JP2022098902A

JP2022098902A - テンショナ

Info

Publication number: JP2022098902A
Application number: JP2020212557A
Authority: JP
Inventors: 晴久太田; Haruhisa Ota; 修吉田; Osamu Yoshida; 祐一郎石川; Yuichiro Ishikawa
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-07-04
Also published as: CN114658817A; DE102021132104A1; US20220196122A1; KR20220090393A; US11708881B2

Abstract

【課題】簡素な構造で、ラック部に対するラチェットの爪の空振りの発生を防止しつつ、バックラッシュ量を大きく確保することが可能なテンショナを提供すること。【解決手段】ハウジング２０に回動可能に取り付けられ、ラック部３２に対向して配置される側面に前後方向に離間して形成された前方爪６１および後方爪６２を有したラチェット６０とを備えたテンショナ１０であって、ラチェット６０が、ラック部３２に対向して配置される側面に、前後方向において前方爪６１および後方爪６２の間に形成された追加爪６３を有しているテンショナ１０。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンのタイミングシステム等において、伝動ベルトや伝動チェーンに適正な張力を付与するために用いられるテンショナに関するものである。

従来、チェーン等の張力を適正に保持するテンショナを用いることが慣用されており、例えば、エンジンルーム内のクランク軸とカム軸の夫々に設けたスプロケット間に無端懸回したローラチェーン等の伝動チェーンをテンショナレバーによって摺動案内を行うチェーンガイド機構において、張力を適正に保持するためにテンショナによってテンショナレバーを付勢するものが公知である。

このようなテンショナとして、前方側に開口して形成されたハウジング穴を有したハウジングと、ハウジング穴内に前後方向に移動可能に配置され、複数のラック歯を前後方向に並べて形成されたラック部を外周面に有したプランジャと、プランジャを前方側に向けて付勢するメイン付勢手段と、ハウジングに回動可能に軸支されたラチェットとを備え、ラチェットをラック部に係合させてプランジャの後方側への移動を阻止するように構成されたラチェット式のテンショナが公知である（例えば特許文献１～３を参照）。

特開２００１－２１４９５７号公報特開２００７－１４７０１８号公報特開平１１－３４４０８６号公報

このような従来のテンショナにおいては、図６（ａ）に示すように、プランジャ１３０に形成されたラック部１３２に対向して配置されるラチェット１６０の側面に、ラック部１３２に係合してプランジャ１３０の後方側への移動を阻止する前方爪１６１に加えて、前方爪１６１の後方側に所定間隔を置いて後方爪１６２を形成することにより、バックラッシュ量を確保している。

そして、このようなバックラッシュ式のテンショナは、前方爪１６１をラック部１３２に係合させてプランジャ１３０の後方側への移動を阻止した状態から、伝動チェーンの張力が弱まってプランジャ１３０がハウジングに対して前方側に移動した場合に、ラック部１３２に対して前方爪１６１のみが接触した状態から、図６（ａ）に示すように、ラック部１３２に対して前方爪１６１および後方爪１６２が接触（正接）した状態に移行し、その後、図６（ａ）に示す状態から、ラック部１３２に対して後方爪１６２のみが接触した状態に移行し、その後、更にプランジャ１３０が前進して、後方爪１６２に係合していたラック歯１３３が後方爪１６２を前方側に乗り越えた場合、各爪１６１、１６２は、それぞれ新たなラック歯１３３（それまで噛み合っていた各ラック歯１３３の１つ後方側のラック歯１３３）に噛み合うように構成されている。

ところが、このようなバックラッシュ式のテンショナにおいて、バックラッシュ量を増加させようとすると、図６（ｂ）に示すように、各ラック歯１３３に対して前方爪１６１および後方爪１６２を接触（正接）させる位置が各ラック歯１３３の歯先側に寄ってしまうため、その結果、ラック部１３２に対して前方爪１６１のみが接触した状態から、図６（ｂ）に示すような、ラック部１３２に対して前方爪１６１および後方爪１６２が接触した状態に移行する時に、ラック部１３２に対して後方爪１６２が係合し損ねてしまう所謂空振りが生じるおそれが出てきてしまう、という問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構造で、ラック部に対するラチェットの爪の空振りの発生を防止しつつ、バックラッシュ量を大きく確保することが可能なテンショナを提供することを目的とするものである。

