JP4846820B2

JP4846820B2 - チェーン

Info

Publication number: JP4846820B2
Application number: JP2009099675A
Authority: JP
Inventors: 敏彦宮澤; 豊永斉藤
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: US8469845B2; CN101865241B; JP2010249240A; US20100267504A1; DE102010013572B4; DE102010013572A1; KR20100114823A; CN101865241A; KR101411147B1

Description

本発明は、産業用機械等の動力伝達機構あるいは搬送機械などのチェーン伝動装置に使用される低フリクションチェーンに関し、特に、自動車エンジンのタイミングドライブシステムのチェーンに適した低フリクションチェーンに関するものである。

一般に、自動車、産業用機械等の動力伝達機構あるいは搬送機械などには、駆動側スプロケットと従動側スプロケットに掛架されたチェーンによって動力を伝達する伝動装置が備えられている。
例えば、自動車のエンジンには、クランクスプロケット（駆動側スプロケット）とカムスプロケット（従動側スプロケット）に掛架されたチェーンにより動力を伝達するタイミングドライブシステムが備えられ、このチェーンはガイド、テンショナレバー等のガイド部材に摺接している。

これらのチェーンは、一対のピン孔が形成された複数のリンクプレートをチェーン長手方向にずらして該一対のピン孔にそれぞれ挿入された連結ピンにより屈曲自在に連結されてなり、リンクプレートの上下の少なくとも一方の端縁がガイド、テンショナレバー等の案内部材に摺接案内されるように形成されている。

そして、該リンクプレートの端縁と案内部材との摺接抵抗を低減するために、リンクプレートの案内部材に摺接する端縁を凸状に湾曲させて、摺接面積を小さくするとともに、潤滑剤に動圧を発生させるようにしたチェーンが公知である（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１３７１４７号公報（第４乃至６頁、図１、図３）

この公知のチェーン５００は、図１０に示すように、内リンクプレート５１０および外リンクプレート５２０の案内部材に摺接する端縁５１１、５２１がそれぞれ同様に凸状に湾曲しており、該凸状端縁５１１、５２１の最も突出した部分が案内部材（図示せず）に摺接して走行することにより、摺接面積が小さくなるとともに、案内部材と凸状端縁５１１、５２１の摺接部分の前方に楔状の空間が生じ、チェーン５００の走行によりくさび膜効果が生じてクエット流れが発生し潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗を低減するように構成されている。

しかしながら、公知のチェーン５００は、リンクプレート５１０、５２０が左右対称形状であり、凸状端縁５１１、５２１の最も突出した部分がリンクプレート５１０、５２０のチェーン走行方向中央に存在し、すべてのリンクプレート５１０、５２０が案内部材と摺接するため、常に同じ個所が摺接することとなり、凸状端縁５１１、５２１の摩耗量が増加するという問題があった。

また、張力変動や摩耗の発生や、摩耗粉や塵埃等の混入に対して、摺動個所が常に同じあることにより、振動や接触騒音が発生しやすいという問題があった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、摺接面積を小さくし、潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗を低減するとともに、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減し、張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても振動や接触騒音の発生を低減したチェーンを提供することである。

本請求項１に係る発明は、前後に連結孔を備えた多数のリンクプレートが回動可能に連結され、該リンクプレートの少なくとも一方の端縁が案内部材に摺接案内されるチェーンにおいて、少なくとも１つの前記リンクプレートが、摺接案内される端縁を連続的な曲線状に形成されるとともに、前後の連結孔の中心を結ぶ線と端縁との距離が前後の連結孔の中間点以外の位置で最も大きくなる前後非対称形状であり、前記前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される端縁が、ローラーチェーンまたはブシュチェーンのリンクプレートの上下方向両端縁であることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたチェーンの構成に加えて、前記前後非対称形状のリンクプレート以外のリンクプレートが、端縁が案内部材に摺接しない形状であり、前記前後非対称形状のリンクプレートとそれ以外のリンクプレートが、チェーンの走行方向交互に配置されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたチェーンの構成に加えて、前記前後非対称形状のリンクプレートが、前後の連結孔の中心を結ぶ線と該端縁との距離の最も大きくなる部分をチェーンの走行方向の後方に位置するように配置されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１に記載されたチェーンの構成に加えて、前記リンクプレートが、すべて前後非対称形状のリンクプレートからなり、該前後非対称形状のリンクプレートが、チェーンの走行方向交互に前後逆向きに配置されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたチェーンの構成に加えて、前記前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される連続的な曲線状の端縁が、円弧状に形成されていることにより、前記課題をさらに解決するものである。

