JP6036441B2

JP6036441B2 - チェーン駆動装置及び、スプロケットとチェーンの噛み合い角度設定方法

Info

Publication number: JP6036441B2
Application number: JP2013058668A
Authority: JP
Inventors: 剛之鴨山; 道広山内; 佑史赤井
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014181812A

Description

本発明は、チェーンとスプロケットとの噛み合いにより生じるチェーン噛み合い騒音を低減する、チェーン駆動装置及びチェーンとスプロケットの噛み合い角度設定方法に関する。

チェーン駆動装置として、駆動軸に装着された駆動側スプロケットと、従動軸に装着された従動側スプロケットと、前記駆動側スプロケット及び前記従動側スプロケットとに巻き掛けられたチェーンと、該チェーンに摺接するガイド部材とを備え、該ガイド部材によりチェーンの振れを低減することにより、該チェーン駆動装置の運転時に生じるチェーン騒音を低減するものが知られている。

例えば、特許文献１には、ガイド部材として、メインアーム部材と、該メインアームの自由端側とスプロケットとの間にサブアーム部材と、を備えたチェーン駆動装置であって、前記メインアームの自由端と前記スプロケットとの間に生じるチェーンのフリースパン部分をサブアーム部材により押圧することにより、前記フリースパン部分で生じうるチェーン振れを抑制し、これにより、チェーン音を低減するように構成されたものが、開示されている。

特開２００９−２５０３８４号公報

特許文献１のものによれば、チェーン振れによるチェーン騒音は低減できる。しかしながら、それだけでは十分にチェーン騒音が低減しない。つまり、チェーン騒音を十分に低減するためには、チェーン振れによるチェーン振れ音を低減すると共に、チェーンとスプロケットの噛み合いによるチェーン噛み合い音も低減する必要がある。しかしながら、特許文献１のものでは、チェーン噛み合い騒音を低減できるものではない。

この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、チェーン噛み合い音を低減可能な、チェーン駆動装置及びチェーンとスプロケットの噛み合い角度設定方法を、得ることを目的とする。

前記課題を解決するため、本願発明は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、駆動軸に装着された駆動側スプロケットと、従動軸に装着された従動側スプロケットと、前記両スプロケットに巻き掛けられたチェーンと、を備えたチェーン駆動装置であって、前記チェーンと前記両スプロケットの少なくとも一方とは、該スプロケット上における前記チェーンの噛み込み位置から噛み離れ位置に至る所定の噛み合い角度の間で噛み合っており、前記所定の噛み合い角度は、前記噛み込み位置において、前記チェーンの１つのローラと前記スプロケットの１つの歯部とが接触する噛み合い開始時期と、前記噛み離れ位置において、前記チェーンの他のローラと前記スプロケットの他の歯部との離間が完了する噛み離れ完了時期とが一致しないように、かつ、前記噛み込み位置における前記チェーンの１つのローラの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、前記噛み離れ位置における前記チェーンの他の１つのローラの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように設定されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記チェーン駆動装置は、前記チェーンに摺接するガイド部材をさらに備えており、前記ガイド部材が前記チェーンをガイドすることにより、前記所定の噛み合い角度を設定可能に構成されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記両スプロケットと前記チェーンとのそれぞれの噛み合いに、前記所定の噛み合い角度の設定が適用されることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明において、前記駆動軸は、エンジンのクランクシャフトであることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、駆動軸に装着された駆動側スプロケットと従動軸に装着された従動側スプロケットとに巻き掛けられたチェーンの噛み合い角度設定方法であって、前記チェーンと前記両スプロケットの少なくとも一方とは、該スプロケット上における前記チェーンの噛み込み位置から噛み離れ位置に至る所定の噛み合い角度の間で噛み合っており、前記噛み込み位置において、前記チェーンの１つのローラと前記スプロケットの１つの歯部とが接触する噛み合い開始時期と、前記噛み離れ位置において、前記チェーンの他のローラと前記スプロケットの他の歯部との離間が完了する噛み離れ完了時期とが一致しないように、かつ、前記噛み込み位置における前記チェーンの１つのローラの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、前記噛み離れ位置における前記チェーンの他の１つのローラの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように、前記所定の噛み合い角度を設定するステップを含むことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の発明において、前記所定の噛み合い角度を設定するステップは、前記チェーンの各ローラから前記スプロケットの各歯部へ入力される各噛み合い荷重を合算した合成噛み合い荷重の振幅を、シミュレーション解析により算出するステップを、さらに含むことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記請求項５又は６に記載の発明において、前記両スプロケットと前記チェーンとのそれぞれの噛み合い角度の設定に、前記所定の噛み合い角度を設定する方法を適用することを特徴とする。

