JP3707397B2 - サイレントチェーン用スプロケットおよびこれを用いた内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の動弁装置等に用いられるサイレントチェーン式伝達装置、特にそのスプロケットの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば内燃機関の動弁装置においては、近年、タイミングベルトよりも信頼性に優れ、かつ同時に、ローラチェーンに比べて静粛性に優れたサイレントチェーン式の伝達装置が多く採用される傾向にある（例えば特開２００１−２７１０９号公報等参照）。
【０００３】
図９および図１０は、一般的なサイレントチェーン１の構成を示しており、図示するように、サイレントチェーン１は、スプロケット２の外周の歯３に噛み合う複数の主リンクプレート４を、連結ピン５でもって長手方向に交互に連結した構成となっている。各主リンクプレート４は、基本的に同一の形状をなすもので、一対の山部の間に谷部が形成されており、それぞれの山部の位置に、上記連結ピン５が貫通する貫通孔が設けられている。そして、複数の主リンクプレート４を積層してなるサイレントチェーン１の両側には、谷部を具備しない形状をなすガイドリンクプレート６がそれぞれ配置されており、主リンクプレート４と同様に、連結ピン５によって連結されている。この一対のガイドリンクプレート６の内側の間隔は、図示するように、スプロケット２の歯３の歯幅よりも極僅かだけ大きく設定されており、歯３の歯幅方向の側面に各ガイドリンクプレート６がそれぞれ対向するようになっている。このガイドリンクプレート６によって、サイレントチェーン１はスプロケット２に対し正しく案内され、サイレントチェーン１の歯幅方向のずれ、ひいてはスプロケット２からの脱落が防止される。
【０００４】
また、上記のようにガイドリンクプレート６が設けられていることから、サイレントチェーン１とスプロケット２との噛み合い時における歯３の歯先とガイドリンクプレート６との干渉を回避するために、歯先の両側に、図示するように、適宜な面取部７がそれぞれ形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように歯３の両側に面取部７を切欠形成すると、その分だけ、スプロケット２とサイレントチェーン１との実質的な噛み合い接触面積が減少するので、接触時の面圧が高くなる、などの点で好ましくない。しかし、その反面、面取部７が過度に小さいと、過渡的に、歯先側面とガイドリンクプレート６との干渉が発生することがある。
【０００６】
例えば、内燃機関のカムシャフトに設けたスプロケット２をサイレントチェーン１で駆動する構成においては、シリンダヘッドの軸受部から前方へ突出したカムシャフトの前端部にスプロケット２が取り付けられ、いわば片持ち状態に支持されていることから、サイレントチェーン１の張力によって、スプロケット２がサイレントチェーン１の内周側に傾く、という現象が発生する。特に、サイレントチェーン１には、内燃機関の回転変動やカムシャフトの駆動トルクが作用することから、その張力は常時大きく変動しており、この変動に伴って、軸受部のクリアランスやカムシャフトの曲げ変形により、スプロケット２が過渡的に比較的大きく傾くのである。そして、このようにスプロケット２が傾斜していると、図１１に示すように、サイレントチェーン１の走行経路に対しスプロケット２外周部が斜めに片寄ったものとなり、一方のガイドリンクプレート６と歯先の一方の側面とが干渉してしまう。なお、図中に干渉領域を斜線を施して示す。
【０００７】
サイレントチェーン１の張力に起因するスプロケット２の傾斜の方向は定まっているので、上記のようなガイドリンクプレート６と歯先との干渉は、常にスプロケット２の一方の側で生じる。そのため、スプロケット２やガイドリンクプレート６の偏摩耗が問題となる。また、このような干渉が生じている状況では、噛み合い時に大きな騒音を発生する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、スプロケットの歯先の面取部の大きさを、張力による該スプロケットの傾斜を考慮して、非対称なものとした。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、複数枚の主リンクプレートの両側にそれぞれガイドリンクプレートを配置してなるサイレントチェーンが巻き掛けられるサイレントチェーン用スプロケットにおいて、歯先の両側に、上記ガイドリンクプレートとの干渉を避けるための面取部がそれぞれ設けられているとともに、サイレントチェーンの張力によるスプロケットの傾斜に対し、サイレントチェーンとの噛み合い点におけるスプロケット外周部の軸方向の変位方向と同じ側となる一方の面取部が、他方の面取部よりも大きく形成されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の面取部は、テーパ状の直線、あるいは適宜な曲率の円弧、さらにはより複雑な曲線、等の適宜な形状とすることができるが、いずれの場合でも、一方の面取部が他方の面取部よりも大きい。より具体的には、小さい方の面取部と対称形状の面取部を想定したときに、この仮想の面取部を全て含み、かつこれよりも大きな範囲のものとして、一方の面取部が設けられている。
