JP5118009B2 - チェーンテンショナ - Google Patents

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。

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介してチェーンを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。

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をエンジンカバー内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバーのテンショナ取り付け孔に挿入して固定し、そ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、前記シリンダとプランジャとで囲まれた圧力室内に作動油を導入する給油通路を前記シリンダに設け、その給油通路の出口に作動油の逆流を防止するチェックバルブを設け、前記プランジャのシリンダからの突出端でチェーンを押圧するようにしたものが知られている（特許文献１）。

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、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。

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。
特開２００６−１５３１１８号公報

ところで、上記チェーンテンショナは、シリンダの外周に形成したフランジとエンジンカバーとの間に環状のシール部材を挟み込み、そのシール部材によって、シリンダとテンショナ取り付け孔の間の隙間から作動油が漏れるのを防止している。また、フランジとエンジンカバーの間にシール部材を挟み込む作業を容易にするため、シール部材はシリンダの外周に隙間をもって嵌合している。

しかし、チェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、フランジとエンジンカバーの間にシール部材を挟み込む作業は面倒である。また、エンジンをメンテナンスするために、チェーンテンショナをエンジンカバーから取り外したときに、チェーンテンショナからシール部材が脱落して紛失するおそれや、取り外したチェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、その脱落したシール部材を付け忘れるおそれがあった。

この発明が解決しようとする課題は、エンジンカバーへの組み付け作業性に優れたチェーンテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するため、前記シール部材とシリンダの間に締め代を設け、その締め代によって前記シリンダの外周にシール部材が保持されるようにした。このようにすると、チェーンテンショナの製造段階で、シリンダにシール部材を保持させることができるので、チェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、フランジとエンジンカバーの間にシール部材を挟み込む作業が不要となる。また、チェーンテンショナをエンジンカバーから取り外したときに、チェーンテンショナからシール部材が脱落して紛失する心配がなく、取り外したチェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、シール部材を付け忘れる心配もない。

前記シリンダのエンジンカバーへの固定は、シリンダの外周のフランジとエンジンカバーとを複数のボルトで結合することにより行なってもよいが、シリンダの外周に形成した雄ねじを、テンショナ取り付け孔の内周に形成した雌ねじにねじ係合させることにより行なうようにすると好ましい。このようにすると、チェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときのボルトが不要なので、チェーンテンショナの組み付け作業性がより高くなる。

前記シール部材を前記シリンダの外周に締め代をもって嵌合させたチェーンテンショナとしては、例えば、前記シール部材の内周に、前記シリンダの外周に形成された円筒面に締め代をもって接触する複数のストレート部を周方向に間隔をおいて形成したものを挙げることができる。このようにすると、シール部材の内周のうち、ストレート部のみに締め代があるので、シール部材の全周にわたって締め代を設ける場合よりも、小さい力でシール部材をシリンダの外周に嵌合させることができる。

前記ストレート部は、周方向に等間隔となるように３箇所以上形成すると、シリンダの中心とシール部材の中心とが一致しやすくなるので好ましい。このようなシール部材としては、例えば、銅合金またはアルミ合金で形成されたガスケットを採用することができる。

また、前記シール部材を前記シリンダの外周に締め代をもって嵌合させたチェーンテンショナとしては、例えば、前記シール部材が、環状の芯金と、その芯金の内周に焼き付けられたゴム製のリップとからなるシールワッシャであり、前記リップを、前記シリンダの外周に形成された円筒面に締め代をもって嵌合させたものを挙げることができる。

前記シリンダの外周には、前記フランジの付け根のシール部材側の隅に沿って延びる環状のぬすみ溝を形成すると好ましい。このようにすると、シール部材が、フランジの付け根の隅と干渉しにくくなるので、フランジに対するシール部材の密着性を確保することができる。

前記シリンダがアルミダイカスト品の場合、前記フランジの前記シール部材に対する接触面はＲｍａｘ１２．５以下の面粗さにすると好ましい。このようにすると、長期にわたって、フランジに対するシール部材の密着性を確保することができる。

この発明は、例えば、次のチェーンテンショナに適用することができる。
１）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前記プランジャからの突出端を前記シリンダ内に設けたロッドシートで支持し、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が、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されている鋸歯ねじ式のチェーンテンショナ。
２）前記シリンダの内周に形成された環状の収容溝内に前記プランジャの外周を弾性的に締め付けるレジスタリングを収容し、そのレジスタリングを、プランジャの外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝に係合させ、その各円周溝内には、前記プランジャをシリンダから突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリングを拡径させてプランジャの移動を許容するテーパ面と、前記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、レジスタリングを係止してプランジャの移動を制限するストッパ面とが設けられているリング式のチェーンテンショナ。

