JP5894017B2

JP5894017B2 - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置

Info

Publication number: JP5894017B2
Application number: JP2012138601A
Authority: JP
Inventors: 加藤　晃央; 晃央加藤; 真司大石; 中尾　吾朗; 吾朗中尾
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: JP2014001821A

Description

この発明は、チェーンの張力調整用として、あるいは、チェーンの移動案内用として使用されるチェーンガイドおよびそのチェーンガイドを用いたチェーン伝動装置に関する。

クランク軸に取付けられた駆動スプロケットとカム軸に取付けられた従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡したカム軸駆動用のチェーン伝動装置においては、タイミングチェーンの弛み側チェーンの一側方に揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷してタイミングチェーンを緊張させ、チェーンの緩みやバタツキを防ぐようにしている。

また、タイミングチェーンの張り側チェーンにチェーンガイドを固定し、その固定のチェーンガイドによってタイミングチェーンの移動を案内してバタつきを抑制するようにしている。

ここで、タイミングチェーンの張力調整用や移動案内用のチェーンガイドとして、タイミングチェーンを滑り接触によって面案内する形式のものが知られているが、タイミングチェーンの移動抵抗が大きく、伝達トルクロスが多いという問題がある。

そのような問題点を解決するため、本件出願人においては、特許文献１において、タイミングチェーンの移動方向に長く延びる合成樹脂製のガイドベースによって曲線状に配置された複数のローラ軸の両端部を支持し、その複数のローラ軸のそれぞれによってころ軸受からなるローラを回転自在に支持し、その複数のローラによってタイミングチェーンを移動自在に案内するようにしたチェーンガイドを提案している。

上記のチェーンガイドにおいては、タイミングチェーンの案内が複数のローラの転がりによる案内であるため、タイミングチェーンの移動抵抗が小さく、伝達トルクロスが少ないという特徴を有している。

国際公開２０１０／０９０１３９号

ところで、特許文献１に記載のチェーンガイドにおいては、エンジンルーム内に組み込まれて雰囲気温度も高く、しかも、ローラがタイミングチェーンとの接触により高速回転するため、そのローラとの接触によりローラ軸が発熱して高温になり易い。

特許文献１に記載されたチェーンガイドにおいては、ガイドベースを合成樹脂とし、ローラ軸の軸端面がそのガイドベースに全面接触する支持状態にあるため、ローラ軸からの熱伝導により合成樹脂からなるガイドベースが温度上昇して強度が低下するという問題が発生し、その強度低下を抑制する上において改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図り、合成樹脂からなるガイドベースの強度が低下するのを抑制することである。

上記の課題を解決するために、この発明に係るチェーンガイドにおいては、タイミングチェーンの外周一部に配置されて、そのタイミングチェーンの移動方向に長く延びる対向一対の側板部を有する合成樹脂製のガイドベースと、前記側板部の対向内面に形成された軸係合部に軸端部が嵌合されて、その側板部の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のストレート形状のローラ軸と、その複数のローラ軸のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラとからなり、前記軸係合部が、前記側板部の外側面部から側板部の幅方向に向くテーパ溝部と、そのテーパ溝部の狭小端に連通する円形の軸支持部とから形成されて前記ローラ軸の軸端面が対向するローラ軸抜止め用の外端壁面を有してなるチェーンガイドにおいて、前記ローラ軸の軸端面と前記軸係合部のローラ軸抜止め用の外端壁面との接触面積を、ローラ軸の軸方向中央部での断面積以下の大きさとした構成を採用したのである。

また、この発明に係るチェーン伝動装置においては、駆動スプロケットと従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡し、そのタイミングチェーンの弛み側チェーンの一側部に、タイミングチェーンの移動を案内する揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷して、その揺動側端部をタイミングチェーンに押し付けるようにしたチェーン伝動装置において、前記チェーンガイドとして、この発明に係る上記のチェーンガイドを採用したのである。

上記の構成からなるチェーン伝動装置において、タイミングチェーンの張り側チェーンの一側方に、タイミングチェーンの移動を案内する固定のチェーンガイドを設け、その固定チェーンガイドとして、この発明に係る上記のチェーンガイドを採用することによってタイミングチェーンのバタつきを効果的に抑制することができる。

