JP4934816B2 - テンショナー - Google Patents

Description

本発明は、無端状のベルトやチェーンの張力を一定に保つテンショナーに関する。

テンショナーは、例えば、自動車のエンジンに使用されるタイミングチェーンやタイミングベルトを所定の力で押しており、これらに伸びや緩みが生じた場合に、その張力を一定に保つように作用する。

図１８はテンショナー１００を自動車のエンジン本体２００に実装した状態を示す。エンジン本体２００の内部には、一対のカムスプロケット２１０，２１０とクランクスプロケット２２０とが配置されており、スプロケット２１０，２１０，２２０の間にタイミングチェーン２３０が無端状となって掛け渡されている。タイミングチェーン２３０の移動路上には、チェーンガイド２４０が揺動自在に配置されており、タイミングチェーン２３０はチェーンガイド２４０を摺動するようになっている。エンジン本体２００には、取付面２５０が形成されており、テンショナー１００は取付面２５０の取付孔２６０を貫通するボルト２７０によって取付面２５０に固定される。図示を省略するが、エンジン本体２００の内部には、潤滑用のオイルが封入されている。

図１９及び図２０は、一般的に用いられているテンショナー１００を示し、ケース１１０の内部には、回転シャフト１２０及び推進シャフト１３０が組み付けられて配置されている。ケース１１０は、これらのシャフト１２０，１３０を挿入するために軸方向に延びる本体部１１１と、本体部１１１から軸方向と交差する方向に延びるフランジ部１１２とを有している。フランジ部１１２はテンショナー１００をエンジン本体２００に対する取り付けを行うものであり、このため、フランジ部１１２には、エンジン本体２００に螺合するボルトが貫通するための取付孔１１３が形成されている。本体部１１１は後述する各部品を収容するものであり、このため、内部には同一径の収納孔１１４が軸方向に沿って形成されている。

回転シャフト１２０及び推進シャフト１３０の組み付けは、回転シャフト１２０の外面に雄ねじ部１２１を形成する一方、推進シャフト１３０の内面に雌ねじ部１３１を形成し、これらのねじ部１２１，１３１を螺合させることによって行われる。回転シャフト１２０の基端側の端部に対応したケース１１０の内部には、受け座１４０が収納孔１１４内に位置するように設けられており、受け座１４０によって回転シャフト１２０の基端部が支持されている。組み付け状態では、推進シャフト１３０は回転シャフト１２０の前側略半分部分に螺合しており、推進シャフト１３０が螺合していない後側の略半分部分には捩りばねからなる付勢ばね１５０が配置されている。

付勢ばね１５０は一端のフック部１５１が回転シャフト１２０の基端部に形成されているスリット１２３に挿入されて係止され、他端のフック部１５２がケース１１０に係止されている。従って、付勢ばね１５０を捩って所定のトルクを付与させた状態で組み立てると、付勢ばね１５０の付勢力によって回転シャフト１２０が回転する。

ケース１１０の先端部分には、軸受１６０が止め輪１７０によって固定されており、推進シャフト１３０は軸受１６０の摺動孔１６１を貫通している。軸受１６０の摺動孔１６１の内面及び推進シャフト１３０の外面は、略小判形状や平行カット、その他の非円形に形成されており、これにより推進シャフト１３０は回転が拘束された状態となっている。

軸受１６０は所定厚さの平板形状に成形されており、外周側には複数の固定片１６２が形成されている。そして、固定片１６２がケース１１０の先端部分に形成されている切欠溝１１５に嵌合することにより、軸受１６０の全体が回転止めされた状態となっている。このように軸受１６０がケース１１０に対して回転止めされることにより、軸受１６０を貫通した推進シャフト１３０が軸受１６０を介してケース１１０に回転拘束されるため、この回転拘束状態で推進シャフト１３０がケース１１０に対して進退する。

推進シャフト１３０の先端には、キャップ１８０が取り付けられ、このキャップ１８０が上述したエンジン本体２００内のチェーンガイド２４０と接触している。

ケース１１０の内部には、スペーサ１９０が配置されている。スペーサ１９０は、回転シャフト１２０及び推進シャフト１３０の周囲を囲んだ状態で軸方向（推進方向）に延びた筒状となっており、螺合状態のシャフト１２０，１３０がケース１１０の先端部分から抜け出ることを防止している。この抜け止めを行うため、回転シャフト１２０はスペーサ１９０との突き当てが可能な鍔付き形状に成形されている。

