JP5675059B2

JP5675059B2 - サイレントチェーン

Info

Publication number: JP5675059B2
Application number: JP2009126459A
Authority: JP
Inventors: 俊和時田
Original assignee: ボーグワーナーインコーポレーテッド
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: EP2435727B1; EP2435727A4; KR20120017447A; WO2010138349A2; US8920272B2; CN102439330B; EP2435727A2; WO2010138349A3; JP2010276042A; CN102439330A; KR101698749B1; US20120065010A1

Description

本発明は、サイレントチェーンの最外側に配置されるガイドプレートを備えたチェーンに関し、詳細には、運転中のフリクションロスを低減させるための構造の改良に関する。

自動車や自動二輪車等のタイミングチェーンとして、例えばサイレントチェーンが用いられている。サイレントチェーンは、一般に、各々一対の歯部およびピン孔を有する多数のリンクを、各ピン孔内に挿入した連結ピンで互いに枢支可能に連結するとともに、最外側にガイドプレートを配置することにより構成されている。

また、サイレント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配設され、弛み側スパンには、運転中のチェーンの伸びを除去するためのテンショナアームが配設されている。チェーンガイドおよびテンショナアームはいずれも、チェーンが摺動しつつ走行するチェーン走行面と、チェーン走行面の幅方向両側に設けられ、チェーンのガイドプレートの外側面が摺接することにより、走行中のチェーンの幅方向の振れを規制するための一対の立壁部とを有している。

サイレントチェーンの運転時において、チェーンがチェーンガイドまたはテンショナアームのチェーン走行面に沿って走行するとき、ガイドプレートの外側面は、チェーンガイドまたはテンショナアームの各立壁部の内側面に摺接する。このとき、ガイドプレートの外側面が各立壁部の内側面に面接触するため、摺動抵抗が大きくなって、フリクションロスが発生する。このようなフリクションロスは、チェーンの運転効率を低減させるとともに、発熱による油温の上昇等を招くので、運転中のフリクションロスはできるだけ低減させるのが好ましい。

その一方、最近の自動車業界では、エコフレンドリーの観点から燃費向上の強い要請があるため、サイレントチェーンにおいても、走行中のフリクションロスを低減させるための改良が求められている。

ところで、特開２００８−１５１３１６号公報の図４および図６には、ガイドプレートの外側面に半球状の突起部を設け、当該突起部をチェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部に摺接させることにより、ガイドプレートが立壁部に摺接する際の摺動抵抗を減少させる点が記載されているが、この場合には、ガイドプレートに突起部を形成するのに、ガイドプレートにプレス加工を別途施す必要があり、製造工程が複雑になる。

また、特開平１０−１９１００号公報の図８ならびに特開２００２−３４０１１３号公報の図４および図５には、チェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部をテーパ状に形成したものが示されているが、この場合には、チェーンスパンの共振時等においてチェーンがテーパ状の立壁部の上に乗り上げることによって、チェーンが幅方向に移動する場合が生じ得る。

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、走行中のチェーンの振れを確実に規制できるとともに、チェーン運転時のフリクションロスの低減を簡単に実現できるようにすることにある。

請求項１の発明に係るサイレントチェーンは、一対のピン孔を有する内側リンクを連結ピンにより互いに枢支可能に連結するとともに、最外側にガイドプレートを配置してなるサイレントチェーンである。ガイドプレートは、内側リンクの側に配置される内側面と、チェーン外側面を構成する外側面と、連結ピンが挿入される一対のピン孔と、長手方向両端に配置される一対の側端部と、各側端部を長手方向に連結する上下端部とを有しており、上下端部のうちの少なくとも一方の端部が一方の側端部から他方の側端部にかけて長手方向に平坦状に延びており、内側面および外側面には、上下端部のうちの前記少なくとも一方の平坦状の端部に向かって徐々に板厚が薄くなるように傾斜しつつ、一方の側端部から他方の側端部にかけて長手方向に連続して平坦状に延びかつチェーンガイドまたはテンショナアームのチェーン摺動面の立壁部の内側面に対して直線状に連続して線接触する傾斜面がそれぞれ形成されている。

