JP2011231881A - ボール式テンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時にタイミングチェーンから受けるプランジャの後退変位を阻止してバタツキ音を低減し、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多で生じるプランジャの後退変位を許容してうなり音を解消するボール式テンショナを提供すること。
【解決手段】ハウジング本体１１０に対してプランジャ１２０を突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネ１３０と、プランジャ摺動孔１１２の先端開口側拡径凹部１１２ａ内でプランジャ１２０に外嵌する円環状ボールシート１４０を突出方向に付勢するボールシート付勢用バネ１５０と、円環状ボールシート１４０のボール誘導用傾斜溝１４３を転動してプランジャ１２０のラック歯１２１に係合するボール１６０と、先端開口側拡径凹部１１２ａ内にボールシート付勢用バネ１５０と円環状ボールシート１４０とボール１６０とを変位自在に封入してプランジャ１２０に嵌挿する封止プレート１７０とを備えたボール式テンショナ１００。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのカムシャフト等を駆動するタイミングチェーンに緊張力を与えるボール式テンショナに関する。

従来、エンジンのカムシャフト等を駆動するタイミングチェーンに用いて、ハウジングに摺動可能に嵌挿されてハウジングとの間で油室を形成するプランジャにスプリングと外部油圧による突出力を作用させてタイミングチェーンに緊張力を与えるようにしたテンショナが知られている。

このような従来のテンショナとして、例えば、図９に示すように、走行するタイミングチェーンに向けて突出してバネ付勢されるプランジャ５２０と、オイルポンプ等の油圧発生源から油を圧送して供給する油供給口５１１とプランジャ５２０を出没自在に嵌挿するプランジャ摺動孔５１２とが形成されたハウジング本体５１０と、このハウジング本体５１０に揺動可能に軸支されたラチェット爪体５３０がプランジャ５２０に刻設されたラチェット歯５２１に噛み合うラチェット係止機構と、油供給口５１１側から圧送された油をプランジャ摺動孔５１２とプランジャ５２０との間に形成された高圧油室へ流入させてその逆流を阻止する油圧バルブ機構とを備えたラチェット式テンショナ５００が採用されている（特許文献１参照）。

特許第３３２２４００号（特許請求の範囲、図１）。

前述した従来のラチェット式テンショナ５００は、ラチェット爪体５３０をラチェット付勢バネ５４０によりラチェット歯５２１に押し付けているため、走行するタイミングチェーンに緩みが生じてプランジャ５２０が突出前進するときはラチェット爪体５３０がラチェット歯５２１を乗り越えてプランジャ５２０の前進突出を許容し、長期放置後のエンジン始動時にプランジャ５２０が押し戻されて大きく後退するときはラチェット爪体５３０とラチェット歯５２１との間にクサビ効果が働いてプランジャ５２０を後退させない、所謂、バックストップが作動するようになっている。

しかしながら、従来のラチェット式テンショナ５００は、ラチェット爪体５３０とラチェット歯５２１との噛み合い中でプランジャ５２０の動ける範囲、所謂、バックラッシュ量を小さく設定すると、長期放置後のエンジン始動時におけるバタツキ音を低減することができるが、その反面、ラチェット爪体５３０がラチェット歯５２１を乗り越え易くなり、プランジャ５２０が過剰に飛び出した状態のままでバックストップが働くなるため、走行するタイミングチェーンに過剰な押し付け力が生じてヒュー音と称するうなり音が発生するという問題があり、しかも、プランジャ５２０が焼き付いたり、タイミングチェーンが過大な張力のまま走行してタイミングチェーンへの負担が増加するという問題があった。

また、従来のラチェット式テンショナ５００は、ラチェット爪体５３０と噛み合うラチェット歯５２１がプランジャ５２０の一部外周に刻設されているため、ラチェット爪体５３０とラチェット歯５２１との間で周方向の位置ズレが生じている場合、ラチェット爪体５３０の全幅で均一に整合してラチェット歯５２１と噛み合うことができず、ラチェット爪体５３０がラチェット歯５２１に偏在して噛み合うため、ラチェット爪体５３０とラチェット歯５２１の少なくとも何れかに歯欠けなどの摩損を生じてテンショナ機能を早期に喪失させるという問題があった。

そこで、本発明は、従来の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、長期放置後のエンジン始動時にタイミングチェーンから受けるプランジャの後退変位を阻止してバタツキ音を低減し、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多によって生じるプランジャの後退変位を許容してうなり音を解消するとともにプランジャの焼き付きを防止し、組み立て構造が簡便で耐久性に優れたボール式テンショナを提供することである。

