(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手段と、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、
前記ラチェット機構は、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と噛み合うときの前記摺動方向である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手段とを備え、
前記ラチェット機構は、前記反力が、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、前記張力が前記過大張力であるときの第２反力であるときに、前記ラチェットが前記摺動方向での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し、
前記ハウジングは、前記収容空間を形成するとともに前記ラチェットの摺接面が摺接することにより前記ラチェットを前記摺動方向に案内する案内面を有し、
前記摺接面は、前記ラチェットが前記噛合い方向に摺動するときに、および前記第１反力が作用している前記プランジャにより前記ラチェットが前記後退方向に押圧されて前記案内面に押し付けられたときに、前記案内面に接触する第１摺接面と、前記第１反力よりも大きい前記第２反力が作用している前記プランジャにより前記後退方向に押圧されて前記案内面に押し付けられた前記ラチェット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傾斜状態で前記案内面に接触する第２摺接面とを有し、
前記ラチェットの中心軸線を含む軸平面と前記第２摺接面との交線は、前記第１摺接面に対して、前記反噛合い方向に向かうにつれて前記中心軸線に向かって延びている曲線であり、
前記ラチェットは、前記第２反力が前記プランジャに作用するときに、前記第２摺接面において前記案内面に線接触または面接触しつつ前記反噛合い方向に摺動することを特徴とするラチェット式テンショナ。
【請求項２】
前記第２摺接面は、前記摺接面のプランジャ側端部における後退方向側部分、および、前記摺接面の反プランジャ側端部における前進方向側部分の、少なくとも一方に設けられてい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】
前記第２摺接面は、前記摺接面の前記プランジャ側端部における前記後退方向側部分のプランジャ側第２摺接面、および、前記摺接面の前記反プランジャ側端部における前記前進方向側部分の反プランジャ側第２摺接面であり、
前記軸平面上において、中心軸線に直交する方向で第１摺接面により規定される前記ラチェットの最大幅ｄ１と、前記プランジャ側第２摺接面および前記反プランジャ側第２摺接面の間の最小距離ｄ２とが、次の関係式
ｄ１＜ｄ２
を満たす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】
前記曲線は、前記第１摺接面に接する円弧であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項５】
前記曲線は、前記第１摺接面から延びているクロソイド曲線であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項６】
前記ラチェット付勢手段が前記ラチェットを前記噛合い方向に付勢する付勢力は、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、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いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項７】
前記ラック歯が、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面とで凹凸状に形成され、
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で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】
前記ハウジングは、前記回転部材を回転させるエンジンに取り付けられ、
前記プランジャ付勢手段は、前記ハウジングに形成された高油圧室に前記エンジンの運転時に供給される圧油の油圧を含み、
前記第１反力は、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反力は、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１乃至請求項７のいずれか１項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、回転部材に巻き掛けられて動力を伝達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。そして、該ラチェット式テンショナは、例えば、エンジンにおいて、カムシャフトなどを駆動する巻掛け伝動装置の巻掛け伝動体に対して使用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、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て、該付勢力により前進するプランジャが巻掛け伝動体（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】
このような従来のテンショナとして、例えば、図１１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が採用されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ハウジングに進退方向に移動自在に支持されるとともにチェーンに張力を付与するために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手段と、チェーン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るラチェット式テンショナにおいて、該ラチェット機構が、ハウジングに設けられたラチェット収容穴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、摺動方向でラチェット歯がラック歯と噛み合う噛合い方向にラチェットを付勢するラチェット付勢手段とを備え、ハウジングが、前記ラチェット収容穴を形成するとともにラチェットの摺接面が摺接することによりラチェットを摺動方向に案内する案内面を有するものも知られている。