前記の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、噛み込み位置におけるチェーンの１つのローラの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、噛み離れ位置におけるチェーンの他の１つのローラの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように、チェーンとスプロケットの噛み合い角度が設定されている。

このため、噛み込み位置におけるチェーンの１のローラの噛み合い荷重の増加と、噛み離れ位置における他のローラの噛み合い荷重の減少とが、同じタイミングで発生することになる。噛み合い荷重の増加と減少とが同じタイミングでスプロケットに入力されるので、チェーンからスプロケットへ入力される荷重は略平滑化されることになり、該スプロケットを介して駆動軸又は従動軸に入力される荷重が略平滑化される。この結果、駆動軸又は従動軸に作用する荷重の変動（振幅）が低減されることになる。

ここで、チェーン噛み合い騒音は、チェーンからスプロケットへ入力される噛み合い荷重の変動が、該スプロケットを介して駆動軸又は従動軸に伝達されることにより、これらの軸の振動が引き起こされて、これらの軸を支持する部材を介して騒音として放射されることにより、生じる。

つまり、本発明によれば、上述したように、チェーンの噛み合い荷重の変動に起因する駆動軸及び、又は従動軸に入力される合成荷重の変動を低減できるので、これらの軸の軸振動が低減されることになり、その結果、チェーン噛み合い騒音を低減できる。しかも、本発明は、チェーンのスプロケットへの噛み合い角度を設定することにより、他の構成要素を必要とすることなく、チェーン噛み合い騒音を容易に低減できる。

また、請求項２に記載の発明によれば、ガイド部材を設けることにより、チェーンとスプロケットとの噛み合い角度を容易に設定できる。これにより、チェーン噛み合い騒音を容易に低減できる。しかも、ガイド部材をチェーンに摺接させることにより、チェーンの振れを低減できるので、チェーン振れ騒音も低減できる。すなわち、本発明によれば、チェーン振れ騒音を低減しながら、チェーン噛み合い騒音も低減できるので、より一層チェーン騒音を低減できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、駆動軸及び従動軸のそれぞれに装着されたスプロケットとチェーンとの噛み合い角度を、所定の噛み合い角度に設定することにより、チェーンと両スプロケットとの噛み合い騒音を低減できる。すなわち、本発明によれば、チェーン噛み合い騒音をより一層低減できる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記請求項１〜３に記載の発明の効果が、エンジンのクランクシャフトを駆動軸とするチェーン駆動装置において、実現される。

また、請求項５に記載の発明によれば、噛み込み位置における１のローラの噛み合い荷重の増加期間と、噛み離れ位置における他のローラの噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように、チェーンとスプロケットの噛み合い角度を設定することにより、噛み込み位置におけるチェーンの１のローラの噛み合い荷重の増加と、噛み離れ位置における他のローラの噛み合い荷重の減少とが、同じタイミングで発生することになる。この結果、噛み合い荷重の増加と減少とが同じタイミングでスプロケットに入力されるので、チェーンからスプロケットへ入力される荷重は略平滑化されることになる。

これにより、スプロケットを介して駆動軸又は従動軸へ入力される荷重が略平滑化されるので、駆動軸又は従動軸に作用する荷重の変動が低減されて、これらの軸の軸振動を低減できる。すなわち、チェーン噛み合い騒音を低減できる。

