JP5437607B2 - チェーンおよびチェーン式動力伝達システム - Google Patents

Description

本発明は、チェーンとチェーンガイドとの間の摺動摩擦を低減する構造に関する。

エンジンにおいては、クランクシャフトからカムシャフトへの動力伝達にチェーン（タイミングチェーン）を用いるものが知られている。通常タイミングチェーンのスパンには、適正な張力を維持するために、テンショナとしてチェーンガイド（ガイド部材）があてがわれる。チェーンはチェーンガイドに摺接するため、チェーンとチェーンガイドとの間には摩擦損失が発生し、これはエンジン回転数の上昇とともに増大する。すなわち、エンジン回転数の上昇によりチェーンの走行速度が上昇すると、チェーンの遠心力が増大し、チェーンからチェーンガイドに掛かる垂直抗力が増大するため、チェーンとチェーンガイドとの間の摩擦が増大する。これらのことから、エンジンの燃費向上には、チェーンとチェーンガイドとの間の摺動摩擦を低減することが望まれる。

摩擦抵抗を低減するために、交互に連接されるリンクプレートの外側リンクプレートの高さを内側リンクプレートの高さよりも低くすることにより、ガイド部材と接触するリンクプレートを内側リンクプレートのみとして摩擦損失を低減したローラチェーンが提案されている（特許文献１）。
特開２００７−１０７５８３号公報

しかし、特許文献１の構成では、内側リンクプレートと外側リンクプレートの形状を異ならせ、更にそれらを交互に連結する必要があるので、製造工程が煩雑化しコストの上昇を招く。

本発明は、簡略な構成でチェーンとチェーンガイドとの間の摩擦損失を低減することを目的としている。

本発明のチェーン式伝動システムは、リンクプレートを連接してなるチェーンと、リンクプレートの端面と摺接しチェーンの走行をガイドするガイド部材とを備え、リンクプレート厚さ方向に沿ったリンクプレートの端面とガイド部材の摺接面との間の接触面積が低減されたことを特徴としている。

例えば、上記端面のリンクプレート厚さ方向の断面形状が湾曲部を備えて接触面積が低減される。湾曲部には、上記端面の少なくとも一方のエッジ部をアール形状としたものが含まれる。また、湾曲部には、上記端面の両エッジ部をアール形状としたものが含まれてもよい。あるいは、湾曲部には、上記端面の長手方向に沿った溝が含まれてもよい。

また、接触面積を低減するために、摺接面に、リンクプレート厚さよりも狭い間隔でチェーンの走行方向に沿った複数の溝を形成してもよい。

本発明のチェーンは、チェーンのリンクプレートの端面と摺接し、チェーンの走行をガイドするガイド部材とを備えるチェーン式伝動システムにおいて用いられるチェーンであって、リンクプレート厚さ方向に沿ったリンクプレートの端面と、ガイド部材の摺接面との間の接触面積が、端面のリンクプレート厚さ方向の断面形状が湾曲部を備えたことにより低減されたことを特徴としている。

本発明のガイド部材は、チェーン式伝動システムにおいて、チェーンのリンクプレートの端面と摺接しチェーンの走行をガイドするガイド部材であって、リンクプレート厚さ方向に沿ったリンクプレートの端面とガイド部材の摺接面との間の接触面積が、摺接面にリンクプレート厚さよりも狭い間隔でチェーンの走行方向に沿った複数の溝を形成したことにより低減されたことを特徴としている。

以上のように本発明によれば、簡略な構成でチェーンとチェーンガイドとの間の摩擦損失を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるチェーン式動力伝達システムの構成を示す模式図である。

本実施形態において、チェーン式動力伝達システム１０は、クランクシャフト１１からカムシャフト１２へと動力を伝達する内燃機関のタイミングドライブシステムとして用いられる。タイミングチェーン（チェーン）１３は、クランクシャフトスプロケット（原動スプロケット）１４およびカムシャフトスプロケット（従動スプロケット）１５に掛け回され、クランクシャフトスプロケット１４とカムシャフトスプロケット１５とを結ぶチェーンスパンはチェーンガイド（ガイド部材）１６、１７によって案内される。

チェーンガイド１６は、その一端が回転軸１６Ａを中心にエンジンブロックに枢着されるとともにバネや油圧等を用いた付勢部材１８を用いて、回転軸１６Ａを中心に回転付勢される。すなわち、チェーンガイド１６は、タイミングチェーン１３を押圧してタイミングチェーン１３の張力を調整するテンショナレバーとして機能する。また、チェーンガイド１７は例えばエンジンブロックに固定されている。

図２は、タイミングチェーン１３の部分拡大図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は側面図である。

