НАПРАВЛЯЮЩАЯ ЦЕПИ
CHAIN GUIDE

Объектом данного изобретения является направляющая цепи с направляющим башмаком, который направляет перемещающуюся цепь, скользя по данной цепи, и пластиной, которая усиливает направляющий башмак в направлении движения цепи.
Направляющая цепи с направляющим башмаком, который направляет перемещающуюся между зубчатыми колесами цепь, скользя по цепи, широко используется для стабилизации движущейся цепи и поддержания требуемого натяжения цепи.
Например, как показано на Фиг. 10, в обычном распределительном механизме двигателя приводная цепь CH, такая как роликовая цепь, непрерывно перемещается между зубчатыми колесами S1, S2, установленными соответственно на коленчатом валу и распределительном валу в двигательном отсеке E; цепь CH привода газораспределительного механизма перемещается между ведущим зубчатым колесом S1, установленным на коленчатом валу в двигательном отсеке E, и двумя ведомыми зубчатыми колесами S2, установленными на распределительном валу; в качестве направляющих используются качающаяся направляющая 500 и неподвижная направляющая 600.
В данном обычном распределительном механизме неподвижная направляющая 600 закреплена в двигательном отсеке E двумя фиксирующими соединительными валами Q, а качающаяся направляющая 500 закреплена в двигательном отсеке E таким образом, что она может поворачиваться относительно поворотного соединительного вала P в плоскости качания цепи CH привода газораспределительного механизма.
Натягивающее устройство T поддерживает требуемый уровень натяжения цепи CH привода газораспределительного механизма и гасит вибрацию, возникающую при ее работе, надавливая на качающуюся направляющую 500.
Качающаяся направляющая 500 и неподвижная направляющая 600, используемый в данном стандартном газораспределительном механизме, выполнены полностью из синтетической смолы, и, следовательно, для обеспечения достаточной жесткости и надежности направляющей ее соответствующие основные компоненты должны иметь увеличенный размер. Однако при увеличении габаритов компонентов направляющей цепи становится трудно получить компактную конструкцию двигательного отсека E.
Таким образом, в обычной конфигурации (см. публикации патентных заявок Японии №№2006-2810, 2003-130156, 2002-266964 и т.д.) направляющую цепи снабжают направляющим башмаком, который направляет перемещающуюся цепь, скользя по ней, и пластиной, которая усиливает направляющий башмак в направлении движения цепи; на задней поверхности направляющей поверхности направляющего башмака выполняют узкий паз, в который можно вставлять данную пластину снизу, и в данный паз вставляют жесткую и прочную пластину. За счет этого повышаются прочность, жесткость и надежность направляющей цепи при уменьшении объема занимаемого ей пространства.
Направляющий башмак таких обычных направляющих цепи изготовляют из пластмассы, обладающей низкой теплопроводностью, в то время как пластину изготавливают из металла, теплопроводность которого высока. Таким образом, лишь небольшое количество тепла, генерируемого при скольжении направляющей поверхности башмака по цепи, передается по направляющему башмаку и рассеивается, и, следовательно, тепло может передаваться на пластину со стороны задней поверхности направляющей части башмака.
Конструкция раскрываемых в публикациях патентных заявок Японии №№2006-2810, 2003-130156, 2002-266964 и т.д. обычных направляющих цепи такова, что лишь торцовая поверхность пластины расположена рядом с направляющей поверхностью, и, таким образом, тепло, генерируемое на направляющей поверхности, передается на торцовую поверхность пластины. Далее, боковая поверхность пластины находится в пазе, и, следовательно, рассеивание полученного тепла происходит только с противоположной торцовой стороны пластины. Таким образом, рассеивание тепла, генерируемого на направляющей поверхности, является недостаточным.
Следовательно, направляющая поверхность в течение длительного времени непрерывно находится под воздействием высокой температуры, так что пластик быстро становится мягким и изнашивается, в результате, его сопротивление скольжению повышается, что приводит к выходу из строя.
