JP2020148215A - チェーンテンショナ - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン始動直後において適切な推力を発生させる。【解決手段】一端が開口し他端が閉じた筒状のシリンダ9と、シリンダ9の内周で軸方向に摺動可能に支持された筒状のプランジャ10と、プランジャ10の軸方向移動に伴って容積が変化するようにシリンダ9内に形成された圧力室18と、プランジャ10の内部から圧力室18へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ20と、プランジャ10の外周15とシリンダ9の内周14との間のリーク隙間19と、リーク隙間19とプランジャ10の内部とを連通する連通路30と、シリンダ9の外側と内側とを結ぶ給油通路31と、給油通路31に設けられシリンダ9の外側から内側へのオイルの流入を許容し内側から外側へのオイルの流出を規制する逆流防止チェックバルブ40と、を備えるチェーンテンショナとした。【選択図】図3
Description
この発明は、主として自動車エンジンのカムを駆動するチェーンやオイルポンプを駆動するチェーンの張力保持に用いられるチェーンテンショナに関する。
自動車等のエンジンに使用されるチェーン伝動装置として、例えば、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するものや、クランクシャフトの回転をオイルポンプやウォーターポンプやスーパーチャージャー等の補機に伝達するものや、クランクシャフトの回転をバランサシャフトに伝達するものや、あるいは、ツインカムエンジンの吸気カムと排気カムを互いに連結するもの等がある。これらのチェーン伝動装置のチェーンの張力を適正範囲に保つために、チェーンテンショナが使用される。
チェーンテンショナは、一般的に、エンジンからのオイル供給により油圧ダンパを発生させて、チェーンの張力の変動を一定に保っている。しかし、エンジン停止時はオイル供給が止まっているため、エンジン始動後、チェーンテンショナ内部の圧力室にオイルが充填されるまでの間は、所定の油圧ダンパを発生させることができない場合がある。このような場合、チェーンテンショナが大きく押し込まれて、チェーンのばたつきや異音が発生するという問題がある。そこで、多くのチェーンテンショナでは、ノーバック機構と呼ばれる機構を備え、プランジャが一定量を超えて押し込まれないようにしている(例えば、特許文献1参照)。
また、チェーンテンショナ内部でオイルを循環することで、チェーンテンショナの外部へのオイルの流出を抑制するとともに、そのオイルをチェーンテンショナ内部に貯留させることで、エンジン始動直後から油圧ダンパを発生できるようにしたチェーンテンショナもある(例えば、特許文献2参照)。
例えば、図5に示すチェーンテンショナ60は、一端が開口し、他端が閉じた筒状のシリンダ9と、そのシリンダ9の内周で軸方向へ摺動可能に支持された筒状のプランジャ10と、そのプランジャ10をシリンダ9から一端側へ突出する方向(以下、「突出方向」と称する)に付勢するリターンスプリング33と、プランジャ10の内部に形成されたリザーバ室27と、シリンダ9内においてプランジャ10の他端側に形成されプランジャ10の軸方向移動に伴って容積が変化する圧力室18と、プランジャ10のシリンダ9内への挿入端に設けられリザーバ室27から圧力室18へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ20と、を備えている。
シリンダ9は、エンジンのオイルポンプ等によって供給されるオイルを、シリンダ9の外側から内側に導入する給油通路31を有し、その給油通路31のシリンダ9の内側の端部が、プランジャ10の外周とシリンダ9の内周との間に形成されたオイル供給空間28に開口している。プランジャ10の外周とシリンダ9の内周の間にはリーク隙間19が形成されている。リーク隙間19は微小な隙間で構成され、圧力室18からオイル供給空間28を経てシリンダ9の一端の開口に至っている。また、リーク隙間19及びオイル供給空間28とリザーバ室27とは連通路30で連通している。さらに、プランジャ10をチェーンのバタつきに追従させるため、プランジャ10に推力を付与するリターンスプリング33を設けている。
