JP2009293636A - ラチェット式油圧テンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】ラチェット式油圧テンショナにおいて、エンジン始動時のプランジャのバタツキを防止すること。
【解決手段】第１のプランジャ１２内の油室１８に油圧によって作動する作動体２０を挿入する。油室１８に油圧が加わらないときには、第２のプランジャ２８は、作動体２０側のスプリング２９の付勢力により第１のプランジャ１２に押し付けられた第１の姿勢Ａとされる。油室１８に油圧が加わると、第２のプランジャ２８は、第１の姿勢Ａから、当該油圧の力によりスプリング２９の付勢力に抗して作動筒２７内に押し込まれて第２の姿勢Ｂとされる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用エンジンのタイミングチェーンに適正な張力を付与するために用いられるラチェット式油圧テンショナに関する。

周知のように、エンジンのクランクシャフト側スプロケットと吸気側および排気側で対をなすカムシャフト側スプロケットとの間で回転を伝達するタイミングチェーンの走行時に生じる振動を抑止し、かつ、適正な張力を維持するために、テンショナが広く採用されている。

このテンショナは、ハウジングから突出するプランジャがエンジン本体側に揺動自在に軸支されてチェーンスリッパの揺動端近傍の背面を押圧することにより、チェーンスリッパのシュー面がチェーンの弛み側に摺動接触して張力を付加する構成とされている。

近時、ラチェット係止機構とチェックボール機構とを備えたラチェット式油圧テンショナが種々提案されている。

この種のラチェット式油圧テンショナの典型的な例としては、特許文献１および２にて提案されているものを挙げることができる。

特許文献１で提案されたラチェット式油圧テンショナは、油圧源から油を圧送して供給する油供給口側からチェックボール機構に至る油供給路に、ハウジングの外部へ過剰供給油を放出する過剰供給油用吐出路を連通させることによって、プランジャ内への過剰供給を抑制して、ヒュー音と称する騒音を低減するよう構成されている。

他方、特許文献２で提案されたラチェット式油圧テンショナは、油圧源から圧送される油を段階的に滞留させてチェックボール機構に供給する２つの油溜まり部をハウジングに凹設し、これら油溜まり部の相互間に連通する油量調節絞り孔を当該油溜まり部を仕切る隔壁に穿設することによって、油圧源から油が過剰供給された場合のプランジャの異常な飛び出しを防止するよう構成されている。

上記特許文献１および２に記載の技術の基礎となっているラチェット式油圧テンショナの構造について、図６を用いて説明する。

図６を参照して、基本的なラチェット式油圧テンショナ１００は、プランジャ１０１をハウジング１０２に対して摺動自在に設け、プランジャ１０１をリターンスプリング１０３によって突出方向に付勢している。また、プランジャ１０１の内部に設けた油室１０４とハウジング１０２との間にはチェックボール機構１０５を設けている。

スプロケット間に巻き掛けたタイミングチェーンに緩みが発生すると、チェックボール機構１０５を構成するチェックボール１０６およびボールシート１０７間に間隙ができるため、油の流動が許容され、図外の油圧ポンプで発生した油圧が油路を介して油室１０４内に作用し、油圧およびリターンスプリング１０３の付勢力によりプランジャ１０１が前進し、チェーンスリッパを押圧する。

プランジャ１０１が逆向きに移動しようとする場合には、チェックボール１０６がボールシート１０７に密着するため、油室１０４内の油は移動することがない。

また、上記ラチェット式油圧テンショナ１００は、プランジャ１０１の周面にラック１０８が形成され、ラック１０８に対してハウジング１０２に軸支されるとともにスプリング１０９にてプランジャ１０１の突出方向とは逆方向に付勢されたラチェット１１０が噛合されている。それゆえ、エンジン始動直後やアイドリング時などにおいて、油室１０４内の油圧が適正な値に達していないときには、プランジャ１０１のラック１０８に噛み合うラチェット１１０がプランジャ１０１の戻りを段階的に防止するようにしている。この結果、プランジャ１０１の後退を阻止し、タイミングチェーンの緊張力を維持できる。
特開２００３−２０６９９９号公報 特開２００３−２７８８５９号公報

