JP2010180893A - Chain tensioner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車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の張力保持に用いられるチェーンテンショナに関する。 The present invention relates to a chain tensioner used for maintaining tension of a timing chain that drives a camshaft of an automobile engine.
自動車のエンジンは、一般に、クランクシャフトの回転をタイミングチェーン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。ここで、チェーンの張力を適正範囲に保つために、支点軸を中心として揺動可能に設けたチェーンガイドと、そのチェーンガイドをチェーンに向けて押圧するチェーンテンショナとからなる張力調整装置が多く用いられる。 In general, an engine of an automobile transmits rotation of a crankshaft to a camshaft through a timing chain, and opens and closes a valve of a combustion chamber by the rotation of the camshaft. Here, in order to keep the chain tension within an appropriate range, a tension adjusting device consisting of a chain guide that can be swung around a fulcrum shaft and a chain tensioner that presses the chain guide toward the chain is often used. It is done.
この張力調整装置に組み込まれるチェーンテンショナとして、一端が開口した有底筒状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、その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、前記プランジャをシリンダ内への挿入端が開口する有底筒状に形成し、そのプランジャの内周に形成した雌ねじにねじ係合する雄ねじを外周に有するスクリュロッドを設け、そのスクリュロッドのプランジャからの突出部分を前記シリンダ内に設けたロッドシートに当接させたものが知られている(特許文献1)。 As a chain tensioner incorporated in this tension adjusting device, a return spring is inserted into a bottomed cylindrical cylinder with one end opened so as to be slidable in the axial direction, and the plunger is urged in a direction protruding from the cylinder. The plunger is formed in a bottomed cylindrical shape with an opening at the insertion end into the cylinder, and a screw rod having a male screw on the outer periphery that engages with a female screw formed on the inner periphery of the plunger is provided. The thing which made the protrusion part from a plunger contact | abut to the rod sheet provided in the said cylinder is known (patent document 1).
また、このチェーンテンショナは、スクリュロッドに形成されたスプリング収容穴内にリターンスプリングの一端を収容することによって、チェーンテンショナの軸方向長さを抑えている。 Moreover, this chain tensioner is suppressing the axial direction length of a chain tensioner by accommodating the end of a return spring in the spring accommodation hole formed in the screw rod.
また、上記シリンダには、プランジャとシリンダとで囲まれた圧力室内に作動油を導入する給油通路が設けられている。給油通路は、ロッドシートに形成された貫通孔と連通し、この貫通孔は、スクリュロッドに形成された通油孔を介してスプリング収容穴に連通している。ロッドシートの貫通孔には、作動油の逆流を防止するチェックバルブが組み込まれている。 The cylinder is provided with an oil supply passage for introducing hydraulic oil into a pressure chamber surrounded by the plunger and the cylinder. The oil supply passage communicates with a through hole formed in the rod seat, and this through hole communicates with the spring accommodation hole via an oil passage hole formed in the screw rod. A check valve for preventing backflow of hydraulic oil is incorporated in the through hole of the rod seat.
このチェーンテンショナは、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、スクリュロッドは、チェーンの振動により、雌ねじと雄ねじの隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャに対して回転する。また、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流出し、その作動油の粘性抵抗によっ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。 When the chain tension increases during engine operation, the chain tensioner moves in the direction in which the plunger is pushed into the cylinder (hereinafter referred to as “push-in direction”) due to the chain tension, and absorbs the chain tension. At this time, the screw rod is rotated with respect to the plunger while being repeatedly advanced and retracted within the gap between the female screw and the male screw due to the vibration of the chain. Further, since the hydraulic oil in the pressure chamber flows out through the leak gap between the sliding surface of the plunger and the cylinder and a damper action is generated by the viscous resistance of the hydraulic oil, the plunger moves slowly.
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付勢力によって、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いて、給油通路から圧力室に作動油が流入するので、プランジャは速やかに移動する。 On the other hand, when the tension of the chain is reduced during engine operation, the plunger moves in a direction protruding from the cylinder (hereinafter referred to as “protruding direction”) by the urging force of the return spring, and absorbs the slackness of the chain. At this time, the check valve is opened and hydraulic oil flows into the pressure chamber from the oil supply passage, so that the plunger moves quickly.
また、エンジン停止時は、カムの停止位置によってチェーンの力が大きくなっても、チェーンが振動しないので、プランジャの雌ねじがスクリュロッドの雄ねじで受け止められ、プランジャの位置が固定される。そのため、エンジンを再始動するときに、チェーンの弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。 When the engine is stopped, the chain does not vibrate even if the chain force increases due to the cam stop position, so that the internal thread of the plunger is received by the external thread of the screw rod, and the position of the plunger is fixed. Therefore, when the engine is restarted, the chain is hardly slackened, and the engine can be started smoothly.
