(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転ホイールに掛け渡されて走行している巻掛け伝動体が巻き掛けられて回転するようにベースに移動可能に支持されたテンションホイールと、該テンションホイールを回転可能に支持する支持部材と、前進および後退する進退運動を行う前記テンションホイールを前進させる付勢力を前記テンションホイールに作用させる付勢手段とを備え、前記テンションホイールが、前記巻掛け伝動体に張力を付与するために前記付勢力により前進可能であり、前記巻掛け伝動体からの反力により後退可能であるテンショナにおいて、
前記ベースに回転可能に支持した回転質量体と、前記テンションホイールの進退運動を前記回転質量体の回転運動に変換する運動変換機構とを備え、
前記回転質量体が、その慣性モーメントにより前記テンションホイールの前記進退運動に対する慣性抵抗体を構成し、
前記運動変換機構が、前記テンションホイールの進退運動により回転する回転部品を備え、
前記支持部材が、前記運動変換機構において、前記回転部品または該回転部品と一体に回転する部材であることを特徴とするテンショナ。
【請求項２】
前記運動変換機構が、前記回転部品である転動体と、前記テンションホイールの進退運動により前記転動体を転動させる案内体とを備え、
前記案内体が、前記転動体が前記テンションホイールと共に前記進退運動を行うように、前記転動体を介して前記テンションホイールを案内す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】
前記付勢手段が、前記転動体を前記案内体に押し付ける運動変換用付勢手段を兼ねることを特徴とする請求項２に記載のテンショナ。
【請求項４】
前記回転部品が、前記進退運動での前記テンションホイールの移動量に対する前記回転部品の回転量を規定すると共に前記回転部品の回転軸線を中心とする有効半径を有し、
前記有効半径が前記回転質量体の最大半径よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のテンショナ。
【請求項５】
前記支持部材が、前記回転質量体であり、
前記テンションホイールが、前記回転質量体の外周に支持されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つ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、巻掛け伝動体に張力を付与する機械式のテンショナに関する。
巻掛け伝動体は、例えばチェーンであり、エンジンにおいて、カム軸などを駆動するタイミングチェーンとして使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械式テンショナは、複数の回転ホイール（例えば、スプロケット）に掛け渡されて走行している巻掛け伝動体（例えば、チェーン）を案内する可動ガイドを巻掛け伝動体に押し付ける押圧部材と、巻掛け伝動体に対して進退運動を行う押付部材を前進させる付勢力を該押付部材に作用させる付勢手段とを備える（例えば、特許文献１参照）。
なお、機械式テンショナは、周知の油圧式テンショナとは異なり、押圧部材に油圧を作用させる圧油を収容する油圧室が形成されていないテンショナ、すなわち非油圧式テンショナである。
また、巻掛け伝動体に張力を付与する機構が、巻掛け伝動体が巻き掛けられて回転するテンションホイールと、前進および後退する進退運動を行うテンションホイールを前進させる付勢力を該テンションホイールに作用させる付勢手段とを備えるものも知られている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７４５５号公報（段落００２５〜００２８、図１〜４）
【特許文献２】特開平１０−３１１３９２号公報（段落０００２，０００６〜００１２、図１〜３）
【特許文献３】実公昭６４−１４６９号公報（第４欄第２９行〜第５欄第１４行、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
巻掛け伝動体であるチェーンが、例えばエンジンに使用され、該エンジンが発生するトルクで回転駆動されるクランク軸により駆動されて回転する複数のスプロケットに掛け渡されている場合に、前記トルクの変動や出力軸としてのクランク軸に作用する負荷の変動に起因するクランク軸の回転変動により、チェーンには張力の変動が発生する。一方、チェーンの張力は、チェーンからの反力として、テンショナの押圧部材またはテンションホイールに作用する。
【０００５】
このため、押圧部材またはテンションホイールは、付勢手段の付勢力とチェーンの反力とを含む力（以下、「荷重」という。）に応じて、前進および後退する進退運動を行う。そして、張力の変動、すなわち反力の変動は、押圧部材またはテンションホイールに作用する前記荷重を変動させて、押圧部材またはテンションホイールに前進および後退を繰り返す振動を発生させ、この振動がテンショナの構成部材同士の当接による騒音を発生させるという問題があった。
一方で、押圧部材またはテンションホイールの振動を抑制するために油圧室の圧油が利用される油圧式テンショナでは、テンショナ用の圧油の供給通路が必要になること、圧油の使用量が増大すること、さらに圧油供給源（例えば、オイルポンプ）の容量増加が必要になる場合もあることから、テンショナの設置に伴うコストが増加するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、巻掛け伝動体からの反力の変動に基づく変動荷重が作用することにより発生するテンションホイールの振動を、回転質量体の慣性モーメントを利用した機械的な構造により抑制することで、テンションホイールの振動に起因する騒音が低減すると共に小型化され、かつ設置コストが削減されるテンショナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、複数の回転ホイールに掛け渡されて走行している巻掛け伝動体が巻き掛けられて回転するようにベースに移動可能に支持されたテンションホイールと、該テンションホイールを回転可能に支持する支持部材と、前進および後退する進退運動を行う前記テンションホイールを前進させる付勢力を前記テンションホイールに作用させる付勢手段とを