JP2010007756A - テンショニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 チェーン伸びの増加とともにチェーンに対する押付力を増加させる。
【解決手段】 枢支端２０の周りを回動自在な自由端２１に開孔２１ａが形成されたテンショナアーム２と、テンショナアーム２を枢支端２０の周りに回動させるための油圧テンショナ３と、自由端２１の開孔２１ａに回転自在に支持されかつ開孔２１ａの中心Ｏからオフセットされた位置にピン挿入孔４０ａを有するボス部４０を有し、ボス部４０から油圧テンショナ３の側まで延びかつ油圧テンショナ３のピストン３ａ先端が当接するレバー部４１を有するレバーアーム４と、一端が固定壁５０に取り付けられ、他端がレバーアーム４のボス部４０のピン挿入孔４０ａに挿入されたピン５とを設ける。油圧テンショナ３のピストン３ａの伸長時には、レバーアーム４がピン５の周りを回動することにより、テンショナアーム２の自由端２１のチェーン１０４側への押込量が増加している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、チェーンに張力を発生させるためのテンショニング装置に関し、詳細には、チェーン伸びの増加とともにチェーンに対する押付力を増加させるための構造の改良に関する。

チェーンに張力を発生させるテンショニング装置として、従来より種々のものが用いられている。例えば、実開昭５２−３４３７７号公報の第１図に示すテンショニング装置は、チェーンに当接するカム面を有するカム板と、カム板に係止され、チェーンの伸長時にカム面がチェーンの側に入り込むようにカム板を回動させるバネとから構成されている。

また、実開昭５２−９９４７８号公報の第１図および第２図に示すテンショニング装置は、チェーンが摺動するテンショナアームと、テンショナアームの背面に当接するカム面を有するカム板と、チェーンの伸長時にカム面がテンショナアームの背面側に入り込むようにカム板を回動させるバネとから構成されている。

しかしながら、上記各公報に示すテンショニング装置においては、チェーン伸長時にカム面がチェーンまたはテンショナアーム側に入り込む際には、バネの弾性変形量が減少しており、したがって、バネ力が減少している。このため、バネからカムを介してチェーンに作用する押付力も減少することになる。
実開昭５２−３４３７７号公報（第１図参照） 実開昭５２−９９４７８号公報（第１図および第２図参照）

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、チェーン伸びの増加とともにチェーンに対する押付力を増加させることができるテンショニング装置を提供する点にある。

請求項１の発明に係るテンショニング装置は、チェーン摺動面を有し、枢支端の周りを回動自在な自由端に開孔が形成されたテンショナアームと、テンショナアームを枢支端の周りに回動させるようにテンショナアームの自由端に作用する油圧テンショナと、自由端の開孔に回転自在に支持されかつ開孔の中心からオフセットされた位置にピン挿入孔を有するボス部を有するとともに、ボス部の一端においてボス部と一体に設けられ、ボス部から油圧テンショナの側まで延びかつ油圧テンショナのピストン先端が当接するレバー部を有するレバーアームと、一端がテンショナアームの周囲の固定壁に取り付けられるとともに、他端がレバーアームのボス部のピン挿入孔に挿入されたピンとを備えている。油圧テンショナのピストンの伸長時には、レバーアームがピンの周りを回動することによって、テンショナアームの自由端のチェーン側への押込量が増加するようになっている。

請求項１の発明によれば、運転中にチェーンに弛みが生じたとき、油圧テンショナのピストンが伸長する。すると、レバー部がピストンで駆動されることにより、レバーアームのボス部がテンショナアーム自由端の開孔内を回転しつつピンの周りを回動する。このとき、ピンが、テンショナアーム自由端の開孔中心からオフセットされて（つまり偏芯して）設けられているので、レバーアームのボス部がピンの周りを回動するにつれて、ボス部はチェーンの側に突出し、これにより、テンショナアーム自由端の開孔を介してテンショナアーム自由端をチェーンの側に移動させる。その結果、テンショナアーム自由端のチェーン側への押込量が増加する。

