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JP4815221B2 - ピンおよびサイレントチェーン - Google Patents

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Description

本発明は、軸線を中心とする円筒状の外周面に少なくとも1条の螺旋溝を有してリンクプレートのピン孔に相対回転自在に支持されるサイレントチェーン用のピンと、前記ピンでリンクプレートを屈曲自在に連結したサイレントチェーンとに関する。
スプロケットに巻き掛けられて駆動力を伝達するサイレントチェーンのリンクプレートおよびガイドプレートを連結するピンの外周面に1条の螺旋溝を形成し、この螺旋溝を介してリンクプレートのピン孔の内周面とピンの外周面との摺動部にオイルを供給して潤滑を図るものが、下記特許文献1により公知である。
特開平3−153942号公報
ところで、上記従来のサイレントチェーンのリンクプレートを連結するピンには1条の螺旋溝が形成されているだけであり、しかも前記螺旋溝はピンの全長に対して1ピッチ(一巻き)しか形成されていないため、リンクプレートに対するピンの螺旋溝の位置関係によってはピンおよびリンクプレート間の摺動部に螺旋溝からのオイルが届かず、その摺動部の潤滑効果が不充分になって耐久性が低下する可能性があった。特に、ピンの外周面のうち、サイレントチェーンの張力によりリンクプレートのピン孔が強く接触する部分は摩耗が発生し易く、摩耗の進行に伴ってサイレントチェーンが伸びてしまう問題があった。この問題を解決するために、リンクプレートに対するピンの螺旋溝の位相を揃えることが考えられるが、このようにすると組立工数が増加してコストアップの要因となる問題がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、リンクプレートのピン孔に摺動自在に嵌合するピンの潤滑効果を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、軸線を中心とする円筒状の外周面に少なくとも1条の螺旋溝を有してリンクプレートのピン孔に相対回転自在に支持されるサイレントチェーン用のピンにおいて、隣接する前記螺旋溝の軸線方向のピッチが、前記リンクプレートのピン孔の軸線方向の幅以下であり、且つ前記リンクプレートのピン孔の軸線方向の幅の半分以上であることを特徴とするピンが提案される
また請求項に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記ピンの半径をRとし、前記リンクプレートとの相対回転角をθ(θ<2π)としたとき、隣接する前記螺旋溝の周方向のピッチがRθ以下であることを特徴とするピンが提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記外周面には、ベース皮膜中に硬質粒子を分散点在させた皮膜が形成されていることを特徴とするピンが提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項1〜請求項の何れか1項に記載のピンで前記リンクプレートを屈曲自在に連結したサイレントチェーンであって、前記リンクプレートは、その両端に形成された前記ピン孔間を接続して前記ピンの外周面にオイルを導く凹溝を有することを特徴とするサイレントチェーンが提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項1〜請求項の何れか1項に記載のピンで前記リンクプレートを屈曲自在に連結したサイレントチェーンであって、前記リンクプレートは、その外縁の一部とピン孔とを接続して前記ピンの外周面にオイルを導く凹部を有することを特徴とするサイレントチェーンが提案される。
また請求項6に記載された発明によれば、請求項4または請求項5の構成に加えて、前記リンクプレートに並設されて前記ピンが圧入されるガイドプレートを備え、隣接する前記螺旋溝の軸線方向のピッチが、前記ガイドプレートのピン孔の軸線方向の幅以下であることを特徴とするサイレントチェーンが提案される。
