JP3635188B2 - チェーンテンショナおよびチェーンシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、カムシャフト駆動用チェーン等のチェーンの張力を一定に保持するチェーンテンショナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カムシャフト駆動用チェーンの張力を一定に保つチェーンテンショナとして、図9に示したものが知られている。このチェーンテンショナはハウジング60に形成されたシリンダ室61内にプランジャ62と、張力調整ばね63とを組込み、その張力調整ばね63によって突出性が付与されたプランジャ62によりチェーン64を押圧するようにしている。
【0003】
また、プランジャ62の背部に形成された圧力室65に給油通路66を連通し、その給油通路66にチェックバルブ67を設け、上記プランジャ62が外方向に移動して圧力室65の圧力が低下したとき、チェックバルブ67を開放させ、給油ポンプの駆動により給油通路66から圧力室65に油を流動させるようにしている。
【0004】
上記チェーンテンショナにおいては、チェーン64が緊張してプランジャ62に押し込み力が作用したとき、その押し込み力を圧力室65に封入された油によって緩衝し、チェーン64に弛みが生じると、張力調整ばね63の弾力によりプランジャ62を急速に外方向に移動させてチェーン64を緊張させるため、チェーン64の張力変動に対するプランジャ62の追従性が良好であり、チェーン64の張力を常に一定に保持することができるという特徴を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カムシャフト駆動用のチェーンにおいては、エンジンを停止すると、カムシャフトに設けられたカムの停止位置の関係からチェーン64が緊張する場合がある。このとき、チェーンテンショナのプランジャ62は緊張状態のチェーン64で押し込まれるため、圧力室65の油はプランジャ62とシリンダ室61の摺動面からリークし、プランジャ62は後退した位置にある。
【0006】
このため、エンジンの再始動によりチェーン64に弛みが生じると、プランジャ62は外方向に大きく移動する。このとき、油圧ポンプは始動直後であって吐出量が少ないため、圧力室に充分な油を供給することができず、圧力室に空気が侵入し、その侵入空気によってダンピング特性が低下し、チェーンテンショナの機能を発揮させることができないという問題が発生する。
【0007】
また、プランジャの押込み力を緩衝する油圧ダンパ機構がチェックバルブ67を用いた方向性のある油圧ダンパであるため、部品点数が多くなり、組立てに手間がかかり、コストも高いという問題がある。
【0008】
この発明の第1の課題は、一方向性油圧ダンパを用いたチェーンテンショナと同様の機能を発揮させることができるようにした部品点数の少ないコストの安いチェーンテンショナを提供することである。
【0009】
また、第2の課題は、騒音の発生の少ないチェーンシステムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の第1の課題を解決するために、第1の発明においては、シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用のロッド部材とを有し、前記ロッド部材が、前記シリンダ室内に後端部が摺動自在に挿入されたプランジャと、そのプランジャの後端面において開口する挿入孔に挿入されたロッドとから成り、前記プランジャの挿入孔内に、そのプランジャとロッドとを相反する方向に押圧する張力調整ばねを組込み、その張力調整ばねのばね力を受けるプランジャ側又はロッド側のばね受面と張力調整ばねとの間にばねシートを組込み、そのばねシートに設けた球面を上記ばね受面に点接触し、前記プランジャの内周とロッドの外周面にねじ係合手段を設け、そのねじ係合手段におけるねじ山を、チェーンからプランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの押圧力によってプランジャが外方向に移動するリード角を設けた構成を採用している。
また、第2の発明においては、シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用のロッド部材とを有し、前記ロッド部材が、前記シリンダ室内に後端部が摺動自在に挿入されたプランジャと、そのプランジャの後端面において開口する挿入孔に挿入されたロッドとから成り、前記プランジャの挿入孔内に、そのプランジャとロッドとを相反する方向に押圧する張力調整ばねを組込み、その張力調整ばねのばね力を受けるプランジャ側又はロッド側のばね受面と張力調整ばねとの間にばねシートを組込み、そのばねシートと上記ばね受面間にボールを組込み、前記プランジャの内周とロッドの外周面にねじ係合手段を設け、そのねじ係合手段におけるねじ山を、チェーンからプランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの押圧力によってプランジャが外方向に移動するリード角を設けた構成を採用している。