請求項１の発明によれば、ガイドプレートの上下端部のうちの少なくとも一方の端部が各側端部間において長手方向に平坦状に延びるとともに、外側面が、上下端部のうち少なくとも一方の平坦状の端部において、先端側の縁部に向かうにしたがい徐々に板厚が薄くなるように傾斜する平坦状の傾斜面を有しているので、当該ガイドプレートが組み込まれたチェーンにおいては、運転時にチェーンガイドまたはテンショナアームに沿ってチェーンが走行するとき、ガイドプレートの当該一方の端部における平坦状の傾斜面が、チェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部の内側面に対して、面接触ではなく、傾斜面の一部が長手方向に線状に接触する線接触を行なう。これにより、チェーン運転時のフリクションロスを低減できる。また、ガイドプレートの製造時には、一般に、プレートの孔開けおよび外形のプレス打抜加工後にバレル研摩処理が行われているが、このバレル研摩処理を通常の処理時間よりも長くすると、ガイドプレートの上下端部の先端側部分が基端側部分よりも多く研摩されることが分かったため、これを利用することにより、上下端部の板厚を先端側に向かって徐々に薄くすることが簡単に実現できる。

しかも、この場合、チェーンの運転時には、ガイドプレート外側面における平坦状の傾斜面がチェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部の内側面に対して連続した線状に当接するので、チェーン幅方向の振れを確実に規制できる。

請求項２の発明では、ガイドプレートの上下端部のうちの少なくとも一方の平坦状の端部が一方の側端部から他方の側端部にかけて横断面テーパ状に形成されている。

以上のように、本発明によれば、ガイドプレートの上下端部のうちの少なくとも一方の端部を各側端部間において長手方向に平坦状に延設するとともに、当該一方の端部において先端側の縁部に向かうにしたがい徐々に板厚が薄くなるように傾斜する平坦状の傾斜面をガイドプレートの外側面に形成したので、当該ガイドプレートが組み込まれたチェーンにおいては、運転時にチェーンガイドまたはテンショナアームに沿ってチェーンが走行するとき、ガイドプレートの当該一方の端部における平坦状の傾斜面が、チェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部の内側面に対して、面接触ではなく、面の一部が長手方向に線状に接触する線接触を行なう。これにより、チェーン運転時のフリクションロスを低減できる。また、この場合、ガイドプレートの製造時において、従来のガイドプレートに施される例えばバレル研摩処理の処理時間を単に長くするだけで、上下端部の板厚を先端側に向かって徐々に薄くすることができるので、チェーン運転時のフリクションロスの低減を簡単に実現できる。

しかも、この場合、チェーンの運転時には、ガイドプレートの外側面における平坦状の傾斜面がチェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部の内側面に対して連続した線状に当接するので、走行中のチェーンの幅方向の振れを確実に規制できる。

本発明の一実施例によるサイレントチェーンが採用されたエンジンのカムシャフトタイミングシステムの概略構成図である。サイレントチェーンの平面部分図である。サイレントチェーンの正面部分図である。（ａ）はガイドプレートの正面拡大図、（ｂ）はガイドプレートの側面拡大図である。サイレントチェーンとチェーンガイドとの摺接状態を説明するための図であって、図１のV-V線断面に相当する図である。図５のVI部分拡大図である。本発明の一実施例によるサイレントチェーンおよび従来のサイレントチェーンの運転中における抵抗トルクを比較測定するための第１の試験装置の概略構成図である。本発明の一実施例によるサイレントチェーンおよび従来のサイレントチェーンの運転中における抵抗トルクを比較測定するための第２の試験装置の概略構成図である。第１の試験装置による抵抗トルクの比較測定結果を示すグラフである。

