(57)【要約】【課題】チェーンテンショナに対してプランジャの動作を阻害することなくそのプランジャの位置によって突出量を検出し得る検出手段を有するチェーンテンショナを得ることである。【解決手段】センサ付きチェーンテンショナ１は、ハウジング２内のシリンダ室２ａ内でスライド自在に挿入したプランジャ３と、プランジャを外方向に押圧しプランジャに突出性を付与するスプリング５と、このスプリング５を収納しプランジャ３の押圧時の押込量を調整するスクリューロッド４と、スクリューロッド４の後端を受けるロッドシート７と、シリンダ室に封入された油が給油通路に逆流するのを制限する逆流制限手段と、ハウジング外周に設けた位置検出センサ２０Ｓ及びプランジャ外周に形成した溝２４によりプランジャの位置を検出できる位置検出手段とを備えている。上記構成によりプランジャの位置を検出してチェーンの異常、正常を知ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングにシリンダ室と、シリンダ室内にスライド自在に挿入したチェーン押圧用のプランジャと、このプランジャを外方向に押圧しプランジャに突出性を付与するスプリングと、シリンダ室の閉塞端において開口するように設けた給油通路を経由してプランジャ背部のシリンダ室に封入された油が給油通路側に逆流するのを制限する逆流制限手段を設けたチェーンテンショナにおいて、ハウジングのプランジャに対応する所定位置に電磁コイルによる位置検出センサを設け、プランジャにはその移動位置によってセンサ出力に変化を与える能動化素子として位置検出用溝を形成したことを特徴とするセンサ付きチェーンテンショナ。
【請求項２】
前記位置検出用溝をプランジャ外周に形成した円周溝としたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きチェーンテンショナ。
【請求項３】
前記位置検出用溝をプランジャ外周に長さ方向に沿って形成した複数のテーパ溝としたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き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、エンジンのカム軸駆動用チェーンの張力を一定に保持するセンサ付きチェーンテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのカム軸駆動用チェーンの張力を一定に保持するチェーンテンショナは、一般にハウジングに形成されたシリンダ室内にスライド自在にチェーン押圧用のプランジャを挿入し、このプランジャを外方向に押圧しプランジャに突出性を付与するスプリングを組込み、スプリングによって突出性が付与されたプランジャにより揺動自在に支持されたスリッパを介してチェーンを押圧するように構成される。このような構成のチェーンテンショナの一例として、特許文献１に開示されたものが公知である。
【０００３】
この公報のチェーンテンショナは、上記一般的な構成であり、かつシリンダ室に対しプランジャがチェーンによって押込まれた際にプランジャの背部のシリンダ室に封入された油が給油通路側に逆流するのを制限する逆流制限手段を備えている。プランジャ内にはロッド挿入孔が形成され、挿入孔にスクリューロッドと、スクリューロッド内にはスプリング及びロッド挿入孔の端を押圧するスプリングロッドとが設けられている。スプリングによりプランジャに外方への突出性を付与し、スクリューロッドに形成されている鋸歯ねじ式のダンパ手段によりチェーンからの押圧力を緩衝するようになっている。
【０００４】
一方、カム軸駆動用のベルト等のベルト張力を一定に保持するオートテンショナとして、特許文献２に開示されたものが公知である。このオートテンショナは、シリンダ内に挿入されたプッシュロッドに調圧スプリングの弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、そのプッシュロッドの軸方向への移動によってベルトの張力変化を吸収するように構成され、プッシュロッドが前進ストロークの限界位置に達したことを検出する検出手段を備えている。そして、この検出手段はシリンダに絶縁材を介して取付けられた電極と、プッシュロッドに設けられた接点部とから成り、電極に対する接点部の接触によってプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出するように設けられている。
