JP6034567B2 - チェーンガイドおよびチェーン伝動装置 - Google Patents

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、ころ軸受に対する潤滑がタイミングチェーンによって運び込まれる潤滑油のみのため、外輪の転走面に潤滑油が充分に行き渡らず、ピーリング等が発生し、短寿命になるという問題があった。

この発明の課題は、ころ軸受によってタイミングチェーンの移動を案内するチェーンガイドにおいて、ころ軸受に対する潤滑性の向上を図ることである。

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、鍔付き外輪内に組み込まれた保持器をころ案内するころ軸受を有してなるチェーンガイドにおいて、前記ころ軸受の外輪が、炭素鋼板で形成されるとともに両端部に内向き鍔部を有するシェル形とされ、そのシェル形外輪が、前記タイミングチェーンに直接接触して転がり案内する構成とされ、前記外輪の軸方向両端に形成された内向き鍔部の内径を、前記保持器ところの接触部の接触円径より大径とし、かつ、保持器の端部外径より小径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、その固定の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。

この発明に係るチェーンガイドにおいては、上記のように、外輪の鍔部内径を保持器ところの接触部の接触円径より大径とし、かつ、保持器の端部外径より小径とすることにより、保持器を抜止めする状態において、鍔部の内径面とローラ軸の外径面間にきわめて大きな間隙を確保することができる。

このため、タイミングチェーンにより運び込まれる潤滑油が外輪の外径面に転移し、その外径面から鍔部の外側面を伝って内周部に流れる潤滑油が上記隙間から軸受内部に入り易くなり、軸受内部を効果的に潤滑することができる。

ここで、外輪の鍔部の内径面を、鍔部の外側面側を大径端とするテーパ面としておくと、鍔部の外側面に伝ってテーパ面の大径端側に至る潤滑油は、そのテーパ面の傾斜に沿って軸受内部に向けて流れることになり、軸受内部に潤滑油を効果的に取り入れることができ、潤滑性をさらに向上させることができる。

また、鍔部の外側面を凸曲面とすると、その外側面を伝う潤滑油が鍔部内径面側に向けて流れ込み易くなり、軸受内部に潤滑油を効果的に取り込むことができる。

さらに、保持器に形成されたころ収容用の複数のポケットの、隣接するポケット間に形成された柱部が、ころのピッチ円径より内側に配置される内柱部と、その内柱部の軸方向両端に連設された傾斜柱部と、その傾斜柱部の軸方向端部に連設されて、ころのピッチ円径より外側に配置される外柱部を有するＶ字形とされた保持器を採用すると、保持器の両端部は外輪内周の転走面側に近接する配置とされるため、鍔部の内径面とローラ軸の外径面間により大きな間隙を確保することができ、潤滑性をさらに高めることができる。

この発明においては、上記のように、外輪の鍔部内径を保持器ところの接触部の接触円径より大径とし、かつ、保持器の端部外径より小径としたことにより、保持器を抜止めする状態において、鍔部の内径面とローラ軸の外径面間に、タイミングチェーンによって運び込まれる潤滑油の入り込みを容易とするきわめて大きな間隙を確保することができ、軸受内部の潤滑性の向上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４の一部を拡大して示す断面図 図３の一部を拡大して示す断面図 針状ころ軸受の他の例を示す断面図 針状ころ軸受のさらに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材等の炭素鋼を素材としている。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６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、ＳＰＣや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、熱処理により硬化処理されて表面硬度が高められている。また、外輪４２の軸方向の両端には、保持器４３を抜止めする内向き鍔部４６が形成されている。

外輪４２の熱処理として、ここでは、浸炭焼入れや浸炭窒化焼入れを採用しているが、外輪４２をＳＵＪ２やＳＣ材等の高炭素鋼で形成して、光輝焼入れし、あるいは、高周波焼入れするようにしてもよい。

保持器４３は、鋼板のプレス成形品またはフォーミング品からなる。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、図３に示すように、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。

図５に示すように、ポケット４４の周方向で対向する一対の側面４４ａは相反する方向に内方傾斜する傾斜面とされて、ポケット４４の保持器外径面側の開口の周方向幅Ｗ_１が針状ころ４５の外径ｄ_０より大きくされ、また、保持器内径面側の開口の周方向幅Ｗ_２が針状ころ４５の外径ｄ_０より小さくされている。そして、傾斜柱部４７ｂの一部が針状ころ４５のピッチ円径より内径側の外周面で接触案内されている。同図のＰは、保持器４３と針状ころ４５の接触部を示す。

図６に示すように、外輪４２の鍔部４６の内径ｄ_１は、保持器４３の端部の端部外径Ｄ_１より小径とされ、かつ、保持器４３と針状ころ４５の接触部Ｐの接触円径ｄ_２より大径とされ、その鍔部４６の内径面４６ａとローラ軸３１の外径面３１ａ間に間隙５０が形成されている。

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。

クランク軸１からカム軸３へのトルク伝達時、一方向に移動するタイミングチェーン５によって針状ころ軸受４１の外輪４２外径面上に潤滑油が運び込まれ、鍔部４６の外側面に伝って内周部に流れる潤滑油は、鍔部４６の内径面４６ａとローラ軸３１の外径面３１ａ間に形成された隙間５０から軸受内部に浸入して、軸受を潤滑する。

ここで、鍔部４６の内径面４６ａとローラ軸３１の外径面３１ａ間に形成された隙間５０が小さい場合、軸受内部に潤滑油を充分に取り入れることができず、外輪４２の転走面やころ３１の転動面にピーリング等が発生し、短寿命になる。

しかし、実施の形態では、図６に示すように、外輪４２の鍔部４６の内径ｄ_１を保持器４３ところ３１の接触部Ｐの接触円径ｄ_２より大径とし、かつ、保持器４３の端部外径Ｄ_１より小径としているため、保持器４３を抜止めする状態において、鍔部４６の内径面４６ａとローラ軸３１の外径面３１ａ間にきわめて大きな間隙５０を確保することができる。

このため、外輪４２の外径面から鍔部４６の外側面に伝って内周部側に流れ落ちる潤滑油は上記隙間５０から軸受内部に入りやすく、その浸入する潤滑油によって軸受内部を効果的に潤滑することができ、針状ころ軸受４１の寿命低下を抑制することができる。

図７および図８は、針状ころ軸受４１の他の例を示す。図７に示す針状ころ軸受４１においては、外輪４２の鍔部４６の内径面４６ａを、鍔部４６の外側面側を大径端とするテーパ面としている点でのみ図６に示す針状ころ軸受４１と相違している。ここで、テーパ面からなる内径面４６ａの小端径は図６に示す鍔部４６の内径ｄ_１と同径とされている。

図７に示すように、外輪４２の鍔部４６の内径面４６ａをテーパ面としておくと、鍔部４６の外側面を伝ってテーパ面の大径端側に至る潤滑油は、そのテーパ面の傾斜に沿って軸受内部に向けて流れることになるため、軸受内部に潤滑油を効果的に取り入れることができる。

図８に示す針状ころ軸受４１においては、外輪４２の鍔部４６の外側面４６ｂを凸曲面としている点のみ図７に示す針状ころ軸受４１と相違している。図８に示すように、鍔部４６の外側面４６ｂを凸曲面とすると、その外側面４６ｂを伝う潤滑油が鍔部４６の内径面側に向けて流れ込み易くなり、軸受内部に潤滑油を効果的に取り入れることができる。

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（チェーン）
２１ ガイドベース
２２ 側板部
３１ ローラ軸
３１ａ 外径面
４１ 針状ころ軸受（ころ軸受）
４２ 外輪
４３ 保持器
４５ 針状ころ（ころ）
４６ 鍔部
４６ａ 内径面
４６ｂ 外側面
４７ 柱部
４７ａ 内柱部
４７ｂ 傾斜柱部
４７ｃ 外柱部

Claims (6)

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、鍔付き外輪内に組み込まれた保持器を針状ころで案内する針状ころ軸受を有し、
   前記針状ころ軸受の外輪が、炭素鋼板で形成されるとともに両端部に内向き鍔部を有するシェル形とされ、そのシェル形外輪が、前記タイミングチェーンに直接接触して転がり案内する構成とされ、
   前記シェル形外輪の軸方向両端に形成された内向き鍔部の内径を、前記保持器と針状ころの接触部の接触円径より大径とし、かつ、保持器の端部外径より小径としたことを特徴とするチェーンガイド。
2. 前記シェル形外輪の鍔部の内径面が、前記鍔部の外側面側を大径端とするテーパ面とされ、その小径端の内径が、前記保持器ところの接触部の接触円径より大径とされ、かつ、保持器の端部外径より小径とされた請求項１に記載のチェーンガイド。
3. 前記シェル形外輪の鍔部の外側面が、凸曲面とされた請求項１又は２に記載のチェーンガイド。
4. 前記保持器に形成されたころ収容用の複数のポケットの、隣接するポケット間に形成された柱部が、ころのピッチ円径より内側に配置される内柱部と、その内柱部の軸方向両端に連設された傾斜柱部と、その傾斜柱部の軸方向端部に連設されて、ころのピッチ円径より外側に配置される外柱部を有するＶ字形とされた請求項１乃至３のいずれかの項に記載のチェーンガイド。
5. 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４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。
6. 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４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５に記載のチェーン伝動装置。
   
   

Images