JP2009524787A - チェーンノイズ減衰装置 - Google Patents

Abstract

内燃機関に使用されるチェーン駆動動力伝達システム用のスプロケット（Ｓ）。チェーンがスプロケットに係合することに関連する厳しいＩＴＶＨ（ノイズ、振動、耳障り感）特性は、周方向列の歯の両側に緩く配置される２つの環状リング（Ｒ１、Ｒ２）によって減衰される。環状リング（Ｒ１、Ｒ２）の各々の内径（ＩＤ１、ＩＤ２）は環状リングとスプロケット溝との間にキャビティを形成する。エンジン運転中にチェーンが各歯列に係合したときにチェーンの各ローラの衝突を緩衝するために、加圧粘性流体がスプロケットのハブの流路を介して各キャビティに供給される。粘性流体の圧力によって抵抗力が発生して、非減衰スプロケットにより生じた激しい衝突ノイズが最小限に抑えられる。

Description

本発明は、チェーン駆動動力伝達システムに使用される歯形スプロケットの分野に関する。より詳しくは、本発明は、チェーンのリンクとスプロケットの歯との係合に関連するノイズを減衰する装置に関する。

チェーンおよびスプロケットは、動力を伝達するための手段、タイミング回転構成要素等として長年使用されてきた。このようなチェーンおよびスプロケットの構造に関連する１つの問題は、チェーンとスプロケットとが係合するときにチェーンローラまたはチェーンリンクがスプロケットに衝突することである。この衝突により、過剰なノイズおよび過剰な摩耗が発生する。この衝突およびそれに関連するノイズは、１２で概略的に示されているチェーンのローラ１０がスプロケット１６の歯１４に衝突することによって生じるものとして図１に示されている。チェーンの移動に沿って分布曲線２０で示されているように発生する最もうるさいノイズは、係合開始点１８で発生すると言われている。

従来のローラチェーンおよびスプロケット連結部に関連するノイズおよび摩耗に対して、上記問題を低減するための装置が開発されてきた。これらの装置により、点１８のこの範囲でチェーンの衝撃を緩衝しようと試みられてきた。このような第１の装置は、図２と図３に示されており、スプロケット２６のスプロケット歯２８の両側に円形の周溝２２と２４を含む。溝２２と２４内には、弾性的に圧縮可能なバッファリング３０と３２が配置される。これらのバッファリング３０と３２は、材質が非常に弾性であるので、溝２２と２４にぴったりと嵌合する。図２と図３のバッファリングは、チェーン３６のリンクプレート３４に抗する際に、リング３０と３２の圧縮に対する弾性復元力による緩衝効果を提供する。この機構によって、うまくノイズが低減される。しかし、スプロケット２６およびスプロケット歯２８に対してバッファリング３０と３２の位置が固定されるので、装置が比較的非実用的になるほど、リング３０と３２の固定点で、急速な摩耗および疲労が引き起こされる。

これまで知られている第２のタイプのバッファリングが図４と図５に示されている。また、スプロケット２６は、金属バッファリング３８と４０を受け入れるために、スプロケット歯２８の両側に円形の周溝２２と２４を含む。これらのバッファリングは、溝２２と２４のいずれかの外径よりも大きい内径を有する。さらに、バッファリング３８と４０は、スプロケットに係合するローラチェーンのリンクプレートの刻まれた円形部の下方における溝２２と２４の底部の深さ以下の半径方向厚さを有する。刻まれた円形部は図４に番号４２で示されている。

図４と図５に示されているようなこのタイプのバッファリングは、図４に示されているようにリングを円形から変形すべく機能するか、または円形のままであることができる。リング材自体は、図２と図３の装置のようにチェーン３６のリンクプレートと溝２２および２４の底部との間で圧縮されない。金属バッファリングの利点は、それらの金属バッファリングが、スプロケット２６の歯２８に対する位置を常に変化させ、したがって、固定された摩耗箇所を有さないことである。しかし、リング３８および４０と溝２２および２４との間に依然として金属間接触があるので、最大のノイズ減少を実現できない。

図６〜図８は、当業者によってよく知られているような従来のクッションリングスプロケットＳを示している。スプロケットＳは、そこから半径方向外側に突出する周方向に離間した複数の歯Ｔを備える環状部材または環状部Ｍを備える。歯Ｔは歯空間ＴＳによって分離される。歯Ｔは、関連するチェーン（図示せず）に係合する。