Тепло также вызывает ухудшение свойств самого пластика, что также приводит к поломке.
Для снижения сопротивления скольжению направляющей поверхности относительно цепи с целью снижения количества тепла, генерируемого в процессе скольжения, на направляющей поверхности направляющей было предложено выполнять канавку, ориентированную в направлении движения цепи (см. патентные заявки Японии №№2010-84882, 2009-299728, H11-44349 и т.д.)
Таким образом, можно считать, что проблемы, вызываемые выделением тепла, могут быть решены с помощью канавки в направлении движения цепи, описываемой в опубликованных патентных заявках Японии №№2010-84882, 2009-299728, H11-44349 и т.д., на направляющей поверхности обычных направляющих цепи, описанной в опубликованных патентных заявках Японии №№2006-2810, 2003-130156, 2002-266964 и т.д.
Однако при конструкции, в которой противодействие прижимающей силе, воздействующей на направляющую поверхность направляющего башмака, обеспечивается вертикально вставляемой пластиной, при выполнении канавки на направляющей поверхности прочность башмака резко снижается.
Например, как показано на Фиг. 11, если глубина D канавки 514, выполненной на направляющей поверхности 511 направляющего башмака 510, больше толщины E от направляющей поверхности 511 до верхней поверхности пластины 520 (дна паза 512), на дне канавки 514 образуется тонкая стенка толщиной C(=E-D). Поскольку прочность направляющего башмака 510 на данном тонком участке уменьшается, толщину E направляющей поверхности необходимо выбирать больше, чем при обычных вариантах исполнения.
Кроме того, как показано на Фиг. 11, если ширина B канавки 514 больше, чем толщина A пластины 520 (т.е. толщины паза 512) или, как показано на Фиг. 12, центральная линия канавки 514 смещена относительно центральной линии пластины 520 (паза 512), или конечная часть канавки 514 в направлении по ширине смещена наружу относительно пластины 520 (паза 512) в направлении по ширине, прижимающая сила, действующая с внешней стороны направляющей поверхности 511, не может эффективно восприниматься находящейся внизу пластиной 520.
Таким образом, отклонение направляющей поверхности 511 по ширине увеличивается, и, следовательно, прочность данного тонкого участка также необходимо повышать, что приводит к дальнейшему увеличению толщины C тонкой части и общей толщины E направляющей поверхности.
Задача настоящего изобретения заключается в решении указанных выше проблем путем создания высокопрочной направляющей цепи простой конструкции, обладающей необходимой прочностью, жесткостью и сроком службы, при этом занимающей небольшое пространство и обеспечивающей пониженное сопротивление скольжению направляющей поверхности относительно цепи, что приводило бы к уменьшению количества тепла, выделяемого в результате скольжения, и соответствующего уменьшения вероятности износа и выхода из строя.
Решение указанных выше проблем в настоящем изобретении достигается путем создания направляющей цепи, содержащей направляющий башмак, который направляет движущуюся цепь, скользя по ней, и пластину, усиливающую направляющий башмак в направлении движения цепи, причем направляющий башмак содержит направляющую поверхность, проходящую в направлении движения цепи, и паз, сформированный на задней стороне направляющей поверхности, в который снизу может быть вставлена пластина, а на направляющей поверхности выполнена канавка, проходящая в направлении движении цепи, причем направляющий башмак содержит область высоких прижимающих усилий в определенных участках длины башмака, а именно, в области точки крепления или точки контакта натягивающего устройства, а также область низких прижимающих усилий на остальном участке длины башмака, и ширина канавки в области высоких прижимающих усилий не меньше нуля и меньше ширины паза.
Далее, решение вышеуказанных проблем в настоящем изобретении достигается с помощью направляющего башмака с пазом, выполненным на задней стороне направляющей поверхности в направлении движения цепи, в который снизу может быть вставлена пластина, а на направляющей поверхности выполнена канавка в направлении движения цепи, причем направляющий башмак содержит область высоких прижимающих усилий на определенном участке длины башмака, а именно, в области точки крепления или точки контакта натягивающего устройства, а также область низких прижимающих усилий на остальном участке длины башмака, а ширина канавки в области высоких прижимающих усилий не меньше нуля и меньше ширины паза.
