JP2009192031A - 油圧式テンショナ - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン始動時の振動や異音が発生を防止しつつ、圧油が充填された後の通常運転時においても適正なプランジャの押圧力を維持できる油圧式テンショナを提供すること。
【解決手段】プランジャ120を高圧油室に収容されたばね130で付勢し油で緩衝する油圧式テンショナ100において、高圧油室を二つに区分するインナースリーブ150がプランジャ120に設けたインナースリーブ収容穴121に摺動可能に収容され、インナースリーブ付勢用ばね155で逆止弁ユニット140方向に付勢されたこと。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えば、車両用エンジンのタイミングベルト、またはタイミングチェーン等に適正な張力を付与するための油圧式テンショナに関するものである。
車両用エンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの間で回転を伝達するタイミングベルトやタイミングチェーンには、これらの走行時に生じる振動を抑止して適正な張力を維持するためのチェックバルブ機構を備えた油圧式テンショナが広く用いられている。
このような従来のチェックバルブ機構を備えた油圧式テンショナ500は、図7に示すように、エンジンのクランクシャフトで回転される駆動側スプロケットS1とカムシャフトに固定されている被駆動側スプロケットS2、S2の間に掛け渡されているタイミングチェーンCの弛み側でエンジン本体に取り付けられて、そのハウジング本体510の前面からプランジャ520が出没自在に突出しており、プランジャ520がエンジン本体側に揺動自在に支持されている可動レバーL1の揺動端近傍の背面を押圧することにより、可動レバーL1を介してタイミングチェーンCの弛み側に張力を付与している。
タイミングチェーンCの張り側にはタイミングチェーンCの走行を案内する固定ガイドL2がエンジン本体側に取り付けられ、前記駆動側スプロケットS1と被駆動側スプロケットS2とは、駆動側スプロケットS1が矢印の方向に回転すると、タイミングチェーンCが矢印の方向に走行し、次いで、このタイミングチェーンCの走行によって被駆動側スプロケットS2が矢印の方向に回転し、駆動側スプロケットS1の回転が被駆動側スプロケットS2に伝達するようになっている。
そして、図8に示すように、油圧式テンショナ500は、ハウジング本体510に形成されたプランジャ収容穴511内に円柱状のプランジャ520が摺動自在に嵌挿され、このプランジャ520とプランジャ収容穴511との間に形成される高圧油室Rには、プランジャ520を突出方向に付勢するコイルスプリングからなるプランジャ付勢用ばね530が収容されている。
さらに、前記プランジャ収容穴511の底部には、高圧油室R内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニット540が圧入固定により組み込まれている。
そして、逆止弁ユニット540は、圧油の流動を規制するチェックボール弁541と、このチェックボール弁541を内包状態で遊動させるボールガイド542と、該ボールガイド542に固着されてチェックボール弁541をボールガイド542内に封止するリテーナ543と、前記ボールガイド542に固着されてチェックボール弁541の着座で圧油の逆流を阻止するボールシート544とで構成され、高圧油室R内の圧油の逆流を阻止するようになっている。
また、プランジャ520に形成したラック522とハウジング本体510に軸支されたラチェット爪体560が噛み合うことによりプランジャ520の後退が阻止されるラチェット機構を備えている。ラチェット爪体560はラチェット付勢用ばね561によりプランジャ520のラック522に向けて付勢されている。
これらの構成により、油圧式テンショナ500は、高圧油室R内の圧油がプランジャ520の外周面とプランジャ収容穴511の内周面との間の僅かな隙間からリークしてハウジング本体510の外部へ排出され、その際に生じる圧油の粘性による流動抵抗によってプランジャ520に作用する衝撃力が緩和され、衝撃力によるプランジャ520の振動が速やかに減衰されるようになっているとともに、供給される圧油の圧力がプランジャ付勢用ばね530の押圧力に付加されプランジャの押圧力として作用するようになっている。
(例えば、特許文献1参照)。
このような従来の油圧式テンショナは、エンジンの回転で駆動されるポンプにより高圧油室R内に圧油が供給されており、エンジンを停止すると高圧油室R内への圧油の供給が停止し、高圧油室R内に残留した油はプランジャ520の外周面とプランジャ収容穴511の内周面との間の僅かな隙間からリークしてハウジング本体510の外部へ排出されるため、長時間のエンジン停止の後のエンジン始動時に高圧油室R内に再び圧油が供給されるまで時間がかかり、始動時と通常運転時で特性が異なる。
