JPWO2004040166A1 - テンショナー - Google Patents

Abstract

回転体の端部を支承するケースの受け面に軸受体を設け、この軸受体における回転体の端部との接触面に、精密研磨を施し初期の表面精度を使用後の面粗度と同程度とし、かつ接触面の平担度を高精度に平坦化して性能の変化を防止し、性能の安定化したテンショナーである。ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを有し、前記回転体の回転力を押圧体の軸線方向の推進力に変換するテンショナーであって、前記回転体の端部が前記ケースの受け面に設けられた軸受体で回転自在に支承され前記押圧体に作用する前記荷重を受けるとともに、前記軸受体における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とする。

Description

この発明は、例えば４輪自動車や２輪車等の車両に搭載されるエンジンのカムシャフトを駆動するチェーンあるいはタイミングベルトなどの力伝達部材に所定の張力を付与するテンショナーに関する。

テンショナーは、チェーンやタイミングベルトが使用中に伸びたり、摩耗して緩みが生じても、これらをほぼ一定張力を保つために使用されている。従来の一般的なテンショナーは、図１０に示すようにケース１０１と、雄ねじ部１０２ａを有する回転体１０２と、この回転体１０２の雄ねじ部１０２ａに螺合する雌ねじ部１０３ａを有する押圧体１０３と、回転体１０２を第１の回転方向に付勢するばね１０４と、押圧体１０３の回転を拘束するための軸受１０９などを備えている。回転体１０２が前記ばね１０４によって第１の方向に回転すると、押圧体１０３が軸線方向に移動する。回転体１０２はケース１０１に収容され、回転体１０２の端面１０２ｂがケース１０１の受け面１０１ｂに回転自在に支承されている。
このテンショナーは、前記ばね１０４が第１の回転方向とは逆の方向にねじられたときに蓄える反発力によって、回転体１０２を第１の回転方向に付勢する。その回転トルクにより、押圧体１０３がケース１０１から突き出る軸線方向に移動し、押圧体１０３の先端がチェーンやタイミングベルト等の力伝達部材を直接または間接に押圧する。また、チェーンやタイミングベルトの張力が高まると、押圧体１０３を押し返す力が大きくなる。この場合、前記ばね１０４の付勢力と、前記雄ねじ部１０２ａおよび雌ねじ部１０３ａ間の摩擦抵抗と、回転体１０２の端面１０２ｂとケース１０１の受け面１０１ｂとの摩擦抵抗、を主とするトルクの総和に抗して、押圧体１０３がケース１０１の内部に向う軸線方向に押し戻される。テンショナーはこれらのトルク等に基いて、チェーンやタイミングベルトにたいして一定の張力を付与することができる。
前記従来のテンショナーでは、回転体１０２の端面１０２ｂとケース１０１の受け面１０１ｂとの間で摩擦トルクが大きく変動することがあり、性能に大きな変化が発生していた。例えば、押圧体１０３の戻り特性が悪かったり、初期特性が不安定であったりする。
そこで、このような課題を解決し初期特性を安定するとともに、作動中の特性変化を小さくしたテンショナーとして、日本国特許第２９９８１００号が提案されている。
前記従来の性能安定化したテンショナーも好ましいものであるが、このテンショナーも使用時間の経過による摩耗によって力伝達部材（チェーンやタイミングベルト）の張力が少なからず変化を起こしていた。
この発明は、このような点に鑑み回転体の端部を支承するケースの受け面の端部接触面、またはケースの受け面に軸受体を設け、その軸受体の端部接触面の初期の表面精度を使用後の面粗度と同程度とし、かつ接触面の平担度を高精度に平担化することによって性能の変化を防止し、従来のテンショナーより更に性能の安定した品質のテンショナーを提供することを目的とする。

この発明のテンショナーは、ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを有し、前記回転体の回転力を押圧体の軸線方向の推進力に変換するテンショナーであって、
前記回転体の端部が前記ケースの受け面に回転自在に支承され、前記押圧体に作用する前記荷重を受けるとともに、該受け面における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とする。
これにより回転体の端部とケースの受け面との摩擦トルクが低く一定となり、初期特性も安定するとともに、使用時間の経過によっても特性の変化は小さいものとなり、性能特性が長期にわたり安定化する。
また、この発明のテンショナーは、ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを有し、前記回転体の回転力を押圧体の軸線方向の推進力に変換するテンショナーであって、
前記回転体の端部が前記ケースの受け面に設けられた軸受体で回転自在に支承され前記押圧体に作用する前記荷重を受けるとともに、前記軸受体における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とする。
この発明のテンショナーにおいても、前記発明と同様な作用、効果を奏する。
さらに、この発明のテンショナーは、前記軸受体が、有底の筒体または筒体と底板とが別体のものであり、この軸受体における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とする。
これにより精密研磨が施し易く、面粗度及び平坦度の精度を向上できる。
このように、この発明のテンショナーによれば、回転体を支持する受け面の回転体端部との接触面の精度を、面粗度４．０Ｓ以下、平坦度２μｍ以下とすることにより、初期の表面精度を、使用時間の経過に伴う摩耗で至る面粗度と同等とし、使用による張力変化を防止すると共に、回転体の端面とケースの受け面または軸受体との間の回転摺動を良好としたので、使用による張力の経時低下が少なく、かつ長期間安定した特性を維持することができる。

