CN103620265A - 链条引导件和链条传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供安静性优良的链条引导件。该链条引导件包括：沿链条（5）的行进方向延伸的导轨基座（15）；在该导轨基座（15）上沿链条（5）的行进方向隔开间隔安装的多个辊轴（16）；和以能够转动的方式被该各辊轴（16）支承的辊（17），在该辊（17）的圆柱状的外周面（17a）引导链条（5），令辊（17）的外周面（17a）的圆柱度为20μm以下。

Description

链条引导件和链条传动装置
技术领域
本发明涉及对扭矩传递用链条的行进进行引导的链条引导件和使用该链条引导件的链条传动装置。
背景技术
汽车发动机通过定时链条（以下，仅称为“链条”）将曲轴的转动传递至凸轮轴，通过该凸轮轴的转动来打开和关闭燃烧室的阀。
作为这样的凸轮轴驱动用的链条传动装置，多使用具有以下部件的链条传动装置：安装于曲轴的驱动链轮；安装于凸轮轴的从动链轮；架设于驱动链轮和从动链轮之间的链条；配置在该链条的松弛侧的能够摇动的链条引导件；将该链条引导件向链条按压的链条张紧器；和配置在链条的张紧侧的固定的链条引导件。
此处，摇动侧的链条引导件通过利用链条张紧器的施力按压链条而将链条的张力保持为固定，固定侧的链条引导件保持理想的链条的行进线并抑制链条的振动。
作为该链条传动装置中使用的摇动侧的链条引导件和固定侧的链条引导件，已知有使沿链条行进方向延伸的引导面与链条滑动接触的形式的链条引导件，但是该滑动形式的链条引导件与链条的接触为滑动接触，所以存在链条的行进阻力大、扭矩的传递损失大的问题。
为了解决这样的问题，提案有一种链条引导件，该链条引导件包括沿链条的行进方向延伸的导轨基座、在该导轨基座上沿链条的行进方向上隔开间隔安装的多个辊轴和以能够转动的方式被该各辊轴支承的辊，利用该辊的圆筒状的外周面引导上述链条（专利文献1～3）。
该链条引导件与链条的接触为滚动接触，所以具有链条的行进阻力小、扭矩的传递损失小的特征。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010/090139号公报
专利文献2：日本特开平9-236157号公报
专利文献3：日本特开2010-180900号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
但是，为了评价上述滚动形式的链条引导件的性能，本发明的发明人制作在安装于曲轴的驱动链轮和安装于凸轮轴的从动链轮之间架设链条、利用滚动形式的链条引导件对该链条的行进进行引导的试验机，进行了使该试验机的曲轴在从超过0的值起至临界转速为止的范围进行转动的实验。
其结果是，了解到：通过使用滚动形式的链条引导件，即使在使用滑动形式的链条引导件的情况下，也能够确认能够将链条的行进阻力降低20～50%左右，另一方面，当使用滚动形式的链条引导件时，与使用滑动形式的链条引导件的情况相比，链条的行进声容易变大。
本发明要解决的问题是提供安静性优良的链条引导件。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人对在使用滚动形式的链条引导件的情况下链条的行进声变大的原因进行研究后发现，在对发动机的凸轮轴驱动用的链条进行引导时，辊在以高速转动的状态下与链条接触，因此在辊的外周面即使仅存在微小的尺寸误差，链条与辊之间的接触压也发生变动，并且链条由于该接触压的变动而发生振动，这成为链条的行进声的原因之一。
因此，为了解决上述问题，在本发明中，提供一种链条引导件，其包括沿链条的行进方向延伸的导轨基座、在该导轨基座上沿链条的行进方向隔开间隔安装的多个辊轴和以能够滚动的方式被该各辊轴支承的辊，利用该辊的圆筒状的外周面引导上述链条，在该链条引导件中，将上述辊的外周面的圆柱度设定在20μm以下。
这样，当辊在高速滚动的状态下与链条接触时，链条与辊之间的接触压不易发生变动，因此链条不易发生振动，能够有效地抑制链条的行进声。