また、請求項６に記載の発明によれば、シミュレーション解析を行うことにより、例えば、チェーンの延びや振れ等を考慮に入れて、より最適なチェーンとスプロケットとの噛み合い角度を設定できる。この結果、より一層、効果的にチェーン噛み合い騒音を低減できる。

また、請求項７に記載の発明によれば、駆動軸及び従動軸のそれぞれに装着されたスプロケットとチェーンとの噛み合い角度を、所定の噛み合い角度に設定することにより、チェーン噛み合い騒音をより一層低減できる。

すなわち、本発明によるチェーン駆動装置及びチェーンとスプロケットの噛み合い角度設定方法によれば、簡単な構成により、チェーンと両スプロケットとの噛み合い騒音を低減できる。

本発明に係るチェーン駆動装置を備えたエンジンの部分正面図である。オイルポンプを駆動するチェーン駆動装置を概略的に示す正面図である。噛み込み位置及び噛み合い位置を示す図２の要部拡大図である。本発明に係る噛み合い角度を設定した場合のシミュレーション解析による、チェーン噛み合い荷重を示すグラフである。比較例を示す図３と同様のシミュレーション解析結果を示すグラフである。図３を模式的に示すグラフである。図４を模式的に示すグラフである。クランクシャフトに入力される荷重の振幅を示すシミュレーション解析結果を示すグラフである。クランクシャフトの軸振動の実測結果を示すグラフである。オイルポンプ音の実測結果を示すグラフである。

以下、エンジンのクランクシャフトに装着された駆動側スプロケットにより、オイルポンプ及びカムシャフトに装着された従動側スプロケットを駆動する、エンジンのチェーン駆動装置を例にとって、本発明の実施形態を以下に説明する。

図１は、本実施の形態に係るエンジンのチェーン駆動装置の構成を示すもので、チェーンカバーを外した状態でチェーン駆動装置を示す部分正面図である。図１において、シリンダブロック１１と、その下面に結合されたロアケース１２との間にクランクシャフト１３が回転自在に支持されている。また、ロアケース１２の下面には、オイルポンプ１４が装着されている。さらにシリンダブロック１１の上面に結合されたシリンダヘッド１５と、その上面に結合されたカムキャップ１６との間にカムシャフト１７が回転自在に支持されている。

クランクシャフト１３の軸端には、オイルポンプ１４を駆動する駆動側スプロケット１８と、カムシャフト１７を駆動する駆動側スプロケット１９とが、軸方向に隣接して装着されている。オイルポンプ１４には従動側スプロケット２０が、カムシャフト１７の軸端には従動側スプロケット２１が、それぞれ装着されている。駆動側スプロケット１８と従動側スプロケット２０とにチェーン２２が、駆動側スプロケット１９と従動側スプロケット２１とにチェーン２３が、それぞれ巻き掛けられており、クランクシャフト１３の回転により、オイルポンプ１４及びカムシャフト１７が回転方向Ｓの方向へ回転駆動されるようになっている。

オイルポンプ１４に装着された従動側スプロケット２０の歯数は駆動側スプロケット１８と同じ歯数であり、カムシャフト１７に装着された従動側スプロケット２１の歯数は駆動側スプロケット１９の２倍の歯数である。すなわち、オイルポンプ１４はクランクシャフト１３と同じ回転数で駆動され、カムシャフト１７はクランクシャフト１３の２分の１の回転数で駆動される。

オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２において、駆動側スプロケット１８と従動側スプロケット２０との間に位置する張り側の弦には固定チェーンガイド２４が、緩み側の弦にはチェーン張力を一定に保持するための可動チェーンガイド装置２５が、それぞれロアケース１２に固定されている。

同様に、カムシャフト１７を駆動するチェーン２３において、駆動側スプロケット１９と従動側スプロケット２１との間に位置する張り側の弦には固定チェーンガイド２６が、緩み側の弦にはチェーン張力を一定に保持するための可動チェーンガイド装置２７が、それぞれシリンダブロック１１からシリンダヘッド１５にまたがって固定されている。

