(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
上記ケーシング内に軸回りに回転自在に収容されかつ外周部に雄ねじ部を有する回転体と、
上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有しかつ上記ケーシングに対し回転不能にかつ軸線方向に所定位置まで移動できるように支持された移動体と、
上記移動体がケーシングから突き出る方向の推力を生じるよう上記回転体を軸回り所定方向に付勢するトルク発生用ばねとを具備し、
上記回転体の端面とこの端面が対向するケーシング側の受け座との接触部にて上記回転体の推力を受けるようにした推進力付与装置において、
上記雌ねじ部のねじ山角を上記雄ねじ部のねじ山角よりも小さくし、ねじ部が摩耗するにつれてねじ部相互の摺動半径が増加するようにしたことを特徴とする推進力付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体に軸方向の推力を与える推進力付与装置に係り、特にエンジンのカムシャフト等を駆動するチェンやベルト等の巻掛け伝動体に張力を付与するテンショナとして好適な推進力付与装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンカムシャフトを駆動するチェンやタイミングベルト等に張力を与えるためのテンショナとして使用される推進力付与装置の一例として、図４に示すような構造のものが採用されている。この種の従来装置１は、ケーシング２と、ケーシング２内に軸回りに回転自在に収容された回転体３と、この回転体３の雄ねじ部４に螺合する雌ねじ部５を有する移動体６と、トルク発生用ばね７とを具備している。上記移動体６はケーシング２に対し回転不能にかつ軸線方向に所定位置まで移動できるように支持されている。
【０００３】
上記ばね７は回転体３を第１の方向に回転させることができるように初期撓み（ねじり）を与えた状態でその一端７ａが回転体３に係止され、他端７ｂがケーシング２に係止されている。そして上記ばね７が発生するトルクによって移動体６に軸方向の推力（ケーシング２から突出する方向の力）が生じるようにしている。回転体３の端面３ａはケーシング２の受け座２ａに対向しており、両者の接触部において回転体３の軸方向の推力を受けるようになっている。
【０００４】
従って上記従来装置１は、ケーシング２に対し移動体６が図４中の矢印Ａ方向に変位する場合に、雄ねじ部４と雌ねじ部５との間が滑ることにより回転体３が第２の方向（例えば矢印Ｂに示す方向）に回転するとともに、ばね７が更にねじられて弾性エネルギーが蓄積される。そして移動体６が逆方向（ケーシング２から突き出る方向）に変位する際にばね７の弾性エネルギーによって回転体３が第１の方向に回転するため回転体３の端面３ａと受け座２ａが接したまま相対回転する。
【０００５】
上記のような推進力付与装置１の挙動特性は回転体３の端面３ａと受け座２ａとの間の摩擦力や雄ねじ部４と雌ねじ部５との間の摩擦力に大きく左右される。ここで、移動体６に負荷される軸方向の力（入力軸力）Ｐに対して移動体６が変位しない条件は、解析結果より下記数式（１）を満足することである。
【０００６】
【数１】
0003936006.tif 000002
【０００７】
Ｑ：ばねのトルクによって生じる力
Ｐ：入力軸力
ｒ：回転体端面の摺動半径
ｒs ：ねじ部の半径
Ｃ1 〜Ｃ4 ：摩擦係数を含む定数項
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記装置を長期間使用すると主に次の２つの原因から、みかけ上摩擦力が低下し、移動体が変位しやすくなることがある。
（ａ）回転体と移動体との摺動部がその摺動により平滑となり摩擦係数自体が低下する。
（ｂ）回転体の雄ねじ部と移動体の雌ねじ部との摺動部の摩耗により両者の摩擦面の位置が回転中心に近い方へ移動し、前記（１）式においてｒとｒs が小さくなり、同一の入力軸力Ｐに対してＰの係数が大きくなることで移動体が変位しやすくなる。
【０００９】
