JP2018040446A - チェーンガイドおよびチェーン駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て性に優れ、かつ安価なチェーンガイドを提供する。【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樹脂製ガイドベース１５と、そのガイドベース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、そのローラ１７でチェーンを転がり案内するチェーンガイド７、９である。ローラ軸はガイドベースを貫通してその突出端にプレス成型品の固定具３０が圧入固定されている。その圧入時、固定具の突起３１がガイドベースに食い込むことによって回り止めがなされる。このため、このチェーンガイドによるチェーンの案内時、ローラの回転に伴ってそのローラ軸は回転せず、ローラ軸と側板１８との間に摩擦は生じない。固定具の圧入によって、ローラ軸がガイドベースに回転不能に固定されるため、組み立て易く、安価とし得る。【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およびそのチェーンガイドを用いたチェーン駆動装置に関する。

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駆動装置として、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。

このチェーン駆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、チェーン走行方向に沿って延びる案内面をチェーン５に滑り接触させる形式のものが知られているが、この滑り形式のチェーンガイドは、チェーンに対する接触が滑り接触なので、チェーン５の走行抵抗が大きく、トルクの伝達ロスが大きいという問題がある。

このような問題を解消するため、チェーン走行方向に沿って間隔をおいて複数のローラを設け、その各ローラでチェーンを案内するチェーンガイドを提案されている（特許文献１、図１、特許文献２、図１、特許文献３、図１、特許文献４、図１、特許文献５、図１等参照）。
このチェーンガイドは、チェーンに対する接触が転がり接触なので、チェーン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小さいという特徴がある。

この転がり接触のチェーンガイドにおいて、ローラ軸受の軸固定部の確立が問題になっており、従来の一手段として、ローラの支持軸（ローラ軸）を、チェーンガイドを構成する側壁部材（側板）をその側面から挿通して組み立てるものがある（特許文献１、図１、図４等参照））。
また、他の手段として、チェーンガイドを構成する側壁部材におけるローラ軸の固定部に軸の両端を支持する凹部とローラ軸の端部が収まる円弧形状を設けることで、チェーン側からのローラ軸の挿入を可能として作業性を向上させたものがある（特許文献２図５〜図８等、特許文献３図１〜図５等参照）。
さらに、ローラ軸端部とローラ軸係合部を非円筒形状とすることで回転止めとしているものもある（特許文献３、図９、特許文献４、図６〜図８参照）。

国際公開２０１０／０９０１３９号公報 特開２０１２−１８９２００号公報 特開２０１４−１８２１号公報 特開２０１３−２５３６４９号公報 特開２０１２−１７２８０８号公報

前記ローラ軸をチェーンガイドの側壁部材に挿通固定する構成は、その固定強度が十分でなく、ローラの回転に伴って支持軸が回転し、ローラ軸が側壁部材から抜け出る恐れがあるとともに、側壁部材が樹脂等の摩耗し易い材料製の場合、その回転によって摩耗する。摩耗すれば、前記固定強度が低下し、前記抜け出る恐れが高くなるとともに、ローラ軸がガタツキ、安定したローラの回転を得られなくなる。ローラの回転が安定しないと、チェーンの安定したガイドがなされなくなる。

また、前記のように、チェーンガイドはエンジンブロックに片持ちで固定されているため、荷重がかかると、エンジンブロック対面側がたわみ、チェーンと全長に亘って面接触しなくなる。その結果、接触しているエンジンブロック側に荷重が集中する。このため、ローラ軸端部が嵌る凹部を側壁部材に形成する手段は、前記荷重に耐え得る凹部形成が煩雑であって、コスト的に問題があるとともに、ローラ軸の支持部と軸挿入部の２面幅を持った凹部や軸で支えているため、円弧形状の場合よりもチェーンガイド側壁部材にかかる荷重が高くなり、エンジン側の固定部（チェーンガイド側壁部材）の摩耗が激しい問題がある。さらに、そのローラ軸の凹部への装填路にくびれ部（圧入部）があると（特許文献１図１、特許文献５図６等参照）、そのくびれ部に高い応力が発生しチェーンガイド側壁部材が破損するという問題がある。これらの摩耗や破損等の問題はチェーンガイド側壁部材が樹脂製であると生じやすい。

