JP5197718B2 - ラチェット式テンショナ - Google Patents

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ラチェット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１２に示すように、ハウジング５１２にプランジャ５１４の摺動方向と直交する方向に摺動可能に嵌挿されてハウジング５１２との間で副油室５２０を形成するピストン５２６と、副油室５２０に外部油圧を作用させるための油路５４４と、ピストン５２６を副油室５２０に向かって付勢する第２スプリング５３４を内装して副油室５２０の反対側においてハウジング５１２とピストン５２６により区画形成された大気室５２８とを有し、この大気室５２８に大気と連通して副油室５２０に外部油圧が作用してピストン５２６が第２スプリング５３４の付勢力に抗して移動したときにピストン５２６によって閉塞される大気連通孔５３２を設け、プランジャ５１４のハウジング５１２に囲繞される部分にラック５３８を刻設し、ピストン５２６に固定されたロッド５２４の先端にラック５３８に噛合可能な複数の噛合歯５３６を設け、噛合歯５３６とラック５３８のプランジャ後退阻止歯面をプランジャ５１４の進退方向に直角な歯面に形成したテンショナ５００が採用されている（特許文献１参照）。

実用新案登録第２５５９６６４号公報（実用新案登録請求の範囲、図１）。

前述したような従来のテンショナ５００では、プランジャ５１４とピストン５２６とが円柱体で構成されているため、エンジン駆動時におけるプランジャ５１４の振動に対してプランジャ５１４のラック５３８とピストン５２６の噛合歯５３６との間の噛み合いで過度の回り止め状態に呈してピストン５２６の噛合歯５３６が歯欠けし易くなり、やがては、歯幅全域に亙って捩れを生じて噛み合い不整合となって噛合歯５３６とラック５３８からなるラチェット機構の誤動作を生じるという問題があり、また、テンショナ製造時や保守メンテナンス時にプランジャ５１４とピストン５２６とがそれぞれの軸心回りに回動して相互間の誤組み付けを生じるという厄介な問題があった。

そして、前述したような従来のテンショナ５００では、噛合歯５３６とラック５３８のプランジャ後退阻止歯面をプランジャ５１４の進退方向に直角な歯面で形成しているため、エンジンの温度変化等で発生するチェーン張力過多によって発生するプランジャ５１４の後退方向の動きも規制してしまい、プランジャ５１４が焼き付いたり、チェーンが過大な張力のまま走行してチェーンへの負担や騒音が増加するという問題があった。

そのため、チェーン張力過多によって発生するプランジャ５１４の後退方向の動きの想定される最大値に合わせて、噛合歯５３６とラック５３８からなるラチェット機構に所定のバックラッシュ量を設けることが行われているが、このようなバックラッシュ量が大きいほど、エンジン始動時のバタツキ音と称する打音を低減できなくなるという問題があった。

また、このようなエンジン始動時に生じがちな打音の問題を解決するために、オリフィス機構やオイルリザーブ機構を付加したり、プランジャ付勢用ばね５１８を高荷重対応なばねに変更するなどの対策は可能であるが、そのための部品点数や製造コストが増大するばかりでなくテンショナ自体が大型化す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、プランジャとラチェットからなるラチェット機構を誤動作させることなく確実かつ安定して作動させて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反力に対するバックラッシュを抑制してバタツキ音を低減するとともにエンジン始動後のチェーン張力過多によって生じるプランジャの後退方向の動きを許容してプランジャの焼き付きを防止するラチェット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、外部圧油の油供給路を形成したハウジング本体と該ハウジング本体のプランジャ収容穴から走行チェーンに向けて摺動自在に突出するプランジャと前記ハウジング本体のプランジャ収容穴とプランジャの中空部との間に形成される高圧油室に収納されてプランジャの突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと前記ハウジング本体のラチェット収容穴に嵌挿されてプランジャの進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェットと該ラチェットのプランジャ側先端部に設けたラチェット歯をプランジャ側面のラック歯に向けて付勢するラチェット付勢用ばねと前記ラチェット収容穴の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばねを着座させるばね係止用プラグとを備え、エンジンに取り付けられるラチェット式テンショナにおいて、前記プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構が、前記ラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されており、前記ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることにより、前述したような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、前記噛み合い整合機構が、前記ラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられたラチェット側凸条と該ラチェット側凸条と凹凸係合した状態でラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って設けられたハウジング側凹溝とで構成されていることにより、前述したような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、前記ラチェットが、ラチェット外径寸法より大きなラチェット全長寸法を備えていることにより、前述したような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のいずれか一つに係る発明の構成に加えて、前記ラチェット付勢用ばねが、前記ラチェットのばね収容穴内へ摺動方向に沿って挿着されていることにより、前述したような課題を解決したものである。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに係る発明の構成に加えて、前記プランジャのラック歯が前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動面とで凹凸状に形成されているとともに、前記ラチェットのラチェット歯が前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面とで凹凸状に形成されていることにより、前述したような課題を解決したものである。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明の構成に加えて、前記ストップ面の傾斜角が、前記摺動面の傾斜角より小さく形成されていることにより、前述したような課題を解決したものである。

