JP4755665B2

JP4755665B2 - テンショナ取付構造

Info

Publication number: JP4755665B2
Application number: JP2008071621A
Authority: JP
Inventors: 康宏河村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: JP2009228698A

Description

本発明は、テンショナ取付構造、特に、内燃機関に設けられた無端状駆動伝達手段に所定の張力を付与するテンショナ装置の取付構造に関する。

従来、内燃機関の駆動側スプロケットと従動側スプロケットの間に掛け渡された無端状駆動伝達手段の弛み側に所定の張力を付与して、無端状駆動伝達手段を緊張させるテンショナ装置が知られている。

図５は、従来のテンショナ装置の側面図である。
例えば、図５に示すように、特許文献１には、クランクシャフト１０２ａに取付けられた駆動側スプロケット１０２とカムシャフト１０３ａに取付けられた従動側スプロケット１０３の間に無端状駆動伝達手段たるチェーン１０４をかけ渡し、そのチェーン１０４の弛み側１０４ａに対設されたテンショナアーム部材１０５を揺動自在に支持し、そのテンショナアーム部材１０５の揺動側端部１０５ａにチェーンテンショナ１０６の押圧力を付与してチェーン１０４の弛み側１０４ａを緊張させるようにしたテンショナ装置１００が記載されている。

このテンショナ装置１００は、テンショナアーム部材１０５のカムシャフト１０３ａ側の端部にアーム１０７を設け、そのアーム１０７の先端部がカムシャフト１０３ａに支持されることによって、テンショナアーム部材１０５をカムシャフト１０３ａを中心に揺動させるとともに、チェーン１０４と従動側スプロケット１０３の噛み込み位置まで、テンショナアーム部材１０５がチェーン１０４を常時ガイドするようになっている。これにより、テンショナアーム部材１０５とチェーン１０４の接触位置を常に略一定にして、チェーン１０４の振動を抑え、ＮＶＨ特性の向上及び部品の磨耗の抑制を図っている。

特開２００２−９８２０３号公報（請求項１，２、段落００１２、図１）

しかしながら、特許文献１に記載のテンショナ装置１００は、テンショナアーム部材１０５のカムシャフト１０３ａ側の端部に設けたアーム１０７がカムシャフト１０３ａに支持されているため、従動側スプロケット１０３とアーム１０７とがカムシャフト１０３ａの軸線方向（図５の紙面と直交する方向）に重なり合い、内燃機関の大型化を招いていた。
また、特許文献１に記載のテンショナ装置１００は、従動側スプロケット１０３とアーム１０７とがカムシャフト１０３ａの軸線方向に重なり合うため、テンショナ装置１００をメンテナンスする際に従動側スプロケット１０３とチェーン１０４を外さなければならず、メンテナンス作業が煩雑であった。

一方、テンショナアーム部材１０５の支軸をチェーン１０４の外側に設けた場合には、従動側スプロケット１０３とアーム１０７とがカムシャフト１０３ａの軸線方向に重なり合うことがないが、チェーン１０４と従動側スプロケット１０３の噛み込み位置まで、テンショナアーム部材１０５でチェーン１０４を常時ガイドすることができない。そのため、テンショナアーム部材１０５とチェーン１０４との摺接終端部から、従動側スプロケット１０３とチェーン１０４との噛込開始部までの間に、テンショナアーム部材１０５にガイドされないフリーな部分が生じ、この部分の長さ（以下、「フリースパン長さ」という）が変化すると、チェーン１０４の振動が大きくなり、騒音の原因となっていた。

内燃機関の使用により、チェーン１０４に徐々に伸びが生じると、この伸びに伴いテンショナアーム部材１０５が揺動してフリースパン長さが変化し、徐々に騒音レベルが変化するという問題がある。そのため、テンショナアーム部材１０５が揺動してもフリースパン長さが極力変化しない位置に、テンショナアーム部材１０５の支軸位置を定めるのが望ましい。

