JPH08285018A - 液圧テンショナ - Google Patents

液圧テンショナ

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JPH08285018A
JPH08285018A JP8040725A JP4072596A JPH08285018A JP H08285018 A JPH08285018 A JP H08285018A JP 8040725 A JP8040725 A JP 8040725A JP 4072596 A JP4072596 A JP 4072596A JP H08285018 A JPH08285018 A JP H08285018A
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hydraulic tensioner
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リリーフ弁を備えた液圧テンショナにおい
て、チェーンに過負荷が作用した際にプランジャを元の
位置に迅速に戻すことができるようにする。 【解決手段】 ハウジング２０（図４）のチャンバ２２
内にスライド可能に装着されるとともに、スプリング６
０による付勢力と液圧との合成力により突出方向に付勢
されたプランジャ４０と、流体を流入させてプランジャ
４０を突出させる方向にのみ作用し、流体がチャンバ２
２から流出する方向には作用しないチェックバルブ１０
０と、ハウジング２０の上に設けられ、チャンバ２２と
連通するリリーフ弁８０とから液圧テンショナ１０を構
成する。この場合に、リリーフ弁８０は、リードバルブ
８２に予圧を与え、これによりチャンバ２２と連絡する
排出孔３２を閉塞するための平坦なスプリング部材８４
を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液圧テンショナに
関し、詳細には、チェーンやベルト等の巻掛け動力伝達
装置に常時緊張力を与えてこれを維持するのに有用な伸
縮自在なプランジャを備えた液圧テンショナに関する。
本発明はさらに詳細には、流体により作動するプランジ
ャとコイルスプリングとを備え、リリーフ弁がチャンバ
と連通している液圧テンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】発明の背景 たとえば液圧テンショナのような緊張力付加装置が、複
数のスプロケット間を移動する動力伝達用チェーンある
いは類似の動力伝達装置の制御装置として用いられてい
る。
【０００３】一般に、騒音やスリップあるいは歯付チェ
ーンの場合における歯の噛合い不良を防止するために、
チェーンにある程度の緊張力を与えてこれを維持するこ
とは重要なことである。このようなスリップの防止は、
内燃機関におけるチェーン駆動のカムシャフトの場合に
とくに重要である。というのは、歯の飛びによりカムシ
ャフトのタイミングが数度ずれ、この結果、エンジンが
作動不良を起こしたり、損傷が発生したりするからであ
る。
【０００４】しかしながら、内燃機関が運転される厳し
い環境下では、チェーンの緊張力は、温度の大きな変化
や、チェーンおよびテンショナを含むエンジンの種々の
部品間の線膨張係数の違いにより、非常に高いレベルと
低いレベルの間で変化し得る。その上、長期間の使用に
よるチェーン部品の摩耗がチェーンの緊張力の低下をも
たらし得る。
【０００５】また、チェーン引張側に作用する過度の緊
張力を軽減する手段を提供するとともに、チェーン緩み
側に必要な緊張力を確保することも必要なことである。
さらに、カムシャフトおよびクランクシャフトによるね
じり振動がベルトの緊張力をかなり変化させる。この緊
張力の変化によってチェーンの伸びが生じることにな
る。
【０００６】巻掛け動力伝達装置において緊張力を制御
するのに用いられる装置の一例がビーダマンの米国特許
第 4,713,043号の中に記述されている。ビーダマンは、
チャンバ内にスライド可能に装着されかつスプリングに
より突出方向に付勢されたプランジャを有する液圧ボー
ル型チェックバルブテンショナを示している。チェーン