請求項1の構成によれば、外周面に少なくとも1条の螺旋溝を有してサイレントチェーンのリンクプレートのピン孔に回転自在に支持されるピンの隣接する螺旋溝の軸線方向のピッチをリンクプレートのピン孔の軸線方向の幅以下としたので、組付時にピンの位相を考慮することなく、ピン孔の任意の母線上に少なくとも1条の螺旋溝を対向させて潤滑効果を高めることができる。しかも隣接する螺旋溝の軸線方向のピッチをリンクプレートのピン孔の軸線方向の幅の半分以上としたので、ピン孔の任意の母線上に対向する螺旋溝の数を最大でも2条に抑え、ピンの外周面およびピン孔の内周面間の接触面積を確保して接触面圧の増加を抑えることができる。
また請求項の構成によれば、ンの半径をRとし、ピンとリンクプレートとの相対回転角をθとしたとき、隣接する螺旋溝の周方向のピッチをRθ以下としたので、組付時にピンの位相を考慮することなく、ピンがリンクプレートとに対して角度θだけ相対回転する間に、ピン孔の内周面の全ての位置を螺旋溝が必ず1回は通過するようにして潤滑効果を高めることができる。
また請求項の構成によれば、ベース皮膜中に硬質粒子を分散点在させた皮膜をピンの外周面に形成したので、ピンの外周面の硬度および保油性を高めてリンクプレートのピン孔との摺動による摩耗を抑制することができる。
また請求項の構成によれば、サイレントチェーンのリンクプレートの両端に形成したピン孔間を凹溝で接続したので、凹溝を介してピンの外周面にオイルを導いて螺旋溝に供給することができる。
また請求項の構成によれば、サイレントチェーンのリンクプレートにその外縁の一部とピン孔とを接続する凹部を形成したので、凹部を介してピンの外周面にオイルを導いて螺旋溝に供給することができる。
また請求項6の構成によれば、隣接する螺旋溝の軸線方向のピッチが、リンクプレートに並設されてピンが圧入されるガイドプレートのピン孔の軸線方向の幅以下であるので、ガイドプレートのピン孔の任意の母線上に少なくとも1条の螺旋溝を対向させることができる。
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
図1〜図7は本発明の第1の実施の形態を示すもので、図1はサイレントチェーンの側面図、図2は図1の2方向矢視図、図3はリンクプレートの正面図、図4は図3の4−4線断面図、図5はピンの正面図、図6はピンの表面の拡大断面図、図7はサイレントチェーンの運転時間と伸びとの関係を示すグラフである。
図1および図2に示すように、スプロケットに巻き掛けられて低騒音で駆動力を伝達するサイレントチェーンCsは、内側リンクプレート11i…、外側リンクプレート11o…、ガイドプレート12…およびピン13…の4種類の部材を組み合わせて構成されるもので、2枚の内側リンクプレート11i,11iおよび2枚のガイドプレート12,12を含むガイド列と、2枚の外側リンクプレート11o,11oを含むリンク列とがピン13…で交互に連結される。
ガイド列の内側リンクプレート11iの厚さはリンク列の外側リンクプレート11oの厚さの半分であり、かつ内側リンクプレート11iの厚さとガイドプレート12の厚さとは一致している。従って、ガイド列の2枚の内側リンクプレート11i,11iおよび2枚のガイドプレート12,12の厚さの総和は、リンク列の2枚の外側リンクプレート11o,11oの厚さの総和と略等しくなり、サイレントチェーンCsに作用する引張荷重を各プレート11i…,11o…,12…に均一に分散させて伸びを低減することができる。またガイド列の内側リンクプレート11i,11iを2枚重ねとしたことで、内側リンクプレート11i,11iがスプロケットと噛み合う際の衝撃エネルギーを吸収して振動や騒音を低減することができる。
