(57)【要約】【課題】低コストで、しかも高強度で耐摩耗性にも優れたラチェット式テンショナを提供すること。【解決手段】ハウジング７に摺動自在に取付けられたプランジャ８を突出方向に付勢し、ハウジングに設けられた歯止め１７をプランジャの側面に形成されたラック１６に噛み合わせプランジャの戻りを防止するラチェット機構を有するラチェット式テンショナにおいて、歯止めを、密度７．２ｇ／ｃｍ３  以上の焼結合金により形成する構成とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに摺動自在に取付けられたプランジャを突出方向に付勢し、前記ハウジングに設けられた歯止めを前記プランジャの側面に形成されたラックに噛み合わせプランジャの戻りを防止するラチェット機構を有するラチェット式テンショナにおいて、
前記歯止めが、密度７．２ｇ／ｃｍ３  以上の焼結合金で形成されたことを特徴とするラチェット式テンショナ。
【請求項２】
前記焼結合金は、温間成形、高温焼結、再圧縮の中の少なくとも１種以上の方法により形成されたものである請求項１に記載のラチェット式テンショナ。
【請求項３】
前記焼結合金は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏのうち少なくとも１種を合計０．５〜８ｗｔ％含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる請求項１又は請求項２に記載のラチェット式テンショナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や自動二輪などに搭載されるチェーン伝動装置に使用されるテンショナに関する。さらに詳しくは、ラチェット機構を使用し、プランジャの後退を制限するようにしたラチェット式テンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車や自動二輪などに搭載したエンジンには、タイミング伝動機構として、伝動媒体にローラチェーンやサイレントチェーンなどのチェーンを用いたチェーン伝動装置が使用される。このチェーン伝動装置には、チェーンの伸びを吸収する手段としてテンショナが用いられている。
【０００３】
本発明でいうテンショナとは、エンジンのクランク軸からカム軸に駆動力を伝達するチェーン等に一定の張力を付与する手段である。テンショナには、種々のタイプのものが存在しているが、ハウジングに摺動自在に取付けられたプランジャを突出方向に付勢し、前記ハウジングに設けられた歯止め（ｐａｗｌ）を前記プランジャの側面に形成されたラック（ｒａｃｋ）に噛み合わせ、プランジャの戻りを防止するラチェット機構を有するラチェット式テンショナが汎用されている。
【０００４】
このようなラチェット式テンショナは、プランジャに絶えず衝撃と振動が加わるため、プランジャに高い耐摩耗性と耐久性が要求される。そこで、プランジャの材質には、炭素鋼（例えば、ＪＩＳ  Ｇ４０５１におけるＳ３５Ｃ〜Ｓ４５Ｃ）に、焼入れ焼戻しによる熱処理を施すことが広く行われている。一方、歯止めは、プランジャの戻りを防止するためのものであって、直接に叩打される部材ではないため、その材質や強度等については、これまで特に配慮がなされておらず、コスト的に有利である密度６．９〜７．１ｇ／ｃｍ３程度の焼結合金が使用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、エンジンの高負荷化等により、プランジャへの入力が高くなるにつれ、プランジャの戻りを防止するラチェット機構にも大きな負荷が加わり、ラチェット機構の歯止めが摩耗・損傷し、最終的には、プランジャの戻りを防止するというラチェット機構の機能が失われるという問題が指摘されている。
【０００６】
特に、燃料をエンジンのシリンダ内へ直接噴射する方式の直噴型ガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃焼途中で火炎伝搬が途絶える半燃え現象が生じたり、混合時に燃料の拡散が進まないことが原因となり、燃えカスであるスス（ｃａｒｂｏｎ  ｓｏｏｔ）が生じ易く、このようなススがラチェット機構の歯止めとラックとの間隙に夾雑物となって入り込み、歯止めが摩耗する、いわゆるアブレシブ摩耗が発生するため、歯止めの耐摩耗性向上は一層深刻な課題であった。
【０００７】
また、エンジンを長期間使用し、劣化したオイルを使用し続けた場合には、劣化したオイルに入り込む摩耗粉や燃焼時の燃えカスであるススなどの不純物が、歯止めの摩耗を一層促進し、最悪なケースでは歯止めが破損して、エンジンの損傷に至ることが懸念されていた。
【０００８】
