JP2012172810A - チェーンガイド及びチェーンテンショナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高速で走行するチェーンが接触しても、低騒音で、振動の少ないチェーンガイド並びにそれを用いたチェーンテンショナ装置を提供する。
【解決手段】 チェーン1の走行方向に沿って設けられるチェーンガイドベース9に、チェーンガイドベース9をチェーン側に押し付けるテンショナプランジャー7を一体に取付け、チェーンガイド5自体の重量を増加させることにより、振動を低減させる構成とした。
【選択図】 図3
【解決手段】 チェーン1の走行方向に沿って設けられるチェーンガイドベース9に、チェーンガイドベース9をチェーン側に押し付けるテンショナプランジャー7を一体に取付け、チェーンガイド5自体の重量を増加させることにより、振動を低減させる構成とした。
【選択図】 図3
Description
この発明は、無端状に架け渡されたチェーンを押圧してチェーンに弛みが生じないように張力を付与するチェーンガイドおよびチェーンテンショナ装置に関するものである。
チェーンテンショナ装置は、駆動スプロケットと従動スプロケットに無端状に架け渡されたチェーンの途中部分に、チェーンに接触するチェーンガイドを設置し、チェーンガイドの少なくとも一つをチェーンの走行方向と略直角方向に押し付けることによって、高速で走行するチェーンに弛みが生じないように張力を付与するものであり、エンジンの動弁駆動装置のタイミングチェーン等に使用されている。
チェーンガイドは、チェーンと接触しながら案内するものであるから、チェーンとの間で摩擦による摺動抵抗が発生し、騒音やメカニカルロスが大きくなるという問題が生じる。
このチェーンガイドの騒音やメカニカルロスを抑制する技術として、特許文献1あるいは特許文献2に記載のものが知られている。これらの文献に記載のチェーンガイドは、チェーンの走行方向に沿って湾曲形状に形成され、チェーンと接触する摺動面部にローラを配設し、高速で走行するチェーンをローラが転がりながら押圧することによって、摺動抵抗を減少させるものである。
ところで、チェーンは、チェーンガイド上を振動しながら高速で移動するので、その振動がチェーンガイドを介してエンジンに伝わり、音響値が大きくなるという問題がある。
このチェーンガイドに伝わる振動を小さくする対策として、チェーンガイドを重くすることで、慣性力を大きくすることが考えられる。
ところが、チェーンガイド自体を重くすることは、システム全体として重量増になるため、燃費向上の観点から好ましくない。
そこで、この発明は、上記の課題を解決するために、慣性力が大きくて振動の少ないチェーンガイド並びにそれを用いたチェーンテンショナ装置を、システム全体としての重量を増加させることなく得ようとするものである。
前記の課題を解決するために、この発明は、テンショナプランジャーを、チェーンガイドベースに一体に取付けることにより、システム全体としての重量を増加させることなく、チェーンガイドの慣性力を大きくして、振動の低減を図ったものである。
前記チェーンガイドベースには、無端状に架け渡されたチェーンと接触する複数のローラを配設することができる。
前記ローラは、チェーンガイドベースに両端を支持された支持軸と、この支持軸の外周面に設けられた外輪を備える針状ころ軸受とによって構成することができる。また、この外輪の外周に被せられた、チェーンに接触する鉄製外環を有していてもよい。
前記針状ころ軸受は、両端に内向きの鍔部を有する鋼製の外輪と、この外輪内に組込まれる保持器付きのころとからなるものを使用することができる。
前記鋼製の外輪は、プレス成形によって形成されるが、削り出し成形によって形成してもよい。
前記鉄製外環の硬度は、高速で走行するチェーンが接触しても摩耗しにくいように、チェーンの硬度よりも高いものを使用することが好ましい。
前記鉄製外環の材質としては、例えば、SUJ2、SCM等の硬化処理が行えるものが好ましい。
硬化処理は、耐久性の点から、硬化深さを0.05μm以上にすることが好ましい。
前記鉄製外環の肉厚は、変形を防止、強度を向上させるために、1mm以上が好ましい。
前記鉄製外環の母線形状は、チェーンとの摺動抵抗を小さくするために、太鼓状又はストレート形状が望ましい。
