JPWO2004040167A1 - Tensioner - Google Patents
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Abstract
制動力や特性に最も大きく影響を与える部分の、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化による制動力の変化や特性の変化が少なく長期間安定した性能を示す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備え、前記回転体は軸部が前記ケースの支承部に回転自在に支承されて前記押圧体に作用する前記荷重を支持し、前記押圧体は軸受にて回転が拘束されてなるテンショナーにおいて、前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の3元合金の被膜が形成されていることを特徴とする。This is a tensioner that shows stable performance for a long period of time with little change in braking force and characteristics due to changes in lubrication, and wear with the passage of time, which has the greatest influence on braking force and characteristics. A case, a rotating body that can be rotated by the case and restrained in the axial direction, and can be screwed into the rotating body to move in the axial direction. A pressing body that is constrained to rotate and receives a load in an axial direction from a force transmission member; and a spring that is housed in the case and that imparts a rotational force to the rotating body, and the rotating body has a shaft portion that is In a tensioner that is rotatably supported by a support portion of a case and supports the load acting on the pressing body, and the pressing body is constrained to rotate by a bearing, the rotary body, the shaft portion of the rotating body, and the case Among the surfaces of the support portion, the pressing body and the bearing, a coating of a ternary alloy of nickel, phosphorus and tungsten or a coating of a ternary alloy of nickel, phosphorus and boron is formed on at least the surface of the shaft portion of the rotating body. Special that To.
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。 The present invention relates to a tensioner that applies a predetermined tension to a force transmission member such as a chain or a timing belt that drives a camshaft of an engine mounted on a vehicle such as a four-wheeled vehicle or a two-wheeled vehicle.
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6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。
このような従来のテンショナーは、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化によりテンショナーの制動力が大きな変化を起こしていた。そこで、このような課題を解決するものとして回転体2および押圧体3の雄ねじ部9および雌ねじ部13にカニゼンメッキ等の耐摩耗性表面処理をしたものとして、日本国実用新案登録第2120655号に提案されている。
しかしながら、従来のカニゼンメッキの耐摩耗性表面処理では、テンショナーに作用する変動荷重が比較的大きく、振動が激しい状況では、使用時間の経過によって処理層が摩耗して制動力に変化を起すなど耐久性に課題を残していた。
この発明は、このような課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、制動力や特性に最も大きく影響を与える部分の、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化を防止し、制動力の変化や特性の変化が少なく長期間安定した性能を示すテンショナーを提供することにある。The tensioner is used to maintain a substantially constant tension even when the chain and the timing belt are stretched during use or are worn and loosened. As shown in FIG. 6, a conventional general tensioner includes a
The tensioner urges the
In such a conventional tensioner, the braking force of the tensioner has greatly changed due to wear with the passage of time of use or a change in the lubrication state. Therefore, in order to solve such a problem, Japanese Utility Model Registration No. 2120655 assumes that the
However, with the conventional wear-resistant surface treatment of Kanigen plating, the variable load acting on the tensioner is relatively large, and in situations where vibrations are severe, the treatment layer wears over time, causing durability to change. There was a problem with sex.
The present invention has been proposed to solve such problems, and its purpose is to prevent wear and lubrication state changes with the passage of time of use in the part that most significantly affects braking force and characteristics. An object of the present invention is to provide a tensioner that prevents the change in braking force and characteristics and exhibits stable performance over a long period of time.
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備え、前記回転体は軸部が前記ケースの支承部に回転自在に支承されて前記押圧体に作用する前記荷重を支持し、前記押圧体は軸受にて回転が拘束されてなるテンショナーにおいて、
前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の3元合金の被膜が形成されていることを特徴とする。
押圧体を推進させるための回転体は重要な運動要素であり、回転体の軸部はケースの支承部に支持されており、回転体の軸部には、ケースの支承部において回転体が回転することによって、あるいは回転体に押圧体を介して戻り力が作用し過大な負荷が作用する。このため摩耗及び摩擦抵抗が生ずるが、この発明は、少なくとも回転体の軸部に、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜が形成されているので、摩耗や摩擦抵抗の変化の発生が少なく、安定した性能となる。
この発明のテンショナーによれば、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化による制動力(摩擦力)の変化や特性の変化が少ない安定した性能を長期間保持することができる。The tensioner of the present invention is capable of moving in the axial direction by being engaged with the case, the rotating body that is rotatable in the case and restrained in the axial direction, and screwed into the rotating body. And a pressing body that is constrained to rotate with respect to the case and receives a load in an axial direction from a force transmission member, and a spring that is housed in the case and that gives a rotational force to the rotating body, In the tensioner in which the rotating body is rotatably supported by the support portion of the case and supports the load acting on the pressing body, and the pressing body is restricted in rotation by a bearing.
Among the surfaces of the rotating body, the shaft portion of the rotating body, the support portion of the case, the pressing body, and the bearing, at least the surface of the shaft portion of the rotating body is coated with a nickel-phosphorus-tungsten ternary alloy film or nickel-phosphorus -A ternary alloy film of boron is formed.
