JP2013185700A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンガイドにおけるチェーン案内用ころ軸受の外輪の鍔部と保持器の接触部での摩耗を抑制して長寿命化を図ることである。
【解決手段】トルク伝達用のタイミングチェーン５の一側部に対向配置されるガイドベース２１の対向一対の側板部２２で複数のローラ軸３１のそれぞれの軸端部を支持する。複数のローラ軸３１のそれぞれでチェーン案内用の針状ころ軸受４１を回転自在に支持する。針状ころ軸受４１の外輪４２の両端部に設けられた内向き鍔部４６と針状ころ４５を保持する保持器４３の硬度をビッカース硬さでＨＶ６５０以上とし、かつ、ほぼ同等の硬度として、鍔部４６と保持器４３とが接触回転した際に、その接触部での摩耗を抑制する。
【選択図】図３

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た駆動スプロケットとカム軸に取付け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、特許文献１においては、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支持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ころ軸受における外輪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、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、ローラとして、シェル形の鍔付き外輪内に針状ころと、その針状ころを保持する保持器を組み込んだ針状ころ軸受を採用した場合、外輪の鍔が早期に損傷するという事態が生じた。

その原因について調査したところ、特許文献１に記載されたチェーンガイドに用いられるころ軸受は、その外輪がタイミングチェーンに転がり接触しているが、タイミングチェーンのバタツキによってころ軸受の外輪に偏荷重が負荷される場合があり、その偏荷重の負荷により、外輪ところを保持する保持器が軸方向に相対移動し、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する。

このとき、外輪はタイミングチェーンとの接触により高速回転しているため、外輪の鍔部は保持器の端面と接触する状態で相対回転することになる。シェル形針状ころ軸受の場合、絞り加工されたシェル形外輪は、鍔部を曲げ成形するため、熱処理により全体の硬度を高めた後、端部を焼きなまし、その焼きなまし端部を内向きに曲げ成形して保持器抜止め用鍔部を形成するようにしている。

このため、外輪の鍔部は、焼きなましによって他の部分より硬度が低く、その硬度の低い鍔部に保持器の端面が接触して高速度で相対回転するため、接触部が摩耗し易いことが判明したのである。

本件の発明者らは、外輪の鍔部と保持器の硬度に着眼し、その硬度をほぼ同等にすれば耐久性の向上を図ることができるのではないかと考えて試験したとろ、硬度を同等にするだけでは充分でないことが解ったのである。

この発明の課題は、タイミングチェーンのバタツキによって偏荷重が負荷されるチェーンガイドに用いられるころ軸受の外輪鍔部と保持器の接触部での摩耗を抑制して長寿命化を図ることである。

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より両端部が支持されて、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り、前記ローラが、鍔付き外輪内にころおよびそのころを保持する保持器が組み込まれたころ軸受からなるチェーンガイドにおいて、前記外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および前記保持器のそれぞれの硬度を、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とし、かつ、ほぼ同等の硬度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ツキを効果的に抑制することができる。

ここで、上記のように、固定チェーンガイドを設けたとしてもタイミングチェーンのバタツキを完全に防止することができない。タイミングチェーンにバタツキが生じると、ころ軸受の外輪に偏荷重が負荷され、外輪ところを保持する保持器が軸方向に相対移動して、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する。

このとき、外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および保持器のそれぞれが、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とされ、しかも、外輪の鍔部および保持器の硬度がほぼ同等とされているため、保持器の端面が外輪の軸方向端に形成された内向き鍔部の内面に接触する状態で相対回転しても、その接触面が早期に摩耗するというようなことはない。

ここで、外輪の鍔部および保持器の硬度がほぼ同等とは、その硬度差が、ビッカース硬さでＨＶ５０ポイント以下のものをいう。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、外輪内に保持器を組み込んだ組付け状態で、外輪と保持器のそれぞれを同時に熱処理することにより、外輪鍔部と保持器を極めて容易にほぼ同等の硬度とすることができる。

