JP5705033B2 - リング式テンショナ - Google Patents
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Description
そして、弾性リングが摩耗すると、プランジャの後退時に、プランジャの後退停止位置にバラツキが発生して、張力調整が不安定化したり、また弾性リングがプランジャとボディとの間に噛み込まれて、プランジャが不動状態になる現象(以下、「噛込みロック」という。)が発生する虞がある。
そして、プランジャが過飛び出し状態になると、チェーンに過大張力が発生することから、この過大張力が発生しているチェーンからの反力によるプランジャの後退がラチェット歯とラック歯との噛合いにより規制されたままであると、チェーンは、過大張力が作用している状態(以下、「張力過多」という。)のまま走行することになり、チェーンへの負担や騒音が増加するという問題があった。
また、テンショナの搬送時やエンジンへの組付時に、プランジャが収容穴から飛び出さないようにすることが望ましい。
また、本発明の他の目的は、さらに、プランジャ付勢手段による付勢力やチェーン等からの反力によるプランジャの移動応答性、したがってチェーン等に対する張力調整の応答性を向上させることができるリング式テンショナを提供することである。
また、本発明の他の目的は、さらに、チェーン等のバタツキ音を低減することができ、しかもチェーン等が過大張力による張力過多の状態で走行することが防止されて、チェーン等への負担や騒音を低減することができるリング式テンショナを提供することである。
また、本発明の他の目的は、さらに、搬送時等におけるプランジャの飛出しを確実に防止することができるリング式テンショナを提供することである。
また、本発明の他の目的は、さらに、ボディへのプランジャの組付性およびメンテナンス性を向上させることができるリング式テンショナを提供することである。
そして、弾性リングが、弾性リングを拡径および縮径させるために操作される操作部を有し、収容溝から径方向外方に突出している操作部がリング径保持具に保持されることにより、弾性リングが軸方向でのプランジャの移動を阻止することにより、弾性リングの操作部を保持するリング径保持具により、弾性リングを利用して軸方向でのプランジャの移動が確実に阻止されるので、テンショナの搬送時やテンショナの組付時おより該組付前において、収容穴からのプランジャの飛出しを防止することができる。
軸平面での軸方向ボディ溝壁面の断面形状が直線であり、軸方向リング当接面および軸方向ボディ溝壁面が面接触可能であることにより、リング側当接部と収容溝の溝壁面との当接時の接触圧を、面接触可能な軸方向リング当接面と軸方向ボディ溝壁面とにより減少させることができるため、リング側当接部およびプランジャ側当接部での摩耗の進行を抑制することができ、また、リング側当接部の噛込みロックを防止することができる。
軸方向リング当接面および軸方向ボディ溝壁面が平面であることにより、リング側当接部と収容溝の溝壁面との当接が、軸方向リング当接面および軸方向ボディ溝壁面の平面同士の当接であるので、例えば、軸方向リング当接面および軸方向ボディ溝壁面がテーパ面である場合に比べて、軸方向でのプランジャの移動時に弾性リングが拡径する際にリング側当接部に作用する摩擦力を小さくすることが可能になるため、リング式テンショナにおいて、プランジャ付勢手段による付勢力やチェーンからの反力によるプランジャの移動応答性、したがってチェーン等に対する張力調整の応答性を向上させることができる。
プランジャ側当接部がプランジャに軸方向に配列された複数の溝により構成され、溝が、周方向に湾曲した周方向溝であり、軸方向リング当接面が、前進側リング当接面および後退側リング当接面であり、軸方向ボディ溝壁面が、前進側ボディ溝壁面および後退側ボディ溝壁面であり、プランジャの後退時に、後退側リング当接面と後退側ボディ溝壁面とが面接触可能であり、リング側当接部が、周方向溝に沿って周方向に湾曲していることにより、プランジャ側当接部が軸方向に配列された複数の周方向溝により構成されるテンショナにおいて、プランジャの後退時のリング側当接部と収容溝の溝壁面との当接時の接触圧を、面接触可能な後退側リング当接面と後退側ボディ溝壁面とにより減少させることができるので、プランジャの後退時におけるリング側当接部および収容溝の溝壁面での摩耗の進行を抑制することができ、また、リング側当接部の噛込みロックを防止することができる。
