JPWO2018142529A1 - テンショナ - Google Patents

Abstract

従来のゼンマイばねを用いたメカニカル式テンショナは、チェーン振動を減衰して緩衝する機能が不充分であったり、耐久性が充分でなく、使用領域が限られる。本テンショナ（１７）は、ゼンマイばね（２１）の付勢力がプランジャ（２０）に作用し、テンショナアーム（１６）からの荷重に対抗する。プランジャ（２０）が突出する場合、ゼンマイばねは拡径して巻解かれるが、この際の板間摩擦力は小さい。プランジャ（２０）が押込まれる場合、ゼンマイばね（２１）は巻締められ、縮径による大きな板間摩擦力が作用する。この摩擦力の差により、チェーン振動が減衰して緩衝される。

Description

本発明は、無端状のチェーンやベルト等の張力を調整するテンショナに関する。

一般に、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動体を用いた伝動装置には、その弛み側に張力を付与するテンショナが用いられている。特に、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するタイミングチェーン伝動装置にあっては、エンジンにより駆動される油圧ポンプの油圧及びリターンスプリングの付勢力をプランジャに作用する油圧式テンショナがよく知られているが（特許文献１参照）、ゼンマイばねを用いるメカニカル式テンショナも知られている（特許文献２参照）。

特許文献１のテンショナは、プランジャの外周面に形成された複数個の円周溝とシリンダの内周面に形成されたガイド溝と、該ガイド溝と前記複数個の円周溝の１つに係合するレジスタクリップと、を有し、前記油圧又はリターンスプリングの付勢力により前進したプランジャを、上記レジスタクリップがガイド溝と円周溝とに係合することにより後退することを規制する。

特許文献２のテンショナは、テンショナアーム（アームシュー）に偏心カムを軸支すると共に、該カムにゼンマイばねの付勢力を作用し、カムに形成した歯に逆転防止ツメを係合して、テンショナアームの後退を阻止している。

特許第３６７０９１１号公報 特開２０００−１８３４４号公報

特許文献１に示す油圧式テンショナは、荷重の吸収能力が高く、自動車用エンジンに多く用いられているが、荷重吸収のためにオイルを必要とし、オイルをシリンダ内に吸入する際に負圧を発生することで、プランジャの突出が遅れてチェーン荷重の変動に同期できず、過剰なチェーン振れや荷重増加を発生させる場合がある。さらに、エンジン始動時などの給油圧の小さいときには、油量不足により内圧が確保出来ず、プランジャが過剰に押し込まれることによりチェーンに過剰な緩みが発生し、チェーンバタつきによる打音や歯飛びが発生する問題がある。この問題を防ぐ為に、係止機構を設けた油圧テンショナは、エンジン始動時などの給油圧の小さいときには係止機構によりプランジャの押し込みを抑制するが、係止機構は荷重を瞬時に受ける為、衝撃荷重としてチェーンに高い張力を発生させたり、テンショナが叩かれることで打音を発生させたりする問題がある。

メカニカル式テンショナは、オートバイ等の自動二輪車用エンジンに多く使われており、特許文献２に示す歯及び逆転防止ツメ以外にも、回転シャフトと推進シャフト（プランジャ）とをネジ結合して後退を阻止するものもあるが、いずれの場合でも、荷重の吸収性は低い。このため、衝撃荷重としてチェーンに高い張力を発生させたり、テンショナが叩かれることで打音を発生させたりする問題があり、高い荷重を発生するエンジンに使用することは困難である。

そこで、本発明は、ゼンマイばねを巻締める及び巻解く際の板間摩擦力の差を利用することにより、上述した課題を解決したテンショナを提供することを目的とする。

本発明は、巻掛け伝動体（１３）からの荷重を受ける張り部材（１６）に対抗するように付勢するゼンマイばね（２１）を備え、
前記ゼンマイばね（２１）は、前記張り部材（１６）から該ゼンマイばねに作用する荷重に対して該ゼンマイばねから前記張り部材に作用する付勢力が大きい場合、該ゼンマイばねの板間摩擦力が小さい状態で巻解かれ、前記張り部材から該ゼンマイばねに作用する荷重に対して該ゼンマイばねから前記張り部材に作用する付勢力が小さい場合、該ゼンマイばねの板間摩擦力が大きい状態で巻締められる、
ことを特徴とするテンショナにある。

例えば図１〜図３，図６〜図１３を参照して、前記ゼンマイばね（２１）に当接して、該ゼンマイばねが巻締まる方向の該ゼンマイばねの径変化に対向する方向の付勢力を作用して該ゼンマイばねを支えるバックアップ部材（２５）（２５_２）を備えてなる。

例えば図２〜図１０，図１２，図１３を参照して、前記バックアップ部材（２５）は、前記ゼンマイばね（２１）の内周面を支えて、該ゼンマイばねを拡径する方向に付勢する板ばねを有する。

例えば図１１を参照して、前記バックアップ部材（２５_２）は、基端部を枢支（５０）された１対のアーム（５１，５２）を有し、該１対のアームは、前記ゼンマイばね（２１）の内周面を支えて、該ゼンマイばねを拡径する方向に付勢されてなる。