ところで、図６に示した従来のラチェット式油圧テンショナ１００では、以下の問題点が指摘されている。

テンショナ１００内部の油室１０４に溜まった油は、エンジンが停止している間に、ハウジング１０２とプランジャ１０１との間に生じる隙間より漏れ出てしまう。そのため。長時間放置後のエンジン始動時の油室１０４は、油層１１１と空気層１１２との２層状態になる。この状態でエンジンを始動すると、空気層１１２によってプランジャ１０１がバタツキを起こし、プランジャ１０１とチェーンスリッパとの間での打音が発生する場合がある。

図７は上記テンショナ１００の空気層１１２によるバタツキによって異音が発生する振動波形の例を示す。この図により、テンショナ１００に供給される油圧が上昇するまでの間、およびエンジンの油通路内で空気がテンショナ１００に入り込んだときに、バタツキが発生していることがわかる。

ラチェット式油圧テンショナ１００には、上述したように、リターンスプリング１０３が挿入されているが、回転変動、すなわちトルク変動は、このリターンスプリング１０３の付勢力のみでは抑えきれない。

リターンスプリング１０３の付勢力を強くすることでプランジャ１０１のバタツキを防止することが考えられるが、通常運転時にタイミングチェーンの張力が高くなってしまい、タイミングチェーンの耐久性を確保できない。したがって、この手法を採用することはできない。

本発明は、上記技術的課題に鑑みなされたもので、長時間放置後のエンジン始動時のプランジャのバタツキを防止し得るラチェット式油圧テンショナの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかるラチェット式油圧テンショナは、エンジンのクランクシャフト側スプロケットと吸気側および排気側で対をなすカムシャフト側スプロケットとの間で回転を伝達するタイミングチェーンに適正な張力を付与するために用いられるラチェット式油圧テンショナであって、ハウジングに形成された収容孔に対して前後方向に往復移動自在に嵌め込まれた第１のプランジャと、第１のプランジャが走行するタイミングチェーンに向けてハウジングから突出するように第１のプランジャを前進方向に付勢する第１の付勢手段と、油供給口から圧送された油を第１のプランジャ内部に設けられた油室へ流入させてその逆流を阻止するチェックボール機構と、チェックボール機構の前方において油室内に挿入され、油圧によって作動する作動体とを備えており、前記作動体は、後端部が前記収容孔の底部に固定されるとともに前端部が前記油室内に臨む作動筒と、作動筒内に前後方向に往復移動自在に嵌め込められた第２のプランジャと、前記油室に油圧が加わらないときには第２のプランジャを前記第１のプランジャを押圧する第１の姿勢とし、前記油室に油圧が加わったときには第２のプランジャを作動筒内に押し込んだ第２の姿勢とするための切替手段とを含む。

上記ラチェット式油圧テンショナにおいて、前記切替手段は、前記作動筒と前記第２のプランジャとの間で形成される空間内に配置され、前記第１のプランジャを押圧するように前記第２のプランジャを前進方向に付勢する第２の付勢手段と、前記作動筒の後端部周縁において前記収容孔と前記チェックボール機構とを仕切るフランジに開けられ、前記収容孔と前記チェックボール機構とを連通させるスリットとをさらに含み、前記油室に油圧が加わらないときには第２の付勢手段の付勢力により前記第２のプランジャを前記第１の姿勢とし、前記油室に油圧が加わったときには当該油圧の力により第２の付勢手段の付勢力に抗して前記第２のプランジャを前記第２の姿勢とする。

第１のプランジャ内の油室に油圧によって作動する作動体が挿入されている。そのため、油室に油圧が加わらないときには、第２のプランジャは、第２の付勢手段の付勢力により第１のプランジャに押し付けられた第１の姿勢とされる。これにより、第１のプランジャは、第１のプランジャ側の第１の付勢手段と作動体側の第２の付勢手段との両者の付勢力によってタイミングチェーンを押すことになる。その結果、長時間放置後のエンジン始動時のタイミングチェーンのバタツキが抑えられる。そして、油室に油圧が加わると、第２のプランジャは、第１の姿勢から、当該油圧の力により第２の付勢手段の付勢力に抗して作動筒内に押し込まれた第２の姿勢に切り替わる。これにより、第１のプランジャは、油圧と第１のプランジャ側の第１の付勢手段の付勢力とによってタイミングチェーンを押すことになる。