前記鉄製外環の表面には、潤滑油の保持性能を向上させるために、微小な凹凸を形成することが好ましい。
また、前記鉄製外環の表面は、窒化処理を施してもよい。
前記鉄製外環の真円度は、振動を軽減し、静粛性を図るために、20μm以下が望ましい。
この発明に係るチェーンガイドを、無端状に架け渡されたチェーンの途中部分に配置し、チェーンガイドベースに一体に取り付けたテンショナプランジャーを使用してチェーンに張力を付与するチェーンテンショナ装置にすることができる。
この発明のチェーンガイドは、チェーンガイドベースにテンショナプランジャーを一体に取り付けているので、テンショナプランジャーの重量分だけチェーンガイドの重量が増加するので、その重量増加分だけ大きな慣性力が得られ、振動が低減する。
チェーンガイド全体の重量が増加しても、テンショナプランジャーをエンジン側に配置する場合と、車両全体としての重量は変わらないので、燃費性能を悪化させることはない。
チェーンガイド全体の重量が増加しても、テンショナプランジャーをエンジン側に配置する場合と、車両全体としての重量は変わらないので、燃費性能を悪化させることはない。
この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
この発明の実施形態にかかるチェーンガイドは、例えば、エンジンの動弁駆動系のタイミングチェーンに張力を付与するために使用される。
タイミングチェーン1は、図9に示すように、クランク軸に取付けられるクランクスプロケット2と、動弁機構の第1カムシャフトに取り付けられる第1カムスプロケット3及び第2カムシャフトに取り付けられる第2カムスプロケット4の間に無端状に巻き掛けられている。
クランクスプロケット2と第1カムスプロケット3間、及びクランクスプロケット2と第2カムスプロケット4の間のタイミングチェーン1には、それぞれタイミングチェーン1が緩まないように第1のチェーンガイド5aと第2のチェーンガイド5bを配設している。
第1のチェーンガイド5aは、長手方向の一端側が回転軸6によってエンジンに回転自在に支持され、他端側をテンショナプランジャー7によって揺動するように構成され、タイミングチェーン1に張力を付与している。
第2のチェーンガイド5bは、長手方向の両端が取付け軸8によってエンジンに対して固定され、張力が付与されたタイミングチェーン1が弛まないように案内している。
第1のチェーンガイド5aと第2のチェーンガイド5bは、第1のチェーンガイド5aがテンショナプランジャー7によって揺動するのに対し、第2のチェーンガイド5bが揺動しないでエンジンに対して固定される点で相違するのみで、タイミングチェーン1を案内する基本構造は同一である。なお、チェーンガイド5a、5bは、チェーンレバーとも称される。
チェーンガイド5aは、タイミングチェーン1に沿うように湾曲形状に形成されたガイドベース9に、テンショナプランジャー7を一体に取り付けている。
テンショナプランジャー7は、図5に示すように、シリンダ室7aと、このシリンダ室7a内に摺動自在に設けられたピストン7bと、このピストン7b内に挿入され、ピストン7bを外方向に押圧するリターンスプリング7cとを備えている。
シリンダ室7aには、ピストン7bの奥側に圧力室7dと、この圧力室7dに作動油を供給する給油通路7eと、作動油の逆流を防止するチェックバルブ7fとが設けられている。
チェーンガイドベース9とテンショナプランジャー7との固定方法としては、ガイドベース9の底面にシリンダ室7aを嵌める環状の固定段部10を設け、固定段部10内にシリンダ室7aを圧入する方法の他、接着する方法、あるいはネジ結合する方法等を採用することができる。
ガイドベース9を成形する際に、シリンダ室7aをインサート成型により取付けるようにしてもよい。
チェーンガイドベース9は、一対の側板部材9aと、側板部材9aをつなぐ柱部材9bとからなる。
前記側板部材9aの長手方向両端には、貫通孔11が設けられている。この貫通孔11に軸(図示しない)を挿入し、例えば、エンジンカバーの内壁に取り付けられる。
前記側板部材9aの長手方向両端には、貫通孔11が設けられている。この貫通孔11に軸(図示しない)を挿入し、例えば、エンジンカバーの内壁に取り付けられる。
前記第1チェーンガイド5aの長手方向の一端側は、回転軸6によってエンジンに回転自在に支持し、他端側をテンショナプランジャー7によって揺動させて、タイミングチェーン1の張力を調整している。