例えば図５を参照して、前記ゼンマイばね（２１’）の板間に、高い摩擦係数、耐摩耗性、発熱抑制等の機能を有する材料（２１’ｂ）を介在してなる。

例えば図２，図３を参照して、プランジャ（２０）をスライド自在に支持したボディ（１９）を備え、
前記ゼンマイばね（２１）は、その一端を前記プランジャ（２０）に固定（２２）し、他端を前記ボディに固定（２３）して、該ボディ（１９）に収納され、
前記プランジャの一端（２０ａ）が、前記張り部材（１６）と固定部材との間に前記ゼンマイばね（２１）の付勢力を作用してなる。

例えば図６Ａ，図６Ｂ，図７，図８Ａ，図８Ｂ，図１３を参照して、固定部（１９ｄ）と、該固定部に回転自在に支持される可動部（１９ｅ）とを有するボディ（１９_２，１９ _３，１９_８）を備え、
前記ゼンマイばね（２１）は、その一端を前記固定部（１９ｄ）に固定（２２又は２３）し、他端を前記可動部（１９ｅ）に固定（２３又は２２）して前記ボディ（１９_２）に配置され、
前記可動部（１９ｅ）が、前記張り部材（１６）と固定部材との間に前記ゼンマイばね（２１）の付勢力を作用してなる。

例えば図９Ａ，図９Ｂを参照して、固定部（１９ｇ）と、該固定部の一側部に配置された枢支部（３７）により回動自在に支持される可動部（１９ｈ）とを有するボディ（１９ _４）を備え、
前記固定部（１９ｇ）及び前記可動部（１９ｈ）は、互いに対向するように半円弧状の収納面（３９）（４０）をそれぞれ有し、これら対向する収納面に前記ゼンマイばね（２１）を装着し、
前記可動部（１９ｈ）が、前記張り部材（１６）と固定部材との間に前記ゼンマイばね（２１）の付勢力を作用してなる。

例えば図１０を参照して、前記ボディ（１９_５）に揺動自在に支持されたレバー（４６）を備え、
前記ゼンマイばね（２１）からの付勢力を第１の突出部（２０ａ）を介して前記レバー（４６）に作用し、該レバーに作用する付勢力を、該レバーに設けた第２の突出部（４７）を介して前記張り部材（１６）に作用してなる。

例えば図１を参照して、クランクスプロケット（１１ａ）とカムスプロケット（１２ａ）との間に巻掛けられたタイミングチェーン（１３）の弛み側に、前記張り部材（１６）を摺接してなる。

なお、上記符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。

本発明に係るテンショナは、チェーン、ベルト等の巻掛け伝動体から張り部材に作用する荷重に対抗してゼンマイばねの付勢力を作用し、チェーン等の振動はゼンマイばねの巻解き、巻締めにより緩衝し、かつゼンマイばねの巻解き方向と巻締め方向での板間摩擦力に差によるヒステリシス特性によりエネルギを吸収して減衰することができ、共振域等であっても打音の発生を防止してチェーン等の振動を滑らかに吸収することができる。

チェーン等が経年変化により伸びた場合、又はエンジン始動時等でチェーン等が緩んだ際、ゼンマイばねは巻解き方向に変位し、この時板間摩擦力は小さい為素早く張り部材を移動して、チェーン等を適正な張力に調整することができる。チェーン等から張り部材に大きな荷重が作用しても、ゼンマイばねは、巻締め方向となって大きな板間摩擦力が作用し、荷重を吸収する。チェーン等から張り部材に作用する大きな荷重が続く場合、チェーン等の振動に伴ってゼンマイばねも徐々に巻締められチェーン等の過緊張が継続することを防止できる。

ゼンマイばねは、巻解き方向及び巻締め方向の本来の変形方向に変位するので、集中荷重を少なくする設計が容易となり、高い耐応力及び耐久性を備え、かつ高荷重への設計も容易となり、広い領域に適用可能である。

また、ゼンマイばねを支えるバックアップ部材を備えると、ゼンマイばねは、巻締め方向に際してはその径方向変位がバックアップ部材の支え力により制限され、より大きな板間摩擦力が作用して、張り部材に作用する荷重を吸収することができる。

バックアップ部材に板ばねを用いると、構成が簡単となる。また、バックアップ部材を基端部を枢支された１対のアームとすると、堅牢な構造となって、耐久性を向上することが可能となる。

また、ゼンマイばねの板間に機能を有する材料を介在すると、より大きな摩擦力、耐摩耗性又は発熱抑制等の各種の機能を付与することができる。

また、ゼンマイばねの付勢力をレバーを介して巻掛け伝動体に作用すると、レバーのレバー比により荷重を変更することができ、ゼンマイばねによる付勢力と巻掛け伝動体の張力との関係を容易に調節することができる。例えば、巻掛け伝動体に対するゼンマイばねの付勢力が小さくなるように設定して、ゼンマイばねの板間摩擦力を小さくしてテンショナの耐久性を向上することができる。

本発明を適用したタイミングチェーン伝動装置を示す正面図。 本発明の実施の形態によるテンショナを示す正面図。 プランジャの突出時(ゼンマイばねの巻解き時)を示す概略図。 プランジャの押込み時(ゼンマイばねの巻締め時)を示す概略図。 ゼンマイばねの撓み一荷重線図。 ゼンマイばねの間に機能を有する材料を介在した実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す側断面図。 他の実施の形態の機能を示す概略図。 他の実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す側断面図。 他の実施の形態を示す正面図で、突出時(ゼンマイばねの巻解き時)を示す。 他の実施の形態を示す正面図で、押込み時(ゼンマイばねの巻締め時)を示す。 他の実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す正面図。 他の実施の形態を示す正面図。