В направляющей цепи по п. 1 формулы изобретения и в направляющем башмаке по п. 6 формулы, паз, в который снизу может быть вставлена пластина, сформирован на задней стороне направляющей поверхности направляющего башмака, причем в области высоких прижимающих усилий ширина канавки, выполненной на направляющей поверхности и проходящей в направлении движения цепи, не меньше нуля и меньше ширины паза. Таким образом, участок малой толщины, образующийся в детали, воспринимающей высокие прижимающие нагрузки, может быть уменьшен, а тот участок в котором отсутствует канавка, выполненная на направляющей поверхности, всегда находится над пластиной в пазу. В результате, пластина может эффективно воспринимать воздействующие прижимающие нагрузки.
Таким образом, снижение прочности направляющего башмака относительно воздействующих прижимающих нагрузок является незначительным, в результате чего устраняется необходимость увеличения размеров направляющей поверхности. В результате, направляющая цепи может занимать небольшое пространство, обеспечивая при этом высокую прочность, жесткость и срок службы. Кроме того, за счет создания канавки на направляющей поверхности обеспечивается снижение сопротивления скольжения данной направляющей поверхности по цепи, что обеспечивает уменьшение
количества тепла, выделяемого в результате трения в процессе скольжения.
Согласно конфигурации, описанной в п. 2 формулы изобретения, глубина канавки меньше половины расстояния от направляющей поверхности до дна паза, и, следовательно, участок малой толщины также уменьшается.
Согласно конфигурации по п. 3 формулы изобретения, канавка и паз выполнены по одной центральной линии в направлении по ширине цепи, вследствие чего над пластиной в пазе с любой стороны пластины по ширине всегда имеется участок, канавка на котором отсутствует. В результате, пластина может воспринимать воздействующие прижимающие нагрузки еще более эффективно.
Кроме того, в данной конфигурации может быть подавлено отклонение направляющей поверхности в одну сторону по ширине, в результате чего удается избегать ситуаций, при которых направляющая поверхность наклоняется, вызывая перекручивание цепи при ее перемещении. Кроме того, обеспечивается компенсация местного аккумулирования тепла вследствие смещения выделения тепла в направлении по ширине, а, следовательно, снижение рабочих характеристики и вероятность выхода из строя направляющего башмака также уменьшаются.
Согласно конфигурации, описанной в п. 4 формулы изобретения, глубина от дна паза до входа в паз на задней поверхности направляющей в области низких прижимающих усилий меньше, чем данная глубина паза в области высоких прижимающих усилий. Таким образом, открытые боковые поверхности пластины, не закрытые стенками паза, в области низких прижимающих усилий можно увеличить, что обеспечит более эффективную теплоотдачу пластины. Это обеспечит дальнейшее уменьшение вероятности ухудшения рабочих характеристик и выхода из строя направляющего башмака.
Согласно конфигурации, описанной в п. 5 формулы изобретения, в области низких прижимающих усилий ширина канавки на направляющей поверхности больше ширины паза. Кроме того, обеспечивается дальнейшее снижение сопротивления скольжения направляющей поверхности по цепи, что обеспечивает уменьшение количества тепла, выделяемого в результате трения в процессе скольжения. Кроме того, поскольку влияние уменьшения прочности направляющего башмака относительно воздействующих прижимающих усилий в области низких прижимающих усилий является незначительной, увеличения размеров направляющей поверхности не требуется, что обеспечивает прочность, жесткость и достаточный срок службы направляющего башмака.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - вид в перспективе пластины направляющей цепи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид в перспективе (с другой стороны) направляющей цепи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3(a) - вид сверху, Фиг. 3(b) - вид сбоку направляющей цепи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 4 - вид в разрезе, показывающий область повышенных прижимающих усилий направляющей цепи согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 5 - вид в разрезе направляющей цепи, показанной на Фиг. 4, во время движения цепи;
Фиг. 6 - вид в разрезе по плоскости I-I на Фиг. 3(b);
Фиг. 7 - вид в перспективе пластины направляющей цепи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 8 - вид в перспективе (с другой стороны) направляющей цепи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 9(a) - вид сверху, Фиг. 9(b) - вид сбоку направляющей цепи согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 10 - иллюстративное изображение обычного газораспределительного механизма двигателя;
Фиг. 11 - вид в разрезе обычной направляющей цепи; и
Фиг. 12 - вид в разрезе еще одной обычной направляющей цепи.