本発明は、かかる問題に鑑みて創案されたものであり、内燃機関の大型化を招くことなく、騒音を抑制可能なテンショナ取付構造を提供することを課題とする。

本発明は、駆動側スプロケットと、従動側スプロケットと、前記両スプロケット間に掛け渡された無端状駆動伝達手段と、前記無端状駆動伝達手段の弛み側に当接する単一の円弧からなる円弧状面部を有し、一端側が機関本体に配設された支軸に支持され、他端側が揺動自在に構成されたテンショナアーム部材と、前記テンショナアーム部材の他端側を前記無端状駆動伝達手段に向かって押圧付勢する付勢手段と、を備えるテンショナ取付構造であって、前記テンショナアーム部材は、アーム本体と、このアーム本体の無端状駆動伝達手段側に取り付けられ、前記円弧状面部を構成するシューと、を有し、前記支軸は、前記テンショナアーム部材が初期状態にあるときに、前記円弧状面部を一部とする円周の中心点と前記従動側スプロケットの中心点とを結ぶ直線上であって、前記アーム本体の従動側スプロケット側の端部の厚さ寸法の１／２と前記シューの円弧状面部の厚さ寸法とを合わせた分だけ、前記従動側スプロケットに巻き付いた無端状駆動伝達手段の外周面から前記円弧状面部の中心点側に遠ざかった位置に配設されていることを特徴とする。

すなわち、発明者は、鋭意研究の結果、テンショナアーム部材の支軸を、単一の円弧からなる円弧状面部を一部とする円周の中心点と従動側スプロケットの中心点とを結ぶ直線上であって、従動側スプロケットに近接した位置、すなわち、前記アーム本体の従動側スプロケット側の端部の厚さ寸法の１／２と前記シューの円弧状面部の厚さ寸法とを合わせた分だけ、前記従動側スプロケットに巻き付いた無端状駆動伝達手段の外周面から前記円弧状面部の中心点側に遠ざかった位置、に配設すれば、テンショナアーム部材の揺動に関わらず、フリースパン長さを略一定に維持できることを見出し、本発明を完成した。
かかる構成によれば、無端状駆動伝達手段の延伸に伴ってテンショナアーム部材が揺動してもフリースパン長さがほとんど変化しないので、騒音レベルが変化することがない。

また、本発明は、前記テンショナアーム部材の前記支軸は、前記テンショナアーム部材が前記無端状駆動伝達手段に所定の張力を付与する初期状態にあるときに、前記直線上に位置するのが好ましい。

ここで、「初期状態」とは、まだ伸びが生じていない無端状駆動伝達手段が駆動側スプロケットと従動側スプロケットの間に所定の張力で巻き掛けられ、テンショナアーム部材がこの無端状駆動伝達手段に当接した状態、すなわち、初期設計の状態のことをいう。また、この無端状駆動伝達手段が例えばベルトのように弾性部材からなる場合は、テンショナアーム部材により若干の押圧力を付与し、初期の所定張力に設定された状態をいう。

本発明によれば、内燃機関の大型化を招くことなく、騒音を抑制可能なテンショナ取付構造を提供することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態においては、ＳＯＨＣ型の内燃機関に適用した場合を例にとって説明する。

図１は、本実施形態に係るテンショナ取付構造を備えた内燃機関の側面図である。図２は、図１のＩ−Ｉ線断面図である。
図１に示すように、テンショナ取付構造１は、駆動側スプロケット２と、従動側スプロケット３と、無端状駆動伝達手段たるチェーン４と、テンショナアーム部材５と、付勢手段たるテンショナ６と、を備えている。テンショナ取付構造１は、内燃機関９の側面に設けられたチェーン室９１内に設けられている。

内燃機関９は、クランクケース９２、シリンダブロック９３、およびシリンダヘッド９４を順に重ねて組立てられている。これらのクランクケース９２、シリンダブロック９３、およびシリンダヘッド９４に跨ってチェーン室９１が設けられている。