チェーン２２、２３は、ローラ間隔Ｐで配設された複数のローラＲ…Ｒを有する周知の無端チェーンであり、前記複数のローラＲ…Ｒは各スプロケット１８〜２１の外周部に形成された歯部Ｔ…Ｔと噛み合い可能に構成されている。

オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２に摺接する可動チェーンガイド装置２５は、従動側スプロケット２０側に配置された支軸２５１と、チェーン２２に摺接するガイド部２５２と、駆動側スプロケット１８側に配置されたテンショナリフタ２５３とを有する。同様に、カムシャフト１７を駆動するチェーン２３に摺接する可動チェーンガイド装置２７は、従動側スプロケット２１側に配置された支軸２７１と、チェーン２３に摺接するガイド部２７２と、駆動側スプロケット１９側に配置されたテンショナリフタ２７３とを有する。

固定チェーンガイド２４、２６及び可動チェーンガイド装置２５、２７のガイド部２５２、２７２は、それぞれ弓状の湾曲部２４ａ、２６ａ、２５２ａ、２７２ａを有しており、該湾曲部２４ａ、２６ａ、２５２ａ、２７２ａをチェーン２２、２３に摺接させることによりチェーン２２、２３の振れを抑制すると共に、チェーン軌道を規制してチェーン２２、２３が所定の噛み合い角度にて各スプロケット１８〜２１と噛み合うように構成されている。

各テンショナリフタ２５３、２７３は、それぞれのガイド部２５２、２７２を一定圧でチェーン２２、２３に向けてそれぞれ押圧するように作用し、これにより、チェーン２２、２３の緩み側の張力が一定値に保たれている。

次に、前記所定の噛み合い角度について、オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２の駆動側スプロケット１８への噛み合い角度を例として図２、図３を参照して説明する。図２はオイルポンプ１４を駆動するチェーン駆動装置を概略的に示す正面図であり、図３は噛み込み位置１８１及び噛み離れ位置１８２におけるローラＲと歯部Ｔとの噛み合い状態を説明する図２の要部拡大図である。

図２に示すように、チェーン２２は、噛み込み位置１８１から噛み離れ位置１８２までの間、すなわち、噛み合い角度αで、駆動側スプロケット１８と噛み合っている。

図３に示すように、噛み込み位置１８１において、チェーン２２のローラＲ_１がスプロケット１８の歯部Ｔ_１に接触し、その後、回転方向Ｓの回転進み側に角度１８１ｂ回転した噛み込み完了位置１８１ａにおいて、歯部Ｔ_１の回転方向遅れ側に位置する歯部Ｔ_２に接触することにより、ローラＲ_１のスプロケット１８の歯部Ｔ_１及びＴ_２への噛み込みが完了する。

同様に図３を参照して、噛み離れ位置１８２から回転方向Ｓの回転遅れ側に角度１８２ｂ回転した噛み離れ開始位置１８２ａにおいて、チェーン２２のローラＲ_２がスプロケット１８の歯部Ｔ_３及びＴ_４に係合している状態から、まず回転方向Ｓの遅れ側の歯部Ｔ_４からの離間を開始する。その後、回転方向Ｓの回転進み側に角度１８２ｂ回転した噛み離れ位置１８２において、ローラＲ２が歯部Ｔ_３から離間を完了することにより、ローラＲ_２のスプロケット１８の歯部Ｔ_３及びＴ_４からの噛み離れが完了する。

図２を参照して、噛み合い角度αは、噛み込み位置１８１においてチェーン２２の１のローラＲがスプロケット２２の１の歯部Ｔに噛み合いを開始するタイミングと、噛み離れ位置１８２において他のローラＲが他の歯部Ｔから噛み離れを完了するタイミングとが一致しないように構成されている。

換言すると、噛み込み位置１８１における１のローラＲと１の歯部Ｔとの噛み合い開始から噛み合い完了までの期間と、噛み離れ位置１８２における他のローラＲと他の歯部Ｔとの噛み離れ開始から噛み離れ完了までの期間とが、オーバラップするように構成されている。噛み合い角度αの設定方法を以下に詳述する。ここで、期間がオーバラップするとは、一方の期間が他方の期間に完全に内包される場合と、両方の期間の一部が重複する場合と、両方の期間が完全に一致する場合とを含む、ことを意味する。

