JP2014043887A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーン案内用のローラを回転自在に支持するローラ軸からの熱伝導により成形品からなるガイドベースが温度上昇して強度が低下するのを抑制すること、強度の高い耐久性に優れたガイドベースが成形できるようにすることである。
【解決手段】タイミングチェーン５の一側部に配置されるガイドベース２１の対向一対の側板部２２に軸係合部２５を設け、その軸係合部２５によって端部が支持されるローラ軸３１によりタイミングチェーン５を転がり案内するローラ４１を回転自在に支持する。軸係合部２５を側板部２２の両側面に貫通する軸孔とし、その軸孔２５からローラ軸３１の軸端部を外部に露出させて放熱性を高め、ローラ４１との接触によって高温とされるローラ軸３１からの熱伝導により樹脂の成形品からなる側板部２２が高温になって強度が低下するのを防止する。側板部２２を軸孔２５の配列方向に溶融樹脂が流動する成形として、荷重負荷域にウェルドラインＬが形成されるのを防止する。
【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、本件出願人においては、特許文献１において、タイミングチェーンの移動方向に長く延びる合成樹脂製の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ってタイミングチェーンを移動自在に案内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、特許文献１に記載のチェーンガイドにおいては、エンジンルーム内に組み込まれて雰囲気温度も高く、しかも、ローラがタイミングチェーンとの接触により高速回転するため、そのローラとの接触によりローラ軸が発熱して高温になり易い。

特許文献１に記載されたチェーンガイドにおいては、ガイドベースを合成樹脂とし、ローラ軸の軸端面がそのガイドベースに全面接触する支持としているため、ローラ軸からの熱伝導により合成樹脂からなるガイドベースが温度上昇して強度が低下するという問題が発生し、その強度の低下を抑制する上において改善すべき点が残されていた。

本件の発明者らは、ガイドベースに設けられた軸受部を貫通孔とすることにより、ローラ軸の軸端部が外部に露出して放熱性が良くなり、ガイドベースの温度上昇が抑制されることを見い出した。そこで、軸受部を貫通孔としたガイドベースを樹脂成形したところ、溶融樹脂は貫通孔の上流位置で分流して貫通孔の周囲を流れ、その貫通孔の下流側で合流するため、ウェルドラインの発生を避けることはできない。このウェルドラインは、融合しないムラ部分であるため、強度が低く、荷重負荷域に形成されると、ガイドベースが損傷し易くなって耐久性に問題が生じることになる。

ここで、荷重負荷域とは、タイミングチェーンからローラおよびローラ軸に負荷される荷重がガイドベースに高負荷を加える部分をいい、貫通孔とガイドベースの側面間の部分がその荷重負荷域とされる。

この発明の課題は、ローラ軸からの熱伝導によって成形品からなるガイドベースが温度上昇して強度が低下するのを抑制すること、強度の高い耐久性に優れたガイドベースが成形できるようにすることである。

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対向一対の側板部を有する金型成形されたガイドベースと、前記側板部に形成された軸係合部に軸端部が嵌合されて、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、前記軸係合部が、前記側板部の両側面に貫通する軸孔からなり、前記ガイドベースの側板部を複数の軸孔の配列方向に溶融成形材料が流れる成形として、それぞれの軸孔の下流側でウェルドラインが形成されるように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。

ここで、タイミングチェーンの移動を案内するローラは、そのタイミングチェーンとの接触により高速で回転するため、ローラ軸がローラとの接触部で発熱して高温になり易い。このとき、ローラ軸の軸端部が嵌合支持される軸係合部は側板部の両側面に貫通する軸孔からなるため、ローラ軸の軸端面は外部に露出することになって、その軸端面から放熱によりローラ軸は高温になるのが抑制されることになる。このため、ローラ軸からの熱伝導によって成形品からなるガイドベースの側板部が高温になって強度が低下するという不都合の発生はない。

また、ガイドベースの側板部を複数の軸孔の配列方向に溶融成形材料が流れる成形とすることにより、それぞれの軸孔の下流側でウェルドラインが形成されることになる。そのウェルドラインの形成位置は荷重負荷域を外れた非負荷域であるため、充分な強度を有する耐久性に優れたガイドベースを得ることができる。