図１は、この発明の実施の形態を示すテンショナーの断面図、図２は、テンショナーの使用例を示すエンジンの一部の断面図、図３は、軸受体である有底の筒体を示す斜視図、図４は、軸受体である筒体と底板が別体のものを示す斜視図、図５は、従来の表面形状を示す断面図、図６は、この発明の表面形状を示す断面図、図７は、使用時間経過と力伝達部材（チェーン）張力の関係の実験結果を示すグラフ図、図８は、面粗度と力伝達部材（チェーン）張力の関係の実験結果を示すグラフ図、図９は、平担度と力伝達部材（チェーン）張力の関係の実験結果を示すグラフ図、図１０は、テンショナーの従来例を示す断面図である。

この発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示すテンショナーの断面図、図２はテンショナーの使用例を示すエンジンの一部の断面図である。
このテンショナーは、例えば、図２に示される自動車用エンジン２００の動力伝達機構２０１に採用される。動力伝達機構２０１は、エンジン２００の回転運動を、タイミングベルトあるいはチェーン等の無端の力伝達部材２０２を介してカムシャフト２０３に伝えるもので、このテンショナーはエンジン２００の所定位置に装着され、後述する推力によって力伝達部材２０２を矢印Ｖで示す方向に押して張力を一定に保持するものである。
図１に示したテンショナーは、ケース１と、回転体２と、筒状の押圧体３とを備えている。回転体２はケース１の内部に収容されている。押圧体３は、その後端部がケース１の内部に挿入され、前端部はケース１の外部に突出している。
ケース１の内部には、回転体２および押圧体３を挿入するための空洞部１ａが形成されている。ケース１の前端部に開口部１ｂが形成され、この開口部１ｂから押圧体３がその軸線Ｘに沿う方向に進退する。ケース１の後端部にも開口部１ｃが形成され、この開口部１ｃには、回転体２の回転を必要に応じてロックするためのストッパ１４を挿入することができる。回転体２の後端部分にスリット２３が形成され、このスリット２３にストッパ１４の先端を挿入することにより、回転体２の回転をロックすることができる。このテンショナーの使用時に、ストッパ１４は回転体２のスリット２３から取外される。
回転体２の前側部分に雄ねじ部２１が形成され、中空の押圧体３の内周面に雌ねじ部１３が形成され、この雌ねじ部１３と雄ねじ部２１とを互いに螺合させることにより、回転体２および押圧体３が互いに相対回転可能に、かつ軸線Ｘ方向に螺進可能に組付けられる。
前記組付け状態の回転体２および押圧体３が、ねじりばね５に挿入される。このばね５は、回転体２、押圧体３の軸線Ｘに沿う方向に延びており、ばね５の一端部５ａが回転体２のスリット２３に挿入されている。このスリット２３は、回転体２の軸線Ｘ方向に沿っている。ばね５の他端部５ｂは、ケース１に係止されるか、またはケース１に取付ける軸受６に係止される。こうして、ばね５の両端部５ａ，５ｂが回転体２とケース１に係止される。前記スリット２３に回転用の治具（例えばドライバ）の先端を挿入し、回転体２を軸線Ｘまわりに回転させると、ばね５がねじられることによって、回転体２を逆方向に回転させるエネルギー（トルク）が蓄えられる。
ケース１の前端部分に軸受６が設けられており、この軸受６は、例えば、輪ばね７等の固定用部材によってケース１に固定されている。軸受６には、非円形の摺動孔６ａが形成され、この摺動孔６ａに押圧体３が挿通されている。押圧体３の外周面は、軸受６の摺動孔６ａに対応して非円形状に形成され、この押圧体３が軸受６の摺動孔６ａに嵌合することにより、ケース１に対する押圧体３の回転が拘束される。押圧体３の前端にキャップ８が取付けられている。このキャップ８は、力伝達部材２０２としてのタイミングベルトやチェーンに直接、または中継部材を介して間接的に当接する。
回転体２を第２の方向に回転させ、前記ばね５をねじると、ばね５の弾性エネルギーが回転体２を第１の方向に回転させる。この回転は、ねじ部１３、２１を介して押圧体３に伝達され、押圧体３は軸受６によって回転が拘束されているため、回転体２の回転力は押圧体３の軸線Ｘ方向への推進力に変換される。このため、押圧体３がケース１から突き出る方向に進出する。
一方、タイミングベルトやチェーン等の力伝達部材２０２から加わる荷重Ｚは、押圧体３に入力し、押圧体３を軸線Ｘ方向に押圧する。この押圧力が、ねじ部１３、２１を介して回転体２に伝わることにより、回転体２がばね５の付勢力に抗して第２の方向に回転する。この方向の回転によって、押圧体３がケース１内に押し戻される。これらの動きによって、力伝達部材の張力をほぼ一定に保持することができる。
回転体２の後端部に、ねじ部２１よりも径の大きい大径部２８が形成され、この大径部２８の端面２２に対して、開口部１ｃの周囲に形成されたケース１の受け面１９が臨んでいる。この受け面１９と回転体２の端面２２との間に、軸受体９が配置されている。軸受体９は、本例では図３に示すような有底の筒体９ｂが用いられ、その筒体９ｂの底面、すなわち回転体２の端面２２の接触面９ａに、回転体２の端面２２が接しており、押圧体３に入力する前記荷重Ｚは、回転体２の端面２２と有底の筒体９ｂを介して、ケース１の受け面１９に支持される。