すなわち、始動時には高圧油室R内に圧油はなく、したがって圧油の粘性による流動抵抗がほぼゼロの状態であり、プランジャ520の押込方向、突出方向ともに、プランジャ付勢用ばね530の荷重のみが作用し、供給する圧油の押圧力及び流動抵抗は発生しないため、通常運転時に比べプランジャ520の押圧力も減衰作用も低い状態となる。
一方、通常運転時は、プランジャ520の押込方向の動きに対しては、図9に示すように、逆止弁ユニット540が高圧油室R内の圧油の逆流を阻止するためプランジャ520の外周面とプランジャ収容穴511の内周面との間の僅かな隙間で生じる圧油の粘性による流動抵抗によって高圧室R内の圧力が高まり、当該圧力による押圧力とプランジャ付勢用ばね530の押圧力が付加されてプランジャ520の押圧力となる。
そして、プランジャ520の突出方向の動きに対しては、図10に示すように、逆止弁ユニット540が開いて高圧油室R内に圧油が供給され、当該供給圧による押圧力とプランジャ付勢用ばね530の押圧力が付加されてプランジャ520の押圧力となる。
以上のプランジャ520の押圧力の状態をまとめると、図11示すように、始動時は押込時、突出時ともに、
T01=T02=Ts
であり、通常運転時の押込時が、
T11=Ts+Tp1
通常運転時の突出時が、
T12=Ts+Tp2
で表すことができる。
(T01:始動時、押込時のプランジャの押圧力
T02:始動時、突出時のプランジャの押圧力
T11:通常運転時、押込時のプランジャの押圧力
T12:通常運転時、突出時のプランジャの押圧力
Ts:プランジャ付勢用ばねの押圧力
Tp1:高圧油室圧縮時の油圧による押圧力
Tp2:高圧油室の圧油の供給圧による押圧力)
特許第3841355号(第1頁、図1)
このような従来の油圧式テンショナによれば、通常運転時の押込時及び突出時におけるプランジャの押圧力T11、T12を最適に調整するため、始動時においては押込時及び突出時におけるプランジャの押圧力T01、T02ともに小さい状態であり、チェーンへの張力付与力が不足し振動や異音が発生する等の問題があった。
また、チェーンへの張力付与力が不足の対策として、プランジャ付勢用ばね押圧力Tsを増加させた場合、通常運転時にプランジャの押圧力T11、T12は、Tsが大きくなることによって過大となり、特に突出時のプランジャの押圧力T12が過大となると、チェーンに過度の張力を付与することとなり、摺接音の増大やチェーンやスプロケット等の部品の摩耗や破損の危険性が高まるという問題があった。
本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、長時間のエンジン停止の後のエンジン始動時の圧油が充填される前の振動や異音が発生を防止しつつ、圧油が充填された後の通常運転時においても適正なプランジャの押圧力を維持できる油圧式テンショナを提供することである。
本請求項1に係る発明は、ハウジング本体と、該ハウジング本体に設けられたプランジャ収容穴と、該プランジャ収容穴から摺動自在に突出するプランジャと、前記プランジャ収容穴と前記プランジャとの間に形成される高圧油室と、該高圧油室に収容されてプランジャを突出させる方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニットとを備えた油圧式テンショナにおいて、前記プランジャが、前記高圧油室側にインナースリーブ収容穴を有し、前記インナースリーブ収容穴が、前記高圧油室を二つに区分するインナースリーブを摺動可能に収容し、前記インナースリーブが、前記インナースリーブ収容穴の底部に設けられたインナースリーブ付勢用ばねで前記逆止弁ユニットの方向に付勢されるとともに、前記逆止弁ユニットに当接可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項2に係る発明は、請求項1に記載された油圧式テンショナの構成に加えて、前記インナースリーブが、前記逆止弁ユニットに当接するとともに、当接によって前記高圧油室内への圧油の流入を妨げない先端形状を有することにより、前記課題をさらに解決するものである。
本発明の油圧式テンショナは、ハウジング本体と、該ハウジング本体に設けられたプランジャ収容穴と、該プランジャ収容穴から摺動自在に突出するプランジャと、前記プランジャ収容穴と前記プランジャとの間に形成される高圧油室と、該高圧油室に収容されてプランジャを突出させる方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニットとを備えたことにより、プランジャ付勢用ばねでプランジャを突出方向に付勢し、高圧油室内の圧油がプランジャの外周面とプランジャ収容穴の内周面との間の僅かな隙間からリークしてハウジング本体の外部へ排出され、その際に生じる圧油の粘性による流動抵抗によってプランジャに作用する衝撃力が緩和され、衝撃力によるプランジャの振動が速やかに減衰されるとともに、以下のような格別の効果を奏することができる。