スプロケットＳは、環状の歯形部Ｍに連結されるかまたはそれと一体構造のものとして画定されたハブＨをさらに備える。ハブＨの第１および第２の部分ＨＩ、Ｈ２は、環状部Ｍの第１および第２の対向側軸方向面Ｆ１、Ｆ２から軸方向外側に突出する。第１および第２のハブ部Ｈ１、Ｈ２は、それぞれの円筒外径ＯＤＩ、ＯＤ２を含むかまたはそれらを画定する。上記のように、ハブＨおよび環状部Ｍを、別個の構造から組み立てることができるかまたは一体の構造のものとして画定できる。環状の歯形部ＭおよびハブＨは、共に、回転軸線Ｘを中心に回転するスプロケット本体Ｂを画定する。凹部または貫通穴Ｃは、回転軸線Ｘを中心とするハブに画定される。凹部または穴Ｃは、スプロケット本体Ｂと共に回転するかまたはそれを回転可能に支持するシャフトまたは他の部材を受け入れる。スプロケット本体Ｂは、典型的に、鋳造、機械加工、または粉末金属成形技術によって、適切な金属から構成される。しかし、他の適切な手段および／または材料を使用してもよい。

第１および第２の環状のクッションリングＲ１、Ｒ２が設けられて、ハブ部Ｈ１、Ｈ２のそれぞれの円筒外径ＯＤ１、ＯＤ２に緩く受け入れられ、すなわち、クッションリングＲ１、Ｒ２は、外径ＯＤ１、ＯＤ２でリングＲ１、Ｒ２を偏心して浮動できるようにリングが受け入れられる外径ＯＤ１、ＯＤ２よりも大きい内径ＩＤ１、ＩＤ２を画定する。

クッションリングＲ１、Ｒ２は、ハブ部Ｈ１、Ｈ２のそれぞれに固定されるか、溶接されるか、または他の方法で連結される半径方向に拡大されたフランジＧ１、Ｇ２によって、ハブ部Ｈ１、Ｈ２に移動可能に捕捉されるかまたは繋ぎ留められる。フランジＧ１、Ｇ２は、面Ｆ１、Ｆ２とフランジＧ１、Ｇ２との間でクッションリングをそれぞれ緩く繋ぎ留めるために、クッションリング内径ＩＤ１、ＩＤ２よりも大きいそれぞれの円形外径ＯＧ１、ＯＧ２を画定する。

クッションリングＲ１、Ｒ２は、典型的に、金属から製造され、使用中に、スプロケット歯Ｔに係合する関連するチェーンのチェーンリンク（図示せず）に接触する。クッションリングＲ１、Ｒ２は、チェーンリンクの力を受けてハブ外径ＯＤ１、ＯＤ２で偏心して浮動し、関連するチェーンとスプロケットＳとによる衝突を緩衝または緩和するように作用し、これにより、ノイズレベルが減少される。

本発明は、チェーン係合ノイズを最小にしつつ、チェーン係合緩衝作用を最大にするチェーンおよびスプロケット連結部用のバッファ装置である。低い摩耗特性を有する環状のクッションリングは、スプロケットに係合したときに、チェーンリンクプレートによって形成された、刻まれた円形部よりも大きい外径を有する、スプロケット歯に隣接する溝に摺動可能に嵌合する。加圧粘性流体は、スプロケットハブを介してスプロケット溝とクッションリング内径との間のキャビティに導かれる。クッションリングの流体流量および軸方向移動は、スプロケットと、クッションリングと、スプロケットに圧入されることが好ましい半径方向フランジとの間の狭い間隙によって制限される。クッションリングおよび半径方向フランジは、スプロケット歯の一方の側または他方の側に限定されず、スプロケットハブの各側に適用することが可能である。

加圧流体が存在することによって、チェーンとスプロケットとの金属間接触が緩和されることにより、スプロケットハブへのクッションリングの衝突エネルギーの伝達、特にノイズが減衰され、このようにして、チェーン係合ノイズが低減される。

係合チェーンストランドが、最初にクッションリングに接触し、次にスプロケット歯に接触したときに、流体質量の運動効果により、衝撃吸収および振動低減が著しく改善される。このことにより、クッションリングの位置を変化させるようにチェーンの傾向が阻止され、このようにして、チェーン運動が減衰される。

本発明のバッファ装置は、反転荷重の周期中に、すなわち、動作が急速なストランドと、動作が緩慢なストランドとの間でチェーンの引っ張りが交互に行われたときに、減衰を改善する。流体質量の運動が、交互のチェーンの引っ張りに関連するチェーン運動および衝突エネルギーを減衰し、ノイズ防止が有効に達成される。