の緩みの程度に応じて、プランジャは、チェーンに緊張
力を与えるレバーアームに抗して伸長する。チェックバ
ルブのボールおよびシート面間に形成されたクリアラン
スにより、チャンバ内に流体が自由に流れ込むようにな
っている。
【０００７】したがって、オイルポンプ等の外部の加圧
流体源からの液圧は、ハウジングに形成された流路を通
ってチャンバ内に流れ込み、液圧およびスプリング力の
合成力によってプランジャを容易に前進させる。
【０００８】これに対して、プランジャが逆方向に移動
しようとする場合には、ボールがボールシートに密に接
触して、チャンバからの流体の漏出を規制する。そし
て、プランジャとハウジング内壁との間の微小隙間から
いくらか流体が漏出することができ、これにより、プラ
ンジャが縮退できる。このようにして、テンショナは、
一方向への移動は容易であるが逆方向へは移動しにくい
という、いわゆる逆止機能を獲得するのである。
【０００９】しかしながら、この逆止機能は、チェーン
やベルトあるいは類似の巻掛け動力伝達装置における緊
張力の急激な変化に対応するのが難しい。タイミング装
置がその共振振動数で運転されているとき、チェーンの
荷重はかなり増加する。プランジャおよびハウジング内
壁間の微小隙間は、チェーンへの急激な過負荷に対応す
べくチャンバ内の液圧を迅速に開放するのには十分でな
い。
【００１０】液圧テンショナにおけるこのような問題を
緩和するための試みの一例が鈴木による米国特許第 4,8
81,927号に記述されている。鈴木は、チャンバ内にスラ
イド可能に装着されかつスプリングにより突出方向に付
勢されたプランジャを有する液圧ボール型チェックバル
ブテンショナを示している。
【００１１】このテンショナは、第１のチャンバと連通
する補助チャンバ内にスライド可能に装着されたスリー
ブを備えたリリーフ弁を含んでおり、スリーブはスプリ
ングにより没入位置に付勢され、これにより排出部分が
遮断されている。第１のチャンバ内のオイルは補助チャ
ンバ内に流れ込み、スリーブを付勢スプリング力に対抗
させて、排出部分を遮断しないようにする。しかしなが
ら、このリリーフ弁は、質量が大きいために開閉するの
が遅く、スリーブおよび補助チャンバ壁面間の摩擦の変
化の影響を受けやすい。この結果、リリーフ弁の作動圧
が変化する。
【００１２】リリーフ弁付き液圧テンショナを提供する
試みの他の例は、ミッテメイヤーの米国特許第 4,507,1
03号の中に記述されている。ミッテメイヤーは、チャン
バ内にスライド可能に装着されかつスプリングにより突
出方向に付勢されたプランジャを有する液圧ボール型チ
ェックバルブテンショナを示している。
【００１３】このテンショナは、プランジャ突出端の孔
内にリリーフ弁を有している。このリリーフ弁は、スプ
リングにより付勢されたボール型バルブであり、該スプ
リングは、孔内に嵌め込まれたねじ付き絞り弁に装着さ
れている。第１のチャンバ内のオイルは、高圧に達する
とボールを開けて孔内に流れ込み、絞り弁のねじ部を通
って大気中に出る。
【００１４】残念ながら、このリリーフ弁の場合には、
ねじ部を通る流路が制限されており、またボールに対抗
する背圧が残留しているために、大量のオイルを解放す
るのが遅い。
【００１５】したがって、実質的に一定の緊張力を維持
できる、チェーン用あるいはベルト用または類似の巻掛
け動力伝達装置用のテンショナを提供することが本発明
の目的である。また、チェーンに過負荷が作用した際に
プランジャを元の位置に戻すことができるリリーフ弁を
備えた液圧テンショナを提供することが本発明の他の目
的である。高振動に対応できるように、高いスプリング
力を有しかつ質量が小さいリリーフ弁を備えた液圧テン
ショナを提供することが本発明のさらに他の目的であ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】発明の要約 本発明は、リリーフ弁を備えた液圧チェーンテンショナ
に関する。本発明の一つの特徴によれば、巻掛け動力伝
達装置、たとえば一対のスプロケットのような少なくと
も二つの回転部材を連結するチェーンのためのテンショ
ナが設けられている。