本発明のチェーンは、前後に連結孔を備えた多数のリンクプレートが回動可能に連結され、該リンクプレートの少なくとも一方の端縁が案内部材に摺接案内されるチェーンにおいて、少なくとも１つのリンクプレートが、摺接案内される端縁を連続的な曲線状に形成されることにより、摺接面積を小さくし、潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗を低減することができるとともに、以下のような格別の効果を奏することができる。

すなわち、本請求項１に係る発明のチェーンは、前後の連結孔の中心を結ぶ線と端縁との距離が前後の連結孔の中間点以外の位置で最も大きくなる前後非対称形状であることにより、摺接摩擦力およびリンクプレートとの中間点以外の位置が摺接案内面に当接し押圧することで生じるリンクプレートの回転モーメントによって、張力に応じて、あるいは、張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱に応じてリンクプレートが摺接案内面上を転動し当接点が移動することで、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができるとともに、外乱を転動によって吸収することで振動や接触騒音の発生を低減することができる。
しかも、前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される端縁が、ローラーチェーンまたはブシュチェーンのリンクプレートの上下方向両端縁であることにより、ローラーチェーンまたはブシュチェーンにおいて、上下方向いずれが摺接案内されても摺接面積を小さくし、潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗を低減することができ、かつ、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができるとともに、外乱を転動によって吸収することで振動や接触騒音の発生を低減することができる。

本請求項２に係る発明のチェーンは、請求項１に係るチェーンが奏する効果に加えて、前後非対称形状のリンクプレート以外のリンクプレートが、端縁が案内部材に摺接しない形状であり、前後非対称形状のリンクプレートとそれ以外のリンクプレートが、チェーンの走行方向交互に配置されていることにより、前後非対称形状のリンクプレートの転動しろを大きくとることができるため、さらに同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができるとともに、前記外乱を転動によって吸収することで振動や接触騒音の発生を低減することができる。

本請求項３に係る発明のチェーンは、請求項２に係るチェーンが奏する効果に加えて、前後非対称形状のリンクプレートが、前後の連結孔の中心を結ぶ線と該端縁との距離の最も大きくなる部分をチェーンの走行方向の後方に位置することにより、摺接摩擦力から生じるリンクプレートの回転モーメントと押圧することで生じるリンクプレートの回転モーメントの方向が一致するため、より転動量が増加し、さらに同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができるとともに、前記外乱を転動によって吸収することで振動や接触騒音の発生を低減することができる。

本請求項４に係る発明のチェーンは、請求項１に係るチェーンが奏する効果に加えて、リンクプレートがすべて前後非対称形状のリンクプレートからなり、該前後非対称形状のリンクプレートがチェーンの走行方向交互に前後逆向きに配置されていることにより、チェーンの走行方向がどちらであっても、同様に摺接抵抗を低減することができるとともに、外乱を吸収でき、振動や接触騒音の発生を低減することができる。

本請求項５に係る発明のチェーンは、請求項１乃至請求項４のいずれかに係るチェーンが奏する効果に加えて、前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される連続的な曲線状の端縁が円弧状に形成されていることにより、動圧を発生させるため摺接部分前方の楔状空間の形状がリンクプレートの転動によって変化しないため、安定して摺接抵抗を低減することができるとともに、外乱を吸収でき、振動や接触騒音の発生を低減することができる。

本発明のチェーンが使用されるタイミングドライブ装置の側面図。本発明の第１実施例であるチェーンの誇張された側面図。図２に示す本発明の第１実施例であるチェーンのリンクプレートの誇張された側面図。図２に示す本発明の第１実施例であるチェーンの作用説明図。図２に示す本発明の第１実施例であるチェーンの転動時の説明図。図３に示すリンクプレートの摺接部分の拡大説明図。本発明のチェーンおよび従来のチェーンと曲面との摺接時の比較説明図。本発明の第２実施例であるチェーンの誇張された側面図。本発明の参考例であるチェーンの誇張された側面図。従来のチェーンの斜視図。

