JP7324019B2

JP7324019B2 - 油圧チェーンテンショナ

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Publication number: JP7324019B2
Application number: JP2019051700A
Authority: JP
Inventors: 清史佐藤
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2023-08-09
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: JP2020153429A

Description

本発明は、タイミングチェーンに適正な張力を付与する油圧チェーンテンショナに関する。

一般に、自動車等の車両においては、エンジンのクランク軸からカム軸に動力を伝達するタイミングチェーンには、タイミングチェーンを押圧して適正な張力を付与する油圧チェーンテンショナが設けられている。このような油圧チェーンテンショナの基本的な構成は、例えば、特許文献１の図８に例示されている。

特許文献１の図８に示される油圧チェーンテンショナは、テンショナボディのプランジャ収容穴に摺動自在に挿入され、一方が開放した円筒状の円筒状のプランジャと、プランジャ収容穴からプランジャを突出方向に付勢する圧縮コイルばねとを備えている。

プランジャ収容穴にはオイル供給孔が設けられ、このオイル供給孔からオイルを供給することで、プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成された圧油室にオイルが満たされ、コイルばねの付勢力と圧油室の圧力によりプランジャを突出方向に付勢するとともに、チェックバルブでオイル供給孔からのオイルの流出が阻止される。また、プランジャの往復動にともなってプランジャとプランジャ収容穴の間の僅かな隙間をオイルが流れ、その流路抵抗によってプランジャの往復動を減衰させるオイルダンピング効果を得ている。

この場合、タイミングチェーンにはエンジンの回転数や負荷の変化に応じて張力変動が発生し、それらの張力変動の周期、変動幅は運転条件によって一様ではないため、プランジャも多様な周期、速度で往復動を行う必要がある。しかしながら、コイルばねの反力は一定のばね定数に従ってプランジャの位置に応じて決まり、オイルダンピング効果もプランジャの速度に従って決まるため、従来の基本的な油圧チェーンテンショナでは、多様な張力変動に対して常に適切な反力、ダンピング特性を発揮することは困難であり、特定の運転条件では共振したり張力変動を増幅させる虞がある。

このため、特許文献１では、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、プランジャ収容穴に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャと、プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成される圧油室に伸縮自在に収納されてプランジャを突出方向に付勢するコイルばねとを備えたチェーンテンショナであって、プランジャが、先端側に開放する先端収容穴を有し、先端収容穴に摺動自在に挿入される円筒状の先端プランジャと、先端収容穴と先端プランジャとの間に形成される第２圧油室に伸縮自在に収納されて先端プランジャを突出方向に付勢するコイルばねとを備え、圧油室から第２圧油室に流入するオイルの逆流を抑制するチェックバルブユニットと、第２圧油室の所定以上の高圧でオイルを圧油室側に開放するリリーフバルブユニットとを備えることで、プランジャ全体の往復動、先端プランジャの往復動のいずれにも適切な反力、ダンピング特性を発揮するように設定することが可能なチェーンテンショナを提案している。

特開２０１７－８９８４２号公報

上述の特許文献１に開示されるチェーンテンショナは、プランジャ及び先端プランジャの２つのプランジャを可動部として設け、プランジャ側の圧油室から先端プランジャ側の第２圧油室に流入するオイルの逆流を抑制するチェックバルブユニットと、第２圧油室の所定以上の高圧でオイルを圧油室側に開放するリリーフバルブユニットとを設けている。このため、小さな部品の狭い空間の中で複雑な構成となり、可動部及びテンショナ全体の重量が増加するばかりでなく、コスト上昇を招いてしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特に複雑な構成とすることなく油圧を適切に保ち、軽量化及びコスト低減を図りつつタイミングチェーンの張力を適切に維持することのできる油圧チェーンテンショナを提供することを目的としている。

