(57)【要約】【課題】ナット部材にねじ係合されたスクリュロッドの軸方向への移動によりチェーンの張力を一定に保持するようにしたチェーンテンショナのコストの低減を図ることである。【解決手段】閉塞端を有するハウジング１１の開口端部内にオイル封止用のシール部材１２を組み込み、そのシール部材１２をスライド自在に貫通するプッシュロッド１４にリターンスプリング１８の押圧力を付与して、プッシュロッド１４を外方に向けて付勢する。ハウジング１１の閉塞端部内に筒状のナット部材２０を組込み、そのナット部材１６の雌ねじ部１９にスクリュロッド２０の雄ねじ２１をねじ係合する。ナット部材１６の雌ねじ部１９を、ナット部材１６の外径側から内径側への押出しにより成形された突起１９ａで形成してコストの低減を図る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉塞端を有する筒状ハウジングの開口端部内に、ハウジング内部に入れられたオイルの外部への漏洩を防止するシール部材を組み込み、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドのハウジング内部に位置する後端部にハウジングの内径面に沿ってスライド可能なウェアリングを設け、そのウェアリングにリターンスプリングの弾性力を付与してプッシュロッドを外方に向けて付勢し、前記ハウジングの閉塞端部内に筒状のナット部材をスライド自在に組み込み、そのナット部材の内径面に形成された鋸歯状の雌ねじ部にスクリュロッドの外周に設けられた鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドの背部に組込まれたロッドスプリングによりスクリュロッドを、その先端がプッシュロッドの後端面に当接する方向に向けて付勢し、前記ナット部材とハウジングの閉塞端間に組込まれた弾性部材によりナット部材をウェアリングに向けて付勢して、前記雌ねじ部と雄ねじの遊び側フランクを互いに接触させたチェーンテンショナにおいて、
前記ナット部材の雌ねじ部が、ナット部材の外径側から内径側への押出しにより成形された突起からなることを特徴とするチェーンテンショナ。
【請求項２】
前記突起を複数とし、その複数の突起を前記スクリュロッドのリード内で周方向に間隔をおいて設けた請求項１に記載のチェーンテンショナ。
【請求項３】
前記弾性部材が、帯状の金属板を螺旋状に成形すると共に、その螺旋方向に波形に成形して隣接するコイル部を螺旋方向に間隔をおいて互いに接触させた波形圧縮コイルばねからなる請求項１又は２に記載のチェーンテンショナ。
【請求項４】
前記波形圧縮コイルばねにショットピーニングを施して表層部に圧縮残留応力をもつ加工硬化層を形成した請求項１乃至３のいずれかの項に記載のチェーンテンショナ。
【請求項５】
前記ショットピーニングが、粒径４０〜２００μｍのショット材を１００ｍ／ｓ以上の噴射速度でもって波形圧縮コイルばねの表面に衝突させて、表面温度をＡ３変態点以上に昇温させるようにしたＷＰＣ処理である請求項４に記載のチェーンテンショナ。
【請求項６】
前記ナット部材とハウジングの閉塞端間に、前記ナット部材のハウジング閉塞端に向けての後退動量を規制するストッパ部材を組み込んだ請求項１乃至５のいずれかの項に記載のチェーンテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として、カム軸を駆動するチェーンや歯付きベルトの張力を一定に保持するチェーンテンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、クランク軸の端部に取付けられたスプロケットとカム軸の端部に取付けられたスプロケット間にチェーンをかけ渡したカム軸駆動用のチェーン伝動装置においては、チェーンの弛み側に揺動可能なチェーンガイドを接触し、そのチェーンガイドにチェーンテンショナの調整力を付与してチェーンの張力を一定に保つようにしている。
【０００３】
上記チェーン伝動装置に採用されるチェーンテンショナとして、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。このチェーンテンショナにおいては、閉塞端を有する筒状ハウジングの開口端部をシール部材の組み込みにより密封し、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドにリターンスプリングの弾性力を付与して、そのプッシュロッドを外方に向けて付勢している。
【０００４】
また、ハウジングの閉塞端部内に筒状のナット部材をスライド自在に組み込み、そのナット部材の内径面に形成された鋸歯状の雌ねじにスクリュロッドの外周に設けられた鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドの背部に組込まれたロッドスプリングによりスクリュロッドを、その先端がプッシュロッドの後端面に当接する方向に向けて付勢している。
