JP4980798B2 - オートテンショナ - Google Patents

Description

この発明は、主として、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やタイミングベルトの張力保持に用いられるオートテンショナに関する。

エンジンは、一般に、クランクシャフトの回転を、エンジンカバー内のエンジンルームに収容されたタイミングチェーン又はタイミングベルト（以下、タイミングチェーンを例に挙げて説明する）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。

このチェーンの張力を一定に保持するオートテンショナとして、一端が開放した有底のシリンダ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ内に圧力室を形成し、シリンダ外部から前記圧力室に連通する給油通路を前記シリンダに設け、その給油通路の圧力室側の端部に、シリンダ外部から前記圧力室内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブを設け、前記圧力室内に組み込んだリターンスプリングで前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢し、そのプランジャのシリンダからの突出端でチェーンまたはベルトを押圧するようにしたものが知られている（特許文献１）。

このオートテンショナは、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、プランジャがシリンダ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、圧力室内の作動油が、プランジャとシリンダの摺動面間のリーク隙間を通ってエンジンルームに流出し、その作動油の流量が制限されてダンパ作用が生じるので、プランジャはゆっくりと移動する。

一方、エンジン作動中にチェーンの張力が小さくなると、リターンスプリングのばね力と、給油ポンプから給油通路を通じて圧力室に供給される作動油の圧力とによって、プランジャがシリンダから突出する方向（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、チェックバルブが開き、給油通路から圧力室内に作動油が供給されるので、プランジャは速やかに移動する。

ところで、このオートテンショナは、エンジン停止時、カムの停止位置によってチェーンの張力が大きくなり、プランジャに作用する押し込み方向の力が大きくなることがある。この場合、プランジャが押し込み方向に大きく移動すると、エンジンを再始動するときにチェーンが弛むので、その弛みによってチェーンの歯飛びを生じ、エンジンが円滑に始動しないおそれがある。

そこで、エンジンを円滑に始動させるため、上記オートテンショナは、前記プランジャの外周に複数の円周溝を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリングを、前記シリンダの内周に形成したリング収容溝内に保持し、前記各円周溝内に、前記レジスタリングを拡径させて前記プランジャのシリンダから突出する方向への移動を許容するテーパ面と、前記レジスタリングと係合して前記プランジャのシリンダ内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面とを設けている。

このようにすると、エンジン停止時、プランジャに作用する押し込み方向の力が大きくなっても、レジスタリングとプランジャの外周の円周溝との係合により、前記プランジャの押し込み方向の移動が制限されるので、エンジンを再始動するときに、チェーンが弛みにくく、円滑なエンジン始動が可能である。
特許第３６７０９１１号公報

上記オートテンショナは、エンジンを停止してから長時間が経過すると、圧力室と給油通路内の作動油が、プランジャとシリンダの摺動面間のリーク隙間から排出される場合がある。この場合、エンジンを再始動すると、圧力室に作動油が満たされるまでの間は作動油の圧力がプランジャに作用しないので、プランジャが押し込み方向に移動し、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突して異音が発生することがあった。

この異音を抑制するため、リターンスプリングのばね力を大きく設定して、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突するのを防止することが考えられるが、リターンスプリングのばね力を大きくすると、チェーンの張力が必要以上に大きくなって、チェーンの寿命が低下しやすい。また、リターンスプリングのばね力を大きくすると、へたりによるリターンスプリングのばね力の変化も大きいので、オートテンショナを張力調整装置に組み込んだ後、オートテンショナの特性が、経時的に大きく変化してしまう。

この発明が解決しようとする課題は、レジスタリングの衝突による異音を抑制するとともに、リターンスプリングのばね力を小さく設定することが可能なオートテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するため、一端が開放した有底のシリンダ内にスリーブを軸方向に摺動可能に挿入し、そのスリーブのシリンダ内への挿入端を支持する緩衝ばねを設け、前記スリーブ内にプランジャを軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ内に圧力室を形成し、シリンダ外部から前記圧力室に連通する給油通路を前記シリンダに設け、その給油通路の圧力室側の端部に、シリンダ外部から前記圧力室内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブを設け、前記プランジャと前記スリーブの摺動面間に形成されたリーク隙間を介して前記圧力室をシリンダ外部に連通し、前記プランジャの外周に複数の円周溝を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリングを、前記スリーブの内周に形成したリング収容溝内に保持し、前記各円周溝内に、前記レジスタリングを拡径させて前記プランジャのシリンダから突出する方向への移動を許容するテーパ面と、前記レジスタリングと係合して前記プランジャのシリンダ内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面とを設け、前記プランジャをシリンダから突出する方向に付勢するリターンスプリングを設け、そのプランジャのシリンダからの突出端でチェーンまたはベルトを押圧するようにした構成をオートテンショナに採用した。