そこで、本発明のラチェット式テンショナは、外部圧油の油供給路を形成したハウジング本体と該ハウジング本体のプランジャ収容穴から走行チェーンに向けて摺動自在に突出するプランジャと、ハウジング本体のプランジャ収容穴とプランジャの中空部との間に形成される高圧油室に収納されてプランジャの突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、ハウジング本体のラチェット収容穴に嵌挿されてプランジャの進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェットと、このラチェットのプランジャ側先端部に設けたラチェット歯をプランジャ側面のラック歯に向けて付勢するラチェット付勢用ばねと、ラチェット収容穴の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばねを着座させるばね係止用プラグとを備え、エンジンに取り付けられることにより、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ることができるばかりでなく、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に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構がラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されており、ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることにより、エンジン駆動時におけるプランジャの振動に対してプランジャ側面のラック歯とラチェットのラチェット歯との間の噛み合いに関係なくラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めするため、プランジャとラチェットからなるラチェット機構を確実かつ安定して作動させることができるとともに、プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って正確に噛み合わせることが可能になるため、プランジャ側面のラック歯とラチェットのラチェット歯との間の誤組み付けによる捩れを回避してラチェット機構の誤動作を解消することができる。

また、ラチェット付勢用ばねの付勢力がエンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されていることにより、エンジン始動時にプランジャを後退させる反力が発生すると、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットのラチェット歯に作用してプランジャのラック歯と噛み合うため、バックラッシュが生じたプランジャの後退方向の動きを規制して後退変位を阻止し、チェーンのバタツキ音を低減することができるばかりでなく、プランジャ付勢用ばねの付勢力が単にプランジャを突出付勢させる付勢力のみで充足されるため、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばねやオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ自体を小型化することができる。

また、ラチェット付勢用ばねの付勢力がエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることにより、エンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力が発生すると、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットのラチェット歯に作用してラチェットのラチェット歯とプランジャのラック歯とが噛み外れ、ラチェット付勢用ばねの付勢力がラチェットの摺動方向の分力よりも相対的に大きくなるまでプランジャを後退させるため、エンジンの温度変化などでプランジャが過剰に前進してバックストップによる過荷重が発生してもプランジャの後退方向の動きを規制せず後退変位を許容してプランジャの焼き付きを防止することができるばかりでなく、このラチェット付勢用ばねの付勢力を調整することによりエンジン始動後のチェーン張力過多による噛み外れのタイミングが調整可能になるため、プランジャの焼き付きを確実に防止することができる。

請求項２に係る本発明のラチェット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、噛み合い整合機構が、ラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられたラチェット側凸条とこのラチェット側凸条と凹凸係合した状態でラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って設けられたハウジング側凹溝とで構成されていることにより、ラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を完全に回り止めした状態で摺動させることが可能になるため、プランジャとラチェットからなるラチェット機構を円滑に作動させることができるとともに、ハウジング側のラチェット収容穴に凹溝を施したため、ハウジング側のラチェット収容穴に凸条を施した噛み合い整合機構に比較すると、噛み合い整合機構の製作負担を大幅に軽減することができる。

請求項３に係る本発明のラチェット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、ラチェットがラチェット外径寸法より大きなラチェット全長寸法を備えていることにより、ラチェットに過剰な荷重が負荷された場合であってもラチェット収容穴内の摺動方向に対して生じがちなラチェットの傾きを抑制してラチェットの偏摩耗を防止するため、プランジャとラチェットからなるラチェット機構をより円滑に作動させることができる。

また、請求項４に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに係る発明が奏する効果に加えて、ラチェット付勢用ばねがラチェットのばね収容穴内へ摺動方向に沿って挿着されていることにより、ラチェット付勢用ばねがラチェットのばね収容穴内にほぼ挿入された状態となるため、ラチェット付勢用ばねをラチェットの外周面に外嵌した場合に比較して、ラチェット収容穴に対するラチェットの取り付け形態を簡素化かつ小型化することができる。

請求項５に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一つに係る発明が奏する効果に加えて、プランジャのラック歯がラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ面とプランジャ後退側に傾斜する摺動面とで凹凸状に形成されているとともに、ラチェットのラチェット歯がラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面とプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面とで凹凸状に形成されていることにより、エンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力が発生すると、この反力がプランジャ側のストップ面を介してラチェットのストップ対向面に分力として作用し、このラチェットのストップ対向面に作用した分力がラチェットの摺動方向の更に小さな分力としてラチェットのラチェット歯をプランジャのラック歯と噛み外れるように作用し、プランジャのラック歯がラチェットのストップ対向面を経て摺動対向面を滑動して１歯分戻すため、エンジン始動後のチェーン張力過多時にラチェットのラチェット歯とプランジャのラック歯に生じがちな歯欠けなどの摩損を防止しつつプランジャの後退方向の動きを規制せず後退変位を円滑に許容することができるとともにラチェット付勢用ばねに対する過度の衝撃も回避して優れた耐久性を発揮することができる。

