JP4846648B2 - チェーンテンショナ - Google Patents

Description

この発明は、主として、カム軸を駆動するチェーンや歯付きベルトの張力を一定に保持するチェーンテンショナに関するものである。

一般に、クランク軸の端部に取付けられたスプロケットとカム軸の端部に取付けられたスプロケット間にチェーンをかけ渡したカム軸駆動用のチェーン伝動装置においては、チェーンの弛み側に揺動可能なチェーンガイドを接触し、そのチェーンガイドにチェーンテンショナの調整力を負荷してチェーンの張力を一定に保つようにしている。

上記チェーン伝動装置に採用されるチェーンテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このチェーンテンショナにおいては、ボディ内にロッドを先端に有するナット部材をスライド自在に挿入し、そのナット部材の内周に形成された鋸歯状の雌ねじにボルト部材の外周に形成された鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、上記ナット部材をボディの内部に組込まれたリターンスプリングによって外方への突出性を付与し、チェーンからチェーンガイドを介してナット部材のロッドに負荷される押込み力を鋸歯状ねじの圧力側フランクで受けてナット部材の後退動を阻止し、上記押込み力がリターンスプリングの押圧力より大きい場合に、その押込み力とリターンスプリングのばね力とが釣り合う位置までナット部材を回転させつつ後退動させてチェーンの張力を一定に保つようにしている。

また、チェーンに弛みが生じた場合に、リターンスプリングの押圧力により、ナット部材を回転させつつ前進動させてチェーンの弛みを吸収するようにしている。

実開昭６４−４１７５５号公報

ところで、上記従来のチェーンテンショナにおいては、揺動可能に支持されたチェーンガイドにナット部材に設けられたロッドの先端を当接させる組付けであるため、チェーンガイドが揺動すると、ナット部材に傾斜させる方向の回転モーメントが負荷され、その回転モーメントは雌ねじと雄ねじのねじ係合部に直接作用することになる。

また、組付け時の誤差等により、ロッド先端の中心に対する偏心位置がチェーンガイドに当接していると、チェーンガイドの揺動によってナット部材に回転力が負荷される。

ここで、ナット部材に負荷される回転モーメントが鋸歯状ねじに直接作用すると、鋸歯状ねじ部に噛み込みが生じてナット部材が動かなくなるという不都合を発生する可能性がある。

また、ナット部材に回転力が負荷されると、ナット部材は回転しつつ軸方向に移動することになり、チェーンの緊張時には、チェーンの振動を抑制する抵抗力が減少し、鋸歯状ねじの作動特性を有効に発揮させることができず、チェーンの張力を一定に保持することができなくなる。

また、チェーンがねじ係合部のねじのピッチを超える振幅でもって振動すると、雄ねじと雌ねじの圧力側フランクの接触によって後退動が阻止されるナット部材はチェーンに弛みが生じる毎に外方向に移動するため、チェーンが過張力になり易く、チェーンの寿命を低下させるという問題もある。

この発明の課題は、揺動可能なチェーンガイドから回転モーメントや回転力が負荷されても、その回転力や回転モーメントが鋸歯状ねじ部に作用されないようにして常に安定した作動が得られると共にチェーンが過張力になるのを防止することができるようにした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に、この発明においては、ハウジングに閉塞端を有するシリンダ室を形成し、そのシリンダ室内に先端が閉塞する円筒状のプランジャを摺動自在に挿入し、前記シリンダ室の開口端部の内周に環状のシール溝を設け、そのシール溝内にシリンダ室とプランジャの摺動面間をシールしてシリンダ室内に充填された潤滑油の漏洩を防止するシール部材を組込み、前記シリンダ室内にナット部材と、そのナット部材をシリンダ室の閉塞端に押付けると共に、プランジャを外方向に向けて付勢するリターンスプリングを組み込み、前記ナット部材の内周に形成された雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドを背部に組込まれたロッドスプリングによりプランジャの閉塞端に向けて付勢し、前記ナット部材の雌ねじとスクリュロッドの雄ねじを、プランジャからスクリュロッドに負荷される押込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじとし、前記スクリュロッドの先端とプランジャの閉塞端間に、プランジャに負荷される押込み力を前記リターンスプリングとで緩衝すると共に、スクリュロッドとプランジャがスクリュロッドとナット部材のねじ係合部の軸方向ガタ以上に収縮する方向に相対移動するのを許容するダンパを組込んだ構成を採用している。

この発明に係るチェーンテンショナにおいて、ダンパとして、プランジャの内部に組込まれて前記リターンスプリングによりプランジャの閉塞端に押付けられ、スクリュロッドと対向する開口端に内向きの折曲げ片が形成された筒体と、その筒体内に組込まれて前記折曲げ片により抜止めされる軸方向に移動可能なストッパと、そのストッパを折曲げ片に向けて付勢するばね部材とからなるものを採用することができる。

