特開 2025-14361 チェーンテンショナ機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025014361

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】チェーンテンショナ機構

(51)【国際特許分類】

   F02B 67/06 20060101AFI20250123BHJP

   F16H 7/08 20060101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

F02B67/06 A ZHV

F16H7/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116855

(22)【出願日】2023-07-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083998

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100096644

【弁理士】

【氏名又は名称】中本 菊彦

(72)【発明者】

【氏名】高橋 恭平

(72)【発明者】

【氏名】友利 大亮

(72)【発明者】

【氏名】大場 裕哉

【テーマコード（参考）】

3J049

【Ｆターム（参考）】

3J049AA08

3J049BB02

3J049BB13

3J049BB17

3J049BB23

3J049BB26

3J049BB35

3J049BC03

3J049CA02

(57)【要約】

【課題】圧力室への気泡の侵入を抑制し、かつ、エンジンのタイミングチェーンのテンションが低下することを抑制することが可能なチェーンテンショナ機構を提供する。
【解決手段】エンジンのクランクシャフトに巻き掛けられたチェーンに張力を付与する油圧式のチェーンテンショナ８と、エンジンに潤滑もしくは冷却のためのオイルを供給するための油路２６から分岐し、チェーンテンショナ８にオイルを供給するための分岐油路２８と、を備え、エンジンが作動することにより油圧を発生させる油圧源から供給されたオイルによってチェーンテンショナ８がチェーンに張力を付与するチェーンテンショナ機構であって、油路２６には、分岐油路２８に分岐している地点より下流側に、油路２６を選択的に開閉するバルブ２９が設けられ、バルブ２９は、エンジンが停止した場合に閉じられる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと共に駆動力源を構成しているエンジンのクランクシャフトに巻き掛けられたチェーンに張力を付与する油圧式のチェーンテンショナと、
前記エンジンに潤滑もしくは冷却のためのオイルを供給するための油路から分岐し、前記チェーンテンショナにオイルを供給するための分岐油路と、を備え、
前記エンジンが作動することにより油圧を発生させる油圧源から供給されたオイルによって前記チェーンテンショナが前記チェーンに張力を付与するように構成されたチェーンテンショナ機構であって、
前記油路には、前記分岐油路に分岐している地点より下流側に、前記油路を選択的に開閉するバルブが設けられ、
前記バルブは、前記エンジンが停止した場合に閉じられる
ことを特徴とするチェーンテンショナ機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジンのタイミングチェーンなどのチェーンに張力を付与するチェーンテンショナ機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、そのようなチェーンを押圧するためのプランジャを備えたチェーンテンショナにおいて、エンジンの始動時に、チェーンが振動することによってチェーンを押圧するレバーとの間における異音の発生を抑制することを目的とした油圧式チェーンテンショナ装置が開示されている。特許文献１のチェーンテンショナ装置は、垂直方向で上下に延在するテンショナーボディと、テンショナーボディに形成され、上方が塞がれ、かつ下方が解放するシリンダ室と、シリンダ室の内面に接触することによりシリンダ室との間で圧力室を形成し、上下方向に移動可能なチェーン押圧用の有底円筒状のプランジャと、を備えている。また、特許文献１では、エンジンによって作動される油圧ポンプからエンジンの各部にオイルを供給するためのオイルギャラリがシリンダブロック内に形成され、そのオイルギャラリを介して圧力室にオイルが供給されるように構成されている。そのオイルギャラリと圧力室との間には、オイルギャラリから供給されたオイルを貯留する油溜めが形成されている。