【０００５】
さらに、前記ナット部材とハウジングの閉塞端間に組込まれた弾性部材によりナット部材をウェアリングに向けて付勢して、前記雌ねじと雄ねじの遊び側フランクを互いに接触させた構成としている。
【０００６】
上記のチェーンテンショナにおいては、チェーンが振動し、そのチェーンに弛みが生じたとき、リターンスプリングの押圧によりプッシュロッドを外方向に移動させてチェーンの弛みを吸収するようにしている。
【０００７】
このとき、プッシュロッドの後端面とスクリュロッドの先端面間に隙間が生じるため、ロッドスプリングの押圧によりスクリュロッドを、その先端面がプッシュロッドの後端面に当接する位置まで回転させつつ軸方向に移動させるようにしている。
【０００８】
一方、チェーンが緊張した際には、そのチェーンからプッシュロッドに負荷される押込み力によってスクリュロッドを回転させつつハウジングの閉塞端に向けて後退させると共に、プッシュロッドも同方向に移動させ、リターンスプリングの弾性力とチェーンの張力とが釣り合う位置までプッシュロッドおよびスクリュロッドを後退動させて、チェーンの張力を一定に保つようにしている。
【０００９】
さらに、エンジンに共振が生じたときや、クランク軸の回転力の変動等によってチェーンの張力が急激に大きくなった際に、弾性部材を弾性変形させてチェーンの急激な張力変化を吸収するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１３８７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記チェーンテンショナにおいては、ナット部材の内径面に形成された鋸歯状の雌ねじが切削により形成されたものであるため、雌ねじの形成に手間がかかって加工コストが高く、そのコストの低減化を図る上において改善すべき点が残されていた。
【００１２】
また、チェーンの急激な張力変化を吸収する弾性部材として、層状に重ね合わせた複数のウェーブワッシャを採用しており、その複数のウェーブワッシャを単に重ね合わせると、隣接するウェーブワッシャの相互において山と谷とが互いに重なり合って目的とする大きさの弾性変形量と弾性力を得ることができなくなる。このため、隣接するウェーブワッシャ間に平ワッシャを組込んで、弾性変形量と弾性力を確保する必要が生じ、部品点数が多くなってコストも高くなり、その点においても改善すべき点が残されている。
【００１３】
一般に、上記ウェーブワッシャは、熱処理を施して単に硬度を高めた靭性の乏しいものであるため、反復した荷重の負荷によって疲労破壊し易く、耐久性の向上を図る上において改善すべき点が残されている。
【００１４】
この発明の課題は、リターンスプリングによりプッシュロッドに外方への突出性を付与し、ナット部材にねじ係合されたスクリュロッドをロッドスプリングによりプッシュロッドに向けて付勢し、ナット部材を押圧する弾性部材の弾性変形によりプッシュロッドに負荷される急激な押込み力を緩衝するようにした上記のようなチェーンテンショナのコストの低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、この発明においては、閉塞端を有する筒状ハウジングの開口端部内に、ハウジング内部に入れられたオイルの外部への漏洩を防止するシール部材を組み込み、そのシール部材をスライド自在に貫通するプッシュロッドのハウジング内部に位置する後端部にハウジングの内径面に沿ってスライド可能なウェアリングを設け、そのウェアリングにリターンスプリングの弾性力を付与してプッシュロッドを外方に向けて付勢し、前記ハウジングの閉塞端部内に筒状のナット部材をスライド自在に組み込み、そのナット部材の内径面に形成された鋸歯状の雌ねじ部にスクリュロッドの外周に設けられた鋸歯状の雄ねじをねじ係合し、そのスクリュロッドの背部に組込まれたロッドスプリングによりスクリュロッドを、その先端がプッシュロッドの後端面に当接する方向に向けて付勢し、前記ナット部材とハウジングの閉塞端間に組込まれた弾性部材によりナット部材をウェアリングに向けて付勢して、前記雌ねじ部と雄ねじの遊び側フランクを互いに接触させたチェーンテンショナにおいて、前記ナット部材の雌ねじ部を、ナット部材の外径側から内径側への押出しにより成形された突起とした構成を採用したのである。
【００１６】
上記のように、ナット部材の内径側に押し出された突起を雌ねじ部とすることにより、その突起はプレス成形により簡単に形成することができ、切削により雌ねじ部を形成するナット部材に比較してコストの安いナット部材を得ることができる。
【００１７】
