JP2009505021A - チェーンスパン横断減衰機構を備えた機械式枢支テンショナ - Google Patents

Abstract

一つの駆動スプロケットと、一つまたはそれ以上の従動スプロケットと、弛み側スパン隣接して配置される第１の機械式テンショナと、張り側スパンに隣接して配置される第２の機械式テンショナとを有する閉ループチェーンのテンショナシステム。各テンショナは、エンジンブロックに独立して枢支取付けされる。この取付枢支点は、各テンショナの長さに沿う任意の点に配置される。テンショナは、堅い剛性連接桿によって相互に連結されている。この堅い連接桿は、各テンショナが協動して作用することを可能にし、これによって、エンジンの捩じり変動に反応してチェーンの両スパンを横断する減衰機能を提供する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、チェーンテンショナの分野に属する。とくに本発明は、減衰機構を備えたテンショナに関する。

本願は、同時出願された出願（表題「LONG MECHANICAL TENSIONER WITH A COMPLIANT BLADE SPRING（追従性ブレードスプリングを備えた長尺の機械式テンショナ）」）に関連しており、上記出願は参照によって本願明細書に組み込まれている。

チェーンが複数のスプロケットの間を走行する際の動力伝達チェーンまたは類似の動力伝達装置用の制御装置としてテンショニング装置が用いられている。この装置においては、チェーンが駆動軸から従動軸に動力を伝達しており、チェーンの一部は弛緩し、他の部分は緊張している。一般に、歯付きチェーンの場合には、ノイズ、スリップまたは歯の噛み合い不良を防止するために、チェーンにある程度の張力を付与して、それを維持するのは重要なことである。このようなスリップの防止は、内燃機関においてチェーン駆動のカムシャフトの場合にとくに重要である。というのは、歯飛びはカムシャフトのタイミングをずらし、損傷あるいはエンジンの作動不良を引き起こす恐れがあるからである。

しかし、内燃機関の苛酷な環境下においては、種々の要因がチェーン張力の変動をもたらす。たとえば、温度の幅広い変化やエンジンの種々の部品間の熱膨張係数の違いが、チェーンの張力を過度に高いまたは低いレベルの間で変化させる。長期間の使用の間に、動力伝達システムの構成部品の摩耗が、チェーン張力を減少させる。さらに、カムシャフトおよびクランクシャフトによるねじり振動が、相当なチェーン張力の変化を生じさせる。たとえばエンジン停止の際またはエンジン始動不良時に生じるエンジンの逆転もまた、チェーン張力の変動を生じさせる。これらの理由から、チェーンの張り側において過度の緊張力を除去し、チェーンの弛み側において必要な張力を確保するための機構が必要になる。

ブレードテンショナは、負荷変動がスプリングを過度に湾曲させる程には厳しくないチェーンやベルトの制御用として一般に用いられるテンショナである。テンショニング装置の実質的な後方移動や張力の作用していない状態での移動を制限するために、テンショナには、バックラッシュを有するラチェットが追加されることが多い。

図１は、ブレードテンショナおよびガイドを有する従来のチェーン駆動システムを示している。閉ループのチェーンが駆動スプロケット１２および従動スプロケット１０を取り囲んでいる。各スプロケット１０、１２は、前方への動きを維持しつつ、独立に加速しまた減速する。チェーン８の張り側には、固定ガイド１４がブラケット７に取り付けられている。ガイド１４の逆側においてチェーンの弛み側には、テンショナ１６が配置されている。テンショナ１６は、少なくとも半剛性状態でブラケット７に固定されており、チェーンの張り側に向かって付勢されている。ボルト１８が、テンショナ１６およびガイド１４を含むブラケットをエンジンブロック（図示せず）に固定している。

