JP2018021598A - チェーン伝動システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チェーン130が掛け回される複数のスプロケット101、102と、チェーン130を案内する1つ以上のガイド110、120とを備え、ガイド110、120が、チェーン走行面を有した案内シュー111、121を一体又は別体に備えたチェーン伝動システム100であって、チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤Pを保持した潤滑領域114を有すること。
【選択図】図2
Description
チェーンと、案内シューのチェーン走行面との間は、騒音の低減、駆動力のロスの低減等の観点から、摺動抵抗が小さいことが強く望まれている。
チェーンや案内シューの材質、形状を工夫したり、表面処理、潤滑剤等を適用したり、様々な対策が採られている。
案内シューは、耐熱性、耐油性が高く、かつ、チェーンとの摺動抵抗が小さいことが求められ、それに適した樹脂材料が種々提案されている(特許文献1、2等参照。)。
さらに、樹脂材料中に固体潤滑剤を添加して摺動抵抗の低減を狙ったものも公知である(特許文献3等参照。)。
また、このような材料を自動車等の内燃機関のタイミングシステムの案内シューに適用する場合、小型のエンジンでも通常は1つの揺動レバーガイド及び1つの固定ガイドが設けられ、それぞれが案内シューを備えるため、2つの案内シューが必要となる。
大型のエンジンでは、さらに多数のガイドが設けられることが多く、多数の案内シューが必要となる。
そのため、特許文献3に示すよう高価な材料を用いると全体として非常にコストが高くなってしまうという問題があった。
摺動するチェーンのプレート端面をシェービング加工や磨き加工でさらに平らにすることで、案内シューの表面からのPTFE粒子の脱落を抑制し、摺動抵抗の効果を維持することも考えられるが、製造コストが高くなるという問題があった。
また、チェーン走行面の潤滑領域の表面から脱落した固体潤滑剤がチェーンに付着することで、潤滑領域以外でも摺動抵抗の低減を実現することが可能となる。
本請求項3に記載の構成によれば、潤滑領域が、1つの案内シューのチェーン走行方向の一部分のみに設けられていることで、コスト増に繋がる高価な材料の使用量を減らすことができ、チェーン伝動システム全体の製造コストをさらに低減することが可能となる。
本請求項4に記載の構成によれば、案内シューの潤滑領域が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂で形成されていることにより、コスト増に繋がる潤滑領域の材料を比較的安価に製造することが可能となる。
本請求項6に記載の構成によれば、母材が、添加物より弾性率が大きく、添加物より融点が低く、添加物より摩擦係数が大きく、添加物より耐衝撃強さが小さく、かつ、添加物より成形収縮率が大きいことにより、チェーン走行面の表面から大きく露出した固体潤滑剤は脱落しやすく、かつ、脱落後のチェーン走行面の表面の凹凸による摺動抵抗の増加を抑制し、さらに、残存した固体潤滑剤がその後に脱落することを抑制することが可能となる。
本請求項7に記載の構成によれば、固体潤滑剤が、PTFE、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物であることにより、チェーンの材質や使用環境に応じた最適な材料を選択することが可能となる。
チェーン伝動システム100は、自動車用エンジンのタイミングシステムに適用されるものであり、図1に示すように、クランク軸に設けられた駆動スプロケット101と2本のカム軸の夫々に設けたられた2つの従動スプロケット102にローラチェーン等のチェーン130が掛け回されており、駆動スプロケット101と従動スプロケット102との間を走行するチェーン130を固定ガイド110と揺動レバーガイド120とによってガイドしている。
固定ガイド110は、走行するチェーンを摺動案内するチェーン走行面113を有する案内シュー111と、案内シュー111をチェーン走行方向に沿って支持するベース部材112とを備え、ベース部材112から延びる取付部115がエンジンに固定されている。
案内シュー111及び案内シュー121のチェーン130と摺接するチェーン走行面は、それぞれチェーン走行方向のほぼ全体に渡って形成されている。
本実施形態では、固定ガイド110の案内シュー111及び案内シュー121と一体の揺動レバーガイド120は合成樹脂材料で例えば射出成形等によって成形されたものであり、固定ガイド110のベース部材112は金属材料で例えば金属プレートから打抜き、折り曲げ等の加工で成形されたものである。
本実施形態では、図2に示すように、固定ガイド110の案内シュー111のチェーン走行面113の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域114を有している。
潤滑領域114は、固定ガイド110のチェーン走行方向の中間部約1/3の長さに形成されている。
潤滑領域114は、図3に示すように、案内シュー111の合成樹脂材料に固体潤滑剤Pが混合されており、固体潤滑剤Pは粒子状に均一に分散されている。
