JP2002340142A

JP2002340142A - ローラチェーン用のスプロケット

Info

Publication number: JP2002340142A
Application number: JP2001149686A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Yamaguchi; 晃尚山口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ローラチェーンのローラの歯底面での転動距
離を減じることにより噛み合いを滑らかとし、低騒音化
を図りうる歯形を有するローラチェーン用のスプロケッ
トを提供する。【解決手段】動力伝達用のローラチェーン用のスプロ
ケットであって、隣合う歯間の歯溝面は、歯の半径方向
外方の歯先曲線部Ｆｓと、この歯先曲線部Ｆｓに連なり
動力伝達用の作用圧力部Ｅｓと、この作用圧力部Ｅｓの
半径方向内端間の歯底部Ｒｓとからなるとともに、歯底
部Ｒｓは、ピッチ円直径からローラ径を減じることによ
り求まる歯底円直径を通る中央部と、この中央部に連続
し、かつ前記歯の根元側に凹むことにより前記中央部に
位置するローラと接触しない凹状面を形成する側部とか
らなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ローラチェーンの
ローラの歯底面での転動距離を減じることにより噛み合
いを滑らかとし、低騒音化を図りうる歯形を有するロー
ラチェーン用のスプロケットに関する。

【０００２】

【従来の技術】動力用のローラチェーンとして、いわゆ
るＪＩＳＢ１８０１で規定する動力用ローラチェーン
とともに、自転車、自動二輪車、自動車用タイミングチ
ェーン、舶用ローラチェーンなど、種々な動力伝達用の
ローラチェーンが用いられているが、そのローラチェー
ンと噛合するスプロケットの歯形として、ＪＩＳを始
め、ＩＳＯ、米国、英国、独国など各国、乃至国際的に
種々な規格が制定されている。

【０００３】例えばＪＩＳＢ１８０１で規定される動
力用のローラチェーンのスプロケット（本明細書におい
て場合によりＪＩＳスプロケットという）も同ＪＩＳに
おいてＳ歯形、Ｕ歯形が規定され、かつＳ歯形の採用を
推奨している。このＳ歯形は、図１に示すように、ピッ
チをＰ、ローラ径をＤｒ、歯数をＮとするとき、ピッチ円直径Ｄｐ＝Ｐ／sin （１８０°／Ｎ）として、図示符号の各寸法について、歯底円直径Ｄｂ＝ＤP −Ｄr Ｒ＝０．５０２５Ｄr ＋０．０３８Ａ＝３５°＋６０°／ＮＢ＝１８°−５６°／Ｎ ac＝０．８Ｄr Ｑ＝０．８Ｄr cos ＡＴ＝０．８Ｄr sin ＡＥ＝cy＝１．３０２５Ｄr ＋０．０３８ xy＝２Ｅsin （Ｂ／２） yz＝Ｄr ｛１．４sin （１７°−６４°／Ｎ）−０．８
sin Ｂ｝Ｇ＝ab＝１．４Ｄr Ｋ＝１．４Ｄr cos （１８０°／Ｎ）Ｖ＝１．４Ｄr sin （１８０°／Ｎ）Ｆ＝Ｄr ｛０．８cos Ｂ＋１．４cos （１７°−６４°
／Ｎ）−１．３０２５｝−０．０３８歯形ピッチＰt ＝aa＝Ｐ｛１＋（２Ｒ−Ｄr ）／ＤP
｝Ｓ＝（Ｐt ／２）cos （１８０°／Ｎ）＋Ｈsin （１８
０°／Ｎ）などと規定されている。

【０００４】なお、歯底円直径Ｄｂ＝Ｄｐ−Ｄｒであ
り、他方、ローラが入る歯底部の半径Ｒは、Ｒ＝０．５
０２５Ｄｒ＋０．０３８であるため、歯溝Ｔｇの歯底半
径Ｒの中心は、歯底中心線上に着座するローラ中心より
も長さ（Ｒ−Ｄｒ／２）の距離を半径方向外側に位置
し、従ってＪＩＳスプロケットの前記歯形ピッチＰt
（ａａ）はチェーンの称呼ピッチＰ（＝正規ピッチＰ）
よりも大となっている。

【０００５】さらに、Ｓ歯形においては、前記半径Ｒの
ｘーｘ’間の歯底部Ｒｓと名付ける部分と、図１左上の
点ｃ、右上の点ｃ’を中心とする半径Ｅ（Ｅ＝ｃｙ＝
１．３０２５Ｄｒ＋０．０３８）の円弧ｘーｙ，ｘ’ー
ｙ’の作用円弧部と、ｙーｚ，ｙ’ーｚ’間の作用直線
部とからなる作用圧力部Ｅｓと名付ける部分と、図示の
点ｂ、ｂ’を中心として前記半径Ｆの歯先曲線部Ｆｓと
名付ける部分とからなり、隣合う歯Ｔｅ間で前記ローラ
チェーンのローラを受け入れる前記歯溝Ｔｇを形成す
る。なお本明細書において、歯底部Ｒｓと、作用圧力部
Ｅｓとの境界をなす前記点ｘを「理論噛み合い位置ｘ」
と名付けることとする。

【０００６】さらに、歯形において、ＪＩＳスプロケッ
トが反時計方向に回転して、ローラチェーンＣＨを駆動
する場合において、歯ＴｅがローラＲａと接して押圧す
る側の歯溝面（歯溝Ｔｇの中心線を境として押圧側に向
く歯溝面）を「押圧側」の歯溝面（乃至，「押圧側」の
作用圧力部Ｅｓなどという）といい、「押圧側」とは反
対の、通常ローラＲａとは接触しない側を「反対側」の
歯溝面という。

