JP5933349B2

JP5933349B2 - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置

Info

Publication number: JP5933349B2
Application number: JP2012129753A
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: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: JP2013253649A

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り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、ローラ軸が回転自在の支持であると、ローラからの連れ回りトルクの負荷によってローラ軸が回転し、そのローラ軸の軸端部と、その軸端部を支持する軸受部との接触部で摩耗が生じる。

そのような問題点の発生を防止するため、上記特許文献１に記載されたチェーンガイドにおいては、ガイドベースを形成する対向一対の側板に支持軸挿入凹所を設け、その支持軸挿入凹所に形成された円弧状部の内径をローラ軸の外径より小径として、円弧状部に締め代を設け、その円弧状部の内径面で鋼製のローラ軸の軸端部の外径面を締め付けてローラ軸を回転不能な支持としている。また、締め代をもたせるため、ガイドベースの全体を樹脂で成形している。

しかし、ガイドベースとローラ軸とは、素材が相違して線膨張係数が異なるため、温度上昇により膨張すると、膨張量の相違から締め代が小さくなってローラ軸を回り止めすることができなくなる。この場合、ローラからの連れ回りトルクの負荷によりローラ軸が回転し、その回転により円弧状部の内径面に摩耗が生じてガイドベースが損傷するおそれがあり、ローラ軸の回転を確実に防止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、ローラを支持するローラ軸の連れ回りを確実に防止できるようにすることである。

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ガイドベースと、そのガイドベースの側板部に形成された軸係合部に軸端部が支持されて、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るチェーンガイドにおいて、前記ローラ軸の軸端部と前記軸係合部の相互間に非円筒状の面係合部を設けてローラ軸を回り止め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。

この発明に係るチェーンガイドにおいては、上記のように、ローラ軸と軸係合部の相互間に非円筒状の面係合部を設けたことにより、タイミングチェーンの移動によりローラが接触回転し、そのローラからローラ軸に連れ回りトルクが負荷されると、その連れ回りトルクは上記面係合部で受けられることになってローラ軸は回転しない。

また、面係合部による回り止めであるため、ローラ軸が鋼製とされ、ガイドベースが樹脂で形成されて、ローラ軸とガイドベースが線膨張係数の相違する異種の素材で形成され、温度変化による膨張量が相違するとしても、ローラ軸の回り止め効果は変化しない。

ここで、軸係合部として、側板部のタイミングチェーン側の側面から側板部の幅方向に延びるテーパ溝部と、そのテーパ溝部の狭小端に連通してローラ軸の軸端部を支持する円形の軸支持部とからなり、上記テーパ溝部の狭小部でローラ軸を抜止めする構成としたものを採用することができる。

上記のような軸係合部の採用において、面係合部は、軸係合部およびローラ軸の端部外周のそれぞれに凹凸面を形成し、あるいは、平坦面を形成し、その凹凸面や平坦面を互いに面係合させるようにしたものであってもよい。

また、面係合部は、軸支持部の閉塞端から開口部に至るガイド突条を設け、そのガイド突条をローラ軸の円形の軸端面に形成された径方向のガイド溝に嵌合して、ガイド突条の両側面とガイド溝の内側面とを互いに面係合させるようにしたものであってもよい。

上記凹凸面や平坦面からなる面係合部の採用において、その凹凸面や平坦面の一対をローラ軸の軸端部外周の対向位置に設け、その一対の凹凸面や平坦面を、ローラ軸の軸中心を含む平面を対称面として対称形状とすると、軸係合部にローラ軸の軸端部を挿入するローラ軸の組付けに方向性がなくなり、チェーンガイドの組立ての容易化を図ることができる。

また、上記一対の平坦面は、軸支持部の内周対向位置およびローラ軸の端部外周の対向位置それぞれに形成してもよい。この場合、テーパ溝部の、ローラ軸の軸端面と対向する内面に、そのローラ軸の外周上部に係合する抜止め突部を設けておくと、軸係合部からローラ軸が抜け出るのを確実に防止することができる。

