JP3589650B2

JP3589650B2 - サイレントチェーン伝動機構

Info

Publication number: JP3589650B2
Application number: JP2001388291A
Authority: JP
Inventors: 豊永斉藤
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: US20030119614A1; JP2003184961A; US6908407B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイレントチェーンとスプロケット間で動力を伝達する伝動機構に関するものであって、特に、４サイクルエンジンのクランク軸からカム軸やバランサ軸を駆動するようなサイレントチェーン伝動機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すような４サイクルエンジンのクランク軸から吸気バルブ、排気バルブ、バランサなどを駆動する場合に用いられるサイレントチェーン伝動機構は、バルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａと、吸気バルブ用カム軸スプロケットＡ１２ａと、排気バルブ用カム軸スプロケットＡ１２ｂと、これらの間に掛け回されるバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａと、このバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａに張力を与えるテンショナ３０ａとで構成されるバルブ開閉タイミング伝動機構Ｍ１を備えているとともに、前記バルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａと同心状に軸支されたバランサ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ｂと、バランサ軸スプロケットＡ１３と、これらの間に掛け回されるバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂと、このバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂに張力を与えるテンショナ３０ｂとで構成されるバランサ伝動機構Ｍ２とを備えている。
【０００３】
そして、前記バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂは、打ち抜き加工された一対の噛み合い歯を有する複数のリンクプレート２１を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列２２が連結ピン２３で相互に指組み状に多数連結されている。
【０００４】
他方、このような吸気バルブと排気バルブは、バルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａが２回転すると、それぞれ１回作動するようになっている。そこで、クランク軸側の回転速度をカム軸側で１／２に減速する必要があり、吸気バルブ用カム軸スプロケットＡ１２ａと排気バルブ用カム軸スプロケットＡ１２ｂの歯数は、バルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａの歯数の２倍となるように設定されている。
【０００５】
また、バランサ軸は、クランク軸の高次不釣り合いを相殺するため、バランサ駆動用クランク軸が１回転すると２回転するようになっている。そこで、バランサ駆動用クランク軸側の回転速度をバランサ軸側で２倍に増速する必要があり、バランサ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ｂの歯数は、バランサ軸スプロケットＡ１３の歯数の２倍となるように設定されている。
【０００６】
そして、バルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａ、カム軸スプロケットＡ１２、バランサ軸スプロケットＡ１３には、同一の歯切り条件からなるインボリュート歯、すなわち、前述したようなサイレントチェーンのチェーン・ピッチと同一ピッチのホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りされたインボリュート歯が形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような従来のサイレントチェーン伝動機構に用いているバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂは、図５の（ａ）に示すように、リンクプレート２１を精密に打ち抜き加工しても打ち抜き加工時の打ち抜き振動などによって連結ピン孔２１ａの穿孔位置との間で僅かなズレ（Ａ＞Ｂ，Ｃ＜Ｄ）を生じ、図５の（ｃ）に示すように、必ずしもリンクプレート２１の各部位が左右対称（Ａ＝Ｂ，Ｃ＝Ｄ）とはならないため、チェーン組み立て時にこのような多数のリンクプレート２１を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合してリンク列２２を形成すると、図５の（ｂ）に示すように、チェーン幅方向に並列集合した全てのリンクプレート２１を投影したリンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）はリンク列２２を構成する個々のリンクプレート２１のプレート外形寸法（ｗ，ｈ）より僅かに大きくなる傾向がある。
【０００８】
そうすると、これらのサイレントチェーンのリンクプレート２１に打ち抜き加工された一対の連結ピン孔２１ａ間で設定されるチェーン・ピッチと同一ピッチのホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りされた最適な噛み合いを達成する筈のスプロケットであっても、図５の（ｂ）に示すように、リンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）が個々のリンクプレート２１のプレート外形寸法（ｗ，ｈ）より大きくなっている分（δｗ，δｈ）だけ、サイレントチェーン伝動時におけるサイレントチェーンとスプロケットとの噛み合いが窮屈になって噛み合い不良を生じて振動や騒音を発生させたり、両者の噛み合い面に噛み合い干渉を生じて耐摩耗性を著しく低下させるという問題があった。