以上の構造のテンショナー１００では、付勢ばね１５０の付勢力によって回転シャフト１２０が回転し、この回転力が推進シャフト１３０の推進力に変換されるため、推進シャフト１３０が進出する。これにより、推進シャフト１３０はキャップ１８０及びチェーンガイド２４０を介してタイミングチェーン２３０を押し付けるため、タイミングチェーン２３０に張力を付与することができる。

図１９及び図２０に示すテンショナー１００では、付勢ばね１５０によって回転付勢されている回転シャフト１２０が滑って回転したり、細かな正逆回転をすることがあり、このような回転シャフト１２０の不安定な回転挙動により推進シャフト１３０が不安定な進退運動を行う問題を有している。このような回転シャフト１２０の不安定な回転挙動を防止するため、従来では、特開２００５−１８０６６１号公報、特開２００３−１８４９６８号公報に記載されたテンショナーが開発されている。

特開２００５−１８０６６１号公報のテンショナーは、回転シャフトに鍔状の押え環を形成する一方、押え環に間隔を有して対向する押えリングをケース内に圧入し、これら押え環及び押えリングの間に圧縮ばねを配置するものである。圧縮ばねは回転シャフトに外挿されるように圧縮状態で配置される。これにより、圧縮ばねは押え環を介して回転シャフトの軸端部がケースに密着するように付勢する。この付勢により、回転シャフトが良好な摩擦トルクを有してケースに密着するため、回転シャフトの不安定な回転挙動を防止できる。

特開２００３−１８４９６８号公報のテンショナーは、圧縮ばねを圧縮状態で回転シャフトと推進シャフトとの間に配置するものである。圧縮ばねは回転シャフトに外挿された状態で両端部が回転シャフト及び推進シャフトに当接するように配置される。この構造では、圧縮ばねと回転シャフトとの間に摩擦トルクが発生するため、この摩擦トルクによって回転シャフトの不安定な回転挙動を防止している。
特開２００５−１８０６６１号公報 特開２００３−１８４９６８号公報

特開２００５−１８０６６１号公報及び特開２００３−１８４９６８号公報のテンショナーでは、回転シャフトの不安定な回転挙動を防止しているため、推進シャフトが安定して進退する。これに対し、エンジンの機種によっては、回転シャフトの不安定な回転挙動をさらに強力に防止して推進シャフトを安定して進退させ、これにより安定した挙動を確保できるテンショナーが要求される。

本発明は、このような要求に対応するためになされたものであり、安定した挙動を確保することが可能なテンショナーを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明のテンショナーは、ねじ部によって螺合した内側の第１のシャフト部材及び外側の第２のシャフト部材と、前記第１のシャフト部材を一方向に回転付勢する付勢ばねとがケースに収容され、第２のシャフト部材の回転を拘束して前記付勢ばねの回転付勢力を第２のシャフト部材の推進力に変換するテンショナーであって、前記第１のシャフト部材は軸端部がケースに直接又は間接的に接触した状態で回転し、前記第１のシャフト部材との間で摩擦トルクを発生する摩擦部材が第１のシャフト部材と接触するように設けられ、前記第２のシャフト部材の径方向外側に弾性部材が設けられており、この弾性部材が前記摩擦部材を第１のシャフト部材と接触する方向に付勢していることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、摩擦部材が第１のシャフト部材に接触することにより、第１のシャフト部材との間で摩擦トルクが発生する。弾性部材はこの摩擦部材を第１のシャフトと接触する方向に付勢するため、摩擦トルクを確保することができる。弾性部材は第２のシャフト部材の径方向外側に配置されており、第２のシャフト部材は内側の第１のシャフト部材に対して外側に配置されている。

