(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧テンショナにおいて、
流体チャンバを画成する孔が形成されたハウジングと、
前記孔内にスライド可能に受け入れられた中空プランジャと、
前記プランジャを前記孔から突出する方向に付勢する第１のスプリングと、
前記ハウジング内に形成され、前記流体チャンバを加圧オイル源に接続するための流路と、
前記流路に設けられ、前記チャンバ内へのオイルの流れを許容しかつ逆方向へのオイルの流れを阻止するチェックバルブとを備え、
前記チェックバルブが、シートと、移動可能なバルブ部材とを有し、該バルブ部材が、前記シートに対して線接触する半球殻状のディスクから構成されている、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
【請求項２】
請求項１記載の液圧テンショナにおいて、
前記チェックバルブが、前記ディスクと接触して該ディスクの凸面側を前記シート側に付勢する第２のスプリングと、該第２のスプリングおよび前記ディスクを囲繞するリテーニングキャップとをさらに備えた、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
【請求項３】
請求項２記載の液圧テンショナにおいて、
前記リテーニングキャップが、前記ディスクを通るオイルの流れを許容する複数の開孔を有している、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
【請求項４】
請求項１記載の液圧テンショナにおいて、
前記シートがテーパ状の孔を有している、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
【請求項５】
液圧テンショナにおいて、
流体チャンバを画成する孔が形成されたハウジングと、
前記孔内にスライド可能に受け入れられた中空プランジャと、
前記プランジャを前記孔から突出する方向に付勢する第１のスプリングと、
前記ハウジング内に形成され、前記流体チャンバを加圧オイル源に接続するための流路と、
前記チャンバ内へのオイルの流れを許容しかつ逆方向へのオイルの流れを阻止するために前記流路に設けられるとともに、テーパ状シートおよび移動可能なバルブ部材を有し、該バルブ部材が、前記テーパ状シートに対して線接触する半球殻形状のディスクから構成されているチェックバルブとを備え、
第２のスプリングが前記ディスクを内方に付勢し、
リテーニングキャップが前記第２のスプリングおよびディスクを囲繞し、
前記第２のスプリングが前記リテーニングキャップ側に付勢されるとともに、
前記リテーニングキャップがチャンバ内へのオイルの流れを許容する幾つかの開孔を有している、
ことを特徴とする液圧テンショナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧テンショナに関し、詳細には、その構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
発明の背景
本発明は、曲線状のディスク(a contoured disc)を有するチェックバルブを備えた液圧テンショナに関する。このチェックバルブは、テンショナに見られるキャビテーション（cavitation）および粘着（stiction）という二つの問題に取り組んでいる。
【０００３】
液圧テンショナは、一般に、自動車用タイミングシステムにおけるチェーン駆動システムの制御装置として用いられている。チェーンの緊張力は、温度の幅広い変化やエンジンの種々の部品間の線膨張係数の違いにより大きく変化し得る。さらに、長期間の使用中のチェーン部品の摩耗がチェーンの緊張力を減少させる。液圧テンショナは、エンジンタイミングシステム内でカムシャフトをクランクシャフトに連結するチェーンやベルトの緩みをとるのに用いられている。
【０００４】
典型的な液圧テンショナは、孔を有するハウジングと、孔によって画成された流体チャンバと、スプリングによって孔から突出する方向に付勢された中空のピストンとから構成されている。液圧テンショナ内には、加圧流体源から流体チャンバ内への流体の流れを許容し、かつ逆方向の流体の流れを阻止するチェックバルブも含まれている。チェーンからピストンに内方に作用する力は、外方に作用する流体の抗力（液圧）およびスプリング力と均衡している。
【０００５】
液圧テンショナの例は、米国特許第 5,346,436号の中に見出され、該特許は、引用することによって本明細書の中に含まれる。
【０００６】
チェックバルブは、チャンバ内への速やかな流れを許容し、かつ逆方向の流れを制限しあるいは阻止するように、最適に設計されている。流れの変化に対するバルブの応答性は、ボールあるいはディスクの質量、オリフィスの大きさ、およびチェックバルブスプリングの予荷重およびばね力により、規制されている。
【０００７】
始動時には、ピストンスプリングがピストンを外方に押し付けてチャンバ内に負圧状態を作り出す。これにより、チェックバルブが開いてチャンバ内に流体が流入する。通常の運転状態時における高温のレベルに油温が上昇するまでは、オイルの粘性は高く、チェックバルブを通るオイルの流れは遅い。