本発明のチェーンは、前後に連結孔を備えた多数のリンクプレートが回動可能に連結され、該リンクプレートの少なくとも一方の端縁が案内部材に摺接案内されるチェーンにおいて、少なくとも１つのリンクプレートが、摺接案内される端縁を連続的な曲線状に形成されるとともに、前後の連結孔の中心を結ぶ線と端縁との距離が前後の連結孔の中間点以外の位置で最も大きくなる前後非対称形状であり、摺接面積を小さくし、潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗を低減するとともに、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減し、張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても振動や接触騒音の発生を低減できるものであれば、その具体的な実施態様は如何なるものであっても何ら構わない。

すなわち、本発明のチェーンは、多数のリンクプレートが回動可能に連結され、該リンクプレートの端縁が案内部材に摺接案内されるものであれば、ローラーチェーン、ブシュチェーン、サイレントチェーン等いかなる形式のチェーンであっても良い。

本発明のチェーンが使用される装置の一例である自動車の一般的なＤＯＨＣ型エンジンにおける夕イミングドライブ装置１６０は、図１に示すように、エンジンの出力クランク軸に設けられた駆動スプロケット１６１と２本のカムシャフトにそれぞれ設けられた従動スプロケット１６２、１６３にチェーン１００を掛架して動力を伝達するように構成されている。

チェーン１００の緩み側の従動スプロケット１６２と駆動スプロケット１６１との間に、テンショナ１６４と協動して循環走行するチェーン１００に摺接し適切な張力を付与するとともに走行中のチェーン１００の振動、横振れを防止するための滑り機能を備えた緩み側のチェーンガイド１６５が配置されており、チェーン１００の張り側の従動スプロケット１６３と駆動スプロケット１６１との間には、走行軌道を所定のスパン長さにガイド規制する張り側のチェーンガイド１６６からなるガイド機構が配置されている。

緩み側のチェーンガイド１６５は、エンジンの躯体Ｅの内壁に取付ボルト、取付ピン等の軸支手段Ｐで揺動可能に取り付けられて、テンショナ１６４により緩み側のチェーンガイド１６５のシュー部分をチェーン１００に向けて付勢しており、張り側のチェーンガイド１６６は、躯体Ｅの内壁に取付ボルト、取付ピン等の固定手段Ｑにより固設されて、循環走行するチェーン１００の走行軌道を規定している。

本発明の第１実施例であるチェーン１００は、図２に示すように、それぞれ一対の連結孔１１２、１２２が形成された複数の内リンクプレート１１０および外リンクプレート１２０が連結ピン１３０によって屈曲自在に連結されている。
なお、上記公知のチェーン５００と同様に内リンクプレート１１０の連結孔１１２にはブシュが嵌合されて連結ピン１３０を遊嵌することで屈曲可能とするブシュチェーン、さらにブシュの外周にローラを遊嵌するローラーチェーンとしても良いことは言うまでもない。

外リンクプレート１２０の上下の端縁は、連続的な曲線状に形成されて摺接案内される凸状端縁１２１とされており、内リンクプレート１１０の上下の端縁は、摺接案内されないように、上下方向の端縁の幅が外リンクプレート１２０より小さく形成されている。

外リンクプレート１２０は、図３に示すように、前後の連結孔１２２の中心Ｐｃを結ぶ線と凸状端縁１２１との距離が前後の連結孔１２２の中間点Ｃｃ以外の位置Ｃｆで最も大きくなる前後非対称形状に形成されている。

また、外リンクプレート１２０の摺接案内される曲線状の凸状端縁１２１は、摺接案内される部分が連結孔１２２の中間点Ｃｃ以外の位置Ｃｆの幅方向延長線上の中心点Ｔｃを中心とした半径Ｒの円弧に形成され、前後の連結孔１２２の周辺の摺接案内されない端縁と連続的に形成され、外リンクプレート１２０の外形が、いわゆる卵型に形成されている。

なお、図示された形状は、本発明の特徴を分かりやすく説明するために誇張されたものであり、実際の半径Ｒは極めて大きい（凸状端縁１２１が直線に近い）ものであっても良い。

以上のように構成されたチェーン１００の動作について、図４乃至図６に基づいて説明する。
チェーン１００は、外リンクプレート１２０の凸状端縁１２１が案内部材１５０の摺接案内面１５１に当接し図面右方向に摺接走行すると、図４に示すように、当接点には押圧力Ｆｄと摩擦力Ｆｍが生じる。
このとき、摩擦力Ｆｍにより、および、押圧力Ｆｄを発生させる外リンクプレート１２０の連結ピン１３０が前後の連結ピン１３０と均等の距離に位置しないことより、外リンクプレート１２０を時計周りに回転させる回転モーメントＭが発生する。

