JP2023067538A - チェーンの移動構造 - Google Patents

Abstract

【課題】タイミングチェーンとチェーンガイドとの間のフリクションを低減させることができるチェーンの移動構造を提供する。【解決手段】複数のローラー２４と、当該複数のローラー２４の両端に設置されて、複数のローラー２４を回転可能に支持する複数の外プレート２１および内プレート２２（プレート）と、を連結したタイミングチェーン２０（チェーン）を、当該タイミングチェーン２０の移動経路を形成するチェーンガイド４０（ガイド部材）に沿ってガイドするチェーンの移動構造において、ローラー２４を、チェーンガイド４０に対して回転接触させる。【選択図】図３

Description

本発明は、カム軸をクランク軸に同期させて回転駆動するためのタイミングチェーンのように、内燃機関の動力伝達等に使用されるチェーンの移動構造に関する。

内燃機関のカム軸は、一般にタイミングチェーンによって駆動されており、クランク軸とカム軸とにスプロケットを設けて、タイミングチェーンを各スプロケットに巻き掛けることにより、カム軸をクランク軸に同期させて回転駆動している。

カム軸は、一般に２本（吸気弁用と排気弁用）存在するため、タイミングチェーンを単にカム軸のスプロケットとクランク軸のスプロケットとに巻き掛けただけであると、タイミングチェーンの配置スペースが大きくなる。そこで、タイミングチェーンの張り側と弛み側との間隔を狭めるチェーンガイドを設けている（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－５６４１８号公報

特許文献１には、タイミングチェーンのローラーの両端に接続されたプレートの外周端面をチェーンガイドに当接させて、タイミングチェーンをガイドする構造が開示されている。しかしながら、ローラーチェーンのプレートとチェーンガイドとは摺動接触するため、チェーンガイドが摩耗することによって、タイミングチェーンとチェーンガイドとのクリアランスが広がり、タイミングチェーンのばたつきが発生するおそれがあった。タイミングチェーンのばたつきが発生すると、ノイズや振動が増大するため、タイミングチェーンとチェーンガイドとの間のフリクションを低減させることが望まれていた。

本発明の目的は、タイミングチェーンとチェーンガイドとの間のフリクションを低減させることができるチェーンの移動構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るチェーンの移動構造は、複数のローラーと、複数のローラーの両端に設置されて、複数のローラーを回転可能に支持する複数のプレートと、を連結したチェーンを、チェーンの移動経路を形成するガイド部材に沿ってガイドするチェーン構造であって、ローラーが、ガイド部材に対して回転接触する。

この構成によれば、タイミングチェーン（チェーン）とチェーンガイド（ガイド部材）との間のフリクションを低減させることができる。

また、本発明に係るチェーンの移動構造において、ガイド部材は、凸部を備えて、凸部の高さは、当該凸部の高さとローラーの半径との和が、プレートの外周とローラーの中心との距離よりも大きくなるように形成される。

この構成によれば、ローラーがガイド部材に対して確実に回転接触するため、タイミングチェーン（チェーン）とチェーンガイド（ガイド部材）との間のフリクションを低減させることができる。

また、本発明に係るチェーンの移動構造において、ローラーの幅は、凸部の幅よりも小さい。

この構成によれば、タイミングチェーン（チェーン）を安定して走行させることができる。

また、本発明に係るチェーンの移動構造において、ローラーの半径は、プレートの外周とローラーの中心との距離よりも大きく形成されて、ローラーが、ガイド部材と回転接触する。

