(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに形成された収容穴内で進退方向に移動自在に支持されるとともに回転部材に巻き掛けられた巻掛け伝動体に張力を付与するために前記ハウジングから前記進退方向で前進するプランジャと、
前記プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、
前記ハウジングに設けられた収容空間内に摺動自在に収容されて前記進退方向と交差する摺動方向に移動するラチェットと、前記プランジャに設けられて前記ラチェットのラチェット歯と噛合い可能なラック歯と、前記ラチェット歯が前記ラック歯に噛み合うときの前記摺動方向での噛合い方向に前記ラチェットを付勢するラチェット付勢力を発生するラチェット付勢手段とを有し、前記巻掛け伝動体から後退方向に作用する反力による前記プランジャの後退を規制可能なラチェット機構と、
を備えるラチェット式テンショナにおいて、
前記ラック歯が、前記プランジャの後退方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向に対して反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜するストップ面と、前記プランジャの前進方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面とにより凹凸状に形成され、
前記ラチェット歯が接触する接触面である前記摺動面が、前記ラチェット歯が前記噛合い方向に移動して前記ラック歯に進入するときに前記ラチェット歯の進入が始まる進入開始部と、前記進入が終了する進入終了部とを有し、
前記摺動面が、前記進入開始部と前記進入終了部との間で、前記進退方向および前記摺動方向に平行な基準平面との交線が前記前進方向および前記反噛合い方向に凸状の曲線となる曲面であることを特徴とするラチェット式テンショナ。
【請求項２】
前記ラチェットの摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面の傾斜角が、前記進入終了部から前記進入開始部に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項１に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項３】
前記摺動面が、前記基準平面上で、前記進入開始部から前記進入終了部までの前記摺動面に沿った距離を二等分する中央部を境に、進入開始側領域と進入終了側領域とに分けられ、
前記摺動面の傾斜角の増加率が、前記進入開始部から前記中央部に向かって１／２以上の領域である所定領域の全体において、前記進入開始部に近づくにつれて減少することを特徴とする請求項２に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項４】
前記ラチェット歯が、前記進入終了部において前記摺動面と面接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のラチェット式テンショナ。
【請求項５】
前記ストップ面が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜してい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つに記載のラチェット式テンショナ。
【請求項６】
前記巻掛け伝動体に発生する張力が過大張力よりも小さいときの前記反力を第１反力であるとし、前記張力が前記過大張力であるときの前記反力を第２反力であるとするとき、
前記ラチェット付勢力が、前記第１反力で発生する前記摺動方向の第１分力よりも大きく設定され、かつ前記第２反力で発生する前記摺動方向の第２分力よりも小さく設定されており、
前記ラチェット機構が、前記反力が前記第１反力であるときに、前記ラチェット歯と前記ラック歯との噛合いにより前記プランジャの後退を規制し、前記反力が前記第２反力であるときに、前記ラチェットが前記反噛合い方向に摺動して前記ラチェット歯が前記ラック歯から噛み外れることにより前記プランジャの後退を許容することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項７】
前記ストップ面が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜しており、
前記ラチェット歯が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜するストップ対向面と、前記反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動対向面とにより凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項８】
前記ストップ面の傾斜角が、前記摺動面の前記傾斜角より小さく形成されていることを特徴とする請求項７に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項９】
前記ハウジングが、前記回転部材を回転させるエンジンに取り付けられ、
前記収容穴内で前記ハウジングと前記プランジャとの間には、前記プランジャに油圧を作用させる圧油が前記エンジンの運転時に供給される高圧油室が形成され、
前記第１反力が、前記エンジンの始動時に発生する前記反力を含み、
前記第２反力が、前記エンジンの始動後に発生する前記反力を含むことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１つに記載のラチェット式テンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのカムシャフトなどを駆動する巻掛け伝動体に張力を与えるラチェット式テンショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラチェット式テンショナは、ハウジングに進退方向に移動自在に支持されたプランジャに前進方向への付勢力を作用させることにより、巻掛け伝動体（例えば、エンジンのタイミングチェーン）に張力を与える。
【０００３】
このような従来のラチェット式テンショナとして、例えば、図９に示されるように、油室５１６内に配置されたスプリング５１８により付勢されるプランジャ５１４の進退方向と直交する方向に摺動自在にハウジング５１２に嵌挿されて該ハウジング５１２との間で副油室５２０を形成するピストン５２６と、副油室５２０に外部油圧を作用させるための油路５４４と、ピストン５２６を副油室５２０に向かって付勢するスプリング５３４を内装して副油室５２０の反対側においてハウジング５１２とピストン５２６により区画形成された大気室５２８とを有し、この大気室５２８に大気と連通して副油室５２０に外部油圧が作用してピストン５２６がスプリング５３４の付勢力に抗して移動したときにピストン５２６によって閉塞される大気連通孔５３２が設けられ、プランジャ５１４のハウジング５１２に囲繞される部分にラック歯５３８が刻設され、ピストン５２６のロッド５２４の先端にラック歯５３８に噛合可能な複数の噛合歯５３６が設けられ、噛合歯５３６およびラック歯５３８のプランジャ後退阻止歯面がプランジャ５１４の進退方向に直角な歯面に形成されたテンショナ５００が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、図１０に示されるように、ハウジングに移動自在に支持されてチェーンに張力を付与するためにプランジャ付勢用ばねおよび高圧油室（図示されず）内の圧油が加える前進方向付勢力により前進するプランジャ５５１と、走行中のチェーンから後退方向に作用する反力（以下、「チェーン反力」という。）によるプランジャ５５１の後退を規制可能なラチェット機構５６０とを備えるラチェット式テンショナ５５０において、ラチェット機構５６０が、前記ハウジングに摺動自在に収容されてプランジャ５５１の進退方向に直交する摺動方向に移動するラチェット５６１と、プランジャ５５１に設けられてラチェット５６１のラチェット歯５６２と噛合い可能なラック歯５５２と、前記摺動方向でラチェット歯５６２がラック歯５５２と噛み合う噛合い方向にラチェット５６１を付勢するラチェット付勢用ばね５６６とを備えるものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２５５９６６４号公報（実用新案登録請求の範囲、図１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ラチェット式テンショナのラチェット機構が、プランジャの進退方向と直交する摺動方向に移動するラチェットを備える場合、ラック歯の１ピッチ（図１０においてピッチＰ５が相当する。）を最大のバックラッシュ量とするバックラッシュが存在する。
このため、前記前進方向付勢力に打ち勝つことで、プランジャがバックラッシュ量だけ後退してラック歯がラチェット歯と当接すること、および前記前進方向付勢力がチェーン反力に打ち勝つことでプランジャが前進することが繰り返されて、ラック歯とラチェット歯との当接による打音が発生し、また、バックラッシュによるプランジャの後退に起因してチェーンのバタツキが発生して、騒音が発生する。
【０００７】
ラチェット機構で発生する前述した打音およびチェーンのバタツキは、バックラッシュ量が大きくなるほど大きくなることから、バックラッシュ量を小さくするための一手段として、図１０に示されるように、ラック歯５５２の摺動面５５３の傾斜角α５を小さくすることが考えられる。
