特許 7529961 チェーン伝動システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】チェーン伝動システム

(51)【国際特許分類】

   F16H 7/18 20060101AFI20240731BHJP

   F16G 13/02 20060101ALI20240731BHJP

   C10M 103/06 20060101ALI20240731BHJP

   C10M 103/04 20060101ALI20240731BHJP

   C10N 40/02 20060101ALN20240731BHJP

   C10N 40/32 20060101ALN20240731BHJP

【ＦＩ】

F16H7/18 B

F16G13/02 B

C10M103/06 A

C10M103/04

C10N40:02

C10N40:32

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019169064

(22)【出願日】2019-09-18

(65)【公開番号】P2021046889

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-06-27

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003355

【氏名又は名称】株式会社椿本チエイン

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(74)【代理人】

【識別番号】100138254

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 容子

(72)【発明者】

【氏名】小山 雅博

【審査官】増岡 亘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２１５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０１６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平７－１０２２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国実用新案第２０２０１２００７５６８（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】特開２００７－２４５８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１９０２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５５５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ７／１８

Ｆ１６Ｇ １３／０２

Ｃ１０Ｍ １０３／０６

Ｃ１０Ｍ １０３／０４

Ｃ１０Ｎ ４０／０２

Ｃ１０Ｎ ４０／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のチェーンプレートを有するチェーンと、前記チェーンが掛け回される複数のスプロケットと、前記チェーンを潤滑油の存在下で摺動案内する１つ以上のガイドとを備え、
前記ガイドが、チェーン走行面を有した合成樹脂製の案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動システムであって、
前記複数のチェーンプレートの少なくとも１つが、粒子状の固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有し、
前記潤滑剤領域は、前記固体潤滑剤を前記複数のチェーンプレートの少なくとも１つに機械的に付着させたショットピーニング層またはショットブラスト層により構成され、
前記固体潤滑剤は、前記チェーンプレートと前記案内シューとの摺動により前記潤滑剤領域から脱落して前記チェーン走行面に移着することでトライボフィルムを形成可能に構成されていることを特徴とするチェーン伝動システム。

【請求項2】

前記固体潤滑剤が、金属あるいは金属酸化物からなることを特徴とする請求項１に記載のチェーン伝動システム。

【請求項3】

前記潤滑領域が、前記チェーン走行面に摺接する前記チェーンプレートの端面に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン伝動システム。

【請求項4】

前記案内シューが、前記チェーンプレートと幅方向で接触可能な壁面を有し、
前記潤滑領域が、前記壁面に摺接する前記チェーンプレートの側面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチェーン伝動システム。

【請求項5】

前記壁面が、前記チェーン走行面の幅方向端部に設けられたガイド壁の前記チェーン走行面側の面を含むことを特徴とする請求項４に記載のチェーン伝動システム。

【請求項6】

前記壁面が、前記チェーン走行面に形成された溝の両側面を含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のチェーン伝動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のチェーンプレートを有するチェーンと、前記チェーンが掛け回される複数のスプロケットと、チェーンを摺動案内する１つ以上のガイドとを備え、ガイドがチェーン走行面を有した案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、スプロケット間を走行するチェーンを安定させ張力を適正に保持するために、走行するチェーンを案内するガイドを備え、ガイドがチェーンを摺動案内する案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動システムは慣用されている。

【0003】

例えば、自動車等の内燃機関のタイミングシステム用いられるチェーン伝動システムでは、騒音の低減、駆動力のロスの低減等の観点から、チェーンと案内シューとの間の摺動抵抗の低減および案内シューの摩耗低減を両立することが求められる。このような事情に鑑みて、チェーンが金属製で案内シューが樹脂製であること、使用時にチェーンと案内シューとの間に潤滑油が供給されること、および高温に曝される環境であることを前提に、チェーンや案内シューの形状、材質の工夫や表面処理の適用等、様々な対策が採られている。

【0004】

しかしながら、例えば、チェーンや案内シューの形状をチェーンと案内シューとの間の摺動抵抗が低減されるように変更すると、チェーンと案内シューとの接触面積が小さくなるので、高張力環境下等では、案内シューの摩耗が増大してしまうこととなる。
一方、チェーンや案内シューの形状を案内シューの摩耗が低減されるように変更すると、チェーンと案内シューとの接触面積が大きくなるので、チェーンと案内シューとの間の摺動抵抗が大きくなる。
このように、チェーンや案内シューの形状を工夫するだけでは、チェーンと案内シューとの摺動抵抗の低減および案内シューの摩耗低減というトレードオフの課題を同時に解決することは困難であった。

