JP5081843B2 - チェーンガイドおよびチェーンテンショナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、２個の回転体に巻き掛けられて動力を伝達する無端の駆動チェーンを押圧して、かかる駆動チェーンに張力を付与するチェーンテンショナ装置のチェーンガイドに関する。

チェーンテンショナ装置は、駆動スプロケットと従動スプロケットに巻き掛けられた駆動チェーンの途中部分に、チェーンガイドを駆動チェーンの移動方向と略直角方向に押し付けることによって、高速で移動する駆動チェーンに張力を付与する。このとき、チェーンガイドと駆動チェーンとの間で摺動抵抗が発生し、騒音およびメカニカルロスが大きくなるという問題があった。

そこで騒音およびメカニカルロスを抑制する技術としては従来、例えば、特開平９−２３６１５７号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。特許文献１に記載のチェーンテンショナ装置は、エンジンの動弁駆動系に設けられて、タイミングチェーンに張力を付与するものであって、湾曲形状のチェーンガイドのうちタイミングチェーンと接触する摺動面部にローラを配設し、長手方向に高速移動するタイミングチェーンをローラが転がりながら押圧することによって、摺動抵抗を解消するものである。

特開平９−２３６１５７号公報

しかし、上記従来のようなチェーンテンショナ装置にあっては、なおも以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ローラが滑り軸受を介してチェーンガイドに取り付けられているため、ローラの回転に伴い滑り摩擦が発生する。しかも、チェーンガイドに配設されたローラがタイミングチェーンを大きな押圧力で押圧するため、ローラとチェーンガイドとの間の滑り摩擦が大きくなり、依然としてメカニカルロスが存在する。

本発明は、上述の実情に鑑み、メカニカルロスを一層少なくすることができるチェーンガイドを提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるチェーンガイドは、エンジンの吸排気弁を駆動する金属製タイミングチェーンの延在方向に沿って延びる一対の側板部材を含むテンショナベースと、一対の側板部材間に位置しテンショナベースの長手方向所定間隔に配設されるよう固定された複数の軸と、各軸の外周面を包囲する円筒形状の外輪と、各軸の外周面と各外輪の内周面との間に配置されて軸の外周面および外輪の内周面とに転がり接触する複数の転動体とを備え、各軸に複数の転動体を介して転がり支持された外輪を、金属製タイミングチェーンに押圧して、転がり接触可能に金属製タイミングチェーンに張力を付与する。

かかる本発明によれば、テンショナベースの長手方向所定間隔に配設された複数の軸と、軸の外周面を包囲する円筒形状の外輪と、軸の外周面と外輪の内周面との間に配置された複数の転動体とを備えることから、チェーンガイドが転がり軸受を介して高速移動する金属製タイミングチェーンを押圧することが可能になり、外輪と外輪を支持する軸との間で滑り摩擦が発生することがない。したがって、従来のチェーンガイドと比較してメカニカルロスを極めて小さくすることができる。なお、転がり軸受の内輪が軸の外周に取り付けられた軸も、請求項でいう軸の範疇に含まれる。

本発明の一実施形態として、転動体はころであり、一対の側板部材はころの軸線方向移動を規制してもよい。本発明は一実施形態に限定されるものではなく、外輪がテンショナベースからはみださないものであってもよいが、テンショナベースは、テンショナベースの長手方向に延在して軸の両端とそれぞれ結合する１対の側板部材を有し、外輪の外周のうち金属製タイミングチェーンと転がり接触する部分が１対の側板部材間から金属製タイミングチェーン側へはみ出していてもよい。かかる実施形態によれば、金属製タイミングチェーンと転がり接触する外輪の外周が１対の側板部材間から金属製タイミングチェーン側へはみ出していることから、金属製タイミングチェーンがテンショナベースの側板部材と当接することがない。したがって、テンショナベースの摩耗を防止して長寿命を図ることができる。

ここで好ましくは、軸は、金属製タイミングチェーンと対面するテンショナベースの縁部に沿って配置される。かかる実施形態によれば、外輪の外径を大きくする必要なく、外輪の外周のうち金属製タイミングチェーンと転がり接触する部分を側板部材間からはみ出させることができる。