能够将在外圈的内侧组装有多个滚子的滚子轴承单独地作为上述辊使用，此时，滚子轴承的外圈的外周面成为上述辊的外周面。该外圈能够通过采用被施加过热处理的热处理件而确保外周面的耐磨损性，但是当对外圈施加热处理时，由于热应变，外圈的外周面的圆柱度会下降。因此，优选外圈的壁厚设定为1.0mm以上。这样，外圈的刚性变高，因此在施加热处理时圆柱度不易下降，能够得到外周面的圆柱度为20μm以下的外圈。
作为上述外圈，如果使用通过钢板的拉深加工而形成的冲压外圈，则与使用利用切削加工而形成的实体外圈相比，成本较低。一般而言，冲压外圈的壁厚为了容易实现拉深加工而设定为0.5mm～0.8mm左右，在本申请发明中，优选将冲压外圈的壁厚设定为1.0mm～3.0mm的范围。如果令壁厚为1.0mm以上，则冲压外圈的刚性变高，因此实施热处理时的圆柱度的下降变小，能够得到外周面的圆柱度为20μm以下的冲压外圈。此外，如果冲压外圈的壁厚大于3.0mm，则需要将用于形成外圈的拉深加工分成多次、阶段性地进行，拉深加工的设备费和模具费用提高，因此优选冲压外圈的壁厚为3.0mm以下。
上述外圈能够使用包括外径固定的直形部、设置于该直形部的两端的截面为圆弧形的圆角部和从该圆角部向径向内向延伸的凸缘部的外圈。这样，当在外圈的端部设置截面为圆弧状的圆角部时，外圈的端部与导轨基座接触的情况下的对导轨基座的攻击性降低，能够防止导轨基座的磨损。
优选将上述圆角部的外表面的圆弧半径设定在0.5mm～1.5mm的范围。通过使圆弧半径为0.5mm以上，能够有效地降低外圈的端部与导轨基座接触时的对导轨基座的攻击性。此外，通过使圆弧半径为1.5mm以下，能够抑制外圈的全长并确保直形部的长度，将链条稳定地引导。
作为上述辊轴，优选使用被进行了热处理的实心的圆柱体。这样，因为辊轴被热处理而硬化，所以能够确保辊轴的耐磨损性。此外，因为辊轴为实心，所以能够抑制由热应变导致的辊轴的表面的圆柱度的降低，其结果是，能够抑制辊的滚动声。
此外，在本发明中，作为使用上述链条引导件的链条传动装置，提供一种链条传动装置，该链条传动装置具有：架设于驱动链轮和从动链轮之间的链条；设置在该链条的松弛侧的能够摇动的上述链条引导件；和将该链条引导件向链条按压的链条张紧器。
当在链条的张紧侧还设置有固定的链条引导件时，该固定的链条引导件也能够使用上述链条引导件。
发明的效果
本发明的链条引导件因为辊的外周面的圆柱度为20μm以下，所以当辊在高速转动的状态下与链条接触时，链条与辊之间的接触压不易发生变动。因此，链条不易发生振动，能够有效地抑制链条的行进声，安静性优良。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的链条传动装置的概略图。
图2是表示图1所示的链条引导件的立体图。
图3是表示图2所示的链条引导件的纵向截面图。
图4是表示图3所示的链条引导件的右侧视图。
图5是沿图3的V-V线的截面图。
图6是图5所示的辊的放大截面图。
图7是表示导轨基座的一部分和辊的分解正面图。
图8是本发明的另一实施方式的辊的放大截面图。
图9是本发明的另一实施方式的辊的放大截面图。
具体实施方式
图1表示本发明的实施方式的、组装有链条引导件的链条传动装置。该链条传动装置具有：固定地被安装于发动机的曲轴1的驱动链轮2；固定地被安装于凸轮轴3的从动链轮4；和架设于驱动链轮2和从动链轮4之间的链条5，通过该链条5将曲轴1的转动传递至凸轮轴3，通过该凸轮轴3的转动来打开和关闭燃烧室的阀（未图示）。
发动机动作时的曲轴1的转动方向固定（在图中为右向转动），此时链条5的伴随曲轴1的转动被引入驱动链轮2的一侧的部分成为张紧侧，被从驱动链轮2送出的一侧的部分成为松弛侧。而且，在链条5的松弛侧设置有以支点轴6为中心可摇动地被支承的链条引导件7和将链条引导件7向链条5按压的链条张紧器8。另一方面，在链条5的张紧侧设置有固定的链条引导件9。
链条引导件7沿链条5在上下方向上较长地延伸，在设置于其上端部的插入孔10中被插入支点轴6，以该支点轴6为中心、以能够摇动的方式被支承。在链条引导件7的摇动端部与链条张紧器8接触，链条引导件7被该链条张紧器8向链条5按压。
链条引导件9也与链条引导件7相同，是沿链条5在上下方向上较长地延伸的形状。链条引导件9在分别设置在上下两个端部的插入孔13中被插入螺栓14，通过该螺栓14的拧紧而被固定。
