JP3556628B2 - カートリッジ型テンショナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チェーンやベルトのような駆動伝達手段に緊張力を作用させるための装置に関し、詳細には、ピストンのための逆止装置を備えた液圧チェーンテンショナに関する。また、とくに、車両のチェーン伝達手段が参照されるべきである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】
発明の背景
内燃機関のタイミングシステムは、チェーン駆動装置によって制御されている。このチェーン駆動装置では、チェーンが二つまたはそれ以上のスプロケットに巻き掛けられている。スプロケットのうちの一つのスプロケットがドライブスプロケットであって、ドライブシャフトにより駆動されてカムシャフトに動力を伝達している。
【0003】
調整、材料の摩耗および弛みの除去のために、チェーンの弛みを相殺することがしばしば必要になる。このため、シューテンショニング装置を使用することが当該分野では知られており、当該装置によれば、チェーンスパンに対して調整可能な押付力により、シューが付勢されている。
【0004】
チェーンに対してテンショニングシューを付勢するための種々の手段が知られている。これらの中で最も頻繁に使用されているのは、シリンダ/ピストン・テンショナである。このテンショナにおいては、シリンダ/ピストン組立体のうちの固定部材であるシリンダがエンジンブロックに取り付けられており、可動部材であるピストンが固定部材に対してスライド可能に設けられるとともに、シューに作用してチェーンに緊張力を作用させるようになっている。
【0005】
これらのテンショニング装置においては、シリンダチャンバ内に供給された加圧オイルおよびスプリングの協働作用によって、ピストンがシリンダから押し出されて、チェーンスパンに対向配置されたシューに向かう。
【0006】
熱や摩耗、時間の経過によりチェーンに生じる何らかの弛みは、付勢手段の作用下でシリンダから伸長するピストンによって相殺される。ここで、テンショニング装置は、さらに二つのカテゴリーに分類される。
【0007】
一つは、エンジンブロック内に配置され、装着および必要な場合の取り外しのために、エンジンを開けることを必要とするタイプであり、他の一つは、いわゆるカートリッジタイプであり、これは、外側からエンジンブロックまたはエンジンヘッドにねじ止めされるものであって、エンジンを開ける必要がないため、着脱の容易さに関する限り、明らかに便利なものである。
【0008】
本発明は、とくに、この第2のタイプのテンショナであるカートリッジ型テンショナに関する。
【0009】
シリンダチャンバ内のオイルが完全にまたは部分的に欠如することは、とくにエンジン始動時において、ときどき発生する。この場合、スプリングによる力のみでは、チェーンの制御を維持するのに十分ではない。
【0010】
その結果、チェーンのばたつきが発生し、シリンダ内のオイルが作動圧に達する数秒間の間、ピストンをシリンダ内部に押し込もうとする。このようなチェーンのばたつきは、不快なノイズを発生させる上に、結局は、テンショナを含むチェーン駆動装置全体に損傷を与えることになる。
【0011】
このような欠点の発生を回避するために、ピストンの逆止装置が提案されてきた。これらは、何らスペース上の問題がないエンジンブロック内部に位置するテンショニング装置に容易に適用できる。これらの装置は、通常ロッドを有している。このロッドは、シリンダ/ピストン組立体の外側に配置された、該組立体に平行なラックを有しており、該ロッドは、テンショニング装置本体に配置されかつラックの側に弾性的に付勢された爪部材に係合している。
【0012】
チェーンの弛みによってピストンがシリンダから突出するとき、ラックは、ピストンの外方への移動方向にのみスライドするように許容されており、ピストンによって外方に引っ張られている。また、ラック付きロッドは、テンショナ本体内に戻るのが阻止されており、チェーンに作用するシューのストッパ手段を構成している。これにより、チェーンのばたつきが防止されている。
【0013】
システムの剛性を過剰に高くしないようにするために、ラック付きロッドは、システムのある程度の弾性となるピストンの制御された戻りを許容するように、ピストンの自由端から数ミリオーダの距離を隔ててピストンの肩部と係合している。
【0014】
上述した従来装置をよく理解するためには、添付図面の図1が参照されるべきである。
【0015】
いわゆるカートリッジ型のテンショニング装置においては、上記解決策は実用的ではない。というのは、カートリッジ型装置の場合、シリンダの外形形状を超えて突出する部材を配置することができないからである。この装置の最大の大きさは、実際上、エンジンブロックのねじ穴に螺合するねじによって決定される。
【0016】