この発明が解決しようとする課題は、組み立て性（作業性）に優れ、かつ安価なチェーンガイドを提供することである。

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ガイドベースと、そのガイドベース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、前記ローラ軸は前記ガイドベースを貫通してその突出端に固定具が固定されて抜け止めされており、その固定具は突起を有してその突起が前記ガイドベースに食い込むことによって回り止めがなされている構成を採用したのである。

このように構成すると、固定具がローラ軸の端に固定され、その固定具がガイドベースに突起の食い込みでもって回り止めがなされているため、ローラの回転に伴ってローラ軸が回転することはない。このため、ローラ軸とそれを支持するガイドベースの軸孔周面との摩擦は生じず、その摩耗はない。
この構成において、固定具のローラ軸の端への固定手段は、圧入や接着などの種々の態様を採用できる。また、前記ローラ軸を円筒状（円柱状も含む）とするとともに、そのローラ軸が貫通するガイドベースの軸孔を円状とし、前記ガイドベースを樹脂製とするとともに、固定具をプレス成型品とすれば、それらの製作が容易になってコスト削減を図ることができる。

前記固定具の突起の形成位置は、回り止めを行い得れば、何処でも良いが、例えば、前記ガイドベースの側面に前記固定具の嵌る凹部が形成されておれば、固定具の周側面に前記突起を設けて、その突起が凹部の周内面に食い込んで前記回り止めがなされるようにしたり、前記固定具のガイドベースとの対向面（側面）に前記突起を設け、その突起が前記ガイドベースの側面（固定具との対向面）に食い込むことによって回り止めがなされるようにしたりすることができる。

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駆動装置において、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、安価なチェーンガイドを得ることができるととともに、チェーンガイドの寿命を向上させることができる。

この発明に係るチェーン駆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切断図 図２のＩ−Ｉ線においてチェーン側を上側にした断面図 図３に示すチェーンガイドの要部を示し、（ａ）は図３における右側面図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線から見た固定具の嵌め込み作用図 図１の要部を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は固定具の斜視図 この発明に係るガイドベースの他の実施形態の要部側面図 同実施形態の要部を示し、（ａ）は図６のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｂ）は固定具 この発明に係るガイドベースのさらに他の実施形態の要部側面図 同実施形態の要部を示し、（ａ）は図８のＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｂ）は固定具 この発明に係るチェーンガイドのさらに他の実施形態の一部切欠き要部側面図 図１０のＶ−Ｖ線においてチェーン側を上側にした断面図 図１０の要部拡大図 （ａ）は図１２のＶＩ−ＶＩ線断面図、（ｂ）は同実施形態の固定具 同実施形態の固定具の嵌め込み作用図 この発明に係るチェーンガイドのさらに他の実施形態の要部側面図 （ａ）は図１５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、（ｂ）は同実施形態の固定具

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駆動装置（チェーンテンショナ装置）を図１示す。このチェーン駆動装置は、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、特許文献５、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。

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同士を連結する複数の連結部１９とを有する。連結部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。図３に示すように、両側板１８には、ローラ軸１６の軸端が貫通する断面円形の円筒状軸孔２０がそれぞれ形成されている。

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、合成樹脂以外に、下記突起３１等が食い込み得る硬さであれば、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、表面の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。

ローラ１７は、図３に示すように、外輪２２と、外輪２２の内側に組み込まれた複数のころ２３と、これらのころ２３を保持する保持器２４とからなるころ軸受である。外輪２２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２２の両端には、内向きの鍔２５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。
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２２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、ころ軸受にか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ころ軸受をいう。
図３に示すように、ローラ１７は、ローラ軸１６の外周に回転可能に装着され、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。

以上の構成は従来と同様であり、エンジンが作動しているとき、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２７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。

このようなチェーン駆動装置において、この発明は、ローラ軸１６の両端部をガイドベース１５（側板１８）に支持する構成が特徴であり、その一実施形態は、図３〜図５に示すように、前記軸孔２０の側板１８の外側面が座ぐりされて円形凹部２１となり、その凹部２１にローラ軸１６の固定具３０を嵌めた構成である。

