WO2018110427A1 - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

チェーン（５）の走行方向に延びる対向一対の側板部（２３）を有するガイドベース（２０）に、ローラ（２２）を回動可能に支持するローラ軸（２１）がチェーン（５）の走行方向に沿って複数取り付けられたチェーンガイドおよびそれを用いたチェーン伝達装置であって、対向一対の側板部（２３）の内面に、ローラ軸（２１）を支持する溝状の軸係合部（２５）が複数設けられる。軸係合部（２５）は、ローラ軸（２１）の軸端部の端面との対向面に側板部（２３）の幅方向に延びる突条（２８）を有し、ローラ軸（２１）の軸端部は、その端面に突条（２８）が嵌合する係合溝（２１ａ）を有する。

Description

チェーンガイドおよびチェーン伝動装置

　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。

　自動車エンジンは、クランク軸の回転をタイミングチェーン（以下、単に「チェーン」という）を介してカム軸に伝達し、そのカム軸の回転により燃焼室のバルブを開閉する。

　このようなカム軸駆動用のチェーン伝動装置として、クランク軸に取り付けられた駆動スプロケットと、カム軸に取り付けられた従動スプロケットと、駆動スプロケットと従動スプロケットの間に掛け渡されたチェーンと、そのチェーンの弛み側に配置された揺動可能なチェーンガイドと、そのチェーンガイドをチェーンに向けて押圧するチェーンテンショナと、チェーンの張り側に配置された固定のチェーンガイドとを有するものが多く用いられる。

　ここで、揺動側のチェーンガイドは、チェーンテンショナの付勢力でチェーンを押圧することによりチェーンの張力を一定に保ち、固定側のチェーンガイドは、理想的なチェーンの走行ラインを保ちながらチェーンの振動を抑制する。

　かかるチェーン伝動装置で使用される揺動側のチェーンガイドや固定側のチェーンガイドとして、下記特許文献１に記載のものが知られている。この文献に記載されているチェーンガイドは、チェーンの走行方向に延びるガイドベースと、そのガイドベースにチェーンの走行方向に沿って間隔をおいて取り付けられた複数のローラ軸と、その各ローラ軸に回転可能に支持されたローラとからなり、そのローラの円筒状の外周面で前記チェーンを案内するものである。

　特許文献１に記載されたチェーンガイドは、ガイドベースを構成する一対の側板部の対向壁面に挿入凹所とこれに連続する円弧状の固定凹所を形成し、固定凹所の挿入口の幅が固定凹所の内径よりも小さく形成され、挿入口の縁部によりローラ軸の抜け止めがなされている。

　しかしながら、このようなローラ軸に対する抜け止めでは、チェーンの走行によるローラの回転に対してローラ軸の回転を防止することが難しい。

　ローラ軸の回転を防止するために、下記特許文献２あるいは下記特許文献３に記載のチェーンガイドが知られている。このチェーンガイドは、ガイドベースを構成する一対の側板部の対向壁面にローラ軸の軸端部を支持する溝状の軸係合部が形成され、ローラ軸の軸端部の外周および軸係合部が非円筒形状となる凹凸面あるいは平坦面に形成されている。そして、ローラ軸の軸端部の外周および軸係合部は、非円筒形状の凹凸面あるいは平坦面を互いに面係合させることで、ローラ軸の回転を防止するようにしている。

特開２０１２－１８９２００号公報 特開２０１４－００１８２１号公報 特開２０１３－２５３６４９号公報

　ところで、特許文献２あるいは特許文献３に記載されているチェーンガイドは、エンジンブロックに対して一端が固定された片持ち状態の支点軸に揺動可能に取り付けられている。このため、チェーンガイドにチェーンからの荷重が掛かると、チェーンの反力によって、片持ち状態の支点軸が他端に向かってチェーンから離れる方向に撓む。

　支点軸の撓みによって、チェーンガイドは、ローラ軸の軸線がチェーンのチェーンピンの軸線に対して傾斜する状態となり、ローラのエンジンブロック側の部位にチェーンからの荷重が集中する。

　この荷重集中をローラ軸の軸端部で受けるようにすると、非円筒形状の外周を有するローラ軸の軸端部は、外周が円筒形状であるものと比較して、側板部の軸係合部との接触面積が小さくなる。その結果、ローラ軸の軸端部を支持する軸係合部に生ずる応力が大きくなり、軸係合部に摩耗が生ずるという問題があった。

