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技術 チェーン伝動システム

出願人 株式会社椿本チエイン
発明者 近能雅彦森薫瀬川諒
出願日 2016年8月3日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-152845
公開日 2018年2月8日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-021598
状態 未査定
技術分野 潤滑剤 高分子組成物 巻き掛け伝動装置
主要キーワード チェーンプレート 揺動レバ 特殊設備 案内シュー チェーンガイド部材 磨き加工 プレート端 伝動システム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年2月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

チェーン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、かつ、製造コストを低減することが可能なチェーン伝動ステムを提供すること。

解決手段

チェーン130が掛け回される複数のスプロケット101、102と、チェーン130を案内する1つ以上のガイド110、120とを備え、ガイド110、120が、チェーン走行面を有した案内シュー111、121を一体又は別体に備えたチェーン伝動システム100であって、チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤Pを保持した潤滑領域114を有すること。

概要

背景

従来、スプロケット間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ステム慣用されている。
チェーンと、案内シューのチェーン走行面との間は、騒音の低減、駆動力のロスの低減等の観点から、摺動抵抗が小さいことが強く望まれている。
チェーンや案内シューの材質、形状を工夫したり、表面処理潤滑剤等を適用したり、様々な対策が採られている。

例えば、自動車等の内燃機関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、チェーンは金属製で案内シューは樹脂製であり、潤滑油が供給され、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。
案内シューは、耐熱性耐油性が高く、かつ、チェーンとの摺動抵抗が小さいことが求められ、それに適した樹脂材料が種々提案されている(特許文献1、2等参照。)。
さらに、樹脂材料中に固体潤滑剤を添加して摺動抵抗の低減を狙ったものも公知である(特許文献3等参照。)。

概要

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、かつ、製造コスト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。チェーン130が掛け回される複数のスプロケット101、102と、チェーン130を案内する1つ以上のガイド110、120とを備え、ガイド110、120が、チェーン走行面を有した案内シュー111、121を一体又は別体に備えたチェーン伝動システム100であって、チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤Pを保持した潤滑領域114を有すること。

目的

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、かつ、製造コスト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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

チェーン掛け回される複数のスプロケットと、前記チェーンを案内する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案内シューを一体又は別体に備えたチェーン伝動ステムであって、前記チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有することを特徴とするチェーン伝動システム。

請求項2

前記潤滑領域が、2つ以上設けられた前記ガイドの案内シューの内の1つのみに設けられてい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、1つの前記案内シューのチェーン走行方向の一部分のみに設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のチェーン伝動システム。

請求項4

前記潤滑領域が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂で形成さ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

前記潤滑領域が、前記案内シューのチェーン走行面にコーティング材を適用したものであり、前記コーティング材が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のチェーン伝動システム。

請求項6

前記母材は、前記添加物より弾性率が大きく、前記添加物より融点が低く、前記添加物より摩擦係数が大きく、前記添加物より耐衝撃強さが小さく、かつ、前記添加物より成形収縮率が大きいことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のチェーン伝動システム。

請求項7

前記固体潤滑剤が、PTFE、二硫化モリブデングラファイトポリイミドポリアミドイミドゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のチェーン伝動システム。

技術分野

0001

本発明は、チェーン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は慣用されている。
チェーンと、案内シューのチェーン走行面との間は、騒音の低減、駆動力のロスの低減等の観点から、摺動抵抗が小さいことが強く望まれている。
チェーンや案内シューの材質、形状を工夫したり、表面処理潤滑剤等を適用したり、様々な対策が採られている。

0003

例えば、自動車等の内燃機関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、チェーンは金属製で案内シューは樹脂製であり、潤滑油が供給され、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。
案内シューは、耐熱性耐油性が高く、かつ、チェーンとの摺動抵抗が小さいことが求められ、それに適した樹脂材料が種々提案されている(特許文献1、2等参照。)。
さらに、樹脂材料中に固体潤滑剤を添加して摺動抵抗の低減を狙ったものも公知である(特許文献3等参照。)。

先行技術

0004

特開2002−122195号公報
特開2005−048786号公報
特開2007−177037号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら特許文献3に示すような、ナイロン樹脂PTFEを添加した樹脂は、PTFEパウダーを特殊環境下で改質したPTFEを用いているため、製造方法が難しく、製造コストが高いという問題があり、特殊設備を用いるため、生産地生産量も限られてしまうという問題があった。
また、このような材料を自動車等の内燃機関のタイミングシステムの案内シューに適用する場合、小型のエンジンでも通常は1つの揺動レバーガイド及び1つの固定ガイドが設けられ、それぞれが案内シューを備えるため、2つの案内シューが必要となる。
大型のエンジンでは、さらに多数のガイドが設けられることが多く、多数の案内シューが必要となる。
そのため、特許文献3に示すよう高価な材料を用いると全体として非常にコストが高くなってしまうという問題があった。