【００１１】
スプロケットがサイレントチェーンの張力によって傾斜すると、該スプロケットの外周部は、その傾斜に伴って軸方向へ変位する。つまり、周方向のある点では前方へ変位し、これと１８０°離れた反対側の点では後方へ変位する。このとき、サイレントチェーンとの噛み合い点に着目すると、この噛み合い点が例えば前方へ変位すると、正規位置を走行しようとするサイレントチェーンに対しては、その前方に位置するガイドリンクプレートとの間で干渉が生じやすくなる。従って、このような場合には、前方となる側の面取部を大きく形成しておくことで、干渉が回避される。逆に、噛み合い点が後方へ変位するのであれば、正規位置を走行しようとするサイレントチェーンに対しては、その後方に位置するガイドリンクプレートとの間で干渉が生じやすくなるので、このような場合には、後方となる側の面取部を大きく形成しておくことで、干渉を回避できる。
【００１２】
また請求項２に係る発明は、このようなスプロケットを利用した内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置に関するものであって、請求項１記載のスプロケットが被駆動用スプロケットとして設けられており、他の駆動用スプロケットとの間に、サイレントチェーンが巻き掛けられている。このような構成では、サイレントチェーンの張力によって被駆動用スプロケットがチェーン内周側へ傾くが、その傾斜を考慮して面取部を非対称とすることで、干渉を回避できる。
【００１３】
さらに請求項３に係る発明は、例えばＤＯＨＣ型動弁装置あるいはＶ型内燃機関等に好適なように、上記被駆動用スプロケットを２つ備えており、他の駆動用スプロケットとの三者の間に、サイレントチェーンが巻き掛けられている。このような構成では、やはり、サイレントチェーンの張力によって被駆動用スプロケットがそれぞれチェーン内周側へ傾くが、それぞれの噛み合い点での傾斜を考慮して面取部を非対称とすることで、干渉を回避できる。
【００１４】
より具体的な請求項４の発明においては、内燃機関の本体部から突出するように回転自在に支持された２本の回転軸の先端部にそれぞれ上記被駆動用スプロケットが取り付けられており、これらのスプロケットの前面側の面取部がそれぞれ後面側の面取部よりも大きく形成されている。
【００１５】
また請求項５に係る内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置においては、上記サイレントチェーンは、相対的に大きな面取部に対応する一方の側のガイドリンクプレートが、他方のガイドリンクプレートに比べて、スプロケット内周側へ長く形成されている。すなわち、面取部を大きくすると、噛み合いの初期における歯側面との間の隙間は大きくなる。しかもスプロケットが張力により傾斜した状態では、大きな面取部を有する側において、その傾斜に伴い、歯とサイレントチェーンとの噛み合いの深さが相対的に浅くなる。このような現象に対し、本発明のようにガイドリンクプレートを延長することで、スプロケットが傾斜した状態でも確実にサイレントチェーンを案内することが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】
この発明によれば、スプロケットの歯先の面取部を、チェーン張力によるスプロケットの噛み合い点での傾斜方向に対応して予め非対称としておくことにより、面取部の形成に伴う噛み合い接触面積の減少を最小限にしつつ、スプロケットの傾斜によるガイドリンクプレートとの干渉を確実に回避できる。従って、この干渉に伴う噛み合い騒音の発生やガイドリンクプレートの偏摩耗等を防止できる。
【００１７】
また、請求項５のように、面取部が大となる方のガイドリンクプレートを長くすることで、スプロケットが傾斜した状態においても、チェーンの走行安定性を高く確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、この発明に係るスプロケット２の要部をサイレントチェーン１とともに示している。特に、スプロケット２がチェーン張力によって傾斜した状態を示している。なお、サイレントチェーン１は、前述したように複数枚の主リンクプレートを重ねて連結することで構成されているが、図１では全体の外形のみを模式的に示してある。
【００２０】
