JP5980196B2 - チェーンテンショナ - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのタイミングシステム等において、伝動ベルトや伝動チェーンに適正な張力を付与するために用いられるチェーンテンショナに関するものである。

従来、エンジンのタイミングシステム等に用いられるチェーン伝動装置において、伝動ベルトや伝動チェーンの弛み側にテンショナレバーを介して適正な張力を付与し、走行時に生じる振動を抑止するため、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、プランジャを突出方向にバネ等で付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナが広く用いられている。
このようなチェーンテンショナにおいて、始動時等の大きな張力変動によるバタつきを防止すべくプランジャの収容側への動きを規制し、また、組立やメンテナンス等の時にプランジャの突出を一時的に制止するために、テンショナボディに２つのラチェット爪を有する揺動カムを設け、プランジャの側面に形成されたラック歯に係合可能としたものが公知である（例えば、特許文献１、２、３等参照。）。

特開２００６−２３４０８８号公報 特開２００４−４４７４９号公報 特開平１１−３４４０３６号公報

しかしながら、このような公知のチェーンテンショナの揺動カムは、プランジャにかかる大きな力をラック歯に係合したラチェット爪で受けるものであるため、ラチェット爪を含む揺動カムの破損や摩耗を防止するために、充分な強度としその大きさも充分な係合幅を確保できるものとする必要があった。
そのため、揺動カムとして、高価で、加工性の低い焼結金属等の材料を選択する必要があった。

本発明は、このような問題を解決するものであって、プランジャにかかる大きな力を受けても破損や摩耗の発生が少なく、かつ、安価で加工性の高い材料で揺動カムを構成可能であり、製作コストを低減することが可能なチェーンテンショナを提供するものである。

本発明に係るチェーンテンショナは、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、前記複数の揺動カムが、隣接する揺動カムと一体に揺動するための係合部を有することにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係るチェーンテンショナは、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、前記複数の揺動カムの間に、少なくとも１つのスペーサーが配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係るチェーンテンショナは、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、前記複数の揺動カムが、１つのラチェット爪を有する１枚爪揺動カム、及び、前記プランジャの突出方向に離間した２つのラチェット爪を有する２枚爪揺動カムを含むことにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明のチェーンテンショナは、テンショナボディに別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられることにより、それぞれの揺動カムの幅を小さいものとしても、幅方向に複数並べることで、破損や摩耗を抑制するために充分な強度と充分な係合幅を確保することができる。
このことで、それぞれの揺動カムの幅を小さくすることができ加工性が向上し、さらに、それぞれの揺動カムを板状材からの打ち抜き等、安価で加工性の高い材料で製造することが可能となり、製作コストを低減することが可能となる。

また、プランジャは一般的に円筒状に形成されており、ラック歯はその一部を平坦に切り取った面に形成されることから、プランジャが軸周りに僅かに回転した場合、ラック歯が揺動カムに対して僅かに傾斜する。
そのような場合、幅方向でラチェット爪に当たる際の力やタイミング、係合深さ等が異なってくることとなるが、従来のような単一の揺動カムでは、ラチェット爪全体が一体であるため、幅方向の一部の箇所が本来よりさらに厳しい条件にさらされて破損や摩耗の原因となり、そのような事態を想定して、さらに揺動カムの全体の強度を確保する必要がある。
しかしながら、本請求項１に係る発明のチェーンテンショナでは、ラック歯が揺動カムに対して僅かに傾斜しても、複数の揺動カムが幅方向でそれぞれ僅かに異なる動きをして吸収することが可能であるため、それぞれの揺動カムにおいて本来より厳しい条件を想定する必要はなく、破損や摩耗の発生を抑制することが可能となる。
さらに、揺動軸部材の回転を固定してプランジャの突出を一時的に制止する際に、複数の揺動カムのうち最低１つのカムのみを揺動軸部材と回転不能に嵌合すれば、他の揺動カムを揺動軸部材に遊嵌しても全ての揺動カムを固定することができるため、複数の揺動カムの揺動軸部材へ取付け組立作業が容易となる。
なお、係合部は、前述した複数の揺動カムが幅方向でそれぞれ僅かに異なる動きをすることを妨げない程度に係合するように構成すればよい。