ここで、タイミングチェーンの移動を案内するローラは、そのタイミングチェーンとの接触により高速で回転するため、ローラ軸がローラとの接触部で発熱して高温になり易い。このとき、ローラ軸の軸端面と軸係合部の壁面との接触面積が、ローラ軸の軸方向中央部での断面積以下の大きさとされているため、ローラ軸からガイドベースへの熱伝導は小さく、合成樹脂からなるガイドベースが高温になって強度が低下するという不都合の発生はない。

軸係合部の壁面に対するローラ軸の軸端面の接触面積を低減する手段として、下記の構成１乃至６を採用することができる。
構成１；ローラ軸の軸端面と、その軸端面が対向する軸係合部の壁面との間に間隙を形成して前記軸端面を壁面に対して非接触とする。
構成２；ローラ軸の円筒状外径面と軸端面の交差部に断面円弧状の曲面部を形成して軸端面の面積を低減する。
構成３；ローラ軸の軸端部の外周に切欠部を形成し、軸端面を非円形として軸端面の面積を低減する。
構成４；ローラ軸の軸端面に小径軸部を設け、その小径軸部の軸端面を側板部の外側面に露出させて、ローラ軸の軸端面と壁面との接触面積を低減する。
構成５；ローラ軸の軸端面が対向する軸係合部の壁面に、側板部の外側面に貫通する、ローラ軸の外径より小径の孔を形成してローラ軸の軸端面と壁面との接触面積を低減する。
構成６；ローラ軸の軸端部の外周対向位置に一対の切欠部を形成して、軸端面を非円形として軸端面の面積を低減する。

この発明においては、上記のように、ローラ軸の軸端面と軸係合部の壁面との接触面積を、ローラ軸の軸方向中央部での断面積以下の大きさとしたことにより、ローラ軸からガイドベースへの熱伝導を小さくすることができ、合成樹脂からなるガイドベースが高温になって強度が低下するという不都合の発生を抑制することができる。

この発明に係るチェーン伝動装置の実施の形態を示す概略図図１に示すチェーンガイドの縦断面図図２のIII−III線に沿った断面図図３のIV−IV線に沿った断面図ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図る手段の他の例を示す断面図ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図る手段の他の例を示す断面図ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図る手段の他の例を示す断面図ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図る手段の他の例を示す断面図（ａ）は、ローラ軸からガイドベースへの熱伝導の低減を図る手段の他の例を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のIX−IX線に沿った断面図ころ軸受の他の例を示す断面図

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、カム軸駆動用のチェーン伝動装置を示し、クランク軸１の軸端部に取付けられた駆動スプロケット２とカム軸３のそれぞれ軸端部に取付けられた従動スプロケット４間にはタイミングチェーン５が掛け渡されている。

タイミングチェーン５はローラチェーンであっても、サイレントチェーンであってもよい。

クランク軸１は、図１の矢印で示す方向に回転する。そのクランク軸１の回転により、タイミングチェーン５が同図の矢印で示す方向に移動し、上方に向けて移動する部分が弛み側チェーン５aとされ、下向きに向けて移動する部分が張り側チェーン５ｂとされ、上記弛み側チェーン５ａの一側部にチェーンガイドＡ_１が設けられている。

チェーンガイドＡ_１は、タイミングチェーン５の移動方向に長く延び、その上端部がエンジンブロックから突設する支点軸１０により支持されて、その支点軸１０を中心に揺動可能とされ、下側の揺動側端部には、チェーンテンショナ１１の調整力が負荷されて弛み側チェーン５ａに向けて押圧されている。

タイミングチェーン５における張り側チェーン５ｂの他側部にはチェーンガイドＡ_２が設けられている。このチェーンガイドＡ_２は、揺動可能なチェーンガイドＡ_１と同様に、タイミングチェーン５の移動方向に長く延び、その両端部がエンジンブロックにねじ込まれるボルト１２の締め付けにより固定されて、タイミングチェーン５の移動を案内するようになっている。

