JP2010242913A - Chain driving device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、運転時の走行騒音を低減させることができるチェーン駆動装置に関する。 The present invention relates to a chain drive device that can reduce running noise during operation.
ローラチェーンは、ローラを回転自在に装着する前後のブシュを介して左右の内プレートを連結する内リンクと、前後のピンを介して左右の外プレートを連結する外リンクとを交互に屈曲自在に連結して構成されている。ただし、各外リンクの一方のピンは、各内リンクの一方のブシュに回転自在に挿通されている(JIS B 1801)。 The roller chain can bend the inner link that connects the left and right inner plates via the front and rear bushings that rotatably mount the roller, and the outer link that connects the left and right outer plates via the front and rear pins. Concatenated. However, one pin of each outer link is rotatably inserted into one bush of each inner link (JIS B 1801).
一方、このようなローラチェーンの走行騒音を低減させるために、各ローラの外径を中央部から左右両端に向けて漸減させてバレル形の外形形状に形成するとともに、ローラチェーンに組み合わせるスプロケットの歯面をローラに合わせて歯幅方向に凹に湾曲させることが提案されている(特許文献1)。ローラチェーンのローラがスプロケットの歯に噛み合うとき、噛合いの開始時における衝撃力が歯面とローラとの接触面に沿って斜めの分力を生じるため、噛合い時の衝撃力が緩和され、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。 On the other hand, in order to reduce the running noise of such a roller chain, the outer diameter of each roller is gradually reduced from the center toward the left and right ends to form a barrel-shaped outer shape, and the sprocket teeth to be combined with the roller chain It has been proposed that the surface be curved concavely in the tooth width direction according to the roller (Patent Document 1). When the roller of the roller chain meshes with the sprocket teeth, the impact force at the start of meshing produces an oblique component along the contact surface between the tooth surface and the roller, so the impact force during meshing is mitigated, Running noise due to impact sound can be reduced.
かかる従来技術によるときは、バレル形のローラを有するローラチェーン用のスプロケットは、歯面の創成加工が容易でなく、生産性がよくないという問題が避けられない。スプロケットの歯面は、バレル形のローラに適合させるために、歯幅方向に凹に湾曲させて形成する必要があるからである。 When such a conventional technique is used, a sprocket for a roller chain having a barrel-shaped roller cannot avoid the problem that tooth surface creation is not easy and productivity is not good. This is because the tooth surface of the sprocket needs to be formed to be concavely curved in the tooth width direction in order to fit the barrel-shaped roller.
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ローラチェーンのローラを鼓形に形成することによって、走行騒音を低減させるとともに、スプロケットの生産性の問題を簡単に解決することができるチェーン駆動装置を提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to reduce the running noise and easily solve the problem of sprocket productivity by forming the rollers of the roller chain into a drum shape. The object is to provide a chain drive.
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、ローラチェーンと、ローラチェーンを巻き掛けるスプロケットとを備えてなり、ローラチェーンのローラは、中央部から両端に向けて外径を一様に増加させて左右対称の鼓形に形成し、スプロケットは、歯底の断面形状を歯幅方向の中央部から左右両面に向けて軸心からの距離を一様に減少させて左右対称の山形に形成してローラに適合させることをその要旨とする。 In order to achieve the above object, the configuration of the present invention includes a roller chain and a sprocket around which the roller chain is wound, and the roller of the roller chain increases the outer diameter uniformly from the central portion toward both ends. The sprocket is formed into a symmetrical mountain shape by uniformly reducing the distance from the axial center from the center in the tooth width direction to both the left and right sides. The main point is to fit the roller.
なお、ローラの断面形状は、中央部の凹の円弧部と、円弧部に滑らかに連続する左右の直線部とからなり、歯底の断面形状は、中央部の凸の円弧部と、円弧部に滑らかに連続する左右の直線部とからなるようにしてもよく、ローラの円弧部の凹の曲率半径は、歯底の円弧部の凸の曲率半径より小さく、ローラの左右の直線部の相対角度は、歯底の左右の直線部の相対角度より小さいようにしてもよい。 The cross-sectional shape of the roller is composed of a concave arc portion at the center and left and right straight portions smoothly connected to the arc portion, and the cross-sectional shape of the tooth bottom is a convex arc portion at the center and an arc portion. The left and right straight portions of the roller may have a concave radius of curvature which is smaller than the convex radius of curvature of the bottom arc of the roller, and the relative radius of the left and right straight portions of the roller. The angle may be smaller than the relative angle of the left and right straight portions of the tooth bottom.