本請求項２に記載の構成によれば、複数の揺動カムの間の空間に、オイル等が流入してラック歯とラチェット爪との係合部の冷却、潤滑が促進されるため、破損や摩耗の発生をさらに抑制することが可能となる。
本請求項３に係る発明のチェーンテンショナによれば、スペーサーが配置されていることによって、揺動軸線方向の間隔を任意に設定でき、ラック歯とラチェット爪との係合部の冷却、潤滑をより促進することが可能となる。
また、スペーサーを樹脂等の揺動カムとは別の材料とすることで、振動を緩和・吸収することができ、破損や摩耗の発生をさらに抑制することが可能となる。

本請求項４に記載の構成によれば、プランジャが軸周りに僅かに回転してラック歯が揺動カムに対して僅かに傾斜する場合でも幅方向の配置領域の中央部は過大な力を受けにくい箇所となるため、配置領域の中央部に揺動カムに代えてスペーサーを配置するようにすることで、必要な揺動カムの枚数を減らし、製作コストを低減することが可能となる。
本請求項５に係る発明のチェーンテンショナによれば、２枚爪揺動カムのプランジャの突出方向に離間した２つのラチェット爪のうちの一方のラチェット爪は動作時にプランジャの収容側への動きを規制するものではなく揺動軸部材の回転を固定してプランジャの突出を一時的に制止するために設けられているため、プランジャの突出を一時的に制止するためラチェット爪を有しない１枚爪揺動カムを混在させることにより、プランジャの摺動動作時にラック歯と係合、摺動するラチェット爪を少なくすることが可能となり、破損や摩耗の発生を低減することができる。

本発明の第１実施形態であるチェーンテンショナの斜視図。 図１のチェーンテンショナの側面図。 図１のチェーンテンショナの正面図。 図１のチェーンテンショナの平面図。 本発明の第１実施形態であるチェーンテンショナの揺動カムの斜視図。 第１実施形態の変形例の揺動カムの斜視図。 第１実施形態のさらに他の変形例の揺動カムの斜視図。 本発明の第２実施形態であるチェーンテンショナの斜視図。 本発明の第２実施形態であるチェーンテンショナの揺動カムの斜視図。

本発明は、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、プランジャの外周にはラック歯が設けられ、テンショナボディには別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、複数の揺動カムはそれぞれラチェット歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有するものであり、複数の揺動カムが、隣接する揺動カムと一体に揺動するための係合部を有するもの、複数の揺動カムの間に、少なくとも１つのスペーサーが配置されているもの、又は、複数の揺動カムが、１つのラチェット爪を有する１枚爪揺動カム、及び、前記プランジャの突出方向に離間した２つのラチェット爪を有する２枚爪揺動カムを含むものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

本発明のチェーンテンショナのテンショナボディやプランジャの具体的な素材は、チェーンの張力を適正に保持するための強度を有するものであれば如何なるものでも良く、強度、加工性、経済性の観点から鋼材や鋳鉄等の鉄系材料を用いるのが好ましい。
また、本発明のチェーンテンショナの付勢機構は、ばね等の弾性部材や油圧等の高圧流体、あるいはそれらを組み合わせたもの等、如何なるものであっても良い。

以下に、本発明の第１実施形態であるチェーンテンショナについて、図面に基づいて説明する
本発明の第１実施形態であるチェーンテンショナ１００は、図１乃至図４に示すように、一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディ１１０と、プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャ１２０と、プランジャ１２０を突出方向に付勢する付勢機構を備えている。
プランジャ１２０の外周には、ラック歯が設けられ、テンショナボディ１１０には、別体に形成された３枚の揺動カム１３０が揺動軸１５０によって揺動可能に設けられている。