此处，在对摇动侧的链条引导件7和固定侧的链条引导件9进行对比的情况下，摇动侧的链条引导件7在一个端部形成有用于插入摇动的支点轴6的插入孔10，与此相对，固定侧的链条引导件9在两个端部形成有用于插入固定用的螺栓14的插入孔13，摇动侧的链条引导件7和固定侧的链条引导件9在这方面不同，在其它发明为相同的结构。
因此，以下对摇动侧的链条引导件7进行说明，对于固定侧的链条引导件9，对对应的部分标注相同的附图标记，省略其说明。
如图2～图4所示，链条引导件7包括：沿链条5的行进方向延伸的导轨基座15；在该导轨基座15上沿链条5的行进方向隔开间隔安装的多个辊轴16；和以能够转动的方式被该各辊轴16支承的辊17。
导轨基座15具有：沿链条5的行进方向较长地延伸、对各辊轴16的两端进行支承的相对的一对侧板18、18；和配置在相邻的辊轴16之间将侧板18、18彼此连结的连结部19。连结部19其两端被固定在侧板18，保持侧板18的相对间隔。如图3和图7所示，在各侧板18的彼此相对的相对面，设置有支承辊轴16的轴端的圆形凹部20和从侧板18的凸侧的边缘与圆形凹部20连通的轴导入槽21。
如图7所示，轴导入槽21形成为从侧板18的凸侧的边缘向圆形凹部20去槽宽度逐渐变窄的锥形，通过该轴导入槽21将辊轴16的轴端导入圆形凹部20。此处，为了防止被导入圆形凹部20内的辊轴16的轴端返回轴导入槽21，轴导入槽21形成为窄小部分的宽度D1比圆形凹部20的内径D2小。
圆形凹部20的内径D2为比辊轴16的轴端的外径d稍小的径，辊轴16的轴端具有过盈量，嵌合在圆形凹部20。
导轨基座15能够通过配合有纤维强化材料的合成树脂的注射成形而形成。作为合成树脂，例如能够使用酰胺纤维66和酰胺纤维46等聚酰胺（PA）。配合在合成树脂中的纤维强化材料能够使用玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等。导轨基座15也可以由铝合金、镁合金等轻金属形成。
辊轴16是由SUJ2、SC材料等钢材形成的实心的圆柱体，为了提高表面的耐磨损性而被施加热处理。作为热处理，能够列举光亮淬火、高频淬火。这样，通过令辊轴16不为空心结构而为实心结构，能够抑制热应变导致的辊轴16的表面的圆柱度的降低，其结果，能够抑制辊17的转动声。
如图5、图6所示，辊17被以能够转动的方式安装于辊轴16的外周，辊17的圆筒状的外周面17a与链条5接触，进行引导。此处，辊17是包括外圈22、组装在外圈22的内侧的多个滚子23和保持这些滚子23的保持架24的滚子轴承。
如图6所示，外圈22是将SPC、SCM等钢板拉深加工成杯状的冲压外圈，包括：外径固定的直形部22A；在该直形部22A的两端设置的截面为圆弧形的圆角部22B；和从该圆角部22B向径向内向延伸的凸缘部22C。当在外圈22的端部设置截面为圆弧形的圆角部22B时，外圈22的端部与导轨基座15接触的情况下的对导轨基座15的攻击性降低，能够防止导轨基座15的磨损。
该外圈22是通过实施热处理而硬化的热处理件，通过热处理确保外周面17a的耐磨损性。作为外圈22的热处理，能够列举高频淬火、渗碳处理、碳氮共渗处理。此外，外圈22的外周面17a的圆柱度在热处理后的状态为20μm以下。
此处，所谓的外周面17a的圆柱度是设想外周面17a上的所有的点处于两个同轴圆柱之间、该两个圆柱的半径方向的间隔成为最小的同轴圆柱的情况下的、两个圆柱的半径方向的间隔。
一般外径为25mm以下的冲压外圈的壁厚，为了容易进行拉深加工而设定为0.5mm～0.8mm左右，此处，将外圈22的壁厚设定在1.0mm～3.0mm的范围。如果使外圈22的壁厚为1.0mm以上，则外圈22的刚性变高，因此在实施了热处理时外周面17a的圆柱度下降，能够得到外周面17a的圆柱度为20μm以下的冲压外圈。此外，如果外圈22的壁厚大于3.0mm，则需要将用于形成外圈22的拉深加工分为多次、阶段性地进行，拉深加工的设备费和模具费用提高，因此优选外圈22的壁厚为3.0mm以下。
