(57)【要約】  内燃エンジンの、チェーンを含む駆動システムに用いるテンショナアセンブリは、内燃エンジンに固定される外被を含む。ピストンは外被内に配置される。ピストンは後退位置と前進位置との間を移動可能である。ピストンは力を発生させる。回動ガイドは駆動システムのチェーンとピストンとの間に、動作可能に延出する。回動ガイドは力の第一の部分をチェーンに付与する。レバーはピストンと回動ガイドの間で、動作可能にピストンに結合される。レバーはピストンからの力を回動ガイドへと伝える。更に、テンショナアセンブリは、回動自在に外被に結合されると共に回動ガイドに摺動自在に係合されるカム部材を含む。カム部材は、ピストンによるレバーの動作により、様々な大きさの力の第二の部分を回動ガイドに抗して作用させるべくカム部材が回動するようレバーに当接する。
2008509358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの回転部材に巻き掛けられたエンドレス駆動要素を含む、内燃エンジンの駆動システムに用いるテンショナアセンブリであって、該テンショナアセンブリは、
動作可能に前記エンジンに装着可能であると共に、前記エンジンの油圧に応答して後退位置と前進位置との間を移動可能なピストンと、前記ピストンを前記前進位置に向けて付勢するばねと、を備えた油圧アクチュエータと、
回動するように前記エンジンに装着される第一端と、その遠位端である第二端とを有するガイドであって、前記ピストンが動作可能に前記第二端に係合し、前記ガイドを前記エンドレス駆動要素と係合させその間に張力を保つようトルクを付与する、ガイドと、
前記ガイドと係合し、前記油圧アクチュエータと協働して前記ガイドに力を付与し、前記ピストンが前記前進位置の方向に移動すると、増大するトルクに作用し、前記エンドレス駆動要素に略均一の張力を保つ、バイアスアセンブリと、
を備えた、
テンショナアセンブリ。
【請求項２】
前記バイアスアセンブリは、
回動するように前記ガイドに結合されると共に前記ピストンと係合するレバーと、
回動するように装着されると共に、摺動するように前記ガイドと係合し、回動するように前記レバーと係合するカムと、
を備え、
前記ピストンが前記後退位置から前記前進位置へ移動すると、前記レバーは前記ガイドを係合方向に一次的に付勢し、前記カムを回動させて前記ガイドをチェーン係合方向に二次的に付勢する、
請求項１に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項３】
前記一次的な付勢が前記ガイドに行われる場合と比較して、前記二次的な付勢は前記ガイドの前記第二端寄りの位置で行われる、請求項２に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項４】
前記カムは回動するように前記油圧アクチュエータに装着される、請求項３に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項５】
前記カムは、頂点で接続する２つの脚部を有するV字型を呈する、請求項４に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項６】
前記レバーは、前記V字型カムの前記脚部の一方を受容し、前記レバーと前記脚部の一方とを回動するように結合する湾曲部を有するS字型を呈する、請求項５に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項７】
前記頂点は前記ガイドと摺動自在に係合する、請求項６に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項８】
前記V字型カムの前記脚部の他方は、回動するように前記油圧アクチュエータに装着される、請求項７に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項９】
前記バイアスアセンブリは、
ばねと、
前記ばねの各端部に設けられると共に、その一方が回動するように前記ばねを前記ガイドの前記第二端に装着するキャップと、
を備えた、請求項１に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項１０】
前記ばねは、最初に前記油圧アクチュエータにより発生されるアクチュエータ力に抗して作用すべく方向付けられるばね力を発生させ、前記ピストンが前記前進位置に移動すると、前記ばねが回転し、前記アクチュエータ力と協働するよう前記ばね力を方向付ける、請求項９に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項１１】
