JP4732308B2 - チェーンテンショナ - Google Patents

Description

この発明は、主として、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。

エンジンは、図１に示すように、クランクシャフト２の回転を、エンジンカバー７内のエンジンルームに収容されたタイミングチェーン６を介してカムシャフト４，４に伝達し、そのカムシャフト４，４の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）の開閉を行なう。ここで、チェーン６の張力を適正範囲に保つために、支点軸８を中心として揺動可能に設けたチェーンガイド９と、そのチェーンガイド９を介してチェーン６を押圧するチェーンテンショナ１とからなる張力調整装置が、一般に用いられる（特許文献１）。

この張力調整装置に組み込まれるチェーンテンショナ１として、図２に示すように、有底筒状のシリンダ１０内にプランジャ１４を軸方向に摺動可能に挿入してシリンダ１０内に圧力室１５を形成し、シリンダ１０の外側から圧力室１５内に作動油を供給する給油通路１６をシリンダ１０に形成したものが知られている。

このチェーンテンショナ１は、エンジン作動中は、給油ポンプ（図示せず）から給油通路１６を通じて圧力室１５に供給される作動油の圧力と、圧力室１５内に組み込んだリターンスプリング２２のばね力とで、プランジャ１４をシリンダ１０から突出する方向に付勢し、そのプランジャ１４の付勢力によってチェーン６を押圧する。

ここで、圧力室１５に作動油を供給する給油ポンプは、エンジンと連動して作動するので、エンジン始動前のクランキング時やエンジン始動直後は、給油ポンプから圧力室１５への給油が十分でなく、圧力室１５内の作動油の圧力が小さい。このとき、リターンスプリング２２のばね力が小さいと、プランジャ１４の付勢力が不足してチェーン６が振動し、異音が発生することがある。一方、リターンスプリング２２のばね力が大きいと、異音の発生は防止することはできるが、プランジャ１４の付勢力が過大となってチェーン６が必要以上に緊張し、チェーン６の寿命低下を招く。

そのため、チェーンテンショナ１を設計するにあたって、異音の発生を防止し、かつ、チェーン６の寿命低下を生じないリターンスプリング２２を選定する必要があるが、従来、その選定の方法は、ばね定数の異なる複数種類のリターンスプリングをそれぞれチェーンテンショナに組み込み、そのチェーンテンショナで実際にチェーンの張力を保持したときに異音の発生しないリターンスプリングを選定するというものであった。
特開平１０−１３２０３９号公報

しかし、この選定方法では、非常に多くの種類のリターンスプリングを用意しないと、異音が発生するばね力と異音が発生しないばね力の境界を知ることができず、多くの種類のリターンスプリングをチェーンテンショナに組み込むのは煩雑である。

この発明が解決しようとする課題は、圧力室内の作動油の圧力が小さいときに異音が発生するばね力と、異音が発生しないばね力の境界を簡単に把握することを可能とすることによって、リターンスプリングの選定を簡単にすることである。

上記の課題を解決するために、筒状の治具シリンダに治具プランジャを軸方向に摺動可能に挿入し、前記治具シリンダに対して軸方向に移動可能に位置決めされた治具プレートで支持した治具スプリングで前記治具プランジャを治具シリンダから突出する方向に付勢し、その治具プランジャの付勢力によってチェーンを押圧した状態で前記治具スプリングのばね力をロードセルで測定し、その測定したばね力と前記治具プレートの位置とに基づいて前記リターンスプリングを選定するようにした。

この選定方法では、治具シリンダに対する治具プレートの位置を軸方向に変化させることによって、治具プランジャに作用するばね力を変化させ、そのばね力をロードセルで測定することができる。そのため、いろいろな大きさのばね力について、チェーンの振動による異音の発生の有無を判定することが可能であり、これにより、圧力室内の作動油の圧力が小さいときに異音が発生するばね力と異音が発生しないばね力の境界を把握し、そのばね力に基づいてリターンスプリングを選定することができる。