請求項１記載の構造では、弾性部材が第１のシャフト部材よりも外側にある第２のシャフト部材の径方向外側に配置されるため、内側の第１のシャフト部材と摩擦部材との間の摩擦トルクに起因した接線力よりも小さな接線力となる。従って、摩擦部材からのトルクによって弾性部材が捩られる力が大幅に低減するため、弾性部材は第１のシャフト部材の軸端部がケースに確実に接触するように作用する。これにより、第１のシャフト部材が滑ったり、細かに正逆回転することを防止でき、第１のシャフト部材に螺合している第２のシャフト部材が安定した進退運動を行う。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のテンショナーであって、前記弾性部材は、前記第１のシャフト部材と摩擦部材との接触径よりも大きな接触径で摩擦部材と接触していることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のテンショナーであって、前記摩擦部材と第１のシャフト部材との接触面が、第１のシャフト部材の軸方向と交差するように傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、第１のシャフト部材との接触方向に摩擦部材を付勢する弾性部材が第２のシャフト部材の径方向外側に設けられていることにより、弾性部材を捩る力が低減するため、弾性部材は第１のシャフト部材の軸端部がケースに接触する付勢力を有効に作用させる。このため、第１のシャフト部材の回転挙動が安定し、第１のシャフト部材に螺合している第２のシャフト部材が安定して進退する。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて具体的に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付して対応させてある。

図１〜図６は、本発明の第１実施形態のテンショナーＡ１を示す。テンショナーＡ１は、ケース２、第１のシャフト部材３、第２のシャフト部材４、付勢ばね５、摩擦部材６、弾性部材７を備えている。

ケース２は、胴部２ａ及びフランジ部２ｂにより形成されている。フランジ部２ｂは軸方向と直交する方向に延びており、胴部２ａはフランジ部２ｂの一側から軸方向に延びている。胴部２ａには収納孔２ｃが形成されている。収納孔２ｃの先端部分は開放されており、この開放部分から第１及び第２のシャフト部材３、４、付勢ばね５、摩擦部材６、弾性部材７の組立体が収容される。

ケース２のフランジ部２ｂは、エンジン本体の取り付けを行うものであり、エンジン本体に螺合するボルト（図示省略）が貫通する取付孔２ｊが形成されている。フランジ部２ｂをエンジン本体に取り付けることにより、フランジ部２ｂから延びている胴部２ａの全体がエンジン本体の内部に挿入される。図１及び図３に示すように、胴部２ａには、胴部２ａの長さ方向に沿った窓スリット２ｄが円周上の複数箇所に形成されている。窓スリット２ｄを形成することにより、エンジン本体内の潤滑油をケース２内に導入することができるため、作動の際の焼き付きを防止できる。

第１のシャフト部材３及び第２のシャフト部材４は、径方向で重なった位置となるように配置されるものであり、第１のシャフト部材３が内側に位置し、第２のシャフト部材４が外側に位置している。第１のシャフト部材３は付勢ばね６によって回転付勢されることにより回転し、第２のシャフト部材４は第１のシャフト部材３が回転することによりケース２から推進する。

図２及び図４に示すように、第１のシャフト部材３は、フランジ部２ｂ側のシャフト部３ａと、シャフト部３ａから軸方向に延びるねじシャフト部３ｂとが一体的に形成されて構成されており、ねじシャフト部３ｂの外周には、雄ねじ（ねじ部）８が形成されている。雄ねじ８はねじシャフト部３ｂの略全長にわたって形成される。シャフト部３ａの軸端部には、第１のシャフト部材３を回転させるための巻締め治具（図示省略）の先端が挿入されるスリット３ｅが形成されている。スリット３ｅはケース２のフランジ部２ｂを貫通している治具孔２ｅと連通しており、巻締め治具の先端を治具孔２ｅからスリット３ｅに挿入し、スリット３ｅを介して第１のシャフト部材３を回転させることにより、付勢ばね５を巻締めることができる。付勢ばね５の巻き締めの後、シールボルト（図示省略）を螺合させることにより治具孔２ｅは封鎖される。

第１のシャフト部材３はシャフト部３ａの軸端部（図１及び図４において、下端部）がケース２内に設けた受け座９に挿入されることにより回転が支承される。受け座９への挿入により、シャフト部３ａの軸端部の基端面は、受け座９の端面に接触する。シャフト部３ａの軸端部が受け座９と接触することにより、第１のシャフト部材３と受け座９（すなわちケース２）との間に摩擦トルクが発生し、摩擦トルクが発生した状態で第１のシャフト部材３が回転する。なお、ケース２に受け座９を設けることなく、ケース２の内面にシャフト部３ａの軸端部を直接に接触させる構造としても良い。

