JP2013142421A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム軸駆動用タイミングチェーンの移動抵抗を低減して低燃費化を図ることである。
【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で複数のローラ軸３１のそれぞれ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針状ころ軸受４１を回転自在に支持する。針状ころ軸受４１の保持器４３を針状ころ４５による案内として、タイミングチェーン５の移動を転がり案内する外輪４２の回転抵抗を低減することにより、タイミングチェーン５の移動抵抗を低減して、燃料の無駄な消費を抑制する。
【選択図】図２

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を面案内する場合に比較して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、ローラとしてころ軸受を用いるようにしているが、保持器の案内形式について何も記載されていない。このため、ころ軸受として、軌道輪案内される形式のものが採用されると外輪の回転トルクが大きく、その回転トルクがタイミングチェーンの移動抵抗となってトルク損失となる。このため、エンジンでの燃料の消費が多くなり、その低燃費化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の移動抵抗を低減して低燃費化を図ることである。

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より両端部が支持されて、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り、前記ローラが、外輪内に保持器を組込み、その保持器の周方向に間隔をおいて形成されたポケット内に前記外輪の内周に形成されたころ転走面と前記ローラ軸の円筒状外周面に沿って転動可能なころを収容したころ軸受とされたチェーンガイドにおいて、前記ころ軸受の保持器を、その保持器外径面が外輪のころ転走面に対して非接触とされ、かつ、保持器内径面がローラ軸の円筒状外周面に対して非接触とされるようころ案内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り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、タイミングチェーンの移動を転がり案内するローラとして、保持器がころ案内されるころ軸受を採用したことにより、外輪と保持器および保持器とローラ軸は非接触状態とされるため、外輪の回転トルクは極めて小さく、タイミングチェーンとの接触によってその外輪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によるトルク損失を低減し、低燃費化を図ることができる。

ここで、ころ軸受の保持器は、隣接するポケット間に形成された柱部が、ころのピッチ円径より内側に配置される内柱部と、その内柱部の軸方向両端に連設された傾斜柱部と、その傾斜柱部の軸方向端部に連設されて、ころのピッチ円径より外側に配置される外柱部を有するＶ字形とされた鋼板のプレス成形品またはフォーミング品からなるものであってもよい。

上記のような保持器の採用において、ポケットの周方向で対向する一対の側面を、ポケットの保持器外径面側の開口の周方向幅がころの外径より大きく、保持器内径面側の開口の周方向幅がころの外径より小さくなるよう相反する方向に内方傾斜させておくと、柱部の傾斜柱部の側面がころのピッチ円径より内径側で接触案内されることになり、一対の側面を平行とする保持器に比較して簡単にころ案内することができる。

また、ころで案内される案内面を剪断面とすると、破断面でころを案内する場合に比較して、面粗度が滑らかになる分、ころの回転抵抗が小さく、トルク損失をより少なくすることができる。

この発明においては、上記のように、タイミングチェーンの移動を転がり案内するローラとして、保持器がころ案内されるころ軸受を採用したことにより、保持器を外輪等の軌道輪案内するころ軸受に比較してころ軸受の回転トルクが小さくなり、タイミングチェーンとの接触によって外輪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によるトルク損失を低減し、低燃費化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縦断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 図３のIV-IV線に沿った断面図 図４の一部を拡大して示す断面図 （ａ）は、図４に示す保持器の素形材を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のVI−VI線に沿った断面図、（ｃ）は、（ａ）に示される柱部を曲げ成形した状態を示す断面図

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とカム軸３の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される。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、そのタイミングチェーン５の弛み側チェーン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１０により支持されて、その支点軸１０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１１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１２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、同一の構成とされて形状のみが相違している。したがって、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１乃至図３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おり、隣接する間隔保持板２３間にはローラ収容空間２４が形成されている。

なお、チェーンガイドＡ_１における側板部２２は、弓形とされ、一方、チェーンガイドＡ_２における側板部２２は、帯板状とされて形状が相違しているが、チェーンガイドＡ_１と同様に弓形としてもよい。

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が、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のそれぞれは、ローラ収容空間２４のそれぞれ内部に対して１本ずつの組込みとされており、その両端部が一対の側板部２２により支持され、軸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。

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、浸炭窒化焼入れしてもよい。

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。図３乃至図５に示すように、ローラ４１は、針状ころ軸受からなっている。この針状ころ軸受４１は、外輪４２内に保持器４３を組込み、その保持器４３の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケット４４のそれぞれ内部に針状ころ４５を組み込んだ構成とされている。

外輪４２は、ＳＰＣやＳＣＭ等の低炭素鋼を素材とし、絞り成型により形成されてシェル型とされ、熱処理により硬化処理されて表面硬度が高められている。また、外輪４２の軸方向の両端には、保持器４３を抜止めする内向きフランジ４６が形成されている。

