JP6378661B2 - チェーンテンショナ - Google Patents
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Description
例えば、図7に示すように、タイミングチェーンCHがエンジンルーム内のクランク軸に取付けた駆動スプロケットS1とカム軸に取付けた一対の従動スプロケットS2、S3との間に無端懸回されており、このタイミングチェーンCHが揺動チェーンガイドG1と固定チェーンガイドG2とによってガイドされてチェーンガイド機構が構成されている。
固定チェーンガイドG2は、2つの取付軸B1、B2でエンジンルーム内に固定され、揺動チェーンガイドG1は、取付軸B0を中心にタイミングチェーンCHの懸回平面内で揺動可能にエンジンルーム内に取付けられている。
チェーンテンショナ500は、揺動チェーンガイドG1を押圧することでタイミングチェーンCHの張力を適正に保持するとともに振動を抑制している。
付勢手段は、円筒状のプランジャ520の筒状凹部521に収容されてプランジャ収容穴511の底部512との間で圧縮されるコイルばね540で構成されている。
このことで、プランジャ520の往復動にともなってプランジャ520とプランジャ収容穴511の間の僅かな隙間をオイルが流れ、その流路抵抗によってプランジャ520の往復動を減衰させるダンピング効果を得ている。
また、経年によるチェーンの伸び時にも高い反力を発揮させる必要があるため、チェーンが伸びていない時の反力は過大となる。
これによりテンショナ500は必要以上の力でチェーンを押し込むことになり、チェーンと走行面におけるフリクション性が悪化し、エンジンの燃費の悪化につながっていた。
この時、コイルばね540の反力は一定のばね定数に従ってプランジャ520の位置に応じて決まり、ダンピング効果もプランジャ520の速度に従って決まるため、多様な張力変動に対して常に適切な反力、ダンピング特性を発揮することは困難であり、特定の運転条件では共振したり張力変動を増幅させるおそれもあった。
しかしながら、特許文献1に記載の技術の場合、第2のスプリング等が圧油室の外部に設けられているためオイルによる減衰効果がなく、チェーンの張力変動による振動に追従するのみで、振動を減衰させる効果は低く、運転条件によっては、共振等で振動を増幅させてしまう虞もあった。
このことで、チェーンの伸びにかかわらず、多様な張力変動に対して常に適切な反力、ダンピング特性を発揮することができ、共振等による振動を起こすことなく張力変動を吸収することが可能となる。
このことで、チェーンの伸びにかかわらず、運転中の多様な張力変動を、質量の小さな先端プランジャが所定の適切な反力、ダンピング特性を発揮しながら往復動して追従することとなり、反力、ダンピング特性が安定した状態で追従性が向上し、共振等による振動を起こすことなく張力変動を吸収することが可能となる。
また、ラチェット機構を有する従来技術では、運転中の張力変動に対して、プランジャがラチェット機構のバックラッシュ分で往復動して追従するが、本請求項2に記載の構成によれば、先端プランジャが往復動して追従するため、バックラッシュ分を大きく設ける必要がなく、ラチェット機構の耐久性を向上させることができる。
また、第1リリーフバルブユニットとチェックバルブユニットが一体に形成され、第1リリーフバルブユニットが、圧油室と第2圧油室の間にリリーフバルブシート部を圧油室側に向けて配置されることにより、第1リリーフバルブユニットを予め組み付けた後に、一体として内部に組み込むことが可能となるため、組立工数を減少させることが可能となる。
本請求項5に記載の構成によれば、第2圧油室には、所定以上の高圧でオイルを外部に開放する第2リリーフバルブユニットを備え、第2リリーフバルブユニットの開弁圧が、第1リリーフバルブユニットの開弁圧より大きいことにより、過大な張力に対して第2リリーフバルブユニットが開弁することで、特にエンジンの高回転時等にチェーンに対して過大な負荷をかけることを抑制できる。
チェーンテンショナ100は、図1に示すように、一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴111を有するテンショナボディ110と、該プランジャ収容穴111に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャ120と、プランジャ収容穴111とプランジャ120との間に形成される圧油室101に伸縮自在に収納されてプランジャ120を突出方向に付勢する付勢手段であるコイルばね140とを備えている。
プランジャ収容穴111の底面には、外部から圧油室101にオイルを供給するオイル供給孔114が設けられている。
