(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用の押圧部材と、その押圧部材に外方向への突出性を付与する張力調整ばねと、チェーンから上記押圧部材に負荷される動荷重を緩衝する油圧ダンパと、押圧部材に負荷される静荷重を受けて押圧部材の後退動を阻止するねじ係合手段とから成り、前記ねじ係合手段が、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大きい鋸歯状のねじ山を有し、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの弾力によって押圧部材が外方向に移動するリード角を設けた構成とされ、前記押圧部材に静荷重が負荷されたとき、その静荷重を圧力側フランクで支持して押圧部材の後退動を阻止するようにしたチェーンテンショナ。
【請求項２】
前記油圧ダンパが、シリンダ室内にプランジャをスライド自在に組み込み、そのプランジャの背部に形成された圧力室に圧油が供給される給油通路を連通し、その給油通路に上記圧力室の圧力が圧油の供給圧より低くなったとき上記給油通路を開放するチェックバルブを設けた構成から成る請求項１に記載のチェーンテンショナ。
【請求項３】
前記ハウジングの上部に給油通路と連通する上部が開口したリザーバ室を設けた請求項２に記載のチェーンテンショナ。
【請求項４】
前記ねじ係合手段を前記シリンダ室の開口部内周と押圧部材の外周の相互間に設けた請求項１乃至３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
【請求項５】
クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝えるチェーンの弛み側チェーンに揺動自在に支持されたスリッパを接触し、そのスリッパを請求項１に記載のチェーンテンショナの押圧部材で押圧したチェーンシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カム軸駆動用チェーン等のチェーンの張力を一定に保持するチェーンテンショナおよびそのチェーンテンショナを用いたチェーンシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関におけるカム軸駆動用のチェーンシステムにおいては、チェーンの弛み側チェーンにチェーンテンショナの調整力を付与してチェーンの張力を一定に保つようにしている。
【０００３】
上記チェーンテンショナとして、図８に示したものが知られている。このチェーンテンショナはハウジング４０に形成されたシリンダ室４１内にプランジャ４２と、スプリング４３とを組込み、上記スプリング４３によって突出性が付与されたプランジャ４２によりチェーンＢを押圧するようにしている。
【０００４】
また、プランジャ４２の背部に形成された圧力室４４に給油通路４５を連通し、その給油通路４５にチェックバルブ４６を設け、上記プランジャ４２が外方向に移動して圧力室４４の圧力が低下したとき、チェックバルブ４６を開放させ、給油ポンプの駆動により給油通路４５から圧力室４４に油を流動させるようにしている。
【０００５】
上記チェーンテンショナにおいては、チェーンＢが緊張してプランジャ４２に押し込み力が作用したとき、その押し込み力を圧力室４４に封入された油によって緩衝し、チェーンＢに弛みが生じると、スプリング４３の弾力によりプランジャ４２を急速に外方向に移動させてチェーンＢを緊張させるため、チェーンＢの張力変動に対するプランジャ４２の追従性が良好であり、チェーンＢの張力を常に一定に保持することができるという特徴を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カム軸駆動用のチェーンにおいては、エンジンを停止すると、カム軸に設けられたカムの停止位置の関係からチェーンＢが緊張する場合がある。このとき、チェーンテンショナのプランジャ４２には緊張状態のチェーンＢから静荷重が負荷されるため、圧力室４４の油はプランジャ４２とシリンダ室４１の摺動面からリークし、プランジャ４２は押し込み力とスプリング４３の弾力とが釣り合う位置まで後退する。
【０００７】
このため、エンジンの再始動によりチェーンＢに弛みが生じると、プランジャ４２は外方向に大きく移動する。このとき、油圧ポンプは始動直後であって吐出量が少ないため、圧力室に充分な油を供給することができず、圧力室に空気が侵入し、その侵入空気によってダンピング特性が低下し、チェーンテンショナの機能を発揮させることができないという問題が発生する。