【0003】

具体的には、特許文献１の油溜めは、圧力室より垂直方向で上側に設けられており、また、油溜めの上部がオイルギャラリと連通している。また、油溜めの下部がテンショナーボディに形成された圧油供給路に連通しており、その圧油供給路からシリンダ室に設けられた給油通路を介して圧力室にオイルが供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１５９８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の特許文献１に記載された装置のように、チェーンテンショナ装置と油路との間に油溜めを設けることにより、圧力室から排出されたオイルの量に応じて油溜めから圧力室にオイルが供給される。そのため、エンジンの停止に伴い油圧ポンプが停止したとしても、圧力室内の油圧の低下を抑制することができる。例えば、エンジンを停止した状態で車両が走行する場合、特に、ハイブリッド車両のように、エンジンを停止してモータのみで走行するＥＶモードで車両が走行している場合には、エンジンを逆回転させる方向のトルクが慣性力などによって生じる。それにより、チェーンがプランジャを圧力室側に押し込む力が変化し、プランジャが往復動する場合がある。そのようなプランジャの往復動によって圧力室内のオイルが排出された場合であっても、その排出されたオイルの量に応じた量のオイルが油溜めから圧力室に供給することができる。そのため、停止しているエンジンが始動するときに、チェーンが振動してヘッドカバーに接触することなどによる異音の発生や、エンジンの排気および燃費の悪化なども抑制することができる。

【0006】

しかしながら、ＥＶモードの継続時間が長い場合には、油溜めに滞留しているオイルが減少し、油路から油溜めの空間に空気が混入する場合がある。油溜めに空気が混入した場合には、車両の振動などによってその空気が気泡となり、油溜めから圧力室に侵入する可能性がある。そのような状態でエンジンが始動した場合には、圧力室内の油圧が不足してしまいチェーンの押圧力が不十分になる可能性がある。その結果、チェーンに比較的大きな振動もしくは脈動が生じてしまい、チェーンのヘッドカバーへの接触が生じることによる異音などが生じる可能性があった。

【0007】

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、油圧ポンプが停止している場合であっても、圧力室への気泡の侵入を抑制し、かつ、エンジンのタイミングチェーンのテンションが低下することを抑制することが可能なチェーンテンショナ機構を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、本発明は、モータと共に駆動力源を構成しているエンジンのクランクシャフトに巻き掛けられたチェーンに張力を付与する油圧式のチェーンテンショナと、前記エンジンに潤滑もしくは冷却のためのオイルを供給するための油路から分岐し、前記チェーンテンショナにオイルを供給するための分岐油路と、を備え、前記エンジンが作動することにより油圧を発生させる油圧源から供給されたオイルによって前記チェーンテンショナが前記チェーンに張力を付与するように構成されたチェーンテンショナ機構であって、前記油路には、前記分岐油路に分岐している地点より下流側に、前記油路を選択的に開閉するバルブが設けられ、前記バルブは、前記エンジンが停止した場合に閉じられることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るチェーンテンショナ機構では、エンジンにオイルを供給する油路から分岐して、チェーンテンショナにオイルを供給するための分岐油路が設けられている。その油路における分岐油路より下流側に、エンジンの停止時にその油路を閉じるバルブが設けられている。そのため、例えば、エンジンを停止してモータの出力のみで車両が走行しているときには、そのバルブによって油路が遮断されるので、オイルが油路におけるバルブより下流側に流れることが抑制される。言い換えれば、油圧源から分岐油路を含めたそのバルブより上流側の油路にオイルが滞留することになる。すなわち、バルブより上流側の油路が、実質的に貯留室として機能するので、油圧源からのオイルの供給がない状態でチェーンテンショナからオイルが排出されるとしても、その油路および分岐油路からオイルが供給されるので、エンジンの始動時にチェーンテンショナにおいて油圧の不足が生じることを抑制することができる。つまり、チェーンテンショナを迅速に作動させることができるので、エンジン始動時のチェーンの振動や脈動によって生じる音の発生を抑制することができる。また、油路を閉じているので、油路から分岐して形成された貯留室のみにオイルが溜まっている状態と比較して、オイルが溜まっている部分への空気の侵入を抑制することができる。すなわち、チェーンテンショナに空気が侵入することを抑制することができる。さらに、オイルを貯留するための空間を設ける必要がないので、設計上の自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のチェーンテンショナ機構が適用されたチェーン駆動機構の一例を模式的に示す図である。