【０００５】
しかしながら、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規制されると、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。
【０００６】
そこで、チェーンが張力過多のままで走行することを防止するために、プランジャの切欠き溝と、ばねにより付勢されて前記切欠き溝に係合するボールとから構成されるボール型ラチェットを備え、該ボール型ラチェットにより、チェーンの張力過多時にはプランジャを後退させるラチェット式テンショナが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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）。
【特許文献２】特開２００４−３６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、チェーンの張力過多時にプランジャの後退を許容するラチェット機構を、例えば特許文献１のテンショナ５００に使用されているような、プランジャに設けられたラック歯と、ハウジングに摺動自在に支持されるラチェットに設けられて前記ラック歯と噛合い可能なラチェット歯とを備える構造で実現しようとする場合に、過大張力を速やかに減少させるためには、ハウジングに対して摺動自在なラチェットを、ラチェット歯がラック歯から噛み外れる方向に速やかに摺動させて、プランジャを速やかに後退させる必要がある。
【０００９】
しかしながら、チェーンから作用する反力で後退するプランジャによりハウジングに設けられた案内面に押し付けられたラチェットが、摺動方向に対して進退方向に傾斜する傾斜状態になって、摺動方向での摺接面の両端部が、案内面の前進方向側および後退方向側において点接触する（例えば、摺動方向でのラチェットの両端部の角部が接触する場合。）と、案内面との間でのラチェットの摺動性が損なわれて、ラチェット歯がラック歯から噛み外れるためのラチェットの摺動方向での移動が円滑に行われないことがある。
【００１０】
また、前記特許文献１に開示されたテンショナ５００のように、プランジャを前進方向に付勢するプランジャ付勢手段が、プランジャ付勢用ばねと、ハウジングおよびプランジャ間に形成された高圧油室にエンジンが備える油圧源から供給された外部圧油とにより構成されるテンショナでは、エンジン始動時などのように、エンジン停止中における高圧油室への空気の侵入などに起因して、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場合に、チェーンからの反力によりプランジャが後退して、バタツキ音と称する打音による騒音が発生するという問題があった。
【００１１】
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、巻掛け伝動体に張力を付与するためにハウジングから前進するプランジャのラック歯と、ハウジングの収容空間内に摺動自在に収容されたラチェットのラチェット歯とが噛み合うことにより、プランジャの後退を規制可能なラチェット式テンショナにおいて、巻掛け伝動体の張力過多時におけるプランジャの後退を許容するとともに、プランジャの後退の迅速化を図り、以って過大張力に起因する巻掛け伝動体の負担および騒音の減少を図ることである。
また、本発明の別の目的は、テンショナの高圧油室内の油圧が反力に対向するのに十分でない低油圧状態にあるときに、プランジャの後退を阻止して、プランジャが後退することに起因する騒音の低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、ハウジング（１１０）と、前記ハウジング（１１０）に進退方向に移動自在に支持されるとともに回転部材（Ｓ１，Ｓ２）に巻き掛けられた巻掛け伝動体（Ｃ）に張力を付与するために前記ハウジング（１１０）から前記進退方向で前進するプランジャ（１２０）と、前記プランジャ（１２０）を前進方向に付勢するプランジャ付勢手段と、前記巻掛け伝動体（Ｃ）から後退方向に作用する反力（Ｆ）による前記プランジャ（１２０）の後退を規制可能なラチェット機構（Ｒ）とを備えるラチェット式テンショナにおいて、前記ラチェット機構（Ｒ）は、前記ハウジング（１１０）に設けられた収容空間（１１３）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（１５０）と、前記プランジャ（１２０）に設けられて前記ラチェット（１５０）のラチェット歯（１５１）と噛合い可能なラック歯（１２２）と、前記ラチェット歯（１５１）が前記ラック歯（１２２）と噛み合うときの前記摺動方向である噛合い方向に前記ラチェット（１５０）を付勢するラチェット付勢手段（１６０）とを備え、前記ラチェット機構（Ｒ）は、前記反力（Ｆ）が、前記巻掛け伝動体（Ｃ）に発生する張力が過大張力よりも小さいときの第１反力（Ｆ１）であるときに、前記ラチェット歯（１５１）と前記ラック歯（１２２）との噛合いにより前記プランジャ（１２０）の後退を規制し、前記反力（Ｆ）が、前記張力が前記過大張力であるときの第２反力（Ｆ２）であるときに、前記ラチェット（１５０）が前記摺動方向での反噛合い方向に摺動して前記ラチェット歯（１５１）が前記ラック歯（１２２）から噛み外れることにより前記プランジャ（１２０）の後退を許容し、前記ハウジング（１１０）は、前記収容空間（１１３）を形成するとともに前記ラチェット（１５０）の摺接面（１５３）が摺接することにより前記ラチェット（１５０）を前記摺動方向に案内する案内面（１１５）を有し、前記摺接面（１５３）は、前記ラチェット（１５０）が前記噛合い方向に摺動するときに、および前記第１反力（Ｆ１）が作用している前記プランジャ（１２０）により前記ラチェット（１５０）が前記後退方向に押圧されて前記案内面（１１５）に押し付けられたときに、前記案内面（１１５）に接触する第１摺接面（１５４）と、前記第１反力（Ｆ１）よりも大きい前記第２反力（Ｆ２）が作用している前記プランジャ（１２０）により前記後退方向に押圧されて前記案内面（１１５）に押し付けられた前記ラチェット（１５０）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