このオートテンショナは、次の構成を加えることができる。
１）前記スリーブを、前記シリンダの開放端内周に取り付けた止め輪で前記シリンダから抜け止めする。
２）前記シリンダをアルミ合金製とし、前記スリーブをアルミ合金製または鋼製とする。

また、前記緩衝ばねとしては、例えば、コイルスプリング、皿ばね、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングなどを用いることができる。

この発明のオートテンショナは、スリーブのシリンダ内への挿入端が緩衝ばねで支持されているので、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突したときに、その衝突が緩衝ばねで和らげられ、異音が発生しにくい。また、このオートテンショナは、リターンスプリングのばね力を小さく設定した場合にも、レジスタリングの衝突による異音を抑制することができるので、設計の自由度が大きい。

図１に、この発明の実施形態のオートテンショナ１を組み込んだチェーン伝導装置を示す。このチェーン伝導装置は、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４，４に固定されたスプロケット５，５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を介して、オートテンショナ１で押圧されている。

オートテンショナ１は、アルミ合金製のシリンダ９が、エンジンカバー１０に形成されたテンショナ取り付け孔１１に挿入されており、シリンダ９の外周に一体に形成されたフランジ部１２が、エンジンカバー１０にボルト１３で固定されている。また、シリンダ９の外周に装着されたＯリング１４が、シリンダ９の外周とテンショナ取り付け孔１１の内周の間をシールしており、エンジンカバー１０で覆ったエンジンルームから作動油が漏れるのを防止している。

シリンダ９は、図２に示すように、エンジンカバー１０内に向けて一端が開放した有底筒状に形成されている。シリンダ９内には、両端が開放したスリーブ１５が軸方向に摺動可能に挿入されており、スリーブ１５のシリンダ９内への挿入端が、緩衝ばね１６で支持されている。また、スリーブ１５は、シリンダ９の開放端内周に取り付けた止め輪１７でシリンダ９から抜け止めされている。

スリーブ１５内には、鋼製のプランジャ１８が軸方向に摺動可能に挿入されており、このプランジャ１８によって、シリンダ９内に圧力室１９が形成されている。

シリンダ９には、シリンダ９の外部から圧力室１９に連通する給油通路２０が形成されている。給油通路２０は、エンジンカバー１０に設けられた油路（図示せず）を介して、給油ポンプ（図示せず）に接続されており、給油ポンプから送り出された作動油を、圧力室１９内に導入するようになっている。給油通路２０の圧力室１９側の端部には、シリンダ９の外部から圧力室１９内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ２１が設けられている。

プランジャ１８とシリンダ９の摺動面間には、微小なリーク隙間２２が形成されており、そのリーク隙間２２を通じて、圧力室１９内の作動油がエンジンルームにリークするようになっている。

プランジャ１８のシリンダ９からの突出端には、圧力室１９からプランジャ１８の内部を通ってエンジンルームに至る逃がし通路２３が形成されており、逃がし通路２３の圧力室１９側の端部には、圧力室１９内の圧力が予め設定された圧力よりも大きくなったときに開くリリーフバルブ２４が設けられている。

また、シリンダ９には、圧力室１９からシリンダ９の外周に至るねじ孔２５が形成され、ねじ孔２５には雄ねじ部品２６がねじ込まれている。また、シリンダ９の外周とテンショナ取り付け孔１１の内周の間には、ねじ孔２５の位置からエンジンルームに至るエア抜き通路２７が形成されており、圧力室１９内に混入した空気が、ねじ孔２５と雄ねじ部品２６の間の隙間、エア抜き通路２７を順に通ってエンジンルーム内に抜けるようになっている。

