(57)【要約】【課題】チェックバルブのバルブシートの摩耗を抑制し、チェーンテンショナのダンパ作用を安定させる。【解決手段】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を突出方向に付勢するリターンスプリング２６を設け、シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれた圧力室１２内に作動油を導入する給油通路１３を設け、その給油通路１３の圧力室１２側の端部に作動油の逆流を防止するチェックバルブ１４を設け、そのチェックバルブ１４を、弁孔１５を有するバルブシート１６と、そのバルブシート１６に接触、離反して弁孔１５を開閉するチェックボール１７と、そのチェックボール１７の移動範囲を規制するリテーナ１８とで構成したチェーンテンショナ１において、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８にクロム拡散層２９を設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口した有底筒状のシリンダ（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（２６）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（１２）内に作動油を導入する給油通路（１３）を設け、その給油通路（１３）の圧力室（１２）側の端部に作動油の逆流を防止するチェックバルブ（１４）を設け、そのチェックバルブ（１４）を、弁孔（１５）を有するバルブシート（１６）と、そのバルブシート（１６）に接触、離反して前記弁孔（１５）を開閉するチェックボール（１７）と、そのチェックボール（１７）の移動範囲を規制するリテーナ（１８）とで構成したチェーンテンショナにおいて、
前記バルブシート（１６）のチェックボール（１７）に対する接触面（２８）に高硬度層（２９）を設けたことを特徴とするチェーンテンショナ。
【請求項２】
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（２３）にねじ係合する雄ねじ（２４）を外周に有するスクリュロッド（２５）を設け、そのスクリュロッド（２５）の前記プランジャ（１０）からの突出端を前記チェックバルブ（１４）のバルブシート（１６）で支持し、そのバルブシート（１６）の前記スクリュロッド（２５）に対する接触面（３０）に前記高硬度層（２９）を設けた請求項１に記載のチェーンテンショナ。
【請求項３】
前記高硬度層（２９）がクロム拡散層である請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
【請求項４】
前記クロム拡散層（２９）の硬度がＨｖ１４００〜１８００の範囲にある請求項３に記載のチェーンテンショナ。
【請求項５】
前記クロム拡散層（２９）の深さが５〜３０μｍの範囲にある請求項３または４に記載のチェーンテンショナ。
【請求項６】
前記高硬度層（２９）がバナジウム拡散層である請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
【請求項７】
前記バナジウム拡散層の硬度がＨｖ２０００〜２６００の範囲にある請求項６に記載のチェーンテンショナ。
【請求項８】
前記バナジウム拡散層の深さが５〜３０μｍの範囲にある請求項６または７に記載のチェーンテンショナ。
【請求項９】
前記高硬度層（２９）がダイヤモンドライクカーボン層である請求項１または２に記載のチェーンテンショナ。
【請求項１０】
前記ダイヤモンドライクカーボン層の硬度がＨｖ１５００〜２０００の範囲にある請求項９に記載のチェーンテンショナ。
【請求項１１】
前記ダイヤモンドライクカーボン層の深さが５〜１０μｍの範囲にある請求項９または１０に記載のチェーンテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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設け、その給油通路の圧力室側の端部に作動油の逆流を防止するチェックバルブを設けたものが知られている（特許文献１，２）。
【０００４】
ここで、チェックバルブは、弁孔を有するバルブシートと、そのバルブシートに接触、離反して前記弁孔を開閉するチェックボールと、そのチェックボールの移動範囲を規制するリテーナとで構成されている。
【０００５】
上記のチェーンテンショナは、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し、エンジン作動中は、チェーンの振動に応じてプランジャが前進と後退を繰り返し、そのプランジャの動きに合わせてチェックバルブが開閉する。
【０００６】
また、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、その作動油の流量が制限され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。
【０００７】
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、オイルポンプから供給される作動油が、給油通路を通って圧力室に流入するので、プランジャは速やかに移動する。
【０００８】