傾斜状態で前記案内面（１１５）に接触する第２摺接面（１５５）とを有し、前記ラチェット（１５０）の中心軸線（Ｌｒ）を含む軸平面（Ｐ）と前記第２摺接面（１５５）との交線は、前記第１摺接面（１５４）に対して、前記反噛合い方向に向かうにつれて前記中心軸線（Ｌｒ）に向かって延びている曲線（Ｅ１，Ｅ２）であり、前記ラチェット（１５０）は、前記第２反力（Ｆ２）が前記プランジャ（１２０）に作用するときに、前記第２摺接面（１５５）において前記案内面（１１５）に線接触または面接触しつつ前記反噛合い方向に摺動することにより、前述した課題を解決したものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第２摺接面（１５５）は、前記摺接面（１５３）のプランジャ側端部における後退方向側部分、および、前記摺接面（１５３）の反プランジャ側端部における前進方向側部分の、少なくとも一方に設けら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。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記第２摺接面（１５５）は、前記摺接面（１５３）の前記プランジャ側端部における前記後退方向側部分のプランジャ側第２摺接面（１５６）、および、前記摺接面（１５３）の前記反プランジャ側端部における前記前進方向側部分の反プランジャ側第２摺接面（１５７）であり、前記軸平面（Ｐ）上において、前記中心軸線（Ｌｒ）に直交する方向で第１摺接面（１５４）により規定される前記ラチェット（１５０）の最大幅ｄ１と、前記プランジャ側第２摺接面（１５６）および前記反プランジャ側第２摺接面（１５７）の間の最小距離ｄ２とが、次の関係式
ｄ１＜ｄ２
を満たすことにより、前述した課題を解決したものである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記曲線（Ｅ１，Ｅ２）は、前記第１摺接面（１５４）に接する円弧であることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記曲線（Ｅ１，Ｅ２）は、前記第１摺接面（１５４）から延びているクロソイド曲線であることにより、前述した課題を解決したものである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に係る発明において、前記ラチェット付勢手段（１６０）が前記ラチェット（１５０）を前記噛合い方向に付勢する付勢力（Ｆｓ）は、前記第１反力（Ｆ１）で発生する前記摺動方向の第１分力（ｆ１）よりも大きく設定されているとともに、前記第２反力（Ｆ２）で発生する前記摺動方向の第２分力（ｆ２）よりも小さく設定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。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明おいて、前記ラック歯（１２２）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面（１２２ａ）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面（１２２ｂ）とで凹凸状に形成され、前記ラチェット歯（１５１）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（１５１ａ）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（１５１ｂ）とで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。
【００２０】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に係る発明において、前記ハウジング（１１０）は、前記回転部材（Ｓ１，Ｓ２）を回転させるエンジンに取り付けられ、前記プランジャ付勢手段は、前記ハウジング（１１０）に形成された高油圧室（１３１）に前記エンジンの運転時に供給される圧油を含み、前記第１反力（Ｆ１）は、前記エンジンの始動時に発生する前記反力（Ｆ）を含み、前記第２反力（Ｆ２）は、前記エンジンの始動後に発生する前記反力（Ｆ）を含むことにより、エンジンに関連して、前述した課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００２１】
そこで、請求項１に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、ハウジングに設けられた収容空間に収容されるとともに摺動方向への移動時に案内面に摺接する摺接面を有するラチェットは、過大張力が発生している張力過多時の巻掛け伝動体から作用する第２反力により後退するプランジャにより後退方向で案内面に押し付けられて傾斜状態になって反噛合い方向に移動するときに、摺接面のうちで案内面に摺接する第２摺接面は、軸平面との交線が反噛合い方向に向かうにつれてラチェットの中心軸線に向かって延びている曲線であり、かつ案内面に線接触または面接触するので、第１摺接面に相当する摺接面のみを有するラチェットが傾斜状態でその摺接面において案内面に点接触したり、摺動方向での該摺接面の端部で案内面と接触する場合に比べて、ラチェットは案内面に対して反噛合い方向に円滑に摺動することができ、反噛合い方向へのラチェットの摺動性が向上する。この結果、ラック歯からのラチェット歯の噛外れが円滑になって、プランジャの後退の迅速化が可能になり、巻掛け伝動体の過大張力の解消を迅速化できるので、過大張力に起因する巻掛け伝動体の負担および騒音の減少が可能になる。
【００２２】
請求項２に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
第２摺接面が、プランジャ側端部および反プランジャ側端部の少なくとも一方において、周方向で局部的に設けられればよいので、第２摺接面を形成するための加工が容易化され、テンショナのコストの削減が可能になる。
【００２３】
請求項３に係る本発明のラチェット式テンショナによれば、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
