JP2013024365A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーンを転がり案内するローラと、ローラを回転自在に支持するローラ軸との接触部で局部的な摩耗を防止する。
【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の長さ方向に間隔をおいて複数のローラ軸３１を設け、ローラ軸３１のそれぞれでチェーン案内用の複数の針状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４１を軸方向の全体にわたって同一径となる円筒状としてタイミングチェーン５に対して軸方向に相対的に移動自在とし、ローラ４１をローラ軸３１の軸方向に移動自在に支持して、ローラ４１とタイミングチェーン５の相対的な軸方向への移動およびローラ軸３１に対するローラ４１の軸方向への移動により、ローラ４１とローラ軸３１の接触部が軸方向に変位するようにして、ラジアル荷重が局部的に負荷されることのないようにする。
【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られた駆動スプロケットとカム軸に取付けられ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ンガイドを固定し、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転がり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、転がり軸受からなるローラを軸方向に非可動の支持とし、そのローラとタイミングチェーンの軸方向の相対位置が常に一定しているため、タイミングチェーンからローラに負荷されるラジアル荷重は、ローラを形成する転がり軸受の転動体からローラ軸の周方向の一部に常に作用することになり、そのラジアル荷重の負荷位置で局部的に摩耗が生じ易く、その摩耗対策を図る上において改善すべき点が残されている。

この発明の課題は、タイミングチェーンを転がり案内するローラからそのローラを回転自在に支持するローラ軸に負荷されるラジアル荷重の負荷位置を軸方向に変位可能として、ローラと、そのローラを回転自在に支持するローラ軸との接触部で局部的に摩耗が生じるのを防止することである。

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ガイドベースと、そのガイドベース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り、前記ローラのそれぞれが、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とされたチェーンガイドにおいて、前記ローラが、前記タイミングチェーンおよび前記ローラ軸の双方に対してローラ軸方向に移動自在とされ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のように、ころ軸受からなるローラをタイミングチェーンに対してローラ軸方向に相対的に移動自在とし、かつ、ローラ軸に対して軸方向に移動自在に支持することにより、タイミングチェーンとローラとを個別に移動可能とすることができ、チェーンに振れやバタつきが生じた際に、タイミングチェーンとローラの接触部が軸方向に変位すると共に、ローラとローラ軸との接触部も軸方向に変位する。

このとき、ローラとローラ軸との接触部は、タイミングチェーンからころ軸受に負荷されるラジアル荷重の支持部であり、その支持部がローラ軸の軸方向に移動することによって局部的な摩耗を抑制し、耐摩耗性の向上を図ることができる。

ここで、ローラを形成するころ軸受は、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。そのようなころ軸受の採用において、タイミングチェーンとの接触によりローラを円滑に回転させることができ、タイミング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、ガイドベースとして、ローラ軸の両端部を支持する対向一対の側板部を有し、その側板部の内側面とローラの端面間に隙間を形成することによって、対向一対の側板部でローラの軸方向への移動量を制限することができ、ローラの脱落を防止することができる。

また、上記ガイドベースを合成樹脂の成形品とすることにより、チェーンガイドの軽量化を図ることができる。この場合、合成樹脂として、ガラス繊維により強化されたポリアミド４６またはポリアミド６６を採用することによって、耐油性に優れ、経年変化によって変形や破損することの少ない強度的に優れた軽量なガイドベースを得ることができる。

ローラ軸を光輝焼入れされた熱処理品とすることにより、ローラ軸の硬度を高めることができ、摩耗することの少ない耐久性に優れたローラ軸を得ることができる。

この発明においては、上記のように、ころ軸受から形成されてタイミングチェーンを転がり案内するローラをそのタイミングチェーンに対して相対的に移動自在とし、そのローラをローラ軸によって軸方向に移動自在に支持したことにより、タイミングチェーンとローラの接触部およびローラとローラ軸との接触部のそれぞれを軸方向に変位させることができ、ローラとローラ軸との局部的な摩耗を抑制し、耐摩耗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 （ａ）、（ｂ）は、ラジアル荷重の負荷状態を示す説明図