【００１７】チャンバ内部に設けられたプランジャは、
ハウジングの孔内にスライド可能に装着されている。プ
ランジャをチェーンに対して突出方向に付勢するための
スプリングが設けられている。流体をチャンバ内に流入
させる一方、逆方向の流体の流れを阻止するために、可
変オリフィスを有するチェックバルブがハウジングおよ
びチャンバ間に設けられている。
【００１８】このチェックバルブは、チェーンあるいは
他の巻掛け動力伝達装置により荷重がプランジャに作用
したとき、付勢方向とは逆方向への流体の流出を阻止す
るもので、これによって、チャンバ内の液圧が上昇す
る。過度の液圧を解放するためのリリーフ弁はチャンバ
と連通している。リリーフ弁は、平坦なスプリング部材
によってチャンバの排出ポートに配設されたリードバル
ブ部材を含んでいる。所定の設定圧を超えたチャンバ内
圧力により、リードバルブが排出ポートから離れ、そこ
から流体が漏出する。リードバルブの質量は小さいの
で、リリーフ弁は高振動の応答性を有する。
【００１９】本発明の好ましい実施態様においては、ス
プリング部材が、排出ポートの上方でリードバルブと接
触するように変形した先端部を有している。この変形先
端部は、リードバルブに対して所定の予荷重を与えるよ
うに形成されている。リードバルブおよびスプリング部
材の固定端は、ハウジング外部で連結されている。
【００２０】好ましい実施態様の詳細な説明 図１および図２は、本発明によるリリーフ弁８０を備え
た液圧テンショナ１０の好ましい実施態様を示してい
る。テンショナ１０は、たとえばオーバヘッドカムタイ
ミング駆動装置のチェーン１４に緊張力を作用させるテ
ンショナアーム１２に隣接して描かれている。
【００２１】典型的なオーバヘッドカムタイミング駆動
装置は、クランクスプロケット１６，カムスプロケット
１８，巻掛け動力伝達装置としてのチェーン１４，液圧
テンショナ１０，テンショナアーム１２，およびテンシ
ョナアーム１２とは逆側の図示しないチェーンガイドか
ら構成されている。
【００２２】チェーンガイドは、一般に、チェーン１４
の引張側つまり駆動側に配置されている。テンショナア
ーム１２およびテンショナ１０は、チェーン１４の緩み
側に配置されている。テンショナ１０は、チャンバ２２
つまりピストン孔を備えたハウジング２０と、チャンバ
２２と連通するリリーフ弁８０と、プランジャ４０つま
りピストンとを含んでいる。プランジャ４０は、ハウジ
ング２０から突出して、枢支連結のテンショナアーム１
２をチェーン１４に押し付け、これによりチェーンの緩
みをとって、チェーンの良好な制御のためにチェーンに
最小の緊張力を維持させる。
【００２３】図３において、テンショナハウジング２０
は、外表面に取り付けられたリリーフ弁８０を有してい
る。この好ましい実施態様では、リリーフ弁８０はリー
ドバルブ部材８２と平坦なスプリング部材８４とを有し
ている。リードバルブ自由端９０は、図２および図４に
より明確に示されるように、ピストン孔２２に連通して
いる排出ポート３２つまり流路を上方から覆っている。
【００２４】一方、図３に明確に示されるように、平坦
なスプリング部材８４はリードバルブ８２の上に重ねら
れている。スプリング部材の固定端８８およびリードバ
ルブ８２の固定端９２は、ねじ９４あるいはその他の適
切な締結具によりハウジング２０に共締めされている。
【００２５】スプリング８４の自由端８６は変形した先
端部９５を有しており、該先端部はリードバルブ８２の
自由端９０を上方から押さえ付けるように下方に突出し
ている。好ましくは、先端部９４は半球形の突出部であ
って、排出ポート３２の上方中央に配置されたリードバ
ルブ８２の自由端９０に接触している。
【００２６】リードバルブ８２は、排出ポート出口のバ
ルブシート９６に密着している。バルブシート９６の周
囲およびリードバルブ８２，スプリング部材８４の下方
には、好ましくはハウジング２０の表面に形成されたオ
イル通路９８が配置されている。このオイル通路９８
は、排出ポート３２から排出された作動油をエンジンオ
イル導入ポート２６に戻すように作用する。
【００２７】リード型バルブの他の実施態様は、図示さ
