(57)【要約】【課題】油圧式テンショナにおけるチェックバルブのシート面の耐摩耗性を向上させて、テンショナの耐久寿命を延長することである。【解決手段】シリンダ１内に摺動可能に組み込まれたプランジャ２が仕切る圧力室９とリザーバ室１０とを連通する通路１１の圧力室９側の端部内周に形成され、圧力室９内の圧力がリザーバ室１０内の圧力より高くなったときに通路１１を閉じるチェックボール１４と接触するシート面１３を浸炭焼入用鋼で形成し、その熱処理条件を適切に設定して熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とすることにより、炭化物の析出を抑えるとともに、チェックボール１４と同等以上の表面硬度が得られるようにして、シート面１３の耐摩耗性を向上させ、油圧式テンショナの耐久寿命を延長したのである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油が充填されたシリンダの内部に、この内部を圧力室とリザーバ室とに仕切る摺動可能なプランジャと、このプランジャと共に軸方向に移動して先端部がシリンダの外部に臨むプッシュロッドと、前記プランジャおよびプッシュロッドを外方向に向けて押圧するスプリングとを組込み、前記プランジャには圧力室とリザーバ室とを連通する通路を形成し、この通路に形成されたシート面に対してチェックボールを接触離反可能に設け、圧力室内の圧力がリザーバ室内の圧力より高くなるとチェックボールをシート面に接触させて通路を閉じるようにした油圧式テンショナにおいて、前記シート面を浸炭焼入用鋼で形成して、その熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％としたことを特徴とする油圧式テンショナ。
【請求項２】
ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なプランジャと、このプランジャを外方向に向けて押圧するスプリングとを組込み、前記ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、この給油通路の油出口側にシート面に対するチェックボールの接触によって圧力室内の作動油が給油通路側に逆流するのを防止するチェックバルブを設けた油圧式テンショナにおいて、前記シート面を浸炭焼入用鋼で形成して、その熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％としたことを特徴とする油圧式テンショナ。
【請求項３】
前記シート面の表面硬度がＨｖ８００以上である請求項１または２に記載の油圧式テンショナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として、カム軸駆動用のベルトやチェーンの張力を一定に保持する油圧式テンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧式テンショナは、油圧ダンパ部を有し、この油圧ダンパ部においてベルトやチェーンからの変動荷重を支持し、ベルトやチェーンの振動を吸収するようにしている。油圧ダンパ部は、シート面に対してチェックボールを接触離反自在に設けたチェックバルブを有している。このチェックバルブは、油圧ダンパ部に押し込み方向の荷重を受けるとチェックボールがシート面に密着し、作動油が充填された圧力室内を密封状態に保持して、作動油の流動を防止するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２５４４８号公報（図１２、１３）
【０００４】
このような油圧式テンショナでは、油圧ダンパ部に高周波の変動荷重が付与されてチェックバルブが頻繁に開閉を繰り返す。このため、チェックバルブが閉じる毎に互いに接触するチェックボールとシート面は、それぞれ耐摩耗性を向上させるための対策がとられている。具体的には、チェックボールは軸受鋼で形成して焼入れを行い、一方、シート面については、鍛造加工が可能な機械構造用合金鋼、例えばクロム鋼、クロムモリブデン鋼等の浸炭焼入用鋼で形成して浸炭焼入れ焼戻しを行うことが多い。
【０００５】
しかし、通常は、常に同じ部位でチェックボールに接触するシート面の方が、回転自在でシート面への接触部位が変化するチェックボールよりも早く摩耗してしまう。そして、このシート面の摩耗により、チェックバルブが作動油の流動を防止できなくなったり、チェックボールがシート面に吸着して離反しなくなる等の作動不良が発生し、テンショナの耐久寿命が短くなるという不都合が発生する場合があった。
【０００６】