また、ローラは、スプロケットの歯幅より長くすることができる。 The roller can be longer than the tooth width of the sprocket.
かかる発明の構成によるときは、ローラチェーンのローラは、鼓形に形成されているから、スプロケットは、ローラに適合させるために、歯底の断面形状を歯幅方向に凸の山形に形成すればよく、スプロケットの生産性に関する問題を生じる余地がない。なお、この発明において、「一様に増加」、「一様に減少」とは、変曲点を生じることなく、滑らかに増加または減少させることをいう。また、歯底の断面形状に含まれる凸の山形の形状は、歯面上において、歯底から歯先に至るまで連続させてもよく、歯先に向けて滑らかに消失させてもよいが、いずれの場合も、各歯の歯先は、歯幅方向に直線状に形成するものとする。 According to such a configuration of the invention, the roller of the roller chain is formed in a drum shape. Therefore, in order to adapt the sprocket to the roller, if the cross-sectional shape of the tooth base is formed in a mountain shape convex in the tooth width direction. Well, there is no room for sprocket productivity problems. In the present invention, “uniformly increasing” and “uniformly decreasing” mean smoothly increasing or decreasing without causing an inflection point. In addition, the shape of the convex chevron included in the cross-sectional shape of the root may be continued from the root to the tip on the tooth surface, and may be smoothly disappeared toward the tip, In any case, the tooth tips of each tooth are formed linearly in the tooth width direction.
なお、一般に、ローラの疲労破壊は、両端部の内周面が起点となるから、両端部が肉厚となる鼓形のローラは、疲労強度が大きいという利点がある。また、鼓形のローラに適合するスプロケットの歯は、歯幅方向の断面形状の両端部が鈍角になるため、ローラの衝突や摺動による摩耗に対しても、バレル形のローラ用のスプロケットより格段に優れている。 In general, since the fatigue failure of a roller starts from the inner peripheral surface of both ends, a drum-shaped roller having both ends thick has an advantage of high fatigue strength. In addition, the sprocket teeth that fit the drum-shaped roller have obtuse angles at both ends of the cross-sectional shape in the width direction of the tooth, so the roller-shaped roller sprocket is also more resistant to wear due to roller collision and sliding. It is much better.
中央部の凹の円弧部と左右の直線部とによってローラの断面形状を形成し、中央部の凸の円弧部と左右の直線部とによってスプロケットの歯底の断面形状を形成すれば、ローラ、スプロケットの双方について、有害な応力集中を生じるおそれがない。 If the cross-sectional shape of the roller is formed by the concave arc portion of the central portion and the left and right straight portions, and the cross-sectional shape of the sprocket root is formed by the convex arc portion of the central portion and the left and right straight portions, the roller, There is no risk of harmful stress concentration on both sprockets.
また、ローラの円弧部の曲率半径をスプロケットの歯底の円弧部の曲率半径より小さくし、ローラの直線部の相対角度をスプロケットの歯底の直線部の相対角度より小さくすると、ローラがスプロケットの歯底に噛み合うときにローラの外周と歯底との間に隙間を形成し、スプロケットとの噛合い時にローラを弾性変形させてローラの衝撃エネルギの一部を歪みエネルギやスプロケットとの摩擦エネルギとして吸収させ、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。ただし、ローラの外周と歯底との間の隙間は、ローラの長さ方向、すなわちスプロケットの歯幅方向の中央部で最大となり、スプロケットの左右両面において消失するように、ローラをスプロケットの歯幅より長く設定するものとする。 If the radius of curvature of the arc of the roller is made smaller than the radius of curvature of the arc of the root of the sprocket, and the relative angle of the linear part of the roller is made smaller than the relative angle of the linear part of the sprocket, the roller A gap is formed between the outer circumference of the roller and the tooth bottom when meshing with the tooth bottom, and the roller is elastically deformed when meshing with the sprocket, and a part of the impact energy of the roller is used as strain energy or friction energy with the sprocket. It can be absorbed to reduce running noise due to impact sound. However, the clearance between the outer circumference of the roller and the tooth bottom is the largest in the length direction of the roller, that is, in the center of the sprocket tooth width direction, and the roller width of the sprocket is such that it disappears on both the left and right sides of the sprocket. It shall be set longer.
