の軸方向に延びる孔１０２ｃから外側方向に付勢される。理想的には、第１のピストン１０３及び第２のピストン２００は、ほぼ同一の量だけハウジング１０２から外側方向に付勢される。言い換えれば、第１及び第２のピストン１０３、２００の第１の端部１０３ａ、２００ａは、図４ａ及び図７に示したように整列される。

動作中、テンショナが高負荷のない摩耗チェーンに張力を加えているとき、流体は、第１の入口供給部１０６を通して、また入口逆止弁１０８を通して第１の圧力チャンバ１１１に供給され、第１のピストンばね１０４のばね力に加えて、第１のピストン１０３をハウジング１０２から外側方向に付勢し、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢する。同時に、第２のピストン２００はまた、閉ループチェーン４００又はベルトのスパンを付勢するために、内側ピストンばね２０４による内側ピストン２０２の移動のため第２のピストンばね２０１によってさらに外側方向に付勢される。チェーンが摩耗するとき、追加の弛みがチェーンスパンに存在し、第１のピストン１０３及び第２のピストン２００は、チェーン４００を付勢して、適切に張力を加えるために、ハウジング１０２からさらに外側方向に伸長させる必要があるであろう。

テンショナが、高い動的チェーン負荷の間にチェーンに張力を加えているとき、チェーンからの高い動的負荷力（矢印で図示）が第１のピストン１０３及び第２のピストン２００をハウジング１０２に向かって内側方向に、次にハウジング１０２から外側方向に押圧し、入口逆止弁１０７を通して流体をハウジング１０２の第２の孔１０２ｃ内に引き込むことによって、圧力をポンプアップするか又は第２の圧力チャンバ２０５を加圧する。第２の孔１０２ｃの第２の圧力チャンバ２０５の加圧は、ハウジング１０２から外側方向に内側ピストン２０２を移動させる。内側ピストン２０２の移動は、動的負荷の内側方向の力に対抗して、内側ピストン２０２の第１の端部２０２ｄが、第２のピストンばね２０１によって外側方向の力を第２のピストン２００に及ぼすようにする。

動的負荷の内側方向の力が対抗されると、第２の圧力チャンバ２０５内の流体は、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃを通して又は体積減少部２０６を通してエンジンに漏れる。この漏れは、第２の圧力チャンバ２０５内に存在する平均圧力を低減する。

すべての動作状態において、第２の圧力チャンバ２０５の圧力がポンプアップして、第２のピストンばね２０１の最小予荷重を維持することを指摘したい。第２のピストンばね２０１の力又は予荷重があまりに低くなるとき、内側ピストン２０２が、内側ピストンばね２０４及び第２の圧力チャンバ２０５の圧力のためハウジングから外に移動し、入口逆止弁１０７を通してより多くのオイルを引き込む。

したがって、第１の軸方向に延びる孔１０２ａの第１のピストン１０３は、チェーンスパン又はベルトの支配的な減衰を提供し、第２の軸方向に延びる孔１０２ｃの第２のピストン２００は、支配的かつ自動調整のばね力を提供する。本発明のテンショナは、平均張力を自動調整して、チェーン制御を犠牲にすることなくチェーン張力を可能な限り低く維持し、新しいチェーン状態及び動的荷重を伴う状態において駆動効率を相当高める。

図５及び図６は、本発明の実施形態の第１のピストン及び第２のピストンを同時に制御するための異なる選択を示している。図５を参照すると、第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０は、連結機構３１０を通して直接取り付けられる。したがって、第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０の移動は、互いに結び付けられる。第１のピストン１０３及び第２のピストン１５０が結合されるとき、第１のピストンばね１０４は任意選択的である。連結機構は、第３の実施形態のテンショナにより示したが、図２ａ及び図２ｂと図４ａ及び図４ｂのテンショナに同様に適用することができることを指摘したい。

図６は、第１のピストンが頂面３１２ａと底面３１２ｂとを有する延長部３１２を有する代替構造を示している。延長部３１２の底面３１２ｂは、第２のピストン１５０がハウジング１０２から外側方向に付勢されるときに、第２のピストン１５０によって押圧される。連結機構は、第３の実施形態のテンショナにより示したが、図２ａ及び図２ｂと図４ａ及び図４ｂのテンショナに同様に適用することができることを指摘したい。この実施形態では、第１のピストンばね１０４は任意選択的である。

上記の実施形態のいずれかに示した体積減少部は、圧力リリーフ弁又は排出孔に置き換えることが可能である。

図２ａ及び図２ｂのテンショナが図７に示されているが、本出願に存在するテンショナのいずれかがチェーンスパンと共に機能するであろうことも指摘したい。

上記の実施形態のいずれかにおいて、外側の第１のピストン及び第２のピストンは、関連技術で公知のようなつめ又はラチェットクリップと係合しかつラチェットする外周の溝を有することが可能である。

したがって、本明細書に記載した本発明の実施形態は、単に本発明の原理の適用の例示に過ぎないことを理解すべきである。例示した実施形態の詳細に対する本明細書の引例は、それら自体が本発明に本質的であると見なされるそれらの特徴を列挙する特許請求の範囲を限定するようには意図されない。