　そこで、この発明の課題は、ローラの回転に伴うローラ軸の共回りを防止し、また、ローラ軸の軸端部による軸係合部の摩耗を抑えることにある。

　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、チェーンの走行方向に沿って延びる対向一対の側板部を有するガイドベースと、前記対向一対の側板部に軸端部が支持され、その側板部の長さ方向に間隔をおいて複数取り付けられた円柱状のローラ軸と、そのローラ軸のそれぞれに回動自在に支持される複数のローラとを備えるチェーンガイドにおいて、
　前記対向一対の側板部は、その対向面に前記ローラ軸の軸端部が嵌合する溝状の軸係合部を有し、前記軸係合部は、前記側板部の前記チェーン側の側面から前記側板部の幅方向に延びる挿入溝部と、その挿入溝部に連通し前記ローラ軸の軸端部を支持する円形の軸支持部とを含み、前記軸係合部には、前記ローラ軸の軸端部の端面との対向面に前記側板部の幅方向に延びる突条が形成され、前記ローラ軸の軸端部は、その端面に前記突条が嵌合し、前記側板部の幅方向に延びる係合溝を有し、その係合溝の両端が前記ローラ軸の軸端部の外周縁部に達している構成を採用することができる。

　この構成によると、軸係合部に嵌合するローラ軸の軸端部は、その端面の係合溝が軸係合部の突条に嵌合することにより、ローラの回転に伴うローラ軸の共回りを防止することができる。

　また、円柱状のローラ軸の軸端部が円形の軸支持部に支持されるので、上述のように応力集中が発生した際、ローラ軸の軸端部は円筒面となる軸支持部の溝側面に接することとなり、ローラ軸の軸端部を支持する軸支持部に生ずる応力を小さくすることができる。

　前記ローラ軸の軸端部が、対向一対の前記側板部の軸係合部に対して締め代をもって嵌合するようにした構成を採用することができる。この構成において、前記軸係合部の前記突条が、前記ローラ軸の前記係合溝に締め代をもって嵌合するようにしてもよい。

　前記側板部は、その軸係合部の軸支持部に前記ローラ軸の軸方向に弾性変形する弾性係合部を有する構成を採用することができる。

　この構成により、ローラ軸の軸端部が対向一対の側板部の軸係合部に対して締め代をもって嵌合する際、弾性係合部がローラ軸の軸方向外向きに弾性変形し、側板部に掛かる応力を緩和することができる。

　前記軸支持部には、その中心を挟んで一対のスリットが弦となる位置に形成され、前記一対のスリットは、前記側板部を貫通しており、前記側板部の前記一対のスリットの間の部分が前記弾性係合部である構成を採用することができる。

　これにより、軸支持部に上記一対のスリットを設けることで、側板部に弾性係合部を容易に形成することができる。

　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することができる。

　この発明は、ローラ軸の軸端部の端面に形成された係合溝に対向一対の側板部の軸係合部に形成された突条を嵌合することにより、ローラの回転に伴うローラ軸の共回りが防止される。

　また、円形をなす軸支持部に支持される円柱状のローラ軸の軸端部は円筒面となる軸支持部の溝側面に接する。このため、ローラに応力集中が発生した際、軸支持部に生ずる応力が小さくなり、ローラ軸の軸端部による軸支持部に対する摩耗を抑えることができる。

この発明に係るチェーンガイドを組み込んだチェーン伝動装置を示す概略図 図１に示すチェーンガイドの一部切り欠き縦断面図 同上のチェーンガイドの要部の一部切り欠き縦断面図 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図 図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図 図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図 チェーンガイドへのローラとローラ軸の取り付けを示す斜視図

　以下、この発明の実施形態を図１～図７に基づいて説明する。図１に、この発明の実施形態のチェーンガイドを組み込んだチェーン伝動装置５０を示す。このチェーン伝動装置５０は、エンジンのクランク軸１に固定して取り付けられた駆動スプロケット２と、カム軸３に固定して取り付けられた従動スプロケット４と、駆動スプロケット２と従動スプロケット４の間に掛け渡されたチェーン５を有し、このチェーン５を介してクランク軸１の回転をカム軸３に伝達し、そのカム軸３の回転により燃焼室のバルブ（図示せず）を開閉する。

　エンジンが作動しているときのクランク軸１の回転方向は一定（図では右回転）であり、このときチェーン５は、クランク軸１の回転に伴って駆動スプロケット２に引き込まれる側の部分が張り側となり、駆動スプロケット２から送り出される側の部分が弛み側となる。

　チェーン５の弛み側には、支点軸６を中心として揺動可能に支持されたチェーンガイド７と、チェーンガイド７をチェーン５に向けて押圧するチェーンテンショナ８とが設けられている。一方、チェーン５の張り側には、固定のチェーンガイド９が設けられている。