また、プランジャ120は、先端側に開放する先端収容穴121を有し、先端収容穴121に摺動自在に挿入される円筒状の先端プランジャ130と、先端収容穴121と先端プランジャ130との間に形成される第2圧油室102に伸縮自在に収納されて先端プランジャ130を突出方向に付勢する先端付勢手段である第2コイルばね141とを備えている。
プランジャ120の外面には長手方向にラチェット歯122が形成され、テンショナボディ110に設けられた揺動可能なラチェット爪115と係合してラチェット機構を構成している。
このラチェット機構によって、プランジャ120の前進方向への移動はラチェット爪115がラチェット歯122を乗り越えることで許容され、プランジャ120の後退方向への移動はラチェット爪115がラチェット歯122を乗り越えることができず規制される。
図2に示すように、無負荷時(エンジン停止時)には、先端プランジャ130は第2コイルばね141に押圧されて突出限界まで前進しているとともに、プランジャ120もコイルばね140に押圧されてチェーンの位置に応じた位置まで前進している。
チェーンに張力が発生すると、まず、弱い押圧力のコイルばね140がラチェット機構のバックラッシュ分だけ圧縮してプランジャ120が後退する。
さらに張力が増大すると、プランジャ120の後退はラチェット機構により阻止されるため、押圧されて第2コイルばね141が圧縮し、先端プランジャ130が先端収容穴121内で後退する。
本実施形態では、バックラッシュ分が約1mm、先端プランジャ130のストロークが約3mmに設定してあり、合計で約4mmのストロークを有している。
なお、ユニット押圧バネ163を支持固定するバネ押え部材を、リリーフスリーブ161に固定可能に設けてもよい。
リリーフスリーブ161は、リリーフバルブシート部162の後方に、所定以上の高圧で開放されたオイルを外周面側に流出させる開放部である開放孔165を有しており、開放孔165より圧油室101側にはオリフィス部167を有するオイル還流流路166が形成されている。
チェックバルブシート部153は、外形が円筒形に形成され、リリーフバルブユニット160のリリーフバルブシート部162に着座するように構成されている。
オイルは、オイル供給孔114から圧油室101に供給され、チェックバルブユニット150を通って第2圧油室102に供給される。
先端プランジャ130が先端収容穴121内で突出側に移動する際には、圧油室101内のオイルがチェックボール151をチェックバルブシート部153から押し上げて、第2圧油室102内に流入する。
先端プランジャ130が先端収容穴121内で押圧されると、第2圧油室102の圧力が上昇し、チェックボール151がチェックバルブシート部153に押し付けられて、チェックバルブユニット150からのオイルの流出は阻止され、その圧力によって、チェックバルブユニット150自体をユニット押圧バネ163の押圧力に抗して押し下げるように働く。
なお、本実施形態では、図示のように、リリーフバルブシート部162が凹状に形成され、チェックバルブユニット150が所定量嵌入して閉鎖状態としているため、チェックバルブユニット150の嵌入が解除されるまで後退した後に第2圧油室102の圧力が開放される構造とし、閉鎖時の圧力漏れを抑制している。
第2圧油室102の圧力が所定値以下まで低下すると、再びユニット押圧バネ163によってチェックバルブユニット150が移動してリリーフバルブシート部162に着座し、内部の圧力を保つ閉鎖状態を維持する。
この時、第1リリーフバルブユニット160による圧力の開放をオイルの供給側である圧油室101に向かって行う構造となるため、圧力を外部に開放するものに比べて、第2圧油室102と圧油室101との差圧が小さく、リリーフバルブユニット160の閉鎖状態への復帰速度が向上する。
また、第1リリーフバルブユニット160が開弁して圧力が開放されても、流出するオイルの流量がオリフィス部167によって制限されるため、急激な圧力の低下や、さらなるエンジン油圧の上昇による圧力の上昇が抑制されるとともに、所定のダンピング力が維持される。
チェックボール151がチェックバルブシート部153と接触していない状態から圧力が急激に所定以上の高圧まで上昇した場合には、チェックボール151がチェックバルブシート部153に衝突することとなる。
この時、チェックバルブシート部153が後退することで、チェックボール151とチェックバルブシート部153の急激な接触圧の上昇や衝突による衝撃を和らげることができ、チェックボールやチェックバルブシート部が損傷してチェックバルブとしての機能が低下することを防止できる。