本発明に係るテンショナは、前方側に開口して形成されたハウジング穴を有したハウジングと、前記ハウジング穴内に前後方向に移動可能に配置され、複数のラック歯を前後方向に並べて形成されたラック部を外周面に有したプランジャと、前記プランジャを前方側に向けて付勢するメイン付勢手段と、前記ハウジング回動可能に取り付けられ、前記ラック部に対向して配置される側面に前後方向に離間して形成された前方爪および後方爪を有したラチェットとを備え、前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止するように構成されたテンショナであって、前記ラチェットは、前記ラック部に対向して配置される側面に、前後方向において前記前方爪および前記後方爪の間に形成された追加爪を有していることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１、２に係る発明によれば、プランジャのラック部に対向して配置されるラチェットの側面において、前後方向において前方爪および後方爪の間に追加爪を形成することにより、前方爪をラック部に係合させてプランジャの後方側への移動を阻止した状態から、プランジャがハウジングに対して前方側に移動して、後方爪がラック部に接触した状態に移行する途中で、ラック部に対して追加爪を係合させることが可能であるため、ラック部に対するラチェットの爪の空振りの発生を防止しつつ、前方爪と後方爪との間隔を大きくして、バックラッシュ量を大きく確保することができる。

本請求項３、４に係る発明によれば、ラチェットの回動時に追加爪がラック部側に接近し過ぎて、追加爪がラック歯間の歯底（谷底）部分においてロックしてしまうことを回避しつつ、ラック部に対するラチェットの各爪の円滑な係合を実現することができる。

本発明の一実施形態のテンショナを組み込んだタイミングシステムを示す説明図。テンショナを示す断面図。ラチェット機構を中心として示す説明図。ラチェット機構の変形例を示す説明図。ラチェット機構の動作を示す説明図。従来技術の問題点を説明するための参考図。

以下に、本発明の一実施形態に係るテンショナ１０について、図面に基づいて説明する。

まず、テンショナ１０は、自動車エンジンのタイミングシステム等に用いられるチェーン伝動装置に組み込まれるものであり、図１に示すように、エンジンブロック（図示しない）に取り付けられ、複数のスプロケットＳ１～Ｓ３に掛け回された伝動チェーンＣＨの弛み側にテンショナレバーＧを介して適正な張力を付与し、走行時に生じる振動を抑止するものである。

テンショナ１０は、図２に示すように、前方側に開口したハウジング穴２１を有するハウジング２０と、ハウジング穴２１内に前後方向Ｘに移動可能（摺動可能）に配置され、後方側に開口した円筒状のプランジャ穴３１を有するプランジャ３０と、プランジャ３０およびハウジング穴２１の間に形成された圧油室１１と、圧油室１１内に伸縮自在に収納されてプランジャ３０を前方側に向けて付勢するメイン付勢手段としてのメインスプリング４０と、ハウジング２０に形成されたオイル供給孔２２から圧油室１１へのオイルの流入を許容するとともに圧油室１１からオイル供給孔２２へのオイルの流出を阻止するチェックバルブ５０と、ハウジング２０に回動可能（揺動可能）な状態で取り付けられるラチェット６０と、ラチェット６０を付勢するラチェット用付勢手段としてのラチェット用スプリング７０とを備えている。

以下に、テンショナ１０の各構成要素について、図面に基づいて説明する。

まず、ハウジング２０は、アルミニウム合金等の金属等から形成され、図２に示すように、ラチェット６０を配置するラチェット収容溝２３と、エンジンブロック（図示しない）等の取付対象にハウジング２０を固定するためのボルト等を挿通させる取付孔２４とを有している。

