JP2003035342A - サイレントチェーン伝動機構 - Google Patents
サイレントチェーン伝動機構Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract
ーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによって
相互に指組み状に連結されたサイレントチェーンであっ
ても、レイアウト設計されたチェーンピッチライン上を
外れることなく正確に走行することができ、優れた騒音
特性、振動特性、摩耗特性、走行安定性を発揮すること
ができるサイレントチェーン伝動機構を提供する。 【解決手段】 複数のリンクプレート21を表裏ランダ
ムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列22が連結
ピン23によって相互に指組み状に連結されたバルブ開
閉タイミング用サイレントチェーン20aと、前記バル
ブ開閉タイミング用サイレントチェーン20aのチェー
ン・ピッチPcよりも小さいピッチのホブ・ピッチPh
を有するホブ・カッターHCで歯切りされたスプロケッ
ト12b,12bとを組み合わせることによって、低騒
音で低振動のサイレントチェーン伝動機構を実現する。
Description
プロケット間で動力を伝達するサイレントチェーン伝動
機構に関するものであって、特に、4サイクルエンジン
のクランク軸からカム軸やバランサ軸を駆動するような
サイレントチェーン伝動機構に関するものである。
クランク軸から吸気バルブ、排気バルブ、バランサなど
を駆動する場合に用いられるサイレントチェーン伝動機
構は、バルブ駆動用クランク軸スプロケットA11a
と、吸気バルブ用カム軸スプロケットA12aと、排気
バルブ用カム軸スプロケットA12bと、これらの間に
掛け回されるバルブ開閉タイミング用サイレントチェー
ン20aと、このバルブ開閉タイミング用サイレントチ
ェーン20aに張力を与えるテンショナ30aとで構成
されるバルブ開閉タイミング伝動機構M1を備えている
とともに、前記バルブ駆動用クランク軸スプロケットA
11aと同心状に軸支されたバランサ駆動用クランク軸
スプロケットA11bと、バランサ軸スプロケットA1
3と、これらの間に掛け回されるバランサ駆動用サイレ
ントチェーン20bと、このバランサ駆動用サイレント
チェーン20bに張力を与えるテンショナ30bとで構
成されるバランサ伝動機構M2とを備えている。
レントチェーン20aとバランサ駆動用サイレントチェ
ーン20bは、打ち抜き加工された一対の噛み合い歯を
有する複数のリンクプレート21を表裏ランダムにチェ
ーン幅方向に並列集合したリンク列22が連結ピン23
で相互に指組み状に多数連結されている。
は、バルブ駆動用クランク軸スプロケットA11aが2
回転すると、それぞれ1回作動するようになっている。
そこで、クランク軸側の回転速度をカム軸側で1/2に
減速する必要があり、吸気バルブ用カム軸スプロケット
A12aと排気バルブ用カム軸スプロケットA12bの
歯数は、バルブ駆動用クランク軸スプロケットA11a
の歯数の2倍となるように設定されている。
釣り合いを相殺するため、バランサ駆動用クランク軸が
1回転すると2回転するようになっている。そこで、バ
ランサ駆動用クランク軸側の回転速度をバランサ軸側で
2倍に増速する必要があり、バランサ駆動用クランク軸
スプロケットA11bの歯数は、バランサ軸スプロケッ
トA13の歯数の2倍となるように設定されている。
ットA11a、カム軸スプロケットA12、バランサ軸
スプロケットA13には、同一の歯切り条件からなるイ
ンボリュート歯、すなわち、前述したようなサイレント
チェーンのチェーン・ピッチPcと同一ピッチのホブ・
ピッチPhを有するホブ・カッターHCで歯切りされた
インボリュート歯が形成されている。
来のサイレントチェーン伝動機構に用いているバルブ開
閉タイミング用サイレントチェーン20aとバランサ駆
動用サイレントチェーン20bは、図8の(a)に示す
ように、リンクプレート21を精密に打ち抜き加工して
