JP2018040418A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来にない構成でもってローラ軸１６の回転阻止及び抜け出し防止を図る。【解決手段】トルク伝達用チェーン５の外周一部に配置されて、そのチェーンの走行方向に長く延びる対向一対の側板１８を有する樹脂製ガイドベース１５と、その対の側板の間にその長さ方向に間隔をおいて設けられた複数の円筒状ローラ軸１６と、その各ローラ軸に回転可能なチェーン案内用の複数のローラ１７とからなるチェーンガイド７である。ローラ軸１６は、その両端に鍔２１、２２を有してその一方の鍔２２がローラ軸１６の側板への貫通後にローラ軸に固定可能となっているとともに、他方の鍔２１が非円形を呈して側板の側面凹部２３に回転不能に嵌っている。この構成であると、非円形の鍔２１が側板１８の凹部に嵌ってローラ軸の回転を阻止すると共に、固定した鍔２２によってローラ軸の側板からの抜け出しが防止される。【選択図】図３

Description

この発明は、トルク伝達用チェーンの走行を案内するチェーンガイド、特にそのローラ軸の固定機構、及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。

例えば、自動車エンジンは、クランク軸の回転（トルク）をタイミングチェーン（以下、単に「チェーン」という）を介してカム軸に伝達し、そのカム軸の回転により燃焼室のバルブを開閉する。

このカム軸駆動用のチェーン伝動装置として、本願に係る発明の一実施形態を示す図１を参照して説明すると、クランク軸１に取り付けられた駆動スプロケット２と、カム軸３に取り付けられた従動スプロケット４と、駆動スプロケット２と従動スプロケット４の間に掛け渡されたチェーン５と、そのチェーン５の弛み側部分の外周に配置された揺動可能なチェーンガイド７と、そのチェーンガイド７をチェーン５に向けて押圧するチェーンテンショナ８と、チェーン５の張り側部分の外周に配置された固定のチェーンガイド９とを有するチェーンテンショナ装置が多く用いられる。

その揺動側のチェーンガイド７は、支点軸６を中心とする片持ちで揺動可能に支持されており、チェーンテンショナ８の付勢力でチェーン５を押圧することによりチェーン５の張力を一定に保ち、固定側のチェーンガイド９は、理想的なチェーン５の走行ラインを保ちながらチェーン５の振動を抑制する。

このチェーン伝動装置で使用される揺動側のチェーンガイド７や固定側のチェーンガイド９として、チェーン５の外周一部に配置されて、そのチェーン５の走行方向に長く延びる対向一対の側板１８、１８を有するガイドベース１５と、前記対の側板１８、１８の間にその長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸１６と、その各ローラ軸１６に回転可能に支持されたチェーン案内用の複数のローラ１７とからなるチェーンガイドが提案されている（特許文献１、図１〜図５、特許文献２、図１〜図１０等参照）。
このチェーンガイド７，９は、チェーン５に対して転がり接触なので、チェーン５の走行抵抗が小さいため（低フリクションのため）、トルクの伝達ロスが少ないという特徴がある。

このチェーンガイドにおいて、チェーン５の転がり接触による案内時、大きな負荷がかかったり、ローラ１７の回転に伴ってローラ軸１６が回転したりすると、ローラ軸１６を支持する側板１８部分との間にクリープや摩耗が生じる。このクリープ等が生じると、ローラ軸１６の軸心がずれてローラ１７が振動したり、異常音が生じたりする等の円滑な回転が阻害される恐れがある。この現象は側板１８が樹脂製の場合には生じやすい。
そのローラ軸１６の回転や振動は、側板１８にローラ軸１６が圧入等によって固定されておれば（特許文献１段落００２６、図４参照）、その固定力によって阻止される。
一方、側板１８の内側面に軸支持凹所を形成し、その凹所にローラ軸を嵌めて支持した構造にあっては（特許文献２段落００３５〜００４０、図１〜図８等参照）、その凹所へのローラ軸の嵌合力によって前記ローラ軸の回転力に抗するため、前記摩耗等が生じ易い。

特開２０１０−１８０９００号公報 特開２０１３−００２４６７号公報

前記ローラ軸１６を側板１８に圧入固定した構造は、圧入時に、ローラ軸の心ずれが生じ易い。心ずれが生じれば、ローラ１７の円滑な回転が阻害される恐れがある。このため、その圧入作業を精度良く行わねばならず、作業性が悪い。

この発明が解決しようとする課題は、前記ローラ軸の側板への圧入固定以外の構成でもって、前記側板に対するローラ軸の回転等を防止するとともに抜け出しを防止することにある。