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10がシリンダ9内の他端側に押し込まれる方向(以下、「押し込み方向」と称する)に移動し、チェーンの緊張を吸収する。このとき、圧力室18側の圧力増大によってチェックバルブ20は閉じられ、オイルは、圧力室18からリーク隙間19を通ってオイル供給空間28側へ流出する。このリーク隙間19を通るオイルの粘性抵抗によってダンパ力が発生するので、プランジャ10はゆっくりと押し込み方向へ移動する。このとき、オイルの一部は、オイル供給空間28よりも一端側のリーク隙間19を通じてチェーンテンショナ60の外部へ流出し、エンジン側へ戻っていく。しかし、リーク隙間19は微小な隙間であり流路の抵抗が大きいので、大部分のオイルは、連通路30を通じてオイル供給空間28からリザーバ室27へと戻される。
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33の付勢力によって、プランジャ10がシリンダ9から一端側へ突出する方向に移動し、チェーンの弛みを吸収する。このとき、チェックバルブ20が開き、リザーバ室27から圧力室18にオイルが流入するので、プランジャ10は速やかに突出方向へ移動する。
図5に記載の従来のチェーンテンショナ60では、エンジン始動直後において、オイルポンプからエンジン内のオイル配管を通じてオイルが供給されるまでの間は、テンショナ内に貯留したオイルで油圧ダンパ力を発生させることとなる。しかし、エンジン側のオイル配管への接続部であるテンショナ側の給油通路31と、そのテンショナ内の圧力室18やリザーバ室28との位置関係、あるいは、テンショナのエンジンに対する取り付け角度等によっては、エンジンを停止させた際に、オイル配管内の油圧低下によってテンショナ内のオイルがオイル配管側に引き込まれてしまう場合がある。また、エンジン始動後もしばらくの間は、オイル配管内の油圧低下によって圧力室18からリザーバ室27へオイルを確実に循環させることができない場合もある。このような場合、テンショナ内のオイルが減少してしまうので、エンジン始動直後に適切な推力を発生できないという問題がある。
そこで、この発明が解決しようとする課題は、エンジン始動直後において適切な推力を発生するチェーンテンショナとすることである。
上記課題を解決するため、この発明は、一端が開口し他端が閉じた筒状のシリンダと、前記シリンダの内周で軸方向に摺動可能に支持された筒状のプランジャと、前記プランジャの軸方向移動に伴って容積が変化するように前記シリンダ内に形成された圧力室と、前記プランジャの内部から前記圧力室へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブと、前記プランジャの外周と前記シリンダの内周との間のリーク隙間と、前記リーク隙間と前記プランジャの内部とを連通する連通路と、前記シリンダの外側と内側とを結ぶ給油通路と、前記給油通路に設けられ前記シリンダの外側から内側へのオイルの流入を許容し内側から外側へのオイルの流出を規制する逆流防止チェックバルブとを備えるチェーンテンショナを採用した。
ここで、前記逆流防止チェックバルブは、前記給油通路の前記シリンダの外側への開口部と、前記開口部に設けられる弁孔と、前記シリンダの内側に配置され前記弁孔を開閉弁する弁体と、前記弁体を前記弁孔に向かって閉弁方向に付勢するスプリングとを備える構成を採用することができる。
前記弁孔はバルブシートに形成され、前記バルブシートは前記開口部に圧入固定されている構成を採用することができる。
さらに、前記バルブシートは前記開口部周囲に設けたカシメ部によって抜け止めされている構成を採用することができる。
また、前記スプリングは、前記弁体側を小径側とするテーパ状のコイルスプリングである構成を採用することができる。
これらの各態様において、前記給油通路よりも一端側における前記プランジャの外周と前記シリンダの内周との間にシールリングを備える構成を採用することができる。
この発明は、エンジン始動直後において適切な推力を発生するチェーンテンショナとすることができる。