【０００９】
また、このような従来のサイレントチェーン伝動機構は、歯数の相異なるバルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａ、カム軸スプロケットＡ１２、バランサ軸スプロケットＡ１３のインボリュート歯を全て同一のホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切り加工しているため、これらのスプロケットにおいて最適な噛み合いを一律に達成することは至難の技であり、いずれかのスプロケットにおいて生じる噛み合い不良を回避することができず、この噛み合い不良が前述したような振動騒音や摩耗をより増大させるという問題があった。
【００１０】
特に、小歯数のバルブ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ａよりも巻き付くリンクプレート２１のリンク数が多い大歯数のカム軸スプロケットＡ１２や、バランサ軸スプロケットＡ１３より巻き付き角度が大きいバランサ駆動用クランク軸スプロケットＡ１１ｂでは、前述したような窮屈な噛み合いがより多く累積してサイレントチェーンが本来のチェーン走行ラインＬｃよりも外側に際立って大きく外れて走行することによって、騒音特性、振動特性、摩耗特性、走行安定性などで様々な悪影響を生じるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消して、サイレントチェーン組み立て時にリンクプレートが左右非対称であってもその表裏を問題視することなく表裏ランダムにチェーン幅方向に簡便に並列集合して組み立て負担と製作精度を軽減することができるとともに、スプロケットに設定されたチェーン走行ライン上を外れることなく正確に走行して、優れた騒音特性、振動特性、摩耗特性、走行安定性を発揮することができるサイレントチェーン伝動機構を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本請求項１に係る発明は、複数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによって相互に指組み状に連結されたサイレントチェーンと、前記サイレントチェーンのリンク列に形成された外側噛み合い面が最終的に着座状態で噛み合うスプロケットとを備えたサイレントチェーン伝動機構において、前記リンクプレートに配設した一対の連結ピン孔を基準位置として打ち抜き加工されたプレート外形寸法（ｗ，ｈ）が前記リンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく、前記リンク列のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）が前記スプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）に合致していることによって、前述した課題を解決するものである。
【００１３】
ここで、本発明におけるサイレントチェーンの「プレート外形寸法（ｗ，ｈ）」とは、リンクプレートの連結方向における最大両端幅ｗとリンクプレートの両外側噛み合い面の延長線が交差する点からチェーンピッチラインまでの最短距離ｈとで決定される外形寸法を意味し、「リンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）」とは、リンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク列の連結方向における最大両端幅Ｗとリンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク列の両外側噛み合い面の延長線が交差する点からチェーンピッチラインまでの最短距離Ｈとで決定される外形寸法を意味している。なお、「チェーンピッチライン」とは、リンクプレートに打ち抜き加工された連結ピン孔の中心を相互に結んだライン、若しくは、リンクプレートに挿通された連結ピンの中心を相互に結んだラインのことである。
【００１４】
また、本発明における「設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）」とは、サイレントチェーン伝動時にスプロケット歯面のチェーン走行ライン上において最終的に着座状態で噛み合うように設定されたサイレントチェーンの外形基準寸法を意味している。
【００１５】
さらに、本発明のサイレントチェーン伝動機構は、伝動時にサイレントチェーンのリンク列に形成された外側噛み合い面がスプロケットに対して噛み合った状態で着座するものを対象としているが、スプロケットとの噛み合い開始時にはリンク列に形成された外側噛み合い面、もしくは内側噛み合い面の何れで噛み合っても差し支えない。
【００１６】
【作用】
本発明のサイレントチェーン伝動機構に用いたサイレントチェーンは、リンクプレートに配設した一対の連結ピン孔を基準位置として打ち抜き加工されたプレート外形寸法（ｗ，ｈ）を前記リンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく、前記リンク列のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）がスプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）と合致していることによって、複数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによって相互に指組み状に連結されたサイレントチェーンであっても、スプロケットに設定されたチェーン走行ライン上を正確に走行して確実に噛み合う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のサイレントチェーン伝動機構の好ましい実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施例であるサイレントチェーン伝動機構のサイレントチェーンにおけるプレート外形寸法とリンク外形寸法と設計基準寸法との大小関係を示したものであって、（ａ）はリンクプレートの拡大図であり、（ｂ）はリンク列の拡大図である。図２は、サイレントチェーン伝動機構の噛み合い状態の概要を示したものであって、（ａ）は本実施例の噛み合い状態、（ｂ）は従来の噛み合い状態を示した図であり、図３は、図２の噛み合い状態を一部拡大した模式図であって、（ａ）は本実施例の噛み合い状態、（ｂ）は従来の噛み合い状態を示した図である。
