JP4806301B2

JP4806301B2 - チェーンテンショナ

Info

Publication number: JP4806301B2
Application number: JP2006166251A
Authority: JP
Inventors: 誠二佐藤; 聡北野; 好一鬼丸; 司郎後藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: JP2007333105A

Description

この発明は、主として、カム軸を駆動するチェーンや歯付きベルトの張力を一定に保持するチェーンテンショナに関するものである。

一般に、クランク軸の端部に取付けられたスプロケットとカム軸の端部に取付けられたスプロケット間にチェーンをかけ渡したカム軸駆動用のチェーン伝動装置においては、チェーンの弛み側に揺動可能なチェーンガイドを接触し、そのチェーンガイドにチェーンテンショナの調整力を負荷してチェーンの張力を一定に保つようにしている。

上記チェーン伝動装置に採用されるチェーンテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このチェーンテンショナにおいては、ボディ内にロッドを先端に有するナット部材をスライド自在に挿入し、そのナット部材の内周に形成された鋸歯状の雌ねじにボルト部材の外周に形成された鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、上記ナット部材をボディの内部に組込まれたリターンスプリングによって外方への突出性を付与し、チェーンからチェーンガイドを介してナット部材のロッドに負荷される押込み力を鋸歯状ねじの圧力側フランクで受けてナット部材の後退動を阻止し、上記押込み力がリターンスプリングの押圧力より大きい場合に、その押込み力とリターンスプリングのばね力とが釣り合う位置までナット部材を回転させつつ後退動させてチェーンの張力を一定に保つようにしている。

また、チェーンに弛みが生じた場合に、リターンスプリングの押圧力により、ナット部材を回転させつつ前進動させてチェーンの弛みを吸収するようにしている。

実開昭６４−４１７５５号公報

ところで、従来のチェーンテンショナにおいては、上記のように、ナット部材の先端のロッドに押込み力が負荷された際、その押込み力を雄ねじと雌ねじの圧力側フランクで受けてナット部材の後退動を阻止する構成であるため、圧力側フランクの接触部に作用する摩擦抵抗は大きく、その摩擦抵抗はナット部材の回転抵抗となってナット部材をスムーズに後退動させることができない。

このため、カム軸の回転によるトルク変動等によってチェーンの張力が急激に大きくなると、そのチェーンの張力変化をスムーズに吸収することができず、チェーンが過張力になってチェーンの耐久性を低下させることになり、その耐久性の低下を抑制するうえにおいて改善すべき点が残されている。

また、チェーンテンショナにおいては、揺動可能に支持されたチェーンガイドにナット部材に設けられたロッドの先端を当接させる組付けであり、その組付け誤差等により、上記当接部にずれが生じると、ロッドを介してナット部材に回転力が負荷される。

また、チェーンガイドは揺動自在の支持であり、そのチェーンガイドの揺動によってチェーンの振動を吸収するため、チェーンガイドに先端ロッドが当接されたナット部材には、そのナット部材を傾斜させる方向の回転モーメントが負荷され、その回転モーメントは雌ねじと雄ねじのねじ係合部に直接作用することになる。

ここで、ナット部材に回転力が負荷されると、ナット部材は回転しつつ軸方向に移動することになり、チェーンの緊張時には、チェーンの振動を抑制する抵抗力が減少し、鋸歯状ねじの作動特性を有効に発揮させることができず、チェーンの張力を一定に保持することができなくなる。

また、ナット部材に負荷される回転モーメントが鋸歯状ねじに直接作用すると、鋸歯状ねじ部に噛み込みが生じてナット部材が動かなくなるという不都合を発生する可能性がある。

この発明は、鋸歯状ねじによってチェーンの張力を一定に保つようにしたチェーンテンショナにおいて、負荷の変動によってチェーンの張力が急激に大きくなった場合でも、その張力変化をスムーズに吸収することができるようにすることを第１の課題としている。

