JP5127712B2 - チェーンガイドおよびテンショナ組立体 - Google Patents
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Description
本願は、同時出願された出願(表題「LONG MECHANICAL TENSIONER WITH A COMPLIANT BLADE SPRING(追従性ブレードスプリングを備えた長尺の機械式テンショナ)」)に関連しており、上記出願は参照によって本願明細書に組み込まれている。
【技術分野】
【0002】
本発明は、チェーンテンショナの分野に属する。とくに本発明は、減衰機構を備えたテンショナ、とくに、チェーンスパン横断減衰機構を備えた機械式枢支テンショナに関する。
【背景技術】
【0003】
チェーンが複数のスプロケットの間を走行する際の動力伝達チェーンまたは類似の動力伝達装置用の制御装置としてテンショニング装置が用いられている。この装置においては、チェーンが駆動軸から従動軸に動力を伝達しており、チェーンの一部は弛緩し、他の部分は緊張している。一般に、歯付きチェーンの場合には、ノイズ、スリップまたは歯の噛み合い不良を防止するために、チェーンにある程度の張力を付与して、それを維持するのは重要なことである。このようなスリップの防止は、内燃機関においてチェーン駆動のカムシャフトの場合にとくに重要である。というのは、歯飛びはカムシャフトのタイミングをずらし、損傷あるいはエンジンの作動不良を引き起こす恐れがあるからである。
【0004】
しかし、内燃機関の苛酷な環境下においては、種々の要因がチェーン張力の変動をもたらす。たとえば、温度の幅広い変化やエンジンの種々の部品間の熱膨張係数の違いが、チェーンの張力を過度に高いまたは低いレベルの間で変化させる。長期間の使用の間に、動力伝達システムの構成部品の摩耗が、チェーン張力を減少させる。さらに、カムシャフトおよびクランクシャフトによるねじり振動が、相当なチェーン張力の変化を生じさせる。たとえばエンジン停止の際またはエンジン始動不良時に生じるエンジンの逆転もまた、チェーン張力の変動を生じさせる。これらの理由から、チェーンの張り側において過度の緊張力を除去し、チェーンの弛み側において必要な張力を確保するための機構が必要になる。
【0005】
ブレードテンショナは、負荷変動がスプリングを過度に湾曲させる程には厳しくないチェーンやベルトの制御用として一般に用いられるテンショナである。テンショニング装置の実質的な後方移動や張力の作用していない状態での移動を制限するために、テンショナには、バックラッシュを有するラチェットが追加されることが多い。
【0006】
図1は、ブレードテンショナおよびガイドを有する従来のチェーン駆動システムを示している。閉ループのチェーンが駆動スプロケット12および従動スプロケット10を取り囲んでいる。各スプロケット10、12は、前方への動きを維持しつつ、独立に加速しまた減速する。チェーン8の張り側には、固定ガイド14がブラケット7に取り付けられている。ガイド14の逆側においてチェーンの弛み側には、テンショナ16が配置されている。テンショナ16は、少なくとも半剛性状態でブラケット7に固定されており、チェーンの張り側に向かって付勢されている。ボルト18が、テンショナ16およびガイド14を含むブラケットをエンジンブロック(図示せず)に固定している。
【0007】
駆動スプロケット12が加速しまたは従動スプロケット10が減速すると、エネルギー波つまり局所的な高荷重が発生し、これは、速度が変化したスプロケットから他方のスプロケットに向かって移動する。チェーン8は、速度変化を発したスプロケットに接触するチェーンの他方のスプロケットまでのスパンの距離を可能な限り最短の距離である直線にしようとする。エネルギーは、チェーンの自由スパンのリンクを通ってガイド14の端部まで移動し、ガイド14がエネルギーを吸収する。局所的な高荷重を絶えず吸収する結果、ガイド14の端部は著しい摩耗を受ける。エネルギー波は、テンショナがチェーンの弛みをどの程度取り除いているかまたテンショナがどの程度の減衰性を有しているかに従って発生するものではないが、エネルギー波は、チェーンの弛み側に発生するにしても、存在し、同じ特性を示すであろう。
【0008】
従来のチェーン駆動システムにおいて結果的に生じる荷重を低減するための一つ解決策は、テンショナに減衰機能を付加することである。要求される減衰機能をテンショナに付加することに伴う一つの問題点は、もしテンショナが著しく柔軟にされるとチェーン制御が損なわれることになるということである。というのは、テンショナが、適切なチェーン制御を提供するのにちょうど十分な力を付加するようにとくに設計されているからである。他の解決策は、米国特許第5,797,818号明細書および第6,322,470号明細書、並びに、米国特許出願公開第2002/0045503号明細書および第2005/0085322号明細書に記載されている。
【0009】
米国特許第5,797,818号明細書は、チェーンの弛み側のノイズおよび振動を低減したチェーン組立体を開示しており、当該チェーン組立体は、ブレードシューと、スプリングと、弾性減衰装置とを有している。シューは、テンショナブラケットに枢支されている。スプリングは、シューに取り付けられており、シューをチェーンの側に付勢している。弾性減衰装置は、チェーンブラケットとスプリングの間に取り付けられており、バルブ作動時に生じる振動制御を補助している。