【０００５】
ところで、上述した従来のチェーンテンショナでは、プランジャの突出量が正常であるか、即ちチェーンを正規に取付けた状態か、又使用中であれば使用状態に応じた突出量であるか等、プランジャの突出量を確認することは目視等によるしかなく、突出量を確実に確認し得る手段は設けられていない。どうしてもプランジャの突出量を確認する必要がある場合は、チェーンテンショナはエンジンのカバー内にあり、チェーンをオイルで潤滑する方式として密封されているためエンジンのカバーを取外して密封状態を解除し、測定具によりプランジャの移動量を測定することとなる。従って、プランジャの突出量を確認する場合は、カバーの取外しや密封など多くの工数を要する。
【０００６】
又、チェーンは初期取付け時の誤差や使用中の摩耗伸びなどによりプランジャの突出量が一定とは限らない。プランジャの突出量が許容範囲内であれば問題ないが、初期取付時や使用中に大きな伸びや異常摩耗などの大きな変化があった場合には確認する手段がなかった。そして、使用中にチェーンが摩耗して異常に伸びプランジャの突出量が限界に達しても異常は検知できないという不都合がある。
【０００７】
このようなチェーンテンショナに対し、特許文献２に示された検出手段を設けることが考えられるが、このような提案は未だなされたことはない。又、チェーンテンショナは、オートテンショナとはシリンダ内の構造が異なるため、オートテンショナの限界位置の検出手段をそのままチェーンテンショナに適用することができない。オートテンショナのプッシュロッドは、チェーンテンショナのプランジャに相当するが、プランジャに対しては検出センサの形式によってこれに変化を与える能動化素子の形式にも制約が生じ、又能動化素子はプランジャの動作を阻害しないように設ける必要がある。
【特許文献１】特開平１１−１０１３１７号公報
【特許文献２】特開２００１−１４１００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記の問題に留意して、チェーンテンショナに対してプランジャの動作を阻害することなくそのプランジャの位置によって突出量を検出し得る検出手段を有するチェーンテンショナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、ハウジングにシリンダ室と、シリンダ室内にスライド自在に挿入したチェーン押圧用のプランジャと、このプランジャを外方向に押圧しプランジャに突出性を付与するスプリングと、シリンダ室の閉塞端において開口するように設けた給油通路を経由してプランジャ背部のシリンダ室に封入された油が給油通路側に逆流するのを制限する逆流制限手段を設けたチェーンテンショナにおいて、ハウジングのプランジャに対応する所定位置に電磁コイルによる位置検出センサを設け、プランジャにはその移動位置によってセンサ出力に変化を与える能動化素子として位置検出用溝を形成したことを特徴とするセンサ付きチェーンテンショナとしたのである。
【００１０】
上記の構成としたこの発明のセンサ付きチェーンテンショナは、チェーンテンショナ自体としての機能については、従来のものと同様であり、プランジャの突出量によってチェーンの張力が常に一定となるよう保持することができる。しかし、上記チェーンテンショナでは、プランジャの前進（突出）、後退（押込）の動作時にその作用を阻害することなく、プランジャの位置を検出することができる。プランジャにはセンサの能動化素子として位置検出用溝が設けられているため、プランジャの押込又は突出の移動ストロークによって位置検出センサの磁気抵抗が変化し、その変化を検出手段により検出することによってプランジャの位置を知ることができる。
【００１１】