ここで、突起を複数とし、その複数の突起を前記スクリュロッドのリード内で周方向に間隔をおいて設けることにより、スクリュロッドの雄ねじに対して接触状態の安定化を図ることができる。
【００１８】
この発明に係るチェーンテンショナにおいて、弾性部材として、帯状の金属板を螺旋状に成形すると共に、その螺旋方向に波形に成形して隣接するコイル部の山同士を互いに接触させた波形圧縮コイルばねを採用することにより、単一の弾性部材でもって目的とする大きさの弾性変形量と弾性力を確保することができ、平ワッシャの組込みを不要とすることができる。このため、部品点数の低減によってチェーンテンショナのコストをさらに低減させることができる。
【００１９】
ここで、波形圧縮コイルばねにショットピーニングを施すことにより、表層部は加工硬化されて、高い圧縮残留応力が付与されることになる。その圧縮残留応力の付与により疲れ強さの向上を図ることができ、圧縮応力が反復して負荷されても疲労破壊することは少ない。
【００２０】
上記ショットピーニングとして、粒径４０〜２００μｍのショット材を１００ｍ／ｓ以上の噴射速度でもって波形圧縮コイルばねの表面に衝突させ、表面温度をＡ３変態点以上に昇温させるようにしたＷＰＣ処理を採用することにより、表層の残留オーステナイトのマルテンサイト化、再結晶化、微細化が行なわれ、緻密で高硬度で靭性に富む組織を得ることができ、波形圧縮コイルばねの耐久性をさらに高めることができる。
【００２１】
この発明に係るチェーンテンショナにおいて、ナット部材とハウジングの閉塞端間に、ナット部材のハウジング閉塞端に向けての後退動量を規制するストッパ部材を組み込むことにより、波形圧縮コイルばねが必要以上に圧縮変形するのを防止することができ、波形圧縮コイルばねの破損防止に効果を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２２】
上記のように、この発明においては、ナット部材の内径側に押し出された突起を雌ねじ部としたことにより、その突起はプレス成形により簡単に形成することができる。このため、雌ねじ部を切削により形成するナット部材に比較してコストの安いナット部材を得ることができ、チェーンテンショナのコストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、カム軸駆動用チェーンの張力調整装置を示す。図示のように、クランク軸１の端部に取付けられたスプロケット２と、カム軸３の端部に取付けられたスプロケット４間にはチェーン５がかけ渡され、そのチェーン５の弛み側にチェーンガイド６が設けられている。
【００２４】
チェーンガイド６は、その下端部に設けられた軸７を中心として揺動可能とされている。このチェーンガイド６はチェーンテンショナ１０から付与される調整力によりチェーン５に押し付けられている。
【００２５】
図２に示すように、チェーンテンショナ１０は、ボルトの締付けによってエンジンブロックに固定されるハウジング１１を有している。ハウジング１１は、一端が閉塞し、他端が開口する筒状をなし、その開口端部内にハウジング１１の内部に入れられたオイルの封止用のオイルシールから成るシール部材１２が組込まれている。
【００２６】
また、ハウジング１１の開口端部内には、シール部材１２を抜止めするロッドガイド１３が圧入され、そのロッドガイド１３およびシール部材１２をスライド自在に貫通するプッシュロッド１４のハウジング１１内部に位置する後端部にハウジング１１の内径面に沿ってスライド可能なウェアリング１５が設けられている。
【００２７】
ハウジング１１の内部には、上記ウェアリング１５の背部にナット部材１６が組込まれている。ナット部材１６は筒状をなし、その後端部の外周にフランジ１７が設けられ、そのフランジ１７とウェアリング１５との間にプッシュロッド１４を外方に向けて付勢するリターンスプリング１８が組込まれている。
【００２８】
ナット部材１６の内径面には雌ねじ部１９が設けられ、その雌ねじ部１９にスクリュロッド２０の外径面に形成された雄ねじ２１がねじ係合されている。
【００２９】
図２および図３に示すように、雌ねじ部１９は、ナット部材１６の外径側から内径側に押出し成形された複数の突起１９ａからなり、その複数の突起１９ａはスクリュロッド２０のリード内において周方向に間隔をおいて形成されている。
ここで、リードとは、スクリュロッド２０の１回転による軸方向の移動量をいう。
【００３０】
スクリュロッド２０は、その後端面で開口するばね収容孔２２を有し、そのばね収容孔２２の閉塞端とハウジング１１の閉塞端にねじ込まれたプラグ２３の先端間にスプリングシート２４とロッドスプリング２５とが組込まれている。
【００３１】