この発明のチェーンテンショナは、１種類の治具スプリングを用いてリターンスプリングを選定するので、リターンスプリングの選定が簡単である。

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導装置を示す。このチェーン伝導装置は、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。スプロケット３，スプロケット５、チェーン６は、エンジンカバー７で覆われたエンジンルーム内に収容されている。

また、エンジンルーム内には、支点軸８を中心として揺動可能に支持されたチェーンガイド９が設けられ、エンジンカバー７には、チェーンガイド９を介してチェーン６を押圧するチェーンテンショナ１が取り付けられている。

チェーンテンショナ１は、シリンダ１０がエンジンカバー７に形成されたテンショナ取り付け孔１１に挿入され、シリンダ１０の外周に一体に形成されたフランジ部１２がエンジンカバー７にボルト１３で固定されている。

シリンダ１０は、図２に示すように、エンジンカバー７内に向けて開口する有底筒状に形成されている。シリンダ１０内には、プランジャ１４が軸方向に摺動可能に挿入され、このプランジャ１４によりシリンダ１０内に圧力室１５が形成されている。

シリンダ１０には、シリンダ１０の外側にある給油ポンプ（図示せず）と圧力室１５とを連通させる給油通路１６が形成され、給油通路１６の圧力室１５側の端部には、給油ポンプから圧力室１５内への作動油の流れのみを許容するチェックバルブ１７が設けられている。給油ポンプはエンジンと連動し、エンジンが作動しているときは、給油ポンプも作動して圧力室１５に作動油が供給され、エンジンが停止しているときは、給油ポンプも停止して圧力室１５への作動油の供給が停止する。

プランジャ１４とシリンダ１０の摺動面間には、圧力室１５とエンジンルームとを連通させるリーク隙間１８が形成されている。リーク隙間１８は微小であり、圧力室１５からエンジンルームに流れる作動油の流量を制限する。

プランジャ１４には、圧力室１５をエンジンルームに連通させる逃がし通路１９が形成され、逃がし通路１９の圧力室１５側の端部には、圧力室１５内の圧力が予め設定された圧力よりも大きくなったときに開くリリーフバルブ２０が設けられている。

また、圧力室１５内には、スプリングシート２１を介してプランジャ１４を付勢するリターンスプリング２２が組み込まれている。リターンスプリング２２は、プランジャ１４をシリンダ１０から突出する方向に付勢している。

また、シリンダ１０の内周には、プランジャ１４の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング２３を収容する収容溝２４が形成され、収容溝２４は、レジスタリング２３をシリンダ１０に対して軸方向に移動可能に保持している。レジスタリング２３は、プランジャ１４の外周に形成された周方向に連続するリング係合溝２５に係合しており、リング係合溝２５は、軸方向に間隔をおいて複数形成されている。

リング係合溝２５は、プランジャ１４の軸線に沿った断面形状が非対称に形成されており、プランジャ１４をシリンダ１０から突出する方向に押圧すると、レジスタリング２３が拡径してプランジャ１４の移動を許容するが、プランジャ１４をシリンダ１０に押し込む方向に押圧すると、レジスタリング２３がリング係合溝２５の内面を係止し、プランジャ１４の移動を禁止するように形成されている。

また、シリンダ１０には、圧力室１５からシリンダ１０の外周に至るねじ孔２６が形成され、ねじ孔２６にはセットスクリュ２７がねじ込まれている。また、シリンダ１０の外周とテンショナ取り付け孔１１の内周の間には、ねじ孔２６の位置からエンジンルームに至るエア抜き通路２８が形成されており、圧力室１５内に混入したエアが、ねじ孔２６の内周とセットスクリュ２７の隙間、エア抜き通路２８を順に通ってエンジンルーム内に抜けるようになっている。

つぎに、このチェーンテンショナ１の動作例を説明する。

エンジン作動中に、チェーン６の張力が小さくなると、給油ポンプから圧力室１５に供給される作動油の圧力と、リターンスプリング２２のばね力とによって、プランジャ１４がシリンダ１０から突出する方向に移動し、チェーンガイド９を押し動かしてチェーン６の弛みを吸収する。このとき、給油通路１６を通じて給油ポンプから圧力室１５内に作動油が供給されるので、プランジャ１４は速やかに移動し、チェーン６の弛みを迅速に吸収する。