При условии, что направляющая цепи согласно настоящему изобретению содержит направляющий башмак, который направляет движущуюся цепь, скользя по ней, и пластину, прижимающую направляющий башмак в направлении движения цепи, причем: направляющий башмак содержит направляющую поверхность, проходящую в направлении движения цепи, а на задней поверхности направляющей выполнен паз, в которую снизу можно вставлять пластину; направляющая поверхность содержит канавку, проходящую в направлении движения цепи; направляющий башмак включает в себя область высокой прижимающей силы на определенном участке направления движения цепи в области точки крепления или точки контакта натягивающего устройства, и область низкой прижимающей силы на остальном участке цепи; и ширина канавки в области высокой прижимающей силы не меньше нуля и меньше ширины паза, обеспечивается возможность создания износоустойчивой направляющей простой конструкции, обладающей высокой прочностью, жесткостью и долговечностью, и одновременно малогабаритной, у которой сопротивление скольжению направляющей поверхности относительно цепи является пониженным, что приводит к снижению количества тепла, выделяемого при скольжении, и соответствующему уменьшению вероятности износа и выхода из строя, ограничений на конкретные конфигурации не существует.
Далее, до тех пор, пока направляющий башмак согласно настоящему изобретению является башмаком, который содержит паз на задней поверхности, проходящий в направлении движения цепи, в который снизу можно вставлять пластину, причем: направляющая поверхность содержит канавку, проходящую в направлении движения цепи, направляющий башмак содержит область высокой прижимающей силы на определенном участке в направлении движения цепи в области точки крепления или точки контакта натягивающего устройства, и область низкой прижимающей силы на остальном участке, ширина канавки в области высокой прижимающей силы не меньше нуля и меньше ширины паза, не существует каких-либо ограничений по конкретным конфигурациям.
Пластину, предпочтительно, изготавливают из металла, в частности, методом штамповки из стального проката. Однако могут быть выбраны и любые другие обычные материалы и технологии производства, отвечающие предъявляемым требованиям по жесткости, сроку службы пластины, пластичности (формуемости) материала, производственным затратам и т.д.
Направляющий башмак предпочтительно изготавливают из пластмассы, но в некоторых случаях может быть выбран соответствующий обычный материал, отвечающий предъявляемым требованиям по сопротивлению трению, жесткости, сроку службы, пластичности, производственным затратам и т.д.
Первый вариант осуществления
Ниже с помощью прилагаемых чертежей будет описана направляющая 100 цепи (качающаяся направляющая) согласно одному из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 1-6, направляющая 100 цепи содержит направляющий башмак 110, который направляет движущуюся цепь, скользя по ней, и пластину 120, усиливающую направляющий башмак 110 в направлении движения цепи.
Направляющий башмак 110 изготовлен из пластмассы и содержит направляющую поверхность 111, проходящую в направлении движения цепи, и паз 112, выполненный на задней стороне направляющей поверхности 111, в который снизу можно вставлять пластину 120.
На направляющей поверхности 111 по центру выполнена канавка 114, проходящая в направлении движения цепи.
Пластина 120 представляет собой удлиненный элемент, проходящий в направлении движения цепи, имеющий постоянное поперечное сечение и определенную кривизну в направлении движения цепи. Пластину 120 изготовляют посредством штамповки из стального проката и прочно вставляют в паз 112 направляющего башмака 110.
