JP2012177390A - チェーンテンショナ装置 - Google Patents

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テンショナ装置を提供する。
【解決手段】 駆動スプロケット２と従動スプロケット３、４に無端状に架け渡されたチェーン１の途中部分に、テンショナプランジャー７によって外側から内側に向かって押すチェーンガイド５ａを設けたチェーンテンショナ装置において、チェーンガイド５ａの反対側のチェーン１の内側に、チェーン１を外向きに押す押圧装置１０を設置した。
【選択図】 図１

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。

特開平９−２３６１５７号公報 特開２０１０−１８０９００号公報

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。

また、タイミングチェーンでは、駆動スプロケットからチェーンガイドまでの間で、バタつきやすく、これが振動を大きくするという問題があった。

そこで、この発明は、上記の課題を解決するために、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、テンショナプランジャーによって外側から内側に向かって押すチェーンガイドを設けたチェーンテンショナ装置におけるチェーンのバタつき、振動を抑制し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、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、テンショナプランジャーによって外側から内側に向かって押すチェーンガイドを設けたチェーンテンショナ装置において、チェーンガイドの反対側のチェーン内側に、チェーンを外向きに押す押圧装置を設置したことを特徴とする。

前記押圧装置は、チェーンガイドの駆動スプロケット側の端部よりも駆動スプロケット側に寄せて設置すると、駆動スプロケットを離れたチェーンが押圧装置に押されてから、チェーンガイドに当たるため、チェーンのバタつき、及び振動抑制効果が高くなる。

前記押圧装置は、押圧手段がばね部材からなるものを使用することができる。

前記押圧装置は、押圧手段が油圧式であるものを使用することができる。

また、前記押圧装置の押圧手段には、ダンパ装置によって緩衝効果を付与することが好ましい。

前記押圧装置のチェーンと接触する部分には、すべり軸受、又は転がり軸受を設置することが好ましい。

前記転がり軸受としては、チェーンに接触する鋼製の外輪を備える針状ころ軸受を使用することができる。また、外輪の外周に、鉄製外環を設けることもできる。

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。

前記鋼製の外輪又は鉄製外環の硬度は、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。

前記鋼製の外輪又は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。

前記鋼製の外輪又は鉄製外環の肉厚は、変形を防止、強度を向上させるために、１ｍｍ以上が好ましい。

前記鋼製の外輪又は鉄製外環の母線形状は、チェーンとの点接触による局部高面圧を避けるために、太鼓状又はストレート形状が望ましい。

前記鋼製の外輪又は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、前記鋼製の外輪又は鉄製外環の表面は、窒化処理を施して強度を向上させてもよい。

前記鋼製の外輪又は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。

この発明のチェーンテンショナ装置は、テンショナプランジャーによって外側から内側に向かって押すチェーンガイドの反対側に、チェーンを外側に押す押圧装置を設けることにより、チェーンガイドと押圧装置とによって挟まれた状態でチェーンが走行するので、チェーンのバタつき、振動が抑制される。

また、押圧装置に、チェーンと接触する針状ころ軸受を配置することにより、摺動抵抗が小さく、低騒音で、振動も少ない。

また、針状ころ軸受の外輪に鉄製外環を被せることにより、強度が高く、高速で走行するチェーンが接触しても摩耗しにくい。

この発明に係るチェーンテンショナ装置の一実施形態を示す正面図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置の他の実施形態を示す正面図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置の他の実施形態を示す正面図である。 この発明において使用する押圧装置の転がり軸受部分の実施形態を示す横断面図である。 この発明において使用する押圧装置の転がり軸受部分の他の実施形態を示す横断面図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置に使用するチェーンガイドの一例の斜視図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置に使用するチェーンガイドの一例をチェーン側から見た平面図である。 図６のチェーンガイドの正面図である。 図６のチェーンガイドからローラを取り除いた状態を示す平面図の実施形態を示す正面図である。 図９のＡ−Ａ線の断面図である。 図１０の部分拡大図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置に使用するチェーンガイドの一実施形態を示す横断面図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置に使用するチェーンガイドの他の実施形態を示す横断面図である。 この発明に係るチェーンテンショナ装置に使用するチェーンガイドの他の実施形態を示す横断面図である。

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テンショナ装置は、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１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。

テンショナプランジャー７によって揺動するチェーンガイド５ａの反対側のタイミングチェーン１の内側には、タイミングチェーン１の外向きに押す押圧装置１０を設置している。

前記押圧装置１０は、チェーンガイド５ａの駆動スプロケット２側の端部よりも駆動スプロケット２側に寄せて設置している。駆動スプロケット２側に寄せて設置することにより、駆動スプロケット２を離れたタイミングチェーン１が押圧装置１０に押されてから、チェーンガイド５ａに当たるため、タイミングチェーン１のバタつき、及び振動抑制効果が高い。

