JP5255231B2 - チェーン用シュー - Google Patents

Description

本発明は、チェーンテンショナアームまたはチェーンガイドに設けられるチェーン用シューに関し、詳細には、シューのチェーン摺動面に形成され、走行中のチェーンの幅方向の振れを規制するための立壁部に関する。

一般に、チェーンは、駆動側のドライブスプロケットおよび従動側のドリブンスプロケット間に架け渡されて用いられるが、チェーンの運転中、両スプロケット間には、チェーンがドライブスプロケットに入り込む側の張り側スパンと、チェーンがドリブンスプロケットに入り込む側の弛み側スパンとが形成される。

通常、チェーンの張り側スパンには、チェーンの走行をガイドするためのチェーンガイドが設けられており、チェーンの弛み側スパンには、チェーンに張力を作用させるためのチェーンテンショナアームが設けられている。これらチェーンガイドおよびチェーンテンショナアームは、チェーンが当接するシューを有している。

シューは、一般に、プラスチック製の部材から構成されており、走行中のチェーンが摺動するチェーン摺動面を有している。シューのチェーン摺動面は長手方向に延びており、その幅方向側縁部には、走行中のチェーンの幅方向の振れを規制する立壁部が形成されている。

従来のシューの立壁部としては、たとえば特開２００２−３４０１１３号公報の図１０や特開平１０−１９１００号公報の図６に示す横断面矩形状のものの他、特開２００２−３４０１１３号公報の図４に示すような横断面三角形状のものが知られている。また、特開２００２−３４０１１３号公報の図５や特開平１０−１９１００号公報の図８に示すような横断面台形状のものも知られている。さらに、特開平１０−１９１００号公報の図７には、横断面矩形状の立壁部とチェーン摺動面との接続部分が曲面で接続されたものが記載されている。
特開２００２−３４０１１３号公報（図４、図５および図１０参照） 特開平１０−１９１００号公報（図６、図７および図８参照）

特許文献１の図１０や特許文献２の図６に示す横断面矩形状の立壁部の場合、走行中のチェーンの外側面が立壁部と面接触しているため、チェーン走行中の摩擦抵抗が大きく、摩擦ロスが大きいので、チェーンの動力伝達効率が低下するという問題がある。

その一方、特許文献１の図４、図５および特許文献２の図７、図８に示す横断面三角形状や台形状の立壁部の場合には、走行中のチェーンの外側面が立壁部と線接触するので、チェーン走行中の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できることから、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。

ところが、特許文献２の明細書の段落［００５２］には、「図７は曲面状の溝形状を、図８はテーパ状の溝形状をそれぞれ示している。これらの変形例は、チェーンの緊張力を維持するのにも利用されている。チェーン運転中においてチェーンの横方向運動が生じ始めたとき、曲面状およびテーパ状の溝は、チェーンが溝側壁部に乗り上がるのを許容することによって、チェーンの緊張力を維持する。」と記載されている。

ここで、特許文献２の図８に記載された立壁部の傾斜面は、同図に示すように、チェーン摺動面に立てた垂線に対して約４５度の角度をなしている。すなわち、特許文献２の段落［００５２］には、立壁部のチェーン対向側の面が約４５度のテーパ面であれば、チェーンが当該テーパ面を乗り上げ得る点が明確に記載されている。

このようなチェーンの乗り上げは、チェーンの幅方向の振れをともない、チェーンの摺動抵抗が増加するため、チェーンの動力伝達効率を低下させる。

また、特許文献１の図４に記載のものでは、立壁部の傾斜面は、同図に示すように、チェーン摺動面に立てた垂線に対して約５５度の角度をなしており、同文献の図５に記載のものでは、立壁部の傾斜面は、同図に示すように、チェーン摺動面に立てた垂線に対して約４５度の角度をなしている。したがって、特許文献１の図４および図５に記載のものでは、いずれもチェーンが立壁部の傾斜面に乗り上げる可能性が高く、この場合、上述したように、チェーンの幅方向の振れをともなって、チェーンの摺動抵抗を増加させ、チェーンの動力伝達効率を低下させる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、チェーン運転時の摩擦ロスを低減できかつチェーンの乗り上げを防止できるチェーン用シューを提供することにある。

請求項１の発明に係るチェーン用シューは、チェーンに張力を作用させるためのチェーンテンショナアームまたはチェーンの走行をガイドするためのチェーンガイドに設けられており、チェーンが摺動するチェーン摺動面を有している。チェーン摺動面の幅方向側縁部には、チェーンの幅方向の振れを規制するための立壁部が形成されるとともに、立壁部が、チェーンと対向する側に向かってチェーン摺動面にまで突出しかつ第１の凹状円弧面を介してチェーン摺動面に接続される第１の凸状円弧面を有し、第１の凸状円弧面は、チェーンがチェーン摺動面と接触しているときに、チェーンの外側面と線接触または点接触するように設けられている。

