JP2009520932A - チェーン伝動用チェーン - Google Patents

Abstract

本発明は、平行なチェーンピン（５）によって結合されたチェーンリンク（Ａ，Ｂ）を備え、各チェーンリンクは少なくとも１枚のリンクプレートを有しており、前記チェーンピンはピッチ間隔（ｐ；ｐ’）でリンクプレートのための回動軸を形成し、チェーンリンク軸線（１３）は２つの回動軸と垂直に交差しており、前記リンクプレートは、当該リンクプレートの少なくとも一方の端末側部（１６）の方に、ピッチ角（γ）を有するスプロケットホイール（９）の円筒状の支持面（８）上にリンクプレートを支持するためのカム面（１５）を有している、チェーン伝動用のチェーンに関する。本発明によれば、前記カム面は、前記端末側部付近で前記リンク軸線と共に増大する傾斜角（β）を備えた凸状の曲面（２７）内で終端し、前記傾斜角は、少なくとも前記ピッチ角の半分または少なくとも７度まで増大する。

Description

本発明は、請求項１の前文に従ったチェーンに関する。

かかるチェーン伝動用のチェーンは、特許文献１により知られている。
国際公開第０３０９３７００号パンフレット

この既知の伝動装置の不都合な点は、チェーンリンクのカム面をそれが円筒状支持面で支持される前に支持する真直ガイドを、例えばコスト削減のために省くと、カム面のコーナ部での摩耗を招来し得ることである。この摩耗は、チェーンリンクの端部でのカム面の縁部（edge: エッジ）の円筒支持上への衝突によって生じ、そこでは、衝突が材料内部に非常に高いレベルの応力を発生させ得る。

リンクプレートのカム面の摩耗を低減するために、チェーン伝動装置は、請求項１の特徴部分に従っている。リンクプレートと円筒状支持面との衝突箇所で、カム面と円筒状支持面とは平行である。その構造の故に、カム面が最初に円筒状支持面に衝突する領域は、リンクプレートが円筒状支持面に近付くときのリンクプレートのピッチ軸の経路に垂直な線に対して、ゼロから１５度の間の角度を成す領域に制限される。
衝突部位でのカム面に対する接線は、円筒状支持面上の接線に平行であり、このため、カム面上の最初の衝突の位置は、カム面の接線によって定まる。衝突の瞬間、ピン軸線の経路はリンク軸線とだいたい平行であり、リンクプレート上の衝突領域の表面は、リンク軸線に対して、ゼロ（零）から１５度の間の角度を成している。
請求項１に従ったリンクプレートを有することにより、カム面の衝突領域の曲率半径はかなり増大するが、そのことは、カム面がリンクプレートに与える支持を減じることには繋がらず、チェーンの弦状の（コーダル：chordal）動作の増大が回避される。この曲率半径の増大は、ヘッツ（Hertz）の接触応力の大幅な低減をもたらし、その結果、リンクプレートの過大な応力および変形が回避される。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項２に従ったものである。曲率半径をリンクプレートの幅の約１／４から半分にすれば、衝突箇所での半径は隅部半径よりも著しく大きくなり、ヘッツの接触応力は実質的に低減される。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項３に従ったものである。これは、衝突箇所での半径の更なる増大を導き、ヘッツの接触応力の更なる低減をもたらす。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項４に従ったものである。このやり方では、カム面がリンクプレートをその端部で直接に支持し、カム面の凸形状のおかげで、リンクプレートが、円筒状の支持面上で、その角部と衝突することはない。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項５に従ったものである。このやり方では、リンクプレートを製作するのに用いる打ち抜き加工（スタンピング：stamping）工具において鋭い角部が回避され、工具寿命が長くなる。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項６に従ったものである。このやり方では、リンクプレートは非対称に形成され、チェーンリンクがスプロケットホイールに向かって移動する領域でのリンクプレートの支持を改善し、それにより、チェーンリンクがスプロケットホイールから離間するように移動する領域で弦状の動作が生じることは受容される。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項７に従ったものである。これは、スプロケットホイールに近付くとき、ピン軸が真直な経路に従うことを確かなものとする。