プランジャ側当接部がプランジャに軸方向に配列された複数の溝により構成され、溝が、軸線に直交する軸直交平面に平行な直線状の軸直交方向溝であり、軸方向リング当接面が、前進側リング当接面および後退側リング当接面であり、軸方向ボディ溝壁面が、前進側ボディ溝壁面および後退側ボディ溝壁面であり、プランジャの後退時に、後退側リング当接面と後退側ボディ溝壁面とが面接触可能であり、リング側当接部が、軸直交方向溝に沿って直線状であることにより、プランジャ側当接部がプランジャに周方向での一部に設けられた複数の軸直交方向溝により構成されるテンショナにおいて、プランジャの後退時のリング側当接部と収容溝の溝壁面との当接時の接触圧を、面接触可能な後退側リング当接面と後退側ボディ溝壁面とにより減少させることができるので、プランジャの後退時におけるリング側当接部および収容溝の溝壁面での摩耗の進行を抑制することができ、また、リング側当接部の噛込みロックを防止することができる。
リング径保持具が、弾性リングを拡径する拡径作用部を有し、操作部は、周方向に離隔している1対の第1,第2操作部であり、拡径作用部の幅が、拡径作用部が周方向で1対の操作部の間に配置された状態で、リング側当接部が軸方向でプランジャ側当接部と当接しない位置まで拡径させられる値に設定されていることにより、リング径保持具の拡径作用部を第1,第2操作部の間に挟み込むことで、リング側当接部をプランジャ側当接部と当接しない位置まで弾性リングを拡径できるので、収容穴へのプランジャの着脱や、プランジャを初期位置に戻すための作業が容易化されて、ボディへのプランジャの組付性およびメンテナンス性を向上させることができる。
図1〜図9は、本発明の第1実施例を説明するための図である。
図1を参照すると、本発明の第1実施例であるリング式テンショナ100は、機械としてのエンジン(図示されず)のタイミングチェーン伝動機構1に備えられる。そして、該エンジンは、例えば自動車用エンジンである。巻掛け伝動機構としてのタイミングチェーン伝動機構1は、テンショナ100のほかに、エンジンの駆動軸であるクランク軸2により回転駆動される駆動側の回転部材であるスプロケット4と、被駆動軸である1対のカム軸3にそれぞれ固定されている1対の被駆動側のスプロケット5と、それらスプロケット4,5に巻き掛けられている帯状の巻掛け伝動体としての無端のチェーンであるタイミングチェーン6(以下、「チェーン6」という。)とを備える。
そして、テンショナ100は、チェーン6の弛み側で機械本体としてのエンジン本体に取り付けられている。
テンショナ100のボディ101から前進方向に突出しているプランジャ110は、軸方向で前進して、エンジン本体に揺動自在に支持されている可動レバー10の揺動端近傍の背面を押圧することにより、チェーン6の弛み側において、可動レバー10を介してチェーン6に張力を付与し、軸方向で後退して、チェーン6の張力を減少させる。
そして、弾性リング120は、プランジャ110のラック部111と弾性リング120のリング側当接部121との当接により、軸方向でのプランジャ110の移動を規制可能である。
また、油室105内の圧油は、付勢ばね106とともに、プランジャ110を前進方向に付勢するプランジャ付勢手段を構成する一方で、チェーン6に発生する張力に基づいてチェーン6から後退方向にプランジャ110に作用して該プランジャ110を後退させる反力F(図8,図9参照)を緩衝するダンパとして機能する。
本実施例では、逆止弁150は、給油路102に連通する油路151が設けられたボールシート152と、該ボールシート152に着座するチェックボール153と、該チェックボール153をボールシート152に押圧するばね154と、該ばね154を支持するとともにチェックボール153の移動量を規制するリテーナ155とを有する。
ラック部111は、プランジャ110の外周面110aに軸方向に配列されて設けられた複数の溝である周方向溝112により構成される。該周方向溝112は、プランジャ110の外周面110aに、周方向に延びているとともに全周に渡って設けられ、プランジャ110の外周に沿って周方向に湾曲した円環状の溝である。