これに対して、本出願人は、チェックバルブのシート面の表面硬度をチェックボールの表面硬度より高くすることにより、シート面の摩耗の抑制を図った油圧式テンショナを既に提案している（特願２００１−１６６６５９号）。しかし、この油圧式テンショナでは、シート面に熱処理を施すときの条件によっては、炭化物が析出して摩耗の早期増大を誘発し、上記の一般的なテンショナと同程度の耐久寿命しか得られない場合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、油圧式テンショナにおけるチェックバルブのシート面の耐摩耗性を向上させて、テンショナの耐久寿命を延長することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、第１の発明においては、作動油が充填されたシリンダの内部に、この内部を圧力室とリザーバ室とに仕切る摺動可能なプランジャと、このプランジャと共に軸方向に移動して先端部がシリンダの外部に臨むプッシュロッドと、前記プランジャおよびプッシュロッドを外方向に向けて押圧するスプリングとを組込み、前記プランジャには圧力室とリザーバ室とを連通する通路を形成し、この通路に形成されたシート面に対してチェックボールを接触離反可能に設け、圧力室内の圧力がリザーバ室内の圧力より高くなるとチェックボールをシート面に接触させて通路を閉じるようにした油圧式テンショナにおいて、前記シート面を浸炭焼入用鋼で形成して、その熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とした構成を採用した。
【０００９】
また、第２の発明においては、ハウジングに形成されたシリンダ室内に摺動可能なプランジャと、このプランジャを外方向に向けて押圧するスプリングとを組込み、前記ハウジングにはプランジャの背部に形成された圧力室に連通する給油通路を設け、この給油通路の油出口側にシート面に対するチェックボールの接触によって圧力室内の作動油が給油通路側に逆流するのを防止するチェックバルブを設けた油圧式テンショナにおいて、前記シート面を浸炭焼入用鋼で形成して、その熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とした構成を採用した。
【００１０】
すなわち、従来の浸炭焼入用鋼から成るシート面の熱処理条件では、熱処理後の表面炭素濃度が０．７５％を越え、シート面に炭化物が析出する場合が多かったのに対して、シート面の熱処理条件を適切に設定し、表面炭素濃度を０．７５％以下として炭化物が析出しないようにするとともに、表面炭素濃度を０．５５％以上として接触相手材であるチェックボールと略同等の表面硬度を確保することにより、シート面の摩耗の進展を抑えられるようにしたのである。
【００１１】
図６は、シート面の熱処理後の表面炭素濃度が０．５５〜０．７５％のものと、表面炭素濃度が０．７５％を越えるものとについて、表面硬度と摩耗量の関係を調査した結果を示す。従来のようにシート面の表面炭素濃度が高い条件では、炭化物の析出により表面硬度を高くしても摩耗量が変わらない場合があるが、表面炭素濃度を低くして炭化物の析出をなくすことにより、摩耗量を確実に減少させることができる。
【００１２】
また、チェックボールの表面硬度はＨｖ８００程度であるため、シート面の表面硬度をＨｖ８００以上とすることにより、シート面の摩耗の進み方をさらに遅くすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、ベルトの張力を一定に保持する油圧式テンショナを示す。この油圧式テンショナは、底付きの筒体１ａとその内部に嵌合されたバルブスリーブ１ｂとで形成したシリンダ１に作動油を充填し、シリンダ１内にバルブスリーブ１ｂの内周に沿って摺動可能なプランジャ２を組み込んで、プランジャ２の上面に形成したロッド挿入孔３内にプッシュロッド４の下端部を挿入したものである。
【００１４】
前記プッシュロッド４は、その上部がシリンダ１の上部開口を密閉するオイルシール等のシール部材５をスライド自在に貫通してシリンダ１の外部に臨んでいる。また、プッシュロッド４には、シリンダ１内に位置する部分に筒体１ａの内周に沿って摺動可能なウェアリング６が嵌合されており、このウェアリング６は、その下方に設けられたスプリング７で押圧されてプッシュロッド４の外周に形成された肩部４ａに押し付けられている。すなわち、プッシュロッド４は、スプリング７の押圧によってウェアリング６を介して外方向へ付勢されている。
【００１５】
一方、前記プランジャ２は、その下方に設けられたプランジャスプリング８の押圧によってプッシュロッド４の下端部に押し付けられている。また、プランジャ２には、その下方に設けられた圧力室９と上方に形成されたリザーバ室１０とを連通する通路１１が形成され、この通路１１の圧力室９側の開口部にチェックバルブ１２が設けられている。
【００１６】
チェックバルブ１２は、通路１１の圧力室９側の開口端に形成されたシート面１３に対して接触離反可能なチェックボール１４と、このチェックボール１４の開閉量を制限するリテーナ１５とから成り、圧力室９内の圧力がリザーバ室１０内の圧力より高くなると、チェックボール１４がシート面１３に接触して通路１１を閉じるようになっている。
【００１７】