クランクケース９２は、その内部にクランクシャフト２ａを支持しており、クランクシャフト２ａの一端がチェーン室９１の中へ突出している。このクランクシャフト２ａの突出部に駆動側スプロケット２が取付けられている。
また、シリンダヘッド９４は、その内部にカムシャフト３ａを支持しており、カムシャフト３ａの一端がチェーン室９１内へ突出している。このカムシャフト９６の突出部に従動側スプロケット３が取付けられている。
従動側スプロケット３は、駆動側スプロケット２との間に巻き掛けられたチェーン４によって矢印方向（図１における時計回り方向）に回転駆動されて、図示しないカムを回転させている。

チェーン４のうち、駆動側スプロケット２によって引っ張られる引張り側（図１の右側）には、チェーンガイド７が外側から摺接しており、チェーン４の振動を抑制している。また、チェーン４のうち、駆動側スプロケット２によって押し出される弛み側（図１の左側。以下、「弛み側チェーン４ａ」という）には、後記するテンショナアーム部材５が外側から押し当てられており、弛み側チェーン４ａを緊張させている。

図１及び図２に示すように、テンショナアーム部材５は、円弧状に形成された長尺部材であり、金属製のアーム本体５１と、このアーム本体５１のチェーン４側に取り付けられた樹脂製のシュー５２とを備えている。
アーム本体５１は、チェーン４側が凸となるように円弧状に湾曲して延在する金属製の部材であり、断面視略Ｈ形状に形成されている（図２参照）。アーム本体５１のカムシャフト３ａ側（一端側）の端部５１ａは、チェーン室９１の側壁に設けられた支軸５３に揺動可能に支持されている。アーム本体５１のクランクシャフト２ａ側（他端側）の端部５１ｂには、テンショナ６が連結されている。
シュー５２は、アーム本体５１のチェーン４側に沿って取り付けられる樹脂製の部材であり、断面視略コ字形状に形成されている。シュー５２は、チェーン４に当接する円弧状面部５２ａと、この円弧状面部５２ａの両側から立ち上がる一対の壁部５２ｂ，５２ｂと、を有している。シュー５２は、一対の爪５２ｃ，５２ｃによって、アーム本体５１のチェーン４側のフランジに係止されている。

図１に示すように、テンショナ６は、テンショナアーム部材５を介して弛み側チェーン４ａに所定の張力を付与する装置であり、筒状のケース６１と、ケース６１に出没可能に内装されたプランジャ６２とを備えている。
ケース６１は、複数の取付片６１ａを有し、この取付片６１ａがチェーン室９１の側壁に締結固定されている。
プランジャ６２は、ケース６１内に設置されたバネ（図示省略）の付勢力によって、ケース６１のチェーン４側の端部から突出するようになっている。プランジャ６２の端部はアーム本体５１のクランクシャフト２ａ側の端部５１ｂに揺動自在に連結されている。

テンショナアーム部材５及びテンショナ６は、内燃機関９の使用によりチェーン４が徐々に伸びたときに、テンショナ６の付勢力によってテンショナアーム部材５を弛み側チェーン４ａに押し付けることにより、チェーン４の弛みを取り除き、チェーン４の緊張状態を維持するようになっている。

チェーン４のうち、テンショナアーム部材５とチェーン４との摺接終端部から、従動側スプロケット３とチェーン４との噛込開始部までの間には、従動側スプロケット３及びテンショナアーム部材５のいずれにも接触しないフリースパン部分が存在する。

図３は、フリースパン長さを説明するための模式図である。
図３に示すように、フリースパン部分の長さＦ（以下、「フリースパン長さＦ」という。）は、円弧状面部５２ａを含む半径Ｒの円周５’と、従動側スプロケット３のピッチ円３’と、の両方に接するように直線４’（チェーン４）を引いたときに、直線４’が円周５’に接する接点Ｐ１と、直線４’がピッチ円３’に接する接点Ｐ２との距離に相当する。
なお、この接点Ｐ１が特許請求の範囲における「摺接終端部」に相当し、接点Ｐ２が特許請求の範囲における「噛込開始部」に相当する。
そして、テンショナアーム部材５の支軸５３は、テンショナアーム部材５が揺動しても、このフリースパン長さＦがほとんど変化しない位置に設けられている。