上記位置検出用溝をプランジャ外周の所定位置に円周溝として設ける場合は、プランジャの突出量をストロークエンドとして検出し、長さ方向に沿って複数のテーパ溝とする場合は、プランジャの突出量をプランジャの位置の変化と共に連続的な値として検出し、センサ出力に連続的な変化を与えることができる。従って、このチェーンテンショナによればプランジャのストロークエンド又は移動ストロークの連続的な変化として位置検出できることとなる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のチェーンテンショナは、ハウジングに設けた位置検出センサとプランジャに設けた位置検出用溝とにより、プランジャの押込、突出動作に対応してプランジャ位置を検出できるようにしたから、プランジャの動作を阻害することなくプランジャのストロークエンド又はプランジャの移動位置の連続的な変化を検出でき、これにより組立初期や使用中のチェーンの状態が正常か異常かを判断してチェーンの使用限界を知ることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態のセンサ付きチェーンテンショナの主断面図である。図示のように、チェーンテンショナ１は、エンジンブロックにねじ止めされるハウジング２内のシリンダ室２ａにその一方の開放端２E からプランジャ３がスライド自在に挿入され、プランジャ３の後端面で開口するロッド挿入孔３ａ内にスクリューロッド４と、さらにスクリューロッド４内に形成されたスプリング収納孔５ａ内にスプリング５と、このスプリング５によりプランジャ内のロッド挿入孔３ａの端を押圧するスプリングロッド６とを備えている。
【００１４】
ハウジング２の閉塞端部にはスクリューロッド４の後端を受けるロッドシート７が組込まれている。ロッドシート７はシリンダ室２ａに圧入されて軸方向に非可動に嵌合され、そのロッドシート７に給油通路８とシリンダ室２ａとを連通する通路９が設けられている。通路９には、チェックバルブの作用をするボール１０と、そのチェックバルブ開閉量を制限するリテーナ１１とが組込まれ、チェックバルブはシリンダ室２ａ内の圧力が給油通路８内の圧力より高くなると通路９を閉じるようにして逆流制限手段を形成している。
【００１５】
スクリューロッド４の外周には雄ねじ１３が形成され、プランジャ３のロッド挿入孔３ａの開口部内周に設けられた雌ねじ１４にねじ係合されている。スクリューロッド４の後端にはスプリング収納孔５ａに貫通する連通孔１２が形成されている。スプリング収納孔５ａ内のスプリングロッド６は浸炭焼入れされ、先端に形成された球形表面６H がロッド挿入孔３ａの閉塞端と点接触している。
【００１６】
又、スクリューロッド４の雄ねじ１３とプランジャ３の雌ねじ１４のねじ山は、プランジャ３が軸方向に押された際の押込力を受ける圧力側フランク１５ａのフランク角が遊び側フランク１５ｂのフランク角より大きい鋸歯状とされている。そして、その鋸歯状ねじ山にスプリング５の押圧によってスクリューロッド４が回転しつつシリンダ室２ａの閉塞端に向けて移動するリード角が設けられている。
【００１７】
さらに、この実施形態のチェーンテンショナ１にはプランジャ３の移動、特にプランジャ３が突出した場合のストロークエンド（Ｓ．Ｅ．）を検出するための検出センサ２０Ｓが設けられている。この検出センサ２０Ｓは、ハウジング２の外周に設けた取付穴に、リング状のコイル２１をヨーク２２で囲んだセンサを固着して形成されている。コイル２１へはケーブル２３を介して外部から所定の電流が送られている。ヨーク２２は円筒状で、かつ断面Ｅ形であり、ハウジングの穴に圧入される。また、検出センサ２０Ｓに対応してこれを作動させるための能動化素子としてプランジャの外周に長さ方向の所定位置にリング状の溝２４が設けられている。
【００１８】
溝２４の設けられている所定位置は、プランジャ３の先端が限界位置まで突出したとき、検出センサ２０Ｓに変化を与える位置であり、ストロークエンド（Ｓ．Ｅ．）を検出する位置である。溝２４がこの位置に来るとコイル２１へ流れている所定電流は、コイルの磁気抵抗の変化のため変化する。これは磁性材（鉄系）のプランジャ３に溝２４を設けているため、溝２４がコイルに対応する位置に来るとコイル２１が形成している磁界への磁気抵抗が変化（増加）し、コイルの磁気インダクタンスが変化するからである。図２の（ａ）図に検出センサ２０Ｓを含む検出手段（回路）２０の概略ブロック図を示す。
【００１９】