れてはいないが、本発明において液圧テンショナ上にリ
リーフ弁を配置することによって意図されている。たと
えばスプリング部材は、種々の形状を有していてよい。
スプリングは、必要な初張力をリードバルブに与えるた
めに、リードバルブに締結されたときにより平坦な形状
に弾性的に変形するような単一または二つ以上の曲率か
ら形成される。リードバルブに板バネ型の可変荷重を与
えるために、多数のスプリングを互いの上に積み重ねて
もよい。
【００２８】同様に、変形先端部は種々の形状を有して
いてよい。図３に示された好ましい実施態様は打抜きに
よる半球形の突出部であるが、該先端部はまた、リード
バルブのスプリング側に形成された、他の材料からなる
突出部であってもよい。あるいは、変形先端部は、単に
９０度折り曲げられたスプリング自由端でもよい。また
変形先端部は、小さい角度だけ折り曲げられあるいは屈
曲させられた自由端でもよい。スプリング自由端は、段
付端部を形成するように多数の屈曲部を有していてもよ
い。
【００２９】さらに、リリーフ弁８０のシート部分は種
々の形状を有していてよい。分割された円盤部により、
排出ポート３２が覆われていてもよい。またスプリング
部材８４は、リードバルブなしに排出ポート３２を直接
シールする部分を有していてもよい。
【００３０】上記変形例は本発明のいろいろな範囲を示
しているが、これらは包括的なものではない。この中の
教示内容から、当業者は、需要に最もよく適合するよう
に、本発明の意図された範囲内においてではあるが、リ
リーフ弁８０の形状を変えることができるだろう。
【００３１】図４の断面図は、テンショナ１０の内部の
作動要素を示している。テンショナハウジング２０は、
図示しない加圧流体源から内部通路２４を通った流体に
より満たされたチャンバ２２を有している。加圧流体源
はオイルポンプまたはリザーバである。
【００３２】チャンバ２２は円筒形状の孔である方が好
ましい。チャンバ２２は好ましくは円筒形状の中空プラ
ンジャ４０をスライド可能に受け入れており、該プラン
ジャは、内部空間４２と、任意の開孔４６を備えた上端
部４４とを有している。円筒形のスプリング６０は内部
空間４２内に装着されるとともに、プランジャ４０をハ
ウジング２０から巻掛け動力伝達装置１４に向かって突
出する方向に付勢するように、上端部４８の内壁面に接
触している。もし開孔が形成されるのであれば、ベント
ディスク７０は、内部空間４２内においてプランジャ上
端部４８の内壁面に配置される。
【００３３】上述のように、ハウジング２０には、導入
ポート２６においてチャンバ２２を加圧流体源に連絡す
るための通路２４がチャンバ２２の底部に設けられてい
る。テンショナ１０の一実施態様では、加圧流体源から
チャンバ２２内への流体の流れを許容し、逆方向への流
体の流れを阻止するために、チャンバ２２と通路２４と
の間にチェックバルブ１００が設けられている。好まし
くは、チェックバルブ１００は、ボール１０２と、該ボ
ールをボールシート面１０６に向かって付勢するスプリ
ング１０４とを有している。
【００３４】他の実施態様では、チェックバルブは、米
国特許第 5,259,820号および第 5,277,664号に記述され
た可変オリフィスチェックバルブである。なお、両特許
は本件出願の譲受人によって所有されており、また両特
許は引用することによって本明細書の中に含まれる。
【００３５】図４に示される他の実施態様では、テンシ
ョナ１０は、機械的な逆止機能を提供するためにラック
・アンド・ラチェット組立体を含んでいる。ハウジング
２０には、チャンバ２２に平行な縦方向のポート２８が
設けられている。ポート２８内には、ハウジング外方に
移動し得るラック１１０が受け入れられている。プラン
ジャ４０が外方に移動するときラック１１０も外方に移
動するように、ラック１１０はプランジャ４０に連結さ
れている。
【００３６】ラチェット１２０およびスプリング１２２
は、縦方向のポート２８内に開口する横方向の穴３０内
に配置されている。スプリング１２２は、機械的な逆止
機能が得られるように、ラチェットを噛合い側に付勢し
ている。他の実施態様およびこのラック・アンド・ラチ