前記キャップの他方が、回動するように前記ばねを前記油圧アクチュエータに装着する、請求項９に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項１２】
前記ばねが圧縮ばねである、請求項１１に記載のテンショナアセンブリ。
【請求項１３】
前記ガイドが、回動するように前記キャップの一方を受容するタブを前記第二端に有する、請求項１２に記載のテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテンショナに係り、より詳細には、様々な大きさの引張力を発生させるタイミング・テンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に応用される技術においては、チェーンシステム又はベルトシステム(以降、総称して「チェーンシステム」と呼ぶ)が知られている。このようなチェーンシステムは、チェーン又はベルトの張力を、ベルトシステムに搭載された各種構成要素の駆動に要する最小値より大きく保つための均等負荷をチェーン又はベルトの緩み側に付与する、テンショナを含む。また、テンショナは、非同期駆動システムにおけるすべりや動力伝達ロスの防止にも利用されている。最後に、テンショナは自動車の付属装置の駆動システム、タイミングチェーンシステム又はベルシステムに広く利用されている。
【０００３】
図６に示す一般的なタイミングチェーンシステム又はベルトシステムでは、ガイド１１６がチェーンやベルトなどのエンドレス駆動要素１２０と走行面に沿って接触している。アクチュエータ１１８がガイド１１６と係合し、チェーン１２０の張力を変更すべくガイド１１６の位置を調節する。一般的に、ガイド１１６は回動するようにエンジンに装着され、油圧アクチュエータ１１８がガイド１１６と係合し、ガイド１１６を回動点１３０周りに角度的に移動させる。油圧アクチュエータ１１８は、ガイド１１６とチェーン１２０との係合状態を補助的に保つためのばね１１９を含む。ガイド１１６が移動範囲内を移動すると、主としてガイド１１６がチェーン係合方向に移動することでばね力が低減する結果、チェーン１２０に作用する力が小さくなる。一般的に、作用力の範囲は様々な位置において、低い値から高い値まで大幅に変化する。作用力の範囲が広いことから、チェーンの張力も変化することになる。
【０００４】
作用力が高い値にあるとき、チェーンは高張力状態となり、経時的なチェーンの伸びが発生するほか、クランク軸やカム軸のベアリングなど、タイミングチェーンシステムの各種構成要素において摩耗が進行する。
【０００５】
また、チェーンが高張力状態にあるとき、騒音、振動、ハーシュネス(NVH)の増大がみられる。作用力が低い値にあると、チェーンにフラッタが発生し、これに伴いクランク軸とカム軸との間でタイミングエラーが生ずる場合がある。その結果、各種構成要素に過度の摩耗が発生することがある。
【０００６】
チェーンへの作用力が低い値にあっても、NVHの増大がみられることがある。チェーンの張力を好適な範囲に保持し、上述の諸問題を制限すべく、作用力の高い値と低い値の間の範囲を制限することが望ましい。
【０００７】
従って、当該技術では、タイミングチェーンシステムに用いる、チェーンへの作用力の範囲を狭めるテンショナ及びガイドが望まれている。また、当該技術では、上述した需要を満たすと共に、当該システムの実施にあたりエンジン設計に大幅な変更を加えることを必要としないタイミングチェーンシステムが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の欠点のうち少なくとも１つをなくし、あるいは軽減する新規なテンショナアセンブリを提供することにある。
【０００９】
内燃エンジン（内燃機関）の、チェーン又はベルトなどのエンドレス駆動要素を含む駆動システムに用いるテンショナアセンブリを提供することが望ましい。テンショナアセンブリは、エンドレス駆動要素の耐用期間を通じて、エンドレス駆動要素において比較的一定の張力を保つべく、駆動システムに増大させた作用力を付与する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、内燃エンジン（内燃機関）の、チェーン又はベルトなどのエンドレス駆動要素を含む駆動システムに用いるテンショナアセンブリが提供される。テンショナアセンブリは、内燃エンジンに固定される油圧アクチュエータを備える。油圧アクチュエータは、後退位置と前進位置の間を移動可能なピストンを含む。ピストンは力を発生する。回動ガイドは駆動システムのチェーンとピストンとの間に、動作可能に延出する。回動ガイドは力の第一の部分をチェーンに付与する。レバーはピストンと回動ガイドの間で、動作可能にピストンに結合される。レバーはピストンからの力を回動ガイドへと移す。更に、テンショナアセンブリは、回動するように外被に結合されると共に回動ガイドに摺動自在に係合されるカム部材を含む。カム部材は、ピストンによるレバーの動作により力の第二の部分を回動ガイドに抗して作用させるべくカム部材が回動するようレバーに当接し、これにより、ガイドが引張方向に回動すると、力が増大し、エンドレス駆動要素において略均一の張力が保持される。