また、この発明においては、揺動可能なチェーンガイドとの当接によって回転力や回転モーメントが負荷されても、その回転力や回転モーメントが鋸歯状ねじ部に作用されないようにして常に安定した動作が得られるようにすることを第２の課題としている。

上記第１の課題を解決するために、第１の発明においては、一端が開口するシリンダ室が形成されたハウジングと、そのハウジングのシリンダ室内に組込まれたナット部材と、そのナット部材の内周の雌ねじにねじ係合される雄ねじを後端部の外周に有するロッド部材と、そのロッド部材に外方向への突出性を付与するリターンスプリングとから成り、前記ロッド部材の雄ねじとナット部材の雌ねじを、ロッド部材に負荷される押込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじとし、前記シリンダ室の内周にはナット部材のシリンダ室の開口端に向けての移動量を制限するストッパを設け、前記ナット部材の後端とシリンダ室の閉塞端面間に、ナット部材からの押込み力の負荷により弾性変形する弾性部材を組込んだ構成を採用している。

ここで、弾性部材は、ゴムから成るものであってもよく、あるいは、スプリングから成るものであってもよい。

また、第２の課題を解決するために、第２の発明においては、上記第１の発明にかかるチェーンテンショナのロッド部材を、軸方向に移動可能とされて先端部がシリンダ室の外部に位置するプッシュロッドと、雄ねじを外周に有し、前記リターンスプリングによりプッシュロッドに向けて付勢されるアジャストスクリュとに分割した構成を採用している。

第２の発明に係るチェーンテンショナにおいて、プッシュロッドのシリンダ室内に位置する後端部にシリンダ室の内径面に沿ってスライド可能なスライド部材を設け、前記シリンダ室の開口部にプッシュロッドをスライド自在に支持するガイド部材を設けると、揺動可能なチェーンガイドからプッシュロッドに回転モーメントが負荷された場合、その回転モーメントをスライド部材とシリンダ室の嵌合面およびガイド部材とプッシュロッドの嵌合面の２箇所で受けることができるため、チェーンの張力変化に応じてプッシュロッドを軸方向にスムーズに移動させることができ、応答性に優れたチェーンテンショナを得ることができる。

また、第２の発明に係るチェーンテンショナにおいて、プッシュロッドの後端面とアジャストスクリュの先端面におけるいずれか一方を球面とすると、プッシュロッドからアジャストスクリュへの回転力の伝達をより確実に防止することができる。

第１の発明においては、カム軸の回転等による負荷の変動によってチェーンの張力が急激に大きくなり、そのチェーンからチェーンガイドを介してロッド部材に押込み力が負荷されると、その押込み力は雄ねじと雌ねじのねじ係合部からナット部材に伝達され、そのナット部材から弾性部材に負荷されて、弾性部材が圧縮変形し、ロッド部材が後退する。その後退動によってチェーンの張力変化が吸収されることになり、チェーンが過張力になるのを防止することができ、チェーンの耐久性の低下を抑制することができる。

第２の発明のように、チェーンに調整力を負荷するロッド部材をプッシュロッドとアジャストスクリュとに分割したことにより、チェーンガイドからプッシュロッドに回転力や回転モーメントが負荷されても、これらの回転力や回転モーメントがアジャストスクリュに伝達されることはなく、チェーンの緊張時に、チェーンの振動を抑制する抵抗力が減少したり、鋸歯状ねじ部に噛み込みが生じる等の不都合の発生を防止し、チェーンの張力を常に一定に保持することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、カム軸駆動用チェーンの張力調整装置を示す。図示のように、クランク軸１の端部に取付けられたスプロケット２と、カム軸３の端部に取付けられたスプロケット４間にはチェーン５がかけ渡され、そのチェーン５の弛み側にチェーンガイド６が設けられている。

チェーンガイド６は、その下端部に設けられた軸７を中心として揺動可能とされている。このチェーンガイド６はチェーンテンショナ１０から負荷される調整力によりチェーン５に押し付けられている。