まず、請求項１に係る発明は、走行するチェーンに向けて進退自在に突出する円柱状のプランジャと、該プランジャを進退自在に嵌挿するプランジャ摺動孔が形成されたハウジング本体と、該ハウジング本体に対してプランジャを突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内でプランジャに外嵌してプランジャに沿って変位する円環状ボールシートと、該円環状ボールシートのバネ当接底面をプランジャの突出方向に付勢するボールシート付勢用バネと、前記円環状ボールシートのシート面に形成されたボール誘導用傾斜溝をプランジャの径方向に転動して前記プランジャの外周面に突出方向に沿って複数周設されたラック歯に順次係合するボールと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に順次配置したボールシート付勢用バネと円環状ボールシートとボールとを変位自在に封入して前記プランジャを進退自在に嵌挿する封止プレートとを備えたボール式テンショナであって、前記ラック歯が前記プランジャの突出方向に漸次縮径した環状緩斜面と該環状緩斜面と背中合わせにプランジャの後退方向に漸次縮径した環状急斜面とを備え、前記ボール誘導用傾斜溝が前記プランジャに向けて漸次彫り込まれてラック歯の環状急斜面に対面する傾斜底面を備え、前記ボールが前記円環状ボールシートとプランジャと封止プレートとに同時に当接する状態で設けられていることにより、前述した課題を解決したものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記プランジャの環状緩斜面と環状急斜面とが、前記ボールの中心をプランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に常時存在させるように形成されていることにより、前述した課題を解決したものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の構成に加えて、前記ボール誘導用傾斜溝が、前記円環状ボールシートの少なくとも３カ所に均等配置されていることにより、前述した課題を解決したものである。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の構成に加えて、前記ボールシート付勢用バネの付勢力が、前記プランジャ付勢用バネの付勢力より大きく設定されていることにより、前述した課題を解決したものである。

そこで、本発明のボール式テンショナは、走行するチェーンに向けて進退自在に突出する円柱状のプランジャと、このプランジャを進退自在に嵌挿するプランジャ摺動孔が形成されたハウジング本体と、該ハウジング本体に対してプランジャを突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内でプランジャに外嵌してプランジャに沿って変位する円環状ボールシートと、該円環状ボールシートのバネ当接底面をプランジャの突出方向に付勢するボールシート付勢用バネと、前記円環状ボールシートのシート面に形成されたボール誘導用傾斜溝をプランジャの径方向に転動して前記プランジャの外周面に突出方向に沿って複数周設されたラック歯に順次係合するボールと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に順次配置したボールシート付勢用バネと円環状ボールシートとボールとを変位自在に封入して前記プランジャを進退自在に嵌挿する封止プレートとを備えていることにより、エンジン内の走行チェーンに対してプランジャにより緊張力を与え、組み立て構造が簡便で耐久性に優れているばかりでなく、以下のような本発明に特有の効果を奏することができる。

すなわち、請求項１に係る本発明のボール式テンショナによれば、ラック歯がプランジャの突出方向に漸次縮径した環状緩斜面とこの環状緩斜面と背中合わせにプランジャの後退方向に漸次縮径した環状急斜面とを備え、ボール誘導用傾斜溝がプランジャに向けて漸次彫り込まれてラック歯の環状急斜面に対面する傾斜底面を備え、ボールが円環状ボールシートとプランジャと封止プレートとに同時に当接する状態で設けられていることにより、長期放置後のエンジン始動時には、ボールがプランジャの環状緩斜面に当接した状態でプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されて係合するため、タイミングチェーンから受けるプランジャの後退を阻止してエンジン始動時のバタツキ音を低減することができる。

そして、エンジン始動後にタイミングチェーンの弛緩などによりチェーン張力が低下してプランジャが突出前進すると、プランジャの環状緩斜面に当接しているボールが、円環状ボールシートを押し下げてプランジャ摺動孔に形成された先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動してプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されていた係合を解除してプランジャのラック歯を１歯分だけ乗り越えて前進許容した後に、円環状ボールシートに押し上げられてプランジャの環状緩斜面に向かって転動してプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されてプランジャに再び係合する一連の動作を繰り返しながら、プランジャを前進変位させる力がチェーン張力とバランスしたプランジャの前進位置でプランジャが係止されるため、タイミングチェーンの最適なチェーン張力を確保することができる。