この構成によれば、タイミングチェーン（チェーン）とチェーンガイド（ガイド部材）との間のフリクションを低減させることができる。

また、本発明に係るチェーンの移動構造において、ガイド部材は、ローラーが回転接触する凹部を備える。

この構成によれば、タイミングチェーン（チェーン）とチェーンガイド（ガイド部材）との間のフリクションを低減させることができる。

また、本発明に係るチェーンの移動構造において、ローラーの幅は、凹部の幅よりも小さい。

この構成によれば、タイミングチェーン（チェーン）を安定して走行させることができる。

本発明によれば、タイミングチェーン（チェーン）とチェーンガイド（ガイド部材）との間のフリクションを低減させることができる。

図１は、エンジンの、タイミングチェーンが掛け渡された側の側面図である。 図２は、タイミングチェーンの概略構造の一例を示す分解斜視図である。 図３は、本開示の第１の実施形態のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。 図４は、タイミングチェーンとチェーンガイドとの別の接触構造の一例を示す図である。 図５は、本開示の第２の実施形態のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。 図６は、本開示の第２の実施形態の変形例のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の第１の実施形態のチェーン構造を説明する。図１は、エンジンの、タイミングチェーンが掛け渡された側の側面図である。

（タイミングチェーンの移動経路）
図１において、シリンダブロック１１には、Ｘ軸に沿って、非図示のピストンを上下動自在に収容する複数の気筒が形成される。シリンダブロック１１には、ピストンの上下運動を回転運動に変換する、Ｘ軸に沿って延びるクランク軸１３が収容される。

シリンダヘッド１２は、吸気カム軸１４および排気カム軸１５を収容している。吸気カム軸１４および排気カム軸１５は、気筒配列方向（Ｘ軸方向）に沿って互いに平行に延びている。

吸気カム軸１４および排気カム軸１５の端部には、それぞれ、カムスプロケット１６，１７が設けられている。また、クランク軸１３の端部には、クランクスプロケット１８が設けられている。

図１において、エンジン本体１０は、吸気カム軸１４および排気カム軸１５に動力を伝達するタイミングチェーン２０を備えている。タイミングチェーン２０は、カムスプロケット１６，１７およびクランクスプロケット１８に巻き掛けられている。なお、タイミングチェーン２０は、本開示におけるチェーンの一例である。

クランク軸１３の回転は、クランクスプロケット１８からタイミングチェーン２０を介して、カムスプロケット１６，１７に伝達され、吸気カム軸１４および排気カム軸１５が回転する。

タイミングチェーン２０の移動経路には、チェーンガイド４０と、チェーンアーム４８とが備えられる。

チェーンガイド４０は、ボルト等の固定部材４０ａによってシリンダヘッド１２に固定されて、ボルト等の固定部材４０ｂによってシリンダブロック１１に固定される。チェーンガイド４０は、タイミングチェーン２０の移動経路をガイドする。なお、チェーンガイド４０は、本開示におけるガイド部材の一例である。

チェーンアーム４８は、カムスプロケット１６の下方に配置されており、タイミングチェーン２０を、当該タイミングチェーン２０の移動経路の内周側に向かって押しつけることによって、タイミングチェーン２０に所定の張力を与える。これによって、タイミングチェーン２０の走行経路は一定に保たれる。

チェーンアーム４８は、当該チェーンアーム４８の上端において、ボルト等の固定部材４８ａによって支持されており、チェーンテンショナ４９によって、タイミングチェーン２０の移動経路の内周側に向かう付勢力を与えられる。

本開示のチェーン構造は、タイミングチェーン２０が移動する際に、チェーンガイド４０に接触する際のフリクションを低減させるものである。なお、タイミングチェーン２０はチェーンアーム４８にも接触するが、チェーンアーム４８は、一端を固定部材４８ａによって支持された片持ち構造になっているため、タイミングチェーン２０が移動する際に、Ｘ軸方向に沿う力を受ける。したがって、タイミングチェーン２０を安定して移動させるために、チェーンアーム４８においては、従来通りタイミングチェーン２０の外プレート２１（図２参照）とチェーンアーム４８とを摺動接触させるものとする。

（タイミングチェーンの概略構造）
図２を用いて、タイミングチェーン２０の概略構造を説明する。図２は、タイミングチェーンの概略構造の一例を示す分解斜視図である。

タイミングチェーン２０は、一般にローラーチェーンと呼ばれる構造を有している。タイミングチェーン２０は、並列配置されたピン２５の群と、各ピン２５に被嵌したローラー２４の群と、ピン２５の群を挟んだ両側に配置された内プレート２２及び外プレート２１の群とで構成される。なお、各ピン２５にローラー２４を被嵌する際に、ピン２５とローラー２４との間には、ブッシュ２３が挿入される。