しかしながら、この傾斜角α５を小さくすると、図１０に一点鎖線で示されるように、ラック歯５５２ａのピッチＰ５ａが小さくなるので、プランジャの前進時にラック歯５５２ａと、該ラック歯５５２ａに対応した歯形のラチェット歯（図示されず）との当接頻度が高くなって、ラック歯とラチェット歯との間の摩擦により、プランジャが前進するときの迅速性が低下して、プランジャの追従性が低下し、チェーンへの張力付与の遅れが発生したり、ラック歯およびラチェット歯の摩耗量が増加するという問題があった。
【０００８】
一方、ラック歯５５２のピッチＰ５の減少を回避または抑制しながら傾斜角α５を小さくすると、図１０に二点鎖線で示されるように、ラック歯５５２ｂの歯丈（図１０において歯丈Ｈ５ｂが相当する。）が高くなる。
このため、摺動方向でのラチェットの移動量が増加して、ラチェット付勢用ばね５６６によるラチェット付勢力の変動量が大きくなって、プランジャの挙動が不安定化したり、またラック歯５５２ｂおよび該ラック歯５５２ｂに対応した歯形のラチェット歯（図示されず）の摩耗量が増加するという問題があった。
【０００９】
さらに、プランジャの後退時に、その後退速度が大きい場合には、後退しているプランジャにより駆動されて反噛合い方向に後退するラチェットの移動速度も大きくなる。このような場合、ラチェット歯がラック歯を乗り越えて（すなわち、ラック歯とラチェット歯との噛外れが生じて）、ラチェットが反噛合い方向から噛合い方向に移動を開始するときに、ラチェットの慣性に起因して噛合い方向へのラチェットの移動開始が遅れること（以下、「慣性によるラチェット移動遅れ」という。）がある。
そして、図１０に示されるように、ラック歯５５２のストップ面５５４が摺動方向に平行であるラック歯５５２を備えるラチェット機構５６０では、この慣性によるラチェット移動遅れが生じると、ラチェット歯５６２によるラック歯５５２の飛越し（以下、「ラック歯飛越し」という。）が発生して、ラチェット歯５６２による１つのラック歯５５２毎の噛合いが困難になるという問題があった。
【００１０】
また、前記前進方向付勢力に対するチェーン反力の相対的な大きさによっては、プランジャの後退時に、プランジャがバックラッシュ量だけ移動してラチェット歯とラック歯とが当接した後に、ラチェット歯がラック歯を乗り越えて、プランジャがさらに後退を続けることがある。
このような場合には、ラチェット歯とラック歯との当接により発生する打音およびチェーンのバタツキがより大きくなって、騒音が一層増加するという問題があった。
【００１１】
このように、プランジャの後退時にラチェット歯がラック歯を乗り越えてプランジャが後退し続ける挙動は、例えば、テンショナがエンジンに備えられて、このエンジンが備える圧油源から供給された外部圧油が導かれる高圧油室が、プランジャが収容される収容穴内でハウジングおよびプランジャ間に形成されている場合に、エンジン始動時などのように、エンジン停止中における前記高圧油室への空気の侵入などに起因して、該高圧油室にプランジャの後退を規制するための十分な油圧が存在していない低油圧状態、すなわち前記前進方向付勢力が過小である状態のときに発生する。
【００１２】
さらに、ラチェット式テンショナにおいて、チェーンの張力変動や、チェーンが取り付けられているエンジンの温度変化によるエンジン本体やチェーンの熱膨張などに起因して、チェーンの緩み時や伸長時に、プランジャが過度に前進した状態（以下、「過飛び出し状態」という。）になることがある。
そして、プランジャが過飛び出し状態になると、チェーンに過大張力が発生することから、この過大張力が発生しているチェーンからの反力によるプランジャの後退がラチェット歯とラック歯との噛合いにより規制されたままであると、チェーンは、過大張力が作用している状態（以下、「張力過多」という。）のまま走行することになり、チェーンへの負担や騒音が増加するという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、ラチェット機構のラック歯の摺動面の形状を工夫することにより、バックラッシュに起因する騒音低減を可能としながら、プランジャの前進の迅速性および追従性の向上、およびラチェット機構の耐久性の向上が可能なラチェット式テンショナを提供することである。
そして、本発明の他の目的は、さらに、ラック歯の摺動面の形状を工夫することにより、プランジャの挙動の安定化が可能なラチェット式テンショナを提供することである。
また、本発明の他の目的は、プランジャが後退する際に、ラチェットの慣性に起因する噛合い方向への移動開始の遅れのためにラチェット歯がラック歯を飛び越すことを防止するラチェット式テンショナを提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、ラック歯のストップ面の形状およびラチェット付勢力の大きさを工夫することにより、プランジャの後退に起因して発生する騒音の低減、および、過大張力に起因する巻掛け伝動体の負担および騒音の低減が可能なラチェット式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】
【００１４】
請求項１に係る発明は、ハウジングと、前記ハウジングに形成された収容穴内で進退方向に移動自在に支持されるとともに回転部材に巻き掛けられた巻掛け伝動体に張力を付与するために前記ハウジングから前記進退方向で前進するプランジャと、前記プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記ハウジングに設けられた収容空間内に摺動自在に収容されて前記進退方向と交差する摺動方向に移動するラチェットと、前記プランジャに設けられて前記ラチェットのラチェット歯と噛合い可能なラック歯と、前記ラチェット歯が前記ラック歯に噛み合うときの前記摺動方向での噛合い方向に前記ラチェットを付勢するラチェット付勢力を発生するラチェット付勢用ばねとを有し、前記巻掛け伝動体から後退方向に作用する反力による前記プランジャの後退を規制可能なラチェット機構と、を備えるラチェット式テンショナにおいて、前記ラック歯が、前記プランジャの後退方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向に対して反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜するストップ面と、前記プランジャの前進方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面とにより凹凸状に形成され、前記ラチェット歯が接触する接触面である前記摺動面が、前記ラチェット歯が前記噛合い方向に移動して前記ラック歯に進入するときに前記ラチェット歯の進入が始まる進入開始部と、前記進入が終了する進入終了部とを有し、前記摺動面が、前記進入開始部と前記進入終了部との間で、前記進退方向および前記摺動方向に平行な基準平面との交線が前記前進方向および前記反噛合い方向に凸状の曲線となる曲面であることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１５】
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、前記ラチェットの摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面の傾斜角が、前記進入終了部から前記進入開始部に向かうにつれて大きくなることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１６】
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、前記摺動面が、前記基準平面上で、前記進入開始部から前記進入終了部までの前記摺動面に沿った距離を二等分する中央部を境に、進入開始側領域と進入終了側領域とに分けられ、前記摺動面の傾斜角の増加率が、前記進入開始部から前記中央部に向かって１／２以上の領域である所定領域の全体において、前記進入開始部に近づくにつれて減少することにより、前述した課題を解決したものである。
【００１７】
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、前記ラチェット歯が、前記進入終了部において前記摺動面と面接触していることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１８】
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、前記ストップ面が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜していることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項２または請求項３に係る発明の構成に加えて、前記巻掛け伝動体に発生する張力が過大張力よりも小さいときの前記反力を第１反力であるとし、前記張力が前記過大張力であるときの前記反力を第２反力であるとき、前記ラチェット付勢力が、前記第１反力で発生する前記摺動方向の第１分力よりも大きく設定され、かつ前記第２反力で発生する前記摺動方向の第２分力よりも小さく設定されており、前記ラチェット歯が、前記反力が前記第１反力であるときに、前記ラック歯との噛合いにより前記プランジャの後退を規制し、前記反力が前記第２反力であるときに、前記ラチェットが前記反噛合い方向に摺動して前記ラチェット歯が前記ラック歯から噛み外れることにより前記プランジャの後退を許容することにより、前述した課題を解決したものである。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明の構成に加えて、前記ストップ面が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜しており、前記ラチェット歯が、前記反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜するストップ対向面と、前記反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動対向面とにより凹凸状に形成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【００２１】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明の構成に加えて、前記ストップ面の傾斜角が、前記摺動面の前記傾斜角よりも小さく形成されていることにより、前述した課題を解決したものである。