図２に示すように、チェーンテンショナ１０はハウジング１１を有し、そのハウジング１１には一端が開口するシリンダ室１２が形成されている。

シリンダ室１２内にはナット部材１３が組込まれ、そのナット部材１３の内周に形成された雌ねじ１４にロッド部材１５の後端部外周に設けられた雄ねじ１６がねじ係合している。

ここで、ロッド部材１５は、プッシュロッド１５ａと、雄ねじ１６を外周に有するアジャストスクリュ１５ｂとに分割されている。プッシュロッド１５ａは、シリンダ室１２の開口部を密封するオイルシール等のシール部材１７をスライド自在に貫通して先端部がシリンダ室１２の外部に位置し、上記シリンダ室１２内に位置する後端部にはシリンダ室１２の内径面に沿ってスライド可能なスライド部材１８が設けられている。

一方、シリンダ室１２の開口部には、上記シール部材１７からシリンダ室１２の開口端側にリング状のガイド部材１９が設けられ、そのガイド部材１９の内径面によってプッシュロッド１５ａがスライド自在に支持されている。

アジャストスクリュ１５ｂの雄ねじ１６とナット部材１３の雌ねじ１４のねじ係合部およびスライド部材１８とシリンダ室１２の摺動面間は、シリンダ室１２内に封入された潤滑油によって潤滑される。

図３に示すように、アジャストスクリュ１５ｂには、その後端面で開口するスプリング収容凹部２０が形成され、そのスプリング収容凹部２０の閉塞端面とシリンダ室１２の閉塞端面間にリターンスプリング２１と、スプリングシート２２が組込まれている。

リターンスプリング２１は、アジャストスクリュ１５ｂをプッシュロッド１５ａに向けて付勢しており、その付勢によってアジャストスクリュ１５ｂの平坦な先端面がプッシュロッド１５ａの後端に形成された球面２３に点接触している。

なお、プッシュロッド１５ａの後端を平坦面とし、アジャストスクリュ１５ｂの先端に球面を形成してもよい。

スプリングシート２２は、リターンスプリング２１の端部内に挿入された軸部２２ａの端部に頭部２２ｂを設けた構成とされ、上記頭部２２ｂの表面は球面２２ｃとされ、その球面２２ｃがスプリング収容凹部２０の閉塞端面に点接触している。

ナット部材１３の内周に形成された雌ねじ１４とアジャストスクリュ１５ｂの外周に形成された雄ねじ１６のねじ山は、アジャストスクリュ１５ｂが押し込まれた際の押込み力を受ける圧力側フランク２４のフランク角が遊び側フランク２５のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじ山にリターンスプリング２１の押圧力によってアジャストスクリュ１５ｂが回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。

図２に示すように、シリンダ室１２の内径面には、ストッパとしての止め輪２６が取付けられ、一方、ナット部材１３の先端部外周には上記止め輪２６と軸方向で対向する肩部２７が形成され、上記止め輪２６に対する肩部２７の当接によって、ナット部材１３はシリンダ室１２の開口端に向けて移動するのが防止される。

ナット部材１３の後端とシリンダ室１２の閉塞端面間には弾性部材２８が組込まれ、その弾性部材２８はナット部材１３の肩部２７が止め輪２６に当接する方向に向けてナット部材１３を付勢している。

ここで、弾性部材２８は、ゴム等の弾性体から成るものであってもよく、あるいは、図４に示すように、スプリングからなるものであってもよい。

実施の形態で示すチェーンの張力調整装置は上記の構造から成り、エンジンの駆動状態において、カム軸３の回転によるトルク変動等によりチェーン５が振動し、そのチェーン５の弛み側チェーンに弛みが生じると、リターンスプリング２１の押圧力によりアジャストスクリュ１５ｂが回転しつつプッシュロッド１５ａに向けて移動して、プッシュロッド１５ａの後端を押圧する。その押圧によりプッシュロッド１５ａが外方に移動してチェーンガイド６を押圧し、チェーン５の弛みが吸収される。