【0014】
上記第1の発明および第2の発明において、チェーンテンショナの組付け前の輸送の段階で部品の分解を防止するため、ハウジングに後端面からシリンダ室内の外周部に連通するねじ孔を形成し、前記ロッドの後端部に取付けたロックプレートの外周部およびプランジャの後端部外周面に切欠部を設け、上記ねじ孔から切欠部にセットピンを挿入してプランジャを回り止めしておくのがよい。
【0015】
また、上記と同様の目的を達成するため、ハウジングの後端部にシリンダ室に貫通するねじ孔を形成し、前記ロッドの後端面に上記ねじ孔より小径のねじ孔を設け、各ねじ孔に対してねじ係合可能な径の異なる2種類のビスを選択的にねじ係合し、ロッドのねじ孔に対するビスのねじ係合によってロッドを回り止めしてもよい。
【0016】
第2の課題を解決するため、第3の発明においては、クランクシャフトに取付けたスプロケットの回転をカムシャフトに取付けたスプロケットに伝えるチェーンの弛み側チェーンに揺動自在に支持されたスリッパを接触し、そのスリッパを上記第1の発明に係るチェーンテンショナ又は第2の発明に係るチェーンテンショナのプランジャで押圧した構成を採用している。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図1乃至図8に基づいて説明する。
【0018】
図1は内燃機関のカムシャフト駆動用のチェーンシステムを示す。クランクシャフト1の端部に取付けられたスプロケット2の回転はチェーン3を介してカムシャフト4の端部に取付けられたスプロケット5に伝達される。
【0019】
チェーン3の弛み側チェーン3aに接触させたスリッパ6は、軸7を中心として揺動自在に支持されている。このスリッパ6は、チェーンテンショナ10によってチェーン3が張る方向に押圧されている。
【0020】
図2乃至図5は、上記チェーンテンショナ10の一例を示す。このチェーンテンショナ10は、シリンダブロック8のクランク室の壁面に固定されたハウジング11を有する。ハウジング11には上記スリッパ6と対向する端部において開口するシリンダ室12と、上面からシリンダ室12に連通する油流入口13とが設けられている。
【0021】
前記シリンダ室12内にはロッド部材14の後端部が挿入されている。ロッド部材14は、シリンダ室12に摺動自在に挿入されたプランジャ15と、そのプランジャ15の後端面で開口する軸方向の挿入孔16に挿入されたロッド17とから成る。
【0022】
ロッド17は、小径軸部18を後端に有し、その小径軸部18の端部にテーパ面19が設けられている。また、ロッド17には、先端面で開口する軸方向のばね収納孔20が形成されている。
【0023】
プランジャ15の内周面とロッド17の外周面間には、チェーン3からプランジャ15に静荷重が負荷されたとき、その静荷重を受けるねじ係合機構21が設けられている。
【0024】
ねじ係合機構21は、プランジャ15の内周面後端部に雌ねじ22を形成し、ロッド17の外周には上記雌ねじ22とねじ係合する雄ねじ23を設けている。
【0025】
図3に示すように、雌ねじ22と雄ねじ23のねじ山は、プランジャ15の押し込み力を受ける圧力側フランク24のフランク角が遊び側フランク25のフランク角より大きい鋸歯状とされ、上記フランク角とリード角の関係から、プランジャ15は突出方向にゆるみ条件とされ、押し込み方向にロック条件とされている。
【0026】
ここで、ゆるみ条件とは、ロッド17のばね収納孔20内に組込まれた張力調整ばね26の押圧力によってプランジャ15が外方向にスムースに移動することをいう。一方、ロック条件とはプランジャ15が急激に押し込まれても、シリンダ室12内に向けて移動せず、また、チェーン3の振動がプランジャ15に作用したとき、ねじ係合部のねじ山間に形成された軸方向すき間分だけ間歇的に当接、離反を繰り返し、接触するねじ山の2つのフランク面間の相対ねじ運動を瞬間的にロックすることなくロッド17は少しずつ間歇的に回転を続けて、押し込み力と張力調整ばね26の付勢力とが釣り合う位置までプランジャ15がシリンダ室12内に向けてゆっくりと移動することをいう。
【0027】
ここで、プランジャ15とロッド17の相対的な回転をスムースに行なわせるため、張力調整ばね26の端部と、その張力調整ばね26のばね力を受けるロッド側のばね受面27間にばねシート28を組込み、そのばねシート28に設けた球面29を上記ばね受面27に点接触させている。