一方、このような歯止めの耐久性に対する問題に対応するため、歯止めの材質としてクロム鋼（例えば、ＪＩＳ４１０４におけるＳＣｒ４２０）やクロムモリブデン鋼（例えば、ＪＩＳ４１０５におけるＳＣＭ４３５）などの硬質合金鋼を用いて耐久性を向上させることも提案されているが、その場合には、焼結合金を用いた場合に比べて、製造コストが高いという問題がある。近年の消費者の低価格志向の潮流の中で、低コストで、しかも、高強度で高い耐摩耗性を有するというトレードオフの課題を解決することが焦眉の急となっていた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、前述したような従来のラチェット式テンショナの課題を解決するものであって、低コストで、しかも高強度で耐摩耗性にも優れたラチェット式テンショナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した従来のラチェット式テンショナの課題の解決を図るために、本発明の請求項１に係るラチェット式テンショナは、ハウジングに摺動自在に取付けられたプランジャを突出方向に付勢し、前記ハウジングに設けられた歯止めを前記プランジャの側面に形成されたラックに噛み合わせプランジャの戻りを防止するラチェット機構を有するラチェット式テンショナにおいて、前記歯止めを密度７．２ｇ／ｃｍ３  以上の焼結合金で形成している。
【００１１】
また、請求項２に係るラチェット式テンショナは、請求項１に係るラチェット式テンショナの構成に加えて、前記焼結合金を、温間成形、高温焼結、再圧縮の中の少なくとも１種以上の方法により形成することにより、従来のラチェット式テンショナが抱える課題の一層の解決を図ったものである。
【００１２】
さらに、請求項３に係るラチェット式テンショナは、請求項１又は請求項２に係るラチェット式テンショナの構成に加えて、前記焼結合金を、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏのうち少なくとも１種を合計０．５〜８ｗｔ％含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるものを用いたことにより、従来のラチェット式テンショナの課題のより一層の解決を図ったものである。
【００１３】
【作用】
請求項１に係るラチェット式テンショナによれば、ラチェット式テンショナにおいて、ラチェット機構の歯止めを密度７．２ｇ／ｃｍ３  以上の焼結合金で形成することによって、歯止めの強度及び耐摩耗性が向上し、ディーゼルエンジンや直噴エンジンなどの夾雑物が多い劣悪な雰囲気で使用される場合や劣化したオイルを使用し続けた場合であっても、歯止めがプランジャの後退を長期に亘り確実に制止する。
【００１４】
歯止めを形成する焼結合金の密度を７．２ｇ／ｃｍ３  以上にすることにより、歯止めの強度及び耐摩耗性が向上のは、焼結合金を高密度化することにより、金属粒子間に存在していた小さな隙間（ポーラス）が減少したものと推察される。
【００１５】
請求項２に係るラチェット式テンショナによれば、請求項１に係るラチェット式テンショナが奏する作用に加えて、焼結合金からなるラチェット機構の歯止めを温間成形、高温焼結、再圧縮の中の少なくとも１種以上の方法により形成することにより、密度が７．２ｇ／ｃｍ３  以上の均質な焼結合金を再現性よく形成することができ、歯止めの強度及び耐摩耗性が一層向上し、歯止めがプランジャの後退を長期に亘り確実に制止する。
【００１６】
請求項３に係るラチェット式テンショナによれば、請求項１又は請求項２に係るラチェット式テンショナが奏する作用に加えて、焼結合金として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏのうち少なくとも１種を合計０．５〜８ｗｔ％含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるものを用いたことにより、歯止めの強度及び耐摩耗性が一層向上するのみならず、耐食性も向上し、酸化性の劣化オイル中においても、歯止めがプランジャの後退を長期に亘り確実に制止する。
【００１７】
ここで、Ｎｉは、焼結合金中において、鉄基地の強度と靭性を向上させると同時に耐食性を向上させる。Ｃｕは、焼結合金の焼結時に液相を生じ、合金組成の拡散を促進し、鉄基時の強度、耐食性を向上させる。さらに、Ｍｏは、鉄基時の硬度、強度、焼戻し軟化抵抗を向上させる。これらの金属元素を焼結合金に添加させることにより、焼結合金の強度、耐摩耗性、耐食性、靭性、耐熱性等の諸特性を一層向上させることができるが、添加量は、合計０．５ｗｔ％未満では、その効果が十分に発揮されない。一方、８ｗｔ％を超えて添加した場合、効果が飽和するだけでなく、原料粉末圧縮性が低下し、焼結合金の密度の向上が望めなくなるため好ましくない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明であるラチェット式テンショナの好ましい実施の形態について、以下の実施例に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、ラチェット式テンショナ１を用いたエンジンのタイミングチェーンシステムを示している。このテンショナ１は、ハウジング７に穿孔されたプランジャ収納穴１２にプランジャ８が進退自在に遊嵌され、プランジャ収納穴１２の底面とプランジャ８の中空部１３との間に装填されたプランジャばね１４により、プランジャ８が付勢されている。このプランジャ８がテンショナレバー１０を介して、駆動側スプロケット５と従動側スプロケット３の間に掛架されたタイミングチェーン６に対して常に適切な緊張力を付与している。
【００２０】