【０００７】前記のように、歯底半径ＲがＲ＝０．５０
２５Ｄｒ＋０．０３８であって、ローラ径Ｄｒよりも大
であるため、歯溝Ｔｇに入るローラチェーンのローラ
は、図２に示すごとく、歯溝Ｔｇ内のスプロケットとロ
ーラチェーンとの噛み合い状態に応じた歯底部Ｒｓの自
在の位置に接触点ｐを有して点接触しうる。またローラ
Ｒａと歯溝面とが接触する接触点ｐ（なお各歯において
接触点ｐの区別を要するときには接触点ｐ１、ｐ２・・
・など、末尾に例えば反時計方向に番号を付す。ローラ
Ｒａ、歯Ｔｅ、歯溝Ｔｇなどにおいても同じ）が、作用
圧力部Ｅｓにあるときローラチェーンに伝動力を伝達で
きる。図２の歯溝Ｔｇ１の駆動側の歯溝面、図４の歯溝
Ｔｇ１などに示すように、ローラＲａの前記接触点ｐが
前記「理論噛み合い位置ｘ」（図１）にあるときを「理
論噛み合い状態」と称する。なお、図３の歯溝Ｔｇ１以
外の歯溝Ｔｇ、図４の歯溝Ｔｇ２などに示すように、歯
底部ＲｓにローラＲａが接触して歯底部Ｒｓに接触点ｐ
があるときを「歯底接触状態」と呼称する。

【０００８】なお、スプロケットの静止状態において、
ローラＲａが「歯底接触状態」であるときには、前記歯
底円直径Ｄｂ＝Ｄｐ−Ｄｒであることから、ローラＲａ
の中心Ｃはほぼ直径Ｄｐのピッチ円上に位置する。一
方、スプロケットが起動し回転している伝動状態では、
通常、歯底部Ｒｓはローラチェーンがスプロケットと噛
み合う時に、ローラＲａが初めてスプロケットと衝突す
る衝突面となってローラＲａを受け、ローラＲａに反力
を作用させ、この反力はローラＲａの各両側のリンクプ
レートに作用するチェーン張力とともに力の三角形を形
成し、このようにローラＲａを支持し、力の作用方向を
保持するローラＲａの支持面ともなる。なお、ローラチ
ェーンが伸びた状態では、歯底部Ｒｓを越えて変動する
場合もある。

【０００９】まず、歯底部ＲｓがローラＲａを受ける
「歯底接触状態」としての機能について考える。図２
は、ローラチェーンＣＨがピッチＰが２５．４ｍｍのＪ
ＩＳ８０のチェーンであって、歯数Ｎが１５のＪＩＳス
プロケットを用い、かつ０．２％のびによりピッチＰが
２５．４５ｍｍ（注記：以後、ＪＩＳＢ１８０１にお
いて規定するピッチＰよりも伸びたチェーンのピッチを
表す場合にも、混乱が生じないため、伸び量を考慮する
ことなくピッチＰと表示している）となった場合の０．
２％伸び状態のローラチェーンＣＨとＪＩＳスプロケッ
トとの噛み合いの、「無張力状態」における巻き掛け状
態を示している。

【００１０】また図２は、ＪＩＳスプロケットの縦中心
線ＣＯの上方に第１の歯溝Ｔｇ１を位置させ、前記第１
の歯溝Ｔｇ１内の第１のローラＲａ１と歯溝面とが、前
記「理論噛み合い位置ｘ」の接触点ｐ１に位置するとし
て噛み合い状態を描いている。チェーンのローラ、ブシ
ュ間、ブシュ、ピン間にガタなどがなく、ピンリンクと
ローラリンクとが同心で回動し、かつ無張力、かつ噛み
外れ側においてもカテナリがないと仮定して図示してい
る。図２に示すように、第２のローラＲａ２〜第３のロ
ーラＲａ３までは、歯底部Ｒｓに接触点ｐがある「歯底
接触状態」であり、他の第４のローラＲａ４〜第８のロ
ーラＲａ８は歯溝Ｔｇの「反対側」の作用圧力部Ｅｓに
接触点ｐ４〜接触点ｐ８が位置することが判る。

【００１１】この図２の噛み合い状態をうる手順を次に
説明すると、前記のごとく、スプロケットの縦中心線Ｃ
Ｏの上方に位置する第１の歯溝Ｔｇ１内の第１のローラ
Ｒａ１は、歯溝面と、前記「理論噛み合い位置ｘ」の接
触点ｐ１で接触し位置するとしているため、図４に拡大
して示すごとく、第１のローラＲａ１に関して第１の歯
溝Ｔｇ１の「理論噛み合い位置ｘ」での歯溝面と直角な
前記線分ｃｘ上にローラ半径Ｄｒ／２の位置（ローラＲ
ａの中心Ｃ（Ｃ１）（ローラＲａの中心Ｃにおいて、第
１〜ｎのローラの中心を区別するとき符号１〜ｎを付
す））Ｃ１を取り、その位置Ｃ１から０．２％のびのピ
ッチｐ（２５．４５ｍｍ）の円弧ｒＰ１を隣の第２の歯
溝Ｔｇ２に描く。また歯底部Ｒｓを設定する前記ＪＩＳ
で規定される前記点ａを中心とする半径（Ｒ＝０．５０
２５Ｄr ＋０．０３８）からローラ半径Ｄｒ／２を減じ
た半径（０．００２５Ｄr ＋０．０３８）の円弧ｒａ
（ｒａ２）（図５にさらに拡大して示す）を描き、前記
円弧ｒＰ１と円弧ｒａ２との交点を第２の歯溝Ｔｇ２で
の第２のローラＲａ２の中心Ｃ２としてローラを描く。

【００１２】なお、図５は、図４において前記した半径
（０．００２５Ｄr ＋０．０３８）の円弧ｒａ２を、視
認しうる程度に誇張して、第１のローラＲａ１〜第４の
ローラＲａ４までの噛み合い状態を示している（なお他
の歯溝Ｔｇの円弧ｒａ（ｒａ１、ｒａ３、ｒａ４）も併
示している）。

【００１３】図５に示すごとく、歯溝Ｔｇの弧ｘｘ’内
の接触点ｐで接している第３のローラＲａ３までは、前
記第２のローラＲａ２の中心Ｃ２を中心として描いたピ
ッチＰの円弧ｒＰ２と、第３の歯溝Ｔｇ３における前記
円弧ｒａ３との交点が第３のローラＲａ３の中心Ｃ３と
なるため、前記の通りの手順により位置を設定しうる。