３枚の揺動カム１３０は、図５に示すように、それぞれラック歯と係合可能な２つのラチェット爪１３１、１３２を有しており、図１、図３に示すように、付勢ばね１４０によって揺動カム１３０のラチェット爪１３１、１３２がプランジャ１２０の収納方向に揺動するように付勢されている。
また、３枚の揺動カム１３０の少なくとも１枚は揺動軸１５０と密に嵌合しており、揺動軸１５０の端部にはストッパレバー１５１が設けられ、図１乃至図４に示すように、ストッパレバー１５１にストッパピン１５２を挿入することで、少なくとも１枚の揺動カム１３０が揺動軸１５０とともにプランジャ１２０のラック歯と収納側のラチェット爪１３２が係合した状態で揺動カム１３０の少なくとも１枚が固定され、プランジャ１２０の突出を一時的に制止可能に構成されている。

また、３枚の揺動カム１３０には、隣接する揺動カム１３０と一体に揺動するための係合部１３３を有している。
係合部１３３は、図５に示す位置に、揺動カム１３０の両面でそれぞれ凹部および凸部を形成しており、隣接する揺動カム１３０の係合部１３３の凹部と凸部が係合することで一体に揺動する。
係合部１３３の凹部と凸部の係合を密な嵌合とはしないことにより、隣接する揺動カム１３０がそれぞれ僅かに異なる動きを許容されるよう構成されている。
また、係合部１３３の凹部と凸部の形状はいかなる形状でもよいが、本実施形態では、例えば、凸部の高さを凹部の深さより大きくしたり、凸部を半球状とし凹部をそれより径の小さいものとすることで、揺動軸１５０の軸線方向に所定の間隔が設けられた状態で係合するように構成されている。

揺動カム１３０が３枚で構成されていることで、それぞれが薄いものでよいため、例えば、板状材からの打ち抜き等、安価で加工性の高い材料で製造することが可能となり、製作コストを低減することが可能となるとともに、板状材からの打ち抜きで製造する場合、係合部１３３の凹部と凸部も同時に形成できる。
なお、テンショナボディ１１０の内部構造、プランジャ１２０の付勢機構、プランジャ１２０のラック歯と揺動カム１３０のラチェット爪１３１、１３２とで構成されるラチェット機構等の図示されていない部分の具体的な構造性は、前述した公知技術と同様のものでよく、適宜設計すればよい。

また、本実施形態では揺動カム１３０を３枚としたが、２枚あるいは４枚以上としてもよく、個々の揺動カム１３０の厚さ、揺動軸１５０と密に嵌合する揺動カム１３０の数、位置等も、組立の容易性、ラチェット機構やプランジャ１２０の突出の一時的に制止に必要な諸元に応じて適宜定めればよい。
それぞれの揺動カム１３０の厚さは全て同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。

本実施形態では、３枚の揺動カム１３０は、動作時にプランジャ１２０の収容側への動きを規制する突出側のラチェット爪１３１と、組立やメンテナンス時にプランジャ１２０の突出を一時的に制止する収容側のラチェット爪１３２の２つのラチェット爪からなる２枚爪揺動カムとして構成されている。
２つのラチェット爪のうち、収容側のラチェット爪１３２は、主に非動作時に静的に係合すればよく、動作時に大きな力や衝撃を受けないため、図６に示すように、３枚の揺動カムのうち中央を、収容側のラチェット爪１３２を省略した揺動カム１３０ｓとしたり、図７に示すように、３枚の揺動カムのうち両側の２枚を、収容側のラチェット爪１３２を省略した揺動カム１３０ｓとしてもよい。

また、３枚の揺動カムのうち両側の２枚を、収容側のラチェット爪１３２を省略した揺動カム１３０ｓとしたものでは、中央の２枚爪の揺動カム１３０のみが組立やメンテナンス時にプランジャ１２０の突出を一時的に制止するために機能することから、これを揺動軸１５０に密に嵌合するとともに、両側の２枚の１枚爪の揺動カム１３０ｓを揺動軸１５０に遊嵌し、かつ、図７に示すように、全体を一体に揺動させるための係合部１３３を省略することも可能である。