【図2】テンショナの一例を示す断面図である。

【図3】本発明のチェーンテンショナ機構における油路の構成を説明するための模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施形態を図を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を実施した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

【0012】

エンジンにおけるバルブを開閉するチェーン駆動機構を図１に模式的に示してある。ここで説明するエンジンは、ハイブリッド車両の駆動力源を構成するものであり、したがってそのハイブリッド車両はエンジンと併せてモータ（もしくはモータ・ジェネレータ：図示せず）を駆動力源として備えている。そして、そのハイブリッド車両は、エンジンのトルクで走行するエンジンモード、ならびにモータのトルクで走行するＥＶモード、エンジンおよびモータの両方のトルクで走行するＨＶモードを設定できる。なお、ＥＶモードでは、燃費（エネルギ効率）の向上のためにエンジンを停止させる。

【0013】

図１に示すチェーン駆動機構は、クランクシャフト１の回転角度（クランク角度）に応じて図示しない排気バルブおよび吸気バルブを開閉させるための機構である。クランクシャフト１によって回転させられる駆動スプロケット２が設けられており、また排気バルブ用の第１の従動スプロケット３および吸気バルブ用の第２の従動スプロケット４が設けられている。そして、これらのスプロケット２，３，４にタイミングチェーン（以下、単にチェーンと記すことがある）５が巻き掛けられている。チェーン５には、円筒形のローラをサイドリンクでつなぎ合わせたローラチェーンが用いられているが、それ以外のチェーンであってもよい。

【0014】

駆動スプロケット２と第１の従動スプロケット３との間にチェーンテンショナスリッパ（以下、単にスリッパと記す）６が設けられている。スリッパ６は、全体として環状をなすチェーン５の一部をその内周側（走行方向に交差する方向）に押圧してチェーン５に張力を付与するためのものである。すなわち、スリッパ６は、図１に示すようにチェーン５の内周側に向けて凸となるように弓状に湾曲したガイド片であり、チェーン５を入り込ませるガイド溝を有している。このスリッパ６は、図１における下側の部分でピン７によって回転可能にエンジンに取り付けられている。

【0015】

上記のスリッパ６をチェーン５側に押圧するチェーンテンショナ（以下、単にテンショナと記すことがある）８が、スリッパ６の背面側（チェーン５とは反対側）に配置されている。テンショナ８の一例を図２に断面図で示してある。テンショナ８は、テンショナ８を固定するためのフランジ部９と一体化されているシリンダ部１０の内部にプランジャ１１をその軸線方向に移動可能に挿入し、シリンダ部１０の内部に供給した油圧によってプランジャ１１を突出させてスリッパ６を押圧するように構成されている。より具体的に説明すると、シリンダ部１０は、スリッパ６側に開口した底のある円筒状の部材であり、これに対してプランジャ１１はシリンダ部１０の内周面にほぼ密接して摺動するようにシリンダ部１０に挿入された軸状の部材である。

【0016】

プランジャ１１を挿入することによりシリンダ部１０の底部側に形成されている空間部分が高圧油室１２であり、ここにスプリング１３が収容されている。このスプリング１３は圧縮スプリングであって、プランジャ１１に対してシリンダ部１０から押し出す方向に弾性力を作用させている。一方、プランジャ１１の内部には、低圧油室１４が形成されている。この低圧油室１４は上記の高圧油室１２側に開口しており、その開口部分には逆止弁１５が設けられている。

【0017】

この逆止弁１５は、低圧油室１４から高圧油室１２に向けた油圧の流れを許容し、それとは反対方向の油圧の流れを阻止する弁機構である。その一例は図２に示すボール弁であり、低圧油室１４における高圧油室１２側の開口端に球体１６を配置し、その球体１６をリテーナ１７で保持したスプリング１８によって低圧油室１４の開口端に押し付けた構成となっている。したがって、高圧油室１２の油圧が低圧油室１４の油圧より高い場合には、逆止弁１５は閉じたままとなり、これとは反対に高圧油室１２の油圧が低圧油室１４の油圧より低くなり、その圧力差がスプリング１８の弾性力以上になると、球体１６がスプリング１８を圧縮する方向に押し戻されて低圧油室１４の開口端を開く。

