(57)【要約】【課題】            板ばね組立体のチェーンの張力変動に対する共振およびこの共振に伴う板ばねの振幅増大を効果的に抑制可能にする。【解決手段】        弧状に湾曲するチェーン摺接面１１ａを有するチェーン摺接シュー１１と、前記チェーン摺接シュー１１の前記チェーン摺接面１１ａとは反対側に配置され、チェーン摺接シュー１１を介してチェーン３５にばね力を作用させるための板ばね組立体１２Ａと、を備え、板ばね組立体１２Ａが固有振動の周波数が異なる複数の板ばねを重ね合わせたものからなる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力を伝達する動力伝達部材にテンションを付与するテンショナであって、
弧状に湾曲する摺接面を有する摺接シューと、
前記摺接シューの前記摺接面とは反対側に配置され、前記摺接シューを介して前記動力伝達部材にばね力を作用させるための板ばね組立体と、を備え、
前記板ばね組立体が、固有振動の周波数が異なる複数枚の板ばねを重ね合わせた構成であることを特徴とするテンショナ。
【請求項２】
前記板ばね組立体が、板厚によって固有振動の周波数が異なる複数枚の板ばねを重ね合わせた構成であることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項３】
前記板ばね組立体が、材質によって固有振動の周波数が異なる複数枚の板ばねを重ね合わせた構成であることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項４】
前記板ばね組立体が、断面形状によって固有振動の周波数が異なる複数枚の板ばねを重ね合わせた構成であることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【請求項５】
板ばね組立体が、形状によって固有振動の周波数が異なる複数枚の板ばねを重ね合わせた構成であることを特徴とする請求項１に記載のテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジンのタイミングチェーン及びタイミングベルト等の動力伝達部材にテンションを付与するためのテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車エンジンにおいて、タイミングチェーン、タイミングベルト及びオイルポンプなどの補機駆動用チェーンなどの動力伝達部材に緊張力（テンション）を付与するために、テンショナが用いられている。
例えばチェーンテンショナは、弧状に湾曲したチェーン摺接面を有するチェーン摺接シューと、このチェーン摺接シューの基端部を回動自在に支持するとともに、先端部をスライド自在に支持するベース部材と、前記チェーン摺接シューのチェーン摺接面とは反対側に積層配置され、チェーン摺接シューにばね力を作用させるための複数枚の板ばねとから、主として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記の複数枚の板ばねは、弾性変形およびねじり変形を繰り返す際に隣り合うものどうしが互いに摺接し合うことによって、チェーンの弦振動を減衰させるように機能する（例えば、特許文献２参照）。
図９は、前記のような複数枚（５枚）の板ばね１２ａからなる従来の板ばね組立体１２を概念的に示す断面図である。ここでは、５枚の板ばね１２ａが重ね合わされて、前述のように相互に摺接可能になっており、各板ばね１２ａは、例えば厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ２００ｍｍで形状、材質が全て同一となっている。従って、これらのばね板１２ａの固有振動の周波数は等しい。
【０００４】
自動車エンジンの駆動中においては、チェーン摺接シューのチェーン摺接面上をタイミングチェーンが摺接しつつ走行する。このとき、チェーン摺接シューおよび板ばねの変形にともなう弾性反発力が押付荷重としてチェーンに作用する。この押付荷重はチェーンの張力変動に追従し、チェーンにテンションを付与する。従って、チェーンの張力が一定に維持される。