図4に、上記チェーンテンショナのスクリュロッド41を示す。このスクリュロッド41は円柱状のブランクから形成されており、そのブランクの外周に転造を施してスクリュロッド41の外周の雄ねじ42を形成した後、ブランクの軸方向端面に切削加工を施してスクリュロッド41のロッドシート(図示せず)に対する接触面43を形成している。スクリュロッド41の内部のスプリング収容穴44や通油孔45も、雄ねじ42を転造した後、切削加工により形成している。
FIG. 4 shows a
しかし、スクリュロッド41のロッドシートに対する接触面43や、スプリング収容穴44および通油孔45を切削加工により形成すると、加工サイクルタイムが長く、コスト高である。
However, if the
そこで、この切削加工を不要とするため、雄ねじ42を転造する前に、あらかじめ接触面43を鍛造で形成することが考えられる。すなわち、円柱状のブランクの軸方向端面に鍛造を施して接触面43を形成した後、そのブランクの外周に雄ねじ42を転造することが考えられるが、このようにすると、雄ねじ42を転造するときに、素材の流動によって接触面43が変形するおそれがある。
Therefore, in order to eliminate this cutting process, it is conceivable to form the
この発明が解決しようとする課題は、スクリュロッドの加工サイクルタイムを短縮することにより、チェーンテンショナのコストを低減することである。 The problem to be solved by the present invention is to reduce the cost of the chain tensioner by reducing the machining cycle time of the screw rod.
上記の課題を解決するため、この発明の発明者は、前記スクリュロッドのプランジャからの突出部分の外周に、前記雄ねじの谷底の径よりも小さい外径を有する逃がし部を設け、その逃がし部の軸方向端面に前記スクリュロッドのロッドシートに対する接触面を設けると、その接触面を鍛造で形成した後でスクリュロッドの外周の雄ねじを転造したときに、素材の流動が逃がし部で吸収されるので、スクリュロッドのロッドシートに対する接触面の変形を防止することができることを見出した。このとき、スクリュロッドのロッドシートに対する接触面は、鍛造成形面となる。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present invention provides a relief portion having an outer diameter smaller than the diameter of the bottom of the male screw on the outer periphery of the protruding portion from the plunger of the screw rod, When the contact surface of the screw rod with respect to the rod sheet is provided on the axial end surface, the flow of the material is absorbed by the escape portion when the male screw on the outer periphery of the screw rod is rolled after the contact surface is formed by forging. Therefore, it discovered that the deformation | transformation of the contact surface with respect to the rod sheet | seat of a screw rod could be prevented. At this time, the contact surface of the screw rod with respect to the rod sheet is a forged surface.
前記スクリュロッドの外周には、前記雄ねじの端部から前記逃がし部に向かって次第に縮径するテーパ状の面取り部を設けると好ましい。このようにすると、雄ねじを転造するときの転造ダイスの食い付きが円滑となり、高精度に雄ねじを転造することができる。 It is preferable that a tapered chamfered portion that gradually decreases in diameter from an end portion of the male screw toward the relief portion is provided on the outer periphery of the screw rod. If it does in this way, the biting of the rolling die | dye when rolling a male screw will become smooth, and a male screw can be rolled with high precision.
前記リターンスプリングの一端を収容するスプリング収容穴を前記スクリュロッドに形成する場合、そのスプリング収容穴も鍛造で形成することができる。この場合、雄ねじの谷底からスプリング収容穴の内面までのスクリュロッドの肉厚は、雄ねじのねじ山の高さの2倍以上の大きさに設定すると好ましい。このようにすると、雄ねじを転造するときのスクリュロッドの剛性を確保して、転造によるスクリュロッドの真円度の低下を防止することができる。 When the spring accommodation hole for accommodating one end of the return spring is formed in the screw rod, the spring accommodation hole can also be formed by forging. In this case, it is preferable that the thickness of the screw rod from the valley bottom of the male screw to the inner surface of the spring accommodation hole is set to be twice or more the height of the thread of the male screw. If it does in this way, the rigidity of a screw rod when rolling an external thread can be secured, and the fall of the roundness of a screw rod by rolling can be prevented.