この発明のチェーンテンショナは、チェーンテンショナの製造段階で、シリンダにシール部材を保持させることができるので、チェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、フランジとエンジンカバーの間にシール部材を挟み込む作業が不要であり、エンジンカバーへの組み付け作業性に優れる。また、チェーンテンショナをエンジンカバーから取り外したときに、チェーンテンショナからシール部材が脱落して紛失する心配がなく、取り外したチェーンテンショナをエンジンカバーに組み付けるときに、シール部材を付け忘れる心配もない。

図１に、この発明の第１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。

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。

図２に示すように、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、エンジンカバー１１内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバー１１のテンショナ取り付け孔１２に挿入されている。シリンダ９は、その外周に形成された雄ねじ１３が、テンショナ取り付け孔１２の内周に形成された雌ねじ１４にねじ係合しており、このねじ係合によってエンジンカバー１１に固定されている。シリンダ９の外周にはフランジ１５が一体に形成され、そのフランジ１５とエンジンカバー１１の間に環状のガスケット１６が挟み込まれている。

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１７が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ１７にねじ係合する雄ねじ１８を外周に有するスクリュロッド１９が組み込まれている。スクリュロッド１９は、一端がプランジャ１０から突出しており、その突出端が、シリンダ９内に設けたロッドシート２０に当接している。

雄ねじ１８と雌ねじ１７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２１のフランク角が、遊び側フランク２２のフランク角よりも大きい鋸歯状に形成されている。

シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれた圧力室２３内には、リターンスプリング２４が組み込まれている。リターンスプリング２４は、一端がスクリュロッド１９で支持され、他端がスプリングシート２５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。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。

シリンダ９には、シリンダ９を半径方向に貫通する給油通路２６が形成されている。給油通路２６の入口は、エンジンカバー１１に形成された油孔２７に連通しており、この油孔２７を通ってオイルポンプ（図示せず）から供給された作動油が、給油通路２６を介して圧力室２３内に導入されるようになっている。給油通路２６の出口には、圧力室２３から給油通路２６への作動油の逆流を防止するチェックバルブ２８が設けられている。

ガスケット１６は、フランジ１５とエンジンカバー１１の間を密封しており、油孔２７から給油通路２６に流れる作動油が、シリンダ９とテンショナ取り付け孔１２の間の隙間からエンジンカバー１１の外側に漏れるのを防止している。

図４に示すように、ガスケット１６の内周には、半径方向に直交する平面状のストレート部２９が周方向に間隔をおいて３箇所形成されており、その各ストレート部２９がシリンダ９の外周の円筒面３０に締め代をもって接触している。ストレート部２９は、周方向に等間隔となるように形成されている。

ここで、ガスケット１６は、シリンダ９の外周に締め代をもって嵌合した状態となっており、その締め代によってシリンダ９の外周に保持されている。ガスケット１６は、銅合金またはアルミ合金で形成されている。

図３に示すように、シリンダ９の外周には、フランジ１５の付け根のガスケット１６側の隅に沿って延びる環状のぬすみ溝３１が形成されている。ぬすみ溝３１は、ガスケット１６の厚さよりも小さい幅で、周方向に延びている。

シリンダ９は、アルミ合金のダイカストによって製造されたアルミダイカスト品である。フランジ１５も、そのダイカストによって成形されており、フランジ１５のガスケット１６に対する接触面はＲｍａｘ１２．５以下の面粗さとなっている。

シリンダ９の内周には、シリンダ９の開口端側がシリンダ９の底部側よりも小径となるように段差を付けたセット溝３２が形成され、そのセット溝３２内にセットリング３３が組み込まれている。セットリング３３は、円周の一部を切り離した形状であり、弾性的に縮径した状態となっている。

プランジャ１０の外周には、プランジャ１０をシリンダ９内に押し込んだ状態でセット溝３２に合致する係合溝３４が形成されている。セットリング３３は、セット溝３２内のシリンダ９の開口端側にある状態で、セットリング３３の内径側部分が係合溝３４に係合し、その係合によりプランジャ１０をシリンダ９内に押し込んだ状態に保持（以下、「初期セット」という）する。また、セットリング３３は、プランジャ１０を更にシリンダ９内に押し込む操作により、セット溝３２内をシリンダ９の開口端側から底部側に移動し、セット溝３２内で拡径して係合溝３４との係合を解除する。