備え、前記テンションホイールが、前記巻掛け伝動体に張力を付与するために前記付勢力により前進可能であり、前記巻掛け伝動体からの反力により後退可能であるテンショナにおいて、前記ベースに回転可能に支持した回転質量体と、前記テンションホイールの進退運動を前記回転質量体の回転運動に変換する運動変換機構とを備え、前記回転質量体が、その慣性モーメントにより前記テンションホイールの前記進退運動に対する慣性抵抗体を構成し、前記運動変換機構が、前記テンションホイールの進退運動により回転する回転部品を備え、前記支持部材が、前記運動変換機構において、前記回転部品または該回転部品と一体に回転する部材であることにより、前述した課題を解決したものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記運動変換機構が、前記回転部品である転動体と、前記テンションホイールの進退運動により前記転動体を転動させる案内体とを備え、前記案内体が、前記転動体が前記テンションホイールと共に前記進退運動を行うように、前記転動体を介して前記テンションホイールを案内することにより、前述した課題を解決したものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明の構成に加えて、前記付勢手段が、前記転動体を前記案内体に押し付ける運動変換用付勢手段を兼ねることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１つに係る発明の構成に加えて、前記回転部品が、前記進退運動での前記テンションホイールの移動量に対する前記回転部品の回転量を規定すると共に前記回転部品の回転軸線を中心とする有効半径を有し、前記有効半径が前記回転質量体の最大半径よりも小さいことにより、前述した課題を解決したものである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１つに係る発明の構成に加えて、前記支持部材が、前記回転質量体であり、前記テンションホイールが、前記回転質量体の外周に支持されることにより、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１４】
そこで、本発明のテンショナは、複数の回転ホイールに掛け渡されて走行している巻掛け伝動体が巻き掛けられて回転するようにベースに移動可能に支持されたテンションホイールと、このテンションホイールを回転可能に支持する支持部材と、前進および後退する進退運動を行うテンションホイールを前進させる付勢力をテンションホイールに作用させる付勢手段とを備え、テンションホイールが、巻掛け伝動体に張力を付与するために付勢力により前進可能であり、巻掛け伝動体からの反力により後退可能であることにより、巻掛け伝動体が巻き掛けられているテンションホイールは、付勢手段の付勢力と巻掛け伝動体からの反力とを含む力、すなわち荷重に応じて進退運動を行い、巻掛け伝動体の張力の減少時に前進して張力を付与し、張力の増大時に後退して張力を減少させるので、テンショナにより、巻掛け伝動体の張力を適度な大きさ設定することができるばかりか、以下のような本発明に特有の効果を奏する。
【００１５】
すなわち、請求項１に係る本発明のテンショナによれば、ベースに回転可能に支持した回転質量体と、テンションホイールの進退運動を回転質量体の回転運動に変換する運動変換機構とを備え、回転質量体が、その慣性モーメントによりテンションホイールの進退運動に対する慣性抵抗体を構成し、運動変換機構が、テンションホイールの進退運動により回転する回転部品を備え、支持部材が、運動変換機構において、回転部品またはこの回転部品と一体に回転する部材であることにより、巻掛け伝動体の張力変動により変動する荷重（以下、「変動荷重」という。）がテンションホイールに作用する場合に、テンションホイールは、その進退運動が回転質量体の回転運動に変換されるように運動変換機構により回転質量体と連動連結されているので、回転質量体の慣性モーメントが、変動荷重による回転質量体の回転運動に対する抵抗となり、テンションホイールが変動荷重により進退運動を行うことが抑制されるため、変動荷重により発生するテンションホイールの振動が抑制されて、該振動に起因するテンショナの構成部材同士の当接により発生する騒音が低減する。そして、変動荷重の変動の周波数が高くなるほど、回転質量体によるテンションホイールの振動抑制効果が高められるので、テンショナにおける騒音低減効果も高められる。一方、荷重の変動が緩慢で、変動荷重の変動の周波数が低いときには、テンションホイールが緩慢に進退運動を行うことで、回転質量体の回転運動に対する慣性モーメントによる抵抗が小さくなるので、テンションホイールが徐々に前進または後退して、テンショナにより、巻掛け伝動体の張力を適度な大きさ設定することができる。
しかも、変動荷重が作用するテンションホイールの振動が慣性抵抗により抑制される構造において、回転質量体の質量よりも大きな値とすることができる慣性モーメントを利用するので、慣性抵抗によるテンションホイールの振動抑制効果を向上させながら、テンショナを小型化することができる。
また、荷重変動によるテンションホイールの振動が圧油を利用することなく抑制されるので、テンショナ用の圧油の供給通路、圧油の使用量増大、さらに圧油供給源の容量増加が不要になるので、テテンショナを設置するためのコストを削減することができる。
さらに、テンションホイールは、運動変換機構または回転質量体を利用して、該運動変換機構または回転質量体に回転可能に支持されるので、テンションホイールを回転可能に支持する専用の支持部材が設けられる場合に比べて、部品点数が削減されるため、テンショナを小型化することができ、またそのコストを削減すことができる。
【００１６】
また、運動変換機構が、テンションホイールの進退運動により回転する回転部品を備えることにより、回転質量体の慣性モーメントに加えて、回転部品の慣性モーメントが、変動荷重に応じたテンションホイールの進退運動を抑制するので、回転部品の慣性モーメントの分、変動荷重により発生するテンションホイールの振動を一層抑制することができるか、または、回転部品の慣性モーメントの増加分を考慮して、回転質量体の慣性モーメントを減少させることにより、回転質量体を小型化すること、ひいてはテンショナを小型化することがきる。