さらに、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多よりプランジャを後退させる反力が発生すると、プランジャの環状緩斜面に当接した状態でプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されたボールが、封止プレートに対して円環状ボールシートを押し下げてプランジャ摺動孔に形成された先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動してプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されていた係合を解除してプランジャのラック歯を１歯分だけ乗り越えて後退変位を許容した後に、円環状ボールシートに押し上げられてプランジャの環状緩斜面に向かって転動してプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間に挟持されてプランジャに再び係合する一連の動作を繰り返しながら、プランジャを後退変位させる反力が消失するプランジャの後退位置でプランジャが係止されるため、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多により生じがちなヒュー音と称するうなり音を解消するとともに、プランジャの焼き付きを防止することができる。

請求項２に係る本発明のボール式テンショナによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、プランジャの環状緩斜面と環状急斜面とがボールの中心をプランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に常時存在させるように形成されていることにより、ボールが先端開口側拡径凹部から脱落することなくプランジャの環状急斜面と円環状ボールシートの傾斜底面との間で常時転動するため、タイミングチェーンのチェーン張力の増減に対して迅速かつ確実な応答を達成することができる。

請求項３に係る本発明のボール式テンショナによれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、ボール誘導用傾斜溝が円環状ボールシートの少なくとも３カ所に均等配置されていることにより、プランジャの前進後退時にプランジャのラジアル方向に対する偏荷重が解消されるため、プランジャがタイミングチェーンのチェーン張力に応じた円滑な前進後退を達成し、また、プランジャを後退変位させる反力が均等に分散軽減されて円環状ボールシートに負荷されるため、円環状ボールシートの寿命を長期にわたって維持することができる。

請求項４に係る発明のボール式テンショナによれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明の構成に加えて、ボールシート付勢用バネの付勢力がプランジャ付勢用バネの付勢力より大きく設定されていることにより、プランジャが後退する際に、円環状ボールシートがボールを介してプランジャと同伴して後退することなくボールを受け止めて先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動退避させるとともにラック歯を１歯分乗り越えた瞬間にボールをラック歯の歯底に向けて確実に押し戻し、プランジャが前進する際に、円環状ボールシートがボールを受け止めて先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動退避させるとともにラック歯を１歯分乗り越えた瞬間にボールをラック歯の歯底に向けて確実に押し戻すため、ラック歯に対するボールの確実な噛み外れを実現することができる。

本発明の一実施例であるボール式テンショナ１００の使用態様図。 図１に示すボール式テンショナ１００の断面図。 本発明で用いるプランジャの斜視図。 本発明で用いる円環状ボールシートの斜視図。 プランジャに対する円環状ボールシートとボールと円環状ボールシートとの組み立て分解図。 エンジン始動時におけるプランジャのバックストップ状態を示す図。 プランジャ前進時にバックストップが解除される状態を示す図。 プランジャ前進時にラック歯を乗り越える瞬間を示す図。 プランジャ前進時にバックストップが働いた状態を示す図。 プランジャ過剰飛び出し時にバックストップが解除される状態を示す図。 プランジャ過剰飛び出し時にラック歯を乗り越える瞬間を示す図。 プランジャ過剰飛び出し時にバックストップが働いた状態を示す図。 従来のテンショナを示す図。

本発明のボール式テンショナは、走行するチェーンに向けて進退自在に突出する円柱状のプランジャと、このプランジャを進退自在に嵌挿するプランジャ摺動孔が形成されたハウジング本体と、このハウジング本体に対してプランジャを突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネと、プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内でプランジャに外嵌してプランジャに沿って変位する円環状ボールシートと、この円環状ボールシートのバネ当接底面をプランジャの突出方向に付勢するボールシート付勢用バネと、円環状ボールシートのシート面に形成されたボール誘導用傾斜溝をプランジャの径方向に転動してプランジャの外周面に突出方向に沿って複数周設されたラックに順次噛み合うボールと、プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に順次配置したボールシート付勢用バネと円環状ボールシートとボールとを変位自在に封入してプランジャを進退自在に嵌挿する封止プレートとを備え、ラック歯がプランジャの突出方向に漸次縮径した環状緩斜面とこの環状緩斜面と背中合わせにプランジャの後退方向に漸次縮径した環状急斜面とを備え、ボール誘導用傾斜溝がプランジャに向けて漸次彫り込まれてラック歯の環状急斜面に対面する傾斜底面を備え、ボールが円環状ボールシートとプランジャと封止プレートとに同時に当接する状態で設けられ、長期放置後のエンジン始動時にタイミングチェーンから受けるプランジャの後退を阻止してバタツキ音を低減し、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多によって生じるプランジャの後退を許容してうなり音を解消するとともにプランジャの焼き付きを防止し、組み立て構造が簡便で耐久性に優れたものであれば、その具体的な態様は、如何なるものであっても構わない。