Как показано на Фиг. 4, форму поперечного сечения канавки 114 выбирают таким образом, чтобы ширина B была меньше толщины A пластины 120 (т.е. ширины паза 112), а глубина D канавки 114 была меньше половины толщины E направляющей от направляющей поверхности 111 до верхней части пластины 120 (т.е. до дна паза 112) (C(=E-D)>D).
Кроме того, центральная линия канавки 114 в направлении по ширине должна совпадать с центральной линии пластины 120 (и паза 112).
Таким образом, при формировании канавки 114 не образуется крайне тонкий участок, и, следовательно, удается избежать снижения прочности направляющего башмака 110.
Кроме того, как показано на Фиг. 5, концевые части канавки 114 в направлении по ширине не выходят за пределы пластины 120 (т.е. паза 112). Таким образом, прижимающая сила, воздействующая со стороны направляющей поверхности 111 на части внешней стороны канавки 114, могут эффективно восприниматься пластиной 120 непосредственно под ней, и в результате, отклонение по ширине также подавляется.
В направляющей цепи (качающейся направляющей), например, в направляющей 100 согласно данному варианту выполнения, вблизи одного края направляющей (с левой стороны направляющего башмака 110, как показано на Фиг. 3), как правило, выполнено устройство крепления 117 с крепежным отверстием 113, в которое вставляют поворотный соединительный вал, а в районе противоположного конца (с правой стороны, как показано на Фиг. 3) выполняют устройство контакта 118 с натягивающим устройством.
При направлении цепи направляющей поверхностью 111 направляющего башмака 110 прижимающая сила, возникающая в результате натяжения цепи, в конечном итоге, воспринимается соединительным валом, и прижимающая сила концентрируется в области устройства крепления 117 и в области устройства контакта 118 с натягивающим устройством.
Таким образом, как показано на Фиг. 3, области повышенного прижимающего усилия 115 образуются, соответственно, на определенных участках направляющей в области устройства крепления 117 и в области устройства контакта 118 с натягивающим устройством, а на остальном участке направляющей возникает область пониженного прижимающего усилия.
В данном варианте осуществления, канавку 114 выполняют имеющей одинаковую форму поперечного сечения по всей ее длине, не делая различий между областью высокой прижимающей силы 115 и областью низкой прижимающей силы 116, но при условии выполнения требований по форме поперечного сечения, описанных выше и проиллюстрированных с помощью Фиг. 4, по меньшей мере, в области высокой прижимающей силы 115, требования по форме поперечного сечения не обязательно должны выполняться в области низкой прижимающей силы 116.
Иными словами, в области низкой прижимающей силы 116 ширина B канавки 114 может равняться или быть больше толщины A пластины 120 (т.е. ширины паза 112), глубина D может равняться или быть больше половины толщины E направляющей (C(=E-D)≤D), и центральная линия канавки 114 в направлении по ширине не обязательно должна совпадать с центральной линией пластины 120 (т.е. паза 112).
Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения, глубина от дна паза 112 до входа в паз 112 на задней поверхности направляющей в области низких прижимающих усилий 116 меньше, чем данная глубина паза 112 в области высоких прижимающих усилий 115.
Таким образом, как показано на Фиг. 6, открытые боковые поверхности пластины 120, не закрытые стенками паза 112, можно увеличить, что обеспечит более эффективную теплоотдачу пластины 120.
Далее, неглубокая часть паза 112 в области низких прижимающих усилий 116, и, следовательно, характеристики теплоотдачи могут быть повышены практически без отрицательного воздействия на прочность, жесткость и срок службы направляющего башмака 110.
Далее с помощью прилагаемых чертежей будет описана направляющая 200 цепи (качающаяся направляющая) согласно еще одному из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения.
Как показано на Фиг. 7-9, направляющая 200 цепи содержит направляющий башмак 210, который направляет движущуюся цепь, скользя по ней, и пластину 220, усиливающую направляющий башмак 210 в направлении движения цепи.
