定時鏈傳動裝置的製作方法

2024-02-10 00:27:15

專利名稱：定時鏈傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使驅動鏈輪和從動鏈輪的相位以規定的關係同步地進 行旋轉驅動的定時鏈傳動裝置，具體而言，涉及減輕定時鏈的張力波動 影響並減少振動和噪音的機構。
背景技術：
以往，在通常的DOHC型即在氣缸蓋具有驅動進排氣門的兩個凸 輪軸的發動機中，定時鏈傳動裝置500如圖5所示構成為，通過在驅動 鏈輪550、從動鏈輪560、從動鏈輪570上架設的鏈條CH傳遞動力， 在鏈條CH的舒緩側的從動鏈輪560和驅動鏈輪550之間配置有舒緩側 的鏈條導軌54,該鏈條導軌54與張緊器T聯動，並與循環運轉的鏈條 CH滑動接觸而提供適當的張力，並且具有防止運轉中的鏈條CH的振 動、橫振的滑動功能。
另外，在鏈條CH的張緊側的從動鏈輪570和驅動鏈輪550之間， 釆用由將運行軌道引導限制為規定跨長(從動鏈輪570的嚙合脫離點至 驅動鏈輪550的嚙合起始點的軌道長度)的張緊側的鏈條導軌510構成 的導向機構。
該舒緩側的鏈條導軌540通過安裝螺栓、安裝銷等軸支承構件P可 擺動地安裝在發動機的機體E的內壁上，通過張緊器T使舒緩側的鏈 條導軌540的導靴部分向鏈條CH施力。另外，張緊側的鏈條導軌510 通過安裝螺栓、安裝銷等固定構件Q固定設置在發動機的機體E的內 壁上，對循環運轉的鏈條CH的運行軌道進行引導限制(例如參照專利 文獻l)。
在這種定時鏈傳動裝置的設計中，在用於驅動與左右的凸輪軸聯結
軸和曲軸的旋轉同步地出現。
另外，該波動是導致曲軸旋轉速度或速度波動的重要原因，會在循 環運轉的鏈條CH的張緊側發生周期性的負載波動。
例如在直列4缸的情況下，凸輪軸的每一次旋轉產生4周期的負載波動，而在直列6缸的情況下，凸輪軸的每一次旋轉產生6周期的負載 波動。即，在曲軸和凸輪軸上產生與驅動進排氣門時的負栽轉矩波動對 應的張力波動。因此，在上述這種現有的定時鏈傳動裝置500中，由於 是在循環運轉的鏈條CH的張緊側配置對運行軌道進行引導限制的張緊 側的鏈條導軌510,因此存在該張力波動的峰值過大的可能，從而必須 採用能夠容許該最大張力的拉伸強度較大的鏈條，這會導致定時鏈傳動 裝置重量增大，並且會由於大張力而產生噪音，從而妨礙小型輕量化和 低噪音的實現。
為了解決上述問題，已知有可以使鏈輪與負載轉矩的周期波動同步 而成為非圓形狀，或者改變齒根半徑來防止張力波動的峰值過大的技術 (例如專利文獻2、專利文獻3)。
但是，在使用非圓形的鏈輪或齒根半徑變化的鏈輪的情況下，會隨 著鏈輪的旋轉在鏈條上產生垂直運行方向的力和位移，因此導致鏈條的 振動噪音和與鏈條導軌的接觸噪音增大。
專利文獻l:特開2003-214504號公報(第2頁第2段，圖11) 專利文獻2:特開2007-506043號公報(第6至9頁，圖1、 8、 9) 專利文獻3:特開2003-184996號公報(第5頁、第6頁，圖2、3)

發明內容
本發明為了解決上述現有技術問題而做出，即本發明目的在於提供 一種實現鏈條小型輕量化並且提高系統安靜性的定時鏈傳動裝置，特別 是提供一種減輕與驅動進排氣門時的負載轉矩波動對應的張力波動的 影響並防止鏈條的振動噪音的定時鏈傳動裝置。
為了解決上述課題，本發明之一是定時鏈傳動裝置，其具有驅動鏈 輪、從動鏈輪、架設於兩鏈輪之間並傳遞旋轉力的鏈條，使上述驅動鏈 輪和從動鏈輪的相位以規定的關係同步地進行旋轉驅動，上述驅動鏈輪 或從動鏈輪中任意一方或雙方鏈輪的鏈輪齒，在該鏈輪的整周上設定為 不等間隔的節距。
為了進一步解決上述課題，本發明之二在本發明之一的定時鏈傳動 裝置的基礎上，上述鏈輪齒的節距被設定為以與上述負載波動同步的相 位在周向上周期性增減的節距。
為了進一步解決上述課題，本發明之三在本發明之一或二的定時鏈 傳動裝置的基礎上，上述驅動鏈輪設置在發動機曲軸上，上述從動鏈輪設置在驅動發動機的進排氣門的凸輪軸上，上述負載波動是上述凸輪軸 的負載波動。