ェット組立体の作動は米国特許第 5,346,436号の中に記
述されており、該特許は本発明の譲受人によって所有さ
れ、また該特許は引用することによって本明細書の中に
含まれる。
【００３７】図２において、リリーフ弁８０は、締結具
９４によってハウジング２０の外部に取り付けられてい
る。同図は、テンショナ１０の外表面下方の内部要素を
破線で示している。リードバルブの自由端９０は排出ポ
ート３２を閉塞している。
【００３８】排出ポート３２はハウジング２０を貫通し
て形成されており、チャンバ２２と連通している。排出
ポート３２の回りにおいてハウジング外部には、オイル
通路９８が設けられている。このオイル通路９８は、テ
ンショナハウジング２０のシール面下方に設けられてお
り、遠回りの通路内の排出ポート３２を通って、導入通
路２４と連絡する導入ポート２６に漏出した作動油を戻
すためのものである。
【００３９】リリーフ弁がオイル供給側に排出した方が
好ましい理由は、リリーフ弁が閉じるときに逆流を起こ
すからである。大気中ではなくオイル供給側に排出する
ことによって、逆流するのがオイルのみであってエアで
はないことが期待される。
【００４０】テンショナ１０は、たとえばエンジンブロ
ック（図示せず）の合わせ面に密着するシール面３６上
にガスケットが配置された状態で、エンジンブロックま
たはシリンダヘッドに取り付けられる方が好ましい。エ
ンジンブロックは、リードバルブおよびスプリングの最
大変形量を制限するとともに、リードバルブおよびスプ
リングに作用する液圧に抗して最大応力をも制限する機
械的なストッパとして作用する。あるいは、機械的なス
トッパが直接ハウジングに設けられていてもよい。
【００４１】運転中に、チェーン１４が緊張することに
よってプランジャ４０が内方に押されたとき、チャンバ
２２および内部空間４２が非圧縮流体で完全に満たされ
ているため、非常に強い抵抗が生じる。高圧が生じた場
合には、プランジャ４０およびチャンバ内壁５２間のク
リアランスを介して流体がいくらか漏れるかもしれな
い。しかしながら、このような漏れはわずかであり、こ
れによって圧力の急激な上昇は軽減されない。
【００４２】圧力が所定のレベルまで上昇したとき、排
出ポート３２を覆うリードバルブ自由端９０の領域に作
用する流体の力により、バルブが押し開けられる。これ
により、オイルをチャンバ２２内から急激に逃がすこと
ができ、この結果、プランジャ４０に対する内部圧力が
低減して、プランジャ４０をチャンバ２２内に後退させ
ることができ、チェーン１４への緊張力を低減できる。
【００４３】本発明にリードバルブを使用することの利
点のいくつかは、リリーフ弁に高振動の応答性を与える
ように、リードバルブが高いスプリング力を有するとと
もに、小さな質量を有していることである。他の利点
は、リードバルブが、高速応答性を容易にする小さな変
形のための高速の流れを生じさせることである。
【００４４】リードバルブのさらに他の利点は、低コス
ト生産のために構造が単純であり、その上、リリーフ弁
の設定圧を変えるのが容易であることである。単に排出
ポートの径を変えることによって、平スプリング部材の
厚みやスプリング先端部の変形、設定圧の広い範囲が、
構成要素を最小限入れ換えることで実現される。
【００４５】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
いは実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一例としてみ
なされるべきものであり、限定的なものではない。それ
ゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ特許
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による、ハウジング外部の
リリーフ弁を備えた液圧ボール型チェックバルブテンシ
ョナの正面図。
【図２】本発明の他の実施態様による、ハウジング外部
のリリーフ弁を備えた液圧テンショナの正面図。
【図３】図１のリリーフ弁の３−３線断面図。
【図４】図１のテンショナの内部構造図。