このため、互いに頻繁に接触するチェックボール１４とシート面１３には、それぞれ耐摩耗性を向上させるための対策がとられている。すなわち、チェックボール１４は、軸受鋼で形成して焼入れを行い、一方、シート面１３については、プランジャ２全体を機械構造用合金鋼、例えばクロム鋼、クロムモリブデン鋼等の浸炭焼入用鋼で形成して、表面炭素濃度が０．５５〜０．７５％の範囲に入るように熱処理（浸炭焼入れ焼戻し）した後、ショットピーニングの一種であるＷＰＣ処理を施している。これにより、シート面１３は、炭化物の析出がない組織が得られ、表面硬度もＨｖ９００以上となっている。
【００１８】
ここで、上記のシート面１３の熱処理における表面炭素濃度の制御は、予熱、均熱、浸炭、拡散、焼入れ、サブゼロ処理および焼戻しの各工程について、処理時間および処理温度を炉の仕様や処理個数に応じて適切に設定することにより行われる。
【００１９】
また、ＷＰＣ処理は、シート面１３と同等以上の硬度を有する４０〜２００μｍ程度のショットを１００ｍ／ｓｅｃ以上の速度でシート面１３に噴射する処理で、シート面１３の表層をＡ３　変態点以上の温度領域で繰り返し急熱、急冷することにより熱処理効果と鍛練効果で硬化させることができる。同時に、シート面１３表層では残留オーステナイトのマルテンサイト化や、再結晶、微細化が行われて高硬度で靱性に富む組織が得られ、内部残留圧縮応力も高められる。
【００２０】
なお、熱処理後のシート面１３の表面硬度をさらに高める処理としては、上記のＷＰＣ処理以外にも、硬質クロムめっき処理、ＴｉＮ硬質被膜処理または非晶質カーボン硬質被膜処理等を採用することができる。
【００２１】
この油圧式テンショナは、上記の構成であり、図示省略したカム軸駆動用のベルトがカム軸の負荷の変動により振動し、ベルト張力が増大してプッシュロッド４が押し込まれると、チェックボール１４がシート面１３に接触して通路１１を閉じ、圧力室９内の作動油によってプッシュロッド４に付与される押し込み力を緩衝する。
【００２２】
そして、上記押し込み力がスプリング７とプランジャスプリング８の弾力の合力より大きい場合は、圧力室９内の作動油がバルブスリーブ１ｂとプランジャ２の摺動面間からリザーバ室１０内にリークし、上記合力と押し込み力が釣り合う位置までプランジャ２がゆっくりと下降してベルトの張力変化を吸収し、ベルトの張力を一定に保持する。
【００２３】
一方、ベルトに弛みが生じると、スプリング７およびプランジャスプリング８の押圧によってプランジャ２およびプッシュロッド４が外方向に移動する。このとき、圧力室９内の圧力がリザーバ室１０内の圧力より低下するため、チェックボール１４はシート面１３から離反して通路１１を開放する。これにより、リザーバ室１０内の作動油が通路１１から圧力室９内に流れ、プランジャ２およびプッシュロッド４が外方向に急速に移動してベルトの弛みを直ちに吸収するようになっている。
【００２４】
ここで、チェックボール１４は回転自在でシート面１３への接触部位が変化するのに対して、シート面１３のチェックボール１４に対する接触部位は一定であるが、シート面１３は、前述のように炭化物の析出がない組織に熱処理し、かつ表面硬度をチェックボール１４よりも高めたことにより、十分な耐摩耗性を有しており、短期間に摩耗が大きく進展することはない。
【００２５】
従って、この油圧式テンショナでは、カム軸によるエンジン駆動等でベルトが高周波で振動し、チェックバルブが頻繁に開閉を繰り返しても、従来のように短期間でシート面の摩耗によるチェックバルブ作動不良等のトラブルが発生することがなく、長期間安定して使用することができる。
【００２６】
上述したシート面の耐摩耗性向上効果を確認するために、以下のような試験を行ったところ、図３および図４に示す結果を得た。試験では、クロム鋼からなるプランジャのシート面を従来通り熱処理して表面炭素濃度が０．７６％以上となった試料（比較例）と、熱処理条件を適切に設定して表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とした試料（実施例）とを用意した。そして、実施例では炭化物の析出がなく、比較例には炭化物が析出していることを確認し、各試料にＷＰＣ処理を施した後、軸受鋼からなる表面硬度Ｈｖ８００のボールを各試料のシート面に所定の荷重で繰り返し押し付けた。
【００２７】
図３は、所定回数ボールを押し付けた後のシート面の摩耗量を複数の試料について調査した結果を、図４は、シート面の摩耗の進み方の調査結果をそれぞれ示している。これらの結果から、実施例は、比較例に比べて耐摩耗性が確実に向上しており、テンショナの耐久寿命を大幅に延長できることが確認された。
【００２８】
上述した実施形態では、ベルトの張力を調整する油圧式テンショナについて説明したが、油圧式テンショナはこれに限定されず、図５に示すようなチェーンテンショナであってもよい。
【００２９】