カートリッジ型テンショナにも、ピストンの逆止装置が提案されてきたが、これらは、要求される相当な機械的機能のために非常に複雑かつ高価であって、信頼性があるわけではなかった。
【0017】
本発明の目的は、シリンダ内に完全に収容されたピストンのための逆止装置を備えたカートリッジ型チェーンテンショナのためのテンショニング装置を提供することにより、上記欠点を排除することにある。
【0018】
本発明の他の目的は、ピストンの逆止装置が簡単でかつ経済的な構造を有するとともに高い信頼性を有するカートリッジ型テンショナを提供することにある。
【0019】
これらの目的は、本願発明のうちの独立形式の請求項1によるチェーンテンショナによって達成される。また、本発明の好ましい実施態様は、従属形式の請求項の内容から明らかである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、チェーンまたはベルト伝動システムのためのカートリッジ型テンショナであって、内側の穴(13)を有する本体部またはシリンダ(11)と、シリンダ(11)およびピストン(12)間で作用する弾性付勢手段(16)と穴(13)内に供給された加圧流体との作用下でシリンダ(11)内を軸方向にスライド可能な中空のピストン(12)とを備え、ピストン(12)の上端(17)がチェーンまたはベルト(1)に緊張力を作用させるように可動シュー(5)に作用している。さらに、ピストン(12)がシリンダ(11)内に制御されない状態で戻るのを防止し得る装置を備えている。そして、ピストン(12)のスカート部には、少なくとも一つの縦方向のラック(20)が設けられるとともに、歯付パッド(21)が、シリンダ(11)の壁面に形成された開孔(22)内に延びるとともに シリンダ(11)のシート(26)内に収容された弾性手段(25)によって付勢されており、ラック(20)に歯付パッド(21)が係合しており、歯付パッド(21)の縦方向の長さが、シリンダ(11)の壁面に形成された開孔(22)の対応する縦方向の長さよりも小さくなっており、これにより、歯付パッド(21)が縦方向にある程度スライドすることができ、制御された状態でピストン(12)がシリンダ(11)内に再進入できるようになっており、歯付パッド(21)が、当該歯付パッド(21)をガイドするためのベース(23)を有しており、該ベース(23)が、シリンダ(11)の壁面の対応するシート(24)に収容されるとともに、縦方向に長く延びている。
【0021】
請求項2の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項1において、弾性手段(25)が、開口端を有しかつ歯付パッド(21)を覆う環状リング形状のスプリングであって、シリンダ(11)の壁面内を環状に延びるシート(26)に装着されていることを特徴としている。
【0022】
請求項3の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項1または2において、ピストン(12)の上端(17)に小形のピストン(41)が設けられるとともに、ピストン(41)がシュー(5)と接触しており、穴(13)内の加圧流体の液圧および弾性手段(16)の付勢力の合力よりも大きな内方への力の作用時に、ピストン(41)が中空ピストン(12)内に縮退し得るようになっていることを特徴としている。
【0023】
請求項4の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項1ないし3のいずれかにおいて、ピストン(12)の外側のスカート部とシリンダ(11)の内側面との間に係合手段(30,31,32,33)が設けられ、該係合手段が、テンショナのエンジンブロックへの取付前に、ピストン(12)のシリンダ(11)から外方への移動を防止し得るように設けられるとともに、テンショナのエンジンブロックへの取付後に、ピストン(12)のシリンダ(11)から外方への移動を許容し得るように設けられていることを特徴としている。
【0024】
請求項5の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項4において、前記係合手段が、ピストン(12)のスリーブに形成された環状キャビティ(30)と、シリンダ(11)の内側面に形成され、異なる大きさおよび形状を有する二つのキャビティ(31,32)と、テンショナ運転前はキャビティ(30,31)間に介装され、ピストン(12)がシリンダ(11)から外方に移動するのを防止するための弾性リング(33)とを備えている。弾性リング(33)は、シリンダ(11)に形成された他の大きなキャビティ(32)内に移動し得るようになっており、これにより、ピストン(12)がシリンダ(11)内部に向かってわずかにスライドさせられると、ピストン(12)が自由に移動できるようになっている。
【0025】
