JP2015190489A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクの伝達ロスを低減する状態で騒音および振動の低減を図ることができるようにしたチェーンガイドを提供することである。
【解決手段】トルク伝達用チェーン５の移動方向に沿って設けられる曲線状のガイドベース２０の上記チェーン５と対向する面側に、複数の回転可能なころ軸受３１によってチェーン５を転がり案内する転がり案内部３０と、曲面からなる滑り案内部４０とを設け、転がり案内部でトルクの伝達ロスを低減し、滑り案内部４０でチェーン５のバタツキを抑制し、騒音および振動の低減を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は、トルク伝達用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（以下、単に「チェーン」という）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、チェーンの弛み側チェーンの一側方に、そのチェーンの走行方向に沿って延び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、チェーンの張り側チェーンにチェーンガイドを設けて固定の配置とし、その固定のチェーンガイドによりチェーンの移動を案内してバタツキを抑制するようにしている。

ここで、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、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、チェーンの移動抵抗が大きく、トルクの伝達ロスが大きいという問題がある。

上記の問題点を解決するため、特許文献１においては、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。

上記チェーンガイドにおいては、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、チェーンの移動抵抗が小さく、トルクの伝達ロスが小さ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に記載のチェーンガイドにおいては、チェーンが、ローラ間において直線状をなし、ローラと接触する位置のそれぞれで屈曲して、直線状に展開する動作と屈曲する動作とを繰り返しながら走行するため、チェーンにバタツキが生じて騒音や振動が発生し、その騒音および振動の低減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、トルクの伝達ロスを低減する状態で騒音および振動の低減を図ることができるようにしたチェーンガイドを提供することである。

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、トルク伝達用チェーンの移動方向に沿って設けられる曲線状のガイドベースの前記チェーンと対向する面側に、複数の回転可能なローラによってチェーンを転がり案内する転がり案内部と、曲面からなる滑り案内部とを設け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チェーンを掛け渡し、そのチェーンの弛み側チェーンの一側部に、チェーンの移動を案内する揺動可能な曲線状の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、チェーンの張り側チェーンの一側方に、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、チェーンを転がり案内する転がり案内部と、曲面からなる滑り案内部とを設けた構成としているため、チェーンは転がり案内部により転がり案内されてトルクの伝達ロスの低減が図られる。また、滑り案内部において一定の曲率を保持する状態で滑り案内されるため、チェーンのバタツキが抑制され、振動、騒音の低減が図られることになる。

ここで、曲線状のガイドベースの一端部にチェーンが進入する際、チェーンは直線状態から曲率をもつ曲線状態となり、また、ガイドベースの他端部から退出する際は、上記と逆に、曲率をもつ曲線状態から直線状態になるため、ガイドベースのチェーン進入側端部およびチェーン退出側端部においてチェーンが振動し易い。

ここで、タイミングチェーンに張力変動を生じさせる要因は、エンジンの爆発によるクランクスプロケットのトルク変動と、吸排気バルブを押し込むことによる、カムスプロケットのトルク変動である。従って、クランクスプロケット、カムスプロケット付近で振動が大きくなる。チェーンをガイドする時、チェーンとの接触が従来型の滑りの場合は面接触となり、転がり軸受の場合は線接触にてガイドすることになり、滑りの方が転がり軸受の場合よりも接触面積が広い分だけ安定してチェーンをガイドすることができるため振動抑制効果が高くなる。

そこで、ガイドベースのチェーン進入側の端部と退出側の端部の少なくとも一方の端部に滑り案内部を設けることにより、その滑り案内部でチェーンの振動を効果的に抑制することができる。

一方、カム軸駆動用チェーン伝動装置においては、クランク軸側またはカム側のいずれか一方の領域においてガイドベースの曲線部の曲率半径が小さく、その曲率半径の小さい領域においてチェーンからの負荷荷重が大きい。また、チェーンテンショナで押圧される側の端部に近い領域においては揺動中心側の端部よりもチェーンからの負荷荷重が大きい。そのような負荷荷重の大きな領域を転がり案内部とすることにより、チェーンを円滑に転がり案内することができるため、トルクの伝達ロスをより効果的に低減することができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、転がり案内部を形成する複数のローラの隣接するローラ間のそれぞれに滑り案内部を設けると、チェーンの曲率を一定とする状態で転がり案内および滑り案内することができるため、チェーンの振動を効果的に抑制することができる。