【００２２】
請求項９に係る発明は、請求項６から請求項８のいずれか１つに係る発明の構成に加えて、前記ハウジングが、前記回転部材を回転させるエンジンに取り付けられ、前記収容穴内で前記ハウジングと前記プランジャとの間には、前記エンジンの運転時に前記プランジャに油圧を作用させる圧油が供給される高圧油室が形成され、前記第１反力が、前記エンジンの始動時に発生する前記反力を含み、前記第２反力が、前記エンジンの始動後に発生する前記反力を含むことにより、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のラチェット式テンショナは、ハウジングと、ハウジングに形成された収容穴内で進退方向に移動自在に支持されるとともに回転部材に巻き掛けられた巻掛け伝動体に張力を付与するためにハウジングから進退方向で前進するプランジャと、プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、巻掛け伝動体から後退方向に作用する反力によるプランジャの後退を規制可能なラチェット機構とを備え、ラチェット機構が、ハウジングに設けられた収容空間内に摺動自在に収容されて進退方向と交差する摺動方向に移動するラチェットと、プランジャに設けられてラチェットのラチェット歯と噛合い可能なラック歯と、ラチェット歯がラック歯に噛み合うときの摺動方向での噛合い方向にラチェットを付勢するラチェット付勢力を発生するラチェット付勢用ばねを有することにより、プランジャ付勢手段で付勢されて前進するプランジャで巻掛け伝動体に張力を与え、ラチェット付勢力を発生するラチェット付勢用ばねで付勢されるラチェットのラチェット歯とラック歯とを有するラチェット機構で巻掛け伝動体からの反力によるプランジャの後退を規制することができるばかりでなく、以下のような、本発明に特有の効果を奏することができる。
【００２４】
すなわち、請求項１に係る発明のラチェット式テンショナによれば、前記ラック歯が、
前記プランジャの後退方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向に対して反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜するストップ面と、前記プランジャの前進方向に面するとともに前記ラチェットの摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面とにより凹凸状に形成され、ラチェット歯が接触する接触面である摺動面が、ラチェット歯が噛合い方向に移動してラック歯に進入するときにラチェット歯の進入が始まる進入開始部と、進入が終了する進入終了部とを有し、摺動面が、進入開始部と進入終了部との間で、進退方向および摺動方向に平行な基準平面との交線が前進方向および反噛合い方向に凸状の曲線となる曲面であることにより、該基準平面上で進入開始部と進入終了部とを結ぶ仮想直線よりも前進方向および反噛合い方向側に突出している分、進退方向でのストップ面と摺動面との間隔が小さくなり、バックラッシュによる進退方向でのプランジャの移動量が小さくなるので、ラック歯のピッチを過度に小さくすることなく、バックラッシュ量を小さくすることが可能になって、バックラッシュに起因するラチェット機構の打音による騒音を低減することができ、さらに巻掛け伝動体のバタツキが抑制されて、このようなバタツキに起因する騒音を低減することができるうえ、バックラッシュ量を小さくするために、ピッチを過度に小さくする必要がないことから、ピッチが過度に小さい場合におけるプランジャの進退方向での移動することによるラック歯とラチェット歯との過度の摩擦の発生が防止されるので、プランジャの円滑な前進を確保できて、プランジャの前進時の迅速性を向上させること、および巻掛け伝動体の振れに対するプランジャの前進時の追従性を向上させることができ、しかも、ラック歯およびラチェット歯の摩耗の進行の抑制による摩耗量の増加を防止して、ラチェット機構の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
請求項２に係る発明のラチェット式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、次の効果が奏される。
ラチェットの摺動方向で噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する摺動面の傾斜角が、進入終了部から進入開始部に向かうにつれて大きくなることにより、摺動面の傾斜角が進入終了部寄りで小さくなることから、ラック歯の所要のピッチを確保しながら、バックラッシュ量を小さくすることが可能になるので、バックラッシュに起因する騒音を低減することができ、また、摺動面の傾斜角が進入開始部寄りで大きくなることから、ラック歯のピッチが同じとした場合に、摺動面が進入終了部付近での傾斜角で傾斜している平面であるときに比べて、ラック歯の歯丈の増加を抑制できるので、ラック歯の所要のピッチを確保しながら、ラック歯による摺動方向でのラチェットの移動量の増加を抑制して、プランジャの安定した挙動を確保することができる。
さらに、摺動面の傾斜角が進入開始部寄りで大きくなることで、ラック歯の歯丈の増加を抑制できるので、ラチェットの移動量の増加によるラチェット付勢用ばねのラチェット付勢力の変動量の増大を防止して、摺動するプランジャの挙動の安定性を確保することができ、また、摺動面の傾斜角が一定である場合に比べて、ラチェット付勢力の増大が抑制されるので、ラチェット歯がラック歯を乗り越えるときの荷重が低減し、ラチェット付勢力の増大に起因するプランジャの前進速度の低下が抑制されて、巻掛け伝動体の振れに対するプランジャの追従性を向上させることができるとともに、ラック歯およびラチェット歯の摩耗量の増加が防止されて、ラチェット機構の耐久性を向上させることができる。
【００２６】
請求項３に係る発明のラチェット式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、次の効果が奏される。
ラック歯の前記摺動面が、基準平面上で、進入開始部から進入終了部までの摺動面に沿った距離を二等分する中央部を境に、進入開始側領域と進入終了側領域とに分けられ、前記傾斜角の増加率が、進入開始部から中央部に向かって１／２以上の領域である所定領域の全体において、進入開始部に近づくにつれて減少することにより、進入開始部に達するまで進入開始部に近づくにつれて傾斜角の増加率が減少することから、後退するプランジャによりラチェットが反噛合い方向に移動するときの移動速度を小さくすることができるので、ラック歯とラチェット歯とが噛み外れた後に噛合い方向への移動を開始するときのラチェットの慣性の影響が小さくなるため、プランジャの後退速度が大きい場合に慣性によるラチェット移動遅れ（すなわち、ラチェットの慣性に起因する噛合い方向への移動開始の遅れ）が生じたとしても、ラチェット歯によるラック歯飛越しを防止することが可能になって、ラック歯の１歯毎の後退が確実に行われて、プランジャの過度の後退を防止することができる。
【００２７】
請求項４に係る本発明のラチェット式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、次の効果が奏される。
ラチェット歯が進入終了部においてラック歯の摺動面と面接触していることにより、ラチェット歯が進入終了部で摺動面に接触している噛合い状態で、進退方向でのプランジャの移動の抑制効果が高められて、バックラッシュに起因する騒音を低減することができ、またラック歯とラチェット歯との接触圧の低減が可能になるので、互いに接触するラック歯およびラチェット歯の摩耗を低減することができる。
【００２８】
請求項５に係る本発明のラチェット式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、次の効果が奏される。
ラック歯のストップ面が反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜していることにより、慣性によるラチェット移動遅れが生じたとしても、反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜していないストップ面を有するラック歯に比べて、進退方向でのストップ面の形成範囲が大きくなるので、ラック歯飛越しを防止することができる。
【００２９】
請求項６に係る本発明のラチェット式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、次の効果が奏される。