検出手段２０は、所定周波数ｆ0 の交流信号を送る発信器２０f から所定の交流電圧Ｖを抵抗２０R を介してコイル２１と整流器２０RFへ送り、コイル２１において磁気抵抗の変化が生じるとコイル電圧が変化し、その影響は整流器２０RFに送られている電圧信号にも変化を与える。そして整流器２０RFで整流された電圧信号はローパスフィルタ２０L で高周波成分の変化を除去して比較器２０AMへ送られ、そこで基準電圧と比較して基準電圧と異なる状態を検出すると検出信号が出力される（図２（ｂ））。比較器２０AMはオプアンプ、２０V は基準電圧を与える基準電圧部である。
【００２０】
なお、このチェーンテンショナは、図示省略しているが、エンジンのカム軸駆動用チェーンの張力を一定に保持するため、プランジャ３の頭部３H によりチェーンに押圧力を加えるように設けられている。チェーンは、クランクシャフト端のスプロケットとカムシャフト端のスプロケット間に掛け廻され、そのチェーンの弛み側にスリッパが接触するように置かれ、スリッパはチェーン外の所定位置を中心に揺動自在に支持されている。そしてスリッパはチェーンテンショナにより押圧され、その押圧によってチェーンは一定の張力に保持される。
【００２１】
上記の構成としたこの実施形態のチェーンテンショナ１の基本作用は、前述した特許文献１のものと同様であり、従って基本作用については簡単に説明する。エンジン始動後チェーンの弛み側に弛みが生じると、給油通路８から通路９に送り込まれる油圧によってプランジャ３のスクリューロッド４が外方へ移動し、その移動によりスクリューロッド４がロッドシート７から離れ、シリンダ室２ａに油が供給される。プランジャ３の外方向への移動によってプランジャ３はスリッパを押圧し、これによりチェーンの弛みが吸収され、又スプリング５の弾力によりスクリューロッド４は回転しつつシリンダ室２ａの閉塞端に向けて移動してロッドシート７に当接し、プランジャ３とスクリューロッド４の停止によってチェーンは所定の張力に保持される。
【００２２】
エンジンが温度上昇し、熱膨張によりクランクシャフトとカムシャフトの心間距離が大きくなり、チェーンの張力増大によってプランジャ３が押圧されると、その押圧力はシリンダ２ａ内に封入された油によって受けられると共に、雌ねじ１４と雄ねじ１３の圧力側フランク１５ａによって受けられ、プランジャ３は後退しない。プランジャ３を押圧する押圧力がスプリング５の弾性力と油圧力の合力より強くなると、スクリューロッド４が回転し、プランジャ３が後退する。このとき、シリンダ室２ａ内の油はシリンダ室２ａとプランジャ３の摺動面からリークし、プランジャ３は押圧力とスプリング５の弾性力と供給油圧力との合力とが釣り合う位置までゆっくりと後退する。
【００２３】
エンジンを停止すると、カムシャフトに設けられたカムの停止位置の関係からチェーンの弛み側チェーンが緊張する場合がある。この場合、プランジャ３はチェーンによって押圧され、その押圧力は雌ねじ１４と雄ねじ１３のねじ係合部における圧力側フランク１５ａにより受けられる。上記押圧力は、振動を伴わない静的荷重であるため、上記押圧力がスプリング５の弾性力より大きい場合でもスクリューロッド４は回転せず、プランジャ３は後退しない。このため、エンジンが再始動されてチェーンの弛み側チェーンに弛みが生じてもその弛み量はきわめて小さく、プランジャ３の突出量も小さい。
【００２４】
以上がこの実施形態のチェーンテンショナ１の基本作用であるが、このような基本作用に基づく動作時に、プランジャ３が図１の（ｂ）図に示すように、移動ストローク（ＳＴＫ）の最大限外方（ＸLMT ）へ突出した場合、そのストロークエンド（Ｓ．Ｅ．）の位置が上記検出手段２０により検出される。前述したように、プランジャ３が移動ストロークの最大限外方へ突出すると能動化素子の溝２４に応答してコイルの磁気抵抗に変化が生じ、その変化を比較器２０AMにより検出して検出信号を出力する。これにより、組立初期や使用中のチェーンの状態が正常か異常かを判断するために、チェーンの使用限界をプランジャの突出量を測定することにより知ることができることとなる。
【００２５】
