JP4639109B2 - サイレントチェーン - Google Patents

Description

本発明は、エンジンなどに用いられるサイレントチェーンに関する。

従来、サイレントチェーンとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このサイレントチェーンは、ｎ枚のプレートを有する複数のリンク列と、ｎ＋１枚のプレートを有する複数のガイド列とを、ピンを介して連結したものである。各リンク列は、ｎ枚のリンクプレートで構成され、各ガイド列は、２枚のガイドプレートおよびｎ−１枚のリンクプレートで構成されている。また、各リンクプレートおよび各ガイドプレートには、ピンが挿通される２つのピン孔が、互いに所定の間隔を隔てて形成されている。

また、リンク列およびガイド列のプレートはそれぞれ、ピンの長さ方向に沿って交互に配置されている。具体的には、ガイド列の２枚のガイドプレートがピンの両端部にそれぞれ固定され、これらの両ガイドプレート間に、リンク列のｎ枚のリンクプレートとガイド列のｎ−１枚のリンクプレートが、ピンを挿通した状態で交互に配置され、そのピンを介していわゆる指組状に連結されている。また、このサイレントチェーンでは、リンク列のリンクプレートの板厚の総和が、ガイド列のガイドプレートおよびリンクプレートの板厚の総和以上に設定されており、それにより、チェーンの作動（回転）時に、ピンに両側から作用するリンク列およびガイド列の引張り荷重をほぼ均等に分布させるようにしている。

上記のサイレントチェーンでは、リンク列およびガイド列のリンクプレートがそれぞれ、ｎ枚およびｎ−１枚であるため、チェーンの伸びの抑制と振動・騒音の低減との両立を図ることができないという欠点がある。それは以下の理由による。

すなわち、リンク列の複数のリンクプレートは、２つのピン孔のピッチ（ピン孔の中心間の距離）のばらつきなどに起因して、チェーンの作動時に、ピン孔の内面が、挿通されたピンに同時に接触せずに、バラバラに接触することがある。図１１（ａ）〜（ｄ）は、このような状況を、ガイド列の２枚のリンクプレートＬＧの両側にリンク列のリンクプレートＬを各２枚、配置したサイレントチェーンを例にとり、経時的に示したものである。各図には、リンク列のリンクプレートＬのピン孔の内面がピンＰに接触した状態と、そのときのリンクプレートＬとピンＰとの接触面圧の分布が示されている。この例では、チェーンの作動に伴い、各図の白抜き矢印の方向に引張り荷重が作用したときに、同図（ａ）に示すように、まず左から２番目のリンクプレートＬのみがピンＰに接触し、それにより、引張り荷重がそのリンクプレートＬに集中する。それにより、そのリンクプレートＬが伸びるとともに、ピンＰがリンクプレートＬから受ける面圧が、ピンＰの許容面圧（各図の破線）よりも大きくなり、ピンＰが局所的に摩耗する。そして、このようなピンＰの摩耗に伴い、さらに同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、他のリンクプレートＬもピンＰに順次、接触し、それらのリンクプレートＬによっても、上記と同様に、ピンＰが局所的に摩耗する。その結果、図１２に示すように、ピンＰには、局所的な摩耗部分Ｍが階段状に生じる。

上記のように、リンクプレートＬがピンＰに段階的に接触する場合、特にその初期段階では、１枚あるいは少数のリンクプレートＬで、引張り荷重を支持することになるため、例えば図６の比較例１に示すように、チェーンの伸びの立上がりが、特に初期段階において非常に大きくなる。

以上のことから、サイレントチェーンにおいて、チェーンの伸びを抑制するには、ピンとの接触の初期段階におけるリンクプレートＬの伸びを抑制することが有効であり、そのためには、リンク列のリンクプレートＬの板厚を厚くし、枚数を少なくすることが望ましい。その一方で、チェーンの作動時の振動・騒音を低減するという観点からは、サイレントチェーンが巻き掛けられたスプロケットに、リンク列およびガイド列のリンクプレートＬ、ＬＧが噛み合うときの衝突エネルギーを、リンクプレートＬ、ＬＧに分散させることが有効であり、そのためには、リンクプレートＬ、ＬＧの板厚を薄くし、１枚当たりの重量を減らすとともに、リンクプレートＬ、ＬＧの枚数を増やすことが望ましい。

しかし、前述したように、特許文献１のサイレントチェーンでは、リンク列のリンクプレートがｎ枚で、ガイド列のリンクプレートがｎ−１枚であるので、チェーンの伸びを抑制するために、リンク列のリンクプレートの枚数を少なくした場合には、それに応じて、ガイド列のリンクプレートも必然的に少なくなり、その結果、振動・騒音を十分に低減できなくなる。逆に、リンク列およびガイド列のリンクプレートの枚数を多くした場合には、振動・騒音は低減するものの、リンク列のリンクプレートが多くなる結果、チェーンの伸びを十分に抑制できなくなる。以上のように、従来のサイレントチェーンでは、チェーンの伸びの抑制、および振動・騒音の低減の一方を犠牲にせざるを得ない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、チェーンの伸びの抑制、および振動・騒音の低減を両立させることができるサイレントチェーンを提供することを目的とする。

特開平８−２１９２３６号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、２枚以下のリンクプレート２をそれぞれ有する複数のリンク列３と、２枚のガイドプレート４および２枚以上のリンクプレート５をそれぞれ有する複数のガイド列６と、を備え、複数のリンク列３と複数のガイド列６が、ピン７を介して交互に連鎖状に連結されており、リンク列３およびガイド列６のリンクプレート２、５はスプロケットＳに噛み合う一対のリンク歯１１、１１を有するとともに、ガイド列６のガイドプレート４はリンク歯を有しておらず、ガイド列６の２枚のガイドプレート４、４は、ピン７の両端部にそれぞれ固定され、各ガイドプレート４には、ピン７が挿通されるピン孔１３以外の孔５５が形成されるとともに、外周部の所定位置に切欠き５６が形成されており、リンク列３のリンクプレート２は、ガイド列６のリンクプレート５よりも、板厚が厚く形成されるとともに、ガイド列６のリンクプレート５は、ガイド列６のガイドプレート４よりも、板厚が厚く形成され、リンク列３のリンクプレート２の板厚ＴＬの総和が、ガイド列６のガイドプレート４およびリンクプレート５の板厚ＴＧ、Ｔｂの総和と等しいことを特徴とする。

この構成によれば、リンク列とガイド列が、ピンを介して交互に連鎖状に連結され、前者が２枚以下のリンクプレートを有する一方、後者が２枚のガイドプレートおよび２枚以上のリンクプレートを有している。このように、リンク列のリンクプレートが２枚以下で、その枚数が少ないことにより、チェーンの作動時に、ピンとの接触の初期段階におけるリンクプレートの伸びを抑制でき、その結果、サイレントチェーンの伸びを抑制することができる。一方、ガイド列のリンクプレートが２枚以上で、その枚数が多いことにより、それらのリンクプレートがスプロケットに噛み合うときの衝突エネルギーを、各リンクプレートに分散させることができ、その結果、チェーンの作動時の振動・騒音を低減することができる。以上のように、上記構成のサイレントチェーンによれば、チェーンの伸びの抑制、および振動・騒音の低減を両立させることができる。
また、ピンの両端部にそれぞれ固定されたガイド列の各ガイドプレートには、ピンが挿通されるピン孔以外の孔が形成されるとともに、外周部の所定位置に切欠きが形成されているので、これらの孔および切欠きの分、ガイドプレートが軽くなり、その結果、サイレントチェーンを軽量化することができる。
さらに、リンク列の各プレート（リンクプレート）は、リンク列よりも枚数の多いガイド列の各プレート（ガイドプレートおよびリンクプレート）よりも、板厚が厚く、加えて、ガイド列のリンクプレートは、ガイド列のガイドプレートよりも、板厚が厚いので、リンク列およびガイド列の各プレートの板厚を同じにする場合に比べて、チェーンの作動時に作用する引張り荷重を各プレートにバランス良く分布させることができ、それにより、チェーンの伸びを抑制することができる。
さらにまた、リンク列のプレート（リンクプレート）の板厚の総和が、ガイド列のプレート（ガイドプレートおよびリンクプレート）の板厚の総和と等しいので、チェーンの作動時に作用する引張り荷重を、リンク列のプレートと、ガイド列のプレートにほぼ均等に分布させることができ、それにより、チェーンの伸びを一層抑制することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態によるサイレントチェーンを部分的に示している。このサイレントチェーン１は、例えばディーゼルエンジンなどに用いられ、エンジンのクランクシャフトとカムシャフトの間に設けられるカムシャフト駆動チェーンや、クランクシャフトとオイルポンプの間に設けられるオイルポンプ駆動チェーン、さらには、クランクシャフトとバランサーシャフトの間に設けられるバランサーシャフト駆動チェーンなどとして利用される。

図１および図２に示すように、このサイレントチェーン１は、２枚のリンクプレート２、２からなるリンク列３と、２枚のガイドプレート４、４および２枚のリンクプレート５、５からなるガイド列６とを備え、これらのリンク列３およびガイド列６が、ピン７を介して交互に連鎖状に連結されている。

図３（ａ）に示すように、リンク列３およびガイド列６のリンクプレート２、５の正面形状は、互いに同じである。前者のリンクプレート２の厚さＴＬ（以下「板厚ＴＬ」という）は、後者のリンクプレート５の厚さＴｂ（以下「板厚Ｔｂ」という）よりも大きな値に設定されており、板厚ＴＬは例えば２．６ｍｍ、板厚Ｔｂは例えば１．４ｍｍである。

リンクプレート２、５は、左右対称で、所定の形状およびサイズの左右一対のリンク歯１１、１１を有しており、これらのリンク歯１１、１１が、サイレントチェーン１を巻き掛けたスプロケットＳの歯（図１（ｂ）参照）に噛み合うようになっている。また、リンクプレート２、５には、２つのピン孔１２、１２が所定の中心間距離を隔てるように形成され、各ピン孔１２にピン７が遊挿されている。

一方、図３（ｂ）に示すように、ガイドプレート４は、左右対称で、ほぼ台形状の正面形状を有し、その厚さＴＧ（以下「板厚ＴＧ」という）は、リンク列３のリンクプレート２の板厚ＴＬよりも薄く、例えば１．２ｍｍに設定されている。また、ガイドプレート４は、リンクプレート２、５と同様の左右２つのピン孔１３、１３を有し、各ピン孔１３に挿通されたピン７の端部に、かしめあるいは圧入によって固定されている。

以上のように形成されたリンク列３の２枚のリンクプレート２、２と、ガイド列６の２枚のガイドプレート４、４および２枚のリンクプレート５、５が、ピン７の長さ方向に沿って配置されている。具体的には、図２に示すように、ガイド列６の２枚のガイドプレート４、４が、ピン７の両端部にそれぞれ固定され、両ガイドプレート４、４間に、リンク列３の２枚のリンクプレート２、２が配置され、さらに、これら両リンクプレート２、２間に、ガイド列６の２枚のリンクプレート５、５が、互いに重なった状態で配置されている。

また、リンク列３のリンクプレート２の板厚ＴＬと、ガイド列６のリンクプレート５およびガイドプレート４のそれぞれの板厚Ｔｂ、ＴＧは、次式の関係が成り立つように設定されている。
２ＴＬ＝２Ｔｂ＋２ＴＧ
すなわち、リンク列３の２枚のリンクプレート２、２の板厚ＴＬの総和が、ガイド列６のすべてのプレート、すなわち２枚のリンクプレート５、５および２枚のガイドプレート４、４の板厚Ｔｂ、ＴＧの総和と等しくなっている。

以上の構成のサイレントチェーン１は、スプロケットＳによって駆動されるのに伴い、リンク列３およびガイド列６のリンクプレート２、５のリンク歯１１が、スプロケットＳの歯に噛み合い、その際、ガイド列６の両ガイドプレート４、４は、サイレントチェーン１をスプロケットＳから外さないように案内する。

次に、図４〜図８を参照して、上述したサイレントチェーン１と、比較例としての後述するサイレントチェーン２１およびローラチェーン３１に対して行ったチェーンの伸び試験および騒音試験について説明する。なお、以下の説明では、実施例としてのサイレントチェーン１に対し、サイレントチェーン２１を比較例１とし、ローラチェーン３１を比較例２として説明するものとする。

