JP2020128811A - 伝動用チェーン - Google Patents

Abstract

【課題】ブシュ、ローラ又は段付きピンを必要とし、コストアップになると共に、重量増加による騒音の発生、ブシュの破損による不具合を生じることがある。【解決手段】ストレート状のピン１７、内プレート１２及び外プレート１６からなる。内プレート両端部の嵌合孔１２ａにピン１７を圧入嵌合する。外プレート両端部の遊合孔１６ａにピン１７を回転自在に嵌挿し、ピンの両端をカシメ１７ｃ又は円板プレートの嵌合により抜止めする。【選択図】図２

Description

本発明は、伝動用チェーンに係り、詳しくはピンが直接スプロケットに噛合する伝動用チェーンに関する。

一般に、伝動用チェーン１_１は、図４に示すように、一対の内プレート２，２の両端部にブシュ３が圧入固定された内リンク５と、一対の外プレート６，６の両端部にピン７が圧入固定された外リンク９とを有し、上記ブシュ３に上記ピン７を回転自在に嵌挿して、上記内リンク５と外リンク９を交互にかつ無端に連続して構成される。

前記伝動用チェーン（ブシュチェーン）１_１の比較的ピッチの短いもの（例えばピッチ９．５２５ｍｍ以下）が四輪自動車や自動二輪車用エンジン内のタイミングチェーンとして用いられる。該タイミングチェーンは、潤滑環境下で比較的軽荷重であるが、小径側スプロケット回転数が６，０００〜１３，０００ｒｐｍ程度の非常に高速回転で駆動されるため、騒音が大きくなると共に、長時間使用によりブシュ３がスプロケットとの噛合い衝撃で損傷を受けることがある。

従来、伝動用チェーンとして、ブシュをなくしたブシュレスローラチェーンがあり（例えば特許文献１参照）、該ブシュレスローラチェーン１_２は、図５に示すように、一対の外プレート６，６の両端部にピン７を圧入固定し、また一対の内プレート２，２の両端部に孔２ａ，２ａを形成し、上記ピン７を該内プレート２の孔２ａに回転自在に遊合し、かつ上記ピン７にローラ１０を回転自在に支持して構成される。該ブシュレスローラチェーン１_２は、内プレート２がピン７に遊動自在に嵌合しているため軸方向にも移動可能であるが、左右一対の内プレート２，２間の間隔がローラ１０により保持され、該ブシュレスローラチェーン１_２は、その間隔にスプロケット歯が噛合して、ローラ１０に係合する。

また、段付きピンを用いたブシュレスチェーンも考えられる。該ブシュレスチェーン１_３は、図６に示すように、ピン７’が軸方向中心部分７’ｂが径の大きい段付きとなっており、左右の小径部分７’ｃ，７’ｃに外プレート６，６が圧入固定されると共に、内プレート２が回転自在に嵌挿している。従って、左右一対の内プレート２は、ピン７’の大径部分７’ｂの端部に当接して軸方向位置が規制されて、その間隔が保持され、スプロケット歯は、ピン７’の大径部分に噛合する。

特開２０１３−４４３８６号公報

従来のブシュチェーン１_１（図４参照）は、ブシュ３があるため、重量があり騒音が大きくなり、また長時間使用の際、ブシュが損傷してチェーン伝動に不具合を生じることがある。

前記ブシュレスローラチェーン１_２（図５参照）は、スプロケット歯との噛合スペースである一対の内プレート２，２間の間隔を保つため、ローラ１０を必要とし、その分重量が重くなると共に構造が複雑になり、コストアップの原因となる。

前記段付きピン７’を用いたブシュレスチェーン１_３（図６参照）は、スプロケット歯との噛合スペースである内プレート２，２間の間隔を保つため、段付きピン７’を必要とし、該段付きピンを製造するための複数の面倒な工程を必要とし、コストアップの原因となると共に、重量増加の原因にもなっている。