たとえば、本発明のボール式テンショナは、エンジンのクランクシャフト側スプロケットとカムシャフト側スプロケットとの間に掛け回されるタイミングチェーンを対象にして説明しているが、このようなタイミングシステムに限らず、バランサーシステムやオイルポンプシステムなどに掛け回されるチェーンにも適用可能であり、さらに、ベルトに対しても同様に適用可能であることは言うまでもない。

また、本発明のボール式テンショナとしては、タイミングチェーンに対してプランジャを押圧付勢するものであれば良く、例えば、バネのみ付勢力を用いてプランジャを押圧付勢するもの、あるいは、バネと油圧の付勢力を用いてプランジャを押圧付勢するものの何れであっても何ら構わない。

本発明のボール式テンショナに用いるハウジング本体の具体的形態については、プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部を形成するとともに、プランジャ、プランジャ付勢用バネ、円環状ボールシート、ボールシート付勢用バネ、封止プレートなどの円形外郭を呈する構成部品を収容してエンジンブロックに装着されるものであれば良く、例えば、内装式と称するエンジン内部にボルトなどの固着手段を用いてハウジング本体を密閉装着するもの、あるいは、外装式と称するエンジン外部からエンジン内部のタイミングチェーンに向けてハウジング本体の外周螺子部を挿入螺着するもののいずれであっても何ら構わない。

また、本発明に用いるプランジャのラック歯の具体的形態については、少なくともプランジャの突出方向に漸次縮径した環状緩斜面とこの環状緩斜面と背中合わせにプランジャの後退方向に漸次縮径した環状急斜面とを備えていれば良く、例えば、プランジャの突出方向に対して環状緩斜面がなす挟角、すなわち、環状緩斜面の傾斜角度αについては、プランジャの突出方向に対して２０°前後の角度範囲とし、プランジャの突出方向に対して環状急斜面がなす挟角、すなわち、環状急斜面の傾斜角度βについては、プランジャの突出方向に対して６５°前後の角度範囲とするのが好ましい。
さらに、環状緩斜面と環状急斜面との間に均一な外径の摺接外周面を介在したものであれば、プランジャ摺動孔および円環状ボールシートの内周面に対して円滑に摺接して前進後退することができる。

さらに、本発明に用いる円環状ボールシートに形成されたボール誘導用傾斜溝の具体的な設置数については、円環状ボールシートのシート面に沿って少なくとも３ヶ所に均等配置されていれば良く、これにより、プランジャの前進後退時にプランジャのラジアル方向に対する偏荷重が解消され、プランジャを後退変位させる反力が均等に分散軽減されて円環状ボールシートに負荷される。

また、ボール誘導用傾斜溝の形状については、プランジャに向けて漸次彫り込まれてラックの環状急斜面に対面する傾斜底面を備えて円滑に転動することができる形状であれば、如何なる形状であっても差し支えないが、プランジャの突出方向に対して傾斜底面がなす挟角、すなわち、傾斜底面の傾斜角度をθとしたとき、傾斜底面を５０゜＜θ＜８５゜となるように設定するのがより好ましい。
すなわち、傾斜底面の傾斜角度θが５０゜より小さいと、ボールの動きが鈍くなって過剰なバックストップが働き易くなってヒュー音と称するうなり音を解消することができず、傾斜底面の傾斜角度θが８５゜より大きいと、バックストップが働きにくくなり、バタツキ音を解消することができなくなる。

以下、本発明の一実施例であるボール式テンショナを図１乃至図１２に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施例であるボール式テンショナの使用態様図であり、図２は、図１に示すボール式テンショナの断面図であり、図３は、本発明で用いるプランジャの斜視図であり、図４は、本発明で用いる円環状ボールシートの斜視図であり、図５は、プランジャに対する円環状ボールシートとボールと円環状ボールシートとの組み立て分解図である。
そして、図６は、エンジン始動時におけるプランジャのバックストップ状態を示す図であり、図７は、プランジャ前進時にバックストップが解除される状態を示す図であり、図８は、プランジャ前進時にラック歯を乗り越える瞬間を示す図であり、図９は、プランジャ前進時にバックストップが働いた状態を示す図であり、図１０は、プランジャ過剰飛び出し時にバックストップが解除される状態を示す図であり、図１１は、プランジャ過剰飛び出し時にラック歯を乗り越える瞬間を示す図であり、図１２は、プランジャ過剰飛び出し時にバックストップが働いた状態を示す図である。