内プレート２２と外プレート２１とは、ピン２５の配置ピッチと同じピッチで交互にずれた状態に配置される。このような構造を有することによって、両側の外プレート２１とピン２５とで形成される外リンク２６と、両側の内プレート２２とブッシュ２３とローラー２４とで形成される内リンク２７とを形成される。そして、外リンク２６と内リンク２７とは、交互にずれた状態で配置される。

隣り合った内プレート２２と外プレート２１とは、ピン２５で連結される。そして、ピン２５の両端部は、外プレート２１に設けられた取付穴２１ａに貫通させる。ピン２５の、外プレート２１から突出した両端部は、かしめられることによって、内プレート２２と外プレート２１とは、ピン２５を回転軸として、互いに回転可能な状態で接続される。

タイミングチェーン２０は、隣接するローラー２４の間に、クランクスプロケット１８とカムスプロケット１６，１７の歯が噛み合うことによって、図１に示した走行経路を移動して、クランク軸１３の回転力を吸気カム軸１４および排気カム軸１５に伝達する。

（タイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造）
図３を用いて、タイミングチェーン２０とチェーンガイド４０との接触構造を説明する。図３は、本開示の第１の実施形態のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。

図３に示すように、チェーンガイド４０の、タイミングチェーン２０が接触する側の表面には、凸部５０が形成される。凸部５０は、タイミングチェーン２０の移動方向に沿って、等しい幅ｗｂおよび等しい高さｈａで形成される。なお、タイミングチェーン２０およびチェーンガイド４０は、エンジンオイルで潤滑されている。

図３のＡ－Ａ断面図に示すように、凸部５０の高さｈａは、当該高さｈａとローラー２４の半径ｒａとの和が、外プレート２１の外周とローラー２４の中心との距離ｄａ、および内プレート２２の外周とローラー２４の中心との距離ｄｂよりも大きく形成される。即ち、凸部５０の高さｈａは、ｈａ＋ｒａ＞ｄａかつｈａ＋ｒａ＞ｄｂとなるように形成される。

また、図３のＡ－Ａ断面図に示すように、凸部５０の幅ｗｂは、ローラー２４の幅ｗａよりも小さく形成される。即ち、ｗｂ＜ｗａとなるように形成される。

したがって、図３のＢ－Ｂ断面図に示すように、チェーンガイド４０の凸部５０は、ローラー２４と確実に回転接触する。そして、外プレート２１の外周および内プレート２２の外周は、チェーンガイド４０に接触しない。

なお、図１には図示しないが、チェーンガイドは、カムスプロケット１６とカムスプロケット１７の間の上方に設けてもよい。この位置に設定されるチェーンガイドは、特に、トップガイドとも呼ばれる。

また、前述したように、図１において、タイミングチェーン２０の外プレート２１とチェーンアーム４８とは、摺動接触させる。

（第１の実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係るタイミングチェーン２０（チェーン）の移動構造は、複数のローラー２４と、当該複数のローラー２４の両端に設置されて、複数のローラー２４を回転可能に支持する複数の外プレート２１および内プレート２２（プレート）と、を連結したタイミングチェーン２０（チェーン）を、当該タイミングチェーン２０の移動経路を形成するチェーンガイド４０（ガイド部材）に沿ってガイドするチェーンの移動構造であって、ローラー２４が、チェーンガイド４０に対して回転接触する。したがって、タイミングチェーン２０とチェーンガイド４０との間のフリクションを低減させることができる。

また、本実施形態に係るタイミングチェーン２０（チェーン）の移動構造において、チェーンガイド４０（ガイド部材）は、凸部５０を備えて、凸部５０の高さｈａは、凸部５０の高さｈａとローラー２４の半径ｒａとの和が、外プレート２１および内プレート２２（プレート）の外周とローラー２４の中心との距離ｄａ，ｄｂよりも大きくなるように形成される。したがって、ローラー２４がチェーンガイド４０（ガイド部材）に対して確実に回転接触するため、タイミングチェーン２０とチェーンガイド４０との間のフリクションを低減させることができる。

