JPH10184824A - 推進力付与装置 - Google Patents

推進力付与装置

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JPH10184824A
JPH10184824A JP34354296A JP34354296A JPH10184824A JP H10184824 A JPH10184824 A JP H10184824A JP 34354296 A JP34354296 A JP 34354296A JP 34354296 A JP34354296 A JP 34354296A JP H10184824 A JPH10184824 A JP H10184824A
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casing
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moving body
thrust
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一郎 流石
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徹郎 村田
Masaichi Wada
政一 和田
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NHK Spring Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H7/00Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H2007/0802Actuators for final output members
    • F16H2007/081Torsion springs

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  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摺動部の摩擦係数が低下しても移動体の変位
が過剰になることを回避できるような推進力付与装置を
提供する。 【解決手段】 ケーシング11に回転体12が収容され
ている。ケーシング11から突出する移動体20はケー
シング11に対し回転不能にかつ軸線方向に移動可能に
支持されている。移動体20に形成された雌ねじ部25
に回転体12の雄ねじ部15が螺合している。ばね30
は回転体12に所定方向のトルクを与え、移動体20が
ケーシング11から突出する方向の推力を生じるように
している。雌ねじ部25のねじ山角を雄ねじ部15のね
じ山角よりも小さくすることによって、ねじ部15,2
5が摩耗するにつれてねじ部相互の摺動半径が次第に増
加するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は移動体に軸方向の推
力を与える推進力付与装置に係り、特にエンジンのカム
シャフト等を駆動するチェンやベルト等の巻掛け伝動体
に張力を付与するテンショナとして好適な推進力付与装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のエンジンカムシャフトを駆動す
るチェンやタイミングベルト等に張力を与えるためのテ
ンショナとして使用される推進力付与装置の一例とし
て、図4に示すような構造のものが採用されている。こ
の種の従来装置1は、ケーシング2と、ケーシング2内
に軸回りに回転自在に収容された回転体3と、この回転
体3の雄ねじ部4に螺合する雌ねじ部5を有する移動体
6と、トルク発生用ばね7とを具備している。上記移動
体6はケーシング2に対し回転不能にかつ軸線方向に所
定位置まで移動できるように支持されている。
【0003】上記ばね7は回転体3を第1の方向に回転
させることができるように初期撓み(ねじり)を与えた
状態でその一端7aが回転体3に係止され、他端7bが
ケーシング2に係止されている。そして上記ばね7が発
生するトルクによって移動体6に軸方向の推力(ケーシ
ング2から突出する方向の力)が生じるようにしてい
る。回転体3の端面3aはケーシング2の受け座2aに
対向しており、両者の接触部において回転体3の軸方向
の推力を受けるようになっている。
【0004】従って上記従来装置1は、ケーシング2に
対し移動体6が図4中の矢印A方向に変位する場合に、
雄ねじ部4と雌ねじ部5との間が滑ることにより回転体
3が第2の方向(例えば矢印Bに示す方向)に回転する
とともに、ばね7が更にねじられて弾性エネルギーが蓄
積される。そして移動体6が逆方向(ケーシング2から
突き出る方向)に変位する際にばね7の弾性エネルギー
によって回転体3が第1の方向に回転するため回転体3
の端面3aと受け座2aが接したまま相対回転する。
【0005】上記のような推進力付与装置1の挙動特性
は回転体3の端面3aと受け座2aとの間の摩擦力や雄
ねじ部4と雌ねじ部5との間の摩擦力に大きく左右され
る。ここで、移動体6に負荷される軸方向の力(入力軸
力)Pに対して移動体6が変位しない条件は、解析結果
より下記数式(1)を満足することである。
【0006】
【数1】
【0007】 Q:ばねのトルクによって生じる力 P:入力軸力 r:回転体端面の摺動半径 rs :ねじ部の半径 C1 〜C4 :摩擦係数を含む定数項
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記装置を長