まず、図１に示すように、本発明の一実施例であるボール式テンショナ１００は、エンジンのクランクシャフトで回転される駆動側スプロケットＳ１とカムシャフトに固定されている被駆動側スプロケットＳ２の間に掛け廻されているタイミングチェーンＣの弛み側でエンジン本体に取り付けられて、そのハウジング本体１１０の前面からプランジャ１２０が出没自在に突出して、プランジャ１２０がエンジン本体側に揺動自在に支持されている可動レバーＬの揺動端近傍の背面を押圧することにより、可動レバーＬを介してタイミングチェーンＣの弛み側に張力を付与している。
なお、タイミングチェーンＣの張り側にはタイミングチェーンＣの走行を案内する固定ガイドＧがエンジン本体側に取り付けられている。

そして、駆動側スプロケットＳ１が矢印の方向に回転すると、タイミングチェーンＣが矢印の方向に走行し、次いで、このタイミングチェーンＣの走行によって被駆動側スプロケットＳ２が矢印の方向に回動し、駆動側スプロケットＳ１の回動が被駆動側スプロケットＳ２に伝達するようになっている。

そこで、図２に示すように、本実施例のボール式テンショナ１００は、エンジンブロック側から供給された外部圧油を導入する油供給路１１１とプランジャ摺動孔１１２とが形成されたハウジング本体１１０と、このハウジング本体１１０の進退自在に嵌挿されて走行するチェーンに向けて進退自在に突出する円柱状のプランジャ１２０と、ハウジング本体１１０に対してプランジャ１２０を突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネ１３０と、プランジャ摺動孔１１２の先端開口側拡径凹部１１２ａ内でプランジャ１２０に外嵌してプランジャ１２０に沿って変位する円環状ボールシート１４０と、この円環状ボールシート１４０のバネ当接底面１４１をプランジャ１２０の突出方向に付勢するボールシート付勢用バネ１５０と、円環状ボールシート１４０のシート面１４２に形成されたボール誘導用傾斜溝１４３をプランジャ１２０の径方向に転動してプランジャ１２０の外周面に突出方向に沿って複数周設されたラック歯１２１に順次噛み合う４個のボール１６０と、プランジャ摺動孔１１２の先端開口側拡径凹部１１２ａ内に順次配置したボールシート付勢用バネ１５０と円環状ボールシート１４０と４個のボール１６０とを変位自在に封入してプランジャ１２０を進退自在に嵌挿する封止プレート１７０とを備えている。

なお、前述したボールシート付勢用バネ１５０の付勢力は、プランジャ付勢用バネ１３０の付勢力より大きく設定されている。
これにより、プランジャが後退する際に、円環状ボールシートがボールを介してプランジャと同伴して後退することなくボールを受け止めて先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動退避させるとともにラック歯を１歯分乗り越えた瞬間にボールをラック歯の歯底に向けて確実に押し戻し、プランジャが前進する際に、円環状ボールシートがボールを受け止めて先端開口側拡径凹部の周壁方向へ転動退避させるとともにラック歯を１歯分乗り越えた瞬間にボールをラック歯の歯底に向けて確実に押し戻すため、ラック歯に対するボールの確実な噛み外れを実現している。

そして、前述したプランジャ１１２の底部に組み込まれてハウジング本体１１０のプランジャ摺動孔１１２とプランジャ１２０の中空部１２２との間に形成される高圧油室Ｒ内から油供給路１１１へ圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニット１８０を備えている。
本実施例で用いた逆止弁ユニット１８０は、前述したハウジング本体１１０の油供給路１１１に繋がる油路１８１を有するボールシート１８２と、このボールシート１８２の弁座に着座するチェックボール１８３と、このチェックボール１８３をボールシート１８２に押圧付勢するボール付勢用ばね１８４と、このボール付勢用ばね１８４を支持し且つチェックボール１８３の移動量を規制する鐘状リテーナ１８５とから構成されている。

そこで、本実施例のボール式テンショナ１００が最も特徴とするプランジャ１２０および円環状ボールシート１４０の具体的な形態について、図２乃至図５に基づいて更に詳しく説明する。