さらに、支持部材が、運動変換機構において、回転部品または該回転部品と一体に回転する部材であることにより、テンションホイールを運動変換機構の構成部材である回転部品および回転部品と一体に回転する部材を利用して、テンションホイールが回転可能に支持されるので、テンショナの部品点数が削減されて、テンショナを小型化することができ、またそのコストを削減すことができる。
【００１７】
請求項２に係る本発明のテンショナによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、運動変換機構が、回転部品である転動体と、テンションホイールの進退運動により転動体を転動させる案内体とを備え、案内体が、転動体がテンションホイールと共に進退運動を行うように、転動体を介してテンションホイールを案内することにより、回転質量体を回転駆動する転動体を回転させるために該転動体を転動させる案内体は、転動体を介して、テンションホイールが進退運動するように案内するので、テンションホイールの進退運動が転動体に確実に伝達され、さらには運動変換機構による進退運動から回転運動への変換の確実性が向上して、回転質量体によるテンションホイールの振動抑制効果の安定性を向上させることができる。
また、テンションホイールの進退運動は、案内体に転がり接触する転動体を介して行われるので、案内体に対してテンションホイールが進退運動を行うときの摩擦は転がり摩擦となるため、スプロケットが案内体に対して摺動する場合に比べて、案内体とテンションホイールとの間の摩擦力の減少が可能になって、テンションホイールの進退運動の円滑性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３に係る本発明のテンショナによれば、請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、付勢手段が、転動体を案内体に押し付ける運動変換用付勢手段を兼ねることにより、付勢手段が、テンションホイールを付勢すると同時に転動体を案内体に押し付けるように付勢するので、テンショナの部品点数を削減して、そのコストを削減しながら、運動変換機構による進退運動から回転運動への変換の確実性が向上することで、回転質量体によるテンションホイールの振動抑制効果の安定性を向上させることができる。
【００１９】
請求項４に係る本発明のテンショナによれば、請求項１から請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、回転部品が、進退運動でのテンションホイールの移動量に対する回転部品の回転量を規定すると共に回転部品の回転軸線を中心とする有効半径を有し、有効半径が回転質量体の最大半径よりも小さいことにより、有効半径は、テンションホイールの、進退運動による単位移動量当たりの回転部品の回転量（回転角度）、したがって回転質量体の回転量（回転角度）の大きさを規定するので、有効半径を変更することにより、変動荷重の変動周波数に対する回転質量体の回転抵抗の特性を調整することができる。そして、有効半径が回転質量体の最大半径よりも小さいことにより、回転質量体の慣性モーメントを増加させた場合と同様の効果が、回転質量体を大型化することなく得られるので、回転質量体によるテンションホイールの振動抑制効果を高めながら、テンショナを小型化することができる。
【００２１】
請求項５に係る本発明のテンショナによれば、請求項１から請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、支持部材が、回転質量体であり、テンションホイールが、回転質量体の外周に支持されることにより、回転軸線に平行な軸線方向で、テンションホイールおよび回転質量体が同じ位置に配置されるので、軸線方向でテンショナを小型化することができ、また回転質量体がテンションホイールを回転可能に支持する支持部材を兼ねることにより軽量化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例を示し、テンショナを備えるタイミングチェーン伝動装置の正面図。
【図２】図１の、テンショナを中心とした要部拡大図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での要部断面図。
【図４】本発明の第２実施例を示し、図３に相当する図。
【図５】本発明の第３実施例を示し、図２に相当する図であり、一部が図６のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図５の第３実施例において、図３に相当する図であり、一部が図５のＶＩ−ＶＩ矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明のテンショナは、複数の回転ホイールに掛け渡されて走行している巻掛け伝動体が巻き掛けられて回転するようにベースに移動可能に支持されたテンションホイールと、このテンションホイールを回転可能に支持する支持部材と、前進および後退する進退運動を行うテンションホイールをさせる付勢力をテンションホイールに作用させる付勢手段とを備え、テンションホイールが、巻掛け伝動体に張力を付与するために付勢力により前進可能であり、巻掛け伝動体からの反力により後退可能であるテンショナにおいて、ベースに回転可能に支持した回転質量体と、テンションホイールの進退運動を回転質量体の回転運動に変換する運動変換機構とを備え、回転質量体が、その慣性モーメントによりテンションホイールの進退運動に対する慣性抵抗体を構成し、運動変換機構が、テンションホイールの進退運動により回転する回転部品を備え、支持部材が、運動変換機構において、前記回転部品または該回転部品と一体に回転する部材であることにより、巻掛け伝動体からの反力の変動に基づく変動荷重が作用することにより発生するテンションホイールの振動を、回転質量体の慣性モーメントを利用した機械的な構造により抑制することで、テンションホイールの振動に起因する騒音が低減すると共に小型化され、かつ設置コストが削減されるものであれば、その具体的な態様はいかなるものであっても構わない。
【００２４】