以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。エンジン内に配置されるタイミングチェーン伝動装置１０は、図１に示すように、クランクシャフト１１に固定されたスプロケット１１ａと、２個のカムシャフト１２，１２に固定されたスプロケット１２ａ，１２ａと、前記クランクスプロケット１１ａとカムスプロケット１２ａ，１２ａとの間に巻掛けられているタイミングチェーン１３と、を有する。巻掛け伝動体である上記タイミングチェーン１３には、その張り側２箇所にチェーンガイド１４，１５が摺接されており、その弛み側に張り部材であるテンショナアーム１６が摺接されている。チェーンガイド１４，１５は、エンジンブロックに固定されており、テンショナアーム１６は、一端が支軸１６ｂにより揺動自在に支持され、他端側にチェーンテンショナ１７のプランジャが当接している。なお、タイミングチェーン１３は、サイレントチェーン、ローラチェーン、ブシュチェーンのいずれにも適用可能であり、またテンショナアーム１６の支軸１６ｂは、チェーンの走行方向上流側でも下流側でもよい。

チェーンテンショナ（以下テンショナと呼ぶ）１７は、図２に示すように、ボディ１９を有しており、ボディ１９はエンジンブロック等の固定部材に取付け孔１９ａ，１９ａ及びボルトにより固定されている。該ボディ１９は、一側に貫通孔１９ｂを有し、他側にケース部１９ｃを有する。貫通孔１９ｂにはプランジャ２０がスライド自在に嵌挿しており、ケース部１９ｃにはゼンマイばね２１が収納されている。ゼンマイばね２１は、その外端がプランジャ２０の側面２０ｂに併設された外端アンカー２２により固定されており、その内端がボディ１９に固設された内端アンカー２３に固定されている。

ケース部１９ｃには、円弧状の板ばねからなるバックアップスプリング（部材）２５がゼンマイばね２１の内周面を支えるように配置されており、更に該バックアップスプリング２５の一端（基端）側の内周面を支えるようにガイドピース２６が固設されている。前記ゼンマイばね２１の内端及びバックアップスプリング２５の基端は、上記ケース部１９ｃに固定されているガイドピース２６に共締されており、ゼンマイばね２１及びバックアップスプリング２５の基端側内周面は共にガイドピース２６に支えられている。従って、上記ガイドピース２６の基端部が上記内端アンカー２３となる。ゼンマイばね２１は、プランジャ２０とボディ１９との間に所定量の巻数で巻締められて配置されており、プランジャ２０の一端は、該ゼンマイばね２１の付勢力により上記貫通孔１９ｂから一部突出して、上記テンショナアーム（張り部材）１６の当接部１６ａに当接する突出部（荷重受け部）２０ａとなる。

ついで、上記テンショナ１７の作用について説明する。ゼンマイばね２１は、その内端が内端アンカー２３によりボディ１９に固定され、巻解かれて拡がろうとする付勢力がプランジャ２０に作用して、テンショナ１７は、テンショナアーム１６を介してタイミングチェーン１３に所定の緊張力を付与する。タイミングチェーン１３は、エンジン回転に伴うカムの負荷変動によりその張力が変化し、テンショナアーム１６に作用する荷重もエンジン回転数に応じて常に振動するように変化する。該荷重が上記ゼンマイばね２１に基づく荷重（付勢力）より小さくなると、即ちプランジャを介し上記ゼンマイばねの拡径を抑える力が小さくなると、図３Ａに示すように、プランジャ２０は突出し（矢印ａ）、従って外端アンカー２２が矢印ｂ方向に移動して、ゼンマイばね２１は矢印ｃに示すように径が拡がるように巻解かれる。この際、ゼンマイばね２１は、拡径するので、そのばね板間摩擦力は小さく、抵抗荷重の低い状態でプランジャ２０を突出する。

上記テンショナアーム１６からの荷重がゼンマイばね２１の付勢力より大きくなると、図３Ｂに示すように、プランジャ２０は押込まれ（矢印ｄ）、従って外端アンカー２２が矢印ｅ方向に移動して、ゼンマイばね２１は矢印ｆに示すように径が小さくなるように巻締められる。この際、ゼンマイばね２１は、縮径するのでそのばね板間の摩擦力は大きく、プランジャ２０には該摩擦力による大きな抵抗荷重が作用する。

図４に示すように、テンショナ１７は、プランジャの突出時（矢印ａ）と押込み時（矢印ｄ）では荷重が相違し、ヒステリシス特性を有する。これにより、エンジン回転に伴うタイミングチェーン１３の負荷振動に伴うテンショナアーム１６の荷重変動は、テンショナ１７のゼンマイばねにより緩衝され、更に上記突出時及び押込み時の摩擦力の相違によるヒステリシス特性により減衰されて、滑らかに吸収される。