図1〜図4から明らかなように、板状の部材である外側リンクプレート11oは長手方向両端に位置する2個のピン孔11a,11aと、これらピン孔11a,11aの近傍からスプロケット側に突出する2個の爪11b,11bとを備える。前記爪11b,11bはサイレントチェーンCsがスプロケットに噛み合う際の衝撃を緩衝する。また外側リンクプレート11oの両面には、2個のピン孔11a,11a間を接続する凹溝11c,11cと、各々のピン孔11aおよび外側リンクプレート11oの外縁を接続する凹部11d,11dとを備える。前記凹溝11c,11cは、外側リンクプレート11oの割れを防止すべく、2個のピン孔11a,11aの中心を結ぶ線分に対して偏心するように形成される。
尚、内側リンクプレート11iの構造は、その厚さが薄いだけで、上述した外側リンクプレート11oの構造と同じである。
また板状の部材であるガイドプレート12は長手方向両端に位置する2個のピン孔12a,12aと、長手方向中央に位置する1個の開口12bと、外縁から内向きに切り込まれた3個の切欠12c…とを備える。開口12bおよび切欠12c…はガイドプレート12の重量軽減のために設けられる。
ピン13は2枚の内側リンクプレート11i,11iのピン孔11a,11aと、2枚の外側リンクプレート11o,11oのピン孔11a,11aとを相対回転自在に貫通し、その外側の2枚のガイドプレート12,12のピン孔12a,12aに圧入されてカシメにより抜け止めされる。
図5から明らかなように、ピン13は軸線Aを有する円柱状の部材であって、その外周面13aには4条の螺旋溝13b…が90°の位相差で形成される。隣接する螺旋溝13b,13bの軸線A方向のピッチはPである。厚い方の外側リンクプレート11oのピン孔11aの軸線A方向の幅Boは、薄い方の内側リンクプレート11iの軸線A方向の幅Biの2倍である。尚、螺旋溝13bの溝幅tは、内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Biの6分の1以下に設定することが望ましく、また螺旋溝13bの深さは、ピン13の半径Rの20分の1以下に設定することが望ましい。
本実施の形態では、ピン13および外側および内側リンクプレート11o,11iのピン孔11aの摺動部の潤滑性を高めるべく、ピン13の螺旋溝13bの軸線A方向のピッチPが、内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Biに等しく設定される(P=Bi)。これにより、内側リンクプレート11iのピン孔11aの内周面の任意の母線(軸線Aに平行な線)上にピン13の1条の螺旋溝13bが対向し、外側リンクプレート11oのピン孔11aの内周面の任意の母線(軸線Aに平行な線)上にピン13の2条の螺旋溝13b,13bが対向することになる。
上述した構造のピン13は以下の手順で製造される。
先ず、長尺の線材を所定長さに切断したピン13をバレル研磨してエッジを面取りした後、転造により螺旋溝13b…を加工する。続いてピン13の表面をセンタレス研磨した後に、バレル研磨により艶出しをし、最後にピン13の表面に硬質皮膜処理を施す。
即ち、図6に示すように、ピン13の母材21の表面に、例えば酸化バナジウムのような硬質無機材料からなる耐摩耗性のベース皮膜22と、このベース皮膜22中に分散点在させた例えばアルミニウム酸化物からなる硬質粒子23…とを備えた皮膜24を形成する。尚、ピン13の表面の硬質皮膜処理については、特開2003−139199号公報に詳しく開示されている。
次に、上記構成を備えた実施の形態の作用を説明する。
スプロケットに巻き掛けられて循環するサイレントチェーンCsに付着したオイルは外側および内側リンクプレート11o,11iの凹溝11c…および凹部11d…に保持され、そこからピン13の外周面13aの螺旋溝13b…に流入するので、充分な量のオイルを螺旋溝13b…に供給することができる。