本発明の一態様による油圧チェーンテンショナは、タイミングチェーンに所定の張力を付与する油圧チェーンテンショナにおいて、先端部側が前記タイミングチェーンを押圧自在にハウジングから突没し、基端部が開放されたキャップ状のプランジャと、前記プランジャの内面との間で所定のオイルダンピングを発生する隙間を有して前記プランジャ内に設けられ、前記プランジャの基端部側から先端部側へのオイルの流れのみ許容するチェックバルブを有するバルブアッセンブリと、前記バルブアッセンブリと前記プランジャの先端部とが離間する方向に付勢するリターンスプリングと、前記プランジャをスライド自在に外装し、基端側の一端面が前記ハウジングと当接されて先端側の他端面が前記バルブアッセンブリと当接される円筒状のスリーブと、を備え、前記バルブアッセンブリに、前記チェックバルブをバイパスして前記隙間と前記スリーブ内とを連通する第１バイパス通路を設けるとともに、前記プランジャの内周面の設定位置に溝状に形成され、前記プランジャが前記バルブアッセンブリに接近する方向に設定量移動したとき、前記プランジャの先端部の内部と前記第１バイパス通路とを連通する第２バイパス通路を設けたものである。

本発明によれば、特に複雑な構成とすることなく油圧を適切に保ち、軽量化及びコスト低減を図りつつタイミングチェーンの張力を適切に維持することができる。

水平対向型エンジンの左バンク側のカムチェーン室内を示す概略説明図油圧チェーンテンショナの要部断面図バルブアッセンブリを示す説明図チェーンの高張力によりプランジャが押し込まれた状態を示す説明図チェーンの高張力により更にプランジャが押し込まれた状態を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明を水平対向型エンジンのタイミングチェーンに適用した例を示し、図１における符号１は、水平対向型エンジンの左バンク側のカムチェーン室内を示す。尚、エンジンの右バンク側のカムチェーン室内も略同様に構成されるため、説明は省略する。

エンジンのクランク軸２には、クランクスプロケット３が取り付けられている。このクランクスプロケット３と、左バンクの吸気カム軸４Ｌ、排気カム軸５Ｌにそれぞれ取り付けられたカムスプロケット６Ｌ，７Ｌとの間に、タイミングチェーン８が巻掛けられている。そして、このタイミングチェーン８により、クランク軸２の回転が左バンクの吸気カム軸４Ｌ、排気カム軸５Ｌに伝達される。

また、クランクスプロケット３の左右両側には、油圧チェーンテンショナ９に押圧されてタイミングチェーン８に当接するチェーンテンショナレバー１０が介装されている。チェーンテンショナレバー１０は、タイミングチェーン８に張力を付加すると共に、チェーンの軌道ガイドやばたつき防止を行うものであり、その一端側がエンジンのシリンダブロックに揺動自在に軸支されている。

本実施の形態においては、チェーンテンショナレバー１０は、吸気側カムスプロケット６Ｌとクランクスプロケット３との間に設けられている。また、排気側カムスプロケット７Ｌとクランクスプロケット３との間には、所定のチェーン軌道に沿ってタイミングチェーン８に当接する固定ガイド１１が配置されている。

チェーンテンショナレバー１０は、細長の湾曲した板状のレバー本体１０ａの長手方向一端側に、シリンダブロックに軸支するためのボルト等が挿通されるボス部１０ｂが設けられている。このボス部１０ｂから離間したレバー本体１０ａの他端側には、油圧チェーンテンショナ９のプランジャ２２が当接されるプランジャ当接部１０ｃが設けられている。

また、レバー本体１０ａの湾曲形状外側には、レバー長手方向に沿ってタイミングチェーン８に接触摺動するチェーン案内面１０ｄが形成されている。このチェーン案内面１０ｄのボス部１０ｂ近辺の両側部には、タイミングチェーン８を幅方向で挟持してチェーン外れを防止するための側壁部１０ｅが立設されている。

油圧チェーンテンショナ９は、図２に示すように、エンジンに固定されるハウジング２１と、タイミングチェーン８をチェーンテンショナレバー１０を介して押圧自在なプランジャ２２とを主として備えている。ハウジング２１には、エンジンのオイルギャラリ１５と連通するシリンダ２１ａが形成されている。プランジャ２２は、先端部２２ａ側がシリンダ２１ａから突没自在で、基端部２２ｂが開放されたキャップ状に形成されている。