Направляющий башмак 210 изготовлен из пластмассы и содержит направляющую поверхность 211, проходящую в направлении движения цепи, и паз 212, выполненный на задней стороне направляющей поверхности 211, в который снизу можно вставлять пластину 220.
На направляющей поверхности 211 по центру выполнена канавка 214, проходящая в направлении движения цепи.
Пластина 220 представляет собой удлиненный элемент, проходящий в направлении движения цепи, имеющий постоянное поперечное сечение и определенную кривизну в направлении движения цепи. Пластину 220 изготавливают посредством штамповки из стального проката и прочно вставляют в паз 212 направляющего башмака 210.
Как показано на Фиг. 7 и 9(a), канавка 214 не выполнена в областях 215 высоких прижимающих усилий, образующихся, соответственно, в определенных областях длины башмака, а именно, в области устройства крепления 217 и в области контакта 218 натягивающего устройства (иными словами, ширина канавки 214 в области высоких прижимающих усилий 215 равна нулю), а выполнена только в области низких прижимающих усилий 216, расположенной между областями высоких прижимающих усилий 215.
Что касается формы поперечного сечения канавки 214 в области низких прижимающих усилий 216, то аналогично обычному способу осуществления, показанному на Фиг. 11, ширина B равна или больше толщины A пластины 220 (т.е. ширины паза 212), а глубина D канавки 214 равна или больше половины толщины E направляющей от направляющей поверхности 211 до верхней части пластины 220 (т.е. до дна паза 212) (C(=E-D)≤D).
Кроме того, центральная линия канавки 214 в направлении по ширине совпадает с центральной линии пластины 220 (и паза 212).
Поскольку канавка 214 не выполнена в области высоких прижимающих усилий 215 (иными словами, поскольку ширина канавки 214 в области высоких прижимающих усилий 215 равна нулю), утонченный участок в области высоких прижимающих усилий 215 не образуется, и, следовательно, снижение прочности и соответствующее увеличение отклонения в направлении по ширине не происходит.
Кроме того, несмотря на то что в области низких прижимающих усилий 216 ширина B канавки 214 равна или больше толщины A пластины 220 (т.е. ширины паза 212), а глубина D равна или больше половины толщины E направляющей (C(=E-D)≤D), общая прочность, жесткость и надежность направляющего башмака 210 не изменяются, и, следовательно, сопротивление скольжению направляющей поверхности 211 относительно цепи может быть значительно уменьшено, что обеспечивает уменьшение количества тепла, выделяемого в результате трения в процессе скольжения.
Следует учесть, что в данном варианте осуществления, несмотря на отсутствие канавки 214 в области высоких прижимающих усилий 215 (иными словами, несмотря на то, что ширина канавки 214 в области высоких прижимающих усилий 215 равна нулю), здесь может быть выполнена непрерывная или прерывистая канавка, ширина B которой меньше толщины A пластины 220 (т.е. ширины паза 212), аналогичная первому варианту осуществления.
Направляющие 100, 200 цепи согласно описанным выше первому и второму вариантам осуществления выполнены в виде качающихся направляющих, установленных с возможностью поворота на поворотном соединительном валу P, но они могут быть выполнены также в виде неподвижных направляющих, закрепленных с помощью нескольких фиксирующих соединительных валов Q.
Кроме того, канавки 114, 214 имеют дугообразную форму поперечного сечения, но они могут иметь любую другую форму поперечного сечения, при условии, что ширина и глубина канавки остаются в рамках объема настоящего изобретения.
Помимо всего прочего, формы, положения, размеры, относительное расположение и т.д. соответствующих компонентов предлагаемых направляющих цепи могут различным образом изменяться.
Кроме того, применение настоящего изобретения не ограничивается областью газораспределительных механизмов двигателя; оно может быть использовано и в различных других областях.
Настоящее изобретение не ограничивается газораспределительным механизмом с цепью; оно может применяться и в газораспределительных механизмах с ремнем, тросом и т.д., широко используемых в различных областях промышленности.