【０００８】
また、低温始動時には、油の粘度が高く、流動性が悪いため、上記と同様の問題が生じる。
【０００９】
その問題解決のため、実開昭６４−２５５５７号公報に記載されたチェーンテンショナにおいては、ハウジングにラチェット爪を揺動自在に取付け、そのラチェット爪とプランジャの外周に設けたラックとの係合によってプランジャの後退動を防止するようにしている。しかし、ラチェット爪とラックの係合部にチェーンからの荷重を受けるため、耐久性に問題がある。また、プランジャが外方向に移動するとき、ラチェット爪がラックと係脱するため、異音が発生するという問題もある。
【００１０】
この発明の第１の課題は、エンジンの再始動時および作動油の流動性が悪い低温始動時に油圧ダンパの圧力室に空気が侵入するのを防止することができる耐久性に優れたチェーンテンショナを提供することである。
【００１１】
また、第２の課題は、騒音の発生の少ないチェーンシステムを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の第１の課題を解決するために、第１の発明においては、シリンダ室を有するハウジングと、上記シリンダ室内に後端部が挿入されたチェーン押圧用の押圧部材と、その押圧部材に外方向への突出性を付与する張力調整ばねと、チェーンから上記押圧部材に負荷される動荷重を緩衝する油圧ダンパと、押圧部材に負荷される静荷重を受けて押圧部材の後退動を阻止するねじ係合手段とから成り、前記ねじ係合手段が、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大きい鋸歯状のねじ山を有し、その鋸歯状ねじ山に前記張力調整ばねの弾力によって押圧部材が外方向に移動するリード角を設けた構成とされ、前記押圧部材に静荷重が負荷されたとき、その静荷重を圧力側フランクで支持して押圧部材の後退動を阻止するようにした構成を採用している。
【００１３】
また、第２の課題を解決するために、第２の発明においては、クランクシャフトの回転をカムシャトに伝えるチェーンの弛み側チェーンに揺動自在に支持されたスリッパを接触し、そのスリッパを上記第１の発明に係るチェーンテンショナの押圧部材で押圧した構成を採用している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図７に基づいて説明する。
【００１５】
図１は内燃機関のカム軸駆動用のチェーンシステムを示す。クランクシャフト１の端部に取付けられたスプロケット２の回転はチェーン３を介してカムシャフト４の端部に取付けられたスプロケット５に伝達される。
【００１６】
チェーン３の弛み側チェーン３ａに接触させたスリッパ６は、軸７を中心として揺動自在に支持されている。このスリッパ６は、チェーンテンショナ１０によってチェーン３が張る方向に押圧されている。
【００１７】
図２乃至図４は、上記チェーンテンショナ１０の詳細を示す。このチェーンテンショナ１０は、シリンダブロック８のクランク室の壁面に固定されたハウジング１１を有する。ハウジング１１には上記スリッパ６と対向する端部において開口するシリンダ室１２にロッドから成る押圧部材１３の後端部が挿入されている。また、シリンダ室１２には張力調整ばね１４が組込まれ、その張力調整ばね１４によって押圧部材１３はスリッパ６に押し付けられている。
【００１８】
押圧部材１３は、エンジンの駆動によってチェーン３を移動させるトルク伝動時、チェーン３から動荷重が負荷される。また、エンジンを停止すると、カムシャフト４に設けられたカム停止位置の関係によってチェーン３が緊張することがあり、その場合に、チェーン３から静荷重が負荷される。
【００１９】
押圧部材１３に負荷される動荷重は、油圧ダンパ２０によって緩衝される。一方、押圧部材１３に負荷される静荷重はねじ係合機構３０により受けられ、押圧部材１３の後退動が阻止される。
【００２０】
油圧ダンパ２０は、押圧部材１３の背部にシリンダ室１２の内径面に沿ってスライド自在のプランジャ２１を組込み、そのプランジャ２１の背部に形成された圧力室２２とハウジング１１の上面に設けられたリザーバ室２３とを給油通路２４で連通し、その給油通路２４にチェックバルブ２５を設けている。
【００２１】
