张紧器的制作方法

本发明涉及调整皮带、链条的张力以使其保持恒定的张紧器。

背景技术：

张紧器用于例如二轮车、四轮车等汽车的引擎，通过用规定的力按压引擎的正时链条、正时皮带，发挥当它们产生拉伸、松弛时将其张力保持恒定的作用。

图11示出了在汽车的引擎主体300上安装张紧器200的状态。在引擎主体300的内部配置有一对凸轮链轮310和曲柄链轮320，在这些链轮310、320之间以循环状悬挂着正时链条330。在正时链条330的移动路径上，以可晃动的方式配置有链条导板340，正时链条330边在链条导板340上滑动边移动。张紧器200在以贯通形成于引擎主体300的安装孔360的方式插入通过引擎主体300的状态下，固定于引擎主体300。

图12示出了张紧器200的常见结构。具备筒状的推进部件210、通过螺纹部220螺合于推进部件210的轴状的旋转部件230、赋予旋转部件230以旋转转矩的螺旋弹簧等的弹簧240、以及收纳它们的壳体250，壳体250通过螺钉紧固等方式固定于引擎主体300。推进部件210的旋转受到安装于壳体250的前端部分的轴承部件260的限制，由此，推进部件210利用经由螺纹部220传递的旋转部件230的旋转力，相对于壳体250前进而按压正时链条330。另一方面，若正时链条330的张力变大，则推进部件210边使旋转部件230向相反方向旋转边后退。通过这些动作而将正时链条330的张力保持恒定。

在这样的张紧器200中，在壳体250的内部设置有盘状的承接部件270。承接部件270抵接有旋转部件230的一端面231，成为在接触状态下滑动的承接面。当承接部件270和旋转部件230的一端面231在平面上接触时，若来自引擎的振动(输入载荷)较大，则滑动部分从静摩擦状态变成动摩擦状态，从而滑动部分的摩擦系数降低。即，承接部件270与旋转部件230的滑动部的摩擦阻力和推进部件210与旋转部件230所螺合的螺纹部220的摩擦阻力减小。在该状态下，若推进部件210从引擎接收到较大的振动(交变载荷)，则旋转部件230剧烈旋转，推进部件210的复位量变多，从而正时链条产生颤动。因而，需要增大承接部件270(以下，称为“承接面”)与旋转部件230的一端面231之间的滑动阻力，目前，研发出了使承接面和旋转部件在连续的面上接触的结构(参见专利文献1)、在承接面和旋转部件上形成凹凸状的锯齿边并使其相互咬合的结构(参见专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2001-50056号公报

专利文献2：特开2013-142441号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在如上述那样推进部件和旋转部件通过螺纹部螺合而收纳于壳体内，旋转部件在弹簧的施力下旋转，进而旋转部件的一端面在壳体的承接面(承接部件270)上滑动的图12所示的结构的张紧器中，以下的转矩1～3这三个转矩作用于旋转部件，推进部件的突出部分位置取决于这些转矩的平衡，从而抑制正时链条的异常动作。

转矩1……通过伴随正时链条的张力变动而引擎振动(交变载荷)输入至推进部件从而在螺纹部产生的推进部件向后退(复位)方向的旋转转矩

转矩2……旋转部件的一端面在承接面上滑动而引起的滑动摩擦的阻力转矩

转矩3……弹簧所施加的前进方向上的转矩

在这样的结构中，具有如下问题：

(1)如果螺纹部的滑动部分和旋转部件的一端面的滑动部分的摩擦阻力因长期使用造成的随时间劣化而降低，则转矩1增加，转矩2减小。因而，推进部件的突出部分位置有后退的趋势，引擎振动引起的旋转部件的旋转运动角度(复位动作)变大。