また、上記抜止め突部をローラ軸の軸方向に弾性変形可能とし、その抜止め突部のローラ軸と対向する内面に傾斜状の誘導面を設けておくと、軸係合部のテーパ溝部内にローラ軸を挿入する組込み時、ローラ軸の軸端面が抜止め突部の傾斜状の誘導面を押圧するため、抜止め突部はローラ軸の軸端部の通過を可能とする方向にスムーズに弾性変形することになる。また、ローラ軸の軸端部が抜止め突部の位置を通過して軸支持部で支持されると、抜止め突部は自己の復元弾性により形状回復してローラ軸の軸端部の外周に係合することになり、ローラ軸をスムーズに組付けることができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、ガイドベースは樹脂の成形品としてもよい。ガイドベースの樹脂成形において、ローラ軸の軸端部をインサート成形することができる。この場合、側板部のローラ軸の軸端部を支持する孔部を軸係合部という。

この発明においては、上記のように、ローラ軸の端部と軸係合部の相互間に非円筒状の面係合部を設け、その面係合部によってローラからローラ軸に負荷される連れ回りトルクを受けるようにしたので、ローラ軸を確実に回り止めすることができ、ローラ軸との接触によって軸係合部が摩耗してガイドベースが破損するのを防止することができる。

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線に沿った断面図面係合部の他の例を示す断面図面係合部の他の例を示す断面図面係合部の他の例を示す断面図面係合部の他の例を示す断面図面係合部の他の例を示す断面図図９のX−X線に沿った断面図（ａ）は、チェーンガイドの他の例を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）の右側面図

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閉塞端部としての軸支持部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、ローラ軸３１の外径ｄはテーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法Ｄ_１より大きく、軸支持部２５ｂの内径Ｄ_２と同径または同径以下とされているが、ｄ＞Ｄ_２＞Ｄ_１の関係が成り立つ寸法関係としてもよい。

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。

なお、ガイドベース２１は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属を用いて鋳造し、あるいは、ダイカスト成形してもよい。

複数のローラ軸３１は、複数の軸係合部２５のそれぞれに嵌合されて、軸支持部２５ｂで支持されている。軸支持部２５ｂとローラ軸３１の軸端部の相互間には面係合部５０が形成され、その面係合部５０によってローラ軸３１が回り止めされている。

ここで、面係合部５０とは、非円筒面の係合面を互いに面係合させたものをいい、図４では、軸支持部２５ｂの閉塞部に凹凸面５１ａを形成し、ローラ軸３１の端部外周には、その凹凸面５１ａに適合する凹凸面５１ｂを形成して、その凹凸面５１ａ、５１ｂを互いに面係合させるようにしている。

ローラ軸３１は、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。

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のそれぞれの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。

また、チェーンガイドＡ_１および固定のチェーンガイドＡ_２の複数のローラ４１のそれぞれは、上記のように、タイミングチェーン５との接触により回転するため、ローラ４１からローラ軸３１に連れ回りトルクが負荷されることになる。

このとき、ローラ軸３１の軸端部と軸係合部２５の軸支持部２５ｂの相互間には面係合部５０が設けられているため、ローラ軸３１に負荷される連れ回りトルクはその面係合部５０で受けられることになり、ローラ軸３１は回転しない。

このため、ローラ軸３１との接触によって軸係合部２５の軸支持部２５ｂが摩耗するという不都合の発生はなく、ガイドベース２１が損傷するというようなことはない。

ここで、凹凸面５１ａ、５１ｂを面係合部５０とする場合において、図５に示すように、ローラ軸３１の軸端部における外周の対向位置のそれぞれに凹凸面５１ｂを設け、その一対の凹凸面５１ｂを、軸中心を含む平面を対称面として対称形状とすると、軸係合部２５にローラ軸３１の軸端部を挿入するローラ軸３１の組付けに方向性がなくなり、チェーンガイドを容易に組立てることができる。

図４および図５では、凹凸面５１ａ、５１ｂの面係合によって面係合部５０としているが、面係合部５０は凹凸面５１ａ、５１ｂの面係合に限定されるものではない。図６乃至図１０は、面係合部５０の他の例を示している。

図６に示す面係合部５０においては、軸係合部２５における軸支持部２５ｂの閉塞端に平坦面５２ａを形成し、ローラ軸３１の端部外周にも平坦面５２ｂを設け、その平坦面５２ａ、５２ｂを互いに面係合させるようにしている。

図７に示す面係合部５０においては、軸支持部２５ｂの閉塞端からテーパ溝部２５ａの開口部に至るガイド突条５３を設け、ローラ軸３１の軸端面には径方向のガイド溝５４を形成し、そのガイド溝５４にガイド突条５３を嵌合して、ガイド突条５３の両側面とガイド溝５４の内側面とを面係合させるようにしている。