請求項6の発明に係るカートリッジ型テンショナは、請求項1ないし5のいずれかにおいて、シリンダ(1)が、エンジンブロックまたはエンジンヘッドに設けられたねじ穴に螺合させるためのねじ部(15)を外周に有していることを特徴としている。
【0026】
請求項7の発明に係るチェーン駆動装置は、請求項1ないし6のいずれかに記載されたカートリッジ型テンショナを備えたことを特徴としている。
【0027】
実質的に、本発明によれば、ピストンの長手方向に延びかつシリンダ壁面の少なくとも一つの窓部(開孔)を通して接近可能な少なくとも一組の歯またはラックが設けられている。
【0028】
また、ピストンがシリンダから突出する方向にのみスライドできるように、ラックの歯と整列し得る歯付きパッドが窓部と整列して配置されており、該パッドはスプリングの作用によってラックに弾性的に付勢されている。
このような構成により、ピストンの逆止装置を備えたカートリッジ型テンショナが提供されている。
【0029】
パッドの長手方向の長さは、シリンダ壁面に形成された開孔または窓部の対応する長さよりも小さくなっている。ピストンにある程度の遊びを許容し、これにより、その制御された弾性的な戻りを可能にするように、パッドは、シリンダ壁面に形成されたシート部に適切にガイドされている。
【0030】
あるいは、ラックに作用するパッドが、軸方向にスライド移動しないように取り付けられるとともに、主ピストンの端部から軸方向に突出する小形の第2のピストンが、過大な力の作用時に縮退してピストンの弾性的特徴が維持されるように、設けられている。
【0031】
本発明のさらなる特徴部分は、添付図面に示された非限定的な実施態様を参照しつつ、以下に続く詳細な説明によって明らかになるだろう。
【0032】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明によるテンショナが適用されるチェーン駆動装置を概略的に示している。同図には、チェーン1が巻き付けられたドライブスプロケット2およびドリブンスプロケット3が示されている。
【0033】
チェーン1の張り側スパン(図下側スパン)は、適切なガイド4によってガイドされており、チェーン1の弛み側スパン(図上側スパン)には、シュー5によって緊張力が作用している。
【0034】
シュー5は、ピン6の回りを旋回可能に設けられており、テンショニング装置10によって、チェーンの対応するスパンに圧接している。テンショニング装置10は、この場合、エンジンブロックまたはヘッドにねじ止めされるカートリッジ型テンショナである。
【0035】
テンショナ10は、図3ないし図8を参照しつつ、さらに詳細に説明される。
カートリッジ型テンショナ10は、本体部またはシリンダ11と、シリンダ11の穴13にスライド可能に収容されたピストン12とを有している。
【0036】
シリンダ11は、ピストン12が突出する端部の逆側端部において、ヘッド14と、ヘッド14の近傍のスカート部に形成され、エンジンブロックまたはエンジンヘッドのねじ穴に螺合させるためのねじ部15とを有している。
【0037】
ピストン12は、内部が中空であって、穴13の底部とピストン12のヘッド端部との間で作用する圧縮スプリング16を収容している。
【0038】
穴13は、一般にオイル源である加圧流体源と開孔18を介して連絡するとともに、周知の方法でチェックバルブ19と連絡している。チェックバルブ19には、ピストン12に対してある程度の減衰作用または弾性を及ぼすために、流体の調整された戻りを許容するシールディスク19′が通常設けられている。
【0039】
スプリング16および穴13内の加圧流体による協働作用によって、ピストン12はシリンダ11から外側に押しやられ、これにより、ピストン12がそのヘッド端部17をシュー5に対して作用させて、チェーン1に適切な緊張力が維持されるようになっている。
【0040】
制御されない状態でピストン12がシリンダ11内に再進入するのを防止するために、穴13内が部分的にでも空になる場合には、本発明にしたがって、少なくとも一つの縦方向のラック20がピストンスリーブ12上に設けられる。このラック20には、シリンダ11の側壁に形成された開孔22を介して歯付パッド21が係合している。
【0041】
歯付パッド21の縦方向または軸方向の長さは、開孔22の対応する長さよりも短くなっており、これにより、歯付パッド21は、シリンダ壁面に形成されたシート24上をスライドするパッドベース23にガイドされつつ、軸方向にある程度スライドし得るようになっている。
【0042】
歯付パッド21は、スプリング25の作用によって、ラック20に圧接している。スプリング25は、シリンダ壁面に形成された環状シート26に装着されており、ばね鋼製であって、開口端のある環状リング形状を有している。またスプリング25は、開孔22およびシート24の縦方向の長さを合計したものに実質的に相当する幅を有している。
【0043】