チェックバルブ２５は、給油通路２４の油出口にスリーブ２６を圧入し、そのスリーブ２６の後端に形成された弁座２７に対して弁体２８を移動自在に設け、上記スリーブ２６の後端部に弁体２８を保持するリテーナ２９を取付けている。このチェックバルブ２５は、圧力室２２の圧力が給油通路２４に送られる圧油の圧力より低くなると、給油通路２４を開放する。
【００２２】
ここで、弁体２８はボールであってもよく、図６に示すように、板体であってもよい。板体から成る弁体２８は給油通路２４の油出口を開放するとき、その油出口の開度をボールから成る弁体に比較して大きくとれるため、給油通路２４の開放時に、リザーバ室２３内の油を圧力室２２内にスムースに流入させることができ、圧力室２２内に対する空気の侵入防止に効果を挙げることができる。
【００２３】
なお、リザーバ室２３には、エンジンのクランクシャフトの回転により掻き上げられた潤滑油が供給される。このような油の供給に代えて、エンジンの始動によって駆動される油圧ポンプを設け、その油圧ポンプから吐出される圧油を給油通路に送り込むようにしてもよい。
【００２４】
ねじ係合機構３０は、シリンダ室１２の開口部にナット部材３１を取付け、そのナット部材３１に形成されたねじ孔３２に押圧部材１３の外周に設けられたねじ３３をねじ係合している。
【００２５】
ここで、ねじ孔３２とねじ３３のねじ山は、押圧部材１３に負荷される静荷重を受ける圧力側フランク３４のフランク角が遊び側フランク３５のフランク角より大きい鋸歯状とされ、上記フランク角とリード角の関係から、押圧部材１３は突出方向にゆるみ条件とされ、押し込み方向にロック条件とされている。
【００２６】
ゆるみ条件とは、張力調整ばね１４の押圧力によって押圧部材１３が外方向に向けてスムースに移動することをいう。一方、ロック条件とは、押圧部材１３に静荷重が作用しても押圧部材１３がシリンダ室１２内に向けて移動せず、チェーン３の振動によって押圧部材１３に動荷重が作用した場合に、ねじ係合部の相対ねじ運動をロックすることなく押圧部材１３が少しずつ回転を続けて、押圧部材１３に作用する動荷重と張力調整ばね１４の押圧力とが釣り合う位置まで押圧部材１３が軸方向に移動することをいう。
【００２７】
図１に示すチェーンシステムにおいて、フランクシャフト１の回転をカムシャフト４に伝えるチェーン３はトルク変動によって張力が変化する。チェーン３の弛み側チェーン３ａの張力が弱くなると、図２に示すチェーンテンショナの押圧部材１３は張力調整ばね１４の押圧力により外方向に向けて移動する。このとき、押圧部材１３は遊び側フランク３５のフランク角とリード角の関係から突出方向に弛み条件とされるため、押圧部材１３は回転しつつ外方向に急速に移動してスリッパ６を押圧する。このため、弛み側チェーン３ａの弛みは素早く吸収され、その弛み側チェーン３ａが押圧部材１３を押圧する押圧力と張力調整ばね１４の押圧力とが釣り合うと、押圧部材１３が停止する。
【００２８】
押圧部材１３の外方向への移動時、プランジャ２１も押圧部材１３と同方向に移動するため、圧力室２２の圧力が低下し、チェックバルブ２５が給油通路２４を開放し、リザーバ室２３の油が給油通路２４から圧力室２２に流入する。
【００２９】
圧力室２２への油の流入によりリザーバ室２３内の油量が低下するが、クランクシャフト１の回転により掻き上げられた油が図３の矢印で示すように、シリンダブロック８の内面を伝って流れ落ちてリザーバ室２３に流れ込み、リザーバ室２３に油が補充される。
【００３０】
ここで、シリンダブロック８の内面を伝って流れ落ちる油をリザーバ室２３にスムースに流動させるため、リザーバ室２３の上部開口にテーパ面から成る誘導面２３ａを設けている。その誘導面２３ａに沿ってリザーバ室２３内に油を導くことにより、油に含まれる気泡は自然に除去され、リザーバ室２３への空気の混入を防止することができる。
【００３１】
一方、トルク変動によりチェーン３の弛み側チェーン３ａの張力が増大すると、その弛み側チェーン３ａによりスリッパ６を介して押圧部材１３に押し込み力が作用する。その押し込み力は、動荷重であるため、ナット部材３１のねじ孔３２と押圧部材１３のねじ３３のねじ係合部における相対ねじ運動は阻害されず、押圧部材１３に作用する押し込み力はプランジャ２１に負荷される。
【００３２】
このとき、圧力室２２の圧力は高くなるため、給油通路２４はチェックバルブ２５によって閉鎖され、圧力室２２内に封入された油によって押し込み力が緩衝される。
【００３３】