前記一対の側板部材9aは、幅方向に所定の間隔を有し、側板部材9a間にタイミングチェーン1と接触する複数のローラ12が配列される。このローラ12の配列は、湾曲形状の側板部材9aに対して、均一なピッチでもよいし、タイミングチェーン1の走行方向の入口側にローラ12が多く配列されるように、ピッチを異ならせてもよい。
側板部材9aの対向壁面には、ローラ12の支持軸13の両端を支持する支持凹所14が設けられている。
支持凹所14は、図4、図5及び図6に示すように、前記タイミングチェーン1側の端面に開口する挿入凹所14aと、この挿入凹所14aに連続し、前記支持軸13の端部が嵌まる円弧形状の固定凹所14bとからなり、前記ローラ12の支持軸13の両端を、前記挿入凹所14aから前記固定凹所14b内に挿入して、前記側板部材9の両端を支持している。
前記支持凹所14は、図5に示すように、側板部材9aの湾曲形状に沿って複数配列され、支持凹所14と支持凹所14の間に柱部材9bが配置されている。
前記挿入凹所14aは、図6の拡大図に示すように、開口部aが広く、固定凹所14bに至る位置まで徐々に狭くなって行くテーパ状に形成され、挿入凹所14aと固定凹所14bとが連なる位置の挿入口bの幅寸法が、円弧形状の固定凹所14bの径φより小さく形成されている。
前記円弧形状の固定凹所14bの径φは、前記支持軸13の径より小さく形成され、前記支持軸13が固定凹所14bに圧入固定されるようになっている。
また、この支持凹所14は、図1及び図2に示すように、側板部材9に非貫通状態で形成されている。これにより、挿入された支持軸13の軸方向の移動が規制されている。
前記側板部材9a及び柱部材9bは、この実施形態では、例えば、ジアミノンブタンとアジピン酸の重縮合によるポリマーであるポリアミド(PA)46やポリアミド(PA)66を用いた樹脂成形により一体に成形される。また、機械的強度を増すために、ガラス繊維や炭素繊維をPA46、PA66に複合させたものを用いることもできる。
側板部材9aと柱部材9bを樹脂で形成することにより、軽量化が図れる。また、側板部材9aと柱部材9bと形成する樹脂は、摩擦熱を放熱するために、高熱伝導性のものを用いることもできる。
なお、側板部材9aと柱部材9bは、樹脂以外でも、例えば、アルミニウム、マグネシウムなどの軽金属を用いて鋳造によって形成することもできる。
前記ローラ12は、図7に示すように、前記支持軸13と、鋼製の外輪12aを有する針状ころ軸受によって構成してもよいし、図8に示すように、鋼製の外輪12aの外周面に、タイミングチェーン1と接触する鉄製外環12dを被せるようにしてもよい。
前記針状ころ軸受は、両端に内向きの鍔部を有する鋼製の外輪12aと、この外輪12a内に組込まれる保持器12b付きのころ12cとからなるラジアル針状ころ軸受である。
前記外輪12aは、プレス成形あるいは削り出し成形によって形成することができる。
プレス成形によって外輪12aを形成する場合には、両端の内向きの鍔部は、保持器12bところ12cを組み込んだ後に、縁曲げ加工を行い、組立後に熱処理することが好ましい。
また、外輪12a又は鉄製外環12dの硬度は、タイミングチェーン1の硬度よりも高い方が摩耗を防止することができる。
外輪12a又は鉄製外環12dの材質としては、SUJ2、SCM等、熱処理により硬化処理が行えるものを使用している。
外輪12a又は鉄製外環12dを熱処理によって硬化させる場合、硬化深さは0.05μm以上あることが好ましい。
外輪12a又は鉄製外環12dの表面には、潤滑油の保持性能を向上させるために、微小な凹凸を形成してもよい。
また、外輪12a又は鉄製外環12dの表面は、窒化処理を施してもよい。
前記外輪12a又は鉄製外環12dの表面の母線形状は、タイミングチェーン1との接触抵抗を低減させるために、太鼓状又はストレート形状が望ましい。
前記外輪12a又は鉄製外環12dの真円度は、振動を軽減し、静粛性を図るために、20μm以下が望ましい。
また、外輪12a又は鉄製外環12dの肉厚は、1mm以上が強度的に好ましい。