プランジャ側第２摺接面および反プランジャ側第２摺接面間の最小距離ｄ２が第１摺接面の最大幅ｄ１よりも大きいので、ラチェットが案内面に両第２摺接面で接触するときに、最小距離ｄ２が最大幅ｄ１以下である場合に比べて、ラチェットが過度に傾斜することが防止される。この結果、ラチェットが傾斜状態になる際に、ラチェット歯がラック歯と干渉してプランジャの後退を阻害することが防止されるので、プランジャの後退の迅速化に寄与する。
【００２４】
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、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
プランジャの後退によりラチェットが傾斜を開始してから、第２摺接面が案内面に接触するまでの移行が円滑に行われるので、反噛合い方向へのラチェットの摺動性が向上することにより、プランジャの後退の迅速化に寄与する。
【００２５】
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、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
軸平面と第２摺接面との交線である曲線が、第１摺接面から延びているクロソイド曲線であることから、前記曲線が円弧である場合に比べて、第1摺接面と第2摺接面との境界を滑らかに連続させることが容易になるので、第２摺接面が案内面に接触するまでの移行が円滑に行われることにより反噛合い方向へのラチェットの摺動性を向上させるための第2摺接面を容易に形成することができる。
また、第２摺接面は、反噛合い方向に向かうにつれて径方向内方に湾曲する度合いが大きくなることから、プランジャの後退によりラチェットが傾斜を開始してから第２摺接面が案内面に接触するまでの移行の途中での第２摺接面と案内面との接触を抑制することができるので、該移行が円滑に行われる。この結果、反噛合い方向へのラチェットの摺動性が向上することにより、プランジャの後退の迅速化に寄与する。
【００２６】
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、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
ラチェット付勢手段の付勢力が巻掛け伝動体からプランジャを後退させる第１反力で発生するラチェットの摺動方向の第１分力よりも大きく設定されていることにより、プランジャを後退させる反力が発生すると、ラチェット付勢手段の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を規制して後退変位を阻止し、巻掛け伝動体のバタツキ音を低減することができるばかりでなく、プランジャ付勢手段の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。
【００２７】
また、ラチェット付勢手段の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、ラチェット付勢手段の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、ラチェット付勢手段の付勢力が第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プランジャの焼き付きを防止することができるばかりでなく、このラチェット付勢手段の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。
【００２８】
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、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
ラック歯がラチェットの反噛合い方向に対して前進方向側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側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側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側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手段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。
【００３０】
請求項８に係る発明によれば、引用された請求項に係る発明が奏する効果に加えて、次の効果が奏される。
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、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み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を阻止することができる。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。したがって、エンジンにおいて、前述した発明の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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。
【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】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チェットの状態を説明する図。
【図９】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した後のラチェットの状態を説明する図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】従来のラチェット式テンショナの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を、その実施例に基づいて図１乃至図１０を参照しながら説明する。