(2)在旋转运动的周期接近弹簧的旋转方向上的固有振动数的情况下，局部产生过度的应力，容易产生因应力集中而引起的疲劳破坏。尤其是，若旋转部件的旋转运动角度超过约70°，则弹簧的卡止于旋转部件的钩附近的应力集中变大，该部分容易产生疲劳破坏。

(3)在为了抑制旋转部件的旋转运动角度而采取增加转矩2和转矩3的对策的情况下，推进部件的突出部分位置有前进的趋势，由此正时链条的张力增加，造成引擎输出的损失。

在此，转矩2的增加可通过例如专利文献1和专利文献2所记载的那样扩大旋转部件的一端面的接触半径而实现，转矩3的增加可通过例如增加弹簧的转矩(施加力)而实现。在这样增加转矩2和转矩3的过程中，由于通过扩大旋转部件的一端面的直径来增大阻力转矩，因此推进部件在后退(复位)方向上的阻力增加，推力部件难以复位。另外，螺丝的转矩直接作用于旋转部件而始终对推进部件沿前进方向施力。在这样的结构中，在引擎振动(交变载荷)的波形为最小值的瞬间，作用于旋转部件的螺纹面和一端面的载荷变小，这时，由于弹簧的转矩始终作用于旋转部件，因此旋转部件沿推进部件的前进方向剧烈旋转以填充缝隙，推进部件瞬间产生多余的前进。需要说明的是，在专利文献2中，也存在由于未使用扭转弹簧，因此虽然螺旋弹簧对推进部件沿前进方向施力，但转换成旋转部件的旋转转矩(向推进部件前进的方向的旋转转矩)的转矩非常小，并且由于在旋转部件的一端面形成有凹凸状的锯齿边，因此在螺丝的螺旋升角和锯齿边上的凹凸的斜面角度的值大致相等的情况下，推进部件难以沿前进方向动作的不良情况。

本发明考虑上述那样的问题而提出，目的在于提供能够抑制推进部件的突出部分位置随时间而后退、弹簧随时间而产生疲劳破坏、防止因过度拉伸而引起的输出损失的张紧器。

用于解决技术问题的手段

本发明的张紧器，旋转部件和推进部件在通过螺纹部螺合的状态下收纳于壳体，所述旋转部件受到弹簧的转矩的施力而旋转，在所述旋转部件旋转的带动下，所述推进部件相对于壳体进退移动，通过所述旋转部件的一端面与所述壳体的承接面的滑动，随着所述旋转部件的旋转在旋转部件和承接面之间产生滑动阻力，其特征在于，所述旋转部件向与所述推进部件的后退对应的第一旋转方向旋转时的滑动阻力设定为能够抑制旋转部件向同一方向旋转的大小，所述旋转部件向与所述推进部件的前进对应的第二旋转方向旋转时的滑动阻力设定为能够抑制旋转部件向同一方向旋转的大小。

在这种情况下，优选的是，在所述旋转部件的一端面和所述承接面上，对应于所述第一旋转方向的第一斜面和对应于所述第二旋转方向的第二斜面以相对于与所述推进部件的进退方向交叉的面倾斜了预定角度的状态连续地形成。

另外，优选的是，以使数学式1所示的所述旋转部件的旋转转矩、所述螺纹部的旋转转矩以及所述弹簧的转矩的总和大于0的方式设定所述第一斜面的角度θ1。

W×R1·tan(ρ1+θ1)+W×R2·tan(ρ2-θL)+T>0……数学式1

在数学式1中，W是对推进部件的输入载荷，R1是旋转部件的一端面对承接部的接触半径，ρ1是旋转部件的一端面的摩擦角，ρ2是螺纹部的摩擦角，R2是螺纹部的螺纹面接触半径，θL是螺纹部的螺旋升角，T是弹簧的转矩。