また、保持器の外輪鍔部と対向する端面を、鍔部の内面に平行する平坦面とすると、その平坦面からなる保持器端面の全体を鍔部の内面に全面接触させることができるため、面圧が低減し、接触部での摩耗をより効果的に抑制することができる。この場合、鍔部の内径を保持器の端部内径より小径として、保持器端面の全体を鍔部の内面に全面接触させるようにするのがよい。

保持器として、ポケットがプレス打抜きにより形成された帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合した溶接保持器を採用することができる。この場合、溶接の盛り上がり部が保持器端面から突出することのないようにした溶接保持器を採用して、溶接部の盛り上がり部が外輪鍔部の内面に接触するのを防止する。

この発明においては、上記のように、外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部と保持器の硬度を、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とし、かつ、外輪鍔部と保持器の硬度をほぼ同等としたことにより、外輪鍔部と保持器の接触部での摩耗を抑制することができ、耐久性低下の抑制によって長寿命化を図ることができる。

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 この発明に係る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 図３の一部を拡大して示す断面図 溶接保持器の一部を示す断面図 図６の側面図 溶接保持器の一部を示す側面図 溶接保持器の一部を示す平面図

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される。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、そのタイミングチェーン５の弛み側チェーン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、同一の構成とされて形状のみが相違している。したがって、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１乃至図３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おり、隣接する間隔保持板２３間にはローラ収容空間２４が形成されている。

なお、チェーンガイドＡ_１における側板部２２は弓形とされ、一方、チェーンガイドＡ_２における側板部２２は帯板状とされて形状が相違しているが、チェーンガイドＡ_２はチェーンガイドＡ_１と同様に弓形としてもよい。

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が、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のそれぞれは、ローラ収容空間２４のそれぞれ内部に対して１本ずつの組込みとされており、その両端部が一対の側板部２２により支持されて、それぞれの軸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。

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、光輝焼入れ、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、あるいは、浸炭窒化焼入れを採用することができる。

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。図３乃至図５に示すように、ローラ４１は、針状ころ軸受からなっている。この針状ころ軸受４１は、外輪４２内に保持器４３を組込み、その保持器４３の周方向に間隔をおいて形成された複数のポケット４４のそれぞれ内部に針状ころ４５を組み込んだ構成とされている。

外輪４２は、ＳＣＭ等の低炭素鋼を素材とし、絞り成型により形成されてシェル形とされ、軸方向の両端部には内向きの鍔部４６が形成されている。外輪４２は、鍔部４６の曲げ成形後、熱処理されて、硬度がビッカース硬さでＨＶ６５０以上とされている。

熱処理として、ここでは、浸炭焼入れや浸炭窒化焼入れを採用している。

保持器４３に形成されて周方向に並ぶ複数のポケット４４の、隣接するポケット４４間に形成された柱部４７のそれぞれは、針状ころ４５のピッチ円径より内側に配置される内柱部４７ａと、その内柱部４７ａの軸方向両端に連設された傾斜柱部４７ｂと、その傾斜柱部４７ｂの軸方向端部に連設されて、針状ころ４５のピッチ円径より外側に配置される外柱部４７ｃとで形成されてＶ字形とされている。

保持器４３は、ＳＣＭやＳＰＣ等の低炭素鋼の鋼板により形成されている。保持器４３は、外輪４２内に組付けられた状態において、外輪４２と共に熱処理され、その硬度は、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とされている。また、保持器４３は、外輪４２内に組み込まれた状態で同時に熱処理されて外輪４２とほぼ同等の硬度とされている。

図５に示すように、外輪４２の鍔部４６の内径ｄ_１は、保持器４３の端部内径ｄ_２より小径とされ、その鍔部４６で保持器４３を抜止めしており、上記鍔部４６と対向する保持器４３の端面４３ａは、鍔部４６の内面４６ａに平行する平坦面とされている。

なお、針状ころ軸受４１に代えて、円筒ころ軸受を採用するようにしてもよい。

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により、緩みやバタツキが防止される。

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のそれぞれの針状ころ軸受４１の外輪４２は、高速移動するタイミングチェーン５との接触により回転し、その外輪４２によって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、針状ころ軸受４１の外輪４２の転がりによって案内されるため、移動抵抗が小さく、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。

図１に示すチェーン伝動装置においては、タイミングチェーン５の張り側チェーン５ｂの他側部に固定のチェーンガイドＡ_２を設けているため、そのチェーンガイドＡ_２でタイミングチェーン５のバタツキを抑制することはできるものの、バタツキを完全に防止することはできない。

ここで、タイミングチェーンＡ_２にバタツキが生じると、ころ軸受４１の外輪４２に偏荷重が負荷され、外輪４２ところ４５を保持する保持器４３が軸方向に相対移動し、保持器４３の端面４３ａが外輪４２の鍔部４６の内面４６ａに接触し、その接触部で相対回転することになり、上記接触部の硬度差が大きい場合、あるいは、硬度が低い場合、接触部で摩耗が生じる。

しかし、実施の形態では、外輪４２の鍔部４６と保持器４３は、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とされ、しかも、外輪４２と保持器４３の硬度はほぼ同等の硬度とされているため、保持器４３の端面４３ａが外輪４２の鍔部４６の内面４６ａに接触する状態で相対回転しても、その接触面が早期に摩耗するというようなことはない。

ここで、保持器４３の端面４３ａが外輪４２の鍔部４６の内面４６ａに接触する際、保持器４３の端面４３ａは平坦面であり、その平坦面からなる端面４３ａの全体が外輪４２の鍔部４６の内面４６ａと接触する。このため、面圧は低く、接触部での摩耗は効果的に防止される。

ここで、保持器４３は、削り出しによって形成されたもの、プレス成形されたもの、あるいは、ポケット４４がプレス打抜きにより形成された帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合したもの等を採用することができる。

帯状鋼板を円筒状に曲げ成形して、その突合せ端面を溶接により接合した溶接保持器４３の採用においては、溶接部の盛り上がり部が保持器４３の端面から外側に突出配置されないよう、例えば、図６および図７に示すように、保持器４３の外径側から突合せ端面に沿って溶接し、あるいは、図８に示すように、保持器４３の内径側から突合せ端面に沿って溶接する。また、保持器４３の外径側および内径側の両方から溶接し、さらには、図９に示すように、保持器４３の端面にＶ字形開先５０を形成し、その開先５０に溶接を施すようにする。図６乃至図９に示す５１は溶接部を示す。

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
２１ ガイドベース
２２ 側板部
３１ ローラ軸
４１ 針状ころ軸受（ローラ）
４２ 外輪
４３ 保持器
４３ａ 端面
４５ 針状ころ（ころ）
４６ 鍔部
４６ａ 内面

Claims (7)

1. 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より両端部が支持されて、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り、前記ローラが、鍔付き外輪内にころおよびそのころを保持する保持器が組み込まれたころ軸受からなるチェーンガイドにおいて、
   前記外輪の軸方向両端に設けられた内向き鍔部および前記保持器のそれぞれの硬度が、ビッカース硬さでＨＶ６５０以上とされ、かつ、ほぼ同等の硬度とされていることを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記外輪および保持器が熱処理品とされ、その熱処理が、外輪内に保持器を組み込んだ状態での同時の熱処理による請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記保持器の前記鍔部と対向する端面を、鍔部の内面に平行する平坦面とした請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 前記外輪の鍔部の内径が、前記保持器の端部内径より小径とされた請求項１乃至３のいずれかの項に記載のチェーンガイド。
5. 前記保持器が、円筒状に曲げ成形されて両端の突合せ端が溶接され、その溶接部の盛り上がり部が保持器端面から突出することのないようにされた溶接保持器からなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載のチェーンガイド。
6. 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５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チェーン伝動装置。
7. 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チェーンガイドを設けて固定の配置とし、そのチェーンガイドが請求項１乃至５のいずれかの項に記載のチェーンガイドからなる請求項６に記載のチェーン伝動装置。

Images