【0028】
上記ばねシート28は、プランジャ側のばね受面27と張力調整ばね26との間に設けるようにしてもよい。
【0029】
図4および図5に示すように、ロッド17の後端とシリンダ室12の閉塞端間にはロッドシート30が組込まれている。ロッドシート30にはロッド17の後端のテーパ面19を受けるテーパ面31が設けられている。また、ロッドシート30には外周一部に平坦部32が形成され、その平坦部32とシリンダ室12の内周面間にピン挿入用の間隙33が設けられている。
【0030】
ロッド17の後端部には環状のロッドプレート34の内径部に設けた円筒部35が圧入されている。ロックプレート34の外周部には複数の切欠部36が形成され、一方、プランジャ15の後端部外周には1つの切欠部37が設けられ、その両切欠部36、37に挿入されたセットピン38はロッドシート30の平坦部32とシリンダ室12の内周間に形成された上記間隙33に挿通され、さらに、ハウジング11の後端部に形成されたねじ孔39に挿通されて外部に臨んでいる。
【0031】
上記セットピン38は、プランジャ15を軸方向に押し込んだ状態において、ねじ孔39からロックプレート34の切欠部36とプランジャ15の切欠部37に挿入され、その挿入によって、プランジャ15とロッド17とは相対的に回転するのが防止される。
【0032】
このため、チェーンテンショナをシリンダブロック8に組付ける前の輸送の段階でプランジャ15がシリンダ室12から抜け出してロッド17とプランジャ15とが分離するのを防止することができ、しかも、プランジャ15は押し込み状態に保持されるため、チェーンテンショナの組付け作業性を向上させることができる。
【0033】
セットピン38はチェーンテンショナの組付け後、引き抜かれ、ねじ孔39は図2に示すように、ビス40の締付けによって閉塞される。
【0034】
図1に示すチェーンシステムにおいて、クランクシャフト1の回転をカムシャフト4に伝えるチェーン3はトルク変動によって張力が変化する。チェーン3の弛み側チェーン3aの張力が弱くなると、図2に示すチェーンテンショナのプランジャ15は張力調整ばね26の押圧力により外方向に向けて移動する。このとき、プランジャ15は遊び側フランク25のフランク角とリード角の関係から突出方向に弛み条件とされるため、プランジャ15は外方向に移動してスリッパ6を押圧する。
【0035】
プランジャ15が外方向に移動するとき、ロッド17は回転し、その回転時、ロッド17はロッドシート30のテーパ面31と接触し、かつ、ばねシート28に設けられた球面29と点接触する状態で回転するため、回転時における抵抗は小さく、ロッド17はスムースに回転し、プランジャ15は外方向に急速に移動して、弛み側チェーン3aの弛みを素速く吸収する。その弛み側チェーン3aがプランジャ15を押圧する押圧力と張力調整ばね26の押圧力とが釣り合うと、プランジャ15は停止する。
【0036】
一方、トルク変動によりチェーン3の弛み側チェーン3aの張力が増大すると、その弛み側チェーン3aによりスリッパ6を介してプランジャ15に押し込み力が作用する。その押し込み力は動荷重であるため、プランジャ15の雌ねじ22とロッド17の雄ねじ23のねじ係合機構21における相対ねじ運動は阻害されず、上記ねじ係合機構21の圧力側フランク24によって上記押圧力が受けられる。
【0037】
ここで、圧力側フランク24のフランク角は遊び側フランク25のフランク角より大きく、圧力側フランク24の接触部に作用する摩擦抵抗は大きいため、プランジャ15は張力調整ばね26のばね力とチェーン3の張力とが釣り合う位置までゆっくりと後退する。
【0038】
このとき、プランジャ15はスリッパ6との接触によって回り止めされているため、ロッド17が回転する。
【0039】
上記のようなチェーン3の張力調整時、エンジンのシリンダブロック内において掻き上げられた油は、油流入口13からハウジング11内に流入し、その流入油によってプランジャ15の摺動面および雌ねじ22と雄ねじ23のねじ係合面が潤滑される。
このため、チェーンテンショナをきわめて円滑に作動させることができる。
【0040】
次に、エンジンを停止すると、カムシャフト4に設けられたカムの停止位置の関係から、チェーン3の弛み側チェーン3aが緊張する場合がある。この場合、弛み側チェーン3aの張力増大により、プランジャ15に押圧力が付与されるが、その押圧力は静荷重であり、その静荷重はプランジャ15とロッド17のねじ係合機構21における圧力側フランク24によって受けられる。この圧力側フランク24のフランク角とリード角の関係から、プランジャ15は押し込み方向にロック条件とされているため、プランジャ15は後退しない。