另外，优选的是，所述第一斜面的角度θ1设定为小于所述第二斜面的角度θ2。

另外，优选的是，所述第一斜面和所述第二斜面借助角部而连续，所述角部形成为倒角形状。

另外，优选的是，由所述第一斜面和与所述第一斜面相邻的第二斜面形成截面为三角形的一个斜面体，所述斜面体以70°以下的配置角度配置于圆周上。

发明效果

根据本发明，能够抑制推进部件的突出部分位置随时间而后退、弹簧随时间而产生疲劳破坏，能够防止因过度拉伸而引起的输出损失。

附图说明

图1示出了本发明的第一实施方式，是张紧器的整体截面图。

图2是旋转部件的局部透视图。

图3是承接部件的透视图。

图4是示出旋转部件和承接部件的接触状态的截面图。

图5是斜面体的截面图。

图6是示出旋转部件中的斜面体的配置的端面图。

图7示出了本发明的第二实施方式，图7的(a)是旋转部件的主视图，图7的(b)是旋转部件的右侧视图。

图8的(a)是第二实施方式的轴主体的主视图，图8的(b)是第二实施方式的轴主体的右侧视图。

图9的(a)是第二实施方式的波形部件的左侧视图，图9的(b)是第二实施方式的波形部件的主视图，图9的(c)是第二实施方式的波形部件的右侧视图。

图10是示出旋转部件和承接部件的另一例接触状态的截面图。

图11是示出将张紧器安装于引擎主体的状态的主视图。

图12是示出以往的张紧器的截面图。

具体实施方式

[第一实施方式]

图1至图6示出了本发明的第一实施方式，图1是张紧器1的整体截面图，图2是旋转部件3的局部透视图，图3是作为承接面的承接部件7的透视图，图4是示出旋转部件3和承接部件7的接触状态的截面图，图5是斜面体的截面图，图6是示出旋转部件3中的斜面体的配置的端面图。

如图1所示，张紧器1具备相互螺合的推进部件2和旋转部件3、弹簧4以及收纳它们的壳体5。

推进部件2按压引擎主体的正时链条230(参见图10)，其形成为筒状，进退自由地插入壳体5内。推进部件2通过传递旋转部件3的旋转力而从壳体5的前端部分直线前进以按压正时链条，另一方面，通过从正时链条输入引擎主体的载荷(交变载荷)而直线后退，使旋转部件3向反向旋转。为了将旋转部件3的旋转转换成推进部件2的进退移动，推进部件2所贯穿的壳体5的前端部分的贯通孔51形成为长圆形、矩形的非圆形，并且推进部件2的外表面相应地形成为非圆形。在图1中，箭头FD是推进部件2的前进方向，箭头BK是后退方向。

推进部件2和旋转部件3在相互螺合的状态下收纳于壳体5内。因而，在推进部件2的内表面形成有螺母61并且在旋转部件3的外表面形成有螺栓62，该螺母61和螺栓62成为使推进部件2和旋转部件3相互螺合的螺纹部6。

旋转部件3是一体具有形成有螺栓62的推进部件2一侧的螺纹形成部31和从螺纹形成部31向轴向后侧延伸的轴部32的轴体。轴部32可旋转地支承于设置在壳体5内的承接部件7，由此，整个旋转部件3能够在壳体5内沿正反方向旋转。

弹簧4由螺旋弹簧组成，其螺旋部43套设于旋转部件3的轴部32，一侧的钩部41卡止于壳体5，另一侧的钩部42卡止于旋转部件3的轴部32。这时，另一侧的钩部42通过插入形成于轴部32的轴向上的狭缝33而卡止于轴部32。弹簧4通过卷绕而存储使旋转部件3旋转的转矩，旋转部件3在弹簧4的转矩的带动下旋转。

壳体5通过螺钉紧固等方式固定于引擎主体。在壳体5内的后端部设置有作为支承旋转部件3的轴部32的承接面的承接部件7。承接部件7通过压入壳体5的后端部的支承凹部52而固定于壳体5。旋转部件3的轴部32一侧的端面34(以下，称为“一端面34”)抵接于承接部件7，利用这一抵接来支承旋转部件3的旋转。