【００１４】しかしながら、歯溝Ｔｇの前記弧ｘｘ’外
の作用圧力部Ｅｓに接触点ｐ４を有する第４のローラＲ
ａ４では、前記中心Ｃ３から描いたピッチＰの前記円弧
ｒＰ３は、第４の歯溝Ｔｇ４での前記半径（０．００２
５Ｄr ＋０．０３８）の円弧ｒａ４とは交差することな
く、前記手順によっては、その中心Ｃ４を設定しえない
こととなる。しかしながら、中心点Ｃ４が前記円弧ｒＰ
３上に位置することは当然であり、かつローラＲａ４が
作用圧力部Ｅｓに接しているのであるから、作用圧力部
Ｅｓを設定する前記ＪＩＳで規定される点ｃ’を中心と
する半径（Ｅ＝cy＝１．３０２５Ｄr ＋０．０３８）か
らローラ半径Ｄｒ／２を減じた半径（０．８０２５Ｄr
＋０．０３８）の円弧ｒｘを描き、円弧ｒｘと円弧ｒＰ
３との交点が第４の歯溝Ｔｇ４での第４のローラＲａ４
の中心Ｃ４となる。かかる手順によって第４のローラＲ
ａ４を描く。

【００１５】即ち、第４のローラＲａ４は、その接触点
ｐ４が「反対側」の作用圧力部Ｅｓの弧ｘ’−ｙ’の領
域に位置する。以後、その中心Ｃ４を中心としてピッチ
Ｐ（２５．４５ｍｍ）の円弧をさらに隣の歯溝Ｔｇに描
くなど、同様に繰り返すことにより各ローラＲａ位置、
接触点ｐの位置を定め、第８のローラＲａ８までの図２
の噛み合い状態図を描きうる。

【００１６】なお図２、４は、０．２％伸びのローラチ
ェーンの噛み合い状態であって、歯溝Ｔｇ２のローラＲ
ａ２が弧ｘｘ’の接触点ｐ２で接している場合を図示し
ているが、図６に示す、チェーン伸びが２％（ピッチｐ
が２５．９ｍｍ）の場合には、前記第１の歯溝Ｔｇ１内
の第１のローラＲａ１が、前記「理論噛み合い位置ｘ」
の接触点ｐ１で歯溝面と接するとしたとき、第２のロー
ラＲａ２〜第８のローラＲａ８の接触点ｐ２〜接触点ｐ
８は、全て「反対側」の作用圧力部Ｅｓの弧ｘ’ｙ’の
領域に位置することとなる。図７はかかる状態での第
１，２のローラＲａ１、Ｒａ２の状態を示し、前記０．
２％時における図４に対応している。

【００１７】このように、チェーン伸びが０．２％の場
合の図２，チェーン伸びが２％の場合の図６から明らか
なように、第１のローラＲａ１が歯溝面とが前記「理論
噛み合い位置ｘ」の接触点ｐ１で接するとしたとき、歯
底部Ｒｓに着座する前記「歯底接触状態」となりうるロ
ーラＲａはチェーンの伸びとともに急減し、換言すると
歯底部Ｒｓが「歯底接触状態」でローラＲａを受ける面
としての機能を発揮してローラＲａと接しうる期間は、
チェーンの伸び寿命において、チェーン伸びが進行しな
い大して長くない期間であるのが推測される。

【００１８】なお、第１のローラＲａ１と歯溝面とが前
記「理論噛み合い位置ｘ」の接触点ｐ１で接すると仮定
せず、歯溝Ｔｇの中央で第１のローラＲａ１が歯底部Ｒ
ｓに接するとともにチェーン重量を見込んでカテナリを
有するとした場合を、伸び０％の正規ピッチのチェーン
について図８に示している。なお、ローラチェーンが伸
びを有するときには、第１のローラＲａを第１の歯溝Ｔ
ｇの中央に位置するときには、「理論噛み合い位置ｘ」
にある場合に比して歯底部Ｒｓから離れるローラＲａの
数は増す。

【００１９】次に「張力状態」での噛み合いをチェーン
伸びが２％の場合を例にとり検討する。前記図６、図７
に示したチェーン伸びが２％（ピッチｐが２５．９ｍ
ｍ）の場合の無張力の噛み合いから、ＪＩＳスプロケッ
トが反時計方向に回転してローラチェーンＣＨを駆動し
ている場合を図９に示している。さらに第１のローラＲ
ａ１，第２のローラＲａ２について、伝動によるローラ
Ｒａの「無張力状態」である図１０の噛み合いから、
「張力状態」に変化した噛み合いを図１１に拡大して示
している。

【００２０】「無張力状態」では、チェーンの伸び率、
第１の歯溝Ｔｇでの第１のローラＲａ１での噛み合い状
態などに応じて各ローラＲａは、図２，図６、図８の状
態を含めて多くの態様を取りうるが、ＪＩＳスプロケッ
トが回転しその回転力をローラチェーンＣＨに伝動する
「張力状態」では、第１のローラＲａ１はまず歯Ｔｅ１
の作用圧力部Ｅｓに位置することが必要となるととも
に、「歯底接触状態」にあった、ある１つのローラＲａ
は、ＪＩＳスプロケットの回転力を受けてローラチェー
ンＣＨを周回させるべく、荷重の作用とともに傾斜角を
有する作用圧力部Ｅｓに沿って半径方向外側に移動しよ
うとし、これに伴い、この１つのローラＲａに連なる他
のローラＲａもそれに伴い移動する。

【００２１】この他のローラＲａは、前記１つのローラ
Ｒａの半径方向外側への移動を抑制するものであり、こ
れによりチェーン張力を発生する。このように、スプロ
ケットと噛み合う複数個のローラＲａが半径方向外側に
前記作用圧力部Ｅｓに移動することにりローラチェーン
ＣＨには前記チェーン張力Ｔを発生することとなる。

【００２２】前記図６，７のチェーン伸びが２％（ピッ
チｐが２５．９ｍｍ）の場合の「無張力状態」の噛み合
いから、「張力状態」へ変化し終わった状態を前記図１
１に示しているが、図１０の「無張力状態」から図１１
の「張力状態」となるには、図６において第２の歯溝Ｔ
ｇ２における「反対側」の作用圧力部Ｅｓに接触点ｐ２
があった「無張力状態」での第２のローラＲａ２が、第
２の歯溝Ｔｇ２の「押圧側」の作用圧力部Ｅｓ、即ち図
１１のｘ２ーｙ２の領域に接触点ｐ２を移動する必要が
ある。かかる移動の間においてはローラＲａは通常、歯
底部Ｒｓを転動しつつこの歯底部Ｒｓにより案内され
る。その変化を模式的に図１２に誇張して示している
が、かかる変化の状態から前記歯底部Ｒｓはその際のロ
ーラＲａの案内面をなしていると言える。