この場合には、レバーアームのレバー部に作用する押付力が油圧テンショナの油圧によるものであるため、当該押付力は油圧テンショナのピストンの突出によって変化せず、一定に保つことが可能である。したがって、運転中、レバーアームのレバー部には、常時一定の押付力が作用しており、このため、テンショナアーム自由端がチェーン側に及ぼす押付力は、油圧テンショナのピストン突出量の増加にともなって、テンショナアーム自由端のチェーン側への押込量が増加するにつれて、増加することになる。

請求項２の発明では、請求項１において、ピンの一端が固定壁に固定されており、他端がボス部のピン挿入孔に回転自在に支持されている。

この場合には、油圧テンショナのピストン伸長時に、レバーアームのボス部がテンショナアーム自由端の開孔内を回転する際には、ボス部はピンの他端の外周面の周りを摺動しつつ回転する。

請求項３の発明では、請求項１において、テンショナアームの枢支端に長孔が形成されており、枢支端は長孔に挿入されたピンを介して固定壁に枢支されている。

この場合、レバーアームのボス部がピンの周りを回動した際に、ボス部がテンショナアームの枢支端に向かってまたは枢支端から離れる側に若干量移動する結果、テンショナアームの枢支端が若干量移動するが、このとき、枢支端に長孔が形成されていることにより、この移動量を吸収できる。

以上のように、本発明に係るテンショニング装置によれば、テンショナアームの自由端に開孔を形成して開孔内にレバーアームのボス部を回転自在に設け、開孔中心からオフセットされた位置においてボス部にピン挿入孔を形成し、ピンの一端を周囲の固定壁に取り付けかつ他端をピン挿入孔に挿入し、ボス部から油圧テンショナの側まで延びかつ油圧テンショナのピストン先端が当接するレバー部をレバーアームに設けたので、油圧テンショナのピストンの伸長時には、レバーアームのボス部がテンショナアーム自由端の開孔内を回転しつつピンの周りを回動することによって、レバーアームのボス部がチェーンの側に突出し、テンショナアーム自由端のチェーン側への押込量が増加する。

この場合には、レバーアームのレバー部に作用する押付力が油圧テンショナの油圧によるものであるため、当該押付力は油圧テンショナのピストンの突出によって変化せず、一定に保つことが可能である。このため、テンショナアーム自由端がチェーン側に及ぼす押付力は、油圧テンショナのピストン突出量の増加（したがってチェーン伸びの増加）にともなって、テンショナアーム自由端のチェーン側への押込量が増加するにつれて、増加させることができる。

図１ないし図４は、本発明の一実施例によるテンショニング装置を説明するための図であって、図１は本実施例によるテンショニング装置を採用するタイミングチェーンシステムの正面概略図、図２はタイミングチェーンシステム（図１）においてチェーンが伸びた状態を示す図、図３は図１のIII-III線断面図、図４はレバーアームの作動を説明するための図であって、（ａ）がチェーン伸長前の状態を示し、（ｂ）がチェーン伸長後の状態を示している。

図１および図２に示すように、このタイミングチェーンシステム１００は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられるクランクスプロケット１０１と、カムシャフトに取り付けられるカムスプロケット１０２、１０３と、これらのスプロケット１０１、１０２、１０３に巻き掛けられたタイミングチェーン１０４とを備えている。なお、図中の矢印は、スプロケットの回転方向を示している。

タイミングチェーン１０４の弛み側スパンには、テンショニング装置１が設けられている。テンショニング装置１は、枢支端２０およびその周りを回動自在な自由端２１を有し、チェーン１０４が摺動するチェーン摺動面２ａを有するテンショナアーム２と、テンショナアーム２を枢支端２０の周りに回動させるようにテンショナアーム２の自由端２１に作用する油圧テンショナ３と、テンショナアーム２の自由端２１に連結されたレバーアーム４とを備えている。