【０００５】
ところで、エンジンの常用回転域におけるタイミングチェーンの張力変動が各板ばね１２ａの固有振動の周波数と一致すると、各板ばね１２ａの振幅が図１０に示すように周波数ｆ１で急峻に立ち上がる（過大になる）。このため、板ばね１２ａを持つ板ばね組立体１２の動作が不安定となり、タイミングチェーンの張力を一定に保つことができない。この結果、タイミングチェーンに対し十分な押付力が作用しなくなって、タイミングチェーンがクランクスプロケットやカムスプロケット上で歯飛びしたりして、エンジンの点火タイミングがずれてしまうことがある。このため、エンジンの常用回転域では、板ばね組立体１２が共振を起こさないようにする必要がある。
【０００６】
この板ばね組立体１２の共振現象は、前述の図９に示すように５枚の板ばね１２ａが全て同一の形状、サイズ、材質であるところから、図１０の曲線Ｂで示すように、板ばね組立体１２の中央部を加振したときの端部の変位が、８０Ｈｚ近辺で振幅が極端に大きくなる。
この板ばね組立体１２の共振現象を、同一のばね定数Ｋ１を持つ３枚のばね（板ばね１２ａに対応）を接触させた場合を例にして、図１１（ａ）、（ｂ）に示すモデル図を参照して、以下に説明する。
【０００７】
このモデル図では、各ばねを互いに接触させてエネルギのやり取りを行うと、図１１（ｃ）に示すように、ある周波数ｆ１で全てのばねが共振し、振幅（振動伝達率）が大きくかつ急峻に立ち上がる。この共振周波数ｆ１はチェーンの張力変動のように比較的低い周波数領域で発生する。つまり、このようなばねの共振下では、前述のようにチェーンの張力の不安定化、スプロケット歯上での歯飛びを招き、結果としてエンジンのピストンとバルブ相互間の作動タイミングや点火タイミングのズレを招いてしまう。
【特許文献１】特開２００１‐３２８９５号公報
【特許文献２】特開２００２‐６１７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように従来のチェーンテンショナにあっては、所定のエンジン回転数におけるチェーンの張力変動が板ばね組立体１２の固有周波数と一致することによって、板ばね組立体１２が大きく変動してチェーンの張力変動に追従できなくなり、結果的にチェーンの張力を一定に保つ制御を実施できず、エンジンにおける適正な点火タイミング制御等を実施できなくなるなどの不都合があった。このことは他の動力伝達部材のテンショナにも同様である。
【０００９】
本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、複数の板ばねからなる改良型の板ばね組立体を用いることで、重ね合わせた一部の板ばねの固有周波数が動力伝達部材、例えばチェーンの張力変動の周波数と一致することがあっても、この一部の板ばねの振動を他の板ばねに拡散させて低レベルに抑制することで、板ばね全体としてのチェーンの張力変動に対する共振およびこの共振に伴う板ばねの振幅増大を効果的に抑制することができるテンショナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的達成のために、本発明に係るテンショナは、動力を伝達する部材、例えばチェーンにテンションを付与するテンショナであって、弧状に湾曲する摺接面を有する摺接シューと、前記摺接シューの前記摺接面とは反対側に配置され、前記摺接シューを介して動力伝達部材、例えばチェーンにばね力を作用させるための複数枚の板ばねを重ね合わせた板ばね組立体と、を備え、前記板ばね組立体を、固有周波数が異なる複数の板ばねを重ね合わせた構成としたことを特徴とする。
【００１１】
この構成により、一部の板ばねが動力伝達部材、例えばチェーンの張力変動に対して共振することがあっても、他の板ばねは共振することがなく、その一部の板ばねの共振による運動エネルギは他の板ばねに分散させることができる。このため、その一部の板ばねの振幅は他の板ばねによって抑えられることとなり、板ばね組立体の前記共振周波数における振動レベル（振幅）は低くなり、摺接シューを介して動力伝達部材、例えばチェーンに加えられるテンションを安定的にかつ略一定に保つことができる。