上記の構成からなるダンパにおいて、ばね部材は、板状のばね素材からなるコイルスプリングやウエーブスプリングを採用することができる。

上記の構成からなるチェーンテンショナにおいては、リターンスプリングによって外方向への突出性が付与されたプランジャにより揺動自在に支持されたチェーンガイドを押圧してチェーンにテンションを付与し、チェーンに弛みが生じた場合には、リターンスプリングの押圧によりプランジャを外方向に移動させてチェーンの弛みを吸収する。

一方、チェーンが緊張した際には、そのチェーンからチェーンガイドを介してプランジャに負荷される押込み力をダンパとリターンスプリングにより緩衝する。

ダンパが一定量収縮してプランジャとスクリュロッドが収縮する方向に相対移動するのが防止された状態からプランジャがさらに押込まれた場合に、ナット部材の雌ねじとスクリュロッドの雄ねじの圧力側フランクを互いに密着させて押込み力を受け、プランジャの後退動を阻止する。

上記押込み力がリターンスプリングの弾性力より大きい場合、上記押込み力とリターンスプリングの弾性力とが釣り合う位置までスクリュロッドをゆっくりと回転させつつ後退させてチェーンの張力を一定に保持する。

チェーンの張力調整は、チェーンテンショナの調整力が負荷されるチェーンガイドの揺動によるものであるため、そのチェーンガイドの揺動によって、プランジャに傾きを生じさせるような回転モーメントが作用する。また、組付け誤差によってプランジャの先端面の中心に対する偏心位置がチェーンガイドに接触していると、チェーンガイドの揺動によってプランジャに回転力が負荷される。

このとき、プランジャとスクリュロッドの間にダンパが組込まれ、スクリュロッドの先端面はダンパに接触しているため、プランジャに回転モーメントや回転力が負荷されても、これらの回転モーメントや回転力はスクリュロッドに伝達されることはない。このため、鋸歯状ねじ部に噛み込みが生じたり、チェーンの緊張時に、チェーンの振動を抑制する抵抗力が減少したりする等の不都合の発生を防止し、チェーンの張力を常に一定に保持することができる。

ここで、スクリュロッドとストッパの接触を点接触とし、あるいは、球面接触としておくと、プランジャに負荷される回転モーメントや回転力がスクリュロッドに伝達されるのを効果的に防止することができる。

上記のように、この発明においては、チェーンガイドからプランジャに回転モーメントや回転力が負荷されても、その回転モーメントや回転力はスクリュロッドに伝達されることがないため、ナット部材の雌ねじとスクリュロッドの雄ねじによる鋸歯状ねじの作動性が阻害されるようなことはなく、安定した作動を得ることができる。

また、スクリュロッドの先端とプランジャの閉塞端間に、スクリュロッドとプランジャがスクリュロッドとナット部材のねじ係合部の軸方向ガタ以上に収縮する方向に相対移動するのを許容するダンパを組込んだことにより、チェーンがスクリュロッドのねじ係合部の軸方向ガタを超える振幅でもって振動したとしても、その振動をダンパとリターンスプリングで吸収することができるため、チェーンが過張力になるのを防止することができる。また、ダンパの相対移動量については、必要以上に振幅しないようにストッパを設けることもできる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、カム軸駆動用チェーンの張力調整装置を示す。図示のように、クランク軸１の端部に取付けられたスプロケット２と、カム軸３の端部に取付けられたスプロケット４間にはチェーン５がかけ渡され、そのチェーン５の弛み側にチェーンガイド６が設けられている。

チェーンガイド６は、その下端部に設けられた軸７を中心として揺動可能とされ、チェーンテンショナ１０から負荷される調整力によってチェーン５に押し付けられている。

図２に示すように、チェーンテンショナ１０はハウジング１１を有している。
このハウジング１１の外周にはエンジンブロックにボルト止めされる取付け片１２が形成されている。

また、ハウジング１１には一端が閉塞し、他端が開口するシリンダ室１３が形成され、シリンダ室１３内にプランジャ１４が摺動自在に挿入されている。プランジャ１４は閉塞端を有する円筒状をなし、その閉塞端がチェーンガイド６に対する当接部とされている。

ここで、プランジャ１４は旋削によって形成されたものであってもよいが、製作に手間がかかり、コスト的に不利となるため、プレスの成形品とするのが好ましい。

シリンダ室１３の開口端部の内周には環状のシール溝１５が形成され、そのシール溝１５内に組込まれたＯリングからなるシール部材１６の内周はプランジャ１４の外周面に弾性接触してシリンダ室１３とプランジャ１４の摺動面間をシールし、シリンダ室１３内に充填された潤滑油の外部への漏洩を防止している。