【０００８】
このような状態では、突出するピストンにより生じるチャンバ容積の膨張に適合するほど、チャンバ内に速くオイルが流入することができず、その結果、チャンバ内には、チェーンの振動を適切に減衰させるほどの十分なオイルが含まれてはいない。
【０００９】
このようにチャンバ内に十分な流体が存在していない低圧の状態は、キャビテーション（cavitation）として知られており、テンショナおよびチェーンに損傷を与える。
【００１０】
川島らによる米国特許第 4,940,447号は、ピストン下部に取り付けられた、フラット・チェックプレートを有するリテーナを用いることによって、このキャビテーションの問題に取り組んでいる。このプレートは、チャンバ内への流路あるいは導入路を開閉する二つの位置の間を移動可能になっている。
【００１１】
チェックプレートの最小のストロークによってピストン内の流路は大きく開き、その結果、流路を通って圧力チャンバ内に多量のオイルが流入できる。このようにして、フラット・チェックプレート型バルブの迅速な応答性によって、キャビテーションが最少に抑えられている。
【００１２】
米国特許第 4,940,447号はキャビテーションの問題に取り組もうとしているが、フラット・チェックプレートは、粘着（stiction）と呼ばれる他の問題に直面している。二つの平坦面、言い換えれば、フラット・チェックプレートつまりフラット・ディスクと、フラット・リテーナつまりフラット・チェックバルブシートとの間に油膜が存在していると、二つの部材間の粘着力がチェックバルブの性能に悪影響を及ぼす。
【００１３】
チェックバルブを通ってチャンバ内に流入するオイルは、ディスクを開位置に押しやる。しかしながら、とくにエンジン始動時に起きる、チェックバルブ両側の圧力差が低い状態のときには、フラット・ディスクは、粘着のために反応しない。フラット・ディスクが、フラット・バルブシートに密着しているとき、流体がチャンバ内に速やかに流入するのが妨げられる。
【００１４】
本発明においては、曲線状のディスクを備えたチェックバルブ組立体が、ボールチェックバルブにつきもののキャビテーションの問題と、標準的なフラット・ディスク型チェックバルブにつきものの粘着の問題に取り組むために用いられている。この曲線形状は、フラット・ディスクで通常起きる、チェックバルブシートとの全面型の接触よりもむしろ線状の接触をもたらす。
【００１５】
この線接触およびこれに関連する曲率により、ディスクおよびシート間のオイル流路は、制限が少ないものになる。一般に、フラット・ディスクおよびシートの配置は、非常に制限されかつ粘着をもたらす長いオイル流路を有している。ディスクおよびシート間の線接触は、閉塞時に高い接触圧をもたらすので、シート面には残滓やスラッジが溜まらない。これにより、粘着が最少に抑えられる。
【００１６】
また、チェックバルブの性能は、バルブの可動部材の質量やバルブ開放時のオリフィスの大きさ、スプリング予荷重およびスプリング力により制約を受ける。本発明によるバルブの導入口側におけるオリフィスサイズは、チャンバ内でキャビテーションが起きにくくするために、低温のオイルがチャンバ内に速やかに流入できるほど十分な大きさになっている。
【００１７】
このように、本発明の目的は、キャビテーションを抑制でき、しかもディスク型チェックバルブにつきものの粘着の問題を解消できる液圧テンショナを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る液圧テンショナは、流体チャンバを画成する孔が形成されたハウジングと、前記孔内にスライド可能に受け入れられた中空プランジャと、前記プランジャを前記孔から突出する方向に付勢する第１のスプリングと、前記ハウジング内に形成され、前記流体チャンバを加圧オイル源に接続するための流路と、前記流路に設けられ、前記チャンバ内へのオイルの流れを許容しかつ逆方向へのオイルの流れを阻止するチェックバルブとを備え、前記チェックバルブが、シートと、移動可能なバルブ部材とを有し、該バルブ部材が、前記シートに対して線接触する半球殻状のディスクから構成されていることを特徴としている。
【００１９】
請求項２の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記チェックバルブが、前記ディスクと接触して該ディスクの凸面側を前記シート側に付勢する第２のスプリングと、該第２のスプリングおよび前記ディスクを囲繞するリテーニングキャップとをさらに備えたことを特徴としている。
【００２０】
請求項３の発明に係る液圧テンショナは、請求項２において、前記リテーニングキャップが、前記ディスクを通るオイルの流れを許容する複数の開孔を有していることを特徴としている。
【００２１】