【００１２】
また、前記板ばね組立体が、板厚や材質、あるいは断面形状によって動力伝達部材、例えばチェーンの張力変動に対する共振周波数を異ならせた複数枚の板ばねを重ね合わせた構成としたことによって、板ばね組立体としての前記共振周波数における振動レベルは低くなり、摺接シューを介して動力伝達部材、例えばチェーンに加えられるテンションを安定的にかつ略一定に保つことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、重ね合わせた一部の板ばねの固有振動の周波数が動力伝達部材、例えばチェーンの張力変動の周波数と一致することがあっても、この一部の板ばねの振動を他の板ばねに拡散させて低レベルに抑制することで、板ばね全体としての動力伝達部材、例えばチェーンの張力変動に対する共振およびこの共振に伴う板ばねの振幅増大を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態によるテンショナをチェーンテンショナを例に、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるチェーンテンショナを示す平面図、図２はこのチェーンテンショナを拡大して示す斜視図である。同図に示すように、チェーンテンショナ１０は、弧状に湾曲したチェーン摺接面１１ａを有するチェーン摺接シュー１１と、このチェーン摺接シュー１１のチェーン摺接面１１ａの反対側において、このチェーン摺接シュー１１に沿うように装着された板ばね組立体１２Ａと、チェーン摺接シュー１１を支持するベース部材１３とから構成されている。
【００１５】
チェーン摺接シュー１１は合成樹脂などからなり、チェーン摺接面１１ａが円滑に仕上げられている。ベース部材１３は金属材料からなり、十分な剛性を備えている。チェーン摺接シュー１１の先端は、板ばね組立体１２Ａの一端部を収容保持する保持部１４と、この保持部１４を介してベース部材１３に当接する当接部１５となっており、当接部１５がベース部材１３の摺接面１３ａに摺接可能に接触している。本例では、この保持部１４と当接部１５は、チェーン摺接シュー１１と連続し一体に形成されている。当接部１５は、ベース部材１３の摺接面１３ａに当接して摺動するので、ベース部材１３に対し低摩擦抵抗で円滑に摺動する構成が好ましい。通常は図示するようにベース部材１３に向かって断面三角形状で、その頂部であるベース部材１３との当接面が円弧状に成型された形状となっている。本例では、当接部１５の内側に当接部１５を補強する補強枠１６が一体に設けられている。
【００１６】
板ばね組立体１２Ａの他端部はチェーン摺接シュー１１の基端部に形成された保持部１７に保持されている。この保持部１７には、略Ｖ字状にシュー支持部材１８が水平方向に延設され、このシュー支持部材１８の延設端に設けられた取付孔１９が、ベース部材１３上に垂直に植設されたピン軸２０に挿通されている。このためチェーン摺接シュー１１はピン軸２０を中心に所定の角度領域内で水平回動可能になっている。これによりチェーンテンショナーは、基端側がピン軸２０に回動可能に枢支され、先端の当接部１５がベース部材１３の摺接面１３ａに摺動自在に当接して取り付けられる。なお、ベース部材１３はエンジン部適所にボルト締め等により据え付けられている。
【００１７】
前記チェーン摺接シュー１１は、クランクシャフト３１に固定されたクランクスプロケット３２とカムシャフト３３に固定されたカムスプロケット３４との間に巻きつけられたタイミングチェーン３５の一部を押し付けるように配置されている。
【００１８】
かかる構成になるチェーンテンショナは次のように動作する。先ず、エンジンが起動されると、クランクスプロケット３２とカムスプロケット３４間に巻きつけられたタイミングチェーン３５が所定の速度で回転する。このときチェーン摺接シュー１１の摺接面１１ａ上をタイミングチェーン３５が摺接するように走行する。また、板ばね組立体１２Ａおよびチェーン摺接シュー１１の変形に伴う押付荷重がタイミングチェーン３５にも作用し、このタイミングチェーン３５に一定のテンションを付与する。
