WO2020153378A1 - チェーンガイド及びそれを用いたチェーン伝動装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a chain guide that contacts a chain and guides the chain, and a chain transmission device using the chain guide.
- a chain transmission for example, a timing chain transmission 101 arranged in an engine, has a crank sprocket 102, a cam sprocket 103, and a chain 104 wound between them, as shown in FIGS. 9A and 9B.
- the chain tensioner 105 is arranged on the loose side of the chain 104
- the chain guide 106 is arranged on the tight side thereof.
- the chain guide 106 has a shoe 106a that is in sliding contact with substantially the entire area of the tension side chain, and a vertical force is generated on each link of the chain due to chain tension.
- frictional resistance occurs in the traveling of the chain 104, and energy loss occurs in the transmission of the timing chain transmission 101.
- the energy loss increases as the distance of sliding contact of the chain guide 106 with the chain 104 increases.
- Patent Documents 1 and 2 propose a chain guide with a small contact area with the chain in order to reduce frictional resistance generated between the chain guide and the chain.
- Patent Document 1 describes a chain guide in which a bottom surface of a guide groove along which a chain slides is formed in a wavy shape by alternately connecting semi-circular convex portions and concave portions having the same curvature.
- the chain guide guides the chain in a state where the radius of the convex portion and the concave portion is smaller than the radius of curvature of the abutting portion of the convex portion of the link plate to reduce the contact area between the link plate and the chain guide.
- Patent Document 2 describes a chain guide having two contact portions in the running direction of the chain and a non-contact portion between these contact portions.
- the chain guide guides the chain by slidingly contacting the contact surfaces of the two contact portions, and since the non-contact portion does not contact the chain, the contact area with the chain is reduced and the non-contact portion is opened. It is possible to reduce the gap between the chain and the engine block.
- the gap between the chain and the engine block can be reduced to make the timing chain compact, and the contact area with the chain can be reduced to reduce frictional resistance.
- the contact parts that are arranged apart are composed of non-contact parts that have openings, the chain travels in a non-contact manner without being guided. There is a possibility that noise may be generated or abnormal wear of the sliding surface may occur.
- the present invention provides a vibration damping part having a contact guide part (13, 13) that contacts the chain (4) and guides the chain, and a zero touch surface (15a) extending along the running line (SS) of the chain. (15) and on the chain guide (6) having.
- a fixing member (27, 28, 29) for fixing to a fixing member is provided, and a main body (20) made of synthetic resin is provided,
- the contact guide portion is made of a wear-resistant synthetic resin and is made of a shoe portion (13) having a sliding contact surface (13a) slidably contacting the chain,
- the shoe portion (13) is fixed to the main body (20), and the damping portion (15) is integrally formed.
- the shoe portions (13, 13) are fixed to both longitudinal end portions on the front surface side of the main body (20), and the vibration damping portion (15) having the zero-touch surface (15a) is arranged between the shoe portions. It becomes.
- the drive side sprocket is a crank sprocket (2)
- the driven side sprocket is a cam sprocket (3, 3)
- the chain transmission is a timing chain transmission (1).
- the contact guide portion (13) is disposed near the crank sprocket (2) and the cam sprocket (3)
- the zero touch surface (15a) is arranged to be close to the traveling line (SS) of the chain (4) guided by the both contact guide portions.
- the contact guide portion for guiding the chain has a contact length with the chain.
- the contact area between the chain and the contact guide section can be reduced to reduce energy loss, but the zero-touch surface of the vibration control section suppresses the string vibration of the chain, resulting in a problem caused by the vibration, for example, It is possible to reduce abnormal noise, abnormal wear due to poor meshing of sprockets, chain breakage due to abnormal tension, and tooth skipping.
- the shoe portion which is the contact guide portion, is fixed to the main body made of synthetic resin, and the damping portion is integrally molded, so that the zero-touch surface of the damping portion has a vertical reaction force. Since there is practically no contact with such a chain, even if a normal synthetic resin (for example, polyamide resin) is used, the wear does not progress early, and the main body can be easily molded by injection molding with the normal resin.
- the shoe part that can be manufactured and is in sliding contact with the chain is made of abrasion-resistant synthetic resin (for example, polyimide resin), and has sufficient durability even if high surface pressure due to a relatively small contact area acts. Even if the resin is relatively expensive, the amount used is small, so that the cost increase can be suppressed.
- the main body receives pressure from the shoe portion due to sliding contact with the chain in a well-balanced manner.
- the zero-touch surface is located according to the running line of the chain defined by both shoe parts, so that the chain guide can be easily attached to the chain transmission by fixing the main body, and the shoe part can be attached to the main body by insert molding, for example.
- a chain guide having a sufficient strength can be manufactured with a high degree of accuracy by fixing.
- the chain transmission device using the chain guide reduces frictional resistance between the chain guide and the chain, suppresses energy loss, and reduces string vibration of the chain. , Stable power transmission can be performed.
- the chain guide can be applied to a timing chain transmission to reduce energy loss and to maintain stable timing with high accuracy for a long period of time.
- the front view which shows the basic composition of embodiment of this invention The front view which shows the chain transmission device provided with the chain guide by embodiment of this invention.
- the front view which shows the said chain guide. The figure which shows attachment of the sliding member of the said chain guide.
- the figure which shows attachment of the sliding member of the said chain guide different from FIG. 4A.
- the figure which shows attachment of the sliding member of the said chain guide different from FIG. 4A and FIG. 4B.
- the front view which shows the chain transmission which shows the arrangement structure of a chain guide.