そして、図５に示すように、外リンクプレート１２０が案内部材１５０の摺接案内面１５１上を僅かに時計周りに転動するが、チェーン１００の張力Ｆｔは各連結ピン１３０の距離が短くなることを阻止するように働き、外リンクプレート１２０を反時計周りに回転させる回転モーメントとなるため、これらが釣り合う状態でチェーン１００が走行する。
内リンクプレート１１０は端縁が案内部材１５０に摺接しない形状であるため、外リンクプレート１２０の転動を阻害することはない。

したがって、チェーン１００の張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても、外リンクプレート１２０が釣り合いを保つように転動して吸収することができるため、振動や接触騒音の発生を低減することができる。
また、転動により当接点が移動することで、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができる。

また、外リンクプレート１２０の凸状端縁１２１と案内部材１５０の摺接案内面１５１の当接点は、図６に示すように、前方に楔状の空間１５２が存在し、チェーン１００の走行に伴ってくさび膜効果が生じてクエット流れが発生し潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗が低減する。
この効果は、外リンクプレート１２０の凸状端縁１２１が円弧で構成されていることにより、外リンクプレート１２０が転動しても（図示の点線の位置）変化なく作用する。

また、従来の小判型のリンクプレートの場合、図７（ｂ）に示すように、案内部材６５０の摺接案内面６５１が断面曲線状に形成されている個所を摺接する際、摺接案内面６５１が平面の場合に平面接触すべき外リンクプレート６２０の端縁６２１が摺接案内面６５１から離れて曲線部分が線接触する状態に急激に変化するため、摺接状態の急激な変化による振動や騒音の発生を伴う虞があった。

しかしながら、本実施例では、外リンクプレート１２０の凸状端縁１２１が円弧で構成されていることにより、図７（ａ）に示すように、案内部材１５０の摺接案内面１５１が断面曲線状であっても、転動した場合と同様に摺接状態は変化せず円滑に摺接走行することができ、振動や騒音の発生を防止できる。

次に、本発明の第２実施例であるチェーンについて以下に詳しく説明する。
本発明の第２実施例であるチェーン２００は、図８に示すように、それぞれ一対の連結孔２１２、２２２が形成された複数の内リンクプレート２１０および外リンクプレート２２０が連結ピン２３０によって屈曲自在に連結されている。
なお、上記公知のチェーン５００と同様に内リンクプレート２１０の連結孔２１２にはブシュが嵌合されて連結ピン２３０を遊嵌することで屈曲可能とするブシュチェーン、さらにブシュの外周にローラを遊嵌するローラーチェーンとしても良いことは言うまでもない。

外リンクプレート２２０および内リンクプレート２１０の上下の端縁は、連続的な曲線状に形成されて摺接案内される凸状端縁２２１、２１１とされ、それぞれ、図３に示す第１実施例の外リンクプレート１２０と同様に、前後の連結孔２２２、２１２の中心Ｐｃを結ぶ線と凸状端縁２２１、２１２との距離が前後の連結孔２２２、２１２の中間点Ｃｃ以外の位置Ｃｆで最も大きくなる前後非対称形状に形成されており、外リンクプレート２２０および内リンクプレート２１０がチェーン２００の走行方向交互に前後逆向きに配置されている。

このことにより、摩擦力により発生する回転モーメントは外リンクプレート２２０および内リンクプレート２１０で反対方向となり相殺されるが、押圧することで生じる回転モーメントによって、チェーン２００の走行方向がどちらであっても、チェーン２００の張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても、外リンクプレート２２０あるいは内リンクプレート２１０が釣り合いを保つように転動して吸収することができるため、振動や接触騒音の発生を低減することができる。
また、転動により外リンクプレート２２０および内リンクプレート２１０と摺接案内面１５１の当接点が移動することで、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができる。
［参考例］

次に、本発明の参考例であるチェーンについて以下に詳しく説明する。
本発明の参考例であるチェーン３００は、図９に示すように、それぞれ一対の連結孔３１２、３２２が形成された複数の内リンクプレート３１０および外リンクプレート３２０が連結ピン３３０によって屈曲自在に連結されている。