軸線Lを含む平面である軸平面P1(図3には軸平面P1の一例が示されている。)での前進側プランジャ傾斜面113および後退側プランジャ傾斜面114の各断面形状は直線である(図5参照)。そして、本実施例では、これらプランジャ傾斜面113,114はいずれもテーパ面である。
また、前進側プランジャ傾斜面113の前進側プランジャ傾斜角θ1は、後退側プランジャ傾斜面114の後退側プランジャ傾斜角α1よりも小さい。
なお、以下、断面形状とは、軸平面P1での部材等の断面形状を意味する。
軸方向ボディ溝壁面131bは、軸方向で対向する前進側ボディ溝壁面135および後退側ボディ溝壁面136から構成される。
前進側ボディ溝壁面135および後退側ボディ溝壁面136の各断面形状は直線であり、本実施例では、各ボディ溝壁面135,136は、軸線Lに直交する平面である軸直交平面P2(図2,図5には軸直交平面P2が例示されている。)に平行な平面である。
そして、弾性リング120は、収容溝130内に組み付けられた状態で、径方向外方に作用する外力により、プランジャ110の前進の許容、後退の許容および規制をするための拡径を可能とする弾性変形特性を有するように設計されている。
リング部Rの全体は、軸方向でラック部111と当接可能なリング側当接部121を構成する。
ここで、自由状態とは、弾性リング120が、該弾性リング120を弾性変形させる力が作用していないときの弾性リング120の状態である。
また、弾性リング120は、リング径保持具が取り外された状態である使用状態(図1に示されている)で、リング側当接部121が収容穴103と収容溝130とに、または周方向溝112と収容溝130とに、跨がる状態で、かつ収容溝130内で拡径可能に収容されている。
そして、前進側リング傾斜角θ2は前進側プランジャ傾斜角θ1以下であり、後退側リング傾斜角α2は後退側プランジャ傾斜角α1以下である。本実施例では、前進側リング傾斜角θ2は前進側プランジャ傾斜角θ1よりも小さく、後退側リング傾斜角α2は後退側プランジャ傾斜角α1よりも小さい。
前進側リング傾斜面123、後退側リング傾斜面124、前進側リング当接面125および後退側リング当接面126の各断面形状は直線である。本実施例では、各リング傾斜面123,124はテーパ面であり、各リング当接面125,126は平面である。
そして、ラック部111とリング側当接部121とにより、テンショナ100のラチェット機構が構成される。
各端部E1,E2は、弾性リング120がリング部Rの全体が軸直交平面P2にほぼ平行となるように収容溝130に収容されている状態で、リング部Rの周方向間隔を通る径方向直線Lr(図3参照)に対して、リング部Rから径方向外方に向かうにつれて周方向での間隔(または、径方向直線Lrとの周方向での間隔)が次第に大きくなるように形成されている被押圧部としての拡開傾斜部141,142と、径方向直線Lrにほぼ平行に延びている被保持部としての平行部143,144とを有する。
本実施例では、この収容保持状態で、周方向溝112とリング側当接部121とが当接状態にある。リング径保持具160は、各端部E1,E2が挿入される保持穴163,164が設けられた1対の係合保持部161,162と、作業者により把持される把持部である軸部165と、軸部165の一端部により構成されて、両端部E1,E2の拡開傾斜部141,142の周方向での間に配置可能な拡径作用部166とを有する。
軸部165は、柱状、本実施例では円柱状であるが、角柱状(例えば、四角柱)であってもよい。
図6を併せて参照すると、拡径作用部166において、両端部E1,E2を広げる部分である間隔形成部の幅Wは、拡径作用部166が両拡開傾斜部141,142の周方向での間隔が最小になっている最狭部149(図4,図6参照)の間に差し込まれて、両拡開傾斜部141,142の間に配置された状態で、図6に二点鎖線で示される位置から、図6に実線で示されるように、リング側当接部121の最小内径がラック部111の最大外径よりも大きくなって、リング側当接部121が軸方向でラック部111と当接しない位置まで拡径させられる値に設定されている。