【0010】
米国特許第6,322,470号明細書は、一対の枢支型アームを含むテンショナを開示しており、当該テンショナは、同じチェーンの別個の2つのスパンに同時に張力を付与するのに用いられている。固定ピンを備えたレバーが2つのスパンの間に配置されている。アームがチェーンスパンの外側に延びており、チェーンの外側部分に接触するように配置されかつ固定ピンに枢支されたシューを担持している。レバーが回転すると、固定ピンが横方向に動き、アームが内側に引き寄せられて、別個のチェーンスパンに同時に張力が付与される。換言すれば、チェーンの一方の側への高負荷がチェーンの他方の側に移動しようとするが、負荷は結果的に均等にされる。
【0011】
米国特許出願公開第2002/0045503号明細書は、ブレードおよびスプリング組立体を有するチェーンテンショナを開示している。ブレードは、第1の端部および第2の端部を有している。第1の端部はハブを限定している。ハブは、ブレードシューの中央部と第1の端部壁に連結されており、ブレードを取付ブラケットに回動自在に連結する単一ピンを受け入れる孔を限定している。
【0012】
図2は、米国特許出願公開第2005/0085322号明細書の枢支型チェーンガイドおよびテンショナ組立体を示している。この組立体は、デュアルスプロケットチェーンシステムにおける閉ループチェーン108の2つのスパンのうちの一つにそれぞれ接触するチェーンガイド124およびテンショナから構成されている。チェーン108は、駆動スプロケット112および従動スプロケット110の回りを通っている。テンショナおよびチェーンガイドはいずれも、単一の取付部120の回りに回動するブラケットプレート122に連結されている。
【0013】
図3に示すように、従来のチェーンテンショニングシステムは、チェーン300の2つのスパンのそれぞれに配置された2つの独立機能のブレードスプリングテンショナ306、306aから構成されている。これらの別個に機能するテンショナは、チェーンガイド308、308aをそれぞれ含むブラケット本体307、307aをそれぞれ有している。各ブラケット本体307、307aの内部には、参照符号510(図4参照)で表された少なくとも1つのブレードスプリングが組み込まれており、ブレードスプリングは、機械式スプリングテンショナ306、306aがそれぞれ接するチェーン300のスパンにチェーンガイド308、308aを強制的に接触させるように付勢している。この従来のシステムにおいては、各機械式スプリングテンショナが互いに独立して機能する。各機械式スプリングテンショナは、たとえばボルトまたは圧入ピンである固定手段312によってエンジンブロック(図示せず)に確実に取り付けられている。チェーン300の弛み側および張り側間の張力を調整するために加えられる唯一の動きが、ブレードスプリングによってもたらされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、より確実な減衰機能を有する新規な構成の機械式チェーンテンショナを提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明は、一つの駆動スプロケットと、一つまたはそれ以上の従動スプロケットと、弛み側スパンに隣接して配置される第1の機械式テンショナと、張り側のスパンに隣接して配置される第2の機械式テンショナとを備えた動力伝達システムから構成されている。各機械式テンショナは、追従性のブレードスプリングを用いることによって、弛みの制御を提供する。
【0016】
各テンショナは、別個の取付手段によってエンジンブロックに枢支可能に固定されている。テンショナは、剛性を有する堅い連接桿によって互いに連結されている。この連接桿は、各テンショナが張り状態および弛み状態間のチェーンの前後の関節運動を制御するように協動して作用することを可能にし、これにより、チェーンの両スパンにわたる減衰機能を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0018】
本発明は、図6および図7に示すように、チェーン500と、一つの駆動スプロケット502と、一つまたはそれ以上の従動スプロケット504、504aと、一対の機械式テンショナ506、506aとを備えた連続チェーンループ駆動システムを備えている。機械式テンショナは、ブラケット本体507、507aと、チェーン摺動面509、509a(図5)をそれぞれ有するチェーンガイド部508、508aとからそれぞれ構成されている。チェーン摺動面509、509aは、各機械式テンショナが隣接するチェーン500のスパンに摺動自在に接触している。
【0019】
図4中に参照符号510で示されたスプリングが、各チェーンガイド部508、508aをチェーン500に強制的に摺動接触させるのに必要な力を提供するようにしてもよい。ブレードスプリング510は、その自由状態において長さ方向に湾曲した細長い長方形である。図4に示す好ましい形態のテンショナの内部において、ブレードスプリング510は支持部材505の下側に力を加える。この支持部材505もまた、スプリングの緊張力を発揮し得る任意の材料から製作された細長い長方形構造を有している。チェーンガイド部508、508aをそれぞれのチェーンスパンに向かって付勢する主な力は、ブレードスプリング510から提供される。支持部材505によってもたらされるスプリング緊張力は、ブレードスプリング510の力をチェーンガイド部508、508aの長さに沿って実質的に均等に伝達するのに十分な大きさであればよい。