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よく、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に嵌合されて、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、ローラ軸３１は、円形凹部２５ｂに締りばめの嵌め合いとされて回転不能な固定の支持とされる。

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。

図３に示すように、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。図６に示すように、ローラ４１として、ここでは、針状ころ軸受が採用されている。針状ころ軸受４１は、外輪４２と、その内側に組み込まれた複数の針状ころ４３と、その針状ころ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。しかし、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。その絞り成形によってシェル形外輪４２の外周は軸方向の全体にわたって同一径の円筒面４５とされ、その円筒面４５によって転がり案内されるタイミングチェーン５と針状ころ軸受（ローラ）４１とは軸方向に相対的に移動自在とされている。

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。この内向き鍔４６は、針状ころ軸受４１の組立ての容易化を図るため、針状ころ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。

針状ころ軸受４１は、ローラ軸３１に対して軸方向に移動自在に支持され、その針状ころ軸受４１の端面とガイドベース２１における一対の側板部２２の内側面間には、図５および図６に示すように隙間４７が形成され、その隙間４７の範囲内において針状ころ軸受４１は移動自在とされている。

なお、針状ころ軸受に代えて、円筒ころ軸受を採用するようにしてもよい。また、針状ころ軸受や円筒ころ軸受は、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により、チェーンの緩みやバタツキが防止される。

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のそれぞれの針状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。

このため、タイミングチェーン５の移動抵抗は小さく、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、そのローラ４１とローラ軸３１との接触部でラジアル荷重が受けられることになる。

このとき、タイミングチェーン５とローラ４１とが軸方向に相対的に移動不能な支持とされ、また、ローラ４１がローラ軸３１に対して軸方向に非可動な支持とされていると、図８（ａ）に示すように、ラジアル荷重Ｆの負荷位置が一定し、その負荷位置で局部的な摩耗が生じ易くなる。

しかし、実施の形態では、ローラ４１の外周を軸方向の全体にわたり同一径の円筒面４５として、ローラ４１とタイミングチェーン５とを相対的に軸方向に移動自在とし、また、ローラ４１をローラ軸３１によって軸方向に移動自在に支持しているため、タイミングチェーン５の振動等によってローラ４１とタイミングチェーン５とが軸方向に相対移動し、また、ローラ４１がローラ軸３１の軸方向に相対移動することになる。その相対的な移動により、図８（ｂ）に示すように、ラジアル荷重Ｆの負荷位置がローラ軸３１の軸方向に変位し、ローラ４１とローラ軸３１とが局部的に摩耗するのが防止される。

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
３１ ローラ軸
４１ ローラ（針状ころ軸受）
４２ 外輪
４３ 針状ころ
４５ 円筒面
４７ 隙間

Claims (8)

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ガイドベースと、そのガイドベース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り、前記ローラのそれぞれが、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とされたチェーンガイドにおいて、
   前記ローラが、前記タイミングチェーンおよび前記ローラ軸の双方に対してローラ軸方向に移動自在とされたことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記ころ軸受が、針状ころ軸受と円筒ころ軸受の一種からなる請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記ガイドベースが、前記ローラ軸の両端部を支持する対向一対の側板部を有し、その側板部の内側面と前記ローラの端面間にローラを軸方向に移動可能とする隙間が設けられた請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 前記ガイドベースが、合成樹脂の成形品からなる請求項３に記載のチェーンガイド。
5. 前記合成樹脂が、ガラス繊維により強化されたポリアミド４６またはポリアミド６６からなる請求項４に記載のチェーンガイド。
6. 前記ローラ軸が、光輝焼入れされた熱処理品からなる請求項１乃至５のいずれかの項に記載のチェーンガイド。
7. 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６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。
8. 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６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７に記載のチェーン伝動装置。

Images