本發明之一的定時鏈傳動裝置具有驅動鏈輪、從動鏈輪、架設於兩 鏈輪之間並傳遞旋轉力的鏈條，使上述驅動鏈輪和從動鏈輪的相位以規 定的關係同步地進行旋轉驅動，上述驅動鏈輪或從動鏈輪中任意一方或 雙方鏈輪的鏈輪齒，在該鏈輪的整周上設定為不等間隔的節距，從而使 鏈條從鏈輪齒脫離的相位變化並且改變處於鏈輪之間的鏈條張緊區間 的鏈條的實際長度，因此能夠使張力變化並吸收負載波動，而不會產生 鏈條運行方向以外的位移和力，能夠使定時鏈傳動裝置整體成為可動部 分少，結構簡化且小型輕量的裝置，並且能夠減輕振動和噪音等。
本發明之二的定時鏈傳動裝置，在本發明之一的定時鏈傳動裝置的 效果基礎上，由於上述鏈輪齒的節距被設定為以與上述負載波動同步的 相位周期性增減的節距，因此能夠使鏈條從鏈輪齒脫離的相位與負載波 動最適當地同步變化，從而能夠可靠地吸收負載波動，從而減輕鏈條上 作用的最大張力，實現鏈條的小型輕量化並且延長其壽命，還能夠減輕 因張力波動引起的振動和噪音等。
本發明之三的定時鏈傳動裝置，在本發明之一或二的定時鏈傳動裝置 的效果基礎上，由於上述驅動鏈輪沒置在發動機曲軸上，而上i^W動鏈輪 設置在驅動發動機的進排氣門的凸輪軸上，上述負載波動是上述凸輪軸的 負載波動，因此特別是在具有要求小型輕量化和安靜性的凸輪軸的發動機 中，能夠有效地消除與凸輪軸的負栽波動相伴產生的張力波動的影響，並 且使定時鏈傳動裝置整體成為可動部分少，結構簡化且小型輕量的裝置， 並且能夠減輕振動和噪音等，實現發動機整體的小型輕量化。


圖l是本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置的鏈輪的鏈輪齒的概略圖。
圖2是圖l所示的本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置的動作說明圖。
圖3是表示圖2所示的動作時的鏈輪齒相位與負載的關係圖。 圖4是圖l所示的本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置與現有例的 實驗結果比較圖。
圖5是現有定時鏈傳動裝置的概略圖。符號說明如下
170…從動鏈輪(張緊側)；171…鏈輪齒齒；500…定時鏈傳動裝置； 510…張緊側的鏈條導軌；540…舒緩側的鏈條導軌；550…驅動鏈輪； 560…從動鏈輪(舒緩側)；570…從動鏈輪(張緊側)；CH…鏈條；K… 嚙合脫離點；T…張緊器；Q…固定構件；E…發動機的機體。
具體實施例方式
本發明的定時鏈傳動裝置具有驅動鏈輪、從動鏈輪、在兩鏈輪之間 架設而傳遞旋轉力的鏈條，使上述驅動鏈輪和從動鏈輪的相位以規定的 關係同步地進行旋轉驅動，上述驅動鏈輪或從動鏈輪中任意一方或雙方 鏈輪的鏈輪齒，在該鏈輪的整周上設定為不等間隔的節距，能夠通過張 緊器等使張力變化或者吸收負栽波動，不會產生鏈條運行方向以外的 力，能夠使定時鏈傳動裝置整體成為一種可動部分少、結構簡化小型輕 量的裝置，並且能夠減少振動和噪音等，只要能夠獲得這樣的效果，則 對其具體實施方式
沒有限制。
實施例
以下參照附圖對本發明的定時鏈傳動裝置進行說明。 圖l是本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置的鏈輪的鏈輪齒的概略 圖。圖2是圖l所示的本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置的動作說明 圖。圖3是表示圖2所示的動作時的鏈輪齒相位與負載的關係圖。圖4 是圖l所示的本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置與現有例的實驗結果 的比較圖。
本發明一個實施例的定時鏈傳動裝置適用於直列4缸的DOHC發 動機，凸輪軸每旋轉一周產生4周期的負載波動，除了鏈條的張緊側的 從動鏈輪的鏈輪齒的節距以外，其它結構與圖5所示的現有例完全相同。