ここで、アジャストスクリュ１５ｂをプッシュロッド１５ａに向けて付勢するリターンスプリング２１は、頭部２２ｂが球面２２ｃとされたスプリングシート２２を介してアジャストスクリュ１５ｂを押圧しているため、アジャストスクリュ１５ｂの回転抵抗は極めて小さい。

このため、アジャストスクリュ１５ｂは回転を阻害されることは少なくスムーズに回転して軸方向に移動することになり、チェーン５の弛みは直ちに吸収されることになる。

一方、チェーン５の弛み側チェーンの張力が増大し、そのチェーン５からチェーンガイド６を介してプッシュロッド１５ａに押込み力が負荷されると、上記押込み力はアジャストスクリュ１５ｂにも負荷される。このため、ナット部材１３の雌ねじ１４とアジャストスクリュ１５ｂの雄ねじ１６の圧力側フランク２４が互に密着し、その密着する圧力側フランク２４によって上記押込み力が受けられる。

上記押込み力がリターンスプリング２１の押圧力より強い場合、互に密着する圧力側フランク２４の接触面で滑りが生じ、アジャストスクリュ１５ｂは上記押込み力とリターンスプリング２１の押圧力とが釣り合う位置までゆっくりと回転しつつ後退してチェーン５の張力を一定に保持する。

上記のように、アジャストスクリュ１５ｂは、プッシュロッド１５ａに負荷される押込み力がリターンスプリング２１の押圧力より強い場合にゆっくりと回転するため、大きな負荷変動が発生してチェーン５の張力が急激に高くなると、アジャストスクリュウ１５ｂの回転による後退動のみではチェーン５の張力変化を直ちに吸収することができなくなる。

ここで、チェーン５の張力が急激に高くなると、そのチェーン５からプッシュロッド１５ａに負荷される押込み力は、プッシュロッド１５ａからアジャストスクリュ１５ｂに伝達され、そのアジャストスクリュ１５ｂの雄ねじ１６とナット部材１３の雌ねじ１４の圧力側フランク２４の接触部からナット部材１３に伝達されるため、図３に示すように、弾性部材２８に押圧力が負荷されて圧縮変形し、ナット部材１３、アジャストスクリュ１５ｂおよびプッシュロッド１５ａのそれぞれが後退する。その後退動によってチェーン５の張力変化が吸収されることになる。

このため、チェーン５が過張力になるようなことはなく、チェーン５の耐久性の低下を抑制することができる。

ところで、チェーンテンショナ１０の調整力が負荷されるチェーンガイド６は軸７を中心として揺動自在に支持されているため、チェーンガイド６からプッシュロッド１５ａに押込み力が負荷されるとき、プッシュロッド１５ａに傾きを生じさせるような回転モーメントが負荷される。

このとき、プッシュロッド１５ａの後端部に設けられたスライド部材１８はシリンダ室１２の内径面に沿ってスライド自在とされ、また、シリンダ室１２の開口部に設けられたガイド部材１９はプッシュロッド１５ａをスライド自在に支持しているため、プッシュロッド１５ａに負荷される回転モーメントは、シリンダ室１２とスライド部材１８の嵌合面およびプッシュロッド１５ａとガイド部材１９の嵌合面の２箇所で支持されることになる。

このため、チェーン５の張力変化に応じてプッシュロッド１５ａを軸方向にスムーズに移動させることができると共に、アジャストスクリュ１５ｂに回転モーメントが負荷されることはなく、雌ねじ１４と雄ねじ１６のねじ係合部に噛み込みが生じるという不都合の発生はない。

チェーンテンショナ１０の組付け時、その取付け誤差等により、プッシュロッド１５ａの先端面中心に対する偏心位置がチェーンガイド６に当接する組付けとされる場合がある。

このとき、チェーンガイド６の揺動によってプッシュロッド１５ａにその軸心を中心とする回転力が負荷されることになるが、そのプッシュロッド１５ａとアジャストスクリュ１５ｂは同軸上の配置であって、アジャストスクリュ１５ｂの先端の平坦面にプッシュロッド１５ａの後端に形成された球面２３が点接触しているため、アジャストスクリュ１５ｂに上記回転力が負荷されることはない。