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６は、本発明の一実施例によるガイドプレートおよび当該ガイドプレートを備えたサイレントチェーンを説明するための図であって、これらの図において、同一符号は同一または相当部分を示している。

図１に示すように、本発明の一実施例によるサイレントチェーンを採用するエンジンのカムシャフトタイミングシステム５００は、クランクシャフト５０に取り付けられたクランクスプロケット５１と、２本のカムシャフト５２、５３にそれぞれ取り付けられたカムスプロケット５４、５５と、これらのスプロケット５１、５４、５５に巻き掛けられたサイレントチェーン１とを備えている。なお、図１中、時計回りの各矢印は各スプロケット５１、５４、５５の回転方向を示している。

サイレントチェーン１の張り側スパンには、チェーン１の走行をガイドするためのチェーンガイド５６が配設されている。チェーンガイド５６は、その両端側に設けられたボルト５６ａ、５６ｂを介してエンジン側の部材に固定されている。チェーンガイド５６には、走行中のチェーン１の左右両側に配設される一対の立壁部５６Ｂが設けられている。

サイレントチェーン１の弛み側スパンには、チェーン１の張力を維持するためのテンショナアーム５７が配設されている。テンショナアーム５７は、その枢支端側に設けられた枢支ボルト５７ａを介してエンジン側の部材に揺動自在に取り付けられている。テンショナアーム５７の自由端側には、テンショナアーム５７に押付力を作用させるテンショナ５８が設けられている。テンショナ５８のピストンロッド５８ａの先端は、テンショナアーム５７の自由端を押圧している。テンショナアーム５７には、走行中のチェーン１の左右両側に配設される一対の立壁部５７Ｂが設けられている。

図２および図３に示すように、このサイレントチェーン１は、多数のリンクプレート（内側リンク）２を厚み方向（図２上下方向）および長手方向（同図左右方向）に積層し、これらのリンクプレート２を連結ピン３で各々枢支可能に連結するとともに、その最外側にガイドプレート４を配置することにより構成されている。

サイレントチェーン１は、ガイドプレート４と同じ長手方向位置に配置されたリンクプレート２および当該ガイドプレート４から構成される複数のガイド列Ｇと、長手方向に隣り合う各ガイド列Ｇの間に配置されたリンクプレート２のみから構成される複数のリンク列Ｌとを有している。各ガイド列Ｇおよび各リンク列Ｌは長手方向に交互に配置されている。

リンクプレート２は、一対のピン孔２１および歯部２２を有している。各ピン孔２１には、連結ピン３が挿入されている。各歯部２２は、図示しないスプロケット歯と噛み合う内側フランク面２２ａおよび外側フランク面２２ｂからそれぞれ構成されている。

ガイドプレート４は、図４（ａ）に示すように、連結ピン３の端部が挿入されて固着される一対のピン孔４１を有している。また、ガイドプレート４は、長手方向両端に配置される側端部４２と、各側端部４２を長手方向に連結する上端部４３および下端部４４とを有している。上端部４３および下端部４４は、この例では、いずれも長手方向に平坦状に形成されている。図４（ｂ）に示すように、ガイドプレート４の上端部４３および下端部４４の各板厚は、いずれも先端側に向かうにしたがい徐々に薄くなっている。

別の言い方をすれば、ガイドプレート４の上下端部４３、４４は、横断面テーパ状に形成されている。また、別の言い方をすれば、後述するように、ガイドプレート４の上下端部４３、４４は、チェーンガイド５６またはテンショナアーム５７の立壁部５６Ｂ、５７Ｂと線接触するような傾斜面である側面４Ａ、４Ｂを有している。なお、ここでは、側面４Ａがチェーンの幅方向内側に配置されかつリンクプレート２と対向する内側面であり、側面４Ｂがチェーンの幅方向外側に配置されかつ立壁部５６Ｂ、５７Ｂと対向する外側面である。また、ガイドプレート４の横断面テーパ状の上下端部４３、４４は、たとえばバレル研摩処理により形成される。