- the front view which shows the chain transmission which shows the arrangement structure of another chain guide The front view which shows the chain transmission which shows the arrangement structure of another chain guide.
- the schematic front view which shows other embodiment of a chain guide The figure which shows the test result of the sliding resistance by the conventional chain guide and the chain guide which concerns on this invention.
- 9C is a cross-sectional view of a portion of the chain transmission shown in FIG. 9A.
- a timing chain transmission device that transmits the rotation of the engine crankshaft to the camshaft.
- a chain 4 is wound around an engine crank sprocket 2 on the drive side and two cam sprockets 3, 3 on the driven side.
- the chain 4 is preferably a silent chain, but is not limited to this and may be another transmission chain such as a roller chain or a bush chain.
- the chain tensioner 5 is arranged so as to make sliding contact with the slack side outer surface of the chain 4, and the chain guide 6 is arranged so as to make slidable contact with the tension side outer surface of the chain 4.
- the chain tensioner 5 has an arcuate member 9 made of a wear-resistant synthetic resin, a steel plate or the like, and an arcuate sliding contact surface 9 a of the arcuate member slides on the chain 4.
- the bow member 9 has one end slidably supported by a pin 10 and the other end connected to a hydraulic actuator 11.
- the chain tensioner 5 applies a hydraulic pressure to the hydraulic actuator 11 to apply a predetermined tension to the chain 4 by the sliding contact surface 9a.
- the chain guide 6 is arranged at distant positions, and has two shoe portions (contact guide portions) 13 and 13 for contacting the chain 4 with a predetermined pressure and guiding the chain 4, It has a damping part 15 arranged between these shoe parts.
- the shoe portion 13 is formed of an arcuate member having a curved surface having a relatively small radius (for example, R100 or less), and the curved surface serves as a sliding contact surface 13 a that contacts the chain 4.
- the vibration damping portion 15 has a zero-touch surface 15a extending along the traveling line SS of the chain 4 guided by the shoe portions 13, 13, and the zero-touch surface 15a has a linear shape or a large radius.
- the zero-touch surface 15a may slightly contact the chain 4, and in this case also, a vertical reaction force is hardly generated between the zero-touch surface 15a and the chain 4, and the running resistance of the chain is not substantially affected by friction. Even if the zero-touch surface 15a pushes the chain 4 slightly, the increase in friction can be ignored. On the contrary, even if the zero-touch surface 15a is slightly separated from the chain 4 (for example, about 1 mm), the string vibration may occur by the distance, but the vibration is extremely slight and affects the running of the chain. None give.
- the zero-touch surface 15a is provided along the traveling line SS of the chain 4 as if it touches or does not touch the chain 4, that is, the difference with the chain is 0.
- the zero-touch surface 15a is arranged so as to be very close along the running line SS of the chain 4, but in reality, due to manufacturing errors, mounting errors, chain vibration, etc., the zero-touch surface 15a is
- the chain 4 may be pushed about 1 [mm] or may be separated from the chain 4 by about 1 [mm], and these are defined as the zero-touch surface.
- the chain guide 6 compared to the conventional chain guide 106 (see FIGS. 9A and 9B) in which only the shoe portions 13 and 13 are in contact with the chain 4 and sliding contact is made over substantially the entire running portion of the chain.
- the contact area is significantly reduced (for example, 1/10 or less)
- the friction resistance is reduced (for example, 10% or more)
- the energy loss due to the running resistance of the chain transmission 1 can be significantly reduced.
- the string vibration of the chain is suppressed by the vibration damping unit 15, abnormal noise is generated due to hammering of the chain, abnormal wear due to improper meshing with the sprocket, improper timing between the cam and crank, and abnormal chain tension. It is possible to prevent breakage and tooth skipping.
- the chain guide 6 has a main body 20, the shoe portions 13, 13 are fixed to both longitudinal end portions on the front side of the main body 20, and the vibration damping portion 15 is provided on the main body 20 itself between the shoe portions. Is molded. Since the main body 20 is arranged in the timing chain transmission 1 in the engine, it has heat resistance and oil resistance, but since the vibration damping portion 15 basically does not contact the chain 4, wear resistance is not so necessary.
- An inexpensive general synthetic resin such as polyamide (PA) 46 and polyamide (PA) 66 is used, and is molded into the shape shown in FIG. 3 by injection molding.
- concave groove portions 22 whose both ends in the width direction are edge portions 21 are formed, and the upper surface of the edge portion has a substantially linear shape in the chain running (front and rear) direction, and the concave groove portion 22 is Shoe mounting portions 22a, 22a are provided at both front and rear ends of the bottom surface, and each of the shoe mounting portions 22a and 22a extends slightly unevenly in the front-rear direction and serves as a guide groove for guiding the chain 4.
- the central portion of the groove 22 in the front-rear direction is the zero-touch surface 15a over a predetermined length. That is, the zero-touch surface 15a extends linearly in parallel along the running line of the chain 4 at the position of touching or not touching the chain on the bottom surface of the guide groove, and includes the zero-touch surface 15a.
- the part constitutes the vibration damping unit 15.
- the main body 20 has a front side portion 23 and a back side portion 25 including the concave groove portion 22 that constitutes the guide groove, and the front side portion 23 and the back side portion 25 are thick so as to surround a long shape.
- the front side portion 23 and the back side portion 25 are connected by a plurality of ribs 26... And a thin plate or an opening is formed between the ribs.
- Fixing holes (fixing portions) 27, 28, 29 for fixing the main body 20 to a fixing member such as an engine block are formed at a position between the front side portion 23 and the back side portion 25.