ころ12cは、保持器12bにより周方向に対して所定間隔に保持されている。保持器12bとしては、柱部の形状がV型をしているV型保持器を使用している。保持器12bを用いることにより、ころ12cのスキューを防ぐとともに、ころ12cの端面が外輪12aの鍔部と直接触れることを避け、また、側板部材9の摩耗を防ぐことができる。なお、保持器12bを用いない総ころ構造の転がり軸受で構成してもよい。
次に、ローラ12を対向する側板部材9aに対して組み付けるには、まず、図5に示すように、支持軸13を嵌めたローラ12を用意する。そして、ローラ12の支持軸13の両端を、側板部材9aの対向壁面に形成した支持凹所の挿入凹所14aに臨ませて、挿入凹所14a内に落とし込むことにより、挿入凹所14aから固定凹所14b内に挿入する。この実施形態では、開口部aは広く、挿入凹所14aはテーパ状に形成されているので、支持軸13を挿入する際には、容易に支持軸13を開口部aから挿入口bを経て円弧状の固定凹所14bに案内することができる。
そして、前記の実施形態によれば、円弧状の固定凹所14bの径φは、支持軸13の径より小さく形成しているので、支持軸13は圧入されて固定凹所14bに取り付けられる。この結果、支持軸13の回転を抑制することができる。また、固定凹所14bに連なる挿入口bの幅は、円弧状の固定凹所14bの径φより小さく形成されているので、挿入口bが支持軸13の抜け止め機能をはたしている。更に、支持凹所14は側板部材9を非貫通状態で形成されているので、挿入される支持軸13の軸方向の移動を規制することができる。
次に、対向する側板部材9aの支持凹所14に、ローラ12の支持軸13を嵌め入れた状態で、図1、図3、図4、図7及び図8に示すように、ローラ12の外周面が、側板部材9aの端面よりも低い。これにより、タイミングチェーン1が、鉄製外環12dに接触しながら側板部材9aの対向壁面間で案内されて、走行するタイミングチェーン1が側板部材9aの対向壁面から外れることを防止している。
また、前記ローラ12と側板部材9aの端面までの高さは、図7又は図8に示すように、タイミングチェーン1を構成するプレート1aを連結する連結ピン1bの位置よりも低くすることが望ましい。ローラ12と側板部材9の端面までの高さが、タイミングチェーン1を構成するプレート1aを連結する連結ピン1bの位置よりも高い位置にあると、連結ピン1bが側板部材9の対向壁面に当たるので、好ましくない。
次に、図9は、この発明の他の実施形態のチェーンガイド5aを示す横断面図である。この実施形態につき、上述した実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。この実施形態では、図9に示すように、支持軸13の中心部に油穴15を設け、タイミングチェーン1と反対側の位置に油が排出される排出穴15aを設ける。そして、側板部材9に油穴15と連なる穴16を設ける。このように、油穴15を設けることにより、軸受内部に油が供給できる。また、熱を逃がすこともできる。油穴15の排出穴15aの方向は、上記のように、タイミングチェーン1と反対方向にするのが好ましく、これにより、軸受け内部へ油の供給がスムーズに行われる。さらに、油穴15aにより支持軸13が中空になることにより、軽量化も図れる。
また、この発明の各実施形態のチェーンガイド5aは、エンジンのタイミングチェーンの他、様々な駆動チェーンに張力を付与することができ、しかもメカニカルロスを低減することができる。
そして、この発明のチェーンガイド5aを使用するチェーンテンショナ装置は、図10に示すように、一端の貫通孔11に回転軸6を挿通し、他端側をテンショナプランジャー7によって揺動する第1チェーンガイド5aと、両端が取付け軸8によってエンジンに対して固定した第2チェーンガイド5bとによって構成される。このチェーンテンショナ装置によれば、エンジンのタイミングチェーンのメカニカルロスの低減並びに軽量化が図られ、燃料消費率を向上させることができる。
なお、タイミングチェーン1は、ローラーチェーンでも、サイレントチェーンのいずれでも使用することができる。
また、以上の実施形態では、側板部材9aと柱部材9bとを一体に形成した例を示したが、両者を分割して別体に形成してもよい。
また、以上の実施形態では、ローラを複数配列したチェーンガイドを用いた例を示したが、特許文献1の従来技術に記載されているような、ローラを用いないチェーンガイドと、テンショナプランジャーを一体に取り付けてもよい。