駆動スプロケット１２が加速しまたは従動スプロケット１０が減速すると、エネルギー波つまり局所的な高荷重が発生し、これは、速度が変化したスプロケットから他方のスプロケットに向かって移動する。チェーン８は、速度変化を発したスプロケットに接触するチェーンの他方のスプロケットまでのスパンの距離を可能な限り最短の距離である直線にしようとする。エネルギーは、チェーンの自由スパンのリンクを通ってガイド１４の端部まで移動し、ガイド１４がエネルギーを吸収する。局所的な高荷重を絶えず吸収する結果、ガイド１４の端部は著しい摩耗を受ける。エネルギー波は、テンショナがチェーンの弛みをどの程度取り除いているかまたテンショナがどの程度の減衰性を有しているかに従って発生するものではないが、エネルギー波は、チェーンの弛み側に発生するにしても、存在し、同じ特性を示すであろう。

従来のチェーン駆動システムにおいて結果的に生じる荷重を低減するための一つ解決策は、テンショナに減衰機能を付加することである。要求される減衰機能をテンショナに付加することに伴う一つの問題点は、もしテンショナが著しく柔軟にされるとチェーン制御が損なわれることになるということである。というのは、テンショナが、適切なチェーン制御を提供するのにちょうど十分な力を付加するようにとくに設計されているからである。他の解決策は、米国特許第5,797,818号明細書および第6,322,470号明細書、並びに、米国特許出願公開第2002/0045503号明細書および第2005/0085322号明細書に記載されている。

米国特許第5,797,818号明細書は、チェーンの弛み側のノイズおよび振動を低減したチェーン組立体を開示しており、当該チェーン組立体は、ブレードシューと、スプリングと、弾性減衰装置とを有している。シューは、テンショナブラケットに枢支されている。スプリングは、シューに取り付けられており、シューをチェーンの側に付勢している。弾性減衰装置は、チェーンブラケットとスプリングの間に取り付けられており、バルブ作動時に生じる振動制御を補助している。

米国特許第6,322,470号明細書は、一対の枢支型アームを含むテンショナを開示しており、当該テンショナは、同じチェーンの別個の２つのスパンに同時に張力を付与するのに用いられている。固定ピンを備えたレバーが２つのスパンの間に配置されている。アームがチェーンスパンの外側に延びており、チェーンの外側部分に接触するように配置されかつ固定ピンに枢支されたシューを担持している。レバーが回転すると、固定ピンが横方向に動き、アームが内側に引き寄せられて、別個のチェーンスパンに同時に張力が付与される。換言すれば、チェーンの一方の側への高負荷がチェーンの他方の側に移動しようとするが、負荷は結果的に均等にされる。

米国特許出願公開第2002/0045503号明細書は、ブレードおよびスプリング組立体を有するチェーンテンショナを開示している。ブレードは、第１の端部および第２の端部を有している。第１の端部はハブを限定している。ハブは、ブレードシューの中央部と第１の端部壁に連結されており、ブレードを取付ブラケットに回動自在に連結する単一ピンを受け入れる孔を限定している。

図２は、米国特許出願公開第2005/0085322号明細書の枢支型チェーンガイドおよびテンショナ組立体を示している。この組立体は、デュアルスプロケットチェーンシステムにおける閉ループチェーン１０８の２つのスパンのうちの一つにそれぞれ接触するチェーンガイド１２４およびテンショナから構成されている。チェーン１０８は、駆動スプロケット１１２および従動スプロケット１１０の回りを通っている。テンショナおよびチェーンガイドはいずれも、単一の取付部１２０の回りに回動するブラケットプレート１２２に連結されている。

図３に示すように、従来のチェーンテンショニングシステムは、チェーン３００の２つのスパンのそれぞれに配置された２つの独立機能のブレードスプリングテンショナ３０６、３０６ａから構成されている。これらの別個に機能するテンショナは、チェーンガイド３０８、３０８ａをそれぞれ含むブラケット本体３０７、３０７ａをそれぞれ有している。各ブラケット本体３０７、３０７ａの内部には、参照符号５１０（図４参照）で表された少なくとも１つのブレードスプリングが組み込まれており、ブレードスプリングは、機械式スプリングテンショナ３０６、３０６ａがそれぞれ接するチェーン３００のスパンにチェーンガイド３０８、３０８ａを強制的に接触させるように付勢している。この従来のシステムにおいては、各機械式スプリングテンショナが互いに独立して機能する。各機械式スプリングテンショナは、たとえばボルトまたは圧入ピンである固定手段３１２によってエンジンブロック（図示せず）に確実に取り付けられている。チェーン３００の弛み側および張り側間の張力を調整するために加えられる唯一の動きが、ブレードスプリングによってもたらされる。

