JP6071057B2

JP6071057B2 - チェーン伝動装置

Info

Publication number: JP6071057B2
Application number: JP2013094435A
Authority: JP
Inventors: 勇二榑松; 正則横山
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP2014214843A; KR20140128239A; DE102014207203A1; CN104121342B; DE102014207203B4; CN104121342A; KR101667317B1; US9506537B2; US20140323255A1

Description

本発明は、複数のプレートを有するチェーンと、チェーンを摺動案内するチェーン案内機構とを備えるチェーン伝動装置に関する。

従来、複数のプレートを有するチェーンとチェーン案内機構とを備えるチェーン伝動装置の一例として、自動車エンジン用のタイミングシステムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この公知のタイミングシステムは、エンジンルームＥ内のクランク軸およびカム軸に設けたスプロケットと、スプロケットに懸回されたチェーンと、エンジンブロックに固定されチェーンを案内する固定ガイドと、エンジンブロックに揺動可能に取り付けられチェーンを案内する揺動ガイドと、チェーンに適切なテンションを付与するために揺動ガイドを押圧するテンショナとから構成されている。

そして、特許文献１に記載のチェーンでは、揺動ガイドや固定ガイドとの接触面積を低減し動力伝達時のフリクションロスを低減することを目的として、外プレートの背面高さを内プレートの背面高さより低く設定することで、チェーン走行時に内プレートのみを揺動ガイドや固定ガイドに接触させ、揺動ガイドや固定ガイドに接触するプレート枚数を低減している。

特開２００７−１０７５８３号公報

ところが、特許文献１に記載のチェーンのように揺動ガイドや固定ガイドに接触するプレート枚数を低減した場合、揺動ガイドや固定ガイドとの接触面積が低減するため、チェーン走行時の摺動抵抗を低減できるものの、同時に、接触面積あたりの接圧については大きくなる。そのため、ガイド部の曲率半径が小さくプレートとガイド部との間の接圧が大きくなる箇所では、接触面積あたりの接圧が過度になり、ガイド部やプレートの耐久性が損なわれる場合があるという問題があった。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、チェーン案内機構やチェーンの耐久性を損なうことなく、動力伝達時に生じるフリクションロスを低減することが可能なチェーン伝動装置を提供することを目的とする。

本請求項１に係る発明は、複数のプレートを有するチェーンと、前記チェーンを摺動案内するチェーン案内機構とを備えるチェーン伝動装置であって、前記チェーン案内機構は、第１ガイド部と、前記第１ガイド部よりも曲率半径の小さい第２ガイド部とを有し、前記複数のプレートには、第１プレートと第２プレートとが含まれ、チェーンのピッチラインの法線方向における、前記ピッチラインから前記チェーン案内機構側に面するプレートの最外端面までの寸法を背面高さとした場合、前記第１プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触しないとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触するように設定され、前記第２プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触するとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触するように設定されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加え、前記第１プレートは、複数設けられ、前記複数の第１プレートは、チェーン幅方向において同列に配置されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明の構成に加え、前記複数のプレートには、第３プレートが含まれ、前記第３プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触しないとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触しないように設定されていることにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明の構成に加え、前記チェーンは、前記プレート同士を連結する連結ピンを有し、前記第３プレートは、前記連結ピンに対して固定されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明によれば、チェーンを構成する複数のプレートに、第１ガイド部による案内時に第１ガイド部に接触しないとともに第２ガイド部による案内時に第２ガイド部に接触するように背面高さが設定された第１プレートが含まれることにより、曲率半径が大きくチェーンとの接圧が小さくなる第１ガイド部による案内時には、接触するプレート枚数を少なくしてフリクションロスを低減し、一方、曲率半径が小さくチェーンとの接圧が大きくなる第２ガイド部による案内時には、接触するプレート枚数を増やして接触面積あたりの接圧の低減を図り、チェーン案内機構やチェーンの耐久性が損なわれることを防止することが可能であるため、チェーン案内機構やチェーンの耐久性を損なうことなく、動力伝達時に生じるフリクションロスを低減することができる。

本請求項１に係る発明によれば、チェーンを構成する複数のプレートに、第１ガイド部による案内時に第１ガイド部に接触するとともに第２ガイド部による案内時に第２ガイド部に接触するように背面高さが設定された第２プレートが含まれることにより、当該第２プレートが第１ガイド部および第２ガイド部のいずれについても接触するため、安定したチェーン走行を実現できる。

本請求項２に係る発明によれば、複数の第１プレートがチェーン幅方向において同列に配置されていることにより、チェーン幅方向におけるガイド部とチェーンとの接触状態の左右バランスを良好に維持することが可能であるため、安定したチェーン走行を実現できる。

本請求項３に係る発明によれば、チェーンを構成する複数のプレートに、第１ガイド部による案内時に第１ガイド部に接触しないとともに第２ガイド部による案内時に第２ガイド部に接触しないように背面高さが設定された第３プレートが含まれることにより、ガイド部に対するチェーンの接触面積を低減して、動力伝達時のフリクションロスを低減できる。

本請求項４に係る発明によれば、第３プレートを連結ピンに対して固定している。ここで、連結ピンに固定されるプレートは、連結ピンを軸受する必要がないことからピン孔の径を小さくすることが可能であり、これに伴って背面高さを低く設定することができる。そのため、他のプレートよりも背面高さが低い第３プレートを連結ピンに固定することにより、チェーン高さ方向におけるチェーン小型化が容易になる。

本発明の一実施形態であるチェーン伝動装置を示す説明図。チェーン伝動装置を構成するチェーンを示す断面図。曲率半径が大きい第１ガイド部によってチェーンが案内されている状態を示す説明図。図３の一部を拡大して示す説明図。曲率半径が小さい第２ガイド部によってチェーンが案内されている状態を示す説明図。図５の一部を拡大して示す説明図。

本発明は、複数のプレートを有するチェーンと、チェーンを摺動案内するチェーン案内機構とを備えるチェーン伝動装置であって、チェーン案内機構は、第１ガイド部と、第１ガイド部よりも曲率半径の小さい第２ガイド部とを有し、複数のプレートには、第１プレートと第２プレートとが含まれ、チェーンのピッチラインの法線方向における、ピッチラインからチェーン案内機構側に面するプレートの最外端面までの寸法を背面高さとした場合、第１プレートは、その背面高さが、第１ガイド部による案内時に第１ガイド部に接触しないとともに、第２ガイド部による案内時に第２ガイド部に接触するように設定され、チェーン案内機構やチェーンの耐久性を損なうことなく、動力伝達時に生じるフリクションロスを低減することが可能なものであれば、その具体的な構成は如何なるものでもよい。

例えば、チェーンは、複数のプレートを有するものであれば如何なるものでもよく、具体的には、ローラチェーン、ブシュチェーン、サイレントチェーン等が挙げられる。
また、後述する実施形態では、ガイド部の曲率半径に応じて背面高さを設定された３種類のプレートからチェーンが構成されるものとして説明するが、本発明では、２種類以上のプレートからチェーンを構成すればよく、例えば、第１〜３プレートに加えて背面高さの異なる第４プレートを用いてもよい。
また、チェーンを構成する各種プレートの具体的な配置については、各ガイド部の曲率半径やチェーン速度等に応じて、適宜決定すればよい。
また、後述する実施形態では、互いに曲率半径が異なる第１ガイド部と第２ガイド部とが、異なる部材（揺動ガイド、固定ガイド）に形成されているものとして説明するが、第１ガイド部と第２ガイド部とが、同一の部材に形成されていてもよい。
また、後述する実施形態では、チェーン案内機構が、互いに曲率半径の異なる２種類のガイド部を有するものとして説明するが、曲率半径の異なる３種類以上のガイド部を設けてもよい。
また、後述する実施形態では、チェーン伝動装置がタイミングシステムとして構成されているものとして説明するが、チェーン伝動装置の具体的態様は、チェーンとチェーン案内機構を備えるものであれば、如何なるものでもよい。

以下に、本発明の一実施形態であるチェーン伝動装置１００について、図面に基づいて説明する。

チェーン伝動装置１００は、図１に示すように、自動車エンジン用のタイミングシステムとして構成され、エンジンルーム内のクランク軸およびカム軸に設けたスプロケット１８０と、スプロケット１８０に懸回されたチェーン１１０と、チェーン１１０を摺動案内するチェーン案内機構１７０とを備えている。

チェーン案内機構１７０は、図１に示すように、エンジンブロックに固定されチェーン１１０を案内する固定ガイド１７１と、エンジンブロックに揺動可能に取り付けられチェーン１１０を案内する揺動ガイド１７２と、チェーン１１０に適切なテンションを付与するために揺動ガイド１７２を押圧するテンショナ１７３とから構成されている。

