JP2018155328A - チェーンテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンへの取付工数が少なく、またシリンダの内周面に偏摩耗が生じにくいチェーンテンショナを提供する。【解決手段】シリンダ８に軸方向に移動可能に挿入されたプランジャ９と、プランジャ９のシリンダ８からの突出部分に連結して設けられたチェーンガイド１０とを備えるチェーンテンショナ１において、チェーンガイド１０とプランジャ９とが連結ピン２２を介して揺動可能に連結されている。【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関のチェーン伝動装置に用いられるチェーンテンショナに関する。

自動車エンジン等の内燃機関に使用されるチェーン伝動装置として、例えば、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するものや、クランクシャフトの回転をオイルポンプやウォーターポンプやスーパーチャージャー等の補機に伝達するものや、クランクシャフトの回転をバランサシャフトに伝達するものや、ツインカムエンジンの吸気カムと排気カムを互いに連結するものなどがある。これらのチェーン伝動装置のチェーンの張力を適正範囲に保つために、チェーンテンショナが使用される（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１のチェーンテンショナは、シリンダと、一方の端部がシリンダ内に収容され、他方の端部がシリンダから突出した状態でシリンダに軸方向に移動可能に挿入されたプランジャとを有する。プランジャのシリンダからの突出端は、チェーンガイドに接触している。チェーンガイドは、エンジンに固定された支点軸で揺動可能に支持され、チェーンとの摩擦によるモーメント荷重を、支点軸で支持するようになっている。プランジャは、チェーンガイドのチェーンと接触する側とは反対側の面に接触し、チェーンガイドをチェーンに向けて押圧する。

この特許文献１のチェーンテンショナは、シリンダをエンジンに取り付ける作業とは別に、揺動可能なチェーンガイドをエンジンに取り付ける作業をする必要があるので、エンジンへの取付工数が多いという問題がある。

一方、特許文献２のチェーンテンショナは、シリンダと、一方の端部がシリンダ内に収容され、他方の端部がシリンダから突出した状態でシリンダに軸方向に移動可能に挿入されたプランジャとを有する点は、特許文献１と同様であるが、チェーンに接触するチェーンガイドが、プランジャのシリンダからの突出部分に連結して設けられている点で、特許文献１と異なる。

この特許文献２のチェーンテンショナは、チェーンガイドがプランジャに連結一体化されているので、シリンダをエンジンに取り付ける作業とは別に、チェーンガイドをエンジンに取り付ける作業をする必要がなく、エンジンへの取付工数が少ない。

特許第３６３５１８８号公報 特表２０１４−５１８９９７号公報

本願の発明者は、特許文献２と同様の構成のチェーンテンショナを社内で検討した。そして、チェーンテンショナの軽量化を図るため、シリンダをアルミ合金で形成した試作品を社内で製作し、その評価を行なった。

その結果、シリンダの内周面のプランジャとの摺動部において、偏摩耗が生じやすいことが分かった。特許文献２のチェーンテンショナは、チェーンガイドがプランジャに連結されているので、チェーンとの摩擦によるモーメント荷重が、そのままプランジャに伝わってしまう。すなわち、チェーンとの摩擦によるモーメント荷重を、プランジャを介してシリンダで支持するようになっている。そのため、シリンダの内周面に局所的に荷重が負荷され、偏摩耗が生じることが分かった。シリンダの内周面に偏摩耗が生じると、プランジャの動作が不安定になるおそれがある。

ここで、本願の発明者は、特許文献２のチェーンテンショナにおいて、チェーンガイドとプランジャが相対的に動かないように、プランジャのシリンダからの突出部分がチェーンガイドに固定されている点に着眼した。すなわち、特許文献２のチェーンテンショナにおいては、チェーンガイドがプランジャに固定されているため、チェーンから受ける力の偏りによるモーメント荷重が、そのままチェーンガイドからプランジャに伝わり、その結果、シリンダの内周面のプランジャとの摺動部が大きい負荷を受けることとなる。