図示するように、スプロケット２の歯３は、その歯先の両側に面取部７ａ，７ｂを備えているが、本発明においては、これらの面取部７ａ，７ｂが非対称となっており、面取部７ａに比べて面取部７ｂの方が大となっている。具体的には、面取部７ａは、歯元部側面８に接する半径Ｒａの円弧からなり、歯先における切欠量がｄである。また、面取部７ｂは、歯元部側面８に接する半径Ｒｂの円弧からなり、歯先における切欠量がｅである。そして、Ｒａ＜Ｒｂで、かつｄ＜ｅの関係となっている。
【００２１】
この例では、スプロケット２が張力により傾斜したときに、噛み合い点におけるスプロケット２外周部は、図示するように、図の下方へ変位する。しかしながら、上記のように、予め面取部７ｂを大きく設定しておくことで、図下方のガイドリンクプレート６との干渉が確実に回避される。
【００２２】
図２は、面取部７ｂの異なる実施例を示している。この面取部７ｂは、歯元部側面８に接する半径Ｒｃの円弧からなるが、歯先における切欠量は、小さな面取部７ａの切欠量と等しいｄとなっている。そして、Ｒａ＜Ｒｃの関係がある。なお、図１の実施例と比較した場合、Ｒａ＜Ｒｂ＜Ｒｃであることが望ましい。このような構成においても、面取部７ｂは、他方の面取部７ａを対称としたものよりも大きな領域を占めることになる。
【００２３】
図３は、上記のように構成されたスプロケット２と組み合わされるサイレントチェーン１を改良した実施例を示しており、上記の面取部７ｂ側となるガイドリンクプレート６ｂが、他方の側のガイドリンクプレート６ａに比べて、スプロケット２内周側へ長く延長されている。図４は、各々のガイドリンクプレート６ａ，６ｂを対比して示したものである。このようにガイドリンクプレート６ｂを長く形成することで、大きな面取部７ｂを有していても過度の遊びを生じることがなくなり、サイレントチェーン１の走行安定性が向上する。また、スプロケット２が張力で傾斜した状態でも、サイレントチェーン１が確実に案内される。
【００２４】
図５は、内周側および外周側の双方にスプロケットを噛み合わせるようにしたサイレントチェーン１に用いられるガイドリンクプレート６ａ，６ｂの例を示しており、図４と同様に、面取部７ｂの側となるガイドリンクプレート６ｂが他方のガイドリンクプレート６ａに比べて、チェーン内周側へ長く形成されている。なお、各ガイドリンクプレート６ａのチェーン外周側つまり背面側には、チェーン外周側のスプロケットと噛み合うための山部９および谷部１０が形成されている。
【００２５】
次に、図６は、この発明を内燃機関の動弁装置におけるサイレントチェーン式伝達装置に適用した実施例を示している。この伝達装置は、下方に駆動用スプロケットであるクランクスプロケット１１が位置するとともに、上方に、被駆動用スプロケットである一対のカムスプロケット２が配置され、これらの三者の間に、サイレントチェーン１が巻き掛けられている。なお、クランクスプロケット１１は、図の時計回り方向に回転し、従って、その回転方向に沿ってサイレントチェーン１が走行する。また、クランクスプロケット１１とカムスプロケット２との間に、それぞれチェーンガイド１２，１３が設けられているとともに、一対のカムスプロケット２の間にもチェーンガイド１４が設けられている。なお、チェーンの緩み側となるチェーンガイド１２は、可動式の構成であり、適宜な張力を付与するように、油圧テンショナ１５を上部に備えている。このようなチェーンの配置において、カムスプロケット２の噛み合い点は、それぞれＡ点およびＢ点となる。
【００２６】
上記のカムスプロケット２は、それぞれ図示せぬカムシャフトの前端部に取り付けられており、カムシャフトの軸受部からいわゆる片持ち状に突出した形となっているので、サイレントチェーン１の張力によって、図６に矢印Ｆで示すように、それぞれチェーン内周側へ傾くことになる。
【００２７】
図７は、噛み合い点Ａにおけるカムスプロケット２の傾斜状態を、図６に矢印Ｘで示す左下側から、より詳しくは、噛み合い点Ａにおけるサイレントチェーン１走行方向に対し垂直な方向から、見たものとして示している。従って、図７の右方が機関前方となる。ここで、カムスプロケット２の傾斜に伴う噛み合い点Ａの軸方向の変位に着目すると、図から明らかなように、図７の右方つまり機関前方へ変位する。つまり、カムスプロケット２に対するチェーン巻き付け角が１８０°を超えない一般的な構成であれば、力Ｆの方向に沿って機関前方へ変位しようとする１８０°の範囲内に噛み合い点Ａが含まれる位置関係になることから、噛み合い点Ａは必ず機関前方へ変位することとなる。そのため、このような張力による傾斜が発生したときには、スプロケット２の前面２ａ側で歯先とガイドリンクプレート６とが干渉する虞がある。従って、サイレントチェーン１の回転方向に沿って最初の噛み合い点となるＡ点に対応するカムスプロケット２（図６左側のカムスプロケット２）については、前面２ａ側の面取部を後面２ｂ側の面取部よりも相対的に大きく形成する必要がある。なお、図中の線Ｌは、サイレントチェーン１の走行中心線を示す。
