JP2009509101A - 摩擦減衰ブレードテンショナ - Google Patents

Abstract

チェーンテンショナ１２は、ブレードスプリング２４およびくさび状ピストン２６を具備するテンショナアームを有している。一対のポール２８の相補的な摩擦面がくさび状ピストン２６に押接して、ブレードテンショナ１２の動きを減衰させ、これによってチェーンを緊張させる。各ポール２８は、スプリング付勢によって、ピストン２６に一緒に押し付けられる。ブレードテンショナ１２およびくさび状特徴部分の組合せは、ブレードテンショナ単独の場合よりも良好なチェーン制御を提供する。このシステムは、エンジンからの液圧を何ら必要としない。
【選択図】 図１

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、くさび作用の摩擦により減衰されるブレードテンショナに属する。

チェーン・スプロケットシステムの運転中のチェーンの振動は、ノイズを発生させ、チェーンを摩耗させる。チェーンテンショナまたはチェーンガイドによってチェーンに張力を付与すると、チェーンの振動が低減する。チェーンが摩耗すると、チェーンは伸び、張力を維持しかつチェーンを制御するためにテンショナを調整することが必要になる。

1999年9月14日に発行された「機械式摩擦テンショナ（MECHANICAL FRICTION TENSIONER）」という名称の米国特許第5,951,423号明細書は、スプリング付勢された２つのくさび状ブロックを押圧するくさび状のプランジャーを備え、チェーン弛み時にチェーンに最小の力を維持させる機械式チェーンテンショナについて開示している。このテンショナは、従来の液圧テンショナの利点を有しているが、スプリング付勢されたくさび状ブロックおよび摩擦減衰を用いることによって液圧システムを取り除いている。

2000年11月14日に発行された「チェーン駆動機構用テンショナ装置（TENSIONER DEVICE FOR CHAIN DRIVE MECHANISM）」という名称の米国特許第6,146,300号明細書は、ラチェット部分およびオイル充填部分を有するテンショナについて開示している。ラチェットは、一列のラチェット歯を有しかつテンショナアームと一体のハウジングに嵌挿されたプランジャーを有している。スプリングが、プランジャーをハウジングの外側に押し出すように付勢している。ハウジングに枢支されかつラチェット歯と噛み合うポールがハウジングに向かう側への動きを防止する。オイル充填部分は、ピストンを摺動自在に受け入れる穴を有するハウジングと、ハウジングおよびピストン間に作用してピストンをハウジングから離れる側に付勢する圧縮スプリングとを有している。停止機構は、第１のハウジングの開放端に形成された円錐面と、円錐面およびプランジャー外周面の間で限定される環状空間にくさび状に嵌入されるスプリング付勢の複数のボールとを有している。

2000年12月5日に発行された「可撓性ブレードアームを有する液圧テンショナ（HYDRAULIC TENSIONER HAVING A FLEXIBLE BLADE ARM）」という名称の米国特許第6,155,941号明細書は、スプリングブレードを有するテンショナアームと液圧テンショナとを備えたチェーンテンショナについて開示している。液圧テンショナはテンショナアームの端部に力を加える。アームは、一方の端部が枢支され、他方の端部がテンショナピストンに支持されている。アームに張力を提供するために、ブレードスプリングがプラスチックシューに挿入されている。

チェーン・スプロケットシステムにおけるチェーンの振動を減衰させるために、チェーンの全寿命にわたって振動減衰が改善されたチェーンテンショナの必要性が当分野には存在している。すなわち、本発明は、振動減衰性能を向上できるブレードテンショナ装置を提供しようとしている。

チェーンテンショナは、ブレードスプリングおよびくさび状ピストンを有するテンショナアームを備えている。一対のポールの相補的な摩擦面がくさび状ピストンを押圧して、ブレードテンショナの動きを減衰させ、これにより、チェーンを緊張させている。各ポールは、スプリング付勢によって一緒にピストンに押し付けられている。ブレードテンショナとくさび作用の特徴部分との組合せは、ブレードテンショナ単独の場合よりも良好なチェーン制御を提供する。このシステムは、エンジンからの液圧を何ら必要としない。

チェーン用ブレードテンショナシステムは、弧状に湾曲したチェーン摺動面と、ブラケットに枢支された基端部と、先端部とを有するブレードシューを備えている。このシステムはさらに、ブレードシューに接触してチェーン摺動面を支持するブレードスプリングを有している。このシステムはまた、テーパ状の側面を有するピストンを備えている。ピストンは、チェーン摺動面と逆側のブレードシューの側から延び出ている。また、システムは、一対のポールを有している。各ポールは、ピストンのテーパ状側面を摺動自在に支持するための相補的な面を有している。ポールの相補的な面は、ピストンのテーパ状側面が各ポール間に受け入れられるように互いに対向している。システムはさらに、各ポールを互いの側に付勢する付勢装置を有している。ピストンのテーパ状側面と各ポールの相補面との間の摩擦力が、ブレードスプリングの変形および復元の双方に対する抵抗力となっている。

本発明の一実施態様においては、シュー摺動面が、ブレードシューの先端部を摺動可能に受け止めている。付勢装置は、一対のスプリングを有していることが好ましく、この一対のスプリングは、コイルスプリングであるのが望ましい。他の実施態様においては、付勢装置が、各ポールに接触する捩りスプリングである。各ポールは、差し込みピン（dowel）上に嵌め込むことが好ましく、各差し込みピンは、ブラケットに取り付けられた取付ブロックに摺動自在に嵌挿される。ブラケットは、鋼製の打抜きブラケットとするのが望ましい。

チェーン振動の減衰およびチェーンの緊張を同時に行ってチェーンを制御する方法は、チェーンに摺動自在に接触してチェーンを緊張させるように弧状に湾曲したチェーン摺動面を有しかつブレードスプリングに支持されたレードシューを回転自在に取り付けることを含んでいる。この方法はさらに、ブレードスプリングを支持するピストンのテーパ状の側面を、一対のポールの相補的な面の間にくさび状に押し込むことを含んでいる。各ポールは、付勢装置によって互いの側に付勢されており、チェーンからの力の作用下でブレードスプリングの変形および復元の双方に対する摩擦抵抗力を提供する。

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、ブレード式テンショナの動きを減衰させるために、くさび状ピストンに押接する摩擦ポールという技術思想を用いている。ピストン上に加わる力、したがって各ポールを押開する力は、ピストンをポールに対して縮退状態に戻すのに必要な力より何倍も高くてもよい。加えられる力はクーロン摩擦力であり、チェーンが振動しようとするときにチェーンの動きを低減させる。チェーンが摩耗すると、テンショナのブレードシューは、チェーンの伸びを補償してチェーンを緊張させるために、さらに外側に湾曲しなければならない。ピストンがブレードシューに取り付けられているので、ポールおよびピストン間の接触位置は、チェーンの摩耗とともに変化する。ポールがスプリング付勢されているので、チェーンが摩耗したときでもポールはピストンとの接触を維持している。したがって、テンショニングシステムは、チェーンの全寿命にわたって自己調整能的である。また、このシステムは、機能するのにエンジンからの油圧を何ら必要としないので、エンジンのクランキング中であってもエンジン油圧が利用可能になる前でも、完全に機能可能状態にある。テンショナブレードおよびくさびの組合せによって、機械式テンショナが液圧テンショナのような性能を発揮する。

部品は簡単な粉末金属部品であり、良好な耐久性を得るために硬化処理される。ピストンおよびポールは、高い摩擦係数を有する硬化処理鋼から作製するか、または、金属射出成形（ＭＩＭ）法で成形された鋼−プラスチック複合材から作製するのが望ましい。鋼−プラスチック複合材は、鋼約８０％、プラスチック約２０％とするのが好ましい。

本発明の一実施態様においては、ピストンがブレードスプリングにリベット止めされ、ブレードスプリングが戻りのスプリング力を提供する。ブレードスプリングはまた、ピストンを所定位置に保持し、チェーンがその上に載るプラスチック面を支持している。テンショニングシステムはまた、ピストンに直交する２つのスプリングを有しており、その設計は、限られた空間要求の下で使用するために小型化される。摩擦減衰の量は、スプリング力とポールおよびピストンの角度とを調整することによって調節される。ピストンのくさびの角度の増加は、ピストンがポールから縮退するのに抵抗する摩擦力低減させる。

図１に示す本発明の一実施態様においては、チェーンテンショナ１２が、先端部１８と、基端部と、チェーン摺動面２２とを有する弧状に湾曲したテンショナアーム１４を有している。アームの基端部は、回動ピン１６によってエンジンハウジングまたはブラケットに枢支されている。ブレードシューの先端部１８は、摺動ブロック２０上を摺動する。アーム１４は、チェーン摺動面２２を支持するブレードスプリング２４を有している。

