JP4448959B2 - テンショナー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２輪車や４輪車等に使用されるチェーンやタイミングベルト等の張力を一定に保つためのテンショナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テンショナーは、例えば自動車やバイク等のチェーンやタイミングベルトに伸びや緩みが生じた場合に、当該チェーンやタイミングベルトを一定の方向に押したり、あるいは引いたりすることによりその張力を一定に保つ装置である。
【０００３】
図７は従来より用いられているテンショナー５０の縦断面図、図８はその軸受け部分を示す横断面図である。図において、ケース５１の内部には第１のシャフト部材５２及び第２のシャフト部材５３が挿入，組み付けられている。前記ケース５１には、フランジ部５１ａがケース５１の外部に突出して形成されており、このフランジ部５１ａには、取付け孔５１ｂが形成されている。この取付け孔５１ｂに、図示しないボルト等を挿通させてケース５１をエンジン等に取付けるようになっている。
【０００４】
前記第１のシャフト部材５２及び第２のシャフト部材５３の組み付けは、第１のシャフト部材５２の外周部に雄ねじ部を形成する一方、第２のシャフト部材５３の内周部に雌ねじ部を形成し、これらの各ねじ部を螺合させて行う。組み付けられた第１のシャフト部材５２及び第２のシャフト部材５３は、第１のシャフト部材５２の後端部５２ａをケース５１の嵌合孔５８に嵌合させ、ケース５１と接触させることによりケース５１内に支持される。また、組み付けた状態では、第２のシャフト部材５３は、第１のシャフト部材５２の長さの前側、略半分程度に螺合しており、第２のシャフト部材５３が螺合していない後側の略半分部分には捩じりばね５４が外挿されている。
【０００５】
捩じりばね５４は、一端５４ａが軸方向と交差する方向から第１のシャフト部材５２に係止され、他端５４ｂがケース５１の所定位置に係止されている。従って、捩じりばね５４を捩じって所定の荷重を付与させた状態で組み立てると、捩じりばね５４の付勢力により、第１のシャフト部材５２が回転するようになっている。
【０００６】
第２のシャフト部材５３は筒状となっており、第１のシャフト部材５２の前側の略半分程度が螺合状態で挿入される。この第２のシャフト部材５３における第２のシャフト部材５２との螺合部分は、挿通する軸受け５５によって支持されている。軸受５５は、ケース５１の先端部分に固定されている。
【０００７】
図８は軸受部分の断面図であり、軸受５５には、略小判型形状等からなる非円形の摺動孔５５ａが形成されている。また、第２のシャフト部材５３の外周は、摺動孔５５ａと同形状の非円形に形成されており、したがって、第２のシャフト部材５３を軸受５５に挿入することにより、第２のシャフト部材５３はその回転が拘束されるようになっている。
【０００８】
前記従来におけるテンショナー５０は、捩じりばね５４の付勢力が第１のシャフト部材５２に作用し、この第１のシャフト部材５２が回転しても、螺合する第２のシャフト部材５３は回転することがない。このため、第１のシャフト部材５２を回転させる捩じりばね５４の付勢力が第２のシャフト部材５３の推進力に変換され、第２のシャフト部材５３が伸出する。これにより第２のシャフト部材５３は、図示しないタイミングベルトやチェーンを常に押しつけるため、これらに一定の張力を付与する。
【０００９】
なお、この従来におけるテンショナー５０では、第２のシャフト部材５３の先端にキャップ５６が取付けられ、このキャップ５６が、図示しないチェーン又はタイミングベルトに直接又は間接的に当接している。また、ケース５１の後端部に、シールボルト５７を螺合させることによりシールが行われ、埃、水等の侵入を防いでいる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、２輪車や４輪車に用いられるタイミングチェーンのオートテンショナー等においては、負荷の低入力時（小回転時）における追従性と、高入力時（高回転時）においてテンショナーの過作動（過回転）を防いで適切なブレーキ作用を行う耐作動性という相反する特性が要求される。これに対し、従来におけるテンショナーは外部入力に対してリニアな追従性であり、エンジンの運転条件によって大きく変動する外部入力荷重に対して、前記捩じりばねに設定する初期荷重を、前記追従性に主眼をおいて設定すると耐作動性が不十分となり、逆に、高入力時に主眼をおいて設定すると前記追従性が低下するという難しい問題がある。