も打ち抜き加工時の打ち抜き振動などによってピン孔2
1aの穿孔位置に僅かなズレ(A>B,C<D)を生
じ、図8の(c)に示すように、必ずしもリンクプレー
ト21の各部位が左右対象(A=B,C=D)とはなら
ないため、チェーン組み立て時にこのような多数のリン
クプレート21を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列
集合してリンク列22を形成すると、図8の(b)に示
すように、チェーン幅方向に並列集合した全てのリンク
プレート21の外形(w,h)を投影したリンク列22
の外形(W,H)はリンク列22を構成する個々のリン
クプレート21の外形(w,h)より僅かに大きくなる
傾向がある。
のリンクプレート21に打ち抜き加工された一対のピン
孔21a間で設定されるチェーン・ピッチPcと同一ピ
ッチのホブ・ピッチPhを有するホブ・カッターHCで
歯切りされた最適な噛み合いを達成する筈のスプロケッ
トであっても、図8の(b)に示すように、リンク列2
2の外形(W,H)が個々のリンクプレート21の外形
(w,h)より大きくなっている分(δw,δh)だ
け、両者の噛み合いが窮屈になって噛み合い不良を生
じ、騒音と振動を発生させるという問題があり、このよ
うな騒音と振動をサイレントチェーン側の形状・構造の
みで容易に解決することはできないという厄介な問題が
あった。
ン伝動機構は、歯数の相異なるバルブ駆動用クランク軸
スプロケットA11a、カム軸スプロケットA12、バ
ランサ軸スプロケットA13のインボリュート歯を全て
同一のホブ・ピッチPhを有するホブ・カッターHCで
歯切り加工しているため、これらのスプロケットにおい
て最適な噛み合いを一律に達成することは至難の技であ
り、いずれかのスプロケットにおいて生じる噛み合い不
良を回避することができず、この噛み合い不良が前述し
たような騒音と振動をより増大させるという問題があっ
た。
プロケットA11aよりも巻き付くリンクプレート21
のリンク数が多い大歯数のカム軸スプロケットA12
や、バランサ軸スプロケットA13より巻き付き角度が
大きいバランサ駆動用クランク軸スプロケットA11b
では、前述したような窮屈な噛み合いがより多く累積し
てサイレントチェーンが本来のチェーンピッチラインL
よりも外側に外れて走行することによって、チェーンピ
ッチラインLに関するレイアウト設計上の許容範囲を逸
脱して騒音特性、振動特性、摩耗特性、走行安定性など
で様々な悪影響を生じるという問題があった。
レートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合した
リンク列が連結ピンによって相互に指組み状に連結され
たサイレントチェーンであっても、レイアウト設計され
たチェーンピッチライン上を外れることなく正確に走行
することができ、優れた騒音特性、振動特性、摩耗特
性、走行安定性を発揮することができるサイレントチェ
ーン伝動機構を提供することである。
に、本請求項1に係る発明のサイレントチェーン伝動機
構は、複数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン
幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによって相互
に指組み状に連結されたサイレントチェーンと、前記サ
イレントチェーンのチェーン・ピッチよりも小さいホブ
・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りされたスプロ
ケットとを具備している。
チェーン伝動機構は、請求項1記載の構成に加えて、前
記サイレントチェーンのチェーン・ピッチに対するホブ
・ピッチのピッチ比が、0.96以上1.00未満の範
囲内であることによって、前記課題をさらに解決したも
のである。
ンの「チェーン・ピッチ」とは、リンクプレートに打ち
抜き加工された一対のピン孔間の中心間隔、若しくは、
リンクプレートに挿通された一対の連結ピン間の中心間
隔を意味しており、ホブ・カッターの「ホブ・ピッチ」