【0018】

軸線方向でプランジャ１１の中間部には、低圧油室１４をプランジャ１１の外周面に連通させる吸入排出孔１９が形成されている。この吸入排出孔１９は、プランジャ１１がチェーン５の張力の変化によって軸線方向に移動することにより、プランジャ１１と同様に移動する。その吸入排出孔１９の移動範囲をカバーするように、プランジャ１１の外周面とシリンダ部１０の内周面との間に、僅かなスペースであるヘッダ部２０が設けられている。このヘッダ部２０は、シリンダ部１０の内径を部分的に拡大した部分であり、あるいはプランジャ１１の外径を部分的に小さくした部分である。このヘッダ部２０に連通する供給孔２１がシリンダ部１０に形成されている。

【0019】

供給孔２１には、管路２２を介して油圧源２３が接続されている。油圧源２３は、上記のテンショナ８に油圧を供給するためのものであり、クランクシャフト１に接続されていてエンジンによって駆動される油圧ポンプを主体にして構成されている。この油圧源２３は、例えば油圧ポンプとして容量可変式のポンプが採用されており、エンジンの運転状態に応じて吐出圧を調整できるように構成された機械式のオイルポンプである。

【0020】

上述した駆動スプロケット２と第２の従動スプロケット４との間には、図１に示すように、チェーン５をその内周側に湾曲させて駆動スプロケット２および第２の従動スプロケット４に対する巻き掛け角度を増大させるようにガイドする固定ガイド２４が設けられている。この固定ガイド２４は、上記のスリッパ６とは反対方向に弓状に湾曲したガイド片であり、チェーン５を入り込ませて案内するガイド溝を有している。そして、固定ガイド２４はエンジンの所定箇所に固定されている。

【0021】

各従動スプロケット３，４に巻き掛かっているチェーン５の上側には、それらを覆うようにヘッドカバー２５が配置されている。また、このヘッドカバー２５は、エンジンの全体を覆う、金属もしくは合成樹脂を素材とした薄い板状の部材によって構成されており、エンジンが駆動し、あるいはチェーン５が走行している場合にはエンジンなどと共に振動する。

【0022】

供給孔２１に油圧源２３から発生した油圧を供給するための油路２６を図３に模式的に示してある。図３に示すように、油路２６は、エンジンのシリンダとクランクシャフトを収容するクランクケースからなるシリンダブロック２７に形成されており、テンショナ側に油圧を供給するための給油通路である分岐油路２８を有している。分岐油路２８は、油路２６と比較して断面積が小さく形成されており、油圧源から供給されたオイルが油路２６から流入し、油路２６とは反対側に連通する管路２２にオイルを供給するように構成されている。

【0023】

油路２６の分岐油路２８が形成されている地点より所定の距離だけ下流側には、電磁バルブ２９が設けられている。電磁バルブ２９は、電力が流れることによってバルブが開閉するように構成されており、従来知られている電磁バルブの構成と同様の構成であって良い。すなわち、電気信号によってソレノイドに電流が流れることによりプランジャが作動し、その動きに応じてバルブが閉じるもしくは開くように構成されている。この電磁バルブ２９は、通電されていないときはバルブが開いた状態に維持される、いわゆるノーマルオープンタイプの電磁バルブ２９である。なお、所定の距離は、予め実験やシミュレーションなどに基づいて定められて良く、電磁バルブ２９が閉弁することによって油路２６および分岐油路２８に滞留するオイルの量などに基づいて設定されて良い。