請求項１の発明によれば、立壁部がチェーン対向側に第１の凸状円弧面を有しているので、走行中のチェーンの外側面は第１の凸状円弧面と線接触または点接触し、これにより、チェーン走行中の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。

また、請求項１の発明によれば、シューの立壁部のチェーン対向側に形成される面が凸状円弧面であるため、チェーンが当該凸状円弧面に乗り上げるのを確実に防止できる。さらに、請求項１の発明によれば、第１の凸状円弧面が第１の凹状円弧面を介してチェーン摺動面に接続されているので、第１の凸状円弧面がチェーン摺動面から上方に離れた位置に配置されることになり、その結果、第１の凸状円弧面は、チェーン外側面の下端から上方に離れた部分でチェーン外側面と接触する。これにより、チェーン外側面の下端をチェーン幅方向から支持する場合に比べて、チェーンを安定してチェーン幅方向から支持できるようになる。

請求項２の発明では、第１の凹状円弧面の下部に、チェーン摺動面と直交する平坦面が形成されており、当該平坦面は、チェーンがチェーン摺動面と接触しているときに、第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている。

この場合には、上下に間隔を隔てた第１の凸状円弧面および平坦面でチェーンが幅方向に支持されることになるので、チェーンをより安定して支持できるようになる。

請求項３の発明では、第１の凹状円弧面の下部に、チェーンと対向する側に突出する第２の凸状円弧面が形成されており、第２の凸状円弧面は、チェーンがチェーン摺動面と接触しているときに、第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている。

この場合には、上下に間隔を隔てた第１、第２の凸状円弧面でチェーンが幅方向に支持されることになるので、チェーンをより安定して支持できるようになる。

請求項４の発明では、第１の凹状円弧面の下部に、チェーンと対向する側に突出しかつ第２の凹状円弧面を介してチェーン摺動面に接続される第２の凸状円弧面が形成されており、第２の凸状円弧面は、チェーンがチェーン摺動面と接触しているときに、第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている。

この場合には、第２の凸状円弧面が第２の凹状円弧面を介してチェーン摺動面に接続されているので、第２の凸状円弧面がチェーン摺動面から上方に離れた位置でチェーン外側面と接触しており、これにより、上下に間隔を隔てた第１、第２の凸状円弧面でチェーンが幅方向に支持されることと相俟って、チェーンをより一層安定して支持できるようになる。

請求項５の発明では、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の長手方向に沿って連続して形成されている。

すなわち、この場合には、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の一側縁部または両側縁部に沿って長手方向に延びる１条または２条（つまり左右１対）の凸状円弧面から構成されている。

請求項６の発明では、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の長手方向に沿って断続的に形成されている。

すなわち、この場合には、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の一側縁部または両側縁部に沿ってそれぞれ長手方向に複数個設けられている。

請求項７の発明では、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の幅方向両側縁部に形成されるとともに、幅方向両側縁部の各凸状円弧状面の少なくとも一部が幅方向に対向配置されている。

すなわち、この場合には、チェーン摺動面の両側縁部に左右一対の凸状円弧面が少なくとも一組設けられている。

請求項８の発明では、第１の凸状円弧面が、チェーン摺動面の幅方向両側縁部に形成されるとともに、幅方向両側縁部の各凸状円弧面のいずれもが幅方向に対向配置されていない。

すなわち、この場合には、チェーン摺動面の両側縁部に設けられた各凸状円弧面が千鳥状に配設されている。

以上のように、本発明に係るチェーン用シューによれば、立壁部がチェーン対向側に第１の凸状円弧面を有しているので、運転中のチェーンの外側面が第１の凸状円弧面と線接触または点接触し、これにより、チェーン運転時の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。しかも、本発明によれば、立壁部が凸状円弧状面を有しているので、チェーンがテーパ面に乗り上げるのを確実に防止できる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図４は本発明の一実施例によるチェーン用シューを説明するための図であって、図１は本実施例によるチェーン用シューを採用するエンジンタイミングシステムの概略構成図、図２は図１のII-II線断面図、図３はチェーン用シューの立壁部の拡大図、図４は図３の立壁部のテーパ面に作用する力の釣り合いを説明するための図である。ここでは、チェーンとしてサイレントチェーンを例にとって説明する。