すなわち、本請求項1に係る発明の油圧式テンショナは、前記プランジャが、前記高圧油室側にインナースリーブ収容穴を有し、前記インナースリーブ収容穴が、前記高圧油室を二つに区分するインナースリーブを摺動可能に収容し、前記インナースリーブが、前記インナースリーブ収容穴の底部に設けられたインナースリーブ付勢用ばねで前記逆止弁ユニットの方向に付勢されるとともに、前記逆止弁ユニットに当接可能に構成されていることによって、通常運転時のプランジャの突出時にインナースリーブ収容穴内の高圧油室が負圧となることによりインナースリーブ付勢用ばねの押圧力を減少させるため、通常運転時にプランジャの押圧力が過大となることがなく、通常運転時においても適正なプランジャの押圧力を維持できる。
そして、本請求項2に係る発明の油圧式テンショナは、請求項1に係る油圧式テンショナが奏する効果に加えて、前記インナースリーブが、前記逆止弁ユニットへの当接によって前記高圧油室内への圧油の流入を妨げない先端形状を有することにより、
インナースリーブを有さない従来の油圧式テンショナと同様の圧油の流入量が確保できるため、同様の減衰性能を発揮することができる。
本発明の油圧式テンショナは、ハウジング本体と、該ハウジング本体に設けられたプランジャ収容穴と、該プランジャ収容穴から摺動自在に突出するプランジャと、前記プランジャ収容穴と前記プランジャとの間に形成される高圧油室と、該高圧油室に収容されてプランジャを突出させる方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニットとを備えた油圧式テンショナにおいて、前記プランジャが、前記高圧油室側にインナースリーブ収容穴を有し、前記インナースリーブ収容穴が、前記高圧油室を二つに区分するインナースリーブを摺動可能に収容し、前記インナースリーブが、前記インナースリーブ収容穴の底部に設けられたインナースリーブ付勢用ばねで前記逆止弁ユニットの方向に付勢されるとともに、前記逆止弁ユニットに当接可能に構成されており、長時間のエンジン停止の後のエンジン始動時の圧油が充填される前の振動や異音が発生を防止しつつ、圧油が充填された後の通常運転時においても適正なプランジャの押圧力を維持できるという効果を発揮するものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。
本発明の逆止弁ユニットは、いかなる形式の逆止弁を使用しても良い。
また、インナースリーブの材質は鉄等の金属でも良く、樹脂等を使用しても良い。
以下に、本発明の油圧式テンショナについて図面を基づいて説明する。
図1は、本発明の実施例である油圧式テンショナの断面図であり、図2は、図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの始動時の押付時の説明図であり、図3は、図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの始動時の突出時の説明図であり、図4は、図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの通常運転時の押付時の説明図でありであり、図5は、図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの通常運転時の突出時の説明図であり、図6は、本発明の実施例である油圧式テンショナのプランジャ押圧力を場合分けした表である。
まず、本発明の実施例である油圧式テンショナ100は、図1に示すように、ハウジング本体110に形成されたプランジャ収容穴111内に円柱状のプランジャ120が摺動自在に嵌挿され、プランジャ120に形成されたインナースリーブ収容穴121内には円柱状のインナースリーブ150が摺動自在に嵌挿されている。
プランジャ120とインナースリーブ150とプランジャ収容穴111とで形成される第1高圧油室R1には、プランジャ120を突出方向に付勢するコイルスプリングからなるプランジャ付勢用ばね130が収容され、インナースリーブ150とインナースリーブ収容穴121とで形成される第2高圧油室R2には、インナースリーブ150を突出方向に付勢するコイルスプリングからなるインナースリーブ付勢用ばね155が収容されている。
さらに、前記プランジャ収容穴111の底部には、第1高圧油室R1内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニット140が組み込まれている。