鏈條CH的張緊側的從動鏈輪170構成為，與凸輪軸每旋轉1周的 4周期的負載波動同步地，其鏈輪齒171的相位變化也重複4周期，如 圖1所示，以鏈輪齒171的節距最大的Pmax的部分，以及節距最小的 Pmin的部分以45度的間隔交替的方式使節距周期性地增減。
因此在鏈輪170旋轉時，鏈條CH的嚙合脫離點的鏈輪齒171的相 位，與鏈輪齒為等節距的情況相比，周期性地超前或延遲。
另外，在圖1中為了進行說明而對鏈輪齒171的節距最大的Pmax 的部分，以及節距最小的Pmin的部分的節距進行放大圖示，但是在鏈
6條CH的張緊側的從動鏈輪170與驅動鏈輪之間的鏈輪張緊區間的距離 為300mm左右的直列4缸DOHC發動機中，實際節距相對於通常的節 距寬度增減0.2mm左右即可，不會因節距的變化而影響鏈條CH的齧 合。
參照圖2對具有上述結構的鏈條CH的張緊側的從動鏈輪170的鏈 輪齒171的相位及其動作進行說明。
如圖2 (a)至圖2 (d)所示，在張緊側的從動鏈輪170上架設鏈 條CH而沿著圖中順時針方向傳遞旋轉。鏈條CH在嚙合脫離點K從張 緊側的從動鏈輪170脫離。
另外，為了對張緊側的從動鏈輪170的鏈輪齒171進行說明，將節 距最大的部分Pmax以白色塊示意性表示，而節距最小的部分Pmin以 黑色塊示意性表示，具體的齒形則省略圖示。另外，在本實施例中，節 距按照正弦波曲線狀變化。
首先，圖2 (a)的狀態表示在張緊側的從動鏈輪170的Pmax經過 嚙合脫離點K而隨後Pmin將到達嚙合脫離點K的途中，從圖2(d) 的狀態起，位於嚙合脫離點K的齒的節距逐漸變窄而相位延遲速度減 緩，是相當於標準節距的鏈輪齒位於嚙合脫離點K的狀態，比標準寬的 節距的齒全部通過嚙合脫離點，是在嚙合脫離點K相位延遲最大的狀 態。
接著，圖2 (b)的狀態，從圖2 (a)的狀態起，處於嚙合脫離點 K的齒的節距逐漸變窄而相位超前速度加快，節距最小的Pmin位於齧 合脫離點K，是在嚙合脫離點K相位超前速度最快的狀態。
圖2 ( c)的狀態表示在張緊側的從動鏈輪170的Pmin經過嚙合脫 離點K而隨後Pmax將到達嚙合脫離點K的途中，從圖2(b)的狀態 起，位於嚙合脫離點K的齒的節距逐漸變寬而相位超前速度減緩，成為 相當於標準節距的鏈輪齒位於嚙合脫離點K的狀態，比標準窄的節距的 齒全部通過嚙合脫離點，是在嚙合脫離點K相位超前最大的狀態。
圖2 (d)的狀態，從圖2 (c)的狀態起，處於嚙合脫離點K的齒 的節距逐漸變寬而相位延遲速度加快，節距最大的Pmax位於嚙合脫離 點K,是在嚙合脫離點K相位延遲速度最快的狀態。
這樣， 一邊重複圖2 (a)至圖2 (d)的狀態一邊周期性地產生相 位的超前和延遲，從而能夠使處於鏈條CH的張緊側的從動鏈輪170和 驅動鏈輪之間的鏈條張緊區間的鏈條CH的實際長度周期性地變化。接著，參照圖3對鏈條CH的張緊側的從動鏈輪170的鏈輪齒171 的相位和負載波動的關係進行說明。
這裡，圖3中的a點至d點分別與圖2 (a)至圖2 (d)的狀態對應。
首先，在a點，在嚙合脫離點K上的相位延遲最大的狀態下，處於 鏈條張緊區間的鏈條CH為實際長度為最短狀態，從a點到其後的c點， 相位超前，處於鏈條張緊區間的鏈條CH的實際長度逐漸增大。
該區間是通過使鏈條CH的實際長度增大而能夠減輕負載增大引起 的張力增大的區間。
另外，b點是在嚙合脫離點K相位超前速度最快的點，因此鏈條 CH的實際長度的增大速度也最高，在這裡使負載最大的點同步，從而 能夠極有效地減輕負載增大引起的張力增大。
其後，在c點，在嚙合脫離點K上的相位最大超前的狀態下，處於 鏈條張緊區間的鏈條CH實際長度為最長狀態，從c點到其後的a點， 相位延遲，處於鏈條張緊區間鏈條CH的實際長度逐漸縮短。
該區間是難以減輕負載增大引起的張力增大的區間，特別是d點是 在嚙合脫離點K相位延遲速度最快的點，鏈條CH的實際長度的減小速 度也最高，因此最難減輕張力的增大，使負載最小的點與該d點同步。