シャフト部３ａとねじシャフト部３ｂとの間には、連設部３ｄがくびれた状態で設けられている。連設部３ｄはシャフト部３ａの径よりも小径となっており、これによりシャフト部３ａには、連設部３ｄよりも外側に位置する接触面３ｆが形成される。接触面３ｆは後述するように、摩擦部材６が接触するものである。

図２及び図５に示すように、第２のシャフト部材４は筒状に形成されており、基端側の内面には、第１のシャフト部材３の雄ねじ８が螺合する雌ねじ（ねじ部）１０が形成されている。第２のシャフト部材４において、雌ねじ１０が形成されている部分の外周が円形となっており、この円形部分を除いた他の部分の外周は平行カットが施されることにより、非円形となっている。図５において、４ａは円形部分、４ｂは非円形部分である。第２のシャフト部材４の先端には、キャップ１１が取り付けられ、スプリングピン１２が圧入されることにより外れ止めされている。

図２に示すように、ケース２の先端部分には、ガイド１３が取り付けられ、サークリップ１４により固定されている。ガイド１３は、摺動孔１３ａを有しており、摺動孔１３ａ内を第２のシャフト部材４の非円形部分４ｂが摺動可能に貫通している。摺動孔１３ａの内面は、第２のシャフト部材４の非円形部分と同じ非円形に形成されている。従って、ガイド１３は第２のシャフト部材４の軸方向への移動を許容するが、第２のシャフト部材４の回転を拘束するように作用する。なお、ガイド１３の摺動孔１３ａ及びこれを貫通する第２のシャフト部材４の非円形部分４ｂは、Ｄカット形状や略小判形状或いは多角形状等の非円形としても良い。

この実施形態において、付勢ばね５としてはぜんまいばねが使用されている。ぜんまいばねからなる付勢ばね５は、第１のシャフト部材３のシャフト部３ａの外側に設けられている。付勢ばね５は、図３に示すように一端側のフック部５ａがケース２に形成された窓スリット２ｄに挿入されて係止される一方、図２に示すように他端側のフック部５ｂがシャフト部３ａのスリット３ｅに挿入されて係止される。これにより付勢ばね５を巻き締めてトルクを付与することにより、付勢ばね５は第１のシャフト部材３を一方向に回転付勢する。回転付勢された第１のシャフト部材３の回転は螺合しているねじ部８、１０によって第２のシャフト部材４に伝達されるが、第２のシャフト部材４がガイド１３によって回転拘束されているため、第２のシャフト部材４はケース２に対して進退する。

図２に示すように、摩擦部材６は第１のシャフト部材３の連設部３ｄに外挿されている。図４に示すように、摩擦部材６は円形板状に形成されており、その中央部分には第１のシャフト部材３のねじシャフト部３ｂよりも幾分大径の孔部６ａが形成されている。これにより、摩擦部材６は第１のシャフト部材３に対して回転フリーに設けられている。第１のシャフト部材３への取り付けにより、摩擦部材６は第１のシャフト部材３の接触面３ｆと接触し、この接触により摩擦部材６と第１のシャフト部材３との間で摩擦トルクが発生する。

弾性部材７は、コイル状に巻回された圧縮ばねが使用されている。圧縮ばねからなる弾性部材７は、両端部が摩擦部材６及びガイド１３に当接するようにこれらの間に配置される。弾性部材７はある程度圧縮された（撓まされた）状態で摩擦部材６及びガイド１３の間に配置され、第１のシャフト部材３の接触面３ｆと接触するように摩擦部材６を付勢している 。また、摩擦部材６を第１のシャフト部材３と接触するように付勢することにより、弾性部材７は摩擦部材６を介して、第１のシャフト部材３におけるシャフト部３ａの軸端部が受け座９と接触するように付勢している。

弾性部材７は、第２のシャフト部材４の径方向外側に設けられる。この実施形態において第２のシャフト部材４の径方向外側には、スペーサ１６が外挿される。スペーサ１６は円筒等の筒状となっており、基端部が摩擦部材６に当接することにより螺合状態の第１及び第２のシャフト部材３，４がケース２から抜け出ないように作用している。弾性部材７はスペーサ１６のさらに外側に配置されることにより第２のシャフト部材４の径方向外側に位置している。