次に、図３に第２実施形態のチェーンテンショナ１’の断面図、側面図を示す。（ａ）図は主要断面図、（ｂ）図は（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの側面図である。この実施形態のチェーンテンショナ１’の基本構成、基本作用は第１実施形態と同じであり、同一構成、機能の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。この実施形態では、プランジャ３が移動する位置を検出する検出手段２０’（図４参照）が第１実施形態と若干異なる。この検出手段２０’では、検出センサ２０Ｓ’は、ハウジング２の円筒状厚みの開放端２E 寄り段部に設けた取付穴に、ハウジング内周部の全周に巻回されたリング状のコイル２１’をヨーク２２’で囲んだセンサを圧入して設けられている。
【００２６】
又、検出センサ２０Ｓ’に対応する能動化素子としてプランジャ３の外周に円周方向の所定の間隔（等間隔）位置で長さ方向に延びる複数条（図示の例では６つ）の溝２４’が設けられている。この溝２４’は図３の（ｂ）図に示すように開放端２E 寄り段部端で深さが最も深く、プランジャ３の長手方向（軸方向）の奥側寄りになる程深さが（直線的に）次第に浅くなるテーパ状であり、溝２４’の終端（浅い側）はプランジャ３の略中間位置又はそれより少し長い程度としている。検出手段２０’の構成は、比較器２０AMが設けられていないこと、又、コイル２１’の形状が上記のように第１実施形態と異なるが、他の構成要素は同じあり、同じ部材には同じ符号を付している。
【００２７】
上記の構成とした第２実施形態のチェーンテンショナ１’の基本作用は、第１実施形態と同じであるから、以下では検出手段２０’の作用について説明する。上述したように、チェーンテンショナ１’の基本作用に基づく動作時にプランジャ３は押込、外方への突出の移動を繰り返すが、プランジャ３が、図３の（ａ）図のように最も奥位置にある時から、外方へ突出移動するにつれて、検出センサ２０Ｓ’による検出信号は位置の変化と共に連続的に変化する。
【００２８】
検出センサ２０Ｓ’による検出作用では、プランジャ３が最も奥位置にあるとき、溝２４’による磁気抵抗が最も大きく、プランジャ３が外方へ移動するにつれて磁気抵抗が減少する。従って、この磁気抵抗の変化により検出信号の出力電圧が増大し、プランジャ３が最大限外方（ＸLMT ）へ移動して基準電圧を超えるとストロークエンド（Ｓ．Ｅ．）であることを検出でき、このため検出手段２０’ではプランジャ３の移動ストロークを連続的に検出することができる（図４（ｂ））。これにより初期や使用中のチェーンの状態が正常か異常かを判断するために、チェーンの使用限界をプランジャの突出量を測定することにより知ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明のセンサ付きチェーンテンショナは、プランジャの突出位置を検出できるようにしたものであるから、カム軸駆動用チェーン等の張力を一定に保持するためのチェーンシステムに広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態のチェーンテンショナの（ａ）主断面図、（ｂ）動作説明図
【図２】（ａ）同上用の検出手段の回路の概略図、（ｂ）位置検出作用の説明図
【図３】第２実施形態のチェーンテンショナの（ａ）主断面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂからの側面図
【図４】（ａ）同上用の検出手段の回路の概略図、（ｂ）位置検出作用の説明図
【符号の説明】
【００３１】
１、１’      チェーンテンショナ
２            ハウジング
２ａ          シリンダ室
３            プランジャ
４            スクリューロッド
５            スプリング
６            スプリングロッド
７            ロッドシート
８            給油通路
１０          ボール
１１          リテーナ
２０Ｓ        検出センサ
２１          コイル
２２          ヨーク
２３          ケーブル
２４、２４’  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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