また、特許文献２に記載のチェーンテンショナにおいては、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チェックバルブのバルブシートで支持するようにしている。
【０００９】
このチェーンテンショナは、エンジン作動中、チェーンの張力が大きくなると、チェーンの振動によってスクリュロッドが徐々に回転し、プランジャの押し込み方向への移動を許容する。一方、エンジン停止時は、チェーンが振動しないので、カムの停止位置によってチェーンの力が大きくなっても、プランジャの雌ねじがスクリュロッドの雄ねじで受け止められ、プランジャ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、チェーンの弛みを生じにくく、円滑なエンジン始動が可能である。
【特許文献１】特開２００７−３２１８９９号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、これらのチェーンテンショナは、エンジン作動中に、チェーンの振動に応じてチェックバルブが開閉を繰り返すので、チェックバルブのバルブシートが摩耗しやすい。この摩耗が進行すると、チェックボールが弁孔を閉じたときにチェックボールとバルブシートの間に隙間が生じ、チェーンテンショナのダンパ作用が不安定となるおそれがある。
【００１１】
また、特許文献２に記載のチェーンテンショナにおいては、チェーンの張力変動に応じてスクリュロッドが回転するので、バルブシートのスクリュロッドに対する接触面も摩耗しやすい。この摩耗が進行すると、スクリュロッドとバルブシートの間の摩擦抵抗が大きくなるので、エンジン作動中、チェーンの張力が大きくなっても、スクリュロッドが回転しなくなるおそれがある。
【００１２】
この発明が解決しようとする課題は、チェックバルブのバルブシートの摩耗を抑制し、チェーンテンショナのダンパ作用を安定させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、前記バルブシートのチェックボールに対する接触面に高硬度層を設けたのである。
【００１４】
このようにすると、バルブシートのチェックボールに対する接触面の摩耗が抑制されるので、チェックボールが弁孔を閉じたときにチェックボールとバルブシートの間に隙間が生じにくくなり、チェーンテンショナのダンパ作用が安定する。
【００１５】
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チェックバルブのバルブシートで支持する場合、そのバルブシートの前記スクリュロッドに対する接触面に前記高硬度層を設けると好ましい。
【００１６】
このようにすると、バルブシートのスクリュロッドに対する接触面が摩耗しにくくなるので、スクリュロッドとバルブシートの間の摩擦抵抗の増加を抑えることができる。そのため、エンジン作動中、チェーンの張力が大きくなったときに、スクリュロッドが確実に回転して、プランジャの押し込み方向への移動を許容する。また、バルブシートのチェックボールに対する接触面の高硬度層は、バルブシートのスクリュロッドに対する接触面の高硬度層と同時に形成することができるので、低コストである。
【００１７】
前記高硬度層としては、例えば、クロム拡散層を採用することができ、このクロム拡散層の硬度をＨｖ１４００〜１８００とすると、バルブシートの耐摩耗性を確保することができる。クロム拡散層の深さは、５μｍ以上とすると、クロム拡散層が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、３０μｍ以下とすると、クロム拡散層の剥離を防止することができる。
【００１８】
また、前記高硬度層として、バナジウム拡散層を採用することができ、このバナジウム拡散層の硬度をＨｖ２０００〜２６００とすると、バルブシートの耐摩耗性を確保することができる。バナジウム拡散層の深さは、５μｍ以上とすると、バナジウム拡散層が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、３０μｍ以下とすると、バナジウム拡散層の剥離を防止することができる。
【００１９】
また、前記高硬度層として、ダイヤモンドライクカーボン層を採用することができ、このダイヤモンドライクカーボン層の硬度をＨｖ１５００〜２０００とすると、バルブシートの耐摩耗性を確保することができる。ダイヤモンドライクカーボン層の深さは、５μｍ以上とすると、ダイヤモンドライクカーボン層が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、１０μｍ以下とすると、ダイヤモンドライクカーボン層中の残留応力によってダイヤモンドライクカーボン層の密着力が低下するのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明のチェーンテンショナは、バルブシートのチェックボールに対する接触面に高硬度層が設けられているので、バルブシートのチェックボールに対する接触面が摩耗しにくく、長期にわたって安定したダンパ作用を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、ボルト１１でエンジンブロック（図示せず）に固定されている。
【００２４】
シリンダ９には、シリンダ９とプランジャ１０とで囲まれた圧力室１２に連通する給油通路１３が形成されている。給油通路１３は、給油ポンプ（図示せず）に接続されており、その給油ポンプから送り出された作動油を、圧力室１２内に導入するようになっている。給油通路１３の圧力室１２側の端部には、圧力室１２から給油通路１３への作動油の逆流を防止するチェックバルブ１４が設けられている。