請求項６に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、請求項５に係る発明が奏する効果に加えて、ストップ面の傾斜角が摺動面の傾斜角より小さく形成されていることにより、エンジン始動時にプランジャを後退させる反力が発生してもプランジャのラック歯とラチェットのラチェット歯との噛み外れを阻止するため、エンジン始動時にバックラッシュが生じたプランジャの後退方向の動きを規制して後退変位を阻止することができる。

本発明の第１実施例であるラチェット式テンショナ１００の使用態様図。 図１に示すラチェット式テンショナ１００を要部拡大した断面図。 ラック歯とラチェット歯の拡大図。 図２に示すＡ−Ａ断面図。 ラチェットとラチェット付勢用ばねとばね係止用プラグとの分解図。 エンジン始動時のプランジャ突出動作に伴う噛み合い状態を示す図。 エンジン始動時のプランジャ後退動作に伴う噛み合い状態を示す図。 チェーン張力過多によるプランジャ後退開始時の噛み合い状態を示す図。 チェーン張力過多によるプランジャ後退動作中の噛み外れ状態を示す図。 チェーン張力過多によるプランジャ後退終了時の噛み合い状態を示す図。 本発明の第２実施例で用いたラチェットの斜視図。 従来のラチェット式テンショナ５００の断面図。

本発明のラチェット式テンショナは、外部圧油の油供給路を形成したハウジング本体とこのハウジング本体のプランジャ収容穴から走行チェーンに向けて摺動自在に突出するプランジャと前記ハウジング本体のプランジャ収容穴とプランジャの中空部との間に形成される高圧油室に収納されてプランジャの突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと前記ハウジング本体のラチェット収容穴に嵌挿されてプランジャの進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェットとこのラチェットのプランジャ側先端部に設けたラチェット歯をプランジャ側面のラック歯に向けて付勢するラチェット付勢用ばねと前記ラチェット収容穴の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばねを着座させるばね係止用プラグとを備えて、エンジンに取り付けられ、プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構がラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されており、前記ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることにより、プランジャとラチェットからなるラチェット機構を誤動作させることなく確実かつ安定して作動させて、長期放置後のエンジン始動時にチェーンから受けるプランジャの反力に対するバックラッシュを抑制してバタツキ音を低減するとともにエンジン始動後のチェーン張力過多によって生じるプランジャの後退方向の動きを許容してプランジャの焼き付きを防止するものであれば、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、本発明のラチェット式テンショナにおけるハウジング本体の基本的な形態については、オイルポンプから供給される圧油をハウジング本体に形成した油供給路に直接的に導入するもの、あるいは、オイルポンプから供給される圧油をハウジング本体に形成した油供給路に導入する前にハウジング本体の背面部分に一旦貯溜する油リザーバー部を凹設したもののいずれであっても何ら構わない。

また、本発明のラチェット式テンショナの場合、高圧油室内から油供給路へ圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニットがプランジャ収容穴の底部に組み込まれているもの、あるいは、逆止弁ユニットがプランジャ収容穴の底部に組み込まれていないものの、いずれであっても良い。
さらに、前述した逆止弁ユニットを備えたラチェット式テンショナの場合、その具体的なユニット形態は、プランジャ収容穴の底部に組み込まれて高圧油室内の圧油の油供給路への逆流を阻止するものであれば、如何なる形態のものであっても良く、例えば、油供給路に連通して高圧油室側へ圧油を供給するボールシートとこのボールシートの弁座に対向するチェックボールとこのチェックボールをボールシートに押圧付勢するボール付勢用ばねとチェックボールの移動量を規制する鐘状リテーナとを備えたものであっても何ら構わない。

そして、本発明のラチェット式テンショナに用いられるラチェット付勢用ばねの付勢力については、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていれば如何なる絶対値の付勢力であっても良く、プランジャのラック歯とラチェットのラチェット歯との間の摩擦係数も考慮した付勢力に設定されるのがより好ましい。

さらに、本発明のラチェット式テンショナに用いられるプランジャ側面のラック歯に対するラチェットのラチェット歯の噛み合い整合機構については、ラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されていれば如何なる具体的な形態であっても良く、例えば、円形断面を備えたラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられた角形スプライン、インボリュートスプラインなどのスプラインからなるラチェット側凸条とこのラチェット側凸条と凹凸係合した状態でラチェットとほぼ同径のラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って溝設けられた角形スプライン溝、インボリュートスプライン溝などのスプライン溝からなるハウジング側凹溝とで構成されたもの、円形断面を備えたラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられた角形スプライン溝、インボリュートスプライン溝などのスプライン溝からなるラチェット側凹溝とこのラチェット側凹溝と凹凸係合した状態でラチェットとほぼ同径のラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って設けられた角形スプライン、インボリュートスプラインなどのスプラインからなるハウジング側凸条とで構成されたもの、あるいは、楕円断面を備えたラチェットとこのラチェットとほぼ同形の楕円断面を備えたハウジング本体のラチェット収容穴とで回り止めしたものの、いずれであっても良い。