外輪は１個の部材であってもよいが、外輪は円筒形状の金属製本体と、該本体の外周に同軸に取り付けられた環状部材を含んでもよい。かかる実施形態によれば、外輪は円筒形状の金属製本体と、本体の外周に同軸に取り付けられた環状部材を含むことから、金属製タイミングチェーンと金属製本体との金属部品同士の当接を回避することができる。したがって、振動の抑制および消音効果を得ることができる。

好ましくは、環状部材は、軸線方向両端部で外径方向に突出した１対の鍔部を有し、これら１対の鍔部間で金属製タイミングチェーンと環状部材とが転がり接触する。かかる実施形態によれば、金属製タイミングチェーンが外輪から外れることを防止することができる。

好ましくは、鍔部の突出高さは、金属製タイミングチェーンの断面高さよりも小さい。かかる実施形態によれば、金属製タイミングチェーンが外輪と転がり接触しながら移動する際に鍔部の外縁が金属製タイミングチェーンよりも突出することがなく、チェーンガイドの省スペース化および軽量化を図ることができる。

好ましくは、環状部材は樹脂製である。かかる実施形態によれば、金属製タイミングチェーンが樹脂製の環状部材と転がり接触するときの振動および騒音を一層抑制することができる。

好ましくは、外輪の外周面に複数の凹部が形成される。凹部として具体的には、ディンプルあるいは溝である。かかる実施形態によれば、ディンプルおよび溝が潤滑油を保持することから、潤滑性能が向上する。

また、本発明によるチェーンテンショナ装置は、上述のチェーンガイドと、チェーンガイドを金属製タイミングチェーンに押し付けるチェーンテンショナとを備える。かかる本発明によれば、メカニカルロスの極めて小さなチェーンテンショナ装置を実現することができる。

このように本発明は、軸の外周面と外輪の内周面との間に配置された複数の転動体を備えることから、チェーンガイドが、転がり軸受を介して、移動する金属製タイミングチェーンを押圧することが可能になる。したがって、チェーンテンショナと金属製タイミングチェーンとの間で滑り摩擦が発生することがなく、従来のチェーンテンショナと比較してメカニカルロスを極めて小さくすることができる。このため、エンジンの動弁駆動系に本発明を採用することによって、燃料消費率を向上させることができる。

本実施例になるチェーンガイドを示す斜視図である。 同実施例のチェーンガイドを幅方向外側からみた側面図である。 同実施例のチェーンガイドを湾曲外側、すなわちタイミングチェーンからみた正面図である。 同実施例のチェーンガイドの横断面図である。 変形例のチェーンガイドの横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は本実施例になるチェーンガイドを示す斜視図であり、図２は同実施例のチェーンガイドを幅方向外側からみた側面図であり、図３は同実施例のチェーンガイドを湾曲外側、すなわちタイミングチェーンからみた正面図であり、図４は同実施例のチェーンガイドの横断面図である。本実施例のチェーンガイドは、エンジンの動弁駆動系に用いられるタイミングチェーンに張力を付与するものである。

まず、エンジンの吸気弁および排気弁を駆動するタイミングチェーンについて説明する。駆動チェーンになる金属製のタイミングチェーンは、内リンクと外リンクとを一列となるよう交互に回動可能に連結して無端に構成されている。かかるタイミングチェーンは可撓性を有し、エンジンのクランク軸に固着されたクランクスプロケットと、エンジンのシリンダヘッドに設けられたアイドルスプロケットとに巻き掛けられる。アイドルスプロケットは、吸気弁および排気弁をアップリフトするカム機構と駆動結合する。クランク軸が回転するとき、タイミングチェーンは自身の延在方向に移動して、アイドルスプロケットにクランク軸の回転を伝達し、これにより吸気弁および排気弁が開閉動作する。

無端のタイミングチェーンによって囲まれた内部領域には、クランクスプロケットおよびアイドルスプロケットが位置する一方で、タイミングチェーンの外部領域には、これらスプロケットの間でタイミングチェーンを内部領域側へ押圧して、タイミングチェーンに張力を付与するチェーンガイドと、チェーンガイドを内部領域側へ押し付けるチェーンテンショナが配設される。これらチェーンガイド、チェーンテンショナ、タイミングチェーン、スプロケット、およびカム機構は、特許文献１に記載される従来のものであってよい。