また、本実施形態に係るタイミングチェーン２０（チェーン）の移動構造において、ローラー２４の幅ｗａは、凸部５０の幅ｗｂよりも小さい。したがって、タイミングチェーン２０を安定して走行させることができる。

なお、本開示に係るチェーンの移動構造は、タイミングチェーン２０の移動構造のみならず、例えば、二輪車のチェーンの移動構造等にも適用することが可能である。

（第１の実施形態の変形例）
図４を用いて、第１の実施形態の変形例について説明する。図４は、タイミングチェーンとチェーンガイドとの別の接触構造の一例を示す図である。

タイミングチェーン２０が備えるローラー２４の形状は円筒状に制限されない。例えば図４（ａ）に示すタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造において、ローラー２４ａは、中央付近が膨らんだ樽型形状を有する。そして、ローラー２４ａと回転接触するチェーンガイド４３（ガイド部材）の凸部５０ａは、図４（ａ）に示すように、ローラー２４ａの側面と面接触するように、凹面形状に形成される。

また、図４（ｂ）に示すタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造において、ローラー２４ｂは、中央付近が凹んだ糸巻き型形状を有する。そして、ローラー２４ｂと回転接触するチェーンガイド４４（ガイド部材）の凸部５０ｂは、図４（ｂ）に示すように、ローラー２４ｂの側面と面接触するように、凸面形状に形成される。

このような形状のローラー２４を用いた場合であっても、前述したのと同様に、タイミングチェーン２０とチェーンガイド４３，４４との間のフリクションを低減させることができる。

（第２の実施形態）
次に、図５を用いて、本開示の第２の実施形態について説明する。図５は、本開示の第２の実施形態のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。

第２の実施形態のタイミングチェーン２０ａは、タイミングチェーン２０と同じ構造を有するが、ローラー２４の代わりにローラー２４ｃを備える点が異なる。ローラー２４ｃは、タイミングチェーン２０が備えるローラー２４に比べて半径が大きく、タイミングチェーン２０ａを側面から見ると、図５に示すように、ローラー２４ｃの一部が外プレート２１の外周から飛び出して見える。そして、ローラー２４ｃは、平板状のチェーンガイド４１と回転接触する。なお、タイミングチェーン２０ａは、本開示におけるチェーンの一例である。また、チェーンガイド４１は、本開示におけるガイド部材の一例である。

図５のＣ－Ｃ断面図に示すように、ローラー２４ｃは、半径ｒｂを有する。そして、半径ｒｂは、外プレート２１の外周とローラー２４ｃの中心との距離ｄａ、および内プレート２２の外周とローラー２４ｃの中心との距離ｄｂよりも大きくなるように形成される。

そして、図５のＤ－Ｄ断面図に示すように、ローラー２４ｃは、平板状のチェーンガイド４１と回転接触する。そして、このとき、外プレート２１の外周および内プレート２２の外周は、チェーンガイド４１に接触しない。

なお、タイミングチェーン２０ａにあっては、隣接するローラー２４ｃの外周面の間隔が、タイミングチェーン２０における隣接するローラー２４の外周面の間隔と比べて狭くなる。したがって、タイミングチェーン２０ａを利用する場合には、タイミングチェーン２０ａが噛み合うクランクスプロケット１８と、カムスプロケット１６，１７の歯は、当該歯が、隣接するローラー２４ｃの外周面の間に確実に噛み込むように設計される。

（第２の実施形態の作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係るタイミングチェーン２０ａ（チェーン）の移動構造において、ローラー２４ｃの半径ｒｂは、外プレート２１および内プレート２２（プレート）の外周とローラー２４ｃの中心との距離よりも大きく形成されて、ローラー２４ｃが、チェーンガイド４１（ガイド部材）と回転接触する。したがって、タイミングチェーン２０ａとチェーンガイド４１との間のフリクションを低減させることができる。