【００１８】
まず、本実施例のサイレントチェーン伝動機構は、図４に示された従来の４サイクルエンジンに設置したサイレントチェーン伝動機構と基本的には同様なものであって、自動車エンジンの吸気バルブと排気バルブをクランク軸の２回転につき１回転作動させるためにバルブ駆動タイミング用サイレントチェーン２０ａによって動力伝達されるバルブ駆動用クランク軸スプロケット１１ａ、吸気バルブ・カム軸スプロケット１２ａ、排気バルブ・カム軸スプロケット１２ｂを備えて減速伝動するバルブ開閉タイミング伝動機構Ｍ１と、バランサをクランク軸の１回転につき２回転させるためにバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂによって動力伝達されるバランサ駆動用クランク軸スプロケット１１ｂ、バランサ軸スプロケット１３ａ、１３ｂを備えて増速伝動するバランサ伝動機構Ｍ２とを具備している。
【００１９】
そこで、本実施例のサイレントチェーン伝動機構で用いたバルブ駆動タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂについて以下のとおり詳説する。
前記バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂは、一対の噛み合い歯を有する複数のリンクプレート２１でリンク列２２を構成し、このリンク列２２を連結ピン２３で相互に指組み状に多数連結することによって、チェーン長手方向に全て同一の形状・構造に編成されており、噛み合い開始時にリンク列２２に形成された内側噛み合い面が噛み合って外側噛み合い面が最終的に着座状態で噛み合うようになっている。
【００２０】
そして、これらのバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂに編成される個々のリンクプレート２１は、図１の（ａ）に示すように、一対の連結ピン孔２１ａを基準位置としてブランク鋼板からシェービング加工、又は、ファインブランキング加工によって精密にそれぞれ打ち抜き加工され、さらに、このようにして得られたリンクプレート２１で構成されるリンク列２２は、図１の（ｂ）に示すように、多数のリンクプレート２１が表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合している。
【００２１】
ここで、前記リンクプレート２１は、プレート打ち抜き加工時に発生する打ち抜き振動、打ち抜き衝撃などによって、連結ピン孔２１ａの基準位置とプレート外形との間に僅かなズレ（Ａ＞Ｂ，Ｃ＜Ｄ）を生じて左右非対称となっており、個々のリンクプレート２１においてバラツキがあるが、このリンクプレート２１のプレート外形寸法（ｗ，ｈ）は、前記リンク列２２をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく（ｗ＜Ｗ，ｈ＜Ｈ）なっている。
そして、前記リンクプレート２１が表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合してなるリンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）は、前述したバルブ駆動用クランク軸スプロケット１１ａ、吸気バルブ・カム軸スプロケット１２ａ、排気バルブ・カム軸スプロケット１２ｂなどのスプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法Ｗｓ、すなわち、図２の（ａ）に示すように、サイレントチェーン伝動時にスプロケット歯面のチェーン走行ラインＬｃ上において最終的に着座状態で噛み合うように設定されたサイレントチェーンの外形基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）に合致（Ｗ＝Ｗｓ，Ｈ＝Ｈｓ）している。
【００２２】
次に、本実施例のサイレントチェーン伝動機構で用いた駆動用クランク軸スプロケット１１、カム軸スプロケット１２、バランサ軸スプロケット１３には、同一の歯切り条件からなるインボリュート歯、すなわち、前述したようなサイレントチェーンのチェーン・ピッチと同一ピッチのホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りされたインボリュート歯が形成されている。
【００２３】
このようにして構成された本実施例のサイレントチェーン伝動機構の基本的な噛み合い状態を図２乃至図３に基づいて説明すると、以下のとおりである。
複数のリンクプレート２１を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列２２が連結ピン２３によって相互に指組み状に連結されたバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂを用いても、リンクプレート２１のプレート外形寸法（ｗ，ｈ）が前記リンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく（ｗ＜Ｗ，ｈ＜Ｈ）、前記リンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）がスプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）と合致（Ｗ＝Ｗｓ，Ｈ＝Ｈｓ）しているため、図２の（ａ）に示すように、クランク軸スプロケット１１ａ、カム軸スプロケット１２などのスプロケットに設定されたチェーン走行ラインＬｃ上を正確に走行するとともに、図３の（ａ）に示すように、スプロケット歯面と確実に噛み合う。
【００２４】