ここで、ガイドベースは、合成樹脂の射出成形品であってもよく、あるいは、軽金属のダイキャスト品であってもよい。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、軸孔の中心から側板部の一側面までの長さをＬ_１、他側面までの長さをＬ_２としたとき、そのＬ_１とＬ_２の長さの比(Ｌ_１：Ｌ_２)を１：３以下とすることによって、荷重負荷域にウェルドラインが形成されるのを確実に防止することができる。

また、ローラとして、両端部にシールを有し、そのシールの内径とローラ軸の外径面との間に隙間を形成するシール付きのころ軸受を採用すると、タイミング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、伝達トルクロスを少なくすることができる。

ここで、チェーンガイドにおいては、エンジンに設けられた潤滑装置のオイル流出口からオイルを流出させて飛散させ、あるいは、給油式チェーンテンショナに供給されるオイルをテンショナ先端から流出させて飛散させ、ころ軸受の外輪やローラ軸の外径面に付着する飛散オイルによりころ軸受を潤滑するようにしているが、その潤滑オイルに異物が混入していると、その異物の噛み込みによってころ軸受が損傷する場合がる。しかし、上記のように、ローラ軸の外径面間に隙間を有するシール付きのころ軸受を採用することにより、異物の噛み込みによる損傷を防止することができる。

この発明においては、上記のように、ローラ軸の軸端部を支持する軸係合部を側板部の両側に貫通する軸孔としたことにより、ローラ軸の軸端面からの放熱によってローラ軸が高温になるのが抑制することができ、ローラ軸からの熱伝導により成形品からなるガイドベースが高温になって強度が低下するという不都合の発生を抑制することができる。

また、ガイドベースの側板部を複数の軸孔の配列方向に溶融成形材料が流れる成形とすることにより、それぞれの軸孔の下流側でウェルドラインが形成されることになり、そのウェルドラインの形成位置は荷重負荷域を外れた非負荷域であるため、充分な強度を有する耐久性に優れたガイドベースを得ることができる。

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 図１に示す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 チェーンガイドの他の例を示す断面図 ころ軸受の他の例を示す断面図 ガイドベースの樹脂成形時の樹脂の流れ状態を示す正面図

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、上方に向けて移動する部分が弛み側チェーン５aとされ、下向きに向けて移動する部分が張り側チェーン５ｂ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、ほぼ同一の構成とされ、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が相違している。

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および図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１０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係合部としての軸孔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。

軸孔２５は、側板部２２の両側面に貫通する貫通孔からなり、ローラ軸３１は、その軸孔２５に圧入されて端面が外部に露出する支持とされている。

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。

ローラ軸３１は、ストレート形状をなし、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。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４５が形成されている。内向き鍔４５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４１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４１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、チェーンガイド１１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のそれぞれに設けられた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。

ここで、タイミングチェーン５を案内するローラ４１は、そのタイミングチェーン５との接触により外輪４２が高速で回転し、ころ４３は自転しつつローラ軸３１の外径面上を転動し、そのころ４３との接触によってローラ軸３１が高温になり易い。

このとき、図３に示すように、ローラ軸３１の軸端部が嵌合支持される軸係合部が側板部２２の両側面に貫通する軸孔２５とされ、ローラ軸３１の軸端部がその軸孔２５に圧入されて軸端面が外部に露出しているため、その軸端面からの放熱によりローラ軸３１は高温になるのが抑制されることになる。このため、ローラ軸３１からの熱伝導により合成樹脂の成形品からなるガイドベース２１の側板部２２が高温になって強度が低下するという不都合の発生はない。

ここで、軸孔２５を、側板部２２の両側面に貫通する貫通孔とすると、ガイドベース２１を合成樹脂で射出成形した場合、前述のように、溶融樹脂は軸孔２５の上流側で分流して軸孔２５の周囲を流れ、その軸孔２５の下流側で合流してウェルドラインを形成することになる。

上記のようなウェルドラインが、軸孔２５の荷重負荷域に形成されると、ガイドベース２１の側板部２２が損傷し易くなる。

ここで、荷重負荷域とは、タイミングチェーン５からローラ４１およびローラ軸３１に負荷される荷重がガイドベースに高負荷を加える部分をいい、図４の２点鎖線イで示す部分が荷重負荷域である。

荷重負荷域イにウェルドラインが形成されるのを避けるため、実施の形態では、図７に示すように、ガイドベース２１の側板部２２の長さ方向の一端部に設けられるゲートＧから溶融樹脂を注入して、同図の矢印で示されるよう、複数の軸孔２５の配列方向に溶融樹脂が流れる成形としている。なお、側板部２２の長さ方向の他端部にゲートを設け、そのゲートから溶融樹脂を注入してもよい。

上記のようなガイドベース２１の樹脂成形により、軸孔２５の上流側で分流して軸孔２５の周囲を流れる溶融樹脂は軸孔２５の下流側で合流することになるため、図４に示すように、軸孔２５の下流側にウェルドラインＬが形成されることになる。そのウェルドラインＬの形成位置は負荷域を外れた非負荷域であるため、充分な強度を有する耐久性に優れたガイドベースを得ることができる。

つまり、図４に示すように、軸孔２５の円形内面の中心Ｏを通って側板部２２の幅方向に延びる径方向の直線Ａと軸孔２５の円形内面とが交わる２つの公転をａ、ｂとした場合に、その交点ａと交点ｂ間にウェルドラインＬが設置されるようにする。実施の形態では、上記交点ａと交点ｂ間において、荷重負荷域イから最も距離のある軸孔２５の中心Ｏを通る水平線（直線Ａに直交する直線）上にウェルドラインＬが設置されるようにしている。

ここで、図５に示すように、軸孔２５の中心から側板部の一側面までの長さをＬ_１、他側面までの長さをＬ_２としたとき、そのＬ_１とＬ_２の長さの比(Ｌ_１：Ｌ_２)を１：３以下とすることによって、図４に示す荷重負荷域イにウェルドラインＬが形成されるのを確実に防止することができる。

なお、Ｌ_１とＬ_２の長さを上記の逆となるようにしてもよい。

ローラ軸３１およびころ軸受４１は、ガイドベース２１の成形後に組付けるようにしてもよく、あるいは、ローラ軸３１にころ軸受４１を組付け、その組付品を金型内にセットしてインサート成形してもよい。

実施の形態では、ガイドベース２１を合成樹脂の成形品としているが、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ダイキャスト成形してもよい。

タイミングチェーン５を転がり案内するころ軸受４１はエンジンに設けられた潤滑装置のオイル流出口から流出する飛散オイルや、給油式チェーンテンショナの先端から流出する飛散オイルによって潤滑される。このとき、オイルに異物が混入していると、その異物がころ軸受４１内に侵入し、その異物の噛み込みによってころ軸受４１が損傷する可能性がある。

そこで、図６に示すように、外輪４２の開口端部内に異物侵入防止用のシール４６を組み込んだシール付きころ軸受４１を採用すると、異物の侵入を防止することができるため、異物の噛み込みによるころ軸受４１の損傷を防止し、耐久性の低下を抑制することができる。

上記のようなシール付きころ軸受４１の採用において、シール４６の内径部がローラ軸３１の外径面に弾性接触していると、外輪４２内に潤滑オイルを採り込むことができなくなるため、シール４６の内径面とローラ軸３１のころ転走面間に隙間４７が形成されるよう、シール４６の内径をローラ軸３１の外径より少し大きくしておく。

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
２１ ガイドベース
２２ 側板部
２５ 軸孔(軸係合部)
３１ ローラ軸
４１ ローラ
４７ 隙間

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金型成形されたガイドベースと、前記側板部に形成された軸係合部に軸端部が嵌合されて、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、
   前記軸係合部が、前記側板部の両側面に貫通する軸孔からなり、前記ガイドベースの側板部を複数の軸孔の配列方向に溶融成形材料が流れる成形として、それぞれの軸孔の下流側でウェルドラインが形成されるようにしたことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記成形材料が、合成樹脂からなる請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記成形材料が、軽金属からなる請求項１に記載のチェーンガイド。
4. 前記軸孔の中心から側板部の一側面までの長さをＬ_１、他側面までの長さをＬ_２としたとき、そのＬ_１とＬ_２の長さの比(Ｌ_１：Ｌ_２)を１：３以下とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチェーンガイド。
5. 前記ローラが、両端部にシールを有し、そのシールの内径とローラ軸の外径面との間に隙間を形成するシール付きのころ軸受からなる請求項１乃至４のいずれか１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１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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