【0020】
各機械式テンショナ506、506aは、参照符号512、512aで示される単一の取付手段、たとえばボルト、ネジまたは圧入枢支ピンによって、エンジンブロック(図示せず)に取り付けられる。図6に示す第1の実施態様においては、取付手段が各機械式テンショナのための枢支点を提供しており、各機械式テンショナの長さに沿って対応する略同一位置に配置されている。取付手段512、512aは、駆動スプロケット502に最も近い各機械式テンショナの第1の端部に位置するように示されている。取付手段は、各機械式テンショナ506、506aの長さに沿う他の点、たとえば各ブラケット本体507、507aの長さに沿った任意の点に配置するようにしてもよい。取付手段の別の配置が、図6中の参照符号512e、512dに示されている。
【0021】
図6に示すように、各ブラケット本体507、507aのそれぞれの第2端部には、それぞれ枢支手段514、514aが配置されている。各枢支手段514、514aは、それぞれのブラケット本体507、507aの第2の端部に、それぞれロック手段515、515a等によって、あるいは各ブラケット本体507、507aの孔に圧入されるピンによって取り付けられている。堅い剛性リンク部材516の一端は各枢支手段514、514aに取り付けられており、これにより、機械式テンショナ506、506aのそれぞれの第2の端部の動きを協動させている。
【0022】
図7は、図6のチェーンテンショナの斜視図であって、取付手段512および枢支手段514をより詳細に示すために機械式テンショナ506の一方が取り除かれている。
【0023】
駆動スプロケット502または従動スプロケット504、504aの少なくとも一つが減速すると、チェーン500のスパン(この例の目的のためには張り側スパン)が、速度変化を発したスプロケットに接触するチェーンの他方のスプロケットまでのつながりの間の距離を可能最短距離である直線に張ろうとするだろう。チェーン500の具体的な動きは図示されていない。このエネルギー波または局所的な高荷重は、当該機械式テンショナの端部、この例では枢支手段514における端部506をチェーン500から強制的に離そうとするだろう。取付手段512によって固定された機械式テンショナの端部は、エンジンに枢支固定されたままである。
【0024】
一方のスパンが緊張するのと同時に、逆側のスパンが弛む。しかしながら、逆側の機械式テンショナ、この例ではテンショナ506aに連接部材(リンク部材)516を取り付けていることによって、連接部材516が、機械式テンショナ506aの端部をチェーン500の弛み側に引っ張り、これにより弛み側を実質的に緊張させるだろう。
【0025】
弛み側スパンおよび張り側スパンの動きを連繋することによって、チェーンの各スパンが互いに緊張と弛緩とを繰り返すことにおけるある程度の許容度が得られる。また、各スパンの相対的な動きを連繋することによって減衰効果が生じる。一方のスパンが受ける振動およびねじり衝撃は、このエネルギーを反対側のスパンが受ける一般に逆方向のエネルギー衝撃に結合することによって実質的に中和されることになる。
【0026】
上述したように、各機械式テンショナ506、506aの取付手段512、512aは、駆動スプロケット502に最も近い両機械式テンショナの端部(ここでは便宜上それぞれの第1の端部として表現しているが)に配置することができる。さらに上述したように、取付手段は、設計上の要求により、各ブラケット本体507、507aの長さに沿った任意の点に配置することができる。全チェーン駆動システム内の多くの要因によって、取付手段512、512aばかりでなく、枢支手段514、514aについても、また連接部材516についても、異なる位置を選定するようにしてもよい。
【0027】
図8に示すように、異なる機能パラメータおよび設計上の要求によって、連接部材516を、駆動スプロケット502に最も近い各機械式テンショナ506、506aの第2の端部に配置することが必要になるかもしれない。この第2の実施態様においては、各機械式テンショナの第1の端部は、取付手段512、512aによってエンジンブロックに固定されており、図示しない駆動スプロケットに隣接して配置されている。
【0028】
図9には、第3の実施態様が示されている。この実施態様においては、連接部材516の第1の端部516aが第1のテンショナ506aの端部に枢支され、この第1テンショナの端部の逆側の端部が、取付手段512aによって、図示しないエンジンハウジングに取り付けられている。連接部材516の第2の端部516bは、第2のテンショナ506の長さに沿う概略中央点において枢支手段514により枢支可能に取り付けられている。
【0029】
図4のブレードスプリング510は、チェーンガイド508よりかなり短い長さを有するものとして示されている。しかしながら、チェーンガイド508の実質的に全長に及ぶブレードスプリングから構成されるような他のブレードスプリング形態を使用し得ることも、本発明の意図する範囲内にある。また、ブラケット本体507の長さに沿って、多数の短いブレードスプリング510を直列に配置するようにしてもよい。
【0030】