とは、ホブ・カッターの歯すじに直角な断面に形成され
るラック歯間の相互間隔を意味している。
構では、サイレントチェーンのチェーン・ピッチに対す
るホブ・ピッチのピッチ比が、0.96以上1.00未
満の範囲内であると、低騒音かつ低振動の最適な噛み合
いを実現することができるが、0.96未満では歯飛び
不良を生じるとともに騒音と振動を低減することができ
ず、1.00以上では噛み合いが窮屈となって噛み合い
不良を生じやすく、騒音と振動を低減することができな
い。
の相異なるスプロケット間で動力を伝達するものであっ
て、その最も特徴とする作用は以下のとおりである。
チェーン伝動機構を構成する、サイレントチェーンのチ
ェーン・ピッチよりも小さなピッチのホブ・ピッチを有
するホブ・カッターで歯切りされたスプロケットは、サ
イレントチェーンのチェーン・ピッチと同一ピッチで歯
切りされたスプロケットに比較すると、同一のスプロケ
ット歯数であっても個々のスプロケット歯が僅かに薄く
痩せたインボリュート歯形となり、スプロケット径も僅
かに小さくなっている。
ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列が連
結ピンによって相互に指組み状に連結されたサイレント
チェーンを用いても、前述したような薄く痩せたスプロ
ケット歯の相互間隙において、リンク列の外形が個々の
リンクプレートの外形より大きくなっている分を十分に
収容解消することができるので、サイレントチェーンが
レイアウト設計されたチェーンピッチライン上を正確に
走行してスプロケットと確実に噛み合う。
くリンクプレートのリンク数が多い大歯数のスプロケッ
トや、巻き付き角度が180度以上となるスプロケット
であっても、前述したような薄く痩せたスプロケット歯
の相互間隙において、順次、リンク列の外形が個々のリ
ンクプレートの外形より大きくなっている分を収容解消
することができるので、従来のような窮屈な噛み合いが
過度に累積してサイレントチェーンが本来のチェーンピ
ッチラインよりも外側に外れて走行するような不具合を
回避する。
チェーン伝動機構は、請求項1に記載の発明が奏する作
用に加えて、前記サイレントチェーンのチェーン・ピッ
チに対するホブ・ピッチのピッチ比が、0.96以上
1.00未満の範囲内であることによって、サイレント
チェーンとスプロケットとの噛み合い時に最適な噛み合
い高さを確保することができるため、スプロケット歯の
相互間隙において相互に連結されるリンク列が連結ピン
を介して円滑に回動屈曲して、噛み合い不良や歯飛びを
生じることがない。
ン伝動機構の好ましい実施の形態である実施例を図面に
基づいて説明する。ここで、図1は、本発明に用いたス
プロケットの歯切り加工を従来技術と比較したものであ
って、(a)は従来の歯切り加工を示し、(b)は本発
明の歯切り加工を示した図であり、図2は、本発明の噛
み合い状態を従来技術と比較したものであって、(a)
は従来の噛み合い状態を示し、(b)は本発明の噛み合
い状態を示した図である。そして、図3は、ホブ・ピッ
チを変化させた場合の騒音レベルを示した図であり、図
4は、サイレントチェーンのチェーン・ピッチに対する
ホブ・ピッチがピッチ比が、1.00以上である場合の
噛み合い状態を示した図であり、図5は、サイレントチ
ェーンのチェーン・ピッチに対するホブ・ピッチがピッ
チ比が、0.96以上1.00未満の最適範囲内である
場合の噛み合い状態を示した図であり、図6は、サイレ
ントチェーンのチェーン・ピッチに対するホブ・ピッチ
がピッチ比が、0.96未満である場合の噛み合い状態
を示した図であり、図7は、サイレントチェーン伝動機
構の全体概要図であり、図8は、リンク列の外形と個々
のリンクプレートの外形とを比較した図である。
機構は、図7に示された従来の4サイクルエンジンに設
置したサイレントチェーン伝動機構と基本的には同様な
ものであって、自動車エンジンの吸気バルブと排気バル
ブをクランク軸の2回転につき1回転作動させるために
バルブ駆動タイミング用サイレントチェーン20aによ