そして、逆止弁ユニット140は、圧油の流動を規制するチェックボール弁141と、このチェックボール弁141を内包状態で遊動させるボールガイド142と、該ボールガイド142に固着されてチェックボール弁141をボールガイド142内に封止するリテーナ143と、前記ボールガイド142に固着されてチェックボール弁141の着座で圧油の逆流を阻止するボールシート144とで構成され、第1高圧油室R1の圧油の逆流を阻止するようになっている。
また、本実施例の油圧式テンショナ100は、プランジャ120に形成したラック122とハウジング本体110に軸支されたラチェット爪体160が噛み合うことによりプランジャ120の後退が阻止されるラチェット機構を備えている。ラチェット爪体160はラチェット付勢用ばね161によりプランジャ120のラック122に向けて付勢されている。
なお、本発明において上記ラチェット機構は省略されても良い。
インナースリーブ150は、逆止弁ユニット140のボールガイド142に当接してその突出端が規制されるように構成されており、当接時にボールガイド142に設けられた圧油の流入孔からの圧油の流入を妨げないよう、逆止弁ユニット140側の先端がテーパ面151で円錐台状に構成されている。
このように構成された本発明の実施例である油圧式テンショナ100の動作について、図2乃至図6に基づき説明する。
まず、始動時にプランジャ120が押込み方向に動く場合、図2に示すように、第1高圧油室R1、第2高圧油室R2いずれも圧油が抜けており供給する圧油の押圧力及び流動抵抗は発生せず、インナースリーブ150は逆止弁ユニット140のボールガイド142に当接してその突出端が規制されているため、プランジャ120の押圧力T01は、プランジャ付勢用ばね130の押圧力Ts1とインナースリーブ付勢用ばね155の押圧力Ts2のみが作用し、
T01=Ts1+Ts2
となる。
また、始動時にプランジャ120が突出方向に動く場合も同様に、図3に示すように、第1高圧油室R1、第2高圧油室R2いずれも圧油が抜けており供給する圧油の押圧力及び流動抵抗は発生せず、インナースリーブ150は逆止弁ユニット140のボールガイド142に当接してその突出端が規制されているため、プランジャ120の押圧力T02は、プランジャ付勢用ばね130の押圧力Ts1とインナースリーブ付勢用ばね155の押圧力Ts2のみが作用し、
T02=Ts1+Ts2
となる。
通常運転時にプランジャ120が押込み方向に動く場合、図4に示すように、インナースリーブ150は逆止弁ユニット140のボールガイド142に当接してその突出端が規制されているため、プランジャ120の押圧力T11として、プランジャ付勢用ばね130の押圧力Ts1とインナースリーブ付勢用ばね155の押圧力Ts2が作用するのに加えて、インナースリーブ150の外周面とインナースリーブ収容穴121の内周面との間の僅かな隙間で生じる圧油の粘性による流動抵抗によって第2高圧室R2内の圧力が高まり、逆止弁ユニット140が圧油の逆流を阻止するため、プランジャ120の外周面とプランジャ収容穴111の内周面との間の僅かな隙間で生じる圧油の粘性による流動抵抗によって第1高圧室R1内の圧力が高まることで、第1高圧室R1内の圧力による押圧力Tp11及び第2高圧室R2内の圧力による押圧力Tp21も作用し、
T11=Ts1+Ts2+Tp11+Tp21
となる。
通常運転時にプランジャ120が突出方向に動く場合、図5に示すように、インナースリーブ150は逆止弁ユニット140のボールガイド142に当接してその突出端が規制されているため、プランジャ120の押圧力T12として、プランジャ付勢用ばね130の押圧力Ts1とインナースリーブ付勢用ばね155の押圧力Ts2が作用するのに加え、逆止弁ユニット140のチェックボール弁141が開き、圧油が流入することにより第1高圧室R1内の圧力が圧油の供給圧となり第1高圧室R1内の圧油の供給圧による押圧力Tp12も作用する一方、インナースリーブ150の外周面とインナースリーブ収容穴121の内周面との間の僅かな隙間で生じる圧油の粘性による流動抵抗によって第2高圧室R2内が負圧となりプランジャ120の突出を阻止するように作用するため、第2高圧室R2内の負圧により生じる引張力Tp22が減算されて、
T12=Ts1+Ts2+Tp12−Tp22
となる。
以上の各動作におけるプランジャ120の押圧力の状態をまとめると、図6に示すように、始動時は押込時、突出時ともに、
T01=T02=Ts1+Ts2
であり、通常運転時の押込時が、
T11=Ts1+Ts2+Tp11+Tp21
通常運転時の突出時が、
T12=Ts1+Ts2+Tp12−Tp22
となる。
(T01:始動時、押込時のプランジャの押圧力