【００１１】
本発明は前記問題点に鑑みて創案されたものであり、低入力時の追従性が良好であると同時に、高入力時における耐作動性にも優れるテンショナーの提供をその目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明は、ねじ部によって螺合した第１のシャフト部材及び第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ばねと、前記第１のシャフト部材、第２のシャフト部材及びばねを収容するケースとを備え、前記第２のシャフト部材の回転を拘束して前記ばねの回転付勢力を第２のシャフト部材の一方向の推進力に変換するテンショナーにおいて、前記第１のシャフト部材に、前記シャフト部材の軸方向と直交するようにつば状に突出し、前記ケースと接触して摩擦荷重を発生する摩擦面が形成されるとともに、この摩擦面がケースと接触しない方向に所定の荷重で付勢する補助ばねを設け、前記補助ばねの付勢荷重を超える入力荷重が前記第２のシャフト部材に加わった際に前記摩擦面がケースと直接または間接的に接触することを特徴とする。
【００１３】
前記構成により、外部入力負荷が、補助ばねに設定された所定の初期荷重を超えない低入力時には、第１のシャフト部材に装着されたばねの付勢力及びねじ部のリード角等による摩擦荷重により前記追従作動を行う。外部入力荷重が補助ばねに設定された初期荷重を超える高入力時には、前記摩擦面がケースと接触して高い摩擦荷重を発生する。したがって、低入力時における追従性と、高入力時における耐作動性を同時に実現することができる。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、前記摩擦面とケースとの間に摩擦板が挿入され、前記摩擦面は、前記摩擦板を介してケースと接触することを特徴とする。この構成により、前記摩擦面とケースとが接触する際に、より高い摩擦荷重が発生することから、前記耐作動性をより高めることができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、前記補助ばねが複数のばね部材の組み合わせでなることを特徴とする。
この構成により、複数のばね間にフリクションが発生することから、外部入力の小入力時から高入力時におけるテンション作動の切換えをより緩やかに行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明にかかるテンショナー１の負荷の低入力時における縦断面図であり、図２は同じく高入力時における縦断面図である。なお、図１，図２に示す中抜きの矢印（図面左方）は、タイミングチェーン等の外部からの入力荷重を示し、矢印の大小は入力荷重の大小を示す。
図において、符号２はケースであり、ケース２の前方（図面左）には、第１の空洞部２ａが軸方向に形成されており、この第１の空洞部２ａに、相互に螺合する第１のシャフト部材３と第２のシャフト部材４が収納される。
【００１７】
ケース２の前端には開口部を有し、この開口部には前記第２のシャフト部材４の先端部分を進出可能に軸支する軸受５が押さえばね６にて固定されている。これらの構成は前記従来例と同様であり（図７及び図８参照）、第２のシャフト部材４の外形断面は非円形の小判型形状や矩形状等の非円形に形成され、また、軸受５には同様な非円形の孔５ａが形成されている。したがって、この孔５ａに嵌合する第２のシャフト部材４は、その回転が拘束されて前進及び後退のみ可能となっている。なお、第２のシャフト部材４の先端にはキャップ１２が取付けられており、このキャップ１２が、図示しないチェーンやタイミングベルトに直接又は間接的に当接している。
【００１８】
