JP2006170247A - ガイドリング付きチェーン伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合い噛み外れ時の多角形運動による伝動チェーンの上下動を確実に抑制すると共に、伝動チェーンの速度変動を抑制した低騒音を実現できるガイドリング付きチェーン伝動装置を提供する。
【解決手段】スプロケットのスプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線からスプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともにスプロケット歯の歯底円直径をスプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成され、スプロケットのボス部に、スプロケットの回転中心に対して偏心させた位置に伝動チェーンのコーダルアクションを規制するガイドリングが設けられていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、スプロケットと噛み合って多角形運動する伝動チェーンの上下動を抑制するガイドリング付きチェーン伝動装置に関する。

従来、図６に示すようなチェーン伝動装置５００は、伝動チェーン５１０をＩＳＯ ６０６：１９９４（Ｅ）に規定されている歯形を備えたスプロケット５２０に巻き掛けて動力伝達を行うものであり、ここで用いたスプロケット５２０は、図７に示すように、動力伝達時にローラＲがスプロケット歯５２２の歯底５２２ａで噛み合うため、伝動チェーン５１０に多角形運動を生じる。

そして、このような多角形運動により伝動チェーン５１０に生じた上下動が、スプロケット５２０に噛み合うまでの伝動チェーン５１０に弦振動を誘発し伝動騒音を発生させるという問題があり、また、伝動チェーン５１０の進行方向の速度変動を発生させて、安定した動力伝達を達成することができないという問題があった。

そこで、本出願人は、このような従来の多角形運動による伝動チェーンの上下動を減少させるために、スプロケット本体に周設された多数のスプケット歯が歯底に連続して互いに向き合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備えているとともに、前記スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいスプロケットを有するチェーン伝動装置を開発している（例えば、特願２００３−２７１１０６号明細書参照）。

しかしながら、特願２００３−２７１１０６号明細書に開示された本出願人のチェーン伝動装置は、スプロケットの歯数や回転数などに応じて、あるいは、伝動チェーンの摩耗によるチェーンピッチの変化およびスプロケットとチェーンとの間の摩擦抵抗によって、伝動チェーンとスプロケットとの噛み合い位置や噛み外れ位置が微妙に変位する恐れがあるため、速度変動の抑制および伝動騒音の低減が確実に達成されず、更なる改良の余地があった。

そこで、本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消するものであって、噛み合いおよび噛み外れ時の多角形運動による伝動チェーンの上下動を確実に抑制するとともに円滑な噛み合いおよび噛み外れを達成して、伝動チェーンの速度変動を抑制することによって低騒音を実現できるガイドリング付きチェーン伝動装置を提供することにある。

本請求項１に係る発明は、伝動チェーンがスプロケットに噛み合って動力を伝達するチェーン伝動装置において、前記スプロケットのスプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、前記スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともに、スプロケット歯の歯底円直径を前記スプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成され、前記スプロケットのボス部に、前記スプロケットの回転中心に対して偏心させた位置に前記伝動チェーンのコーダルアクションを規制するガイドリングが設けられていることによって、前記目的を達成するものである。

なお、本発明で意味するところの「コーダルアクション」とは、伝動チェーンがスプロケットに噛み合う際及び噛み外れる際に生じるスプロケットの正多角形運動に伴う伝動チェーンの上下動をいう。

本発明のガイドリング付きチェーン伝動装置は、スプロケットのスプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、前記スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともにスプロケット歯の歯底円直径を前記スプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成されているため、前記スプロケットの回転に伴って先行する伝動チェーンのローラまたはブシュが、噛み合い時にスプロケット歯の歯底に対して直接衝突することなく歯溝内を転動または摺接しながら回転方向前側の歯面から回転方向背面側の歯面へと移動するため、噛み合い時及び噛み外れ時の多角形運動に起因する伝動チェーンの上下動の量を抑制して円滑な噛み合い及び噛み外れと低騒音効果を達成できる。

しかも、スプロケットのボス部に、スプロケットの回転中心に対して偏心させた位置に伝動チェーンのコーダルアクションを規制するガイドリングが設けられていることによって、伝動チェーンの上下動をさらに抑制することができるため、スプロケットの回転速度などの使用条件を変更しても速度変動の抑制および伝動チェーンの伝動騒音を低減することができる。また、スプロケットや伝動チェーンの摩耗などの経時変化に対しても速度変動の抑制および伝動チェーンの伝動騒音の低減効果を長期にわたって得ることができる。さらに、伝動チェーンの高速運転時に伝動チェーンの緩み側に発生するチェーンの連れ回りによる幾何学的な噛み外れ位置との差を抑制することができる。