期間使用すると主に次の2つの原因から、みかけ上摩擦
力が低下し、移動体が変位しやすくなることがある。 (a)回転体と移動体との摺動部がその摺動により平滑
となり摩擦係数自体が低下する。 (b)回転体の雄ねじ部と移動体の雌ねじ部との摺動部
の摩耗により両者の摩擦面の位置が回転中心に近い方へ
移動し、前記(1)式においてrとrs が小さくなり、
同一の入力軸力Pに対してPの係数が大きくなることで
移動体が変位しやすくなる。
【0009】例えば図4に示す従来装置1では、図5に
示すように基本的に雄ねじ部4と雌ねじ部5のねじ山角
度が同一であり両者が面接触・面摺動の状態となってい
る。この場合、摺動面が摩耗しても摺動半径が実質的に
変化しないので、摺動部の摩擦係数の低下に伴い、装置
1の摩擦トルクが直接比例して低下してしまう。これに
より従来装置1は入力軸力Pに対して移動体6が矢印A
方向に後退しやすくなり、チェンが緩むことによって所
定の張力が得られず、チェンのばたつきが生じるなどの
問題があった。
【0010】また図6(a)に示すようにねじ部4,5
が摩耗する前に両者がねじ外周寄りの位置で接する場
合、ねじ部4,5が摩耗すると図6(b)に示すように
ねじ内周寄りの位置で接するようになるため摺動半径r
が減少する傾向となる。このように摺動半径rが摩耗と
ともに減少する場合について、負荷荷重(入力軸力P)
に対して移動体6の変位(戻り量)がどのように変化す
るかを実験によって調べたところ、摩耗前は図7に示す
ように3種類のデータA,B,Cがいずれも変位が比較
的小さかったのに対し、摩耗後は図8に示すように変位
が増大することが確認された。従って本発明の目的は摺
動部の摩擦係数が低下しても移動体の変位が過剰になる
ことを抑制できるような推進力付与装置を提供すること
にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めに開発された本発明は、ケーシングと、上記ケーシン
グ内に軸回りに回転自在に収容されかつ外周部に雄ねじ
部を有する回転体と、上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部
を有しかつ上記ケーシングに対し回転不能にかつ軸線方
向に所定位置まで移動できるように支持された移動体
と、上記移動体がケーシングから突き出る方向の推力を
生じるよう上記回転体を軸回り所定方向に付勢するトル
ク発生用ばねとを具備し、上記回転体の端面とこの端面
が対向するケーシング側の受け座との接触部にて上記回
転体の推力を受けるようにした推進力付与装置におい
て、上記雌ねじ部のねじ山角を上記雄ねじ部のねじ山角
よりも小さくし、ねじ部が摩耗するにつれてねじ部相互
の摺動半径が増加するようにしたことを特徴とする。
【0012】本発明装置の使用初期には回転体の雄ねじ
部と移動体の雌ねじ部との摺動部において回転中心寄り
の摺動半径の小さい部位において両者が接触しながら回
転するが、使用時間の経過とともにねじ部が摩耗してゆ
き、摩擦面が回転中心寄りから次第に外周側に広がって
ゆき、ねじ部相互の摺動半径が大きくなる方向に変化す
る。
【0013】
【発明の実施の形態】図1に示す推進力付与装置10は
エンジンのカムシャフト等を駆動するチェンやタイミン
グベルト等の巻掛け伝動体に張力を与えるテンショナと
して用いるものであり、エンジン本体側に固定される略
円筒状の中空のケーシング11を備えている。ケーシン
グ11の内部に回転体12が軸まわりに回転自在に収容
されている。回転体12はケーシング11の軸線方向に
延びる軸部13と、軸部13の端に位置する短円柱状の
頭部14を有しており、軸部13の外周に雄ねじ部15
が設けられている。頭部14にスリット16が形成され
ている。
【0014】回転体12と同一軸線上に中空の移動体2
0が設けられている。移動体20はケーシング11の軸
線方向(図1において左右方向)に移動自在であり、ケ
ーシング11に固定された支持部材21によって回転し
ないように支持され、かつケーシング11に対して移動
体20が所定量突出したときにストッパ部22が支持部
材21に突き当たることにより、移動体20がそれ以上
ケーシング11から突出しないようにしている。移動体
20の先端部20aは、図示しない押圧部材を介してチ
ェンやベルト等の巻掛け伝動体を押圧するように構成さ
れている。
【0015】移動体20の内面に雌ねじ部25が形成さ
れており、この雌ねじ部25に回転体12の雄ねじ部1
5が螺合し、雌ねじ部25に対して雄ねじ部15が軸回
りに滑りながら相対回転することができるようになって
いる。この場合、回転体12が回転すると移動体20に
軸方向の推力が発生し、可逆的に移動体20側から軸線
方向の荷重が入力されると回転体12が回転する。
【0016】回転体12を取り巻くようにトルク発生用
のねじりコイルばね30が設けられている。このばね3
0の一端30aは回転体12の頭部14のスリット16
に嵌合され、ばね30の他端30bは初期撓み(ねじ
り)を与えた状態でケーシング11のばね受け部31に
係止され、このばね30の反発荷重によって回転体12
が第1の方向(移動体20を回転体12から突き出す方
向)に回転するようになっている。回転体12の端面3
5は、ケーシング11の内面に形成された受け座36と
対向しており、端面35と受け座36との接触部37に
おいて回転体12の軸方向の推力を受けるようにしてい
る。
【0017】図2に示すように、移動体20の雌ねじ部
25のねじ山角θ1 は回転体12の雄ねじ部15のねじ
山角θ2 よりも小さく、ねじ部15,25が摩耗するに
つれてねじ部相互の実質的な摺動半径r1 が次第に増加