図３に示すように、テンショナアーム２の自由端２１には、開孔２１ａが形成されている。一方、レバーアーム４は、円柱状のボス部４０と、ボス部４０の一端（図３左端）においてボス部４０と一体に設けられ、ボス部４０から油圧テンショナ３の側まで延びるレバー部４１とを有しており（図１、図２参照）、ボス部４０は、テンショナアーム２の自由端２１の開孔２１ａに回転自在に支持されている。

ボス部４０は、開孔２１ａの中心線Ｃ_Ｌから上方にオフセットされた位置（中心線Ｃ_ＬＰ参照）にピン挿入孔４０ａを有している。一方、テンショナアーム２の周囲の固定壁（例えばシリンダブロック）には、ピン５の一端が固定されており、ピン５の他端はレバーアーム４のボス部４０のピン挿入孔４０ａに挿入されている。ボス部４０は、ピン５の周りを回転自在になっている。

レバーアーム４のレバー部４１には、凹面４１ａが形成されており、油圧テンショナ３のピストン３ａの先端は、凹面４１ａに当接している。

また、テンショナアーム２の枢支端２０には、長孔２０ａが形成されており、枢支端２０は、長孔２０ａに挿入されたピン２５を介して、シリンダブロック等の固定壁に枢支されている。

次に、本実施例の作用効果について説明する。
図１および図４（ａ）に示すように、タイミングチェーン１０４が摩耗により伸長する前の状態において、油圧テンショナ３のピストン３ａからレバーアーム４のレバー部４１に作用する押付力をＦ_１とする。この押付力Ｆ_１により、レバー部４１およびボス部４０は、ピン５の周りを図示反時計回りに回転しようとする。その結果、レバーアーム４のボス部４０は、テンショナアーム２の自由端２１の開孔２１ａを介して、自由端２１をチェーンの側に押し付ける。このとき、チェーンから自由端２１に作用する反作用の力をＦ_２とする。また、押付力Ｆ_１の作用線とピン５の中心Ｏ_ｐとの距離をＬ_１とし、力Ｆ_２の作用線とピン５の中心Ｏ_ｐとの距離をＬ_２とする。

ここで、ピン５の中心Ｏ_ｐに関して、モーメントの釣合いの式を立てると以下のようになる。
Ｆ_１・Ｌ_１＝Ｆ_２・Ｌ_２
これをＦ_２について解いて、
Ｆ_２＝Ｆ_１・Ｌ_１/Ｌ_２ …（１）

次に、タイミングチェーン１０４が摩耗により伸長すると、図２に示すように、油圧テンショナ３のピストン３ａが伸長して、レバーアーム４のレバー部４１を押圧し、レバー部４１を図示反時計回りに回動させる。これにより、レバーアーム４のボス部４０は、ピン５の周りを回動してチェーンの側（図示右側）に突出する（図４（ｂ）参照）。その結果、テンショナアーム２の自由端２１のチェーン側への押込量が増加する（図２中の押込増加量Ｔ参照）。

このとき、図４（ｂ）に示すように、油圧テンショナ３のピストン３ａからレバーアーム４のレバー部４１に作用する押付力は、油圧テンショナ３に供給される油圧が一定である限り、Ｆ_１のままである。ここで、押付力Ｆ_１の作用線とピン５の中心Ｏ_ｐとの距離をＬ_１’とすると、レバー部４１はピン５の中心Ｏ_ｐの周りを回動するので、Ｌ_１’＝Ｌ_１である。また、レバーアーム４のボス部４０がテンショナアーム２の自由端２１をチェーンの側に押し付けることにより、チェーンから自由端２１に作用する反作用の力をＦ_２’とし、力Ｆ_２’の作用線とピン５の中心Ｏ_ｐとの距離をＬ_２’とするとき、ピン５の中心Ｏ_ｐに関するモーメントの釣合いの式は、以下のようになる。
Ｆ_１・Ｌ_１’＝Ｆ_２’・Ｌ_２’
ここで、Ｌ_１’＝Ｌ_１であるから
Ｆ_１・Ｌ_１＝Ｆ_２’・Ｌ_２’
これをＦ_２’について解いて、
Ｆ_２’＝Ｆ_１・Ｌ_１/Ｌ_２’ …（２）
（１）、（２）式の右辺を比較すると、Ｌ_２’＜Ｌ_２であるから
Ｆ_２’＞Ｆ_２
となる。