或る実施形態によれば、チェーンは請求項８に従ったものである。このやり方では、チェーンリンクが、より安定した方法で支持され得る。

本発明は、図面を用いて幾つかの本発明の実施形態を記述することによって説明される。

図１，２及び３は、スプロケットホイール９と噛み合っているチェーン３を示している。スプロケットホイール９は、スプロケットホイール軸線１０の廻りに回転可能であり、スプロケット歯７を備えている。スプロケットホイール９は、スプロケット歯７の両側に、チェーン３を支持する支持面８を有している。
チェーン３は、内側リンクプレート２を備えている。２枚の内側リンクプレート２の間には、２個のチェーンブッシュ１が在り、内側リンクプレート２とチェーンブッシュ１とは協働して内側リンクを形成している。２つの内側リンクは、チェーンピン５を用いて、２枚の外側リンクプレート４によって連結されており、それにより、内側リンク及び外側リンクプレート４は、ピン軸線６の廻りに回動することができる。２本のピン軸線６の間の距離は、ピッチｐである。
スプロケットホイール９は多数のスプロケット歯７を有しており、これらスプロケット歯は、ピン軸線６がスプロケットホイール９の廻りに位置するときに、ピン軸線６がピッチ円半径Ｒ_ｐｃのピッチ円２０上に在るように、チェーンブッシュ１と係合している。内側リンクプレート２及び外側リンクプレート４は、支持面半径Ｒ_ｓｓを有する支持面８上に支持されている。

スプロケットホイール９がチェーン伝動装置の一部である場合には、ピン軸線６はピン軸線経路１１を辿る。スプロケットホイール９の廻りでは、このピン軸線経路１１はピッチ円２０に従い、２つのスプロケットホイールの間では、ピン軸線６は、チェーン伝動装置内のスプロケットホイールのピッチ円を接続する接線と平行なラインＬに従う。

示された実施形態では、チェーン３は、チェーンブッシュ１の単一のラインで形成されているが、２本または３本のチェーンブッシュ１のラインでも製作可能であることは、当業者にとって明白であろう。かかるチェーンは、２重チェーン及び３重チェーンとして知られており、スプロケットホイール９は、それに応じて設計される。これらタイプのチェーンについて、真っ直ぐなラインでチェーン３に捩りを伴うことなくチェーンリンクを維持し、また、チェーンピン５に生じる応力を制限するために、リンクプレート２及び４は、チェーンブッシュ１の両側の支持面８によって支持される。

図４は、リンクプレート１２の外周形状を示している。このリンクプレート１２は、内側リンクプレート２として、或いは外側リンクプレート４として、用いることができ、ピン軸線６と交差するチェーンリンク軸線１３をその長手方向に有している。
リンクプレート１２は、長手側部１４の端部にカム面１５を有している。リンクプレート１２の端部近傍では、リンクプレート１２のカム面１５がスプロケットホイール９の支持面８上に支持されているときに（以下を参照）、ピン軸線６がだいたい真っ直ぐな経路を辿るように、カム面１５はチェーンリンク軸線１３とだいたい平行である。
リンクプレート１２は端末側部１６で終端し、カム面１５と端末側部１６との間の角部（コーナ：corner）は、隅部（フィレット：fillet）半径Ｒ_ｆと当該隅部半径の中心２３とを伴った隅部によって丸みが付けられている。
示された実施形態では、リンクプレート１２の４つの角部は全てカム面１５を有している。しかしながら、チェーン３が、２つのスプロケットホイールを備えたチェーン伝動装置に用いられる場合には、一方の長手側部１４についてのみ両端にカム面１５を設けることが可能であり、また、チェーン３が一方向のみに移動する場合には、１つのカム面１５で十分であろう。

開示された実施形態のリンクプレート１２は、当該リンクプレート１２の製作方法の結果としての隅部半径Ｒ_ｆを有している。リンクプレート１２が押し抜き型（ポンチ型：punching die）を用いて押し抜き（ポンチ：punch）加工されている場合には、隅部半径Ｒ_ｆはこの工具に生じる摩耗を決定づけることになる。実用的には、隅部半径Ｒ_ｆは、約０．５から１．５ｍｍであるかも知れない。図４は、隅部半径Ｒ_ｆが１．５ｍｍでピッチが８ｍｍのリンクプレート１２を示している。