- the front fixing hole 27 has a circular shape and fits into a bolt or the like without loosening, while the middle and rear fixing holes 28 and 29 have an oval shape, so that the fixing position of the main body 20 can be adjusted.
- the shoe portion 13 is attached to the shoe mounting portion 22a of the main body 20 by appropriate fixing means such as insert molding, adhesion, or snap fitting.
- the shoe portion 13 slides on the chain 4 to guide the chain.
- the shoe portion 13 has a relatively short length in the running (front-rear) direction of the chain near the crank (driving side) sprocket 2 and the cam (driven side) sprocket 3 on the chain tension side, and its upper surface is relatively small.
- the sliding contact surface 13a is a curved surface having a radius. Since the shoe portion 13 is in contact with the chain 4 at a predetermined vertical pressure and has a short length, a relatively large surface pressure acts between the shoe portion 13 and a synthetic resin having high wear resistance. preferable.
- the synthetic resin (engineering plastic) of the shoe portion 13 is insufficient in strength with a normal synthetic resin such as polyamide used for the main body 20, and relatively expensive polyacetal (polyoxymethylene), polyether ether ketone, etc. Although applicable, a polyimide resin is preferable because of the ease of molding the shoe portion and the like.
- the synthetic resin has sufficient wear resistance even with a relatively high surface pressure, and even if it is relatively expensive, the shoe portion 13 is a very small part of the chain guide 6 and uses a small amount of material. The cost of the guide can be suppressed.
- the chain guide 6 is attached to the chain transmission device 1 by fastening bolts through fixing holes 27, 28 and 29 in an engine block (fixing member). At this time, the chain guide 6 has a zero-touch surface 15a of the chain stretched by the shoe portions 13 and 13 such that the shoe portions 13 and 13 come into contact with the tension-side outer surface of the chain 4 at a predetermined pressure. It is adjusted so as to be very close to the traveling line SS.
- the crank sprocket 2 is rotated by the rotation of the engine, the rotation is transmitted to the cam sprockets 3 and 3 via the chain 4, and the cam shaft is rotated at an appropriate timing.
- the chain 4 of the chain transmission device 1 is applied with a predetermined tension by the chain tensioner 5, and the tension side slides on the shoe portions 13, 13 of the chain guide 6 to guide the chain 4 properly and both shoe portions. Between 13 and 13, the chain 4 runs along the zero-touch surface 15a of the vibration damping unit 15. At this time, the tension of the chain 4 changes due to load fluctuation of the engine and the like, and there is a movement such that string vibration is generated between the shoe portions 13 and 13 (for example, occurs at an engine speed of 2000 to 5000 rpm). The movement of the chain 4 is restricted by the zero-touch surface 15a of the vibration damping unit, the occurrence of string vibration is suppressed, and the chain 4 runs.
- a concave groove is formed in the lower portion of the shoe portion 13, and engaging protrusions 31 projecting inward are formed on both side surfaces of the concave groove.
- the shoe portion 13 is attached to the main body 20 by engaging the engaging projection 31 having elasticity with the engaging groove 30.
- the damping portion 15 having the zero-touch surface 15a is formed integrally with the main body 20.
- the main body 20 may be formed by die casting. As shown in the snap fit in die casting of FIG. 5, engagement grooves 30 are formed on both side surfaces of the main body 20, similarly to the snap fit of the resin. Engagement protrusions 31 that engage with the engagement grooves 30 are formed in the shoe portion 13, and the shoe protrusions 13 made of synthetic resin and having elasticity engage the engagement protrusions 31 with the engagement grooves 30 of the main body 20. By doing so, it is attached to the main body 20. As shown in the bolt in the die casting of FIG. 5, the shoe portion 13 made of synthetic resin may be fixed to the main body 20 made of the die casting by the bolt 34.
- the main body 20 may be formed of sheet metal.
- the main body 20 has engaging protrusions 32 formed at both ends in the front-rear direction.
- the shoe portion 13 is formed with a concave groove 33, and the engaging concave portion 35 is formed inside the member of the sliding contact surface 13a.
- the shoe portion 13 made of synthetic resin is attached to the main body 20 by engaging the engaging recessed portion 35 with the engaging projection 32 of the elastic body 20 made of sheet metal.
- the shoe portion 13 may be fixed to the body 20 made of the die cast and the body 20 made of sheet metal by adhesion with an adhesive.
- a damping portion made of synthetic resin is fixed to the main body 20 made of die-cast and sheet metal by fixing means such as snap fit, adhesion or bolts.
- the damping portion 15 having the zero-touch surface 15a may be formed on the body 20 made of sheet metal itself, or a general synthetic resin such as polyamide may be attached to the body 20 made of sheet metal.
- the shoe portion 13 is made of the above-mentioned polyimide resin having excellent wear resistance.
- the chain guide 6 is used together with the chain tensioner 5 in the timing chain transmission 1 described above, and D indicated by a dotted line in the drawing is a tangent line on the tension side connecting the crank sprocket 2 and the cam sprocket 3.
- the chain guide 6 shown in FIG. 6A has one shoe portion 13 and one damping portion 15, and the damping portion 15 is arranged on the drive side sprocket 2 side and the shoe portion 13 is arranged on the driven side sprocket 3 side.
- the chain guide 6 shown in FIG. 6C includes one shoe portion 13 and two damping portions 15 and 15, and the shoe portion 13 is arranged between the two damping portions 15.
- the chain guide 6 shown in FIG. 6D is composed of two shoe portions 13 and 13 and one vibration damping portion 15, as in FIGS.