【００２３】このように、前記歯底部Ｒｓは、「無張力
状態」では、歯底部Ｒｓ、又は「反対側」の作用圧力部
Ｅｓに存在したローラＲａに伝動力を伝えるために、そ
のローラＲａが歯溝面を移動するときの案内面を形成す
る案内機能を発揮できる。なお、チェーンが高速回転中
においてはチェーンが遠心力により歯溝Ｔｇの空中を飛
行して作用圧力部Ｅｓに接する場合も想定できるが、本
発明においては、起動時、乃至チェーンが空中飛行しな
い程度の高速回転の範囲において、前記関係が成立する
と考える。

【００２４】かかる案内面としての機能についてさらに
考察するために、ローラ移動について考える。図１２に
換えて各部を略比例尺により示す図１３において、第２
のローラＲａ２の初期のローラ中心点Ｃａ２（同じロー
ラＲａの中心Ｃであっても、位置を区別する場合はａ〜
の英文字を付する）は、「張力状態」となることにより
中心Ｃｂ２をへてＣｃ２に移動する間に、第２のローラ
Ｒａ２の歯溝面との接触点ｐａ２（同じローラＲａの接
触点ｐであっても、位置を区別する場合はａ〜の英文字
を付する）は、接触点ｐｂ２をへて作用圧力部Ｅｓの接
触点ｐｃ２に移動する。

【００２５】このことは、ローラチェーンＣＨの各リン
クを継いで張力を伝える節点（以下ピン中心という）
と、そのピン中心に中心を考えるローラの外周面の移動
量が異なることを意味する。これによりローラＲａが歯
底部Ｒｓを移動するが、この移動は、ローラＲａが前記
ピン中心の動きに同調すべき機構のつながりはない。従
って、ローラ外周面は、ローラ内径面とブシュ及びロー
ラ外周面と歯溝面との間の摩擦力の影響から、そのピン
中心の動きに同期せず遅れる場合もあるなど自由に動く
こともできる。

【００２６】次に「張力状態」での力の釣り合いを考え
る。実際のローラチェーンＣＨにおいては、ピン中心と
ローラ中心Ｃとはピン、ブシュ間の隙間などによって同
心となるとは考ええないが、前記力の三角形を図９の２
％伸びのローラチェーンＣＨの第２のローラＲａ２につ
いて考えると、スプロケットとの噛み合いにより、例え
ば図１４に示すごとく、第２のローラＲａ２の中心Ｃ２
において、その両側に連なるリンクプレートの方向に隣
り合うローラＲａ間で作用する相反する向きの力Ｔ１，
Ｔ２と、歯溝面（この場合作用圧力部Ｅｓ）からの反力
Ｓ２とにより力の三角形を成立させている。

【００２７】しかしながら、前記のように、ピン中心，
ローラ中心Ｃがガタなどにより実際には一致せず、この
場合には、図１５，１６に示すように前記理論式は成立
しないが、実際には、「張力状態」において図１４の状
態と見なしうる位置関係となる。即ち図１５、図１６の
場合を中間状態として、図１４の力の三角形は成立して
いるものと考えられる。このように作用力、摩耗量、滑
面の状況などにより、ピン中心，ローラ中心Ｃは、相応
する「力の三角形」、「力の多角形」を形成すると見な
しうる程度の相対位置関係を取るものと考えられ、以
下、ピン中心をローラＲａの中心Ｃと同じと仮定する。

【００２８】前述の如くローラＲａがピン中心、即ちロ
ーラＲａの中心Ｃ２とともに移動するとすれば、移動中
のローラＲａは、リンクプレート側、及び歯溝面からの
内外の力を受けて歯溝面を移動すると考えられ、歯溝面
での移動ととも騒音と振動とを伴うことが予想できる。

【００２９】さらに、ローラチェーンＣＨとスプロケッ
トとの噛み合いにおける「力の多角形」についてさらに
検討する。図１７は、８０番チェーンのピッチが２５．
４０８ｍｍであるローラチェーンＣＨと、歯数Ｎが１５
のＪＩＳスプロケットとの噛み合い状態を図示し、その
張力分布を力の多角形として図１８に示している。噛み
合い始め部ＳＡに１００の力が作用すると、噛み合い外
れ部ＳＥでは７．１７の力を作用させることにより力の
多角形を成立している。

【００３０】なお噛み外れ側のこの数値は、各部の抵抗
を無視し、幾何学的にのみ求めている。図１７の場合に
おいては、全てのローラＲａは接触点ｐが歯底部Ｒｓ内
の常に一定点に位置する。このため、作用圧力部Ｅｓと
は噛み合わないが図の張力バランス内では噛み合いとし
て成立でき、力の伝達は可能である。ただし、この図の
噛み外れ側に７．１７以上の力が作用すると、接触点ｐ
は歯底中央側に移動する。

【００３１】図１９はピッチが２５．４１２６ｍｍに伸
びたＪＩＳ８０番チェーンであって同様にＪＩＳスプロ
ケットとの噛み合い状態を図示し、その張力分布を力の
多角形として図２０に示している。噛み合い始め部ＳＡ
に１００の力が作用すると、噛み合い外れ部ＳＥでは
１．８７の力を作用させることにより力の多角形を成立
している。図２０においては、全てのローラＲａと歯溝
面との噛み合い位置が前記「理論噛み合い位置ｘ」に全
て位置している。ただし、この図の噛み外れ側に１．８
７以上の力が作用すると、接触点ｐは歯底中央側に移動
する。