まず、駆動側スプロケット１８と従動側スプロケット２０との間の軸間距離Ｗ、スプロケット１８、２０の歯数Ｚ、ローラ間隔Ｐ、チェーン長さＸ、又は固定チェーンガイド２４及び可動チェーンガイド装置２５のガイド部２５２の湾曲部２５２ａの形状等を調整することにより、チェーン駆動装置の搭載レイアウトを満足させながら、噛み込み位置１８１から噛み離れ位置１８２に至る噛み合い長Ｌがローラ間隔Ｐの整数倍にならない角度範囲α’を選定する。

前記角度範囲α’内に噛み合い角度を設定することにより、噛み込み位置１８１においてチェーン２２の１のローラＲと駆動側スプロケット１８の１の歯部Ｔとが噛み合いを開始するタイミングと、噛み離れ位置１８２において他のローラＲと他の歯部Ｔとが噛み離れを完了するタイミングとが、一致しなくなる。

次に、シミュレーション解析を行うことにより、前記角度範囲α’の中から、最適な噛み合い角度αを選定する。シミュレーション解析においては、チェーン駆動装置を駆動させたときに、チェーン２２の各ローラＲ…Ｒから駆動側スプロケット１８の各歯部Ｔ…Ｔに入力される各荷重Ｆｎ（ｎはスプロケット１８の各歯部Ｔ…Ｔに付番された整理番号）と、該各荷重Ｆｎを合成した荷重、つまり、スプロケット１８を介してクランクシャフト１３に入力される荷重Ｆとを求め、この荷重Ｆの振幅Ｙが最小となるときの噛み合い角度αを求める。

図４に荷重Ｆの振幅Ｙが最小となったときのシミュレーション解析結果の一例を示す。図４において、クランク回転角度を横軸にとり、各ローラＲ…Ｒから各歯部Ｔ…Ｔに入力される各荷重をＦｎとし、各荷重Ｆｎを合成した荷重をＦとして、噛み込み位置１８１及び噛み離れ位置１８２における荷重変動を拡大して示す。同様に比較例として、図５に前記噛み合い長Ｌをローラ間隔Ｐの整数倍とした場合のシミュレーション解析結果として、各荷重をＦｎ’、各荷重Ｆｎ’を合成した荷重をＦ’として示す。

図４、図５に示すように、各荷重Ｆｎ、Ｆｎ’はクランク回転角度が進むにつれて０から次第に荷重が増大する荷重発生点Ａｎ、Ａｎ’と、略一定の荷重が次第に減少し０になる荷重消失点Ｂｎ、Ｂｎ’とを含んでおり、荷重発生点Ａｎ、Ａｎ’は歯部Ｔｎが噛み込み位置１８１に位置することを、荷重消失点Ｂｎ、Ｂｎ’は歯部Ｔｎが噛み離れ位置１８２に位置することを、それぞれ示している。

このとき、図４において荷重発生点Ａｎと荷重消失点Ｂｎとは一致していない。一方、図５において荷重発生点Ａｎ’とＢｎ’とは略一致している。また、図４に示される荷重Ｆの振幅Ｙは、図５に示される荷重Ｆ’の振幅Ｙ’よりも小さくなっている。

図６、図７を参照して、さらに詳述する。図６は図４を、図７は図５をそれぞれ模式的に示したグラフである。図６に示すように、歯部Ｔ_１に掛かる荷重Ｆ_１の荷重発生点Ａ_１は、他の歯部Ｔｎに掛かる荷重Ｆｎの荷重消失点Ｂｎとは同じタイミングではない。さらには、歯部Ｔ_１に掛かる荷重が荷重発生点Ａ_１から荷重が次第に増加し略一定値に至るまでの荷重が増大する角度範囲Ｃ_１は、他の歯部Ｔｎにおいて略一定値から荷重消失点Ｂに至るまでの荷重が消失する角度範囲Ｄｎとオーバラップしている。