そこで、本発明は、ブシュをなくすと共にストレート状のピンを用い、もって上述した課題を解決した伝動用チェーンを提供することを目的とするものである。

本発明は、例えば図２を参照して、段差のないストレート状のピン（１７）と、両端部に前記ピンの直径より僅かに小さい径からなる嵌合孔（１２ａ）を有する内プレート（１２）と、両端部に前記ピンの直径より僅かに大きい径からなる遊合孔（１６ａ）を有する外プレート（１６）と、を備え、
前記嵌合孔（１２ａ）に前記ピン（１７）を圧入嵌合することにより一対の前記内プレート（１２，１２）を所定間隔（ｇ）隔てて前記ピン（１７）に連結し、前記遊合孔（１６ａ）に前記ピン（１７）を回転自在に嵌挿することにより前記内プレート（１２）の外側に外プレート（１６）を配置し、前記外プレート（１６）の外側において前記ピン（１７）に、前記外プレートの遊合孔（１６ａ）が該ピンからの抜けを防止する抜止め部（１７ｃ）を設けた、
ことを特徴とする伝動用チェーン（１１）にある。

前記抜止め部（１７ｃ）は、前記ピン（１７）の両端に固定した円板プレートからなる。

前記ピン（１７）の表面に、浸炭窒化処理、クロム若しくはバナジウム等の硬質金属炭化物皮膜の被覆処理、又はバナジウム炭窒化物等の硬質金属炭窒化物皮膜の被覆処理を施してなる。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

本伝動用チェーン（ピンリンクチェーン）は、ストレート状のピンと内プレートと外プレートとからなり、かつピンは、ストレート状のピンで足り、簡単な構成で容易に製造することができ、コストダウンを図ることができると共に、重量の軽減化を図ることができ、高速回転にあっても騒音の低減化を図ることができる。また、ピンに直接スプロケット歯が噛合するため、ブシュの破損等はなく、長時間使用にあっても伝動用チェーンに不具合が発生することを低減することができ、かつスプロケットの歯厚を大きくして、該伝動用チェーンが噛合するスプロケットの歯幅を小さくでき、この結果伝動用チェーンの幅を小さくして一層の軽量化を図ることが可能である。

請求項２に係る本発明によると、本発明にあっては、外プレートがピンに回転自在に嵌挿しているが、円板プレートによる抜止めにより、外プレートのピンからの抜けを確実に防止することができる。

請求項３に係る本発明によると、本発明にあっては、外プレートがピンに回転自在に支持され、ピンとの摺接面積が小さくなるが、ピン表面に、浸炭窒化、硬質金属炭化物皮膜、又は硬質金属炭窒化皮膜を処理するので、ピンの摩耗を低減して、ピン摩耗によるチェーンの伸びを低減することができる。

本発明に係る伝動用チェーンを適用し得るタイミングチェーン伝動装置を示す正面図。 本発明に係る伝動用チェーン（ピンリンクチェーン）を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。 本発明に係る伝動用チェーンを適用し得るスプロケットの歯部分を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。 従来の伝動用チェーンであるブシュチェーンを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。 従来の伝動用チェーンであるブシュレスローラチェーンを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。 上記ブシュレスローラチェーンから考えられる段付きピンを用いたブシュレスチェーンを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。

以下、図面に沿って、本発明に係る実施の形態について説明する。エンジン内におけるタイミングチェーン伝動装置２０は、図１に示すように、クランク軸に固定された駆動スプロケット２１と、バルブを作動する一対のカム軸に固定された従動スプロケット２２，２２と、これらスプロケットに巻掛けられている伝動用チェーン１１とを有する。該伝動用チェーン１１の張り側にはチェーンガイド２３が配置されており、該チェーンガイド２３は、チェーンブロック等の固定部材に固定されて伝動用チェーン１１に摺接する。上記伝動用チェーン１１の弛み側にはチェーンテンショナ２５が配置されており、該チェーンテンショナ２５は、枢支ピン２６で回転自在に支持されたレバー２７を有しており、該レバー２７の先端には油圧により伸縮する油圧アクチュエータ２９が当接して、該油圧により伝動用チェーン１１に所定張力を付与する。