【００１１】
本発明の別の態様によると、動作可能にエンジンに装着可能な油圧アクチュエータを備えたテンショナアセンブリが提供される。油圧アクチュエータは、エンジンの油圧に応答して後退位置と前進位置との間を移動可能なピストンと、該ピストンを前進位置に向けて付勢するばねとを有する。ガイドは、回動するようにエンジンに装着される第一端と、その遠位端である第二端とを有する。ピストンは動作可能にガイドの第二端に係合し、ガイドをエンドレス駆動要素と係合させその間に張力を保つようトルクを付与する。バイアスアセンブリはガイドと係合し、油圧アクチュエータと協働してガイドに力を付与し、ピストンが前進位置の方向に移動すると、増大するトルクに作用し、エンドレス駆動要素に略均一の張力を保つ。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、回動するようにガイドに結合されると共にピストンと回動自在に取り付けられるカムと係合するレバーを含む、テンショナアセンブリに用いるバイアスアセンブリが提供される。カムは摺動するようにガイドと係合し、回動するようにレバーと係合する。ピストンが後退位置から前進位置へ移動すると、レバーはガイドを係合方向に一次的に付勢し、カムを回動させてガイドをチェーン係合方向に二次的に付勢する。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、ばねと、ばねの各端部に設けられるキャップを備える、テンショナアセンブリに用いるバイアスアセンブリが提供される。キャップは回動するようにばねを前記ガイドの第二端に装着する。ばねは、最初に油圧アクチュエータにより発生されるアクチュエータ力に抗して作用すべく方向付けられるばね力を発生させる。ピストンが前進位置に移動すると、ばねが回転し、アクチュエータ力と協働するようばね力を方向付ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しながら、一例としての本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１５】
図１を参照すると、内燃エンジン２と、関連された駆動システム４の一部が示されている。駆動システム４はクランク軸８をカム軸１０に結合するチェーン６などのエンドレス駆動要素を含む。なお、図示した実施形態ではチェーン６を詳細に説明しているが、本発明ではベルトなど他のエンドレス駆動要素も利用できる。
【００１６】
チェーン６は、クランク軸８とカム軸１０にそれぞれ関連付けられた回転要素すなわちスプロケット１２、１４と係合する。チェーン６はクランク軸８からカム軸１０へ回転を伝達する。チェーン６はスプロケット１２、１４の周囲の迂回経路に配置される。このとき回動ガイド１６とテンショナアセンブリ１８はクランク軸８に対しチェーン６の緩み側２０に配置され、固定ガイド２２はチェーン６の張り側２４に配置される。
【００１７】
テンショナアセンブリ１８は回動ガイド１６を介してチェーン６に力を付与し、チェーン６内の張力を調節・保持する。
【００１８】
回動ガイド１６は、回動点３０周りに回動するように内燃エンジン２に装着される第一端２８と、第一端２８から離間された第二端３２を含む弓形ガイド面２６を有する。あるいは、回動ガイド１６は弓形ガイド面２６の代わりに一連のローラ部材を有してもよい。
【００１９】
テンショナアセンブリ１８は、回動ガイド１６の第二端３２寄りの位置で内燃エンジン２に装着される。
【００２０】
テンショナアセンブリ１８は、内燃エンジン２に固定される油圧アクチュエータ３６を含む。油圧アクチュエータ３６は、従来技術と同様に、摺動ピストン３４と圧縮ばね３５とを含む(図７参照)。本発明の好適な態様では、テンショナアセンブリ１８は油圧アクチュエータ３６を備えるが、本発明では空圧式や他の方式のアクチュエータも利用できる。
【００２１】
ピストン３４は、エンジン２のエンジンオイル供給源に動作可能なように接続される。エンジンオイルは加圧状態で油圧アクチュエータ３６へ輸送され、これによりピストン３４が油圧アクチュエータ３６の外被に対し相対運動する。ピストン３４は二方向性ピストンであることが好ましい。すなわち図３に示す後退位置と図４に示す前進位置との間で移動可能であることが好ましい。
【００２２】
図２を参照すると、油圧アクチュエータ３６の外被は、半径方向に延出して遠位端４９を定める結合部材４８を有する。