この実施形態では、図２に示すように、弾性部材７の摩擦部材６側の端部に座巻きが形成されており、さらにその部分の端面が研磨加工されている。このように座巻きを形成することにより、弾性部材７の座りが良くなり、安定した力を摩擦部材６に作用させることができる。又、端面を研磨することにより、弾性部材７の座りが良くなり、安定した力を作用させることができると共に、摩擦部材６への密着高さを小さくでき、コンパクト化が可能となる。本発明では、これに限るものではなく、端部に座巻きを形成しなくても良く、端面を研磨加工しなくても良い。又、このような座巻きの形成の有無、端面研磨の有無は、後述する他の実施形態においても、同様に適用することができる。

次に、この実施形態の作用を説明する。第１のシャフト部材３は受け座９に接触半径ｒ１で接触し、弾性部材７は摩擦部材６と接触半径ｒ２で接する。ここで弾性部材７が第１のシャフト部材３の外側にある第２のシャフト部材４の径方向外側に設けられているところから、ｒ１＜ｒ２の関係となる。弾性部材７は撓まされて配置されることにより、軸方向荷重Ｗによって摩擦部材６及び第１のシャフト部材３をケース２と密着する方向に押し付けている。この状態で、エンジンから振動を受けると、第１のシャフト部材３は往復回転運動する。第１のシャフト部材３の往復回転運動により、摩擦トルクＴ１が第１のシャフト部材３と摩擦部材６との間に作用する。ここで、Ｔ１＝Ｗ・ｒ１・μであり、μは摩擦部材６と第１のシャフト部材３との間の摩擦係数である。

摩擦部材６は第１のシャフト部材３に対して回転フリーとなっているが、第１のシャフト部材３との間に摩擦トルクＴ１が発生しているため、摩擦部材６は第１のシャフト部材３と共回りし、弾性部材７に対して捩る方向のトルクが作用する。この場合、第１のシャフト部材３の軸端部と受け座９との接触面には、摩擦トルクＴ１に基づいた接線力Ｐ１（Ｐ１＝Ｔ１／ｒ１）が発生すると共に、弾性部材７と摩擦部材６との間には、接線力Ｐ２（Ｐ２＝Ｔ１／ｒ２）が発生する。接線力Ｐ１、Ｐ２の関係は、ｒ１＜ｒ２によりＰ１＞Ｐ２である。接線力は剪断応力であり、Ｐ１＞Ｐ２であるところから、弾性部材７を捩るトルクが大幅に低減する。これに加えて、第１のシャフト部材３が滑る面（第１のシャフト部材３の軸端面）は、接触半径ｒ１に限定されるため、第１のシャフト部材３が滑って回転したり、回転が止まったりすることがなく、細かな正逆回転が防止される。従って、第１のシャフト部材３に螺合している第２のシャフト部材４が安定した振幅で進退運動し、安定した挙動を確保したテンショナーとすることができる。

又、この実施形態では、弾性部材７をスペーサ１６の外側に配置することにより、第１のシャフト部材３、第２のシャフト部材４、スペーサ１６、弾性部材７を径方向に沿って配置できる。従って、軸方向の長さを短くしたテンショナーＡ１とすることができ、テンショナーの短小化が可能となる。

図７〜図９は、本発明の第２実施形態のテンショナーＡ２を示す。テンショナーＡ２では、筒状のスペーサ１６にヘッド部１６ａが形成されている。ヘッド部１６ａはスペーサ１６の軸方向の先端部分（上部部分）に形成されており、その外周部分で弾性部材７の一端側を受けている。ヘッド部１６ａにおけるガイド１３側の外周部分は、基端側に向かって傾斜するテーパ面１６ｂとなっている。テーパ面１６ｂはガイド１３の屈曲部分と当接する。弾性部材７からのトルクがスペーサ１６に作用することによりスペーサ１６が調心されるため、弾性部材７を径方向に偏在することなく配置できる。