【0024】

電磁バルブ２９は、エンジンが作動しているときには開弁し、エンジンが停止しているときには閉弁するように構成されている。すなわち、車両の走行モードがエンジンモード、あるいは、ＨＶモードであるときには、通電されず、バルブが開いた状態で維持される。一方で、車両の走行モードがＥＶモードである場合には、電磁バルブ２９に通電されて、バルブが閉じた状態に維持される。そのため、エンジンが作動している間は、油圧源２３から分岐油路２８および管路２２を介してテンショナ８の低圧油室１４にオイルが供給される。

【0025】

反対に、エンジンが停止している場合には、低圧油室１４やエンジンの各部位へのオイルの供給が遮断される。一方で、エンジンの停止に伴い、テンショナ８によってチェーン５に張力を付与する必要がなく、また、チェーン５からプランジャ１１へ作用する押圧力も小さくなる。そして、電磁バルブ２９が閉弁される直前まで供給されていたオイルは、油路２６や分岐油路２８、低圧油室１４などに滞留することになる。上述したように、ＥＶモードの継続時間が長い場合には、クランクシャフトに入力されるトルクによってチェーン５がプランジャ１１を押圧する力に変動が生じる。

【0026】

プランジャ１１は、高圧油室１２の油圧およびスプリング１３の押圧力に応じてチェーン５を押圧しているので、張力が小さくなってチェーン５からプランジャ１１に入力される押圧力が小さくなった場合には、プランジャ１１がチェーン５側に移動し、その移動した量に応じてオイルが低圧油室１４から高圧油室１２に移動する。反対に、張力大きくなってチェーン５からプランジャ１１に入力される押圧力が大きい場合には、高圧油室１２内の圧力が高くなる。その押圧力が高圧油室１２の油圧およびスプリング１３の押圧力より大きくなった場合には、高圧油室１２内のオイルがシリンダ部１０とプランジャ１１との隙間より外部に排出され、それらの力が釣り合う位置までプランジャ１１がスプリング１３側に移動する。このように、油圧源からの油圧の供給がない状態でチェーン５の張力が変化した場合には、プランジャ１１に往復動が生じて低圧油室１４および高圧油室１２に滞留しているオイルが次第に排出される。

【0027】

上述した構成では、そのような場合に、電磁バルブ２９が閉弁していることによって、電磁バルブ２９より上流側の油路２６および分岐油路２８に滞留しているオイルが、低圧油室１４および高圧油室１２のオイルの減少量に応じて供給されることになる。すなわち、分岐油路２８および油路２６が実質的にオイルの貯留室として機能するので、低圧油室１４および高圧油室１２をオイルで満たした状態にすることができる。そのため、停止しているエンジンの始動時に、テンショナ８を迅速に作動させることができるので、チェーン５の振動や脈動を抑制することができる。したがって、チェーン５がヘッドカバー２５に衝突してヘッドカバー２５が振動し、あるいは音を発することを防止もしくは抑制することができる。また、電磁バルブ２９を閉じることによって油路２６および分岐油路２８を、実質的にオイルを貯留する貯留室として機能させることができるので、貯留室を省略することができる。そのため、その貯留室を設けるためのスペースを設ける必要がなく、設計の自由度を向上させることができる。

【0028】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した例に限定されないのであって、本発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。例えば、油路２６における分岐油路２８が設けられている地点より所定の距離だけ下流側に設けられている電磁バルブ２９に替えて、ワンウェイバルブ（逆止弁）を用いても良い。

【符号の説明】

【0029】

１ クランクシャフト
２ 駆動スプロケット
３ 第１の従動スプロケット
４ 第２の従動スプロケット
５ チェーン
６ スリッパ
７ ピン
８ テンショナ
９ フランジ部
１０ シリンダ部
１１ プランジャ
１２ 高圧油室
１３ スプリング
１４ 低圧油室
１５ 逆止弁
１６ 球体
１７ リテーナ
１８ スプリング
１９ 吸入排出孔
２０ ヘッダ部
２１ 供給孔
２２ 管路
２３ 油圧源
２４ 固定ガイド
２５ ヘッドカバー
２６ 油路
２７ シリンダブロック
２８ 分岐油路
２９ 電磁バルブ

【図1】

【図2】

【図3】