また、本実施例で用いるラチェットの具体的な形態については、プランジャ側面に刻設したラック歯に対して歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合う数枚のラチェット歯をラチェットのプランジャ側先端部に備えていれば良く、例えば、等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた３枚のラチェット歯を備えたものであれば、プランジャ側面のラック歯に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うことができるので、より好ましい。

以下、本発明の一実施例であるラチェット式テンショナ１００を図１乃至図８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ラチェット式テンショナ１００の使用態様図であり、図２は、図１に示すラチェット式テンショナ１００を拡大した断面図であり、図３は、ラック歯とラチェット歯との拡大図であり、図４は、図２に示すＡ−Ａ断面図であり、図５は、ラチェットとラチェット付勢用ばねとばね係止用プラグとの分解図であり、図６は、エンジン始動時のプランジャ突出動作に伴うラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図７は、エンジン始動時のプランジャ後退動作に伴うラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図８は、チェーン張力過多によるプランジャ後退開始時のラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図９は、チェーン張力過多によるプランジャ後退動作中のラック歯とラチェット歯と噛み外れ状態を示す図であり、図１０は、チェーン張力過多によるプランジャ後退終了時のラック歯とラチェット歯と噛み合い状態を示す図であり、図１１は、本発明の第２実施例で用いたラチェットの斜視図である。

まず、図１に示すように、本発明の一実施例であるラチェット式テンショナ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おり、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、本実施例のラチェット式テンショナ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を形成したハウジング本体１１０と、このハウジング本体１１０に形成したプランジャ収容穴１１２から走行チェーン（図示せず）に向けて摺動自在に突出する円柱状のプランジャ１２０と、前記ハウジング本体１１０のプランジャ収容穴１１２とプランジャ１２０の中空部１２１との間に形成される高圧油室Ｒに収納されてプランジャ１２０の突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばね１３０と、プランジャ収容穴１１２の底部に組み込まれて高圧油室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１４０と、前記ハウジング本体１１０に形成した円筒状のラチェット収容穴１１３に嵌挿されてプランジャ１２０の進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェット１５０と、このラチェット１５０のプランジャ側先端部に設けたラチェット歯１５１をプランジャ側面に刻設したラック歯１２２に向けて噛み合うように付勢するラチェット付勢用ばね１６０と、前記ラチェット収容穴１１３の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばね１６０を抜け止めして着座させるばね係止用プラグ１７０とを備えている。

そして、前述した逆止弁ユニット１４０の具体的なユニット構造については、プランジャ収容穴１１２の底部に組み込まれて高圧油室Ｒ内から油供給路１１１へ圧油の逆流を阻止するものであれば、公知の如何なるものであっても差し支えないが、本実施例では、前述したハウジング本体１１０の油供給路１１１に繋がる油路１４１ａを有するボールシート１４１と、このボールシート１４１の弁座１４１ｂに着座するチェックボール１４２と、このチェックボール１４２をボールシート１４１に押圧付勢するボール付勢用ばね１４３と、このボール付勢用ばね１４３を支持し且つチェックボール１４２の移動量を規制する鐘状リテーナ１４４とから構成された逆止弁ユニット１４０が採用されている。

つぎに、本実施例のラチェット式テンショナ１００が最も特徴とするプランジャ側面のラック歯１２２に対してラチェット１５０のラチェット歯１５１を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構の具体的な配置形態を、図２乃至図５に基づいて更に詳しく説明する。

まず、図２および図４に示すように、前述した噛み合い整合機構は、プランジャ１２０の摺動方向に対して直交する方向に設けられた円筒状のラチェット収容穴１１３の内周面に対してラチェット１５０の外周面を回り止めした状態で構成されている。
これにより、エンジン駆動時におけるプランジャ１２０の振動に対してプランジャ側面のラック歯１２２とラチェット１５０のラチェット歯１５１との間の噛み合いに関係なくラチェット収容穴１１３の内周面に対してラチェット１５０の外周面を回り止めするとともに、プランジャ側面のラック歯１２２に対してラチェット１５０のラチェット歯１５１を歯幅全域に亙って正確に噛み合わせている。

さらに具体的に説明すると、前述した噛み合い整合機構は、ラチェット１５０の外周面に摺動方向に沿って設けられたインボリュートスプラインからなるラチェット側凸条１５２とこのラチェット側凸条１５２と凹凸係合した状態でラチェット収容穴１１３の内周面に摺動方向に沿って設けられたインボリュートスプライン溝からなるハウジング側凹溝１１３ａとで構成されている。
これにより、ラチェット収容穴１１３の内周面に対してラチェット１５０の外周面を完全に回り止めした状態で摺動させるとともに、噛み合い整合機構の製作負担を大幅に軽減している。