外圈22的直形部22A的外径设定在10mm～25mm的范围。圆角部22B的外表面的圆弧半径r设定在0.5mm～1.5mm的范围。通过令圆弧半径r为0.5mm以上，能够有效地降低外圈22的端部与导轨基座15的侧板18接触的情况下的对侧板18的攻击性。此外，通过使圆弧半径r为1.5mm以下，能够抑制外圈22的全长并确保直形部22A的长度，将链条5稳定地引导。
图8表示在对外圈22的壁厚t1和凸缘部22C的壁厚t2进行对比的情况下、将凸缘部22C的壁厚t2形成得比外圈22的壁厚t1薄的实施方式。该实施方式通过将凸缘部22c的壁厚形成得比外圈22的壁厚薄，能够使端面r小，因此与链条5接触的外圈22的宽度W变宽，高速行进的链条5稳定地与辊17接触，能够提高链条5的行进稳定性。
此外，外圈22的宽度W与外圈22的径H的关系为，使外圈22的宽度W为外圈22的径H的80%以上，由此能够提高链条5的行进稳定性。
此外，通过将凸缘部22C的壁厚t2形成得薄，能够使保持架24的宽度和滚子23的长度变长，因此能够提高滚子轴承的负载容量（负载能力）。当W与H相比在80%以下时，滚子长度变短，链条5在向轴承轴方向上偏移时轴承倾斜，行进变得不稳定。
与链条5接触的外圈22因为是钢制，所以强度高。此外，钢制的外圈22的硬度比链条5的硬度高时更能够防止磨损。
作为外圈22的材质，使用SUJ2、SCM等能够通过热处理进行硬化的材料。
在通过热处理使外圈22硬化的情况下，优选硬化深度为0.05mm以上。
在外圈22的表面，为了使润滑油的保持性能提高，也可以形成微小的凹凸。
此外，外圈22的表面也可以实施氮化处理，提高强度。
上述外圈22的表面的母线形状为了避免与链条5的点接触导致的局部面压而优选鼓凸状或直形状。
上述外圈22能够通过冲压成形或切削成形而形成。
在通过冲压成形形成外圈22的情况下，优选两端的向内的凸缘部22C在组装保持架24和滚子23之后进行边缘折弯加工，在组装之后进行热处理。
接着，在相对的一对侧板18、18之间，在嵌入了辊轴16的状态下，如图7、图8所示那样，使得构成辊17的滚子轴承的外圈22比导轨基座15的端面低。由此，链条5与构成辊17的滚子轴承的外圈22接触并在导轨基座15的相对壁面间被引导，防止行进的链条5从导轨基座15的相对壁面脱离。
此外，优选构成上述辊17的滚子轴承的外圈22和导轨基座15的至端面为止的高度比连结构成链条5的板的连结销的位置低。如果外圈22和导轨基座15的至端面为止的高度处于比连结构成链条5的板的连结销的位置高的位置，则连结销与导轨基座15的相对壁面相抵，因此不优选。
接着，图9是表示本发明的另一实施方式的横截面图。在本实施方式，对与上述的实施方式相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明，以下说明不同的结构。在本实施方式中，如图9所示，在辊轴16的中心部设置油孔25，在与链条5相反一侧的位置设置排出油的排出孔25a。而且，在导轨基座15设置与油孔25连结的孔26。这样，通过设置油孔25，能够向轴承内部供给油。此外，还能够使热发散。油孔25的排出孔25a的方向优选如上所述那样为与链条5相反的方向，由此能够顺利地向轴承内部供给油。并且，由于油孔25a，辊轴16成为空心，由此还能够实现轻量化。
接着，对包括上述结构的链条传动装置的动作例进行说明。
在发动机进行动作时，链条5在驱动链轮2和从动链轮4之间行进，扭矩通过该链条5从曲轴1被传递至凸轮轴3。此时，摇动侧的链条引导件7通过利用链条张紧器8的施力按压链条5而将链条5的张力保持为固定，固定侧的链条引导件9保持理想的链条5的行进线并抑制链条5的振动。
此处，链条引导件7、9的各辊17与构成链条5的各滚子的背面侧的边缘接触并转动，链条5与链条引导件7、9的接触为滚动接触，因此链条5的行进阻力小，扭矩的传递损失小。
一般发动机的曲轴的转速最大为8000rpm左右，但是即使曲轴以3000rpm转动时，辊17也以6000rpm～9000rpm左右的高速进行转动。这样，因为辊17在高速转动的状态下与链条5接触，所以在辊17的外周面17a即使仅存在微小的尺寸误差，链条5与辊17之间的接触压也会发生变动，并且链条5由于该接触压的变动而发生振动，存在链条5的行进声变大的可能性。