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。図1は、この発明の実施形態のチェーンテンショナ1を組み込んだチェーン伝動装置を示している。チェーン伝動装置は、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、2本のカムシャフト4にそれぞれ固定されたスプロケット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の開閉を行なう。
エンジンが作動しているときのクランクシャフト2の回転方向は一定(図1では右回転)であり、このときチェーン6は、クランクシャフト2の回転に伴ってスプロケット3に引き込まれる側(図1の右側)の部分が張り側となり、スプロケット3から送り出される側(図1の左側)の部分が弛み側となる。そして、チェーン6の弛み側の部分には、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が接触している。チェーンテンショナ1は、チェーンガイド8を介してチェーン6を押圧している。
図2及び図3に示すように、チェーンテンショナ1は、一端が開口し、他端が閉じた筒状のシリンダ9と、シリンダ9の内周で軸方向に摺動可能に支持されたプランジャ10とを備えている。シリンダ9の一端から突出するプランジャ10の突出端17は、チェーンガイド8を押圧している。
シリンダ9は、金属(例えば、アルミ合金)で一体成形されている。シリンダ9は、シリンダ9の外周に一体に形成された複数の取付片11の孔11a(図2(a)(b)参照)に挿通されたボルト12を締め込むことによって、シリンダブロック等のエンジン壁面Eに固定されている。また、シリンダ9は、プランジャ10のシリンダ9からの突出方向が斜め下向きとなるようにエンジン壁面Eに取り付けられている。
プランジャ10は、その他端のシリンダ9内への挿入端が開口し、一端のシリンダ9からの突出端17が閉塞する筒状に形成されている。プランジャ10の材質は、鉄系材料(例えば、SCM(クロームモリブデンン鋼)やSCr(クローム鋼)等の鋼材)である。
シリンダ9内の他端には、プランジャ10の軸方向移動に伴ってその容積が変化する圧力室18が形成されている。圧力室18の容積は、プランジャ10が突出方向に移動したときに拡大し、プランジャ10が押し込み方向に移動したときに縮小する。
プランジャ10のシリンダ9内への挿入端には、プランジャ10の内部から圧力室18側へのオイルの流れのみを許容し、圧力室18からプランジャ10の内部へのオイルの流れを規制するチェックバルブ20が設けられている。チェックバルブ20は、プランジャ10のシリンダ9内への挿入端に設けられたバルブシート21と、そのバルブシート21に備えられる弁孔21aと、その弁孔21aを圧力室18の側から開閉する球状の弁体25であるチェックボール(以下、チェックボール25と称する)と、チェックボール25の移動範囲を規制するリテーナ26と、リテーナ26とチェックボール25の間に配置され、チェックボール25をバルブシート21に押し付ける方向に付勢する補助スプリング24とを備えている。
ここで、プランジャ10の内部は、チェックバルブ20の弁孔21aの径よりも大径のリザーバ室27となっている。チェックバルブ20のバルブシート21はリザーバ室27の他端に取り付けられている。バルブシート21は円柱状を成し、弁孔21aは、そのバルブシート21の軸心に一端側と他端側を貫通するように形成されている。弁体25が弁孔21aから他端側へ離脱している場合には、その弁孔21aを通じて、圧力室18とリザーバ室27とが連通する。
プランジャ10の外周15とシリンダ9の内周14との間には、圧力室18内から圧力室18外へオイルをリークさせるリーク隙間19が設けられている。リーク隙間19は微小な隙間で構成され、その大きさは、例えば、シリンダ9の内周14とプランジャ10の外周15との半径差で、0.005〜0.100mmの範囲に設定することができる。
また、プランジャ10の外周15とシリンダ9の内周14の間には、リーク隙間19に連通するオイル供給空間28が形成されている。オイル供給空間28は、プランジャ10の外周全周に形成された凹部16と、シリンダ9の内周14との間に環状に形成されている。オイル供給空間28を形成するための凹部16は、プランジャ10の軸方向中央部に設けられ、その凹部16を挟んで一端側と他端側にそれぞれリーク隙間19が存在する。