在以上结构中，在弹簧4的转矩的带动下旋转部件3旋转，旋转部件3的旋转从螺纹部6传递至推进部件2而使推进部件2向箭头FD方向(以下，称为“前进FD”)前进，并按压正时链条。另一方面，若正时链条因来自引擎主体的交变载荷而张紧，使载荷输入至推进部件2，则推进部件2沿箭头BK方向(以下，称为“后退BK”)后退。在该后退中，旋转部件3借助螺纹部6向反向旋转。在下面的说明中，将与推进部件2的后退BK对应的旋转部件3的旋转方向记为第一旋转方向11，将与推进部件2的前进FD对应的旋转部件3的旋转方向记为第二旋转方向12。在旋转部件3向这些旋转方向旋转的过程中，由于旋转部件3的一端面34在承接部件7的面上滑动，因此产生了滑动阻力。

在本发明中，旋转部件3向与推进部件2的后退BK对应的第一旋转方向11旋转时的滑动阻力被设定为能够抑制旋转部件3向同方向11旋转的大小。像这样，通过抑制旋转部件3向第一旋转方向11旋转，能够抑制推进部件2在后退BK方向上的动作。另外，在本发明中，旋转部件向与推进部件2的前进FD对应的第二旋转方向旋转时的滑动阻力也被设定为能够抑制旋转部件3向同方向12旋转的大小。像这样，通过抑制旋转部件3向第二旋转方向12旋转，能够抑制推进部件2在前进FD方向上的动作，从而降低输出损失。

图2示出了旋转部件3的轴部32。在旋转部件3的轴部32的一端面34上，第一斜面13和第二斜面14以在相邻的状态下交错位于圆周上的方式形成。图3示出了旋转部件3所滑动的承接部件7。承接部件7整体形成为盘状，在其底面71上，第一斜面15和第二斜面16以在相邻的状态下交错位于圆周上的方式形成。这些第一斜面13、15和第二斜面14、16通过锻造、切削、其他手段加工得到。

旋转部件3以其一端面34与承接部件7的底面71相对的方式组装于壳体5，通过该组装，由形成于它们的第一斜面13、15、第二斜面14、16组成的凹凸成为咬合状态。因而，在旋转部件3沿第一旋转方向11旋转时，旋转部件3的第一斜面13在承接部件7的第一斜面15上滑动，在旋转部件3沿第二旋转方向12旋转时，旋转部件3的第二斜面14在承接部件7的第二斜面16上滑动。即，在旋转部件3向第一旋转方向11旋转的过程中，第一斜面13、15彼此滑动，另一方面，在旋转部件3向第二旋转方向旋转的过程中，第二斜面14、16彼此滑动。因此，在沿第一旋转方向11和第二旋转方向12中的任一方向旋转时，旋转部件3均是边在与承接部件7之间产生滑动阻力边旋转。

如上述那样，旋转部件3的第一斜面13和承接部件7的第一斜面15对应于旋转部件3的第一旋转方向11形成，旋转部件3的第二斜面14和承接部件7的第二斜面16对应于旋转部件3的第二旋转方向形成，如图4所示，这些第一斜面13、15和第二斜面14、16以相对于与推进部件2的进退方向(后退BK和前进FD)呈正交状交叉的面19倾斜预定角度的方式连续形成。