例えば、本発明のテンショナにより張力が付与される巻掛け伝動体は、回転ホイールとしてのスプロケットに巻き掛けられるチェーン、または、チェーン以外のもの（例えば、回転ホイールとしてのプーリに巻き掛けられるベルト）である。そして、本発明のテンショナのテンションホイールは、チェーンではテンションスプロケット、ベルトではテンションプーリである。
本発明のテンショナは、タイミング用またはタイミング用以外の巻掛け伝動装置に備えられる。前記巻掛け伝動装置を備える機械は、自動車用または自動車用以外のエンジンであるか、またはエンジン以外の機械（例えば、産業機械）である。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を、図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明の第１実施例を説明する図である。
図１を参照すると、本発明の第１実施例において、巻掛け伝動体としてのタイミングチェーン１６に張力（以下、「張力」という。）を付与するテンショナ１００は、機械式テンショナであり、エンジン１に使用される巻掛け伝動装置としてのタイミングチェーン伝動装置１０に備えられる。
エンジン１は、自動車に搭載される往復動式の４ストローク内燃機関である。タイミングチェーン伝動装置１０は、エンジン１のクランク軸３の回転に同期して該エンジン１の吸排気弁を開閉する動弁装置が備えるカム軸４，５を回転駆動する。
【００２６】
タイミングチェーン伝動装置１０は、テンショナ１００のほかに、エンジン１により回転駆動される複数の回転ホイールとしてのスプロケット１３〜１５と、無端のチェーンであるタイミングチェーン１６（以下、「チェーン１６」という。）と、前記複数のスプロケット１３〜１５に掛け渡されて走行しているチェーン１６を該チェーン１６と接触しつつ案内するガイド装置とを備える。
前記複数のスプロケット１３〜１５は、本実施例では、エンジン１が備える駆動回転軸としてのクランク軸３に結合されて該クランク軸３により回転駆動される駆動回転ホイールとしての駆動スプロケット１３と、エンジン１の１対の被動回転軸としての動弁用カム軸４，５にそれぞれ結合されてチェーン１６により伝達される動力で回転駆動される１対の被動回転ホイールとしての被動スプロケット１４，１５とから構成される。
【００２７】
ここで、クランク軸３と、各カム軸４，５と、クランク軸３および各カム軸４，５を回転可能に支持するエンジンブロック２とは、エンジン１の本体を構成する。該本体は、エンジン１において、タイミングチェーン伝動装置１０が設置される設置部である。
各スプロケット１３〜１５の回転軸線Ｌ３〜Ｌ５は、互いに平行であると共に、クランク軸３および各カム軸４，５の回転軸線にそれぞれ一致し、スプロケット１３〜１５同士の回転軸線間距離を規定する。
【００２８】
前記ガイド装置は、チェーン１６をその弛み側で案内する可動ガイドを兼ねるテンショナ１００と、チェーン１６がその張り側で摺接する固定ガイドとしての固定レバー１８とを備える。
エンジン１は、クランク軸３を回転駆動するためのトルクを発生する。そして、チェーン１６の張力は、前記トルクの周期的な変動やクランク軸３に作用する負荷変動に起因するクランク軸３の回転変動により変動する。それゆえ、駆動スプロケット１３を駆動してチェーン１６を走行させるエンジン１は、チェーン１６に張力変動を生じさせる駆動源でもある。
そして、この張力の変動により、チェーン１６からテンショナ１００に作用する反力Ｆｒ（反力Ｆｒの一例が示されている図２参照）も変動し、テンショナ１００のテンションスプロケット１０１には、この変動する反力Ｆｒが作用する。反力Ｆｒは、チェーン１６とテンションスプロケット１０１との複数の接触部で作用する反力の合力である。
【００２９】
図２，図３を主に参照し、図１を適宜参照すると、テンショナ１００は、走行しているチェーン１６が巻き掛けられて回転するテンションホイールとしてのテンションスプロケット１０１（以下、「スプロケット１０１」という。）と、スプロケット１０１がチェーン１６に対して前進および後退する進退運動を行うようにスプロケット１０１を移動可能に支持するベース１０２と、スプロケット１０１を前進させる付勢力としてのバネ力Ｆｓをスプロケット１０１に作用させる付勢手段としてのバネ１０３と、回転軸線Ｌｉを中心に回転可能にベース１０２に支持される回転質量体１０４と、スプロケット１０１の進退運動を回転質量体１０４の回転運動に変換する運動変換機構としてのラック・ピニオン機構１１０とを備える。
【００３０】
ベース１０２は、その取付部１０２ａにおいて、固定手段としてのボルト（図示されず）によりエンジンブロック２に着脱可能に取り付けられる。ベース１０２は、スプロケット１０１、回転質量体１０４およびラック・ピニオン機構１１０を支持する一体化された部材であるが、別の例として、例えば、スプロケット１０１および回転質量体１０４を別々に支持する互いに分離した部材から構成されるなど、互いに分離している複数の部材から構成されてもよい。
【００３１】
スプロケット１０１および回転質量体１０４は、ラック・ピニオン機構１１０を介して、進退運動可能に、かつそれぞれ回転軸線Ｌｔ，Ｌｉを中心に回転可能にベース１０２に支持される円盤状の回転部材である。したがって、ラック・ピニオン機構１１０は、スプロケット１０１を回転可能に支持する支持部材を兼ねる。
スプロケット１０１は、チェーン１６に張力を付与するために、バネ力Ｆｓによりベース１０２に対して前進可能であり、反力Ｆｒによりベース１０２に対して後退可能である。したがって、スプロケット１０１は、バネ力Ｆｓおよび反力Ｆｒを含む力、すなわち荷重Ｆにより、進退運動を行う。本実施例では、この進退運動は直線運動である。
【００３２】
ラック・ピニオン機構１１０は、スプロケット１０１および質量回転体１０４と一体に進退運動および回転運動を行う転動体としてのピニオン１１１と、ベース１０２に支持されると共にピニオン１１１と噛合して該ピニオン１１１をその回転軸線Ｌｐを中心に回転させるピニオン回転用歯車であるラック１１２と、ピニオン１１１と回転質量体１０４とを連結する連結部である連結軸１１３とを、その構成部材として備える。
連結軸１１３は、ピニオン１１１および回転質量体１０４と一体に回転する部材であり、しかも、スプロケット１０１を回転可能に支持し、かつベース１０２に対してスプロケット１０１と共に進退運動可能な支持部材である。
なお、スプロケット１０１は、連結軸１１３の外周に、摺動可能に支持されているが、軸受を介して支持されてもよい。