さらに、揺動カムの枚数が何枚で構成されるものであっても、少なくとも１つの２枚爪の揺動カム１３０を設ければ、１枚爪の揺動カム１３０ｓをどの位置に何枚配置するかは、適宜選択可能である。
また、収容側のラチェット爪１３２のみを設け、組立やメンテナンス時にプランジャ１２０の突出を一時的に制止するためのみに使用するように構成された１枚爪の揺動カムを設けてもよく、その場合は、残りを全て、突出側のラチェット爪１３１のみを有する図６、図７に示すような１枚爪の揺動カム１３０ｓとしてもよい。

本発明の第２実施形態であるチェーンテンショナ１００ｂは、図８、図９に示すように、第１実施形態の３枚の揺動カム１３０のうちの中央の揺動カム１３０に代えて、スペーサー１３４を配置したものである。
スペーサー１３４を配置することによって、その両側の揺動カム１３０の揺動軸１５０の軸線方向の間隔を任意に設定でき、ラック歯とラチェット爪との係合部の冷却、潤滑をより促進することが可能となる。
また、スペーサー１３４を樹脂等の揺動カム１３０とは別の材料とすることで、振動を緩和・吸収することができ、破損や摩耗の発生をさらに抑制することが可能となる。
さらに、揺動する部材全体の質量が減少し慣性力が低減することにより、プランジャの往復動に対する追従性が向上する。

なお、本実施形態では、揺動カム１３０が２枚であり、その間の中央部にスペーサー１３４を配置したが、揺動カム１３０の枚数、スペーサー１３４の枚数及びそれらの配置は任意に設定可能であり、第１実施形態と同様に１枚爪の揺動カムを組み合わせてもよい。
また、スペーサー１３４を揺動カム１３０と別体とせず、揺動カムの揺動軸１５０に嵌合する孔部の周囲に側方に突出したフランジを設けて、スペーサーとして機能させてもよい。
さらに、中央に１つのみスペーサーを配置する場合であれば、揺動軸１５０自体に大径部を設けてスペーサーとして機能させてもよい。

１００ ・・・ チェーンテンショナ
１１０ ・・・ テンショナボディ
１２０ ・・・ プランジャ
１３０ ・・・ 揺動カム
１３１ ・・・ ラチェット爪（突出側）
１３２ ・・・ ラチェット爪（収納側）
１３３ ・・・ 係合部
１３４ ・・・ スペーサー
１４０ ・・・ 付勢ばね
１５０ ・・・ 揺動軸
１５１ ・・・ ストッパレバー
１５２ ・・・ ストッパピン

Claims (5)

1. 一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、
   前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、
   前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、
   前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、
   前記複数の揺動カムが、隣接する揺動カムと一体に揺動するための係合部を有することを特徴とするチェーンテンショナ。
2. 前記複数の揺動カムが、それぞれ揺動軸線方向に所定の間隔を有して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ。
3. 一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、
   前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、
   前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、
   前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、
   前記複数の揺動カムの間に、少なくとも１つのスペーサーが配置されていることを特徴とするチェーンテンショナ。
4. 前記スペーサーが、複数の揺動カムの揺動軸線方向における配置領域の中央部に設けられていることを特徴とする特徴とする請求項３に記載のチェーンテンショナ。
5. 一方が開放したプランジャ収容穴を有するテンショナボディと、前記プランジャ収容穴に摺動自在に挿入されるプランジャと、前記プランジャを突出方向に付勢する付勢機構を備えたチェーンテンショナであって、
   前記プランジャの外周には、ラック歯が設けられ、
   前記テンショナボディには、別体に形成された複数の揺動カムが揺動可能に設けられ、
   前記複数の揺動カムは、それぞれ前記ラック歯と係合可能な少なくとも１つのラチェット爪を有し、
   前記複数の揺動カムが、１つのラチェット爪を有する１枚爪揺動カム、及び、前記プランジャの突出方向に離間した２つのラチェット爪を有する２枚爪揺動カムを含むことを特徴とするチェーンテンショナ。

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