　支点軸６は、エンジンブロック（図示省略）に一端が固定されており、エンジンブロックに対して片持ち状態となっている。

　チェーンガイド７は、チェーン５に沿って上下に長く延び、その上端部に設けた挿入孔１０に支点軸６が挿入され、この支点軸６を中心に揺動可能に支持されている。チェーンガイド７の揺動端部にはチェーンテンショナ８が接触しており、このチェーンテンショナ８によってチェーンガイド７はチェーン５に向けて押圧されている。

　チェーンガイド９も、チェーンガイド７と同様に、チェーン５に沿って上下に長く延びる形状である。チェーンガイド９は、上下両端部にそれぞれ設けられた挿入孔１１にボルト１２が挿入され、このボルト１２の締め付けによって固定されている。

　ここで、揺動側のチェーンガイド７と固定側のチェーンガイド９とを対比した場合、揺動側のチェーンガイド７は、長さ方向の一端部に支点軸６を挿入するための挿入孔１０が形成されている。これに対し、固定側のチェーンガイド９は、長さ方向の両端部に固定用のボルト１２を挿入するための挿入孔１１が形成されている点で相違する。その他の点で、揺動側のチェーンガイド７と固定側のチェーンガイド９は同一の構成である。

　そのため、揺動側のチェーンガイド７について以下に説明し、固定側のチェーンガイド９については、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

　図２～図４に示すように、チェーンガイド７は、チェーン５の走行方向に延びるガイドベース２０と、そのガイドベース２０にチェーン５の走行方向に沿って並んで取り付けられた複数のローラ軸２１と、それぞれのローラ軸２１に回転可能に支持されたローラ２２とを備える。

　ガイドベース２０は、チェーン５の走行方向に沿って延び、それぞれのローラ軸２１の両軸端部を支持する対向一対の側板部２３、２３と、隣り合うローラ軸２１の間に配置されて側板部２３、２３同士を連結する板状の連結部２４とを有する。側板部２３は、チェーン５の走行方向に長い板である。連結部２４は、側板部２３の幅方向（短手方向）に沿って、その両端が側板部２３に固定され、側板部２３の対向間隔を保持している。

　ガイドベース２０は、繊維強化材を配合した合成樹脂の射出成形により形成することができる。合成樹脂としては、例えば、ＰＡ６６やＰＡ４６などのポリアミド（ＰＡ）を使用することができる。合成樹脂に配合する繊維強化材は、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などを使用することができる。ガイドベース２０はアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成してもよい。

　図２に示すように、対向一対の側板部２３はチェーン５の走行方向に沿って湾曲しており、それぞれの側板部２３の互いに対向する対向面には、ローラ軸２１の軸端部が嵌合する軸係合部２５が複数設けられている。軸係合部２５は、図３、４に示すように、側板部２３のチェーン５側の側面２３ａから側板部２３の幅方向一方（ここでは、チェーンテンショナ８の付勢方向とは反対方向）へ延びている。

　軸係合部２５は、側板部２３のチェーン５側の側面２３ａから側板部２３の幅方向一方に延びる挿入溝部２６と、その挿入溝部２６に連通しローラ軸２１の軸端部を支持する円形の軸支持部２７とを有する。

　軸係合部２５は、図５に示すように、一対の側板部２３の対向内面（ローラ軸２１の軸端部の端面との対向面）に形成される突条２８を有する。突条２８は、側板部２３の幅方向一方に延びて軸支持部２７の中心を通る状態となっている。突条２８は、軸支持部２７の直径の全長にわたって形成され、挿入溝部２６に一部が突き出している。

　なお、突条２８は、軸支持部２７の中心を通る状態であるが、これに限られない。突条２８としては、側板部２３の幅方向一方に延びる状態であって、後述するローラ軸２１の軸端部の端面に形成される係合溝２１ａに嵌合するものであればよい。

　挿入溝部２６は、側板部２３の側面２３ａから側板部２３の幅方向一方へ向かって開口部の幅寸法が狭くなるようにテーパ状に形成されている。挿入溝部２６には、開口部の幅寸法の狭小側端に軸支持部２７が連通している。

　挿入溝部２６の狭小側端の開口部の幅寸法Ｗ１は、ローラ軸２１の外径寸法よりも小さくなっている。このため、ローラ軸２１は、挿入溝部２６から軸支持部２７へ押し込まれて、挿入溝部２６の狭小端部により抜止めされる。