固定具３０は、フェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）やオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）等の金属からなって、図５に示すように、プレス成型品の円形板からなり、その外側全周に三角状の突起３１を有するものである。このため、この固定具３０を、図５に示すように、軸孔２０から突出したローラ軸１６に圧入して一体とすると（図４（ｃ）から同図（ｂ））、突起３１が凹部２１の側板１８内周面に食い込んで固定されて、ローラ軸１６は、側板１８と一体となる（図３、図４（ａ）（ｂ））。
このため、このチェーンガイド７、９によるローラ１７を介したチェーン５の案内時、ローラ１７に伴ってそのローラ軸１６は回転せず、ローラ軸１６と側板１８との間に摩擦は生じない。すなわち、側板１８（軸孔２０の周縁）の磨耗は生じない（図３参照）。

他の実施形態を図６〜図９に示し、この実施形態の固定具３０ａ、３０ｂは突起３１ａ、３１ｂをプレス加工時の切り起こしによって形成したものであり、固定具３０ａの突起３１ａは三角錐状となって、固定具３０ｂの突起３１ｂは両側を切り抜いてその間を三角フック状に切り起こしたものである。
この両実施形態の固定具３０ａ、３０ｂも、前記固定具３０と同様に、図６、図７及び図８、図９に示すように、軸孔２０から突出したローラ軸１６に圧入して一体とすると、突起３１ａ、３１ｂが凹部２１の側面に食い込んで側板１８に固定されて、ローラ軸１６は、側板１８と一体となって、ローラ１７が回転しても、側板１８の磨耗は生じない。

さらに他の実施形態を図１０〜図１６に示し、この実施形態の固定具３０ｃ、３０ｄは四角状板片の四隅をプレス加工時に起こして突起３１ｃを形成したものであり、図１５、図１６に示す固定具３０ｄはローラ軸１６が貫通する軸孔の周縁にさらに円筒状鍔３２を設けたものである。
この両実施形態の固定具３０ｃ、３０ｂは、図１４に示すように、軸孔２０から突出したローラ軸１６に圧入して一体とするとともに、突起３１ｃを側板１８の側面に食い込ませて一体とする。このため、ローラ軸１６は、側板１８と一体となって、ローラ１７が回転しても、側板１８の磨耗は生じない。
このとき、固定具３０ｄのローラ軸１６の支持構造は、図１６（ａ）に示すように、側板１８の凹部２１外周縁を座ぐり、その座ぐりに円筒状鍔３２を嵌めてその内面でローラ軸１６を支持するため、その支持強度が高い利点がある。

なお、固定具３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、その形状が円形、四角状に限らず、楕円形、四角以外の多角形などと任意であり、また、必ずしもプレス成型品としなくても、突起３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有する形状とし得るものであれば、例えば、鍛造品、焼結品、切削加工品等と種々の成型品を採用し得ることは勿論である。突起３１等の数や位置は抜け止め作用を発揮すれば、１個、等間隔などと任意である。
また、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のチェーン駆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 同連結部
２０ ローラ軸孔
２１ ガイドベース外側面の凹部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ 固定具
３１ ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 突起
３２ 円筒状鍔

Claims (6)

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）は前記ガイドベース（１５）を貫通してその突出端に固定具（３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）が固定されて抜け止めされており、その固定具は突起（３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）を有してその突起が前記ガイドベース（１５）に食い込むことによって回り止めがなされていることを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記ローラ軸（１６）を円筒状とするとともに、そのローラ軸（１６）が貫通するガイドベース（１５）の軸孔（２０）を円状とし、前記ガイドベース（１５）を樹脂製とするとともに、固定具（３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）をプレス成型品とした請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記ガイドベース（１５）の側面に前記固定具（３０）が嵌る凹部（２１）が形成されているとともに、固定具（３０）の周側面に前記突起（３１）が設けられており、前記凹部（２１）に固定具（３０）が嵌って前記突起（３１）が凹部（２１）の周内面に食い込んで前記回り止めがなされていることを特徴とする請求項１叉は２の記載のチェーンガイド。
4. 前記固定具（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）のガイドベース（１５）との対向面に前記突起（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）を設け、その突起が前記ガイドベース（１５）の固定具との対向面に食い込むことによって回り止めがなされていることを特徴とする請求項１叉は２に記載のチェーンガイド。
5. 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駆動装置において、
   前記チェーンガイド（７）が請求項１から４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駆動装置。
6. 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から４のいずれかに記載のチェーンガイドである請求項５に記載のチェーン駆動装置。

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