ここで、揺動可能なチェーンガイドＡ_１と固定のチェーンガイドＡ_２とは、同一の構成とされ、揺動可能なチェーンガイドＡ_１が一端部に軸挿入用の挿入孔が形成されているのに対し、固定のチェーンガイドＡ_２が両端部にボルト挿入用の挿入孔が形成されている点でのみ相違している。

そのため、ここでは、揺動可能なチェーンガイドＡ_１の構成について以下に説明し、固定配置のチェーンガイドＡ_２については同一の部分に同一の符号を付して説明を省略する。

図２乃至図４に示すように、チェーンガイドＡ_１は、タイミングチェーン５の移動方向に長く延びるガイドベース２１と、そのガイドベース２１の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のローラ軸３１と、その複数のローラ軸３１のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラ４１とからなっている。

ガイドベース２１は、対向一対の側板部２２間に複数の間隔保持板２３を長さ方向に間隔をおいて形成した構成とされている。一対の側板部２２は弓形状をなし、その上端部に支点軸１０が挿入される挿入孔２４が形成されている。

また、一対の側板部２２の対向内面には、ローラ軸３１の軸端部を支持する複数の軸係合部２５が側板部２２の長さ方向に間隔をおいて形成されている。

軸係合部２５は、側板部２２のタイミングチェーン５と対向する外側面部から側板部２２の幅方向に向き、上記外側面部での開口端が広幅とされたテーパ溝部２５ａと、そのテーパ溝部２５ａの狭小端に連通する円形の軸支持部２５ｂとからなっている。ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから軸支持部２５ｂに嵌合され、その軸支持部２５ｂで支持される。

ここで、テーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法をＤ_１、軸支持部２５ｂの内径をＤ_２、ローラ軸３１の外径をｄとすると、ｄ＞Ｄ_２＞Ｄ_１の関係が成り立つ寸法関係とされており、ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから軸支持部２５ｂに押し込まれて、その軸支持部２５ｂに締め代をもつ嵌め合い支持とされ、上記テーパ溝部２５ａの狭小部により抜止めされている。

複数の軸係合部２５は、その軸支持部２５ｂの中心を結ぶ線が凸形の円弧状線を描く円弧状の配置とされているが、曲線状の配置とされていてもよい。

上記の構成からなるガイドベース２１は、合成樹脂の成形品とされている。合成樹脂として耐油性、耐候性および強度的に優れた樹脂を用いるのが好ましい。そのような樹脂として、ポリアミド４６（ＰＡ４６）やポリアミド６６（ＰＡ６６）を挙げることができる。機械的強度をさらに向上させるために、それらの樹脂に強化ガラス繊維を混入するのが好ましい。

ローラ軸３１は、ストレート形状をなし、ＳＵＪ２やＳＣ材を素材としている。このローラ軸３１は、耐摩耗性を向上させるため、熱処理されて硬度が高められている。熱処理として、ここでは、光輝焼入れを採用しているが、高周波焼入れしてもよく、浸炭焼入れしてもよい。あるいは、浸炭窒化処理してもよい。

また、ローラ軸３１は、その軸端面３１ａと軸係合部２５の上記軸端面３１ａが対向する壁面２６との対向部間に間隙５０が形成される支持状態とされている。

複数のローラ４１は、複数のローラ軸３１のそれぞれによって回転自在に支持されている。ローラ４１として、ここでは、ころ軸受が採用されている。ころ軸受４１は、外輪４２と、その内側に組み込まれた複数のころ４３と、そのころ４３を保持する保持器４４とからなる。

外輪４２は、ＳＰＣやＳＣＭ等の金属板を絞り成形したシェル形であり、熱処理によって硬度が高められている。シェル形外輪４２の両端部には、保持器４４を抜止めする内向き鍔４５が形成されている。内向き鍔４５は、ころ軸受４１の組立ての容易化を図るため、ころ４３を保持する保持器４４の組込み後において曲げ成形される。

なお、ころ軸受４１は、針状ころ軸受であってもよく、円筒ころ軸受であってもよい。また、ころ軸受４１は、保持器のない総ころタイプのものであってもよい。

実施の形態で示すチェーン伝動装置は上記の構造からなり、駆動スプロケット２と従動スプロケット４間に掛け渡されたタイミングチェーン５の移動によってクランク軸１の回転をカム軸３に伝達するトルク伝達状態において、負荷の変動によりタイミングチェーン５の張力が変化すると、チェーンテンショナ１１が作動して、その張力変化を吸収する。このため、タイミングチェーン５は常に所定の張力状態に保持される。