図５は、チェーンリンク１２を備えたチェーン３がどのようにスプロケットホイール９に接しているかを詳細に示している。図５は、図における左側に示されているリンクプレート４を備えたチェーンリンクＡが、スプロケットホイール９に向かう方向Ｖに移動している状態を示している。
スプロケットホイール９から離れて行く側、つまりトレーリング（trailing）側では、チェーンリンクＡは、スプロケットホイール９に束縛されていないチェーンリンクに連結されている。一方、リーディング（leading）側では、チェーンリンクＡは、内側リンクプレート２によってチェーンリンクＢに連結されている。チェーンリンクＢのカム面１５は支持面８によって支持され、その結果、リーディング側のピン軸線６が略ピッチ円２０上の位置Ｐ３に在る。

方向Ｖにおける動作中、チェーンリンクＢのリーディング側のピン軸線６は、曲線１９に沿ったピッチ円２０にだいたい従ってきた。曲線１９は、チェーン３によって連結される２つのスプロケットホイールのピッチ円に対する接線Ｌがピッチ円２０上でほぼ終端する箇所である接点Ｐ２で始まっている。チェーン３の張力により、チェーンリンクＡのリーディング側の回動軸線６でもあるチェーンリンクＢのトレーリング側の回動軸線６は、支持面８の方向における接線Ｌから曲線１７に従ってきた。
チェーンリンクＢのリーディング側のピン６とトレーリング側のピン６とで上下方向位置が同じであることにより、曲線１７は曲線１９と平行であり、このことは、チェーンリンクプレート４のカム面１５が衝突点Ｓで支持面に接触するまで、チェーンリンクＡを支持面８に向かって移動せしめる。そのとき、チェーンリンクＡとＢの共通の回動軸線６は位置Ｐ１に在る。
チェーンリンクＡとＢが方向Ｖにおいて更に移動するとき、前記共通の軸線６は、曲線１８に沿って、ピッチ円に接する線Ｌに向かって移動する。曲線１８はピッチ円２０とだいたい平行である。支持面８上でのリンクプレートのカム面１５の支持は、２つのスプロケットホイール間でチェーン３の線Ｌに垂直な弦状の動作を制限し、この場合には、スプロケットホイール９に近接した最大の弦状の動作は、弦状のストローク（コーダルストローク：chordal stroke）ａで示されている。
カム面１５の形状は、ピン軸線６の経路１８及び１９に影響を及ぼしており、その結果、スプロケットホイール９の廻りを移動する際に線Ｌに沿ったピン軸線６の速度を一定に維持するために、ピン軸線６の経路１８及び１９はピッチ円２０とは僅かに異なっている、ことが明白であろう。このことは、国際公開第０３０９３７００号（特許文献１）に開示されている。

支持面８上の衝突点Ｓは、スプロケットホイール軸線１０からの半径２１を有し、接点Ｐ２は、前記スプロケットホイール軸線１０からの半径２２を有している。半径２１と半径２２は或る角度α_１を形成している。衝突点Ｓは、チェーンリンク上で、チェーンリンクの表面に対する垂線２５を有している。垂線２５は、チェーンリンク軸線１３に垂直な線２４と角度α_２を形成する。
隅（フィレット）部の表面上で衝突が起こるとき、隅部（フィレット）半径の中心２３は垂線２５上に在る。衝突の瞬間はチェーンリンク軸線１３が半径２２に対してだいたい垂直であるという状況に起因して、角度α_１と角度α_２とはだいたい等しい。
スプロケットホイール９の廻りに噛み合うチェーンリンクの数をｚとすれば、ピッチ角度γは、３６０度をｚで割った値に等しい。角度α_１はピッチ角γの半分よりも小さく、また、殆どの場合、角度α_１は７度から１２度よりも小さいようである。