図１に示すように、このエンジンタイミングシステムは、クランクシャフト１に取り付けられたクランクスプロケット２と、２本のカムシャフト３、５にそれぞれ取り付けられたカムスプロケット４、６と、これらスプロケット２、４、６に架け渡されたサイレントチェーン７とを備えている。なお、図１中、矢印ａはクランクシャフト１の回転方向を、矢印ｂはカムシャフト３、５の回転方向をそれぞれ示している。

サイレントチェーン７の弛み側スパンには、サイレントチェーン７に張力を作用させるためのチェーンテンショナアーム１０が配設されており、サイレントチェーン７の張り側スパンには、サイレントチェーン７の走行をガイドするためのチェーンガイド２０が配設されている。

チェーンテンショナアーム１０は、一端を挿通するピン１１に枢支された、例えばアルミダイキャスト製のアーム本体１２と、アーム本体１２の上に着脱自在に装着された、例えばナイロン６６などの樹脂製のシュー１３とを有している。アーム本体１２の他端には、油圧テンショナ１４のピストンロッド１４ａが当接している。

チェーンガイド２０は、両端を挿通するピン２１を介してエンジン側に固定された、例えばアルミダイキャスト製のガイド本体２２と、ガイド本体２２の上に着脱自在に装着された、例えばナイロン６６などの樹脂製のシュー２３とを有している。

シュー１３、２３は、図２に示すように、サイレントチェーン７が摺動するチェーン摺動面３０を有している。サイレントチェーン７は、複数枚のリンクプレート７０を幅方向（図２左右方向）および長手方向（同図紙面垂直方向）に積層して、連結ピン７１で各々枢支可能に連結することにより、構成されている。

シュー１３、２３のチェーン摺動面３０の幅方向両側縁部には、サイレントチェーン７の幅方向の振れを規制する左右一対の立壁部３１が形成されている。各立壁部３１は台形形状を有している。立壁部３１は、サイレントチェーン７と対向する側において、先端にいくにしたがいサイレントチェーン７から離れる側に傾斜するテーパ面３１ａを有している。

図３に示すように、立壁部３１のテーパ面３１ａは、チェーン摺動面３０に立てた垂線Ｐに対してなす角度つまり垂線Ｐとの挟角αが、０＜α≦２０°の範囲に設定されている。なお、図３では、α＝２０°の例が示されている。

角度αを上記範囲に設定したのは、チェーン７が立壁部３１のテーパ面３１ａ上に乗り上げないようにするためである。

図４に示すように、シューのチェーン摺動面をＳ、テーパ面をＴとし、チェーン摺動面Ｓ上のチェーンが幅方向に振れたときに、チェーンからテーパ面Ｔに作用する押付力をＦとする。チェーンがテーパ面Ｔの上に乗り上げないための条件は、次式で表すことができる。
μＮ≧Ｆｓｉｎα …（１）
ただし、μはチェーンおよびシューの間の摩擦係数、Ｎは押付力Ｆの分力のうちのテーパ面Ｔに垂直な成分、αはシューのチェーン摺動面Ｓに立てた垂線Ｐに対してテーパ面Ｔがなす角度である。

ここで、Ｎ＝Ｆｃｏｓα であるから、これを（１）式に代入すると
μＦｃｏｓα≧Ｆｓｉｎα
これを整理して
μ≧ｔａｎα …（２）
となる。

摩擦係数μに関しては、一般に、チェーンが鋼製部材であり、シューが合成樹脂製部材であって例えばナイロン６６から構成されるので、鋼とナイロン６６の静摩擦係数の値である μ＝０．３７（Bowers & Zisman による）を採用する。これを（２）式に代入すると
ｔａｎα≦０．３７ …（３）
となる。

ここで、０≦α≦４５°において、０≦ｔａｎα≦１であるから、（３）式を満足するαの値は
α≦ｔａｎ^-1０．３７
を解いて
α≦２０° …（４）
となる。また、テーパ面の前提条件として、α＞０であるから、これと（４）式を組み合わせて
０＜α≦２０° …（５）
となる。

シュー１３、２３の立壁部３１のテーパ面３１ａの傾斜角である角度αをこのような範囲に設定したことにより、チェーン７の走行開始時にチェーン７がテーパ面３１ａに乗り上げるのを確実に防止できる。

また、この場合には、立壁部３１がチェーン対向側にテーパ面３１ａを有しているので、運転中のチェーン７の外側面は、立壁部３１と線接触する。これにより、チェーン運転時の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。

なお、上述の例では、摩擦係数μとして、静摩擦係数の値を採用したが、チェーンが幅方向に振れる挙動は、ほとんどの場合、チェーンの走行中に生じるものであるため、摩擦係数として動摩擦係数の値を用いるようにしてもよい。

