JP2013024297A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンの移動案内用ローラを回転自在に支持するローラ軸の耐久性の向上を図ることである。
【解決手段】トルク伝達用のタイミングチェーン５の一側部に対向配置されるガイドベース２１の対向一対の側板部２２に複数の円形凹部２５ｂを円弧状の配置でもって設け、その円形凹部２５ｂのそれぞれでローラ軸３１の軸端部を支持する。複数のローラ軸３１のそれぞれでチェーン案内用の複数のころ軸受からなるローラ４１を回転自在に支持する。ローラ軸３１を円形凹部２５ｂに対して締め代をもつ嵌め合い支持とし、その締め代を、ローラ４１に負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸３１が微小に連れ回り可能な大きさとし、そのローラ軸３１の連れ回りによりラジアル荷重の負荷位置を周方向に変化させるようにして、ローラ軸３１が局部的に摩耗し、あるいは、剥離するのを防止する。
【選択図】図６

Description

この発明は、チェーンの張力調整用として、あるいは、チェーンの移動案内用として使用されるチェーンガイドおよびそのチェーンガイドを用いたチェーン伝動装置に関する。

クランク軸に取付けた駆動スプロケットとカム軸に取付けた従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡したカム軸駆動用のチェーン伝動装置においては、タイミングチェーンの弛み側チェーンの一側方に揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷してタイミングチェーンを緊張させ、チェーンの緩みやバタツキを防ぐようにしている。

また、タイミングチェーンの張り側チェーンにチェーガイドを固定し、その固定のチェーンガイドによってタイミングチェーンの移動を案内してバタつきを抑制するようにしている。

ここで、タイミングチェーンの張力調整用や移動案内用のチェーンガイドとして、タイミングチェーンを滑り接触によって面案内する形式のものが知られているが、タイミングチェーンの移動抵抗が大きく、伝達トルクロスが多いという問題がある。

そのような問題点を解決するため、特許文献１においては、タイミングチェーンの移動方向に長く延びるガイドベースによって曲線状に配置された複数のローラ軸の両端部を支持し、その複数のローラ軸のそれぞれによってころ軸受からなるローラを回転自在に支持し、その複数のローラによりタイミングチェーンを移動自在に支持するようにしたチェーンガイドを提案している。

上記のチェーンガイドにおいては、タイミングチェーンの案内が複数のローラの転がりによる案内であるため、タイミングチェーンの移動抵抗が小さく、伝達トルクロスが少ないという特徴を有している。

国際公開２０１０／０９０１３９号

ところで、上記特許文献１に記載されたチェーンガイドにおいては、ローラを回転自在に支持するローラ軸が回転不能な固定の支持であるため、ローラからのラジアル荷重の負荷位置が一定し、そのラジアル荷重の負荷位置で摩耗や剥がれが生じ易く、耐久性を向上させる上において改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、チェーンの移動案内用ローラを回転自在に支持するローラ軸の耐久性の向上を図ることである。

上記の課題を解決するために、この発明に係るチェーンガイドにおいては、タイミングチェーンの外周一部に配置されて、そのタイミングチェーンの移動方向に長く延びる対向一対の側板部を有するガイドベースと、そのガイドベースの側板部に形成された軸支持部により支持されて、その側板部の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸と、その複数のローラ軸のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラとからなるチェーンガイドにおいて、前記ローラ軸を、前記軸支持部に対して締め代をもつ嵌め合い支持とし、その締め代を、ローラに負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸が微小に連れ回り可能な大きさとした構成を採用したのである。

また、この発明に係るチェーン伝動装置においては、駆動スプロケットと従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡し、そのタイミングチェーンの弛み側チェーンの一側部に、タイミングチェーンの移動を案内する揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷して、その揺動側端部をタイミングチェーンに押し付けるようにしたチェーン伝動装置において、前記チェーンガイドとして、この発明に係る上記のチェーンガイドを採用したのである。

上記の構成からなるチェーン伝動装置において、タイミングチェーンの張り側チェーンの一側方に、タイミングチェーンの移動を案内する固定のチェーンガイドを設け、その固定チェーンガイドとして、この発明に係る上記のチェーンガイドを採用することによってタイミングチェーンのバタつきを効果的に抑制することができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいては、上記のように、ローラに負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸が微小に連れ回るようにしたので、タイミングチェーンが高速で移動し、ローラからローラ軸に負荷されるラジアル荷重が大きくなり、そのラジアル荷重が設定値に達すると、ローラ軸が微小に連れ回る。そのローラ軸の連れ回りにより、ローラ軸に対するラジアル荷重の負荷位置が周方向に変化することになり、ローラ軸に局部的な摩耗や剥がれが生じるのを防止することができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、ローラとして、針状ころ軸受や円筒ころ軸受等のころ軸受を採用することにより、チェーンとの接触によってローラを円滑に回転させることができ、チェーンの移動抵抗を大幅に低減させることができる。また、ローラをローラ軸の軸方向に円滑に移動させることができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、ラジアル荷重の設定値が小さくなり過ぎると、ローラ軸が比較的速い速度で回転することになって、ローラ軸を受ける軸支持部に負荷がかかり、その軸支持部に摩耗が生じて、ローラ軸の支持が不安定になる。