チェーンガイド１１は、図１および図２に示すように湾曲形状を有し、湾曲外側縁が仮想線で示されるタイミングチェーン２２の延在方向に沿って配置される。チェーンガイド１１は、タイミングチェーン２２の延在方向に沿って延びるテンショナベース１２を備える。テンショナベース１２は、湾曲形状であり、長手方向一方端に貫通孔１３を有する。テンショナベース１２は、貫通孔１３を軸支持されて、長手方向他方端がタイミングチェーン２２に向かって揺動可能とされる。

チェーンガイド１１は貫通孔１３を基端として、例えばエンジンカバーの内壁に取り付けられる。遊端を含む長手方向他方端部には、図示しないチェーンテンショナを配置する。チェーンテンショナは、一例として、チェーンガイド１１の揺動方向に進退動するプランジャを有し、エンジンカバーの内壁に取り付けられる。そして、プランジャの先端がチェーンガイド１１の湾曲内側縁と当接して、チェーンガイド１１をタイミングチェーン２２に押し付ける。チェーンテンショナは、チェーンガイド１１の押圧力を調整可能なアジャスタ機能を備えるものであったり、チェーンガイド１１の押圧力を制御可能な油圧式であってもよいこと勿論である。そして、チェーンテンショナおよびチェーンガイド１１がチェーンテンショナ装置を構成する。なお、チェーンテンショナ装置において、チェーンガイド１１はチェーンレバーとも称される。

テンショナベース１２は、チェーンガイド１１の幅方向に離隔する１対の側板部材１４，１４を有する。側板部材１４は、テンショナベース１２の長手方向に延在する。

１対の側板部材１４，１４間には、複数の軸１５を架設する。軸１５の両端は１対の側板部材１４，１４とそれぞれ固定される。軸１５は側板部材１４と一体結合してもよい。また、隣り合う軸１５，１５同士の間には、１対の側板部材１４，１４を連結する柱部材１６，１７を配置する。柱部材１７は、テンショナベース１２の長手方向一方側に配置された板状の部材である。柱部材１６は、テンショナベース１２の長手方向他方側に配置された円柱状の部材である。これら側板部材１４および柱部材１６，１７を含むテンショナベース１２は金属製であり、好ましくはアルミニウムなどの軽金属製がよい。

複数の軸１５はそれぞれ、円筒形状の外輪１８を貫通する。したがって外輪１８は軸１５の外周面を包囲する。軸１５の外周面と外輪１８の内周面との間には、複数のころ１９が配置される。ころ１９は軸１５の外周面および外輪１８の内周面を転走する転動体である。これら軸１５、外輪１８、およびころ１９は転がり軸受を構成する。さらに複数のころ１９を周方向所定間隔に保持する保持器を備えていてもよい。ここで外輪１８全体が側板部材１４，１４間に完全に収容されず、外輪１８の外周が側板部材１４，１４間からはみ出している。このためテンションベース１２の湾曲外側縁からはみ出した外輪１８が、タイミングチェーンと当接する際、テンションベース１２がタイミングチェーンから離隔される。

このため軸１５は、タイミングチェーン２２と対面するテンショナベース１２の湾曲外側の縁部に配置される。ただし本実施例のようにテンショナベース１２の湾曲内側縁から湾曲外側縁までの厚み寸法が外輪１８の外径よりも小さい場合は、湾曲内側縁と湾曲外側縁との略中央部に軸１５を配置することができる。

なお、ころ１９は、１個のころ１９における一部が側板部材１４，１４間からはみ出しているか、あるいはすべてのころ１９が側板部材１４，１４間に収容される。これにより、側板部材１４は、ころ１９の軸線方向移動を規制する。

外輪１８の外周面には、ディンプルあるいは溝を複数設けるとよい。ディンプルは微小な球面窪みであればよい。溝の場合、軸線方向に延びる溝あるいは周方向に延びる溝である。