与此相对，本实施方式的链条引导件因为辊17的外周面17a的圆柱度设定为20μm以下，所以在辊17在高速转动的状态下与链条5接触时，链条5与辊17之间的接触压不易发生变动。因此，链条5不易产生振动，能够有效地抑制链条5的行进声，安静性优良。
在上述实施方式中，为了使辊17轻量化，将链条5的行进阻力抑制在最小限度，将滚子轴承单独用作辊17，使得外圈22的外周面成为辊17的外周面17a，但是也可以将树脂制的圆柱部件具有过盈量地嵌合在滚子轴承的外圈22的外侧，使得该圆柱部件的外周面成为辊17的外周面17a。此外，作为外圈22，还能够使用通过切削加工而形成的实体外圈，还能够使用其它形成的轴承代替滚子轴承。此处，所谓的滚子轴承是指圆柱滚子轴承和滚针轴承。
作为将曲轴1的转动传递至凸轮轴3的链条5，除了无声链以外，能够采用辊链（滚子链）、从辊链省略辊得到的套筒链等。
附图标记的说明
2    驱动链轮
4    从动链轮
5    链条
7    链条引导件
8    链条张紧器
9    链条引导件
15   导轨基座
16   辊轴
17   辊
17a  外周面
22   外圈
22A  直形部
22B  圆角部
22C  凸缘部
23   滚子
25   油孔
25a  排出孔
26   孔
r    圆弧半径

Claims (13)

1.一种链条引导件，其特征在于，包括：
沿链条（5）的行进方向延伸的导轨基座（15）；
在该导轨基座（15）上沿链条（5）的行进方向隔开间隔安装的多个辊轴（16）；和
以能够转动的方式被该各辊轴（16）支承的辊（17），
利用该辊（17）的圆筒状的外周面（17a）引导所述链条（5），
所述辊（17）的外周面（17a）的圆柱度为20μm以下。
2.如权利要求1所述的链条引导件，其特征在于：
所述辊（17）是在外圈（22）的内侧组装有多个滚子（23）的滚子轴承，该滚子轴承的所述外圈（22）的外周面是所述辊（17）的外周面（17a），所述外圈（22）是热处理件，该外圈（22）的壁厚为1.0mm以上。
3.如权利要求2所述的链条引导件，其特征在于：
所述外圈（22）是通过钢板的拉深加工而形成的冲压外圈，该外圈（22）的壁厚为3.0mm以下。
4.如权利要求3所述的链条引导件，其特征在于：
所述外圈（22）包括：
外径固定的直形部（22A）；
设置于该直形部（22A）的两端的截面为圆弧状的圆角部（22B）；和
从该圆角部（22B）向径向内方延伸的凸缘部（22C）。
5.如权利要求4所述的链条引导件，其特征在于：
将所述圆角部（22B）的外表面的圆弧半径（r）设定在0.5mm～1.5mm的范围。
6.如权利要求4或5所述的链条引导件，其特征在于：
使凸缘部（22C）的厚度t2形成得比所述外圈（22）的厚度t1薄。
7.如权利要求1～6中的任一项所述的链条引导件，其特征在于：
所述外圈（22）的宽度W为外圈（22）的直径H的80%以上。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的链条引导件，其特征在于：
所述外圈（22）的硬度比链条（5）的硬度高。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的链条引导件，其特征在于：
所述外圈（22）的母线形状为鼓凸状或直线形状。
10.如权利要求1～9中的任一项所述的链条引导件，其特征在于：
在所述外圈（22）的表面形成有使润滑油的保持性能提高的微小的凹凸。
11.如权利要求1～10中的任一项所述的链条引导件，其特征在于：
所述辊轴（16）为被进行了热处理的实心的圆柱体。
12.一种链条传动装置，其特征在于，包括：
架设于驱动链轮（2）和从动链轮（4）之间的链条（5）；
设置于该链条（5）的松弛侧的、能够摇动的链条引导件（7）；和
将该链条引导件（7）向链条（5）按压的链条张紧器（8），
所述链条引导件（7）是权利要求1～11中任一项所述的链条引导件。
13.如权利要求12所述的链条传动装置，其特征在于：
还具有设置于所述链条（5）的张紧侧的固定的链条引导件（9），
该链条引导件（9）是权利要求1～11中任一项所述的链条引导件。
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