この結果、噛み込み位置１８１における噛み合い荷重の増加と、噛み離れ位置１８２における噛み合い荷重の減少とが、同じタイミングで発生するので、クランクシャフト１３へ入力される荷重Ｆの変動が低減されることになる。

一方、図７に示すように、歯部Ｔ_１’に掛かる荷重Ｆ_１’の荷重発生点Ａ_１’は、他の歯部Ｔｎ’に掛かる荷重Ｆｎ’の荷重消失点Ｂｎ’と略同じタイミングである。また、歯部Ｔ_１’に掛かる荷重が荷重発生点Ａ_１’から荷重が次第に増加し略一定値に至るまでの荷重が増大する角度範囲Ｃ_１’は、他の歯部Ｔｎ’において略一定値から荷重消失点Ｂｎ’に至るまでの荷重が消失する角度範囲Ｄｎ’とはオーバラップしていない。

この結果、噛み込み位置１８１における噛み合い荷重の増加と、噛み離れ位置１８２における噛み合い荷重の減少とが、同じタイミングで発生しないので、クランクシャフト１３へ入力される荷重Ｆは変動することになる。

図４、図５を比較することにより明らかなように、チェーン２２のスプロケット１８への噛み合い角度を最適な角度に設定することにより、スプロケット１８を介してクランクシャフト１３へ入力される荷重Ｆの振幅Ｙを低減できる。このときのチェーン２２のスプロケット１８への噛み合い角度をαとする。

本実施形態では、可動チェーンガイド装置２５のガイド部２５２の形状を最適に調整することにより、上記最適な噛み合い角度αを実現するように構成されている。

次に、この実施形態の作用を説明する。

図８はシミュレーション解析により求めた荷重Ｆの駆動側スプロケット１８の歯数Ｚの次数成分を示すグラフ、つまり、駆動側スプロケット１８を介してクランクシャフト１３に入力されるシミュレーション解析により求められた荷重Ｆの振幅Ｙを示すグラフであり、図９はクランクシャフト１３の軸振動の実測結果を示すグラフであり、図１０はオイルポンプ１４のチェーン噛み合い音の実測結果を示すグラフである。各図ともに、横軸をエンジン回転数として、チェーン２２の駆動側スプロケット１８への噛み合い角度を前記シミュレーション解析により荷重Ｆの振幅Ｙが最小となるように求めた噛み合い角度αの場合の結果を太線で示し、比較例として図５に示した場合の噛み合い角度とした場合の結果を細線で示す。

図８において、チェーン２２をシミュレーション解析により求めた噛み合い角度αで駆動側スプロケット１８に巻き付けることにより、駆動軸としてのクランクシャフト１３へ入力される荷重Ｆの振幅Ｙが比較例に対して大幅に低減されることが示されている。一方、実測値を示す図９においても、噛み合い角度を前記噛み合い角度αに設定することにより、クランクシャフト１３の振動を比較例に対して低減できることが示されており、本シミュレーション結果と相関があることが判る。

また、クランクシャフト１３の軸振動が低減されたことにより、クランクシャフト１３を支持するシリンダブロック１１及び／又はロアケース１２に伝達される振動も低減される。これにより、図１０に示すように、シリンダブロック１１及び／又はロアケース１２から放射される、オイルポンプ１４のチェーン噛み合い騒音が低減される。

したがって、本発明によれば、噛み込み位置１８１におけるチェーン２２の１つのローラＲの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、噛み離れ位置１８２におけるチェーン２２の他の１つのローラＲの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように、チェーン２２とスプロケット１８との噛み合い角度が、所定の噛み合い角度αに設定されている。

このため、噛み込み位置１８１におけるチェーン２２の１のローラＲの噛み合い荷重の増加と、噛み離れ位置１８２における他のローラＲの噛み合い荷重の減少とが、同じタイミングで発生することになる。噛み合い荷重の増加と減少とが同じタイミングでスプロケット１８に入力されるので、チェーン２２からスプロケット１８へ入力される荷重は略平滑化されることになり、該スプロケット１８を介してクランクシャフト１３に入力される荷重が略平滑化される。この結果、クランクシャフト１３に作用する荷重Ｆの振幅Ｙが低減されることになる。