前記筒体９ｂの底面、すなわち回転体２の端面２２の接触面９ａは、精度が面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、好ましくはＲｍａｘ２．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下に研磨されている。この精密研磨は筒体９ｂの筒部の内周面に施されていてもよい。
また、軸受体９は、図４に示すように筒体９ｃと底板９ｄとが別体のものでもよく、この場合は少なくとも底板９ｄの接触面９ａに、前記精密研磨が施される。
しかして、この実施の形態では、回転体２の端面２２を支承するケース１の受け面２２に軸受体９を設け、この軸受体９における回転体２の端面２２との接触面９ａを、精度が面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、好ましくはＲｍａｘ２．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたので、回転体２がケース１の軸受体９に対して軸線まわりに回転する際に、回転体２の端面２２が円滑に摺動し、摩擦トルクの変化がないので特性が安定化する。即ち、良好な戻り特性とすることができる。従って、筒体９ｂや９ｃの内周面にも精密研磨を施すと、軸受体９に対する回転体２の端面２２の回転摺動は、更に一層円滑になるので好ましい。
因みに、従来の接触面における精度は、面粗度Ｒｍａｘ８．０ｓ以下、平担度１５μｍ以下であり、図５が従来の表面形状を示す断面図である。この発明の接触面９ａの精度は、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下であり、図６がその表面形状を示す断面図である。
図７は使用時間経過と張力の関係の実験結果を示すグラフ図である。この図７によればこの発明のテンショナーは、使用時間が経過しても張力はほぼ一定に保持され特性が安定しているが、従来品は大きく変化し、特性が不安定であることがよく理解できる。
また、図８は面粗度と力伝達部材（チェーン）張力の関係の実験結果を示すグラフ図であり、図９は平坦度と力伝達部材（チェーン）張力の関係の実験結果を示すグラフ図である。
この図８及び図９によれば、面粗度、平担度を低下すると力伝達部材（チェーン）張力が低下する傾向にあり、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下では力伝達部材（チェーン）張力が安定し良好であることが理解でき、この発明の精度において効果の高いことが理解できる。
また、面粗度をＲｍａｘ２．０Ｓ以下とすると、さらに張力も安定し望ましい。
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は、要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が許容される。例えば、面精度を確保する加工方法は、精密研磨に限定されるものではなく、化学研磨もしくは鍛造、精密プレス等であってもよい。また、例えば、回転体２の端面を支承するケース１の受け面２２に軸受体９を設けなくて、ケース１の受け面２２の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としてもよい。この場合でも前記実施の形態と同様に作用し、同様の効果を奏する。

以上のように、この発明にかかるテンショナーは、チェーンやタイミングベルトが使用中に伸びたり、摩耗して緩みが生じても、これらをほぼ一定張力を保つために使用するもので、例えば、４輪自動車や２輪車等の車輌に搭載されるエンジンのカムシャフトを駆動するチェーンあるいはタイミングベルト等に用いて有用である。

Claims (3)

1. ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを有し、前記回転体の回転力を押圧体の軸線方向の推進力に変換するテンショナーであって、
   前記回転体の端部が前記ケースの受け面に回転自在に支承され前記押圧体に作用する前記荷重を受けるとともに、該受け面における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とするテンショナー。
2. ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを有し、前記回転体の回転力を押圧体の軸線方向の推進力に変換するテンショナーであって、
   前記回転体の端部が前記ケースの受け面に設けられた軸受体で回転自在に支承され前記押圧体に作用する前記荷重を受けるとともに、前記軸受体における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とするテンショナー。
3. 前記軸受体は、有底の筒体または筒体と底板とが別体のものであり、この軸受体における前記回転体の端部との接触面の精度を、面粗度Ｒｍａｘ４．０Ｓ以下、平担度２μｍ以下としたことを特徴とする請求項２記載のテンショナー。

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