図８に示す面係合部５０においては、軸支持部２５ｂの内周対向位置に対向一対の平坦面５５ａを設け、ローラ軸３１の端部外周の対向位置にも平坦面５５ｂを形成して、それぞれの平坦面５５ａ、５５ｂを互いに面係合させるようにしている。

図８では、軸係合部２５のテーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法をローラ軸３１の端部外周に形成された一対の平坦面５５ｂ間の幅寸法より小さくして、テーパ溝部２５ａの狭小部でローラ軸３１を抜止めするようにしているが、図１０に示すように、テーパ溝部２５ａの対向する一対の側面ｗを平坦面５５ａの端部に連設させて、外方に緩やかに傾斜する傾斜面としてもよい。

この場合、テーパ溝部２５ａの狭小部でローラ軸３１を抜止めすることができない。そこで、図９および図１０では、ローラ軸３１の軸端面が対向する軸係合部２５の内面に窓５６を形成し、その窓５６の上辺から下向きに弾性変形可能な抜止め突部５７を設け、その抜止め突部５７をローラ軸３１の軸端部における外周上部に係合させてローラ軸３１を抜止めしている。

また、ローラ軸３１が窓５６から抜け出るのを防止するため、窓５６の幅寸法をローラ軸３１の端部外周に形成された一対の平坦面５５ｂ間の幅寸法より小さくしている。

さらに、抜止め突部５７のローラ軸３１と対向する内面に傾斜状の誘導面５８を設けている。このように、抜止め突部５７に誘導面５８を設けると、軸係合部２５内にローラ軸３１を挿入する組込み時、ローラ軸３１の軸端面が抜止め突部５７の上記誘導面５８を押圧するため、抜止め突部５７はローラ軸３１の軸端部の通過を可能とする方向にスムーズに弾性変形することになる。また、ローラ軸３１の軸端部が抜止め突部５７の位置を通過して軸支持部２５ｂで支持されると、抜止め突部５７は自己の復元弾性により形状回復してローラ軸３１の軸端部の外周に係合することになり、ローラ軸３１をスムーズに組付けることができる。

図６乃至図１０に示すいずれの面係合部５０においても、ローラ軸３１を確実に回り止めすることができる。

ここで、ガイドベース２１を合成樹脂で成形する場合、ころ軸受４１内にローラ軸３１を挿入し、その組立て状態でローラ軸３１の軸端部を側板部２２の成形と同時にインサート成形して側板部２２と一体化してもよい。図１１（ａ）、（ｂ）はローラ軸３１をインサート成形したチェーンガイドＡ_１を示し、側板部２２のローラ軸３１の軸端部を支持する孔部２５が軸係合部とされ、その軸係合部２５とローラ軸３１の相互間に面係合部５０が形成されている。

面係合部５０として、凹凸面５１ａ、５１ｂが示されているが、図５乃至図８に示すような面係合部であってもよい。

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
２５ｂ軸支持部（閉塞端部）
３１ローラ軸
４１ローラ（ころ軸受）
５０面係合部
５１ａ凹凸面
５１ｂ凹凸面
５２ａ平坦面
５２ｂ平坦面
５３ガイド突条
５４ガイド溝
５５ａ平坦面
５５ｂ平坦面
５７抜止め突部
５８誘導面

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ガイドベースと、そのガイドベースの側板部に形成さ
れた軸係合部に軸端部が支持されて、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るチェーンガイドにおいて、
前記軸係合部が、前記側板部のタイミングチェーン側の側面から側板部の幅方向に延び
るテーパ溝部と、そのテーパ溝部の狭小端に連通してローラ軸の軸端部を支持する軸支持
部とを有し、前記軸支持部の内周対向位置に一対の平坦面を設け、前記ローラ軸の軸端部
には前記軸支持部の平坦面に面係合する一対の平坦面を設け、前記軸係合部の前記ローラ
軸の軸端面が対向する内面に、前記軸係合部のテーパ溝部内に前記ローラ軸を挿入すると、ローラ軸の軸端部の通過を可能とする方向に弾性変形し、ローラ軸の軸端部がテーパ溝部を通過して前記軸支持部で支持されると、自己の復元弾性により形状回復してローラ軸の軸端部の外周に係合する抜止め突部を設け、その抜止め突部のローラ軸と対向する内面に傾斜状の誘導面を設けたことを特徴とするチェーンガイド。
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２に記載のチェーン伝動装置。