保持器４３は、鋼板のプレス成形品またはフォーミング品からなる。保持器４３に形成されて周方向に並ぶ複数のポケット４４の、隣接するポケット４４間に形成された柱部４７のそれぞれは、針状ころ４５のピッチ円径より内側に配置される内柱部４７ａと、その内柱部４７ａの軸方向両端に連設された傾斜柱部４７ｂと、その傾斜柱部４７ｂの軸方向端部に連設されて、針状ころ４５のピッチ円径より外側に配置される外柱部４７ｃとで形成されてＶ字形とされている。

図５に示すように、ポケット４４の周方向で対向する一対の側面４４ａは相反する方向に内方傾斜する傾斜面とされて、ポケット４４の保持器外径面側の開口の周方向幅Ｗ_１が針状ころ４５の外径ｄより大きくされ、また、保持器内径面側の開口の周方向幅Ｗ_２が針状ころ４５の外径ｄより小さくされている。そして、傾斜柱部４７ｂの一部が針状ころ４５のピッチ円径より内径側の外周面で接触案内され、保持器４３は、その外径面が外輪４２内周の針状ころ４５を案内するころ転走面４２ａおよびローラ軸３１の円筒状外径面３１ａに対して非接触の状態でころ案内されている。

上記のような保持器４３は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、帯状鋼板５０の長さ方向に等間隔に矩形のポケット５１をプレス打抜きし、隣接するポケット５１間に形成された柱部５２を、図６（ｃ）に示すように、帯状鋼板５０の片面側にＶ字状に曲げ成形して保持器素形材Ｂを形成し、その保持器素形材ＢをＶ字状の曲げ成形部が内側となるように円筒状に曲げ成形して両端を接合することにより簡単に形成することができる。

ここで、ポケット５１は、プレス打抜きにより形成されたものであるため、ポケット５１の内周は剪断面とされ、その剪断面は滑らかであり、その滑らかな剪断面が針状ころ４５の円筒状外径面で接触案内されるため、保持器４３に対する針状ころ４５の回転抵抗が小さく、外輪４２回転時のトルク損失は少ないものとされる。

なお、針状ころ軸受４１に代えて、円筒ころ軸受を採用するようにしてもよい。

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１１により、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４１の外輪４２は高速移動する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。

このとき、針状ころ軸受４１は、保持器４３がころ案内されて、その保持器４３と外輪４２は非接触の状態にあるため、針状ころ軸受４１の回転トルクは極めて小さく、外輪４２は円滑に回転する。そして、その円滑回転する外輪４２によってタイミングチェーン５が転がり案内されるため、タイミングチェーン５はスムーズに移動することになり、タイミングチェーン５の移動によるトルク損失は少なく、燃料の無駄な消費が抑制されることになる。

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 針状ころ軸受（ころ軸受）
４２ 外輪
４２ａ ころ転走面
４３ 保持器
４４ ポケット
４４ａ 側面
４５ 針状ころ（ころ）
４７ 柱部
４７ａ 内柱部
４７ｂ 傾斜柱部
４７ｃ 外柱部

Claims (6)

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より両端部が支持されて、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り、前記ローラが、外輪内に保持器を組込み、その保持器の周方向に間隔をおいて形成されたポケット内に前記外輪の内周に形成されたころ転走面と前記ローラ軸の円筒状外周面に沿って転動可能なころを収容したころ軸受とされたチェーンガイドにおいて、
   前記ころ軸受の保持器を、その保持器外径面が外輪のころ転走面に対して非接触とされ、かつ、保持器内径面がローラ軸の円筒状外周面に対して非接触とされるようころ案内したことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記保持器が、鋼板のプレス成形品またはフォーミング品からなり、隣接するポケット間に形成された柱部が、ころのピッチ円径より内側に配置される内柱部と、その内柱部の軸方向両端に連設された傾斜柱部と、その傾斜柱部の軸方向端部に連設されて、ころのピッチ円径より外側に配置される外柱部を有するＶ字形とされた請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記ポケットの周方向で対向する一対の側面を、ポケットの保持器外径面側の開口の周方向幅がころの外径より大きく、保持器内径面側の開口の周方向幅がころの外径より小さくなるよう相反する方向に内方傾斜させた請求項２に記載のチェーンガイド。
4. 前記柱部の、前記ころで案内される案内面が剪断面とされた請求項２又は３に記載のチェーンガイド。
5. 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４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。
6. 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チェーンガイドを設けて固定の配置とし、そのチェーンガイドが請求項１乃至４のいずれかの項に記載のチェーンガイドからなる請求項５に記載のチェーン伝動装置。

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