例えば図４に示す従来装置１では、図５に示すように基本的に雄ねじ部４と雌ねじ部５のねじ山角度が同一であり両者が面接触・面摺動の状態となっている。この場合、摺動面が摩耗しても摺動半径が実質的に変化しないので、摺動部の摩擦係数の低下に伴い、装置１の摩擦トルクが直接比例して低下してしまう。これにより従来装置１は入力軸力Ｐに対して移動体６が矢印Ａ方向に後退しやすくなり、チェンが緩むことによって所定の張力が得られず、チェンのばたつきが生じるなどの問題があった。
【００１０】
また図６（ａ）に示すようにねじ部４，５が摩耗する前に両者がねじ外周寄りの位置で接する場合、ねじ部４，５が摩耗すると図６（ｂ）に示すようにねじ内周寄りの位置で接するようになるため摺動半径ｒが減少する傾向となる。このように摺動半径ｒが摩耗とともに減少する場合について、負荷荷重（入力軸力Ｐ）に対して移動体６の変位（戻り量）がどのように変化するかを実験によって調べたところ、摩耗前は図７に示すように３種類のデータＡ，Ｂ，Ｃがいずれも変位が比較的小さかったのに対し、摩耗後は図８に示すように変位が増大することが確認された。
従って本発明の目的は摺動部の摩擦係数が低下しても移動体の変位が過剰になることを抑制できるような推進力付与装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために開発された本発明は、ケーシングと、上記ケーシング内に軸回りに回転自在に収容されかつ外周部に雄ねじ部を有する回転体と、上記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部を有しかつ上記ケーシングに対し回転不能にかつ軸線方向に所定位置まで移動できるように支持された移動体と、上記移動体がケーシングから突き出る方向の推力を生じるよう上記回転体を軸回り所定方向に付勢するトルク発生用ばねとを具備し、上記回転体の端面とこの端面が対向するケーシング側の受け座との接触部にて上記回転体の推力を受けるようにした推進力付与装置において、上記雌ねじ部のねじ山角を上記雄ねじ部のねじ山角よりも小さくし、ねじ部が摩耗するにつれてねじ部相互の摺動半径が増加するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
本発明装置の使用初期には回転体の雄ねじ部と移動体の雌ねじ部との摺動部において回転中心寄りの摺動半径の小さい部位において両者が接触しながら回転するが、使用時間の経過とともにねじ部が摩耗してゆき、摩擦面が回転中心寄りから次第に外周側に広がってゆき、ねじ部相互の摺動半径が大きくなる方向に変化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示す推進力付与装置１０はエンジンのカムシャフト等を駆動するチェンやタイミングベルト等の巻掛け伝動体に張力を与えるテンショナとして用いるものであり、エンジン本体側に固定される略円筒状の中空のケーシング１１を備えている。ケーシング１１の内部に回転体１２が軸まわりに回転自在に収容されている。回転体１２はケーシング１１の軸線方向に延びる軸部１３と、軸部１３の端に位置する短円柱状の頭部１４を有しており、軸部１３の外周に雄ねじ部１５が設けられている。頭部１４にスリット１６が形成されている。
【００１４】
回転体１２と同一軸線上に中空の移動体２０が設けられている。移動体２０はケーシング１１の軸線方向（図１において左右方向）に移動自在であり、ケーシング１１に固定された支持部材２１によって回転しないように支持され、かつケーシング１１に対して移動体２０が所定量突出したときにストッパ部２２が支持部材２１に突き当たることにより、移動体２０がそれ以上ケーシング１１から突出しないようにしている。移動体２０の先端部２０ａは、図示しない押圧部材を介してチェンやベルト等の巻掛け伝動体を押圧するように構成されている。
【００１５】
移動体２０の内面に雌ねじ部２５が形成されており、この雌ねじ部２５に回転体１２の雄ねじ部１５が螺合し、雌ねじ部２５に対して雄ねじ部１５が軸回りに滑りながら相対回転することができるようになっている。この場合、回転体１２が回転すると移動体２０に軸方向の推力が発生し、可逆的に移動体２０側から軸線方向の荷重が入力されると回転体１２が回転する。
【００１６】