また、図3に示すように、第1リリーフバルブユニット160が、チェックバルブユニット150と一体となり、予め1つの部品として構成することができるため、テンショナボディ110やプランジャ120等の加工箇所や、チェーンテンショナ100を組み立てる際の組立工数を大きく減少させることができる。
このことで、チェーンの伸びによるプランジャ120の前進のみをコイルばね140の押圧力により行い、ラチェット機構によりプランジャの後退方向への移動を規制して、運転時には、大きな張力変動を、先端プランジャ130が先端収容穴121内を往復動させて第2コイルばね141及び第2圧油室102の油圧による反力及びダンピング特性のみで受ける。
チェーンの伸びをプランジャ120の前進により対応することから、第2圧油室102の容積や第2コイルばね141の圧縮量はチェーンの伸びによる影響を受けず、常に適切な反力、ダンピング特性を発揮することができる。
第2リリーフバルブユニット170はいかなる形式でもよく、本実施形態では、ボール式のものを使用している。
第2リリーフバルブユニット170の開弁圧は、第1リリーフバルブユニット160の開弁圧よりも大きく設定されている。
その他の構成は、前述の第1実施形態と同様(符号も同一とした)である。
本実施形態では、第2リリーフバルブユニット170を有することで、第2圧油室102bの圧力が第1リリーフバルブユニット160の開弁圧以上の高圧が持続し、さらにエンジン油圧が上昇して、第2リリーフバルブユニット170の開弁圧以上に上昇すると、第2リリーフバルブユニット170が開弁し、先端プランジャ130bの先端付近で第2圧油室102bからオイルが外部に放出される。
第2圧油室102bの圧力が第2リリーフバルブユニット170の開弁圧以下まで低下すると、第2リリーフバルブユニット170が閉弁し、内部の圧力を保つ閉鎖状態を維持する。
従来のチェーンテンショナでは、チェーンが伸びるとプランジャが前進して圧油室容積が変化するとともに、反力を与えるコイルばねが延びる。
また、チェーンが伸びるとプランジャが前進してプランジャ収容穴との重なりも少なくなることから、圧油室から隙間を流出するオイルの量も増加して保持力が減少するため反力も小さくなる。
このため、伸びのない状態ではコイルばねの反力を最適値より大きな値に設定し、ある程度延びた時点で最適値となるように設定される。
本発明では、第2コイルばね141の圧縮量はチェーンの伸びによる影響を受けないため、チェーンの伸びにかかわらず、常に最適値を維持することができる。
エンジン回転数が上昇すると、供給されるオイルの圧力も上昇するため、第2圧油室102内の油圧も上昇する。
エンジン回転数が図6のaまで上昇すると、第2圧油室102内の油圧が第1リリーフバルブユニット160の開弁圧に達し、第1リリーフバルブユニット160が開弁する。
流出するオイルはオイル還流流路166のオリフィス部167を介してオイルの供給側である圧油室101に還流することとなるが、圧油室101側にも供給側からの油圧がかかっているため、第2圧油室102内の油圧は低下することなく維持される。
また、オリフィス部167の流路抵抗によるダンピング特性が働くため、ダンピング特性も所定の値までしか低下しない。
エンジン回転数が図6のbに近づくと、エンジンから供給される油圧がさらに上昇してオリフィス部167による安定効果が得られなくなり第2圧油室102内の油圧が上昇する。
エンジン回転数が図6のbまで上昇すると、第2リリーフバルブユニット170のない第1実施形態では、第2圧油室102内の油圧が上昇を続けるが、オリフィス部167の流路抵抗によるダンピング特性は維持される。
第2リリーフバルブユニット170を有する第2実施形態では、第2圧油室102b内の油圧が第2リリーフバルブユニット170の開弁圧に達し、第2リリーフバルブユニット170が開弁し、油圧は所定値に維持される。
また、ダンピング特性は第2リリーフバルブユニット170の流路抵抗によるもののみとなり大きく低下する。
この場合、回転数に応じた適正な圧力やダンピング力を得ることは不可能である。
また、第2リリーフバルブユニット170のみの場合には、図6の大点線で示すように、エンジン回転数が図6のbまで、第2圧油室の油圧はエンジン回転数が上昇に応じて上昇を続け、ダンピング力は初期の高い値で一定であり、エンジン回転数が図6のbまで上昇すると、圧油室内の油圧の上昇はなくなり、ダンピング特性は、大きく低下する。
第2リリーフバルブユニット170のみの場合では、開弁圧を調整し、図6のbに相当する回転数を変化させることは可能であり、回転数に応じた圧油室の油圧の上昇限度を設定することは可能であるが、広範なエンジン油圧に対して適正な圧力やダンピング特性を得ることはできない。