内リンクプレート３１０および外リンクプレート３２０の下端縁は、それぞれ、スプロケット（図示せず）に噛み合う歯部３１３、３２３が設けられており、サイレントチェーンを構成している。

外リンクプレート３２０の上端縁は、連続的な曲線状に形成されて摺接案内される凸状端縁３２１とされ、図３に示す第１実施例の外リンクプレート１２０と同様に、前後の連結孔３２２の中心Ｐｃを結ぶ線と凸状端縁３２１との距離が前後の連結孔３２２の中間点Ｃｃ以外の位置Ｃｆで最も大きくなる前後非対称形状に形成されおり、内リンクプレート３１０の上端縁は、摺接案内されないように端縁が凸状端縁３２１より小さく形成されている。

このように構成されることで、サイレントチェーンの背面が摺接案内される際にも、第１実施例同様、チェーン３００の張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても、外リンクプレート３２０が釣り合いを保つように転動して吸収することができるため、振動や接触騒音の発生を低減することができるとともに、転動により当接点が移動することで、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができる。

なお、内リンクプレート３１０を外リンクプレート３２０と同じ形状としてチェーン３００の走行方向交互に前後逆向きに配置しても良い。

以上のように、本発明によれば、チェーンの張力変動、摺接抵抗の変動、摩耗粉や塵埃等の混入等の外乱が生じても、リンクプレートが釣り合いを保つように転動して吸収することができるため、振動や接触騒音の発生を低減することができるとともに、転動により当接点が移動することで、同一箇所の摺接を低減して摩耗量を低減することができる。

また、リンクプレートの凸状端縁と案内部材の摺接案内面の当接点の前方に楔状の空間が存在し、チェーンの走行に伴ってくさび膜効果が生じてクエット流れが発生し潤滑剤に動圧を発生させて摺接抵抗が低減することができるとともに、摺接案内面が断面曲線状に形成されている個所を摺接する際も、転動した場合と同様に摺接状態は変化せず円滑に摺接走行することができ、振動や騒音の発生を防止できるなど、その効果は甚大である。

１００、２００、３００、５００・・・チェーン
１１０、２１０、３１０、５１０・・・内リンクプレート
２１１、５１１・・・凸状端縁
１１２、２１２、３１２・・・連結孔
１２０、２２０、３２０、５２０、６２０・・・外リンクプレート
１２１、２２１、３２１、５２１・・・凸状端縁
１２２、２２２、３２２・・・連結孔
１３０、２３０、３３０、５３０・・・連結ピン
５４０・・・ブシュ
１５０、６５０・・・案内部材
１５１、６５１・・・摺接案内面
１６０・・・夕イミングドライブ装置
１６１・・・駆動スプロケット
１６２・・・従動スプロケット
１６３・・・従動スプロケット
１６４・・・テンショナ
１６５・・・チェーンガイド
１６６・・・チェーンガイド
Ｅ・・・エンジン躯体
Ｐ・・・軸支手段
Ｑ・・・固定手段

Claims

前後に連結孔を備えた多数のリンクプレートが回動可能に連結され、該リンクプレートの少なくとも一方の端縁が案内部材に摺接案内されるチェーンにおいて、
少なくとも１つの前記リンクプレートが、摺接案内される端縁を連続的な曲線状に形成されるとともに、前後の連結孔の中心を結ぶ線と端縁との距離が前後の連結孔の中間点以外の位置で最も大きくなる前後非対称形状であり、
前記前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される端縁が、ローラーチェーンまたはブシュチェーンのリンクプレートの上下方向両端縁であることを特徴とするチェーン。
前記前後非対称形状のリンクプレート以外のリンクプレートが、端縁が案内部材に摺接しない形状であり、
前記前後非対称形状のリンクプレートとそれ以外のリンクプレートが、チェーンの走行方向交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
前記前後非対称形状のリンクプレートが、前後の連結孔の中心を結ぶ線と該端縁との距離の最も大きくなる部分をチェーンの走行方向の後方に位置するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のチェーン。
前記リンクプレートが、すべて前後非対称形状のリンクプレートからなり、
該前後非対称形状のリンクプレートが、チェーンの走行方向交互に前後逆向きに配置されていることを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
前記前後非対称形状のリンクプレートの摺接案内される連続的な曲線状の端縁が、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチェーン。