(57)【要約】制動力や特性に最も大きく影響を与える部分の、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化による制動力の変化や特性の変化が少なく長期間安定した性能を示すテンショナーである。ケースと、該ケースに回転可能にかつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを備え、前記回転体は軸部が前記ケースの支承部に回転自在に支承されて前記押圧体に作用する前記荷重を支持し、前記押圧体は軸受にて回転が拘束されてなるテンショナーにおいて、前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の３元合金の被膜が形成されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを備え、前記回転体は軸部が前記ケースの支承部に回転自在に支承されて前記押圧体に作用する前記荷重を支持し、前記押圧体は軸受にて回転が拘束されてなるテンショナーにおいて、
前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の３元合金の被膜が形成されていることを特徴とするテンショナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、例えば４輪自動車や２輪車等の車両に搭載されるエンジンのカムシャフトを駆動するチェーンあるいはタイミングベルトなどの力伝達部材に所定の張力を付与するテンショナーに関する。
【背景技術】  テンショナーは、チェーンやタイミングベルトが使用中に伸びたり、摩耗して緩みが生じても、これらをほぼ一定張力を保つために使用されている。従来の一般的なテンショナーは、図６に示すようにケース１０１と、雄ねじ部１０２ａを有する回転体１０２と、この回転体１０２の雄ねじ部１０２ａに螺合する雌ねじ部１０３ａを有する押圧体１０３と、回転体１０２を第１の回転方向に付勢するばね１０４と、押圧体１０３の回転を拘束するための軸受１０９などを備えている。回転体１０２が前記ばね１０４によって第１の方向に回転すると、押圧体１０３が軸線方向に移動する。回転体１０２はケース１０１に収容され、回転体１０２の端面１０２ｂがケース１０１の受け面１０１ｂに回転自在に支承されている。
このテンショナーは、前記ばね１０４が第１の回転方向とは逆の方向にねじられたときに蓄える反発力によって、回転体１０２を第１の回転方向に付勢する。その回転トルクにより、押圧体１０３がケース１０１から突き出る軸線方向に移動し、押圧体１０３の先端がチェーンやタイミングベルト等の力伝達部材を直接または間接に押圧する。また、チェーンやタイミングベルトの張力が高まると、押圧体１０３を押し返す力が大きくなる。この場合、前記ばね１０４の付勢力と、前記雄ねじ部１０２ａおよび雌ねじ部１０３ａ間の摩擦抵抗と、回転体１０２の端面１０２ｂとケース１０１の受け面１０１ｂとの摩擦抵抗、を主とするトルクの総和に抗して、押圧体１０３がケース１０１の内部に向う軸線方向に押し戻される。テンショナーはこれらのトルク等に基いて、チェーンやタイミングベルトにたいして一定の張力を付与することができる。
このような従来のテンショナーは、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化によりテンショナーの制動力が大きな変化を起こしていた。そこで、このような課題を解決するものとして回転体２および押圧体３の雄ねじ部９および雌ねじ部１３にカニゼンメッキ等の耐摩耗性表面処理をしたものとして、日本国実用新案登録第２１２０６５５号に提案されている。
しかしながら、従来のカニゼンメッキの耐摩耗性表面処理では、テンショナーに作用する変動荷重が比較的大きく、振動が激しい状況では、使用時間の経過によって処理層が摩耗して制動力に変化を起すなど耐久性に課題を残していた。
この発明は、このような課題を解決せんと提案されたものであり、その目的は、制動力や特性に最も大きく影響を与える部分の、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化を防止し、制動力の変化や特性の変化が少なく長期間安定した性能を示すテンショナーを提供することにある。
【発明の開示】
この発明のテンショナーは、ケースと、該ケースに回転可能に、かつ軸線方向の移動が拘束された状態で収容される回転体と、該回転体に螺合し、軸線方向への移動が可能であり、かつ前記ケースに対し回転が拘束され、力伝達部材から軸線方向の荷重が作用する押圧体と、前記ケースの内部に収容され、かつ前記回転体に回転力を与えるばねとを備え、前記回転体は軸部が前記ケースの支承部に回転自在に支承されて前記押圧体に作用する前記荷重を支持し、前記押圧体は軸受にて回転が拘束されてなるテンショナーにおいて、
前記回転体、回転体の軸部、ケースの支承部、押圧体および軸受の表面のうち、少なくとも回転体の軸部の表面に、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜、またはニッケル・リン・ホウ素の３元合金の被膜が形成されていることを特徴とする。