本発明は、より確実な減衰機能を有する新規な構成の機械式チェーンテンショナを提供しようとしている。

本発明は、一つの駆動スプロケットと、一つまたはそれ以上の従動スプロケットと、弛み側スパンに隣接して配置される第１の機械式テンショナと、張り側のスパンに隣接して配置される第２の機械式テンショナとを備えた動力伝達システムから構成されている。各機械式テンショナは、追従性のブレードスプリングを用いることによって、弛みの制御を提供する。

各テンショナは、別個の取付手段によってエンジンブロックに枢支可能に固定されている。テンショナは、剛性を有する堅い連接桿によって互いに連結されている。この連接桿は、各テンショナが張り状態および弛み状態間のチェーンの前後の関節運動を制御するように協動して作用することを可能にし、これにより、チェーンの両スパンにわたる減衰機能を提供する。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

本発明は、図６および図７に示すように、チェーン５００と、一つの駆動スプロケット５０２と、一つまたはそれ以上の従動スプロケット５０４、５０４ａと、一対の機械式テンショナ５０６、５０６ａとを備えた連続チェーンループ駆動システムを備えている。機械式テンショナは、ブラケット本体５０７、５０７ａと、チェーン摺動面５０９、５０９ａ（図５）をそれぞれ有するチェーンガイド部５０８、５０８ａとからそれぞれ構成されている。チェーン摺動面５０９、５０９ａは、各機械式テンショナが隣接するチェーン５００のスパンに摺動自在に接触している。

図４中に参照符号５１０で示されたスプリングが、各チェーンガイド部５０８、５０８ａをチェーン５００に強制的に摺動接触させるのに必要な力を提供するようにしてもよい。ブレードスプリング５１０は、その自由状態において長さ方向に湾曲した細長い長方形である。図４に示す好ましい形態のテンショナの内部において、ブレードスプリング５１０は支持部材５０５の下側に力を加える。この支持部材５０５もまた、スプリングの緊張力を発揮し得る任意の材料から製作された細長い長方形構造を有している。チェーンガイド部５０８、５０８ａをそれぞれのチェーンスパンに向かって付勢する主な力は、ブレードスプリング５１０から提供される。支持部材５０５によってもたらされるスプリング緊張力は、ブレードスプリング５１０の力をチェーンガイド部５０８、５０８ａの長さに沿って実質的に均等に伝達するのに十分な大きさであればよい。

各機械式テンショナ５０６、５０６ａは、参照符号５１２、５１２ａで示される単一の取付手段、たとえばボルト、ネジまたは圧入枢支ピンによって、エンジンブロック（図示せず）に取り付けられる。図６に示す第１の実施態様においては、取付手段が各機械式テンショナのための枢支点を提供しており、各機械式テンショナの長さに沿って対応する略同一位置に配置されている。取付手段５１２、５１２ａは、駆動スプロケット５０２に最も近い各機械式テンショナの第１の端部に位置するように示されている。取付手段は、各機械式テンショナ５０６、５０６ａの長さに沿う他の点、たとえば各ブラケット本体５０７、５０７ａの長さに沿った任意の点に配置するようにしてもよい。取付手段の別の配置が、図６中の参照符号５１２ｃ、５１２ｄに示されている。

図６に示すように、各ブラケット本体５０７、５０７ａのそれぞれの第２端部には、それぞれ枢支手段５１４、５１４ａが配置されている。各枢支手段５１４、５１４ａは、それぞれのブラケット本体５０７、５０７ａの第２の端部に、それぞれロック手段５１５、５１５ａ等によって、あるいは各ブラケット本体５０７、５０７ａの孔に圧入されるピンによって取り付けられている。堅い剛性リンク部材５１６の一端は各枢支手段５１４、５１４ａに取り付けられており、これにより、機械式テンショナ５０６、５０６ａのそれぞれの第２の端部の動きを協動させている。