固定ガイド１７１は、図３や図４に示すように、チェーン１１０を摺動案内するシュー面として構成された第１ガイド部１７１ａを有している。揺動ガイド１７２は、図５や図６に示すようにチェーン１１０を摺動案内するシュー面として構成された第２ガイド部１７２ａを有している。第２ガイド部１７２ａの曲率半径は、第１ガイド部１７１ａの曲率半径よりも小さく設定されており、本実施形態ではＲ１５０ｍｍ以下に設定されている。

チェーン１１０は、所謂ローラチェーンとして構成され、図２に示すように、前後一対のブシュ１２０の両端を左右一対の内プレート１３０のブシュ孔に固定してなる複数の内リンクと、前後一対の連結ピン１４０の両端を左右一対の外プレート１５０のピン孔に固定してなる複数の外リンクと、ブシュ１２０に外嵌されたローラ１６０とを備えている。これら内リンクおよび外リンクは、ブシュ１２０内に連結ピン１４０を挿入することで、チェーン長手方向に交互に連結されている。

本実施形態では、内プレート１３０として、背面高さが異なる２種類の第１内プレート１３０Ａおよび第２内プレート１３０Ｂが用いられている。
同種の内プレート１３０（第１内プレート１３０Ａまたは第２内プレート１３０Ｂ）は、図２に示すように、チェーン幅方向に並べて配置され、すなわち、チェーン幅方向において同列に配置されている。
また、チェーン長手方向においては、図３や図５に示すように、第１内プレート１３０Ａと第２内プレート１３０Ｂとが、交互に配置されている。
なお、チェーン長手方向における、第１内プレート１３０Ａおよび第２内プレート１３０Ｂの配列については、上記に限定されず、２つの第１内プレート１３０Ａと１つの第２内プレート１３０Ｂとを交互に配置する等、如何なるものでもよい。

本実施形態では、図３〜６に示すように、各プレート（第１内プレート１３０Ａ、第２内プレート１３０Ｂ、外プレート１５０）のチェーン案内機構１７０側に面する端面が、平坦状に形成されている。
なお、チェーン１１０を構成するプレートの形状は、上記に限定されず、前記端面が凸状に湾曲したプレートを用いてチェーン１１０を構成してもよく、また、平坦状のプレートおよび凸状に湾曲したプレートの両方を用いてチェーン１１０を構成してもよい。また、平坦状のプレートと凸状に湾曲したプレートの両方を用いてチェーン１１０を構成した場合、各ガイド部１７１ａ、１７２ａの曲率半径やチェーン速度等に応じて、ガイド部１７１ａ、１７２ａに対する接触面積が小さいプレートおよび接触面積が大きいプレートの配置を調整することが可能であるため、チェーン案内機構１７０やチェーン１１０の耐久性の維持およびフリクションロスの低減の効果を向上することができるため、より好ましい。

つぎに、各プレート（第１内プレート１３０Ａ、第２内プレート１３０Ｂ、外プレート１５０）の背面高さについて、図４および図６を用いて説明する。

ここで、本明細書における用語「背面高さ」とは、チェーン１１０のピッチラインＰの法線方向における、ピッチラインＰからチェーン案内機構１７０側に面するプレートの最外端面までの寸法を意味している。また、チェーン１１０のピッチラインＰとは、各連結ピン１４０（ブシュ１２０）の中心をチェーン長手方向に結んだラインのことである。

まず、第１内プレート１３０Ａの背面高さＨ（１３０Ａ）は、図４の符号Ｓ１に示すように、曲率半径が大きい第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触しないとともに、図６の符号Ｓ３に示すように、曲率半径が小さい第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触するように設定されている。

また、第２内プレート１３０Ｂの背面高さＨ（１３０Ｂ）は、図４の符号Ｓ２に示すように、曲率半径が大きい第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触するとともに、図６の符号Ｓ４に示すように、曲率半径が小さい第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触するように設定されている。

また、外プレート１５０の背面高さＨ（１５０）は、図４に示すように、曲率半径が大きい第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触しないとともに、図６に示すように、曲率半径が小さい第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触しないように設定されている。

言い換えると、各プレート（第１内プレート１３０Ａ、第２内プレート１３０Ｂ、外プレート１５０）間の背面高さの関係については、第２内プレート１３０Ｂの背面高さＨ（１３０Ｂ）が、第１内プレート１３０Ａの背面高さＨ（１３０Ａ）より長く、また、第１内プレート１３０Ａの背面高さＨ（１３０Ａ）が、外プレート１５０の背面高さＨ（１５０）より長い。