前記課題を解決するため、この発明は、トルク伝達用チェーンの外周一部に配置されて、そのチェーンの走行方向に長く延びる対向一対の側板を有するガイドベースと、前記対の側板の間にそ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、その各ローラ軸に回転可能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、前記複数のローラで前記チェーンを転がり案内するチェーンガイドにおいて、前記ローラ軸は、その両端に鍔を有してその鍔の少なくとも一方がローラ軸の前記側板への貫通後にローラ軸に固定可能となっているとともに、前記両鍔の一方が非円形を呈して側板の側面凹部に回転不能に嵌っている構成を採用したのである。

この構成であると、ローラ軸を一方の鍔を固定する端の反対側から側板に挿し通し、その後、前記一方の鍔を刺し通されたローラ軸の端に固定する。その固定は、圧入や接着等が考えられる。このとき、少なくとも一方の鍔は非円形として側板の凹部に嵌める。
このローラ軸の側板への取付状態は、非円形の鍔が側板の凹部に嵌ってローラ軸の回転を阻止すると共に、固定した鍔によってローラ軸の側板からの抜け出しが防止される。

前記両鍔はローラ軸に圧入や接着等で固定しても良いが、その一方の鍔はローラ軸と一体成形品とすることができる。その一体成形する鍔は、非円形のものであったり、そうでなかったりし得る。一体成型品とすれば、コスト的に有利である。
また、両鍔が側板の側面凹部に嵌っている構成とすることもできる。このようにすると、鍔が側板側面から突出しないものとすることができるため、その突部による他の部材との接触などによるチェーンガイドの作用に支障が生じにくい。

上記ローラのチェーンに接する外輪はそのチェーンに比べて硬度の高い鋼製とすることができ、その形状も太鼓状、円筒状（ストレート状）等と任意である。その外輪の真円度は２０μｍ以下とすることができる。また、外輪の表面に微細な凹凸を形成し、その凹部に潤滑油を留め得るようにし得る（保持性能を高める）ことができる。その凹凸は、エンボス状であったり、溝状としたりすることが考えられる。
非円形としては、四角、六角等の多角形や楕円形などが考えられ、要は回転を阻止し得る形状であれば、何れでも良い。

以上の各構成のチェーンガイドは、例えば、駆動スプロケットと従動スプロケットの間に掛け渡されたチェーンと、そのチェーンの弛み側部分の外周に設けられた揺動可能なチェーンガイドと、そのチェーンガイドをチェーンに向けて押圧するチェーンテンショナとを有するチェーン伝動装置において、前記チェーンガイドとして採用することができ、この場合、前記チェーンの張り側部分の外周に設けられた固定のチェーンガイドを更に有すれば、以上の各構成のチェーンガイドをその固定のチェーンガイドとして採用することもできることは勿論である。

この発明は以上のように構成したので、簡単な構造でもって、チェーン５の転がり接触による案内時、ローラの回転に伴ってローラ軸が回転することを防止し得るとともに、ローラ軸の側板からの抜け出しを防止し得る。

この発明に係るチェーン伝動装置の一実施形態を示す概略図 図１に示すチェーンガイドの一実施形態の要部拡大一部切断図、 （ａ）は図２の右側を上方とした要部拡大図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図 同実施形態の作用図 この発明に係るチェーンガイドの他の実施形態の要部拡大断面図

この発明に係るチェーンガイドの一実施形態を組み込んだチェーン伝動装置（チェーンテンショナ装置）を図１示す。このチェーン伝動装置は、エンジンのクランク軸１に固定して取り付けられた駆動スプロケット２と、カム軸３に固定して取り付けられた従動スプロケット４と、駆動スプロケット２と従動スプロケット４の間に掛け渡されたチェーン５を有し、このチェーン５を介してクランク軸１の回転をカム軸３に伝達し、そのカム軸３の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）を開閉する。

エンジンが作動しているときのクランク軸１の回転方向は一定（図１では右回転）であり、このとき、チェーン５は、クランク軸１の回転に伴って駆動スプロケット２に引き込まれる側の部分が張り側（同図右側）となり、駆動スプロケット２から送り出される側の部分が弛み側（同図左側）となる。チェーン５の弛み側部分の外周には、挿入孔１０を介し支点軸６を中心として揺動可能に支持された（片持ちされた）チェーンガイド７と、チェーンガイド７をチェーン５に向けて押圧するチェーンテンショナ８とが設けられている。一方、チェーン５の張り側部分の外周には、固定のチェーンガイド９が設けられている。