【0005】

また、案内シューにおけるチェーン走行面に、案内シューの摩耗低減効果の得られる表面処理を予め実施することが提案されている（特許文献１参照。）。
特許文献１には、図１０に示すように、合成樹脂からなるシュー本体部３１２の表面３１４にセラミックス材からなる溶射皮膜３１８を形成し、これによりチェーン走行面３１３を構成することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０００－２６６１４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

而して、特許文献１に示されるように、案内シュー３１１のチェーン走行面３１３に表面処理を施した場合には、初期摩耗を低減することができるものと考えられる。しかしながら、チェーン１２０と案内シュー３１１との摺動により溶射皮膜３１８が経時的に摩耗し、しかも、溶射皮膜３１８の摩耗粉は潤滑油によって速やかに排出されてしまうため、持続的な摩耗低減効果および摺動抵抗低減効果を期待することはできない。
また、特許文献１では、摺動抵抗低減効果および摩耗低減効果が得られるのは、シュー本体部３１２の表面処理が施された表面のみであって、例えば、図１１に示すように、チェーン１２０の内リンクプレート１３１および外リンクプレート１３５と案内シュー３１１との摺動により溶射皮膜３１８が摩耗することで露出したシュー本体部３１２の表面３１４や、更なる摩耗によりシュー本体部３１２に新たに形成されチェーン１２０と摺接し得る壁面３１５においては、金属製のチェーン１２０が案内シュー３１１の樹脂部分と摺動することとなるため、摺動抵抗低減効果および摩耗低減効果を得ることはできない。さらにまた、チェーン走行面３１３の幅方向端部に設けられたガイド壁部３１６のチェーン走行面３１３側の側面３１７においても、金属製のチェーン１２０が案内シュー３１１の樹脂部分と摺動することとなるため、摺動抵抗低減効果および摩耗低減効果を得ることはできない。

【0008】

本発明は、公知のチェーン伝動システムの問題点を解決するものであって、チェーンと案内シューとの摺動抵抗を低下させるとともに経時的な摺動抵抗の増加を抑制し、しかも案内シューの摩耗を低減することが可能なチェーン伝動システムを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、複数のチェーンプレートを有するチェーンと、前記チェーンが掛け回される複数のスプロケットと、前記チェーンを潤滑油の存在下で摺動案内する１つ以上のガイドとを備え、前記ガイドが、チェーン走行面を有した合成樹脂製の案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動システムであって、前記複数のチェーンプレートの少なくとも１つが、粒子状の固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有し、前記潤滑剤領域は、前記固体潤滑剤を前記複数のチェーンプレートの少なくとも１つに機械的に付着させたショットピーニング層またはショットブラスト層により構成され、前記固体潤滑剤は、前記チェーンプレートと前記案内シューとの摺動により前記潤滑剤領域から脱落して前記チェーン走行面に移着することでトライボフィルムを形成可能に構成されることにより、前記課題を解決するものである。

【発明の効果】

【0010】

本請求項１に係るチェーン伝動システムによれば、チェーンと案内シューとの摺動によりチェーンプレートの潤滑領域の表面から脱落する固体潤滑剤が案内シューのチェーン摺接領域に付着して保持されるので、チェーン走行面を含むチェーン摺接領域に固体潤滑剤自体の潤滑効果が得られる。また、固体潤滑剤はチェーンと案内シューとの摺動によってチェーンプレートの潤滑領域の表面から少しずつ脱落することとなるので、固体潤滑剤を案内シューに対して持続的に供給することができる。従って、チェーンと案内シューとの摺動抵抗を大幅に低下させるとともに経時的な摺動抵抗の増加を抑制し、しかも案内シューの摩耗を低減することができる。
さらにまた、従来のチェーン伝動システムであれば、案内シューの摩耗が増大するような高接触面圧条件下においても、本請求項１に係るチェーン伝動システムによれば、案内シューの摩耗を低減することができる。このため、チェーン及び案内シューを、チェーンプレートと案内シューとの接触面積を小さくしてチェーンと案内シューとの間の摺動抵抗が小さくなるような形状とすることが可能となり、高い設計自由度を得ることができる。