本発明は、歯形チェーンまたはサイレントチェーン等の、ピンとリンクとを有するローラチェーンおよび他の形態の動力伝達チェーンに適用できる。

図９を参照すると、本発明の正面図が示されている。本発明は、支持ハウジング５５によって内燃機関に確実に取り付けられる減衰スプロケット組立体１０からなる。減衰スプロケット組立体１０は、ハブ３０と、環状部４０と、周方向に連続する列の離間した半径方向突出歯２５とを含むスプロケット２０を含む。歯は、丸みを有する歯間隙２６によって互いに分離される。各歯間隙２６の丸みは、図１２に最良に示されており、スプロケットに作動的に係合するチェーン（図示せず）の多数のローラの各々の丸みに適合するように設計される。スプロケット２０は、力をチェーンに供給して、矢印Ｆ１で示したように他のスプロケットを駆動するか、または矢印Ｆ２で示したように、他のスプロケットからチェーンを介して駆動力を受けて、スプロケット２０を駆動する。この力は、スプロケット２０の歯間隙２６内へのチェーンローラの係合によって伝達される。ローラとスプロケット２０の歯間隙２６との間の係合による衝突は、望ましくないＮＶＨ（ノイズ、振動、耳障り感）特性を生じさせる。

種々のタイプのドライブシャフトまたはドリブンシャフトに取り付けられるスプロケットに、本発明を利用し得る。限定的でない例は、ドライブシャフト、カムシャフトタイミング駆動装置、オイルポンプ駆動装置、バランスシャフト駆動装置および燃料ポンプ駆動装置を含む。

本発明は、環状リングを使用することによってＮＶＨの負の効果を軽減する。次に、図１０と図１１を参照すると、スタブシャフト１１およびアイドラーシャフト１２用の近位の環状リング５０は、歯列２５と支持ハウジング５５との間に配置される。近位の環状リング５０は、環状スプロケットフランジ４０ａによってスプロケット２０の落下を防止する。近位の環状スプロケットフランジ４０ａと歯列２５との間の領域は、図１１に最良に示されている近位のスプロケット溝２２である。遠位の環状リング５１は歯列２５の他方の側におよびそれに隣接して配置される。遠位の環状リング５１は、環状スプロケットフランジ４０ｂによってスプロケット２０の落下を防止する。遠位の環状スプロケットフランジ４０ｂと歯列２５との間の領域は、図１１に最良に示されている遠位のスプロケット溝２３である。

環状リングは、高強度で低摩耗の材料から製造されるので、非常に長い期間にわたってチェーンとの強制的な係合に耐えることができる。硬化鋼合金が最も望ましい材料である。他の適切な材料は、それらが機能する過酷な機械的環境に耐えることができるならば、本発明で考慮される。

環状リング５０と５１の内径はそれらのそれぞれのスプロケット溝２２と２３の外径よりも大きい。チェーンとスプロケット２０の歯列２５との係合に関連する力により、一般にＸで示されている、反対側のスプロケットからほぼ最も遠い点において、近位のリング５０の内径と近位のスプロケット溝２２の外径とが強制的に当接させられ、遠位のリング５１の内径と遠位のスプロケット溝２３の外径とが強制的に当接させられる。この点は最大の当接力または接触力の点である。スプロケットの周りで位置Ｘからいずれかの方向に移動が生じると、近位のキャビティ４２として示されている徐々に拡大するキャビティが、近位の環状リング５０の内径と近位のスプロケット溝２２との間に形成される。遠位のキャビティ４３として示されている対応するキャビティが、遠位の環状溝リング５１の内径と遠位のスプロケット溝２３との間に形成される。

加圧された粘性流体、好ましくは液圧流体、最も好ましくは、エンジンオイルは、ハブ３０の内径３１に挿入される支持ハウジング５５のオイル供給手段からハブ流路３３に流入される。ハブ流路３３は、加圧粘性流体を少なくとも１つの環状流体流路５７に供給し、次に、この環状流体流路は、近位の供給流路４６および遠位の供給流路４７のそれぞれを介して近位のキャビティ４２および遠位のキャビティ４３に流体を供給する。

チェーンおよびスプロケット組立体の作動では、歯間の間隙の丸みに対するチェーンリンク装置の各ローラの強い衝突によって、大部分のノイズが発生される。本発明の作動では、単一の接点Ｘにおける、より大きい直径の環状リングの強制当接を除いて、加圧粘性流体により、各環状リングがそのそれぞれの溝の外径から外側に強制的に付勢される。図１２を参照すると、チェーンが接近してスプロケットに係合したときに、ローラの間のリンクは、最大当接点Ｘの前において、約１２０〜約９０度で環状リングにゆっくりと接触し始める。スプロケットが、この例と同様に、矢印Ｆ１とＦ２で示されているように時計回り方向に回転し続けたときに、加圧粘性流体により、チェーンに対してますます大きい抵抗力が付与され、この結果、ローラが各歯間隙内の歯２５の縁部に接触し始めたときに、前記ローラが各歯の間の丸み内に完全に係合することが容易になり、これにより、非減衰システムによって生じた大きな衝突力および衝突音が最小限に抑えられる。