- the shaking unit 15 is arranged.
- the chain guide 6 shown in FIG. 6E includes three shoe portions 13, 13, 13 and two vibration damping portions 15, 15, and the vibration damping portion 15 is arranged between the shoe portions 13.
- the shoe portion 13 and the vibration damping portion 15 are made of one member (for example, the main body 20) as shown in FIG. 2, but they may be made of separate members, and FIGS. 6A to 6E.
- An arrangement other than the arrangement shown in (4) may be used, and for example, the damping portion 15 may be arranged on the inner side or both inner and outer sides of the chain 4.
- the contact guide portion that guides the chain 4 is preferably the shoe portion 13 having the sliding contact surface 13a that is in sliding contact with the chain 4, but is not necessarily limited to the shoe portion and may be another member such as a rotating member.
- the chain guide 6 ′ includes a rotating portion 13 ′ rotatably supported by a shaft via a bearing and a vibration damping portion 15.
- the rotating portion 13 ′ which is a contact guide portion, is disposed near the driving side sprocket 2 and the driven side sprocket 3, rotates in contact with the chain 4, and guides the chain 4.
- the vibration damping unit 15 is arranged between the two rotating units 13' and 13'.
- FIG. 8 shows a test result comparing the conventional chain guide 106 (see FIG. 9) that slides and guides substantially the entire tension side of the chain transmission with the chain guide 6 according to the present invention shown in FIG.
- the shoe portion 13 is made of a polyimide resin and the vibration damping portion 15 is made of a polyamide resin integrally formed with the main body 20.
- the conventional chain guide 106 or the chain guide 6 according to the present invention was attached to a sliding resistance head tester equipped with a small engine, and the crank torsional tension at each rotation speed was measured. As a result, the sliding resistance of the chain guide 1 according to the present invention was reduced by 10% or more as compared with the conventional chain guide at all rotation speeds.
- the member 6 is referred to as the chain guide and the member 9 is referred to as the arcuate member 9 of the chain tensioner 5 for convenience.
- these members 6 and 9 are provided on the tight side and the loose side of the chain 4, respectively.
- the arcuate member 9 also has a contact guide portion that contacts the chain and guides the chain, and a vibration damping portion that has a zero-touch surface that extends along the running line of the chain, similarly to the chain guide 6. It may be configured as follows. Also, regarding the shape of the arcuate member 9, as shown in FIGS. 1 and 6A to 6E described above, various configurations can be adopted for the contact guide portion and the vibration damping portion.