このようにして得られた本実施形態のチェーン伝動装置１００では、チェーン１１０を構成する複数のプレートに、第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触しないとともに第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触するように背面高さが設定された第１内プレート１３０Ａが含まれている。
これにより、曲率半径が大きくチェーン１１０との接圧が小さくなる第１ガイド部１７１ａによる案内時には、接触するプレート枚数を少なくしてフリクションロスを低減し、一方、曲率半径が小さくチェーン１１０との接圧が大きくなる第２ガイド部１７２ａによる案内時には、接触するプレート枚数を増やして接触面積あたりの接圧の低減を図り、チェーン案内機構１７０やチェーン１１０の耐久性が損なわれることを防止することが可能であるため、チェーン案内機構１７０やチェーン１１０の耐久性を損なうことなく、動力伝達時に生じるフリクションロスを低減することができる。

また、チェーン１１０を構成する複数のプレートに、第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触するとともに第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触するように背面高さが設定された第２内プレート１３０Ｂが含まれている。
これにより、第２内プレート１３０Ｂが第１ガイド部１７１ａおよび第２ガイド部１７２ａのいずれについても接触するため、安定したチェーン走行を実現できる。

また、チェーン１１０を構成する複数のプレートに、第１ガイド部１７１ａによる案内時に第１ガイド部１７１ａに接触しないとともに第２ガイド部１７２ａによる案内時に第２ガイド部１７２ａに接触しないように背面高さが設定された外プレート１５０が含まれることにより、ガイド部１７１ａ、１７２ａに対するチェーン１１０の接触面積を低減して、動力伝達時のフリクションロスを低減できる。

また、同種のプレート（第１内プレート１３０Ａ、第２内プレート１３０Ｂ、または、外プレート１５０）がチェーン幅方向において同列に配置されていることにより、チェーン幅方向におけるガイド部１７１ａ、１７２ａとチェーン１１０との接触状態の左右バランスを良好に維持することが可能であるため、安定したチェーン走行を実現できる。

また、連結ピン１４０に固定されるプレートでは、連結ピン１４０を軸受する必要がないことからピン孔の径を小さくすることが可能であり、これに伴って背面高さＨを低く設定することができる。そのため、他のプレート１３０Ａ、１３０Ｂよりも背面高さＨが低い外プレート１５０を連結ピン１４０に固定することにより、チェーン高さ方向におけるチェーン小型化が容易になる。

１００・・・チェーン伝動装置
１１０・・・チェーン
１２０・・・ブシュ
１３０・・・内プレート
１３０Ａ・・・第１内プレート（第１プレート）
１３０Ｂ・・・第２内プレート（第２プレート）
１４０・・・連結ピン
１５０・・・外プレート（第３プレート）
１６０・・・ローラ
１７０・・・チェーン案内機構
１７１・・・固定ガイド
１７１ａ・・・第１ガイド部
１７２・・・揺動ガイド
１７２ａ・・・第２ガイド部
１７３・・・テンショナ
１８０・・・スプロケット
Ｈ（１３０Ａ）・・・第１内プレート（第１プレート）の背面高さ
Ｈ（１３０Ｂ）・・・第２内プレート（第２プレート）の背面高さ
Ｈ（１５０）・・・外プレート（第３プレート）の背面高さ
Ｐ・・・チェーンのピッチライン

Claims

複数のプレートを有するチェーンと、前記チェーンを摺動案内するチェーン案内機構とを備えるチェーン伝動装置であって、
前記チェーン案内機構は、第１ガイド部と、前記第１ガイド部よりも曲率半径の小さい第２ガイド部とを有し、
前記複数のプレートには、第１プレートと第２プレートとが含まれ、
チェーンのピッチラインの法線方向における、前記ピッチラインから前記チェーン案内機構側に面するプレートの最外端面までの寸法を背面高さとした場合、
前記第１プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触しないとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触するように設定され、
前記第２プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触するとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触するように設定されていることを特徴とするチェーン伝動装置。
前記第１プレートは、複数設けられ、
前記複数の第１プレートは、チェーン幅方向において同列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のチェーン伝動装置。
前記複数のプレートには、第３プレートが含まれ、
前記第３プレートは、その背面高さが、前記第１ガイド部による案内時に前記第１ガイド部に接触しないとともに、前記第２ガイド部による案内時に前記第２ガイド部に接触しないように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン伝動装置。
前記チェーンは、前記プレート同士を連結する連結ピンを有し、
前記第３プレートは、前記連結ピンに対して固定されていることを特徴とする請求項３に記載のチェーン伝動装置。