ローラ軸によって転がり軸受を回転自在に支持する場合、ローラ軸に生じる連れ回りトルクは、一般に、ころ軸受の外輪に負荷されるラジアル荷重の１０〜２０％にローラ軸の半径を掛け合わせた程度であるとされている。また、外輪に負荷されるラジアル荷重は振動荷重であり、その最大値は２００Ｎ程度となるため、ラジアル荷重の設定値は、２００Ｎ×１５％、つまり、３０Ｎ×ローラ軸の半径以上とするのが好ましい。この場合、ガイドベースとローラ軸の線膨張率の差を考慮し、常用域の温度（通常、１００℃〜１４０℃）にてその設定値となることが好ましい。

ローラ軸を支持する軸支持部は、側板部の内側面に形成されて一部にローラ軸を押し込みによって組付け可能とする開口部が形成された円形の軸受凹部からなるものであってもよく、あるいは、側板部の外側面から内側面に貫通する軸挿入孔からなるものであってもよい。

この発明においては、上記のように、ローラに負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸が微小に連れ回りするようにしたので、ローラ軸に対するラジアル荷重の負荷位置を周方向に変化させることができ、その周方向への位置の変化によってローラ軸に局部的な摩耗や剥がれが生じるのを防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

この発明に係るチェーン伝動装置の実施の形態を示す概略図 この発明に係るチェーンガイドの斜視図 図２の縦断面図 図３の右側面図 図３のV−V線に沿った断面図 図５に示すローラの断面図 ガイドベースの一部とローラとを示す分解正面図 ローラ軸の支持の他の例を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、カム軸駆動用のチェーン伝動装置を示し、クランク軸１の軸端部に取付けられた駆動スプロケット２と２本のカム軸３のそれぞれ軸端部に取付けられた従動スプロケット４間にはタイミングチェーン５が掛け渡されている。

タイミングチェーン５はローラチェーンであっても、サイレントチェーンであってもよい。

クランク軸１は、図１の矢印で示す方向に回転する。そのクランク軸１の回転により、タイミングチェーン５が同図の矢印で示す方向に移動し、駆動スプロケット２から同図の左側に位置する一方の従動スプロケット４に至る部分が弛み側とされ、他方の従動スプロケット４から駆動スプロケット２に至る部分が張り側とされ、上記弛み側チェーン５ａの一側部にチェーンガイドＡ_１が設けられている。

チェーンガイドＡ_１は、タイミングチェーン５の移動方向に長く延び、その上端部がエンジンブロックから突設する支点軸１４により支持されて、その支点軸１４を中心に揺動可能とされ、下側の揺動側端部には、チェーンテンショナ１５の調整力が負荷されて弛み側チェーン５ａに向けて押圧されている。

タイミングチェーン５における張り側チェーン５ｂの他側部にはチェーンガイドＡ_２が設けられている。このチェーンガイドＡ_２は、揺動可能なチェーンガイドＡ_１と同様に、タイミングチェーン５の移動方向に長く延び、その両端部がエンジンブロックにねじ込まれるボルト１６の締め付けにより固定されて、タイミングチェーン５の移動を案内するようになっている。

ここで、揺動可能なチェーンガイドＡ_１と固定のチェーンガイドＡ_２とは、同一の構成とされ、揺動可能なチェーンガイドＡ_１が一端部に軸挿入用の挿入孔が形成されているのに対し、固定のチェーンガイドＡ_２が両端部にボルト挿入用の挿入孔が形成されている点でのみ相違している。

そのため、ここでは、揺動可能なチェーンガイドＡ_１の構成について以下に説明し、固定配置のチェーンガイドＡ_２については同一の部分に同一の符号を付して説明を省略する。

図２乃至図４に示すように、チェーンガイドＡ_１は、タイミングチェーン５の移動方向に長く延びるガイドベース２１と、そのガイドベース２１の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸３１と、その複数のローラ軸３１のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラ４１とからなっている。

ガイドベース２１は、対向一対の側板部２２間に複数の間隔保持板２３を長さ方向に間隔をおいて形成した構成とされている。一対の側板部２２は弓形状をなし、その上端部に支点軸１４が挿入される挿入孔２４が形成されている。