この発明が解決しようとする課題は、エンジンへの取付工数が少なく、またシリンダの内周面に偏摩耗が生じにくいチェーンテンショナを提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明では、以下の構成のチェーンテンショナを提供する。
シリンダと、
一方の端部が前記シリンダ内に収容され、他方の端部が前記シリンダから突出した状態で前記シリンダに軸方向に移動可能に挿入されたプランジャと、
チェーンに接触し、前記チェーンとの摩擦によるモーメント荷重が前記プランジャを介して前記シリンダで支持されるように前記プランジャの前記シリンダからの突出部分に連結して設けられたチェーンガイドと、を備えるチェーンテンショナにおいて、
前記チェーンガイドと前記プランジャとが、連結部材を介して揺動可能に連結されていることを特徴とするチェーンテンショナ。

このようにすると、チェーンガイドが、プランジャのシリンダからの突出部分に連結されているので、シリンダをエンジンに取り付ける作業とは別に、チェーンガイドをエンジンに取り付ける作業をする必要がなく、エンジンへの取付工数が少ない。また、チェーンガイドとプランジャが揺動可能に連結されているため、チェーンから受ける力の偏りに応じてチェーンガイドがプランジャに対して揺動する。その結果、プランジャがチェーンガイドから受けるモーメント荷重が低減し、シリンダの内周面に偏摩耗が生じにくくなる。

前記連結部材としては、前記プランジャの移動方向に直交する方向に延びる連結ピンを採用することができる。

また、前記チェーンガイドとして、前記チェーンの走行方向に沿って延びる細長い形状を有するものを採用する場合、そのチェーンガイドの前記チェーンの走行方向に沿った中央部分に前記連結ピンを配置すると好ましい。

このようにすると、チェーンの走行方向に沿って連結ピンよりも上流側部分でチェーンガイドがチェーンから受ける力と、チェーンの走行方向に沿って連結ピンよりも下流側部分でチェーンガイドがチェーンから受ける力とが釣り合ってバランスが取れやすくなる。そのため、チェーンとチェーンガイドの接触により生じるモーメント荷重が低減され、その結果、プランジャがチェーンガイドから受けるモーメント荷重を、効果的に低減することが可能となる。

前記チェーンガイドの前記プランジャに対する揺動可能角度は、前記チェーンガイドが前記プランジャの軸線方向に対して直交する状態を基準に、±３０°以上とすると好ましい。

このようにすると、チェーンからチェーンガイドに作用する力に大きな偏りが生じたときにも、プランジャがチェーンガイドから受けるモーメント荷重を、効果的に低減することが可能となる。

この発明のチェーンテンショナは、チェーンガイドが、プランジャのシリンダからの突出部分に連結されているので、シリンダをエンジンに取り付ける作業とは別に、チェーンガイドをエンジンに取り付ける作業をする必要がなく、エンジンへの取付工数が少ない。また、チェーンガイドとプランジャが揺動可能に連結されているため、チェーンから受ける力の偏りに応じてチェーンガイドがプランジャに対して揺動する。その結果、プランジャがチェーンガイドから受けるモーメント荷重が低減され、シリンダの内周面に偏摩耗が生じにくい。

この発明の実施形態のチェーンテンショナを組み込んだチェーン伝動装置を示す部分断面図 図１のチェーンテンショナの近傍の拡大断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図３のプランジャとチェーンガイドの連結部分近傍の拡大断面図 チェーンガイドの揺動角度を示す図

図１に、この発明の実施形態のチェーンテンショナ１を組み込んだチェーン伝動装置を示す。このチェーン伝動装置は、エンジンのクランクシャフト２に固定されたスプロケット３と、カムシャフト４に固定されたスプロケット５とがチェーン６を介して連結されており、そのチェーン６がクランクシャフト２の回転をカムシャフト４に伝達し、そのカムシャフト４の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）の開閉を行なう。