摩擦部材６には、弾性部材７の他端側が接触することにより弾性部材７の他端側が受けられる。摩擦部材６は図９に示すように、外周部分が２段状に形成されると共に、中央の孔部６ａが２段状に形成されている。２段状となっている外周部分は弾性部材７の他端側に挿入されて弾性部材７と接触しており、この接触により弾性部材７は摩擦部材６を第１のシャフト部材３と接触する方向に付勢している。このように２段状となった摩擦部材６の外周部分が弾性部材７に挿入されることにより、弾性部材７の座りが安定するため、弾性部材７が傾くことを防止できる。

２段状となっている摩擦部材６の孔部６ａには、第１のシャフト部材３におけるシャフト部３ａのショルダー部分が接触する。この接触により、摩擦部材６と第１のシャフト部材３との間に摩擦トルクが発生する。このように２段状となっている孔部６ａにシャフト部３ａのショルダー部分が挿入されることにより、摩擦部材６と第１のシャフト部材３の位置ずれを防止でき、安定した摩擦力を得ることができる。その他の構造は、第１実施形態と同様である。この実施形態も第１実施形態と同様に作用することができる。特に、この実施形態では、摩擦部材６の外周部分及び孔部６ａを２段状として第１のシャフト部材３及び弾性部材７を案内しているため、偏心や位置ずれを防止できる。このことにより第１のシャフト部材３の螺合している第２のシャフト部材４の進退をさらに安定させることが可能となり、テンショナーの挙動をより安定させることができる。この場合、摩擦部材６の外周部分又は孔部６ａのいずれか一方を２段状とした構造であっても良い。

図１０は、この実施形態の変形々態を示す。この形態のテンショナーにおいては、第１のシャフト部材３の連設部３ｄを２段状とすると共に、連設部３ｄとシャフト部３ａとの間に段部を設けるものである。摩擦部材６には、連設部３ｄの大径部分が挿入され、この挿入状態でシャフト部３ａ上面の接触面３ｆと接触する。図１０の構造においても、摩擦部材６が傾くことを防止できるため、弾性部材７が傾くことを防止できる。又、第１のシャフト部材３に対する摩擦部材６の偏心や位置ずれを防止でき、安定した挙動を行うことができる。

図１１〜図１５は、本発明の第３実施形態のテンショナーＡ３を示す。テンショナーＡ３においては、付勢ばね５としてコイル状の捩りばねを用いている。付勢ばね５としての捩りばねは、第１及び第２のシャフト部材３，４の軸方向に沿って延びており、一端側のフック部５ａがケース２に形成されたスリット２ｇに挿入されて係止され、他端側のフック部５ｂが第１のシャフト部材３のスリット３ｅに挿入されて係止される。従って、付勢ばね５を巻き締めてトルクを付与することにより、付勢ばね５は第１のシャフト部材３を一方向に回転付勢する。

ケース２はフランジ部２ｂが胴部２ａの中間部分から外方に延びた形状となっており、フランジ部２ｂよりも先端側の部分がエンジン本体に挿入される。従って、この実施形態では、ケース２の胴部２ａの基端部分はエンジン本体の外部に露出する。

この実施形態において、摩擦部材６はスペーサを兼ねる構造となっている。図１２に示すように、摩擦部材６は先端側（上側）から基端側（下側）に向かって受部６ｄ、スペーサ部６ｅ、摩擦部６ｆを一体的に有して構成されている。スペーサ部６ｅは円筒等の筒状に形成されており、第１及び第２のシャフト部材３，４が螺合状態で内部に挿入される。従って、摩擦部材６は第２のシャフト部材４の径方向外側に配置される。

受部６ｄはスペーサ部６ｅの先端側から径方向外側に向かって屈曲されることにより形成される。受部６ｄは付勢ばね５よりも先端側に位置している。受部６ｄとガイド１３との間には、圧縮ばねからなる弾性部材７が配置されている。弾性部材７は、両端部がガイド１３及び受部６ｄに接触するようにこれらの間に配置されており、摩擦部材６が第１のシャフト部材３と接触するように付勢している。弾性部材７が第２のシャフト部材４の外側に位置する摩擦部材６（受部６ｄ）と接触することにより、弾性部材７は第２のシャフト部材４の径方向外側に配置される。図１２において、ｒ２は、弾性部材７が受部６ｄと接触する接触半径である。