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、チェーン６の張力によって、プランジャ１４がシリンダ１０内に押し込まれる方向に移動し、チェーン６の緊張を吸収する。このとき、チェックバルブ１７が閉じ、圧力室１５内の作動油をリーク隙間１８を通じてシリンダ１０の外部にリークさせるので、プランジャ１４はゆっくりと移動し、チェーン６の張力を安定した状態に保つ。

また、チェーン６が伸びてきたときも、プランジャ１４がシリンダから突出する方向に移動して、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、チェーン６の伸びが進行してプランジャ１４の移動量が大きくなると、レジスタリング２３が収容溝２４の内面に当接してリング係合溝２５を係脱する。

このチェーンテンショナ１は、エンジン始動前のクランキング時やエンジン始動直後は、給油ポンプから圧力室１５への給油が十分でなく、圧力室１５内の作動油の圧力が小さい。このとき、リターンスプリング２２のばね力が小さいと、プランジャ１４の付勢力が不足してチェーン６が振動し、異音が発生することがある。一方、リターンスプリング２２のばね力が大きいと、圧力室１５内の作動油の圧力が小さいときの異音の発生は防止することはできるが、圧力室１５内の作動油の圧力が増加したときにプランジャ１４の付勢力が過大となってチェーン６が必要以上に緊張し、チェーン６の寿命低下を招く。

そのため、リターンスプリング２２は、エンジン始動前のクランキング時やエンジン始動直後に異音が発生しない最小限の付勢力を、プランジャ１４に付与するものを選定すると好ましい。このリターンスプリング２２の選定は、次のように治具テンショナ３１を用いて行なう。

まず、図３に示すように、図１のチェーン伝導装置のチェーンテンショナ１の位置に、チェーンガイド９を介してチェーン６を押圧する治具テンショナ３１を組み込む。

治具テンショナ３１は、治具シリンダ３２がエンジンカバー７のテンショナ取り付け孔１１に挿入され、治具シリンダ３２の外周に一体に形成されたフランジ部３３がエンジンカバー７にボルト３４で固定されている。

治具シリンダ３２は、図４に示すように、両端に開口する筒状に形成されており、治具シリンダ３２内には、チェーン押圧用の治具プランジャ３５が軸方向に摺動可能に挿入されている。

治具シリンダ３２のエンジンルーム外側の端部には、外周に雌ねじを有するねじ筒体３６が同軸に取り付けられ、図５に示すように、ねじ筒体３６の外周に一体に形成されたフランジ部３７が、治具シリンダ３２のフランジ部３３とボルト３４で共締めされている。

ねじ筒体３６には、図４、図５に示すように、径方向に対向する位置に軸方向に延びる一対のスリット３８，３８が形成されている。スリット３８，３８には、治具プレート３９が貫通しており、治具プレート３９は、治具シリンダ３２に対して軸方向に移動可能、かつ、治具シリンダ３２に対して回り止めされた状態となっている。また、ねじ筒体３６には、ナット部材４０がねじ係合しており、このナット部材４０によって、治具プレート３９が軸方向に位置決めされている。

治具プレート３９と治具プランジャ３５の間には、治具スプリング４１が組み込まれている。治具スプリング４１の一端は、スプリングシート４２を介して治具プレート３９で支持され、治具スプリング４１の他端は、スプリングシート４３を介して治具プランジャ３５を治具シリンダ３２から突出する方向に付勢している。スプリングシート４２と治具プレート３９の間には、ロードセル４４が組み込まれており、このロードセル４４によって治具スプリング４１のばね力を測定可能となっている。

また、治具シリンダ３２の内周には、シリンダ１０の内周の収容溝２４と同様の収容溝４５が形成され、その収容溝４５に収容されたレジスタリング４６が、治具プランジャ３５の外周に形成されたリング係合溝４７に係合している。リング係合溝４７は、プランジャ１４の外周のリング係合溝２５と同様に、軸方向に間隔をおいて複数形成され、また、治具プランジャ３５の軸線に沿った断面形状が非対称となっている。