って動力伝達されるバルブ駆動用クランク軸スプロケッ
ト11a、吸気バルブ・カム軸スプロケット12a、排
気バルブ・カム軸スプロケット12bを備えて減速伝動
するバルブ開閉タイミング伝動機構M1と、バランサを
クランク軸の1回転につき2回転させるためにバランサ
駆動用サイレントチェーン20bによって動力伝達され
るバランサ駆動用クランク軸スプロケット11b、バラ
ンサ軸スプロケット13a、13bを備えて増速伝動す
るバランサ伝動機構M2とを具備している。
動機構で用いたバルブ駆動タイミング用サイレントチェ
ーン20aとバランサ駆動用サイレントチェーン20b
について以下のとおり詳説する。前記バルブ開閉タイミ
ング用サイレントチェーン20aとバランサ駆動用サイ
レントチェーン20bは、ブランク鋼板から打ち抜き加
工された一対の噛み合い歯を有する複数のリンクプレー
ト21を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合した
リンク列22が連結ピン23で相互に指組み状に多数連
結されて編成されており、リンク列22の連結個数以外
は全て同一の形状・構造となっている。
レントチェーン20aとバランサ駆動用サイレントチェ
ーン20bに編成される個々のリンクプレート21は、
図8の(a)に示すように、精密な打ち抜き加工しても
打ち抜き加工時の打ち抜き振動などによってピン孔21
aの穿孔位置に僅かなズレ(A>B,C<D)を生じ、
図8の(c)に示すように、必ずしもリンクプレート2
1の各部位が左右対象(A=B,C=D)とはなってお
らず、個々のリンクプレート21においてバラツキを生
じている。したがって、チェーン組み立て時に、このよ
うな多数のリンクプレート21を表裏ランダムにチェー
ン幅方向に並列集合してリンク列22を形成すると、そ
れぞれのリンク列22におけるチェーン・ピッチPc
は、所定ピッチに統制されているが、図8の(b)に示
すように、チェーン幅方向に並列集合した全てのリンク
プレート21の外形(w,h)を投影したリンク列22
の外形(W,H)はリンク列22を構成する個々のリン
クプレート21の外形(w,h)より僅かに大きくなっ
ている。
機構で用いたスプロケットについて以下のとおり詳説す
る。まず、図1に示すように、クランク軸スプロケット
11a、カム軸スプロケット12、バランサ軸スプロケ
ット13は、全て同一の歯切り条件、すなわち、サイレ
ントチェーンのチェーン・ピッチPcよりも小さいピッ
チのホブ・ピッチPhを有するホブ・カッターHCでイ
ンボリュート歯が歯切りされており、サイレントチェー
ンのチェーン・ピッチPcと同一ピッチで歯切りされた
スプロケットに比較すると、同一のスプロケット歯数で
あっても個々のスプロケット歯が僅かに薄く痩せたイン
ボリュート歯形となり、スプロケット径も僅かに小さく
なっている。なお、図1の符号δh´は、従来の歯切り
加工と本発明の歯切り加工とを比較した場合におけるホ
ブ・カッターHCの追い込み量の差であって、前述した
δhを吸収解消し得る程度の差である。また、図1の符
号Laは、噛み合いピッチラインである。
トチェーン伝動機構の基本的な作動状態を図2に基づい
て説明すると、以下のとおりである。複数のリンクプレ
ート21を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合し
たリンク列22が連結ピン23によって相互に指組み状
に連結されたバルブ開閉タイミング用サイレントチェー
ン20aとバランサ駆動用サイレントチェーン20bを
用いても、前述した歯切り条件で製造された薄く痩せた
スプロケット歯の相互間隙において、リンク列22の外
形(W,H)が個々のリンクプレート21の外形(w,
h)より大きくなっている分(δw,δh)を十分に収
容することができるので、バルブ開閉タイミング用サイ
レントチェーン20aとバランサ駆動用サイレントチェ
ーン20bがエンジンルーム内でレイアウト設計された
チェーンピッチラインLc上を正確に走行してクランク
軸スプロケット11a、カム軸スプロケット12、バラ
