JP5992724B2 - 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、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、オイルをころ軸受内にスムーズに取り込むことができず、ころ軸受の潤滑性を高める上において改善すべき点が残されていた。

この発明の課題は、タイミングチェーンを転がり案内するころ軸受の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対向一対の側板部を有するガイドベースと、前記側板部の対向位置に設けられた軸係合部に軸端部が支持されて、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、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ころ軸受とされたチェーンガイドにおいて、前記側板部における軸係合部またはその周囲に、側板部の内側表面と外側表面を貫通するオイル誘導孔を設け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。

上記チェーン伝動装置においては、従来と同様に、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、その飛散オイルによりころ軸受をオイル潤滑する。この場合、飛散オイルはころ軸受の外輪外径面やローラ軸の外径面、さらには、ガイドベースの側板部の外表面に付着する。

このとき、側板部に形成された軸係合部の壁面にはオイル誘導孔が形成されて、側板部の外側表面に貫通しているため、側板部の外表面に付着するオイルはオイル誘導孔から軸係合部またはその周囲部に流れ込んでローラ軸の外径面を伝い、そのローラ軸に既に付着している付着オイルと共にころ軸受内に流入し、ころ軸受をオイル潤滑する。

このように、側板部の外表面に付着するオイルはオイル誘導孔からローラ軸の外径面を伝ってころ軸受内に採り込まれるため、ころ軸受は効果的にオイル潤滑されることになる。

ここで、ころ軸受のラジアル荷重を受ける負荷領域のころとローラ軸の外周に形成されたころ転走面との接触部の延長線上にオイル誘導孔を設けておくと、ころ軸受内に潤滑オイルを効果的に採り込むことができる。

また、ガイドベースを樹脂の成形品、あるいは、アルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属の鋳造やダイカストによる成形品とすると、その成形時にオイル誘導孔を形成することができるため、後加工を不要とし、加工コストの低減を図ることができる。

ころ軸受を潤滑するオイルには異物が混入する場合があり、その異物がころ軸受内に侵入すると、ころとローラ軸間に噛み込んで、ころ軸受を損傷させるおそれがある。そこで、ころ軸受は、外輪の開口端部内に異物侵入防止用のシールが、その内径面とローラ軸の外径面間に隙間が形成されるようにして組み込まれたシール付きころ軸受を採用するのが好ましい。

この発明に係るチェーンガイドにおいて、軸係合部は、側板部のタイミングチェーン側の側面から側板部の幅方向に延びるテーパ溝部と、そのテーパ溝部の狭小端に連通してローラ軸の軸端部を支持する円形の軸支持部とを有し、前記テーパ溝部の狭小部がローラ軸を抜止めする抜止め機能を具えてなるものであってもよく、あるいは、ローラ軸の軸端部外周に形成された平坦面に面係合してローラ軸を回り止めする平坦面を内周の対向位置に有し、その平坦面の端部に連設されて開口部に至る側面が外側に緩やかに傾斜し、上記テーパ溝部のローラ軸の軸端面と対向する壁面にローラ軸の端部外周に係合する抜止め突部を有してなるものであってもよい。いずれの軸係合部も、オイル誘導孔をテーパ溝部に形成するのがよい。

この発明においては、上記のように、ローラ軸の軸端部を支持する軸係合部またはその周囲に、側板部の外側表面に貫通するオイル誘導孔を設けたことにより、側板部の外表面に付着する潤滑オイルをオイル誘導孔からころ軸受の内部に採り込むことができ、ころ軸受の潤滑性の向上を図ることができる。

また、ころ軸受の潤滑性が向上することで、従来のチェーン潤滑装置のみで充分な潤滑を得ることができるため、軸受専用の潤滑装置を別途設ける必要がない。

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 ガイドベースの側板部の他の例を示す断面図 図５のVI−VI線に沿った断面図 軸係合部の他の例を示す断面図 図７のVIII−VIII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、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でのみ相違している。

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係合部２５が側板部２２の長さ方向に間隔をおいて設けられている。

軸係合部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閉塞端部としての円形の軸支持部２５ｂとからなっている。ローラ軸３１は、テーパ溝部２５ａから軸支持部２５ｂに嵌合され、その軸支持部２５ｂで支持される。

テーパ溝部２５ａには、ローラ軸３１の軸端面と対向する壁面に、側板部２２の外表面に貫通するオイル誘導孔２６が形成されている。

ここで、テーパ溝部２５ａの狭小部の幅寸法をＤ_１、軸支持部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から軸支持部２５ｂに押し込まれて、その軸支持部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。

複数の軸係合部２５は、その軸支持部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。

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、その成形時にオイル誘導孔２６が形成されている。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。

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。

ローラ軸３１は、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、チェーンガイド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のそれぞれの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。

上記チェーン伝動装置においては、従来と同様に、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、チェーンテンショナ１１に供給されるオイルをテンショナ先端から流出させることでオイルを飛散させ、その飛散オイルによりころ軸受４１をオイル潤滑する。この場合、飛散オイルはころ軸受４１の外輪４２外径面やローラ軸３１の外径面、さらには、ガイドベース２１の側板部２２の外表面に付着する。