また、滑り案内部を転がり案内部のチェーン接触部より低くして、チェーンが振動した際にのみ滑り案内することにより、チェーンの移動抵抗を小さくすることができ、トルクの伝達ロスの抑制に効果を挙げることができる。

この発明においては、上記のように、ガイドベースに転がり案内部と滑り案内部とを設けたことにより、トルクの伝達ロスを低減する状態でチェーンの振動を抑制することができ、振動、騒音の低減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 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 チェーンガイドのさらに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（以下、単に「チェーン」という）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、その弛み側チェーン５ａの一側部にチェーンガイドＡ_１が設けられている。また、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、その張り側チェーン５ｂの他側部にチェーンガイドＡ_２が設けられている。

弛み側チェーン５ａの一側部に設けられたチェーンガイドＡ_１は、チェーン５の移動方向に長く延びる曲線状のガイドベース２０を有している。このガイドベース２０は凸形曲面がチェーン５と対向する配置とされ、カム軸３側の上端部が支点軸１０により支持されて、その支点軸１０を中心に揺動自在とされている。

また、チェーンガイド２０のクランク軸１側の下端部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。

ガイドベース２０のチェーン５と対向する凸形曲面の両側にはガイドベース２０の長さ方向に延びる一対のガイド突条２１が設けられ、その一対のガイド突条２１間における凸形曲面の上端から長さ方向の中央を超えて少し下端側に片寄った位置を境界線として、その境界線より上側部にチェーン５を転がり案内する転がり案内部３０が設けられている。また、境界線より下側部にチェーン５を滑り案内する曲面状の滑り案内部４０が設けられている。

転がり案内部３０は、ガイドベース２０の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ３１からなる。複数のローラ３１のそれぞれはガイドベース２０に形成されたローラ収容凹部２２のそれぞれ内部に収容され、そのローラ収容凹部２２の対向側壁で両端部が支持されたローラ軸５０を中心にして回転自在に支持されている。

ここで、ガイドベース２０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、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３１は、ころ軸受からなり、外輪３２と、その内側に組み込まれた複数のころ３３、および、そのころ３３を保持する保持器３４とからなっている。

外輪３２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３２の両端部には、保持器３４を抜止めする内向き鍔３５が形成されている。内向き鍔３５は、ころ軸受３１の組立ての容易化を図るため、ころ３３を保持する保持器３４の組込み後において曲げ成形される。

ころ軸受３１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。複数のころ軸受３１はガイドベース２０における外周の凸形曲面に沿う曲面状の配置とされている。

ころ軸受３１を回転自在に支持するローラ軸５０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５０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。

上記ローラ軸５０の軸端部の支持に際し、ローラ収容凹部２２の対向内側面に軸係合部２３を設けている。

軸係合部２３は、ガイド突条２１の外側面部において開口する開口端が広幅とされたテーパ溝部２３ａと、そのテーパ溝部２３ａの狭小端に連通する円形状の軸支持部２３ｂとからなっている。

ローラ軸５０は、その両端部がテーパ溝部２３ａから軸支持部２３ｂに嵌合されて非回転の支持とされている。テーパ溝部２３ａの狭小部はローラ軸５０の軸径より小さく、そのテーパ溝部２３ａの狭小部によってローラ軸５０は抜止めされている。

滑り案内部４０は、ガイドベース２０に形成された曲面部からなる。その曲面状の滑り案内部４０は、複数のころ軸受３１の外周一点を結ぶ曲線に滑らかに連続している。

なお、滑り案内部４０は、ガイドベース２０に直接設けるようにしているが、摺動性および耐摩耗性に優れた別部材を固着して滑り案内部４０としてもよい。

図１に示すように、張り側チェーン５ｂの他側部に設けられたチェーンガイドＡ_２は、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、チェーン５の移動を案内するようになっている。