ンサ軸スプロケット13などと確実に噛み合う。
1aより巻き付くリンクプレート21のリンク数が多い
大歯数のカム軸スプロケット12や、巻き付き角度が大
きいバランサ駆動用クランク軸スプロケット11bであ
っても、前述した薄く痩せたスプロケット歯の相互間隙
において、順次、リンク列22の外形(W,H)が個々
のリンクプレート21の外形(w,h)より大きくなっ
ている分(δw,δh)を収容解消することができるの
で、従来のような窮屈な噛み合いがより多く累積してバ
ルブ開閉タイミング用サイレントチェーン20aとバラ
ンサ駆動用サイレントチェーン20bが本来のチェーン
ピッチラインLcよりも外側に外れて走行することがな
い。
例のサイレントチェーン伝動機構における騒音レベルと
噛み合い状態を説明すると、以下のとおりである。図4
に示すように、バルブ開閉タイミング用サイレントチェ
ーン20aとバランサ駆動用サイレントチェーン20b
のチェーン・ピッチPcに対するホブ・ピッチPhのピ
ッチ比(Ph/Pc)が、1.00以上であるサイレン
トチェーン伝動機構では、スプロケットとの噛み合い時
にこれらのサイレントチェーンの噛み合いが窮屈となっ
てレイアウト設計されたチェーンピッチラインLc上を
外側に外れて走行するため、最適な噛み合い高さを確保
することができずに、噛み合い不良を生じやすく、騒音
と振動を低減することができない。図5に示すように、
バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン20aとバ
ランサ駆動用サイレントチェーン20bのチェーン・ピ
ッチPcに対するホブ・ピッチPhのピッチ比(Ph/
Pc)が、0.96以上1.00未満の範囲内にある本
実施例のサイレントチェーン伝動機構では、これらのサ
イレントチェーンとスプロケットとの噛み合い時に最適
な噛み合い高さを確保することができるため、スプロケ
ット歯の相互間隙において相互に連結されるリンク列2
2が連結ピン23を介して円滑に回動屈曲して、噛み合
い不良や歯飛びを生じることがない。図6に示すよう
に、バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン20a
とバランサ駆動用サイレントチェーン20bのチェーン
・ピッチPcに対するホブ・ピッチPhのピッチ比(P
h/Pc)が、0.96未満であるサイレントチェーン
伝動機構では、スプロケットとの噛み合い時にこれらの
サイレントチェーンがレイアウト設計されたチェーンピ
ッチラインLc上を外側に外れて走行するため、騒音と
振動を低減することができずに、歯飛びを生じる。
レントチェーン伝動機構は、従来のサイレントチェーン
伝動機構と比較すると、複数のリンクプレート21を表
裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列2
2が連結ピン23によって相互に指組み状に連結された
バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン20aとバ
ランサ駆動用サイレントチェーン20bであっても、レ
イアウト設計されたチェーンピッチラインLc上を外れ
ることなく正確に走行することができ、優れた騒音特
性、振動特性、摩耗特性、走行安定性を発揮することが
でき、その効果は甚大である。
イレントチェーン伝動機構については、バルブ開閉タイ
ミング伝動機構M1と、バランサ駆動用クランク軸スプ
ロケット11b、バランサ軸スプロケット13a、13
bを備えて増速伝動するバランサ伝動機構M2とを具備
した機構を対象にして説明したが、本発明の他の実施例
であるサイレントチェーン伝動機構が、バランサ伝動機
構M2以外のオイルポンプ等の補機駆動用伝動機構を組
み合わせた機構であっても、同様な作用効果が達成され
ることは言うまでもない。
は、歯数の相異なるスプロケット間で動力を伝達するも
のであって、以下のような特有の効果を奏することがで
きる。すなわち、
チェーン伝動機構は、複数のリンクプレートを表裏ラン
ダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピ
ンによって相互に指組み状に連結されたサイレントチェ
ーンと、前記サイレントチェーンのチェーン・ピッチよ
りも小さいホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切
りされたスプロケットとで構成されていることによっ
て、サイレントチェーンとスプロケットとの噛み合いに
おいて、サイレントチェーンのチェーン・ピッチよりも
小さいホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りさ
れたスプロケットが、個々のリンクプレートより大きな
外形となっているリンク列を確実かつ円滑に受け入れる
ため、サイレントチェーンがレイアウト設計されたチェ
ーンピッチライン上を正確に走行して低騒音と低振動の
噛み合いを実現でき、しかも、チェーン組み立て時にリ
ンクプレートの表裏を問題視することなく簡便に並列集
合させることができるのでチェーン生産性が著しく向上
する。
リンクプレートのリンク数が多い大歯数のスプロケット
や、巻き付き角度が大きいスプロケットであっても、順
次、個々のリンクプレートより大きな外形となっている
リンク列を確実かつ円滑に受け入れるため、従来のよう
な窮屈な噛み合いがより多く累積してサイレントチェー
ンが本来のチェーンピッチラインよりも外側に外れて走
行することがなく、最適な噛み合いを達成することがで
きる。
チェーン伝動機構は、請求項1に記載の発明が奏する効
果に加えて、前記サイレントチェーンのチェーン・ピッ
チに対するホブ・ピッチのピッチ比が、0.96以上
1.00未満であることによって、サイレントチェーン
とスプロケットとの噛み合い時に最適な噛み合い高さを
確保することができるため、スプロケット歯の相互間隙
において相互に連結されるリンク列が連結ピンを介して
円滑に回動屈曲して、噛み合い不良や歯飛びを生じるこ
とがないので、最適な噛み合いをより一段と達成するこ
とができる。
従来技術と比較して示した図。
示した図。
を示した図。
するホブ・ピッチがピッチ比が、1.00以上である場
合の噛み合い状態を示した図。
するホブ・ピッチがピッチ比が、0.96以上1.00
未満の最適範囲内である場合の噛み合い状態を示した
図。
するホブ・ピッチがピッチ比が、0.96未満である場
合の噛み合い状態を示した図。
形とを比較した図。
プロケット 11b,A11b ・・・ バランサ軸駆動用クランク
軸スプロケット 12a,A12a ・・・ 吸気バルブ用カム軸スプロ
ケット 12b,A12b ・・・ 排気バルブ用カム軸スプロ
ケット 13,A13 ・・・ バランサ軸スプロケット 20a ・・・ バルブ開閉タイミング用サイレントチ
ェーン 20b ・・・ バランサ駆動用サイレントチェーン 21 ・・・ リンクプレート 21a ・・・ ピン孔 22 ・・・ リンク列 23 ・・・ 連結ピン 30a ・・・ テンショナ 30b ・・・ テンショナ Pc ・・・ チェーン・ピッチ Ph ・・・ ホブ・ピッチ HC ・・・ ホブ・カッター Lc ・・・ チェーンピッチライン La ・・・ 噛み合いピッチライン
Claims (2)
- 【請求項1】 複数のリンクプレートを表裏ランダムに
チェーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによ
って相互に指組み状に連結されたサイレントチェーン
と、前記サイレントチェーンのチェーン・ピッチよりも
小さいホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りさ
れたスプロケットとを具備していることを特徴とするサ
イレントチェーン伝動機構。 - 【請求項2】 前記サイレントチェーンのチェーン・ピ
ッチに対するホブ・ピッチのピッチ比が、0.96以上
1.00未満の範囲内であることを特徴とする請求項1
記載のサイレントチェーン伝動機構。
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