テンショナアーム部材５の支軸５３の位置についてさらに詳しく説明する。
図１に示すように、テンショナアーム部材５の支軸５３は、初期状態において、円弧状面部５２ａを一部とする半径Ｒの円周５’（図３参照）の中心点αと、従動側スプロケット３の中心点βとを結ぶ直線Ｌ上であって、従動側スプロケット３に近接した位置に配設されている。
なお、支軸５３の位置は、直線Ｌ上であって、従動側スプロケット３に近いほど好ましく、従動側スプロケット３に最近の位置が最も好ましい。

ここで、「初期状態」とは、まだ伸びが生じていないチェーン４が駆動側スプロケット２と従動側スプロケット３の間に所定の張力で巻き掛けられ、テンショナアーム部材５がこのチェーン４に当接した状態、すなわち初期設計の状態のことをいう。なお、駆動側スプロケット２と従動側スプロケット３の距離、及び、チェーン４の長さに基づいて、初期状態におけるチェーン４の張力（所定の張力）と、テンショナアーム部材５の形状と、チェーンラインとが決定される。

本実施形態では、支軸５３は、直線Ｌ上であって、アーム本体５１のカムシャフト３ａ側の端部５１ａの厚さ寸法の１／２とシュー５２の円弧状面部５２ａの厚さ寸法とを合わせた分だけ、従動側スプロケット３に巻き付いたチェーン４の外周面から中心点α側に遠ざかった位置に設けられている。

なお、フリースパン長さＦは、初期状態において、騒音が最小となる長さに設定しておくのが好ましい。あるいは、フリースパン長さＦは、チェーン４に伸びが生じたときに、騒音が最小となるフリースパン長さＦに近づいていくように、若干短めに設定してもよい。騒音が最小となるフリースパン長さＦは、周辺機器の固有振動数などによって定まるものであり、例えば騒音測定試験などによって求めることができる。

つづいて、フリースパン長さＦの変化について図４を参照して説明する。
図４は、テンショナアーム部材が揺動したときの中心点αの軌跡を説明するための図面である。なお、図４においては、揺動する前（初期状態）のテンショナアーム部材５を二点鎖線で描いている。
内燃機関９の使用により、チェーン４に伸びが生じると、図４に示すように、テンショナ６のプランジャ６２の付勢力によってテンショナアーム部材５がチェーン４側に揺動する。これにより、テンショナアーム部材５が弛み側チェーン４ａに押し付けられ、チェーン４の緊張状態が維持されることとなる。
このとき、テンショナアーム部材５の揺動に伴い、円弧状面部５２ａを一部とする半径Ｒの円周５’（図３参照）の中心点αは、テンショナアーム部材５の支軸５３を回転中心とする軌跡Ｋ１に沿って点α’に移動する。

ここで、仮に、テンショナアーム部材５が従動側スプロケット３の中心点βを中心に揺動した場合には、中心点αは、距離αβを半径とする円周（仮想軌跡Ｋ２）に沿って移動する。このとき、フリースパン長さＦは一定に保たれる。逆に言えば、中心点αの軌跡Ｋ１が、仮想軌跡Ｋ２に近いほど、フリースパン長さＦの変化量が少ないといえる。
そこで、本実施形態では、直線Ｌ上であって、従動側スプロケット３に近接した位置に支軸５３を配置することにより、支軸５３を中心とした中心点αの軌跡Ｋ１を、従動側スプロケット３の中心点βを中心とした中心点αの仮想軌跡Ｋ２に極力近づけて、フリースパン長さＦの変化を最小限にしている。なお、フリースパン長さＦの変化量は、無端状駆動伝達手段のサイズやスプロケットのピッチ等によって異なるので、特に限定されるものではないが、本実施形態のような構造の場合は１ｍｍ以下であるのが好ましい。