摩擦部６ｆはスペーサ部６ｅの基端側に連設されている。摩擦部６ｆはスペーサ部６ｅの基端側から斜めとなって外側に広がった傾斜面となっており、図１１に示すように、摩擦部６ｆが第１のシャフト部材３に接触する。摩擦部６ｆが第１のシャフト部材３に接触することにより、摩擦部材６は螺合状態の第１及び第２のシャフト部材３、４がケース２から抜け出ないように作用しており、これにより摩擦部材６はスペーサとしても機能する。

第１のシャフト部材３は、シャフト部３ａとねじシャフト部３ｂとの間に大径の接触部３ｈが形成された構造となっている。接触部３ｈは、その外周面が摩擦部６ｆと同程度の斜め方向の傾斜面となっており、接触部３ｈに摩擦部６ｆが接触することにより摩擦部材６と第１のシャフト部材３との間に摩擦トルクが発生する。このように接触部３ｈと摩擦部６ｆとが傾斜面となって接触することにより、摩擦トルクを増大させることができる。図１２において、ｒ１は摩擦部６ｆが接触部３ｈと接触する際の接触半径である。

図１３により、この実施形態における作用を説明する。傾斜角度αで接触部３ｈ及び摩擦部６ｆが接触した状態に対し、弾性部材７からトルクＷが作用したとき、接触部３ｈ及び摩擦部６ｆの接触面に対し垂直な抗力Ｗ′が発生する。抗力Ｗ′は、摩擦部材６を第１のシャフト部材３と接触する方向に付勢する摩擦トルクＴ１に直接関与し、抗力Ｗ′が大きくルと、摩擦トルクＴ１も大きくなる。かかるＷ′はＷ′＝Ｗ／ｓｉｎαであるから、弾性部材７からのトルクＷよりも大きな摩擦トルクを第１のシャフト部材３に作用させることができる。この場合、αが小さくなると、Ｗ′が増加することから、αを調整することにより摩擦トルクＴ１の調整が可能となる。

図１４に示すように、接触最大半径ｒ１ａから接触最小半径ｒ１ｂの領域で摩擦部６ｆが接触部３ｈと接触するとき、摩擦部材６及び第１のシャフト部材３の間に発生する摩擦トルクＴ１は、Ｔ１＝（２／３）（μ・Ｗ・（ｒ１ａ・ｒ１ａ・ｒ１ａ−ｒ１ｂ・ｒ１ｂ・ｒ１ｂ）／（ｒ１ａ・ｒ１ａ−ｒ１ｂ・ｒ１ｂ）ｓｉｎα）となる。この式において、例えば、Ｗ＝３０Ｎ、μ＝０．１５、α＝３０°、ｒ１ａ＝８ｍｍ、ｒ１ｂ＝４ｍｍであるとき、５６Ｎ・ｍｍの摩擦トルクＴ１が発生する。

図１５は、第１のシャフト部材３における接触部３ｈの外形を円形として、摩擦部材６の摩擦部６ｆを接触させた形態を示す。このときの摩擦トルクＴ１は、Ｔ１＝ｒ１・μ・Ｗ／ｓｉｎαとなる。例えば、Ｗ＝３０Ｎ、μ＝０．１５、α＝３０°、ｒ１＝６ｍｍのとき、５４Ｎ・ｍｍの摩擦トルクＴ１が発生する。

図１６は、図１５に示す形態において、傾斜角度αを変化させたときの摩擦トルクＴ１の変化を示している。図１６に示すように、傾斜角度αが小さいほど、摩擦トルクＴ１が増大する。例えば、α＝９０°に対し、α＝３０°としたときは、摩擦トルクＴ１が２倍となる。

以上の第３実施形態では、傾斜角度αを小さくすることにより大きな摩擦トルクＴ１を発生させることができる。従って、同じ摩擦トルクＴ１の場合には、αを小さく調整することにより設計の自由度が増大し、これにより、コンパクトなテンショナーを設計することが可能となる。

図１７は、本発明の第４実施形態のテンショナーＡ４を示す。この実施形態のテンショナーＡ４では、第１のシャフト部材３のシャフト部３ａの軸方向両端部に傾斜面を形成している。すなわち、シャフト部３ａの先端側（上端側）及び基端側（下端側）に、径が漸減する方向に傾斜した傾斜面３１，３２を形成するものである。