また、一対の側板部２２の対向内面には、ローラ軸３１の軸端部を支持する複数の軸受凹部２５が側板部２２の長さ方向に間隔をおいて形成されている。

図７に示すように、軸受凹部２５は、側板部２２のタイミングチェーン５と対向する外側面部から側板部２２の幅方向に向き、上記外側面部での開口端が広幅とされたテーパ溝部２５ａと、そのテーパ溝部２５ａの狭小端に連通する軸支持部としての円形凹部２５ｂとからなっている。ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから円形凹部２５ｂに嵌合され、その円形凹部２５ｂで支持される。

ここで、テーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法をＤ_１、円形凹部２５ｂの内径をＤ_２、ローラ軸３１の外径をｄとすると、ｄ＞Ｄ_２＞Ｄ_１の関係が成り立つ寸法関係とされており、ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから円形凹部２５ｂに押し込まれて、その円形凹部２５ｂに締め代をもつ嵌め合い支持とされる。

上記締め代は、ローラ４１に負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸３１が微小に連れ回り可能な大きさとされ、そのラジアル荷重の設定値は、３０Ｎ×ローラ軸３１の半径以上とされている。また、ガイドベース２１とローラ軸３１の線膨張率の差を考慮し、常用域の温度（通常１００℃〜１４０℃）にてその設定値となることが好ましい。

上記ラジアル荷重の設定は、以下の理由による。つまり、ローラ４１が転がり軸受の場合、一般に、ローラ軸３１に生じる連れ回りトルクは、ローラ４１に負荷されるラジアル荷重の１０〜２０％にローラ軸３１の半径を掛け合わせた程度であるとされている。また、ローラ４１に負荷されるラジアル荷重は振動荷重であり、その最大値は２００Ｎ程度である。そのような知見から、ラジアル荷重の設定値を、２００Ｎ×１５％＝３０Ｎ×ローラ軸３１の半径以上の大きさとしている。

複数の軸受凹部２５は、その円形凹部２５ｂの中心を結ぶ線が凸形の円弧状線を描く円弧状の配置とされているが、曲線状の配置とされていてもよい。

上記の構成からなるガイドベース２１は、合成樹脂の成形品とされている。合成樹脂として耐油性、耐候性および強度的に優れた樹脂を用いるのが好ましい。そのような樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）やポリアミド６６（ＰＡ６６）を挙げることができる。機械的強度をさらに向上させるために、それらの樹脂に強化ガラス繊維を混入するのが好ましい。

なお、ガイドベース２１は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属を用いて鋳造し、あるいは、ダイカスト成形してもよい。

複数のローラ軸３１は、複数の軸受凹部２５のそれぞれに嵌合されている。ローラ軸３１は、ＳＵＪ２やＳＣ材を素材としている。このローラ軸３１は、耐摩耗性を向上させるため、熱処理されて硬度が高められている。熱処理として、ここでは、光輝焼入れを採用しているが、高周波焼入れしてもよく、浸炭焼入れしてもよい。あるいは、浸炭窒化処理してもよい。

複数のローラ４１は、複数のローラ軸３１のそれぞれによって回転自在に支持されている。ローラ４１として、ここでは、ころ軸受が採用されている。このころ軸受４１は、外輪４２と、その内側に組み込まれた複数のころ４３と、そのころ４３を保持する保持器４４とからなる。

外輪４２は、ＳＰＣやＳＣＭ等の金属板を絞り成形したシェル形であり、熱処理によって硬度が高められている。このとき、絞り成形の容易化を図るため、成形用素材としての金属板は、薄肉厚のものが好ましい。転がり軸受の分野では、厚さ０．５ｍｍ〜０．８ｍｍ程度のものが一般的に用いられている。しかし、このような薄手の金属板を採用した場合、熱処理により円筒度が低下して、タイミングチェーン５の案内時に、そのタイミングチェーン５との接触によって異音が生じる。

そのような不都合を解消するため、実施の形態では、厚さが１ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚手の金属板を絞り成形するようにしている。

また、シェル形外輪４２の両端部には、保持器４４を抜止めする内向き鍔４６が形成されている。内向き鍔４６は、ころ軸受４１の組立ての容易化を図るため、ころ４３を保持する保持器４４の組込み後において曲げ成形される。

なお、ころ軸受は、針状ころ軸受であってもよく、円筒ころ軸受であってもよい。また、ころ軸受は、保持器のない総ころタイプのものであってもよい。

実施の形態で示すチェーン伝動装置は上記の構造からなり、駆動スプロケット２と従動スプロケット４間に掛け渡されたタイミングチェーン５の移動によってクランク軸１の回転をカム軸３に伝達するトルク伝達状態において、負荷の変動によりタイミングチェーン５の張力が変化すると、チェーンテンショナ１５が作動して、その張力変化を吸収する。このため、タイミングチェーン５は常に所定の張力状態に保持される。