【００２５】
チェックバルブ１４は、弁孔１５を有するバルブシート１６と、バルブシート１６に接触、離反して弁孔１５を開閉するチェックボール１７と、チェックボール１７の移動範囲を規制するリテーナ１８とからなる。バルブシート１６は、シリンダ９内に圧入して固定されている。
【００２６】
プランジャ１０とシリンダ９の摺動面間には、微小なリーク隙間１９が形成されており、そのリーク隙間１９を通って圧力室１２内の作動油がリークするようになっている。
【００２７】
また、シリンダ９には、シリンダ９の外面から内面に至る貫通孔２０が形成され、その貫通孔２０の内周に形成された雌ねじ２１にビス２２がねじ込まれており、そのビス２２と雌ねじ２１の間のねじ隙間を通って圧力室１２内の空気が排出されるようになっている。
【００２８】
プランジャ１０は、シリンダ９内への挿入端が開放する有底筒状に形成されており、その内周に雌ねじ２３が形成されている。プランジャ１０内には、雌ねじ２３にねじ係合する雄ねじ２４を外周に有するスクリュロッド２５が組み込まれている。スクリュロッド２５は、一端がプランジャ１０から突出しており、その突出端が、チェックバルブ１４のバルブシート１６で支持されている。
【００２９】
プランジャ１０とスクリュロッド２５の間には、リターンスプリング２６が組み込まれている。リターンスプリング２６は、一端がスクリュロッド２５で支持され、他端がスプリングシート２７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、そのチェーンガイド８を介してチェーン６を押圧する。
【００３０】
雄ねじ２４と雌ねじ２３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。
【００３１】
バルブシート１６は焼結品または鍛造品であり、その強度を高めるために焼入れが施されている。さらに、バルブシート１６は、図３に示すように、チェックボール１７に対する接触面２８に高硬度のクロム拡散層２９が設けられている。また、図４に示すように、スクリュロッド２５に対する接触面３０にもクロム拡散層２９が設けられている。
【００３２】
チェックボール１７に対する接触面２８のクロム拡散層２９と、スクリュロッド２５に対する接触面３０のクロム拡散層２９は、バルブシート１６にクロマイジング処理を施すことにより同時に形成することができる。クロム拡散層２９の硬度は、Ｈｖ１４００〜１８００の範囲に設定されており、このクロム拡散層２９の形成によってバルブシート１６の耐摩耗性を確保している。
【００３３】
クロム拡散層２９の深さは、５μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定すると好ましい。５μｍ以上とすると、クロム拡散層２９が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、３０μｍ以下とすると、クロム拡散層２９の剥離を防止することができる。
【００３４】
次に、このチェーンテンショナ１の動作例を説明する。
【００３５】
エンジン作動中、チェーン６の振動に応じてプランジャ１０が前進と後退を繰り返し、そのプランジャ１０の動きに合わせてチェックバルブ１４が開閉する。ここで、チェーン６の張力が小さくなると、プランジャ１０がリターンスプリング２６の付勢力によって突出方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、オイルポンプから供給される作動油が、給油通路１３を通って圧力室１２に流入するので、プランジャ１０は速やかに移動する。
【００３６】
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、圧力室１２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１９を通って流出し、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。また、スクリュロッド２５は、チェーン６の振動によって徐々に回転し、プランジャ１０の押し込み方向への移動を許容する。
【００３７】
エンジン停止時に、カムシャフト４に接続したカム（図示せず）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２３がスクリュロッド２５の雄ねじ２４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。
【００３８】
このチェーンテンショナ１は、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８にクロム拡散層２９が設けられているので、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８が摩耗しにくく、チェックボール１７が弁孔１５を閉じたときにチェックボール１７とバルブシート１６の間に隙間が生じにくい。そのため、長期にわたって安定したダンパ作用を発揮することができる。
【００３９】