本発明のガイドリング付きチェーン伝動装置は、スプロケットのスプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、前記スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともにスプロケット歯の歯底円直径を前記スプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成されており、しかも、前記スプロケットのボス部に、前記スプロケットの回転中心に対して偏心させた位置に前記伝動チェーンのコーダルアクションを規制するガイドリングが設けられている。このような構成にしたことによって、噛み合い時および噛み外れ時の多角形運動による伝動チェーンの上下動を確実に抑制するとともに円滑な噛み合いおよび噛み外れを達成して、伝動チェーンの速度変動を抑制した低騒音を実現できる構成となっている。

本発明のガイドリング付きチェーン伝動装置に用いる伝動チェーンについては、ローラチェーンを用いた場合を挙げて開示しているが、スプロケットに噛み合う伝動チェーンであれば、これ以外のブシュチェーン、オフセット形チェーンおよびシールチェーン等、どのような種類のチェーンであっても差し支えない。

また、本発明のガイドリング付きチェーン伝動装置に用いるスプロケットは、スプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、前記スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心（先端）とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともにスプロケット歯の歯底円直径を前記スプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成されて、スプロケットの回転に伴って先行する伝動チェーンのローラまたはブシュが、噛み合い時にスプロケット歯の歯底に対して直接衝突することなく歯溝内を転動または摺接しながら回転方向前面側の歯面から回転方向背面側の歯面へと移動し、後続するローラまたはブシュが回転方向背面側の歯面に噛み合っているときに、先行するローラまたはブシュと回転方向背面側の歯面との噛み合いを解除して伝動チェーンがスプロケットから円滑に噛み外れる構成をしている。

したがって、上記スプロケットの具体的な歯形としては、スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線に対して左右対称にそれぞれ断面略凹状の曲面を形成した歯形、スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線に対して左右対称にそれぞれ相互に略平行な平面を形成した歯形、スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線に対して左右非対称に形成され一方の歯面を断面略凹状の曲面に形成するとともに他方の歯面を本発明のスプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面に形成した歯形等を採用することができる。また、前記歯溝の一部を形成するスプロケット歯の歯底円直径は、伝動チェーンのローラまたはブシュの直径より大きく、伝動チェーンのローラまたはブシュが回転方向前面側の歯面から回転方向背面側の歯面へ移動するに足りる径となっている。

そして、本発明に用いるガイドリングの取り付け位置は、スプロケットのボス部にスプロケットの回転中心に対して偏心させた位置であって、噛込み開始部と噛外れ部においてチェーンに接触してガイドするように設けられているため、走行するチェーンがスプロケットに噛み合い始める時及び噛み外れる時の衝撃が緩和され、噛み合い及び噛み外れ時の衝撃による騒音を抑制することができる。

次に、本発明の一実施例であるガイドリング付きチェーン伝動装置を、図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例であるガイドリング付きチェーン伝動装置の要部説明図であり、図２は、本実施例に用いたスプロケットの歯を拡大した図である。図３は、図２に示すスプロケットの第１の変形例を示した図であり、図４は、図２に示すスプロケットの第２の変形例を示した図であり、図５は、図２に示すスプロケットの第３の変形例を示した図である。

図１乃至図２に示す本発明の第１実施例であるガイドリング付きチェーン伝動装置１００は、多数のローラＲを備えたローラチェーンからなる伝動チェーン１１０と、この伝動チェーン１１０を掛け回す（片方は図示されていないが）一対のスプロケット１２０と、これら一対のスプロケット１２０と伝動チェーン１１０とで規定されるチェーン周回軌道の噛み合い始め領域Ａと噛み外れ領域Ｂにおいて、チェーンのリンクプレートと摺接するように、スプロケットのボス部１２５にスプロケットの回転中心Ｏに対して偏心させた位置Ｇを回転中心とするガイドリング１３０とで構成されている。