図１は、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、図２は、図１のテンショナ１００の断面図、図３は、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、図４は、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、図５は、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、図６は、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、図７は、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、図８は、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チェット１５０の状態を説明する図、図９は、タイミングチェーンＣの張力過多時に、プランジャ１２０が後退を開始した後のラチェット１５０の状態を説明する図、図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。
なお、図８，図９において、断面であるラチェット１５０のハッチングは省略されている。
【００３３】
図１を参照すると、本発明の実施例であるラチェット式テンショナ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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に形成されたプランジャ収容穴１１２からから進退方向で前進する円柱状のプランジャ１２０と、ハウジング１１０のプランジャ収容穴１１２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付勢力を発生するプランジャ付勢部材としてのプランジャ付勢用ばね１３０と、プランジャ収容穴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，図５参照）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。
【００３７】
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油圧源であるオイルポンプから供給される。したがって、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。
【００３８】
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３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手段としての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とを備える。
【００３９】
柱状、本実施例では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を有する柱状、本実施例では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。
【００４０】
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。
径方向および周方向は、それぞれ、ラチェット１５０の中心軸線Ｌｒを中心とする径方向および周方向であるとする。また、中心軸線Ｌｒは、ラチェット１５０の外周面１５３の一部分である第１摺接面１５４（図８参照）の中心軸線でもある。
なお、図２には、中心軸線Ｌｈを有する内周面１１５と同心状態で位置するラチェット１５０が示されている。
【００４１】
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。
同様に、部材などにおける「前進方向側」は、該部材などにおいて、プランジャ１２０の進退方向で前進方向側の位置を意味し、また「後退方向側」は、プランジャ１２０の進退方向で後退方向側の位置を意味するものとする。
【００４２】
逆止弁ユニット１４０の具体的なユニット構造は、プランジャ収容穴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。
【００４３】
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。
【００４４】
図３〜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。
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。
【００４５】
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である。
【００４６】
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以上となるような付勢力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、バックラッシュに基づくプランジャ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。
【００４７】
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Ｆ２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。
【００４８】
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り、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、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、バックラッシュに基づくプランジャ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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とで凹凸状に形成されている。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。
【００５１】
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。
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。