プランジャ１８は、圧力室１９内に組み込まれたリターンスプリング２８で、シリンダ９から突出する方向に付勢されており、プランジャ１８のシリンダ９からの突出端が、チェーンガイド８に当接している。

プランジャ１８の外周には、図３（ａ）に示すように、軸方向に間隔をおいて複数の円周溝２９が形成され、その円周溝２９のうちのいずれかをレジスタリング３０が弾性的に締め付けている。また、プランジャ１８の外周には、軸方向に並ぶ複数の円周溝２９よりもシリンダ９内への挿入側に、ストッパ溝３１が形成されている。

レジスタリング３０は、スリーブ１５の内周に形成したリング収容溝３２内に保持され、そのリング収容溝３２によって、スリーブ１５に対する軸方向の移動範囲を制限されている。リング収容溝３２内には、シリンダ９内への挿入側に向かって次第に縮径するテーパ状のストッパ面３３が形成されている。

各円周溝２９内には、プランジャ１８をシリンダ９から突出する方向に押圧したときに、レジスタリング３０を拡径させてプランジャ１８の移動を許容するテーパ面３４と、図３（ｂ）に示すように、プランジャ１８をシリンダ９内に押し込む方向に押圧したときに、レジスタリング３０に対する係合によってプランジャ１８の移動を阻止する係合面３５とが設けられている。

ストッパ溝３１は、プランジャ１８をシリンダ９から突出する方向に移動させたときに、レジスタリング３０を保持し、プランジャ１８をスリーブ１５から抜け止めするようになっている。

次に、このオートテンショナ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１８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、チェックバルブ２１が閉じ、圧力室１９内の作動油は、リーク隙間２２を通じてエンジンルームに流出する。また、リーク隙間２２を流れる作動油の流量が制限されてダンパ作用が生じるので、プランジャ１８はゆっくりと移動する。

また、チェーン６の張力が急激に大きくなると、圧力室１９内の圧力が上昇してリリーフバルブ２４が開き、圧力室１９の作動油が逃がし通路２３を通ってエンジンルームに逃げる。そのため、チェーン６の張力が過大とならない。

一方、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２８のばね力と、給油ポンプから給油通路２０を通じて圧力室１９に供給される作動油の圧力とによって、プランジャ１８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２０を通じて圧力室１９内に作動油が供給されるので、プランジャ１８は速やかに移動する。

チェーン６が伸びてきたときは、プランジャ１８が突出方向に移動して、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、チェーン６の伸びが進行してプランジャ１８の移動量が大きくなると、円周溝２９のテーパ面３４がレジスタリング３０を拡径させて、プランジャ１８の移動を許容する。

また、エンジン停止時に、カムシャフト４に接続したカム（図示せず）の停止位置によって、プランジャ１８に作用する押し込み方向の力が大きくなったときは、図３（ｂ）に示すように、レジスタリング３０がリング収容溝３２のストッパ面３３に当接し、そのレジスタリング３０とプランジャ１８の外周の円周溝２９との係合により、プランジャ１８の押し込み方向の移動が制限される。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。

また、エンジンを停止してから長時間が経過すると、圧力室１９と給油通路２０内の作動油がリーク隙間２２から排出される場合がある。この場合、エンジンを再始動すると、圧力室１９に作動油が満たされるまでの間は作動油の圧力がプランジャ１８に作用しないので、プランジャ１８が押し込み方向に移動し、レジスタリング３０がリング収容溝３２のストッパ面３３に衝突するが、その衝突が緩衝ばね１６で和らげられ、異音が発生しにくい。

このように、このオートテンショナ１は、スリーブ１５のシリンダ９内への挿入端が緩衝ばね１６で支持されているので、レジスタリング３０がリング収容溝３２のストッパ面３３に衝突したときに、その衝突が緩衝ばね１６で和らげられ、異音が発生しにくい。

また、このオートテンショナ１は、リターンスプリング２８のばね力を小さく設定した場合にも、レジスタリング３０の衝突による異音を抑制することができる。そのため、リターンスプリングのばね力を大きく設定して、レジスタリングがリング収容溝の内面に衝突するのを防止するようにした従来のオートテンショナと比較して、設計の自由度が大きく、また、チェーン６の張力過大による寿命低下や、リターンスプリング２８のへたりによってオートテンショナ１の特性が大きく変化する問題が生じない。