ケース２の後部には第２の空洞部２ｂが形成されている。この第２の空洞部２ｂは、前記第１の空洞部２ａより小径に形成されて補助ばね７が収納される。また、第２の空洞部２ｂの後端部分には雌ねじが螺刻され、この雌ねじ部分にシールボルト８を螺入させてシールされる。また、第２の空洞部２ｂの先端部分には前記第１のシャフト部材３の後端部３ｄが回転摺動自在に挿入される。符号９は第１のシャフト部材３の後端部３ｄを回転摺動可能に受けるシャフト受け部材である。補助ばね７は、この第２の空洞部２ｂに所定の初期荷重を有して封入される。封入された補助ばね７の付勢力は、シャフト受け部材９を介して第１のシャフト部材３をその前進方向に押圧している。
【００１９】
前記押圧される第１のシャフト部材３は、その前端部に雄ねじ部３ａが形成されている。また、第２のシャフト部材４は中空状に形成されてその内周面に雌ねじ部４ａが螺刻されている。そして、第１のシャフト部材３を第２のシャフト部材４の中空部に嵌入させてそれぞれの雄ねじ部３ａと雌ねじ部４ａを螺合させることにより相互に連結される。
【００２０】
前記連結された第１のシャフト部材３と第２のシャフト部材４の周囲には捩じりばねからなる、ばね１０が外挿される。そして、ばね１０の一端１０ａが、軸方向と直交する方向から第１のシャフト部材３に形成されたスリット３ｂに係止され、その他端は、ケース２の所定位置に係止される。従って、ばね１０を捩じって所定の初期荷重を付与させた状態で組み立てると、ばね１０の付勢力により第１のシャフト部材３が回転するようになる。この場合、第１のシャフト部材３は、前記のように第２のシャフト部材４と螺合していることから、捩じりばね１０の付勢力にて第１のシャフト部材３が回転すると、この回転は第２のシャフト部材の前進力に変換される。
【００２１】
また、第１のシャフト部材３の後端部分には、つば部３ｃが軸方向に直交するようにつば状に突出して一体として形成されている。なお、このつば部３ｃは第１のシャフト部材３に別体として取り付けるようにしてもよい。このつば部３ｃはケース２と接触することにより摩擦荷重を発生する摩擦面である。このつば部３ｃの摩擦面に対面するケース２の底面２ｃには摩擦板１１が取付けられる。これにより、図２に示すように、外部入力が大となり、前記補助ばね７の初期荷重を超える入力荷重があると、つば部３ｃと摩擦板１１が接触して高い摩擦力が生じ、第１のシャフト部材３が過度に回転しないようにブレーキをかけるようになっている。摩擦板１１の部材としては、適当な摩擦係数を有する金属又は有機系摩擦材等が使用される。なお、摩擦板１１を取り付けずに、つば部３ｃがケース２の底面２ｃに直接に接触するようにしてもよい。
【００２２】
以上のように構成されるテンショナー１において、先ず、第１のシャフト部材３に形成されたスリット３ｂに対して、第２の空洞部２ｂの先端よりドライバー等の工具を差し込んで捩じり、これにより、捩じりばね１０に初期荷重を付与する。この付与される初期荷重は、低入力時の追従性に主眼をおいて設定する。次いで、シャフト受け部材９を第１のシャフト部材３の後端部３ｄに嵌め、補助ばね７を装着し、最後にシールボルト８を螺合して補助ばね７を封入する。この封入により、補助ばね７が圧縮を受けて初期荷重としての付勢力が発生する。この付勢力により、シャフト受け部材９が、第２の空洞部２ｂ先端部のストッパ部２ｄに突き当たる。このように、封入時において所定の初期荷重を発生するように補助ばね７の付勢力が計算されている。なお、シールボルト８の締め込み量の調整により、補助ばね７に発生する付勢力を調整することが可能である。
【００２３】
前記補助ばね７が封入されると、補助ばね７の付勢力により第１のシャフト部材３が押圧されて左方向にわずかに移動する。この移動により、第１のシャフト部材３のつば部３ｃと摩擦板１１の間に空隙Ｇが発生し、摩擦板１１は作用していない状態となる。外部入力が低入力時である場合には、この状態にてテンション作動を行う。すなわち、第２のシャフト部材４が外部入力荷重により押し戻されて後退しようとする力と、捩じりばね１０の付勢力等により第２のシャフト部材４が前進しようとする力とが均衡し、タイミングベルトやチェーンの張力が常に一定に保たれる。