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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がプランジャ側のストップ面１２２ａを介してラチェット１５０のストップ対向面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。
【００５６】
次に、図８〜図１０を主に参照し、図１，２を適宜参照して、ラチェット１５０を中心に説明する。
図８，図９に示されるように、ハウジング１１０は、ラチェット収容穴１１３を形成する内周面１１５、すなわちラチェット収容穴１１３の形成面を有する。内周面１１５は、ラチェット１５０における摺接面である外周面１５３が摺接することによりラチェット１５０を摺動方向に摺動自在に案内する案内面である。そして、摺動方向での内周面１１５の形成範囲Ｎｈ（図２参照）は、摺動方向での外周面１５３の形成範囲Ｎｒ（図２参照）、すなわち摺動方向でのラチェット本体１５２の長さよりも大きい。
なお、図８，図９には、説明の便宜上、ラチェット１５０をラチェット収容穴１１３内で摺動自在とするための内周面１１５と外周面１５３との間の径方向の微小隙間Ｇが誇張されて示されている。
【００５７】
外周面１５３は、タイミングチェーンＣ（図１参照）からの第１反力Ｆ１が作用しているプランジャ１２０によりラチェット１５０が後退方向で内周面１１５の後退方向側部分１１５ｂに押し付けられたときに、内周面１１５に接触する第１摺接面１５４と、タイミングチェーンＣからの第２反力Ｆ２が作用しているプランジャ１２０によりラチェット１５０が後退方向で内周面１１５に押し付けられたときに、内周面１１５に摺接する第２摺接面１５５とを有する。
【００５８】
図８に示されるように、プランジャ１２０が第１反力Ｆ１で押圧されるときには、付勢力Ｆｓが第１分力ｆ１（図４参照）よりも大きいことから、ラチェット１５０は、プランジャ１２０により後退方向に押圧されて内周面１１５に押し付けられることで、摺動方向に平行な状態（すなわち、ラチェット１５０の中心軸線Ｌｒが摺動方向または中心軸線Ｌｈに平行な状態）である平行状態になる。このとき、第２摺接面１５５は内周面１１５に接触していない。
この第１摺接面１５４は、プランジャ１２０が前進するときに、プランジャ１２０により前進方向に押圧されて内周面１１５の前進方向側に押し付けられたラチェット１５０が反噛合い方向に移動するときに、および、ラチェット１５０が噛合い方向に移動するときに、内周面１１５に摺接する面でもある。
【００５９】
図９に示されるように、ラチェット１５０は、第２反力Ｆ２が作用しているプランジャ１２０により後退方向に押圧されて内周面１１５に押し付けられ、さらに摺動方向に対して進退方向に傾斜する状態（以下、「傾斜状態」という。）、具体的には反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜する傾斜状態になる。そして、この傾斜状態で、ラチェット１５０は、第２摺接面１５５において内周面１１５に摺接して、反噛合い方向に摺動する。
【００６０】
図８乃至図１０に示されるように、第２摺接面１５５は、外周面１５３のプランジャ側端部を少なくとも含む部分における後退方向側部分に設けられたプランジャ側第２摺接面１５６と、外周面１５３の反プランジャ側端部を少なくとも含む部分における前進方向側部分に設けられた反プランジャ側摺接面１５７とから構成される。
したがって、傾斜状態にあるラチェット１５０は、外周面１５３において、プランジャ側第２摺接面１５６が後退方向側で内周面１１５に接触し、反プランジャ側第２摺接面１５７が前進方向側で内周面１１５に接触する。
【００６１】
そして、プランジャ側第２摺接面１５６および反プランジャ側第２摺接面１５７は、本実施例では、内周面１１５を構成する円柱面の半径とほぼ等しい半径の球面の一部分により構成される。このため、各第２摺接面１５６，１５７と、ラチェット１５０の中心軸線Ｌｒを含む平面である軸平面Ｐ（以下、「軸平面Ｐ」という。図１０には軸平面Ｐの一例として、進退方向に平行な軸平面Ｐ１が示されている。）との交線は、第１摺接面１５４に対して、反噛合い方向に向かうにつれて中心軸線Ｌｒ（または、径方向内方）に向かって連続して延びている曲線Ｅ１，Ｅ２である。
【００６２】
該曲線Ｅ１，Ｅ２は、ここでは、第１摺接面１５４と軸平面Ｐとの交線である直線Ｅ０に接するとともに、径方向外方に向かって凸状の円弧である。したがって、各第２摺接面１５６，１５７は、反噛合い方向に向かうにつれて、かつ径方向内方に向うにつれて、内周面１１５からの径方向距離が大きくなるとともに径方向外方に向かって凸状の面としての湾曲面である。そして、図１０に示されるように、各第２摺接面１５６，１５７は、その周方向でのほぼ全範囲において、内周面１１５に線接触する。
【００６３】
各第２摺接面１５６，１５７において、摺動方向での幅Ｗ１は、径方向での幅Ｗ２よりも大きい。これにより、傾斜状態におけるラチェット１５０の傾斜角βを抑制しながら、反噛合い方向でのラチェット１５０の摺動性を向上させることができる。なお、本実施例では、幅Ｗ１および幅Ｗ２は、両第２摺接面１５６，１５７において同一であるが、第２摺接面１５６，１５７毎に異なっていてもよい。
【００６４】
また、外周面１５３のプランジャ側端部において、プランジャ側第２摺接面１５６以外の部分は、前進方向側部分を含めて第１摺接１５４であり、同様に外周面１５３の反プランジャ側端部において、反プランジャ側第２摺接面１５７以外の部分は、後退方向側部分を含めて第１摺接面１５４である。
【００６５】
そして、図８に示されるように、両第２摺接面１５６，１５７と交わるとともにラチェット１５０の傾斜状態を決定する任意の軸平面Ｐ上で、第１摺接面１５４により規定されるラチェット１５０の最大幅ｄ１と、プランジャ側第２摺接面１５６および反プランジャ側第２摺接面１５７の間の最小距離ｄ２とが、次の関係式
ｄ１＜ｄ２
を満足するように設定される。
このように、両第２摺接面１５６，１５７間の最小距離ｄ２が第１摺接面１５４の最大幅ｄ１よりも大きいことにより、ラチェットが内周面に両第２摺接面１５６，１５７で接触するときに、最小距離ｄ２が最大幅ｄ１以下である場合に比べて、ラチェット１５０が過度に傾斜することが防止される。
さらに、最小距離ｄ２は、傾斜状態のときにラチェット本体１５２のプランジャ側端部がプランジャ１２０と干渉することが防止される値に、かつラチェット１５１歯とラック歯１２２との噛外れがラック歯１２２の１歯分ずつ行われる値に設定される。
【００６６】