T02:始動時、突出時のプランジャの押圧力
T11:通常運転時、押込時のプランジャの押圧力
T12:通常運転時、突出時のプランジャの押圧力
Ts1:プランジャ付勢用ばねの押圧力
Ts2:インナースリーブ付勢用ばねの押圧力
Tp11:第1高圧油室圧縮時の油圧による押圧力
Tp12:第1高圧油室の圧油の供給圧による押圧力
Tp21:第2高圧油室圧縮時の油圧による押圧力
Tp22:第2高圧油室伸長時の負圧による引張力)
このように動作する本発明の油圧式テンショナは、始動時におけるチェーンへの張力付与力不足による振動や異音の発生を解消するために、始動時における押込時及び突出時におけるプランジャの押圧力T01、T02(T01=T02=Ts1+Ts2)を大きく設定しても、通常運転時の突出時のプランジャの押圧力T12(T12=Ts1+Ts2+Tp12−Tp22)は第2高圧油室R2が負圧となることにより適正な値に保つことができるためチェーンに過度の張力を付与することはなく、摺接音の増大やチェーンやスプロケット等の部品の摩耗や破損の危険性が高まることもない。
また、プランジャ付勢用ばね130の押圧力Ts1、インナースリーブ付勢用ばね155の押圧力Ts2及びインナースリーブ150の外周面とインナースリーブ収容穴121の内周面との間の隙間で生じる圧油の粘性による流動抵抗を調整設定することにより、通常運転時のプランジャ120の押圧力T11、T12を適宜最適な値に設定することが可能である。
したがって、本発明の油圧式テンショナによれば、長時間のエンジン停止の後のエンジン始動時の圧油が充填される前の振動や異音が発生を防止しつつ、圧油が充填された後の通常運転時においても適正なプランジャの押圧力を維持でき、その効果は甚大である。
本発明の実施例である油圧式テンショナの断面図。 図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの始動時の押付時の説明図。 図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの始動時の突出時の説明図。 図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの通常運転時の押付時の説明図。 図1に示す本発明の実施例である油圧式テンショナの通常運転時の突出時の説明図。 本発明の実施例である油圧式テンショナのプランジャ押圧力を場合分けした表。 従来の車両用エンジンのタイミングシステムの説明図。 従来の油圧式テンショナの断面図。 従来の油圧式テンショナの通常運転時の押付時の説明図。 従来の油圧式テンショナの通常運転時の突出時の説明図。 従来の油圧式テンショナのプランジャ押圧力を場合分けした表。
符号の説明
100,500 ・・・油圧式テンショナ
110,510 ・・・ハウジング本体
111,511 ・・・プランジャ収容穴
120,520 ・・・プランジャ
121 ・・・インナースリーブ収容穴
122,522 ・・・ラック
130,530 ・・・プランジャ付勢用ばね
140,540 ・・・逆止弁ユニット
141,541 ・・・チェックボール弁
142,542 ・・・ボールガイド
143,543 ・・・リテーナ
144,544 ・・・ボールシート
150 ・・・インナースリーブ
151 ・・・テーパ面
155 ・・・インナースリーブ付勢用ばね
160,560 ・・・ラチェット爪体
16,561 ・・・ラチェット付勢用ばね
R1 ・・・第1高圧油室
R2 ・・・第2高圧油室

Claims (2)

  1. ハウジング本体と、該ハウジング本体に設けられたプランジャ収容穴と、該プランジャ収容穴から摺動自在に突出するプランジャと、前記プランジャ収容穴と前記プランジャとの間に形成される高圧油室と、該高圧油室に収容されてプランジャを突出させる方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニットとを備えた油圧式テンショナにおいて、
    前記プランジャが、前記高圧油室側にインナースリーブ収容穴を有し、
    前記インナースリーブ収容穴が、前記高圧油室を二つに区分するインナースリーブを摺動可能に収容し、
    前記インナースリーブが、前記インナースリーブ収容穴の底部に設けられたインナースリーブ付勢用ばねで前記逆止弁ユニットの方向に付勢されるとともに、前記逆止弁ユニットに当接可能に構成されていることを特徴とする油圧式テンショナ。
  2. 前記インナースリーブが、前記逆止弁ユニットへの当接によって前記高圧油室内への圧油の流入を妨げない先端形状を有することを特徴とする請求項1に記載の油圧式テンショナ。
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