JP6499173B2 - テンショナー - Google Patents
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Description
トルク1・・・タイミングチェーンの張力変動に伴うエンジン振動(交番荷重)が推進部材に入力されることによりねじ部に発生する推進部材の後退(戻り)方向への回転トルク
トルク2・・・回転部材の一端面が受け面を摺動することによる摺動摩擦の抵抗トルク
トルク3・・・ばねが付勢する進出方向のトルク
(1)長期使用による経年劣化によってねじ部の摺動部分及び回転部材の一端面の摺動部分の摩擦抵抗が低下すると、トルク1が増加し、トルク2が減少する。このため推進部材の出代位置が後退傾向となり、エンジン振動による回転部材の回転運動角度(戻り作動)が大きくなる。
(2)回転運動の周期がばねの回転方向固有振動数に近い状況下では、局部的に過度な応力が発生し、応力集中による疲労破壊が発生しやすくなる。特に、回転部材の回転運動角度が概ね70°を超えると、ばねが回転部材に係止されているフック付近の応力集中が大きくなり、この部分に疲労破壊が発生しやすくなる。
(3)回転部材の回転運動角度を抑制するためにトルク2及びトルク3を増加する対応を行った場合、推進部材の出代位置が進出傾向となり、これによりタイミングチェーンの張力が増加してエンジン出力のロスとなる。
ここで、トルク2の増加は、例えば、特許文献1及び2に記載されるように回転部材の一端面の接触径を大きくすることで可能であり、トルク3の増加は、例えば、ばねのトルク(付勢力)を増加することで可能である。このようなトルク2及びトルク3の増加では、回転部材の一端面の径を大きくすることで抵抗トルクを大きくしているため、推進部材の後退(戻り)方向の抵抗が増加して推進部材が戻りにくくなる。又、ねじのトルクが直接に回転部材に作用して推進部材を進出方向に常時付勢している。このような構造において、エンジン振動(交番荷重)の波形が最小値の瞬間では、回転部材のねじ面及び一端面に作用する荷重が小さくなるが、この瞬間に回転部材にはばねのトルクが常時作用しているため、回転部材が推進部材の進出方向に隙間を埋めるように強く回転し、推進部材が瞬間的に不必要に進出する。なお、特許文献2では、ねじりばねを使用していないため、コイルばねが推進部材を進出方向に付勢しているが、回転部材の回転トルク(推進部材が進出する方向への回転トルク)に変換するトルクが僅かであり、しかも回転部材の一端面に凹凸状のセレーションが形成されているため、ねじのリード角とセレーションにおける凹凸の斜面角度とが概ね等しい値では、推進部材が進出方向に作動できない不都合もある。
W×R1・tan(ρ1+θ1)+W×R2・tan(ρ2−θL)+T >0
・・・式1
(式1において、Wは推進部材への入力荷重、R1は回転部材の一端面の受け部への接触半径、ρ1は回転部材の一端面の摩擦角、ρ2はねじ部の摩擦角、R2はねじ部のねじ面接触径、θLはねじ部のリード角、Tはばねのトルクである。)
図1〜図6は、本発明の第1実施形態を示し、図1はテンショナー1の全体断面図、図2は回転部材3の部分斜視図、図3は受け面としての受け部材7の斜視図、図4は回転部材3及び受け部材7の接触状態を示す断面図、図5は斜面体の断面図、図6は回転部材3における斜面体の配置を示す端面図である。
本発明において、推進部材2の後退BKに対応した第1回転方向11への回転部材3の回転時の摺動抵抗が同方向11への回転部材3の回転を抑制することが可能な大きさとなるように設定される。このように第1回転方向11への回転部材3の回転を抑制することにより、推進部材2の後退BK方向の作動を抑制することができる。又、本発明では、推進部材2の進出FDに対応した第2回転方向への回転部材の回転時の摺動抵抗も同方向12への回転部材3の回転を抑制することが可能な大きさとなるように設定される。このように第2回転方向12への回転部材3の回転を抑制することにより、推進部材2の進出FD方向への作動を抑制することができ、出力ロスを低減するようになっている。
W×R1・tan(ρ1+θ1)+W×R2・tan(ρ2−θL)+T >0
・・・式1
なお、ケース5に受け部材7を組み付けて回転部材3の受け面としているが、回転部材3の受け面をケース5に直接に加工しても良い。
図7〜図9は、本発明の第2実施形態を示す。図7に示すように、雄ねじ62が形成されたねじ形成部31と、ねじ形成部31から同軸的に延びたシャフト部32とによって回転部材3が形成されており、シャフト部32の一端面34に第1斜面13及び第2斜面14が円周方向に沿って形成されている。この実施形態では、図7の回転部材3を、図8に示すシャフト本体36と、図9に示す波形部材37との組み合わせによって構成するものである。
2 推進部材
3 回転部材
4 ばね
5 ケース
6 ねじ部
7 受け部材
11 第1回転方向
12 第2回転方向
13、15 第1斜面
14、15 第2斜面
17、18 斜面体
19 交差した面
21、23 角部
Claims (5)
- 回転部材と推進部材とがねじ部によって螺合した状態でケースに収容され、前記回転部材がばねのトルクによって回転付勢され、前記回転部材の回転によって前記推進部材がケースに対して進退移動し、前記回転部材の一端面が前記ケースの受け面と摺動することにより前記回転部材の回転に伴って回転部材と受け面との間に摺動抵抗が発生する構造であって、
前記推進部材の後退に対応した第1回転方向への前記回転部材の回転時の摺動抵抗が同方向への回転部材の回転を抑制することが可能な大きさに設定され、
前記推進部材の進出に対応した第2回転方向への前記回転部材の回転時の摺動抵抗が同方向への回転部材の回転を抑制することが可能な大きさに設定されており、
前記回転部材の一端面と前記受け面とに、前記第1回転方向に対応した第1斜面及び前記第2回転方向に対応した第2斜面が前記推進部材の進退方向と交差する面に対して所定角度で傾斜した状態で連続的に形成されていることを特徴とするテンショナー。 - 請求項1記載のテンショナーであって、
式1で示す前記回転部材の回転トルクと前記ねじ部の回転トルクと前記ばねのトルクとの総和が0よりも大きくなるように前記第1斜面の角度θ1が設定されていることを特徴とするテンショナー。
W×R1・tan(ρ1+θ1)+W×R2・tan(ρ2−θL)+T >0 ・・・式1
(式1において、Wは推進部材への入力荷重、R1は回転部材の一端面の受け部への接触半径、ρ1は回転部材の一端面の摩擦角、ρ2はねじ部の摩擦角、R2はねじ部のねじ面接触径、θLはねじ部のリード角、Tはばねのトルクである。) - 請求項1又は2記載のテンショナーであって、
前記第1斜面の角度θ1は前記第2斜面の角度θ2よりも小さく設定されていることを特徴とするテンショナー。 - 請求項1〜3のいずれか1項記載のテンショナーであって、
前記第1斜面と第2斜面とが角部を介して連続しており、前記角部がR形状に形成されていることを特徴とするテンショナー。 - 請求項1〜4のいずれか1項記載のテンショナーであって、
前記第1斜面とこれに隣接した第2斜面とによって断面三角形状の一の斜面体が形成され、前記斜面体が70°以下の配置角度で円周上に配置されていることを特徴とするテンショナー。
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