JP4903403B2 - オートテンショナ - Google Patents

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オート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オート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オートテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このオート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し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、上記押し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、その押し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、上記従来のオート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、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のロッドが当接されたナット部材には回転モーメントが負荷され、その回転モーメントはナット部材とボルト部材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。

この発明の課題は、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オートテンショナにおいて、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である。

上記の課題を解決するために、この発明においては、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、前記ロッド部材を前記リターンスプリングのばね力が負荷される軸方向に移動可能なプッシュロッドと、雄ねじを外周に有するアジャストスクリュとに分割し、そのアジャストスクリュをプッシュロッドに向けて付勢するスプリングを設け、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじを、アジャストスクリュに負荷される押し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た構成を採用したのである。

上記の構成から成るオートテンショナは、プッシュロッドの先端が揺動可能なチェーンガイドに当接する組付けとする。その組付け状態でチェーンに弛みが生じると、リターンスプリングの押圧によりプッシュロッドが前進し、チェーンガイドをチェーンに押し付けてチェーンの弛みを吸収する。

また、チェーンが緊張し、そのチェーンからチェーンガイドを介してプッシュロッドに押し込み力が負荷されると、その押し込み力は鋸歯状ねじの圧力側フランクで支持され、プッシュロッドは後退動しない。上記押し込み力がリターンスプリングのばね力より大きい場合、その押し込み力とばね力とが釣り合う位置までアジャストスクリュは回転しつつ後退動してチェーンの張力を一定に保つ。

上記のようなチェーンの張力調整時、チェーンガイドが揺動すると、そのチェーンガイドとプッシュロッドの接触部にずれ動きが生じてプッシュロッドに回転モーメントが負荷される。このとき、プッシュロッドとアジャストスクリュは、対向端面が衝合し、分離されたものであるため、アジャストスクリュに回転モーメントが負荷されることはなく、雌ねじと雄ねじのねじ係合部が噛み込むという不都合の発生はない。

ここで、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、プッシュロッドに負荷される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、応答性に優れたオートテンショナを得ることができる。

上記のようなオートテンショナの組付け時、組付け誤差等により、プッシュロッドの先端面中心に対する偏心位置がチェーンガイドと接触する場合がある。このとき、チェーンガイドの揺動によってプッシュロッドに回転力が負荷されるが、プッシュロッドとアジャストスクリュは分離されて同軸上に配置されているため、アジャストスクリュに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、チェーンの緊張時に、チェーンの振動を抑制する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。

ここで、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少なくとも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。

この発明に係るオートテンショナにおいて、ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじにおける少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸を形成することにより、雌ねじと雄ねじのねじ係合部に長期にわたって安定した摩擦力を得ることができる。

また、ナット部材の内周とアジャストスクリュの外周におけるいずれか一方に、雌ねじ又は雄ねじを周方向に分断する軸方向の溝を形成すると、アジャストスクリュに押し込み力が負荷されたとき、雌ねじと雄ねじのねじ係合面間に形成される油膜を軸方向の溝内に押し出すことができ、油膜の介在による摩擦抵抗力の低減化を防止することができる。

さらに、ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじの少なくとも一方にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成すると、ねじ係合部の耐摩耗性の向上を図ることができる。

上記の構成から成るオートテンショナを円滑に機能させるため、雌ねじと雄ねじのねじ係合部およびシリンダ室とスライド部材の摺動面間を潤滑油によって潤滑する。その潤滑油の外部への漏洩を防止するため、シリンダ室の開口端部にオイルシール等のシール部材を設けておくようにする。このとき、シール部材よりシリンダ室の開口端側にガイド部材を設けることにより、そのガイド部材によってシール部材を抜け止めすることができるため、シール部材を抜け止めする止め輪等の抜け止め部材の組込みを不要とすることができる。

上記のように、チェーンガイド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、上記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はオートテンショナ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、オートテンショナ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の内周に雌ねじ１４が形成されている。また、シリンダ室１２内にはロッド部材１５と、そのロッド部材１５に外方向への突出性を付与するリターンスプリング１６とが組込まれている。

ロッド１５は、プッシュロッド１５ａと、アジャストスクリュ１５ｂとに分割され、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おり、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、そのスライド部材１８にリターンスプリング１６の押圧力が負荷されている。

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は、雄ねじ２０を外周に有し、その雄ねじ２０がナット部材１３の雌ねじ１４にねじ係合している。その雄ねじ２０と雌ねじ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。

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２１が形成され、そのスプリング収容凹部２１の閉塞端面とシリンダ室１２の閉塞端面間にスプリング２２と、スプリングシート２３とが組込まれ、上記スプリングシート２３の先端に形成された球面２３ａがスプリング収容凹部２１の閉塞端面に接触している。