図１に示す押圧装置１０は、押圧手段がばね部材１０ａからなり、タイミングチェーン１と接触する先端には、すべり軸受１０ｂを設けている。

図２に示す押圧装置１０は、タイミングチェーン１と接触する先端に転がり軸受１２を設けている。

また、図３に示す押圧装置１０は、ダンパ装置１０ｃによって緩衝機能が付与されている。

前記転がり軸受１２は、図４に示すように、ばね部材１０ａのキャップ２４の先端に設けられた対向する支持壁２４ａに支持される支持軸１３と、鋼製の外輪１２ａを有する針状ころ軸受とからなる。
また、図５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、窒化処理を施して強度を向上させてもよい。

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との点接触による局部高面圧を避けるために、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ることができる。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。

転がり軸受１２は、針状ころ軸受を用いた例を示したが、転動体に玉を用いた玉軸受を使用してもよい。

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。

前記第１のチェーンガイド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２２が配列される。このローラ２２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２２が多く配列されるように、ピッチを異ならせてもよい。

このローラ２２は、前記押圧装置１０の先端に設置した転がり軸受１２の構成と同一であるので、同一の構成部分は、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１２は、ローラ２２の外輪１２ａにタイミングチェーン１が接触する実施形態であり、図１３は、ローラ２２の外輪１２ａの外周面に鉄製外環１２ｄを被せ、鉄製外環１２ｄがタイミングチェーン１と接触する実施形態である。

側板部材９ａの対向壁面には、ローラ２２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９、図１０及び図１１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２２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１０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１１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６及び図７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、高熱伝導性のものが好ましい。

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やダイカストによって形成することもできる。

次に、ローラ２２を対向する側板部材９ａに対して組み付けるには、まず、図１０に示すように、支持軸１３を嵌めたローラ２２を用意する。そして、ローラ２２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２２の支持軸１３を嵌め入れた状態で、図1、図３、図４及び図８に示すように、ローラ２２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、ローラ２２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２２と側板部材９ａの端面までの高さは、図１２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２２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１４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１４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、チェーンガイド５ａ、５ｂを使用するこの発明のチェーンテンショナ装置は、図１〜図３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、以上の実施形態のチェーンガイド、チェーンレバーにおいては、タイミングチェーン１と接触する部分に、転がり軸受を使用しているが、転がり軸受を使用しないチェーンガイド、チェーンレバーにも、この発明は適用することができる。

また、以上の実施形態では、テンショナプランジャー７を用いてタイミングチェーン１の張力を調整しているが、テンショナプランジャー７を用いずに、チェーンレバーに組込まれたバネ等によって張力を調整することができる。

この発明によるチェーンテンショナ装置は、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 押圧装置
１０ａ ばね部材
１０ｂ すべり軸受
１０ｃ ダンパ装置
１１ 貫通孔
１２ 転がり軸受
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
２２ ローラ
２４ キャップ
２４ａ 支持壁

Claims (19)

1. 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、外側から内側に向かって押すチェーンガイドを設けたチェーンテンショナ装置において、チェーンガイドの反対側のチェーン内側に、チェーンを外向きに押す押圧装置を設置したことを特徴とするチェーンテンショナ装置。
2. 前記押圧装置を、チェーンガイドの駆動スプロケット側の端部よりも駆動スプロケット側に寄せて設置したことを特徴とする請求項１記載のチェーンテンショナ装置。
3. 前記押圧装置の押圧手段が、ばね部材からなる請求項１又は２記載のチェーンテンショナ装置。
4. 前記押圧装置の押圧手段が、油圧式による請求項１又は２記載のチェーンテンショナ装置。
5. 前記押圧装置の押圧手段に、ダンパ装置を設けた請求項１〜４のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
6. 前記押圧装置のチェーンと接触する部分にすべり軸受を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
7. 前記押圧装置のチェーンと接触する部分に転がり軸受を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
8. 前記転がり軸受が、チェーンに接触する外輪を備える針状ころ軸受からなる請求項７に記載のチェーンテンショナ装置。
9. 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８に記載のチェーンテンショナ装置。
10. 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８又は９に記載のチェーンテンショナ装置。
11. 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８又は９に記載のチェーンテンショナ装置。
12. 前記鋼製の外輪の外周に、鉄製外環を被せたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
13. 前記鋼製の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１２に記載のチェーンテンショナ装置。
14. 前記鋼製の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１２又は１３に記載のチェーンテンショナ装置。
15. 前記鋼製の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８〜１４のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
16. 前記鋼製の外輪又は鉄製外環の肉厚が、１ｍｍ以上である請求項８〜１５のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
17. 前記鋼製の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８〜１６のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
18. 前記鋼製の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１７に記載のチェーンテンショナ装置。
19. 前記鋼製の外輪又は鉄製外環の真円度が２０μｍ以下である請求項８〜１８のいずれかに記載のチェーンテンショナ装置。
    

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