ここで、本発明に用いるガイドリングとしては、幾何学的に定められた位置でスプロケットとチェーンの噛み合い及び噛み外れが実現でき、チェーンとガイドリングとの接触時の衝撃を抑え、騒音を低減できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、極薄スチール板で形成された弾性リングを同心状に複数枚重ね合わせた積層リングを用いることが可能である。また、金属製リングと樹脂製リングとを組み合わせた多層リングからなる多層リングを用いることも可能である。

次に、本実施例のガイドリング付きチェーン伝動装置１００の主要な構成要素であって、上記のガイドリングと共に使われることによって、チェーンの上下動を効果的に抑制するスプロケットの形態について、図２乃至図５に基づいて詳しく説明する。

まず、図２に示すスプロケット１２０は、図１に示したスプロケットの一部を拡大したものであり、スプロケット本体１２１に周設された多数のスプロケット歯１２２が歯底１２２ａに連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面１２２ｂと回転方向背面側の歯面１２２ｃとを備えている。

すなわち、図２に示すスプロケット歯１２２は、スプロケット本体１２１の回転中心Ｏとスプロケット歯１２２の中心とを結ぶ仮想基準線Ｘに対してスプロケット歯１２２の回転方向前面側の歯面１２２ｂと回転方向背面側の歯面１２２ｃが左右対称に形成されており、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面１２２ｂと回転方向背面側の歯面１２２ｃは、それぞれ断面略凹状の曲面で形成されている。また、前記歯底１２２ａは、少なくとも１つの歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、回転方向前面側の歯面１２２ｂと回転方向背面側の歯面１２２ｃに滑らかに連続している。

そして、スプロケット本体１２１の回転中心Ｏとスプロケット歯１２２の中心とを結ぶ仮想基準線Ｘからスプロケット歯１２２の回転方向前面側の歯面１２２ｂ及び回転方向背面側の歯面１２２ｃまでの距離が、ピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分での距離Ｌより大きくなっており、図２に示すように、本実施例の歯底円直径ｄｆは、前記スプロケット歯１２２に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆより小さく、ｄｆ＜Ｄｆの関係にある。すなわち、前記歯溝Ｓの一部を形成するスプロケット歯１２２の歯底円弧の半径ｒは、伝動チェーン１１０のローラの半径より大きく、伝動チェーン１１０のローラが回転方向前面側の歯面１２２ｂから回転方向背面側の歯面１２２ｃへ移動するに足りる径となっている。なお、図２の破線は、直径ＤｆのＩＳＯ歯形の歯底円を示している。

なお、本実施例のガイドリング付きチェーン伝動装置１００で採用したスプロケット１２０の変形例として、以下に開示するようなスプロケット２２０、スプロケット３２０、スプロケット４２０があり、これらのいずれを採用しても基本的な作用効果は同じであり、格別の差異はない。

すなわち、図３に示すように、スプロケット２２０は、前述したスプロケット１２０と同様に、スプロケット本体２２１に周設された多数のスプロケット歯２２２が、歯底２２２ａに連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面２２２ｂと回転方向背面側の歯面２２２ｃとを備えているとともに、スプロケット歯２２２には、スプロケット本体２２１の回転中心Ｏとスプロケット歯２２２の中心とを結ぶ仮想基準線Ｘに対してスプロケット歯２２２の回転方向前面側の歯面２２２ｂと回転方向背面側の歯面２２２ｃが左右対称に形成されている。

そして、スプロケット２２０の場合は、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面２２２ｂと回転方向背面側の歯面２２２ｃが、ピッチ円ｐｃより歯先側部分において、それぞれ断面略凸状の曲面で形成され、前記歯底２２２ａが歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成されている。

また、図４に示すように、スプロケット３２０は、前述したスプロケット１２０と同様に、スプロケット本体３２１に周設された多数のスプロケット歯３２２が歯底３２２ａに連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面３２２ｂと回転方向背面側の歯面３２２ｃとを備えているとともに、スプロケット歯３２２には、スプロケット本体３２１の回転中心Ｏとスプロケット歯３２２の中心とを結ぶ仮想基準線Ｘに対してスプロケット歯３２２の回転方向前面側の歯面３２２ｂと回転方向背面側の歯面３２２ｃが左右対称に形成されている。そして、スプロケット３２０の場合は、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面３２２ｂと回転方向背面側の歯面３２２ｃが、ピッチ円ｐｃより歯先側部分において、それぞれ相互に略平行な平面で形成され、前記歯底３２２ａが歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成されている。