【００３３】
ピニオン１１１、回転質量体１０４および連結軸１１３は、別個の部材から構成されて、ピニオン１１１の回転軸線Ｌｐを中心に一体に回転するように互いに固定されて一体化されている。したがって、ピニオン１１１、回転質量体１０４および連結軸１１３は、回転軸線Ｌｐを共有して一体に回転する。別の例として、ピニオン１１１、回転質量体１０４および連結軸１１３が一体成形により一体化された単一の部材から構成されてもよい。
このため、スプロケット１０１が進退運動を行うときに、スプロケット１０１は、その回転軸線Ｌｔと一致する各回転軸線Ｌｉ，Ｌｐを中心に回転可能であり、また各回転軸線Ｌｉ，Ｌｐ，Ｌｔは進退運動をする。
【００３４】
ピニオン１１１は、進退運動をしているスプロケット１０１により駆動されて回転することで回転質量体１０４を回転駆動する回転部品である。ピニオン１１１は、その回転軸線Ｌｐに平行な軸線方向で、スプロケット１０１を挟んで配置される１対の第１，第２ピニオン１１１ａ，１１１ｂから構成される。
各ピニオン１１１ａ，１１１ｂは、スプロケット１０１が進退運動をするときに、ラック１１２に案内されて、ラック１１２上を転動しながら揺動軸線Ｌ７に平行な回転軸線Ｌｐを中心に回転する。
【００３５】
ラック１１２は、スプロケット１０１の進退運動により被案内体としてのピニオン１１１を転動させて、該ピニオン１１１が回転しながら進退運動を行うように案内する案内体であり、またピニオン１１１の回転を生起させる回転生起部材である。
ベース１０２に支持されるラック１１２は、本実施例では、ベース１０２との一体成形によりベース１０２に固定状態で設けられるが、別の例として、ベース１０２とは別個の部材から構成されて、ベース１０２に固定手段により固定されてもよい。
【００３６】
ラック１１２は、軸線方向で回転質量体１０４およびスプロケット１０１を挟んで配置された状態で、第１，第２ピニオン１１１ａ，１１１ｂとそれぞれ噛合する１対の第１，第２ラック１１２ａ，１１２ｂから構成される。
スプロケット１０１は、第１，第２ピニオン１１１ａ，１１１ｂおよび第１，第２ラック１１２ａ，１１２ｂの間に配置されることで、スプロケット１０１の進退運動の安定性が向上すると共に、該進退運動から回転運動への変換の確実性および安定性を向上させることができる。
【００３７】
図２を参照すると、ラック１１２は、スプロケット１０１の、進退運動での移動方向Ａ１、本実施例では直線状の移動方向Ａ１を規定する。特定方向Ａ２とスプロケット１０１の移動方向Ａ１とが形成する鋭角の傾斜角度αを変更することで、荷重Ｆに応じたチェーン１６の巻掛け部１６ａの中央部１６ｃの単位進退量に対して、スプロケット１０１および回転質量体１０４の回転量の調整が可能である。
ここで、巻掛け部１６ａは、チェーン１６において、スプロケット１０１に巻き掛けられている部分であり、中央部１６ｃは、回転軸線Ｌｔを中心とする周方向での巻掛け部１６ａの中央である。また、特定方向Ａ２は、中央部１６ｃが特定位置（例えば、スプロケット１０１が移動方向Ａ１で特定位置を占めるときの中央部１６ｃの位置である。）にあるときに、回転軸線Ｌｐに平行な軸線方向から見て、中央部１６ｃと回転軸線Ｌｐとを通る直線に平行な方向であり、図２にはその一例が示されている。そして、中央部１６ｃの進退量は、スプロケット１０１の進退運動に基づく特定方向Ａ２での中央部１６ｃの移動距離である。
なお、テンショナ１００の配置によっては、特定方向Ａ２を水平方向とすることも可能である。
【００３８】
ラック１１２は、スプロケット１０１が前進するときに下方に移動するように傾斜して配置されている。これにより、スプロケット１０１、回転質量体１０４、ピニオン１１１および連結軸１１３の重量を、チェーン１６に張力を付与するための付勢力として利用することができるので、バネ１０３のバネ力Ｆｓを小さくすることが可能になって、バネ１０３の小型・軽量化に寄与する。
【００３９】
ピニオン１１１、連結軸１０３および回転質量体１０４は、スプロケット１０１の進退運動により回転する。このため、スプロケット１０１が進退運動を行うときのテンショナ１００の慣性モーメントは、回転質量体１０４の慣性モーメントに、ピニオン１１１および連結軸１１３の各慣性モーメントを加えたものとなる。
したがって、テンショナ１００の慣性モーメントとして、予め設定された所定慣性モーメントを得るためには、回転質量体１０４の慣性モーメントを小さくできるので、その分だけ、回転質量体１０４が小型・軽量化される。
【００４０】
バネ１０３は、バネ力Ｆｓで、スプロケット１０１をチェーン１６に向けて前進させるように付勢すると共に、ピニオン１１１を、ラック１１２に押し付けるように付勢する。このため、バネ１０３は、ピニオン１１１とラック１１２との噛合または接触による、スプロケット１０１の進退運動からピニオン１１１および回転質量体１０４の回転運動への変換の確実性を向上させるための運動変換用付勢手段を兼ねる。
バネ１０３は、引張りコイルバネである第１，第２バネ１０３ａ，１０３ｂから構成される。各バネ１０３ａ，１０３ｂは、ベース１０２に設けられた１対の取付部１０２ｂおよび連結軸１１３の両端部である１対の取付部１１３ｂに取り付けられて、ベース１０２とピニオン１１１とに亘って取り付けられている。
回転質量体１０４は、１以上の回転質量体、本実施例では、複数である第１，第２回転質量体１０４ａ，１０４ｂから構成される。第１，第２回転質量体１０４ａ，１０４ｂは、回転軸線Ｌｉに平行な軸線方向で、スプロケット１０１、第１，第２ピニオン１１１ａ，１１１ｂおよび第１，第２ラック１１２ａ，１１２ｂを挟んで配置されている。
【００４１】
図２を主に参照し、図１を適宜参照すると、ピニオン１１１は、スプロケット１０１の進退運動により回転するときに、回転軸線Ｌｐを中心とするピニオン１１１の回転量（または、回転角度）を規定すると共に該回転軸線Ｌｐを中心とする有効半径Ｒｐを有する。この有効半径Ｒｐは、回転軸線Ｌｐとラック１１２上を転動するピニオン１１１のラック１１２との噛合部位である接触部位Ｐとの間の距離である。
そして、回転質量体１０４の回転運動は、接触部位Ｐ回りにおいて、バネ力Ｆｓによる前進モーメントＭａと、反力Ｆｒによる後退モーメントＭｂとに基づいて生じる。このことは、スプロケット１０１が、前進モーメントＭａが後退モーメントＭｂよりも大きいときに前進し、後退モーメントＭｂが前進モーメントＭａよりも大きいときに後退することでもある。