この場合には、上記（２）式において、鋼とナイロン６６の動摩擦係数の値として、一般に知られている μ＝０．１を採用すると
ｔａｎα≦０．１ …（３’）
となる。これを解いて
α≦ｔａｎ^-1０．１
より
α≦５° …（４’）
となる。また、テーパ面の前提条件として、α＞０であるから、これと（４’）式を組み合わせて
０＜α≦５° …（５’）
となる。

このように、シュー１３、２３の立壁部３１のテーパ面３１ａの角度αを、上記（５’）式で規定される範囲に設定したことにより、チェーン７の走行中にチェーン７がテーパ面３１ａに乗り上げるのを確実に防止できる。

〔他の実施例〕
前記実施例では、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側の面にテーパ面を形成した例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。図５ないし図９は、本発明の他の実施例による各種シューを示している。なお、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。

図５ないし図９に示す各実施例においては、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側の面に、少なくとも一つの凸状円弧面が形成されている。各図中、参照符号７Ａは、チェーン７の最外側プレートの外側面を示している。

図５に示す例では、凸状円弧面３１ｂが形成されており、凸状円弧面３１ｂの下部が直接チェーン摺動面３０に接続されている。チェーン外側面７Ａは、凸状円弧面３１ｂの下端に当接している。

図６に示す例では、図５と比べて曲率半径の小さな凸状円弧面３１ｂが形成されるとともに、その下部とチェーン摺動面３０との間を接続する凹状円弧面３１ｃが形成されている。チェーン外側面７Ａは、凸状円弧面３１ｂの最突出点である黒丸の点と当接している。

図７に示す例では、図６と比べて曲率半径の小さな凸状円弧面３１ｂが形成されるとともに、その下部に、図６と比べて曲率半径の大きな凹状円弧面３１ｃが形成されている。凹状円弧面３１ｃの下部は、チェーン摺動面３０に直交しつつ上方にわずかな距離だけ延びる短い平坦面３１ｄに接続されている。チェーン外側面７Ａは、凸状円弧面３１ｂおよび平坦面３１ｄと接触している。

図８に示す例は、図７と類似しているが、平坦面３１ｄのかわりに凸状円弧面３１ｅが形成されている点が図７の例と異なっている。チェーン外側面７Ａは、凸状円弧面３１ｂおよび凸状円弧面３１ｅと接触している。

図９に示す例では、図８の凸状円弧面３１ｅのかわりに、これよりも曲率半径の小さな凸状円弧面３１ｅと、その下部に接続された曲率半径の小さな凹状円弧面３１ｆとが設けられている。チェーン外側面７Ａは、凸状円弧面３１ｂおよび凸状円弧面３１ｅと接触している。

これら図５ないし図９に示すシューによれば、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側に形成される面が凸状円弧面３１ｂ、３１ｅであるため、チェーン７が当該凸状円弧面に乗り上げるのを確実に防止できる。

図５の凸状円弧面３１ｂの場合、凸状円弧面３１ｂの最下点でチェーン摺動面３０の上に立てた垂線が、凸状円弧面３１ｂの接線となっているので、チェーン７が凸状円弧面３１ｂに乗り上げるのをより確実に防止できる。

また、図６ないし図９の凸状円弧面３１ｂの場合、凸状円弧面３１ｂの最突出点がチェーン摺動面３０の上方に位置しているので、チェーンが幅方向に振れた際には、凸状円弧面３１ｂにより、チェーン外側面７Ａ上の上部の位置が支持されることになる。これにより、より安定した支持が可能になる。

さらに、図７ないし図９の場合には、上下に隔てた２つの凸状円弧面３１ｂおよび３１ｅ、あるいは上下に隔てた凸状円弧面３１ｂおよび平坦面３１ｄでチェーンが幅方向に支持されることになるので、チェーンをより安定して支持できるようになる。

前記各実施例では、シューの横断面形状についてのみ説明したが、シューの長手方向の形状について図１０ないし図１３を用いて説明する。これらの図は、いずれもシューの各種平面概略形状を示している。

図１０に示す例では、立壁部３１が、シュー１３、２３の長手方向に沿って連続して延びている。立壁部３１は、、シュー１３、２３の長手方向の大部分の領域にわたって配設されかつ当該立壁部３１の外側面３１Ａに対して平行に延びる平行部３１Ｂと、シュー１３、２３の両端近傍に配設されかつ当該立壁部３１の外側面３１Ａに対してテーパ状に延びるテーパ部３１Ｃとから構成されている。

図１１に示す例では、立壁部３１が、シュー１３、２３の長手方向に沿って断続的に複数個配設されている。また、この場合、幅方向に対応する各立壁部３１が互いに対向配置されている。