- the present invention is not limited to this, and may be applied to other in-engine chains, and is not limited to the in-engine chain and is applicable to all chain transmission devices. Is.
- This chain guide can guide the chain in a chain transmission such as a timing chain transmission.
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Abstract
チェーンガイド(6)は、チェーン(4)に接触してチェーン(4)をガイドする接触ガイド部(13)と、チェーン(4)の走行線(S-S)に沿うように延びるゼロタッチ面を有する制振部(15)と、を有している。
Description
本発明は、チェーンに接触して該チェーンをガイドするチェーンガイド及びそれを用いたチェーン伝動装置に関する。
一般に、チェーン伝動装置、例えばエンジン内に配置されるタイミングチェーン伝動装置101は、図9A及び図9Bに示すように、クランクスプロケット102とカムスプロケット103とそれらの間に巻き掛けられるチェーン104とを有し、チェーン104の弛み側にチェーンテンショナ105が配置され、その張り側にチェーンガイド106が配置される。チェーンガイド106は、張り側チェーンの略全域に摺接するシュー106aを有し、チェーン張力によりチェーンの各リンクに垂直抗力を生じる。これにより、チェーン104の走行に摩擦抵抗を生じ、タイミングチェーン伝動装置101の伝動にエネルギロスを発生する。該エネルギロスは、チェーンガイド106のチェーン104と摺接する距離が長い程大きい。
従来、チェーンガイドは、チェーンとの間に生じる摩擦抵抗を低減するため、チェーンとの接触面積を小さくしたものが特許文献1及び特許文献2に提案されている。
特許文献1には、チェーンが摺動するガイド溝の底面を、曲率の等しい半円状の凸部と凹部とを交互に連続させて波形状に形成したチェーンガイドが記載されている。該チェーンガイドは、前記凸部及び凹部の半径を、リンクプレートにおける凸部の当接部分の曲率半径より小さくして、リンクプレートとチェーンガイドとの接触面積を小さくした状態でチェーンをガイドする。
特許文献2には、チェーンの走行方向に2個の接触部と、これら接触部の間に非接触部とを有するチェーンガイドが記載されている。該チェーンガイドは、2個の接触部の接触面にチェーンを摺接してガイドし、前記非接触部がチェーンと接触しないので、チェーンとの間の接触面積を小さくすると共に、該非接触部が開口部からなり、チェーンとエンジンブロックとの間隙を小さくすることを可能とする。
前記特許文献1のチェーンガイドは、ガイド溝の凹部にオイルが溜まり、オイル保持力を向上すると共に、チェーンの接触面積を小さくして摩擦抵抗の低減を図ることが可能であるとしても、チェーンのリンクプレートが凸部に間欠的に当接し、上記チェーンとの間で間欠的におよび多角的に当接する事によって打音による異音が発生し、さらには接触面が小さくなることにより接触圧が大きくなることによって合成樹脂からなるチェーンガイドを早期に摩耗するおそれがある。
前記特許文献2のチェーンガイドは、チェーンとエンジンブロックとの間隙を小さくしてタイミングチェーンのコンパクトが可能となると共に、チェーンとの接触面積を小さくして摩擦抵抗の低減を図ることが可能であるとしても、離れて配置された接触部の間は、開口を有する非接触部からなり、チェーンは、ガイドされることなく非接触で走行するため、エンジンによる可変負荷によりチェーンが弦振動し、異音の発生や摺動面の異常摩耗を発生する虞がある。
そこで、本発明は、チェーンと接触する面積を少なくすると共に、チェーンの弦振動の発生を抑制し、もって上述した課題を解決したチェーンガイド及びそれを用いたチェーン伝動装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、チェーン(4)に接触してチェーンをガイドする接触ガイド部(13,13)と、チェーンの走行線(S-S)に沿うように延びるゼロタッチ面(15a)を有する制振部(15)と、を有するチェーンガイド(6)にある。
例えば図3を参照して、固定部材に固定するための固定部(27,28,29)を有し、合成樹脂からなる本体(20)を備え、
前記接触ガイド部は、耐摩耗性合成樹脂からなり、チェーンに摺接する摺接面(13a)を有するシュー部(13)からなり、
前記本体(20)に、前記シュー部(13)を固定すると共に、前記制振部(15)を一体に成形してなる。
前記接触ガイド部は、耐摩耗性合成樹脂からなり、チェーンに摺接する摺接面(13a)を有するシュー部(13)からなり、
前記本体(20)に、前記シュー部(13)を固定すると共に、前記制振部(15)を一体に成形してなる。
前記本体(20)の表面側の長手方向両端部分に前記シュー部(13,13)を固定し、これらシュー部の間に前記ゼロタッチ面(15a)を有する前記制振部(15)を配置してなる。
例えば図1,図2を参照して、駆動側スプロケット(2)と、従動側スプロケット(3,3)と、前記駆動側スプロケット及び前記従動側スプロケットとの間に巻掛けられるチェーン(4)とを備え、
前記チェーンガイド(6)を、前記チェーン(4)の張り側において前記ゼロタッチ面(15a)が前記チェーンの走行線(S-S)に近接するように配置してなる、
チェーン伝動装置(1)にある。
前記チェーンガイド(6)を、前記チェーン(4)の張り側において前記ゼロタッチ面(15a)が前記チェーンの走行線(S-S)に近接するように配置してなる、
チェーン伝動装置(1)にある。
例えば図2を参照して、前記駆動側スプロケットがクランクスプロケット(2)であり、前記従動側スプロケットがカムスプロケット(3,3)であり、前記チェーン伝動装置がタイミングチェーン伝動装置(1)であり、
前記接触ガイド部(13)は、前記クランクスプロケット(2)及び前記カムスプロケット(3)の近くに配置され、