また、シリンダ２１ａ内には、プランジャ２２をスライド自在に外装する円筒状のスリーブ２６が設けられている。スリーブ２６は、基端側の一端面２６ａがハウジング２１と当接され、先端側の他端面２６ｂがプランジャ２２内に設けられたバルブアッセンブリ２４と当接されている。バルブアッセンブリ２４は、プランジャ２２の内面との間で所定のオイルダンピングを発生する隙間２３を有して、プランジャ２２にスライド自在に内装されている。

バルブアッセンブリ２４とプランジャ２２の先端部２２ａ内面の間には、バルブアッセンブリ２４とプランジャ２２の先端部２２ａとが離間する方向に常時付勢するリターンスプリング２５が設けられている。更に、ハウジング２１には、プランジャ２２のハウジング２１からの突没長さを所定範囲内に規制するラチェット機構２７が設けられている。

バルブアッセンブリ２４は、詳細には、図３に示すように、スリーブ２６内に開口されるオイル通路３１ａを略中央部に有し、プランジャ２２内に隙間２３をもって配設されるバルブ本体３１と、バルブ本体３１のオイル通路３１ａの一端部を閉塞自在なチェックボール３２と、バルブ本体３１の一端側に設けられたリテーナ３３と、リテーナ３３とチェックボール３２との間でチェックボール３２をオイル通路３１ａの一端部に常時付勢するように設けたバルブスプリング３４とからなるチェックバルブ３０を有している。このチェックバルブ３０により、プランジャ２２の基端部２２ｂ側から先端部２２ａ側へのオイルの流れを許容する逆止弁が形成される。

また、バルブアッセンブリ２４は、チェックバルブ３０をバイパスして、プランジャ２２の内面との間の隙間２３とスリーブ２６内とを連通する第１バイパス通路３５を有している。第１バイパス通路３５は、具体的には、プランジャ２２の内面との隙間２３とスリーブ２６内とを、オイル通路３１ａを介して連通する。本実施の形態においては、第１バイパス通路３５は、バルブ本体３１の外周面に設けられた所定深さの環状溝３５ａと、環状溝３５ａ内からオイル通路３１ａに貫通される貫通孔３５ｂとによって形成されている。貫通孔３５ｂは、少なくとも１つ設けられていれば良い。

さらに、バルブ本体３１の第１バイパス通路３５に対応して、プランジャ２２の内周面には、プランジャ２２の先端部２２ａがバルブアッセンブリ２４に接近する方向にプランジャ２２が所定深さまで押し込まれたとき、プランジャ２２の先端部２２ａ内面の圧力室と環状溝３５ａとを連通する第２バイパス通路４０が設けられている。

すなわち、バルブ本体３１の第１バイパス通路３５とプランジャ２２内周面の第２バイパス通路４０とにより、プランジャ２２がシリンダ２１ａ内に押し込まれて所定量移動したとき、第１バイパス通路３５と第２バイパス通路４０とが連通してプランジャ２２の先端部側の圧力が過度に高圧とならないようリリーフするリリーフ弁としての機能が実現される。

本実施の形態においては、第２バイパス通路４０は、プランジャ２２の内周面に設けられた長手方向の２つの縦溝４０ａ，４０ｂとして形成されている。縦溝４０ａ，４０ｂは、プランジャ２２の先端部２２ａ側の溝開始位置と、バルブアッセンブリ２４側の溝終端位置とが互いに異なり、それぞれの溝開始位置及び溝終端位置がエンジン仕様によって定まるプランジャ２２のストローク範囲に応じて設定されている。

また、プランジャ２２の縦溝４０ａ，４０ｂに対して、バルブアッセンブリ２４側に環状溝３５ａを設けることにより、バルブアッセンブリ２４が回転しても、プランジャ２２のプランジャ２２の先端部２２ａ内面の圧力室とスリーブ２６内とが確実に連通するように形成されている。

尚、プランジャ２２側の第２バイパス通路４０は、２つの縦溝４０ａ，４０ｂを合わせて１本の縦溝としても良く、また、縦溝に限定されることなく、プランジャ２２の軸方向に対して斜め方向の螺旋状の溝としても良い。