ここで、上述したように、チェーン噛み合い騒音は、チェーン２２からスプロケット１８へ入力される噛み合い荷重の変動が、該スプロケット１８を介してクランクシャフト１３に伝達されることにより、クランクシャフト１３の振動が引き起こされて、クランクシャフト１３を支持するシリンダブロック１１及び／又はロアケース１２に該振動が伝達し、最終的にシリンダブロック１１及び／又はロアケース１２からチェーン騒音として発生する。

つまり、本発明によれば、チェーン２２と駆動側スプロケット１８との間の噛み合い荷重の変動に起因した、クランクシャフト１３に入力される荷重の変動を低減できるので、該クランクシャフト１３の振動を低減でき、その結果、シリンダブロック１１及び／又はロアケース１２から放射するチェーン噛み合い騒音を低減できる。しかも、本発明は、他の構成要素を必要とすること無く、チェーン長さＸや駆動側スプロケットの軸間距離Ｗやスプロケットの歯数Ｚやガイド部材の形状等を適宜調整しながら噛み合い角度を設定することにより、チェーン噛み合い騒音を容易に低減できる。

したがって、別途新たな部材を追加することなく、チェーン噛み合い騒音を低減できるので、部品点数の増大を回避すると共に、組み付け工数の増大を回避できる。

また、チェーン２２に摺接するチェーンガイド部材２５２により、チェーン２２とスプロケット１８との噛み合い角度を容易に設定できると共に、チェーン２２の振れを抑制することができる。つまり、チェーン噛み合い騒音を低減できると共に、チェーン振れ騒音を低減できるので、より一層チェーン騒音を低減できる。

また、シミュレーション解析を行うことにより、例えば、チェーン装置駆動時のチェーン２２の延びやチェーン２２の振れ等を考慮に入れた、より最適なチェーン２２とスプロケット１８との噛み合い角度を設定できる。この結果、より効果的にチェーン噛み合い騒音を低減できる。しかも、実機評価による噛み合い角度の選定作業に比べて、チェーン噛み合い騒音を低減可能な噛み合い角度を効率的に選定できるので、噛み合い角度選定に要する工数を低減することができる。

なお、以上の説明は、オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２と駆動側スプロケット１８との噛み合い角度を所定の噛み合い角度に設定することにより、チェーン噛み合い音を低減しているが、これに限らず、オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２と従動側スプロケット２０との噛み合い角度を最適に設定するように構成してもよい。その場合も同様に、チェーン長さＸやガイド部材等を適宜最適に調整することにより、従動側スプロケット２０への噛み合い角度を最適に設定してもよい。

また、チェーン２２と駆動側スプロケット１８との噛み合い角度を最適な噛み合い角度に設定すると共に、チェーン２２と従動側スプロケット２０との噛み合い角度を最適な噛み合い角度に設定してもよい。これにより、駆動側スプロケット１８及び従動側スプロケット２０の両方のチェーン噛み合い部から生じるチェーン噛み合い騒音が低減されるので、より一層チェーン騒音を低減できる。

また、本実施形態では、オイルポンプ１４を駆動するチェーン２２と該チェーン２２が噛み合う駆動側スプロケット１８との噛み合い角度を最適に設定しているが、これに限らず、カムシャフト１７を駆動するチェーン２３及び、該チェーン２３の駆動側スプロケット１９及び／又は従動側スプロケット２１への噛み合い角度の設定にも、本発明に係る噛み合い角度を設定する方法を適用することができる。これにより、さらにより一層、チェーン噛み合い騒音を低減できる。

また、本実施形態では、可動チェーンガイド装置２５をチェーン２２の緩み側に設け、固定チェーンガイド２４を張り側に設けているが、これに限らず、可動チェーンガイド装置２５を張り側に設け、固定チェーンガイド２４を緩み側に設けたチェーン駆動装置にも、本発明を適用できることは言うまでもない。