そして、前述したラチェット１５０は、図５に示すように、ラチェット外径寸法Ｄより大きなラチェット全長寸法Ｗを備え、これによって、ラチェット１５０に過剰な荷重が負荷された場合であっても、ラチェット収容穴１１３内の摺動方向に対して生じがちなラチェット１５０の傾きを抑制してラチェット１５０の偏摩耗を防止している。
なお、本実施例におけるラチェット１５０は、プランジャ側面に刻設したラック歯１２２に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うため、図３および図５に示すように、等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた３枚のラチェット歯１５１がプランジャ側先端部に設けられている。

また、前述したラチェット付勢用ばね１６０は、図５に示すように、ラチェット１５０内へ摺動方向に沿って同心円状に挿着され、これによって、ラチェット付勢用ばね１６０がラチェット１５０のばね収容穴１５３内にほぼ挿入された状態となっている。
なお、本実施例のラチェット式テンショナ１００に用いられるラチェット付勢用ばね１６０の付勢力については、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力で発生するラチェット１５０の摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャ１２０を後退させる反力で発生するラチェット１５０の摺動方向の分力より小さく設定されている。

さらに、前述したばね係止用プラグ１７０は、図２に示すように、ラチェット収容穴１１３の後端近傍に嵌め込んで抜け止めするための弾力性を発揮する多数の突出舌片１７１を周設した、いわゆる、抜け止め用座金であって、これにより、図２および図５に示すように、ラチェット付勢用ばね１６０の後端を着座させている。

さらに、本実施例のラチェット式テンショナ１００におけるプランジャ１２０のラック歯１２２とラチェット１５０のラチェット歯１５１とラチェット付勢用ばね１６０との相互関係について、図３および図６乃至図８に基づいて更に詳しく説明する。
まず、図６で示すように、エンジン始動時およびエンジン始動後の通常運転時においてプランジャ１２０が突出する際、常に、ｆ１＞Ｆｓとなり、プランジャ１２０は、ラチェット１５０を押し戻しながら前進する。
ここで、本実施例で用いたラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓは、図７で示すようなエンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ１で発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ１より大きく設定されているとともに、図８で示すようなエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ２で発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ２より小さく設定されている。

これにより、図６に示すようなエンジン始動時のプランジャ突出動作中は、常に、ｆ１＞Ｆｓとなり、プランジャ１２０は、レバー（図示せず）に追従して前進する。そして、図７に示すようなエンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ１が発生すると、前述したラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ１よりも大きいラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓがラチェット１５０のラチェット歯１５１に作用してプランジャ１２０のラック歯１２２と噛み合って、バックラッシュが生じたプランジャ１２０の後退方向の動きを規制して後退変位を阻止する。
さらに、図８に示すようなエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ２が発生すると、前述したラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ２がラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓよりも大きくなり、図９に示すようにラチェット１５０のラチェット歯１５１とプランジャ１２０のラック歯１２２とが噛み外れ、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓがラチェットの摺動方向の分力ｆ２よりも相対的に大きくなるまでプランジャ１２０をラック歯１２２の１歯分もしくは数歯分だけ後退させるため、エンジン始動後のチェーン張力過多によってバックラッシュが生じたプランジャ１２０の後退方向の動きを規制せず図１０に示すような後退変位を許容するようになっている。

したがって、プランジャ付勢用ばね１３０の付勢力は、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓよりも大きいが、プランジャ１２０を突出付勢させる付勢力であれば良く、このような範囲でラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓを調整することによってエンジン始動後のチェーン張力過多による噛み外れのタイミングを調整することも可能である。

さらに、詳細に説明すると、本実施例のラチェット式テンショナ１００は、図３に示すように、プランジャ１２０のラック歯１２２がラチェット１５０の摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ面１２２ａとラチェット１５０の摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動面１２２ｂとで凹凸状に形成されているとともに、ラチェット１５０のラチェット歯１５１がラチェット１５０の摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面１５１ａとラチェット１５０の摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面１５１ｂとで凹凸状に形成されている。

これにより、図８に示すように、エンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ２が発生すると、この反力Ｆ２がプランジャ側のストップ面１２２ａを介してラチェット１５０のストップ対向面１５１ａに分力ｆｈとして作用し、このラチェット１５０のストップ対向面１５１ａに作用した分力ｆｈがラチェット１５０の摺動方向の更に小さな分力ｆ２としてラチェット１５０のラチェット歯１５１をプランジャ１２０のラック歯１２２と噛み外れるように作用し、図９乃至図１０に示すように、プランジャ１２０のラック歯１２２がラチェット１５０のストップ対向面１５１ａを経て摺動対向面１５１ｂを滑動して１歯分もしくは数歯分戻すようになっている。