更に、本実施の形態においては、プランジャ２２側の第２バイパス通路４０としての縦溝４０ａ，４０ｂに対して、バルブアッセンブリ２４側の第１バイパス通路３５として環状溝３５ａ及び貫通孔３５ｂを備えているが、これに限定されるものではない。

例えば、バルブアッセンブリ２４側の環状溝３５ａを省略して複数の貫通孔３５ｂを第１バイパス通路３５として、プランジャ２２の内周面に、複数の貫通孔３５ｂのうちの少なくとも２つの貫通孔を跨ぐ周方向の横溝と、この横溝に連通する縦溝とを組み合わせて第２バイパス通路４０を形成するようにしても良い。

次に、上述の油圧チェーンテンショナ９を適用した本実施の形態の作用について説明する。

エンジンが回転してオイルギャラリ１５からオイルが供給されると、供給されたオイルはスリーブ２６の内側を通過し、チェックバルブ３０を経てバルブアッセンブリ２４の先端側のプランジャ２２内に送り込まれる。これにより、バルブアッセンブリ２４の先端側のプランジャ２２内がタイミングチェーン８の張力を受けて高圧室となる。尚、バルブアッセンブリ２４の基端側のスリーブ２６内は、高圧室より低い低圧室となる。

エンジンが低負荷の運転状態でタイミングチェーン８の張力が小さい場合、リターンスプリング２５の付勢力によってプランジャ２２がハウジング２１から突出されると、プランジャの突出により不足するオイルは、スリーブ２６の内側からチェックバルブ３０を経て供給され、高圧室の高圧状態が維持される。

逆に、タイミングチェーン８の張力が大きくなり、プランジャ２２が押し込まれると、高圧室内のオイルは、プランジャ２２の内面とチェックバルブ３０のバルブ本体３１との隙間２３を介してスリーブ２６の外側へと導かれる。このとき、オイルが隙間２３を流れる際の流路抵抗によりプランジャ２２の動きが所定のダンピング特性で規制され、タイミングチェーン８のばたつきが防止される。

次に、エンジンが高負荷運転状態となり、タイミングチェーン８の張力が更に大きくなると、プランジャ２２がバルブアッセンブリ２４側に急激に押し込まれる状況が発生する。プランジャ２２が予め設定されたストローク量だけバルブアッセンブリ２４側に移動すると、図４に示すように、プランジャ２２の内周面に設けられた第２バイパス通路４０の一方の縦溝４０ａと、バルブアッセンブリ２４の第１バイパス通路３５を形成するバルブ本体３１外周の環状溝３５ａとが連通する。その結果、高圧室のオイルがプランジャ２２内周面の縦溝４０ａからバルブアッセンブリ２４の環状溝３５ａを経て貫通孔３５ｂ及びオイル通路３１ａを通り、スリーブ２６内に排出される。

これにより、タイミングチェーン８の張力が急激に増大してプランジャ２２が急激に移動しても、第２バイパス通路４０及び第１バイパス通路３５を通して高圧室のオイルを迅速に排出することができる。すなわち、プランジャ２２の急激な移動に対して、プランジャ２２の内面とチェックバルブ３０のバルブ本体３１との隙間２３からのオイル排出量が間に合わずに高圧室の圧力が過度に上昇するといったことを防止することができる。

更に、エンジンの運転負荷が増大してタイミングチェーン８の張力がより大きくなると、図５に示すように、プランジャ２２が更に押し込まれて縦溝４０ａ全体がバルブ本体３１の長さとオーバラップしてしまい、縦溝４０ａからのオイルの排出が妨げられる場合がある。このような場合に備えて、プランジャ２２内周面には、縦溝４０ａとは溝開始位置及び溝終端位置が異なる他の縦溝４０ｂが備えられている。

縦溝４０ｂは、縦溝４０ａ全体がバルブ本体３１とオーバラップしたとき、縦溝４０ｂの溝終端位置が環状溝３５ａと一致するように配置されている。このため、タイミングチェーン８からの過大な張力によってプランジャ２２の一方の縦溝４０ａが有効に機能する範囲を超えた場合であっても、他方の縦溝４０ｂと環状溝３５ａとが連通し、高圧室の圧力が過大となることを回避することができる。