本実施例のチェーンガイド１１の動作につき説明する。

タイミングチェーン２２が、延在方向に高速移動して駆動力を伝達するとき、テンショナベース１２の湾曲内側縁がこの湾曲内側に配置される図示しないチェーンテンショナから押付力を受ける。これによりチェーンガイド１１は、長手方向一方端の貫通孔１３を遊端とし長手方向他方端を遊端として、タイミングチェーン２２に当接し、タイミングチェーン２２がチェーンガイド１１の湾曲外側縁に沿って延在する。そして外輪１８の外周面が、タイミングチェーン２２の側面を転がり接触しながら押圧する。この結果、タイミングチェーンに張力が付与される。タイミングチェーンの移動が高速になるほど、外輪１８も回転速度も高速になる。本実施例によれば、軸１５、外輪１８、およびころ１９が転がり軸受を構成することから、タイミングチェーン２２が高速移動する場合であっても、従来のチェーンガイドよりも僅かな転がり抵抗でタイミングチェーン２２に張力を付与することができる。しかも、タイミングチェーン２２に対する外輪１８の押圧力が大きい場合であっても、転がり抵抗は僅かである。

次に本発明の変形例を説明する。図５は本発明の変形例を示す横断面図である。この変形例につき、上述した実施例と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成について以下に説明する。この変形例では図５に示すように、外輪１８の外周面に環状部材２０が圧入固定される。換言すると、外輪は円筒形状の金属製外輪本体１８と、外輪本体１８の外周に同軸に取り付けられた環状部材２０を含む。環状部材２０は樹脂製であり、軸１５の両端部で外径方向に突出した１対の鍔部２０ｆ，２０ｆを有する。なお図４および図５には外輪１８の軸線を一点鎖線で示す。図５に示すように、タイミングチェーン２２は、鍔部２０ｆ，２０ｆ間で環状部材２０の外周面と当接する。鍔部２０ｆの突出高さは、タイミングチェーン２２の断面高さよりも小さい。

鍔部２０ｆ，２０ｆ間に位置する環状部材２０の外周面には、ディンプルあるいは溝を複数設けるとよい。ディンプルは微小な球面窪みであればよい。溝の場合、軸線方向に延びる溝あるいは周方向に延びる溝である。

ところで本実施例のチェーンガイド１１によれば、タイミングチェーン２２の延在方向に沿って延びるテンショナベース１２と、テンショナベース１２に長手方向所定間隔に配設された複数の軸１５と、軸１５の外周面を包囲する円筒形状の外輪１８と、軸１５の外周面と外輪１８の内周面との間に配置された複数のころ１９とを備え、外輪１８がタイミングチェーン２２を転がり接触可能に押圧してタイミングチェーン２２に張力を付与することから、チェーンガイド１１が転がり軸受を介して、高速移動するタイミングチェーン２２を押圧することが可能になり、チェーンガイド１１とタイミングチェーン２２との間で滑り摩擦が発生することがない。したがって、従来のチェーンガイドと比較してメカニカルロスを極めて小さくすることができる。

また本実施例によれば、テンショナベース１２は、テンショナベース１２の長手方向に延在して軸１５の両端とそれぞれ結合する１対の側板部材１４，１４を有し、外輪１８の外周のうちタイミングチェーン２２と転がり接触する部分が１対の側板部材１４，１４間からタイミングチェーン２２側へはみ出していることから、タイミングチェーン２２がテンショナベース１２の側板部材１４と当接することがない。したがって、テンショナベース１２の摩耗を防止して長寿命を図ることができる。テンショナベース１２がアルミニウム等の軽金属製の場合、特に有用である。

ここで、軸１５をタイミングチェーン２２と対面するテンショナベース１２の湾曲外側縁部に沿って配置することにより、外輪１８の外径を小さくしながら外輪の外周のうちタイミングチェーン２２と転がり接触する部分を側板部材１４からはみ出させることができる。

また図５に示す変形例によれば、外輪は円筒形状の金属製の外輪本体１８と、外輪本体１８の外周に同軸に取り付けられた環状部材２０を含むことから、金属製のタイミングチェーン２２と金属製の外輪本体１８との金属部品同士の当接を回避することができる。したがって、振動の抑制および消音効果を得ることができる。