そして、前述したプランジャ１２０に形成されたストップ面１２２ａの傾斜角θは、摺
動対向面１２２ｂの傾斜角αより小さく設定されている。
これにより、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ１が発生してもプランジャ１２０のラック歯１２２とラチェット１５０のラチェット歯１５１との噛み外れを阻止するようになっている。

したがって、前述したように、エンジンの温度変化などでプランジャ１２０が過剰に前進してバックストップによる過荷重が発生しても、図９に示すようなエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ２で発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ２とラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓと大小関係は、
ｆ２＝Ｆ２×ｃｏｓθ×ｓｉｎθ×μ
ｆ２＞Ｆｓ
となる。
なお、ここで言うμとは、プランジャ１２０のラック歯１２２とラチェット１５０のラ
チェット歯１５１との間の摩擦係数である。

また、前述したエンジン始動時にバックラッシュが生じたプランジャ１２０の後退方向
の動きを規制して後退変位を阻止する際に、図７に示すようなエンジン始動時に走行チェ
ーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ１で発生するラチェット１５０の摺動方
向の分力ｆ１とラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓと大小関係は、
ｆ１＝Ｆ１×ｃｏｓθ×ｓｉｎθ×μ
ｆ１＜Ｆｓ
となる。
なお、ここで言うμとは、プランジャ１２０のラック歯１２２とラチェット１５０のラ
チェット歯１５１との間の摩擦係数である。

つぎに、本実施例のラチェット式テンショナ１００が最も特徴とするエンジン始動後のチェーン張力過多時におけるプランジャ１２０のラック歯１２２とラチェット１５０のラチェット歯１５１との噛み外れ動作について、図８乃至図１０に基づいて、以下に説明する。
なお、図８乃至図１０のプランジャ先端側に示す仮想線は、エンジン始動後にチェーン張力過多が発生した時、すなわち、図８に示す状態のプランジャ１２０の先端位置を示している。また、図９乃至図１０のラチェット近傍側に示す仮想線は、エンジン始動後にチェーン張力過多が発生した時、すなわち、図８に示す状態のラチェット１５０の位置を示している。

まず、エンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャ１２０を後退させる反力Ｆ２が発生すると、図８に示すように、この反力Ｆ２がプランジャ側のストップ面１２２ａを介してラチェット１５０のストップ対向面１５１ａに分力ｆｈとして作用し、このラチェット１５０のストップ対向面１５１ａに作用した分力ｆｈがラチェット１５０の摺動方向の更に小さな分力ｆ２として作用する。

そして、前述したラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ２が作用すると、図９に示すように、プランジャ側のストップ面１２２ａがラチェット側のストップ対向面１５１ａを滑動しながらプランジャ１２０が後退し始めて、プランジャ１２０のラック歯１２２がラチェット１５０のラチェット歯１５１と外れていく。

次いで、プランジャ１２０のラック歯１２２がラチェット１５０のラチェット歯１５１と外れると同時に、プランジャ側の摺動面１２２ｂがラチェット側の摺動対向面１５１ｂを滑動し始めながらプランジャ１２０が後退し続けていく。

さらに、プランジャ側の摺動面１２２ｂがラチェット側の摺動対向面１５１ｂを滑動し始めながらプランジャ１２０が後退し続けると、図１０に示すように、プランジャ側の後続する新たなストップ面１２２ａがラチェット側のストップ対向面１５１ａに当接して後退変位を許容し、プランジャ１２０がラック歯１２２の１歯分もしくは数歯分を戻すことにより、エンジンの温度変化などで発生するプランジャ１２０の過剰な飛び出しによる過荷重を解除するようになっている。

このようにして得られた本実施例のラチェット式テンショナ１００は、プランジャ側面のラック歯に対してラチェット１５０のラチェット歯１５１を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構がラチェット１５０の外周面に摺動方向に沿って設けられたラチェット側凸条１５２とこのラチェット側凸条１５２と凹凸係合した状態でラチェット収容穴１１３の内周面に摺動方向に沿って設けられたハウジング側凹溝１１３ａとで構成されてラチェット収容穴１１３の内周面に対してラチェット１５０の外周面を回り止めした状態になっていることにより、プランジャ１２０とラチェット１５０からなるラチェット機構を確実かつ安定して作動させ、プランジャ側面のラック歯１２２とラチェット１５０のラチェット歯１５１との間の誤組み付けによる捩れを回避してラチェット機構の誤動作を解消するとともに、ハウジング側のラチェット収容穴１１３にスプライン状の凸条を施した噛み合い整合機構に比較すると、本実施例の場合には、噛み合い整合機構の製作負担を大幅に軽減することができる。

そして、ラチェット１５０がラチェット外径寸法Ｄより大きなラチェット全長寸法Ｗを備えていることにより、ラチェット１５０に過剰な荷重が負荷された場合であってもラチェット収容穴１１３内の摺動方向に対して生じがちなラチェット１５０の傾きを抑制してラチェット１５０の偏摩耗を防止し、プランジャ１２０とラチェット１５０からなるラチェット機構をより円滑に作動させることができる。

