JP2014020438A - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイドベースにより回転自在に支持されたローラによってタイミングチェーンの移動を転がり案内するチェーンガイドにおいて、耐久性に優れたガイドベースが成形できるようにすることである。
【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金型成形されたガイドベース２１の対向一対の側板部２２に複数の軸受部２５を設け、その軸受部２５のそれぞれでローラ軸３１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ローラ４１を回転自在に支持する。軸受部２５の円形内面の中心を通って側板部２２の幅方向に延びる径方向の直線Ａと軸受部２５の円形内面とが交わる２つの交点ａ、ｂ間にパーティングラインＬを設置して、そのパーティングラインＬに応力が集中するのを防止する。
【選択図】図４

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、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合成樹脂製の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って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、ガイドベースが合成樹脂を素材とする金型成形品であるため、ガイドベースの対向一対の側板部にパーティングラインができる。

特許文献１においては、そのパーティングラインについて何も言及されていない。特許文献１に記載のガイドベースにおいては、対向一対の側板部間に間隔調整用の複数の柱部を側板部の長さ方向に間隔をおいて形成しているため、成形用金型の型開き方向は側板部の長さ方向に対して交差する方向となり、側板部の対向内面にパーティングラインが形成されることになる。

この場合、上記パーティングラインが荷重負荷域に形成されると、パーティングラインに応力が集中してガイドベースが損傷し易くなり、耐久性に問題が生じる。

ここで、荷重負荷域とは、タイミングチェーンからローラおよびローラ軸に負荷される荷重を受ける部分をいい、貫通孔とガイドベースの側面間の部分が荷重負荷域とされる。

この発明の課題は、ガイドベースにより回転自在に支持されたローラによってタイミングチェーンの移動を転がり案内するチェーンガイドにおいて、耐久性に優れたガイドベースが成形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金型成形されたガイドベースと、前記側板部に形成された円形の軸受部に軸端部が嵌合されて、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、前記軸受部の円形内面の中心を通って前記側板部の幅方向に延びる径方向の直線と軸受部の円形内面とが交わる２つの交点間にパーティングラインを設置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。

ここで、複数のローラによってタイミングチェーンの移動を案内するとき、ローラおよびそのローラを支持するローラ軸にタイミングチェーンからの押圧力が負荷される。その押圧力は軸受部と側板部の側面間において受けられ、上記軸受部と側板部の側面間が荷重負荷域とされる。この発明に係るチェーンガイドの金型成形されるガイドベースにおいては、その荷重負荷域を避けるようにしてパーティングラインが設置されているため、パーティングラインに応力が集中するようなことがない。

その結果、十分に強度を持った耐久性に優れたガイドベースを成形によって得ることができる。

ここで、軸受部の円形内面の中心を通る位置にパーティングラインを設置すると、そのパーティングラインを荷重負荷域から最も遠ざけることができるため、耐久性により優れたガイドベースを得ることができる。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、側板部における内面の軸受部の周囲に突出部を設けておくと、その突出部によってローラの端面がパーティングラインに接触して回転するのを防止することができ、上記パーティングラインの摩耗および剥離を防止することができる。

上記ガイドベースは、合成樹脂の射出成形品であってもよく、あるいは、軽金属のダイキャスト品であってもよい。合成樹脂の射出成形品とする場合において、ローラ軸をインサート成形してもよい。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、ローラとして、両端部にシールを有し、そのシールの内径とローラ軸の外径面との間に隙間を形成するシール付きのころ軸受を採用すると、タイミングチェーンとの接触によってローラを円滑に回転させることができるため、タイミングチェーンの移動抵抗が小さく、伝達トルクロスを少なくすることができる。

ここで、チェーンガイドにおいては、エンジンに設けられた潤滑装置のオイル流出口からオイルを流出させて飛散させ、あるいは、給油式チェーンテンショナに供給されるオイルをテンショナ先端から流出させて飛散させ、ころ軸受の外輪やローラ軸の外径面に付着する飛散オイルによりころ軸受を潤滑するようにしているが、その潤滑オイルに異物が混入していると、その異物の噛み込みによってころ軸受が損傷する場合がる。しかし、上記のように、ローラ軸の外径面間に隙間を有するシール付きのころ軸受を採用することにより、異物の噛み込みによる損傷を防止することができる。

この発明においては、上記のように、軸受部の円形内面の中心を通って側板部の幅方向に延びる径方向の直線と軸受部の円形内面とが交わる２つの交点間にパーティングラインを設置したことによって、そのパーティングラインを荷重負荷域から外すことができ、十分に強度を持った耐久性に優れたガイドベースを得ることができる。

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 ガイドベースの縦断面図 ガイドベースの他の例を示す断面図 図６のVII−VII線に沿った断面図 ガイドベースのさらに他の例を示す断面図 図８のIX-IX線に沿った断面図 ころ軸受の他の例を示す断面図

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、ほぼ同一の構成とされ、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が相違している。

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受部２５が側板部２２の長さ方向に間隔をおいて曲線状の配置でもって形成されている。

軸受部２５は、側板部２２の両側面に貫通する貫通孔からなり、ローラ軸３１は、その軸受部２５に圧入されて端面が外部に露出する支持とされている。

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。

図３および図４に示すように、ローラ軸３１は、ストレート形状をなし、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４１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４１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のそれぞれに設けられた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。

ここで、タイミングチェーン５を案内するローラ４１は、そのタイミングチェーン５との接触により外輪４２が高速で回転し、ころ４３は自転しつつローラ軸３１の外径面上を転動し、そのころ４３との接触によってローラ軸３１が高温になり易い。

このとき、図３に示すように、ローラ軸３１の軸端部が嵌合支持される軸受部２５は貫通孔からなり、ローラ軸３１の軸端部がその軸受部２５に圧入されて軸端面が外部に露出しているため、その軸端面からの放熱によりローラ軸３１は高温になるのが抑制されることになる。このため、ローラ軸３１からの熱伝導により合成樹脂の成形品からなるガイドベース２１の側板部２２が高温になって強度が低下するという不都合の発生はない。

ここで、ガイドベース２１は合成樹脂の成形品であるため、ガイドベース２１の対向一対の側板部２２にパーティングラインができることは避けられない。

実施の形態で示すガイドベース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ため、成形用金型の型開き方向は側板部２２の長さ方向に対して交差する方向となり、側板部２２の対向内面にパーティングラインが形成されることになる。

この場合、上記パーティングラインが荷重負荷域に形成されると、パーティングラインに応力が集中してガイドベースが損傷し易くなり、耐久性に問題が生じることになる。

ここで、荷重負荷域とは、タイミングチェーン５からローラ４１およびローラ軸３１に負荷される荷重を受ける部分をいい、図４の２点鎖線イで示す部分が荷重負荷域である。

荷重負荷域イにパーティングラインが形成されるのを避けるため、実施の形態では、図５に示すように、軸受部２５の円形内面の中心Ｏを通って側板部２２の幅方向に延びる径方向の直線Ａと軸受部２５の円形内面とが交わる２つの交点をａ、ｂとした場合に、その交点ａと交点ｂ間にパーティングラインＬを設置している。実施の形態では、上記交点ａと交点ｂ間において、荷重負荷域イから最も距離のある軸受部２５の中心Ｏを通る位置にパーティングラインＬを設置している。

上記のように、交点ａと交点ｂ間にパーティングラインＬを設置することにより、パーティングラインＬを荷重負荷域イから外すことができる。そのため、パーティングラインＬに応力が集中することはなく、強度を低下させることはない。このため、樹脂成形によって十分に強度を持った耐久性に優れたガイドベース２１を得ることができる。

実施の形態では、ガイドベース２１を合成樹脂の成形品としているが、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ダイキャスト成形してもよい。なお、合成樹脂の射出成形品とする場合において、ころ軸受４１を支持するローラ軸３１をインサート成形してもよい。

図６および図７に示すように、側板部２２における内面の軸受部２５の周囲にパーティングラインＬを対称線として一対の突出部２６を対称位置に設けておくと、その突出部２６によってころ軸受４１の外輪４２の端面がパーティングラインＬに接触して回転するのを防止することができ、上記パーティングラインＬの摩耗および剥離を防止することができる。

図３および図６では、軸受部２５を貫通孔としたが、軸受部２５は貫通孔に限定されるものではない。図８および図９は、軸受部２５の他の例を示す。この例に示す軸受部２５においては、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円形凹部２５ｂとからなっている。

ここで、テーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法をＤ_１、円形凹部２５ｂの内径をＤ_２、ローラ軸３１の外径をｄとすると、ｄ＞Ｄ_２＞Ｄ_１の関係が成り立つ寸法関係とされており、ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから円形凹部２５ｂに押し込まれて、その円形凹部２５ｂに締め代をもつ嵌め合い支持とされ、上記テーパ溝部２５ａの狭小部により抜止めされている。

タイミングチェーン５を転がり案内するころ軸受４１はエンジンに設けられた潤滑装置のオイル流出口から流出する飛散オイルや、給油式チェーンテンショナの先端から流出する飛散オイルによって潤滑される。このとき、オイルに異物が混入していると、その異物がころ軸受４１内に侵入し、その異物の噛み込みによってころ軸受４１が損傷する可能性がある。

そこで、図１０に示すように、外輪４２の開口端部内に異物侵入防止用のシール４６を組み込んだシール付きころ軸受４１を採用すると、異物の侵入を防止することができるため、異物の噛み込みによるころ軸受４１の損傷を防止し、耐久性の低下を抑制することができる。

上記のようなシール付きころ軸受４１の採用において、シール４６の内径部がローラ軸３１の外径面に弾性接触していると、外輪４２内に潤滑オイルを採り込むことができなくなるため、シール４６の内径面とローラ軸３１のころ転走面間に隙間４７が形成されるよう、シール４６の内径をローラ軸３１の外径より少し大きくしておく。

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
２５ 軸受部
３１ ローラ軸
４１ ころ軸受(ローラ)
４６ シール
４７ 隙間
Ｌ パーティングライン

Claims (9)

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対向一対の側板部を有する金型成形されたガイドベースと、前記側板部に形成された円形の軸受部に軸端部が嵌合されて、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、
   前記軸受部の円形内面の中心を通って前記側板部の幅方向に延びる径方向の直線と軸受部の円形内面とが交わる２つの交点間にパーティングラインを設置したことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記パーティングラインが、前記軸受部の円形内面の中心を通る位置とされた請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記側板部における内面の、前記軸受部の周囲に、前記ローラが側板部の内面に対して接触回転するのを防止する突出部を設けた請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 前記成形材料が、合成樹脂からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチェーンガイド。
5. 前記ローラ軸をインサート成形した請求項４に記載のチェーンガイド。
6. 前記成形材料が、軽金属からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のチェーンガイド。
7. 前記ローラが、両端部にシールを有し、そのシールの内径とローラ軸の外径面との間に隙間を形成するシール付きのころ軸受からなる請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチェーンガイド。
8. 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７のいずれか１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。
9. 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乃至７のいずれか１項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８に記載のチェーン伝動装置。

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