これに対し、本発明のチェーンテンショナによれば、第1リリーフバルブユニット160の開弁圧を設定することで、回転数に応じた圧油室の油圧の変化点を調整することが可能であり、オリフィス部167の設定により、第1リリーフバルブユニット160が開弁した際の適正なダンピング力を調整することが可能となるため、広範なエンジン油圧に対して圧油室の圧力を適正に保ち、回転数に対する狙った反力やダンピング力を出すことが可能である。
また、本発明のチェーンテンショナは、エンジンルーム内のクランク軸とカム軸の夫々に設けたスプロケット間に無端懸回したローラチェーン等の伝動チェーンを走行案内シューによって摺動案内を行うチェーンガイド機構に適用するものに限らず、プランジャの先端で直接チェーンの摺動案内を行ってもよい。
さらに、チェーンによる伝動機構に限らず、ベルト、ロープ等の類似の伝動機構に適用されてもよく、種々の産業分野において利用可能である。
101、501 ・・・ 圧油室
102 ・・・ 第2圧油室
110、510 ・・・ テンショナボディ
111、511 ・・・ プランジャ収容穴
112、512 ・・・ 底部
113、513 ・・・ 円筒面部
114、514 ・・・ オイル供給孔
115 ・・・ ラチェット爪
120、520 ・・・ プランジャ
121 ・・・ 先端収容穴
122 ・・・ ラチェット歯
130 ・・・ 先端プランジャ
140、540 ・・・ コイルばね(付勢手段)
141 ・・・ 第2コイルばね(第2付勢手段)
150、550 ・・・ チェックバルブユニット
151 ・・・ チェックボール
152 ・・・ リテーナー
153 ・・・ チェックバルブシート部
154 ・・・ ボール押えバネ
160 ・・・ 第1リリーフバルブユニット
161 ・・・ リリーフスリーブ
162 ・・・ リリーフバルブシート部
163 ・・・ ユニット押圧バネ(ユニット押圧機構)
165 ・・・ 開放孔
166 ・・・ オイル還流流路
167 ・・・ オリフィス部
170 ・・・ 第2リリーフバルブユニット
S1 ・・・ 駆動スプロケット
S2 ・・・ 従動スプロケット
S3 ・・・ 従動スプロケット
CH ・・・ タイミングチェーン
G1 ・・・ 揺動チェーンガイド
G2 ・・・ 固定チェーンガイド
B0、B1、B2 ・・・ 取付軸
Claims (5)
- 一方が開放した円筒状のプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、該プランジャ収容穴に摺動自在に挿入される円筒状のプランジャと、前記プランジャ収容穴とプランジャとの間に形成される圧油室に伸縮自在に収納されてプランジャを突出方向に付勢する付勢手段とを備えたチェーンテンショナであって、
前記プランジャが、先端側に開放する先端収容穴を有し、
前記先端収容穴に摺動自在に挿入される円筒状の先端プランジャと、前記先端収容穴と先端プランジャとの間に形成される第2圧油室に伸縮自在に収納されて先端プランジャを突出方向に付勢する先端付勢手段とを備え、
前記圧油室から前記第2圧油室に流入するオイルの逆流を抑制するチェックバルブユニットと、前記第2圧油室の所定以上の高圧でオイルを前記圧油室側に開放する第1リリーフバルブユニットとを備えたことを特徴とするチェーンテンショナ。 - 前記先端付勢手段の押圧力が、前記付勢手段の押圧力よりも大きく、
前記プランジャが、ラチェット機構により後退方向への移動を規制されていることを特徴とする請求項1に記載のチェーンテンショナ。 - 前記チェックバルブユニットが、前記第1リリーフバルブユニットのバルブ要素として配置され、
前記第1リリーフバルブユニットと前記チェックバルブユニットが一体に形成され、
前記第1リリーフバルブユニットが、前記圧油室と前記第2圧油室の間にリリーフバルブシート部を前記第2圧油室側に向けて配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチェーンテンショナ。
- 前記第1リリーフバルブユニットの外周と前記プランジャの内面との間に形成されるオイル還流流路が、オイルの流量を規制するオリフィス部を有することを特徴とする請求項3に記載のチェーンテンショナ。
- 前記第2圧油室には、所定以上の高圧でオイルを外部に開放する第2リリーフバルブユニットを備え、
前記第2リリーフバルブユニットの開弁圧が、前記第1リリーフバルブユニットの開弁圧より大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
Priority Applications (5)
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Applications Claiming Priority (1)
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