このため、チェーン130のチェーンプレート131が摺接するチェーン走行面113の表面にも固体潤滑剤Pの粒子が一部露出して潤滑剤として機能する(なお、図は説明のために粒子を極めて大きく記載しているが、実際の寸法を示すものではない。)。
このことで、案内シュー111、121の潤滑領域114以外の領域でも摺接端面132に付着し保持された固体潤滑剤Pによって潤滑効果が得られ、摺動抵抗が低減される。
また、潤滑領域114は、図5に示すように、案内シュー111のチェーン130が摺接する領域に、合成樹脂材料に固体潤滑剤Pが混合されたコーティング層116を設けることで構成してもよい。
このように構成することで、案内シュー111本体は単一の材料で成形されることとなるため、製造コストが低減するとともに、コスト増に繋がる固体潤滑剤Pが混合された合成樹脂材料の使用量を低減して製造コストを低下させつつ、図3に示す実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
また、逆に、揺動レバーガイド120の案内シュー121に潤滑領域が形成され、固定ガイド110の案内シュー111には潤滑領域が形成されていないものでもよい。
さらに、固定ガイド110の案内シュー111と揺動レバーガイド120の案内シュー121のそれぞれの一部に潤滑領域が形成されてもよく、3つ以上のチェーンガイド部材からなる場合であっても、チェーン伝動システムの全ての案内シューの全てのチェーン走行面の内の、一部に潤滑領域が形成されているものであれば、潤滑領域が形成される位置、数、長さは最適に設計すればよい。
また、脱落した固体潤滑剤がチェーンプレートの摺接端面の微細な凹凸に付着して保持されることで、潤滑領域以外での潤滑効果を奏するものであるから、固体潤滑剤の表面からの脱落と保持のバランスが重要となる。
また、固体潤滑剤が脱落した部分の母材の摺動抵抗の増加の抑制や、摩耗によるさらなる固体潤滑剤の脱落量の最適化も考慮する必要がある。
さらに、チェーン伝動システムの使用環境、チェーンの材質等によって、最適な固体潤滑剤も異なり、潤滑油が供給され、高温に曝される環境である自動車等の内燃機関のタイミングシステムで用いられるチェーン伝動システムにおいては、固体潤滑剤は、PTFE、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物とするのが好適である。
また、チェーン伝動システムとしたが、材質や摺接状態が同様のものであれば、ベルト、ロープ等の類似の伝動システムに適用することも可能であり、種々の産業分野において利用可能である。
101 ・・・ 駆動スプロケット
102 ・・・ 従動スプロケット
103 ・・・ テンショナ
110 ・・・ 固定ガイド
111 ・・・ 案内シュー(固定ガイドの)
112 ・・・ ベース部材
113 ・・・ チェーン走行面
114 ・・・ 潤滑剤供給領域
115 ・・・ 取付部
116 ・・・ コーティング層
120 ・・・ 揺動レバーガイド
121 ・・・ 案内シュー(揺動ガイドの)
122 ・・・ 揺動軸部
130 ・・・ チェーン
131 ・・・ チェーンプレート
132 ・・・ 摺接端面
P ・・・ 固体潤滑剤
Claims (7)
- チェーンが掛け回される複数のスプロケットと、前記チェーンを案内する1つ以上のガイドとを備え、
前記ガイドが、チェーン走行面を有した案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動システムであって、
前記チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有することを特徴とするチェーン伝動システム。 - 前記潤滑領域が、2つ以上設けられた前記ガイドの案内シューの内の1つのみに設けられていることを特徴とする請求項1に記載のチェーン伝動システム。
- 前記潤滑領域が、1つの前記案内シューのチェーン走行方向の一部分のみに設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチェーン伝動システム。
- 前記潤滑領域が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のチェーン伝動システム。
- 前記潤滑領域が、前記案内シューのチェーン走行面にコーティング材を適用したものであり、
前記コーティング材が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のチェーン伝動システム。 - 前記母材は、前記添加物より弾性率が大きく、前記添加物より融点が低く、前記添加物より摩擦係数が大きく、前記添加物より耐衝撃強さが小さく、かつ、前記添加物より成形収縮率が大きいことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のチェーン伝動システム。
- 前記固体潤滑剤が、PTFE、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のチェーン伝動システム。
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