上記固定のチェーンガイドＡ_２と弛み側チェーン５ａの一側部に設けられた揺動可能なチェーンガイドＡ_１とは同一の構成であり、揺動可能なチェーンガイドＡ_１が転がり案内部３０を上側として配置しているのに対し、固定のチェーンガイドＡ_２が滑り案内部４０を上側として、上下逆の配置としている点で相違している。

このため、固定のチェーンガイドＡ_２においては、揺動可能なチェーンガイドＡ_１と同一部分に同一の符号を付して説明を省略する。

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、負荷の変動によりチェーン５の張力が変化すると、チェーンテンショナ１１が作動して、その張力変化を吸収する。このため、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３１はチェーン５との接触により回転する。その回転によってチェーン５は転がり案内され、トルクの伝達ロスが図られる。

また、チェーン５は、ガイドベース２０の滑り案内部４０において一定の曲率を保持する状態で滑り案内され、その滑り案内によってバタツキが抑制され、振動、騒音の低減が図られる。

このように、チェーン５は転がりと滑りの組み合わせによって案内されるため、トルクの伝達ロスが図られる状態で振動、騒音の低減が図られることになる。

ここで、曲線状のガイドベース２０の一端部にチェーン５が進入する際、チェーン５は直線状態から曲率をもつ曲線状態となるため、チェーン５が振動し易い。図１では、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のガイドベース２０のチェーン進入側の端部に滑り案内部４０を設けるようにしているため、その滑り案内部４０においてチェーン５の振動が抑制され、振動、騒音が発生することは少ない。

なお、ガイドベース２０の他端部からチェーン５が退出する際は、上記と逆に、曲率をもつ曲線状態から直線状態になるため、ガイドベース２０の退出端部においてチェーン５が振動し易い。

図５に示すように、ガイドベース２０のチェーン退出側の端部に滑り案内部４０を設けることにより、チェーン５の振動を低減し、振動、騒音の発生を効果的に抑制することができる。

また、カム軸駆動用チェーン伝動装置においては、クランク軸１側の領域においてガイドベース２０の曲線部の曲率半径が小さく、その曲率半径の小さい領域においてチェーン５からの負荷荷重が大きい。また、チェーンテンショナ１１で押圧される側の端部に近い領域においては揺動中心側の端部よりもチェーン５からの負荷荷重が大きい。

図５に示す実施の形態においては、チェーンテンショナ１１によって押圧されるクランク軸１側の負荷荷重の大きな領域を転がり案内部３０としているため、チェーン５を円滑に転がり案内することができるため、トルクの伝達ロスをより効果的に低減することができる

図６は、チェーンガイドＡ_１の他の実施の形態を示す。この実施の形態においては、転がり案内部３０を形成する複数のころ軸受３１の隣接するころ軸受３１間のそれぞれに滑り案内部４０を設けるようにしている。

図６に示すように、隣接するころ軸受３１間のそれぞれに滑り案内部４０を設けると、チェーン５の曲率を一定とする状態で転がり案内および滑り案内することができるため、チェーン５の振動を効果的に抑制することができる。

なお、滑り案内部４０を転がり案内部３０のチェーン接触部より低くして、チェーン５が振動した際に滑り案内する構成とすることにより、チェーンの移動抵抗を小さくすることができ、トルクの伝達ロスの抑制に効果を挙げることができる。

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（トルク伝達用チェーン）
２０ ガイドベース
３０ 転がり案内部
３１ ころ軸受(ローラ)
４０ 滑り案内部

Claims (6)

1. トルク伝達用チェーンの移動方向に沿って設けられる曲線状のガイドベースの前記チェーンと対向する面側に、複数の回転可能なローラによってチェーンを転がり案内する転がり案内部と、曲面からなる滑り案内部とを設けたチェーンガイド。
2. 前記滑り案内部が、前記ガイドベースのチェーン進入側の端部と退出側の端部の少なくとも一方の端部に設けられた請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記チェーンからの負荷荷重の大きい領域を転がり案内部とした請求項１に記載のチェーンガイド。
4. 前記転がり案内部を形成する複数のローラの隣接するローラ間のそれぞれに滑り案内部を設けた請求項１に記載のチェーンガイド。
5. 前記滑り案内部が、転がり案内部のチェーン接触部より低くされた請求項４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チェーンを掛け渡し、そのチェーンの弛み側チェーンの一側部に、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。

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