このように、開孔22内に隙間をもって収容されたパッド21による弛みの除去を除いて、ピストン12が制御されない状態でシリンダ内に再進入するのを防止するように、スプリング25は、歯付パッド21をラック20の歯に常時圧接させた状態を維持しつつ、歯付パッド21の上に配置されている。
【0044】
添付図面には、単一のラック20がピストン12の周囲の一部に形成されたものが示されているが、複数の平行なラックがピストン12のスリーブ上に設けられていてもよく、また、ピストンの全周にわたって延びる単一のラックであってもよい。
【0045】
ラックに対応して、開孔22と同じ数の複数の歯付パッド21がシリンダ11の壁面において周方向に設けられている。あるいは、周方向に間隔を隔てた複数の組の歯を有する単一のパッドが設けられている。ラックに対する付勢作用は、スプリットリングなどの形態を有するスプリング25によって及ぼされる。
【0046】
添付図面から分かるように、ピストン12のスカート部には、ヘッド端部17の近傍において環状のキャビティ30が設けられており、シリンダ11の壁面の内部には、ヘッド14の逆側の自由端の近傍において、異なる大きさを有する二つの環状キャビティ31,32が形成されている。
【0047】
ピストンおよびシリンダの各キャビティ間には、シリンダの内壁面を弾性的に押圧するスプリットリング(弾性リング)33が介装されている。
【0048】
テンショナ10の組立時において、エンジンブロックに据え付けられる前には、図3に示すように、弾性リング33がピストンのキャビティ30とシリンダのキャビティ31との間に介装される。弾性リング33は、シリンダのキャビティ31の中に入り込み、ピストンがシリンダから突出するのを防止する。
【0049】
次に、テンショナがエンジンブロックにねじ止め固定されたときには、ピストンの上端17がシュー5と接触する。これにより、ピストンが弾性リング33を引き込みつつシリンダ内に入り込む。
【0050】
弾性リング33は、シリンダの大きなキャビティ32内に配置されるまで、キャビティ31の傾斜面に沿ってスライド移動し、最終的にキャビティ32に保持される。このようにして、ピストン12が自由になってシリンダから外方への自由な移動が許容され、これにより、チェーンの弛みを相殺し得るようになる。
【0051】
一方、図4は、テンショナ10がエンジンブロックに取り付けられた後において、ピストンの先端部分がシリンダから突出している状態を示している。
また、図5は、ピストンが最大突出位置つまりストローク前進端におかれたテンショナを示している。
【0052】
図8の実施態様においては、たとえば、開孔22と同じ長さにし、(または)ベース23をシート24の肩部と接触させるようにすることによって、歯付パッド21が軸方向にスライドしないようになっている。
【0053】
この場合には、ピストン12のヘッド端部17には、小形のピストン41が通る穴40が設けられている。ピストン41のベース42は、穴13内の加圧流体およびスプリング16の作用によって付勢された主ピストン12のヘッド端部17の内側と接触している。
【0054】
穴40の環状溝には、小形のピストン41のシール部を確保するために、Oリング43が挿入されている。
【0055】
このような構成により、必要なときにシリンダ内部にわずかに戻ることができる能力であるピストンの弾性が、小形のピストン41に残されている。ピストン41は、穴13内の液圧およびスプリング16のばね力の合力よりも大きな力が外部から作用したとき、ピストン12内に後退する。
【0056】
本発明が関連する技術分野の当業者は、とくに上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神あるいは本質的な特徴から外れることなく、本発明の原理を利用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【0057】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該分野の当業者にとって明らかであろう。
【0058】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピストンの逆止装置を備えた安価かつ構造の簡単なカートリッジ型テンショナを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】エンジンブロックの内部に取り付けられるタイプの従来のテンショニング装置の断面図である。
【図2】カートリッジ型のテンショニング装置が設けられたチェーン駆動装置の概略図である。
【図3】本発明によるカートリッジ型テンショナの取付前の軸方向断面概略図である。
【図4】図3と似ているが、取付後のテンショナを示している。
【図5】図3と似ているが、ピストンの最大伸長時の状態を示している。
【図6】図5のVI−VI 線断面概略図である。
【図7】本発明によるテンショナの不等角投影法による一部切欠き部分図である。