上記伝動用チェーン１１は、図２に示すように、ブシュ及びローラのないピンリンクチェーンからなる。該伝動用チェーン１１は、全長に亘り同一径からなるストレート状のピン１７と、該ピン径より僅かに径の大きな遊合孔１６ａ，１６ａを両端部に有する外プレート１６と、上記ピン１７の直径より僅かに小さい径の嵌合孔１２ａ，１２ａを両端部に有する内プレート１２とからなり、左右一対の内プレート１２，１２は、スプロケット歯を受け入れる所定間隔ｇをあけて上記ストレート状のピン１７を上記嵌合孔１２ａに圧入嵌合して固定、連結される。

上記ピン１７により一体に結合された内プレート１２からなる内リンク１５の左右外側において、前記内プレート１２かつ突出したピン１７の先端部分に外プレート１６の遊合孔１６ａが回転自在に嵌挿し、該遊合孔１６ａから突出したピン端部は、カシメて膨らませられて抜止め部１７ｃとなっている。なお、該抜止め部１７ｃは、カシメに限らず、ワッシャ様の円板プレートをピン１７の両端に係合又は圧入嵌合して、ピン１７に対して外プレートの遊合孔１６ａが抜け落ちないように規制してもよい。これにより、ピン１７及び一対の内プレート１２，１２からなる内リンク１５に、その左右外側にて前記ピン１７に回転自在にかつ交互に連結される外プレート１６からなる外リンク１９が回転自在にかつ無端状に連結されて、伝動用チェーン１１が構成される。

前記ピンリンクチェーンからなる伝動用チェーン１１は、スプロケット歯が左右一対の内プレート１２，１２の間の間隔ｇに受入れられて、ピン１７に直接噛合して伝動する。この際、内プレート１２は、ピン１７に圧入固定されているので、軸方向に移動することはなく、ストレート状のピン１７を用いるものでありながら、上記スプロケット歯を受入れる間隔ｇを確保し得る。上記伝動用チェーン１１に噛合するスプロケット３５は、図３に鎖線で示すように、伝動用チェーン１１のストレートピン１７に直接噛合するので、スプロケット歯３６の歯底アールＲ１は、従来のブシュチェーン１_１（図４）のブシュ３に噛合する歯底Ｒ２（実線で示す）に比して小さくなる。これにより、スプロケット歯３６の歯厚ｓが大きくなってスプロケット歯の強度を向上する。この結果、図３（ｂ）に示すように、スプロケット歯３６の歯幅ｔを小さくすることができる。

前記伝動用チェーン１１は、従来のブシュチェーン１_１（図４）に比してブシュ３がなく、ブシュレスローラチェーン１_２（図５）に比してローラ１０がなく、ブシュレスローラチェーン１_３（図６）に比して段付きピン７’がなく、その分軽量化が図れ、また上述したように歯幅の短いスプロケット３５に噛合するため、ピン長も短くでき、ピッチ当りの重量を大幅に軽量化できる。また、ストレートピン１７、内プレート１２及び外プレート１６からなる簡単な構成のため、製造工程が簡単、容易となり、大幅なコストダウンが可能となる。上記ピッチ当りの重量の軽量化により、伝動用チェーン１１がスプロケットに噛合う際の衝撃エネルギーが小さく、騒音低減を図ることができ、またブシュチェーン１_１のように、ブシュ３の破損による伝動の不具合を生じることはない。

タイミングチェーン伝動装置２０（図１）に適用すべく、チェーンピッチＰ＝６．３５ｍｍとした従来のブシュチェーン１_１（図４）と本発明に係るピンリンクチェーン１１（図２）との比較した具体例について、表１に沿って説明する。

本発明のピンリンクチェーン１１と従来のブシュチェーン１_１は、チェーンピッチが、６．３５ｍｍ、ピン径Φ２．３０ｍｍで同じであるが、本発明のピンリンクチェーン１１は、ブシュがなく、また内リンク（プレート）内幅が、ブシュチェーンの３．２０ｍｍに対して、２．５０ｍｍと短く、ピン長さも、ブシュチェーンが８．２０ｍｍに対して７．５０ｍｍと短い。その結果、ピッチ当りの質量が、ブシュチェーン１．１０ｇに対し、本発明のピンリンクチェーンは、０．８３ｇと約２５％軽量化している。