【００３２】図２１は、図１９、図２０の場合において
噛み外れ側に４５．２１の力を加えた場合を例示してい
る。噛み外れ側に作用する力の変化により、その加えら
れた力に相当する位置で噛み合い、噛み外れ側の力によ
りその接触点ｐ位置が変化できる。図１９、２１は、例
えば負荷変動による噛み合い側の力と、噛み外れ側の力
との相対比によって、運転中の状況の変化により噛み合
い状態が一定とならない場合が生じることを意味してい
る。

【００３３】伸びたチェーンが噛み合っている場合は、
実際には力の伝達のために、ローラＲａは内外から抵抗
力を受けつつ歯底部Ｒｓにより案内されて移動し作用圧
力部Ｅｓと噛み合う。また作用圧力部ＥｓとローラＲａ
とが噛み合わず歯底部Ｒｓにあるときにも動力を伝達で
き、このとき、ローラ抵抗によってローラチェーンＣＨ
とスプロケットＳＰとは同期して回転しない場合も生じ
ていると考えうる。なお、伸びのない正規ピッチのロー
ラチェーンＣＨにおいて全てのローラＲａを「張力状
態」において「理論噛み合い位置ｘ」で噛み合わせるこ
ともできる。

【００３４】このように歯底曲線はローラを納める場所
でありながら、ローラの移動を案内する案内面をなし、
このためにローラに加わる抵抗によって、鎖車とチェー
ンの回転不一致も伴い、これによって騒音と振動の一因
になっていると推察できる。

【００３５】なお、ローラチェーンＣＨの各部の遊びに
ついて検討する。図２２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、２
％のびの８０番手のローラチェーンＣＨの各部の遊びを
例示し、ブシュとローラＲａとの合計の隙間ｇ１を０．
１８ｍｍ（０．０９ｍｍ×２）、ピンとブシュとの合計
の隙間ｇ２を０．５８ｍｍ（０．５０ｍｍ＋０．０８ｍ
ｍ）、ピンとローラＲａと中心の偏心量ｅ１を０．５０
ｍｍ、ローラＲａ摩耗を直径０．４mmとしている。

【００３６】かかる遊びを有するローラチェーンＣＨが
「無張力状態」で噛み合う状態を図２３で例示し、かつ
「張力状態」での噛み合い状態を図２４に示す。図２
３，２４は前記のようにローラＲａの中心Ｃとピン中心
とが異なるとして図示しているが、図９と対比すると明
らかなように、チェーンの各部のガタ、遊びを考慮する
ことなく検討しても噛み合い状態において実用的に大差
がないことが判る。

【００３７】なお、図２３は、無張力の噛み合いであっ
て、歯溝Ｔｇ１での前記点ｘでのローラＲａとの接触を
出発点として、ブシュはローラＲａの内径面の重力方向
下方で接触し、かつピンはそのブシュの内径面の重力方
向下方で接触するとし、このように歯底部Ｒｓとピン外
径面との間に位置するブシュ，ローラをそれらの間の遊
びを考慮しつつ、妥当な試行錯誤を含めて、各部の接触
点を順次求めることにより描かれる。

【００３８】また張力状態である図２４も、ピンとブシ
ュの摩耗面が互いに接触しているとして、ローラＲａは
作用圧力部Ｅｓで接触し、歯溝Ｔｇ７を噛み合いの出発
点として歯溝Ｔｇ７側から描いている。なお歯溝Ｔｇ７
では、前記「理論噛み合い位置ｘ」よりもややｙ側とな
る位置を噛み合い点と仮定して接触点ｐ７を設定し、前
記点ｃと接触点ｐ７を結ぶ線を描いてこの線上にブシュ
中心があると仮定する。この結果ブシュ外径面とローラ
Ｒａの内径面との接触も前記接触点上になる。なおピン
リンク側はピンとブシュとの接触面を張力状態として順
次、妥当な試行錯誤をしつつ位置決めして描いている。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】前記分析から、特に伸
びたローラチェーンＣＨがスプロケットと噛合する場合
において、力の伝達のためにローラＲａが歯の作用圧力
部と接触するために、歯底曲線内でローラは内外径に抵
抗を受けつつ移動する。

【００４０】又ローラチェーンＣＨとスプロケットのピ
ッチに差異が生じているときには、運転中であってもチ
ェーンの巻付け力 (噛み外れ側の力とも云える )の大き
さによっては、作用圧力部Ｅｓとは無関係に歯底部Ｒｓ
曲線とローラの接触による噛み合いが成立し、例えばバ
ックテンションが変動するときなどでは、その噛み合い
により歯底部Ｒｓに止まることなくローラＲａが移動し
て、ローラチェーンＣＨとスプロケットとの同期回転を
妨げる場合もあり、しかもチェーン伸びの状況に応じ
て、噛み合う全範囲、或いは部分的に、ローラに前記抵
抗を加え得るのである。

【００４１】このように、歯底部Ｒｓは、ローラを納め
るとともに、ローラＲａが半径方向外側へ前記作用圧力
部Ｅｓに移動することによって前記チェーン張力を発生
するに際して、歯底部Ｒｓは、無張力状態では、歯底部
Ｒｓ、又は反対側の作用圧力部Ｅｓに存在したローラＲ
ａを前記作用圧力部Ｅｓに移動するときの案内面を形成
する案内機能を発揮する。

【００４２】またかかるローラＲａ移動は内外の押圧力
を受けて移動するため、騒音と振動の一因になっている
と推察でき、さらに、かかるローラＲａ移動は、起動時
のみならず、チェーン回転中において、１つのローラＲ
ａに着目すると、スプロケットとの噛み合い初めと終わ
りの間でも発生するのであり、かかる移動も騒音と振動
の原因となる。

【００４３】本発明は、ローラチェーンのローラの歯底
面の歯の根元部に凹部を形成してローラと歯溝面との接
触転動距離を減じることにより噛み合いを滑らかとし、
低騒音化、低振動化を図りうる歯形を有する動力伝達用
のローラチェーン用のスプロケットの提供を目的として
いる。

【００４４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、動力
伝達用のローラチェーン用のスプロケットであって、隣
合う歯間の歯溝面は、歯の半径方向外方の歯先曲線部Ｆ
ｓと、この歯先曲線部Ｆｓに連なり動力伝達用の作用圧
力部Ｅｓと、この作用圧力部Ｅｓの半径方向内端間の歯
底部Ｒｓとからなるとともに、歯底部Ｒｓは、ピッチ円
直径からローラ径を減じることにより求まる歯底円直径
を通る中央部と、この中央部に連続し、かつ前記歯の根
元側に凹むことにより前記中央部に位置するローラと接
触しない凹状面を形成する側部とからなることを特徴と
するスプロケットである。