図７は、図６のチェーンテンショナの斜視図であって、取付手段５１２および枢支手段５１４をより詳細に示すために機械式テンショナ５０６の一方が取り除かれている。

駆動スプロケット５０２または従動スプロケット５０４、５０４ａの少なくとも一つが減速すると、チェーン５００のスパン（この例の目的のためには張り側スパン）が、速度変化を発したスプロケットに接触するチェーンの他方のスプロケットまでのつながりの間の距離を可能最短距離である直線に張ろうとするだろう。チェーン５００の具体的な動きは図示されていない。このエネルギー波または局所的な高荷重は、当該機械式テンショナの端部、この例では枢支手段５１４における端部５０６をチェーン５００から強制的に離そうとするだろう。取付手段５１２によって固定された機械式テンショナの端部は、エンジンに枢支固定されたままである。

一方のスパンが緊張するのと同時に、逆側のスパンが弛む。しかしながら、逆側の機械式テンショナ、この例ではテンショナ５０６ａに連接部材（リンク部材）５１６を取り付けていることによって、連接部材５１６が、機械式テンショナ５０６ａの端部をチェーン５００の弛み側に引っ張り、これにより弛み側を実質的に緊張させるだろう。

弛み側スパンおよび張り側スパンの動きを連繋することによって、チェーンの各スパンが互いに緊張と弛緩とを繰り返すことにおけるある程度の許容度が得られる。また、各スパンの相対的な動きを連繋することによって減衰効果が生じる。一方のスパンが受ける振動およびねじり衝撃は、このエネルギーを反対側のスパンが受ける一般に逆方向のエネルギー衝撃に結合することによって実質的に中和されることになる。

上述したように、各機械式テンショナ５０６、５０６ａの取付手段５１２、５１２ａは、駆動スプロケット５０２に最も近い両機械式テンショナの端部（ここでは便宜上それぞれの第１の端部として表現しているが）に配置することができる。さらに上述したように、取付手段は、設計上の要求により、各ブラケット本体５０７、５０７ａの長さに沿った任意の点に配置することができる。全チェーン駆動システム内の多くの要因によって、取付手段５１２、５１２ａばかりでなく、枢支手段５１４、５１４ａについても、また連接部材５１６についても、異なる位置を選定するようにしてもよい。

図８に示すように、異なる機能パラメータおよび設計上の要求によって、連接部材５１６を、駆動スプロケット５０２に最も近い各機械式テンショナ５０６、５０６ａの第２の端部に配置することが必要になるかもしれない。この第２の実施態様においては、各機械式テンショナの第１の端部は、取付手段５１２、５１２ａによってエンジンブロックに固定されており、図示しない駆動スプロケットに隣接して配置されている。

図９には、第３の実施態様が示されている。この実施態様においては、連接部材５１６の第１の端部５１６ａが第１のテンショナ５０６ａの端部に枢支され、この第１テンショナの端部の逆側の端部が、取付手段５１２ａによって、図示しないエンジンハウジングに取り付けられている。連接部材５１６の第２の端部５１６ｂは、第２のテンショナ５０６の長さに沿う概略中央点において枢支手段５１４により枢支可能に取り付けられている。

図４のブレードスプリング５１０は、チェーンガイド５０８よりかなり短い長さを有するものとして示されている。しかしながら、チェーンガイド５０８の実質的に全長に及ぶブレードスプリングから構成されるような他のブレードスプリング形態を使用し得ることも、本発明の意図する範囲内にある。また、ブラケット本体５０７の長さに沿って、多数の短いブレードスプリング５１０を直列に配置するようにしてもよい。

さらに、各機械式テンショナ５０６、５０６ａの各ブレードスプリング５１０の強度は、同一でもまた異なっていてもよい。もし、第１のテンショナ（たとえばテンショナ５０６）に第２のテンショナ（たとえばテンショナ５０６ａ）のスプリングよりも弱いスプリングを設けられていれば、すべての弛みチェーン制御が、連接部材５１６によって第２のテンショナ５０６ａに移される。この態様においては、第１のテンショナ５０６は、その正規の走行径路から、制御されないチェーン５００に追従する能力を有するガイドとして作用し、これにより、改良された減衰機能を提供する。