隅部半径Ｒ_ｆは、好ましくは、弦状のストロークａを小さくするために、リンクプレート１２の端末側部１６に向かってできるだけ大きいカム面１５を有するように、できるだけ小さい。
しかしながら、隅部半径Ｒ_ｆが小さければ小さいほど、衝突点Ｓでのヘッツの接触応力は大きくなり、チェーン３の速度がより高い場合あるいは軸方向のチェーン力がより大きい場合に、リンクプレートの塑性変形や摩耗が生じるかも知れない。かかる変形や摩耗は、騒音や振動の増大およびチェーン伝動の早期寿命を招き、回避されなければならない。
塑性変形が生じる危険性を低減するために、衝突点Ｓでの半径は増大させられる。ヘッツの接触応力は、半径の平方根の逆数に比例する。従って、変形および摩耗は、接触箇所での半径の限られた増大でも、顕著に低減される。増大した半径は角度α_１を含む角度にわたって適用されなければならないが、カム面１５の減少が制限されたり弦状のストロークａの増大が困難になるほど、もっと大きくする必要はない。

図６は、リンクプレート２６の外側周縁が、リンクプレート１２と比べて追加的な曲線を有している、本発明の或る実施形態を示している。端末側部１６に向かってチェーンリンク軸線１３とだいたい平行なカム面１５は、曲率半径Ｒ_ｃを有する曲線２７を形成し、この曲線２７の端末部で、カム面が、隅部半径Ｒ_ｆを有する隅部として、リンクプレート２６の端末側部１６に向かって終端する。
曲線２７は、カム面１５と接しており、チェーンリンク軸線１３と共に増大する角度を形成し、傾斜角βを有している。傾斜角βの最大値はピッチ角γの約半分であり、一般には７度よりも大きい。
チェーンリンク軸線１３に垂直な方向において、ピン軸線６からカム面１５の表面までの距離は、距離ｄである。好ましくは、曲率半径Ｒ_ｃは、距離ｄの半分に等しいか又は半分よりも大きくて、隅部半径Ｒ_ｆよりもかなり大きい。こうすることにより、ヘッツの接触応力は許容可能なものとなる。本実施形態では、曲線２７は、半径Ｒｃの円の一部として示されている。少なくとも曲がり半径Ｒ_ｃ以上の曲率半径を有する限り、曲線が他の形状を呈することも可能である。

図７は、図５と同じように、支持面８上におけるチェーンリンクＡの衝突の瞬間を示しており、この場合、チェーン３は図６に示されたようなリンクプレート２６を有している。衝突点Ｓでの表面に対する垂線２５は、チェーンリンク軸線１３に対する垂線と一緒に角度α_２を成している。この角度が角度βよりも小さいので、衝突点Ｓでの表面は半径Ｒｃを有し、また、隅部半径２３の中心は、垂線２５に関してリンクの端部１６に近付く側に在る。衝突点Ｓでの半径Ｒ_ｃは、衝突点Ｓでの高いヘッツ接触応力を回避するに十分である。角度βが制限されていることにより、弦状のストロークａは増大し難い。

図８は、本発明の或る実施形態を示しており、この場合、リンクプレート２８の外側周縁が、図６の実施形態における場合と同じようにリンクプレート１２と比べて追加的な曲線を有しており、また、曲線２７をリンクの端末側部１６に接続する隅部はない。隅部を無くすることは、例えば、リンクプレート２８の長手端部および側端部を、逐次的（シーケンシャル：sequential）な押し抜き加工など、当業者に既知の適用工程（プロセス：process）に従って、リンクプレート２８が製作される場合に可能である。かかるプロセスは製作コストを僅かに上昇させるかも知れないが、弦状のストロークａを更に減少せしめるという利点がある。
図９は、支持面８上におけるチェーンリンクＡの衝突の瞬間を示しており、この場合、チェーン３は図８に示されたようなリンクプレート２８を有している。隅部が無いことで、弦状のストロークａは、衝突点Ｓで類似した半径Ｒ_ｃを有している図７に示された弦状のストロークに比べて減少している。

図１０は、リンクプレート２９の外側周縁が、リンクプレート２６における場合のように、隅部で終端するＲ_ｃと等しいか又はＲ_ｃよりも大きい半径を備えた追加的な曲線を有している、本発明の或る実施形態を示している。弦状のストロークを減少させるために、リンクプレート２９は、当該リンクプレート２９のリーディング側３０で長さを増したカム面１５を有し、トレーリング側３１では長さを減じたカム面１５を有している。このことは、リンクプレート２９が非対称であることを意味している。
リンクプレート２９が非対称である結果、弦状のストロークａは一方の移動方向Ｖにおいてのみ減少し、反対の移動方向においては、チェーンは、僅かに増大するがカム面１５が無いチェーン伝動の弦状のストロークよりも実質的には小さい弦状のストロークを有する。
スプロケットホイールが一方向にのみ回転する場合には、このより強い弦状の移動は、チェーンリンクがスプロケットホイールから離間し、また、衝突が全く起こらないチェーン伝動の一部である。そのような場合、チェーンの張力は低く、より強い弦状の移動は、騒音や許容できない摩耗や振動の顕著な増大を招くことはない。