上記ゼンマイばね２１による摩擦力相違では減衰効果が充分でない場合、本実施の形態のようにバックアップスプリング（バックアップ部材）２５が配置される。該バックアップスプリング２５は、その基端部をガイドピース２６で支持されて、１巻きされた、または複数回巻かれた先端側が自由端からなる板ばねからなり、ゼンマイばね２１の内周面に接触して該ゼンマイばね２１を矢印ｇに示すように外径方向の付勢力を作用して支えている。これにより、図３Ａに示すように、プランジャ２０の突出時には、ゼンマイばね２１は、バックアップスプリング２５により矢印ｇに示すように支えられた状態で、同方向である矢印ｃに示すように拡径するので、その板間摩擦力は小さい。図３Ｂに示すように、プランジャ２０の押込み時には、ゼンマイばね２１は、バックアップスプリング２５による矢印ｇ方向の支え力と、縮径する方向ｆのゼンマイばね２１の変形力とに挟まれて大きな板間摩擦力が作用する。これにより、突出時と押込み時での大きな板間摩擦力の差を得て、必要とする減衰効果を得ることができる。

タイミングチェーン１３が経年変化により伸びた場合及びエンジン始動時等でタイミングチェーン１３が弛んでいる場合、テンショナアーム１６からの荷重が減少して、ゼンマイばね２１の付勢力によりプランジャ２０は突出する。この際、上述したように、ゼンマイばね２１は、拡径方向（矢印ｃ）の変形により板間摩擦力は小さく、上記タイミングチェーン１３の弛みに素早く対応してプランジャ２０を突出し、タイミングチェーン１３の適正な張力を確保し得る。該プランジャ２０が突出した状態で、上述したようにタイミングチェーン１３の負荷振動を滑らかに緩衝して減衰する。

また、テンショナ１７は、プランジャ２０の押込み時には大きな板間摩擦抵抗力があるため、タイミングチェーン１３の緊張力を保持するが、テンショナアーム１６から過大な荷重が連続して作用する場合、上記大きな摩擦抵抗力に抗してプランジャ２０は押込まれ、タイミングチェーン１３が過緊張状態のまま継続することは防止される。

なお、上記実施の形態では、ゼンマイばね２１の外端をプランジャ２０に固定（２２）し、内端をボディ１９に固定（２３）したが、内端アンカー２３をプランジャ２０に固定し、外端をボディ１９に固定してもよい。

上記ゼンマイばね２１は、長方形断面の帯状の鋼製板ばねを互いに接するようにうず巻き状に巻いて構成される。図５は、一部変更したゼンマイばね２１’を示す。該ゼンマイばね２１’は、ばね帯鋼（板ばね）２１’ａの間に、高い摩擦係数を有する摩擦材（高μ材）２１’ｂを挟むことにより形成される。該ゼンマイばね２１’は、上記摩擦材２１’ｂにより上記板間摩擦力を増加する等摩擦係数μを変更することができる。なお、板ばね２１’ａの間に介在するものは、摩擦材（高μ材）に限らず、耐摩耗性を向上するもの、発熱を抑制するもの等の他の機能性異素材（材料）でもよい。

ついで、本発明の他の実施の形態について説明する。テンショナ１７_２は、図６Ａ，図６Ｂに示すように、ボディ１９_２を有しており、ボディ１９_２は、取付け孔１９ａ，１９ａによりエンジンブロック等の固定部材に取付けられる固定部１９ｄ及び可動部であるケース部１９ｅを有する。固定部１９ｄには回転軸３０によりケース部（可動部）１９ｅのボスが回転自在に支持されてボルト３１により固定されており、ケース部１９ｅにはゼンマイばね２１が収納されていると共に、ガイドピース２６が固設されている。ガイドピース２６の一端部は、バックアップスプリング（部材）２５の基端部及びゼンマイばね２１の基端部が固定され、内端アンカー２３を構成している。円弧状の板ばねからなるバックアップスプリング２５は、ゼンマイばね２１の内周面に当接して該ゼンマイばね２１を支持しており、ゼンマイばね２１の外端は固定部１９ｄに外端アンカー２２により固定されている。

ケース部１９ｅには外周面から突出して前記プランジャに相当する突出部（荷重受け部）３２が一体に形成されており、該突出部３２は、前記テンショナアーム（張り部材）１６に当接する。ゼンマイばね２１は、所定量巻締めて上記内端及び外端アンカー２２，２３の間に装着され、従って突出部３２に当接するテンショナアーム（張り部材）１６に対して所定の付勢力を作用する。

本回転巻タイプのテンショナ１７_２は、固定部１９ｄに外端アンカー２２が固定されているゼンマイばね２１の巻戻し付勢力がケース部１９ｅを反時計方向に回転するように作用し、突出部３２からテンショナアーム１６に作用する。該ゼンマイばね２１による突出部３２に作用する荷重がタイミングチェーンによるテンショナアームからの荷重より大きい場合、ゼンマイばね２１は巻解かれるように変形し、この方向の変形（突出時）は、ゼンマイばね２１が拡径して板間摩擦力が小さく、小さな抵抗でスムーズに素早く荷重受け部３２を突出する。

タイミングチェーンによるテンショナアームから突出部（荷重受け部）３２に作用する荷重ｋが、上記ゼンマイばね２１による付勢力より大きい場合、図７に示すように、ケース部１９ｅは、回転巻方向ｍに回転し、ゼンマイばね２１は、巻締まる方向に変位する。ゼンマイばね２１は、上記巻締めることによる縮径方向ｆの力と、バックアップスプリング２５により内周面を支える方向ｇの力により挟まれて板間摩擦力が大きくなり、該摩擦力により大きな抵抗力を受ける。これにより、上述と同様に、タイミングチェーンの負荷変動に伴う振動は、本テンショナ１７_２に緩衝され、かつ上記摩擦力の相違に基づく特性により減衰されて滑らかに吸収される。