圧力室18には、リターンスプリング33が組み込まれている。リターンスプリング33は、他端がシリンダ9の底部13で支持され、一端がプランジャ10を押圧し、その押圧によってプランジャ10を突出方向へ付勢している。
プランジャ10には、オイル供給空間28とリザーバ室27との間を連通する連通路30が設けられている。連通路30は、オイル供給空間28を通じて、リーク隙間19とも連通している。
連通路30は、シリンダ9の取付片11をエンジン壁面Eに固定した状態で、プランジャ10の上側の半周に位置するように設けられている。具体的には、連通路30は、プランジャ10の径方向上側部分で、且つ、プランジャ10の外周寸法の半分に相当する範囲内に設けられ、特に、この実施形態では、連通路30は、プランジャ10の外周の頂上に位置するように設けられている。このため、リザーバ室27の内部に空気が存在するときに、その空気を連通路30から円滑に排出することが可能である。
また、シリンダ9には、シリンダ9の外側から内側にオイルを導入する給油通路31が設けられている。給油通路31は、シリンダ9を半径方向に貫通する貫通孔である。図2(a)〜(c)に示すように、給油通路31の入口は、その給油通路31のエンジン壁面E側への開口部41である。チェーンテンショナ1をエンジン壁面Eに取り付けた際に、この開口部41が、エンジンのオイルポンプからのオイル配管Pに接続される。また、給油通路31の出口は、シリンダ9の内周の円筒面に開口して、オイル供給空間28に臨んでいる。この給油通路31によって、エンジンのオイルポンプから供給されるオイルが、シリンダ9の外側から内側へ導入される。
また、給油通路31には、シリンダ9の外側から内側へのオイルの流入を許容し、且つ、シリンダ9の内側から外側へのオイルの流出を規制する逆流防止チェックバルブ40が備えられている。
逆流防止チェックバルブ40は、給油通路31のシリンダ9の外側への開口部41と、開口部41に設けられる弁孔43と、シリンダ9の内側に配置され弁孔43を開閉弁する弁体44と、弁体44を弁孔43に向かって閉弁方向に付勢するスプリング45とを備えている。弁孔43はバルブシート42を表裏方向に貫通するように形成され、バルブシート42は開口部41の内周に圧入固定されている。
ここで、バルブシート42を開口部41の内周に圧入固定するに際し、図4の変形例に示すように、バルブシート42を、開口部41周囲に設けたカシメ部47によって抜け止めされるようにしてもよい。カシメ部47は、開口部41周囲の金属部材を塑性変形させることにより形成することができる。カシメ部47によってバルブシート42が抜け止めされていれば、バルブシート42は開口部41に対して必ずしも圧入固定されていなくてもよく、少なくともバルブシート42が開口部41の内周にがたつきなく挿入されていればよい。
スプリング45の両端のうち、シリンダ9の内方側の端部は給油通路31の途中に設けた段部46で支持され、シリンダ9の外方側の端部は弁体44に当接している。また、この実施形態では、スプリング45として、弁体44側、すなわち、シリンダ9の外方側を小径側とし、シリンダ9の内方側を大径側するテーパ状のコイルスプリングを採用している。このため、スプリング45の内方側の端部は周方向への延長が長く、その内方側の端部が段部46によってしっかりと支持される。また、スプリング45の外方側の端部は、
球体(チェックボール)からなる弁体44の直径よりもやや小さい内径であり、その外方側の端部が弁体44の外面に嵌って、球状の弁体44を保持しやすくなっている。
球体(チェックボール)からなる弁体44の直径よりもやや小さい内径であり、その外方側の端部が弁体44の外面に嵌って、球状の弁体44を保持しやすくなっている。
また、給油通路31よりも一端側において、プランジャ10の外周15とシリンダ9の内周14との間にシールリング50が備えられている。シールリング50は、プランジャ10の外周15に形成されたシール溝51に収納され、リーク隙間19を通じてシリンダ9の外部へ漏出するオイルを低減する。シールリング50としては、例えば、樹脂製やゴム製、金属製の環状部材を採用することができる。