シリンダ室１３内には、ナット部材１７とリターンスプリング１８とが組み込まれ、そのリターンスプリング１８によってナット部材１７はシリンダ室１３の閉塞端に押付けられ、また、プランジャ１４はチェーンガイド６を押圧する方向に付勢されている。

ナット部材１７の内周には雌ねじ１９が形成され、その雌ねじ１９にスクリュロッド２０の外周に形成された雄ねじ２１がねじ係合されている。スクリュロッド２０は、その後端面で開口するスプリング収容孔２２を有し、そのスプリング収容孔２２の閉塞端面とシリンダ室１３の閉塞端面間にロッドスプリング２３とスプリングシート２４が組み込まれ、上記ロッドスプリング２３によってスクリュロッド２０はプランジャ１４の閉塞端に向けて付勢されている。

ナット部材１７の内周に形成された雌ねじ１９とスクリュロッド２０の外周に形成された雄ねじ２１のねじ山は、スクリュロッド２０が押し込まれた際の押込み力を受ける圧力側フランク２５のフランク角が遊び側フランク２６のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじ山にロッドスプリング２３の押圧力によってスクリュロッド２０が回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。

スクリュロッド２０の先端は球面２７とされ、その球面２７とプランジャ１４の閉塞端間にダンパ３０が組み込まれている。ダンパ３０は、一端が閉塞し他端が開口する筒体３１と、その筒体３１内に組込まれたストッパ３２およびばね部材３３とからなる。

筒体３１の開口端にはストッパ３２を抜止めする内向きの折曲げ片３４が形成されている。この筒体３１は開口端がスクリュロッド２０と対向するようにしてプランジャ１４の内部に組み込まれ、リターンスプリング１８の押圧によってプランジャの閉塞端に押付けられている。

ストッパ３２は円柱状をなし、その一端には筒体３１の折曲げ片３４に衝合可能なフランジ３５が形成され、上記折曲げ片３４に対するフランジ３５の衝合によってストッパ３２は筒体３１の開口端から抜け出るのが防止されている。

ばね部材３３は、ストッパ３２を筒体３１の開口端に向けて付勢しており、その付勢によってフランジ３５が折曲げ片３４に衝合し、その衝合状態においてストッパ３２の先端面と筒体３１の閉塞端間に軸方向隙間δが形成されている。この軸方向隙間δはエンジンによって最適値に設定する必要があるが、好ましくは０．２ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で設定するのが良い。

ばね部材３３として、ここでは、板状のばね素材からなるコイルスプリングを示したが、これに限定されるものではない。例えば、ウエーブスプリングを採用してもよい。このばね部材３３の弾性力はロッドスプリング２３の弾性力より大きくなっている。

上記の構成からなるダンパ３０は、プランジャ１４に負荷される押込み力を前記リターンスプリング１８とで緩衝すると共に、ストッパ３２の先端面と筒体３１の閉塞端間に軸方向隙間δの範囲内でスクリュロッド２０とプランジャ１４が収縮する方向に相対移動するのを許容するようになっている。

実施の形態で示すチェーンの張力調整装置は上記の構造から成り、図１に示すようなチェーンテンショナ１０の組付け状態において、エンジンを駆動し、カム軸３の回転によるトルク変動等によりチェーン５が振動して、そのチェーン５の弛み側チェーンに弛みが生じると、リターンスプリング１８の押圧によりプランジャ１４が外方向に移動してチェーンガイド６を押圧する。その押圧によりチェーンガイド６が揺動してチェーン５の弛みを吸収する。

このとき、ロッドスプリング２３の押圧によりスクリュロッド２０もプランジャ１４と同方向に移動して、先端の球面２７がストッパ３２に当接する。

一方、チェーン５の弛み側チェーンの張力が増大し、そのチェーン５からチェーンガイド６を介してプランジャ１４に押込み力が負荷されると、ダンパ３０のばね部材３３およびリターンスプリング１８が弾性変形して、上記押込み力を緩衝する。

ダンパ３０のばね部材３３が所定量収縮すると、ストッパ３２が筒体３１の閉塞端に当接し、プランジャ１４とスクリュロッド２０は収縮する方向に相対移動するのが防止される。この状態からプランジャ１４がさらに押込まれと、ナット部材１７の雌ねじ１９とスクリュロッド２０の雄ねじ２１の圧力側フランク２５が互いに密着し、その密着する圧力側フランク２５によってプランジャ１４に負荷される押込み力が支持され、プランジャ１４は後退動するのが防止される。

上記押込み力がリターンスプリング１８の弾性力より大きい場合、上記押込み力とリターンスプリング１８の弾性力とが釣り合う位置までスクリュロッド２０はゆっくりと回転しつつ後退し、チェーン５の張力は一定に保持される。