エンジンが作動しているときのクランクシャフト２の回転方向は一定（図では右回転）であり、このときチェーン６は、クランクシャフト２の回転に伴ってスプロケット３に引き込まれる側（図の右側）の部分が張り側となり、スプロケット３から送り出される側（図の左側）の部分が弛み側となる。そして、チェーン６の弛み側の部分に、チェーンテンショナ１が設けられている。

チェーンテンショナ１は、エンジンブロック７に対して固定して設けられるシリンダ８と、一方の端部がシリンダ８内に収容され、他方の端部がシリンダ８から突出した状態でシリンダ８に軸方向に移動可能に挿入されたプランジャ９と、プランジャ９のシリンダ８からの突出部分に連結して設けられたチェーンガイド１０とを有する。

図２に示すように、シリンダ８は、一端が開口し、他端が閉塞した有底筒状に形成されている。そしてシリンダ８は、チェーン６に向かって開口する姿勢で固定されている。シリンダ８は、シリンダ８の外周に一体に形成された複数の取り付け片１１にボルト１２を締め込むことによって、エンジンブロック７に固定されている。シリンダ８は、アルミ合金を金型に流し込むアルミダイカストで形成されている。アルミ合金としては、日本工業規格（ＪＩＳＨ５３０２）に規定するアルミニウム合金ダイカスト３種（例えばＡＤＣ６）またはアルミニウム合金ダイカスト１２種（例えばＡＤＣ１２）を用いることができる。シリンダ８の内周面１３は円筒面とされている。

プランジャ９は、シリンダ８内への挿入端が開口し、シリンダ８からの突出端が閉塞する有底筒状に形成されている。プランジャ９の外周面１４はシリンダ８の内周面１３に摺動可能に支持されている。プランジャ９の外周面１４は円筒面である。プランジャ９は、鋼で形成されている。鋼としては、ＳＣＭ４１５やＳＣｒ４２０等の炭素量が低い（具体的には炭素量が０．２３％未満）ものが採用され、これにより、プランジャ９を鍛造加工で効率的に製造することが可能となっている。プランジャ９の外周面１４は熱処理（例えば浸炭焼入れ）が施され、５００ＨＶ以上の硬度をもつ硬化層とされている。

シリンダ８の内周面１３は、陽極酸化皮膜（アルマイト）処理を施すことで、２００ＨＶ以上（好ましくは３００ＨＶ以上、より好ましくは３５０ＨＶ以上）の硬度が付与されている。硬度はマイクロビッカース（ＨＶ０．０５）である。

図３に示すように、シリンダ８には、シリンダ８とプランジャ９とで囲まれた圧力室１５にオイルを供給する給油通路１６が設けられている。給油通路１６は、図示しないオイルポンプに接続され、そのオイルポンプから送り出されたオイルを圧力室１５内に導入する。給油通路１６の圧力室１５とは反対側の端部はシリンダ８の表面に開口し、その開口部分に油圧配管接続部１８（図では雌ねじ）が形成されている。給油通路１６の圧力室１５側の端部には、給油通路１６の側から圧力室１５の側へのオイルの流れのみを許容するチェックバルブ１９が設けられている。

シリンダ８の内周面１３とプランジャ９の外周面１４との間には、圧力室１５からオイルを導入する隙間２０が形成され、その隙間２０に導入されたオイルでシリンダ８の内周面１３とプランジャ９の外周面１４とが潤滑されるようになっている。隙間２０は、半径方向の幅が０．０１５〜０．０８０ｍｍの大きさに設定された円筒状の微小隙間である。隙間２０は、圧力室１５から導入したオイルをシリンダ８の外部に流出させるように、一端が圧力室１５に連通し、他端がシリンダ８の外部に連通している。

圧力室１５には、リターンスプリング２１が組み込まれている。リターンスプリング２１は圧縮コイルばねである。リターンスプリング２１の一端は、チェックバルブ１９を介してシリンダ８の閉塞端で支持され、リターンスプリング２１の他端はプランジャ９のシリンダ８からの突出端を押圧し、その押圧によってリターンスプリング２１はプランジャ９をシリンダ８から突出させる方向に付勢している。