【００１９】
また、タイミングチェーン３５のバタ付きや張力変動による弦振動はチェーン摺接シュー１１を介して板ばね組立体１２Ａに伝えられ、この板ばね組立体１２Ａが弾性変形および戻り変形を繰り返す際に、隣り合う各板ばね１２ｂ〜１２ｆが互いに摺接し合う。これにより、前記タイミングチェーンの弦振動を減衰させることができる。
【００２０】
一方、従来のように重ね合わされた複数の板ばね１２ａの固有振動の周波数が同一である場合に、この固有振動の周波数がタイミングチェーン３５の張力変動の周波数に一致（共振）すると（詳細には、チェーンの張力変動（周波数）の整数倍になると）、その共振周波数で板ばね組立体１２の振幅が大きくなり、タイミングチェーン３５の張力を一定に保つことができなくなる。
例えば、断面形状としては、図３に示すような断面長方形（ａ）、Ｒが着いた断面長方形（ｂ）、断面台形（ｃ）および断面湾曲形状（ｄ）やその他の異形断面を挙げることができ、
形状としては、図４に示すような通常な板ばね形状（ａ）、適所に穴２１を開け固有振動数を変えた形状（ｂ）、この時の穴２１の形状は図示に限定されず種々の形状が許容される。また、（ｃ）に示すような外周縁に切欠２２を設け、固有振動数を変えた形状や、その他の異形形状を例示することができる。なお、このような形状の板ばねを重ね合わせて重ね板ばねとしてもよい。
【００２１】
本実施の形態では、板ばね組立体１２Ａを構成する各板ばねの振動周波数を異ならせている。振動周波数を異ならせるには、前記板ばね１２ｂ〜１２ｆの板厚や、材質や、断面形状等を異ならせる。こうすることで各板ばね１２ｂ〜１２ｆはそれぞれ共通の固有振動の周波数を持つことがなくなる。
【００２２】
また、仮に板ばね１２ｂ〜１２ｆ中のいずれかの固有振動の周波数がチェーン３５の張力変動（周波数）と一致して共振する場合でも、その共振エネルギをこの固有振動の周波数とは異なる固有振動の周波数を持つ他の板ばねへ分散させることで、板ばね組立体１２Ａ全体として共振時のピーク値を小さなレベル（振幅）に抑えることができる。
【００２３】
図５は、板厚が異なる５枚の板ばね１２ｂ〜１２ｆを重ね合わせた板ばね組み立体１２Ａを示す。これらの板ばね１２ｂ〜１２ｆは幅が１０ｍｍ、長さが２００ｍｍであるが、厚さは上から０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍのように異ならせてある。
【００２４】
このような板ばね組立体１２Ａにあっては、これの中央部を加振したときの端部の変位は、図６に示すように１００Ｈｚ近辺で振幅（伝達率）が２０ｄＢとなる。このためすべて等しい厚みの板ばねを用いた従来の板ばね組立体１２に比べて、略２０ｄＢの改善が見られる。このため、１００Ｈｚ近辺を中心とする周辺周波数では振幅がなだらかに変化していることが分かる。
【００２５】
これを、図７（ａ）、（ｂ）に示すように異なったばね定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３を持つばね（例えば、板ばね１２ｂ〜１２ｆに相当）３個を互いに接触させて、各ばね間でエネルギのやり取りを行った場合を考える。各ばねの固有振動の周波数はそれぞれｆ１、ｆ２、ｆ３であるが、ばね定数Ｋ１の各ばねが共振する周波数ｆ１では、ばね定数Ｋ２、Ｋ３の各ばねは共振しない。
【００２６】
従って、ばね定数Ｋ１のばねの共振に伴う運動エネルギは、ばね定数Ｋ２、Ｋ３の各ばねに分散し、この結果、ばね定数Ｋ１のばねの振幅は、このばねが本来持つ共振周波数において十分に低いレベルに抑えられることとなる。かかる現象は、ばね定数Ｋ２、Ｋ３の各ばねが共振する周波数においても同様に発生することとなる。
【００２７】
この結果、板ばね組立体２Ａ全体の振幅特性は図７（ｃ）に示すように広い周波数領域で略半分にレベル低下した振幅となる。従って、タイミングチェーン３５の張力変動に悪影響を与えることなく、この張力変動を効果的に抑制することができる。