這樣，就能夠提供如下一種定時鏈傳動裝置，即、使鏈條CH的張 緊側的從動鏈輪170的鏈輪齒171的相位與負載波動以最適當的相位關 系同步，從而能夠有效地吸收負載波動，且不會產生鏈條運行方向以外 的位移和力，能夠減輕鏈條上作用的最大張力，使鏈條小型輕量化，並 且能夠使定時鏈傳動裝置整體成為可動部分少，結構筒化且小型輕量的 裝置，進而能夠防止因鏈條的振動產生的噪音，這種定時鏈傳動裝置的 效果非常顯著。
圖4作為一個例子，以圖表示出了在直列4缸發動機中，從動鏈輪 170的鏈輪齒171為40齒的情況下的標準鏈輪與本發明實施例的設定為 不等間隔的節距的鏈輪的峰值張力(單位kN)的實驗測定結果。
在本實驗例中，考慮到在曲軸轉速低的區域，凸輪軸的負載波動由 於其它構成要素(例如凸輪軸自身的扭轉和鏈條導軌的撓曲等)也周期 性地追隨負載波動，可以通過這些要素吸收負載波動，標準鏈輪與本發 明實施例的設定為不等間隔的節距的鏈輪的峰值張力基本相同。
但是，在曲軸轉速高的區域，其它構成要素已經無法周期性地追隨負載波動，僅本發明實施例的鏈輪齒的周期性的超前和延遲可以周期性 地追隨負載波動，並吸收負載波動，使峰值張力不會上升。
能夠發揮上述本發明的顯著效果的轉速，取決於發動機的形式和尺 寸以及其它構成要素的尺寸和配置等各種條件，也有轉速比本實驗例低 的情況。
另外，通常在提高發動機性能和實現小型輕量化時，在高轉速時經 久耐用是重要的課題，而根據本發明，轉速越高效果越顯著，其效果尤 為突出。
另外，在本實施例中，雖然將鏈輪齒171的相位的超前和延遲以及 從動鏈輪的負載波動設為正弦波曲線形式的周期波動，但即4吏在實際的 負載波動不是正弦波曲線的情況下，只要以在負載最高的旋轉角位置使 得嚙合脫離點K上的相位的超前速度為最快的方式設定適宜的鏈輪齒 171的相位的超前和延遲的曲線即可。
另外，在本實施例中，整周被設定為不等間隔的節距的鏈輪是從動 鏈輪，但是也可以將驅動鏈輪設定為整周不等間隔的節距，或者將從動 鏈輪和驅動鏈輪都設定為整周不等間隔的節距。
在將驅動鏈輪設定為整周不等間隔的節距的情況下，鏈條張緊區間 處於鏈條運行方向後方，相當於從動鏈輪的嚙合脫離點的點即嚙合起始 點上的相位的超前和延遲與Pmax和Pmin的關係，被設定為與從動鏈 輪的嚙合脫離點的情況完全相反。
另外，對於周期性負載波動以外的各種振動和噪音，也可以通過在 鏈輪的整周上設定為不等間隔的節距，伴隨鏈輪的旋轉而使處於鏈條張 緊區間的鏈條的實際長度變化，從而不產生鏈條運行方向以外的位移和 力地使張力變化，來防止伴隨共振或共鳴產生的振動和噪音等，其效果 非常顯著。
權利要求
1. 一種定時鏈傳動裝置，其具有驅動鏈輪、從動鏈輪、架設於兩鏈輪之間並傳遞旋轉力的鏈條，使上述驅動鏈輪和從動鏈輪的相位以規定的關係同步地進行旋轉驅動，其特徵在於，上述驅動鏈輪或從動鏈輪中任意一方或雙方鏈輪的鏈輪齒，在該鏈輪的整周上設定為不等間隔的節距。
2. 根據權利要求1所述的定時鏈傳動裝置，其特徵在於，上述鏈輪齒的節距被設定為以與上述負載波動同步的相位在周向上周期性增減的節距。
3. 根據權利要求1或2所述的定時鏈傳動裝置，其特徵在於，上述驅動鏈輪設置在發動機曲軸上，上述從動鏈輪設置在驅動發動機的進排氣門的凸輪軸上，上述負載波動是上述凸輪軸的負載波動。
全文摘要
本發明提供一種減小張力波動的影響而實現鏈條小型輕量化並且防止鏈條的振動噪音且提高系統安靜性的定時鏈傳動裝置。定時鏈傳動裝置具有驅動鏈輪、從動鏈輪、架設於兩鏈輪之間並傳遞旋轉力的鏈條，鏈輪(170)的鏈輪齒(171)在該鏈輪(170)的整周上被設定為不等間隔的節距。
文檔編號F16H7/06GK101469764SQ20081017909
公開日2009年7月1日 申請日期2008年11月27日 優先權日2007年12月26日
發明者中野義和, 佐倉俊兒, 國松幸平 申請人:株式會社椿本鏈索