【００２３】
ガイド１６は弓形ガイド面２６を支持する構造的部分３８を有する。弓形ガイド面は、構造的部分３８から延出する両サイドフランジ４２の間に、チェーン係合部４０を含む。チェーン係合部４０は、チェーン６と常時係合していることによる摩耗に抗するための耐摩耗物質を含んでいてもよい。
【００２４】
ガイド１６は、構造的部分３８の下側に、カム４６を受容する摺動面７８を有する。摺動面７８は平面であってもよく、曲面を有していてもよい。また、カム４６と摺動面７８の間の力の分散を更に操作するために利用可能な形状であってもよい。
【００２５】
テンショナアセンブリ１８はバイアスアセンブリ４３を含む。バイアスアセンブリ４３はレバー４４とカム４６とを備える。
【００２６】
レバー４４は略S字型を呈し、略平行な側部５２と底部５４により画定される谷５０を含む。レバー４４は、回動ガイド１６の第一端２８に隣接する第一の部分５６と、第一の部分５６から角度的に変位された第二の部分５８とを含む。レバー４４の第一の部分５６は、ガイドピン６２によって回動するようにレバー４４を可動ガイド１６に装着するための、谷５０の側部５２を貫通して設けられた位置合わせ孔６０を有する。
【００２７】
レバー４４の第二の部分５８は略L字型を呈し、湾曲部５９を定め、終端にカム係合部６４が形成されている。カム係合部６４は側部延出部６３、６５を含む。側部延出部６３、６５は結合部材４８と重なり、回動ガイド１６及びピストン３４に対しレバー４４が適切に位置決めされた状態を保つ。
【００２８】
ピストン３４はレバー４４の底部５４と係合し、回動ガイド１６を回動点３０周りに回動させる。
【００２９】
図示したレバー４４の実施形態は、回動するように第一の部分５６が回動ガイド１６に装着されるが、レバー４４の第一の部分５６は回動するように内燃エンジン２に装着されてもよい。
【００３０】
カム４６はV字型を呈し、頂点７２で接続する２つの脚部６８、７０を有することが好ましい。カム４６の第一の脚部６８の終端には、レバー係合部７４が形成されている。レバー係合部７４は、２つの側部５２の間において、レバー４４のカム係合部６４の湾曲部５９内に入れ子状に収容される。レバー係合部７４はレバー４４に対し相対的に回動する。
【００３１】
カム４６の第二の脚部７０の終端には、第二の脚部孔７６が形成されている。第二の脚部孔７６により、カム４６は回動するように油圧アクチュエータ３６の外被の結合部材４８の遠位端４９に装着される。
【００３２】
カム４６の頂点７２は摺動面７８と係合する。頂点７２が摺動面７８と当接係合することで、回動ガイド１６の動作に作用する。また、カム４６の頂点７２は回動ガイド１６と係合する形状とされてもよく、あるいは回動ガイド１６と係合するローラタイプのベアリングを代わりに用いてもよい。
【００３３】
図６の従来技術のテンショナ１１８と、図１に示す本発明のテンショナアセンブリ１８とを比較すると、テンショナアセンブリ１８は従来技術のシステムに容易に後付けできることがわかる。テンショナアセンブリ１８は従来技術のテンショナ１１８が占めていた空間に収容可能である。本発明のテンショナアセンブリ１８を収容するために内燃エンジン設計を変更する必要がないため、この特徴は商業上望ましい。
【００３４】
操作において、油圧アクチュエータ３６はエンジンから加圧状態のオイルを受け取る。ピストン３４はこの圧力を力に変換し、レバー４４に伝達する。駆動システムの耐用期間を通じて、エンドレス駆動要素６は伸張し、これによりピストン３４は図３に示す後退位置から図４に示す前進位置へ移動することが可能である。ピストン３４が前進するとき、油圧により発生する力は一定に保たれる。しかし、ばねからの力は減少し、利用できる力の総量は少なくなる。
【００３５】
レバー４４は、図３及び図４においてベクトルF１で示されるその力の一部をガイドピン６２を介して回動ガイド１６に伝える。また、レバー４４は、頂点７２において、ベクトルＦ２で示されるその力の第二の部分をカム４６を介して伝える。
【００３６】
レバー係合部７４とレバー４４のカム係合部６４との間の界面で概ね反対方向に発生する分力Ｆ２は、力F１及び力F３と逆向きの力である。
【００３７】
ピストン３４が図３の後退位置から図４の前進位置へ移動すると、F３ベクトルの大きさは、図４のF３の長さにより示されるように、図３に示す長さと比べて増大する。
【００３８】
大きさが変化するのは、ピストン３４の前進に伴い、カム４６が回動ガイド１６の摺動面７８に沿って結合部材４８周りに移動することによるものである。ピストン３４が前進すると、回動ガイド１６との関係におけるカム４６の機械的利点が増大し、F３の大きさが増大する。回動点３０から遠く離れた位置でF３が回動ガイド１６に作用するために、力F１と比較してモーメントの腕が大きくなり、F３の大きさの増大による作用が増幅する点がより重要である。従って、エンドレス駆動要素６に作用し得る利用可能なトルクは、開始時は最小レベルであり、エンドレス駆動要素６の摩耗・伸張が進むにつれて増大する。