また、このチェーンテンショナ１は、バルブシート１６のスクリュロッド２５に対する接触面３０にもクロム拡散層２９が設けられているので、バルブシート１６のスクリュロッド２５に対する接触面３０の摩耗が抑えられ、スクリュロッド２５とバルブシート１６の間の摩擦抵抗が増加しにくい。そのため、エンジン作動中、チェーン６の張力が大きくなったときに、スクリュロッド２５が確実に回転して、プランジャ１０の押し込み方向への移動を許容する。
【００４０】
ここで、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８のクロム拡散層２９は、バルブシート１６のスクリュロッド２５に対する接触面３０のクロム拡散層２９と同時に形成することができるので、低コストである。
【００４１】
上記実施形態では、バルブシート１６の表面に設ける高硬度層としてクロム拡散層２９を例に挙げて説明したが、クロム拡散層２９にかえて、バナジウム拡散層を採用してもよい。この場合、バナジウム拡散層の硬度をＨｖ２０００〜２６００とすると、バルブシート１６の耐摩耗性を確保することができる。バナジウム拡散層の深さは、５μｍ以上とすると、バナジウム拡散層が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、３０μｍ以下とすると、バナジウム拡散層の剥離を防止することができる。
【００４２】
また、クロム拡散層２９にかえて、ダイヤモンドライクカーボン層を採用してもよい。この場合、ダイヤモンドライクカーボン層の硬度をＨｖ１５００〜２０００とすると、バルブシート１６の耐摩耗性を確保することができる。ダイヤモンドライクカーボン層の深さは、５μｍ以上とすると、ダイヤモンドライクカーボン層が摩耗して母材が露出するのを防止することができ、１０μｍ以下とすると、ダイヤモンドライクカーボン層中の残留応力によってダイヤモンドライクカーボン層の密着力が低下するのを防止することができる。
【００４３】
図５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。
【００４４】
シリンダ９の内周には、レジスタリング４２を収容する収容溝４３が形成され、その収容溝４３に収容されたレジスタリング４２が、プランジャ１０の外周を弾性的に締め付けている。プランジャ１０の外周には、軸方向に一定の間隔をおいて複数の円周溝４４が形成されており、レジスタリング４２は、その円周溝４４に係合している。
【００４５】
各円周溝４４内には、プランジャ１０をシリンダ９から突出する方向に押圧したときに、レジスタリング４２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をシリンダ９内に押し込む方向に押圧したときに、レジスタリング４２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４２との係合によって、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。
【００４６】
圧力室１２内の圧力変動に対するチェックバルブ１４の応答性を高めるため、チェックボール１７とリテーナ１８の間には、チェックボール１７をリテーナ１８に向けて付勢するバルブスプリング４７が組み込まれている。
【００４７】
バルブシート１６は、第１実施形態と同様、チェックボール１７に対する接触面２８に高硬度のクロム拡散層（図示せず）が設けられている。クロム拡散層の硬度は、Ｈｖ１４００〜１８００の範囲に設定されており、クロム拡散層の深さは、５μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定されている。
【００４８】
このチェーンテンショナ４１も、第１実施形態と同様、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８にクロム拡散層が設けられているので、バルブシート１６のチェックボール１７に対する接触面２８が摩耗しにくく、チェックボール１７が弁孔１５を閉じたときにチェックボール１７とバルブシート１６の間に隙間が生じにくい。そのため、長期にわたって安定したダンパ作用を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】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導装置を示す正面図
【図２】図１のチェーンテンショナ近傍の拡大断面図
【図３】図２のバルブシートのチェックボールに対する接触面近傍の拡大断面図
【図４】図２のバルブシートのスクリュロッドに対する接触面近傍の拡大断面図
【図５】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】
【００５０】
１        チェーンテンショナ
９        シリンダ
１０      プランジャ
１２      圧力室
１３      給油通路
１４      チェックバルブ
１５      弁孔
１６      バルブシート
１７      チェックボール
１８      リテーナ
２３      雌ねじ
２４      雄ねじ
２５      スクリュロッド
２６      リターンスプリング
２８      チェックボールに対する接触面
２９      クロム拡散層
３０      スクリュロッドに対する接触面
４１      チェーンテンショナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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