このため、アジャストスクリュ１５ｂが回転して軸方向に移動するという不都合の発生はなく、チェーン５の緊張時に、チェーン５の振動を抑制する鋸歯状ねじ部での摩擦抵抗力の減少を防止し、鋸歯状ねじの作動特性を有効に発揮させることができる。

図３では、アジャストスクリュ１５ｂのスプリング収容凹部２０の閉塞端面とリターンスプリング２１の端部間に組込まれたスプリングシート２２として、軸部２２ａの端部に頭部２２ｂを設け、その頭部２２ｂの表面を球面２２ｃとしたものを用いたが、スプリングシート２２はこれに限定されるものではない。

図５は、スプリングシート２２の他の例を示す。この例で示すスプリングシート２２は、冷間圧延鋼板(ＳＰＣＣ)のプレス成形品からなり、リターンスプリング２１の端部に嵌合されるキャップ部２２ｄの閉塞端板に球形突部２２ｅを設けた構成とされている。

また、スプリングシート２２は、摩擦係数を小さくするコーティングや表面処理が施されてアジャストスクリュ１５ｂとの接触部の摩擦抵抗の低減化が図られている。

上記のようなスプリングシート２２を採用することにより、リターンスプリング２１の径方向の位置や胴曲がりを規制することができると共に、アジャストスクリュ１５ｂとリターンスプリング２１の接触を避けることができるため、アジャストスクリュ１５ｂの回転抵抗の低減化を図ることができる。

また、プレス成形によって簡単に形成することができるため、コストの安いスプリングシート２２を提供することができる。

この発明に係るチェーンテンショナを採用したチェーンの張力調整装置の概略図この発明に係るチェーンテンショナの縦断正面図アジャストスクリュの組込み部を拡大して示す断面図弾性部材の他の例を示す断面図スプリングシートの他の例を示す断面図

符号の説明

１１ハウジング
１２シリンダ室
１３ナット部材
１４雌ねじ
１５ロッド部材
１５ａプッシュロッド
１５ｂアジャストスクリュ
１６雄ねじ
１８スライド部材
１９ガイド部材
２１リターンスプリング
２４圧力側フランク
２５遊び側フランク
２６止め輪(ストッパ)
２８弾性部材

Claims

一端が開口するシリンダ室が形成されたハウジングと、そのハウジングのシリンダ室内に組込まれたナット部材と、そのナット部材の内周の雌ねじにねじ係合される雄ねじを後端部の外周に有するロッド部材と、そのロッド部材に外方向への突出性を付与するリターンスプリングとから成り、前記ロッド部材の雄ねじとナット部材の雌ねじを、ロッド部材に負荷される押込み力を受ける圧力側フランクのフランク角が遊び側フランクのフランク角より大きい鋸歯状ねじとし、前記シリンダ室の内周にはナット部材のシリンダ室の開口端に向けての移動量を制限するストッパを設け、前記ナット部材の後端とシリンダ室の閉塞端面間に、ナット部材からの押込み力の負荷により弾性変形する弾性部材を組込んだチェーンテンショナ。
前記ロッド部材を、軸方向に移動可能とされて先端部がシリンダ室の外部に位置するプッシュロッドと、雄ねじを外周に有し、前記リターンスプリングによりプッシュロッドに向けて付勢されるアジャストスクリュとに分割した請求項１に記載のチェーンテンショナ。
前記弾性部材が、ゴムから成る請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。
前記弾性部材が、スプリングから成る請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。
前記プッシュロッドのシリンダ室内に位置する後端部にシリンダ室の内径面に沿ってスライド可能なスライド部材を設け、前記シリンダ室の開口部にプッシュロッドをスライド自在に支持するガイド部材を設けた請求項２乃至４のいずれかに記載のチェーンテンショナ。
前記プッシュロッドの後端面とアジャストスクリュの先端面におけるいずれか一方を球面とした請求項２乃至５のいずれかに記載のチェーンテンショナ。