图5示出了旋转部件3的第一斜面13和第二斜面14。第一斜面13和第二斜面14以分别具有角度θ1、θ2的倾斜状态从与推进部件2的进退方向呈正交状交叉的面19(参见图4)立起。第一斜面13的角度θ1设定为小于第二斜面14的角度θ2，由此，第一斜面13成为比第二斜面14长的斜面。θ1和θ2的角度关系对于承接部件7的第一斜面15和第二斜面也同样如此。通过这样设定，在旋转部件3向与推进部件2的后退BK对应的第一旋转方向11旋转时，由于旋转部件3的第一斜面13在承接部件7的第一斜面15上滑动，因此滑动阻力变大。另一方面，在旋转部件3向与推进部件2的前进FD对应的第二旋转方向12旋转时，由于旋转部件3的第二斜面14在承接部件7的第二斜面16上滑动，因此在其滑动阻力的影响下，推进部件2在前进FD方向上的转矩减弱，能够抑制推进部件2过度前进。

在本实施方式的结构中，当旋转部件3向与推进部件2的后退BK方向对应的第一旋转方向旋转时，如果其第一斜面13未越过承接部件7一侧的第一斜面15，则无法在该方向上旋转。因而能够抑制推进部件2的后退趋势。像这样，由于能够抑制后退趋势，因此能够抑制因输入了引擎振动(交变载荷)而导致旋转部件3的旋转角度变大的情况。并且，由于能够抑制旋转部件3的旋转角度变大，因此对卡止于旋转部件3的弹簧4的另一侧的钩部42不会集中过度的应力，能够减缓对另一侧的钩部42附近的应力集中，能够防止因应力集中而引起的疲劳破坏的产生。

另一方面，当旋转部件3向与推进部件2的前进FD方向对应的第二旋转方向旋转时，如果其第二斜面14未越过承接部件7一侧的第二斜面16，则无法在该方向上旋转。因而能够抑制推进部件2的前进趋势。像这样，由于能够抑制推进部件2的前进趋势，因此能够抑制因推进部件2过度前进而导致正时链条的张力增加，能够削减引擎输出的损失。并且，如上所述，由于推进部件2在向后退方向和前进方向这两个方向移动时的滑动阻力增加，因此无需增加弹簧4的转矩而能够使推进部件2稳定地进行进退动作。

在图1的张紧器1中，在将第一斜面13、15的角度设为θ1、将从引擎到推进部件2的输入载荷设为W、将旋转部件3的一端面34对承接部件7的接触半径设为R1、将旋转部件3的一端面34的摩擦角设为ρ1、将螺纹部6的摩擦角设为ρ2、将螺纹部6的螺纹面接触半径设为R2、将螺纹部6的螺旋升角设为θL、将弹簧4的转矩设为T的情况下，在相对于承接部件7滑动的旋转部件3的一端面34上所产生的滑动转矩为W×R1·tan(ρ1+θ1)，螺纹部6所产生的滑动转矩为W×R2·tan(ρ2-θL)。在此，旋转部件3的一端面34的滑动转矩W×R1·tan(ρ1+θ1)与螺纹部6所产生的滑动转矩W×R2·tan(ρ2-θL)作用于相反方向，另一方面，旋转部件3的一端面34的滑动转矩W×R1·tan(ρ1+θ1)与弹簧4的转矩T作用于相同方向。

由上可知，在张紧器1中，数学式1成立。

W×R1·tan(ρ1+θ1)+W×R2·tan(ρ2-θL)+T>0……数学式1

在数学式1中，当其总和大于0时，相对于来自引擎的输入载荷，不会产生旋转部件3向推进部件2的后退BK方向即第一旋转方向11的旋转力。摩擦角ρ1、ρ2因随时间劣化而减小，若因其减小而数学式1的总和小于0，则推进部件2在后退BK方向上剧烈动作。因而，第一斜面13、15的的角度θ1在与劣化后的摩擦角ρ1、ρ2的关系中，设定为确保数学式1为0以上。

在实际设计张紧器时，数学式1的摩擦角ρ1、ρ2的值因引擎振动(交变载荷)的大小(输入载荷W)而变化，引擎振动越大，摩擦角ρ1、ρ2的值(动摩擦系数)越小。在静态下，摩擦角ρ1、ρ2为6.8°左右，在动态下，根据输入载荷W而变化，在最大输入载荷W的情况下，ρ1、ρ2为2～3°左右。考虑这样的摩擦角ρ1、ρ2的变化，例如当设W＝100N、R1＝4.5mm、R2＝4mm、θL＝12°、T＝1.0Nmm时，优选地，将θ1设为4.9°程度以上。