本発明の別の利点は、反転荷重の周期中に、例えば、動作が急速なストランドと、動作が緩慢なストランドとの間でチェーンの引っ張りが交互に行われるときに、本発明が減衰を行うことができることである。このことは、図１２に示されている、力Ｆの方向への反転によって最良に特徴付けられる。環状リングとスプロケットとの間のキャビティ内の流体質量の粘性運動により、チェーンの運動の激しい変化と、チェーンの引っ張りの変化に関連する衝突エネルギーとから生じるノイズが減衰される。

このようにして、本明細書に記載されている本発明の実施態様が、本発明の原理の用途を例示したものに過ぎないことを理解されたい。例示した実施態様の詳細に対する本明細書の引例は、特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、特許請求の範囲自体は、本発明に不可欠であるとみなされる特徴を記載したものである。

ローラチェーンとスプロケットとの間の連結部の概略図である。 ローラチェーンおよびスプロケット連結部に関連するような従来技術のバッファリングの側面図である。 図２の装置の断面を示した概略図である。 浮動する従来技術のバッファリングの側面図である。 図４のバッファリング機構を示した概略断面図である。 従来のクッションリングスプロケットの等角図である。 図６に示されているスプロケットの分解等角図である。 図６に示されているスプロケットの分解等角図である。 本発明のアイドラーシャフトまたはスタブシャフトの正面図である。 図９の側面図である。 図９の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図１０の線Ｂ−Ｂに沿ったスプロケットハブ組立体の遠位の環状リングの断面図である。

Claims (9)

1. チェーン駆動動力伝達システム用の減衰スプロケット組立体であって、
   ａ）支持ハウジングに旋回可能に固定されたスプロケット本体であって、前記スプロケット本体が、軸方向穴と前記スプロケット本体の環状の周囲に連続する列の離間した半径方向突出歯とを有する中央ハブ部を有するスプロケット本体と、
   ｂ）前記離間した半径方向突出歯と前記支持ハウジングとの間に配置された近位の環状フランジ、および前記連続する列の離間した半径方向突出歯の他方の側に配置された遠位の環状フランジと、
   ｃ）前記近位の環状フランジと前記連続する列の離間した半径方向突出歯との間に配置された直径を有する近位の溝と、
   ｄ）前記遠位の環状フランジと前記連続する列の離間した半径方向突出歯との間に配置された直径を有する遠位の溝と、
   ｅ）前記近位の溝内に緩く配置された内径を有する近位のリングであって、前記近位のリングの内径が、近位のキャビティを画定する前記近位の溝の直径よりも大きい近位のリングと、
   ｆ）前記遠位の溝内に緩く配置された内径を有する遠位のリングであって、前記遠位のリングの内径が、遠位のキャビティを画定する前記遠位の溝の直径よりも大きい遠位のリングと、
   ｇ）前記ハブと前記連続する列の離間した半径方向突出歯との間に配置された少なくとも１つの環状流体流路と、
   ｈ）流体を前記遠位の溝に送るための遠位の供給流路、および流体を前記近位の溝に送るための近位の供給流路であって、前記遠位の供給流路および近位の供給流路が、前記流体の流れ用の通路を提供するために前記少なくとも１つの環状流体流路と機能的に連通する遠位の供給流路および近位の供給流路と、
   ｉ）流体を前記軸方向穴から前記少なくとも１つの環状流体流路に送るための前記ハブ内に配置された流路と、を備える減衰スプロケット組立体。
2. 前記遠位の環状リングおよび近位の環状リングが、高強度で低摩耗の材料から製造される請求項１に記載の減衰スプロケット組立体。
3. 前記高強度で低摩耗の材料が硬化鋼合金である請求項２に記載の減衰スプロケット組立体。
4. 前記流体が加圧される請求項１に記載の減衰スプロケット組立体。
5. 前記流体が加圧液圧流体である請求項４に記載の減衰スプロケット組立体。
6. 前記加圧液圧流体が加圧エンジンオイルである請求項５に記載の減衰スプロケット組立体。
7. 前記半径方向突出歯の各々が、丸みを有する歯間隙によって分離される請求項１に記載の減衰スプロケット組立体。
8. 前記チェーンが、リンクによって連結された間欠ローラを有し、前記ローラが、各歯間隙の丸みと同一の外径を有する請求項７に記載の減衰スプロケット組立体。
9. 前記リンクが前記環状リングに強制的に係合する請求項７に記載の減衰スプロケット組立体。

Images