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乃至図７，図９に基づいて、以下に説明する。
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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が後退し始めて、ラチェット１５０は、後退方向で内周面１１５に押し付けられた状態で、図９に示されるように傾斜状態になる。そして、プランジャ１２０が後退するにつれて、ラチェット１５０は各第２摺接面１５６，１５７において内周面１１５に線接触しつつ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。
【００６９】
次いで、ラック歯１２２がラチェット歯１５１と外れると同時に、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、噛合い方向に摺動して摺動面１２２ｂが摺動対向面１５１ｂを滑動し始め、ラチェット１５０は第１摺接面１５４において前進方向で内周面１１５に接触しつつ噛合い方向に摺動しながら、プランジャ１２０が後退し続けていく。
【００７０】
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。
【００７１】
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において、ラチェット収容穴１１３に摺動自在に収容され摺動方向に移動するラチェット１５０と、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とを備えるラチェット機構Ｒは、エンジンの始動時などに第１反力Ｆ１がプランジャ１２０に作用するときに、ラチェット歯１５１とラック歯１２２との噛合いによりプランジャ１２０の後退を規制し、エンジン始動後のタイミングチェーンＣの張力過多時に第２反力Ｆ２がプランジャ１２０に作用するときに、ラチェット１５０が反噛合い方向に摺動してラチェット歯１５１がラック歯１２２から噛み外れることによりプランジャ１２０の後退を許容し、ラチェット本体１５２の外周面１５３は、第１反力Ｆ１が作用しているプランジャ１２０によりラチェット１５０が後退方向に押圧されてラチェット収容穴１１３を形成する内周面１１５に押し付けられたときに、内周面１１５に接触する第１摺接面１５４と、第１反力Ｆ１よりも大きい第２反力Ｆ２が作用しているプランジャ１２０により後退方向に押圧されて内周面１１５に押し付けられたラチェット１５０が反噛合い方向に向かって前進方向に傾斜する傾斜状態で内周面１１５に接触する各第２摺接面１５６，１５７とを有し、ラチェット１５０の中心軸線Ｌｒを含む軸平面Ｐと各第２摺接面１５６，１５７との交線は、第１摺接面１５４に対して、反噛合い方向に向かうにつれて径方向内方に向かって延びている曲線Ｅ１，Ｅ２であり、ラチェット１５０は、第２反力Ｆ２がプランジャ１２０に作用するときに、各第２摺接面１５６，１５７において内周面１１５に線接触しつつ反噛合い方向に摺動する。
【００７２】
この構成により、ハウジング１１０に設けられたラチェット収容穴１１３に収容されるとともに摺動方向への移動時に内周面１１５に摺接する外周面１５３を有するラチェット１５０は、過大張力が発生している張力過多時のタイミングチェーンＣから作用する第２反力Ｆ２により後退するプランジャ１２０により後退方向で内周面１１５に押し付けられて傾斜状態になって反噛合い方向に移動するときに、外周面１５３のうちで内周面１１５に摺接する第２摺接面は、軸平面Ｐとの交線が反噛合い方向に向かうにつれて径方向内方に向かって延びている曲線Ｅ１，Ｅ２であり、かつ内周面１１５に線接触する。このため、図９に二点鎖線で示されるように、第１摺接面１５４に相当する外周面５５３のみを有するラチェット５５０が傾斜状態でその外周面において内周面１１５に点接触したり、摺動方向での該外周面５５３の端部（すなわち、ラチェット５５０の角部）で内周面１１５と接触する場合に比べて、ラチェット１５０は内周面１１５に対して反噛合い方向に円滑に摺動することができ、反噛合い方向へのラチェット１５０の摺動性が向上する。この結果、ラック歯１２２からのラチェット歯１５１の噛外れが円滑になって、プランジャ１２０の後退の迅速化が可能になり、プランジャ１２０の過飛び出し状態およびタイミングチェーンＣの過大張力の解消を迅速化できるので、過大張力に起因するタイミングチェーンＣの負担および騒音の減少が可能になる。
【００７３】
両第２摺接面１５６，１５７は、外周面１５３において、摺動方向でのプランジャ側端部における後退方向側部分、および、摺動方向での反プランジャ側端部における前進方向側部分に設けられている。
この構成により、各第２摺接面１５６，１５７が、外周面１５３のプランジャ側端部および反プランジャ側端部において、周方向で局部的に設けられればよいので、各第２摺接面１５６，１５７が全周に亘って形成される場合に比べて、各第２摺接面１５６，１５７を形成するための加工が容易化され、テンショナ１００のコストの削減が可能になる。
また、外周面１５３のプランジャ側端部において、プランジャ側第２摺接面１５６以外の部分は、前進方向側部分を含めて第１摺接面であり、同様に、外周面１５３の反プランジャ側端部において、反プランジャ側第２摺接面１５７以外の部分は、後退方向側部分を含めて第１摺接面であることにより、プランジャ１２０が前進するときのラチェット１５０の摺動性を向上させることができる。
【００７４】
ラチェットの傾斜状態を決定する任意の軸平面Ｐ上で、第１摺接面１５４により規定されるラチェット１５０の最大幅ｄ１と、プランジャ側第２摺接面１５６および反プランジャ側第２摺接面１５７の間の最小距離ｄ２とが、次の関係式
ｄ１＜ｄ２
を満たす。
この構成により、プランジャ側第２摺接面１５６および反プランジャ側第２摺接面１５７間の最小距離ｄ２が第１摺接面の最大幅ｄ１よりも大きいので、ラチェット１５０が内周面１１５に両第２摺接面１５６，１５７で接触するときに、最小距離ｄ２が最大幅ｄ１以下である場合に比べて、ラチェット１５０が過度に傾斜することが防止される。この結果、ラチェット１５０が傾斜状態になる際に、傾斜したラチェットがプランジャと干渉してプランジャの後退を阻害することが防止されるので、プランジャの後退の迅速化に寄与する。
【００７５】