このとき、側板部２２に形成された軸係合部２５のテーパ溝部２５ａの壁面にはオイル誘導孔２６が形成されて、側板部２２の外側表面に貫通しているため、側板部２２の外表面に付着するオイルはオイル誘導孔２６からテーパ溝部２５ａ内に流れ込み、さらに、ローラ軸３１の外径面を伝って、そのローラ軸３１に既に付着している付着オイルと共にころ軸受４１内に流入し、ころ軸受４１をオイル潤滑する。

このように、側板部２２の外表面に付着するオイルはオイル誘導孔２６からころ軸受４１内に採り込まれるため、ローラ軸３１の外径面に形成されたころ転走面３２ところ４３の接触部および外輪４２の内周に形成された軌道面ところ４３の接触部は効果的にオイル潤滑されることになる。

ここで、ころ軸受４１を潤滑するオイルには異物が混入している場合があり、その異物がころ軸受４１内に侵入すると、異物の噛み込みによってころ軸受４１を損傷させるおそれがある。そこで、図９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、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。

図３および図４では、テーパ溝部２５ａの壁面にオイル誘導孔２６を設けたが、図５および図６に示すように、ころ軸受４１のラジアル荷重を受ける負荷領域Ｔのころ４３とローラ軸３１の外周に形成されたころ転走面３２との接触部の延長線上にオイル誘導孔２６を設けるようにしてもよい。この場合、そのオイル誘導孔２６内に流れ込むオイルはころ軸受４１内にスムーズに流れ込むことになり、ころ軸受４１内にオイルを効果的に採り込むことができる。

図３および図４では、ローラ軸３１の軸端部を支持する軸係合部２５として、テーパ溝部２５ａの狭小端に連通して軸支持部２５ｂを形成し、上記テーパ溝部２５ａの狭小端でローラ軸３１を抜止めするようにしたものを示したが、軸係合部２５はこれに限定されない。

図７および図８は、軸係合部２５の他の例を示している。この例における軸係合部２５は、図３および図４に示す軸係合部２５と同様に、テーパ溝部２５ａと、そのテーパ溝部２５ａに連通する軸支持部２５ｂとからなり、上記軸支持部２５ｂの内周対向位置にローラ軸３１の軸端部外周に形成された平坦面３３に面係合してローラ軸３１を回り止めする平坦面２７を設け、その平坦面２７の端部にテーパ溝部２５ａの両側面を連設させて、その両側面を外側に緩やかに傾斜させている。

また、軸支持部２５ｂのローラ軸３１の軸端面が対向する壁面に、内周一辺がテーパ溝部２５ａに臨むオイル誘導孔２６を設け、そのオイル誘導孔２６の内周一辺に弾性変形可能な抜止め突部２８を設け、その抜止め突部２８をローラ軸３１の軸端部における外周上部に係合させてローラ軸３１を抜止めし、上記抜止め突部２８の内面に傾斜状の誘導面２９を設けている。

上記の構成からなる軸係合部２５においては、軸係合部２５内にローラ軸３１を挿入する組込み時、ローラ軸３１の軸端面が抜止め突部２８の誘導面２９を押圧するため、抜止め突部２８はローラ軸３１の軸端部の通過を可能とする方向にスムーズに弾性変形することになる。また、ローラ軸３１の軸端部が抜止め突部２８の位置を通過して軸支持部２５ｂで支持されると、抜止め突部２８は自己の復元弾性により形状回復してローラ軸３１の軸端部の外周に係合することになるため、ローラ軸３１をスムーズに組付けることができる。

ここで、ガイドベース２１を合成樹脂で成形する場合、ころ軸受４１内にローラ軸３１を挿入し、その組立て状態でローラ軸３１の軸端部を側板部２２の成形と同時にインサート成形して側板部２２と一体化してもよい。この場合、軸係合部２５はローラ軸３１の周囲に設けるようにする。

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
２５ 軸係合部
２５ａ テーパ溝部
２５ｂ 軸支持部（閉塞端部）
２６ オイル誘導孔
２７ 平坦面
２８ 抜止め突部
３１ ローラ軸
３２ ころ転走面
３３ 平坦面
４１ ローラ（ころ軸受）
４２ 外輪
４３ ころ
４６ シール
４７ 隙間

Claims (1)

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ガイドベースと、前記側板部の対向位置に設けられた軸係合部に軸端部が支持されて、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、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ころ軸受とされたチェーンガイドにおいて、
   前記側板部における軸係合部またはその周囲に、側板部の内側表面と外側表面を貫通するオイル誘導孔を設け、
   前記オイル誘導孔が、前記ころ軸受のラジアル荷重を受ける負荷領域のころとローラ軸の外周に形成されたころ転走面との接触部の延長線上に配置されたチェーンガイド。

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