【００４５】請求項２の発明は、前記凹状面が、半径Ｒ
が０．５０２５Ｄr ＋０．０３８（Ｄｒはローラ径）の
円弧よりも前記歯の根元側に凹むことを特徴とし、かつ
請求項３の発明は、前記歯底部Ｒｓが、前記中央部が歯
底円直径で連なる小長さの円弧領域を有し、かつ側部の
前記凹状面は、曲面又は折れ面であることを特徴とし、
さらに請求項４の発明は、前記凹状面が、その曲率半径
が前記ローラ径Ｄｒの１／２倍よりも小の円弧状をなす
ことを特徴とする。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図面
に基づき説明する。図２５、図２６は本発明の動力伝達
用のローラチェーン用のスプロケット１（以下スプロケ
ット１という）の歯形を、ローラチェーン２がＪＩＳ１
８０１の８０番であり、かつスプロケット２の歯数Ｎが
１５の場合を例にとり、異なる２つの実施の形態を例示
している。

【００４７】本発明で用いるローラチェーン２は例えば
ＪＩＳ１８０１に規定され、かつスプロケット１は、基
準となる歯形として図１，図２に記載したＪＩＳ１８０
１のＳ歯形を用いるとともに、隣合う歯Ｔｅ間の歯溝面
Ｔｓは、図２５，図２６に示すように、歯底部Ｒｓと、
歯の半径方向外方の歯先曲線部Ｆｓと、その間の伝動力
伝達用の作用圧力部Ｅｓとを連続させており、かつ図２
５，図２６の歯形は、前記歯底部Ｒｓを前記ＪＩＳ１８
０１の歯底部Ｒｓと違える２つの形態を示している（な
お、歯底部としていずれも同符号Ｒｓを用いている）。

【００４８】前記作用圧力部Ｅｓは、図１のＪＩＳスプ
ロケットと同じく、点ｃ、ｃ’を中心とする半径Ｅ（Ｅ
＝ｃｙ＝１．３０２５Ｄｒ＋０．０３８）の前記理論噛
み合い位置ｘと点ｙ間の弧ｘ−ｙ，ｘ’ーｙ’と、点ｙ
と点ｚ間の直線範囲ｘ−ｙ，ｙ’ーｚ’とからなる動力
伝達用の領域をいい、かつ歯先曲線部Ｆｓとは、作用圧
力部Ｅｓの半径方向外端に滑らかに連なり図示の点ｂ、
ｂ’を中心として図１について前記した半径Ｆの円弧の
逃げとなる領域をいう。

【００４９】他方、ＪＩＳ−Ｓ歯形では全体が半径Ｒ＝
０．５０２５Ｄr ＋０．０３８の円弧であったｘーｘ’
間の弧領域である歯底部Ｒｓについて、本発明の歯底部
Ｒｓにおいては、ピッチ円直径Ｄｐからローラ径Ｄｒを
減じることにより求まる歯底円直径を通る中央部４と、
この中央部４に連続し、かつ前記歯の根元側に凹むこと
により前記中央部４に位置するローラと接触しない凹状
面１０を形成する側部６とからなる。

【００５０】又前記中央部４は、図２５、図２６に示す
ように、歯底円直径Ｄｂで連続する小長さの円弧領域と
することも、いわゆる実質的に一点と考えうる程度の微
少長さ領域として形成することもできるが、好ましくは
前記作用圧力部Ｅｓ内端の点ｘ、ｘ’間でローラＲａが
転動しうる程度の遊びの長さ（例えば８０番チェーンで
は０．０６〜０．２ｍｍ程度）を少なくとも有するのが
好ましく、かつ変動量、摩耗による転動量の増加などを
考慮して、前記遊びの長さの１．０〜５０倍程度がよ
く、乃至チェーンピッチなどの仕様に応じてピッチの
０．００２〜０．４倍程度、好ましくは０．０５〜０．
２倍程度に設定する。

【００５１】また歯底部Ｒｓは、図２５に示す場合に
は、作用圧力部Ｅｓの半径Ｅを歯底に向かって延長し、
その延長線と、歯底円直径Ｄｂとした前記中央部４の円
弧部との交点ｅｘ、ｅ’ｘ’を基準として、前記ｅｘ−
ｅ’ｘ’間の中央部４と、ｅｘ−ｘ，ｅ’ｘ’−ｘ’間
の側部６とによって、Ｒ＝０．５０２５Ｄr ＋０．０３
８（Ｄｒはローラ径）の半径がなす円弧よりも歯溝面Ｔ
ｓが前記歯の根元側に凹みローラＲａと接触しない折れ
面からなる凹状面１０を具える。

【００５２】さらに図２６の場合には、中央部４の両端
と、作用圧力部Ｅｓの内端の点ｘ、ｘ’とを曲率半径
（又は直線部分との組合せ）により、全体として前記ロ
ーラ径Ｄｒの１／２倍（好ましくは１／３倍）よりも
小、かつ０．５ｍｍ以上の円弧状面で連結することによ
り、中央部４と側部６とは協動して凹状面１０を形成し
ている。なおこのとき、作用圧力部Ｅｓをやや下方に延
長しておくこともできる。さらに、好ましくは曲率半径
を前記ローラ径の０．２５倍（Ｄｒ／４）とすることも
でき、ローラＲａとの接触を確実に防止するとともに凹
状面１０での汚れの堆積を防ぎかつ潤滑材の保持に役立
てる。

【００５３】さらに、中央部４の両側を、実質的にロー
ラＲａと接しない程度の大半径の円弧とし、作用圧力部
Ｅｓからの曲線と交差、連結するようにも構成でき、さ
らに凹状面１０は両側非対称とすることもできる。