まず、プランジャ１２０に形成されたラック歯１２１は、プランジャ１２０の突出方向に漸次縮径した環状緩斜面１２１ａとこの環状緩斜面１２１ａと背中合わせにプランジャ１２０の後退方向に漸次縮径した環状急斜面１２１ｂとこれらの環状緩斜面１２１ａと環状急斜面１２１ｂとの間に介在する均一な外径の摺接外周面１２１ｃとを備えて、プランジャ摺動孔１１２および円環状ボールシート１４０の内周面に対して円滑に摺接して前進後退するようになっている。
本実施例では、前述した環状緩斜面１２１ａが、プランジャ１２０の突出方向に対して２０°の傾斜角度αに設定されているとともに、環状急斜面１２１ｂが、プランジャ１２０の突出方向に対して６５°の傾斜角度βに設定されている。

そして、本発明に用いる円環状ボールシート１４０には、ボール誘導用傾斜溝１４３がシート面１４２に沿った４ヶ所に均等に配置されている。
これにより、プランジャ１２０の前進後退時に、プランジャ１２０のラジアル方向に対する偏荷重が解消され、プランジャ１２０を後退変位させる反力が均等に分散軽減されて円環状ボールシート１４０に負荷されるようになっている。

また、円環状ボールシート１４０のシート面１４２に形成されたボール誘導用傾斜溝１４３は、プランジャ１２０に向けて漸次彫り込まれてラック歯１２１の環状急斜面１２１ｂに対面する傾斜底面１４３ａを備えている。
本実施例における傾斜底面１４３ａは、プランジャ１２０の突出方向に対して傾斜底面１４３ａがなす挟角、すなわち、傾斜角度θが６５°に設定されている。
これにより、ボール１６０の動きを円滑に達成して、プランジャ１２０の後退を阻止するバックストップが最適に作動するようになっている。

そして、上述したボール１６０は、鋼球からなり、前述したボール誘導用傾斜溝１４３にそれぞれ配置され、円環状ボールシート１４０とプランジャ１２０と封止プレート１７０とに同時に当接する状態に設けられている。

さらに、前述した環状緩斜面１２１ａと環状急斜面１２１ｂとが、ボール１６０の中心をプランジャ摺動孔１１２の先端開口側拡径凹部１１２ａ内に常時存在させるように形成されている。
これにより、ボール１６０が先端開口側拡径凹部１１２ａから脱落することなくプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４０の傾斜底面１４３ａとの間で確実に転動して相互移動するようになっている。

以上のようにして得られた本実施例のボール式テンショナ１００は、エンジン始動時およびエンジン始動後のプランジャ１２０の動作について以下に詳しく説明する。
まず、図６に示すようなエンジン始動時におけるプランジャ１２０のバックストップ状態から、エンジン始動後にタイミングチェーンが弛緩してくると、図７に示すように、プランジャ１２０が前進してバックストップが解除され、図８に示すように、プランジャ１２０がさらに前進してラック歯１２１を乗り越え、図９に示すように、前進したプランジャ１２０にバックストップが働いた状態になる。

すなわち、長期放置後のエンジン始動時には、図６に示すように、ボール１６０がプランジャ１２０の環状緩斜面１２１ａに当接した状態でプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４１の傾斜底面１４３ａとの間に挟持されて係合し、タイミングチェーンから受けるプランジャ１２０の後退を阻止するようになっている。
なお、図６に示す引き出し線Ｌａは、バックストップ状態におけるプランジャ１２０の先端位置を示している。

そして、エンジン始動後に、図７に示すように、タイミングチェーンの弛緩などによりチェーン張力が低下してプランジャ１２０が突出前進すると、プランジャ１２０の環状緩斜面１２１ａに当接しているボール１６０が、図８に示すように、円環状ボールシート１４０を押し下げてプランジャ摺動孔１１２に形成された先端開口側拡径凹部１１２ａの周壁方向へ転動してプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４０の傾斜底面１４３ａとの間に挟持されていた係合を解除してプランジャ１２０のラック歯を１歯分だけ乗り越えて前進許容した後に、図９に示すように、円環状ボールシート１４０に押し上げられてプランジャ１２０の環状緩斜面１２１ａに向かって転動してプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４０の傾斜底面１４３ａとの間に挟持されてプランジャ１２０に再び係合してプランジャ１２０の後退を阻止するバックストップを働かせるように作動し、このような一連の動作を繰り返しながら、プランジャ１２０がラック歯を１歯分もしくは数歯分前進突出させて、プランジャ１２０を前進変位させる力がチェーン張力とバランスしたプランジャ１２０の前進位置でプランジャ１２０が係止される。