図２、図３に示すように、チェーンガイド１０は、シリンダ８やエンジンブロック７に対する連結部をもたず、プランジャ９にのみ連結されている。すなわち、チェーンガイド１０は、チェーン６との摩擦によるモーメント荷重（プランジャ９の移動方向に交差する方向の荷重）がプランジャ９を介してシリンダ８で支持されるように、プランジャ９にのみ連結されている。

ここで、チェーンガイド１０とプランジャ９は、チェーンガイド１０がプランジャ９に対して連結ピン２２を中心に揺動可能となるように、プランジャ９の移動方向に直交する方向に延びる連結ピン２２を介して連結されている。チェーンガイド１０は、チェーン６の走行方向に沿って延びる細長い形状を有し、そのチェーンガイド１０のチェーン６の走行方向に沿った中央部分に連結ピン２２が配置されている。

チェーンガイド１０は、ベース板１０ａと、ベース板１０ａに取り付けられたシュー１０ｂとからなる。ベース板１０ａは、鋼で形成されている。ベース板１０ａは、チェーン６の走行方向に沿って延びる細長い形状を有し、そのベース板１０ａのチェーン６の走行方向に沿った中央部分に、シュー１０ｂのある側とは反対側に延び出す連結片２３が一体に形成されている。また、ベース板１０ａには、シュー１０ｂに形成された突起２４が嵌合する溝２５が形成されている。突起２４と溝２５の嵌合によってシュー１０ｂがベース板１０ａに固定されている。

シュー１０ｂは、チェーン６の走行方向に沿って延びる細長い形状を有する。シュー１０ｂは、チェーン６に摺接する摺接案内面２６と、摺接案内面２６の両側に形成された一対の突条２７とを有する。突条２７は、チェーン６の外側面に対向するように配置され、チェーン６が摺接案内面２６から脱落するのを防止している。摺接案内面２６は、チェーン６に向かって膨出する断面円弧状の凸面である。

シュー１０ｂの材質としては、繊維強化材を配合した合成樹脂を採用することができる。合成樹脂としては、例えば、ナイロン６６やナイロン４６などのポリアミド（ＰＡ）を使用することができる。また、合成樹脂に配合する繊維強化材としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などを使用することができる。

図４に示すように、連結片２３には、連結ピン２２を挿入するピン挿入穴３１が形成され、プランジャ９のシリンダ８からの突出端にも、連結ピン２２を挿入するピン挿入穴３０が形成されている。ピン挿入穴３０とピン挿入穴３１は、一方の内径が他方の内径よりも小さい。そして、一方は、連結ピン２２の外周に締め代をもって嵌合しており、他方は、連結ピン２２の外周に遊びをもって嵌合している。連結ピン２２は、全長にわたって一定の外径をもつ円柱状に形成されている。連結ピン２２は、鋼で形成されている。

図５に示すように、チェーンガイド１０のプランジャ９に対する揺動可能角度θは、チェーンガイド１０がプランジャ９の軸線方向に対して直交する状態を基準に、±３０°以上（つまりチェーンガイド１０の最大振れ幅は６０°以上）とされている。

次に、このチェーンテンショナ１の動作例を説明する。

エンジン作動中に、図１に示すチェーン６の張力が大きくなると、そのチェーン６の張力によって、プランジャ９がシリンダ８内に押し込まれる方向に移動し、チェーン６の緊張を吸収する。このとき、図２、図３に示す圧力室１５から隙間２０を通ってオイルが流出し、そのオイルの粘性抵抗によってダンパ力が発生する。

エンジン作動中に、図１に示すチェーン６の張力が小さくなると、リターンスプリング２１の付勢力によって、プランジャ９がシリンダ８から突出する方向に移動し、チェーン６の弛みを吸収する。このとき、図２、図３に示すチェックバルブ１９が開き、給油通路１６から圧力室１５にオイルが流入する。