本発明によると、長時間放置後のエンジン始動時のプランジャのバタツキを防止しすることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

[第１の実施の形態]
図１は本発明の第１の実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナＴの取り付け状態を示す図である。

図１においては、エンジンルーム内のクランクシャフトに取付けた駆動側スプロケット１とカムシャフトに取付けた吸気側および排気側で対をなす被駆動側スプロケット２，３との間にタイミングチェーン４が矢印方向に走行するように巻き掛けられている。

タイミングチェーン４の張り側は、チェーンガイド５によって案内されており、タイミングチェーン４の弛み側は、チェーンスリッパ６によって案内されている。

上記チェーンスリッパ６は、本実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナＴによって押圧されており、タイミングチェーン４の張力を適正に保持するようにしている。

図２はラチェット式油圧テンショナＴの断面図である。

図２を参照して、本実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナＴは、ハウジング１０に形成された収容孔１１に対して前後方向に往復移動自在に嵌め込まれた第１のプランジャ１２と、第１のプランジャ１２が走行するタイミングチェーン４に向けてハウジング１０から突出するように第１のプランジャ１２を前進方向（図２において右側）に付勢するリターンスプリング１３と、ハウジング１０に揺動自在に支持されたラチェット１４が第１のプランジャ１２に刻設されたラック１５に噛み合うラチェット係止機構１６と、油供給口１７から圧送された油を第１のプランジャ１２内部に設けられた油室１８へ流入させてその逆流を阻止するチェックボール機構１９と、チェックボール機構１９の前方において油室１８内に挿入され、油圧によって作動する作動体２０とを備えている。

第１のプランジャ１２は、その内部が油室１８として機能するように、後端が開口した有底円筒形状をなしている。第１のプランジャ１２の外周の一側面には、その長手方向に沿ってラック１５が設けられている。第１のプランジャ１２内部の油室１８の奥壁と作動体２０の後端部との間には、作動体２０の外周を取り囲むように、リターンスプリング１３が介装されている。第１のプランジャ１２は、リターンスプリング１３の付勢力により第１のプランジャ１２の前端面側に設けられたチェーンスリッパ６を押圧し、スプロケット１，２，３間に巻き掛けられたタイミングチェーン４に対し緊張力を付与する。

ラチェット１４は、ハウジング１０に設けられた軸２１により揺動自在に軸支されるとともにカムスプリング２２で第１のプランジャ１２とは逆方向に付勢されている。これにより、ラチェット係止機構１６では、ラチェット１４に形成された爪を第１のプランジャ１２の外周のラック１５に係合させることによって、第１のプランジャ１２の後退変位を阻止する。

チェックボール機構１９は、油供給口１７から延びる油路（図示せず。）の端部に圧入されたボールシート２３と、ボールシート２３に対して当接自在とされ、逆止弁として機能するチェックボール２４と、チェックボール２４を保持するリテーナ２５と、チェックボール２４をボールシート２３に向けて付勢するスプリング２６とから構成されており、油室１８への油の流入を許容し逆に油室１８からの油の逆流を阻止する。

図３は作動体２０の構成を示しており、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は正面図である。

図３を参照して、作動体２０は、作動筒２７、第２のプランジャ２８、および第１のプランジャ１２を押圧するように第２のプランジャ２８を前進方向（図３（ａ）において右側）に付勢するスプリング２９を含む。

作動筒２７は、後端部が閉塞され前端部が開口した有底円筒形状をなしており、後端部が収容孔１１の底部に固定されるとともに前端部が油室１８内に臨んでいる。作動筒２７の後端部周縁には、収容孔１１とチェックボール機構１９とを仕切るフランジ３０が形成されている。このフランジ３０には、収容孔１１とチェックボール機構１９とを連通させるための４つのスリット３１が９０度間隔を以ってして開けられている。なお、スリット３１の数および形状は、図示のものに限定されるものではなく、任意に設定可能である。