押圧体を推進させるための回転体は重要な運動要素であり、回転体の軸部はケースの支承部に支持されており、回転体の軸部には、ケースの支承部において回転体が回転することによって、あるいは回転体に押圧体を介して戻り力が作用し過大な負荷が作用する。このため摩耗及び摩擦抵抗が生ずるが、この発明は、少なくとも回転体の軸部に、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜が形成されているので、摩耗や摩擦抵抗の変化の発生が少なく、安定した性能となる。
この発明のテンショナーによれば、使用時間の経過に伴う摩耗や、潤滑状態の変化による制動力（摩擦力）の変化や特性の変化が少ない安定した性能を長期間保持することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、この発明の実施の形態を示すテンショナーの断面図、図２は、テンショナーの使用例を示すエンジンの一部の断面図、図３は、３元合金の被膜が形成された様子を示す軸部の部分拡大断面図、図４は、時効温度と硬度との関係の実験結果を示すグラフ図、図５は、時間経過と制動トルクとの関係の実験結果を示すグラフ図、図６は、テンショナーの従来例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  この発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
図１はこの発明の実施の形態を示すテンショナーの断面図、図２はテンショナーの使用例を示すエンジンの一部の断面図である。
このテンショナーは、例えば、図２に示される自動車用エンジン２００の動力伝達機構２０１に採用される。動力伝達機構２０１は、エンジン２００の回転運動を、タイミングベルトあるいはチェーン等の無端の力伝達部材２０２を介してカムシャフト２０３に伝えるもので、このテンショナーはエンジン２００の所定位置に装着され、後述する推力によって力伝達部材２０２を、矢印Ｖで示す方向に押して張力を一定に保持するものである。
図１に示すテンショナーは、軸方向の空洞部１ａが形成されたケース１と、ケース１の空洞部１ａに螺合状態で挿入される回転体２及び押圧体３と、回転体２に回転力を付与する捩りばね４と、ケース１の先端部に取付けられて押圧体３の回転を拘束する軸受５と、ケース１と押圧体３との間を被覆する伸縮自在なベローズ６とを備えている。押圧体３は、その後端部がケース１の内部に挿入され、前端部はケース１の外部に突出している。ケース１の基端部の開口にはパッキン７を介してシールボルト８が螺合され、基端部側の気密性が保たれている。
回転体２の前側部分に雄ねじ部９が形成され、中空の押圧体３の内周面に雌ねじ部１３が形成され、この雌ねじ部１３と雄ねじ部９とを互いに螺合させることにより、回転体および押圧体２、３が互いに相対回転可能に、かつ軸線Ｘ方向に螺進可能に組付けられる。
前記組付け状態の回転体２および押圧体３が、捩りばね４に挿入される。このばね４は、回転体２、押圧体３の軸線Ｘに沿う方向に延びており、ばね４の一端部４ａが回転体２のスリット１２に挿入されている。このスリット１２は、回転体２の軸線Ｘ方向に沿っている。ばね４の他端部４ｂは、ケース１に係止されるか、またはケース１に取付ける軸受５に係止される。こうして、ばね４の両端部４ａ、４ｂが回転体２とケース１に係止される。シールボルト８の取外し状態でケース１の外部から前記スリット１２に回転用の治具（例えばドライバ）の先端を挿入し、回転体２を軸線Ｘまわりに回転させると、ばね４がねじられることによって、回転体２を逆方向に回転させるエネルギー（トルク）が蓄えられる。
ケース１の前端部分に軸受５が設けられており、この軸受５は、例えば輪ばね１５等の固定用部材によってケース１に固定されている。軸受５には、非円形の摺動孔５ａが形成され、この摺動孔５ａに押圧体３が挿通されている。押圧体３の外周面は、軸受５の摺動孔５ａに対応して非円形状に形成され、この押圧体３が軸受５の摺動孔５ａに嵌合することにより、ケース１に対する押圧体３の回転が拘束される。押圧体３の前端にキャップ１４が取付けられている。このキャップ１４は、力伝達部材２０２としてのタイミングベルトやチェーンに直接、または中継部材を介して間接的に当接する。
回転体２を第２の方向に回転させ、前記ばね４をねじると、ばね４の弾性エネルギーが回転体２を第１の方向に回転させる。この回転は、ねじ部９、１３を介して押圧体３に伝達され、押圧体３は軸受５によって回転が拘束されているため、回転体２の回転力は押圧体３の軸線Ｘ方向への推進力に変換される。このため、押圧体３がケース１から突き出る方向に進出する。
一方、タイミングベルトやチェーン等の力伝達部材２０２から加わる荷重Ｚは、押圧体３に入力し、押圧体３を軸線Ｘ方向に押圧する。この押圧力が、ねじ部９、１３を介して回転体２に伝わることにより、回転体２がばね４の付勢力に抗して第２の方向に回転する。この方向の回転によって、押圧体３がケース１内に押し戻される。これらの動きによって、力伝達部材の張力をほぼ一定に保持することができる。