The rotating body for propelling the pressing body is an important motion element, and the shaft portion of the rotating body is supported by the support portion of the case, and the rotating body rotates on the shaft support portion of the rotating body at the support portion of the case. By doing so, a return force acts on the rotating body via the pressing body, and an excessive load acts. For this reason, wear and friction resistance occur. However, since the coating of the ternary alloy of nickel, phosphorus, and tungsten is formed at least on the shaft portion of the rotating body, this invention is less likely to cause wear and change in friction resistance. , Become stable performance.
According to the tensioner of the present invention, it is possible to maintain a stable performance for a long period of time with little change in wear force with the passage of time of use, change in braking force (friction force) due to change in the lubrication state, and change in characteristics.
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、3元合金の被膜が形成された様子を示す軸部の部分拡大断面図、図4は、時効温度と硬度との関係の実験結果を示すグラフ図、図5は、時間経過と制動トルクとの関係の実験結果を示すグラフ図、図6は、テンショナーの従来例を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of a tensioner showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a part of an engine showing an example of using a tensioner, and FIG. 3 shows a state in which a coating of a ternary alloy is formed. FIG. 4 is a graph showing the experimental results of the relationship between the aging temperature and the hardness, FIG. 5 is a graph showing the experimental results of the relationship between the passage of time and the braking torque, and FIG. These are sectional views showing a conventional example of a tensioner.
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に示すテンショナーは、軸方向の空洞部1aが形成されたケース1と、ケース1の空洞部1aに螺合状態で挿入される回転体2及び押圧体3と、回転体2に回転力を付与する捩りばね4と、ケース1の先端部に取付けられて押圧体3の回転を拘束する軸受5と、ケース1と押圧体3との間を被覆する伸縮自在なベローズ6とを備えている。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の基端部の開口にはパッキン7を介してシールボルト8が螺合され、基端部側の気密性が保たれている。
回転体2の前側部分に雄ねじ部9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9とを互いに螺合させることにより、回転体および押圧体2、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、捩りばね4に挿入される。このばね4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4の一端部4aが回転体2のスリット12に挿入されている。このスリット12は、回転体2の軸線X方向に沿っている。ばね4の他端部4b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5に係止される。こうして、ばね4の両端部4a、4bが回転体2とケース1に係止される。シールボルト8の取外し状態でケース1の外部から前記スリット12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4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5が設けられており、この軸受5は、例えば輪ばね15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5には、非円形の摺動孔5aが形成され、この摺動孔5aに押圧体3が挿通されている。押圧体3の外周面は、軸受5の摺動孔5aに対応して非円形状に形成され、この押圧体3が軸受5の摺動孔5a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14が取付けられている。このキャップ14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4をねじると、ばね4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9、13を介して押圧体3に伝達され、押圧体3は軸受5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9、13を介して回転体2に伝わることにより、回転体2がばね4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は、先端部側の雄ねじ部9と基端部側の軸部10とが連設されて形成されており、軸部10はケース1の支承部11内に支承されて回転支持を行うようになっている。回転体2の軸部10はねじ部9より径の大きな大径部に形成され、この大径の軸部10の端面16に対して、ケース1における支承部11の受け面17が臨んでいる。回転体2の軸部10の端面16は、ケース1の支承部11の受け面17に接しており、押圧体3に入力する前記荷重Zは、支承部11の受け面17に支持される。
そして、前記回転体2の軸部10には、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜が形成されている。この3元合金の被膜は、ニッケル・リン・タングステンの3元合金からなるメッキを施すことによって形成される。図3は回転体2の軸部10に3元合金の被膜22が形成された様子を示す拡大部分断面図である。この3元合金は、ニッケル・リン・タングステン以外の元素との3元合金でもよい。例えばニッケル・リン・ホウ素の3元合金を例示することができる。
このようなテンショナーにおいては、使用時間の経過に伴う摩耗や潤滑状態の変化により摩擦トルクが変動したり、性能に大きな変化が発生したりする。これは次の原因に大きく依存すると思われる。
(1)ばね4の付勢力と、前記雄ねじ部9および雌ねじ部13間の摩擦抵抗による摩耗及び摩擦抵抗の変化、
(2)回転体2の軸部10を支承するケース1の支承部11において、回転体2が回転することによって、あるいは回転体2に押圧体3を介し戻り力が作用して軸部10および支承部11に過大な負荷が作用して摩耗及び摩擦抵抗が変化する。
(3)軸受5とケース1の当接部位は、押圧体3の回転を拘束する軸受9に、ばね4の回転力が伝達して前記当接部位に圧接力が作用して摩耗する。
しかして、押圧体3を推進させるための回転体2の回転は重要な運動要素であり、回転体2の軸部10は、ケース1の支承部11に支持されていることから、特性の変化は、前記(2)の原因が大きいと思われ、この実施の形態では、回転体2の軸部10に、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜が形成されているので、摩耗も少なく、摩擦抵抗も変化しない。これにより摩擦トルクが大きく変動したり、特性に大きな変化が生じたりすることなく、長期にわたり安定した特性となる。このことは、ニッケル・リン・ホウ素の3元合金の皮膜でも同様である。
この点からすると、回転体2の軸部10だけでなく、ケース1の支承部11にも3元合金の被膜を形成するのが好ましく、最も好ましいのは、前記(1)〜(3)の発生する部材であるケース1の支承部11、回転体2、回転体2の軸部10、押圧体3および軸受5などの全ての表面に前記3元合金の被膜を形成するとよい。しかし効果とコスト等の点を考慮すると、少なくとも回転体2の軸部10に3元合金の被膜を形成すればよい。
そして、この発明でニッケル・リン・タングステンまたはニッケル・リン・ホウ素の3元合金の被膜としたのは、次の理由による。
(1)3元合金であり分散状態によるバラツキがない。
(2)安定した熱処理条件で製造でき、メッキ硬度が安定している。
(3)比較的低温での熱処理で安定するため、酸化や素材への影響が少ない。
(4)密着性が高く、膜厚が均一である。