するようになっている。
【0018】次に上記構成の推進力付与装置10の作用
について説明する。ケーシング11に対して移動体20
が図1中の矢印A方向に変位する場合、雌ねじ部25が
矢印A方向に変位することに伴って雄ねじ部15が雌ね
じ部25との間で滑りつつ回転体12が第2の方向(矢
印B方向)に回転するとともに、ばね30が弾性エネル
ギーを更に蓄える方向にねじられる。この場合、回転体
12の端面35が受け座36に押し付けられた状態で回
転するため、端面35と受け座36との間に摩擦力が発
生する。
【0019】上記とは逆に移動体20がケーシング11
から突出する方向に変位するときには、回転体12の端
面35が受け座36から離れようとするが、ねじりコイ
ルばね30の弾性エネルギーによって回転体12が第1
の方向に回転するため回転体12の端面35は受け座3
6と接した状態のまま相対回転する。
【0020】従って上記構成の装置10によれば、移動
体20によって張力を与えているチェンあるいはベルト
が弛みそうになると移動体20がケーシング11から突
出する方向に変位することにより弛みが吸収される。何
らかの原因によりチェンあるいはベルトの張力が高まる
と、移動体20がケーシング11側に押込まれる方向に
後退することにより、回転体12が矢印B方向に回転し
つつばね30がねじられることにより、張力変化に追従
することができる。
【0021】この装置10の使用開始当初は、図2に示
すように、雄ねじ部15と雌ねじ部25が互いに回転中
心CL寄りの摺動半径r1 の小さい位置で接している。
この装置10を長期間使用することによってねじ部1
5,25が摩耗すると、図3に示すように摩耗とともに
摺動半径r2 が使用初期の摺動半径r1 に比較して増加
する。このため長期の使用により摺動部の摩擦係数が減
少しても摩擦トルクを維持できることによって移動体2
0が過剰に変位することを回避でき、使用初期の状態に
近い変位を確保することができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、回転体の雄ねじ部と移
動体の雌ねじ部との経時変化による摺動半径の減少が防
止され、ねじ部の摩耗とともに摺動半径が増加するので
入力軸力に対抗する摩擦トルクの減少を防止することが
可能となる。このため装置使用に伴う摩擦面の表面状態
の変化等によって摩擦係数が低下してもその減少分を補
うことができ、移動体の変位が経時変化により過剰にな
るなどの不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す推進力付与装置の
断面図。
【図2】 図1に示された装置の雄ねじ部と雌ねじ部を
示す断面図。
【図3】 図2に示されたねじ部が摩耗した状態を示す
断面図。
【図4】 従来の推進力付与装置の断面図。
【図5】 図4に示された従来装置の雄ねじ部と雌ねじ
部を示す断面図。
【図6】 従来装置のねじ部の摩耗による摺動半径の変
化を示す断面図。
【図7】 図6に示されたねじ部の摩耗前の負荷荷重と
変位との関係を示す図。
【図8】 図6に示されたねじ部の摩耗後の負荷荷重と
変位との関係を示す図。
【符号の説明】
10…推進力付与装置 11…ケーシング 12…回転体 15…雄ねじ部 20…移動体 25…雌ねじ部 30…トルク発生用ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 政一 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングと、 上記ケーシング内に軸回りに回転自在に収容されかつ外
    周部に雄ねじ部を有する回転体と、 上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有しかつ上記ケーシ
    ングに対し回転不能にかつ軸線方向に所定位置まで移動
    できるように支持された移動体と、 上記移動体がケーシングから突き出る方向の推力を生じ
    るよう上記回転体を軸回り所定方向に付勢するトルク発
    生用ばねとを具備し、 上記回転体の端面とこの端面が対向するケーシング側の
    受け座との接触部にて上記回転体の推力を受けるように
    した推進力付与装置において、 上記雌ねじ部のねじ山角を上記雄ねじ部のねじ山角より
    も小さくし、ねじ部が摩耗するにつれてねじ部相互の摺
    動半径が増加するようにしたことを特徴とする推進力付
    与装置。
JP34354296A 1996-12-24 1996-12-24 推進力付与装置 Expired - Lifetime JP3936006B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2236859A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-06 NTN Corporation Auto-tensioner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2236859A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-06 NTN Corporation Auto-tensioner
JP2010242784A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Ntn Corp オートテンショナ

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