Claims

チェーン又はベルトのスパンに張力を加えるパッシブテンショナシステム用のテンショナであって、
第１の流体入力部を有する第１の軸方向に延びる孔と、第２の流体入力部を有する第２の軸方向に延びる孔とを有するハウジングと、
前記第１の軸方向に延びる孔によって摺動可能に受容された第１のピストンであって、第１の端部と第２の端部とを有する本体を備える第１のピストンと、
前記第１のピストンと前記第１の軸方向に延びる孔との間に画定されかつ前記第１の流体入力部と流体連通する、前記ハウジングから外側方向に前記第１のピストンを付勢するための第１の圧力チャンバと、
前記第２の軸方向に延びる孔内に摺動可能に受容された第２のピストンであって、第１の端部と第２の端部とを有する本体を備える第２のピストンと、
前記第２の軸方向に延びる孔内に摺動可能に受容された第３のピストンであって、頂面を有する第１の端部と、第２の端部とを有する本体を備える第３のピストンと、
前記第２の軸方向に延びる孔に受容された第２のピストンばねであって、前記第２のピストンと接触する第１の端部と、前記第３のピストンの前記頂面と接触する第２の端部とを有する第２のピストンばねと、
前記第２の軸方向に延びる孔に受容された第３のピストンばねであって、前記第３のピストンと接触する第１の端部と、前記第２の軸方向に延びる孔と接触する第２の端部とを有する第３のピストンばねと、
前記第２の流体入力部と流体連通する、前記第３のピストンと前記第２の軸方向に延びる孔との間に画定された第２の圧力チャンバと、
前記第２の圧力チャンバと前記第２の流体入力部との間の逆止弁とを備え、
前記チェーン又はベルトからの動的負荷が、前記ハウジングから内側方向に及び外側方向に前記第１のピストン及び前記第２のピストンを移動させるとき、前記第２の流体入力部からの流体が、前記逆止弁を通して前記第２の圧力チャンバ内に引き込まれ、前記第２の圧力チャンバに流体圧力を生成し、前記第３のピストンが前記ハウジングから外側方向に移動して、前記動的負荷の内側方向の力に対抗して前記第２のピストンばねによって前記第２のピストンに対して外側方向の力を及ぼすようにする、テンショナ。
前記第２のピストンの前記本体が、前記第２の端部の開放端及び前記第１の端部の閉鎖端と、前記開放端の底面と、前記閉鎖端の頂面と、内径を有する中空内部とをさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
前記第２のピストンばねが前記第２のピストンの前記中空内部によって受容され、前記第２のピストンばねが、前記第２のピストンの前記中空内部と接触する第１の端部を有する請求項２に記載のテンショナ。
前記第３のピストンの前記本体が、前記第２の端部の開放端及び前記第１の端部の閉鎖端と、前記開放端の底面と、内径を有する中空内部とをさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
前記第３のピストンばねが前記第３のピストンの前記中空内部によって受容され、前記第３のピストンばねが、前記第３のピストンの前記中空内部と接触する第１の端部を有する請求項４に記載のテンショナ。
前記第１のピストン及び前記第２のピストンが、前記第１のピストンの前記本体と前記第２のピストンの前記本体とを結合することによって共に移動するために結合される請求項１に記載のテンショナ。
前記第１のピストン及び前記第２のピストンが、共に移動するために結合され、前記第１のピストンが、頂面と底面とを有する延長部をさらに備え、前記第２のピストンが前記延長部の前記底面を押圧し、共に移動するために前記第２のピストンを前記第１のピストンに結合する請求項１に記載のテンショナ。
前記第１のピストンの前記本体が、前記第２の端部の開放端及び前記第１の端部の閉鎖端と、前記開放端の底面と、前記閉鎖端の頂面と、内径を有する中空内部とをさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
前記ハウジングから外側方向に前記第１のピストンを付勢するための、前記第１のピストンの前記中空内部内に受容された第１のピストンばねであって、前記第１のピストンの前記中空内部に接触する第１の端部と、前記第１の軸方向に延びる孔に接触する第２の端部とを有する第１のピストンばねをさらに備える請求項８に記載のテンショナ。
前記第２のピストンばねが、前記第１のピストンばね及び前記第３のピストンばねよりも大きなばね定数を有する請求項９に記載のテンショナ。
前記第１のピストンの前記中空内部によって受容された体積減少部をさらに備える請求項８に記載のテンショナ。
前記ハウジングから外側方向に前記第１のピストンを付勢するための第１のピストンばねであって、前記第１のピストンの前記第２の端部に接触する第１の端部と、前記第１の軸方向に延びる孔に接触する第２の端部とを有する第１のピストンばねをさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
前記第１の圧力チャンバから流体を排出するための排出孔をさらに備える請求項１に記載のテンショナ。
前記第１の流体入力部及び前記第２の流体入力部が、同一の流体供給部に接続される請求項１に記載のテンショナ。
前記第１の流体入力部及び前記第２の流体入力部が、異なる流体供給部に接続される請求項１に記載のテンショナ。