さらに、図５に示すように、スプロケット４２０は、前述したスプロケット１２０と同様に、スプロケット本体４２１に周設された多数のスプロケット歯４２２が歯底４２２ａに連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面４２２ｂと回転方向背面側の歯面４２２ｃとを備えている。そして、スプロケット４２０の場合は、スプロケット歯４２２がスプロケット本体４２１の回転中心Ｏとスプロケット歯４２２の中心とを結ぶ仮想基準線Ｘに対してスプロケット歯４２２の回転方向前面側の歯面４２２ｂと回転方向背面側の歯面４２２ｃが左右非対称に形成されている。そして、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面４２２ｂと回転方向背面側の歯面４２２ｃが、回転方向前面側の歯面４２２ｂが断面略凹状の曲面に形成され、回転方向背面側の歯面４２２ｃがＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面で形成され、前記歯底４２２ａが、歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、断面略凹状の曲面に形成された回転方向前面側の歯面４２２ｂおよびＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面に形成された回転方向背面側の歯面４２２ｃに滑らかに連続している。

以上のような本実施例のガイドリング付きチェーン伝動装置では、ガイドリング１３０がチェーン周回軌道の噛み合い噛み外れ領域Ａ，Ｂにおいてのチェーンに対して内周側から摺接するように設けられていることによって、伝動チェーン１１０の上下動を抑制することができるため、スプロケット１２０の回転速度などの使用条件を変更しても速度変動の抑制および伝動チェーン１１０の伝動騒音を低減することができる。また、スプロケット１２０や伝動チェーン１１０の摩耗などの経時変化に対しても速度変動の抑制および伝動チェーン１１０の伝動騒音の低減効果を長期にわたって得ることができる。

そして、噛み外れ領域Ｂにおいて生じがちな噛み外れ位置の変動に起因する伝動チェーン１１０の上下動が規制されるため、高速伝動時などにおいて生じる、通常、チェーンゆるみ側と称するチェーン戻り側におけるチェーン周回軌道のズレ、いわゆる、脱輪現象の恐れを完全に回避することができるなど、その効果は甚大である。

第１実施例のガイドリング付きチェーン伝動装置における要部説明図。 本実施例に用いたスプロケットの歯を拡大した図。 図２に示すスプロケットの第１の変形例を示した図。 図２に示すスプロケットの第２の変形例を示した図。 図２に示すスプロケットの第３の変形例を示した図。 従来のチェーン伝動装置における噛み合い状態を示した図。 従来のスプロケット歯を拡大して示した図。

符号の説明

１００ ・・・ガイドリング付きチェーン伝動装置
１１０ ・・・伝動チェーン
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ ・・・スプロケット
１２１，２２１，３２１，４２１，５２１ ・・・スプロケット本体
１２２，２２２，３２２，４２２，５２２ ・・・スプロケット歯
１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ，４２２ａ，５２２ａ ・・・歯底
１２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂ，４２２ｂ ・・・回転方向前面側の歯面
１２２ｃ，２２２ｃ，３２２ｃ，４２２ｃ ・・・回転方向背面側の歯面
１２５ ・・・ ボス部
１３０ ・・・ ガイドリング
Ａ ・・・ 噛み合い領域
Ｂ ・・・ 噛み外れ領域
Ｓ ・・・ 歯溝
Ｏ ・・・ スプロケットの回転中心
Ｇ ・・・ ガイドリングの回転中心
ｐｃ ・・・ ピッチ円
Ｄｐ ・・・ ピッチ円直径
Ｘ ・・・ 歯の中心線（仮想基準線）
Ｌ ・・・ 距離
ｄｆ ・・・ 歯底円直径
Ｄｆ ・・・ （ＩＳＯ歯形の）歯底円直径
ｒ ・・・ 歯底円弧半径
Ｒ ・・・ ローラ

Claims (1)

1. 伝動チェーンがスプロケットに噛み合って動力を伝達するチェーン伝動装置において、 前記スプロケットのスプロケット歯が、歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備え、前記スプロケットの回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離をピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しくするとともにスプロケット歯の歯底円直径を前記スプロケット歯に対応するＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなるように形成され、
   前記スプロケットのボス部に、前記スプロケットの回転中心に対して偏心させた位置に前記伝動チェーンのコーダルアクションを規制するガイドリングが設けられていることを特徴とするガイドリング付きチェーン伝動装置。

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