【図8】図5と似ているが、本発明の異なる実施態様によるテンショナの軸方向断面図である。
【符号の説明】
1: チェーン
5: シュー
10: テンショニング装置(カートリッジ型テンショナ)
11: シリンダ
12: ピストン
13: 穴
15: ねじ部
16: 圧縮スプリング(弾性付勢手段)
17: ヘッド端部(上端)
20: ラック
21: 歯付パッド
22: 開孔
25: スプリング(弾性手段)
30,31,32: キャビティ
33: スプリットリング(弾性リング)
Claims (7)
- チェーンまたはベルト伝動システムのためのカートリッジ型テンショナであって、
内側の穴(13)を有する本体部またはシリンダ(11)と、
シリンダ(11)およびピストン(12)間で作用する弾性付勢手段(16)と穴(13)内に供給された加圧流体との作用下でシリンダ(11)内を軸方向にスライド可能な中空のピストン(12)とを備え、
ピストン(12)の上端(17)がチェーンまたはベルト(1)に緊張力を作用させるように可動シュー(5)に作用しており、
さらに、ピストン(12)がシリンダ(11)内に制御されない状態で戻るのを防止し得る装置を備え、
ピストン(12)のスカート部には、少なくとも一つの縦方向のラック(20)が設けられるとともに、歯付パッド(21)が、シリンダ(11)の壁面に形成された開孔(22)内に延びるとともに シリンダ(11)のシート(26)内に収容された弾性手段(25)によって付勢されており、ラック(20)に歯付パッド(21)が係合しており、
歯付パッド(21)の縦方向の長さが、シリンダ(11)の壁面に形成された開孔(22)の対応する縦方向の長さよりも小さくなっており、これにより、歯付パッド(21)が縦方向にある程度スライドすることができ、制御された状態でピストン(12)がシリンダ(11)内に再進入できるようになっており、
歯付パッド(21)が、当該歯付パッド(21)をガイドするためのベース(23)を有しており、該ベース(23)が、シリンダ(11)の壁面の対応するシート(24)に収容されるとともに、縦方向に長く延びている、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項1において、
弾性手段(25)が、開口端を有しかつ歯付パッド(21)を覆う環状リング形状のスプリングであって、シリンダ(11)の壁面内を環状に延びるシート(26)に装着されている、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項1または2において、
ピストン(12)の上端(17)に小形のピストン(41)が設けられるとともに、ピストン(41)がシュー(5)と接触しており、穴(13)内の加圧流体の液圧および弾性手段(16)の付勢力の合力よりも大きな内方への力の作用時に、ピストン(41)が中空ピストン(12)内に縮退し得るようになっている、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
ピストン(12)の外側のスカート部とシリンダ(11)の内側面との間には、係合手段(30,31,32,33)が設けられ、該係合手段は、テンショナのエンジンブロックへの取付前には、ピストン(12)のシリンダ(11)から外方への移動を防止し得るように設けられるとともに、テンショナのエンジンブロックへの取付後には、ピストン(12)のシリンダ(11)から外方への移動を許容し得るように設けられている、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項4において、
前記係合手段が、
ピストン(12)のスリーブに形成された環状キャビティ(30)と、
シリンダ(11)の内側面に形成され、異なる大きさおよび形状を有する二つのキャビティ(31,32)と、
テンショナ運転前にはキャビティ(30,31)間に介装されており、ピストン(12)がシリンダ(11)から外方に移動するのを防止するための弾性リング(33)とを備えており、
弾性リング(33)が、シリンダ(11)に形成された他の大きなキャビティ(32)内に移動し得るようになっており、これにより、ピストン(12)がシリンダ(11)内部に向かってわずかにスライドさせられると、ピストン(12)がシリンダ(11)に対して自由に移動できるようになっている、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
シリンダ(1)が、エンジンブロックまたはエンジンヘッドに設けられたねじ穴に螺合させるためのねじ部(15)を外周に有している、
ことを特徴とするカートリッジ型テンショナ。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載のカートリッジ型テンショナを備えたチェーン駆動装置。
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