プランジャ３０は、鉄等の金属から形成され、図２に示すように、前方底部を有した円筒状に形成され、ハウジング穴２１内に前後方向Ｘに進退可能に挿入されている。

プランジャ３０の外周面には、図２や図３に示すように、同形状（略三角形状）の複数のラック歯３３を前後方向Ｘに等ピッチで並べて形成された鋸歯状のラック部３２が刻設されている。
このラック部３２の前後方向Ｘの寸法は、予想される伝動チェーンＣＨの弛み量に応じて設定されている。

メインスプリング４０は、コイルばね状に形成され、図２に示すように、一端がプランジャ３０（の前方底部の後面）に着座し、他端がチェックバルブ５０に着座するように構成されている。
これにより、メインスプリング４０は、図２に示すように、プランジャ３０を前方側に向けて付勢するとともに、ハウジング２０のハウジング穴２１の後方底部に対してチェックバルブ５０を押し付けている。

ラチェット６０は、鉄等の金属から形成され、図２に示すように、ハウジング２０に回動可能（揺動可能）な状態で取り付けられ、本実施形態では、ハウジング２０に回転可能な状態で支持されたラチェットピン（図示しない）に固定されている。

ラチェット６０は、図２に示すように、プランジャ３０のラック部３２に対向して配置される側面に、前後方向Ｘに離間して形成された前方爪６１および後方爪６２と、前後方向Ｘにおいて前方爪６１および後方爪６２の間に形成された１つの追加爪６３とを有している。
前方爪６１と後方爪６２と追加爪６３とは、ラック歯３３の歯形に対応した略三角形状に形成されている。

次に、ラチェット６０の各部の詳しい構成について、図３に示す例および図４に示す例に分けて、以下に説明する。
なお、以下の説明では、図３、４に示すように、ラチェット６０の回動中心６４を通って前後方向Ｘに沿って延びる仮想線を第１仮想線Ｌ１と規定し、ラチェット６０の回動中心６４を通って前後方向Ｘに直交する横方向Ｙに沿って延びる仮想線を第２仮想線Ｌ２と規定する。
また、以下の説明では、図３、４に示すように、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態で、横方向Ｙにおけるラチェット６０の回動中心６４から前方爪６１の先端までの距離をＡ、横方向Ｙにおけるラチェット６０の回動中心６４から追加爪６３の先端までの距離をＢ、ラチェット６０の回動中心６４を中心とした放射方向におけるラチェット６０の回動中心６４から後方爪６２の先端までの距離をＣと規定する。

まず、図３に示す例では、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態において、追加爪６３の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも前方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも前方側）に位置するように、ラチェット６０が形成されている。
また、図３に示す例では、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態において、前方爪６１の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも前方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも前方側）に位置するとともに、後方爪６２の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも後方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも後方側）に位置するように、ラチェット６０が形成されている。
そして、上述したように構成された図３に示す例では、距離Ａ～Ｃが、Ａ≧Ｂ＞Ｃの関係を満たすように構成されている。

また、図４に示す例では、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態において、追加爪６３の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも後方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも後方側）、または、ラチェット６０の回動中心６４と同じ位置（言い替えると、第２仮想線Ｌ２と同じ位置）に位置するように、ラチェット６０が形成されている。
また、図４に示す例では、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態において、前方爪６１の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも前方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも前方側）に位置するとともに、後方爪６２の先端が前後方向Ｘにおいてラチェット６０の回動中心６４よりも後方側（言い替えると、第２仮想線Ｌ２よりも後方側）に位置するように、ラチェット６０が形成されている。
そして、上述したように構成された図４に示す例では、距離Ａ～Ｃが、Ａ＞Ｃ≧Ｂの関係を満たすように構成されている。

ラチェット用スプリング７０は、コイルばね状に形成され、図２に示すように、一端がハウジング２０に着座し他端がラチェット６０に着座するように設置され、前方爪６１が後方側に移動する方向（前方爪６１がラック部３２に係合する方向）にラチェット６０を回動させるように、ラチェット６０を付勢している。

次に、本実施形態のテンショナ１０のラチェット６０等の動作について、図５に基づいて以下に説明する。なお、以下の説明においては、図３に示す例を用いてラチェット６０等の動作を説明するが、図４に示す例においても、ラチェット６０等の動作は同様である。