ピン13の螺旋溝13b…の軸線A方向のピッチPが薄い方の内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Biに等しく設定されているため、ピン孔11aの内周面の任意の母線上に1条の螺旋溝13bが対向することになる。従って、ピン13および内側リンクプレート11iの摺動部に充分な量のオイルを供給し、油膜の切れを防止してサイレントチェーンCsの耐久性を高めることができる。厚い方の外側リンクプレート11oのピン孔11aの軸線A方向の幅Boは前記内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Biの2倍であるため、外側リンクプレート11oのピン孔11aの内周面の任意の母線上に2条の螺旋溝13bが対向することになり、この場合にもピン13および外側リンクプレート11oの摺動部に充分な量のオイルを供給し、油膜の切れを防止してサイレントチェーンCsの耐久性を高めることができる。
ガイド列を構成する2枚のガイドプレート12,12および2本のピン13,13は圧入およびカシメにより一体化されているため、前記2本のピン13,13に支持された2枚の内側リンクプレート11i,11iは該2本のピン13,13に対して相対回転せず、その摺動部の潤滑条件は比較的に緩やかになる。一方、リンク列を構成する2枚の外側リンクプレート11o,11oは前記2本のピン13,13に対して相対回転するため、その摺動部の潤滑条件は比較的に厳しくなる。しかしながら、本第1の実施の形態では、潤滑条件が厳しい外側リンクプレート11oでも、ピン孔11aの内周面の任意の母線上に少なくとも1条(実際は2条)の螺旋溝13bを対向させ、油膜の切れを防止することができる。
尚、上述した第1の実施の形態では、螺旋溝13b…のピッチPを内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Biに等しく設定しているが、ピッチPを前記幅Bi以下に設定してもよい。このようにすると、内側リンクプレート11iあるいは外側リンクプレート11oのピン孔11aの内周面の任意の母線上に1条あるいはそれ以上の螺旋溝13bが対向することになり、サイレントチェーンCsの耐久性を一層確実に高めることができる。
但し、隣接する螺旋溝13b,13bの軸線A方向のピッチPは、外側リンクプレート11oのピン孔11aの軸線A方向の幅Boの半分以上に設定される(P≧Bo/2)。従って、前記ピッチPは、自動的に内側リンクプレート11iのピン孔11aの軸線A方向の幅Bi(Bi=Bo/2)の半分以上となる(P>Bi/2)。
この構成により、ピン孔12aの任意の母線上に対向する螺旋溝13bの数を最大でも2条に抑え、ピン13の外周面13aおよびピン孔12aの内周面間の接触面積を確保して接触面圧の増加を抑えることができる。第1の実施の形態では、内側リンクプレート11iのピン孔11aの任意の母線上に1条の螺旋溝13bが対向し、外側リンクプレート11oのピン孔11aの任意の母線上に2条の螺旋溝13b,13bが対向することになる。
図7は、サイレントチェーンCsの運転時間に対する伸びの関係を、上記構成を備えた本発明のサイレントチェーンCsおよび従来のサイレントチェーンCsについて示すものである。ピン13が摩耗してピン孔11aとの間にガタが発生するとサイレントチェーンCsに伸びが発生するが、本発明のサイレントチェーンCsは良好な潤滑によって摩耗が低減するため、従来のものに比べて伸びが大幅に減少して耐久性が向上していることが分かる。
次に、図5に基づいて本発明の第2の実施の形態を説明する。
サイレントチェーンCsがスプロケットに巻き付くと、隣接するリンクプレート11o…,11i…は2π/(スプロケットの歯数)で算出される角度θだけ相対回転する。前記角度θは、サイレントチェーンCsが巻き付くスプロケットの直径が小さいほど(歯数が少ないほど)大きくなるため、サイレントチェーンCsが巻き付く複数のスプロケットのうちの直径が最小のスプロケットに対応して決定される。
前述したように、内側リンクプレート11iはピン13に対して相対回転せず、外側リンクプレート11oだけがピン13に対して相対回転することから、ピン13および外側リンクプレート11oの相対回転角はθとなる。この相対回転角θにより、ピン13の外周面13aは周方向の長さRθ(Rはピン13の半径)に亘ってピン孔11aの内周面に摺接する。そこで本実施の形態では、ピン13の螺旋溝13bの周方向のピッチP′が前記摺動長さRθ以下に設定される(P′≦Rθ)。これにより、外側リンクプレート11oがピン13に対して相対回転する場合に、ピン孔11aの内周面の全ての位置を少なくとも1条の螺旋溝13bが通過することになる。