【0011】

本請求項２に記載の構成によれば、固体潤滑剤を通常樹脂により構成される案内シューに対して埋め込ませるように確実に保持させることができる。しかも、チェーンと案内シューとの摺動により、固体潤滑剤を保持するチェーン摺接領域に潤滑油の添加剤成分由来のトライボフィルムの形成を促進させることができる。このため、固体潤滑剤による所期の潤滑効果を確実に得ることができるともにトライボフィルムによる潤滑効果を得ることができ、摺動抵抗低減効果及び摩耗低減効果を一層確実に得ることができる。

【0012】

本請求項３に記載の構成によれば、チェーンと案内シューとの摺動により固体潤滑剤をチェーン走行面におけるチェーン摺接領域に確実に移着させることができる。
本請求項４乃至請求項６に記載の構成によれば、摩耗により案内シューに形成された新たな壁面やチェーン走行面の幅方向端部に設けられたガイド壁のチェーン走行面側の面に対しても、チェーンと案内シューとの摺動により固体潤滑剤を移着させることができるので、通常金属により構成されるチェーンと通常樹脂により構成される案内シューとが直接的に摺動することを回避することができて摺動抵抗が増大することを有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動システムの全体図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る案内シューの外観を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るチェーンの一部を示す斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るチェーンと固定ガイドにおける案内シューとの接触状態を概略的に示す断面図である。

【図5】図４の二点鎖線で囲まれた領域を示す拡大図である。

【図6】案内シューが摩耗したときのチェーンと固定ガイドにおける案内シューと接触状態を概略的に示す断面図である。

【図7】チェーンプレートと案内シューとの摺動による固体潤滑剤の案内シューへの移着現象を示す模式図である。

【図8】図５の二点鎖線で囲まれた領域を概略的に示す断面図であって、チェーン駆動時におけるチェーン走行面の状態を示す図である。

【図9】本発明の他の実施形態に係る固定ガイドにおける案内シューの構成を概略的に示す断面図である。

【図10】従来のチェーン伝動システムに係るチェーンと案内シューとの接触状態を概略的に示す断面図である。

【図11】案内シューが摩耗したときのチェーンと固定ガイドにおける案内シューと接触状態を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0014】

本発明の実施形態に係るチェーン伝動システムについて図面に基づいて説明する。
チェーン伝動システム１００は、自動車用エンジンのタイミングシステムに適用されるものであり、図１に示すように、クランク軸に設けられた駆動スプロケット１０１と２本のカム軸の夫々に設けたられた２つの従動スプロケット１０２にチェーン１３０が掛け回されており、駆動スプロケット１０１と従動スプロケット１０２との間を走行するチェーン１３０を揺動レバーガイド１０５と固定ガイド１１０とによってガイドしている。

【0015】

揺動レバーガイド１０５は、合成樹脂材料で例えば射出成形等によって成形されたものであり、走行するチェーン１３０を潤滑油の存在下で摺動案内する案内シュー１０６が一体に設けられている。案内シュー１０６は、チェーン走行方向に延びるチェーン走行面を有する。
揺動レバーガイド１０５は、駆動スプロケット１０１側の揺動軸部１０７がエンジンに揺動可能に取り付けられ、従動スプロケット１０２側に設けられたテンショナＴによってチェーン１３０側に押圧され、チェーン１３０に所定のテンションを与えている。

【0016】

固定ガイド１１０は、走行するチェーン１３０を潤滑油の存在下で摺動案内する案内シュー１１１と、案内シュー１１１をチェーン走行方向に沿って支持するベース部材１２０とを備えている。ベース部材１２０は取付対象であるエンジンブロック（不図示）に固定するための取付部１２１を有する。
案内シュー１１１は、合成樹脂材料で例えば射出成形等によって成形されたものであり、図２に示すように、エンジンルーム側に面する面に、チェーン走行方向に延びるチェーン走行面１１３を有する。また、チェーン走行面１１３のシュー幅方向両外側には、ガイド壁部１１６がそれぞれ形成されている。
ベース部材１２０は金属材料で例えば金属プレートから打抜き、折り曲げ等の加工で成形されたものである。