このチェーンテンショナ1の動作例を説明する。通常運転時、プランジャ10を付勢するリターンスプリング33の推力よりもチェーン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10がシリンダ9内への押し込み方向へ移動し、チェーン6の緊張を吸収する。そして、プランジャ10とともにバルブシート21が圧力室18側へ移動する。プランジャ10及びバルブシート21の移動に応じて圧力室18の容積が縮小するので、圧力室18の圧力がリザーバ室27の圧力より高くなり、チェックバルブ20が閉じられて圧力室18を密閉する。このとき、圧力室18内から流出するオイルのほとんどは、リーク隙間19、オイル供給空間28、連通路30を通じてリザーバ室27へ戻っていく。このリーク隙間19を流れるオイルの粘性抵抗によってダンパ力が発生し、プランジャ10はゆっくりと移動する。
また、エンジン作動中にチェーン6の張力が小さくなった場合には、リターンスプリング33の付勢力によって、プランジャ10が突出方向へ移動し、チェーン6の弛みを吸収する。このとき、プランジャ10の移動に応じて圧力室18の容積が拡大するので、圧力室18の圧力がリザーバ室27の圧力より低くなり、チェックバルブ20が開く。そして、チェックバルブ20の弁孔21aを通じてリザーバ室27から圧力室18にオイルが流入するので、プランジャ10は速やかに移動する。このとき、オイルポンプの圧力によって、エンジン側のオイル配管から、給油通路31、オイル供給空間28、連通路30を通じて、リザーバ室27へオイルが導入される。このため、リザーバ室27内の圧力低下が生じにくく、チェーン6の弛みに対する追従性に優れている。
また、このチェーンテンショナ1は、プランジャ10の内部に、チェックバルブ20の弁孔21aの径よりも大径のリザーバ室27が形成されているので、プランジャ10の内部に貯留するオイルの量を多く確保することができる。このため、エンジン始動直後で、エンジンからチェーンテンショナ1へのオイルの供給が無い状態においても、リザーバ室27に貯留されたオイルを用いてダンパ力を発生することができる。
ここで、エンジンの稼働中は、エンジン側のオイル配管Pから給油通路31を通じてオイルがシリンダ9内に供給され、そのオイルは、連通路30を通じてプランジャ10の内部のリザーバ室27に流入するので、通常は、シリンダ9内のオイルが不足することはない。しかし、従来のチェーンテンショナ60では、エンジンが停止し、エンジン側のオイル配管P内の供給圧が無くなると、オイルは給油通路31の開口部41からオイル配管P側へ逆流して、シリンダ9の外部へ流れ出てしまうという問題があった。このため、運転条件によっては、エンジン始動直後にシリンダ9内のオイルが不足する場合があった。
それに対して、この発明では、給油通路31に逆流防止チェックバルブ40を備えているので、エンジン側のオイル配管P内の油圧が低下又はオイル配管P内のオイルが無くなった場合に、逆流防止チェックバルブ40は、オイル配管P内とシリンダ9内との間の圧力差によって弁体44がバルブシート42に押し付けられることで、弁孔43を閉じることができる。このため、圧力室18からリーク隙間19を通って漏れ出たオイルが、エンジン側のオイル配管Pへ流出することが防止でき、エンジン始動直後におけるシリンダ9内のオイル不足を回避することができる。また、エンジン始動後においても、オイル配管P内のオイルがシリンダ9に到達するまでのしばらくの間、シリンダ9側からオイル配管P側へのオイルの流出を防止できる。なお、エンジン停止時にはオイル配管P内は負圧になる場合が多く、したがって、シリンダ9の内部の油圧(正圧)が比較的小さい場合でもオイル配管P側へのオイルの流出は生じる可能性があるので、逆流防止チェックバルブ40の設置が有効である。
また、その逆流防止チェックバルブ40は、弁体44を弁孔43の弁座に向かって閉弁方向に付勢するスプリング45を備えているので、オイル配管P内とシリンダ9内との間の圧力差が小さい場合にも、弁体44を確実にバルブシート42に押し付けて閉弁させることができる。