ラチェット式テンショナ１は、プランジャ８の後退運動を阻止するため、ハウジング７に枢設した歯止め１７を、ラチェットばね１８により付勢して前記プランジャ８の側面に形成されたラック１６に噛み合わせている。
【００２１】
本発明の歯止めは、次のような方法を用いて製造した。
Ａ：Ｆｅ及び不可避不純物
Ｂ：４ｗｔ％Ｎｉ、２ｗｔ％Ｃｕ、０．５ｗｔ％Ｍｏ、残部Ｆｅ及び不可避不純物
Ｃ：２ｗｔ％Ｎｉ、１．５ｗｔ％Ｍｏ、残部Ｆｅ及び不可避不純物
Ｄ：０．６ｗｔ％Ｍｏ、残部Ｆｅ及び不可避不純物
の４種類の鉄系粉末のそれぞれに潤滑剤及び黒鉛粉を混合し、図２に示す工程により、歯止め形状に成形した後、焼結した。その際、通常成形、温間成形ともに、６８６ＭＰａの圧力で行い、温間成形は、１３０℃に加熱して行った。焼結、窒素ガス雰囲気中で、通常焼結が１１３０℃、高温焼結が１２５０℃の温度で行った。また、実施例６及び実施例７については、温間成形及び高温焼結を行った後に、しごき代０．０８ｍｍで再圧縮を行い、表層部の空孔をつぶし、一層の緻密化を図った。
【００２２】
このようにして、製造された歯止めの焼結密度と、モータリング試験機で摩耗試験を行った結果を図２に示している。図３は、図２に示した焼結密度と摩耗比率の関係をグラフに示したものである。摩耗比率は、従来品の摩耗量を１とした時の各実施例品の摩耗量を表している。
【００２３】
図２及び図３から明らかなように、焼結密度を７．２ｇ／ｃｍ３  以上とした実施例１〜７のものは従来品に比べ摩耗量を２５〜６５％低減することができた。実施例１と実施例２、実施例３と実施例４の比較からわかるように、焼結合金中に、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏのうち少なくとも１種の金属添加成分を合計０．５〜８ｗｔ％含有させたものは、焼結密度が同じであっても、金属添加成分を含有させないものよりも、摩耗量が低減している。さらに、強度、耐摩耗性向上のため、これらの歯止めに対して浸炭焼入れ焼戻し処理を施した。
【００２４】
本発明のラチェット式テンショナの用途としては、伝動機構、搬送装置、昇降装置等さまざまな用途に適用可能であるが、高温且つ酸化雰囲気の過酷な条件下での使用を強いられるエンジンのタイミングチェーンシステムに特に好適に使用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に係るラチェット式テンショナによれば、ラチェット機構の歯止めを密度７．２ｇ／ｃｍ３  以上の焼結合金で形成したことにより、歯止めの強度及び耐摩耗性が向上し、ディーゼルエンジンや直噴エンジンなどの夾雑物が多い劣悪な雰囲気で使用される場合や劣化したオイルを使用し続けた場合であっても、歯止めの摩耗を長期にわたって抑制することが可能になる。
【００２６】
請求項２に係るラチェット式テンショナによれば、請求項１に係るラチェット式テンショナが奏する効果に加えて、焼結合金からなるラチェット機構の歯止めを温間成形、高温焼結、再圧縮の中の少なくとも１種以上の方法により形成することにより、密度が７．２ｇ／ｃｍ３  以上の均質な焼結合金を再現性よく形成することができ、歯止めの強度及び耐摩耗性を一層向上させることができる。さらに、温間成形、高温焼結、再圧縮の工程は、従来の設備で対応できるため、特別な設備投資の必要はなく、合金鋼による鍛造、機械加工等と比較して製造コストの点でもきわめて有利である。
【００２７】
請求項３に係るラチェット式テンショナによれば、請求項１又は請求項２に係るラチェット式テンショナが奏する効果に加えて、焼結合金として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏのうち少なくとも１種を合計０．５〜８ｗｔ％含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるものを用いたことにより、歯止めの強度及び耐摩耗性が一層向上するのみならず、耐食性も向上し、酸化性の劣化オイル中においても、歯止めの摩耗を長期に亘り抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラチェット式テンショナを用いたタイミングチェーンシステムを示す図。
【図２】本発明のラチェット式テンショナに使用した歯止めの特性を示す図。
【図３】本発明のラチェット式テンショナに使用した歯止めの焼結密度と摩耗比率の関係を示す図。
【符号の説明】
１        ・・・  テンショナ
３        ・・・  従動側スプロケット
５        ・・・  駆動側スプロケット
６        ・・・  タイミングチェーン
７        ・・・  ハウジング
８        ・・・  プランジャ
１０      ・・・  テンショナレバー
１２      ・・・  プランジャ収容穴
１３      ・・・  中空部
１４      ・・・  プランジャばね
１７      ・・・  歯止め
１８      ・・・  ラチェットばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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