このチェーンテンショナ１のエンジンカバー１１への組み付けは、例えば、次のようにして行なう。

まず、図３に示すように、プランジャ１０を初期セットした状態で、エンジンカバー１１のテンショナ取り付け孔１２にシリンダ９を挿入し、シリンダ９の外周の雄ねじ１３をテンショナ取り付け孔１２の内周の雌ねじ１４にねじ込む。雄ねじ１３を雌ねじ１４に完全にねじ込むと、プランジャ１０がチェーンガイド８から受ける反力によってシリンダ９内に押し込まれるので、図２に示すように、セットリング３３がセット溝３２内をシリンダ９の開口端側から底部側に移動し、プランジャ１０の初期セットが解除される。これにより、チェーンテンショナ１の組み付け作業は完了する。

次に、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、リターンスプリング２４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、チェックバルブ２８が開き、オイルポンプから供給される作動油が、給油通路２６を通って圧力室２３に流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。

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、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１９は、チェーン６の振動により、雌ねじ１７と雄ねじ１８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２３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３５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。

エンジン停止時に、カムシャフト４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１７がスクリュロッド１９の雄ねじ１８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。

このチェーンテンショナ１は、チェーンテンショナ１の製造段階で、シリンダ９にガスケット１６を保持させることができるので、チェーンテンショナ１をエンジンカバー１１に組み付けるときに、フランジ１５とエンジンカバー１１の間にガスケット１６を挟み込む作業が不要であり、エンジンカバー１１への組み付け作業性に優れる。また、チェーンテンショナ１をエンジンカバー１１から取り外したときに、チェーンテンショナ１からガスケット１６が脱落して紛失する心配がなく、取り外したチェーンテンショナ１をエンジンカバー１１に組み付けるときに、ガスケット１６を付け忘れる心配もない。

また、このチェーンテンショナ１は、シリンダ９の外周の雄ねじ１３とテンショナ取り付け孔１２の内周の雌ねじ１４のねじ係合によってシリンダ９を固定するので、エンジンカバー１１への組み付けに際してボルトが不要であり、エンジンカバー１１への組み付け作業性に優れる。

また、このチェーンテンショナ１は、ガスケット１６の内周のうち、ストレート部２９のみに締め代を設けているので、ガスケット１６の全周にわたって締め代を設けた場合よりも、小さい力でガスケット１６をシリンダ９の外周に嵌合させることができる。

また、このチェーンテンショナ１は、フランジ１５の付け根の隅にぬすみ溝３１が形成されているので、ガスケット１６がフランジ１５の付け根の隅と干渉しにくい。そのため、フランジ１５に対するガスケット１６の密着性を確保することができる。

また、このチェーンテンショナ１は、フランジ１５のガスケット１６に対する接触面がＲｍａｘ１２．５以下の面粗さとなっているので、長期にわたって、フランジ１５に対するガスケット１６の密着性を確保することができる。

ガスケット１６の内周のストレート部２９は、周方向に間隔をおいて２箇所形成するようにしてもよいが、上記実施形態に示すように、周方向に等間隔となるように３箇所以上形成すると、シリンダ９の中心とガスケット１６の中心とが一致しやすくなるので好ましい。

上記実施形態では、フランジ１５とエンジンカバー１１の間に挟み込むシール部材としてガスケット１６を採用したが、図５に示すように、環状の芯金３６と、その芯金３６の内周に焼き付けられたゴム製のリップ３７とからなるシールワッシャ３８を採用し、そのリップ３７を、シリンダ９の外周の円筒面３０に締め代をもって嵌合させるようにしてもよい。このようにしても、リップ３７の締め代によってシリンダ９の外周にシールワッシャ３８を保持させることができる。リップ３７を構成するゴムとしては、例えば、ゴム材料に無機充填材を配合したゴムコンパウンドを用いることができる。

図６に、この発明の第２実施形態のチェーンテンショナ４１を示す。第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。

シリンダ９の内周には、環状の収容溝４２が形成され、その収容溝４２内にレジスタリング４３が軸方向に移動可能に収容されている。レジスタリング４３は、円周の一部を欠いたリング形状であり、径方向に弾性変形可能となっている。このレジスタリング４３は、プランジャ１０の外周を弾性的に締め付けており、プランジャ１０の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された複数の円周溝４４のいずれかに係合している。

各円周溝４４内には、プランジャ１０に突出方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング４３を拡径させてプランジャ１０の移動を許容するテーパ面４５と、プランジャ１０に押し込み方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング４３を係止してプランジャ１０の移動を制限するストッパ面４６とが設けられており、エンジン停止時にチェーン６の張力が大きくなった場合に、円周溝４４とレジスタリング４３の係合によって、プランジャ１０の押し込み方向の移動が制限されるようになっている。