【0041】
このため、エンジンの停止後、再始動されても、チェーン3の弛み側チェーン3aに大きな弛みが生じず、プランジャ15およびスリッパ6はチェーン3に衝撃的に当ることがないため、異音の発生はなく、不快感を与えることがない。
【0042】
図6乃至図8は、この発明の他の実施の形態を示す。
【0043】
図5(I)に示す実施の形態においては、ハウジング11の後端部にねじ孔40を設け、一方、ロッド17の後端部に上記ねじ孔40より小径のねじ孔41を形成し、上記ハウジング側ねじ孔40に余裕をもって挿入したロッド固定用ビス42をロッド側ねじ孔41にねじ係合してロッド17を固定している。
【0044】
また、プランジャ15の背部にスプリング43を組込み、そのスプリング43との接触によってシリンダ室12内に押し込まれたプランジャ15を回り止めしている。
【0045】
なお、他の構成は、先に述べた図2の実施の形態と同一であるため、同一部品に同一の符合を付して説明を省略する。
【0046】
上記のように、固定用ビス42の締付けによってロッド17を固定し、スプリング43との接触によってプランジャ15を回り止めすることにより、チェーンテンショナの組付け前の輸送の段階でプランジャ15およびロッド17がシリンダ室12内から抜け出すのを防止することができる。また、プランジャ15はシリンダ室12内に押し込まれた状態に保持されるため、チェーンテンショナの組付けの容易性を図ることができる。
【0047】
チェーンテンショナの組付け後は、固定用ビス42を取外し、図6(II)に示すように、ハウジング側ねじ孔40に栓体用ビス44をねじ込んで、上記ねじ孔40を閉塞し、油の外部漏洩を防止する。
【0048】
図7に示す実施の形態においては、ロッド17に形成されたばね収納孔20内にばねシート45とボール46とを組込み、上記ばね収納孔20内に組込まれた張力調整ばね26の押圧力によって、ばねシート45をボール46に点接触させ、かつ、ボール46をばね収納孔20の閉塞端に設けたテーパ面47に接触させている。
【0049】
なお、ばねシート45およびボール46をプランジャ15に形成された挿入孔16の閉塞端部側に組込んで、ボール46を挿入孔16の閉塞端面に接触させてもよい。
【0050】
他の構成は、図6に示す実施の形態と同じであるため、同一部品に同一の符合を付して説明を省略する。
【0051】
上記のように、張力調整ばね26の端部にばねシート45とボール46とを組込んだことにより、プランジャ15の軸方向の移動によってロッド17が回転するとき、ボール46とばねシート45とは点接触する状態で回転するため、ロッド17の回転抵抗は小さく、ロッド17を円滑に回転させることができる。
【0052】
図8に示す実施の形態においては、図2に示すハウジング11の油流入口13を省略し、その代りに、ハウジング11の後端部にシリンダ室12の閉塞端が開口する給油通路48を設け、ロッド17には、上記給油通路48に送り込まれる油圧をロッド17とプランジャ15の挿入部間に形成された空間49に導く油路50を設け、この油路50に送り込まれる油圧と張力調整ばね26とによってプランジャ15に外方向への突出性を付与している。
【0053】
また、張力調整ばね26の端部とプランジャ15側のばね受面51間にばねシート28を組込み、そのばねシート28の球面29をばね受面51に点接触させている。
【0054】
上記実施の形態におけるチェーンテンションにおいては、給油通路48に送り込まれる油圧と張力調整ばね26のばね力とによってプランジャ15は外方向に押圧されるため、チェーン3の大幅な弛みに対してプランジャ15を良好に追従させることができる。
【0055】
また、給油通路48から送り込まれる油圧は、プランジャ15の背部とシリンダ室12の閉塞端間に形成された空間内に流れて溜るため、プランジャ15に作用するチェーン3の振動を上記油によって緩衝することができる。
【0056】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、チェーンからロッド部材に負荷される荷重をねじ係合手段によって受け、そのねじ係合手段におけるねじ山を、ロッド部材の押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山のフランク角とリード角の関係によってロッド部材を突出方向への移動をゆるみ条件とし、押し込み方向への移動をロック条件としたので、チェーンの張力変動に対してロッド部材を良好に追従させることができ、一方向性油圧ダンパを用いた場合と同様の機能を発揮する部品点数の少ないコストの安いチェーンテンショナを実現することができる。
【0057】