【００５４】かかる構成とすることによって、従来の例
えばＳ歯形を採用するスプロケットの歯のピッチに比し
て、チェーンのピッチが摩耗とともに増大したときに
も、歯底円直径を通る中央部４と、この中央部４に連続
する側部１０とが、Ｒ＝０．５０２５Ｄr ＋０．０３８
（Ｄｒはローラ径）の半径がなす円弧よりも歯溝面Ｔｓ
が前記歯の根元側に凹みローラと接触しない凹状面１０
を形成するため、（１）半径Ｒ＝０．５０２５Ｄr ＋
０．０３８の円弧であったｘーｘ’間の弧領域である歯
底部Ｒｓを有するＳ歯形に比して、歯底に納まっている
ローラＲａの円弧面に沿う半径方向のせり上がりを減じ
て歯底部Ｒｓと作用圧力部Ｅｓとの間の移動を容易にす
る。

【００５５】（２）歯底部ＲｓからローラＲａに作用す
る反力の発生する機会を減じ、騒音、振動を低減しう
る、などの作用を発揮する。

【００５６】このように、ローラＲａは、歯底円直径を
通る中央部４、作用圧力部Ｅｓとのみ接触でき、しかも
中央部４での移動距離も歯溝の中心線両側の前記遊びの
長さであるから、歯溝面と接することなく作用圧力部Ｅ
ｓに接触できる。因みに、ＪＩＳ８０番では、前記のよ
うに中央部４でのローラＲａの移動距離は、０．０８〜
０．３ｍｍ、通常、０．１ｍｍ程度である。

【００５７】ＪＩＳスプロケットの場合の図１３に対応
させて２％のびのチェーンの第１のローラＲａ１，第２
のローラＲａ２と、歯数Ｎが１５のスプロケット１との
示した前記図２５を例にとり具体的に説明する。図２５
において、第２のローラＲａ２の初期のローラ中心Ｃａ
２が、「張力状態」となることによりＣｂ２をへてＣｃ
２に移動する間に、第２のローラＲａ２の歯溝面との接
触点ｐａ２ー１は、接触点ｐａ２ー２から、中央部４で
の接触点ｐｂ２ー１、ｐｂ２ー２をへて、作用圧力部Ｅ
ｓの接触点ｐｃ２に移動する。

【００５８】この場合において、本発明のスプロケット
１においては、第２のローラＲａ２は、接触点ｐａ２ー
２と中央部４での接触点ｐｂ２ー１との間、及び接触点
ｐｂ２ー２と作用圧力部Ｅｓの接触点ｐｃ２との間にお
いては歯溝面との接触はないか、若しくは極めて少なく
なる。

【００５９】このため、ローラチェーン２の各リンクを
継ぎ張力を伝えるピン中心と、そのピン中心に中心を考
えるローラの外周の移動量が異なるとはいえ、ローラ外
周面の歯溝面との接触を減じるため、ローラ内径面とブ
シュ及びローラ外周面と歯溝面との間の摩擦力、反力の
影響が著減し、その結果、噛み合いが円滑となる。

【００６０】前記ＪＩＳスプロケットによる前記図１
９、図２１に対応させて、図２６の本発明に係る歯形の
スプロケットを用いる場合をそれぞれ図２７、図２９に
記載している。図１９，図２７は、接触点ｐが「理論噛
み合い位置ｘ」に全て存在する場合であり、図２１、図
２９は接触点ｐがＪＩＳスプロケットの歯底部Ｒｓに全
てが存在する場合を示している（図２９では第１のロー
ラＲａ１は「理論噛み合い位置ｘ」にも反力を受けるこ
となく接している）。

【００６１】図１９の場合の張力分布を力の多角形とし
て図２０に示したように、噛み合い始め部ＳＡに１００
の力が作用すると、噛み合い外れ部ＳＥでは１．８７の
力を作用させることにより多角形を成立している。これ
に対応する本発明のスプロケット１を用いた場合にも図
３１に力の三角形を示すように、図２０と実質的に同じ
噛み合いとなる。

【００６２】他方、図２９の場合には、本発明のスプロ
ケット１においては接触点ｐが歯底部Ｒｓの中央部４に
存在するため、その力の三角形は図３０に示す通りとな
る。この図から、図２９の場合には、噛み外れ側の張力
（バック張力に相当）が、１０２．２になるまでは、図
２７の噛み合い状態が維持され、前記値となったときに
図２９の状態となりうる。

【００６３】本発明のスプロケット１においては、ロー
ラＲａと歯溝面とは、歯底部Ｒｓの中央部４の中心部
分、及び／又は作用圧力部Ｅｓで接触し、前記中央部４
は歯底円直径Ｄｂであるから、幾何学的にはチェーンを
押す力は発生しない。従って、図２９に示す、ローラＲ
ａが歯底部Ｒｓから離間する寸前の噛合い状態とするに
は、１０２．２、即ち噛み外れ側にチェーン張力以上の
力が必要になることを意味する。図２１のＪＩＳスプロ
ケットの場合には歯底部Ｒｓにおいてもチェーンを押す
力を発生するが故に、図２１に示すバックテンション４
５．２１によって力の多角形が成立していると推定でき
る。

【００６４】以上の結果、噛み外れ側に図２７に示す
１．８７以上の力が加えられれば、その加わった力はそ
のまま噛み始め側のチェーン張力１００に増加（追加）
され、チェーンを引っ張る力として、加算される側に作
用するのみであるのに対して、ＪＩＳスプロケットのＳ
歯形の歯底曲線の場合には、噛み外れ側に加えられる力
により歯底曲線と接触しているローラが変位し、力の多
角形が変形しやすく、その結果チェーンはスプロケット
と一体で回転（運行）しない場合が生じることがある。
しかしながら、作用圧力部Ｅｓに接触するまでの歯底部
Ｒｓでの移動距離が微小となる本発明の歯形のスプロケ
ット１を用いる場合にはかかる状態を防ぐことができ
る。

【００６５】かかる状態は、２％伸びのローラチェーン
における「無張力状態」を示す図３１，伝動状態、即ち
「張力状態」を示す図３２、及びローラＲａの各場合の
噛み合い状態を示す図３３，図３４から、チェーン伸び
率にかかわらず、同様に成立するのが判る。