テンショナアーム１４のチェーン摺動面２２と逆側の凹面側から延びているのは、以下ピストンとして記述されるくさびブロック２６である。ピストン２６は、直線状に延びるとともに、ブレードシューから離れる側にテーパ状になっている一対の側面を有している。ピストン２６の側面は、くさび角３８を形成するようにテーパ状になっており、このくさび角度３８は、摩擦減衰力を調整するように変えられる。ピストン２６は、以下ポールとして記述される２つのくさび受止めブロック２８、２９の間で挟持されている。ポール２８、２９は、ピストンのテーパ状くさび面と相補的な傾斜面を有している。ポール２８、２９は、取付ブロック３２、３３から延びる２つのコイルスプリング３０、３１によってくさびブロックの側に押圧されている。取付ブロックは、好ましくは、エンジンハウジングまたは鋼製の打抜きブラケットに取り付けられており、スプリング３０、３１は、好ましくは、ポール２８、２９に取り付けられかつスプリングおよび取付ブロックの中心を貫通して延びる差し込みピン３４、３５に支持されている。ポール２８、２９はまた、好ましくは、チェーンからの力の作用下でポールの回転を防止するために、支持面によって先端面３６、３７で支持されている。

あるいは、ピストン２６の側面を僅かに湾曲させてもよく、この場合、ポール２８、２９のテーパ状くさび面についても、ピストン２６の湾曲したテーパ状くさび面または側面と相補的な湾曲状傾斜面となるだろう。湾曲した側面を有するピストンおよびポールを用いることによって、ポールおよびピストン間の接触点が、直線状の側面を有するピストンおよびポール間の接触点と異なるものになり、これにより、荷重摩擦曲線も異なる形になるだろう。

鋼製の打抜きブラケットは、好ましくは、ブレードシュー用の回動ピンを保持し、ブレードシューの先端部が当接する支持面を提供し、さらに、ポールの取付部を保持している。好ましい実施態様においては、単一片の打抜き鋼を用いて、テンショナ取付用のブラケット、テンショナアーム先端部の受け止め用の摺動ブロック、差し込みピン受け入れ用の取付装着ブロック、およびポール支持用の支持面を構成している。支持面および摺動ブロックは、好ましくは、一片の打抜き鋼片の３つの側面に切り込みを入れてそれを上方に折り曲げることによって、水平の棚として構成されている。取付ブロックは、好ましくは、一片の打抜き鋼片の３つの側面に切込みを入れてそれをポールに面するように上方に折り曲げることによって、それぞれを垂直片として構成されている。

図２に示す本発明の他の実施態様においては、チェーンテンショナ４２が、２つのポールの外側の面に接触して各ポール２８、２９をピストン２６の側に押圧する捩りスプリング４４を有している。この実施態様においては、単一の捩りスプリング４４が、図１のチェーンテンショナ１２の一対のコイルスプリング３０、３１に置き換わっている。

本発明の適用分野は、オイルポンプ駆動、短中心間距離駆動、カム・イン・ブロック駆動およびバランスシャフト駆動を含むが、これらには限定されない。本発明はまた、減衰が必要でありながらテンショナまたは圧力用のオイル供給がないトランスファケースおよびトランスミッション駆動用のチェーンスナッバとして応用することもできる。本発明は、エンジンからの油圧を何ら必要とせず、ポールの表面を潤滑するごく少量のオイルを要するのみである。

図３Ａには、チェーンに負荷をかける前のチェーンテンショナ１２の組立体が示されている。コイルスプリング３０、３１は伸びており、ポール２８、２９は互いに接触している。負荷をかけると、図３Ｂに示すように、チェーンにより加えられる下向きの力５２が、テンショナアーム１４を平坦状にして長くし、ブレードスプリング２４およびピストン２６を下方に押す。ピストン２６がポール２８、２９の中に押し込まれると、ポール５４、５６が僅かに分離する。コイルスプリング３０、３１は、ポール２８、２９の分離に抵抗する。図３Ｃに示すように、チェーンが摩耗して長くなると、テンショナのブレードシュー２２が、チェーンの伸びを補償してチェーンを緊張させるように、外側６２の方向にさらに湾曲しなければならない。ピストン２６がブレードシュー２２に取り付けられているので、ポール２８、２９とピストン２６との間の接触位置は、チェーンの摩耗とともに変化する。この湾曲は、ポール２８、２９に接触するピストン２６の面の間の摩擦によって抵抗を受けて減衰される。ポールがスプリング付勢されているので、ピストンが上方に移動するにつれて、コイルスプリング３０、３１がポール２８、２９を内側６４、６６の方向に押圧し、これにより、チェーンが摩耗してもポール２８、２９のピストン２６との摩擦接触状態を維持する。