前記プランジャとシリンダとで囲まれた圧力室内に作動油を導入する給油通路をシリンダに設け、その給油通路と連通する貫通孔を前記ロッドシートに形成し、その貫通孔を前記スプリング収容穴に連通させる通油孔を前記スクリュロッドに形成する場合、その通油孔も鍛造で形成することができる。 An oil supply passage for introducing hydraulic oil into the pressure chamber surrounded by the plunger and the cylinder is provided in the cylinder, a through hole communicating with the oil supply passage is formed in the rod seat, and the through hole communicates with the spring accommodation hole. When the oil passage hole to be formed is formed in the screw rod, the oil passage hole can also be formed by forging.
前記雄ねじと雌ねじは、プランジャをシリンダ内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに圧力を受ける圧力側フランクのフランク角を、遊び側フランクのフランク角よりも大きい鋸歯状に形成することができる。この場合、雄ねじの谷底の形状を円弧状とすることができ、その円弧半径は0.5mm以下に設定することができる。 The male screw and the female screw can be formed in a sawtooth shape in which the flank angle of the pressure side flank that receives pressure when a load in the direction of pushing the plunger into the cylinder is applied is larger than the flank angle of the play side flank. In this case, the shape of the bottom of the male screw can be an arc, and the arc radius can be set to 0.5 mm or less.
前記スクリュロッドは、雄ねじを転造した後に浸炭処理または浸炭窒化処理を施して、スクリュロッドの表面に浸炭層または浸炭窒化層を形成すると好ましい。このようにすると、スクリュロッドのロッドシートに対する接触面の耐摩耗性、およびスクリュロッドの外周の雄ねじの耐摩耗性を確保することができる。前記浸炭層または浸炭窒化層の表面硬度は、例えばHv600以上とすることができる。 The screw rod is preferably formed by carburizing or carbonitriding after rolling a male screw to form a carburized layer or carbonitrided layer on the surface of the screw rod. If it does in this way, the abrasion resistance of the contact surface with respect to the rod sheet | seat of a screw rod and the abrasion resistance of the external thread of the outer periphery of a screw rod can be ensured. The surface hardness of the carburized layer or the carbonitrided layer can be, for example, Hv 600 or more.
この発明のチェーンテンショナは、スクリュロッドのロッドシートに対する接触面を鍛造で形成しているので、スクリュロッドのロッドシートに対する接触面を形成するための切削加工が不要である。そのため、スクリュロッドの加工サイクルタイムが短く、低コストである。 In the chain tensioner according to the present invention, the contact surface of the screw rod with respect to the rod sheet is formed by forging, so that cutting for forming the contact surface of the screw rod with respect to the rod sheet is unnecessary. Therefore, the processing cycle time of the screw rod is short and the cost is low.
図1に、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す。この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、カムシャフト4に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(図示せず)の開閉を行なう。
FIG. 1 shows a chain transmission device incorporating a
チェーン6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が接触しており、チェーンテンショナ1は、そのチェーンガイド8を介してチェーン6を押圧している。
The chain 6 is in contact with a chain guide 8 that is swingably supported around the fulcrum shaft 7, and the
チェーンテンショナ1は、一端が開口した有底筒状のシリンダ9と、シリンダ9内に軸方向に摺動可能に挿入されたプランジャ10とを有する。シリンダ9は、ボルト11でエンジンブロック(図示せず)に固定されている。
The
図2に示すように、プランジャ10は、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。また、プランジャ10は、シリンダ9内への挿入端が開口する有底筒状に形成されており、その内周に雌ねじ12が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