如图4所示，旋转部件3的第一斜面13和相邻的第二斜面14借助角部21连续，承接部件7的第一斜面15和相邻的第二斜面16借助角部23连续。在该实施方式中，这些角部21、23形成为略圆的倒角形状。通过将角部21、23设为倒角形状，能够分散载荷，能够抑制应力集中。由此，能够使旋转部件3顺畅地向第一旋转方向11和第二旋转方向旋转。

在该实施方式中，如图4所示，由旋转部件3的第一斜面13和与其相邻的第二斜面14形成截面为三角形的一个斜面体17，由承接部件7的第一斜面15和与其相邻的第二斜面16形成截面为三角形的一个斜面体18。图6示出了旋转部件3中的斜面体17沿圆周方向的配置。在图6和图5中，A是第一斜面13在圆周上的配置角度，B是第二斜面14在圆周上的配置角度，优选地，斜面体以C＝A+B的配置角度在圆周上等分配置。这时，弹簧4的另一侧的钩部42卡止于旋转体3，因旋转体3旋转而应力集中于弹簧4的另一侧的钩部42，容易产生疲劳破坏。针对于此，通过将斜面体17的配置角度C设置为70°以下，能够分散对弹簧4的应力集中，能够降低弹簧4产生疲劳破坏的风险。

在上述实施方式中，将第一斜面13、15的角度θ1设定为小于第二斜面14、16的角度θ2(θ1<θ2)，但也可以将角度θ1设定为大于角度θ2(θ1>θ2)。图10示出了将第一斜面13、15的角度θ1设定为大于第二斜面14、16的角度θ2的情况。像这样，通过设定为θ1>θ2，由于能够抑制当引擎振动较大时旋转部件3向第一旋转方向11旋转，因此能够抑制推进部件2的后退BK，能够防止推进部件2过度复位。

需要说明的是，将承接部件7组装于壳体5而作为旋转部件3的承接面，但也可以在壳体5上直接加工旋转部件3的承接面。

[第二实施方式]

图7至图9示出了本发明的第二实施方式。如图7所示，由形成有螺栓62的螺纹形成部31和从螺纹形成部31同轴延伸的轴部32形成旋转部件3，在轴部32的一端面34上，第一斜面13和第二斜面14沿圆周方向形成。在该实施方式中，通过组合图8所示的轴主体36和图9所示的波形部件37来构成图7的旋转部件3。

如图8所示，轴主体36具有形成有螺栓62的螺纹形成部31和从螺纹形成部31同轴延伸的轴部32，在轴部32上未形成第一斜面13和第二斜面14。在轴部32的端面部分仅形成有半圆弧状的安装部35。与此相对，如图9所示，在波形部件37的一端面34上，第一斜面13和第二斜面14沿圆周形成。在波形部件37的轴主体36一侧的另一端面38上形成有半圆弧状的环体39，通过将该环体39以压入的方式结合于轴主体36的安装部35，将波形部件37连结于轴主体36而使其一体化。由此，能够制作图7所示的旋转部件3。

在这样的结构中，由于能够更换波形部件37，因此能够容易地进行在不同的倾斜角度的第一斜面13和第二斜面14上的更换、在不同的圆周上的配置角度的斜面体17上的更换，能够容易地应对所需要的张紧器特性。

附图标记说明

1 张紧器

2 推进部件

3 旋转部件

4 弹簧

5 壳体

6 螺纹部

7 承接部件

11 第一旋转方向

12 第二旋转方向

13、15 第一斜面

14、15 第二斜面

17、18 斜面体

19 交叉的面

21、23 角部