前記両接触ガイド部によりガイドされる前記チェーン(4)の走行線(S-S)に前記ゼロタッチ面(15a)が近接するように配置されてなる。
前記接触ガイド部(13)は、前記クランクスプロケット(2)及び前記カムスプロケット(3)の近くに配置され、
前記両接触ガイド部によりガイドされる前記チェーン(4)の走行線(S-S)に前記ゼロタッチ面(15a)が近接するように配置されてなる。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、チェーンガイドは、シュー部等の接触ガイド部とゼロタッチ面を有する制振部とを有するので、チェーンをガイドする接触ガイド部は、チェーンと接触する長さが短くて足り、チェーンと接触ガイド部との接触面積を小さくして、エネルギロスを低減できるものでありながら、制振部のゼロタッチ面がチェーンの弦振動を抑制して、該振動による不具合、例えば異音の発生、スプロケットの噛合い不良による異常摩耗、異常張力によるチェーン破断や歯飛びを低減することができる。
請求項2に係る本発明によると、合成樹脂からなる本体に、接触ガイド部であるシュー部を固定すると共に制振部を一体に成形したので、制振部のゼロタッチ面は垂直抗力が生じるようなチェーンとの接触は実質的にないので、通常仕様の合成樹脂(例えばポリアミド樹脂)を用いても摩耗が早期に進行することはなく、本体を該通常仕様の樹脂による射出成形等により容易に製造できると共に、チェーンに摺接するシュー部は、耐摩耗性合成樹脂(例えばポリイミド樹脂)からなり、比較的小さい接触面積に起因する高い面圧が作用しても、十分な耐久性を有すると共に、比較的高価な樹脂であっても、使用量が少ないので、コストアップを抑制できる。
請求項3に係る本発明によると、本体の長手方向両端部分にシュー部を固定し、その間に制振部を配置したので、チェーンとの摺接によるシュー部からの圧力を本体でバランスよく受け、両シュー部により規定されたチェーンの走行線に合せてゼロタッチ面が位置して、本体の固定によるチェーンガイドのチェーン伝動装置への取付けが容易であると共に、例えばインサート成形によりシュー部を本体に固定して、十分な強度を有するチェーンガイドを高い精度にて比較的容易に製造することができる。
請求項4に係る本発明によると、前記チェーンガイドを用いたチェーン伝動装置は、チェーンガイドとチェーンとの摩擦抵抗を低減して、エネルギロスの発生を抑え、かつチェーンの弦振動を低減して、安定した動力伝達を行うことができる。
請求項5に係る本発明によると、前記チェーンガイドをタイミングチェーン伝動装置に適用して、エネルギロスを低減し、かつ長期に亘って高い精度による安定したタイミングを維持することができる。
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態は、エンジンクランク軸の回転をカム軸に伝達するタイミングチェーン伝動装置に適用される。チェーン伝動装置1は、図1及び図2に示すように、駆動側となるエンジンクランクスプロケット2と従動側となる2個のカムスプロケット3,3との間にチェーン4が巻掛けられている。チェーン4は、サイレントチェーンが好適であるが、これに限らず、ローラチェーン、ブシュチェーン等の他の伝動用チェーンでもよい。
チェーン伝動装置1は、チェーン4の弛み側外側面に摺接するように、チェーンテンショナ5が配置され、チェーン4の張り側外側面に摺接するようにチェーンガイド6が配置されている。チェーンテンショナ5は、耐摩耗性の合成樹脂、鋼板等からなる弓形部材9を有し、該弓形部材の弓状の摺接面9aがチェーン4に摺接する。該弓形部材9は、一端がピン10により摺動自在に支持され、他端が油圧アクチュエータ11に連結している。チェーンテンショナ5は、油圧アクチュエータ11への油圧の供給により、摺接面9aによりチェーン4に所定張力を付与する。
チェーンガイド6は、図1に原理を示すように、離れた位置に配置され、チェーン4に所定圧力で接触してチェーン4をガイドする2個のシュー部(接触ガイド部)13,13と、これら両シュー部の間に配置される制振部15とを有する。シュー部13は、比較的小さな半径(例えばR100以下)の湾曲面を有する弓形部材からなり、上記湾曲面がチェーン4に接触する摺接面13aとなる。上記制振部15は、上記シュー部13,13にガイドされるチェーン4の走行線S-Sに沿うように延びるゼロタッチ面15aを有しており、該ゼロタッチ面は、直線形状又は大きな半径の湾曲面でもよく、基本的にはチェーン4に対して僅かに離れており、シュー部13,13間のチェーン4の弦振動を抑制する。なお、上記ゼロタッチ面15aは、チェーン4に僅かに接触してもよく、この場合もチェーンとの間に垂直抗力は殆ど発生せず、摩擦によるチェーンの走行抵抗の影響は実質的にはない。ゼロタッチ面15aが若干チェーン4を押込んでも、摩擦の増加は無視できる。逆に、ゼロタッチ面15aがチェーン4と若干離れていても(例えば1mm程度)、該離れた分だけ弦振動する可能性はあるが、該振動は、極めて軽微であり、チェーンの走行に影響を与えることはない。上記ゼロタッチ面15aは、チェーン4の走行線S-Sに沿って、該チェーンに触れるか触れないかのように、即ちチェーンとの差が0でタッチするような意味でなづけてある。設計上、ゼロタッチ面15aは、チェーン4の走行線S-Sに沿って極く近接するように配置されるが、実際上、製造誤差、取付け誤差、チェーンの振動等により、ゼロタッチ面15aは、チェーン4を1[mm]程度押込んだり、またチェーン4と1[mm]程度離れる場合もあり、これらを含めてゼロタッチ面と定義する。
従って、本チェーンガイド6は、チェーン4と接触する部分がシュー部13,13のみであって、チェーンの走行部分の略全面を摺接する従来のチェーンガイド106(図9A及び図9B参照)に比して接触面積が大幅に少なく(例えば10分の1以下)、従って摩擦抵抗が少なく(例えば10%以上減少)、チェーン伝動装置1の走行抵抗によるエネルギロスを大幅に低減できる。また、制振部15によりチェーンの弦振動を抑制して、チェーンの打音による異音の発生や、スプロケットとの噛合い不良による異常摩耗、カムとクランクとのタイミング不良、異常張力によるチェーンの破断や歯飛びの発生を防止できる。