上記のようにチェーン伝導装置に治具テンショナ３１を組み込んだ状態でエンジンを作動させ、その状態で、ロードセル４４によって治具スプリング４１のばね力を測定するとともに、音センサや聴覚によってチェーン６の振動による異音の発生の有無を判定する。さらに、図６、図７に示すように、ナット部材４０を回転させて治具プランジャ３５に作用する治具スプリング４１のばね力を変化させ、その状態で、治具スプリング４１のばね力を測定するとともに、チェーン６の振動による異音の発生の有無を判定する。

このように、ナット部材４０の回転操作によって治具プランジャ３５に作用する治具スプリング４１のばね力を変化させ、いろいろな大きさのばね力について、チェーン６の振動による異音の発生の有無を判定すると、異音が発生するばね力と異音が発生しないばね力の境界を把握することができ、そのばね力に基づいて、リターンスプリング２２を選定することができる。

このスプリング選定方法でリターンスプリング２２の選定を行なうと、１種類の治具スプリング４１を用いて、圧力室１５内の作動油の圧力が小さいときに異音が発生するばね力と異音が発生しないばね力の境界を把握することができるので、多くの種類のスプリングを用意する必要がなく、リターンスプリング２２の選定が簡単である。

また、このスプリング選定方法でリターンスプリング２２の選定を行なうと、ナット部材４０の回転操作により治具プランジャ３５に作用する治具スプリング４１のばね力を連続的に変化させることができるので、圧力室１５内の作動油の圧力が小さいときに異音が発生するばね力と異音が発生しないばね力の境界を正確に知ることができる。そのため、エンジン始動前のクランキング時やエンジン始動直後に異音が発生しない最小限の付勢力をプランジャ１４に付与するリターンスプリング２２を選定することが可能であり、このようにリターンスプリング２２を選定したチェーンテンショナ１は、チェーン６の振動による異音が発生しにくく、かつ、チェーン６の寿命低下を生じにくい。

この発明の実施形態のスプリング選定方法で選定するリターンスプリングを組み込んだチェーンテンショナを、チェーン伝導装置に組み込んだ状態を示す正面図 図１に示すチェーンテンショナの拡大断面図 図１に示すチェーン伝導装置のチェーンテンショナの位置に、治具テンショナを組み込んだ状態を示す正面図 図３に示す治具テンショナの正面断面図 図４に示す治具テンショナをエンジンルームの外側から見た端面図 図４に示す治具テンショナの平面断面図 図６に示す治具テンショナのナット部材を回転させて治具スプリングのばね力を変化させた状態を示す平面断面図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
６ チェーン
１０ シリンダ
１４ プランジャ
１５ 圧力室
１６ 給油通路
２２ リターンスプリング
３２ 治具シリンダ
３５ 治具プランジャ
３９ 治具プレート
４１ 治具スプリング
４４ ロードセル

Claims (1)

1. 有底筒状のシリンダ（１０）内にプランジャ（１４）を軸方向に摺動可能に挿入してシリンダ（１０）内に圧力室（１５）を形成し、そのシリンダ（１０）に形成した給油通路（１６）を通じてシリンダ（１０）の外側から圧力室（１５）内に作動油を供給し、その供給した作動油の圧力と前記圧力室（１５）内に組み込んだリターンスプリング（２２）のばね力とで前記プランジャ（１４）をシリンダ（１０）から突出する方向に付勢し、そのプランジャ（１４）の付勢力によってチェーン（６）を押圧するチェーンテンショナにおいて、筒状の治具シリンダ（３２）に治具プランジャ（３５）を軸方向に摺動可能に挿入し、前記治具シリンダ（３２）に対して軸方向に移動可能に位置決めされた治具プレート（３９）で支持した治具スプリング（４１）で前記治具プランジャ（３５）を治具シリンダ（３２）から突出する方向に付勢し、その治具プランジャ（３５）の付勢力によってチェーン（６）を押圧した状態で前記治具スプリング（４１）のばね力をロードセル（４４）で測定し、その測定したばね力と前記治具プレート（３９）の位置とに基づいて前記リターンスプリング（２２）を選定したことを特徴とするチェーンテンショナ。

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