巻掛け伝動体に発生する張力が過大張力よりも小さいときの前記反力を第１反力であるとし、前記張力が前記過大張力であるときの前記反力を第２反力であるとき、ラチェット付勢力が、第１反力で発生する摺動方向の第１分力よりも大きく設定され、かつ第２反力で発生する摺動方向の第２分力よりも小さく設定されており、ラチェット歯が、前記反力が第１反力であるときに、ラック歯との噛合いによりプランジャの後退を規制し、前記反力が第２反力であるときに、ラチェットが反噛合い方向に摺動してラチェット歯がラック歯から噛み外れることによりプランジャの後退を許容することにより、巻掛け伝動体に発生する張力が過大張力よりも小さいときに、巻掛け伝動体にプランジャを後退させる第１反力が発生すると、ラチェット付勢力がラチェットに作用して、ラチェット歯がプランジャのラック歯と噛み合うため、プランジャの後退方向の動きが規制されて、その後退変位が阻止されるので、ラック歯とラチェット歯との当接による打音による騒音および巻掛け伝動体のバタツキによる騒音を低減することができ、さらに、プランジャ付勢用ばねによる付勢力が単にプランジャを突出付勢させる付勢力のみで充足されるため、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばねやオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ自体を小型化することができる。
【００３０】
また、ラチェット付勢用ばねのラチェット付勢力が巻掛け伝動体の張力過多時にプランジャを後退させる第２反力で発生するラチェットの摺動方向の第２分力より小さく設定されていることにより、張力過多時にプランジャを後退させる第２反力が発生すると、ラチェット付勢力がラチェットのラチェット歯に作用してラチェットのラチェット歯とプランジャのラック歯とが噛み外れ、ラチェットが第２分力よりも大きくなるまでプランジャを後退させるため、巻掛け伝動体の張力過多によってバックラッシュが生じたプランジャの後退方向の動きを規制せず後退変位を許容して、過大張力に起因する張力過多時の巻掛け伝動体の負担および騒音を低減することおよびプランジャの焼き付きを防止することができ、さらに、ラチェット付勢力を調整することにより過大張力による噛み外れのタイミングが調整可能になるため、プランジャの焼き付きを確実に防止することができる。
【００３１】
請求項７に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、請求項６に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
ラック歯のストップ面が反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜していることにより、慣性によるラチェット移動遅れが生じたとしても、反噛合い方向に向かって前記前進方向に傾斜していないストップ面を有するラック歯に比べて、進退方向でのストップ面の形成範囲が大きくなるので、ラック歯飛越しを防止することができる。
また、ラック歯がラチェットの反噛合い方向に対して前進方向に傾斜するストップ面と反噛合い方向に対して後退方向に傾斜する摺動面とで凹凸状に形成されているとともに、ラチェット歯がラチェットの反噛合い方向に対して前進方向に傾斜するストップ対向面と反噛合い方向に対して後退方向に傾斜する摺動対向面とで凹凸状に形成されていることにより、張力過多時にプランジャを後退させる第２反力が発生すると、この第２反力がプランジャ側のストップ面を介してラチェットのストップ対向面に分力として作用し、このラチェットのストップ対向面に作用した分力がラチェットの摺動方向の更に小さな分力としてラチェットのラチェット歯をプランジャのラック歯と噛み外れるように作用し、プランジャのラック歯がラチェットのストップ対向面を経て摺動対向面を滑動して１歯分戻すため、張力過多時にラチェットのラチェット歯とプランジャのラック歯に生じがちな歯欠けなどの摩損を防止しつつ、プランジャの後退方向の動きを規制せず後退変位を円滑に許容することができるとともにラチェット付勢ばねに対する過度の衝撃も回避して優れた耐久性を発揮することができる。
【００３２】
請求項８に係る発明のラチェット式テンショナによれば、請求項７に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
ラック歯のストップ面の傾斜角が、ラック歯の摺動面の傾斜角よりも小さく形成されていることにより、プランジャを後退させる第１反力が発生してもプランジャのラック歯とラチェットのラチェット歯との噛外れが阻止されるため、プランジャの後退が阻止されて、プランジャの後退に起因して発生する騒音を低減することができる。
【００３３】
請求項９に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、請求項６から請求項８のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
プランジャのハウジングが、巻掛け伝動体が巻掛けられた回転部材を回転させるエンジンに取り付けられ、プランジャが収容される収容穴内でハウジングとプランジャとの間には、プランジャに油圧を作用させる圧油がエンジンの運転時に供給される高圧油室が形成され、第１反力がエンジンの始動時に発生する前記反力を含み、第２反力が記エンジンの始動後に発生する巻掛け伝動体からの反力を含むことにより、高圧油室内の油圧が第１反力に対向するのに十分でない低油圧状態、すなわちプランジャ付勢用ばねおよび高圧油室内の圧油による前進方向付勢力が過小状態にあるエンジン始動時にプランジャを後退させようとする第１反力が発生したときに、ラック歯とラチェット歯との噛外れが阻止されるため、エンジン始動時にプランジャの後退が阻止されるので、プランジャの後退に起因して発生する騒音を低減することができ、また、エンジン始動後での張力過多時にプランジャを後退させる第２反力が発生したときに、プランジャの後退が許容されるため、過大張力を速やかに減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例であるラチェット式テンショナの使用態様図。
【図２】図１のテンショナの断面図。
【図３】図１のテンショナのプランジャが前進するときのラック歯とラチェット歯との噛合い状態を説明する図。
【図４】エンジン始動時にプランジャの後退が阻止されるときのラック歯とラチェット歯との噛合い状態を説明する図。
【図５】タイミングチェーンの張力過多時にプランジャが後退を開始するときのラック歯とラチェット歯との噛合い状態を説明する図。
【図６】タイミングチェーンの張力過多時にプランジャが後退しているときのラック歯とラチェット歯との噛合い状態を説明する図。
【図７】タイミングチェーンの張力過多時にプランジャが後退を終了したときのラック歯とラチェット歯との噛合いを説明する図。
【図８】図２のラック歯およびラチェット歯を中心とする拡大図。
【図９】従来のテンショナの断面図。
【図１０】従来の別のテンショナの要部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のラチェット式テンショナは、ハウジングと、前記ハウジングに形成された収容穴内で進退方向に移動自在に支持されるとともに回転部材に巻き掛けられた巻掛け伝動体に張力を付与するために前記ハウジングから前記進退方向で前進するプランジャと、前記プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢用ばねと、前記ハウジングに設けられた収容空間内に摺動自在に収容されて前記進退方向と交差する摺動方向に移動するラチェットと前記プランジャに設けられて前記ラチェットのラチェット歯と噛合い可能なラック歯と前記ラチェット歯が前記ラック歯に噛み合うときの前記摺動方向での噛合い方向に前記ラチェットを付勢するラチェット付勢力を発生するラチェット付勢手段とを有し、前記巻掛け伝動体から後退方向に作用する反力による前記プランジャの後退を規制可能なラチェット機構と、を備え、前記ラック歯が、前記後退方向に面するストップ面と、前記前進方向に面するとともに前記摺動方向で前記噛合い方向とは反対方向の反噛合い方向に向かって前記後退方向に傾斜する摺動面とにより凹凸状に形成され、前記ラチェット歯が接触する接触面である前記摺動面が、前記ラチェット歯が前記噛合い方向に移動して前記ラック歯に進入するときに前記ラチェット歯の進入が始まる進入開始部と、前記進入が終了する進入終了部とを有し、前記摺動面が、前記進入開始部と前記進入終了部との間で、前記進退方向および前記摺動方向に平行な基準平面との交線が前記前進方向および前記反噛合い方向に凸状の曲線となる曲面であることにより、バックラッシュに起因する騒音低減を可能としながら、プランジャの前進の迅速性、プランジャの挙動の安定化およびラチェット機構の耐久性の向上が可能であるものであれば、いかなる構成のものであっても何ら構わない。
【００３６】
例えば、摺動面を構成する曲面は、その交線が異なる曲率の複数の円弧により構成される複合湾曲面であってもよく、また、その交線が異なる傾斜角の直線から構成される複合平面であってもよい。
進退方向と摺動方向との交差は、直交以外の形態でもよい。
巻掛け伝動体は、エンジンのタイミングチェーン以外のチェーンまたはベルトであってもよく、また、エンジン以外の機械の巻掛け伝動装置に備えられてもよい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例を、図１〜図８を参照して説明する。
本発明の実施例に係るラチェット式テンショナ１００の使用態様図である図１を参照すると、テンショナ１００は、機械としてのエンジン（図示されず）に備えられ、該エンジンの駆動軸であるクランクシャフトにより回転駆動される駆動側のスプロケットＳ１と、被駆動軸である１対のカムシャフトにそれぞれ固定されている１対の被駆動側のスプロケットＳ２とに巻き掛けられている帯状の巻掛け伝動体としての無端のチェーンであるタイミングチェーンＣの弛み側で機械本体としてのエンジン本体に取り付けられている。