また、ロッド部材に負荷される荷重をねじ係合手段で受けるため、騒音の少ないチェーンシステムを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るチェーンシステムを示す概略図
【図2】同上のチェーンテンションの断面図
【図3】同上のプランジャとロッドのねじ係合部の拡大断面図
【図4】同上のプランジャ、ロッドおよびロッドシートを示す分解斜視図
【図5】同上チェーンテンショナの組付け前の状態を示す断面図
【図6】(I)はこの発明に係るチェーンテンショナの他の実施の形態を示す断面図、(II)は使用状態を示す断面図
【図7】この発明に係るチェーンテンショナのさらに他の実施の形態を示す断面図
【図8】この発明に係るチェーンテンショナのさらに他の実施の形態を示す断面図
【図9】従来のチェーンテンショナを示す断面図
【符号の説明】
1 クランクシャフト
2 スプロケット
3 チェーン
4 カムシャフト
5 スプロケット
6 スリッパ
11 ハウジング
12 シリンダ室
14 ロッド部材
15 プランジャ
16 挿入孔
17 ロッド
21 ねじ係合機構
24 圧力側フランク
25 遊び側フランク
26 張力調整ばね
27 ばね受面
28 ばねシート
29 球面
34 ロックプレート
36、37 切欠部
38 セットピン
39、40、41 ねじ孔
42、44 ビス
45 ばねシート
46 ボール
48 給油通路
49 空間
50 油路
51 ばね受面
Claims (6)
- シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用のロッド部材とを有し、前記ロッド部材が、前記シリンダ室内に後端部が摺動自在に挿入されたプランジャと、そのプランジャの後端面において開口する挿入孔に挿入されたロッドとから成り、前記プランジャの挿入孔内に、そのプランジャとロッドとを相反する方向に押圧する張力調整ばねを組込み、その張力調整ばねのばね力を受けるプランジャ側又はロッド側のばね受面と張力調整ばねとの間にばねシートを組込み、そのばねシートに設けた球面を上記ばね受面に点接触し、前記プランジャの内周とロッドの外周面にねじ係合手段を設け、そのねじ係合手段におけるねじ山を、チェーンからプランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの押圧力によってプランジャが外方向に移動するリード角を設けたチェーンテンショナ。
- シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用のロッド部材とを有し、前記ロッド部材が、前記シリンダ室内に後端部が摺動自在に挿入されたプランジャと、そのプランジャの後端面において開口する挿入孔に挿入されたロッドとから成り、前記プランジャの挿入孔内に、そのプランジャとロッドとを相反する方向に押圧する張力調整ばねを組込み、その張力調整ばねのばね力を受けるプランジャ側又はロッド側のばね受面と張力調整ばねとの間にばねシートを組込み、そのばねシートと上記ばね受面間にボールを組込み、前記プランジャの内周とロッドの外周面にねじ係合手段を設け、そのねじ係合手段におけるねじ山を、チェーンからプランジャに負荷される押し込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状とし、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの押圧力によってプランジャが外方向に移動するリード角を設けたチェーンテンショナ。
- 前記ハウジングに後端面からシリンダ室内の外周部に連通するねじ孔を形成し、前記ロッドの後端部に取付けたロックプレートの外周部およびプランジャの後端部外周面に切欠部を設け、上記ねじ孔から切欠部にセットピンを挿入した請求項1又は2に記載のチェーンテンショナ。
- 前記ハウジングの後端部にシリンダ室に貫通するねじ孔を形成し、前記ロッドの後端面に上記ねじ孔より小径のねじ孔を設け、各ねじ孔に対してねじ係合可能な径の異なる2種類のビスを選択的にねじ係合した請求項1又は2に記載のチェーンテンショナ。
- 前記ハウジングの後端部にシリンダ室の閉塞端で開口する給油通路を設け、前記ロッドには、そのロッドとプランジャの挿入部間に形成された空間部とを連通させる油路を設けた請求項1又は2に記載のチェーンテンショナ。
- クランクシャフトに取付けたスプロケットの回転をカムシャフトに取付けたスプロケットに伝えるチェーンの弛み側チェーンに揺動自在に支持されたスリッパを接触し、そのスリッパを請求項1乃至5のいずれか1つに記載のチェーンテンショナにおけるプランジャで押圧したチェーンシステム。
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