【0017】

本実施形態のチェーン１３０は、例えばローラチェーンとして構成されているが、チェーンは、案内シュー１０６、１１１に摺動案内されるチェーンプレートを有するものであれば如何なるものでもよく、ブシュチェーンやサイレントチェーンであってもよい。
チェーン１３０は、図３および図４に示すように、前後一対の円筒状のブシュ１４０の両端を左右一対の内リンクプレート１３１のブシュ孔に固定してなる複数の内リンクと、前後一対の連結ピン１４１の両端を左右一対の外リンクプレート１３５のピン孔に固定してなる複数の外リンクと、ブシュ１４０に外嵌されるローラ１４２とを備えている。これら複数の内リンクおよび複数の外リンクは、ブシュ１４０内に連結ピン１４１を挿入することで、チェーン長手方向に交互に連結されている。本実施形態では、内リンクプレート１３１は、外リンクプレート１３５よりも大きく形成されているが、同じ大きさに形成されていてもよい。以下、内リンクプレート１３１および外リンクプレート１３５をチェーンプレートと総称する。

【0018】

而して、本実施形態に係るチェーン伝動システム１００においては、すべてのチェーンプレートが固体潤滑剤を保持した潤滑領域１４５を有している。
内リンクプレート１３１には、図５にも示すように、案内シュー１１１におけるチェーン走行面１１３に摺接する摺接端面１３２および側面１３３における案内シュー１１１と幅方向で摺接し得る領域に、潤滑領域１４５が設けられている。
外リンクプレート１３５には、案内シュー１１１のチェーン走行面１１３に面する端面１３６および側面１３７における案内シュー１１１と幅方向で摺接し得る領域に、潤滑領域１４５が設けられている。外リンクプレート１３５の外側面における潤滑領域１４５は、ガイド壁部１１６のチェーン走行面１１３側の側面１１７に摺接し得る領域に設けられている。
内リンクプレート１３１の側面１３３および外リンクプレート１３５の側面１３７にも潤滑領域１４５が設けられていることにより、図６に示すように、チェーン１３０との摺動により案内シュー１１１が摩耗して内リンクプレート１３１または外リンクプレート１３５と幅方向で摺接し得る新たな壁面１１５が期せずして形成されてしまった場合であっても、摺動抵抗が増大することを有効に防止することができる。

【0019】

潤滑領域１４５は、図７示すように、粒子状の固体潤滑剤Ｐをチェーンプレートに付着させることで構成されている。なお、図７においては、理解を容易にするために、チェーン走行面１１３を内リンクプレート１３１における潤滑領域１４５の表面１４６と離間させた状態で示してある。また、固体潤滑剤Ｐの粒子径を極めて大きく記載しているが、実際の寸法を示すものではない。
固体潤滑剤Ｐとしては、潤滑油中に含まれる添加剤成分を吸着してあるいは添加剤成分と反応してトライボフィルムを形成することが可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えば、銅、アルミニウムなどの金属またはその合金、アルミナなどの金属酸化物を例示することができる。

【0020】

潤滑領域１４５は、例えば、固体潤滑剤Ｐを投射材としたショットピーニングやショットブラストにより形成することができる。固体潤滑剤Ｐとしては、粒子径が例えば１～２００μｍの範囲内の大きさであるものを用いることが好ましい。このような方法によって固体潤滑剤Ｐをチェーンプレートに付着させることによれば、固体潤滑剤Ｐは機械的な凹凸による噛み合いによってチェーンプレートに密着するため、チェーンプレートと案内シュー１１１との摺動により固体潤滑剤Ｐを潤滑領域１４５の表面から揺動レバーガイド１０５のチェーン走行面および固定ガイド１１０のチェーン走行面１１３に移着させることができる。また、固体潤滑剤Ｐが固相状態のままチェーンプレートに衝突するので、固体潤滑剤Ｐの変質がなく、固体潤滑剤Ｐ本来の特性を発揮させることができる。