さらに、逆流防止チェックバルブ40を備えたことにより、エンジン始動時にオイル配管P内にあった空気が、シリンダ9の内部に流入するのを防止できる。このため、リザーバ室27を経由して圧力室18に空気が流入することによる、いわゆるエア噛みこみによる減衰不良の発生を防止することができる。
なお、逆流防止チェックバルブ40は、弁体44が接離する弁孔43がバルブシート42に形成されており、そのバルブシート42は給油通路31の開口部41に圧入固定されている。このため、給油通路31への逆流防止チェックバルブ40の取り付けが容易である。また、バルブシート42を開口部41周囲に設けたカシメ部47によって抜け止めすれば、オイル配管P内とシリンダ9内との間で大きな圧力差が生じた場合や、想定を超えるような予期しない外力が作用した場合等にも、給油通路31からの逆流防止チェックバルブ40の脱落を防止できる。
さらに、この実施形態では、給油通路31よりも一端側におけるプランジャ10の外周15とシリンダ9の内周14との間にシールリング50を備えたので、逆流防止チェックバルブ40によってオイル配管P側への流出を阻止されたオイルが、リーク隙間19を通じてシリンダ9の外部へ流出することを防止できる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 チェーンテンショナ
9 シリンダ
10 プランジャ
14 内周
15 外周
18 圧力室
19 リーク隙間
20 チェックバルブ
30 連通路
31 給油通路
40 逆流防止チェックバルブ
41 開口部
42 バルブシート
43 弁孔
44 弁体
45 スプリング
47 カシメ部
50 シールリング
9 シリンダ
10 プランジャ
14 内周
15 外周
18 圧力室
19 リーク隙間
20 チェックバルブ
30 連通路
31 給油通路
40 逆流防止チェックバルブ
41 開口部
42 バルブシート
43 弁孔
44 弁体
45 スプリング
47 カシメ部
50 シールリング
Claims (6)
- 一端が開口し他端が閉じた筒状のシリンダ(9)と、前記シリンダ(9)の内周で軸方向に摺動可能に支持された筒状のプランジャ(10)と、前記プランジャ(10)の軸方向移動に伴って容積が変化するように前記シリンダ(9)内に形成された圧力室(18)と、前記プランジャ(10)の内部から前記圧力室(18)へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ(20)と、前記プランジャ(10)の外周(15)と前記シリンダ(9)の内周(14)との間のリーク隙間(19)と、前記リーク隙間(19)と前記プランジャ(10)の内部とを連通する連通路(30)と、前記シリンダ(9)の外側と内側とを結ぶ給油通路(31)と、前記給油通路(31)に設けられ前記シリンダ(9)の外側から内側へのオイルの流入を許容し内側から外側へのオイルの流出を規制する逆流防止チェックバルブ(40)と、を備えるチェーンテンショナ。
- 前記逆流防止チェックバルブ(40)は、前記給油通路(31)の前記シリンダ(9)の外側への開口部(41)と、前記開口部(41)に設けられる弁孔(43)と、前記シリンダ(9)の内側に配置され前記弁孔(43)を開閉弁する弁体(44)と、前記弁体(44)を前記弁孔(43)に向かって閉弁方向に付勢するスプリング(45)と、を備える請求項1に記載のチェーンテンショナ。
- 前記弁孔(43)はバルブシート(42)に形成され、前記バルブシート(42)は前記開口部(41)に圧入固定されている請求項2に記載のチェーンテンショナ。
- 前記バルブシート(42)は前記開口部(41)周囲に設けたカシメ部(47)によって抜け止めされている請求項2又は3に記載のチェーンテンショナ。
- 前記スプリング(45)は、前記弁体(44)側を小径側とするテーパ状のコイルスプリングである請求項2から4のいずれか1つに記載のチェーンテンショナ。
- 前記給油通路(31)よりも一端側における前記プランジャ(10)の外周(15)と前記シリンダ(9)の内周(14)との間にシールリング(50)を備える請求項1から5のいずれか1つに記載のチェーンテンショナ。
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