【符号の説明】
１０ 液圧テンショナ １４ チェーン（巻掛け動力伝達装置） １６，１８ スプロケット（回転部材） ２０ ハウジング ２２ チャンバ ２４ 導入通路 ３２ 排出通路 ４０ プランジャ ６０ スプリング部材 ８０ リリーフ弁 ８２ バルブシール部材 ８４ スプリング部材 ９５ 変形先端部 ９６ バルブシート １００ チェックバルブ
フロントページの続き (72)発明者 フランクリン・アール・スミス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13045, コートランド，ヘッジムーア ドライブ 3736 (72)発明者 ケビン・ビー・トッド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 13068, フリービル，オーシャン ドライブ ７

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二つの回転する部材１６，１８間に配置
    された巻掛け動力伝達装置１４のための液圧テンショナ
    １０であって、 ハウジング２０が、チャンバ２２と、これに連通しかつ
    外部の加圧流体源に連絡する導入通路２４と、チャンバ
    ２２に連通する排出通路３２とを有し、 プランジャ４０がチャンバ２２内に配置されるととも
    に、回転部材１６，１８間の緊張力を調整するために、
    動力伝達装置１４と当接するように突出可能になってお
    り、 スプリング部材６０がチャンバ２２内に配置されるとと
    もに、プランジャ４０をハウジング２０から突出する方
    向に付勢しており、 チェックバルブ１００が導入通路２４に配置され、 リリーフ弁８０が排出通路３２に配置され、平坦なスプ
    リング部材８４，バルブシール部材８２およびバルブシ
    ート９６を有するとともに、スプリング部材８４がバル
    ブシール部材８２を付勢し、バルブシール部材８２がバ
    ルブシート９６と接触して排出通路３２をシールしてお
    り、チャンバ２２内の圧力が所定値を超えたとき、バル
    ブシール部材８２がバルブシート９６から離れて移動
    し、これにより排出通路３２を通じて流体が移動し得る
    ようになっている、ことを特徴とする液圧テンショナ。
  2. 【請求項２】 バルブシール部材８２がリードバルブを
    含んでいる、請求項１記載の液圧テンショナ。
  3. 【請求項３】 スプリング部材８４が、リードバルブと
    接触する変形先端部８６を有している、請求項２記載の
    液圧テンショナ。
  4. 【請求項４】 変形先端部９５が、リードバルブに特定
    のスプリング初張力を与えるように形成されている、請
    求項３記載の液圧テンショナ。
  5. 【請求項５】 スプリング部材８４とバルブシール部材
    ８２とが締結部材９４により第１の端部８８，９２で固
    定されており、バルブシール部材８２の第２の端部９０
    が排出通路３２の上方に配置されている、請求項１記載
    の液圧テンショナ。
  6. 【請求項６】 スプリング部材８４が少なくとも一つの
    曲率で形成されるとともに、弾性的に変形してバルブシ
    ール部材８２に初張力を与えるようになっている、請求
    項５記載の液圧テンショナ。
  7. 【請求項７】 スプリング部材８４が、排出通路３２の
    上方のリードバルブの一部と接触する自由端を有してい
    る、請求項２記載の液圧テンショナ。
  8. 【請求項８】 スプリング部材８４の自由端が、リード
    バルブと接触する半球状の突出部９５を有している、請
    求項７記載の液圧テンショナ。
  9. 【請求項９】 スプリング部材８４の自由端が、リード
    バルブと接触する段付部を有している、請求項７記載の
    液圧テンショナ。
  10. 【請求項１０】 バルブシール部材８２が円板である、
    請求項１記載の液圧テンショナ。
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