【００６６】なお、本発明の動力伝達用のローラチェー
ンには、ブシュをスプロケットと直接噛み合わせるブシ
ュドチェーンを包含する。

【００６７】

【発明の効果】このように、請求項１、２記載の発明で
は、例えばバックテンションが変動するときにも、ロー
ラチェーンとスプロケットとの同期回転を妨げることな
く、かつ歯底部Ｒｓでのローラの接触移動を著減しては
起動時のみならず、チェーン回転中における騒音と振動
を低減できる。

【００６８】また、請求項３記載の発明では、中央部が
歯底円直径で連なる小長さの円弧領域を有し、かつ側部
の前記凹状面は、曲面又は折れ面であることにより、そ
の形成を容易とするとともに、請求項４の発明のよう
に、凹状面の曲率半径を前記ローラ径Ｄｒの１／３倍以
下の円弧状とすることにより、十分な逃げを有する凹状
面を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＪＩＳＢ１８０１で規定される動力用のロー
ラチェーンのスプロケットのＳ歯形を例示する線図であ
る。

【図２】０．２％伸びのローラチェーンのローラと、図
１のスプロケットとの噛み合いを例示する線図である。

【図３】ローラチェーンとスプロケットとの噛み合い状
態を例示する平面図である。

【図４】０．２％伸びのローラチェーンのローラの第
１，２の歯溝Ｔｇでの噛み合い状態を例示する拡大線図
である。

【図５】図４に例示するチェーンの噛み合い状態を誇張
して図示する線図である。

【図６】２％伸びのローラチェーンのローラと、図１の
スプロケットとの噛み合いを例示する線図である。

【図７】２％伸びのローラチェーンのローラの第１，２
の歯溝Ｔｇでの噛み合い状態を例示する拡大線図であ
る。

【図８】伸び０％の正規ピッチのチェーンとスプロケッ
トとの噛み合い状態を例示する線図である。

【図９】２％伸びのローラチェーンのＪＩＳスプロケッ
トが反時計方向に回転することによる噛み合い状態を例
示する線図である。

【図１０】２％伸びのローラチェーンの「無張力状態」
の噛み合いを例示する線図である。

【図１１】２％伸びのローラチェーンの「張力状態」の
噛み合いを例示する線図である。

【図１２】ローラＲａが歯底部Ｒｓを転動する状態を誇
張して例示する線図である。

【図１３】ローラの歯溝面での移動状態を例示する線図
である。

【図１４】チェーンの節点をローラの中心とした場合の
力の三角形を例示する線図である。

【図１５】チェーンの節点がローラの中心ローラとは異
なるとしたときのローラの移動状態での力の三角形を例
示する線図である。

【図１６】チェーンの節点がローラの中心ローラとは異
なるとしたときのローラの他の移動状態での力の三角形
を例示する線図である。

【図１７】ピッチが２５．４０８ｍｍに伸びた８０番ロ
ーラチェーンとスプロケットとの噛み合い状態を例示す
る線図である。

【図１８】図１７の場合の力の多角形を例示する線図で
ある。

【図１９】ピッチが２５．４１３ｍｍに伸びたＪＩＳ８
０番チェーンとスプロケットとの噛み合い状態を例示す
る線図である。

【図２０】図１９の場合の力の多角形を例示する線図で
ある。

【図２１】図１９，２０の噛み合いにおいて４５．２１
の力を噛み外れ側に作用した場合を例示する線図であ
る。

【図２２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は２％伸びのピッチ
のローラチェーンにおける各ガタを例示するとともにロ
ーラ外周摩耗を直径で０．４ｍｍであると仮定した場合
の断面図である。

【図２３】図２２のチェーンの「無張力状態」の噛み合
いを例示する線図である。

【図２４】図２２のチェーンの「張力状態」での噛み合
いを例示する線図である。

【図２５】本発明の実施の１形態を例示する線図であ
る。

【図２６】他の形態を例示する線図である。

【図２７】図２６の本発明に係る歯形のスプロケットを
用いる場合の噛み合い状態を例示する線図である。

【図２８】その力の多角形を例示する線図である。

【図２９】接触点ｐがＪＩＳスプロケットの歯底部Ｒｓ
に全てが存在する場合の噛み合い状態を例示する線図で
ある。

【図３０】その力の多角形を例示する線図である。

【図３１】２％伸びのローラチェーンにおける「無張力
状態」を示す線図である。

【図３２】伝動状態、即ち「張力状態」を例示する線図
である。

【図３３】静止状態でのローラＲａの噛み合い状態を例
示する線図である。

【図３４】伝動状態でのローラＲａの噛み合い状態を例
示する線図である。

【符号の説明】

１スプロケット２動力用のローラチェーン４中央部６側部１０凹状面Ｄｐ歯底円直径Ｅｓ作用圧力部Ｆｓ歯先曲線部Ｒｓ歯底部Ｔｅ歯Ｔｇ歯溝ｐ接触点ｘ理論噛み合い位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動力伝達用のローラチェーン用のスプロケ
ットであって、隣合う歯間の歯溝面は、歯の半径方向外方の歯先曲線部
Ｆｓと、この歯先曲線部Ｆｓに連なり動力伝達用の作用
圧力部Ｅｓと、この作用圧力部Ｅｓの半径方向内端間の
歯底部Ｒｓとからなるとともに、歯底部Ｒｓは、ピッチ円直径からローラ径を減じること
により求まる歯底円直径を通る中央部と、この中央部に
連続し、かつ前記歯の根元側に凹むことにより前記中央
部に位置するローラと接触しない凹状面を形成する側部
とからなることを特徴とするスプロケット。
【請求項２】前記凹状面は、半径Ｒが０．５０２５Ｄr
＋０．０３８（Ｄｒはローラ径）の円弧よりも前記歯の
根元側に凹むことを特徴とする請求項１記載のスプロケ
ット。
【請求項３】歯底部Ｒｓは、前記中央部が歯底円直径で
連なる小長さの円弧領域を有し、かつ側部の前記凹状面
は、曲面又は折れ面であることを特徴とする請求項１又
は２記載のスプロケット。
【請求項４】前記凹状面は、その曲率半径が前記ローラ
径Ｄｒの１／２倍よりも小の円弧状をなすことを特徴と
する請求項１、又は２記載のスプロケット。