タイミングチェーン１３は、従来周知のように、一対の内側リンクプレート１９と一対の外側リンクプレート２０とを交互に連接して構成される。本実施形態では、内側リンクプレート１９および外側リンクプレート２０に、略同一形状のプレートが用いられる。各リンクプレート１９、２０は、例えば長方形の薄板部材の両端をそれぞれ略半円形に成形した形状を呈し、両端部には穴１９Ａ、２０Ａがそれぞれ設けられる。

一対の内側リンクプレート１９の端部は、穴１９Ａが連接される一対の外側リンクプレート２０の穴２０Ａと重なり合うように、外側リンクプレート２０の端部の内側に配置され、重ね合わせられた穴１９Ａ、２０Ａには、それぞれピン２１が挿通される。このように、内側リンクプレート１９と外側リンクプレート２０は、ピン２１により回転可能に交互に連結される。また、本実施形態のタイミングチェーン１３は、例えばローラチェーンであり、ピン２１の周りには各々ローラ２２が装着される。なお、ピン２１とローラ２２の間には通常ブッシュが介挿されるが本図では省略されている。

図３は、チェーンガイド１６（または１７）に接触するタイミングチェーン１３と、チェーンガイド１６（１７）との関係を示す横断面図である。図３に示されるように、タイミングチェーン１３は、リンクプレート１９（または２０）のチェーン長手方向に沿った端面２３において、チェーンガイド１６（１７）の摺接面２４に摺接し、チェーンガイド１６（１７）に沿って走行される。

図４は、図３の左側のリンクプレート１９（２０）の断面形状を拡大して示したものである。従来リンクプレートの長手方向に沿った端面は、平坦面とされているので、リンクプレートは、チェーンガイドの摺接面と、リンクプレート厚さ方向に沿って、その厚さｔに渡って接触する。一方、本実施形態では、リンクプレート１９（２０）の端面２３の一方のエッジ部にアール（Ｒ）が設けられる。図３の例では、両側に配置されたリンクプレート１９（２０）の端面２３の外側のエッジ部にアールが設けられている。

リンクプレート１９、２０の長手方向に沿った端面２３の一方のエッジ部にアールを設けることにより、リンクプレート１９、２０とチェーンガイド１６（１７）との間の、プレート厚さ方向に沿った接触面積を、プレート厚さ全体に渡って接触する場合よりも小さくすることができる。

なお、本実施形態のように片側のエッジ部にのみにアールを設ける場合には、リンクプレートを型抜き加工により形成し、この型抜き加工においてアールを予め設けることも可能である。また、打ち抜き加工によりリンクプレートを形成した後に、エッジ部に対して研磨等の機械処理を施してアールを形成してもよい。

以上のように第１実施形態によれば、リンクプレートのチェーン長手方向に沿った他面のエッジ部にアール（湾曲部）を設けることにより、リンクプレート厚さ方向に沿ったリンクプレートの端面とチェーンガイドの摺接面との間の接触面積を小さくしている。これにより、リンクプレート端面とチェーンガイドの摺接面との間における潤滑液の膜形成を促進し、摩擦抵抗を小さくして摩擦損失を低減することができる。また、接触面積を小さくすることにより、面圧が高まり、リンクプレートは摺接面との接触により早期に平滑化され、摩擦係数が低減され得る。

次ぎに図５に第１実施形態の変形例を示す。この変形例では、リンクプレート１９、２０の端面２３の両エッジ部にアール（Ｒ）が設けられている。このように、他面２３の両エッジ部にアール（Ｒ）を設けても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、第１実施形態では外側のエッジ部にアールを設ける構成としたが、内側のエッジ部にアールを設ける構成であってもよい。また、アールが設けられるエッジ部を一方のリンクプレートのみとすることも可能であり、または一方のリンクプレートは外側にアールを設け、他方を内側に設ける構成や、これらと変形例の構成を組み合わせることも可能である。

次ぎに図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態におけるリンクプレートの端面２３の形状が異なるのみで、その他の構成に関しては第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる構成についてのみ図６を参照して説明する。

図６は、第１実施形態およびその変形例における図４、図５に対応するリンクプレートの横断面図である。第２実施形態のリンクプレート（内側、外側を含む）２５のチェーン長手方向に沿った端面２６には、エッジ部にアールを設ける代わりに、長手方向に沿って少なくとも１つ以上の溝（湾曲部）２７が形成され、図６の例では、３つの溝２７が端面２６に形成されている。

以上のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様にリンクプレート厚さ方向に沿った接触面積を、端面が平面であるときよりも小さくでき、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

次ぎに図７を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。第１および第２実施形態では、リンクプレートの端面に湾曲部を設けることにより、リンクプレートとチェーンガイドとの間のリンクプレート厚さ方向に沿った接触面積を低減していたが、第３実施形態では、チェーンガイドの摺接面に加工を施すことにより接触面積を低減している。