弛み側チェーンガイド７は、チェーン５に沿って弧状に延びてそのチェーン５に弧状に接触し、チェーンテンショナ８によってチェーン５に向けて押圧されている。
張り側のチェーンガイド９も、チェーンガイド７と同様に、チェーン５に沿って直線状延びる形状である。チェーンガイド９は、上下両端部にそれぞれ設けられた挿入孔１３にボルト１４が挿入され、このボルト１４のエンジンブロックへの締め付けによって固定されている。チェーンガイド７の支持軸６もエンジンブロックに固定されている。
なお、チェーンガイド７、９は弧状又は直線状としたが、チェーン５の走行態様によって弧状又は直線状等とし得る。例えば、両チェーンガイド７、９を弧状とし得る（特許文献２図９等参照）。

ここで、弛み側チェーンガイド７と張り側のチェーンガイド９とを対比すると、弛み側のチェーンガイド７は、弧状であって、一端部に揺動の支点軸６を挿入するための挿入孔１０が形成されているのに対し、固定側のチェーンガイド９は直線状であって、両端部に固定用のボルト１４を挿入するための挿入孔１３が形成されている点で相違するが、その他のローラ１７の支持構造（ローラ軸１６の固定機構）等の点では同一の構成である。
そのため、弛み側のチェーンガイド７について以下に説明し、張り側のチェーンガイド９については、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

図２〜図４に示すように、チェーンガイド７は、チェーン５の走行方向に延びるガイドベース１５と、そのガイドベース１５の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸１６と、その各ローラ軸１６に回転可能に支持されたチェーン案内用のローラ１７とからなる。ローラ１７の数及び間隔は任意であるが、等間隔が好ましい。

ガイドベース１５は、チェーン５の走行方向に沿って長く延びて各ローラ軸１６の両端を支持する対向一対の側板１８、１８と、隣り合うローラ軸１６の間に配置されて側板１８、１８同士を連結する柱部材（連結部材）１９とを有する。柱部材１９は、その両端が側板１８に固定あるいは一体成型され、側板１８の対向間隔を保持している。

ガイドベース１５は、繊維強化材を配合した合成樹脂の射出成形により形成されている。合成樹脂としては、例えば、ナイロン６６やナイロン４６などのポリアミド（ＰＡ）を使用することができる。合成樹脂に配合する繊維強化材は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などを使用することができる。ガイドベース１５は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成してもよい。

ローラ軸１６は、ＳＵＪ２やＳＣ材等の鋼材で形成された中実の円柱体であり、その両端に鍔２１、２２を有している。前記円柱体の表面は耐摩耗性を向上させるために熱処理が施されている。熱処理としては、光輝焼入れ、高周波焼入れ、浸炭焼入れが挙げられる。鍔２１、２２も同様な熱処理することができる。
両鍔２１、２２の一方の鍔２１は、ローラ軸１６と一体の金属製成形品であって、楕円形を呈しており、他方の鍔２２は同一の材料からなるリング状を呈した金属製である。

ガイドベース１５の両側板１８の外側側面には、各ローラ軸１６の鍔２１、２２が嵌る凹部２３、２４がそれぞれ形成され、その一方の凹部２３は一方の鍔２１がピッタリと嵌る同一形の楕円状となり、他方の凹部２４は他方の鍔２２がピッタリ嵌る円形となっている。このため、図４に示すように、両側板１８、１８に間にローラ１７を入れ、鍔２１が一体成形されたローラ軸１６をその他端から凹部２３を介して一方の側板１８、ローラ１７の中心孔及び他方の側板１８に挿し通し（貫通させ）、その他端に鍔２２を圧入固定することによって、図３（ｂ）に示すように、側板１８、１８間にローラ１７を回転自在に取り付ける。この取付状態は、ローラ軸１６の外周にローラ１７が回転可能に装着され、そのローラ１７の外周に形成された円筒面がチェーン５と接触することとなる。

ローラ１７は、図３（ｂ）に示すように、外輪２５と、外輪２５の内側に組み込まれた複数のころ２６と、これらのころ２６を保持する保持器２７とからなるころ軸受である。外輪２５は、ＳＰＣやＳＣＭ等の鋼板を絞り成形してカップ状とされたシェル形外輪である。外輪２５の両端には、内向きの鍔２８が形成されている。外輪２２の表面は耐摩耗性を向上させるために熱処理が施されている。熱処理としては、光輝焼入れ、高周波焼入れ、浸炭焼入れが挙げられる。このとき、外輪２５の真円度は２０μｍ以下とし、その硬度はチェーン５（コマ２９）より高いものとすることが好ましい。

なお、この実施形態では、ローラ１７を軽量化してチェーン５の走行抵抗を最小限に抑えるためにころ軸受を単独でローラ１７として用いているが、ころ軸受の外輪２５の外周に円筒状の樹脂部材や鉄部材を取り付けたものをローラ１７としてもよく、ころ軸受に代えて他の形式の軸受を用いることも可能である。ここで、ころ軸受とは、円筒ころ軸受および針状（ニードル）ころ軸受をいう。