また、ラチェット付勢用ばね１６０がラチェット１５０内へ摺動方向に沿って挿着されていることにより、ラチェット付勢用ばね１６０をラチェット１５０の外周面に外嵌した場合に比較して、本実施例の場合には、ラチェット収容穴１１３に対するラチェット１５０の取り付け形態を簡素化かつ小型化することができる。

さらに、本実施例の場合、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓがエンジン始動時に発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ１より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆ２より小さく設定されていることにより、エンジン始動時にプランジャ１２０の後退変位を抑制してタイミングチェーンのバタツキ音を低減することができるとともにエンジン始動後のチェーン張力過多によってプランジャ１２０の後退変位を許容してプランジャ１２０の焼き付きを防止することができ、しかも、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばね１６０やオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ自体を小型化することができる。

そして、プランジャ１２０のラック歯１２２がプランジャ前進側に傾斜するストップ面１２２ａとプランジャ後退側に傾斜する摺動面１２２ｂとで凹凸状に形成されているとともにラチェット１５０のラチェット歯１５１がプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面１５１ａとプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面１５１ｂとで凹凸状に形成され、しかも、ストップ対向面１５１ａの傾斜角θが摺動対向面１５１ｂの傾斜角αより大きく形
成されていることにより、エンジン始動後のチェーン張力過多時にラチェット１５０のラチェット歯１５１とプランジャ１２０のラック歯１２２に生じがちな歯欠けなどの摩損を防止しつつプランジャ１２０の後退方向の動きを規制せず後退変位を円滑に許容できるとともにラチェット付勢用ばね１６０に対する過度の衝撃も回避して優れた耐久性を発揮することができるなど、その効果は甚大である。

つぎに、本発明の第２実施例であるラチェット式テンショナについて、図１１に基づいて説明する。

本発明の第２実施例であるラチェット式テンショナは、上述した第１実施例であるラチェット式テンショナ１００と比較すると、プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構の具体的な配置形態のみが異なっており、その余の装置構成については何ら変わるところがないため、本発明の第２実施例である噛み合い整合機構の具体的な配置形態のみ、図１１に基づいて詳しく説明する。
なお、本発明の第２実施例である噛み合い整合機構以外の装置構成については、上述した第１実施例であるラチェット式テンショナ１００における同一の部材に付した１００番台の符号を２００番台の符号に読み換えることにより、その重複する説明を省略する。

そこで、前述した噛み合い整合機構は、図１１に示すような楕円断面を備えたラチェット２５０と、図示していないがこのラチェット２５０とほぼ同形の楕円断面を備えたハウジング本体のラチェット収容穴とで構成され、プランジャの摺動方向に対して直交する方向に設けられた円筒状のラチェット収容穴の内周面に対してラチェット２５０の外周面を回り止めした状態を呈している。
これにより、エンジン駆動時におけるプランジャの振動に対してプランジャ側面のラック歯とラチェット２５０のラチェット歯２５１との間の噛み合いに関係なくラチェット収容穴の内周面に対してラチェット２５０の外周面を回り止めするとともに、プランジャ側面のラック歯に対してラチェット２５０のラチェット歯２５１を歯幅全域に亙って正確に噛み合わせている。

そして、前述したラチェット２５０は、図１１に示すように、ラチェット外径寸法Ｄより大きなラチェット全長寸法Ｗを備え、これによって、ラチェット２５０に過剰な荷重が負荷された場合であっても、ラチェット収容穴内の摺動方向に対して生じがちなラチェット２５０の傾きを抑制してラチェット２５０の偏摩耗を防止している。
なお、本実施例におけるラチェット２５０は、プランジャ側面に刻設したラック歯１２２に向けて均等に噛み合い荷重を分散して噛み合うため、図１１に示すように、等ピッチの歯間隔および同一の歯丈を備えた３枚のラチェット歯２５１がプランジャ側先端部に設けられている。

このようにして得られた本第２実施例のラチェット式テンショナは、上述した本第１実施例のラチェット式テンショナ１００と同様に、プランジャとラチェット２５０からなるラチェット機構を確実かつ安定して作動させ、プランジャ側面のラック歯とラチェット２５０のラチェット歯２５１との間の誤組み付けによる捩れを回避してラチェット機構の誤動作を解消するとともに、本第１実施例のようなハウジング側のラチェット収容穴とラチェットの外周面とのスプラインからなる凹凸係合形態を形成するための精密な機械加工を必要とすることなく、その製作負担を大幅に軽減することができるなど、その効果は甚大である。