【００２８】
また、図８は、噛み合い点Ｂにおけるカムスプロケット２の傾斜状態を、図６に矢印Ｙで示す上方から、つまり噛み合い点Ｂにおけるサイレントチェーン１走行方向に対し垂直な方向から、見たものとして示している。従って、図８の下方が機関前方となる。このカムスプロケット２の傾斜に伴う噛み合い点Ｂの軸方向の変位に着目すると、カムスプロケット２のほぼ最上部に位置する噛み合い点Ｂは、図８の下方つまり機関前方へ変位する。そのため、このような張力による傾斜が発生したときには、スプロケット２の前面２ａ側で歯先とガイドリンクプレート６とが干渉する虞がある。従って、噛み合い点Ｂに対応するカムスプロケット２（図６右側のカムスプロケット２）についても、前面２ａ側の面取部を後面２ｂ側の面取部よりも相対的に大きく形成する必要がある。なお、図中の線Ｌは、サイレントチェーン１の走行中心線を示す。
【００２９】
ここで、図６左側のカムスプロケット２と右側のカムスプロケット２とで、必ずしも、同一の面取部の大きさとする必要はなく、噛み合い点Ａにおける傾斜の影響の程度、噛み合い点Ｂにおける傾斜の影響の程度、をそれぞれ勘案して、全面２ａおよび後面２ｂの面取部の大きさを設定することが、より望ましい。
【００３０】
なお、この発明は、上記のようにクランクスプロケットからカムスプロケットを直接駆動する動弁機構のみならず、中間のスプロケットを介して駆動力を順次伝達する２ステージ型の動弁機構にも適用することが可能である。また、動弁機構以外の補機の駆動等のための伝達装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るスプロケットの要部をサイレントチェーンとともに示す要部拡大図。
【図２】面取部の形状を変更した実施例を示す図１と同様の要部拡大図。
【図３】一方のガイドリンクプレートを長くした実施例を示すチェーンの断面図。
【図４】それぞれのガイドリンクプレートを対比して示す平面図。
【図５】外周側でも噛み合うサイレントチェーンに用いられるガイドリンクプレートの例を示す図４と同様の平面図。
【図６】内燃機関の動弁機構に用いたサイレントチェーン式伝達装置全体の正面図。
【図７】噛み合い点Ａを示す図６の矢印Ｘ方向から見た説明図。
【図８】噛み合い点Ｂを示す図６の矢印Ｙ方向から見た説明図。
【図９】一般的なサイレントチェーンの平面図。
【図１０】同じく断面図。
【図１１】スプロケットの傾斜に伴う干渉の説明図。
【符号の説明】
１…サイレントチェーン
２…スプロケット
６，６ａ，６ｂ…ガイドリンクプレート
７，７ａ，７ｂ…面取部

Claims (5)

1. 複数枚の主リンクプレートの両側にそれぞれガイドリンクプレートを配置してなるサイレントチェーンが巻き掛けられるサイレントチェーン用スプロケットにおいて、歯先の両側に、上記ガイドリンクプレートとの干渉を避けるための面取部がそれぞれ設けられているとともに、サイレントチェーンの張力によるスプロケットの傾斜に対し、サイレントチェーンとの噛み合い点におけるスプロケット外周部の軸方向の変位方向と同じ側となる一方の面取部が、他方の面取部と対称形状の面取部を想定したときにこの仮想の面取部を全て含みかつこれよりも大きな範囲を占めるように、他方の面取部よりも大きく形成されていることを特徴とするサイレントチェーン用スプロケット。
2. 請求項１記載のスプロケットが被駆動用スプロケットとして設けられており、他の駆動用スプロケットとの間に、サイレントチェーンが巻き掛けられていることを特徴とする内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置。
3. 上記被駆動用スプロケットを２つ備え、他の駆動用スプロケットとの三者の間に、サイレントチェーンが巻き掛けられていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置。
4. 内燃機関の本体部から突出するように回転自在に支持された２本の回転軸の先端部にそれぞれ上記被駆動用スプロケットが取り付けられており、これらのスプロケットの前面側の面取部がそれぞれ後面側の面取部よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置。
5. 上記サイレントチェーンは、相対的に大きな面取部に対応する一方の側のガイドリンクプレートが、他方のガイドリンクプレートに比べて、スプロケット内周側へ長く形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の内燃機関のサイレントチェーン式伝達装置。

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