この実施形態は以上の構成であり、エンジンが作動しているとき、図１に示すように、駆動スプロケット２と従動スプロケット４の間でチェーン５が走行し、そのチェーン５によってクランク軸１からカム軸３にトルクが伝達される。
このとき、揺動側のチェーンガイド７は、チェーンテンショナ８の付勢力でチェーン５を押圧することによりチェーン５の張力を一定に保ち、固定側のチェーンガイド９は、理想的なチェーン５の走行ラインを保ちながらチェーン５の振動を抑制する。
また、チェーンガイド７、９の各ローラ１７は、チェーン５を構成する各コマ２９の縁に接触しながら回転し、チェーン５を転がり案内する（図３（ｂ）参照）。ここで、チェーン５とチェーンガイド７、９の接触は転がり接触なので、チェーン５の走行抵抗が小さく、トルクの伝達ロスが小さい。

このチェーンガイド７、９の各ローラ１７によるチェーン５の案内時、ローラ１７が回転しても、ローラ軸１６はその一方の鍔２１が非円形で凹部２３に嵌っているため、回転しない。このため、側板１８の摩耗は生じない。また、他方の鍔２２でローラ軸１６は側板１８に固定されているため、側板１８から抜け出ることはない。さらに、大きな負荷がかかっても、非円形の鍔２１の凹部２３への嵌合によって、ローラ軸１６は側板１８にしっかり固定されているため、その側板１８の支持部分にクリープが生じにくい。

この実施形態において、両鍔２１、２２を共に楕円形等の非円形としたり、一方の鍔２１を円形、他方の鍔２２を非円形としたりすることができる。このとき、凹部２３、２４もその鍔２１、２２がピッタリ嵌る形状とすることは言うまでもない。
また、ローラ１７の外輪は円筒状に限らず、太鼓状とすることができる。
さらに、ローラ１７の外輪２５の外周面は、図５に示すように、円周状の溝３０を形成して凹凸を有するものとすれば、その凹凸によって潤滑油の保持性能を向上させることができる。

この発明のチェーンガイドは、自動車エンジンにおけるクランク軸の回転をタイミングチェーンを介してカム軸に伝達し、そのカム軸の回転により燃焼室のバルブを開閉する装置に限らず、自動車以外の他のエンジン等のチェーン伝動装置に採用し得ることは言うまでもない。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ クランク軸
２ 駆動スプロケット
３ カム軸
４ 従動スプロケット
５ チェーン
７ 弛み側チェーンガイド
８ チェーンテンショナ
９ 張り側（固定側）チェーンガイド
１５ ガイドベース
１６ ローラ軸
１７ ローラ
１８ ガイドベースの側板
１９ 柱部材（連結部材）
２１、２２ ローラ軸端の鍔
２３、２４ 鍔が嵌る凹部

Claims (5)

1. トルク伝達用チェーン（５）の外周一部に配置されて、そのチェーン（５）の走行方向に長く延びる対向一対の側板（１８、１８）を有するガイドベース（１５）と、前記対の側板（１８、１８）の間にその長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸（１６）と、その各ローラ軸（１６）に回転可能に支持されたチェーン案内用の複数のローラ（１７）とからなり、前記複数のローラ（１７）で前記チェーン（５）を転がり案内するチェーンガイド（７、９）において、
   前記ローラ軸（１６）は、その両端に鍔（２１、２２）を有してその鍔（２１、２２）の少なくとも一方がローラ軸（１６）の前記側板（１８）への貫通後にローラ軸（１６）に固定可能となっているとともに、前記両鍔（２１、２２）の一方が非円形を呈して側板（１８）の側面凹部（２３、２４）に回転不能に嵌っていることを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記一方の非円形の鍔（２１、２２）はローラ軸（１６）と一体成形品であり、他方の鍔（２２、２１）はローラ軸（１６）に圧入によって固定されていることを特徴とする請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記圧入された他方の鍔（２１、２２）も、側板（１８）の側面凹部（２３、２４）に嵌っていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 駆動スプロケット（２）と従動スプロケット（４）の間に掛け渡されたチェーン（５）と、そのチェーン（５）の弛み側部分の外周に設けられた揺動可能なチェーンガイド（７）と、そのチェーンガイド（７）をチェーン（５）に向けて押圧するチェーンテンショナ（８）とを有するチェーン伝動装置において、
   前記チェーンガイド（７）が請求項１乃至３のいずれかに記載のチェーンガイドであることを特徴とするチェーン伝動装置。
5. 前記チェーン（５）の張り側部分の外周に設けられた固定のチェーンガイド（９）を更に有し、そのチェーンガイド（９）が請求項１乃至３のいずれかに記載のチェーンガイドである請求項４に記載のチェーン伝動装置。

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