スプリング２２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、その付勢によってアジャストスクリュ１５ｂの先端面に設けられた突軸部２４の先端の球面２４ａがプッシュロッド１５ａの後端面に押し付けられている。

図３に示すように、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２０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し込み力を受ける圧力側フランク２５のフランク角が遊び側フランク２６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スプリング２２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。

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１６の押圧力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、その押圧によってチェーン５の弛みが吸収される。

プッシュロッド１５ａが外方向に移動するとき、スプリング２２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側に向けて移動して突軸部２４の先端の球面２４ａがプッシュロッド１５ａの後端面に当接する。

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に押し込み力が負荷されると、上記押し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２０の圧力側フランク２５が互に密着し、その密着する圧力側フランク２５によって上記押し込み力が受けられる。

上記押し込み力がリターンスプリング１６の押圧力より強い場合、互に密着する圧力側フランク２５の接触面で滑りが生じ、アジャストスクリュ１５ｂは上記押し込み力とリターンスプリング１６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。

ここで、オートテンショナ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に押し込み力が負荷されるとき、プッシュロッド１５ａに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、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２０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。

オートテンショナ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の突軸部２４の先端の球面２４ａがプッシュロッド１５ａの後端面に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に示す例では、プッシュロッド１５ａの後端面を平面とし、その後端面にアジャストスクリュ１５ｂの突軸部２４の先端の球面２４ａを接触させるようにしたが、図４に示すように、突軸部２４の先端面を平面とし、プッシュロッド１５ａの後端に球面２７を設けるようにしてもよい。

実施の形態で示すオートテンショナにおいて、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２０のそれぞれに浸炭焼入れ焼戻し等の熱処理を施して硬度を高めると、雌ねじ１４と雄ねじ２０の耐摩耗性を向上させることができる。

また、上記雌ねじ１４と雄ねじ２０の少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸を形成することにより、雌ねじ１４と雄ねじ２０のねじ係合部に長期にわたって安定した摩擦力を得ることができる。

雌ねじ１４と雄ねじ２０の耐摩耗性の向上には、上記のように硬度を高めることが有効であり、その硬度を高める方法として、上記以外に、雌ねじ１４と雄ねじ２０の表面にダイヤモンドライクカーボン皮膜を形成する方法が存在する。

図４に示すように、アジャストスクリュ１５ｂの外周に雄ねじ２０を周方向に分断する軸方向の溝２８を形成すると、アジャストスクリュ１５ｂに押し込み力が負荷されたとき、雌ねじ１４と雄ねじ２０の圧力側フランク２５間に形成される油膜を上記軸方向の溝２８内に押し出すことができるため、油膜の介在による摩擦抵抗力の低減化を防止することができる。

なお、軸方向の溝２８は、図３に示すように、ナット部材１３の内周に設けるようにしてもよい。

この発明に係るオート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 この発明に係るオート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 アジャストスクリュ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 リターンスプリング
１８ スライド部材
１９ ガイド部材
２０ 雄ねじ
２４ａ 球面
２５ 圧力側フランク
２６ 遊び側フランク
２７ 球面
２８ 溝

Claims (4)

1. 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の開口部を密封するシール部材と、シリンダ室内に組込まれたナット部材と、前記シール部材をスライド自在に貫通し、前記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、前記ロッド部材を前記リターンスプリングのばね力が負荷される軸方向に移動可能なプッシュロッドと、雄ねじを外周に有するアジャストスクリュとに分割し、そのアジャストスクリュの先端面がプッシュロッドの後端面に押し付けられる方向にアジャストスクリュを付勢するスプリングを設け、前記アジャストスクリュの先端面とその先端面に押し付けられたプッシュロッドの後端面におけるいずれか一方を球面とし、前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじを、アジャストスクリュに負荷される押し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、そのスライド部材に前記リターンスプリングのばね力を負荷し、前記シリンダ室の開口部には、前記シール部材よりシリンダ室の開口端側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オートテンショナ。
   
2. 前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじにおける少なくとも一方にショットピーニングを施して凹凸を形成した請求項１に記載のオートテンショナ。
3. 前記ナット部材の内周とアジャストスクリュの外周におけるいずれか一方に、雌ねじ又は雄ねじを周方向に分断する軸方向の溝を形成した請求項１又は２に記載のオートテンショナ。
4. 前記ナット部材の雌ねじとアジャストスクリュの雄ねじの少なくとも一方にダイヤモンドライクカーボン被膜を形成した請求項１乃至３のいずれかに記載のオートテンショナ。

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