JP2013185700A - Chain guide, and chain drive device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a chain guide used for adjusting the tension of a chain or for guiding movement of a chain, and a chain transmission using the chain guide.
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。 In the chain transmission device for driving the camshaft, in which the timing chain is spanned between the drive sprocket attached to the crankshaft and the driven sprocket attached to the camshaft, the chain can swing to one side of the slack side chain of the timing chain. A guide is provided, and the adjustment force of the chain tensioner is applied to the swing side end of the chain guide to tension the timing chain to prevent the chain from loosening and fluttering.
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。 Further, a chain guide is fixed to the tight chain of the timing chain, and the movement of the timing chain is guided by the fixed chain guide to suppress the fluttering.
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。 Here, as a chain guide for adjusting the tension of the timing chain or moving guide, there is known a type that guides the surface of the timing chain by sliding contact, but the timing chain has a large moving resistance and a lot of transmission torque crosses. There's a problem.
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。
In order to solve such a problem, in
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ころ軸受における外輪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。 The above-described chain guide is characterized in that the timing chain is guided by the rolling of the outer ring in the roller bearing, so that the movement resistance of the timing chain is small and the transmission torque cross is small.
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、シェル形の鍔付き外輪内に針状ころと、その針状ころを保持する保持器を組み込んだ針状ころ軸受を採用した場合、外輪の鍔が早期に損傷するという事態が生じた。
By the way, in the chain guide described in the above-mentioned
その原因について調査したところ、特許文献1に記載されたチェーンガイドに用いられるころ軸受は、その外輪がタイミングチェーンに転がり接触しているが、タイミングチェーンのバタツキによってころ軸受の外輪に偏荷重が負荷される場合があり、その偏荷重の負荷により、外輪ところを保持する保持器が軸方向に相対移動し、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する。
As a result of investigating the cause, the roller bearing used in the chain guide described in
このとき、外輪はタイミングチェーンとの接触により高速回転しているため、外輪の鍔部は保持器の端面と接触する状態で相対回転することになる。シェル形針状ころ軸受の場合、絞り加工されたシェル形外輪は、鍔部を曲げ成形するため、熱処理により全体の硬度を高めた後、端部を焼きなまし、その焼きなまし端部を内向きに曲げ成形して保持器抜止め用鍔部を形成するようにしている。 At this time, since the outer ring rotates at a high speed due to contact with the timing chain, the flange portion of the outer ring rotates relative to the end surface of the cage. In the case of a shell-type needle roller bearing, the drawn shell-shaped outer ring is bent at the flange, so the overall hardness is increased by heat treatment, the end is annealed, and the annealed end is bent inward. Molded to form a cage retaining cage.
このため、外輪の鍔部は、焼きなましによって他の部分より硬度が低く、その硬度の低い鍔部に保持器の端面が接触して高速度で相対回転するため、接触部が摩耗し易いことが判明したのである。 For this reason, the collar part of the outer ring is lower in hardness than other parts by annealing, and the end surface of the cage comes into contact with the collar part having the lower hardness and relatively rotates at a high speed. It turns out.
本件の発明者らは、外輪の鍔部と保持器の硬度に着眼し、その硬度をほぼ同等にすれば耐久性の向上を図ることができるのではないかと考えて試験したとろ、硬度を同等にするだけでは充分でないことが解ったのである。 The inventors of this case focused on the hardness of the outer ring collar and the cage, and thought that it would be possible to improve the durability if the hardness was almost equal, the hardness was equal. It turns out that it is not enough.
この発明の課題は、タイミングチェーンのバタツキによって偏荷重が負荷されるチェーンガイドに用いられるころ軸受の外輪鍔部と保持器の接触部での摩耗を抑制して長寿命化を図ることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to suppress the wear at the outer ring collar portion of a roller bearing used in a chain guide to which an unbalanced load is applied due to the timing chain flapping and the contact portion of the cage, thereby extending the life.
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、鍔付き外輪内にころおよびそのころを保持する保持器が組み込まれたころ軸受からなるチェーンガイドにおいて、前記外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および前記保持器のそれぞれの硬度を、ビッカース硬さでHV650以上とし、かつ、ほぼ同等の硬度とした構成を採用したのである。 In order to solve the above-described problem, in the chain guide according to the present invention, a guide base having a side plate portion that is disposed on a part of the outer periphery of the timing chain and extends long in the moving direction of the timing chain, and the guide base Both end portions are supported by the side plate portion, a plurality of roller shafts provided at intervals in the length direction of the side plate portion, and a plurality of chain guides rotatably supported on each of the plurality of roller shafts In a chain guide comprising a roller bearing in which a roller and a cage for holding the roller are incorporated in a flanged outer ring, the roller is an inward flange portion provided at both axial ends of the outer ring. And the structure which made each hardness of the said holder | retainer HV650 or more by Vickers hardness, and was made into the substantially equivalent hardness was employ | adopted.
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。 Further, in the chain transmission device according to the present invention, the swingable chain that guides the movement of the timing chain over one side of the slack side chain of the timing chain, spanning the timing chain between the drive sprocket and the driven sprocket. In the chain transmission device in which a guide is provided, the adjustment force of the chain tensioner is applied to the swing side end portion of the chain guide, and the swing side end portion is pressed against the timing chain. The above-described chain guide is adopted.
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ツキを効果的に抑制することができる。 In the chain transmission device configured as described above, a fixed chain guide for guiding the movement of the timing chain is provided on one side of the tight chain of the timing chain, and the chain guide according to the present invention is used as the fixed chain guide. By adopting, timing chain flapping can be effectively suppressed.
ここで、上記のように、固定チェーンガイドを設けたとしてもタイミングチェーンのバタツキを完全に防止することができない。タイミングチェーンにバタツキが生じると、ころ軸受の外輪に偏荷重が負荷され、外輪ところを保持する保持器が軸方向に相対移動して、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する。 Here, as described above, even if the fixed chain guide is provided, it is impossible to completely prevent the timing chain from flickering. When the timing chain fluctuates, an eccentric load is applied to the outer ring of the roller bearing, the cage that holds the outer ring moves relatively in the axial direction, and the end surface of the cage is formed at the axial end of the outer ring. It contacts the inner surface of the facing collar.
このとき、外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および保持器のそれぞれが、ビッカース硬さでHV650以上とされ、しかも、外輪の鍔部および保持器の硬度がほぼ同等とされているため、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する状態で相対回転しても、その接触面が早期に摩耗するというようなことはない。 At this time, each of the inward flanges and the cages provided at both ends of the outer ring in the axial direction has a Vickers hardness of HV650 or more, and the hardness of the outer ring flanges and the cage is substantially equal. Therefore, even when the end surface of the cage is relatively rotated in contact with the inner surface of the inward flange formed at the axial end of the outer ring, the contact surface is not worn at an early stage.
ここで、外輪の鍔部および保持器の硬度がほぼ同等とは、その硬度差が、ビッカース硬さでHV50ポイント以下のものをいう。 Here, the hardness of the outer ring collar part and the cage being substantially equal means that the difference in hardness is HV50 points or less in terms of Vickers hardness.
この発明に係るチェーンガイドにおいて、外輪内に保持器を組み込んだ組付け状態で、外輪と保持器のそれぞれを同時に熱処理することにより、外輪鍔部と保持器を極めて容易にほぼ同等の硬度とすることができる。 In the chain guide according to the present invention, in the assembled state in which the cage is incorporated in the outer ring, each of the outer ring and the cage is subjected to heat treatment at the same time, so that the outer ring collar portion and the cage are almost easily made to have substantially the same hardness. be able to.
また、保持器の外輪鍔部と対向する端面を、鍔部の内面に平行する平坦面とすると、その平坦面からなる保持器端面の全体を鍔部の内面に全面接触させることができるため、面圧が低減し、接触部での摩耗をより効果的に抑制することができる。この場合、鍔部の内径を保持器の端部内径より小径として、保持器端面の全体を鍔部の内面に全面接触させるようにするのがよい。 Further, if the end surface facing the outer ring collar part of the cage is a flat surface parallel to the inner surface of the collar part, the entire cage end surface made of the flat surface can be brought into full contact with the inner surface of the collar part. The surface pressure is reduced, and wear at the contact portion can be more effectively suppressed. In this case, it is preferable that the inner diameter of the collar is smaller than the inner diameter of the end of the cage, so that the entire cage end surface is brought into full contact with the inner surface of the collar.