ここで、スプロケットＳ１、１対の被駆動側のスプロケットＳ２およびタイミングチェーンＣは、巻掛け伝動装置を構成する。
【００３８】
テンショナ１００において、そのハウジング１１０から進退方向で前進・後退自在に突出しているプランジャ１２０が、エンジン本体に揺動自在に支持されている可動レバーＡの揺動端近傍の背面を押圧することにより、可動レバーＡを介してタイミングチェーンＣの弛み側に張力を付与している。
タイミングチェーンＣの張り側にはタイミングチェーンＣの走行を案内する固定ガイドＧがエンジン本体に取り付けられている。
【００３９】
図１において、駆動側の回転部材であるスプロケットＳ１が矢印の方向に回転すると、タイミングチェーンＣが矢印の方向に走行し、このタイミングチェーンＣの走行によって、被駆動側の回転部材であるスプロケットＳ２が矢印の方向に回転し、スプロケットＳ１の回転がスプロケットＳ２に伝達される。
【００４０】
テンショナ１００の断面図である図２に示されるように、テンショナ１００は、エンジン本体から供給された外部圧油を導入する油供給路１１１が形成されたハウジング１１０と、該ハウジング１１０に進退方向に往復移動自在に支持されるとともに走行状態にあるタイミングチェーンＣ（図１参照）に張力を付与するためにハウジング１１０に形成された収容穴１１２から進退方向で前進する円柱状のプランジャ１２０と、収容穴１１２内においてハウジング１１０とプランジャ１２０の中空部１２１との間に形成される高圧油室１３１に配置されてプランジャ１２０を前進方向に付勢するプランジャ付勢用ばね１３０と、収容穴１１２に組み込まれて高圧油室１３１内から油供給路１１１への圧油の逆流を阻止する逆止弁ユニット１４０と、タイミングチェーンＣ（図１参照）から後退方向に作用する反力Ｆ（図４参照）によりプランジャ１２０が進退方向で後退することを規制可能なラチェット機構Ｒとを備える。
【００４１】
前記外部圧油は、テンショナ１００の外部から油供給路１１１を介して高圧油室１３１に導かれる圧油であり、エンジンに備えられて該エンジンの運転および停止に対応して作動および停止が行われる圧油源であるオイルポンプから供給される。
これにより、高圧油室１３１への外部圧油の供給は、エンジンの運転時に行われ、エンジンの停止時に停止される。
プランジャ付勢用ばね１３０および高圧油室１３１内の圧油は、プランジャ１２０を前進方向に付勢するプランジャ付勢手段を構成する。
そして、プランジャ付勢用ばね１３０の付勢力および高圧油室１３１内の圧油の油圧は、プランジャ１２０を前進方向に付勢する前進方向付勢力（以下、「前進方向付勢力」という。）を形成する。
【００４２】
ラチェット機構Ｒは、ハウジング１１０に設けられた収容空間としてのラチェット収容穴１１３内に摺動自在に嵌挿された状態で摺動方向に摺動するラチェット１５０と、ラチェット１５０に設けられた１以上の所定数の、ここでは複数としての２つのラチェット歯１５１と噛合い可能にプランジャ１２０の外周面の一部分に設けられた複数のラック歯１２２と、ラチェット歯１５１がラック歯１２２と噛み合うときの摺動方向である噛合い方向にラチェット１５０を付勢するラチェット付勢力Ｆｓ（以下、「付勢力Ｆｓ」という。）を発生するラチェット付勢用ばね１６０と、ラチェット収容穴１１３に嵌め込まれてラチェット付勢用ばね１６０を着座させるばね係止用プラグ１７０とを有する。
ここで、ラック歯１２２とラチェット歯１５１を備えるラック機構Ｒには、バックラッシュが存在する。このバックラッシュでの最大バックラッシュ量は、ラック歯１２２のピッチＰに相当する。
そして、このようなテンショナ１００の構成により、プランジャ付勢用ばね１３０および高圧油室１３１内の圧油で付勢されて前進するプランジャ１２０がタイミングチェーンＣに張力を与え、付勢力Ｆｓを発生するラチェット付勢用ばね１６０で付勢されるラチェット１５０のラチェット歯１５１とラック歯１２２とを有するラチェット機構ＲがタイミングチェーンＣからの反力によるプランジャ１２２の後退を規制することができる。
【００４３】
円柱状のラチェット収容穴１１３内で移動するラチェット１５０は、ラチェット歯１５１のほかに、外周面１５３を有する円柱状のラチェット本体１５２を有する。ラチェット本体１５２は、ラチェット１５０において、外周面１５３を形成している部分である。
ラチェット歯１５１はラチェット１５０のプランジャ側端部を構成する。
【００４４】
ここで、摺動方向は、進退方向に交差する方向、本実施例では進退方向に直交する方向である。
そして、噛合い方向は、ラチェット歯１５１がラック歯１２２に噛み合うときのラチェット１５０の摺動方向、すなわちラチェット１５０がプランジャ１２０に近づく方向であり、反噛合い方向は、噛合い方向とは反対方向であって、ラチェット歯１５１がラック歯１２２から噛み外れるときのラチェット１５０の摺動方向、すなわちラチェット１５０がプランジャ１２０から遠ざかる方向である。
【００４５】
また、部材などにおける「プランジャ側」は、該部材などにおいて、摺動方向でプランジャ１２０に近い位置を意味し、また「反プランジャ側」は、摺動方向でプランジャ側とは反対側の、すなわちプランジャ１２０から遠い位置を意味するものとする。
【００４６】
逆止弁ユニット１４０の具体的なユニット構造は、収容穴１１２の後退方向側端部に組み込まれて、油供給路１１１から高圧油室１３１内への外部圧油の導入を許容する一方で高圧油室１３１内から油供給路１１１へ圧油の逆流を阻止するものであれば、公知の如何なるものであっても差し支えない。
本実施例では、ハウジング１１０の油供給路１１１に繋がる油路１４１ａを有するボールシート１４１と、このボールシート１４１の弁座１４１ｂに着座するチェックボール１４２と、このチェックボール１４２をボールシート１４１に押圧付勢するボール付勢用ばね１４３と、このボール付勢用ばね１４３を支持し且つチェックボール１４２の移動量を規制する鐘状リテーナ１４４とから構成された逆止弁ユニット１４０が採用されている。
【００４７】
ラチェット付勢用ばね１６０は、ラチェット本体１５２に設けられたばね収容穴１５２ａ内挿入されて、摺動方向に沿ってラチェット１５０と同心状に配置されている。
ばね係止用プラグ１７０は、その外周部に、ラチェット収容穴１１３の反プランジャ側端部に嵌め込まれて抜止めのための弾力性を発揮する多数の突出舌片１７１を有する抜止め用座金であるとともに、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓ（図３〜図５参照）を設定する付勢力設定部でもある。
【００４８】
図１のテンショナ１００のプランジャ１２０が前進するときのラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛合い状態を説明する図である図３、エンジン始動時にプランジャ１２０の後退が阻止されるときのラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛合い状態を説明する図である図４、タイミングチェーンＣの張力過多時に、プランジャ１２０が後退を開始するときのラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛合い状態を説明する図である図５を主に参照し、必要に応じて図１，図２を併せて参照して、ラック歯１２２とラチェット歯１５１とラチェット付勢用ばね１６０との相互関係について説明する。
【００４９】
図３に示されるように、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓは、エンジン始動時およびエンジン始動後の通常運転時（すなわち、タイミングチェーンＣが後述する張力過多でないときのエンジン運転時）において、プランジャ付勢用ばね１３０および高圧油室１３１内の圧油の油圧に基づいてプランジャ１２０に作用する前進力Ｆａ（前記前進方向付勢力とタイミングチェーンＣからの反力の合力である。）によりプランジャ１２０が前進して突出する際、ラック歯１２２およびラチェット歯１５１を通じラチェット１５０に作用する該前進力Ｆａの反噛合い方向の分力ｆａよりも、常に小さくなるように設定されている。
そして、分力ｆａが、付勢力Ｆｓと摩擦力との合力に打ち勝つと、プランジャ１２０は、ラチェット１５０を反噛合い方向に押し戻しながら可動レバーＡ（図１参照）に追従して前進する。なお、図３には、プランジャ１２０が前進する前のプランジャ１２０の前端部およびラチェット１５０の位置が二点鎖線で示されている。
ここで、前記摩擦力は、ラック歯１２２とラチェット歯１５１との間で作用する摺動方向での摩擦力である。
【００５０】
一方、図４に示されるように、付勢力Ｆｓは、タイミングチェーンＣから可動レバーＡを介してプランジャ１２０を後退させようとする反力Ｆ（前進方向付勢力とタイミングチェーンＣからの反力の合力である。）が第１反力Ｆ１であるときに、ラック歯１２２およびラチェット歯１５１を通じラチェット１５０に作用する第１反力Ｆ１の反噛合い方向の第１分力ｆ１以上の大きさに設定されている。
ここで、第１反力ｆ１は、タイミングチェーンＣの第１走行状態、例えば、高圧油室１３１が低油圧状態にあるときとしてのエンジン始動時、および、エンジン始動後の通常運転時での走行状態における反力Ｆである。
また、前記低油圧状態は、高圧油室１３１への前記外部圧油の供給が行われないエンジン停止中での高圧油室１３１への空気の侵入などに起因して、高圧油室１３１にプランジャ１２０の後退を規制するための十分な油圧が存在していない状態、つまり高圧油室１３１内の油圧が第１反力Ｆ１に対向するのに十分でない状態、すなわち前進方向付勢力過小状態である。