0006

また、チェーンと案内シューとの摺動により、案内シューの表面からPTFE粒子脱落すると摺動抵抗が増加してしまうという問題があり、さらに、PTFE粒子の脱落に伴って案内シューの表面の摺動面が凸凹になり、そのことによっても摺動抵抗が増加してしまうという問題があった。
摺動するチェーンのプレート端面をシェービング加工磨き加工でさらに平らにすることで、案内シューの表面からのPTFE粒子の脱落を抑制し、摺動抵抗の効果を維持することも考えられるが、製造コストが高くなるという問題があった。

0007

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、かつ、製造コスト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

0008

本発明は、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、前記チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有することにより、前記課題を解決するものである。

発明の効果

0009

本請求項1に係るチェーン伝動システムによれば、チェーン走行面の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域を有することで、高価な材料を使用する潤滑領域を可能な限り小さくして製造コストを低減しつつ、効果的な場所を潤滑領域とすることで、充分な摺動抵抗の低減を実現することが可能となる。
また、チェーン走行面の潤滑領域の表面から脱落した固体潤滑剤がチェーンに付着することで、潤滑領域以外でも摺動抵抗の低減を実現することが可能となる。

0010

本請求項2に記載の構成によれば、潤滑領域が、2つ以上設けられたガイドの案内シューの内の1つのみに設けられていることにより、コスト増に繋がる高価な材料を使用した案内シューの数を減らすことができ、チェーン伝動システム全体の製造コストをさらに低減することが可能となる。
本請求項3に記載の構成によれば、潤滑領域が、1つの案内シューのチェーン走行方向の一部分のみに設けられていることで、コスト増に繋がる高価な材料の使用量を減らすことができ、チェーン伝動システム全体の製造コストをさらに低減することが可能となる。
本請求項4に記載の構成によれば、案内シューの潤滑領域が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂で形成されていることにより、コスト増に繋がる潤滑領域の材料を比較的安価に製造することが可能となる。

0011

本請求項5に記載の構成によれば、潤滑領域が、案内シューのチェーン走行面にコーティング材を適用したものであり、コーティング材が、母材中に固体潤滑剤を添加物として混合したポリアミド樹脂からなることにより、コスト増に繋がる材料の使用量をさらに減らすことができる。
本請求項6に記載の構成によれば、母材が、添加物より弾性率が大きく、添加物より融点が低く、添加物より摩擦係数が大きく、添加物より耐衝撃強さが小さく、かつ、添加物より成形収縮率が大きいことにより、チェーン走行面の表面から大きく露出した固体潤滑剤は脱落しやすく、かつ、脱落後のチェーン走行面の表面の凹凸による摺動抵抗の増加を抑制し、さらに、残存した固体潤滑剤がその後に脱落することを抑制することが可能となる。
本請求項7に記載の構成によれば、固体潤滑剤が、PTFE、二硫化モリブデングラファイトポリイミドポリアミドイミドゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物であることにより、チェーンの材質や使用環境に応じた最適な材料を選択することが可能となる。

図面の簡単な説明

0012

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。
本発明の一実施形態に係るチェーン伝動システムの固定ガイドの側面図。
本発明の一実施形態に係る固定ガイドの潤滑領域の断面説明図。
本発明の一実施形態に係るチェーンプレート摺接端面における作用説明図。
本発明の他の実施形態に係る固定ガイドの潤滑領域の断面説明図。

0013

本発明の第1実施形態に係るチェーン伝動システム100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にローラチェーン等のチェーン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を固定ガイド110と揺動レバーガイド120とによってガイドしている。
固定ガイド110は、走行するチェーンを摺動案内するチェーン走行面113を有する案内シュー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112とを備え、ベース部材112から延びる取付部115がエンジンに固定されている。

0014

揺動レバーガイド120は、走行するチェーンを摺動案内する案内シュー121と一体に構成するように形成されており、駆動スプロケット101側の揺動軸部122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103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。
案内シュー111及び案内シュー121のチェーン130と摺接するチェーン走行面は、それぞれチェーン走行方向のほぼ全体に渡って形成されている。
本実施形態では、固定ガイド110の案内シュー111及び案内シュー121と一体の揺動レバーガイド120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、固定ガイド110のベース部材112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。

0015

チェーン伝動システム100は、全体の案内シュー111、121のチェーン走行面の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域114を有している。
本実施形態では、図2に示すように、固定ガイド110の案内シュー111のチェーン走行面113の一部が、固体潤滑剤を保持した潤滑領域114を有している。
潤滑領域114は、固定ガイド110のチェーン走行方向の中間部約1/3の長さに形成されている。
潤滑領域114は、図3に示すように、案内シュー111の合成樹脂材料に固体潤滑剤Pが混合されており、固体潤滑剤Pは粒子状に均一に分散されている。
このため、チェーン130のチェーンプレート131が摺接するチェーン走行面113の表面にも固体潤滑剤Pの粒子一部露出して潤滑剤として機能する(なお、図は説明のために粒子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。)。