図7を参照すると、後退側プランジャ傾斜角α1は、エンジンの運転時に走行中のチェーン6の張力が減少して、図7(a)に示されるように、付勢ばね106および油室105内の圧油の油圧に基づいてプランジャ110に作用する所定値以上の前進力Faによりプランジャ110が前進するときに、ラック部111の後退側プランジャ傾斜面114を通じてリング側当接部121に作用する前進力Faの径方向分力faがリング側当接部121を拡径させ(図7(b))、図7(c)に示されるように、リング側当接部121(または、ラチェット歯127)が後退側プランジャ傾斜面114(または、ラック歯117)を乗り越えて、後退方向で隣接する周方向溝112Bに収容される(図7(d))角度に設定されている。
このため、前進したプランジャ110がチェーン6に張力を付与し、チェーン6の張力が高められる。そして、チェーン6の張力が高められて、前進力Faが前記所定値未満になるまで、リング側当接部121は、後退側プランジャ傾斜面114を乗り越える。
また、前記低油圧状態は、油室105への前記外部圧油の供給が行われないエンジン停止中での油室105への空気の侵入などに起因して、油室105にプランジャ110の後退を規制するための十分な油圧が存在していない状態、つまり油室105内の油圧が第1反力F1に対向するのに十分でない状態である。
ここで、第2反力F2は、チェーン6の第2走行状態、例えばエンジン始動後(したがって、油室105131が圧油で満たされているとき)に、チェーン6の張力変動やエンジンの温度変化によるエンジン本体やチェーン6の熱膨張などに起因して、チェーン6の緩み時や伸長時にプランジャ110が過大に前進する状態(すなわち、過飛び出し状態)になって、チェーン6に過大張力が発生する張力過多時での走行状態における反力Fである。
このようにして、プランジャ110が周方向溝112の1溝分もしくは数溝分だけ後退することにより、チェーン6の張力変動やエンジンの温度変化などで発生するプランジャ110の過飛び出し状態、および該過飛出し状態によりチェーン6に発生する過大張力が解消される。
なお、後退側プランジャ傾斜角α1および前進側プランジャ傾斜角θ1は、実験やシミュレーションなどにより決定される。
リング式テンショナ100が、収容穴103が設けられたボディ101と、収容穴103に収容された状態で収容穴103の軸線Lに平行な軸方向で前進および後退可能にボディ101に支持されるとともに走行中のチェーン6に張力を付与するために前進するプランジャ110と、プランジャ110を前進方向に付勢する付勢ばね106および油室105内の圧油と、プランジャ110を囲んで配置されるとともに径方向に拡縮可能な弾性リング120とを備え、プランジャ110が有するラック部111と弾性リング120が有するリング側当接部121との当接により軸方向でのプランジャ110の移動を規制可能である。
この構成により、走行中のチェーン6に対して、前進するプランジャ110により適度な張力を与えることができ、また弾性リング120がプランジャ110と当接することにより、軸方向でのプランジャ110の移動を規制することができる。
この構成により、プランジャ110の移動を規制するために、弾性リング120のリング側当接部121において、収容溝130の軸方向ボディ溝壁面131bに当接する軸方向リング当接面121b125,126の断面形状が直線であるため、リング側当接部121の断面形状が円である弾性リング120の場合とは異なり、リング側当接部121との当接時の接触圧を減少させることができて、リング側当接部121での摩耗の進行を抑制することができ、また、リング側当接部121の摩耗に起因する噛込みロックを防止することができる。
この構成により、ラック部111が軸方向に配列された複数の周方向溝112により構成されるテンショナ100において、プランジャ110の後退時のリング側当接部121と収容溝130の溝壁面131との当接時の接触圧を、面接触可能な後退側リング当接面126と後退側ボディ溝壁面136とにより減少させることができ、さらに、プランジャ110の前進時のリング側当接部121と収容溝130の溝壁面131との当接時の接触圧を、面接触可能な前進側リング当接面125と前進側ボディ溝壁面135とにより減少させることができるので、プランジャ110の後退時および前進時におけるリング側当接部121および収容溝130の溝壁面131での摩耗の進行を抑制することができ、また、リング側当接部121の噛込みロックを防止することができる。