請求項４の発明に係る液圧テンショナは、請求項１において、前記シートがテーパ状の孔を有していることを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明に係る液圧テンショナは、流体チャンバを画成する孔が形成されたハウジングと、前記孔内にスライド可能に受け入れられた中空プランジャと、前記プランジャを前記孔から突出する方向に付勢する第１のスプリングと、前記ハウジング内に形成され、前記流体チャンバを加圧オイル源に接続するための流路と、前記チャンバ内へのオイルの流れを許容しかつ逆方向へのオイルの流れを阻止するために前記流路に設けられるとともに、テーパ状シートおよび移動可能なバルブ部材を有し、該バルブ部材が、前記テーパ状シートに対して線接触する半球殻形状のディスクから構成されているチェックバルブとを備え、第２のスプリングが前記ディスクを内方に付勢し、リテーニングキャップが前記第２のスプリングおよびディスクを囲繞し、前記第２のスプリングが前記リテーニングキャップ側に付勢されるとともに、前記リテーニングキャップがチャンバ内へのオイルの流れを許容する幾つかの開孔を有していることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る液圧テンショナにおいては、チェックバルブが、半球殻形状のディスクから構成されたバルブ部材とシートとから構成されているので、バルブ部材の最小のストロークによって流路が大きく開き、これにより、流体チャンバ内に多量のオイルを流入できる。このようにして、バルブ部材の迅速な応答性によって、キャビテーションを最少に抑えることができる。
【００２４】
しかも、本発明では、バルブ部材が半球殻形状のディスクから構成されていることにより、バルブ部材とシートとが線状に接触する。これにより、バルブ部材とシートとの間の粘着を最少に抑えることができる。また、バルブ部材およびシートが線状に接触することにより、バルブ部材の閉塞時に高い接触圧が得られるので、残滓やスラッジがシート面に溜まらず、その結果、粘着の問題を解消できる。
【００２５】
また、本発明においては、ディスクを囲繞するキャップが幾つかの開孔を有しているので、これらの開孔により、流体チャンバ内への流体の流れを良好にすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発明の要約
本発明は、流体の高速な流れおよび高速応答性の特徴を有する高速チェックバルブを備えた液圧テンショナに関する。該テンショナは、流体チャンバを形成する孔を中央に有するハウジングを含んでいる。中空プランジャが孔内にスライド可能に収容されており、孔との間で流体チャンバを画成している。プランジャすなわちピストンは、スプリングによってハウジングから突出する方向に付勢されている。ハウジング内には、チャンバを加圧流体源に接続するための流路が設けられている。
【００２７】
チャンバと加圧流体源との間には、チャンバ内への流体の流れを許容し、逆方向への流体の流れを阻止するためのチェックバルブが設けられている。このチェックバルブは、曲線状の面を有するディスクと、該ディスクに接触するバルブシートと、ディスクの曲面内に配置され、曲面をバルブシート側に対向させたままディスクを通常の閉位置に付勢するスプリングと、スプリングおよびディスクを囲むリテーニングキャップとを有している。またチェックバルブは、ボール・チェックバルブと比較して、大きなオリフィスを有している。
【００２８】
流体はリザーバによって供給され、チェックバルブを通って加圧チャンバ内に流入する。圧力差を生じさせるために、テンショナピストンに付勢力を及ぼす圧縮スプリングが通常用いられている。これにより、ピストンがチェックバルブから離れて移動するとき、チャンバ内に負圧状態が生じ、これにより、バルブを通ってチャンバ内に流体が流入する。
【００２９】
チェーンが弛みあるいは引っ張られるとき、チェーンの振動状態に応じて、ピストンが突出しあるいは後退する。スプリングおよび流体のピストンに対する外方への力は、チェーンのピストンに対する内方への力と釣り合う。
【００３０】
なお、本発明のこれらおよびその他の特徴・目的をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳細な記述が参照されるべきである。
【００３１】
好ましい実施態様の詳細な説明
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明によるチェックバルブ１００を備えた液圧テンショナ１０を示している。テンショナ１０は、孔２３が中央に形成されたハウジング２０を有している。孔２３は、図示しない加圧流体源から流路２４を通って流入した流体で満たされる。なお、加圧流体源は、オイルポンプあるいはリザーバで構成される。
【００３２】
ハウジング２０は、孔２３内にピストンあるいは中空のプランジャ４０を収容している。プランジャ４０は、孔２３との間で流体チャンバ２２を形成している。プランジャ４０は、内部空間４２と、上端部４４とを有している。上端部４４は、チェーンスパンに沿って緊張力を作用させるための図示しないレバーあるいはアームと接触している。スプリング（第１のスプリング）６０が、プランジャ上端部４４の内壁部４８と接触しており、プランジャ４０を孔２３から突出する外方向に付勢している。
【００３３】
流体チャンバ２２および流路２４の間には、該チャンバ２２内への流体の流れを許容し、かつ逆方向への流体の流れを阻止するチェックバルブ１００が設けられている。
【００３４】