(5)メッキ硬度が高く耐摩耗性に優れ、長時間にわたり潤滑状態による制動力(摩擦抵抗)への影響が少ない。
図4は時効温度と硬度との関係の実験結果を示すグラフ図である。この図4によれば、ニッケル・リン・タングステンの3元合金では、350℃附近で硬度が安定し、ニッケル・リンの合金より硬度が高いことが理解できる。因みに、ニッケル・リンの合金では400℃付近で硬度が安定する。
図5は時間経過と制動トルクの関係の実験結果を示すグラフ図である。この図5によればニッケル・リン・タングステンの被膜を施した本発明の実施品の方が、ニッケル・リンの合金の被膜を施した従来品より、制動トルクが低く時間経過によっても変化が少ないことが理解できる。
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での種々の変更が許容される。In order to explain the present invention in more detail, it will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a tensioner showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a part of an engine showing an example of use of the tensioner.
This tensioner is employed, for example, in the
The tensioner shown in FIG. 1 includes a
A male threaded
The assembled rotating
A
When the rotating
On the other hand, the load Z applied from the
The rotating
A coating of a ternary alloy of nickel, phosphorus and tungsten is formed on the
In such a tensioner, the friction torque varies due to wear or a change in the lubrication state with the passage of time of use, or a great change in performance occurs. This seems to depend largely on the following causes:
(1) The urging force of the spring 4 and the wear and frictional resistance change due to the frictional resistance between the
(2) In the
(3) The contact portion between the
Therefore, the rotation of the
From this point, it is preferable to form a ternary alloy film not only on the
In the present invention, the nickel / phosphorus / tungsten or nickel / phosphorus / boron ternary alloy film is used for the following reason.
(1) It is a ternary alloy and there is no variation due to the dispersed state.
(2) It can be manufactured under stable heat treatment conditions, and the plating hardness is stable.
(3) Since it is stabilized by heat treatment at a relatively low temperature, there is little effect on oxidation and materials.
(4) High adhesion and uniform film thickness.
(5) High plating hardness, excellent wear resistance, and little influence on braking force (friction resistance) due to lubrication over a long period of time.
FIG. 4 is a graph showing experimental results of the relationship between aging temperature and hardness. According to FIG. 4, it can be understood that the nickel / phosphorus / tungsten ternary alloy has a stable hardness around 350 ° C. and a higher hardness than the nickel / phosphorus alloy. Incidentally, the hardness of the nickel-phosphorus alloy is stabilized at around 400 ° C.
FIG. 5 is a graph showing experimental results of the relationship between the passage of time and the braking torque. According to FIG. 5, the product of the present invention with the nickel / phosphorus / tungsten coating has a lower braking torque and less change over time than the conventional product with the nickel / phosphorus alloy coating. I understand that.
The above embodiment does not limit the present invention, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
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。 As described above, the tensioner according to the present invention is used to maintain a substantially constant tension even when the chain or the timing belt is stretched during use or is worn and loosened. It is useful for a chain or timing belt that drives a camshaft of an engine mounted on a vehicle such as an automobile or a two-wheeled vehicle.
Claims (1)
前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの3元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の3元合金の被膜が形成されていることを特徴とするテンショナー。A case, a rotating body that can be rotated by the case and restrained in the axial direction, and can be screwed into the rotating body to move in the axial direction. A pressing body that is constrained to rotate and receives a load in the axial direction from a force transmission member, and a spring that is housed in the case and applies a rotational force to the rotating body, the rotating body having a shaft portion In the tensioner that is rotatably supported by the support portion of the case and supports the load acting on the pressing body, the pressing body is restricted in rotation by a bearing.
Among the surfaces of the rotating body, the shaft portion of the rotating body, the support portion of the case, the pressing body, and the bearing, at least the surface of the shaft portion of the rotating body is coated with a nickel-phosphorus-tungsten ternary alloy film or nickel-phosphorus A tensioner characterized in that a coating of a ternary alloy of boron is formed.
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