クランク軸１の回転をカム軸３に伝達するトルク伝達時、揺動可能なチェーンガイドＡ_１および固定のチェーンガイドＡ_２のそれぞれに設けられたころ軸受からなるローラ４１はタイミングチェーン５との接触により回転し、タイミングチェーン５は転がり案内される。

このように、タイミングチェーン５はローラ４１の転がりによって案内されるため、その案内部での摩耗は小さい。また、タイミングチェーン５の移動抵抗も小さく、タイミングチェーン５はスムーズに移動し、ロスなくトルク伝達されることになる。

ここで、タイミングチェーン５を案内するローラ４１は、そのタイミングチェーン５との接触により外輪４２が高速で回転し、ころ４３は自転しつつローラ軸３１の外径面上を転動し、そのころ４３との接触によってローラ軸３１が高温になり易い。

このとき、図３に示すように、ローラ軸３１の軸端面３１ａと軸係合部２５の壁面２６の対向面間には、間隙５０が形成されているため、ローラ軸３１からガイドベース２１への熱伝導は小さく、合成樹脂からなるガイドベース２１が高温になって強度が低下するというような不都合の発生はない。

図３では、ローラ軸３１からガイドベース２１への熱伝導を低減させるため、ローラ軸３１の軸端面３１ａと軸係合部２５の壁面２６間に間隙５０を形成して、軸端面３１ａを壁面２６に非接触としたが、ガイドベース２１への熱伝導を低減させる手段はこれに限定されるものではない。

図５乃至８は、熱伝導を低減させる手段の他の例を示す。図５においては、ストレート形状とされたローラ軸３１の軸端面３１ａと円筒状外径面３１ｂの交差部に断面円弧状の曲面部３２を形成して、軸端面３１ａと壁面２６の接触面積をローラ軸３１の軸方向中央部での断面積より小さくし、ガイドベース２１への熱伝導を低減させるようにしている。

ここで、曲面部３２の曲率半径が軸係合部２５の深さより大きくなると、ローラ軸３１が軸係合部２５から脱落し易くなるため、曲面部３２の曲率半径は軸係合部２５の深さより小さくしている。

図６においては、ローラ軸３１の軸端部の外周に対する切欠部３３の形成により軸端面３１ａを非円形として、軸端面３１ａと壁面２６の接触面積をローラ軸３１の軸方向中央部での断面積より小さくし、ガイドベース２１への熱伝導を低減させるようにしている。

図７においては、ローラ軸３１の軸端面に小径軸部３１ｃを設け、その小径軸部３１ｃを壁面２６に形成された軸孔３４に挿入し、側板部２２の外側面に小径軸部３１ｃの軸端面を外部に露出させることにより、ローラ軸３１の軸端面３１ａと壁面２６との接触面積を小さくしてガイドベース２１への熱伝導を低減させるようにしている。

図８においては、軸係合部２５のローラ軸３１の軸端面３１ａが対向する壁面２６に、側板部２２の外側面に貫通する、ローラ軸３１の外径より小径の孔３５を形成してローラ軸の軸端面と壁面との接触面積を小さくし、ガイドベース２１への熱伝導を低減させるようにしている。

図９（ａ）、（ｂ）においては、ローラ軸３１の軸端部における外周の対向位置に一対の切欠部３３を形成して、ローラ軸３１の軸端面３１ａを非円形とし、軸端面３１ａと壁面２６の接触面積をローラ軸３１の軸方向中央部での断面積より小さくし、ガイドベース２１への熱伝導を低減させるようにしている。

なお、図９（ａ）、（ｂ）では、軸支持部２５ｂの内周対向位置に平坦部２７を形成し、その平坦部２７をローラ軸３１の切欠部３３に面係合させてローラ軸３１を回り止めしている。