さらに、各機械式テンショナ506、506aの各ブレードスプリング510の強度は、同一でもまた異なっていてもよい。もし、第1のテンショナ(たとえばテンショナ506)に第2のテンショナ(たとえばテンショナ506a)のスプリングよりも弱いスプリングを設けられていれば、すべての弛みチェーン制御が、連接部材516によって第2のテンショナ506aに移される。この態様においては、第1のテンショナ506は、その正規の走行径路から、制御されないチェーン500に追従する能力を有するガイドとして作用し、これにより、改良された減衰機能を提供する。
【0031】
また、テンショナ506、506aは、本発明のテンショニング装置が組み込まれる動力伝達チェーンシステムの設計パラメータの要求に応じて、同一の長さであっても異なる長さであってもよい。
【0032】
したがって、以上説明した本発明の実施態様は、本発明の原理の適用を単に例示するものに過ぎないことが理解されるべきである。本明細書において例示された実施態様に詳細に言及することは、特許請求の範囲を制限する意図ではない。特許請求の範囲そのものが、本発明の本質とみなされる特徴について説明している。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】 固定取付けの共通ブラケットを有する技術のチェーンテンショナシステムの概略図である。
【図2】 中心取付けの単一の枢支点を有するチェーンテンショナシステムの概略図である。
【図3】 独立機能するデュアルテンショナの概略図である。
【図4】 従来のブレードテンショナの断面図である。
【図5】 図4のテンショナに用いるチェーンガイドを示している。
【図6】 本発明による相互連結のデュアルテンショナシステムの正面図である。
【図7】 本発明のデュアルテンショナシステムの斜視図であって、剛性連接桿の枢支取付部および固定手段を示すために一方の機械式ブレードスプリングテンショナが取り除かれている。
【図8】 本発明の第2の実施態様を示している。
【図9】 本発明の第3の実施態様を示している。
【符号の説明】
【0034】
500: チェーン
502: 駆動スプロケット
504、504a: 従動スプロケット
506、506a: 機械式テンショナ
507、507a: ブラケット本体
508、508a: チェーンガイド部
509、509a: チェーンスライド面
Claims (10)
- 駆動スプロケットを少なくとも1つの従動スプロケットに駆動連結するチェーンの2つのスパンから実質的に構成される無端状チェーンのループに用いるチェーンガイドおよびテンショナ組立体であって、
2つの自由端を有する第1のブラケット本体と、チェーンの2つのスパンの一方に接触する第1のチェーン摺動面を有する第1のチェーンガイドとを備え、前記二つの自由端の間の中間位置において枢支可能に設けられた第1のテンショナと、
2つの自由端を有する第2のブラケット本体と、チェーンの2つのスパンの他方に接触する第2のチェーン摺動面を有する第2のチェーンガイドとを備え、前記二つの自由端の間の中間位置において枢支可能に設けられた第2のテンショナと、
第1、第2の端部を有し、第1の端部が第1のテンショナの前記自由端に枢支され、第2の端部が第2のテンショナの前記自由端に枢支された剛性の連接部材とを備えた、
チェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のテンショナが、少なくとも1つのブレードスプリングおよび1つの支持部材をさらに備えている、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第2のテンショナが、少なくとも1つのブレードスプリングおよび1つの支持部材をさらに備えている、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のテンショナが、少なくとも1つの第1のブレードスプリングと1つの第1の支持部材をさらに備え、第2のテンショナが、少なくとも1つの第2のブレードスプリングと1つの第2の支持部材をさらに備えている、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のブレードスプリングが、第2のブレードスプリングと同じ強度を呈している、
請求項4に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のブレードスプリングが、第2ブレードスプリングと異なる強度を呈している、
請求項4に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1の取付手段および第2の取付手段が、各テンショナの縦方向の長さに沿って概略対応する位置にそれぞれ配置されている、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 剛性連接部材の第1の端部の第1のテンショナへの取付位置が、剛性連接部材の第2の端部の第2のテンショナへの取付位置と異なっている、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のテンショナおよび第2のテンショナが同一のサイズである、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。 - 第1のテンショナおよび第2のテンショナが異なるサイズである、
請求項1に記載のチェーンガイドおよびテンショナ組立体。
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