特に、小歯数のクランク軸スプロケット１１ａより巻き付くリンクプレート２１のリンク数が多い大歯数のカム軸スプロケット１２や、巻き付き角度が大きいバランサ駆動用クランク軸スプロケット１１ｂであっても、同一の歯切り条件からなるインボリュート歯、すなわち、前述したようなサイレントチェーンのチェーン・ピッチと同一ピッチのホブ・ピッチを有するホブ・カッターで歯切りされたインボリュート歯が形成されており、更に、前述したように、リンク列２２のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）がスプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）と合致しているので、図２の（ｂ）に示す従来のバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａやバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂのように窮屈な噛み合いがより多く累積して本来のチェーンピッチラインＬｃよりもδｌ分だけ外側に外れて走行するようなことがなく、また、図３の（ｂ）に示すようにスプロケット歯面との噛み合い不良や過度の噛み合い干渉Ｘを起こすこともない。
【００２５】
以上のようにして得られた本実施例のサイレントチェーン伝動機構は、従来のサイレントチェーン伝動機構と比較すると、複数のリンクプレート２１を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列２２が連結ピン２３によって相互に指組み状に連結されたバルブ開閉タイミング用サイレントチェーン２０ａとバランサ駆動用サイレントチェーン２０ｂであっても、スプロケット歯面に設定されたチェーンピッチラインＬｃ上を外れることなく正確に走行することができ、優れた騒音特性、振動特性、摩耗特性、走行安定性を発揮することができ、その効果は甚大である。
【００２６】
なお、上述した本発明の一実施例であるサイレントチェーン伝動機構については、バルブ開閉タイミング伝動機構Ｍ１と、バランサ駆動用クランク軸スプロケット１１ｂ、バランサ軸スプロケット１３ａ、１３ｂを備えて増速伝動するバランサ伝動機構Ｍ２とを具備した機構を対象にして説明したが、本発明の他の実施例であるサイレントチェーン伝動機構が、バランサ伝動機構Ｍ２以外のオイルポンプ等の補機駆動用伝動機構を組み合わせた機構であっても、同様な作用効果が達成されることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のサイレントチェーン伝動機構に用いたサイレントチェーンは、リンクプレートに配設した一対の連結ピン孔を基準位置として打ち抜き加工されたプレート外形寸法（ｗ，ｈ）が前記リンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく、前記リンク列のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）がスプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）と合致していることによって、前記サイレントチェーンのリンク列がスプロケットと確実に噛み合うため、従来のサイレントチェーンが生じたような噛み合い不良や歯飛び等の不具合を回避することができ、スプロケットに設定されたチェーン走行ライン上を正確に走行して低騒音と低振動の噛み合いを実現でき、しかも、サイレントチェーン組み立て時にリンクプレートが左右非対称であってもその表裏を問題視することなく表裏ランダムにチェーン幅方向に簡便に並列集合して組み付けることができるので、サイレントチェーンの組み立て負担とその製作精度が軽減され、チェーン生産性が著しく向上する。
【００２８】
特に、小歯数のスプロケットより巻き付くリンクプレートのリンク数が多い大歯数のスプロケットや巻き付き角度が大きいスプロケットであっても、同一の歯切り条件からなるインボリュート歯が形成されており、リンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）がスプロケットと正規の着座状態で噛み合うための設定基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）と合致していることによって、スプロケットがサイレントチェーンのリンク列を確実かつ円滑に受け入れるので、従来のような窮屈な噛み合いがより多く累積してサイレントチェーンが本来のチェーン走行ラインよりも外側に外れて走行するようなことがなく、最適な噛み合いを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるサイレントチェーン伝動機構のサイレントチェーンにおけるプレート外形寸法とリンク外形寸法と設計基準寸法との大小関係を示したものであって、（ａ）はリンクプレートの拡大図であり、（ｂ）はリンク列の拡大図。
【図２】サイレントチェーン伝動機構の噛み合い状態の概要を示したものであって、（ａ）は本実施例の噛み合い状態、（ｂ）は従来の噛み合い状態を示した図。
【図３】図２の噛み合い状態を一部拡大した模式図であって、（ａ）は本実施例の噛み合い状態、（ｂ）は従来の噛み合い状態を示した図。
【図４】サイレントチェーン伝動機構の全体概要図。
【図５】従来のサイレントチェーンにおけるプレート外形寸法とリンク外形寸法との大小関係を示した図。
【符号の説明】
１１ａ，Ａ１１ａ・・・バルブ駆動用クランク軸スプロケット
１１ｂ，Ａ１１ｂ・・・バランサ軸駆動用クランク軸スプロケット
１２ａ，Ａ１２ａ・・・吸気バルブ用カム軸スプロケット
１２ｂ，Ａ１２ｂ・・・排気バルブ用カム軸スプロケット
１３，Ａ１３・・・バランサ軸スプロケット
２０ａ・・・バルブ開閉タイミング用サイレントチェーン
２０ｂ・・・バランサ駆動用サイレントチェーン
２１・・・リンクプレート
２１ａ・・・連結ピン孔
２２・・・リンク列
２３・・・連結ピン
３０ａ・・・テンショナ
３０ｂ・・・テンショナ
Ｌｃ・・・チェーン走行ライン
Ｌａ・・・チェーンピッチライン
Ｘ・・・噛み合い干渉

Claims

複数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列が連結ピンによって相互に指組み状に連結されたサイレントチェーンと、前記サイレントチェーンのリンク列に形成された外側噛み合い面が最終的に着座状態で噛み合うスプロケットとを備えたサイレントチェーン伝動機構において、
前記リンクプレートに配設した一対の連結ピン孔を基準位置として打ち抜き加工されたプレート外形寸法（ｗ，ｈ）が前記リンク列をチェーン幅方向に投影して輪郭されるリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）より小さく、前記リンク列のリンク外形寸法（Ｗ，Ｈ）が前記スプロケットと正規に噛み合うための設計基準寸法（Ｗｓ，Ｈｓ）に合致していることを特徴とするサイレントチェーン伝動機構。