まず、テンショナ１０では、図５（ａ）に示すように、ラチェット用スプリング７０によって付勢されたラチェット６０の前方爪６１を、プランジャ３０の外周面に形成されたラック部３２に係合させることにより、プランジャ３０の移動を阻止する。
この際、図５（ａ）に示すように、前方爪６１は、ラック部３２のラック歯３３間にほぼ隙間なく係合し、また、追加爪６３は、ラック部３２に接触しておらず（ラック部３２との間に僅かに隙間があり）、また、後方爪６２についてもラック部３２に接触していない。
なお、この前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態において、追加爪６３についてもラック部３２に接触するように、ラチェット６０を形成してもよい。

次に、図５（ａ）に示すように、前方爪６１をラック部３２に係合させてプランジャ３０の後方側への移動を阻止した状態から、伝動チェーンＣＨの張力が弱まってプランジャ３０がハウジング２０に対して前方側に移動してラチェット６０が回動し、後方爪６２がラック部３２に接触した状態に移行する時における、ラチェット６０の動作は、以下の通りである。

まず、図５（ａ）に示す状態から、プランジャ３０が前方に移動すると、ラック部３２（ラック歯３３）によって前方爪６１（の後方部）が前方側に向けて押されて、ラチェット６０が回動する。

その後、プランジャ３０が前方に更に移動すると、ラチェット６０が回動して、図５（ｂ）に示すように、前方爪６１（の後方部）に加えて、追加爪６３（の後方部）についても、ラック部３２に接触した状態となる。

その後、プランジャ３０が前方に更に移動すると、ラチェット６０が回動して、前方爪６１（の後方部）がラック部３２から離れて、追加爪６３（の後方部）のみが、ラック部３２に接触した状態となる。

その後、プランジャ３０が前方に更に移動すると、ラチェット６０が回動して、図５（ｃ）に示すように、追加爪６３（の後方部）に加えて、後方爪６２（の後方部）についても、ラック部３２に接触した状態となる。

その後、プランジャ３０が前方に更に移動すると、ラチェット６０が回動して、追加爪６３（の後方部）がラック部３２から離れて、後方爪６２（の後方部）のみが、ラック部３２に接触した状態となる。

そして、その後、プランジャ３０が前方に更に移動して、ラチェット６０が回動し、後方爪６２に係合していたラック歯３３が、後方爪６２を前方側に乗り越えた場合、各爪６１～６３は、それぞれ新たなラック歯３３（それまで噛み合っていた各ラック歯３３の１つ後方側のラック歯３３）に噛み合うことになり、その結果、テンショナレバーＧはプランジャ３０に押されて伝動チェーンＣＨの伸びに追従するように揺動変位する。

なお、上記では、ラック部３２に対して前方爪６１のみが接触した状態からラック部３２に対して追加爪６３のみが接触した状態に移行する途中で、図５（ｂ）に示すような、ラック部３２に対して前方爪６１および追加爪６３の両方が接触した状態があるものとして説明したが、このラック部３２に対して前方爪６１および追加爪６３の両方が接触した状態を無くし、ラック部３２に対して前方爪６１のみが接触した状態からラック部３２に対して追加爪６３のみが接触した状態に直接的に移行するように、ラチェット６０を設計してもよい。

また、同様に、上記では、ラック部３２に対して追加爪６３のみが接触した状態からラック部３２に対して後方爪６２のみが接触した状態に移行する途中で、図５（ｃ）に示すような、ラック部３２に対して追加爪６３および後方爪６２の両方が接触した状態があるものとして説明したが、このラック部３２に対して追加爪６３および後方爪６２の両方が接触した状態を無くし、ラック部３２に対して追加爪６３のみが接触した状態からラック部３２に対して後方爪６２のみが接触した状態に直接的に移行するように、ラチェット６０を設計してもよい。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、テンショナが自動車エンジン用のタイミングシステムに組み込まれるものとして説明したが、テンショナの具体的用途はこれに限定されない。
また、上述した実施形態では、テンショナがテンショナレバーを介して伝動チェーンに張力を付与するものとして説明したが、プランジャの先端で直接的に伝動チェーンの摺動案内を行い、伝動チェーンに張力を付与するようにしてもよい。
さらに、伝動チェーンによる伝動機構に限らず、ベルト、ロープ等の類似の伝動機構に適用されてもよく、長尺物に張力を付与することが求められる用途であれば、種々の産業分野において利用可能である。
また、上述した実施形態では、前方爪と後方爪との間に、１つの追加爪が形成されているものとして説明したが、前方爪と後方爪との間に、前後方向に並べて形成された２つ以上の追加爪を設けてもよい。