【００２４】
外部入力荷重が図２に示すような、補助ばね７に付与された初期荷重を超える高入力となると、捩じりばね１０の付勢力やリード角等の摩擦荷重が不足することから、第２のシャフト部材４は高入力の外部負荷に押されて後退し、第１のシャフト部材３が戻り方向に急激に逆回転しようとする。しかしながら、同時に、第１のシャフト部材３は押されて後退する。この後退により、つば部３ｃが摩擦板１１に当接し、この部分に強い摩擦荷重が発生する。この摩擦荷重により、前記第１のシャフト部材３の戻り方向への逆回転にブレーキがかかり、過作動（過回転）が防止される。このため、第２のシャフト部材４が必要以上に押し戻されることがなく、チェーンやタイミングベルトが過度に弛むことがなくなる。
【００２５】
このように、捩じりばね１０に付与される初期荷重を低入力状態を主眼として設定することにより、低入力時におけるテンション作動の追従性が高く、また、第１のシャフト部材３のつば部３ｃとケース２底部に取付けた摩擦板１１との接触により発生する摩擦荷重により、高入力時における耐作動性が高いという相反する特性を兼ね備えたテンショナーとすることができる。
【００２６】
また、補助ばね７の初期荷重を低く設定した場合においては、リード角を低く設定してねじ部の摩擦荷重を高めることで、低回転時の追従性を、主に補助ばねで機能させ、高入力時には、ねじ部のリード角による摩擦荷重と、つば部の摩擦荷重により、耐作動性を高めることも可能である。さらに、この様に設定することにより、低入力荷重時の追従性を向上させることができる。
【００２７】
図３は、別な実施の形態としてのテンショナー１ａを示す図であり、複数枚の皿ばね２１を重ねて補助ばね７としている。また、図４は、さらに別な実施の形態としてのテンショナー１ｂを示す図であり、前記補助ばね７としてダブルコイルばね３１を使用した例である。その他の部分の構成は前記実施の形態と同様である。このように、スプリングにフリクションが発生する皿ばね２１及びダブルコイルばね３１を使用することにより、入力荷重が低入力から高入力の切換え時のテンション作動を緩やかなものとすることができる。
【００２８】
また、図５は、さらに別な実施の形態としてのテンショナー１ｃであり、前記実施例におけるシャフト受け部材９のストッパー２ｄ（図１等参照）を無くすとともに、シャフト受け部材９を軸方向に長く（深く）した例である。このような構成により、補助ばね７の作動範囲を拡く設定することができることから、外部入力が低入力の場合におけるテンション作用の追従性を向上させることができ、装置構成の簡略化も図ることができる。
【００２９】
また、図６は、さらに別な実施の形態としてのテンショナー１ｄであり、この実施の形態においては、図５に示す実施の形態におけるテンショナー１ｃと同様に前記ストッパー２ｄ（図１等参照）を無くすとともに、シャフト受け部材９も使用せず、第１のシャフト部材３の後端部３ｄと補助ばね７とをワッシャ１３を介して接触するようにしたものである。このような構成により、前記図５に示すテンショナー１ｃと同様に、低入力時におけるテンション作用の追従性を向上させることができるとともに、装置構成のさらなる簡略化及び組み立て工数の減少を図ることができる。
【００３０】
この実施の形態におけるテンショナー１ｄにおいてはまた、第１のシャフト部材３のケース２と摺動する後端部３ｄの周面に、円筒状のカーラー１４を装着する。このカーラー１４の装着により、第１のシャフト部材３の後端部３ｄはケース２に直接的に摺動しなくなることから、耐摩耗性が向上する。