図４，６，８及び１０を参照して、前述のリンクプレート１２，２６，２８及び２９においては、端末側部１６は、半径Ｒ_１で曲がるチェーンリンク軸線１３の近くにあり、この半径Ｒ_１に対する接線が、チェーンリンク軸線１３に対する垂線２４と、ピッチ角γの半分に等しい角度を形成するように、長手側部１４に向かって連続している。前記接線の方向は、図１０において線３２で表示されている。半径Ｒ_１は、ピッチｐの半分よりも僅かに小さい。
このようにして、チェーンリンク軸線１３の近辺ではリンクプレート間に間隙があり、リンクプレート１２，２６，２８は、スプロケットホイール９の廻りに位置するときには互いに接触しない。
リンクプレート２９についてもこれと同様の結果を得るために、リーディング側部３０は、垂線２４と、ピッチ角γの半分よりも小さい追加の角度δを形成し、また、トレーリング側部３１は、垂線２４と、ピッチ角γの半分よりも大きい追加の角度δを形成している。
カム面１５の付近では、リーディング側部３０は、図６に示されたと同様に、半径Ｒ_ｆ及び曲線２７を有するフィレットを伴って終端している。また、カム面１５の付近では、トレーリング側部３１は、半径Ｒ_ｆを有するフィレットを伴って終端するが、チェーンは方向Ｖにおいてのみ移動するので、曲線２７は必要がない。
図１１は、支持面８上におけるチェーンリンクＡの衝突の瞬間を示しており、この場合、チェーン３は図１０に示されたようなリンクプレート２９を有している。非対称性のために、弦状のストロークａは、衝突点Ｓで類似した半径Ｒ_ｃを有している図７に示された弦状のストロークに比べて更に減少している。

図１２は、本発明の更なる実施形態を示している。非対称なリンクプレート３３は、前述の実施形態のピッチｐに、リンクプレート２６ｐのピッチに略等しい追加的な長さを加えた長さのピッチｐ’と同じ幅とを有する点を除いては、リンクプレート２６とだいたい同様であり、その結果、半分の数のチェーンリンク及び同じスプロケットホイール９を用いていながら、チェーンの最大の伝達力はだいたい等しい。
また、スプロケットホイール９の支持面８及びスプロケット歯７の数はだいたい同じであり、１歯おきに用いられるだけである。歯の数を低減したスプロケットホイールを用いても、同様の効果が得られる。
リーディング側部３０とリーディング側のピン軸線６との間の距離も、リンクプレート２６ｐのピッチと共に増大している。トレーリング側部３１とトレーリング側のピン軸線６との間の距離には、変化はない。カム面１５は、曲線２７と半径Ｒ_ｆの隅部内で、リーディング側部３０に向かって終端し、フィレット部Ｒ_ｆと共にトレーリング側部３１に向かって終端している。
図１３は、図２で説明されたように形造られたリンクプレート３３を備えたチェーン３を示している。非対称形のリンクプレート３３を用いたことにより、弦状のストロークａは小さく、それにより、弦状のストローク，摩耗，騒音および振動を増大させることなく、チェーンピン６及びチェーンブッシュ１の数を減らして、コストを低減することが可能である。

議論された実施形態では、スプロケット歯７を備えたスプロケットホイール９が示されている。スプロケットホイール上の弦状の動作を低減するためには、支持面８のみが重要であることは、明白であろう。ホイールが歯を備えないガイドホイールとして用いられる場合には、支持面８とチェーンリンク上のカム面１５とを利用して、同様の弦状の動作の低減が得られる。