また、テンショナ５０６、５０６ａは、本発明のテンショニング装置が組み込まれる動力伝達チェーンシステムの設計パラメータの要求に応じて、同一の長さであっても異なる長さであってもよい。

したがって、以上説明した本発明の実施態様は、本発明の原理の適用を単に例示するものに過ぎないことが理解されるべきである。本明細書において例示された実施態様に詳細に言及することは、特許請求の範囲を制限する意図ではない。特許請求の範囲そのものが、本発明の本質とみなされる特徴について説明している。

固定取付けの共通ブラケットを有する技術のチェーンテンショナシステムの概略図である。 中心取付けの単一の枢支点を有するチェーンテンショナシステムの概略図である。 独立機能するデュアルテンショナの概略図である。 従来のブレードテンショナの断面図である。 図４のテンショナに用いるチェーンガイドを示している。 本発明による相互連結のデュアルテンショナシステムの正面図である。 本発明のデュアルテンショナシステムの斜視図であって、剛性連接桿の枢支取付部および固定手段を示すために一方の機械式ブレードスプリングテンショナが取り除かれている。 本発明の第２の実施態様を示している。 本発明の第３の実施態様を示している。

符号の説明

５００： チェーン
５０２： 駆動スプロケット
５０４、５０４ａ： 従動スプロケット
５０６、５０６ａ： 機械式テンショナ
５０７、５０７ａ： ブラケット本体
５０８、５０８ａ： チェーンガイド部
５０９、５０９ａ： チェーンスライド面

Claims (12)

1. 駆動スプロケットを少なくとも１つの従動スプロケットに駆動連結するチェーンの２つのスパンから実質的に構成される無端状チェーンのループに用いるチェーンガイドおよびテンショナ組立体であって、
   第１のブラケット本体と、チェーンの２つのスパンの一方に接触する第１のチェーン摺動面を有する第１のチェーンガイドとを備えた第１のテンショナと、
   第２のブラケット本体と、チェーンの２つのスパンの他方に接触する第２のチェーン摺動面を有する第２のチェーンガイドとを備えた第２のテンショナと、
   ２つの端部を有し、第１の端部が第１のテンショナに枢支され、第２の端部が第２のテンショナに枢支される剛性の連接部材とを備え、
   第１のテンショナが第１の取付手段によってエンジンハウジング上の第１の位置に取り付けられ、第２のテンショナが第２の取付手段によってエンジンハウジング上の第２の位置に取り付けられている、
   チェーンガイドおよびテンショナ組立体。
2. 第１のテンショナが、少なくとも１つのブレードスプリングおよび１つの支持部材をさらに備えている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
3. 第２のテンショナが、少なくとも１つのブレードスプリングおよび１つの支持部材をさらに備えている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
4. 第１のテンショナが、少なくとも１つの第１のブレードスプリングと１つの第１の支持部材をさらに備え、第２のテンショナが、少なくとも１つの第２のブレードスプリングと１つの第２の支持部材をさらに備えている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
5. 第１のブレードスプリングが、第２のブレードスプリングと同じ強度を呈している、
   請求項４に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
6. 第１のブレードスプリングが、第２ブレードスプリングと異なる強度を呈している、
   請求項４に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
7. 第１の取付手段および第２の取付手段が、駆動スプロケットに最も近い各テンショナのそれぞれのブラケット本体の一端に配置されている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
8. 第１の取付手段および第２の取付手段が、各テンショナの縦方向の長さに沿って概略対応する位置にそれぞれ配置されている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
9. 第１の取付手段および第２の取付手段が、従動スプロケットに最も近い各テンショナのそれぞれのブラケット本体の一端に配置されている、
   請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
10. 剛性連接部材の第１の端部の第１のテンショナへの取付位置が、剛性連接部材の第２の端部の第２のテンショナへの取付位置と異なっている、
    請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
11. 第１のテンショナおよび第２のテンショナが同一のサイズである、
    請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
12. 第１のテンショナおよび第２のテンショナが異なるサイズである、
    請求項１に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。

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