次に、本実施例の作用効果について説明する。
サイレントチェーン１の運転中には、サイレントチェーン１は、チェーンガイド５６およびテンショナアーム５７上を摺動しつつ走行する。

ここで、サイレントチェーン１とチェーンガイド５６との接触状態を図５および図６を用いて説明する。これらの図に示すように、チェーンガイド５６は、チェーン１の背面部が摺動しつつ走行するチェーン走行面５６Ａを有している。チェーン走行面５６Ａの左右両側縁部には、チェーン走行面５６Ａに沿って長手方向（図５、図６紙面垂直方向）に延設されかつ上方に立ち上がる一対の立壁部５６Ｂが形成されている。

図６に示すように、サイレントチェーン１のガイドプレート４の下端部４４がチェーンガイド５６のチェーン走行面５６Ａ上に当接しているとき、ガイドプレート４の外側面４Ｂは、チェーンガイド５６の立壁部５６Ｂの内側面５６Ｂ_１に対して点Ｃで接触している。なお、この場合、ガイドプレート４は、図６の紙面垂直方向に延在する部材であり、このため、ガイドプレート４は、チェーンガイド５６の立壁部５６Ｂの内側面５６Ｂ_１に線接触する。すなわち、このとき、ガイドプレート４と内側面５６Ｂ_１との接触領域は、点Ｃを通る直線である。

したがって、サイレントチェーン１がチェーンガイド５６のチェーン走行面５６Ａ上を摺動しつつ走行する際には、チェーン最外側のガイドプレート４の外側面４Ｂがチェーンガイド５６の立壁部５６Ｂ_１に線接触しており、これにより、従来のように、ガイドプレートの外側面が面接触する場合に比べて、チェーン走行中のフリクションロスを低減できる。

また、このとき、サイレントチェーン１の幅方向両外側において各ガイドプレート４の各外側面４Ｂがチェーンガイド５６の各立壁部５６Ｂ_１にそれぞれ線接触していることにより、走行中のチェーンの幅方向の振れを確実に規制することが可能である。

なお、図示していないが、サイレントチェーン１がテンショナアーム５７のチェーン走行面上を摺動しつつ走行する際においても、チェーン最外側のガイドプレート４の外側面４Ｂはテンショナアーム５７の立壁部の内側面に線接触しており、これにより、チェーン走行中のフリクションロスを一層低減できる。

また、ガイドプレートの製造時には、一般に、プレートの孔開けおよび外形のプレス打抜加工後にバレル研摩処理が行われているが、このバレル研摩処理を通常の処理時間よりも長くすると、ガイドプレートの上下端部の先端側部分が基端側部分よりも多く研摩されることが分かっており、これを利用することにより、ガイドプレートの上下端部の板厚を先端側に向かって徐々に薄くすることが簡単に実現できる。

このようにして、本実施例によれば、走行中のチェーンの振れを確実に規制できるとともに、チェーン運転時のフリクションロスの低減を簡単に実現できる。

ここで、本実施例によるサイレントチェーンのフリクションロス低減の効果を確認するために、図７および図８に示すような試験装置を用いて、サイレントチェーンがテンショナアームを走行中に発生する抵抗トルクを測定し、従来のサイレントチェーンと比較することにした。

図７に示す第１の試験装置においては、モータ１００の出力軸１００ａがトルク計１０１に入力されており、トルク計１０１の出力軸１０１ａは、駆動スプロケット１１０に連結されている。駆動スプロケット１１０および従動スプロケット１１１には、サイレントチェーン１１３が巻き掛けられている。サイレントチェーン１１３の弛み側スパンには、枢支端の回りを回動自在なテンショナアーム１２０が配設されており、テンショナアーム１２０の自由端には、テンショナ１２１のピストンロッド１２１ａが押圧されている。