以上の実施形態は、ブッシュチェーンの例を用いて本発明を説明している。スプロケットホイール上の円筒支持と協働するリンクプレートの設計が、例えば、ローラチェーン，フレヤー（Fleyer）チェーン及びガル（Gall）チェーンなど、他のタイプのチェーンに用いることができ、また、歯を備えないスプロケット、或いは単一の内側リンクプレートと２つの外側リンクプレートとを有するスプロケットと共に働くチェーンに用いることもできる。

チェーンを備えたスプロケットホイールを示す断面図である。 図１のスプロケットホイール及びチェーンを示す側面図である。 図１及び図２のスプロケットホイール及びチェーンを示す部分平面図である。 チェーンリンクの実施形態の外形輪郭を示す図である。 図４のチェーンリンクを有するチェーンを備えたスプロケットホイールを示す模式的な側面図である。 本発明に係るチェーンリンクの第１の実施形態の外形輪郭を示す図である。 図６のチェーンリンクを有するチェーンを備えたスプロケットホイールを示す模式的な側面図である。 本発明に係るチェーンリンクの第２の実施形態の外形輪郭を示す図である。 図８のチェーンリンクを有するチェーンを備えたスプロケットホイールを示す模式的な側面図である。 本発明に係るチェーンリンクの第３の実施形態の外形輪郭を示す図である。 図１０のチェーンリンクを有するチェーンを備えたスプロケットホイールを示す模式的な側面図である。 本発明に係るチェーンリンクの第４の実施形態の外形輪郭を示す図である。 図１２のチェーンリンクを有するチェーンを備えたスプロケットホイールを示す模式的な側面図である。

Claims (8)

1. 平行なチェーンピン（５）によって結合されたチェーンリンク（Ａ，Ｂ）を備え、各チェーンリンクは少なくとも１枚のリンクプレート（２，４；１２；２６；２８；２９；３３）を有しており、前記チェーンピンはピッチ間隔（ｐ；ｐ’）でリンクプレートのための回動軸を形成し、チェーンリンク軸線（１３）は２つの回動軸と垂直に交差しており、前記リンクプレートは、当該リンクプレートの少なくとも一方の端末側部（１６）の方に、ピッチ角（γ）を有するスプロケットホイール（９）の円筒状の支持面（８）上にリンクプレートを支持するためのカム面（１５）を有している、チェーン伝動用のチェーンであって、
   前記カム面（１５）は、前記端末側部（１６）付近で前記リンク軸線と共に増大する傾斜角（β）を備えた凸状の曲面（２７）内で終端し、前記傾斜角は、少なくとも前記ピッチ角（γ）の半分または少なくとも７度まで増大する、ことを特徴とするチェーン。
2. 請求項１に記載のチェーンであって、
   前記凸状の曲面（２７）は、前記チェーンリンク軸線（１３）から前記カム面（１５）に至る距離（ｄ）の半分に等しいか若しくはより大きい曲率半径（Ｒ_ｃ）を有している、ことを特徴とするチェーン。
3. 請求項２に記載のチェーンであって、
   前記曲率半径（Ｒ_ｃ）は、前記チェーンリンク軸線（１３）から前記カム面（１５）に至る距離（ｄ）の少なくとも２倍である、ことを特徴とするチェーン。
4. 請求項１から３の何れか一に記載のチェーンであって、
   前記カム面（１５）は、リンクプレート（１２；２６；２８；２９；３３）の端末側部（１６）を形成する角部の第２区間を備えた角部で終端する、ことを特徴とするチェーン。
5. 請求項１から３の何れか一に記載のチェーンであって、
   前記カム面（１５）は、隅部半径（Ｒ_ｆ）を有する丸みが付けられた角部で終端し、前記隅部半径は、好ましくは、少なくとも０．５−１．５ｍｍである、ことを特徴とするチェーン。
6. 請求項１から５の何れか一に記載のチェーンであって、
   異なる回動軸（６）に近いカム面（１５）は、異なる長さを有している、ことを特徴とするチェーン。
7. 請求項１から６の何れか一に記載のチェーンであって、
   前記カム面（１５）は、その長さの一部がチェーンリンク軸線（１３）に平行である、ことを特徴とするチェーン。
8. 各チェーンリンクは、各回動軸（６）付近のチェーンブッシュ（１）によって離間した少なくとも２枚のリンクプレート（１２；２６；２８；２９；３３）を有している、ことを特徴とするチェーン。

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