（第２の実施形態の変形例）
次に、図６を用いて、本開示の第２の実施形態の変形例について説明する。図６は、本開示の第２の実施形態の変形例のタイミングチェーンとチェーンガイドとの接触構造の一例を示す図である。

図６は、前記したタイミングチェーン２０ａ（チェーン）とチェーンガイド４２（ガイド部材）とを組み合わせたチェーンの移動構造を示す。チェーンガイド４２の表面には、ローラー２４ｃが嵌まり込む凹部５２が形成される。

図６に示すように、凹部５２の幅ｗｃは、ローラー２４ｃの幅ｗａよりも大きく形成される。即ち、ｗｃ＞ｗａとなるように形成される。

また、凹部５２の深さｈｂは、当該深さｈｂと外プレート２１の外周とローラー２４ｃの中心との距離ｄａとの和、および深さｈｂと内プレート２２の外周とローラー２４ｃの中心との距離ｄｂとの和よりも、ローラー２４ｃの半径ｒｂの方が大きくなるように形成される。即ち、凹部５２の深さｈｂは、ｈｂ＋ｄａ＜ｒｂかつｈｂ＋ｄｂ＜ｒｂとなるように形成される。

したがって、ローラー２４ｃは、凹部５２の底面と回転接触する。そして、このとき、外プレート２１の外周および内プレート２２の外周は、チェーンガイド４２に接触しない。

（第２の実施形態の変形例の作用効果）
以上説明したように、本実施形態に係るタイミングチェーン２０ａ（チェーン）の移動構造において、チェーンガイド４２（ガイド部材）は、ローラー２４ｃが回転接触する凹部５２を備える。したがって、タイミングチェーン２０ａとチェーンガイド４２との間のフリクションを低減させることができる。

また、本実施形態に係るタイミングチェーン２０（チェーン）の移動構造において、ローラー２４ｃの幅ｗａは、凹部５２の幅ｗｃよりも小さい。したがって、タイミングチェーン２０ａとチェーンガイド４２との間のフリクションを低減させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ エンジン本体
１１ シリンダブロック
１２ シリンダヘッド
１３ クランク軸
１４ 吸気カム軸
１５ 排気カム軸
１６，１７ カムスプロケット
１８ クランクスプロケット
２０，２０ａ タイミングチェーン（チェーン）
２１ 外プレート（プレート）
２１ａ 取付穴
２２ 内プレート（プレート）
２３ ブッシュ
２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ローラー
２５ ピン
２６ 外リンク
２７ 内リンク
４０，４１，４２，４３，４４ チェーンガイド（ガイド部材）
４８ チェーンアーム
４９ チェーンテンショナ
５０，５０ａ，５０ｂ 凸部
５２ 凹部
ｄａ，ｄｂ 距離
ｈａ 高さ
ｈｂ 深さ
ｒａ，ｒｂ 半径
ｗａ，ｗｂ，ｗｃ 幅

Claims (6)

1. 複数のローラーと、当該複数のローラーの両端に設置されて、前記複数のローラーを回転可能に支持する複数のプレートと、を連結したチェーンを、当該チェーンの移動経路を形成するガイド部材に沿ってガイドするチェーンの移動構造であって、
   前記ローラーが、前記ガイド部材に対して回転接触する、
   チェーンの移動構造。
2. 前記ガイド部材は、凸部を備えて、
   前記凸部の高さは、当該凸部の高さと前記ローラーの半径との和が、前記プレートの外周と前記ローラーの中心との距離よりも大きくなるように形成される、
   請求項１に記載のチェーンの移動構造。
3. 前記ローラーの幅は、前記凸部の幅よりも小さい、
   請求項２に記載のチェーンの移動構造。
4. 前記ローラーの半径は、前記プレートの外周と前記ローラーの中心との距離よりも大きく形成されて、
   前記ローラーが、前記ガイド部材と回転接触する、
   請求項１に記載のチェーンの移動構造。
5. 前記ガイド部材は、前記ローラーが回転接触する凹部を備える、
   請求項４に記載のチェーンの移動構造。
6. 前記ローラーの幅は、前記凹部の幅よりも小さい、
   請求項５に記載のチェーンの移動構造。

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