このように、螺旋溝13bの周方向のピッチP′がピン13およびピン孔11a間の摺動長さRθ以下に設定することにより、外側リンクプレート11oがピン13に対して相対回転する場合に、その摺動範囲の全ての位置を必ず1条の螺旋溝13bが通過する。従って、サイレントチェーンCsの屈曲時にピン13および外側リンクプレート11oの摺動部に充分な量のオイルを供給し、油膜の切れを防止してサイレントチェーンCsの耐久性を一層高めることができる。
図8〜図11は本発明の参考例を示すもので、図8はローラチェーンの側面図(図9の8−8線断面図)、図9は図8の9−9線断面図、図10は内側リンクプレートおよびブッシュの斜視図、図11はピンの正面図である。
図8および図9に示すように、参考例に係るローラチェーンCrは、外側リンクプレート31o…、内側リンクプレート31i…、ブッシュ32…、ピン33…およびローラ34…で構成される。内側リンクプレート31iは一対のブッシュ孔31a,31aを備えており、2枚の対応する内側リンクプレート31i,31iのブッシュ孔31a,31aにブッシュ32の両端が圧入される。また外側リンクプレート31oは一対のピン孔31b,31bを備えており、2枚の対応する外側リンクプレート31o,31oのピン孔31b,31bに前記ブッシュ32を相対回転自在に貫通するピン33の両端が圧入される。そして2枚の内側リンクプレート31i,31iに挟まれたブッシュ32の外周にローラ34が相対回転自在に嵌合する。
図11から明らかなように、ピン33の外周面33aには2条の螺旋溝33b,33bが180°の位相差で形成される。螺旋溝33bの軸線A方向のピッチPは、その外周に嵌合するブッシュ32のピン孔32aの軸線A方向の長さBb以下であり、かつ前記長さBbの半分以上に設定されている。従って、第1の実施の形態のピン13と同様に、そのピン孔32aの任意の母線には1条以上2条以下の螺旋溝33bが対向する。また第2の実施の形態のピン13と同様に、ブッシュ32およびピン33の相対回転角をθとし、ピン33の半径をRとしたとき、ピン33の螺旋溝33bの周方向のピッチP′がRθ以下に設定される(P′≦Rθ)。
図10から明らかなように、外側リンクプレート31oの内面に当接する内側リンクプレート31iの外面には、その一対のブッシュ孔31a,31a間を接続するように凹溝31cが形成されており、凹溝31cの端部がブッシュ孔31a,31aに圧入されるブッシュ32に形成された切欠32b,32bに連通する。
従って、内側リンクプレート33iの凹溝31cに流入したオイルは切欠32bからブッシュ32のピン孔32aに流入し、そこに嵌合するピン33の螺旋溝33b,33bに供給されて潤滑効果が高められる。またピン孔32aの任意の母線には1条以上2条以下の螺旋溝33bが対向し、かつブッシュ32がピン13に対して相対回転する場合に、ブッシュ32のピン孔32aの内周面の全ての位置を少なくとも1条の螺旋溝33bが通過するため、ブッシュ32およびピン33の摺動部の面圧が過剰になるのを防止しながら潤滑効果を確保することができる。
尚、ブッシュ32のピン孔32aのうち、ローラチェーンCrの張力が最も強く作用するのは、内側リンクプレート31iのブッシュ孔31aに対向する部分であり、この部分の潤滑条件が最も厳しくなる。このことから、ピン33の螺旋溝33bのピッチPを更に小さくし、内側リンクプレート31iの厚さの範囲内でブッシュ32のピン孔32aの任意の母線に1条以上の螺旋溝33bを対向させれば、ローラチェーンCrの耐久性を更に高めることができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、実施の形態のピン13は4条の螺旋溝13b…を備えているが、螺旋溝13b…の条数は1条〜3条あるいは5条以上であっても良い。