曲線Ｅ１，Ｅ２は、第１摺接面１５４に接する円弧であることにより、プランジャ１２０の後退によりラチェット１５０が傾斜を開始してから、各第２摺接面１５６，１５７が内周面１１５に接触するまでの移行が円滑に行われる。この結果、反噛合い方向へのラチェット１５０の摺動性が向上することにより、プランジャ１２０の後退の迅速化に寄与する。
【００７６】
さらに、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油圧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の後退変位を抑制することで、タイミングチェーンＣのバタツキ音を低減することができるとともに、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、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、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。
【００７７】
そして、プランジャ１２０のラック歯１２２が、噛外れ方向に向かって前進方向側に傾斜するストップ面１２２ａと、噛外れ方向に向かって後退方向側に傾斜する摺動面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が噛外れ方向に向かって前進方向側に傾斜するストップ対向面１５１ａと、噛外れ方向に向かって後退方向側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、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。
【００７８】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した例について、変更した構成に関して説明する。
第２摺接面１５５として、プランジャ側摺接面１５６および反プランジャ側摺接面１５７のいずれか一方が設けられてもよい。この場合にも、プランジャ側摺接面１５６または反プランジャ側摺接面１５７が内周面１１５と線接触することにより、プランジャ１２０が後退するときのラチェット１５０の摺動性を向上させることができる。
【００７９】
各第２摺接面１５６，１５７の曲線Ｅ１，Ｅ２は、第１摺接面１５４と軸平面Ｐとの交線である直線Ｅ０から滑らかに連続して延びているクロソイド曲線であってもよい。
曲線Ｅ１，Ｅ２が、第１摺接面１５４から延びるクロソイド曲線であることにより、曲線Ｅ１，Ｅ２が円弧である場合に比べて、第1摺接面１５４と第2摺接面１５６，１５７との境界を滑らかに連続させることが容易になるので、第２摺接面１５６，１５７が内周面１１５に接触するまでの移行が円滑に行われることにより反噛合い方向へのラチェット１５０の摺動性を向上させるための第2摺接面１５６，１５７を容易に形成することができる。
また、プランジャ側第２摺接面１５６は、噛合い方向に向かうにつれて径方向内方に湾曲する度合いが大きくなり、反プランジャ側第２摺接面１５７は、反噛合い方向に向かうにつれて径方向内方に湾曲する度合いが大きくなることから、プランジャ１２０の後退によりラチェット１５０が傾斜を開始してから各第２摺接面１５６，１５７が内周面１１５に接触するまでの移行の途中での各第２摺接面１５６，１５７と内周面１１５との接触を抑制することができるので、該移行が円滑に行われる。この結果、反噛合い方向へのラチェット１５０の摺動性が向上することにより、プランジャ１２０の後退の迅速化に寄与する。
【００８０】
各第２摺接面１５６，１５７の曲線Ｅ１，Ｅ２は、異なる曲率の複数の円弧からなる曲線、または異なる種類の複数の曲線から構成される複合曲面（すなわち、各第２摺接面１５６，１５７が複合曲面）であってもよい。
曲線Ｅ１，Ｅ２は、曲率半径が無限大である直線を含む。この場合、各第２摺接面１５６，１５７は、内周面１１５を構成する円柱面の半径とほぼ等しい半径の円柱面の一部分である湾曲面により構成され、内周面１１５と各第２摺接面１５６，１５７とが面接触する。
ラチェット１５０が、その中心軸線Ｌｒと直交する平面での断面形状が矩形断面を有するものであってもよい。
各第２摺接面１５６，１５７は、周方向での一部分で内周面１１５に線接触してもよい。
外周面１５３のプランジャ側端部および反プランジャ側端部の少なくとも一方において、全周に亘って第２摺接面１５６，１５７が形成されていてもよい。
曲線Ｅ１，Ｅ２は、滑らかに連続する仮想曲線上で１以上の箇所で分断された曲線であってもよい。また、第１，第２摺接面１５４，１５５は、滑らかに連続する仮想曲面上で、周方向で分断されていてもよい。
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。
前記実施例では、ハウジング１１０の内周にラチェット１５０が嵌合したが、ハウジング１１０の一部分である支持部の外周にラチェット１５０が嵌合する場合には、請求項における案内面はハウジング１１０の前記支持部の外周面により構成され、請求項における摺接面はラチェット１５０の内周面により構成される。
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Ｃ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。
【符号の説明】
【００８１】
１００      ラチェット式テンショナ
１１０      ハウジング
１１５      内周面
１２０      プランジャ
１２２      ラック歯
１２２ａ    ストップ面
１２２ｂ    摺動面
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
１５３      外周面
１５４      第１摺接面
１５５，１５６，１５７  第２摺接面
１６０      ラチェット付勢用ばね
Ｃ          タイミングチェーン
Ｓ１，Ｓ２  スプロケット
Ｆｓ      ラチェット付勢用ばねの付勢力
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２  反力
ｆ１，ｆ２  分力
Ｒ        ラチェット機構
θ        ストップ面の傾斜角
α        摺動面の傾斜角
Ｌｒ      中心軸線
Ｐ        軸平面
Ｅ１，Ｅ２  曲線
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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