【００３１】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されることなく様々な態様をとりうるものであり、例えば、前記摩擦板１１をケース２の底面２ｃに設けているが、つば部３ｃに設けてもよく、また、ケース２の底面２ｃとつば部３ｃの双方に設けてもよい。また、前記補助ばね７，２１，３１は、コイルスプリングや皿ばねに限らず、ばね作用を行うものであればよく、例えばゴム製や樹脂製の弾性体との代替が可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明の請求項１記載の発明においては、外部入力負荷が補助ばねの初期荷重を超えない低入力時には、第１のシャフト部材に装着されたばねの付勢力及びねじ部のリード角等による摩擦荷重によりテンション作動を行い、外部入力荷重が補助ばねの初期荷重を超える高入力時には、摩擦面がケースと接触して摩擦荷重を発生し、テンショナーの過作動（過回転）を防ぐことから負荷の低入力時における追従性と高入力時における耐作動性という相反する特性を兼ね備えたテンショナーを実現できる。
また、従来におけるテンショナーに比べて、高入力時における過作動（過回転）を防ぐことができ、したがって、構成部品の耐摩耗性、耐久性が向上する。
さらに、荷重の異なる補助ばねと交換することにより、テンショナーの特性を簡単に変更することができる等のすぐれた効果を奏する。
【００３３】
また、請求項２記載の発明においては、摩擦面とケースの間に摩擦板を挿入する構成により、摩擦面と摩擦板が接触する際に、より高い摩擦荷重が発生することから、テンショナーの耐作動性をより一層高めることができる。
【００３４】
さらに、請求項３記載の発明は、ばねにフリクションが発生して、外部入力の低入力時から高入力時におけるテンション作動の切換えをより緩やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるテンショナー１の低入力負荷時の縦断面図である。
【図２】本発明にかかるテンショナー１の高入力負荷時における縦断面図である。
【図３】別な実施の形態にかかるテンショナー１ａを示す図であり、補助ばねに皿ばね２１を使用した例を示す縦断面図である。
【図４】さらに別な実施の形態にかかるテンショナー１ｂを示す図であり、補助ばねにダブルコイルばね３１を使用した例を示す断面図である。
【図５】さらに別な実施の形態にかかるテンショナー１ｃを示す図であり、ケース２のストッパー２ｃをなくした例を示す断面図である。
【図６】さらに別な実施の形態にかかるテンショナー１ｄを示す図であり、シャフト受け部材９を使用せずに、第１のシャフト部材３と補助ばね７とがワッシャ１３を介して接触するととにも、第１のシャフト部材の３後端部３ｄの外周にカーラー１４を装着した例を示す断面図である。
【図７】従来より用いられているテンショナー５０の縦断面図である。
【図８】図７に示すテンショナー５０の軸受けを示す横断面図である。
【符号の説明】
１ テンショナー
２ ケース
２ａ 第１の空同部
２ｂ 第２の空洞部
３ 第１のシャフト部材
３ａ 雄ねじ部
３ｃ つば部
４ 第２のシャフト部材
４ａ 雌ねじ部
７ 補助ばね
８ シールボルト
９ シャフト受け部材
１０ 捩じりばね
１１ 摩擦板

Claims (3)

1. ねじ部によって螺合した第１のシャフト部材及び第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ばねと、前記第１のシャフト部材、第２のシャフト部材及びばねを収容するケースとを備え、前記第２のシャフト部材の回転を拘束して前記ばねの回転付勢力を第２のシャフト部材の一方向の推進力に変換するテンショナーにおいて、
   前記第１のシャフト部材に、前記シャフト部材の軸方向と直交するようにつば状に突出し、前記ケースと接触して摩擦荷重を発生する摩擦面が形成されるとともに、この摩擦面がケースと接触しない方向に所定の荷重で付勢する補助ばねを設け、前記補助ばねの付勢荷重を超える入力荷重が前記第２のシャフト部材に加わった際に前記摩擦面がケースと直接または間接的に接触することを特徴とするテンショナー。
2. 前記摩擦面とケースとの間に摩擦板が挿入され、前記摩擦面は、前記摩擦板を介してケースと接触することを特徴とする請求項１記載のテンショナー。
3. 前記補助ばねは、複数のばね部材が組み合わされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のテンショナー。

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