上記押し込み力が張力調整ばね１４の押圧力より高い場合、圧力室２２内の油はシリンダ室１２とプランジャ２１の揺動面間よりシリンダ室１２の前側部に流れ、張力調整ばね１４の押圧力と押し込み力とが釣り合う位置まで押圧部材１３およびプランジャ２１は後退する。
【００３４】
次に、エンジンを停止すると、カムシャフト４に設けられたカムの停止位置の関係から、チェーン３の弛み側チェーン３ａが緊張する場合がある。この場合、弛み側チェーン３ａの張力増大により、押圧部材１３に押圧力が付与されるが、その押圧力は静荷重であるため、その静荷重は、ナット部材３１のねじ孔３２と押圧部材１３のねじ３３のねじ係合部における圧力側フランク３４によって受けられる。この圧力側フランク３４のフランク角とリード角との関係から、押圧部材１３は押し込み方向にロック条件とされているため、押圧部材１３は後退しない。
【００３５】
このため、エンジンの停止後、再始動されても、チェーン３の弛み側チェーン３ａに大きな弛みが生じず、押圧部材１３はほぼ定位置に保持されるため、圧力室２２の圧力の低下も殆んどなく、圧力室２２内に空気が侵入するという不都合の発生はない。
【００３６】
なお、エンジンの低温始動時、油の粘度が高く、圧力室２２への油の流入が悪くなるが、この場合でも、押圧部材１３の突出量が小さいため、圧力室２２に空気が侵入するのを防止することができる。
【００３７】
因みに、エンジン始動時におけるスリッパ６の変位量を測定したところ、図５に示す測定結果を得た。そのグラフから明らかなように、スリッパ６およびチェーン３のバタツキが殆んどなく、異音の発生の少ないことが判る。
【００３８】
また、チェーン３はエンジンの始動、停止に関係なく常に略一定の弾力に保持されるため、エンジンの運転後におけるチェーン３の伸びは比較的少ない。
【００３９】
図６に示すように、張力調整ばね１４として、テーパ状のコイルスプリングを用いると、圧力室２２に万一空気が侵入しても、その空気はコイルスプリング上にスムースに移動し、プランジャ２１の後退時に、そのプランジャ２１とシリンダ室１２の摺動面間より外部に流れるため、圧力室２２に空気が滞溜するのを防止することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、張力調整ばねによって押圧部材に突出性を付与し、その押圧部材に負荷される動荷重を油圧ダンパで受けるようにしたので、チェーンの張力変化による押圧部材の追従性が良好であり、チェーンの張力を常に一定に保持することができる。
【００４１】
また、押圧部材に負荷される静荷重をねじ係合手段により受けるようにしたので、エンジンの停止時、カムの停止位置の関係によりチェーンの張力が増大しても押圧部材は押し込まれず、チェーンは緊張状態に保持される。
【００４２】
このため、エンジンを再始動時、あるいは低温始動時にチェーンに大きな弛みが生じず、押圧部材の突出量も少ないため、圧力室に空気が侵入するのを防止することができ、チェーンテンショナの機能を充分に発揮させることができる。
【００４３】
さらに、エンジンの始動時においてスリッパおよびチェーンがバタつくのを防止することができ、騒音の少ないチェーンシステムを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るチェーンシステムを示す概略図
【図２】同上のチェーンテンショナの断面図
【図３】図２のＩＩＩ  −  ＩＩＩ線に沿った断面図
【図４】同上のねじ係合部を示す拡大断面図
【図５】エンジン始動時のスリッパの変位量を示すグラフ
【図６】チェックバルブの他の例を示す断面図
【図７】同上の張力調整ばねの他の例を示す断面図
【図８】従来のチェーンテンショナを示す断面図
【符号の説明】
１  クランクシャフト
３  チェーン
４  カムシャフト
６  スリッパ
１０  チェーンテンショナ
１１  ハウジング
１２  シリンダ室
１３  押圧ダンパ
１４  張力調整ばね
２０  油圧ダンパ
２１  プランジャ
２２  圧力室
２３  リザーバ室
２４  給油通路
２５  チェックバルブ
３０  ねじ係合機構
３２  ねじ孔
３３  ねじ
３４  圧力側フランク
３５  遊び側フランク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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