上記のように、チェーン５の張力調整は、チェーンテンショナの調整力が負荷されるチェーンガイド６の揺動によるものであるため、そのチェーンガイド６の揺動によって、プランジャ１４に傾きを生じさせるような回転モーメントが作用する。また、組付け誤差によってプランジャ１４の先端面の中心に対する偏心位置がチェーンガイド６に接触していると、チェーンガイド６の揺動によってプランジャ１４に回転力が負荷される。

このとき、プランジャ１４とスクリュロッド２０の間にダンパ３０が組込まれ、スクリュロッド２０の先端面はダンパ３０のストッパ３２に接触しているため、プランジャ１４に回転モーメントや回転力が負荷されても、これらの回転モーメントや回転力はスクリュロッド２０に伝達されることはない。

このように、プランジャ１４に回転モーメントや回転力が負荷されても、その回転モーメントや回転力がスクリュロッド２０に伝達されることがないため、ナット部材１７の雌ねじ１９とスクリュロッド２０の雄ねじ２１による鋸歯状ねじの作動性が阻害されるようなことはなく、安定した作動を得ることができる。

ここで、スクリュロッド２０とストッパ３２の接触を図２に示すように点接触としておくことによって、プランジャ１４に負荷される回転モーメントや回転力がスクリュロッド２０に伝達されるのを効果的に防止することができる。なお、点接触に代えて、図３に示すように、スクリュロッド２０の先端の凸形球面２７をストッパ３２の端面に形成された凹形球面２８に球面接触させるようにしてもよい。

図２に示すように、スクリュロッド２０の先端とプランジャ１４の閉塞端間に、スクリュロッド２０とプランジャ１４がスクリュロッド２０の外周に形成された雄ねじ２１のピッチの範囲内で収縮する方向に相対移動するのを許容するダンパ３０を組込むことにより、チェーン５がスクリュロッド２０の雄ねじ２１のピッチを超える振幅でもって振動したとしても、その振動はダンパ３０のばね部材３３とリターンスプリング１８で吸収することができる。このため、チェーン５が過張力になるのを防止することができる。

この発明に係るチェーンテンショナを採用したチェーンの張力調整装置の概略図 この発明に係るチェーンテンショナの縦断正面図 スクリュロッドとストッパの接触の他の例を示す断面図

符号の説明

１１ ハウジング
１３ シリンダ室
１４ プランジャ
１５ シール溝
１６ シール部材
１７ ナット部材
１８ リターンスプリング
１９ 雌ねじ
２０ スクリュロッド
２１ 雄ねじ
２３ ロッドスプリング
２５ 圧力側フランク
２６ 遊び側フランク
２７ 球面
３０ ダンパ
３１ 筒体
３２ ストッパ
３３ ばね部材
３４ 折曲げ片

Claims (5)

1. ハウジングに閉塞端を有するシリンダ室を形成し、そのシリンダ室内に先端が閉塞する円筒状のプランジャを摺動自在に挿入し、前記シリンダ室の開口端部の内周に環状のシール溝を設け、そのシール溝内にシリンダ室とプランジャの摺動面間をシールしてシリンダ室内に充填された潤滑油の漏洩を防止するシール部材を組込み、前記シリンダ室内にナット部材と、そのナット部材をシリンダ室の閉塞端に押付けると共に、プランジャを外方向に向けて付勢するリターンスプリングを組み込み、前記ナット部材の内周に形成された雌ねじにスクリュロッドの外周に形成された雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドを背部に組込まれたロッドスプリングによりプランジャの閉塞端に向けて付勢し、前記ナット部材の雌ねじとスクリュロッドの雄ねじを、プランジャからスクリュロッドに負荷される押込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじとし、前記スクリュロッドの先端とプランジャの閉塞端間に、プランジャに負荷される押込み力を前記リターンスプリングとで緩衝すると共に、スクリュロッドとプランジャがスクリュロッドとナット部材のねじ係合部の軸方向ガタ以上に収縮する方向に相対移動するのを許容するダンパを組込んだチェーンテンショナ。
2. 前記ダンパの収縮量を規制するストッパを設けたことを特徴とした請求項１記載のチェーンテンショナ。
3. 前記ダンパが、プランジャの内部に組込まれて前記リターンスプリングによりプランジャの閉塞端に押付けられ、スクリュロッドと対向する開口端に内向きの折曲げ片が形成された筒体と、その筒体内に組込まれて前記折曲げ片により抜止めされる軸方向に移動可能なストッパと、そのストッパを折曲げ片に向けて付勢するばね部材とからなる請求項２に記載のチェーンテンショナ。
4. 前記ばね部材が、板状のばね素材からなるコイルスプリング又はウエーブスプリングからなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載のチェーンテンショナ。
5. 前記スクリュロッドとストッパの接触を球面接触とした請求項１乃至４のいずれかの項に記載のチェーンテンショナ。

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