１０・・・テンショナ
１１・・・圧油室
２０・・・ハウジング
２１・・・ハウジング穴
２２・・・オイル供給孔
２３・・・ラチェット収容溝
２４・・・取付孔
３０・・・プランジャ
３１・・・プランジャ穴
３２・・・ラック部
３３・・・ラック歯
４０・・・メインスプリング（メイン付勢手段）
５０・・・チェックバルブ
６０・・・ラチェット
６１・・・前方爪
６２・・・後方爪
６３・・・追加爪
６４・・・ラチェットの回動中心
７０・・・ラチェット用スプリング
ＣＨ・・・伝動チェーン
Ｇ・・・テンショナレバー
Ｓ１～Ｓ３・・・スプロケット
Ｘ・・・前後方向
Ｙ・・・横方向
Ｌ１・・・第１仮想線
Ｌ２・・・第２仮想線

Claims

前方側に開口して形成されたハウジング穴を有したハウジングと、前記ハウジング穴内に前後方向に移動可能に配置され、複数のラック歯を前後方向に並べて形成されたラック部を外周面に有したプランジャと、前記プランジャを前方側に向けて付勢するメイン付勢手段と、前記ハウジングに回動可能に取り付けられ、前記ラック部に対向して配置される側面に前後方向に離間して形成された前方爪および後方爪を有したラチェットとを備え、前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止するように構成されたテンショナであって、
前記ラチェットは、前記ラック部に対向して配置される側面に、前後方向において前記前方爪および前記後方爪の間に形成された追加爪を有していることを特徴とするテンショナ。
前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止した状態から、前記プランジャが前記ハウジングに対して前方側に移動して前記ラチェットが回動し、前記後方爪が前記ラック部に接触した状態に移行する時には、
前記前方爪のみが前記ラック部に接触した状態から、前記前方爪および前記追加爪が前記ラック部に接触した状態となり、その後、前記追加爪のみが前記ラック部に接触した状態となり、その後、前記追加爪および前記後方爪が前記ラック部に接触した状態となり、その後、前記後方爪のみが前記ラック部に接触した状態となるように、
前記ラチェットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止した状態において、前記追加爪の先端が前後方向において前記ラチェットの回動中心よりも前方側に位置するように、前記ラチェットが形成され、
前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止した状態で、前後方向に直交する横方向における前記ラチェットの回動中心から前記前方爪の先端までの距離をＡ、横方向における前記ラチェットの回動中心から前記追加爪の先端までの距離をＢ、前記ラチェットの回動中心を中心とした放射方向における前記ラチェットの回動中心から前記後方爪の先端までの距離をＣと規定した場合、
Ａ≧Ｂ＞Ｃの関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテンショナ。
前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止した状態において、前記追加爪の先端が前後方向において前記ラチェットの回動中心よりも後方側または前記ラチェットの回動中心と同じ位置に位置するように、前記ラチェットが形成され、
前記前方爪を前記ラック部に係合させて前記プランジャの後方側への移動を阻止した状態で、前後方向に直交する横方向における前記ラチェットの回動中心から前記前方爪の先端までの距離をＡ、横方向における前記ラチェットの回動中心から前記追加爪の先端までの距離をＢ、前記ラチェットの回動中心を中心とした放射方向における前記ラチェットの回動中心から前記後方爪の先端までの距離をＣと規定した場合、
Ａ＞Ｃ≧Ｂの関係を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテンショナ。