JP5706260B2 - Chain guide and chain transmission - Google Patents
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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。 The present invention relates to a chain guide used for adjusting the tension of a chain or for guiding movement of a chain, and a chain transmission using the chain guide.
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、タイミングチェーンの緩みやバタツキを防ぐようにしている。 In the chain transmission device for driving the camshaft, in which the timing chain is spanned between the drive sprocket attached to the crankshaft and the driven sprocket attached to the camshaft, the chain can swing to one side of the slack side chain of the timing chain. A guide is provided, and the adjustment force of the chain tensioner is applied to the swing side end of the chain guide to tension the timing chain to prevent the timing chain from loosening and fluttering.
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。 Further, a chain guide is fixed to the tight chain of the timing chain, and the movement of the timing chain is guided by the fixed chain guide to suppress the fluttering.
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。 Here, as a chain guide for adjusting the tension of the timing chain or moving guide, there is known a type that guides the surface of the timing chain by sliding contact, but the timing chain has a large moving resistance and a lot of transmission torque crosses. There's a problem.
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。
In order to solve such a problem, in
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。 The above-described chain guide is characterized in that the timing chain is guided by rolling of a plurality of rollers, so that the movement resistance of the timing chain is small and the transmission torque cross is small.
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、タイミングチェーンの移動を案内するローラの表面硬さについて何も言及されていない。その表面硬さが肉厚全体にわたって均一とされてタイミングチェーンの表面硬さより低いローラが採用されると、タイミングチェーンのバタつきによる断続的な衝撃力の負荷によってローラが損傷する可能性がある。また、タイミングチェーンとの接触によって外径面が早期に摩耗する可能性がある。
By the way, in the chain guide described in the said
この発明の課題は、チェーンガイドにおけるチェーン案内用ローラの損傷を防止し、同時に、摩耗の低下を抑制して長寿命化を図ることである。 An object of the present invention is to prevent damage to a chain guide roller in a chain guide, and at the same time, to suppress a decrease in wear and to extend the life.
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形成された軸支持部により支持されて、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るチェーンガイドにおいて、前記ローラを、タイミングチェーンの案内面となる表層部が硬化層とされ、内層部が軟質層とされるよう肉厚方向に硬度差をつけ、前記硬化層の表面硬度を、前記チェーンの表面硬度に対してロックウェル硬さで4ポイント以上硬くした構成を採用したのである。 In order to solve the above-described problem, in the chain guide according to the present invention, a guide base having a side plate portion that is disposed on a part of the outer periphery of the timing chain and extends long in the moving direction of the timing chain, and the guide base A plurality of roller shafts supported by a shaft support portion formed on the side plate portion and spaced apart in the length direction of the side plate portion, and a chain rotatably supported on each of the plurality of roller shafts In the chain guide composed of a plurality of guide rollers, the roller has a hardness difference in the thickness direction so that the surface layer portion serving as the guide surface of the timing chain is a hardened layer and the inner layer portion is a soft layer, A configuration was adopted in which the surface hardness of the hardened layer was hardened at least 4 points in terms of Rockwell hardness relative to the surface hardness of the chain.
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。 Further, in the chain transmission device according to the present invention, the swingable chain that guides the movement of the timing chain over one side of the slack side chain of the timing chain, spanning the timing chain between the drive sprocket and the driven sprocket. In the chain transmission device in which a guide is provided, the adjustment force of the chain tensioner is applied to the swing side end portion of the chain guide, and the swing side end portion is pressed against the timing chain. The above-described chain guide is adopted.
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。 In the chain transmission device configured as described above, a fixed chain guide for guiding the movement of the timing chain is provided on one side of the tight chain of the timing chain, and the chain guide according to the present invention is used as the fixed chain guide. By adopting, the flutter of the timing chain can be effectively suppressed.
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、ローラを肉厚方向に硬度差をつけてタイミングチェーンの案内面となる表層部を硬化層とし、内層部を軟質層とすることにより、全体を硬化させた場合に比べて靭性を高めることができる。このため、タイミングチェーンのバタつきにより、そのチェーンからローラに断続的に衝撃力が負荷されたとしても、その衝撃力によってローラが損傷するというようなことがなく、また、硬化層の表面硬度は、タイミングチェーンの表面硬度に対してロックウェル硬さで4ポイント以上硬くされているため、タイミングチェーンとの接触によってローラの外径面が早期に摩耗するというようなこともない。 In the chain guide according to the present invention, as described above, the surface layer portion serving as the guide surface of the timing chain with a difference in hardness in the thickness direction as a hardened layer and the inner layer portion as a soft layer, The toughness can be increased as compared with the case where is cured. For this reason, even if an impact force is intermittently applied to the roller from the chain due to the flutter of the timing chain, the roller is not damaged by the impact force, and the surface hardness of the hardened layer is Since the surface hardness of the timing chain is 4 points or more as Rockwell hardness, the outer surface of the roller is not worn at an early stage due to contact with the timing chain.
ここで、タイミングチェーンには、ローラチェーンやサイレントチェーンが存在する。これらのタイミングチェーンにおいては、ピンにより屈曲自在に連結されるプレートの表面硬度がロックウェル硬さでHRC50〜54程度であるため、ローラの表面硬度はロックウェル硬さでHRC58以上のものを用いるのが好ましい。
Here, the timing chain includes a roller chain and a silent chain. In these timing chains, since the surface hardness of the plate that is flexibly connected by the pin is about
上記ロックウェル硬さが必要以上に高くなると、ローラの製造が困難となってコストが高くなり、また、靱性が低下して割れが生じ易くなるため、ローラの表面硬度は、ロックウェル硬さでHRC64以下とするのが好ましい。 If the Rockwell hardness is higher than necessary, the manufacture of the roller becomes difficult and the cost is increased, and the toughness is reduced and the cracks are liable to occur. Therefore, the surface hardness of the roller is the Rockwell hardness. HRC64 or less is preferable.
ローラに対する硬化処理に際しては、高炭素鋼への高周波焼入れ、もしくは、低炭素鋼への浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れを行う熱処理方法を採用することができる。 In the hardening treatment for the roller, a heat treatment method in which induction hardening is performed on high carbon steel, or carburizing quenching or carbonitriding and quenching on low carbon steel can be employed.
ローラとして、外輪およびその内側に組み込まれた複数のころを有する針状ころ軸受や円筒ころ軸受を採用することにより、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、タイミングチェーンの移動抵抗を大幅に低減させることができる。 By adopting a needle roller bearing or a cylindrical roller bearing having an outer ring and a plurality of rollers incorporated inside as the roller, the roller can be smoothly rotated by contact with the timing chain, and the timing chain moves. Resistance can be greatly reduced.
針状ころ軸受をローラとして採用する場合において、外輪が絞り成形されてシェル形とされ、そのシェル形外輪を焼入れ処理して表層部に硬化層を形成する場合、その硬化層深さは、0.1〜0.3mm程度が好ましい。 When a needle roller bearing is used as a roller, when the outer ring is drawn into a shell shape and the shell-shaped outer ring is quenched to form a hardened layer on the surface layer, the hardened layer depth is 0. About 1 to 0.3 mm is preferable.
この発明においては、上記のように、タイミングチェーンの移動を案内するローラを肉厚方向に硬度差をつけ、タイミングチェーンの案内面となる表層部を硬化層とし、内層部を軟質層としたことによって靭性を高めることができ、タイミングチェーンのバタつきにより、そのタイミングチェーンからローラに負荷される衝撃力によってローラが損傷するのを防止することができる。 In this invention, as described above, the roller that guides the movement of the timing chain has a hardness difference in the thickness direction, the surface layer portion that becomes the guide surface of the timing chain is a hardened layer, and the inner layer portion is a soft layer. Thus, the toughness can be increased, and the roller of the timing chain can be prevented from being damaged by the impact force applied to the roller from the timing chain.
また、硬化層の表面硬度を、タイミングチェーンの表面硬度に対してロックウェル硬さで4ポイント以上硬くしているため、タイミングチェーンとの接触によってローラの外径面が早期に摩耗するのを防止することができ、ローラの長寿命化を図ることができる。 In addition, the surface hardness of the hardened layer is 4 points or more harder than the timing chain surface hardness in terms of Rockwell hardness, so that the outer surface of the roller is prevented from prematurely wearing due to contact with the timing chain. The life of the roller can be extended.
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2本のカム軸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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a chain transmission for driving a camshaft, between a
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。
The
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、駆動スプロケット2から同図の左側に位置する一方の従動スプロケット4に至る部分が弛み側とされ、他方の従動スプロケット4から駆動スプロケット2に至る部分が張り側とされ、上記弛み側チェーン5aの一側部にチェーンガイドA1が設けられている。
The
チェーンガイドA1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14により支持されて、その支点軸14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15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。
The chain guide A 1 extends long in the moving direction of the
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A2が設けられている。このチェーンガイドA2は、揺動可能なチェーンガイドA1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16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。
A chain guide A 2 is provided on the other side of the
ここで、揺動可能なチェーンガイドA1と固定のチェーンガイドA2とは、同一の構成とされ、揺動可能なチェーンガイドA1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A2が両端部にボルト挿入用の挿入孔が形成されている点でのみ相違している。 Here, the pivotable chain guide A 1 and the fixed chain guide A 2, is the same configuration, pivotable chain guide A 1 is an insertion hole for the shaft inserted into one end portion is formed whereas, chain guide a 2 fixed is only different in that the insertion hole for the bolt inserted into both end portions are formed.
そのため、ここでは、揺動可能なチェーンガイドA1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A2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。 Therefore, here, is described below the structure of the pivotable chain guide A 1, the chain guide A 2 of the fastening arrangement will be omitted with the same reference numerals to the same parts.
図2乃至図4に示すように、チェーンガイドA1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。
As shown in FIGS. 2 to 4, the chain guide A 1 includes a
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14が挿入される挿入孔24が形成されている。
The
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凹部25が側板部22の長さ方向に間隔をおいて形成されている。
A plurality of
図7に示すように、軸受凹部25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軸支持部としての円形凹部25bとからなっている。ローラ軸31は、テーパ溝部25aから円形凹部25bに嵌合され、その円形凹部25bで支持される。
As shown in FIG. 7, the bearing recess 25 has a
ここで、テーパ溝部25aの狭小部の幅寸法をD1、円形凹部25bの内径をD2、ローラ軸31の外径をdとすると、d>D2>D1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る。
Here, D 1 the width of the narrow portion of the
複数の軸受凹部25は、その円形凹部25bの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。
The plurality of
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。
The
なお、ガイドベース21は、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。
The
複数のローラ軸31は、複数の軸受凹部25のそれぞれに嵌合されている。ローラ軸31は、SUJ2、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、浸炭窒化焼入れしてもよい。
The plurality of
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6に示すように、ローラ41として、ここでは、針状ころ軸受が採用されている。針状ころ軸受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。
The plurality of
外輪42は、SPCやSCM等の炭素鋼を素材とし、絞り成形により形成されてシェル形とされ、熱処理により肉厚方向に硬度差がつけられてチェーン案内面となる表層部が硬化層とされ、内層部が軟質層とされている。
The
硬化層の深さは、0.1〜0.3mm程度とされ、表面硬度がHRC58〜64程度とされている。熱処理として、高周波焼入れ、浸炭焼入れ、浸炭窒化焼入れを採用することができる。 The depth of the hardened layer is about 0.1 to 0.3 mm, and the surface hardness is about HRC58 to 64. As the heat treatment, induction hardening, carburizing quenching, and carbonitriding quenching can be employed.
外輪42は、チェーン伝動装置に採用されるタイミングチェーン5の硬度に応じてその表面硬度がロックウェル硬さで4ポイント以上のものが採用される。
The
なお、針状ころ軸受の外輪42は削り出しによって形成されたものであってもよい。このような針状ころ軸受に代えて円筒ころ軸受を採用するようにしてもよい。また、針状ころ軸受や円筒ころ軸受は、保持器のない総ころタイプのものであってもよい。
The
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15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。
The chain transmission shown in the embodiment has the above-described structure, and in the torque transmission state in which the rotation of the
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A1および固定のチェーンガイドA2のそれぞれのころ軸受からなるローラ41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、タイミングチェーン5は転がり案内される。
During torque transmission for transmitting the rotation of the
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。
Thus, since the
カム軸3への回転トルクの伝達時、高速移動するタイミングチェーン5にバタつきが生じると、そのタイミングチェーン5からローラ41に断続的に衝撃力が負荷される。このとき、ローラ41が肉厚全体にわたって同一の硬さとされ、その硬さがタイミングチェーン5より低い場合は、タイミングチェーン5からの衝撃力の負荷によって外輪42が損傷する可能性がある。また、タイミングチェーン5との接触によってローラ41の外径面が早期に摩耗する可能性がある。
When the rotational torque is transmitted to the
実施の形態では、ローラ41を形成する針状ころ軸受の外輪42が、肉厚方向に硬度差がつけられてタイミングチェーン5の案内面となる表層部が硬化層とされ、内層部が軟質層とされて靱性が高められているため、タイミングチェーン5のバタつきによって、そのタイミングチェーン5からローラ41に断続して衝撃力が負荷されたとしても、その衝撃力によって外輪42が損傷するようなことはない。
In the embodiment, the
また、硬化層の表面硬度が、タイミングチェーン5の表面硬度に対してロックウェル硬さで4ポイント以上硬くされているため、タイミングチェーン5との接触によって外輪42の外径面が早期に摩耗するという不都合の発生はなく、ローラ41の外径面の摩耗を抑制し、長寿命化を図ることができる。
Further, since the surface hardness of the hardened layer is hardened by 4 points or more in terms of Rockwell hardness with respect to the surface hardness of the
図8は、ローラ41の他の例を示している。この例においては、針状ころ軸受のシェル形外輪42の外径面に別体の外筒体50を圧入し、その外筒体50でタイミングチェーン5の移動を案内するようにしている。
FIG. 8 shows another example of the
この場合、外筒体50をSPCやSCM等の炭素鋼で形成し、熱処理により硬化処理して、表層部が内層部より硬くなるよう肉厚方向の硬度差を付け、その表層の硬化層の表面硬度をHRC58〜64程度とし、タイミングチェーン5の硬度に応じてその表面硬度がロックウェル硬さで4ポイント以上のものを採用するようにする。
In this case, the outer
A1 チェーンガイド
A2 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
41 ローラ(針状ころ軸受)
42 外輪
43 針状ころ
A 1 Chain guide A 2 Chain guide 2
21
42
Claims (4)
前記ローラは、炭素鋼の素材の絞り成形により形成されるとともに両端部に内向き鍔を有するシェル形外輪と、そのシェル形外輪の内側に組み込まれた複数のころと、そのころを保持する保持器とからなるころ軸受であり、
前記シェル形外輪を、タイミングチェーンの案内面となる表層部が硬化層とされ、内層部が軟質層とされるよう浸炭焼入れまたは浸炭窒化焼入れにより肉厚方向に硬度差をつけ、前記硬化層の表面硬度を、前記チェーンの表面硬度に対してロックウェル硬さで4ポイント以上硬くし、
前記シェル形外輪が、前記タイミングチェーンに直接接触して案内することを特徴とするチェーンガイド。 A guide base that is disposed on a part of the outer periphery of the timing chain and has a side plate portion that extends long in the moving direction of the timing chain, and a shaft support portion that is formed on the side plate portion of the guide base. In a chain guide comprising a plurality of roller shafts provided at intervals in the length direction, and a plurality of chain guide rollers rotatably supported on each of the plurality of roller shafts,
The roller is formed by drawing a carbon steel material and has a shell-shaped outer ring having inward flanges at both ends, a plurality of rollers incorporated inside the shell-shaped outer ring, and a holding for holding the roller A roller bearing consisting of
The shell-shaped outer ring is provided with a hardness difference in the thickness direction by carburizing quenching or carbonitriding quenching so that the surface layer portion serving as a guide surface of the timing chain is a hardened layer and the inner layer portion is a soft layer. Harden the surface hardness by 4 points or more in terms of Rockwell hardness relative to the surface hardness of the chain ,
A chain guide , wherein the shell-shaped outer ring is guided in direct contact with the timing chain .
前記チェーンガイドが、請求項1または2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。 A timing chain is placed between the drive sprocket and the driven sprocket, and a swingable chain guide is provided on one side of the slack side chain of the timing chain to guide the movement of the timing chain. In the chain transmission device, the adjustment force of the chain tensioner is applied to the part, and the swing side end is pressed against the timing chain.
A chain transmission device comprising the chain guide according to claim 1 or 2 .
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