　図５に示すように、軸支持部２７は円形状をなし、その内径寸法Ｄ１が挿入溝部２６の狭小側端の開口部の幅寸法Ｗ１よりも大きく形成されている。軸支持部２７の内径寸法Ｄ１は、ローラ軸２１の外径寸法と同じか、あるいはそれよりもわずかに小さく形成されている。

　また、軸支持部２７は、側板部２３の長さ方向（長手方向）に沿って形成される一対のスリット２９、２９を有する。一対のスリット２９、２９は、軸支持部２７の中心を挟んで側板部２３の幅方向両側に配置され、突条２８に対して直交している。また、一対のスリット２９、２９は、側板部２３を貫通し、軸支持部２７の弦となる位置に形成されている（図６参照）。

　軸支持部２７において、一対のスリット２９、２９の間にローラ軸２１の軸方向に弾性変形可能な弾性係合部２９ａが形成される。なお、一対のスリット２９、２９は、突条２８に対して直交しているが、これに限られず、弾性係合部２９ａが形成されれば、突条２８に交差していても、平行であってもよい。

　ローラ軸２１は、ＳＵＪ２やＳＣ材等の鋼材で形成された中実の円柱状部材であり、その両端面に係合溝２１ａを有する。係合溝２１ａは、ローラ軸２１の直径方向に形成され、両端がローラ軸２１の外周縁部に達している。

　ローラ軸２１の軸端部は、その端面の係合溝２１ａの長さ方向が側板部２３の幅方向と同方向となる状態で、係合溝２１ａに側板部２３の軸係合部２５の突条２８が締め代をもって嵌合するようになっている。このため、ローラ軸２１の軸端部は、側板部２３の軸係合部２５に対して締め代をもって嵌合することとなる。

　なお、ローラ軸２１の軸端部の係合溝２１ａと側板部２３の軸係合部２５の突条２８との締め代を形成せずに、ローラ軸２１の長さを一対の側板部２３の軸係合部２５の対向内面の間の距離よりもわずかに長くして、ローラ２２の軸端部が側板部２３の軸係合部２５に対して締め代をもって嵌合するようにしてもよい。

　ローラ軸２１は、その表面の耐摩耗性を向上させるために熱処理が施されている。熱処理としては、光輝焼入れ、高周波焼入れが挙げられる。

　図４に示すように、ローラ２２は、ローラ軸２１の外周に回転可能に装着され、ローラ２２の円筒状の外周面２２ａがチェーン５に接触して案内を行なう。ローラ２２は、外輪３０と、外輪３０の内側に組み込まれた複数のころ３１と、これらのころ３１を保持する保持器３２とからなるころ軸受である。

　外輪３０は、ＳＰＣやＳＣＭ等の鋼板を絞り成形してカップ状とされたシェル形外輪である。外輪３０の両端には、径方向内向きの鍔３０ａが形成されている。外輪３０の外径は例えば、１０ｍｍ～２５ｍｍの範囲に設定されており、全ての外輪３０の外径が同一の大きさとされている。

　外輪３０は、熱処理を施すことにより硬化した熱処理品であり、熱処理によって外周面２２ａの耐摩耗性が確保されている。外輪３０の熱処理としては、高周波焼入れ、浸炭処理、浸炭窒化処理が挙げられる。

　なお、この実施形態では、ローラ２２を軽量化してチェーン５の走行抵抗を最小限に抑えるためにころ軸受を単独でローラ２２として用いているが、ころ軸受の外輪３０の外周に円筒状の樹脂部材や鉄部材を取り付けたものをローラ２２として用いてもよく、ころ軸受にかえて他の形式の軸受を用いることも可能である。ここで、ころ軸受とは、円筒ころ軸受および針状ころ軸受をいう。

　また、図１に示すように、揺動可能なチェーンガイド７における側板部２３は湾曲し、固定されたチェーンガイド９における側板部２３は湾曲せずに長さ方向が直線状とされて、その形状が相違しているが、チェーンガイド９をチェーンガイド７と同様に湾曲するものとしてもよい。

　この実施形態のチェーン伝達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、負荷の変動によりチェーン５の張力が変化すると、チェーンテンショナ８が作動して、その張力変化を吸収する。このため、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７および固定のチェーンガイド９のそれぞれのころ軸受からなるローラ２２はチェーン５との接触により回転し、チェーン５は転がり案内される。

　そして、揺動可能なチェーンガイド７および固定のチェーンガイド９の複数のローラ２２のそれぞれは、上記のように、チェーン５との接触により回転するため、ローラ２２からローラ軸２１に連れ回りトルクが負荷されることになる。