ちなみに、仮に、テンショナアーム部材５の揺動中心点を、直線Ｌ上ではない点Ｄに設定した場合、図４に示すように、点Ｄを中心とした中心点αの仮想軌跡Ｋ３は、軌跡Ｋ１に比較して、仮想軌跡Ｋ２とのずれが大きくなり、フリースパン長さＦの変化も大きくなる。

このように、本実施形態に係るテンショナ取付構造１によれば、テンショナアーム部材５の支軸５３が、初期状態において、円弧状面部５２ａを一部とする半径Ｒの円周５’（図３参照）の中心点αと、従動側スプロケット３の中心点βとを結ぶ直線Ｌ上であって、従動側スプロケット３に近接した位置に配設されているので、チェーン４のフリースパン長さＦを略一定に維持することができる。そのため、内燃機関９の使用に伴い騒音が生じるのを抑制することができる。

また、支軸５３は、従動側スプロケット３と重ならない位置（具体的には内燃機関９のチェーン室９１の側壁）に設けられているので、内燃機関９が大型化することがない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

本実施形態では、テンショナアーム部材５が初期状態にあるときに、支軸５３が直線Ｌ上にあることとしたが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、内燃機関の種類によっては、レイアウトの都合上、初期状態において、直線Ｌ上に支軸５３を配置できない場合がある。このようなときは、直線Ｌに沿った位置、すなわち、直線Ｌから数ミリずれた位置であって、従動側スプロケット３に近接した位置に支軸５３を配置してもよい。かかる構成においても、中心点αの軌跡Ｋ１を、仮想軌跡Ｋ２に近づけて、フリースパン長さＦの変化を抑えることができる。

また、本実施形態では、テンショナ取付構造１をＳＯＨＣ型の内燃機関９に適用したが、これに限定されるものではなく、他の形式の内燃機関や、チェーンやベルト等の無端状駆動伝達手段を有する他の装置に適用可能であることは云うまでもない。

本実施形態に係るテンショナ取付構造を備えた内燃機関の側面図である。図１のＩ−Ｉ線断面図である。フリースパン長さを説明するための模式図である。テンショナアーム部材が揺動したときの中心点αの軌跡を説明するための図面である。従来のテンショナ取付構造の側面図である。

符号の説明

１テンショナ取付構造
２駆動側スプロケット
３従動側スプロケット
４チェーン
４ａ弛み側チェーン
５テンショナアーム部材
５１アーム本体
５２シュー
５２ａ円弧状面部
６テンショナ
５３支軸
６１ケース
６２プランジャ

Claims

駆動側スプロケットと、
従動側スプロケットと、
前記両スプロケット間に掛け渡された無端状駆動伝達手段と、
前記無端状駆動伝達手段の弛み側に当接する単一の円弧からなる円弧状面部を有し、一端側が機関本体に配設された支軸に支持され、他端側が揺動自在に構成されたテンショナアーム部材と、
前記テンショナアーム部材の他端側を前記無端状駆動伝達手段に向かって押圧付勢する付勢手段と、を備えるテンショナ取付構造であって、
前記テンショナアーム部材は、アーム本体と、このアーム本体の無端状駆動伝達手段側に取り付けられ、前記円弧状面部を構成するシューと、を有し、
前記支軸は、前記テンショナアーム部材が初期状態にあるときに、前記円弧状面部を一部とする円周の中心点と前記従動側スプロケットの中心点とを結ぶ直線上であって、前記アーム本体の従動側スプロケット側の端部の厚さ寸法の１／２と前記シューの円弧状面部の厚さ寸法とを合わせた分だけ、前記従動側スプロケットに巻き付いた無端状駆動伝達手段の外周面から前記円弧状面部の中心点側に遠ざかった位置に配設されていることを特徴とするテンショナ取付構造。