【0021】

而して、本実施形態に係るチェーン伝動システム１００によれば、チェーン１３０と案内シュー１１１との摺動により固体潤滑剤Ｐがチェーンプレートの潤滑領域１４５の表面から脱落し合成樹脂からなる案内シュー１１１のチェーン走行面１１３に埋め込まれるようにして保持される。このため、チェーン１３０と案内シュー１１１との間に供給される潤滑油によって外部に排出されることがなく、図８に示すように、潤滑油の添加剤成分由来のトライボフィルム１４７の形成を促進させやすい状態を得ることができ、案内シュー１１１のチェーン摺接領域に固体潤滑剤自体の潤滑効果およびトライボフィルム１４７による潤滑効果が得られる。
さらにまた、チェーンプレートの表面には微細な凹凸１３８が存在しており、固体潤滑剤Ｐはチェーンプレートの表面の凹凸１３８に付着して保持されるため、固体潤滑剤Ｐのチェーン走行面１１３に対する持続的な供給が可能となる。揺動レバーガイド１０５のチェーン走行面においても同様に潤滑効果が得られる。
従って、本実施形態に係るチェーン伝動システム１００によれば、チェーン１３０と案内シュー１０６、１１１との摺動抵抗を大幅に低下させるとともに経時的な摺動抵抗の増加を抑制し、しかも案内シュー１０６、１１１の摩耗を低減することができる。

【0022】

以上説明した実施形態では、すべてのチェーンプレートが潤滑領域１４５を有する構成とされているが、複数のチェーンプレートのうちの少なくとも１つが潤滑領域１４５を有していればよい。また、潤滑領域１４５はチェーンプレートの側面に設けられている必要はなく、少なくともチェーン走行面との摺接面に設けられていればよい。
さらにまた、図９に示すように、案内シュー２１１は、チェーン走行方向に沿って延びるプレート案内溝２２５がチェーン走行面２１３に設けられた構成とされていてもよい。本実施形態では、プレート案内溝２２５は、内リンクプレート１３１および外リンクプレート１３５を案内するものとして構成されているが、プレート案内溝の具体的態様はこれに限定されず、例えば、内リンクプレート１３１のみを案内するようにプレート案内溝を形成してもよい。本実施形態においては、チェーンプレートと摺接するプレート案内溝２２５の底面だけでなく、チェーンプレートと幅方向で接触するプレート案内溝２２５の両側面に対しても、チェーン１３０と案内シュー２１１との摺動により固体潤滑剤Ｐを移着させることができる。このため、金属により構成されるチェーン１３０と合成樹脂により構成される案内シュー２１１とが直接的に摺動することを回避することができて摺動抵抗が増大することを有効に防止することができる。

【0023】

以上説明した実施形態は、自動車等の内燃機関のタイミングシステムで用いられるチェーン伝動システムを想定したものであるが、これに限定されず様々な機器類に適用可能である。
また、チェーン伝動システムとしたが、材質や摺接状態が同様のものであれば、ベルト、ロープ等の類似の伝動システムに適用することも可能であり、種々の産業分野において利用可能である。

【符号の説明】

【0024】

１００ ・・・ チェーン伝動システム
１０１ ・・・ 駆動スプロケット
１０２ ・・・ 従動スプロケット
１０５ ・・・ 揺動レバーガイド
１０６ ・・・ 案内シュー
１０７ ・・・ 揺動軸部
１１０ ・・・ 固定ガイド
１１１，２１１，３１１ ・・・ 案内シュー
３１２ ・・・ シュー本体部
１１３，２１３，３１３ ・・・ チェーン走行面
３１４ ・・・ 表面
１１５， ３１５ ・・・ 壁面
１１６， ３１６ ・・・ ガイド壁部
１１７， ３１７ ・・・ 側面
３１８ ・・・ 溶射皮膜
１２０ ・・・ ベース部材
１２１ ・・・ 取付部
２２５ ・・・ プレート案内溝
１３０ ・・・ チェーン
１３１ ・・・ 内リンクプレート
１３２ ・・・ 摺接端面
１３３ ・・・ 側面
１３５ ・・・ 外リンクプレート
１３６ ・・・ 端面
１３７ ・・・ 側面
１３８ ・・・ 凹凸
１４０ ・・・ ブシュ
１４１ ・・・ 連結ピン
１４２ ・・・ ローラ
１４５ ・・・ 潤滑領域
１４６ ・・・ 表面
１４７ ・・・ トライボフィルム
Ｐ ・・・ 固体潤滑剤
Ｔ ・・・ テンショナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】