ついで、図2,3に沿って、チェーンガイドを具体化した実施の形態について説明する。チェーンガイド6は、本体20を有し、該本体20の表側における長手方向両端部に前記シュー部13,13が固定され、これら両シュー部の間部分における該本体20自体に前記制振部15が成形されている。本体20は、エンジン内におけるタイミングチェーン伝動装置1に配置されるため、耐熱性及び耐油性を有するが、制振部15では基本的にチェーン4と接触しないので、耐摩耗性はそれ程必要なく、ポリアミド(PA)46,ポリアミド(PA)66等の高価でない一般的な合成樹脂が用いられ、射出成形により図3に示す形状に成形される。本体20の表面側(チェーン側面)は、幅方向両端が縁部21となる凹溝部22が形成され、縁部上面は、チェーン走行(前後)方向に略直線形状からなり、凹溝部22は、底面の前後両端部にシュー装着部22a,22aがあり、前後方向に僅かに凹凸して延び、チェーン4をガイドするガイド溝になっている。該凹溝部22の前後方向中央部が所定長さに亘って前記ゼロタッチ面15aになっている。即ち、該ゼロタッチ面15aは、上記ガイド溝の底面にあって、チェーン4の走行線に沿ってチェーンに触れるか触れないかの位置で直線状に平行に延びており、該ゼロタッチ面15aを含む部分が前記制振部15を構成する。
本体20は、上記ガイド溝を構成する凹溝部22を含む表側部23と裏側部25とを有し、これら表側部23と裏側部25とは長尺形状を囲むように肉厚となっており、表側部23と裏側部25との間は複数本のリブ26・・・で連結されており、リブの間は、薄板又は開口になっている。該表側部23及び裏側部25の間における箇所に、本体20をエンジンブロック等の固定部材に止める固定孔(固定部)27,28,29が形成されている。前方の固定孔27は円形からなり、緩みなくボルト等に嵌合するが、中間及び後の固定孔28,29は、長円形からなり、本体20の固定位置を調整することができる。
前記シュー部13は、本体20のシュー装着部22aにインサート成形、接着又はスナップフィット等の適宜な固定手段によって取付けられる。該シュー部13は、チェーン4に摺接して該チェーンをガイドする。該シュー部13は、チェーン張り側におけるクランク(駆動側)スプロケット2及びカム(従動側)スプロケット3の近くにチェーンの走行(前後)方向の比較的短い長さからなり、その上面が比較的小さな半径の湾曲面からなる摺接面13aとなる。該シュー部13は、チェーン4と所定垂直圧で当接し、かつ短い長さからなるため、チェーンとの間に比較的大きな面圧が作用し、高い耐摩耗性を有する合成樹脂を用いることが好ましい。該シュー部13の合成樹脂(エンジニアリングプラスティック)は、本体20に使用されるポリアミド系等の通常仕様の合成樹脂では強度不足となり、比較的高価なポリアセタール(ポリオキシメチレン)、ポリエーテルエーテルケトン等が適用可能であるが、シュー部の成形容易性等から、ポリイミド樹脂が好ましい。該合成樹脂は、比較的高い面圧でも充分な耐摩耗性を有し、比較的高価であっても、シュー部13は、チェーンガイド6の極く一部であって使用材料が少なく、チェーンガイドのコストアップも抑えることができる。
前記チェーン伝動装置1には、エンジンブロック(固定部材)に固定孔27,28,29を通してボルトが締付けられる等によりチェーンガイド6が取付けられる。この際、チェーンガイド6は、チェーン4の張り側外側面に両シュー部13,13が所定圧力に接触するように、かつゼロタッチ面15aが、上記両シュー部13,13で張られたチェーンの走行線S-Sに極く近接するように調整される。
そして、エンジンの回転によりクランクスプロケット2が回転すると、該回転は、チェーン4を介してカムスプロケット3,3に伝達され、適正なタイミングによりカム軸を回転する。チェーン伝動装置1のチェーン4は、チェーンテンショナ5により所定張力に付与されると共に、張り側はチェーンガイド6のシュー部13,13に摺接して、チェーン4を適正にガイドすると共に、両シュー部13,13の間において、制振部15のゼロタッチ面15aに沿ってチェーン4が走行する。この際、エンジンの負荷変動等によりチェーン4の張力が変化して、両シュー部13,13の間で弦振動が発生するような動きがあるが(例えばエンジン回転数2000~5000rpm付近で発生)、チェーン4の上記動きは制振部のゼロタッチ面15aで規制されて、弦振動の発生は抑制されてチェーン4は走行する。
ついで、シュー部13の本体20への取付けについて説明する。図3,図4A及び図5の樹脂に示すように、チェーンガイド6の本体20の射出成形に際し、上記シュー部13がインサート成形される。また、図4Bに示すように、本体20は、通常仕様の合成樹脂により射出成形される。この際、本体のガイド溝22の一部に平面又は凹みからなるシュー装着部22aが形成され、該シュー装着部22aにシュー部13が接着剤により接着される。図5の樹脂におけるスナップフィットに示すように、上記合成樹脂からなる本体20における前後部分の両側面に凹状の係合溝30を形成する。シュー部13には下方部分に凹溝を形成し、該凹溝の両側面に内側に突出する係合突起31を形成する。弾性を有する該係合突起31を前記係合溝30に係合して、シュー部13が本体20に取付けられる。上記本体20を合成樹脂で形成するチェーンガイド6は、ゼロタッチ面15aを有する制振部15が該本体20に一体に成形される。
本体20は、ダイキャストにより形成してもよい。図5のダイキャストにおけるスナップフィットに示すように、本体20に、上記樹脂のスナップフィットと同様に、両側面に係合溝30を形成する。シュー部13には係合溝30に係合する係合突起31が形成され、該合成樹脂からなり弾性を有するシュー部13は、その係合突起31が本体20の係合溝30に係合することにより本体20に装着される。図5のダイキャストにおけるボルトに示すように、合成樹脂からなるシュー部13が、ダイキャストからなる本体20にボルト34により固定されてもよい。
図4C及び図5の板金に示すように、本体20は、板金により形成してもよい。該本体20は、その前後方向両端部に係合突起32を形成する。シュー部13は、凹溝33が形成され、その摺接面13aの部材の内側に係合凹部35が形成される。合成樹脂からなるシュー部13は、その係合凹部35に板金からなり弾性を有する本体20の係合突起32が係合することにより、本体20に装着される。