また、本実施形態では、エンジンに装着されるチェーン駆動装置を例として説明したが、これに限らず、モータ等に装着されるチェーン駆動装置にも、本発明を適用できる。要するに、駆動側スプロケットと従動側スプロケットとに巻き掛けられたチェーンを備えたチェーン駆動装置に、本発明を適用できる。

なお、本発明は、以上の実施形態に示すものに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各種変形および変更を行うことも可能である。

以上のように、本発明によれば、チェーン駆動装置において、チェーン噛み合い角度を所定の角度に設定することにより、別途新たな部材を必要とすることなく、チェーン噛み合い音を低減できるので、この主のチェーン駆動装置の技術分野において好適に利用される可能性がある。

１３クランクシャフト
１４オイルポンプ
１８駆動側スプロケット
２０従動側スプロケット
２２チェーン
２４固定チェーンガイド
２５可動チェーンガイド装置
α 噛み合い角度

Claims

駆動軸に装着された駆動側スプロケットと、従動軸に装着された従動側スプロケットと、前記両スプロケットに巻き掛けられたチェーンと、を備えたチェーン駆動装置であって、
前記チェーンと前記両スプロケットの少なくとも一方とは、該スプロケット上における前記チェーンの噛み込み位置から噛み離れ位置に至る所定の噛み合い角度の間で噛み合っており、
前記所定の噛み合い角度は、前記噛み込み位置において、前記チェーンの１つのローラと前記スプロケットの１つの歯部とが接触する噛み合い開始時期と、前記噛み離れ位置において、前記チェーンの他のローラと前記スプロケットの他の歯部との離間が完了する噛み離れ完了時期とが一致しないように、かつ、前記噛み込み位置における前記チェーンの１つのローラの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、前記噛み離れ位置における前記チェーンの他の１つのローラの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように設定されている、ことを特徴とするチェーン駆動装置。
前記チェーン駆動装置は、前記チェーンに摺接するガイド部材をさらに備えており、
前記ガイド部材が前記チェーンをガイドすることにより、前記所定の噛み合い角度を設定可能に構成されている、
請求項１に記載のチェーン駆動装置。
前記両スプロケットと前記チェーンとのそれぞれの噛み合いに、前記所定の噛み合い角度の設定が適用される、
請求項１又は２に記載のチェーン駆動装置。
前記駆動軸は、エンジンのクランクシャフトである、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のチェーン駆動装置。
駆動軸に装着された駆動側スプロケットと従動軸に装着された従動側スプロケットとに巻き掛けられたチェーンの噛み合い角度設定方法であって、
前記チェーンと前記両スプロケットの少なくとも一方とは、該スプロケット上における前記チェーンの噛み込み位置から噛み離れ位置に至る所定の噛み合い角度の間で噛み合っており、
前記噛み込み位置において、前記チェーンの１つのローラと前記スプロケットの１つの歯部とが接触する噛み合い開始時期と、前記噛み離れ位置において、前記チェーンの他のローラと前記スプロケットの他の歯部との離間が完了する噛み離れ完了時期とが一致しないように、かつ、前記噛み込み位置における前記チェーンの１つのローラの噛み合い開始による噛み合い荷重の増加期間と、前記噛み離れ位置における前記チェーンの他の１つのローラの噛み合い終了による噛み合い荷重の減少期間とがオーバラップするように、前記所定の噛み合い角度を設定するステップを含む、ことを特徴とするチェーンの噛み合い角度設定方法。
前記所定の噛み合い角度を設定するステップは、前記チェーンの各ローラから前記スプロケットの各歯部へ入力される各噛み合い荷重を合算した合成噛み合い荷重の振幅を、シミュレーション解析により算出するステップを、さらに含む、
請求項５に記載のチェーンの噛み合い角度設定方法。
前記両スプロケットと前記チェーンとのそれぞれの噛み合い角度の設定に、前記所定の噛み合い角度を設定する方法を適用する、
請求項５又は６に記載のチェーンの噛み合い角度設定方法。