図７は、図４〜図６に対応する図であり、リンクプレートとチェーンガイドのチェーン走行方向に対して垂直な面に沿った断面図である。第３実施形態において、リンクプレート２８は、長手方向に沿った端面２９が平坦面とされている。これに対して、チェーンガイド３０の摺接面３１には、チェーン走行方向に沿って複数の溝３２が設けられる。溝３２は、リンクプレート２８の厚さｔよりも狭い間隔で刻設される。すなわち、端面２９は、少なくとも１つの溝３２と常に対面し、端面２９と摺接面３１との間の接触面積は端面２９と摺接面３１が平面のときよりも低減される。

以上のように、本発明の第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、図１に示されるように、チェーンガイドがチェーンの外側端面とのみ摺接するので、第１実施形態、変形例、第２実施形態におけるチェーンの端面への加工は外側の端面にのみ施せばよいが、チェーンガイドが内側端面にも摺接される場合には、チェーン内側の端面にも同様の加工が施される。

また、本実施形態ではリンクプレートの端面は、チェーン長手方向に沿った平行で直線的なものとされたが、リンクプレートには、従来周知のような中央部が括れた薄板部材を作用してもよい。また、本実施形態では、ローラチェーンを例に説明を行ったが、チェーンの形式は他の形式であってもよい。

本発明の第１実施形態であるチェーン式動力伝達システムの構成を示す模式図である。 タイミングチェーンの部分拡大平面図および側面図である。 チェーンガイドに接触するタイミングチェーンと、チェーンガイドとの関係を示す横断面図である。 図３の左側のリンクプレートの断面形状を示す図である。 第１実施形態の変形例のリンクプレートの断面形状を示す図である。 本発明の第２実施形態のチェーン式動力伝達システムにおけるリンクプレートとチェーンガイドの断面形状を示す図である。 本発明の第３実施形態のチェーン式動力伝達システムにおけるリンクプレートとチェーンガイドの断面形状を示す図である。

符号の説明

１０ タイミングドライブシステム（チェーン式動力伝達システム）
１３ タイミングチェーン
１４ クランクシャフトスプロケット
１５ カムシャフトスプロケット
１６、１７ チェーンガイド（ガイド部材）
１９ 内側リンクプレート
２０ 外側リンクプレート
２３ 端面
２４、３１ 摺接面
２７ 溝
３２ 溝

Claims (8)

1. リンクプレートを連接してなるチェーンと、前記リンクプレートの端面と摺接し前記チェーンの走行をガイドするガイド部材とを備え、前記リンクプレート厚さ方向に沿った前記リンクプレートの端面のリンクプレート厚さ方向の断面形状を湾曲形状とすることで前記ガイド部材の摺接面との間の接触を線接触とし、その接触面積を低減したことを特徴とするチェーン式伝動システム。
2. 前記湾曲形状に前記端面の少なくとも一方のエッジ部をアール形状としたものが含まれることを特徴とする請求項１に記載のチェーン式伝動システム。
3. 前記アール形状が前記リンクプレートの外側のエッジ部にのみ設けられることを特徴とする請求項２に記載のチェーン式伝動システム。
4. 前記湾曲形状に前記端面の両エッジ部をアール形状としたものが含まれることを特徴とする請求項２に記載のチェーン式伝動システム。
5. 前記湾曲形状に前記端面の長手方向に沿った溝が含まれることを特徴とする請求項２に記載のチェーン式伝動システム。
6. リンクプレートを連接してなるチェーンと、前記リンクプレートの端面と摺接し前記チェーンの走行をガイドするガイド部材とを備え、前記リンクプレート厚さ方向に沿った前記リンクプレートの端面または前記ガイド部材の摺接面に前記リンクプレート厚さよりも狭い間隔で前記チェーンの走行方向に沿った複数の溝を形成して前記リンクプレートと前記摺接面との間の接触を線接触とすることでその接触面積を低減したことを特徴とするチェーン式伝動システム。
7. チェーンのリンクプレートの端面と摺接して前記チェーンの走行をガイドするガイド部材を備えるチェーン式伝動システムにおいて用いられるチェーンであって、前記リンクプレート厚さ方向に沿った前記リンクプレートの端面と前記ガイド部材の摺接面との間の接触面積が、前記端面のリンクプレート厚さ方向の断面形状を湾曲形状とし、その接触を線接触としたことで低減されたことを特徴とするチェーン。
8. チェーン式伝動システムにおいて、チェーンのリンクプレートの端面と摺接し前記チェーンの走行をガイドするガイド部材であって、前記リンクプレート厚さ方向に沿った前記リンクプレートの端面と前記ガイド部材の摺接面との間の接触面積が、前記摺接面に、前記リンクプレート厚さよりも狭い間隔で前記チェーンの走行方向に沿った複数の溝を形成し、その接触を線接触としたことにより低減されたことを特徴とするチェーン式伝動システムのガイド部材。

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