このように本実施の形態においては、タイミングチェーン８の張力の急激な増大によるプランジャ２２の急激な移動に対して、プランジャ２２内の高圧室の圧力を、プランジャ２２の内周面に設けた第２バイパス通路４０と、バルブアッセンブリ２４に設けた第１バイパス通路３５とを通してスリーブ２６の内側にリリーフする簡素な構成としている。これにより、可動部を含む油圧チェーンテンショナー全体の軽量化を実現してコスト低減を図りつつ、エンジンの回転数や負荷の変化に応じて発生するタイミングチェーンの張力変動を確実に吸収し、タイミングチェーンの張力を適切に維持することが可能となる。

また、本実施の形態では、プランジャ２２側の第２バイパス通路４０を縦溝４０ａ，４０ｂとして、バルブアッセンブリ２４側の第１バイパス通路３５をバルブ本体３１外周面の環状溝３５ａ及び環状溝３５ａ内からオイル通路３１ａに貫通される貫通孔３５ｂによって形成したので、プランジャ２２及びバルブアセンブリ２４の組み付けにおいて方向性を気にすることなく組み付けることが可能であり、組み付け性を向上して製造コストの低減に寄与することができる。

１カムチェーン室内
２クランク軸
３クランクスプロケット
４Ｌ吸気カム軸
５Ｌ排気カム軸
６Ｌ吸気側カムスプロケット
７Ｌ排気側カムスプロケット
８タイミングチェーン
９油圧チェーンテンショナ
１０チェーンテンショナレバー
１０ｃプランジャ当接部
１５オイルギャラリ
２１ハウジング
２１ａシリンダ
２２プランジャ
２２ａ先端部
２２ｂ基端部
２３隙間
２４バルブアッセンブリ
２５リターンスプリング
２６スリーブ
２６ａ一端面
２６ｂ他端面
２７ラチェット機構
３０チェックバルブ
３１バルブ本体
３１ａオイル通路
３２チェックボール
３３リテーナ
３４バルブスプリング
３５第１バイパス通路
３５ａ環状溝
３５ｂ貫通孔
４０第２バイパス通路
４０ａ，４０ｂ縦溝

Claims

タイミングチェーンに所定の張力を付与する油圧チェーンテンショナにおいて、
先端部側が前記タイミングチェーンを押圧自在にハウジングから突没し、基端部が開放されたキャップ状のプランジャと、
前記プランジャの内面との間で所定のオイルダンピングを発生する隙間を有して前記プランジャ内に設けられ、前記プランジャの基端部側から先端部側へのオイルの流れのみ許容するチェックバルブを有するバルブアッセンブリと、
前記バルブアッセンブリと前記プランジャの先端部とが離間する方向に付勢するリターンスプリングと、
前記プランジャをスライド自在に外装し、基端側の一端面が前記ハウジングと当接されて先端側の他端面が前記バルブアッセンブリと当接される円筒状のスリーブと、
を備え、
前記バルブアッセンブリに、前記チェックバルブをバイパスして前記隙間と前記スリーブ内とを連通する第１バイパス通路を設けるとともに、
前記プランジャの内周面の設定位置に溝状に形成され、前記プランジャが前記バルブアッセンブリに接近する方向に設定量移動したとき、前記プランジャの先端部の内部と前記第１バイパス通路とを連通する第２バイパス通路を設けた
ことを特徴とする油圧チェーンテンショナ。
前記第１バイパス通路を、前記チェックバルブの外周面に設けた環状溝と、前記環状溝内と前記スリーブ内とを連通する貫通孔とにより形成し、
前記第２バイパス通路を、前記プランジャの内周面の前記プランジャの長手方向に設けた縦溝によって形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧チェーンテンショナ。
前記縦溝を、溝開始位置及び溝終端位置が互いに異なる２つの縦溝とすることを特徴とする請求項２に記載の油圧チェーンテンショナ。
前記プランジャは、前記バルブアッセンブリより先端側にオイルの高圧室を形成し、前記バルブアッセンブリより基端側に前記高圧室より圧力の低いオイルの低圧室を形成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の油圧チェーンテンショナ。