チェックバルブ１００は、湾曲した頂上面を有するディスク１を含んでいる。ディスク１は、図２に示すように、凸状曲面部２５がバルブシート２に対向する半円形状を有しているのが好ましい。ディスク１の凸状曲面部２５の下面は、テーパ状のバルブシート２に接触して、該バルブシート２を閉じる。ディスク１の上面側の凹面２７は、チェックバルブスプリング３と接触しており、ディスク１を閉位置側に付勢している。
【００３５】
リテーニングキャップ４は、スプリング３およびディスク１を囲繞している。リテーニングキャップ４は、チャンバ２２の内外に流体を流すための開孔５，６および７を有している。スプリング３は、キャップ４の内壁面とディスク１との間で挟持されている。ディスク１の形状は、異なる流速に対してディスク１が素早く反応するのを可能にしている。
【００３６】
通常の運転状態において液圧テンショナ１０の始動時には、チャンバ２２内に低圧（負圧）状態が形成され、この低圧状態により、チェックバルブ１００および流路２４を通ってチャンバ２２内に流体が流入し、チャンバ２２が流体で満たされる。チェックバルブ１００の両側の差圧状態により、チェックバルブ１００が開き、チャンバ２２内に流体が流入する。
【００３７】
チャンバ２２内に流体が流入すると、スプリング６０によるバネ力および外部の圧力源から供給された流体による液圧により、プランジャ４０がチャンバ２２から外方に移動する。チャンバ２２が流体で満たされると、チェックバルブ１００がチャンバ２２から逆方向への流体の流れを阻止する。
【００３８】
運転中には、プランジャ４０に対するチェーンからの力は、スプリング６０のバネ力およびチャンバ２２内の液圧と均衡している。ディスク１は、圧力差に素早く反応して、チェックバルブ１００を開閉する。
【００３９】
液圧テンショナ１０が低温状態下で始動されたとき、流体の粘性が非常に高いことにより、流体はリザーバからチャンバ２２内に非常にゆっくりと流れる。したがって、チェックバルブ１００を通る流体の高速の流れが必要になる。典型的なボールチェックバルブはオリフィスの大きさに限界があるので、キャビテーションを防止するのに十分な高速の流体の流れを提供することができない。
【００４０】
これに対して、本発明によるディスク型チェックバルブ１００は、質量が小さく、ボール型チェックバルブと比較して、オリフィスが大きいので、高速の流体の流れを有している。チェックバルブ１００は、素早く反応し、キャビテーションの影響を最少にするために十分な流体の流れを提供する。
【００４１】
また、チェックバルブ１００の形状は、始動時における粘着の影響を最少にしている。曲線状のディスクを有しないディスク型チェックバルブにおいては、フラット・ディスクおよびフラット・チェックバルブシートに油膜が形成され、該油膜はチェックバルブの開動作を阻害し、液圧に対する応答性を低下させる。
【００４２】
これに対して、本発明においては、バルブ閉動作時に高い接触圧を生じる線接触状態がディスク１およびバルブシート２間に形成され、これにより、バルブシート面に残滓やスラッジが溜まらなくなる。このようにして、ディスク１およびバルブシート２には油膜が蓄積されず、本発明では粘着が問題とはならない。
【００４３】
本発明が関連する技術分野の当業者は、とくに上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神あるいは本質的な特徴から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【００４４】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該分野の当業者にとって明らかであろう。
【００４５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る液圧テンショナによれば、バルブ部材が半球殻形状のディスクから構成されているので、バルブ部材の応答性を向上でき、これにより、キャビテーションを抑制できる効果がある。しかも、本発明によれば、バルブ部材が半球殻形状のディスクから構成されていることにより、バルブ部材とシートとが線状に接触することになるので、バルブ部材とシートとの間の粘着を最少に抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様による液圧テンショナの正面断面図。
【図２】図１の液圧テンショナにおけるディスク型チェックバルブおよびその関連部品の拡大図。
【符号の説明】
１          （チェックバルブ）ディスク，バルブ部材
２          （バルブ）シート
３          （チェックバルブ）スプリング，第２のスプリング
４            リテーニングキャップ（チェックバルブキャップ）
５，６，７    開孔
１００        チェックバルブ
１０          液圧テンショナ
２０          ハウジング
２２          流体チャンバ
２３          孔
２４          流路
４０        （中空）プランジャ
６０        （第１の）スプリング
【図１】
0003805081.tif 000002
【図２】
0003805081.tif 000003