なお、図７乃至図９に示す引き出し線Ｌａは、エンジン始動直後のバックストップ状態におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図８乃至図９に示す引き出し線Ｌｂは、プランジャ１２０が前進突出してボールがラック歯１２１の環状緩斜面１２１ａ側から環状急斜面１２１ｂ側へ乗り越える瞬間におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図９に示す引き出し線Ｌｃは、プランジャ１２０がさらに前進突出してボール１６０がラック歯１２１の環状急斜面１２１ｂ側へ１歯分だけ乗り越えたプランジャ１２０にバックストップが働く直前の状態におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図７乃至図９に示す矢印は、プランジャ１２０、円環状ボールシート１４０、ボール１６０のそれぞれが付勢される方向を示している。

次に、本実施例のボール式テンショナ１００は、過剰に前進突出して飛び出した状態のプランジャ１２０に対してタイミングチェーン側から過剰な押し付け力が生じた場合、所謂、プランジャ過剰飛び出し時のプランジャ１２０の動作について、図１０乃至図１２に基づいて、以下に詳しく説明する。
すなわち、プランジャ過剰飛び出し時には、図１０に示すように、プランジャ１２０が後退してバックストップ状態が解除され、図１１に示すように、プランジャ１２０がさらに後退してラック歯１２１を乗り越え、図１２に示すように、後退したプランジャ１２０にバックストップが働くような状態になる。

さらに詳しく説明すると、エンジン始動後のプランジャ過剰飛び出し時には、図１０に示すように、タイミングチェーンのチェーン張力が過剰に増大してプランジャ１２０に過剰な押し付け力が発生して、図１１に示すように、プランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂに当接したボール１６０が、円環状ボールシート１４０を押し下げながらプランジャ摺動孔１１２に形成された先端開口側拡径凹部１１２ａの周壁方向へ転動してプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４０の傾斜底面１４３ａとの間に挟持されていた係合を解除してプランジャ１２０のラック歯を１歯分だけ乗り越えて後退を許容した後に、図１２に示すように、円環状ボールシート１４０に押し上げられてプランジャ１２０の環状緩斜面１２１ａに向かって転動してプランジャ１２０の環状急斜面１２１ｂと円環状ボールシート１４０の傾斜底面１４３ａとの間に挟持されてプランジャ１２０に再び係合してプランジャ１２０の後退を阻止するバックストップを働かせるように作動し、このような一連の動作を繰り返しながら、プランジャ１２０がラック歯を１歯分もしくは数歯分後退させて、プランジャ１２０を後退変位させる力がチェーン張力とバランスしたプランジャ１２０の後退位置でプランジャ１２０が係止される。

なお、図１０乃至図１２に示す引き出し線Ｌｘは、エンジン始動後のバックストップ状態におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図１０乃至図１１に示す引き出し線Ｌｙは、プランジャ１２０が後退してボールがラック歯１２１の環状急斜面１２１ｂ側から環緩斜面１２１ａ側へ乗り越える瞬間におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図１２に示す引き出し線Ｌｚは、プランジャ１２０がさらに後退してボール１６０がラック歯１２１の環状急斜面１２１ｂ側へ１歯分だけ乗り越えたプランジャ１２０にバックストップが働く直前の状態におけるプランジャ１２０の先端位置を示し、図１０乃至図１２に示す矢印は、プランジャ１２０、円環状ボールシート１４０、ボール１６０のそれぞれが付勢される方向を示している。

このようにして得られた本実施例のボール式テンショナ１００は、ラック歯１２１がプランジャ１２０の突出方向に漸次縮径した環状緩斜面１２１ａとこの環状緩斜面１２１ａと背中合わせにプランジャ１２０の後退方向に漸次縮径した環状急斜面１２１ｂとを備え、ボール誘導用傾斜溝１４３がプランジャ１２０に向けて漸次彫り込まれてラック歯１２１の環状急斜面１２１ｂに対面する傾斜底面１４３ａを備え、ボール１６０が円環状ボールシート１４０とプランジャ１２０と封止プレート１７０とに同時に当接する状態で設けられていることにより、長期放置後のエンジン始動時には、タイミングチェーンから受けるプランジャ１２０の後退を阻止してエンジン始動時のバタツキ音を低減し、エンジン始動後にタイミングチェーンの弛緩などによりチェーン張力が低下してプランジャ１２０が突出前進すると、タイミングチェーンの最適なチェーン張力を確保し、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したタイミングチェーンのチェーン張力過多よりプランジャ１２０を後退させる反力が発生すると、エンジン稼働時のプランジャ過剰飛び出しに起因したチェーン張力過多により生じがちなヒュー音と称するうなり音を解消するとともに、プランジャ１２０の焼き付きを防止することができる。