シリンダ9とプランジャ10とで囲まれた圧力室13内には、プランジャ10の内周の雌ねじ12にねじ係合する雄ねじ14を外周に有するスクリュロッド15が組み込まれている。スクリュロッド15は、一端がプランジャ10から突出しており、その突出部分がシリンダ9内に設けたロッドシート16に当接している。ここで、スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17は、スクリュロッド15の軸心上に中心を有する球面形状(いわゆるSR形状)となっており、ロッドシート16のスクリュロッド15に対する接触面18は、円錐形状となっている。
In the
スクリュロッド15の外周の雄ねじ14と、プランジャ10の内周の雌ねじ12は二条ねじである。また、雄ねじ14と雌ねじ12は、プランジャ10をシリンダ9内に押し込む方向の荷重が負荷されたときに圧力を受ける圧力側フランク19のフランク角が、遊び側フランク20のフランク角よりも大きい鋸歯状に形成されている。
The
雄ねじ14と雌ねじ12の圧力側フランク19のフランク角は、スクリュロッド15をプランジャ10内に押し込む方向の荷重が静的に負荷されたときに、雄ねじ14と雌ねじ12の圧力側フランク19,19間の摩擦抵抗によってスクリュロッド15の回転が阻止される大きさに設定されている。また、雄ねじ14と雌ねじ12の遊び側フランク20のフランク角は、スクリュロッド15をプランジャ10から突出させる方向の荷重が静的に負荷されたときに、雄ねじ14と雌ねじ12の遊び側フランク20,20間の滑りによってスクリュロッド15の回転が許容される大きさに設定されている。
The flank angle of the pressure-
圧力室13内には、リターンスプリング21が組み込まれている。リターンスプリング21は、一端がスクリュロッド15で支持され、他端がスプリングシート22を介してプランジャ10を押圧しており、その押圧によって、プランジャ10をシリンダ9から突出する方向に付勢している。
A
スクリュロッド15にはスプリング収容穴23が形成されており、そのスプリング収容穴23内にリターンスプリング21の一端を収容することによって、チェーンテンショナ1の軸方向長さを抑えている。このスプリング収容穴23は、鍛造によって形成された鍛造成形穴である。
A
シリンダ9には、圧力室13に連通する給油通路24が形成されている。給油通路24は、給油ポンプ(図示せず)に接続されており、その給油ポンプから送り出された作動油を圧力室13内に導入するようになっている。この給油通路24は、ロッドシート16に形成された貫通孔25と連通し、貫通孔25は、スクリュロッド15に形成された通油孔26を介してスプリング収容穴23に連通している。通油孔26は、スプリング収容穴23と同様、鍛造によって形成された鍛造成形穴である。ロッドシート16の貫通孔25には、作動油の逆流を防止するチェックバルブ27が組み込まれている。
An
プランジャ10とシリンダ9の摺動面間には、微小なリーク隙間28が形成されており、そのリーク隙間28を通じて圧力室13内の作動油がリークするようになっている。
A
シリンダ9には、シリンダ9の外面から内面に至るエア抜き孔29が形成され、そのエア抜き孔29の内周に形成された雌ねじにビス30がねじ込まれており、そのビス30のねじ隙間を通って圧力室13内の空気が排出されるようになっている。
An
スクリュロッド15の外周の雄ねじ14は、転造によって形成された転造ねじである。スクリュロッド15のプランジャ10からの突出部分には、図3(b)に示すように、雄ねじ14の谷底14aの径Dよりも小さい外径を有する円筒状の逃がし部31が設けられ、その逃がし部31の軸方向端面に、スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17が設けられている。スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17は、鍛造によって形成された鍛造成形面である。
The
また、スクリュロッド15の外周には、雄ねじ14の端部から逃がし部31に向かって次第に縮径するテーパ状の面取り部32が設けられており、その面取り部32内に、雄ねじ14の切り上がり部33が存在している。雄ねじ14の谷底14aからスプリング収容穴23の内面までのスクリュロッド15の肉厚tは、雄ねじ14のねじ山の高さの2倍以上の大きさに設定されている。雄ねじ14の谷底14aの形状は円弧状となっており、その円弧半径は0.5mm以下に設定されている。
Further, a tapered chamfered
スクリュロッド15の表面には浸炭層または浸炭窒化層が形成されており、この浸炭層または浸炭窒化層により、スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17、および雄ねじ14の表面の耐摩耗性を確保している。浸炭層または浸炭窒化層の表面硬度は、例えばHv600以上とすることができる。
A carburized layer or a carbonitrided layer is formed on the surface of the
上述したスクリュロッド15は、例えば、次のようにして製作することができる。まず、図3(a)に示すように、スプリング収容穴23と通油孔26とを有する中空のブランク34を鍛造で形成する。また、この鍛造によって、ブランク34の外周には、雄ねじ14の谷底14aの径Dよりも大きい外径を有する円筒部35と、その円筒部35の一端から次第に縮径して雄ねじ14の谷底14aの径Dよりも小径となるテーパ状の面取り部36と、円筒部35の他端から次第に縮径して雄ねじ14の谷底14aの径Dよりも小径となるテーパ状の面取り部32と、面取り部32に連続する円筒状の逃がし部31とを形成し、逃がし部31の軸方向端面には、スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17を形成する。円筒部35は、その外周の面粗さがRmax6.3以下となるように形成する。
The
次に、円筒部35の外周に転造を施して、図3(b)に示す雄ねじ14を形成する。このとき、雄ねじ14の転造ダイスは、円筒部35に接触して塑性変形を生じさせるが、逃がし部31には接触しない。そのため、雄ねじ14を転造するときの素材の流動が逃がし部31で吸収され、素材の流動による接触面17の変形が防止される。その後、浸炭処理または浸炭窒化処理を施して、スクリュロッド15の表面に浸炭層または浸炭窒化層を形成する。
Next, the outer periphery of the
次に、このチェーンテンショナ1の動作例を説明する。
Next, an operation example of the
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21の付勢力によってプランジャ10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、給油ポンプから供給される作動油が、給油通路24を通って圧力室13に流入するので、プランジャ10は速やかに移動する。