ロッドスプリング２５は、スプリングシート２４を介してスクリュロッド２０をプッシュロッド１４に向けて付勢しており、その付勢によってスプリングシート２４の先端の球面２４ａがばね収容孔２２の閉塞端に点接触している。また、スクリュロッド２０の先端の球面２０ａがプッシュロッド１４の後端の平坦面に点接触している。
【００３２】
ここで、ナット部材１６に形成された突起１９ａ、および、スクリュロッド２０の外周に形成された雄ねじ２１のねじ山は、スクリュロッド２０が押し込まれた際の押込み力を受ける圧力側フランク２６のフランク角が遊び側フランク２７のフランク角より大きい鋸歯状とされ、その鋸歯状ねじ山にロッドスプリング２５の押圧力によってスクリュロッド２０が回転しつつ軸方向に移動するリード角が設けられている。
【００３３】
ハウジング１１の内部には、そのハウジング１１の閉塞端とナット部材１６の後端間に波形圧縮コイルばね２８とストッパ部材２９とが組み込まれている。図４（Ｉ）及び（II）に示すように、波形圧縮コイルばね２８は帯状の金属板を螺旋状に成形すると共に、その螺旋方向に波形に成形して隣接するコイル部２８ａの山同士を互いに接触させた構成とされている。
【００３４】
上記波形圧縮コイルばね２８はナット部材１６をウェアリング１５に向けて付勢しており、その付勢によってナット部材１６の雌ねじ部１９とスクリュロッド２０の雄ねじ２１の遊び側フランク２７は互いに接触している。
【００３５】
ここで、波形圧縮コイルばね２８は、浸炭焼入れや高周波焼入れ、あるいは、窒化処理などの熱処理が施され、その熱処理後にショットピーニングが施されている。ショットピーニングとして、ここでは、粒径４０〜２００μｍのショット材を１００ｍ／ｓ以上の噴射速度でもって波形圧縮コイルばねの表面に衝突させて、表面温度をＡ３変態点以上に昇温させるようにしたＷＰＣ処理を採用している。
【００３６】
上記のように、波形圧縮コイルばね２８を熱処理後にＷＰＣ処理することにより、表層部は加工硬化されて高い圧縮残留応力が付与される。その圧縮残留応力の付与により疲れ強さの向上が図られる。また、表層の残留オーステナイトのマルテンサイト化、再結晶化、微細化が行なわれ、緻密で高硬度で靭性に富む組織が形成される。
【００３７】
ストッパ部材２９は筒状をなし、ナット部材１６側の一端部には波形圧縮コイルばね２８の端部を受けるフランジ２９ａが設けられている。ストッパ部材２９はプッシュロッド１４およびスクリュロッド２０を介してナット部材１６に押込み力が負荷された際にハウジング１１の閉塞端に当接してナット部材１６の後退動を阻止し、波形圧縮コイルばね２８が必要以上に圧縮変形するのを防止している。
【００３８】
実施の形態で示すチェーンの張力調整装置は上記の構造から成り、図１および図２に示すようなチェーンテンショナ１０の組付け状態において、エンジンを駆動し、カム軸３の回転によるトルク変動等によりチェーン５が振動して、そのチェーン５の弛み側チェーンに弛みが生じると、リターンスプリング１８の押圧によりプッシュロッド１４が外方向に移動してチェーン５の弛みを吸収する。
【００３９】
このとき、プッシュロッド１４の後端はスクリュロッド２０の先端から離反して隙間が形成されるため、スクリュロッド２０はロッドスプリング２５の押圧により回転しつつ上記隙間を詰めるまで軸方向に移動して先端の球面２０ａがプッシュロッド１４の後端面に当接する。
【００４０】
一方、チェーン５の弛み側チェーンの張力が増大し、そのチェーン５からチェーンガイド６を介してプッシュロッド１４に押込み力が負荷されると、ナット部材１６の雌ねじ部１９とスクリュロッド２０の雄ねじ２１の圧力側フランク２６が互に密着し、その密着する圧力側フランク２６によって上記押込み力が受けられる。
【００４１】
上記押込み力がリターンスプリング１８の押圧力より強い場合、互に密着する圧力側フランク２６の接触面で滑りが生じ、スクリュロッド２０は上記押込み力とリターンスプリング１８の押圧力とが釣り合う位置までゆっくりと回転しつつ後退してチェーン５の張力を一定に保持する。
【００４２】
ところで、図１に示すようなチェーンテンショナ１０の組付け状態においては、チェーンガイド６が軸７を中心として揺動自在に支持されているため、チェーンガイド６からプッシュロッド１４に押込み力が負荷されるとき、プッシュロッド１４に傾きを生じさせるような回転モーメントが負荷される。
【００４３】
このとき、プッシュロッド１４の後端部に設けられたウェアリング１５はハウジング１１の内径面に沿ってスライド自在とされ、また、ハウジング１１の開口部に設けられたロッドガイド１３はプッシュロッド１４をスライド自在に支持しているため、プッシュロッド１４に負荷される回転モーメントは、ハウジング１１とウェアリング１５の嵌合面およびプッシュロッド１４とロッドガイド１３の嵌合面の２箇所で支持されることになる。
【００４４】