【００４２】
有効半径Ｒｐは、これらモーメントＭａ，Ｍｂの大きさに関与すると共に、進退運動によるスプロケット１０１の移動量に対する回転質量体１０４の回転量（または、回転角度）を規定する。この有効半径Ｒｐは、回転質量体１０４の最大半径Ｒｉ（すなわち、回転質量体１０４の外径の１／２）よりも小さい。
なお、進退運動での回転質量体１０４、ピニオン１１１、連結軸１１３の質量による慣性抵抗は、回転質量体１０４、ピニオン１１１、連結軸１１３の慣性モーメントよる慣性抵抗に比べて極めて小さい。
【００４３】
回転質量体１０４は、スプロケット１０１が進退運動を行うことにより回転運動を行うことから、変動する荷重Ｆ（以下、「変動荷重」という。）がスプロケット１０１に作用するときに、その慣性モーメントにより、スプロケット１０１の進退運動に対する慣性抵抗を生じる慣性抵抗体を構成する。
より具体的には、回転質量体１０４の慣性モーメントは、予め設定された設定周波数（以下、「設定周波数」という。）以上の周波数である高周波数（以下、「高周波数」という。）の変動荷重（以下、「高周波変動荷重」という。）がスプロケット１０１に作用するときに、該慣性モーメントが抵抗になって回転質量体１０４の回転が抑制されて、該回転質量体１０４が殆ど回転しないことにより、スプロケット１０１の進退運動が抑制される結果、スプロケット１０１が、進退運動を殆ど行うことなく、ほぼ停止状態にあるような値に設定される。このため、高周波変動荷重によりスプロケット１０１が振動することが抑制されて、スプロケット１０１が高周波数で振動することによるテンショナ１００の構成部材同士の当接、例えばピニオン１１１とラック１１２との当接に起因する騒音が低減する。
高周波数は、人間の可聴周波数の最低周波数（約２０Ｈｚ）を含む周波数であり、設定周波数は、例えば１０Ｈｚに設定される。そして、設定周波数が小さくなるほど、回転質量体１０４によりスプロケット１０１の振動抑制効果が得られる周波数範囲が広くなる。
【００４４】
一方、設定周波数未満の周波数である低周波数（以下、「低周波数」という。）での変動荷重（以下、「低周波変動荷重」という。）がスプロケット１０１に作用するときには、スプロケット１０１の進退運動が緩慢に行われることから、回転質量体１０４の慣性モーメントによる回転抵抗が小さいことで、徐々に進退運動を行うスプロケット１０１により、チェーン１６の張力が漸増または漸減しながら、適度な大きさに設定される。
なお、図１には、チェーン１６の張力が低下したときに、前進したスプロケット１０１、ピニオン１１１の位置が、二点鎖線で示されている。
【００４５】
この低周波変動荷重には、チェーン１６が設置されている環境における環境温度の変化による熱膨張・収縮に起因する、および、使用されているチェーン１６の経時変化による延びに起因する張力の変動に基づいて変動する反力Ｆｒが含まれる。
そして、環境温度の変化よる張力の変動には、エンジン温度がエンジン１の冷機始動状態と暖機完了後の状態との間で変化することによるエンジンブロック２の熱膨張・収縮によるスプロケット１３〜１５間の前記回転軸線間距離の変化による変動、および、エンジン温度の変化によるチェーン１６自体の伸縮による変動が含まれる。
【００４６】
また、高周波変動荷重がスプロケット１０１に作用する場合に、該高周波変動荷重の平均値が低周波数で変化するときには、該平均値に応じて徐々に進退運動を行うスプロケット１０１により、チェーン１６の張力は漸増または漸減して適度な大きさに設定される。
このように、スプロケット１０１は、変動荷重に対して、該変動荷重の高周波数の高周波成分への応動が抑制された状態になって、高周波数での振動が抑制された状態になる一方、その低周波数の低周波成分に応動して進退運動を行って、チェーン１６の張力を変動荷重に応じた適度な大きさに設定する。
【００４７】
そして、設定周波数、そして高周波変動荷重に対する回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動の抑制程度は、有効半径Ｒｐの変更、傾斜角度αの変更および当接面１７ｃの形状の変更により、調整可能である。
具体的には、有効半径Ｒｐを変更することで、前進モーメントＭａおよび後退モーメントＭｂの大きさの調整、および、進退運動によるスプロケット１０１の単位移動量に対する回転質量体１０４の回転量（または、回転角度）の調整が可能である。このため、例えば、回転質量体１０４の最大半径Ｒｉに対する有効半径Ｒｐの比を小さくすることにより、設定周波数を小さくし、スプロケット１０１の振動の抑制程度を向上させることができる。
また、例えば、傾斜角度αを大きくすることにより、チェーン１６の単位進退量に対する回転質量体１０４の回転量が大きくなるので、設定周波数を小さくし、またスプロケット１０１の振動の抑制程度を向上させることができる。
【００４８】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
テンショナ１００は、そのスプロケット１０１が、バネ１０３のバネ力Ｆｓとチェーン１６からの反力Ｆｒとを含む力である荷重Ｆに応じて進退運動を行い、チェーン１６の張力の減少時に前進して張力を付与し、張力の増大時に後退して張力を減少させることにより、チェーン１６の張力を適度な大きさ設定することができる。
【００４９】
テンション１００は、回転質量体１０４と、スプロケット１０１の進退運動を回転質量体１０４の回転運動に変換するラック・ピニオン機構１１０とを備え、回転質量体１０４が、その慣性モーメントによりスプロケット１０１の進退運動に対する慣性抵抗体を構成する。
これにより、張力変動に起因する変動荷重がスプロケット１０１に作用する場合に、スプロケット１０１は、その進退運動が回転質量体１０４の回転運動に変換されるようにラック・ピニオン機構１１０により回転質量体１０４と連動連結されているので、回転質量体１０４の慣性モーメントが、変動荷重による回転質量体１０４の回転運動に対する抵抗となり、スプロケット１０１が変動荷重により進退運動を行うことが抑制される。このため、変動荷重により発生するスプロケット１０１の振動が抑制されて、該振動に起因するテンショナ１００の構成部材同士の当接により発生する騒音が低減する。そして、変動荷重の変動の周波数が高くなるほど、回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動抑制効果が高められるので、テンショナ１００における騒音低減効果も高められる。