図１２に示す例は、図１１に示す例と類似しているが、この場合には、幅方向に対応する各立壁部３１は対向配置されておらず、千鳥状に配設されている。

図１３に示す例では、立壁部３１には、平面視半球状の複数の突起３１ｂが設けられている。これらの突起３１ｂは、チェーン摺動面３０の側から見ても半球状を有しているか（図５参照）、あるいはチェーン摺動面３０の側から見て球状を有している（図６参照）。

図１０の例は、図２および図５ないし図９のいずれの実施例にも適用可能である。この場合には、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側の面がチェーン外側面７Ａに対して連続して線接触することにより、チェーン走行時の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。

図１１および図１２の例は、図２および図５ないし図９のいずれの実施例にも適用可能である。この場合には、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側の面がチェーン外側面７Ａに対して断続的に線接触することにより、チェーン走行時の摩擦抵抗を小さくでき、摩擦ロスを低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。摺動抵抗を低減できる。

図１３の例は、図５および図６の実施例に適用可能である。この場合には、シュー１３、２３の立壁部３１のチェーン対向側の面がチェーン外側面７Ａに対して点接触することにより、チェーン走行時の摩擦抵抗をさらに小さくでき、摩擦ロスを一層低減できる。その結果、チェーンの動力伝達効率の低下を防止できる。

本発明の一実施例によるチェーン用シューを採用するエンジンタイミングシステムの概略構成図である。 図１のII-II線断面図である。 図１のチェーン用シューの立壁部の拡大図である。 図３の立壁部のテーパ面に作用する力の釣り合いを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの横断面図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの横断面図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの横断面図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの横断面図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの横断面図である。 本発明の一実施例によるチェーン用シューの平面概略図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの平面概略図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの平面概略図である。 本発明の他の実施例によるチェーン用シューの平面概略図である。

７： サイレントチェーン
１０： チェーンテンショナアーム
１３： シュー
２０： チェーンガイド
２３： シュー
３０： チェーン摺動面
３１： 立壁部
３１ａ： テーパ面
３１ｂ： 凸状円弧面

Ｓ： チェーン摺動面
Ｔ： テーパ面
Ｐ： 垂線

Claims (8)

1. チェーンに張力を作用させるためのチェーンテンショナアームまたはチェーンの走行をガイドするためのチェーンガイドに設けられ、チェーンが摺動するチェーン摺動面を有するチェーン用シューにおいて、
   前記チェーン摺動面の幅方向側縁部には、チェーンの幅方向の振れを規制するための立壁部が形成されるとともに、前記立壁部が、チェーンと対向する側に向かってチェーン摺動面にまで突出しかつ第１の凹状円弧面を介して前記チェーン摺動面に接続される第１の凸状円弧面を有し、前記第１の凸状円弧面は、チェーンが前記チェーン摺動面と接触しているときに、チェーンの外側面と線接触または点接触するように設けられている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
2. 請求項１において、
   前記第１の凹状円弧面の下部には、前記チェーン摺動面と直交する平坦面が形成されており、前記平坦面は、チェーンが前記チェーン摺動面と接触しているときに、前記第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
3. 請求項１において、
   前記第１の凹状円弧面の下部には、チェーンと対向する側に突出する第２の凸状円弧面が形成されており、前記第２の凸状円弧面は、チェーンが前記チェーン摺動面と接触しているときに、前記第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
4. 請求項１において、
   前記第１の凹状円弧面の下部には、チェーンと対向する側に突出しかつ第２の凹状円弧面を介して前記チェーン摺動面に接続される第２の凸状円弧面が形成されており、前記第２の凸状円弧面は、チェーンが前記チェーン摺動面と接触しているときに、前記第１の凸状円弧面とともに、チェーンの外側面と接触するように設けられている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
5. 請求項１において、
   前記第１の凸状円弧面が、前記チェーン摺動面の長手方向に沿って連続して形成されている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
6. 請求項１において、
   前記第１の凸状円弧面が、前記チェーン摺動面の長手方向に沿って断続的に形成されている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
7. 請求項６において、
   前記第１の凸状円弧面が、前記チェーン摺動面の幅方向両側縁部に形成されるとともに、前記幅方向両側縁部の各凸状円弧面の少なくとも一部が幅方向に対向配置されている、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。
8. 請求項６において、
   前記第１の凸状円弧面が、前記チェーン摺動面の幅方向両側縁部に形成されるとともに、前記幅方向両側縁部の各凸状円弧面のいずれもが幅方向に対向配置されていない、
   ことを特徴とするチェーン用シュー。

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