【００５１】
このため、エンジン始動時およびエンジン始動後の通常運転時において、タイミングチェーンＣ（図１参照）からプランジャ１２０を後退させようとする第１反力Ｆ１が発生するときには、付勢力Ｆｓと前記摩擦力との合力が第１分力ｆ１よりも大きくなるような付勢力Ｆｓがラチェット１５０に作用するので、ラチェット歯１５１がラック歯１２２と噛み合って、バックラッシュによるプランジャ１２０の後退の後に、プランジャ１２０の後退方向の移動を規制して後退変位を阻止する。
【００５２】
また、図５に示されるように、付勢力Ｆｓは、反力Ｆが第２反力であるときに、ラック歯１２２およびラチェット歯１５１を通じラチェット１５０に作用する第２反力Ｆ２の反噛合い方向の第２分力ｆ２よりも小さく設定されている。
ここで、第２反力Ｆ２は、タイミングチェーンＣの第２走行状態、例えばエンジン始動後（したがって、高圧油室１３１が圧油で満たされているとき）に、タイミングチェーンＣの張力変動やエンジンの温度変化によるエンジン本体やタイミングチェーンＣの熱膨張などに起因して、タイミングチェーンＣの伸長時にプランジャ１２０が過大に前進する状態（すなわち、過飛び出し状態）になって、タイミングチェーンＣに過大張力が発生する張力過多時での走行状態における反力Ｆである。
したがって、第１反力Ｆ１は、タイミングチェーンＣに発生する張力が前記過大張力よりも小さいときの反力である。そして、第２反力Ｆ２は第１反力Ｆ１よりも大きい。
【００５３】
このため、エンジン始動後のタイミングチェーンＣの張力過多時に、タイミングチェーンＣからプランジャ１２０を後退させようとする第２反力Ｆ２が発生するときには、第２分力ｆ２が、付勢力Ｆｓと前記摩擦力との合力よりも大きくなる。
そして、タイミングチェーンＣの張力過多時にプランジャ１２０が後退しているときのラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛合い状態を説明する図６に示されるように、ラチェット１５０が反噛合い方向に摺動し、ついにはラチェット歯１５１とラック歯１２２とが噛み外れる。
そして、タイミングチェーンＣの張力過多時に、プランジャ１２０が後退を終了したときのラック１２２歯とラチェット歯１５１との噛合いを説明する図７に示されるように、反力Ｆが第１反力Ｆ１になって、第１分力ｆ１がラチェット１５０に作用するようになるまで、プランジャ１２０がラック歯１２２の１歯分もしくは数歯分だけ後退する。
このように、テンショナ１００は、タイミングチェーンＣの張力過多時には、バックラッシュによるプランジャ１２０の後退の後も、該プランジャ１２０の後退方向の移動を規制せず、後退変位を許容するようになっている。
【００５４】
したがって、プランジャ付勢用ばね１３０の付勢力は、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓよりも大きいが、プランジャ１２０を前進させるために付勢する付勢力であればよく、このような範囲で付勢力Ｆｓを調整することによってエンジン始動後のチェーンの張力過多による噛み外れのタイミングを調整することも可能である。
【００５５】
第１，第２分力ｆ１，ｆ２について、さらに詳細に説明する。
テンショナ１００において、図３〜図５に示されるように、ラック歯１２２は、ラチェット１５０の摺動方向に対して反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜する歯面であるストップ面１２２ａとラチェット１５０の摺動方向に対して反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する歯面である摺動面１２２ｂとを有し、これらトップ面１２２ａと摺動面１２２ｂとにより凹凸状に形成されている。
本実施例において、ストップ面１２２ａは平面から構成され、摺動面１２２ｂは曲面１８０から構成される。
そして、ラチェット歯１５１は、ラチェット１５０の摺動方向に対して反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜する歯面であるストップ対向面１５１ａとラチェット１５０の摺動方向に対して反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する歯面である摺動対向面１５１ｂとで凹凸状に形成されている。
【００５６】
そして、摺動方向に対してストップ面１２２ａが前進方向に傾斜する角度であるストップ面１２２ａの傾斜角θ（図２，図４，図５参照）は、摺動方向に対して摺動面１２２ｂが後退方向に傾斜する角度である摺動面１２２ｂの傾斜角α（図２，図３参照）よりも小さく設定されている。
例えば、傾斜角θは３０°以下の角度であり、傾斜角αは９０°未満の角度である。
【００５７】
なお、特許請求の範囲および明細書の記載において、傾斜角θ，αは、進退方向および摺動方向に平行な平面である基準平面（以下、「基準平面」という。）上において、該基準平面とストップ面１２２ａおよび摺動面１２２ｂとのそれぞれの交線（以下、「交線」という。）上での接線と、基準平面上での摺動方向との間の角度であるとする。
なお、交線は、例えば、図３，図８において、曲線１８０として示されている。
【００５８】
傾斜角θは、プランジャ１２０に対して、第１反力Ｆ１が作用するときに、ラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛外れを阻止して、プランジャ１２０の後退を阻止するように、かつ第２反力Ｆ２が作用するときに、ラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛外れ許容して、プランジャ１２０の後退を許容するように実験やシミュレーションなどにより決定される。
そして、ストップ面１２２ａが傾斜角θを有することにより、傾斜角θがないストップ面を有するラック歯に比べて、進退方向でのストップ面１２２ａの形成範囲が大きくなる。
また、傾斜角αは、プランジャ１２０に対して、前進力Ｆａ（図３参照）が作用するときに、ラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛外れ許容して、プランジャ１２０の前進を許容するように、実験やシミュレーションなどにより決定される。
【００５９】
そして、エンジンの運転時において、テンショナがタイミングチェーンＣに張力を付与するためにプランジャ１２０が前進するとき、図３に示されるように、プランジャ１２０に作用する前進力Ｆａで発生するラチェット１５０の摺動方向の分力ｆａと付勢力Ｆｓと大小関係は、
ｆａ＝Ｆａ×ｃｏｓα×ｓｉｎα
ｆａ＞Ｆｓ
となる。
【００６０】
また、エンジン始動時などにプランジャ１２０の後退を阻止するとき、図４に示されるように、エンジン始動時にタイミングチェーンＣからプランジャ１２０に作用する第１反力Ｆ１で発生するラチェット１５０の摺動方向の第１分力ｆ１と付勢力Ｆｓと大小関係は、一例として、
ｆ１＝Ｆ１×ｃｏｓθ×ｓｉｎθ
ｆ１＜Ｆｓ
となる。
【００６１】
一方、エンジンの温度変化などでプランジャ１２０が過剰に前進する過飛び出し状態になって、タイミングチェーンＣに過大張力が発生して、プランジャ１２０の後退を許容するとき、図５に示されるように、タイミングチェーンＣからプランジャ１２０に作用する第２反力Ｆ２で発生する第２分力ｆ２と付勢力Ｆｓと大小関係は、
ｆ２＝Ｆ２×ｃｏｓθ×ｓｉｎθ
ｆ２＞Ｆｓ
となる。
【００６２】
これにより、タイミングチェーンＣの張力過多時にタイミングチェーンＣからプランジャ１２０を後退させる第２反力Ｆ２が発生すると、この第２反力Ｆ２がストップ面１２２ａを介してストップ対向面１５１ａに摺動方向の第２分力ｆ２として、ラチェット歯１５１をラック歯１２２と噛み外れるように作用し、図６，図７に示されるように、ラック歯１２２がストップ対向面１５１ａを経て摺動対向面１５１ｂを滑動して１歯分もしくは数歯分戻すようになっている。
【００６３】
次に、図２、および図２の要部拡大図である図８を主に参照して、ラチェット機構Ｒを中心に、テンショナ１００についてさらに説明する。なお、図８では、断面図であるラチェット１５０のハッチングが省略されている。
ラック歯１２２の１ピッチＰ（図３参照）を最大バックラッシュ量とするバックラッシュが存在するラチェット機構Ｒにおいて、ラック歯１２２の摺動面１２２ｂは、ラチェット１５０が噛合い方向に移動し、ラチェット歯１５１がラック歯１２２に進入するときに、ラチェット歯１５１が接触する接触面である。
【００６４】
摺動面１２２ｂは、ラック歯１２２へのラチェット歯１５１の進入が始まる進入開始部１２３と、ラチェット歯１５１の前記進入が終了する進入終了部１２４とを有する。
進入開始部１２３は、摺動面１２２ｂにおいてラチェット歯１５１がラック歯１２２への進入を開始する部位、すなわち、摺動面１２２ｂ上でラチェット歯１５１が噛合い方向に移動を開始する部位である。
また、進入終了部１２４は、摺動面１２２ｂにおいてラチェット歯１５１がラック歯１２２への進入を終了する部位、すなわち、ラチェット１５０が噛合い方向での最大突出位置（図２，図４，図５に示される位置である。）を占めて、摺動面１２２ｂ上でラチェット歯１５１が噛合い方向に移動しなくなるとともに、摺動方向で進入開始部１２３から最も離れている部位である。
【００６５】
摺動面１２２ｂは、進入開始部１２３と進入終了部１２４との間で、前進方向および反噛合い方向に向かって凸となる凸状の曲面１８０により構成される。
このため、摺動面１２２ｂは、進入開始部１２３と進入終了部１２４との間で、基準平面との交線が前進方向および反噛合い方向に向かって凸となる凸状の曲線１９０である。