一般に、チェーンがスプロケットに噛合う際の衝撃エネルギーＥは、
Ｅ＝Ｃｏ・ｍ・Ｐ^２・Ｒ^２・ｃｏｓ_２θ_４ となる。

ここで、Ｃｏ；常数、ｍ；ピッチ当り質量、Ｐ；チェーンピッチ、Ｒ；スプロケット回転軸、θ；衝突入射角、である。

該衝撃エネルギーＥが、チェーン騒音の発生原因となり、各チェーンの衝撃エネルギーの比Ｅ／Ｅ_０と騒音レベル差Ｉとの関係は、以下の式となる。

Ｉ［ｄＢ］＝１０・ｌｏｇ_１０（Ｅ／Ｅ_０）
上記本発明に係るピンリンクチェーンと従来のブシュチェーンとを上記式に当て嵌めると、質量ｍのみが相違するので、Ｉ＝１０・ｌｏｇ_１０（１．１０／０．８３）＝１．２［ｄＢ］となり、実際に行った騒音試験結果でも略々同程度の騒音低減が確認された。

従来のブシュチェーン１_１は、過酷な条件の実駆動試験でブシュ割れが発生するが、かかる過酷な条件での実駆動試験を本発明に係るピンリンクチェーンに施しても、ブシュがないため当然にブシュ割れを起すことはなく、ピンの表面が輝面を呈するのみで動力伝達に支障を来すことはない。

なお、ストレートピン１７の両端部にワッシャ様の円板プレートを圧入嵌合して、外プレート１６の抜けを防止する実施の形態にあっても、円板プレートは、プレスの打抜き加工により容易に製造でき、かつ抜止めを目的とするため、熱処理等の表面処理は不要であって、大きなコストアップを伴うことはない。

本発明のピンリンクチェーン１１は、伝動用チェーンの屈曲のためのピンとの摺接部分は、外プレート１６の遊合孔１６ａであり、従来のブシュチェーンのブシュに比して摺接面積が小さく、その分面圧が高くなる。このため、高速回転で連続運転されるエンジン内のタイミングチェーン等にあっては、ピンの摩耗によるチェーン伸びが発生することが考えられるが、本発明の実施の形態にあっては、ピン表面に、浸炭窒化処理するか、クロマイジング若しくはバナジウム等の硬質金属炭化物を被覆処理するか、又は例えばバナジウム炭窒化物（ＶＣＮ）等の硬質金属炭窒化物皮膜を被覆処理する。これにより、ピン１７の表面が硬化され、小面積の摺接面積であっても、摩耗の早期進行を防止することができる。

なお、上述した実施の形態は、伝動用チェーンをタイミングチェーンに適用して説明したが、これに限らず、タイミングチェーン以外のエンジン内チェーン、又はあらゆる動力伝達用の伝動用チェーンに適用可能である。

１１ 伝動用（ピンリンク）チェーン
１２ 内プレート
１２ａ 嵌合孔
１６ 外プレート
１６ａ 遊合孔
１７ ピン
１７ｃ 抜止め部
ｇ 所定間隔

Claims (3)

1. 段差のないストレート状のピンと、両端部に前記ピンの直径より僅かに小さい径からなる嵌合孔を有する内プレートと、両端部に前記ピンの直径より僅かに大きい径からなる遊合孔を有する外プレートと、を備え、
   前記嵌合孔に前記ピンを圧入嵌合することにより一対の前記内プレートを所定間隔隔てて前記ピンに連結し、前記遊合孔に前記ピンを回転自在に嵌挿することにより前記内プレートの外側に外プレートを配置し、前記外プレートの外側において前記ピンに、前記外プレートの遊合孔が該ピンからの抜けを防止する抜止め部を設けた、
   ことを特徴とする伝動用チェーン。
2. 前記抜止め部は、前記ピンの両端に固定した円板プレートからなる、
   請求項１記載の伝動用チェーン。
3. 前記ピンの表面に、浸炭窒化処理、クロム若しくはバナジウム等の硬質金属炭化物皮膜の被覆処理、又はバナジウム炭窒化物等の硬質金属炭窒化物皮膜の被覆処理を施してなる、
   請求項１又は２記載の伝動用チェーン。