また、高周波変動荷重によるスプロケット１０１の進退運動が抑制されるので、スプロケット１０１の進退運動により発生するチェーン１６の弦振動が抑制されて、該弦振動に起因する騒音を低減することができる。
【００５０】
一方、エンジン１の運転状態に依存するエンジンブロック２の温度である環境温度の変化による熱膨張・収縮やチェーン１６の経時変化による伸張などに起因する荷重Ｆの変動であって、荷重Ｆの変動が緩慢で、変動荷重の周波数が低いときには、スプロケット１０１が緩慢に進退運動を行うことで、回転質量体１０４の回転運動に対する慣性モーメントによる抵抗が小さくなるので、スプロケット１０１が徐々に前進または後退して、テンショナ１００により、チェーン１６の張力を適度な大きさ設定することができる。
【００５１】
しかも、変動荷重が作用するスプロケット１０１の振動が慣性抵抗により抑制される構造において、回転質量体１０４の質量よりも大きな値とすることができる慣性モーメントを利用するので、慣性抵抗によるスプロケット１０１の振動抑制効果を向上させながら、テンショナ１００を小型化することができる。
また、荷重変動によるスプロケット１０１の振動が圧油を利用することなく抑制されるので、テンショナ用の圧油の供給通路、圧油の使用量増大、さらに圧油供給源の容量増加が不要になるので、テンショナ１００を設置するためのコストを削減することができる。
【００５２】
さらに、スプロケット１０１を回転可能に支持する支持部材として、ラック・ピニオン機構１１０の構成部材である連結軸１１３が利用されることにより、スプロケット１０１は、ラック・ピニオン機構１１０に回転可能に支持されるので、スプロケット１０１を回転可能に支持する専用の支持部材が設けられる場合に比べて、部品点数が削減されるため、テンショナ１００を小型化することができ、そのコストを削減すことができる。
【００５３】
スプロケット１０１の進退運動を回転質量体１０４の回転運動に変換するラック・ピニオン機構１１０は、スプロケット１０１の進退運動により回転することで回転質量体１０４を回転駆動するピニオン１１１を備える。
これにより、回転質量体１０４の慣性モーメントに加えて、ピニオン１１１の慣性モーメントが、変動荷重に応じたスプロケット１０１の進退運動を抑制するので、ピニオン１１１の慣性モーメントの分、変動荷重により発生するスプロケット１０１の振動を一層抑制することができるか、または、ピニオン１１１の慣性モーメントの増加分を考慮して、回転質量体１０４の慣性モーメントを減少させることにより、回転質量体１０４を小型化すること、ひいてはテンショナ１００を小型化することがきる。
【００５４】
ピニオン１１１および回転質量体１０４は、同じ回転軸線Ｌｉ，Ｌｐを中心に一体に回転することから、ラック・ピニオン機構１１０により回転質量体１０４を回転させるための構造が簡単化されるので、回転質量体１０４およびラック・ピニオン機構１１０を備えるテンショナ１００の構造が簡単になって、テンショナ１００を小型化することができ、またテンショナ１００のコストを削減することができる。
【００５５】
スプロケット１０１は、ピニオン１１１および回転質量体１０４の回転軸線Ｌｐ，Ｌｉを中心に回転可能であることにより、ピニオン１１１と、回転質量体１０４と、回転可能な部材であるスプロケット１０１とが、同心状態で配置されるので、テンショナ１００を小型化することができる。
【００５６】
回転質量体１０４を回転駆動するピニオン１１１を回転させるために該ピニオン１１１を転動させるラック１１２は、スプロケット１０１が進退運動するように該スプロケット１０１をピニオン１１１を介して案内する。この歯車同士の噛合により、スプロケット１０１の進退運動がピニオン１１１に確実に伝達され、さらにはラック・ピニオン機構１１０による進退運動から回転運動への変換の確実性が向上して、回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動抑制効果の安定性を向上させることができる。
また、スプロケット１０１の進退運動は、ラック１１２に転がり接触するピニオン１１１を介して行われるので、ラック１１２に対してスプロケット１０１が進退運動を行うときの摩擦は転がり摩擦となるため、スプロケット１０１がラック１１２に対して摺動する場合に比べて、ラック１１２とスプロケット１０１との間の摩擦力の減少が可能になって、スプロケット１０１の進退運動の円滑性を向上させることができる。
【００５７】
バネ１０３は、ピニオン１１１をラック１１２に押し付ける運動変換用付勢手段を兼ねる。これにより、バネ１０３は、スプロケット１０１を付勢すると同時に、ピニオン１１１をラック１１２に押し付けるように付勢するので、テンショナ１００の部品点数を削減して、そのコストを削減しながら、ラック・ピニオン機構１１０による進退運動から回転運動への変換の確実性が向上することで、回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動抑制効果の安定性を向上させることができる。
【００５８】
ピニオン１１１が、進退運動でのスプロケット１０１の移動量に対するピニオン１１１の回転量を規定する有効半径Ｒｐを有し、有効半径Ｒｐが回転質量体１０４の最大半径Ｒｉよりも小さい。
これにより、有効半径Ｒｐは、スプロケット１０１の、進退運動による単位移動量当たりのピニオン１１１の回転量、したがって回転質量体１０４の回転量の大きさを規定するので、有効半径Ｒｐを変更することで、変動荷重の変動周波数に対する回転質量体１０４の回転抵抗の特性、すなわち、設定周波数、および回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動抑制効果を調整することができる。
そして、有効半径Ｒｐが回転質量体１０４の最大半径Ｒｉよりも小さいことにより、回転質量体１０４の慣性モーメントを増加させた場合と同様の効果が、回転質量体１０４を大型化することなく得られるので、回転質量体１０４によるスプロケット１０１の振動抑制効果を高めながら、テンショナ１００を小型化することができる。