保持器として、ポケットがプレス打抜きにより形成された帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合した溶接保持器を採用することができる。この場合、溶接の盛り上がり部が保持器端面から突出することのないようにした溶接保持器を採用して、溶接部の盛り上がり部が外輪鍔部の内面に接触するのを防止する。 As the cage, a welded cage in which a strip-like steel plate having pockets formed by press punching is bent into a cylindrical shape and the butt end surfaces thereof are joined by welding can be employed. In this case, a welded cage in which the weld bulge does not protrude from the end face of the cage is used to prevent the bulge of the weld from contacting the inner surface of the outer ring flange.
この発明においては、上記のように、外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部と保持器の硬度を、ビッカース硬さでHV650以上とし、かつ、外輪鍔部と保持器の硬度をほぼ同等としたことにより、外輪鍔部と保持器の接触部での摩耗を抑制することができ、耐久性低下の抑制によって長寿命化を図ることができる。 In the present invention, as described above, the hardness of the inward flanges and the cages provided at both ends in the axial direction of the outer ring is set to HV650 or more in terms of Vickers hardness, and the hardness of the outer ring flanges and the cage is substantially equal. By making it equivalent, it is possible to suppress wear at the contact portion between the outer ring collar portion and the cage, and it is possible to extend the life by suppressing the decrease in durability.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a chain transmission for driving a camshaft. A
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。
The
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A1が設けられている。
The
チェーンガイドA1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。
The chain guide A 1 extends long in the moving direction of the
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A2が設けられている。このチェーンガイドA2は、揺動可能なチェーンガイドA1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。
A chain guide A 2 is provided on the other side of the
ここで、揺動可能なチェーンガイドA1と固定のチェーンガイドA2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A1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A2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。 Here, the pivotable chain guide A 1 and the fixed chain guide A 2, only the shape is the same configuration is different. Thus, here, is described below the structure of the pivotable chain guide A 1, the chain guide A 2 of the fastening arrangement will be omitted with the same reference numerals to the same parts.
図1乃至図3に示すように、チェーンガイドA1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。
As shown in FIGS. 1 to 3, the chain guide A 1 includes a
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。
The
なお、チェーンガイドA1における側板部22は弓形とされ、一方、チェーンガイドA2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A2はチェーンガイドA1と同様に弓形としてもよい。
Incidentally, the
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。
The
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により支持されて、それぞれの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。
Each of the plurality of
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、光輝焼入れ、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、あるいは、浸炭窒化焼入れを採用することができる。
The
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。
The plurality of
外輪42は、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形とされ、軸方向の両端部には内向きの鍔部46が形成されている。外輪42は、鍔部46の曲げ成形後、熱処理されて、硬度がビッカース硬さでHV650以上とされている。
The
熱処理として、ここでは、浸炭焼入れや浸炭窒化焼入れを採用している。 Here, carburizing quenching or carbonitriding quenching is adopted as the heat treatment.