同様に、図８に示す第２の試験装置においては、モータ１００の出力軸１００ａがトルク計１０１に入力されており、トルク計１０１の出力軸１０１ａは、駆動スプロケット１１０に連結されている。駆動スプロケット１１０および２つの従動スプロケット１１１、１１２には、サイレントチェーン１１３が巻き掛けられている。サイレントチェーン１１３の弛み側スパンには、枢支端の回りを回動自在なテンショナアーム１２０が配設されており、テンショナアーム１２０の自由端には、テンショナ１２１のピストンロッド１２１ａが押圧されている。

次に、第１の試験装置を用いて、本実施例によるサイレントチェーンおよび従来のサイレントチェーンの各々について、トルク計１０１を用いて測定した抵抗トルクの値を図９に示す。図９において、横軸はモータ１００の回転数（ｒｐｍ）を示し、縦軸はトルク計１０１により測定された抵抗トルク（Ｎｍ）の値を示している。

図９から明らかなように、９００〜４０００（ｒｐｍ）のすべての回転領域において、発明品（本実施例によるサイレントチェーン）の方が従来品（従来のサイレントチェーン）よりも抵抗トルクが低かった。発明品と従来品との差Δがフリクション低減量である。

このような結果から、本発明によるサイレントチェーンにより、チェーン運転時のフリクションロスを低減できることが実証された。

なお、前記実施例では、ガイドプレート４の上下端部４３、４４の双方について、先端側に向かうにしたがい徐々に板厚が薄くなっている例を示したが、本発明においては、チェーンガイドまたはテンショナアームの立壁部と接触する少なくとも下端部４４の板厚が徐々に薄くなっていれば十分である。

また、前記実施例では、ガイドプレート４として、つま先部を有しない概略台形状のガイドプレートを例にとって説明したが、本発明が適用されるガイドプレートとしては、上端側につま先部を有するいわゆる低剛性ガイドプレートであってもよい。

本発明は、ガイドプレートを備えたサイレントチェーンに好適であり、とくに運転中のフリクションロスの低減を要求されるものに適している。

１：サイレントチェーン

２：リンクプレート（内側リンク）
３：連結ピン
４：ガイドプレート
４１：ピン孔
４２：側端部
４３：上端部
４４：下端部
４Ｂ：外側面（傾斜面）

特開２００８−１５１３１６号公報（図４、図６参照）特開平１０−１９１００号公報（図８参照）特開２００２−３４０１１３号公報（図４、図５参照）

Claims

一対のピン孔を有する内側リンクを連結ピンにより互いに枢支可能に連結するとともに、最外側にガイドプレートを配置してなるサイレントチェーンにおいて、
前記ガイドプレートが、前記内側リンクの側に配置される内側面と、当該チェーンの外側面を構成する外側面と、前記連結ピンが挿入される一対のピン孔と、長手方向両端に配置される一対の側端部と、前記各側端部を長手方向に連結する上下端部とを有しており、
前記上下端部のうちの少なくとも一方の端部が前記一方の側端部から前記他方の側端部にかけて長手方向に平坦状に延びており、前記内側面および前記外側面には、前記上下端部のうちの前記少なくとも一方の平坦状の端部に向かって徐々に板厚が薄くなるように傾斜しつつ、前記一方の側端部から前記他方の側端部にかけて長手方向に連続して平坦状に延びかつチェーンガイドまたはテンショナアームのチェーン摺動面の立壁部の内側面に対して直線状に連続して線接触する傾斜面がそれぞれ形成されている、
ことを特徴とするサイレントチェーン。
請求項１において、
前記上下端部のうちの前記少なくとも一方の平坦状の端部が、前記一方の側端部から前記他方の側端部にかけて横断面テーパ状に形成されている、
ことを特徴とするサイレントチェーン。