図５乃至図９のいずれも、軸係合部２５の壁面２６に対するローラ軸３１の軸端面の接触面積を、ローラ軸３１の軸方向中央部での断面積の２／３以下としている。

ここで、ころ軸受４１は、タイミングチェーン５の移動によって掻き上げられるエンジンオイルにより潤滑される。そのエンジンオイルには摩耗粉等の異物が混入し、その異物がころ軸受４１内に侵入すると、異物の噛み込みによってころ軸受４１を損傷させるおそれがある。そこで、図１０に示すように、外輪４２の開口端部内に異物侵入防止用のシール４６を組み込んだシール付きころ軸受４１を採用すると、ころ軸受４１の損傷を防止し、耐久性の低下を抑制することができる。

上記のようなシール付きころ軸受４１の採用において、シール４６の内径部がローラ軸３１の外径面に弾性接触していると、外輪４２内に潤滑オイルを採り込むことができなくなるため、シール４６の内径面とローラ軸３１のころ転走面間に隙間４７が形成されるよう、シール４６の内径をローラ軸３１の外径より少し大きくしておく。

Ａ_１チェーンガイド
Ａ_２チェーンガイド
２駆動スプロケット
４従動スプロケット
５タイミングチェーン（チェーン）
２１ガイドベース
２２側板部
２５軸係合部
２６壁面
３１ローラ軸
３１ａ軸端面
３１ｂ外径面
３１ｃ小径軸部
３２曲面部
３３切欠部
３４軸孔
３５孔
４１ローラ
５０間隙

Claims

タイミングチェーンの外周一部に配置されて、そのタイミングチェーンの移動方向に長く延びる対向一対の側板部を有する合成樹脂製のガイドベースと、前記側板部の対向内面に形成された軸係合部に軸端部が嵌合されて、その側板部の長さ方向に間隔をおいて設けられた複数のストレート形状のローラ軸と、その複数のローラ軸のそれぞれに回転自在に支持されたチェーン案内用の複数のローラとからなり、前記軸係合部が、前記側板部の外側面部から側板部の幅方向に向くテーパ溝部と、そのテーパ溝部の狭小端に連通する円形の軸支持部とから形成されて前記ローラ軸の軸端面が対向するローラ軸抜止め用の外端壁面を有してなるチェーンガイドにおいて、
前記ローラ軸の軸端面と前記軸係合部のローラ軸抜止め用の外端壁面との接触面積を、ローラ軸の軸方向中央部での断面積以下の大きさとしたことを特徴とするチェーンガイド。
前記ローラ軸の軸端面と、その軸端面が対向する軸係合部の壁面との間に間隙を形成して前記軸端面を壁面に対して非接触とした請求項１に記載のチェーンガイド。
前記ローラ軸の円筒状外径面と軸端面の交差部に断面円弧状の曲面部を形成した請求項１に記載のチェーンガイド
前記ローラ軸の軸端部の外周に切欠部を形成して、軸端面を非円形とした請求項１に記載のチェーンガイド。
前記ローラ軸の軸端面に小径軸部を設け、その小径軸部の軸端面を側板部の外側面に露出させて、ローラ軸の軸端面と壁面との接触面積を小さくした請求項１に記載のチェーンガイド。
前記軸係合部の前記ローラ軸の軸端面が対向する壁面に、側板部の外側面に貫通する、ローラ軸の外径より小径の孔を形成してローラ軸の軸端面と壁面との接触面積を小さくした請求項１に記載のチェーンガイド。
前記ローラ軸の軸端部の外周対向位置に一対の切欠部を形成して、軸端面を非円形とした請求項１に記載のチェーンガイド。
駆動スプロケットと従動スプロケット間にタイミングチェーンを掛け渡し、そのタイミングチェーンの弛み側チェーンの一側部に、タイミングチェーンの移動を案内する揺動可能なチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドの揺動側端部にチェーンテンショナの調整力を負荷して、その揺動側端部をタイミングチェーンに押し付けるようにしたチェーン伝動装置において、
前記チェーンガイドが、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のチェーンガイドからなることを特徴とするチェーン伝動装置。
前記タイミングチェーンの張り側チェーンの一側方に、タイミングチェーンの移動を案内する固定のチェーンガイドを設け、その固定チェーンガイドが請求項１乃至７のいずれかの項に記載のチェーンガイドからなることを特徴とする請求項８に記載のチェーン伝動装置。