第２のプランジャ２８は、作動筒２７内に前後方向に往復移動自在に嵌め込まれている。具体的には、第２のプランジャ２８の後端部周縁には、フランジが形成されており、このフランジの外周にＯリング３３を嵌め込んだ状態で作動筒２７内に対して気密に挿入されている。

スプリング２９は、作動筒２７の底部と第２のプランジャ２８のフランジとの間に介装されている。特に、上述したように、第２のプランジャ２８が作動筒２７に対して気密に嵌め込まれていることから、スプリング２９の介装空間は空気室とされている。それゆえに、スプリング２９は、合成樹脂等の伸縮性を有する素材で製作されたチューブ３２内に嵌め込まれて作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内に配置されている。このチューブ３２は、密封形状をなしており、作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内に生じる空気層を保つ。

上記構成において、第１のプランジャ１２内部の油室１８に油圧によって作動する作動体２０が挿入されている。そのため、長時間放置後のエンジン始動時のように油室１８に油圧が加わらないときには、第２のプランジャ２８は、作動体２０側のスプリング２９の付勢力により第１のプランジャ１２に押し付けられた第１の姿勢Ａ（図２において実線で示す姿勢）とされる。これにより、第１のプランジャ１２は、リターンスプリング１３と作動体２０側のスプリング２９との両者の付勢力によってタイミングチェーン４を押すことになる。その結果、長時間放置後のエンジン始動時のタイミングチェーン４のバタツキが抑えられる。

そして、エンジン始動後、スプロケット１〜３間に巻き掛けたタイミングチェーン４に緩みが発生すると、チェックボール２４とボールシート２３との間に間隙ができて油の流動が許容される。図外の油圧ポンプで発生した油圧が油供給口１７からスリット３１（図３（ｂ）参照）を通じて油室１８内に作用し、油室１８に油圧が加わると、第２のプランジャ２８は、第１の姿勢Ａから、当該油圧の力によりスプリング２９の付勢力に抗して作動筒２７内に押し込まれて第２の姿勢Ｂ（図２において２点鎖線で示す姿勢）に切り替わる。これにより、第１のプランジャ１２は、油圧とリターンスプリング１３の付勢力とによってタイミングチェーン４を押すことになる。

また、スプリング２９は、伸縮性を有するチューブ３２内に嵌め込まれているので、チューブ３２がスプリング２９と一体となって収縮する。そのため、作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内に常時空気がある状態となる。その結果、作動筒２７と第２のプランジャ２８との気密性はシビアに要求されなくて済み、作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内に油が流入してもその油を当該空間内の空気圧で油室１８内に戻すことができる。

以上の説明から明らかな通り、テンショナＴの油室１８に油圧により作動する作動体２０を挿入することで、長時間放置後のエンジン始動時のタイミングチェーン４のバタツキによる異音の発生を防ぐとともに、リターンスプリング１３を通常運転時にテンショナＴの張力が必要以上に上がらないものにすることができる。そのため、タイミングチェーン４の耐久性を確保するこことが可能となる。

[第２の実施の形態]
図４は本発明の第２の実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナＴの断面図である。また、図５は作動体２０の構成を示しており、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は正面図である。

これらの図を参照して、本実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナＴの特徴は、油室１８に油圧が加わり、第２のプランジャ２８の姿勢が第１の姿勢Ａから第２の姿勢Ｂに切り替わるときに、作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内の空気を第２のプランジャ２８の押し込み量に応じてテンショナＴ外に流出させるようにした点にある。

具体的には、ハウジング１０側において、一端が外部に開口し他端が収容孔１１に開口した空気路５１を設け、作動筒２７側において、一端が底壁に開口し底部からフランジ３０に引き回されて他端が収容孔１１に開口した空気路５２を設け、ハウジング１０側の空気路５１の他端開口と作動筒２７側の空気路５２の他端開口とが連通接続するように構成されている。

