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JP6205291B2 - カム軸駆動用チェーン伝動装置 - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関のカム軸を駆動するチェーン伝動装置に関する。
クランク軸に取付けられたクランクスプロケットとカム軸に取付けられたカムスプロケット間にタイミングチェーン（以下、単に「チェーン」という）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、チェーンの弛み側チェーンの一側方に、そのチェーンの走行方向に沿って延び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チェーンを緊張させ、チェーンの弛みやバタツキを防ぐようにしている。
また、チェーンの張り側チェーンにチェーンガイドを設けて両端部を支持する固定の配置とし、その固定のチェーンガイドによりチェーンの移動を案内して、バタツキを抑制するようにしている。
ここで、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、凸形の円弧状案内面によってチェーンを面案内する形式のものが知られているが、滑り接触による案内であるため、チェーンの移動抵抗が大きく、トルクの伝達ロスが大き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、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、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、チェーンの移動抵抗が小さく、トルクの伝達ロスが小さいという特徴を有している。
国際公開第２０１０／０９０１３９号
ところで、上記特許文献１に記載のチェーンガイドにおいては、チェーンが、ローラ間において直線状態で走行し、ローラと接触する位置のそれぞれで屈曲してローラの外周に衝突するため、円弧状案内面によってチェーンを滑り案内する従来のチェーンガイドに比較して大きな騒音や振動が発生し、その騒音や振動の低減を図る上において改善すべき点が残されている。
ここで、カム軸駆動用チェーン伝動装置においては、エンジンの爆発によるクランクスプロケットのトルク変動によってチェーンが大きく張力変動するため、クランクスプロケットに近接する位置のローラがチェーンのバタツキによる影響を受け易く、クランクスプロケットの近接部位において特に騒音が発生し易い。
本件の発明者らは、図４に示すように、ころ軸受からなるローラＲによって転がり案内されるチェーンＣのローラ外周位置での巻き角αが騒音にどのような関係があるのかどうかを知るため、上記巻き角αを種々変化させて、速度を一定とするチェーンＣの移動時の騒音について試験したところ、図５に示す試験結果を得た。そのグラフから、ローラＲの外周におけるチェーンＣの巻き角αを大きくすることにより音圧値が低減し、１７０°を超えると音圧値がそれ以上低減しないことが解ったのである。
そこで、クランクスプロケットに近接するローラ外周でのチェーンの巻き角を１７０°として騒音を測定したところ、騒音を大幅に低減させることができたのを試験によって知ることができた。
ここで、チェーンＣの巻き角αとは、チェーンＣの移動方向に並ぶ３つのローラＲの相互間において、隣接する一組の一対のローラＲの共通接線と残る一組の一対のローラの共通接線の２本の共通接線の交差角をいい、クランクスプロケットの出口側では、そのクランクスプロケットとこれに隣接するローラの共通接線と上記ローラに隣接する一対のローラＲの共通接線の２本の共通接線の交差角をいう。
この発明の課題は、チェーンガイドに設けられた複数のガイドローラによってチェーンを転がり案内するカム軸駆動用チェーン伝動装置において、チェーンの移動によって発生する騒音の低減化を図ることである。
上記の課題を解決するために、この発明においては、クランク軸に設けられたクランクスプロケットとカム軸に設けられたカムスプロケット間にチェーンを掛け渡し、そのチェーンの弛み側チェーンの外側に一端部を中心にして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付与してチェーンガイドをチェーンに向けて付勢し、そのチェーンガイドに設けられた複数の回転可能なローラのそれぞれによってチェーンを転がり案内するカム軸駆動用チェーン伝動装置において、前記クランクスプロケットに最も近接するローラ外周でのチェーンの巻き角を１７０°以上とした構成を採用したのである。
ここで、チェーンの巻き角とは、前述のように、クランクスプロケットとこれに隣接するローラの共通接線および上記ローラとこれに続く隣接ローラの共通接線の２の共通接線の交差角をいう。
上記のように、チェーンのバタツキによる影響を受け易いクランクスプロケットに最も近接するローラ外周でのチェーンの巻き角を１７０°以上とすることによって騒音の低減を図ることができる。
ここで、クランクスプロケットに最も近接するローラを除く他の残りのローラのそれぞれにおいてもチェーンの巻き角を１７０°以上とすることにより、チェーンはほぼ直線状態で転がり案内されるため、騒音をより低減することができる。
また、チェーンの張り側チェーンの外側に、その張り側チェーンの移動を案内する複数の回転可能なローラを有する固定のチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドに設けられた複数のローラのそれぞれ外周でのチェーンの巻き角を１７０°以上とすることにより、チェーンのバタツキを防止し、騒音をより効果的に低減することができる。
この発明においては、上記のように、クランクスプロケットに最も近接するローラ外周でのチェーンの巻き角を１７０°と以上としたことによって騒音の低減を図ることができる。
この発明に係るカム軸駆動用チェーン伝動装置の実施の形態を示す概略図 図１のクランクスプロケット部を拡大して示す断面図 図２のIII−III線に沿った断面図 ローラ外周でのチェーンの巻き角を示す説明図 チェーン巻き角による騒音発生の試験結果を示すグラフ
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１に示すように、カム軸駆動用チェーン伝動装置は、クランク軸１の軸端部に取付けられたクランクスプロケット２とカム軸３の軸端部に取付けられたカムスプロケット４間にタイミングチェーン５を掛け渡し、上記クランク軸１の回転をカム軸３に伝達して、カム軸３を回転させるようにしている。
タイミングチェーン５として、ローラチェーンやサイレントチェーンが用いられる。
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（以下、単にチェーンという）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の一側部に張力調整用のチェーンガイドＡ１が設けられている。また、張り側チェーン５ｂの他側部には移動案内用のチェーンガイドＡ２が設けられている。
図１乃至図３に示すように、張力調整用チェーンガイドＡ１は、チェーン５の移動方向に長く延びる曲線状ガイドベース２０のチェーン５と対向する凸形曲面部の長さ方向に複数のローラ収容凹部２１を間隔をおいて設け、その複数のローラ収容凹部２１の対向する側板部によってローラ軸２２の両端部を支持し、そのローラ軸２２のそれぞれによってローラ２３を回転自在に支持している。
ここで、ガイドベース２０は、ポリアミド４６（ＰＡ４６）やポリアミド６６（ＰＡ６６）等の耐油性、耐候性および強度的に優れた合成樹脂の成形品からなっている。
一方、ローラ軸２３は、ＳＵＪ２やＳＣ材を素材とし、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。
ローラ２３は、ころ軸受からなり、ＳＰＣやＳＣＭ等の金属板を絞り成形したシェル形外輪２４と、その内側に組み込まれた複数のころ２５、および、そのころ２５を保持する保持器２６とからなっている。
チェーンガイドＡ１は、弛み側チェーン５ａの移動方向に沿う状態において、ガイドベース２０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に向けて付勢されており、弛み側チェーン５ａと接触する複数のローラ２３のそれぞれによって弛み側チェーン５ａを転がり案内するようになっている。
移動案内用チェーンガイドＡ２は、ガイドベースの形状が張力調整用チェーンガイドＡ１におけるガイドベース２０と相違するのみであって、張力調整用チェーンガイドＡ１と同様の構成とされているため、張力調整用チェーンガイドＡ１と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。
移動案内用チェーンガイドＡ２は、張り側チェーン５ｂの移動方向に沿う状態において、その上下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、複数のローラ２３のそれぞれでチェーン５の移動を案内するようになっている。
張力調整用チェーンガイドＡ１および移動案内用チェーンガイドＡ２の複数のローラ２３のそれぞれで案内されるチェーン５は、ローラ２３間において直線状をなし、ローラ２３と接触する位置のそれぞれで屈曲してローラ２３の外周に衝突し、騒音が発生する。その騒音の低減を図るため、ここでは、図２に示されるローラ外周でのチェーン５の巻き角αをすべてのローラ２３において１７０°以上としている。
上記のように、チェーン５の巻き角αをすべてのローラ２３の外周において１７０°以上とすることにより、チェーン５はほぼ直線状態で移動することになるため、ローラ２３の外周に対する衝突力が軽減され、騒音の低減が図られることになる。
また、巻き角αを１７０°以上と大きくすることにより荷重が減るため、チェーン５と外輪２４の摩耗を抑制することができる。
ここで、チェーン５においては、エンジンの爆発によるクランクスプロケット２のトルク変動により張力変動してバタツキが生じ、クランクスプロケット２に近接する部位のローラ２３がチェーン５のバタツキの影響を受け易く、その部位において特に騒音が発生し易い。
このため、クランクスプロケット２に近接する部位のローラ２３の外周でのチェーン５の巻き角αのみを１７０°以上とすることによっても、騒音の低減に大きな効果を挙げることができる。
Ａ１ チェーンガイド
Ａ２ チェーンガイド
２ クランクスプロケット
４ カムスプロケット
５ タイミングチェーン（チェーン）
１１ チェーンテンショナ
２３ ローラ（ころ軸受）

Claims (3)

  1. クランク軸に設けられたクランクスプロケットとカム軸に設けられたカムスプロケット間にチェーンを掛け渡し、そのチェーンの弛み側チェーンの外側に一端部を中心にして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付与してチェーンガイドをチェーンに向けて付勢し、そのチェーンガイドに設けられた複数の回転可能なローラのそれぞれによってチェーンを転がり案内するカム軸駆動用チェーン伝動装置において、
    前記クランクスプロケットに最も近接するローラ外周でのチェーンの巻き角を１７０°以上としたことを特徴とするカム軸駆動用チェーン伝動装置。
  2. 前記クランクスプロケットに最も近接するローラを除く他の残りのローラのそれぞれにおいてもチェーンの巻き角を１７０°以上とした請求項１に記載のカム軸駆動用チェーン伝動装置。
  3. 前記チェーンの張り側チェーンの外側に、その張り側チェーンの移動を案内する複数の回転可能なローラを有する固定のチェーンガイドを設け、そのチェーンガイドに設けられた複数のローラのそれぞれ外周でのチェーンの巻き角を１７０°以上とした請求項１又は２に記載のカム軸駆動用チェーン伝動装置。
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