なお、特許請求の範囲および明細書の記載において、「曲面」は平面を含み、したがって前記交線に関する「曲線」は直線を含むものとする。
【００６６】
摺動面１２２ｂ（したがって、曲面１８０）は、任意の基準平面上で、摺動面１２２ｂ（または、曲線１９０）に沿った進入開始部１２３から進入終了部１２４までの距離を二等分する中央部１２５を境に、進入開始側領域Ｅ１と進入終了側領域Ｅ２とに分けられる。
摺動面１２２ｂは、本実施例では、進入開始側領域Ｅ１から中央部１２５を越えて進入終了側領域Ｅ２の一部に達する第１曲面１８１（図８では第１曲線１９１として示される。）と、該第１曲面１８１に連なる第２曲面１８２（図８では第２曲線１９２として示される。）とから構成される。
【００６７】
第１曲面１８１は、第１曲線１９１が１つの曲率で規定される円弧となる円柱面または湾曲面であり、第２曲面１８２は、進入終了部１２４が含まれる平面１８３（図８では直線１９３として示される。）を有する。
したがって、ラチェット歯１５１は、進入終了部１２４において、ラック歯１２２と噛合い状態にあり、摺動面１２２ｂと面接触する。
また、第１曲面１８１と第２曲面１８２との境界部１２６で、第２曲線１９２は直線であり、円弧である第１曲線１９１の接線である。
そして、境界部１２６は進入終了側領域Ｅ２に位置する。この構造により、第１曲面１８１による摺動面１２２ｂの形状の設定の自由度を大きくすることができる。
さらに、境界部１２６から進入開始部１２３に向かうにつれて傾斜角αが大きくなる領域を広くすることができるので、反噛合い方向に移動するラチェット１５０の移動速度を緩やかに小さくすることが容易になって、慣性によるラチェット移動遅れの減少に寄与する。
【００６８】
進入開始部１２３での傾斜角αである進入傾斜角α１は、傾斜角αの最大傾斜角であり、進入終了部１２４での傾斜角αである終了傾斜角α２は、傾斜角αの最小傾斜角である。そして、進入傾斜角α１は終了傾斜角α２よりも大きい。
進入開始側領域Ｅ１における傾斜角αは、所定角度（例えば、５０°）以上で、９０°未満である。進入傾斜角α１は、７０°以上であり、本実施例では８０°以上である。
進入終了側領域Ｅ２における傾斜角αは、前記所定角度未満である。
【００６９】
また、終了傾斜角α２は、基準平面上で、進入開始部１２３と進入終了部１２４とを通る仮想直線１９８と摺動方向との間の仮想傾斜角βよりも小さく、開始傾斜角α１は該仮想傾斜角βよりも大きい。
そして、図８から明らかなように、摺動面１２２ｂが仮想直線１９８で規定される場合に比べて、摺動面１２２ｂが進退方向および反噛合い方向に凸となる曲線１９０により規定される（すなわち、曲面１８０により構成される）ことにより、中央部１２５を中心にして進入開始側領域Ｅ１および進入終了側領域Ｅ２に亘って、進退方向でのストップ面１２２ａと摺動面１２２ｂとの間隔が小さくなり、したがってバックラッシュ量が小さくなる。
【００７０】
そして、傾斜角αは、境界部１２６から中央部１２５を経て進入開始部１２３に向かうにつれて、したがって進入開始領域Ｅ１の全体において進入開始部１２３に向かうにつれて、連続的に大きくなり、進入開始部１２３で最大になる。
また、傾斜角αの増加率は、進入開始側領域Ｅ１のうちで、進入開始部１２３から中央部１２５に向かって１／２以上の領域である所定領域Ｅ３の全体において、中央部１２５から進入開始部１２３に達するまで、進入開始部１２３に近づくにつれて減少する。そして、本実施例では、前記所定領域Ｅ３は、進入開始側領域Ｅ１の全領域である。
【００７１】
つぎに、タイミングチェーンＣの張力過多時におけるラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛み外れ動作について、図１，図５〜図７を参照して、説明する。
なお、図６，図７には、エンジン始動後にタイミングチェーンＣに過大張力が発生したときに、プランジャ１２０が後退を開始する前のプランジャ１２０の前端部およびラチェット１５０の位置が二点鎖線で示されている。
【００７２】
まず、エンジン始動後のタイミングチェーンＣの張力過多時にタイミングチェーンＣからプランジャ１２０を後退させる第２反力Ｆ２が発生すると、図５に示されるように、この第２反力Ｆ２が摺動方向の第２分力ｆ２として作用する。
【００７３】
そして、ラチェット１５０の摺動方向の第２分力ｆ２が作用すると、図６に示されるように、ストップ面１２２ａがストップ対向面１５１ａを滑動しながらプランジャ１２０が後退し始める。
そして、プランジャ１２０が後退するにつれて、反噛合い方向に摺動して、プランジャ１２０のラック歯１２２がラチェット１５０のラチェット歯１５１と外れていく。
【００７４】
次いで、ラチェット１５０が反噛合い方向に移動して、ラック歯１２２がラチェット歯１５１と噛み外れた後、ラチェット付勢用ばね１６０により付勢されたラチェット１５０は、噛合い方向に移動を開始して、摺動面１２２ｂが摺動対向面１５１ｂを滑動し始め、プランジャ１２０が後退し続けていく。
【００７５】
さらに、摺動面１２２ｂが摺動対向面１５１ｂを滑動しながらプランジャ１２０が後退し続けると、図７に示されるように、後続する新たなラック歯１２２のストップ面１２２ａがストップ対向面１５１ａに当接する。
そして、プランジャ１２０に依然として第２反力Ｆ２が作用しているときは、前述の動作と同様に、プランジャ１２０の後退が許容される。
このようにして、プランジャ１２０がラック歯１２２の１歯分もしくは数歯分だけ後退することにより、タイミングチェーンＣの張力変動やエンジンの温度変化などで発生するプランジャ１２０の過飛び出し状態および該過飛出し状態により発生する過大張力が解消される。
【００７６】
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。
チェット式テンショナ１００のラチェット機構Ｒは、ハウジング１１０に設けられたラチェット収容穴１１３内に摺動自在に収容されて摺動方向に移動するラチェット１５０と、プランジャ１２０に設けられてラチェット１５０のラチェット歯１５１と噛合い可能なラック歯１２２と、噛合い方向にラチェット１５０を付勢するラチェット付勢用ばね１６０とを備え、ラック歯１２２は、後退方向に面するストップ面１２２ａと、反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する摺動面１２２ｂとを有し、摺動面１２２ｂは、進入開始部１２３と進入終了部１２４との間で、基準平面との交線が前進方向および反噛合い方向に凸状の曲線１９０となる曲面１８０である。
この構成により、噛合い方向に移動するラチェット歯１５１がラック歯１２２に進入するときに該ラチェット歯１５１が接触する摺動面１２２ｂは、基準平面との交線が凸状の曲線１９０となる曲面１８０であることにより、該基準平面上で進入開始部１２３と進入終了部１２４とを結ぶ仮想直線１９８よりも前進方向および反噛合い方向側に突出している分、進退方向でのストップ面１２２ａと摺動面１２２ｂとの間隔が小さくなり、バックラッシュによる進退方向でのプランジャ１２０の移動量が小さくなる。この結果、ラック歯１２２のピッチＰを過度に小さくすることなく、バックラッシュ量を小さくすることが可能になって、バックラッシュに起因するラチェット機構Ｒの打音による騒音を低減することができ、さらにタイミングチェーンＣのバタツキが抑制されるので、該バタツキに起因する騒音を低減することができる。
さらに、バックラッシュ量を小さくするために、ピッチＰを過度に小さくする必要がないことから、ピッチＰが過度に小さい場合におけるプランジャの進退方向での移動することによるラック歯１２２とラチェット歯１５１との過度の摩擦の発生が防止される。この結果、プランジャ１２０の円滑な前進を確保できて、該プランジャ１２０の前進時の迅速性の向上、およびタイミングチェーンＣの振れに対するプランジャ１２０の前進時の追従性の向上が可能になり、しかもラック歯１２２およびラチェット歯１５１の摩耗の進行の抑制による摩耗量の増加が防止されて、ラチェット機構Ｒの耐久性の向上、ひいてはテンショナ１００の耐久性の向上が可能になる。
【００７７】
摺動面１２２ｂの傾斜角αは、進入終了部１２４から進入開始部１２３に向かうにつれて大きくなる。
この構成により、傾斜角αが進入終了部１２４寄りで小さくなることから、ラック歯１２２の所要のピッチＰを確保しながら、バックラッシュ量を小さくして、バックラッシュに起因する騒音を低減することができる。
また、摺動面１２２ｂの傾斜角αが進入開始部１２３寄りで大きくなることから、ラック歯１２２のピッチＰが同じとした場合に、摺動面１２２ｂが進入終了部１２４付近での傾斜角αで傾斜している平面であるときに比べて、ラック歯１２２の歯丈Ｈの増加を抑制できる。この結果、ラック歯１２２の所要のピッチＰを確保しながら、ラック歯１２２による摺動方向でのラチェット１５０の移動量の増加を抑制して、プランジャ１２０の安定した挙動を確保することができる。
【００７８】
付勢力Ｆｓを発生する手段がラチェット付勢用ばね１６０であることにより、傾斜角αが進入開始部１２３寄りで大きくなることで、ラック歯１２２の歯丈Ｈの増加が抑制されるので、ラチェット１５０の移動量の増加によるラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓの変動量の増大を防止することができる。この結果、摺動するプランジャ１２０の挙動の安定性を確保でき、また、摺動面１２２ｂの傾斜角αが一定である場合に比べて、付勢力Ｆｓの増大が抑制されるので、ラチェット歯１５１がラック歯１２２を乗り越えるときの荷重が低減し、付勢力Ｆｓの増大に起因するプランジャ１２０の前進速度の低下が抑制されて、タイミングチェーンＣの振れに対するプランジャ１２０の追従性を向上させることができるとともに、によるラック歯１２２およびラチェット歯１５１の摩耗量の増加が防止されて、ラチェット機構Ｒの耐久性を向上させることができる。