上記構成において、油室１８に油圧が加わると、第２のプランジャ２８は、第１のプランジャ１２を押圧する第１の姿勢Ａから、当該油圧の力によりスプリング２９の付勢力に抗して作動筒２７内に押し込まれて第２の姿勢Ｂに切り替わることにより、第１のプランジャ１２は、油圧とリターンスプリング１３の付勢力によってタイミングチェーン４を押すことになる。このとき、作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内では、第２のプランジャ２８の押し込み量に応じた量の空気が空気路５１，５２を介してテンショナＴ外に流出するので、第２のプランジャ２８に位置変動が生じてもこれに追従することができる。

その他の構成および作用・効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、第１の実施の形態においては、Ｏリング３３を介して第２のプランジャ２８を作動筒２７内に気密に嵌め込んだ例について記載した。しかし、上述したように、第１の実施の形態においては、スプリング２９は、伸縮性を有するチューブ３２内に嵌め込まれた状態で作動筒２７と第２のプランジャ２８との間で形成される空間内に配置され、当該空間内に常時空気がある状態となるようにしているので、作動筒２７と第２のプランジャ２８との気密性はシビアに要求されなくて済む。それゆえ、Ｏリング３３を介さずに作動筒２７に対して第２のプランジャ２８を直接気密に嵌め込んでもかまわない。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

本発明の第１の実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナの取り付け状態を示す図である。 ラチェット式油圧テンショナＴの断面図である。 作動体の構成を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるラチェット式油圧テンショナの断面図である。 作動体の構成を示しており、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 従来のラチェット式油圧テンショナの断面図である。 ラチェット式油圧テンショナの空気層によるバタツキによって異音が発生する振動波形の例を示す図である。

符号の説明

１〜３ スプロケット
４ タイミングチェーン
Ｔ ラチェット式油圧テンショナ
１０ ハウジング
１１ 収容孔
１２ 第１のプランジャ
１３ リターンスプリング
１４ ラチェット
１５ ラック
１６ ラチェット係止機構
１７ 油供給口
１８ 油室
１９ チェックボール機構
２０ 作動体
２７ 作動筒
２８ 第２のプランジャ
２９ スプリング
３０ フランジ
３１ スリット

Claims (2)

1. エンジンのクランクシャフト側スプロケットと吸気側および排気側で対をなすカムシャフト側スプロケットとの間で回転を伝達するタイミングチェーンに適正な張力を付与するために用いられるラチェット式油圧テンショナであって、
   ハウジングに形成された収容孔に対して前後方向に往復移動自在に嵌め込まれた第１のプランジャと、
   第１のプランジャが走行するタイミングチェーンに向けてハウジングから突出するように第１のプランジャを前進方向に付勢する第１の付勢手段と、
   油供給口から圧送された油を第１のプランジャ内部に設けられた油室へ流入させてその逆流を阻止するチェックボール機構と、
   チェックボール機構の前方において油室内に挿入され、油圧によって作動する作動体とを備えており、
   前記作動体は、
   後端部が前記収容孔の底部に固定されるとともに前端部が前記油室内に臨む作動筒と、
   作動筒内に前後方向に往復移動自在に嵌め込められた第２のプランジャと、
   前記油室に油圧が加わらないときには第２のプランジャを前記第１のプランジャを押圧する第１の姿勢とし、前記油室に油圧が加わったときには第２のプランジャを作動筒内に押し込んだ第２の姿勢とするための切替手段とを含むことを特徴とするラチェット式油圧テンショナ。
2. 請求項１に記載のラチェット式油圧テンショナにおいて、
   前記切替手段は、
   前記作動筒と前記第２のプランジャとの間で形成される空間内に配置され、前記第１のプランジャを押圧するように前記第２のプランジャを前進方向に付勢する第２の付勢手段と、
   前記作動筒の後端部周縁において前記収容孔と前記チェックボール機構とを仕切るフランジに開けられ、前記収容孔と前記チェックボール機構とを連通させるスリットとをさらに含み、
   前記油室に油圧が加わらないときには第２の付勢手段の付勢力により前記第２のプランジャを前記第１の姿勢とし、前記油室に油圧が加わったときには当該油圧の力により第２の付勢手段の付勢力に抗して前記第２のプランジャを前記第２の姿勢とすることを特徴とするラチェット式油圧テンショナ。

Images