また、経年変化によるタイミングチェーンの伸び又はエンジン始動時等によるタイミングチェーンの弛みは、板間摩擦力の小さい上記突出方向の変位と同様に、テンショナアーム（張り部材）は、素早く変位してタイミングチェーンに適正な張力を付与する。上記反対方向の動き（押込み方向）に対しては、ゼンマイばね２１に大きな板間摩擦力が作用するので、大きな抵抗が作用する。

ついで、上記回転巻タイプのテンショナ１７_２を一部変更した実施の形態について説明する。テンショナ１７_３は、図８Ａ，図８Ｂに示すように、ボディ１９_３を有しており、ボディ１９_３は、円形状の固定部（ボス）１９ｄと可動部１９ｅを有しており、該固定部１９ｄは、その中心部をボルト３１によりエンジンブロック等の固定部材３４に固定されている。可動部１９ｅは、固定部１９ｄにベアリング３５により回動自在に支持されており、該可動部１９ｅにケース部１９ｅ’が一体に固定されている。

上記固定部１９ｄの表面側にはガイドピースを兼用する内端アンカー２３が一体に固定されており、該内端アンカー２３に所定巻数のゼンマイばね２１の内端及び円弧状の板ばねからなるバックアップスプリング２５が固定されている。ゼンマイばね２１は、その内周面をバックアップスプリング２５で支えられ、上記可動部１９ｅに一体のケース部１９ｅ’に収納され、その外端が外端アンカー２２により可動部１９ｅに固定される。可動部１９ｅの一側隅部には外方に突出して突出部（荷重受け部）３２が一体に形成されており、該突出部３２は、前記テンショナアーム（張り部材）１６に当接する。

即ち、図６，図７に示すテンショナ１７_２は、固定部１９ｄに固定される一端がゼンマイばね２１の外端（２２）であり、可動部１９ｅに固定される他端がゼンマイばね２１の内端（２３）であるのに対し、本テンショナ１７_３は、固定部１９ｄに固定される一端がゼンマイばね２１の内端（２３）であり、可動部１９ｅに固定される他端がゼンマイばね２１の外端（２２）である点で相違する。従って、本テンショナ１７_３は、固定部１９ｄに内端アンカー２３により固定されているゼンマイばね２１の巻戻し付勢力が可動部１９ｅを反時計方向に回転するように作用し、先の実施の形態と同様に作用する。

ついで、図９Ａ，図９Ｂに沿って、本発明による更に異なる実施の形態について説明する。本テンショナ１７_４は、円弧状の内周面が対向するように配置されるボディ１９_４を有する。該ボディ１９_４は、エンジンブロック等の固定部材に固定される取付け孔１９ａ，１９ａを有する固定部１９ｇと、該固定部１９ｇの一側部にピン（枢支部）３７より回動可能に支持される可動部１９ｈとを有する。固定部１９ｇ及び可動部１９ｈは、それぞれ対向するように略半円状の収納面３９，４０を有しており、上記ピン３７と反対側の側面は、可動部１９ｈに突部４１が、固定部１９ｇに溝部４２になっており、これら突部４１及び溝部４２は互いに係合し得る。なお、突部４１及び溝部４２の位置は、固定部と可動部とで反対であってもよい。

上記対向する両収納面３９，４０にはゼンマイばね２１が装着される。更に、ゼンマイばね２１の内周面には円環状の板ばねからなるバックアップスプリング２５が装着される。固定部１９ｇの前後方向の両側面には外れ止め板４３が取付けられており、上記ゼンマイばね２１及びバックアップスプリング２５が収納面３９，４０から抜け落ちることを防止している。また、可動部１９ｈのピン３７と反対側面の上部には突出部（荷重受け部）３２となるボルトが螺着されている。

上記ゼンマイばね２１の外端２１ｕ，内端２１ｖは、固定されていない自由端状態となっているが、ゼンマイばね２１の可動部１９ｈの収納面４０に接する外周面接触部Ｓは、突出部４５にテンショナアーム１６からの荷重が作用している状態にあっては摩擦力により固定状態となる。バックアップスプリング２５は、ゼンマイばね２１の内周面に接触するように外径方向の付勢力が作用し、固定されていない。なお、ゼンマイばね２１の外端２１ｕを可動部１９ｈに固定してもよい。

本実施の形態は以上のような構成からなるので、突出部３２にテンショナアーム１６が当接して、該テンショナアーム（張り部材）１６からの荷重に相当するように、ゼンマイばね２１は両収納面３９，４０内に縮径して所定量巻締めるように装着されている。

タイミングチェーン１３に基づくテンショナアーム１６からの荷重が、ゼンマイばね２１に基づく突出部３２に作用する荷重に対して小さい状態では、図９Ａに示すように、ゼンマイばね２１は拡径して、可動部１９ｈはピン３７を中心に時計方向に回動し、テンショナアーム１６に所定張力が作用するように突出部３２が突出方向に変位する。

テンショナアーム１６からの荷重がゼンマイばね２１による荷重よりも大きい場合、図９Ｂに示すように、可動部１９ｈがピン３７を中心に矢印ｐ方向に回動する（押込み時）。可動部１９ｈの収納面４０が固定部１９ｇの収納面３９に近づき円弧面が小さくなることにより、ゼンマイばね２１は、バックアップスプリング２５の支え力に抗して縮径して巻締められる。この際、バックアップスプリング２５は、その両端が近づくように変形すると共に、ゼンマイばね２１の内端２１ｖも巻締め方向に移動する。ゼンマイばね２１の外端２１ｕ側は、可動部１９ｈの収納面４０に摩擦接触しているため、接触部Ｓが可動部１９ｈの移動に伴って巻き込まれる。

従って、図９Ａに示すゼンマイばねの拡径時、図９Ｂに示すゼンマイばねの縮径時では、ゼンマイばねの板間摩擦力が相違し、縮径時には大きな摩擦抵抗力が作用する。これにより、上述と同様に、本テンショナ１７_４にあっても、タイミングチェーンの負荷変動に伴う振動は、該テンショナ１７_３により緩衝され、かつ減衰されて滑らかに吸収される。タイミングチェーン１３の経年変化による伸び並びにエンジン始動時のタイミングチェーンの弛みに応じて、摩擦抵抗の小さい状態でゼンマイばね２１が解かれることにより素早く緊張力を調整する。また、タイミングチェーンの過緊張が続くことも防止される。

ついで、更に変更した本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にあっては、図１０に示すように、テンショナの基本部分は、図２，図３に示したテンショナ１７と同様なので、同一符号を付して説明を省略する。本テンショナ１７_５のボディ１９_５は、プランジャ２０の反対側に、該プランジャの突出方向と同方向で外方に延びるアーム１９ｊが一体に形成されている。該アーム１９ｊの先端にはピン（枢支部）４５によりレバー４６が揺動自在に支持されている。該レバー４６は、先端部がプランジャ２０の先端突出部（第１の突出部）２０ａに当接しており、またその中間部に、上方に突出してテンショナアーム（張り部材）１６に当接するボルト（第２の突出部）４７が螺着されている。従って、ゼンマイばね２１の付勢力に基づく突出力は、プランジャ先端の第１の突出部２０ａからレバー４６に作用し、更にレバー４６の第２の突出部４７からテンショナアーム１６に作用する。

上記第１の突出部２０ａに作用する荷重と上記第２の突出部４７に作用する荷重は、レバー４６のレバー比（ｂ／ａ）により変更する。本実施の形態の場合、ゼンマイばね２１による第１の突出部２０ａによる荷重は、レバー４６により第２の突出部４７にａ／ｂ（約２倍）に変更されてテンショナアーム１６に作用する。従って、チェーンからの張力に基づきテンショナアーム１６の荷重に対して、ゼンマイばね２１の付勢力はｂ／ａ（約１／２）で対抗し、その分板間の摩擦力も小さくなる。これにより、レバーのないものに比して小さな板間摩擦力によりチェーン張力に対抗して、ゼンマイばねの板間摩擦による摩耗の発生を減少してテンショナ１７_５の耐久性を向上し得る。

該レバーによるレバー比での荷重受け部の荷重変更は、図１０に示す実施の形態（１７，１７_５）に限らず、他のテンショナ１７_２，１７_３，１７_４等の他のものにも同様に適用可能である。また、図９Ａ，図９Ｂに示すテンショナ１７_４にあっては、ピン３７の反対側の可動部１９ｈの先端部に突出部３２を配置したが、突出部３２を可動部１９ｈの中間部等の枢支部３７からの距離の異なる任意の位置に配置し、上述したレバー４６を用いなくとも、同様に突出部に作用する荷重を変更し得る。なお、他のテンショナ１７_２，１７_３にも同様に適用可能である。

ついで、図１１に沿って本発明による他の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、バックアップスプリング（部材）の変更であり、どのテンショナにも適用可能であるが、図２，図３に示すテンショナに適用した実施の形態で説明するので、同様な部材は同一符号を付して説明を省略する。先の実施の形態のバックアップスプリング（２５）は、ゼンマイばね２１の内周面を支えて拡径方向に付勢力を有する板ばねからなり、スプリングの表記でよいが、本実施の形態にあっては、スプリング以外の適用も可能であるので、バックアップ部材２５_２と表記する。

バックアップ部材２５_２は、ボディ１９_６の固定部であるケース部１９ｃにピン（枢支部）５０で回転自在に支持された２個のアーム５１，５２と、これらアーム５１，５２の先端側を互いに離れる方向に付勢するトーションスプリング５３とを有する。上記ピン５０は、プランジャ２０と反対側に配置され、トーションスプリング５３は、ケース部１９ｃの中心部であるボス１９ｖの周囲にそのコイル部５３ａを巻くように配置され、その両先端部５３ｂ、５３ｃがそれぞれアーム５１、５２の先端係合部に係合している。一方のアーム５２の先端部は、ゼンマイばね２１の内端が固定され、内端アンカー２３となっており、該ゼンマイばね２１の外端は、プランジャ２０に外端アンカー２２により固定されている。１対のアーム５１、５２は、それぞれ半円弧状からなり、その外周面でゼンマイばね２１の内周面を支えると共に、トーションスプリング５３によりゼンマイばね２１を拡径するように付勢している。

従って、本バックアップ部材は、先述した板ばねからなるバックアップスプリング（部材）と同様に、ゼンマイばね２１の巻締める方向に対向してゼンマイばね２１を挟んで板間摩擦力を増大する。なお、１対のアーム５１，５２を拡径方向に付勢する部材は、上記トーションスプリング５３に限らず、両アーム５１，５２の間に縮設されたコイルスプリング、両アームが離れるように作用する油圧装置等の他のものでもよく、要は、両アームが拡径方向の付勢が作用すればよい。また、両アーム５１，５２は、非弾性部材からなり、それを付勢部材（５３）で付勢しているが、アーム５１，５２自体が板ばね、トーションスプリング等の弾性部材からなり、アーム自体で付勢力を有するものでもよい。

図１２に沿って、更に変更した実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１０に示したレバー比により荷重を変更するものであるが、本実施の形態は、テンショナアーム（張り部材）自体を上記レバーに変更するものである。前述したどの実施の形態によるテンショナに適用可能であるか、図２，図３に示すテンショナに適用した実施の形態に基づき説明するので、同様な部材は同一符号を付して説明を省略する。本テンショナ１７_７は、図１２に示すように、固定部材に固定されたボディ１９_７を有しており、該ボディ１９_７にはプランジャ２０と反対側に、該プランジャの突出方向で外方に延びるアーム１９ｋが一体に形成されている。該アーム１９ｋの先端にはピン（枢支部）５５により前記テンショナアーム（張り部材）１６が揺動自在に支持されている。即ち、該ボディ１９_７は、図１０に示したテンショナ１７_５のボディ１９_５と同じ構成からなり、アーム１９ｋ（１９ｊ）に揺動自在に支持されるレバー（４６）がテンショナアーム１６である点が相違する。

本実施の形態では、テンショナアーム１６は、ボディ１９_７のアーム１９ｋの先端にピン５５により揺動自在に取付けられる。テンショナ１７_７のゼンマイばね２１の付勢力は、プランジャ２０の先端突出部２０ａからテンショナアーム１６に作用し、テンショナアーム１６のチェーンからの荷重に対して、ゼンマイばね２１の付勢力が上記プランジャ突出部２０ａから、上記ピン５５と突出部２０ａの距離ｃに基づくリンク比によりテンショナアーム１６に作用する。これにより、上記距離を任意に設定することにより、チェーンからのテンショナアーム１６に作用する荷重に対する抗力としてのゼンマイばね２１の付勢力を上記距離ｃにより変更し得る。

図１３は、更に変更した実施の形態を示す。本実施の形態は、テンショナ１７_８の可動部がテンショナアーム１６に配置されている。本テンショナ１７_８のボディ１９_８は、図６Ａ，図６Ｂと同様に、可動部１９ｅと固定部１９ｄを有しており、固定部１９ｄは、取付け孔１９ａ，１９ａにより固定部材に取付けられている。可動部１９ｅは、テンショナアーム１６に一体に形成されている。即ち、テンショナアーム１６は、その一端側に上記可動部１９ｅを構成するケース部６０及びボス部６１が一体に形成され、ボス部６１が上記固定部１９ｄに設けられた軸に遊嵌して回動自在に支持されていると共にボルト３１により固定部１９ｄに取付けられている（図６Ａ，図６Ｂ参照）。上記ケース部６０にはゼンマイばね２１が収納されており、該ゼンマイばね２１の内端がガイドピース２６により固定されている。ガイドピース２６には上記ゼンマイばね２１の内端とバックアップスプリング（部材）２５とが共に固定され、内端アンカー２３を構成している。ゼンマイばね２１の外端は、固定部１９ｄに設けられた外端アンカー２２により固定されている。

従って、ゼンマイばね２１は、可動部１９ｅを構成するテンショナアーム１６のケース部６０と固定部１９ｄとの間に所定の巻締め力により装着されており、テンショナアーム１６に時計方向の回転力を付勢する。タイミングチェーンによりテンショナアーム１６に作用する荷重がゼンマイばね２１による付勢力より小さい場合、テンショナアーム１６は反時計方向に回動して、ゼンマイばね２１は巻解かれるように変形する。この方向の変形は、ゼンマイばね２１が拡径して板間摩擦力が小さく、小さい抵抗でスムーズに素早く回転する。チェーンによりテンショナアーム１６に作用する荷重がゼンマイばね２１の付勢力より大きい場合、テンショナアーム１６は時計方向に回動し、ゼンマイばねは巻締まる方向に変形する。この方向の変形はゼンマイばね２１が縮径してバックアップスプリング２５との間に挟まれて板間摩擦力が大きくなり、上記テンショナアーム１６の時計方向回転に大きな抵抗を作用する。

本実施の形態は、テンショナ１７_８の可動部１９ｅがテンショナアーム１６に一体に形成されるので、テンショナ１７_８をコンパクトにすることができる。また、テンショナ１７_８のゼンマイばね２１の付勢力が直接テンショナアーム（張り部材）１６に作用するので、作用が直接的となって素早い応答が可能となる。

なお、テンショナをテンショナアーム側に配置することは、図６Ａ，図６Ｂ，図７に基づくテンショナ１７_２を図１３に示すように変更したものに限らず、他の実施の形態にも適用可能である。即ち、図２，図３Ａ，図３Ｂに示すテンショナ１７にあって、そのボディ１９をテンショナアーム（張り部材）１６に配置し、そのプランジャ２０の先端突出部２０ａを固定部材に当接してもよい。また、図８Ａ，図８Ｂに示すテンショナ１７_３にあって、ボディ１９_３をテンショナアーム（張り部材）１６に配置し、その可動部１９ｅの突出部３２を固定部材に当接してもよい。同様に、図９Ａ，図９Ｂに示すテンショナ１７ _４にあって、そのボディ１９_４をテンショナアーム（張り部材）１６に配置し、可動部１９ｈの突出部３２を固定部材に当接してもよい。