【００７９】
傾斜角αの増加率は、進入開始側領域Ｅ１の全領域において、進入開始部１２３に近づくにつれて減少する。
この構成により、進入開始部１２３に達するまで、進入開始部１２３に近づくにつれて傾斜角αの増加率が減少することから、後退するプランジャ１２０によりラチェット１５０が反噛合い方向に移動するときの移動速度が小さくなるので、ラック歯１２２とラチェット歯１５１とが噛み外れた後に噛合い方向への移動を開始するときのラチェット１５０の慣性の影響が小さくなる。この結果、プランジャ１２０の後退速度が大きい場合に慣性によるラチェット移動遅れ（すなわち、ラチェット１５０の慣性に起因する噛合い方向への移動開始の遅れ）が生じたとしても、ラチェット歯１５１によるラック歯１２２飛越しが防止されて、ラック歯１２２の１歯毎の後退が確実になって、プランジャ１２０の過度の後退を防止することができる。
【００８０】
ラチェット歯１５１は、進入終了部１２４において摺動面１２２ｂと面接触していることにより、ラチェット歯１５１が進入終了部１２４で摺動面１２２ｂに接触している噛合い状態で、進退方向でのプランジャ１２０の移動の抑制効果を高めることができる。この結果、バックラッシュに起因する騒音を低減することができ、またラック歯１２２とラチェット歯１５１との接触圧が低減するので、互いに接触するラック歯１２２およびラチェット歯１５１の摩耗を低減することができる。
【００８１】
ストップ面１２２ａは、反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜していることにより、慣性によるラチェット移動遅れが生じたとしても、傾斜角θがない（すなわち、反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜していない）ストップ面を有するラック歯に比べて、進退方向でのストップ面１２２ａの形成範囲が大きくなるので、傾斜角θがないストップ面を有するラック歯を備える従来のラチェット機構で発生し易いラック歯飛越しを、防止することができる。
【００８２】
また、プランジャ１２０は、プランジャ付勢用ばね１３０およびエンジンの運転時に供給される外部圧油が導かれる高圧油室内の油圧により付勢されて進退方向で前進し、ラチェット付勢用ばね１６０の付勢力Ｆｓは、エンジン始動時に発生するラチェット１５０の摺動方向の第１分力ｆ１よりも大きく設定されているとともにエンジン始動後のタイミングチェーンＣの張力過多時に発生するラチェット１５０の摺動方向の第２分力ｆ２よりも小さく設定されている。
この構成により、高圧油室１３１内の油圧が第１反力Ｆ１に対向するのに十分でない低油圧状態にあるエンジン始動時にプランジャ１２０の後退変位が抑制されることで、ラック歯１２２とラチェット歯１５１との当接による打音による騒音およびタイミングチェーンＣのバタツキによる騒音を低減することができる。また、エンジン始動後のタイミングチェーンＣの過大張力によってプランジャ１２０の後退変位を許容することで、過大張力に起因するタイミングチェーンＣの負担および騒音を低減することおよびプランジャ１２０の焼き付きを防止することができるばかりでなく、付勢力Ｆｓを調整することにより過大張力による噛み外れのタイミングが調整可能になるため、プランジャ１２０の焼き付きを確実に防止することができる。過大張力を速やかに減少させることができ、またプランジャ１２０の焼き付きを防止することができる。しかも、張力過多時でのプランジャ１２０の後退を可能とするために、特殊な高荷重対応のプランジャ付勢用ばねやオリフィス機構やオイルリザーブ機構を必要とせず、部品点数や製造コストを低減してテンショナ１００自体を小型化することができる。
【００８３】
そして、プランジャ１２０のラック歯１２２が、反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜するストップ面１２２ａと、反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する摺動面１２２ｂとで凹凸状に形成されているとともに、ラチェット１５０のラチェット歯１５１が反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜するストップ対向面１５１ａと、反噛合い方向に向かって後退方向に傾斜する摺動対向面１５１ｂとで凹凸状に形成され、しかも、ストップ面１２２ａの傾斜角θが摺動面１２２ｂの傾斜角αよりも小さく形成されている。
この構成により、プランジャ１２０を後退させる第１反力Ｆ１が発生してもラック歯１２２とラチェット歯１５１との噛外れが阻止されるため、プランジャ１２０の後退を阻止することができる。一方、張力過多時にプランジャ１２０を後退させる第２反力Ｆ２が発生すると、該第２反力Ｆ２がラック歯１２２のストップ面１２２ａを介してラチェット歯１５１のストップ対向面１５１ａに分力として作用し、該ストップ対向面１５１ａに作用した該分力がラチェット１５０の摺動方向の更に小さな分力ｆ２としてラチェット歯１５１をラック歯１２２と噛み外れるように作用し、ラック歯１２２がストップ対向面１５１ａを経て摺動対向面１５１ｂを滑動して１歯分戻す。このため、エンジン始動後のタイミングチェーンＣの張力過多時にラチェット歯１５１とラック歯１２２に生じがちな歯欠けなどの摩損を防止しつつプランジャ１２０の後退方向の動きを規制せず後退変位を円滑に許容できるとともに、ラチェット付勢用ばね１６０に対する過度の衝撃も回避して優れた耐久性を発揮することができる。
【００８４】
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。
摺動面１２２ｂは、進入開始部１２３から進入終了部１２４までの全体で、湾曲面により構成されてもよく、この場合に、進入終了部１２４から進入開始部１２３に至る範囲で、傾斜角αが連続的に増加していてもよい。
第１曲面１８１が、進入開始側領域Ｅ１のみにあり、第２曲面１８２の平面が、進入終了側領域Ｅ２から中央部１２５を越えて進入開始側領域Ｅ１の一部に達していてもよい。
第２曲面１８２は、その交線が第１曲面１８１の湾曲面の交線とは異なる曲率の円弧であり、かつ進入終了部１２４が含まれる湾曲面であってもよく、また直線および湾曲面を含む複合曲面であってもよい。
【００８５】
第１曲面１８１の湾曲面は、その交線が異なる曲率の複数の円弧により構成される複合湾曲面であってもよい。
第１曲面１８１は、その交線が異なる傾斜角αの複数の直線から構成される複合平面であってもよい。この場合、摺動面１２２ｂは、その傾斜角αが、境界部１２６から進入開始部１２３に向かうにつれて段階的に大きくなる領域を有する。したがって、境界部１２６から進入開始部１２３に向かうにつれて段階的に大きくなる形態には、局部的に傾斜角αが変化しない形態が含まれる。
境界部１２６は、進入開始側領域Ｅ１に位置していてもよく、この場合には、バックラッシュ量の一層の減少が可能になる。
傾斜角θは、前記実施例では、タイミングチェーンＣの張力過多時にプランジャ１２０の後退を許容する観点およびラック歯飛越し防止の観点から設定されたが、ラック歯飛越し防止の観点のみから設定されてもよい。
バックラッシュのみに起因する騒音低減の観点からは、ラック歯１２２のストップ面１２２ａが前進方向に傾斜していない面（例えば、ストップ面１２２ａと基準平面との交線が摺動方向に平行な線）で構成されてもよい。
ラチェット１５０が摺動自在に収容される収容空間は、穴以外の空間であってもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１００  ・・・  ラチェット式テンショナ
１１０  ・・・  ハウジング
１２０  ・・・  プランジャ
１２２  ・・・  ラック歯
１２２ａ  ・・・  ストップ面
１２２ｂ  ・・・  摺動面
１２３  ・・・  進入開始部
１２４  ・・・  進入開始部
１２５  ・・・  中央部、
１３０  ・・・  プランジャ付勢用ばね
１３１  ・・・  高圧油室、
１５０  ・・・  ラチェット
１５１  ・・・  ラチェット歯
１５１ａ  ・・・  ストップ対向面
１５１ｂ  ・・・  摺動対向面
１６０  ・・・  ラチェット付勢用ばね
１８０  ・・・  曲面
１９０  ・・・  曲線、
Ｃ      ・・・  タイミングチェーン
Ｓ１，Ｓ２  ・・・  スプロケット
Ｒ      ・・・  ラチェット機構
Ｆｓ    ・・・  ラチェット付勢用ばねの付勢力
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２  ・・・  反力
ｆ１，ｆ２  ・・・  反力の分力
Ｅ１    ・・・  進入開始側領域
Ｅ２    ・・・  進入終了側領域
Ｅ３    ・・・  所定領域
Ｐ      ・・・  ピッチ
θ      ・・・  ストップ面の傾斜角
α      ・・・  摺動面の傾斜角
【図１】
0005689344.tif 000002
【図２】
0005689344.tif 000003
【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】
0005689344.tif 000008
【図８】
0005689344.tif 000009
【図９】
0005689344.tif 000010
【図１０】
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