クランク軸１の回転をカム軸３に伝達するトルク伝達時、揺動可能なチェーンガイドＡ_１および固定のチェーンガイドＡ_２のそれぞれのころ軸受からなるローラ４１はタイミングチェーン５との接触により回転し、タイミングチェーン５は転がり案内される。

このように、タイミングチェーン５はローラ４１の転がりによって案内されるため、その案内部での摩耗は小さい。また、タイミングチェーン５の移動抵抗も小さく、タイミングチェーン５はスムーズに移動し、ロスなくトルク伝達されることになる。

また、チェーンガイドＡ_１および固定のチェーンガイドＡ_２の複数のローラ４１のそれぞれは、上記のように、タイミングチェーン５との接触により回転するため、ローラ４１からローラ軸３１にラジアル荷重が負荷されることになる。

ラジアル荷重は、タイミングチェーン５の移動速度が速くなるに従って大きくなり、ローラ軸３１が回転不能な固定の支持であると、ローラ軸３１に対するラジアル荷重の負荷位置が一定し、その負荷位置において、摩耗や剥離が生じることになる。

しかし、実施の形態では、ローラ４１に負荷されるラジアル荷重が設定値に達するとローラ軸３１が微小に連れ回るようにしているため、そのローラ軸３１の連れ回りにより、ローラ軸３１に対するラジアル荷重の負荷位置が周方向に変化する。このため、ローラ軸３１の局部的な摩耗や剥がれを防止することができ、耐久性の低下を抑制することができる。

ここで、ラジアル荷重の設定値が小さくなり過ぎると、比較的速い速度での連れ回りが生じて、ローラ軸３１を受ける軸支持部としての円形凹部２５ｂに負荷がかかり、その円形凹部２５ｂの内径面に摩耗が生じて、ローラ軸３１の支持が不安定になる。しかし、実施の形態では、ラジアル荷重の設定値を、３０Ｎ×ローラ軸３１の半径以上としているため、上記のような不都合の発生は生じない。

図７では、側板部２２の内側面に形成された軸受凹部２５の円形凹部２５ｂを軸支持部としたが、軸支持部は円形凹部２５ｂに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、側板部２２の外側面から内側面に貫通する軸挿入孔２６を軸支持部としてもよい。この場合においても、ローラ軸３１を軸挿入孔２６に締め代をもって圧入する。その締め代については、円形凹部２５ｂで支持する場合と同様の大きさとする。

上記のような軸挿入孔２６でローラ軸３１を支持する場合、ローラ軸３１の側板部２２の外側面から外側に臨む端部外周に止め輪２７を取付けてローラ軸３１を抜止めするのが好ましい。

Ａ_１ チェーンガイド
Ａ_２ チェーンガイド
２ 駆動スプロケット
４ 従動スプロケット
５ タイミングチェーン（チェーン）
２１ ガイドベース
２２ 側板部
２５ｂ 円形凹部（軸支持部）
２６ 軸挿入孔（軸支持部）
３１ ローラ軸
４１ ローラ（ころ軸受）
４２ 外輪
４３ ころ

Claims (7)

1. タイミングチェーンの外周一部に配置されて、そのタイミングチェーンの移動方向に長く延びる対向一対の側板部を有するガイドベースと、そのガイドベースの側板部に形成された軸支持部により支持されて、その側板部の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸と、その複数のローラ軸のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラとからなるチェーンガイドにおいて、
   前記ローラ軸を、前記軸支持部に対して締め代をもつ嵌め合い支持とし、その締め代を、ローラに負荷されるラジアル荷重が設定値に達した際にローラ軸が微小に連れ回り可能な大きさとしたことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記ラジアル荷重の設定値が、３０Ｎ×前記ローラ軸の半径以上とされた請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記軸支持部が、側板部の内側面に形成されて一部にローラ軸を押し込みによって組付けを可能とする開口部が形成された円形の軸受凹部からなる請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 前記軸支持部が、側板部の外側面から内側面に貫通する軸挿入孔からなる請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
5. 前記ローラが、外輪およびその内側に組み込まれた複数のころを有するころ軸受からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載のチェーンガイド。
6. 駆動スプロケットと従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡し、そのタイミングチェーンの弛み側チェーンの一側部に、タイミングチェーンの移動を案内する揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷して、その揺動側端部をタイミングチェーンに押し付けるようにしたチェーン伝動装置において、
   前記チェーンガイドが、請求項１乃至５のいずれかの項に記載のチェーンガイドからなることを特徴とするチェーン伝動装置。
7. 前記タイミングチェーンの張り側チェーンの一側方に、タイミングチェーンの移動を案内する固定のチェーンガイドを設け、その固定チェーンガイドが請求項１乃至５のいずれかの項に記載のチェーンガイドからなることを特徴とする請求項６に記載のチェーン伝動装置。

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