また本実施例によれば、環状部材２０は、軸線方向両端部で外径方向に突出した１対の鍔部２０ｆを有し、これら１対の鍔部２０ｆ，２０ｆ間でタイミングチェーン２２と環状部材２０とが転がり接触することから、タイミングチェーン２２が転がり軸受の外輪から外れることを防止することができる。

また本実施例によれば、鍔部２０ｆの突出高さは、タイミングチェーン２２の断面高さよりも小さいことから、転がり軸受の外輪の軽量化を図ることができ、チェーンガイド１１の重量が小さくなるとともに省スペース化を達成することができる。

また本実施例によれば、環状部材２０は樹脂製であることから、金属製のタイミングチェーン２２が環状部材２０と転がり接触するときの振動および騒音を一層抑制することができる。あるいは、環状部材２０は弾力性を具備するゴム製であってもよい。

また本実施例によれば、外輪１８または環状部材２０の外周面に複数の凹部が形成される。凹部として具体的には、ディンプルであってもよいし、溝であってもよい。これにより、凹部が潤滑油を保持することから、タイミングチェーン２２が外輪１８または環状部材２０の外周面と転がり接触するとき、両者間に油膜を介在させることが可能になり、潤滑性能が向上する。

本実施例のチェーンガイド１１は、エンジンのタイミングチェーンに張力を付与することができ、しかもメカニカルロスを低減することができる。

そして、貫通孔１３を基端として揺動可能に支持されたチェーンガイド１１と、チェーンガイド１１をタイミングチェーン２２に押し付けるチェーンテンショナとを備え、エンジンカバーの内壁に取り付けられるチェーンテンショナ装置によれば、エンジンのタイミングチェーンのメカニカルロスを低減して、燃料消費率を向上させることができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明になるチェーンガイドおよびチェーンテンショナ装置は、エンジンの駆動チェーンに張力を与える機構において有利に利用される。

１１ チェーンガイド、１２ テンショナベース、１３ 貫通孔、１４ 側板部材、１５ 軸、１６，１７ 柱部材、１８ 外輪、１９ ころ、２０ 環状部材、２０ｆ 鍔部、２２ タイミングチェーン。

Claims (11)

1. エンジンの吸排気弁を駆動する金属製タイミングチェーンの延在方向に沿って延びる一対の側板部材を含むテンショナベースと、
   前記一対の側板部材間に位置し前記テンショナベースの長手方向所定間隔に配設されるよう固定された複数の軸と、
   前記各軸の外周面を包囲する円筒形状の外輪と、
   前記各軸の外周面と前記各外輪の内周面との間に配置されて軸の外周面および外輪の内周面とに転がり接触する複数の転動体とを備え、
   前記各軸に前記複数の転動体を介して転がり支持された前記外輪を、前記金属製タイミングチェーンに押圧して、転がり接触可能に前記金属製タイミングチェーンに張力を付与するチェーンガイド。
2. 前記転動体はころであり、
   前記一対の側板部材は前記ころの軸線方向移動を規制する、請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記軸は、前記金属製タイミングチェーンと対面するテンショナベースの縁部に沿って配置される、請求項２に記載のチェーンガイド。
4. 前記外輪は円筒形状の金属製本体と、該本体の外周に同軸に取り付けられた環状部材を含む、請求項２または３に記載のチェーンガイド。
5. 前記環状部材は、軸線方向両端部で外径方向に突出した１対の鍔部を有し、これら１対の鍔部間で前記金属製タイミングチェーンと環状部材とが転がり接触する、請求項４に記載のチェーンガイド。
6. 前記鍔部の突出高さは、前記金属製タイミングチェーンの断面高さよりも小さい、請求項５に記載のチェーンガイド。
7. 前記環状部材は樹脂製である、請求項４〜６のいずれかに記載のチェーンガイド。
8. 前記外輪の外周面に複数の凹部が形成された、請求項１〜７のいずれかに記載のチェーンガイド。
9. 前記凹部はディンプルである、請求項８に記載のチェーンガイド。
10. 前記凹部は溝である、請求項８に記載のチェーンガイド。
11. 揺動可能に支持された請求項１〜１０のいずれかに記載のチェーンガイドと、
    前記チェーンガイドを金属製タイミングチェーンに押し付けるチェーンテンショナとを備える、チェーンテンショナ装置。

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