なお、上述実施の形態は、タイミングチェーンのテンショナに適用したが、これに限らず、バランサ、油圧ポンプ等のエンジンで駆動される他のチェーンに適用してもよく、また補機駆動用のベルト等のベルトにも適用可能である。ベルト張力用としては、本テンショナは張り用プーリに適用可能であり、あらゆる巻掛け伝動体の張力を調整するテンショナに適用可能である。即ち、上記実施の形態では、テンショナアーム１６は、上述したチェーン１３に摺り面を有する弓形状のものに限らず、テンションプーリを先端に備えたテンショナアームでよく、要は、巻掛け伝動体を張るどのような張り部材でもよい。

本テンショナは、タイミングチェーンの張力調整用として好適であり、自動車産業に利用可能であるが、これに限らず、あらゆる巻掛け伝動体の張力調整用として利用可能である。

１３ タイミングチェーン
１１ａ クランクスプロケット
１２ａ カムスプロケット
１６ 張り部材（テンショナアーム）
１７，１７_２，１７_３，１７_４，１７_５，１７_６ テンショナ
１９，１９_２，１９_３，１９_４，１９_５，１９_６，１９_７,１９_８ ボディ
１９ｄ 固定部
１９ｅ，６０ 可動部（ケース部）
１９ｇ 固定部
１９ｈ 可動部
２０ プランジャ
２０ａ 突出部（第１の突出部）
２１ ゼンマイばね
２２ （外端）アンカー
２３ （内端）アンカー
２５ バックアップ部材（スプリング）
３２ 荷重受け部
３７ 枢支部（ピン）
４６ レバー
４７ 第２の荷重受け部
５１，５２ アーム
５３ 付勢部材（トーションスプリング）

Claims (10)

1. 巻掛け伝動体からの荷重を受ける張り部材に対抗するように付勢するゼンマイばねを備え、
   前記ゼンマイばねは、前記張り部材から該ゼンマイばねに作用する荷重に対して該ゼンマイばねから前記張り部材に作用する付勢力が大きい場合、該ゼンマイばねの板間摩擦力が小さい状態で巻解かれ、前記張り部材から該ゼンマイばねに作用する荷重に対して該ゼンマイばねから前記張り部材に作用する付勢力が小さい場合、該ゼンマイばねの板間摩擦力が大きい状態で巻締められる、
   ことを特徴とするテンショナ。
2. 前記ゼンマイばねに当接して、該ゼンマイばねが巻締まる方向の該ゼンマイばねの径変化に対向する方向の付勢力を作用して該ゼンマイばねを支えるバックアップ部材を備えてなる、
   請求項１記載のテンショナ。
3. 前記バックアップ部材は、前記ゼンマイばねの内周面を支えて、該ゼンマイばねを拡径する方向に付勢する板ばねを有する、
   請求項２記載のテンショナ。
4. 前記バックアップ部材は、基端部を枢支された１対のアームを有し、該１対のアームは、前記ゼンマイばねの内周面を支えて、該ゼンマイばねを拡径する方向に付勢されてなる、
   請求項２記載のテンショナ。
5. 前記ゼンマイばねの板間に、高い摩擦係数、耐摩耗性、発熱抑制等の機能を有する材料を介在してなる、
   請求項１ないし４のいずれか１項記載のテンショナ。
6. プランジャをスライド自在に支持したボディを備え、
   前記ゼンマイばねは、その一端を前記プランジャに固定し、他端を前記ボディに固定して該ボディに収納され、
   前記プランジャの一端が、前記張り部材と固定部材との間に前記ゼンマイばねの付勢力を作用してなる、
   請求項１ないし５のいずれか１項記載のテンショナ。
7. 固定部と、該固定部に回転自在に支持される可動部とを有するボディを備え、
   前記ゼンマイばねは、その一端を前記固定部に固定し、他端を前記可動部に固定して前記ボディに配置され、
   前記可動部が、前記張り部材と固定部材との間に前記ゼンマイばねの付勢力を作用してなる、
   請求項１ないし５のいずれか１項記載のテンショナ。
8. 固定部と、該固定部の一側部に配置された枢支部により回動自在に支持される可動部とを有するボディを備え、
   前記固定部及び前記可動部は、互いに対向するように半円弧状の収納面をそれぞれ有し、これら対向する収納面に前記ゼンマイばねを装着し、
   前記可動部が、前記張り部材と固定部材との間に前記ゼンマイばねの付勢力を作用してなる、
   請求項１ないし５のいずれか１項記載のテンショナ。
9. 前記ボディに揺動自在に支持されたレバーを備え、
   前記ゼンマイばねからの付勢力を第１の突出部を介して前記レバーに作用し、該レバーに作用する付勢力を、該レバーに設けた第２の突出部を介して前記張り部材に作用してなる、
   請求項１ないし８のいずれか１項記載のテンショナ。
10. クランクスプロケットとカムスプロケットとの間に巻掛けられたタイミングチェーンの弛み側に、前記張り部材を摺接してなる、
    請求項１ないし９のいずれか１項記載のテンショナ。
    
    

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