図４を参照すると、種々のタイプのテンショナについて、概略の荷重−変位曲線が示されている。従来の液圧テンショナまたは摩擦テンショナの場合、ピストンをハウジングの側に押し込むのに大きな力が必要であり（曲線７２参照）、限界値に達するまで変位を増大させる（曲線７４参照）。従来のテンショナのピストンの変位は、曲線７６、７８を経由して初期または出発点の変位点に戻る。このような特性により、これらのタイプのテンショナが、ピストンをハウジング側に押圧するのに必要な力を介して、チェーン振動の減衰を提供できるのである。

曲線８０は、ブレードスプリングのみの場合の変位を示しており、投入されるすべての力が出てくるので減衰を全くもたらさない。曲線８２、８４は、本発明に用いるプラスチックブレードシューの変位を示している。プラスチックブレードシューは、従来の液圧テンショナおよび摩擦テンショナよりもさらも緩やかに変形しかつ復元しており、いくらかの減衰をもたらす。曲線８２および８４間の違いは、ブレードテンショナのプラスチックの曲げに起因している。

本発明のくさび作用の特徴部分を備えたブレードテンショナは、曲線７２、７４、７６および７８に従う。ブレードシュー２２を押圧するのに必要な力は、ピストン２６をスプリング付勢のポール２８、２９の間にくさび状に押し込むことによって曲線７４まで増大する。続いて、ブレードスプリング１４は、曲線７６および７８において、ブレードシューをその元の状態に引き戻す。

本発明のテンショナの利点の一つは、液圧を必要としない点にある。したがって、液圧が存在していない最初のエンジン始動の際にも、チェーンは、本発明のテンショナによって緊張させられている。

ポールの動きは、テンショナアームの長さ方向に動くように図示されているが、ピストンおよびポールは、本発明の精神の範囲内で、ピストンの長さに沿って延びる軸の回りで空間が許す任意の方向に回転してもよい。

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。

コイルスプリングを備えた本発明の第１の実施態様を示している。 定荷重渦巻ばね（Neg’ator spring）を備えた本発明の第２の実施態様を示している。 最小負荷における図１の実施態様を示している。 新品のチェーンの負荷における図１の実施態様を示している。 摩耗したチェーンの負荷における図１の実施態様を示している。 いくつかのテンショニング装置における概略の荷重−変位曲線を示している。

符号の説明

１２： ブレードテンショナ
２２： ブレードシュー
２４： ブレードスプリング
２６： くさび状ピストン
２８，２９： ポール

Claims (10)

1. チェーン用ブレードテンショナシステムであって、
   弧状に湾曲したチェーン摺動面と、ブラケットに枢支された基端部と、先端部とを有するブレードシューと、
   チェーン摺動面を支持するためにブレードシューに接触しているブレードスプリングと、
   テーパ状側面を有し、チェーン摺動面と逆側のブレードシューの面から延びるピストンと、
   ピストンのテーパ状側面を摺動自在に支持するとともに、ピストンのテーパ状側面をそれぞれの間に受け入れるように互いに対向する相補的な面をそれぞれ有する一対のポールと、
   各ポールを互いの側に向かって押圧する付勢装置とを備え、
   ピストンのテーパ状側面と各ポールの相補面との間の摩擦力が、ブレードスプリングの変形および復元の双方に対する抵抗力となっている、
   チェーン用ブレードテンショナシステム。
2. ブレードシューの先端部を摺動自在に受け止めるためのシュー摺動面をさらに備えている、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
3. 付勢装置が一対のスプリングを有している、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
4. １対のスプリングがコイルスプリングである、
   請求項３に記載のブレードテンショナシステム。
5. 付勢装置が、一対のポールに接触する捩りスプリングを含んでいる、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
6. 各ポールが差し込みピンに取り付けられており、各差し込みピンは、ブラケットに取り付けられた取付ブロックに摺動自在に設けられている、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
7. ブラケットが鋼製の打抜きブラケットである、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
8. ピストンがブレードスプリングにリベット止めされている、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
9. ピストンのテーパ状側面と、ピストンのテーパ状側面を摺動自在に支持するポールの相補面とが湾曲している、
   請求項１に記載のブレードテンショナシステム。
10. チェーン振動の減衰およびチェーンの緊張を同時に行うことによってチェーンを制御するための方法であって、
    ａ）チェーンに摺動自在に接触してチェーンを緊張させるために、ブレードスプリングによって支持されかつ弧状に湾曲したチェーン摺動面を有するブレードシューを回転自在に取り付ける工程と、
    ｂ）チェーンからの荷重の作用下でブレードスプリングの変形および復元の双方に対する摩擦抵抗力を生じさせるために、ブレードスプリングを支持するピストンのテーパ状側面を、付勢装置により互いの側に向かって押圧される一対のポールの相補的な面の間にくさび状に押入する工程と、
    を備えた方法。

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