0016

また、チェーンプレート131との摺接により、固体潤滑剤Pの粒子が一部チェーン走行面113の表面から脱落するが、図4に示すように、チェーンプレート131の摺接端面132には微細な凹凸が存在するため、脱落した固体潤滑剤Pは摺接端面132の微細な凹凸に付着して保持される。
このことで、案内シュー111、121の潤滑領域114以外の領域でも摺接端面132に付着し保持された固体潤滑剤Pによって潤滑効果が得られ、摺動抵抗が低減される。

0017

潤滑領域114は、例えば、案内シュー111を製造する際に、異なる材質を一体に成形できる2材射出成形によって構成するのが好適であるが、潤滑領域114を構成するチェーン走行面113を有する形状の成形体と、案内シュー111の他の部分の成形体とを別に製造した後、嵌め合わせ、溶着等の公知の手段で一体化してもよい。
また、潤滑領域114は、図5に示すように、案内シュー111のチェーン130が摺接する領域に、合成樹脂材料に固体潤滑剤Pが混合されたコーティング層116を設けることで構成してもよい。
このように構成することで、案内シュー111本体は単一の材料で成形されることとなるため、製造コストが低減するとともに、コスト増に繋がる固体潤滑剤Pが混合された合成樹脂材料の使用量を低減して製造コストを低下させつつ、図3に示す実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

0018

以上説明した実施形態では、潤滑領域114が固定ガイド110の案内シュー111の中間部分の一部に形成されているが、本発明はチェーン伝動システムの全ての案内シューの全てのチェーン走行面の内の、一部に潤滑領域が形成されていればよく、例えば、固定ガイド110の案内シュー111のチェーン走行面113全体に潤滑領域が形成され、揺動レバーガイド120の案内シュー121には上記実施形態と同様に潤滑領域が形成されていないものでもよい。
また、逆に、揺動レバーガイド120の案内シュー121に潤滑領域が形成され、固定ガイド110の案内シュー111には潤滑領域が形成されていないものでもよい。
さらに、固定ガイド110の案内シュー111と揺動レバーガイド120の案内シュー121のそれぞれの一部に潤滑領域が形成されてもよく、3つ以上のチェーンガイド部材からなる場合であっても、チェーン伝動システムの全ての案内シューの全てのチェーン走行面の内の、一部に潤滑領域が形成されているものであれば、潤滑領域が形成される位置、数、長さは最適に設計すればよい。

0019

潤滑領域を形成するための母材となる樹脂、添加物となる固体潤滑剤、それらの成分比や製造方法は公知のものでよいが、ポリアミド樹脂を母材とすることが好適であり、このことで、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際に必要とされる耐熱性、耐油性を得ることができ、かつ、母材そのものもチェーンとの摺動抵抗を小さくすることができる。
また、脱落した固体潤滑剤がチェーンプレートの摺接端面の微細な凹凸に付着して保持されることで、潤滑領域以外での潤滑効果を奏するものであるから、固体潤滑剤の表面からの脱落と保持のバランスが重要となる。
また、固体潤滑剤が脱落した部分の母材の摺動抵抗の増加の抑制や、摩耗によるさらなる固体潤滑剤の脱落量の最適化も考慮する必要がある。

0020

このような観点から、母材と固体潤滑剤となる添加物の物性の関係を最適化することで、最適に設計でき、母材は、添加物より弾性率が大きく、融点が低く、摩擦係数が大きく、耐衝撃強さが小さく、かつ、前記添加物より成形収縮率が大きいものが好適である。
さらに、チェーン伝動システムの使用環境、チェーンの材質等によって、最適な固体潤滑剤も異なり、潤滑油が供給され、高温に曝される環境である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においては、固体潤滑剤は、PTFE、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリイミド、ポリアミドイミド、ゴムのいずれか1つ、又は、2つ以上の混合物とするのが好適である。

実施例

0021

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。

0022

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
103 ・・・テンショナ
110 ・・・固定ガイド
111 ・・・案内シュー(固定ガイドの)
112 ・・・ベース部材
113 ・・・チェーン走行面
114 ・・・潤滑剤供給領域
115 ・・・取付部
116 ・・・コーティング層
120 ・・・揺動レバーガイド
121 ・・・ 案内シュー(揺動ガイドの)
122 ・・・揺動軸部
130 ・・・チェーン
131 ・・・チェーンプレート
132 ・・・摺接端面
P ・・・ 固体潤滑剤

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