この構成により、プランジャ110を後退させるチェーン6からの反力Fの大きさが第1反力F1であるときに、弾性リング120によりプランジャ110の後退が阻止されるので、チェーン6のバタツキ音を低減することができる。また、反力Fがチェーン6の張力過多時に発生する第2反力F2であるときに、弾性リング120がラック部111の前進側プランジャ傾斜面113,114を乗り越えて、反力Fが第1反力F1になるまでプランジャ110を後退させるため、チェーン6が過大張力による張力過多の状態で走行することが防止されて、チェーン6への負担や騒音を低減することができる。
この構成により、弾性リング120を備えるリング式テンショナ100において、前進側プランジャ傾斜面113および後退側プランジャ傾斜面114を有する周方向溝112が軸方向に複数配列されることにより、鋸歯状に形成されたラック部111に対して、リング側当接部121が前進側リング傾斜面123および後退側リング傾斜面124を有することで鋸歯状に形成されるので、プランジャ110の前進および後退を、ラチェットピストンを備えるテンショナと同等に行うことができる。
この構成により、弾性リング120の端部E1,E2を保持するリング径保持具160により、弾性リング120を利用して軸方向でのプランジャ110の移動が確実に阻止されるので、テンショナ100の搬送時やテンショナ100の組付時おより該組付前において、収容穴103からのプランジャ110の飛出しを防止することができる。
この構成により、リング径保持具160の拡径作用部166を1対の拡開傾斜部141,142の間に挟み込むことで、リング側当接部121をラック部111と当接しない位置まで弾性リング120を拡径できるので、収容穴103へのプランジャ110の着脱や、プランジャ110を初期位置に戻すための作業が容易化されて、ボディ101へのプランジャ110の組付性およびメンテナンス性を向上させることができる。
また、1対の拡開傾斜部141,142は、径方向外方に向かうにつれて周方向での間隔が次第に大きくなるように傾斜しているので、1対の拡開傾斜部141,142の間への拡径作用部166の差し込みが容易になり、この点でも、収容穴103へのプランジャ110の着脱を容易化することができる。
前進側リング傾斜角θ2は前進側プランジャ傾斜角θ1と同じであり、後退側リング傾斜角α2は後退側プランジャ傾斜角θ2と同じである。一方、リング側当接部221は、軸直交方向溝212に沿って軸直交平面P2に平行な直線状である。このため、弾性リング120のリング部Rは、D型の形状を呈する。
本実施例では、第1実施例と同様に、弾性リング120の全体がほぼ同じ断面形状を有するが、少なくとも直線状のリング側当接部221が、前進側リング傾斜面123、後退側リング傾斜面124、前進側リング当接面125および後退側リング当接面126を有していればよい。
この第3実施例によれば、第2実施例でのラック部211(図12参照)に関連する作用効果を除いて、第2実施例と同様の作用および効果が奏される。
第1,第2操作部は、弾性リング120の拡径および縮径が可能である限り、弾性リング120の端部E1,E2でなくてもよい。第1実施例において、リング径保持具160の代わりにリング径保持具260が使用されてもよく、第2,3実施例において、リング径保持具260の代わりにリング径保持具160が使用されてもよい。
第1実施例のラック部111において、周方向に湾曲した周方向溝が周方向での一部に設けられていてもよい。
エンジンにおいて、チェーンは、タイミングチェーン以外に補機を駆動するチェーンであってもよい。さらに、チェーンは、エンジン以外の機械の伝動機構を構成してもよい。
第2反力F2によるプランジャ110の後退時に、リング側当接部121が前進側のプランジャ側当接面を乗り越えないテンショナにおいては、該プランジャ側当接面が軸直交平面P2に平行であってもよい。
なお、第3実施例に関連して、本発明には含まれない参考例として、弾性リング120は、リング側当接部221の断面形状が円形であるものであってもよい。
101・・・ボディ
103・・・収容穴
110・・・プランジャ
111,211・・・ラック部
112・・・周方向溝
113・・・前進側プランジャ傾斜面
114・・・後退側プランジャ傾斜面
120・・・弾性リング
121,221・・・リング側当接部
121a・・・リング傾斜面
121b・・・軸方向リング当接面
123・・・前進側リング傾斜面
124・・・後退側リング傾斜面
125・・・前進側リング当接面
126・・・後退側リング当接面
130・・・収容溝