また、以上の実施形態では、油圧式のテンショナプランジャーを示したが、ネジやバネを用いたメカニカル式のテンショナプランジャーをチェーンガイドに一体に取付けるようにしてもよい。
この発明によるチェーンガイドは、エンジンなど駆動チェーンに張力を与える機構において有効に利用される。
1 タイミングチェーン
2 クランクスプロケット
3 第1カムスプロケット
4 第2カムスプロケット
5a 第1のチェーンガイド
5b 第2のチェーンガイド
6 回転軸
7 テンショナプランジャー
7a シリンダ室
7b ピストン
7c リターンスプリング
7d 圧力室
7e 給油通路
7f チェックバルブ
8 取付け軸
9 チェーンガイドベース
9a 側板部材
9b 柱部材
10 固定段部
11 貫通孔
12 ローラ
12a 外輪
12b 保持器
12c ころ
12d 鉄製外環
13 支持軸
14 支持凹所
14a 挿入凹所
14b 固定凹所
15 油穴
15a 排出穴
16 穴
2 クランクスプロケット
3 第1カムスプロケット
4 第2カムスプロケット
5a 第1のチェーンガイド
5b 第2のチェーンガイド
6 回転軸
7 テンショナプランジャー
7a シリンダ室
7b ピストン
7c リターンスプリング
7d 圧力室
7e 給油通路
7f チェックバルブ
8 取付け軸
9 チェーンガイドベース
9a 側板部材
9b 柱部材
10 固定段部
11 貫通孔
12 ローラ
12a 外輪
12b 保持器
12c ころ
12d 鉄製外環
13 支持軸
14 支持凹所
14a 挿入凹所
14b 固定凹所
15 油穴
15a 排出穴
16 穴
Claims (15)
- チェーンの走行方向に沿って設けられるチェーンガイドベースに、チェーンガイドベースをチェーン側に押し付けるテンショナプランジャーを一体に取付けたことを特徴とするチェーンガイド。
- 前記チェーンガイドベースに、無端状に架け渡されたチェーンと接触する複数のローラを配設したことを特徴とする請求項1記載のチェーンガイド。
- 前記ローラが、チェーンガイドベースに両端が支持される支持軸と、この支持軸の外周面に設けられた外輪を備える針状ころ軸受とによって構成されている請求項1又は2に記載のチェーンガイド。
- 前記外輪の外周に、チェーンに接触する鉄製外環を被せたことを特徴とする請求項3に記載のチェーンガイド。
- 前記針状ころ軸受が、両端に内向きの鍔部を有する鋼製の外輪と、この外輪内に組込まれる保持器付きのころとからなる請求項3又は4に記載のチェーンガイド。
- 前記鋼製の外輪が、プレス成形によって形成されている請求項3〜5のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記鋼製の外輪が、削り出し成形によって形成されている請求項3〜5のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の硬度が、チェーンの硬度よりも高い請求項3〜7のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の母線形状が、太鼓状又はストレート形状である請求項3〜8のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の表面に、潤滑油の保持性能を向上させる微小な凹凸が形成されている請求項3〜9のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の肉厚が、1mm以上である請求項3〜10のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の表面に、深さ0.05μm以上の硬化処理が施されている請求項3〜11のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の表面の硬化処理が、窒化処理である請求項12に記載のチェーンガイド。
- 前記外輪又は鉄製外環の真円度が20μm以下である請求項3〜13のいずれかに記載のチェーンガイド。
- 無端状に架け渡されたチェーンの途中部分に、請求項1〜14のいずれかに記載のチェーンガイドを配置したチェーンテンショナ装置。
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