【００５９】
次に、図４〜図６を参照して、本発明の第２，第３実施例を説明する。第２，第３実施例は、第１実施例とは、部分的に異なるものの、その他は基本的に同一の構成を有する。そこで、同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。
なお、第１実施例の部材等と同一の部材等または対応する部材等については、基本的に第１実施例における用語または符号と同一の用語または符号が使用されている。
【００６０】
図４を参照すると、第２実施例において、テンショナ２００は、テンションスプロケット２０１と、ベース１０２と、バネ１０３と、回転質量体２０４と、運動変換機構としてのラック・ピニオン機構１１０とを備える。
回転質量体２０４は、第１，第２ピニオン１１１ａ，１１１ｂおよび第１，第２ラック１１２ａ，１１２ｂの間に配置される。
プロケット２０１は、円環状の部材であり、回転質量体２０４の外周に回転可能に支持される。したがって、回転質量体２０４は、スプロケット２０１を回転可能に支持すると共に進退運動可能な支持部材を兼ねる。
【００６１】
第２実施例によれば、第１実施例と同様の作用・効果が奏され、さらに次の作用・効果が奏される。
プロケット２０１は、回転質量体２０４の外周に支持されることにより、回転軸線Ｌｉに平行な軸線方向で、スプロケット２０１および回転質量体２０４が同じ位置に配置されるので、軸線方向でテンショナ２００を小型化することができ、また回転質量体２０４がスプロケット２０１を回転可能に支持する支持部材を兼ねることにより軽量化することができる。
【００６２】
図５，図６を参照すると、第３実施例において、テンショナ３００は、テンションスプロケット３０１と、ベース１０２と、第１，第２回転質量体３０４ａ，３０４ｂから構成される回転質量体３０４と、運動変換機構としての渦巻きベルト機構３１０とを備える。
渦巻きベルト機構３１０は、渦巻きベルトとしての渦巻きバネ３１２と、渦巻きバネ３１２と回転質量体３０４とを一体に回転するように連結する連結部である連結軸３１１と、被案内体としての連結軸３１１を案内する案内体としての１対の案内部３１７とを備える。
渦巻きバネ３１２は、進退運動を行うスプロケット３０１を前進させる付勢力としてのバネ力をスプロケット３０１に作用させる付勢手段を兼ねるバネである。
【００６３】
渦巻きバネ３１２は、回転軸３１１の回転軸線Ｌｐに平行な軸線方向で、スプロケット３０１を挟んで配置される１対の第１，第２渦巻きバネ３１２ａ，３１２ｂから構成される。各渦巻きバネ３１２ａ，３１２ｂは、ベース１０２に固定される固定部としての固定側端部３１３と、回転軸３１１に固定される回転部としての回転側端部３１４とを有する。回転部品および転動体としての連結軸３１１は、スプロケット３０１を回転可能に支持する支持部材であると共に、回転質量体３０４と一体化されて設けられて該回転質量体３０４と一体に回転する。
各案内部３１７は、案内部３１７は、ベース１０２に、一体成形より固定されて設けられているが、別の例として、ベース１０２とは別個の部材から構成されて、ベース１０２に固定されてもよい。各案内部３１７は、回転軸３１１が、回転しつつ転動するように摺動可能に嵌合するスリット部３１８を有すると共に、進退運動での３０１の移動方向Ａ１を規定する。
【００６４】
第３実施例によれば、第１実施例と同様の作用・効果が奏され、さらに次の作用・効果が奏される。
運動変換機構の構成部材である渦巻きバネ３１２が、チェーン１６に張力を付与すべくスプロケット３０１を前進させる付勢手段を兼ねるので、部品点数の削減により、テンショナ３００のコストを削減することができる。
【００６５】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
テンションスプロケットは、ベース１０２に直線状の移動経路に沿って移動可能に支持されて進退運動する柱状体に回転可能に支持され、運動変換機構であるラック・ピニオン機構は、前記柱状体に設けられたラックと、ベース１０２に回転可能に支持される一方で進退運動を行わないピニオンとを備えるものであってもよい。この場合に、回転質量体は、ピニオンと一体に回転する一方で、進退運動を行わない。
ピニオンとテンションスプロケットとを連動させる連動部材が設けられることにより、ピニオンの回転軸線とテンションスプロケットの回転軸線とが、進退運動による移動経路上で異なる位置を占めてもよい。
ピニオン回転用歯車は、直線状歯車であるラック１１２の代わりに、円弧状の歯車であってもよく、進退運動が曲線運動（例えば、円弧状の運動）であってもよい。
運動変換機構は、ラック・ピニオン機構および巻きベルト以外の機構、例えばカム機構またはリンク機構であってもよい。
第１実施例において、第２実施例における１以上の回転質量体２０４が、さらに設けられてもよい。
ラック・ピニオン機構１１０は、それぞれ１つのピニオン１１１およびラック１１２を備えるものであってもよく、さらにバネ１０３は１つでもよい。
第２実施例において、ラック・ピニオン機構１１０の代わりに第３実施例の巻きベルト機構３０１が備えられてもよい。
テンションスプロケットは、ピニオン１１１自体に回転可能に支持されてもよい。テンションホイールは、基本的形状が回転面である外周面を有するローラであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１００，２００，３００・・・テンショナ
１０１，２０１，３０１・・・テンションスプロケット
１０２・・・ベース
１０３・・・バネ
１０４，２０４，３０４・・・回転質量体
１１０・・・ラック・ピニオン機構
１１１・・・ピニオン
１１２・・・ラック
３１０・・・渦巻きベルト機構
３１１・・・回転軸
３１２・・・渦巻きバネ
３１７・・・案内部
Ｆ    ・・・荷重
Ｆｓ  ・・・バネ力
Ｆｒ  ・・・反力
Ｌｉ，Ｌｐ，Ｌｔ・・・回転軸線
Ｒｉ  ・・・最大半径
Ｒｐ  ・・・有効半径
【図１】
0005901406.tif 000002
【図２】
0005901406.tif 000003
【図３】
0005901406.tif 000004
【図４】
0005901406.tif 000005
【図５】
0005901406.tif 000006
【図６】
0005901406.tif 000007