また螺旋溝13b…を転造により形成する代わりに、エッチングにより形成することができる。
また螺旋溝13b…の旋回方向は同一である必要はなく、逆方向に旋回する複数条の螺旋溝13b…を相互に交差するように配置しても良い。この場合、例えばローレット加工後に研磨を施すことによって螺旋溝13b…を形成しても良い。
また第1、第2の実施の形態では内側リンクプレート11iの厚さを外側リンクプレート11oの厚さの半分にしているが、リンクプレート11o,11iの厚さは適宜変更可能である。
また実施の形態ではサイレントチェーンCsがスプロケットに巻き付くときの隣接するリンクプレート11o,11i間の角度θに基づいて螺旋溝13bの周方向のピッチP′を設定しているが、サイレントチェーンCsがチェーンテンショナに当接するときの前記角度をθ′としたとき、螺旋溝13bの周方向のピッチP′を、P′≦R(θ+θ′)で設定しても良い。
第1の実施の形態のサイレントチェーンの側面図 図1の2方向矢視図 リンクプレートの正面図 図3の4−4線断面図 ピンの正面図(第2の実施の形態の説明図) ピンの表面の拡大断面図 サイレントチェーンの運転時間と伸びとの関係を示すグラフ 参考例のローラチェーンの側面図(図9の8−8線断面図) 図8の9−9線断面図 内側リンクプレートおよびブッシュの斜視図 ピンの正面図
A 軸線
Bo ピン孔の軸線方向の幅
Bi ピン孔の軸線方向の
Cs サイレントチェーン
P 螺旋溝の軸線方向のピッチ
P′ 螺旋溝の周方向のピッチ
11o 外側リンクプレート(リンクプレー
11a ピン孔
11c 凹溝
11d 凹部
12 ガイドプレート
12a ピン孔
13 ピン
13a 外周面
13b 螺旋溝
22 ベース被覆
23 硬質粒子
24 被

Claims (6)

  1. 軸線(A)を中心とする円筒状の外周面(13a)に少なくとも1条の螺旋溝(13b)を有してリンクプレート(11o)のピン孔(11a)相対回転自在に支持されるサイレントチェーン(Cs)用のピンにおいて、
    隣接する前記螺旋溝(13b)の軸線(A)方向のピッチ(P)が、前記リンクプレート(11o)のピン孔(11a)の軸線(A)方向の幅(Bo)以下であり、且つ前記リンクプレート(11o)のピン孔(11a)の軸線(A)方向の幅(Bo)の半分以上であることを特徴とするピン。
  2. 前記ピン(13)の半径をRとし、前記リンクプレート(11o)との相対回転角をθ(θ<2π)としたとき、隣接する前記螺旋溝(13b)の周方向のピッチ(P′)がRθ以下であることを特徴とする、請求項1に記載のピン。
  3. 記外周面(13a)には、ベース皮膜(22)中に硬質粒子(23)を分散点在させた皮膜(24)が形成されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のピン。
  4. 求項1〜請求項の何れか1項に記載のピン(13)で前記リンクプレート(11o)を屈曲自在に連結したサイレントチェーンであって、
    前記リンクプレート(11o)は、その両端に形成された前記ピン孔(11a)間を接続して前記ピン(13)の外周面(13a)にオイルを導く凹溝(11c)を有することを特徴とするサイレントチェーン。
  5. 求項1〜請求項の何れか1項に記載のピン(13)で前記リンクプレート(11o)を屈曲自在に連結したサイレントチェーンであって、
    前記リンクプレート(11o)は、その外縁の一部と前記ピン孔(11a)とを接続して前記ピン(13)の外周面(13a)にオイルを導く凹部(11d)を有することを特徴とするサイレントチェーン。
  6. 前記リンクプレート(11o)に並設されて前記ピン(13)が圧入されるガイドプレート(12)を備え、
    隣接する前記螺旋溝(13b)の軸線(A)方向のピッチ(P)が、前記ガイドプレート(12)のピン孔(12a)の軸線(A)方向の幅以下であることを特徴とする、請求項4または請求項5に記載のサイレントチェーン。
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