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。
Each of the
保持器43は、SCMやSPC等の低炭素鋼の鋼板により形成されている。保持器43は、外輪42内に組付けられた状態において、外輪42と共に熱処理され、その硬度は、ビッカース硬さでHV650以上とされている。また、保持器43は、外輪42内に組み込まれた状態で同時に熱処理されて外輪42とほぼ同等の硬度とされている。
The
図5に示すように、外輪42の鍔部46の内径d1は、保持器43の端部内径d2より小径とされ、その鍔部46で保持器43を抜止めしており、上記鍔部46と対向する保持器43の端面43aは、鍔部46の内面46aに平行する平坦面とされている。
As shown in FIG. 5, the inner diameter d 1 of the
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。
Instead of the
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。
The chain transmission shown in the embodiment has the above-described structure, and in a torque transmission state in which the rotation of the
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A1および固定のチェーンガイドA2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、その外輪42によってタイミングチェーン5は転がり案内される。
During torque transmission for transmitting the rotation of the
このように、タイミングチェーン5は、針状ころ軸受41の外輪42の転がりによって案内されるため、移動抵抗が小さく、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。
Thus, since the
図1に示すチェーン伝動装置においては、タイミングチェーン5の張り側チェーン5bの他側部に固定のチェーンガイドA2を設けているため、そのチェーンガイドA2でタイミングチェーン5のバタツキを抑制することはできるものの、バタツキを完全に防止することはできない。
In chain transmission apparatus shown in FIG. 1, since the provided chain guide A 2 fixed to the other side of the
ここで、タイミングチェーンA2にバタツキが生じると、ころ軸受41の外輪42に偏荷重が負荷され、外輪42ところ45を保持する保持器43が軸方向に相対移動し、保持器43の端面43aが外輪42の鍔部46の内面46aに接触し、その接触部で相対回転することになり、上記接触部の硬度差が大きい場合、あるいは、硬度が低い場合、接触部で摩耗が生じる。
Here, if the timing chain A 2 flutters, an eccentric load is applied to the
しかし、実施の形態では、外輪42の鍔部46と保持器43は、ビッカース硬さでHV650以上とされ、しかも、外輪42と保持器43の硬度はほぼ同等の硬度とされているため、保持器43の端面43aが外輪42の鍔部46の内面46aに接触する状態で相対回転しても、その接触面が早期に摩耗するというようなことはない。
However, in the embodiment, the
ここで、保持器43の端面43aが外輪42の鍔部46の内面46aに接触する際、保持器43の端面43aは平坦面であり、その平坦面からなる端面43aの全体が外輪42の鍔部46の内面46aと接触する。このため、面圧は低く、接触部での摩耗は効果的に防止される。
Here, when the
ここで、保持器43は、削り出しによって形成されたもの、プレス成形されたもの、あるいは、ポケット44がプレス打抜きにより形成された帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合したもの等を採用することができる。
Here, the
帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合した溶接保持器43の採用においては、溶接部の盛り上がり部が保持器43の端面から外側に突出配置されないよう、例えば、図6および図7に示すように、保持器43の外径側から突合せ端面に沿って溶接し、あるいは、図8に示すように、保持器43の内径側から突合せ端面に沿って溶接する。また、保持器43の外径側および内径側の両方から溶接し、さらには、図9に示すように、保持器43の端面にV字形開先50を形成し、その開先50に溶接を施すようにする。図6乃至図9に示す51は溶接部を示す。
In the use of the welded
A1 チェーンガイド
A2 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
21 ガイドベース
22 側板部
31 ローラ軸
41 針状ころ軸受(ローラ)
42 外輪
43 保持器
43a 端面
45 針状ころ(ころ)
46 鍔部
46a 内面
A 1 chain guide A 2 chain guide 2 drive sprocket 4 driven
42
46 Inner surface 46a
Claims (7)
前記外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および前記保持器のそれぞれの硬度が、ビッカース硬さでHV650以上とされ、かつ、ほぼ同等の硬度とされていることを特徴とするチェーンガイド。 A guide base having a side plate portion that is arranged on a part of the outer periphery of the timing chain and extends long in the moving direction of the timing chain, and both end portions are supported by the side plate portion of the guide base, in the length direction of the side plate portion A plurality of roller shafts provided at intervals, and a plurality of chain guide rollers rotatably supported by each of the plurality of roller shafts. In chain guides consisting of roller bearings with cages that hold the rollers,
Chain guides characterized in that the inward flanges provided at both ends of the outer ring in the axial direction and the cage have a Vickers hardness of HV650 or higher and substantially the same hardness. .
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。 A timing chain is placed between the drive sprocket and the driven sprocket, and a swingable chain guide is provided on one side of the slack side chain of the timing chain to guide the movement of the timing chain. In the chain transmission device, the adjustment force of the chain tensioner is applied to the part, and the swing side end is pressed against the timing chain.
A chain transmission device, wherein the chain guide comprises the chain guide according to any one of claims 1 to 5.
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WO2022065223A1 (en) * | 2020-09-24 | 2022-03-31 | Ntn株式会社 | Welded cage for roller bearing, roller with cage, method for discriminating welded junction portion, and method for examining quality of welded cage for roller bearing |
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Legal Events
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