回転体１２を取り巻くようにトルク発生用のねじりコイルばね３０が設けられている。このばね３０の一端３０ａは回転体１２の頭部１４のスリット１６に嵌合され、ばね３０の他端３０ｂは初期撓み（ねじり）を与えた状態でケーシング１１のばね受け部３１に係止され、このばね３０の反発荷重によって回転体１２が第１の方向（移動体２０を回転体１２から突き出す方向）に回転するようになっている。回転体１２の端面３５は、ケーシング１１の内面に形成された受け座３６と対向しており、端面３５と受け座３６との接触部３７において回転体１２の軸方向の推力を受けるようにしている。
【００１７】
図２に示すように、移動体２０の雌ねじ部２５のねじ山角θ1 は回転体１２の雄ねじ部１５のねじ山角θ2 よりも小さく、ねじ部１５，２５が摩耗するにつれてねじ部相互の実質的な摺動半径ｒ1 が次第に増加するようになっている。
【００１８】
次に上記構成の推進力付与装置１０の作用について説明する。
ケーシング１１に対して移動体２０が図１中の矢印Ａ方向に変位する場合、雌ねじ部２５が矢印Ａ方向に変位することに伴って雄ねじ部１５が雌ねじ部２５との間で滑りつつ回転体１２が第２の方向（矢印Ｂ方向）に回転するとともに、ばね３０が弾性エネルギーを更に蓄える方向にねじられる。この場合、回転体１２の端面３５が受け座３６に押し付けられた状態で回転するため、端面３５と受け座３６との間に摩擦力が発生する。
【００１９】
上記とは逆に移動体２０がケーシング１１から突出する方向に変位するときには、回転体１２の端面３５が受け座３６から離れようとするが、ねじりコイルばね３０の弾性エネルギーによって回転体１２が第１の方向に回転するため回転体１２の端面３５は受け座３６と接した状態のまま相対回転する。
【００２０】
従って上記構成の装置１０によれば、移動体２０によって張力を与えているチェンあるいはベルトが弛みそうになると移動体２０がケーシング１１から突出する方向に変位することにより弛みが吸収される。何らかの原因によりチェンあるいはベルトの張力が高まると、移動体２０がケーシング１１側に押込まれる方向に後退することにより、回転体１２が矢印Ｂ方向に回転しつつばね３０がねじられることにより、張力変化に追従することができる。
【００２１】
この装置１０の使用開始当初は、図２に示すように、雄ねじ部１５と雌ねじ部２５が互いに回転中心ＣＬ寄りの摺動半径ｒ1 の小さい位置で接している。この装置１０を長期間使用することによってねじ部１５，２５が摩耗すると、図３に示すように摩耗とともに摺動半径ｒ2 が使用初期の摺動半径ｒ1 に比較して増加する。このため長期の使用により摺動部の摩擦係数が減少しても摩擦トルクを維持できることによって移動体２０が過剰に変位することを回避でき、使用初期の状態に近い変位を確保することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、回転体の雄ねじ部と移動体の雌ねじ部との経時変化による摺動半径の減少が防止され、ねじ部の摩耗とともに摺動半径が増加するので入力軸力に対抗する摩擦トルクの減少を防止することが可能となる。このため装置使用に伴う摩擦面の表面状態の変化等によって摩擦係数が低下してもその減少分を補うことができ、移動体の変位が経時変化により過剰になるなどの不具合を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示す推進力付与装置の断面図。
【図２】  図１に示された装置の雄ねじ部と雌ねじ部を示す断面図。
【図３】  図２に示されたねじ部が摩耗した状態を示す断面図。
【図４】  従来の推進力付与装置の断面図。
【図５】  図４に示された従来装置の雄ねじ部と雌ねじ部を示す断面図。
【図６】  従来装置のねじ部の摩耗による摺動半径の変化を示す断面図。
【図７】  図６に示されたねじ部の摩耗前の負荷荷重と変位との関係を示す図。
【図８】  図６に示されたねじ部の摩耗後の負荷荷重と変位との関係を示す図。
【符号の説明】
１０…推進力付与装置
１１…ケーシング
１２…回転体
１５…雄ねじ部
２０…移動体
２５…雌ねじ部
３０…トルク発生用ばね
【図１】
0003936006.tif 000003
【図２】
0003936006.tif 000004
【図３】
0003936006.tif 000005
【図４】
0003936006.tif 000006
【図５】
0003936006.tif 000007
【図６】
0003936006.tif 000008
【図７】
0003936006.tif 000009
【図８】
0003936006.tif 000010