回転体２は、先端部側の雄ねじ部９と基端部側の軸部１０とが連設されて形成されており、軸部１０はケース１の支承部１１内に支承されて回転支持を行うようになっている。回転体２の軸部１０はねじ部９より径の大きな大径部に形成され、この大径の軸部１０の端面１６に対して、ケース１における支承部１１の受け面１７が臨んでいる。回転体２の軸部１０の端面１６は、ケース１の支承部１１の受け面１７に接しており、押圧体３に入力する前記荷重Ｚは、支承部１１の受け面１７に支持される。
そして、前記回転体２の軸部１０には、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜が形成されている。この３元合金の被膜は、ニッケル・リン・タングステンの３元合金からなるメッキを施すことによって形成される。図３は回転体２の軸部１０に３元合金の被膜２２が形成された様子を示す拡大部分断面図である。この３元合金は、ニッケル・リン・タングステン以外の元素との３元合金でもよい。例えばニッケル・リン・ホウ素の３元合金を例示することができる。
このようなテンショナーにおいては、使用時間の経過に伴う摩耗や潤滑状態の変化により摩擦トルクが変動したり、性能に大きな変化が発生したりする。これは次の原因に大きく依存すると思われる。
（１）ばね４の付勢力と、前記雄ねじ部９および雌ねじ部１３間の摩擦抵抗による摩耗及び摩擦抵抗の変化、
（２）回転体２の軸部１０を支承するケース１の支承部１１において、回転体２が回転することによって、あるいは回転体２に押圧体３を介し戻り力が作用して軸部１０および支承部１１に過大な負荷が作用して摩耗及び摩擦抵抗が変化する。
（３）軸受５とケース１の当接部位は、押圧体３の回転を拘束する軸受９に、ばね４の回転力が伝達して前記当接部位に圧接力が作用して摩耗する。
しかして、押圧体３を推進させるための回転体２の回転は重要な運動要素であり、回転体２の軸部１０は、ケース１の支承部１１に支持されていることから、特性の変化は、前記（２）の原因が大きいと思われ、この実施の形態では、回転体２の軸部１０に、ニッケル・リン・タングステンの３元合金の被膜が形成されているので、摩耗も少なく、摩擦抵抗も変化しない。これにより摩擦トルクが大きく変動したり、特性に大きな変化が生じたりすることなく、長期にわたり安定した特性となる。このことは、ニッケル・リン・ホウ素の３元合金の皮膜でも同様である。
この点からすると、回転体２の軸部１０だけでなく、ケース１の支承部１１にも３元合金の被膜を形成するのが好ましく、最も好ましいのは、前記（１）〜（３）の発生する部材であるケース１の支承部１１、回転体２、回転体２の軸部１０、押圧体３および軸受５などの全ての表面に前記３元合金の被膜を形成するとよい。しかし効果とコスト等の点を考慮すると、少なくとも回転体２の軸部１０に３元合金の被膜を形成すればよい。
そして、この発明でニッケル・リン・タングステンまたはニッケル・リン・ホウ素の３元合金の被膜としたのは、次の理由による。
（１）３元合金であり分散状態によるバラツキがない。
（２）安定した熱処理条件で製造でき、メッキ硬度が安定している。
（３）比較的低温での熱処理で安定するため、酸化や素材への影響が少ない。
（４）密着性が高く、膜厚が均一である。
（５）メッキ硬度が高く耐摩耗性に優れ、長時間にわたり潤滑状態による制動力（摩擦抵抗）への影響が少ない。
図４は時効温度と硬度との関係の実験結果を示すグラフ図である。この図４によれば、ニッケル・リン・タングステンの３元合金では、３５０℃附近で硬度が安定し、ニッケル・リンの合金より硬度が高いことが理解できる。因みに、ニッケル・リンの合金では４００℃付近で硬度が安定する。
図５は時間経過と制動トルクの関係の実験結果を示すグラフ図である。この図５によればニッケル・リン・タングステンの被膜を施した本発明の実施品の方が、ニッケル・リンの合金の被膜を施した従来品より、制動トルクが低く時間経過によっても変化が少ないことが理解できる。
なお、前記実施の形態は、この発明を制限するものではなく、この発明は要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が許容される。
【産業上の利用可能性】  以上のように、この発明にかかるテンショナーは、チェーンやタイミングベルトが使用中に伸びたり、摩耗して緩みが生じても、これらをほぼ一定張力を保つために使用するもので、例えば、４輪自動車や２輪車等の車輌に搭載されるエンジンのカムシャフトを駆動するチェーンあるいはタイミングベルト等に用いて有用である。
【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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【国際調査報告】
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