【００３９】
F３の大きさの変化は、F３のベクトルとＦ２のベクトルの比率として表すこともできる。F３のベクトルとＦ２のベクトルの比率は、ピストン３４の伸縮に伴い変化する。ピストン３４が前進すると、ベクトルF３とベクトルＦ２の比率は、図４にＦ３ベクトル及びＦ２ベクトルが同一の長さで示されているように、１：１の関係に近づく。
【００４０】
図５を参照すると、ガイドに作用する力が、本発明のテンショナアセンブリ１８及び回動ガイド１６(実線)との位置と、図６に示す従来技術のテンショナ１１８及びガイド１１６(破線)の関数として図示されている。
【００４１】
図５より、従来技術の力曲線のほうが大幅に急な傾斜を描いていることがわかる。換言すれば、本発明のテンショナアセンブリ１８及びガイド１６と比べ、ガイド１１６に作用する力は、位置の変化に伴ってより大きく変化する。本発明の力の変化を小さくすることで、上限において回動ガイド１６に作用する力を低減し、且つ下限において回動ガイド１６に作用する力を増大させることができる。回動ガイド１６に作用する力の変化を小さくすることで、チェーン６の張力がより均一の状態に保たれ、構成要素の摩耗が減少し、駆動システム４により生じる騒音が低減される。
【００４２】
図７を参照すると、本発明の第二の実施形態のテンショナアセンブリ２１８が図示されている。この実施形態では、バイアスアセンブリ２４３は一般的に圧縮ばね２４６と一対のキャップ２４８とを有する。
【００４３】
各キャップ２４８は円筒形部分から延出するアーチ状端部を有する。円筒形部分はばね２４６の内径に摩擦係合する。
【００４４】
回動ガイド１６は、ガイドの第二の遠位端にフック構造２８０が形成されている点を除き、従来技術のガイド１１６と同様である。フック構造２８０は回動して、キャップ２４８の一方を受け止める。
【００４５】
油圧アクチュエータ３６は、外被がキャップ２４８の他方を受容する回動構造２５０を有する点を除き、第一の実施形態の油圧アクチュエータ３６と同じである。
【００４６】
図８を参照すると、テンショナアセンブリ２１８の油圧アクチュエータ３６は後退位置にある。この位置で、バイアスアセンブリ２４３のばね２４６が圧縮され、力ＦＢを発生する。しかし、バイアスアセンブリ２４３の幾何学的形状により、力ＦＢは油圧アクチュエータ３６により発生された力とは反対方向に作用し、油圧アクチュエータ３６により発生された力を減ずる。
【００４７】
ピストン３４が後退位置から前進位置へ移動すると、力ＦＢは、回動点３０を介して力ＦＢが作用する点へ向きを変える。このとき、ばね２４６は最大限に圧縮されるが、ＦＢはテンショナアセンブリ２１８の動作には何ら影響しない。ピストン３４が前進を続けると、ＦＢは回動点３０に対し、同一方向に作用し、油圧アクチュエータ３６の力と協働し油圧アクチュエータ３６の力を増大させる方向に向けられる。
【００４８】
バイアスアセンブリの全体的な作用は、エンドレス駆動要素に張力を付与するトルクが開始時は最小レベルであり、エンドレス駆動要素の摩耗・伸張が進むにつれて増大し、これによりエンドレス駆動要素における張力を比較的一定に保つ、テンショナアセンブリを提供することである。
【００４９】
本発明の上記各実施形態は本発明の例示を意図するものであり、当業者は本発明の範囲を逸脱することなく本発明に変更や修正を加えることができる。本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明のテンショナアセンブリ及び回動ガイドを備える、タイミングシステム及びエンジンの側部断面図
【図２】本発明のテンショナアセンブリ及び回動ガイドの分解斜視図
【図３】ピストンが後退位置にある、本発明のテンショナアセンブリ及びガイドの側面図
【図４】ピストンが前進位置にある、本発明のテンショナアセンブリ及び回動ガイドの側面図
【図５】ガイドの作用する力（単位：N）をガイド位置の関数としてプロットした、従来技術のガイドと本発明のガイドの示力図
【図６】従来技術のテンショナアセンブリ及びガイドの部分側面図
【図７】本発明の第二実施形態の分解図
【図８】油圧アクチュエータが後退位置にある、図７の実施形態の平面図
【図９】油圧アクチュエータが前進位置にある、図７の実施形態の平面図
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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