傾斜面３１は摩擦部材６に対応し、傾斜面３２は受け座９に対応するものであり、摩擦部材６には、傾斜面３１と同じ角度で傾斜した接触孔３３が形成され、受け座９は傾斜面３２と同じ角度で傾斜した支持面３４が形成されている。従って、傾斜面３１と接触孔３３とが接触することによって、摩擦部材６及び第１のシャフト部材３が接触し、弾性部材７のトルクを第１のシャフト部材３に伝達することができる。又、傾斜面３２と支持面３４とが接触することにより、第１のシャフト部材３が受け座９（すなわちケース２）に支持された状態で回転する。なお、摩擦部材６における弾性部材７側の面には、規制突起３６が形成されており、弾性部材７の径方向へのずれ移動を抑制している。これにより、弾性部材７が第２のシャフト部材４に接触することがなくなる。

このような実施形態では、弾性部材７からのトルクが作用すると、傾斜面３１と接触孔３３、傾斜面３２と支持面３４によって調心されるため、傾斜面３１と接触孔３３及び傾斜面３２と支持面３４とを密に接触させることができ、ずれがなくなる。又、傾斜面３１，３２の角度により第３実施形態のテンショナーと同様に弾性部材７のトルクに基づいた摩擦トルクを増大させることができる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、種々変更が可能である。例えば、弾性部材７としては、皿ばね等の圧縮ばね以外のばねを用いることができる。

本発明の第１実施形態のテンショナーを示す正面図である。 図１におけるＸ１−Ｘ１線断面図である。 図２におけるＸ２−Ｘ２線断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は第１実施形態に用いる第１のシャフト部材を示す正面図及び底面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施形態に用いる第２のシャフト部材を示す平面図、Ｘ３−Ｘ３線断面図、左側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は第１実施形態に用いる摩擦部材の平面図及びＸ４−Ｘ４線断面図である。 本発明の第２実施形態のテンショナーを示す断面図である。 図７におけるＸ５−Ｘ５線断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１実施形態に用いる摩擦部材を示す平面図、Ｘ６−Ｘ６線断面図、底面図である。 第２実施形態の変形々態を示す部分断面図である。 本発明の第３実施形態のテンショナーを示す断面図である。 第３実施形態に用いる摩擦部材の断面図である。 第３実施形態の作用を説明する部分断面図である。 第３実施形態の摩擦トルクを説明する部分断面図である。 第３実施形態の変形々態を示す部分断面図である。 図１５の形態の摩擦トルクの特性を示すグラフである。 本発明の第４実施形態を示す断面図である。 テンショナーをエンジン本体に装着した状態を示す部分破断正面図である。 従来のテンショナーを示す平面図である。 図１９におけるＱ−Ｑ線断面図である。

符号の説明

Ａ１・Ａ２・Ａ３・Ａ４ テンショナー
２ ケース
３ 第１のシャフト部材
４ 第２のシャフト部材
５ 付勢ばね
６ 摩擦部材
７ 弾性部材
８ 雄ねじ
９ 受け座
１０ 雌ねじ

Claims (3)

1. ねじ部によって螺合した内側の第１のシャフト部材及び外側の第２のシャフト部材と、前記第１のシャフト部材を一方向に回転付勢する付勢ばねとがケースに収容され、第２のシャフト部材の回転を拘束して前記付勢ばねの回転付勢力を第２のシャフト部材の推進力に変換するテンショナーであって、
   前記第１のシャフト部材は軸端部がケースに直接又は間接的に接触した状態で回転し、前記第１のシャフト部材との間で摩擦トルクを発生する摩擦部材が第１のシャフト部材と接触するように設けられ、前記第２のシャフト部材の径方向外側に弾性部材が設けられており、この弾性部材が前記摩擦部材を第１のシャフト部材と接触する方向に付勢していることを特徴とするテンショナー。
2. 前記弾性部材は、前記第１のシャフト部材と摩擦部材との接触径よりも大きな接触径で摩擦部材と接触していることを特徴とする請求項１記載のテンショナー。
3. 前記摩擦部材と第１のシャフト部材との接触面が、第１のシャフト部材の軸方向と交差するように傾斜していることを特徴とする請求項１又は２記載のテンショナー。

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