　このとき、軸係合部２５に嵌合する状態のローラ軸２１の軸端部は、係合溝２１ａが軸係合部２５の突条２８に係合する。このため、ローラ軸２１の軸端部に負荷されるトルクは、係合溝２１ａの溝内壁で受けられることとなり、ローラ軸２１の共回りが防止される。

　この実施形態では、チェーンガイド７は、エンジンブロックに対して一端が固定された片持ち状態の支点軸６に揺動可能に支持されている。このため、上述したようにローラ２２のエンジンブロック側の部位にチェーン５からの荷重が集中する。

　ここで、中実の円柱状のローラ軸２１の軸端部は円筒形状の外周を有し、軸係合部２５の軸支持部２７は円形をなしている。このため、上述した軸支持部２７に応力集中が発生した際、ローラ軸２１の軸端部は、円筒面となる軸支持部２７の溝側面に接することとなる。

　その結果、ローラ軸２１の軸端部を支持する軸支持部２７に生ずる応力を小さくすることができ、ローラ軸２１の軸端部による軸支持部２７に対する摩耗を抑制することができる。

１　クランク軸
２　駆動スプロケット
３　カム軸
４　従動スプロケット
５　タイミングチェーン（チェーン）
６　支点軸
７、９　チェーンガイド
８　チェーンテンショナ
１０、１１　挿入孔
１２　ボルト
２０　ガイドベース
２１　ローラ軸
２１ａ　係合溝
２２　ローラ
２２ａ　外周面
２３　側板部
２３ａ　側面
２４　連結部
２５　軸係合部
２６　挿入溝部
２７　軸支持部
２８　突条
２９　スリット
２９ａ　弾性係合部
３０　外輪
３０ａ　鍔
３１　ころ
３２　保持器
Ｗ１　開口部の幅寸法
Ｄ１　内径寸法

Claims (6)

1. 　チェーン（５）の走行方向に沿って延びる対向一対の側板部（２３）を有するガイドベース（２０）と、前記対向一対の側板部（２３）に軸端部が支持され、その側板部（２３）の長さ方向に間隔をおいて複数取り付けられた円柱状のローラ軸（２１）と、そのローラ軸（２１）のそれぞれに回動自在に支持される複数のローラ（２２）とを備えるチェーンガイドにおいて、
   　前記対向一対の側板部（２３）は、その対向面に前記ローラ軸（２１）の軸端部が嵌合する溝状の軸係合部（２５）を有し、
   　前記軸係合部（２５）は、前記側板部（２３）の前記チェーン（５）側の側面（２３ａ）から前記側板部（２３）の幅方向に延びる挿入溝部（２６）と、その挿入溝部（２６）に連通し前記ローラ軸（２１）の軸端部を支持する円形の軸支持部（２７）とを含み、
   　前記軸係合部（２５）には、前記ローラ軸（２１）の軸端部の端面との対向面に前記側板部（２３）の幅方向に延びる突条（２８）が形成され、
   　前記ローラ軸（２１）の軸端部は、その端面に前記突条（２８）が嵌合し、前記側板部（２３）の幅方向に延びる係合溝（２１ａ）を有し、その係合溝（２１ａ）の両端が前記ローラ軸（２１）の軸端部の外周縁部に達していることを特徴とするチェーンガイド。
2. 　前記ローラ軸（２１）の軸端部が、対向一対の前記側板部（２３）の軸係合部（２５）に対して締め代をもって嵌合するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 　前記軸係合部（２５）の前記突条（２８）が、前記ローラ軸（２１）の前記係合溝（２１ａ）に締め代をもって嵌合することを特徴とする請求項２に記載のチェーンガイド。
4. 　前記側板部（２３）は、その軸係合部（２５）の軸支持部（２７）に前記ローラ軸（２１）の軸方向に弾性変形する弾性係合部（２９ａ）を有することを特徴とする請求項２または３に記載のチェーンガイド。
5. 　前記軸支持部（２７）には、その中心を挟んで一対のスリット（２９）が弦となる位置に形成され、前記一対のスリット（２９）は、前記側板部（２３）を貫通しており、前記側板部（２３）の前記一対のスリット（２９）の間の部分が前記弾性係合部（２９ａ）であることを特徴とする請求項４に記載のチェーンガイド。
6. 　駆動スプロケット（２）と従動スプロケット（４）間にタイミングチェーン（５）を掛け渡し、そのタイミングチェーン（５）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（７）を設け、そのチェーンガイド（７）の揺動側端部にチェーンテンショナ（８）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（５）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（７）が、請求項１から５のいずれか１項に記載のチェーンガイドであることを特徴とするチェーン伝動装置。

Images