このように、テンショナアーム２の自由端２１がチェーン側に及ぼす押付力は、油圧テンショナ３のピストン突出量の増加にともなってテンショナアーム２の自由端２１のチェーン側への押込量が増加するにつれて、増加することになる。

ところで、チェーンが摩耗していない初期の運転状態においては、チェーンに対する押付力は大きくなくてもよく、大きすぎると却ってチェーンを摩耗させたり、テンショナアームのチェーン摺動面の摩耗が促進されたりする。

本実施例においては、上述したように、チェーンの摩耗時には、レバーアームのボス部がチェーンの側に突出していくことでチェーンに対する押付力を増大させることができるので、チェーンが摩耗していない初期の運転時には、油圧テンショナの油圧を下げて、チェーンに対する押付力を小さくすることが可能である。これにより、初期の運転時にチェーンの摩耗を低減でき、エンジンの燃費を改善できる。

本発明の一実施例によるテンショニング装置を採用するタイミングチェーンシステムの正面概略図である。 タイミングチェーンシステム（図１）においてチェーンが伸びた状態を示す図である。 図１のIII-III線断面図である。 レバーアームの作動を説明するための図であって、（ａ）はチェーン伸長前の状態を示し、（ｂ）はチェーン伸長後の状態を示している。

符号の説明

１： テンショニング装置

２： テンショナアーム
２０： 枢支端
２１： 自由端
２１ａ： 開孔

３： 油圧テンショナ
３ａ： ピストン

４： レバーアーム
４０： ボス部
４０ａ： ピン挿入孔
４１： レバー部

５： ピン

５０： 固定壁

１０４： チェーン

Ｏ： 開孔中心

Claims (3)

1. テンショニング装置であって、
   チェーンが摺動するチェーン摺動面を有し、枢支端の周りを回動自在な自由端を有するとともに、前記自由端に開孔が形成されたテンショナアームと、
   前記テンショナアームを前記枢支端の周りに回動させるように前記テンショナアームの前記自由端に作用する油圧テンショナと、
   前記自由端の前記開孔に回転自在に支持されかつ前記開孔の中心からオフセットされた位置にピン挿入孔を有するボス部と、前記ボス部の一端において前記ボス部と一体に設けられ、前記ボス部から前記油圧テンショナの側まで延びかつ前記油圧テンショナのピストン先端が当接するレバー部とを有するレバーアームと、
   一端が前記テンショナアームの周囲の固定壁に取り付けられるとともに、他端が前記レバーアームの前記ボス部の前記ピン挿入孔に挿入されたピンとを備え、
   前記油圧テンショナの前記ピストンの伸長時に、前記レバーアームが前記ピンの周りを回動することによって、前記テンショナアームの前記自由端のチェーン側への押込量が増加している、
   ことを特徴とするテンショニング装置。
2. 請求項１において、
   前記ピンの前記一端が前記固定壁に固定されており、前記他端が前記ボス部の前記ピン挿入孔に回転自在に支持されている、
   ことを特徴とするテンショニング装置。
3. 請求項１において、
   前記テンショナアームの前記枢支端に長孔が形成されており、前記枢支端は前記長孔に挿入されたピンを介して、前記固定壁に枢支されている、
   ことを特徴とするテンショニング装置。

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