131・・・溝壁面
131b・・・軸方向ボディ溝壁面
135・・・前進側ボディ溝壁面
136・・・後退側ボディ溝壁面
141,142・・・拡開傾斜部
143,144・・・平行部
160,260・・・リング径保持具
161,162・・・係合保持部
166,266・・・拡径作用部
212・・・軸直交方向溝
313・・・後退用ストッパ部
314・・・前進用ストッパ部
L ・・・軸線
P1 ・・・軸平面
θ1 ・・・前進側プランジャ傾斜角
α1 ・・・後退側プランジャ傾斜角
θ2 ・・・前進側リング傾斜角
α2 ・・・後退側リング傾斜角
E1,E2・・・端部
Claims (6)
- 収容穴が設けられたボディと、前記収容穴に収容された状態で前記収容穴の軸線に平行な軸方向で前進および後退可能に前記ボディに支持されるとともに走行中のチェーンに張力を付与するために前進するプランジャと、前記プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢手段と、前記プランジャを囲んで配置されるとともに径方向に拡縮可能な弾性リングとを備え、前記プランジャが有するプランジャ側当接部と前記弾性リングが有するリング側当接部との当接により前記軸方向での前記プランジャの移動を規制可能なリング式テンショナにおいて、
前記収容穴の周壁面に設けられた収容溝に収容されている前記リング側当接部が、前記軸方向で前記リング側当接部と前記プランジャ側当接部とが当接するときに、前記収容溝の軸方向ボディ溝壁面と当接する軸方向リング当接面を有し、
前記軸線を含む平面である軸平面での軸方向リング当接面の断面形状が、直線であり、
前記弾性リングが、前記弾性リングを拡径および縮径させるために操作される操作部を有し、
前記収容溝から径方向外方に突出している前記操作部がリング径保持具に保持されることにより、前記弾性リングが前記軸方向での前記プランジャの移動を阻止することを特徴とするリング式テンショナ。 - 前記軸平面での前記軸方向ボディ溝壁面の断面形状が、直線であり、
前記軸方向リング当接面および前記軸方向ボディ溝壁面が、面接触可能であることを特徴とする請求項1に記載のリング式テンショナ。 - 前記軸方向リング当接面および前記軸方向ボディ溝壁面が、平面であることを特徴とする請求項2に記載のリング式テンショナ。
- 前記プランジャ側当接部が、前記プランジャに前記軸方向に配列された複数の溝により構成され、
前記溝が、周方向に湾曲した周方向溝であり、
前記軸方向リング当接面が、前進側リング当接面および後退側リング当接面であり、
前記軸方向ボディ溝壁面が、前進側ボディ溝壁面および後退側ボディ溝壁面であり、
前記プランジャの後退時に、前記後退側リング当接面と前記後退側ボディ溝壁面とが面接触可能であり、
前記リング側当接部が、前記周方向溝に沿って周方向に湾曲していることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のリング式テンショナ。 - 前記プランジャ側当接部が、前記プランジャに前記軸方向に配列された複数の溝により構成され、
前記溝が、前記軸線に直交する軸直交平面に平行な直線状の軸直交方向溝であり、
前記軸方向リング当接面が、前進側リング当接面および後退側リング当接面であり、
前記軸方向ボディ溝壁面が、前進側ボディ溝壁面および後退側ボディ溝壁面であり、
前記プランジャの後退時に、前記後退側リング当接面と前記後退側ボディ溝壁面とが面接触可能であり、
前記リング側当接部が、前記軸直交方向溝に沿って直線状であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1つに記載のリング式テンショナ。 - 前記リング径保持具が、前記弾性リングを拡径する拡径作用部を有し、
前記操作部は、周方向に離隔している1対の第1操作部および第2操作部であり、
前記拡径作用部の幅が、前記拡径作用部が周方向で前記第1操作部および前記第2操作部の間に配置された状態で、前記リング側当接部が前記軸方向で前記プランジャ側当接部と当接しない位置まで拡径させられる値に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに1つに記載のリング式テンショナ。
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