When the tension of the chain 6 becomes smaller during the operation of the engine, the
一方、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10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、スクリュロッド15は、チェーン6の振動により、雌ねじ12と雄ねじ14の間の軸方向隙間の範囲内で前進と後退を繰り返しながら、プランジャ10に対して回転する。また、圧力室13内の作動油が、プランジャ10とシリンダ9の摺動面間のリーク隙間28を通って流出し、その作動油の粘性抵抗によってダンパ作用が生じるので、プランジャ10はゆっくりと移動する。
On the other hand, when the tension of the chain 6 increases during engine operation, the
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チェーン6の張力が大きくなる場合があるが、この場合、チェーン6が振動しないので、プランジャ10の雌ねじ12がスクリュロッド15の雄ねじ14で受け止められ、プランジャ10の位置が固定される。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。
When the engine is stopped, the tension of the chain 6 may increase depending on the stop position of a cam (not shown) connected to the
このチェーンテンショナ1は、スクリュロッド15のロッドシート16に対する接触面17を鍛造で形成しているので、接触面17を形成するための切削加工が不要である。さらに、スプリング収容穴23と通油孔26も鍛造で形成しているので、スプリング収容穴23と通油孔26の切削加工も不要である。そのため、スクリュロッド15の加工サイクルタイムが短く、低コストである。
In this
また、このチェーンテンショナ1は、雄ねじ14の端部から逃がし部31に向かって次第に縮径するテーパ状の面取り部32を有するので、雄ねじ14を転造するときの転造ダイスの食い付きが円滑であり、高精度に雄ねじ14を転造することができる。
Further, the
また、このチェーンテンショナ1は、雄ねじ14の谷底14aからスプリング収容穴23の内面までのスクリュロッド15の肉厚tが、雄ねじ14のねじ山の高さの2倍以上の大きさとなっているので、雄ねじ14を転造するときのスクリュロッド15の剛性が確保され、転造によるスクリュロッド15の真円度の低下が生じにくい。
In the
1 チェーンテンショナ
9 シリンダ
10 プランジャ
12 雌ねじ
13 圧力室
14 雄ねじ
14a 雄ねじの谷底
15 スクリュロッド
16 ロッドシート
17 接触面
19 圧力側フランク
20 遊び側フランク
21 リターンスプリング
23 スプリング収容穴
24 給油通路
25 貫通孔
26 通油孔
31 逃がし部
32 面取り部
D 雄ねじの谷底の径
t スクリュロッドの肉厚
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記スクリュロッド(15)の外周の雄ねじ(14)が転造ねじであり、その雄ねじ(14)の谷底(14a)の径(D)よりも小さい外径を有する逃がし部(31)を前記スクリュロッド(15)のプランジャ(10)からの突出部分に設け、その逃がし部(31)の軸方向端面に前記スクリュロッド(15)のロッドシート(16)に対する接触面(17)を設け、その接触面(17)を鍛造成形面としたことを特徴とするチェーンテンショナ。 A return spring that slidably inserts a plunger (10) in a cylindrical cylinder (9) with one end opened in an axial direction and urges the plunger (10) in a direction protruding from the cylinder (9). (21) is provided, and the plunger (10) is formed into a bottomed cylindrical shape having an opening at the insertion end into the cylinder (9), and is screwed into a female screw (12) formed on the inner periphery of the plunger (10). A screw rod (15) having a male screw (14) to be fitted on the outer periphery is provided, and a protruding portion of the screw rod (15) from the plunger (10) is contacted with a rod seat (16) provided in the cylinder (9). In the chain tensioner in contact,
The male screw (14) on the outer periphery of the screw rod (15) is a rolling screw, and the escape portion (31) having an outer diameter smaller than the diameter (D) of the valley bottom (14a) of the male screw (14) is used as the screw. A contact surface (17) for the rod seat (16) of the screw rod (15) is provided on the axial end surface of the escape portion (31) provided on the protruding portion of the rod (15) from the plunger (10), and the contact A chain tensioner characterized in that the surface (17) is a forged surface.
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