図５に示すチェーンテンショナにおいては、ハウジング３０に形成されたシリンダ室３１内に摺動可能なプランジャ３２と、このプランジャ３２を外方向に押圧するスプリング３３とを組込み、ハウジング３０にはプランジャ３２の背部に形成された圧力室３４に連通する給油通路３５を設け、この給油通路３５の油出口側に圧力室３４内の作動油が給油通路３５側に逆流するのを防止するチェックバルブ３６を設けている。
【００３０】
前記チェックバルブ３６は、シリンダ室３１内に組み込まれたバルブシート３７に給油通路３５と圧力室３４とを連通する通路３８を形成して、この通路３８内にシート面３９を設け、シート面３９に対して接触離反可能なチェックボール４０の開閉量をリテーナ４１によって制限している。
【００３１】
また、前記プランジャ３２には、その後端面で開口する軸方向のロッド挿入孔４２を形成し、このロッド挿入孔４２の開口部内周に雌ねじ４３を形成し、この雌ねじ４３にスクリューロッド４４の外周に形成された雄ねじ４５をねじ係合し、このスクリューロッド４４に先端面で開口する軸方向のスプリング挿入孔４６とロッド挿入孔４２の閉塞端間にスプリング４７を組み込んで、プランジャ３２とスクリューロッド４４とを相反する方向に押圧している。
【００３２】
ここで、雌ねじ４３と雄ねじ４５のねじ山は、プランジャ３２に付与される押し込み方向の荷重を受ける圧力側フランク４８のフランク角が遊び側フランク４９のフランク角より大きい鋸歯状とされ、この鋸歯状ねじ山にスプリング４７の弾力によってスクリューロッド４４が回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。
【００３３】
このチェーンテンショナは、上記の構成であり、外方向に付勢されたプランジャ３２が図示省略したカム軸駆動用のチェーンを押圧しており、チェーンに弛みが生じた場合に、スプリング３３によってプランジャ３２を外方向に移動させてチェーンの弛みを吸収するようになっている。
【００３４】
プランジャ３２が外方向へ移動するときには、スクリューロッド４４もプランジャ３２とともに移動してバルブシート３７から離れる。同時に、圧力室３４内の圧力が低下するため、チェックボール４０がシート面３９から離れ、給油通路３５から圧力室３４内に作動油が供給される。そして、プランジャ３２がチェーンの弛みを吸収して停止すると、スクリューロッド４４はスプリング４７の弾力により回転しつつ後退してバルブシート３７に接触する。
【００３５】
一方、チェーン張力が増大してプランジャ３２に押し込み力が付与されると、圧力室３４内の圧力が高くなるため、チェックボール４０はシート面３９に接触して通路３８を閉じ、プランジャ３２に付与される押し込み力が圧力室３４内の作動油とスプリング３３の弾力の合力によって緩衝される。
【００３６】
上記押し込み力が上記合力より大きい場合は、圧力室３４内の作動油がシリンダ室３１の内周面とプランジャ３２の摺動面間から外部にリークし、上記押し込み力と合力とが釣り合う位置までプランジャ３２が回転しつつゆっくりと後退する。
【００３７】
上記チェーンテンショナにおいても、チェックバルブ３６を形成するシート面３９を浸炭焼入用鋼で形成し、その熱処理条件を適切に設定して熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とすることにより、シート面３９の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、チェックバルブにおけるシート面を浸炭焼入用鋼で形成し、その熱処理後の表面炭素濃度を０．５５〜０．７５％とすることにより、シート面の炭化物の析出を抑えるとともに、表面硬度をチェックボールと同等以上として、耐摩耗性を向上させることができるので、油圧式テンショナの耐久寿命を従来よりも延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る油圧式テンショナの実施形態を示す縦断正面図
【図２】図１の油圧式テンショナのチェックバルブ部を拡大して示す縦断正面図
【図３】チェックバルブ部のシート面の摩耗試験結果を示すグラフ
【図４】チェックバルブ部のシート面の別の摩耗試験結果を示すグラフ
【図５】この発明に係る油圧式テンショナの他の実施形態を示す縦断正面図
【図６】表面炭素濃度および表面硬度と摩耗量の関係を示すグラフ
【符号の説明】
１　シリンダ
２　プランジャ
４　プッシュロッド
７　スプリング
９　圧力室
１０　リザーバ室
１１　通路
１３　シート面
１４　チェックボール
３０　ハウジング
３１　シリンダ室
３２　プランジャ
３３　スプリング
３４　圧力室
３５　給油通路
３６　チェックバルブ
３９　シート面
４０　チェックボール
【図１】
2004144256.tif 000003
【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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