図８は、共振分散の作用を説明する説明図（ａ）（ｂ）であり、（ａ）は２枚の板ばね１２ｇ、１２ｈが重ね合わされており、円で囲んだ付近が板ばね１２ｇの共振時最大幅付近である。これが板ばね１２ｇが共振した際に、板ばね１２ｈの振幅位相が約１８０°（反転）ずれておれば、円内に拡大して模式的に示すように、板ばね１２ｇが共振しても板ばね１２ｈに衝突離反を繰り返すことで振動が減衰されることになることが良く理解できる。
【００２８】
このように、本実施の形態のチェーンテンショナは、動力を伝達するチェーン３５にテンションを付与するチェーンテンショナであって、弧状に湾曲するチェーン摺接面１１ａを有するチェーン摺接シュー１１と、このチェーン摺接シュー１１の前記チェーン摺接面１１ａとは反対側に配置され、チェーン摺接シュー１１を介してチェーン３５にばね力を作用させるための複数枚の板ばね１２ｂ〜１２ｆを重ね合わせた板ばね組立体１２Ａと、を備え、板ばね組立体１２Ａが、固有振動の周波数が異なる複数の板ばね１２ｂ〜１２ｆを重ね合わせた構成としている。
【００２９】
これにより板ばね１２ｂ〜１２ｆのうちの一部が共振する固有振動の周波数においては他の板ばねが共振することがなく、その一部の板ばねの共振による運動エネルギは他の板ばねに分散する。このため、その一部の板ばねの振幅は他の板ばねによって抑えられることとなり、板ばね１２ｂ〜１２ｆ全体としての前記共振周波数におけるレベルは低くなり、チェーン摺接シューを介したチェーンの張力が安定的にかつ略一定に保たれることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、一部の板ばねの振動を他の板ばねに拡散させることで、板ばね全体としてのチェーンの張力変動に対する共振およびこの共振に伴う板ばねの振幅増大を効果的に抑制することができる効果を有し、車両用エンジンのタイミングチェーン等の動力伝達用チェーンにテンションを付与するためのチェーンテンショナとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態によるチェーンテンショナを示す正面図である。
【図２】図１に示すチェーンテンショナを拡大して示す斜視図である。
【図３】板ばねの断面形状を例示（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）する断面図である。
【図４】板ばねの形状を例示（ａ）（ｂ）（ｃ）する平面図である。
【図５】図１における板ばね組立体の積層構造を概念的に示す断面図である。
【図６】図１における板ばね組立体の振動特性を示す振幅／周波数特性図である。
【図７】本実施形態における複数の板ばねどうしが振動エネルギをやり取りする状況を示すモデル図（ａ）（ｂ）およびその振幅／周波数特性図（ｃ）である。
【図８】本発明の共振分散の作用を説明する説明図である。
【図９】従来の板ばね組立体の積層構造を概念的に示す断面図である。
【図１０】図６における板ばね組み立て体の振動特性を示す振幅／周波数特性図である。
【図１１】従来の複数の板ばねどうしが振動エネルギをやり取りする状況を示すモデル図（ａ）（ｂ）およびその振幅／周波数特性図（ｃ）である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  チェーン摺接シュー
１１ａ  チェーン摺接面
１２ｂ〜１２ｆ  板ばね
１２Ａ  板ばね組立体
１３  ベース部材
１３ａ  摺接面
１４、１７  保持部
１５  当接部
１６  補強枠
１８  シュー支持部材
２０  ピン軸
３１  クランクシャフト
３２  クランクスプロケット
３３  カムシャフト
３４  カムスプロケット
３５  タイミングチェーン（タイミング）
【図１】
2010014166.tif 000003
【図２】
2010014166.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010014166.tif 000011
【図１０】
2010014166.tif 000012
【図１１】
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