ガスケット１６は、シリンダ９の外周に締め代をもって嵌合しており、その締め代によってシリンダ９の外周に保持されている。

このチェーンテンショナ４１も、第１実施形態と同様、チェーンテンショナ４１の製造段階で、シリンダ９にガスケット１６を保持させることができるので、チェーンテンショナ４１をエンジンカバー１１に組み付けるときに、フランジ１５とエンジンカバー１１の間にガスケット１６を挟み込む作業が不要であり、エンジンカバー１１への組み付け作業性に優れる。その他の効果も、第１実施形態と同様である。

この発明の第１実施形態のチェーンテンショナを組み込んだチェーン伝動装置を示す正面図 図１のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図 図２に示すチェーンテンショナをエンジンカバーに組み付ける前の状態を示す拡大断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図３に示すシール部材の変形例を示す図 この発明の第２実施形態のチェーンテンショナを示す拡大断面図

符号の説明

１ チェーンテンショナ
９ シリンダ
１０ プランジャ
１１ エンジンカバー
１２ テンショナ取り付け孔
１３ 雄ねじ
１４ 雌ねじ
１５ フランジ
１６ ガスケット
１７ 雌ねじ
１８ 雄ねじ
１９ スクリュロッド
２０ ロッドシート
２１ 圧力側フランク
２２ 遊び側フランク
２３ 圧力室
２４ リターンスプリング
２６ 給油通路
２８ チェックバルブ
２９ ストレート部
３０ 円筒面
３１ ぬすみ溝
３６ 芯金
３７ リップ
３８ シールワッシャ
４１ チェーンテンショナ
４２ 収容溝
４３ レジスタリング
４４ 円周溝
４５ テーパ面
４６ ストッパ面

Claims (5)

1. 一端が開口した有底筒状のシリンダ（９）をエンジンカバー（１１）内に開口端を向けた姿勢でエンジンカバー（１１）のテンショナ取り付け孔（１２）に挿入して固定し、そのシリンダ（９）内にプランジャ（１０）を軸方向に摺動可能に挿入し、そのプランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出する方向に付勢するリターンスプリング（２４）を設け、前記シリンダ（９）とプランジャ（１０）とで囲まれた圧力室（２３）内に作動油を導入する給油通路（２６）を前記シリンダ（９）に設け、その給油通路（２６）の出口に作動油の逆流を防止するチェックバルブ（２８）を設け、前記シリンダ（９）の外周に形成したフランジ（１５）とエンジンカバー（１１）との間に環状のシール部材（１６）を挟み込んだチェーンテンショナにおいて、
   前記シール部材（１６）を前記シリンダ（９）の外周に締め代をもって嵌合させ、その締め代によって前記シリンダ（９）の外周にシール部材（１６）が保持されるようにし、
   前記シール部材が、銅合金またはアルミ合金で形成されたガスケット（１６）であり、
   そのシール部材（１６）の内周には、前記シリンダ（９）の外周に形成された円筒面（３０）に締め代をもって接触するストレート部（２９）が周方向に等間隔となるように３箇所以上形成され、
   前記フランジ（１５）の付け根のシール部材（１６）側の隅に沿って延びる環状のぬすみ溝（３１）が前記シリンダ（９）の外周に形成されている
   ことを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記シリンダ（９）の外周に形成した雄ねじ（１３）を、前記テンショナ取り付け孔（１２）の内周に形成した雌ねじ（１４）にねじ係合させて前記シリンダ（９）を固定するようにした請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記シリンダ（９）がアルミダイカスト品であり、前記フランジ（１５）の前記シール部材（１６）に対する接触面をＲｍａｘ１２．５以下の面粗さとした請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）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（１０）の内周に形成した雌ねじ（１７）にねじ係合する雄ねじ（１８）を外周に有するスクリュロッド（１９）を設け、そのスクリュロッド（１９）の前記プランジャ（１０）からの突出端を前記シリンダ（９）内に設けたロッドシート（２０）に当接させ、前記雄ねじ（１８）と雌ねじ（１７）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（２１）のフランク角が、遊び側フランク（２２）のフランク角よりも大きい鋸歯状に形成されている請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
5. 前記シリンダ（９）の内周に形成された環状の収容溝（４２）内に前記プランジャ（１０）の外周を弾性的に締め付けるレジスタリング（４３）を収容し、そのレジスタリング（４３）を、プランジャ（１０）の外周に軸方向に一定の間隔をおいて形成された円周溝（４４）に係合させ、その各円周溝（４４）内には、前記プランジャ（１０）をシリンダ（９）から突出させる方向の荷重が負荷されたときに、レジスタリング（４３）を拡径させてプランジャ（１０）の移動を許容するテーパ面（４５）と、前記プランジャ（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、レジスタリング（４３）を係止してプランジャ（１０）の移動を制限するストッパ面（４６）とが設けられている請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

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