このチェーンテンショナ１は、チェーンガイド１０が、プランジャ９のシリンダ８からの突出部分に連結されているので、シリンダ８をエンジンブロック７に取り付ける作業とは別に、チェーンガイド１０をエンジンブロック７に取り付ける作業をする必要がなく、エンジンブロック７への取付工数が少ない。

また、このチェーンテンショナ１は、チェーンガイド１０とプランジャ９が揺動可能に連結されているため、チェーン６から受ける力の偏りに応じてチェーンガイド１０がプランジャ９に対して揺動する。その結果、プランジャ９がチェーンガイド１０から受けるモーメント荷重が低減され、シリンダ８の内周面１３に偏摩耗が生じにくい。

また、このチェーンテンショナ１は、チェーンガイド１０のチェーン６の走行方向に沿った中央部分に連結ピン２２が配置されているので、チェーン６の走行方向に沿って連結ピン２２よりも上流側部分でチェーンガイド１０がチェーン６から受ける力と、チェーン６の走行方向に沿って連結ピン２２よりも下流側部分でチェーンガイド１０がチェーン６から受ける力とが釣り合ってバランスが取れやすい。そのため、チェーン６とチェーンガイド１０の接触により生じるモーメント荷重が低減され、その結果、プランジャ９がチェーンガイド１０から受けるモーメント荷重を、効果的に低減することが可能となっている。

また、このチェーンテンショナ１は、チェーンガイド１０のプランジャ９に対する揺動可能角度θが、チェーンガイド１０がプランジャ９の軸線方向に対して直交する状態を基準に、±３０°以上とされているので、チェーン６からチェーンガイド１０に作用する力に大きな偏りが生じたときにも、プランジャ９がチェーンガイド１０から受けるモーメント荷重を、効果的に低減することが可能である。

上記実施形態では、チェーンテンショナ１を、クランクシャフト２の回転をカムシャフト４に伝達するチェーン伝動装置に組み込んだ例を挙げて説明したが、チェーンテンショナ１は、クランクシャフト２の回転をオイルポンプやウォーターポンプやスーパーチャージャー等の補機に伝達するチェーン伝動装置や、クランクシャフト２の回転をバランサシャフトに伝達するチェーン伝動装置や、ツインカムエンジンの吸気カムと排気カムを互いに連結するチェーン伝動装置に組み込むことも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ チェーンテンショナ
６ チェーン
８ シリンダ
９ プランジャ
１０ チェーンガイド
２２ 連結ピン
θ 揺動可能角度

Claims (4)

1. シリンダ（８）と、
   一方の端部が前記シリンダ（８）内に収容され、他方の端部が前記シリンダ（８）から突出した状態で前記シリンダ（８）に軸方向に移動可能に挿入されたプランジャ（９）と、
   チェーン（６）に接触し、前記チェーン（６）との摩擦によるモーメント荷重が前記プランジャ（９）を介して前記シリンダ（８）で支持されるように前記プランジャ（９）の前記シリンダ（８）からの突出部分に連結して設けられたチェーンガイド（１０）と、を備えるチェーンテンショナにおいて、
   前記チェーンガイド（１０）と前記プランジャ（９）とが、連結部材を介して揺動可能に連結されていることを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記連結部材は、前記プランジャ（９）の移動方向に直交する方向に延びる連結ピン（２２）である請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 前記チェーンガイド（１０）は、前記チェーン（６）の走行方向に沿って延びる細長い形状を有し、そのチェーンガイド（１０）の前記チェーン（６）の走行方向に沿った中央部分に前記連結ピン（２２）が配置されている請求項２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記チェーンガイド（１０）の前記プランジャ（９）に対する揺動可能角度（θ）が、前記チェーンガイド（１０）が前記プランジャ（９）の軸線方向に対して直交する状態を基準に、±３０°以上とされている請求項１から３のいずれかに記載のチェーンテンショナ。

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