１００ ・・・ ラチェット式テンショナ
１１０ ・・・ ハウジング本体
１１１ ・・・ 油供給路
１１２ ・・・ プランジャ収容穴
１１３ ・・・ ラチェット収容穴
１１３ａ・・・ ハウジング側凹溝
１２０ ・・・ プランジャ
１２１ ・・・ 中空部
１２２ ・・・ ラック歯
１２２ａ・・・ ストップ面
１２２ｂ・・・ 摺動面
１３０ ・・・ プランジャ付勢用ばね
１４０ ・・・ 逆止弁ユニット
１４１ ・・・ ボールシート
１４１ａ・・・ 油路
１４１ｂ・・・ 弁座
１４２ ・・・ チェックボール
１４３ ・・・ ボール付勢用ばね
１４４ ・・・ 鐘状リテーナ
１５０ 、２５０ ・・・ ラチェット
１５１ 、２５１ ・・・ ラチェット歯
１５１ａ・・・ ストップ対向面
１５１ｂ・・・ 摺動対向面
１５２ ・・・ ラチェット側凸条
１５３ ・・・ ばね収容穴
１６０ 、２６０ ・・・ ラチェット付勢用ばね
１７０ 、２７０ ・・・ ばね係止用プラグ
１７１ 、２７１ ・・・ 突出舌片
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
Ｐ ・・・ ピストン部高圧油室
Ｒ ・・・ 高圧油室
Ｄ ・・・ ラチェット外径寸法
Ｗ ・・・ ラチェット全長寸法
Ｆｓ ・・・ ラチェット付勢用ばねの付勢力
Ｆ１ ・・・ エンジン始動時にプランジャを後退させる反力
Ｆ２ ・・・ エンジン始動後のチェーン張力過多時にプランジャを後退させる反力
ｆ１ ・・・ 反力Ｆ１で発生するラチェットの摺動方向の分力
ｆ２ ・・・ 反力Ｆ２で発生するラチェットの摺動方向の分力
ｆｈ ・・・ 反力Ｆ２でプランジャのストップ面に作用する分力
θ ・・・ プランジャに形成されたストップ面の傾斜角
α ・・・ プランジャに形成された摺動面の傾斜角
５００ ・・・ 従来のラチェット式テンショナ
５１２ ・・・ ハウジング
５１４ ・・・ プランジャ
５１６ ・・・ 油室
５１８ ・・・ スプリング
５２０ ・・・ 副油室
５２４ ・・・ ロッド
５２６ ・・・ ピストン
５２８ ・・・ 大気室
５３２ ・・・ 大気連通孔
５３４ ・・・ 第２スプリング
５３６ ・・・ 噛合歯
５３８ ・・・ ラック
５４４ ・・・ 油路
５４８ ・・・ 油路
５５０ ・・・ 油溜り

Claims (6)

1. 外部圧油の油供給路を形成したハウジング本体と該ハウジング本体のプランジャ収容穴から走行チェーンに向けて摺動自在に突出するプランジャと前記ハウジング本体のプランジャ収容穴とプランジャの中空部との間に形成される高圧油室に収納されてプランジャの突出方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと前記ハウジング本体のラチェット収容穴に嵌挿されてプランジャの進退方向と直交する方向に摺動する円柱状のラチェットと該ラチェットのプランジャ側先端部に設けたラチェット歯をプランジャ側面のラック歯に向けて付勢するラチェット付勢用ばねと前記ラチェット収容穴の後端近傍に嵌め込まれてラチェット付勢用ばねを着座させるばね係止用プラグとを備え、エンジンに取り付けられるラチェット式テンショナにおいて、
   前記プランジャ側面のラック歯に対してラチェットのラチェット歯を歯幅全域に亙って捩れることなく噛み合わせる噛み合い整合機構が、前記ラチェット収容穴の内周面に対してラチェットの外周面を回り止めした状態で構成されており、
   前記ラチェット付勢用ばねの付勢力が、エンジン始動時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より大きく設定されているとともにエンジン始動後のチェーン張力過多時に走行チェーン側からプランジャを後退させる反力で発生するラチェットの摺動方向の分力より小さく設定されていることを特徴とするラチェット式テンショナ。
2. 前記噛み合い整合機構が、前記ラチェットの外周面に摺動方向に沿って設けられたラチェット側凸条と該ラチェット側凸条と凹凸係合した状態でラチェット収容穴の内周面に摺動方向に沿って設けられたハウジング側凹溝とで構成されていることを特徴とする請求項１記載のラチェット式テンショナ。
3. 前記ラチェットが、ラチェット外径寸法より大きなラチェット全長寸法を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のラチェット式テンショナ。
4. 前記ラチェット付勢用ばねが、前記ラチェットのばね収容穴内へ摺動方向に沿って挿着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のラチェット式テンショナ。
5. 前記プランジャのラック歯が、前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動面とで凹凸状に形成されているとともに、
   前記ラチェットのラチェット歯が、前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ前進側に傾斜するストップ対向面と前記ラチェットの摺動方向に対してプランジャ後退側に傾斜する摺動対向面とで凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のラチェット式テンショナ。
6. 前記ストップ面の傾斜角が、前記摺動面の傾斜角より小さく形成されていることを特徴とする請求項５記載のラチェット式テンショナ。

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