緩衝ばね１６は、図２に示すように、コイルばねを用いてもよいが、図４に示すように、皿ばねを用いてもよく、また、図５に示すように、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングを用いてもよい。このように、緩衝ばね１６として皿ばねやウェーブスプリングを用いると、緩衝ばね１６で緩衝可能なエネルギーが大きいので、チェーン６の張力変動が大きい場合にも、レジスタリング３０がリング収容溝３２の内面に衝突したときに、その衝突を緩衝ばね１６で確実に和らげることが可能である。

スリーブ１５は、アルミ合金製としてもよく、鋼製としてもよい。アルミ合金製とすると、オートテンショナ１を軽量化することができ、鋼製とすると、プランジャ１８に対するスリーブ１５の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。

この発明の実施形態のオートテンショナを組み込んだチェーン伝導装置を示す正面図 図１のオートテンショナ近傍の拡大断面図 （ａ）は、図２に示すオートテンショナのプランジャ外周近傍の拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示すプランジャが押し込み方向に移動した状態を示すプランジャ外周近傍の拡大断面図 図２のオートテンショナの変形例を示す緩衝ばね近傍の拡大断面図 図２のオートテンショナの他の変形例を示す緩衝ばね近傍の拡大断面図

符号の説明

１ オートテンショナ
６ チェーン
９ シリンダ
１５ スリーブ
１６ 緩衝ばね
１７ 止め輪
１８ プランジャ
１９ 圧力室
２０ 給油通路
２１ チェックバルブ
２２ リーク隙間
２８ リターンスプリング
２９ 円周溝
３０ レジスタリング
３２ リング収容溝
３４ テーパ面
３５ 係合面

Claims (6)

1. 一端が開放した有底のシリンダ（９）内にスリーブ（１５）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのスリーブ（１５）のシリンダ（９）内への挿入端を支持する緩衝ばね（１６）を設け、前記スリーブ（１５）内にプランジャ（１８）を軸方向に摺動可能に挿入して前記シリンダ（９）内に圧力室（１９）を形成し、シリンダ（９）外部から前記圧力室（１９）に連通する給油通路（２０）を前記シリンダ（９）に設け、その給油通路（２０）の圧力室（１９）側の端部に、シリンダ（９）外部から前記圧力室（１９）内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ（２１）を設け、前記プランジャ（１８）と前記スリーブ（１５）の摺動面間に形成されたリーク隙間（２２）を介して前記圧力室（１９）をシリンダ（９）外部に連通し、前記プランジャ（１８）の外周に複数の円周溝（２９）を軸方向に間隔をおいて形成し、その円周溝（２９）のうちのいずれかを弾性的に締め付けるレジスタリング（３０）を、前記スリーブ（１５）の内周に形成したリング収容溝（３２）内に保持し、前記各円周溝（２９）内に、前記レジスタリング（３０）を拡径させて前記プランジャ（１８）のシリンダ（９）から突出する方向への移動を許容するテーパ面（３４）と、前記レジスタリング（３０）と係合して前記プランジャ（１８）のシリンダ（９）内に押し込まれる方向の移動を制限する係合面（３５）とを設け、前記プランジャ（１８）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（２８）を設け、そのプランジャ（１８）のシリンダ（９）からの突出端でチェーン（６）またはベルトを押圧するようにしたオートテンショナ。
2. 前記スリーブ（１５）を、前記シリンダ（９）の開放端内周に取り付けた止め輪（１７）で前記シリンダ（９）から抜け止めした請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記シリンダをアルミ合金製とし、前記スリーブをアルミ合金製または鋼製とした請求項１または２に記載のオートテンショナ。
4. 前記緩衝ばね（１６）としてコイルスプリングを用いた請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。
5. 前記緩衝ばね（１６）として皿ばねを用いた請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。
6. 前記緩衝ばね（１６）として、円環状の薄板に波形を付したウェーブスプリングを用いた請求項１から３のいずれかに記載のオートテンショナ。

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