図４に示すように、比較例１のサイレントチェーン２１は、上述したサイレントチェーン１に対して、リンク列３のリンクプレート２の枚数および板厚のみが異なっている。すなわち、このサイレントチェーン２１のリンク列３は、４枚のリンクプレート２からなり、互いに重なった２枚のリンクプレート２、２が、ガイド列６の各ガイドプレート４とリンクプレート５の間に配置されている。また、リンク列３のリンクプレート２の板厚は、サイレントチェーン１のそれの半分（ＴＬ／２）であり、さらにサイレントチェーン２１の幅（以下「チェーン幅」という）Ｈは、サイレントチェーン１のチェーン幅Ｈ（図２参照）と同じである。

また、図５に示すように、比較例２のローラチェーン３１は、２つのローラ３２、３２、およびこれらの両端同士をそれぞれ連結する２枚のインナープレート３３、３３を有するインナー部３４と、２枚のアウタープレート３５からなるアウター部３６とを備えており、これらのインナー部３４およびアウター部３６が、ローラ３２に挿通されたピン３７を介して、交互に連鎖状に連結されている。このローラチェーン３１のチェーン幅Ｈも、実施例のサイレントチェーン１および比較例１のサイレントチェーン２１のそれと同じである。

まず、チェーンの伸び試験では、チェーン１、２１、３１を駆動スプロケットと従動スプロケットの間に巻き掛け、チェーンの張力を１８６ｋｇｆ、駆動スプロケットを８０００ｒｐｍで所定時間、回転させたときのチェーンの伸び（伸び率）をそれぞれ測定した。

図６および図７はそれぞれ、チェーン１、２１、３１の伸び率の推移、および１００時間、回転させた後のチェーン１、２１、３１の伸び率を示している。両図に示すように、実施例のサイレントチェーン１については、比較的伸びにくい比較例２のローラチェーン３１とほぼ同様の結果が得られており、チェーンの伸び率が、試験時間の経過とともに非常に緩やかに増大し、１００時間回転させた後でも、０．１％未満に留まっている。一方、比較例１のサイレントチェーン２１は、実施例のサイレントチェーン１に比べて、チェーンの伸び率が、回転の開始直後に特に大きな傾きで増大するとともに、その後も時間の経過とともに比較的大きな傾きで増大し、１００時間回転させた後では、０．３５％を上回っている。

一方、チェーンの騒音試験では、実施例のサイレントチェーン１および比較例２のローラチェーン３１を用い、チェーン１、３１を駆動スプロケットと従動スプロケットの間に巻き掛けた状態で、駆動スプロケットの回転数を６０００ｒｐｍまで徐々に上昇させ、そのときのチェーン１、３１から所定距離、離れた位置での音圧レベルをそれぞれ測定した。

図８は、この騒音試験の結果を示している。同図に示すように、回転数のすべての範囲において、実施例のサイレントチェーン１の音圧レベルは、比較例２のローラチェーン３１のそれよりも下回っている。

以上のチェーンの伸び試験および騒音試験の結果から、実施例のサイレントチェーン１は、４枚のリンクプレート２を有するリンク列３を備えた比較例１のサイレントチェーン２１に比べて、極めて伸びにくく、比較例２のローラチェーン３１と同等の伸びにくさを有することが確認された。加えて、実施例のサイレントチェーン１は、比較例２のローラチェーン３１に比べて、騒音が小さく、静音性が高いことが確認された。

以上詳述したように、本実施形態のサイレントチェーン１は、リンク列３とガイド列６が、ピン７を介して交互に連鎖状に連結され、リンク列３が２枚のリンクプレート２、２を有する一方、ガイド列６が２枚のガイドプレート４、４および２枚のリンクプレート５、５を有している。このように、リンク列３のリンクプレート２の枚数を少なくすることにより、チェーンの作動時に、ピン７との接触の初期段階におけるリンクプレート２の伸びを抑制でき、その結果、サイレントチェーン１の伸びを抑制することができる。一方、ガイド列６のリンクプレート５を２枚とすることにより、リンクプレート５、５がスプロケットＳに噛み合うときの衝突エネルギーを、各リンクプレート５に分散させることができ、その結果、振動・騒音を低減することができる。以上のように、上記構成のサイレントチェーン１によれば、チェーンの伸びの抑制、および振動・騒音の低減を両立させることができる。

また、リンク列３のリンクプレート２の板厚ＴＬが、ガイド列６の各プレート（ガイドプレート４およびリンクプレート５）の板厚ＴＧ、Ｔｂよりも厚いとともに、板厚ＴＬの総和が、板厚ＴＧ、Ｔｂの総和と等しい（２ＴＬ＝２Ｔｂ＋２ＴＧ）ので、チェーンの作動時に作用する引張り荷重を、リンク列３のリンクプレート２と、ガイド列６のプレート４、５にほぼ均等にバランス良く分布させることができ、それにより、チェーンの伸びを一層抑制することができる。なお、ガイドプレート４に、例えば図１０に示す切欠き５６や孔５５などを形成しない場合、ガイドプレート４は、リンク歯１１を有しない分、リンクプレート５よりも剛性が高くなり、その剛性が高い分だけ、ガイドプレート４の板厚を薄くすることも可能である。その点を考慮して、チェーンの作動時に作用する引張り荷重をピン７の両側でほぼ均等とするために、プレート枚数の少ない側であるリンク列３のリンクプレート２の板厚の総和を、プレート枚数の多い側であるガイド列６のガイドプレート４およびリンクプレート５の板厚の総和以上としても良い。

なお、上記実施形態では、リンク列３のリンクプレート２を２枚としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、リンクプレート２を１枚としてもよい。図９は、そのようなサイレントチェーンを示している。このサイレントチェーン４１では、リンク列３のリンクプレート２を１枚としたことに伴い、その板厚が、前述したサイレントチェーン１のそれよりも厚くなっている。また、サイレントチェーン１と異なり、ピン７の両端部に固定されたガイド列６の２枚のガイドプレート４、４側に、ガイド列６の２枚のリンクプレート５、５がそれぞれ配置され、これらのリンクプレート５、５間に、リンク列３のリンクプレート２が配置されている。

このように、リンク列３のリンクプレート２の枚数を１枚とすることにより、チェーンの作動時に、ピン７とのリンクプレート２の接触状態のばらつきが無くなるので、チェーンの伸びをより一層抑制することができる。なお、上記のように、リンク列３のリンクプレート２を１枚にするとともに、チェーン幅Ｈを維持する場合には、リンクプレート２の板厚が厚くなり、重量が大きくなるとともに、リンクプレート２が加工し難くくなることを考慮すると、リンク列３のリンクプレート２は、前述した実施形態のように、２枚とするのが有利である。

また、上記実施形態では、ガイド列６のリンクプレート５を２枚としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、３枚以上としてもよい。ガイド列６のリンクプレート５の枚数を多くした場合、リンクプレート５がスプロケットＳに噛み合う際の衝突エネルギーの総和は、ほとんど変化しないものの、その衝突エネルギーがより多数のリンクプレート５に分散されることで、各リンクプレート５による振動・騒音を大幅に低減でき、その結果、チェーン全体としての振動・騒音を一層低減することができる。

さらに、リンクプレート２、５およびガイドプレート４として、図１０に示す形状のものを採用してもよい。同図（ａ）に示すサイレントチェーン５１は、上記サイレントチェーン１、４１と比較し、リンクプレート２、５およびガイドプレート４の正面形状が異なっている。同図（ｂ）に示すように、このサイレントチェーン５１のリンクプレート２、５は、左右一対のリンク歯５２、５２を有し、両リンク歯５２、５２の互いに対向する傾斜面５２ａ、５２ａの先端（同図（ｂ）の下端）寄りの部分にそれぞれ、円弧状の凹部５３が形成されている。また、このリンクプレート２、５は、両リンク歯５２、５２が互いに接近および離間する方向にばね性を有している。このばね性および各リンク歯５２の上記凹部５３により、リンクプレート２、５がスプロケットＳに噛み合う際の衝撃が緩和され、その結果、振動・騒音をより一層低減することができる。

また、リンクプレート２、５には、両ピン孔１２、１２間に、それらを連通する給油用溝５４が形成されている。この給油用溝５４により、チェーンの作動時に作用する遠心力を利用して潤滑油を給油用溝５４内に留めおくとともに、各ピン孔１２とピン７の間に潤滑油を供給することにより、ピン７の摩耗、およびそれに起因するサイレントチェーン５１の伸びを防止することができる。

一方、図１０（ｃ）に示すように、ガイドプレート４は、ピン７が挿通される左右２つのピン孔１３、１３に加えて、両ピン孔１３、１３間の所定位置に、ガイドプレート４の軽量化を図るための孔５５が形成されている。加えて、このガイドプレート４の外周部には、両ピン孔１３、１３間の所定位置、各ピン孔１３と孔５５間の所定位置の計３個所にそれぞれ、切欠き５６が形成されている。これらの孔５５および切欠き５６により、ガイドプレート４が軽くなり、サイレントチェーン５１の重量を大幅に軽量化することができる。

また、各ガイドプレート４の内面には、スプロケットＳが噛み合う側の端部（図１０（ｃ）、（ｄ）の下端部）に、先端に向かって板厚が薄くなるように面取り部５７が形成されている。これらの面取り部５７により、スプロケットＳに対してサイレントチェーン５１に片寄り等が生じた場合にスプロケットＳとガイドプレート４が衝突する際の衝撃を緩和することができる。

本発明の一実施形態によるサイレントチェーンを部分的に示し、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）ｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）ｄ−ｄ線に沿う断面図である。 図１のサイレントチェーンのリンク列およびガイド列の拡大平面図である。 （ａ）リンクプレートの拡大正面図、（ｂ）ガイドプレートの拡大正面図である。 比較例１のサイレントチェーンの部分平面図である。 比較例２のローラチェーンを部分的に示し、（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 チェーンの伸び試験の結果を示すグラフである。 チェーンの伸び試験の別の結果を示すグラフである。 チェーンの騒音試験の結果を示すグラフである。 本発明の他の実施形態によるサイレントチェーンの部分平面図である。 リンクプレートおよびガイドプレートの変形例を示し、（ａ）サイレントチェーンの部分正面図、（ｂ）リンクプレートの正面図、（ｃ）ガイドプレートの正面図、（ｄ）ガイドプレートの側面図である。 リンク列のリンクプレートがピンに接触する状況を説明するための図である。 リンクプレートによって摩耗したピンを示す図である。

符号の説明

１、４１、５１ サイレントチェーン
２ リンク列のリンクプレート
３ リンク列
４ ガイドプレート
５ ガイド列のリンクプレート
６ ガイド列
７ ピン
ＴＬ リンク列のリンクプレートの板厚
Ｔｂ ガイド列のリンクプレートの板厚
ＴＧ ガイドプレートの板厚

Claims (1)

1. ２枚以下のリンクプレートをそれぞれ有する複数のリンク列と、
   ２枚のガイドプレートおよび２枚以上のリンクプレートをそれぞれ有する複数のガイド列と、
   を備え、
   前記複数のリンク列と前記複数のガイド列が、ピンを介して交互に連鎖状に連結されており、
   前記リンク列および前記ガイド列のリンクプレートはスプロケットに噛み合う一対のリンク歯を有するとともに、前記ガイド列のガイドプレートは前記リンク歯を有しておらず、
   前記ガイド列の２枚のガイドプレートは、前記ピンの両端部にそれぞれ固定され、
   前記各ガイドプレートには、前記ピンが挿通されるピン孔以外の孔が形成されるとともに、外周部の所定位置に切欠きが形成されており、
   前記リンク列のリンクプレートは、前記ガイド列のリンクプレートよりも、板厚が厚く形成されるとともに、前記ガイド列のリンクプレートは、前記ガイド列のガイドプレートよりも、板厚が厚く形成され、
   前記リンク列のリンクプレートの板厚の総和が、前記ガイド列のガイドプレートおよびリンクプレートの板厚の総和と等しいことを特徴とするサイレントチェーン。

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