そして、プランジャ１２０の環状緩斜面１２１ａと環状急斜面１２１ｂとがボール１６０の中心をプランジャ摺動孔１１２の先端開口側拡径凹部１１２ａ内に常時存在させるように形成されていることによって、タイミングチェーンのチェーン張力の増減に対して迅速かつ確実な応答を達成し、また、ボール誘導用傾斜溝１４３が円環状ボールシート１４０の４カ所に均等配置されていることによって、プランジャ１２０がタイミングチェーンのチェーン張力に応じた円滑な前進後退を達成するとともに円環状ボールシート１４０の寿命を長期にわたって維持することができるなど、その効果は甚大である。

１００ ・・・ ボール式テンショナ
１１０ ・・・ ハウジング本体
１１１ ・・・ 油供給路
１１２ ・・・ プランジャ摺動孔
１１２ａ・・・ 先端開口側拡径凹部
１２０ ・・・ プランジャ
１２１ ・・・ ラック歯
１２１ａ・・・ 環状緩斜面
１２１ｂ・・・ 環状急斜面
１２１ｃ・・・ 摺接外周面
１２２ ・・・ 中空部
１３０ ・・・ プランジャ付勢用バネ
１４０ ・・・ 円環状ボールシート
１４１ ・・・ バネ当接底面
１４２ ・・・ シート面
１４３ ・・・ ボール誘導用傾斜溝
１４３ａ・・・ 傾斜底面
１５０ ・・・ ボールシート付勢用バネ
１６０ ・・・ ボール
１７０ ・・・ 封止プレート
１８０ ・・・ 逆止弁ユニット
１８１ ・・・ 油路
１８２ ・・・ ボールシート
１８３ ・・・ チェックボール
１８４ ・・・ ボール付勢用ばね
１８５ ・・・ 鐘状リテーナ
Ｓ１ ・・・ 駆動側スプロケット
Ｓ２ ・・・ 被駆動側スプロケット
Ｃ ・・・ タイミングチェーン
Ｌ ・・・ 可動レバー
Ｇ ・・・ 固定ガイド
α ・・・ 環状緩斜面１２１ａの傾斜角度
β ・・・ 環状急斜面１２１ｂの傾斜角度
θ ・・・ 傾斜底面１４３ａの傾斜角度
Ｒ ・・・ 高圧油室
５００ ・・・ 従来のラチェット式テンショナ
５１０ ・・・ ハウジング本体
５１１ ・・・ 油供給口
５１２ ・・・ プランジャ摺動孔
５２０ ・・・ プランジャ
５２１ ・・・ ラチェット歯
５３０ ・・・ ラチェット爪体
５４０ ・・・ ラチェット付勢バネ

Claims (4)

1. 走行するタイミングチェーンに向けて進退自在に突出する円柱状のプランジャと、該プランジャを進退自在に嵌挿するプランジャ摺動孔が形成されたハウジング本体と、該ハウジング本体に対してプランジャを突出方向に付勢するプランジャ付勢用バネと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内でプランジャに外嵌してプランジャに沿って変位する円環状ボールシートと、該円環状ボールシートのバネ当接底面をプランジャの突出方向に付勢するボールシート付勢用バネと、前記円環状ボールシートのシート面に形成されたボール誘導用傾斜溝をプランジャの径方向に転動して前記プランジャの外周面に突出方向に沿って複数周設されたラック歯に順次係合するボールと、前記プランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に順次配置したボールシート付勢用バネと円環状ボールシートとボールとを変位自在に封入して前記プランジャを進退自在に嵌挿する封止プレートとを備えたボール式テンショナであって、
   前記ラック歯が前記プランジャの突出方向に漸次縮径した環状緩斜面と該環状緩斜面と背中合わせにプランジャの後退方向に漸次縮径した環状急斜面とを備え、
   前記ボール誘導用傾斜溝が前記プランジャに向けて漸次彫り込まれてラック歯の環状急斜面に対面する傾斜底面を備え、
   前記ボールが前記円環状ボールシートとプランジャと封止プレートとに同時に当接する状態で設けられていることを特徴とするボール式テンショナ。
2. 前記プランジャの環状緩斜面と環状急斜面とが、前記ボールの中心をプランジャ摺動孔の先端開口側拡径凹部内に常時存在させるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボール式テンショナ。
3. 前記ボール誘導用傾斜溝が、前記円環状ボールシートの少なくとも３カ所に均等配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボール式テンショナ。
4. 前記ボールシート付勢用バネの付勢力が、前記プランジャ付勢用バネの付勢力より大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボール式テンショナ。

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