上記ダイキャストからなる本体20及び板金からなる本体20に、接着剤による接着によりシュー部13を固定してもよい。なお、ダイキャスト及び板金からなる本体20には合成樹脂からなる制振部が例えばスナップフィット、接着又はボルト等の固定手段により固定される。この際、ゼロタッチ面15aを有する制振部15は、板金からなる本体20自体に形成されても良く、また、ポリアミド等の一般的な合成樹脂を板金からなる本体20に装着しても良く、シュー部13には上述した耐摩耗性の優れたポリイミド樹脂等が用いられる。
ついで、図6A~図6Eに沿って、チェーンガイド6におけるシュー部13及び制振部15の配列の異なる実施の形態について説明する。チェーンガイド6は、上述したタイミングチェーン伝動装置1にチェーンテンショナ5と共に用いられ、図中点線で示すDは、クランクスプロケット2とカムスプロケット3とを結ぶ張り側の接線である。図6Aに示すチェーンガイド6は、シュー部13と制振部15とが1個ずつで、制振部15が駆動側スプロケット2側に、シュー部13が従動側スプロケット3側に配置される。図6Bに示すチェーンガイド6は、シュー部13と制振部15とが1個ずつで、シュー部13が駆動側スプロケット2側に、制振部15が従動側スプロケット3側に配置される。図6Cに示すチェーンガイド6は、1個のシュー部13と2個の制振部15,15とからなり、2個の制振部15の間にシュー部13が配置される。図6Dに示すチェーンガイド6は、先の図1及び図2と同様に、2個のシュー部13,13と1個の制振部15とからなり、2個のシュー部13の間に制振部15が配置される。図6Eに示すチェーンガイド6は、3個のシュー部13,13,13と2個の制振部15,15とからなり、シュー部13の間に制振部15が配置される。
なお、シュー部13及び制振部15は、図2に示すように1個の部材(例えば本体20)からなるのが好ましいが、別個の部材から構成してもよく、また図6A~図6Eに示す配列以外の配列でもよく、例えば制振部15をチェーン4の内側または内外両側に配置してもよい。
チェーン4をガイドする接触ガイド部は、チェーン4に摺接する摺接面13aを有するシュー部13が好ましいが、必ずしもシュー部に限らず、回転部材等の他の部材でもよい。図7に示すようにチェーンガイド6’は、軸にベアリングを介して回転自在に支持される回転部13’と制振部15とからなる。接触ガイド部である回転部13’は、駆動側スプロケット2及び従動側スプロケット3の近くに配置され、チェーン4に接して回転し、チェーン4をガイドする。これら両回転部13’,13’の間に制振部15が配置される。
チェーン伝動装置の張り側の略全域を摺接ガイドする従来のチェーンガイド106(図9参照)と図2に示す本発明に係るチェーンガイド6とを比較した試験結果を図8に示す。本発明に係るチェーンガイド6は、シュー部13がポリイミド樹脂からなり、制振部15が本体20に一体に形成されたポリアミド樹脂からなる。小型エンジンを載せた摺動抵抗ヘッド試験機に、従来のチェーンガイド106又は上記本発明に係るチェーンガイド6を装着して、各回転数におけるクランクねじり張力を測定した。その結果、全ての回転数において、従来のチェーンガイドに比し、本発明に係るチェーンガイド1は、摺動抵抗が10%以上減少した。
なお、上述した実施の形態では、便宜上、部材6をチェーンガイドと、部材9をチェーンテンショナ5の弓形部材9と呼称したが、これら部材6及び9は、共にチェーン4の張り側及び緩み側にてチェーン4と接触して案内するチェーンガイドである。このため、弓形部材9についても、チェーンガイド6と同様に、チェーンに接触してチェーンをガイドする接触ガイド部と、チェーンの走行線に沿うように延びるゼロタッチ面を有する制振部と、を有するように構成されても良い。また、弓形部材9の形状についても、上述した図1、6A~6Eに示すように、接触ガイド部及び制振部について種々の構成を取ることができる。
なお、上述した実施の形態は、タイミングチェーン伝動装置に適用したが、これに限らず、他のエンジン内チェーンに適用してもよく、更にエンジン内チェーンに限らず、あらゆるチェーン伝動装置に適用可能である。
本チェーンガイドは、例えば、タイミングチェーン伝動装置等のチェーン伝動装置においてチェーンをガイドすることができる。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
1 (タイミング)チェーン伝動装置
2 駆動側(クランク)スプロケット
3 従動側(カム)スプロケット
4 チェーン
5 チェーンテンショナ
6,6’ チェーンガイド
13,13’ 接触ガイド部(シュー部、回転部)
13a 摺接面
15 制振部
15a ゼロタッチ面
20 本体
27,28,29 固定部(固定孔)
2 駆動側(クランク)スプロケット
3 従動側(カム)スプロケット
4 チェーン
5 チェーンテンショナ
6,6’ チェーンガイド
13,13’ 接触ガイド部(シュー部、回転部)
13a 摺接面
15 制振部
15a ゼロタッチ面
20 本体
27,28,29 固定部(固定孔)
Claims (5)
- チェーンに接触してチェーンをガイドする接触ガイド部と、チェーンの走行線に沿うように延びるゼロタッチ面を有する制振部と、を有するチェーンガイド。
- 固定部材に固定するための固定部を有し、合成樹脂からなる本体を備え、
前記接触ガイド部は、耐摩耗性合成樹脂からなり、チェーンに摺接する摺接面を有するシュー部からなり、
前記本体に、前記シュー部を固定すると共に、前記制振部を一体に成形してなる、
請求項1記載のチェーンガイド。 - 前記本体の表面側の長手方向両端部分に前記シュー部を固定し、これらシュー部の間に前記ゼロタッチ面を有する前記制振部を配置してなる、
請求項2記載のチェーンガイド。 - 駆動側スプロケットと、従動側スプロケットと、前記駆動側スプロケット及び前記従動側スプロケットとの間に巻掛けられるチェーンとを備え、
請求項1ないし3のいずれか1項記載のチェーンガイドを、前記チェーンの張り側において前記ゼロタッチ面が前記チェーンの走行線に近接するように配置してなる、
チェーン伝動装置。 - 前記駆動側スプロケットがクランクスプロケットであり、前記従動側スプロケットがカムスプロケットであり、前記チェーン伝動装置がタイミングチェーン伝動装置であり、
前記接触ガイド部は、前記クランクスプロケット及び前記カムスプロケットの近くに配置され、
前記両接触ガイド部によりガイドされる前記チェーンの走行線に前記ゼロタッチ面が近接するように配置されてなる、
請求項4記載のチェーン伝動装置。
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