このため、チェーン５の張力変化に応じてプッシュロッド１４を軸方向にスムーズに移動させることができると共に、スクリュロッド２０に回転モーメントが負荷されることはなく、雌ねじ部１９と雄ねじ２１のねじ係合部に噛み込みが生じるという不都合の発生はない。
【００４５】
チェーンテンショナ１０の組付け時、その取付け誤差等により、プッシュロッド１４の先端面中心に対する偏心位置がチェーンガイド６に当接する組付けとされる場合がある。
【００４６】
このとき、チェーンガイド６の揺動によってプッシュロッド１４にその軸心を中心とする回転力が負荷されることになるが、そのプッシュロッド１４とスクリュロッド２０は同軸上の配置であって、スクリュロッド２０の先端の球面２０ａにプッシュロッド１４の後端に形成された平坦面が点接触しているため、スクリュロッド２０に上記回転力が負荷されることはない。
【００４７】
このため、スクリュロッド２０が回転して軸方向に移動するという不都合の発生はなく、チェーン５の緊張時に、チェーン５の振動を抑制する鋸歯状ねじ部での摩擦抵抗力の減少を防止し、鋸歯状ねじの作動特性を有効に発揮させることができる。
【００４８】
ここで、エンジンに共振が生じたときや、クランク軸１の回転力の変動等によってチェーン５の張力が急激に大きくなることがある。このとき、プッシュロッド１４およびスクリュロッド２０を介してナット部材１６が急激に押し込まれ、その押し込みにより波形圧縮コイルばね２８が圧縮変形し、その変形によってチェーン５の急激な張力変化が吸収される。このため、チェーン５が過張力になるようなことはない。
【００４９】
波形圧縮コイルばね２８は、チェーン５が急激に張力変化する毎に圧縮変形し、単に熱処理された表面処理品であると、反復した圧縮応力の負荷により疲労し、破壊する可能がある。しかし、波形圧縮コイルばね２８は、ＷＰＣ処理により表層部が加工硬化され、高い圧縮残留応力が付与されて疲れ強さの向上が図られ、また、表層の残留オーステナイトのマルテンサイト化、再結晶化、微細化が行なわれ、緻密で高硬度で靭性に富む組織が形成されているため、疲労破壊するようなことはない。
【００５０】
因みに、テンパー処理を施した後にＷＰＣ処理を施した波形圧縮コイルばね（本願発明品）と、テンパー処理のみを施した波形圧縮コイルばね（比較品）の疲労破壊試験を行なったところ、図４に示す結果を得た。
なお、ＷＰＣ処理に際し、粒径がおよそ５５μｍのショット材を、およそ１５０ｍ／ｓ以上の噴射速度でもって波形圧縮コイルばね２８の表面に衝突させた。
また、疲労破壊試験に際し、剪断応力が同じになる状態にした。
【００５１】
上記試験結果から明らかなように、本願発明品は比較品に対して、疲労強度が格段に優れていることが理解できる。したがって、本願発明品を採用することによって、耐久性に優れたチェーンテンショナを得ることができる。
【００５２】
実施の形態で示すように、ナット部材１６とハウジング１１の閉塞端間に、ナット部材１６の後退動量を規制するストッパ部材２９を組み込むことにより、波形圧縮コイルばね２８が必要以上に圧縮変形するのを防止することができ、波形圧縮コイルばね２８の破損防止に効果を挙げることができる。
【００５３】
実施の形態で示すように、ナット部材１６の内径側に押し出された複数の突起１９ａを雌ねじ部１９とすることにより、その突起１９ａはプレス成形により簡単に形成することができ、切削により雌ねじ部を形成するナット部材に比較してコストの安いナット部材を得ることができる。このため、チェーンテンショナのコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明に係るチェーンテンショナを採用したチェーンの張力調整装置の概略図
【図２】この発明に係るチェーンテンショナの縦断正面図
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図
【図４】（Ｉ）は、波形圧縮コイルばねの正面図、（II）は、斜視図
【図５】波形圧縮コイルばねの疲労破壊試験の結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００５５】
１１    ハウジング
１２    シール部材
１４    プッシュロッド
１５    ウェアリング
１６    ナット部材
１８    リターンスプリング
１９    雌ねじ部
１９ａ  突起
２０    スクリュロッド
２１    雄ねじ
２５    ロッドスプリング
２８    波形圧縮コイルばね
２９    ストッパ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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