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
チェーン駆動装置は、鼓形のローラ11を有するローラチェーン10と、ローラチェーン10を巻き掛ける駆動側、従動側の各スプロケット20とを組み合わせてなる(図1)。ただし、図1(A)は、ローラチェーン10の連結箇所における模式断面図、同図(B)は、スプロケット20の径方向断面図である。
The chain drive device is a combination of a
ローラチェーン10は、前後のブシュ12、12を介して左右の内プレート13、13を連結して内リンク10aを形成し、前後のピン14、14を介して左右の外プレート15、15を連結して外リンク10bを形成し、内リンク10a、外リンク10bを交互に屈曲自在に連結して構成されている。なお、内リンク10aの一方のブシュ12には、外リンク10bの一方のピン14が回転自在に挿通されており、各ブシュ12には、ローラ11が回転自在に装着されている。ただし、図1(A)には、前後のローラ11、11、ブシュ12、12、ピン14、14は、それぞれ1個のみが図示されている。
The
スプロケット20は、円形の板材の周囲に複数の歯21、21…を等ピッチに形成し、軸心C2 上に取付孔22が形成されている。歯21、21…は、ピッチ円PC上に形成され、ローラチェーン10のローラ11、11…に適合する。なお、スプロケット20は、図1(B)に拘らず、奇数または偶数の歯数としてよい。
The
ローラチェーン10のローラ11は、中央部から両端に向けて外径Dを一様に増加させて左右対称の鼓形に形成されている(図2)。なお、ローラ11の軸心C1 上には、ブシュ12用の軸孔11aが形成されており、軸孔11aの両端には、面取り11b、11bが施されている。ローラ11の軸心C1 を通る径方向の平面上の断面形状は、中央部の凹の円弧部a1 と、円弧部a1 に滑らかに連続する左右の直線部b1 、b1 とからなる。
The
一方、スプロケット20の各歯21の歯底21aの歯幅L2 方向の断面形状は、中央部から左右両面に向けて軸心C2 からの距離dを一様に減少させ、左右対称の山形に形成されている。また、歯底21aの断面形状は、中央部の凸の円弧部a2 と、円弧部a2 に滑らかに連続する左右の直線部b2 、b2 とからなる。円弧部a2 は、各歯21の歯面上において、歯底21aから直線状の歯先21bに至るまで連続している。
On the other hand, the cross-sectional shape in the tooth width L2 direction of the
ローラ11の円弧部a1 の凹の曲率半径R1 、直線部b1 、b1 の相対角度θ1 とし、スプロケット20の歯底21aの円弧部a2 の凸の曲率半径R2 、直線部b2 、b2 の相対角度θ2 とすると、ローラ11、スプロケット20は、R1 <R2 に設定され、θ1 <θ2 かつθ1 ≒θ2 に設定されている。また、ローラ11の長さL1 は、スプロケット20の歯幅L2 に対し、L1 >L2 に設定されている。
The concave radius of curvature R1 of the circular arc portion a1 of the
ローラチェーン10の各ローラ11は、スプロケット20の歯21、21…に噛み合うと、歯底21aとローラ11の外周面との間に隙間Gを生じる(図3)。隙間Gは、ローラ11の軸心C1 方向、すなわちスプロケット20の歯幅L2 方向の中央部において最大となり、左右両側に向けて滑らかに減少し、スプロケット20の両面において消失する。そこで、ローラ11の噛合い時の衝撃力は、隙間Gを押し潰す方向に作用し、ローラ11を弾性変形させるとともに、歯底21aとの間に滑りを生じさせる(図3の矢印K1 、K1 方向)。したがって、ローラ11の噛合い時における衝撃エネルギの一部は、ローラ11の歪みエネルギやスプロケット20との摩擦エネルギとして吸収され、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。
When each
ローラチェーン10、スプロケット20によるチェーン駆動装置の走行騒音の実測データの一例を図4に示す。ただし、図4において、曲線(1)は、この発明のチェーン駆動装置の走行騒音の実測値であり、曲線(2)は、通常の円筒形のローラを有するローラチェーンと、それに適合する通常のスプロケットによるチェーン駆動装置(以下、比較例という)の走行騒音の実測値である。
FIG. 4 shows an example of actual measurement data of running noise of the chain drive device by the
なお、比較例のローラチェーンは、出願人会社製の標準チェーンEK530ZVX2の110リンク長さとし、この発明のローラチェーン10は、比較例のローラを鼓形のローラ11に変更した。また、比較例のスプロケット、この発明のスプロケット20は、いずれも駆動側の歯数17、従動側の歯数41とし、従動側の回転数1125rpm 従動軸トルク400Nm、回転数1450rpm 従動軸トルク350Nm、回転数1800rpm 従動軸トルク300Nmにおける騒音レベルを実測した。図4の横軸は、従動側の回転数N(rpm )であり、縦軸は、音圧レベルP(dB)である。
The roller chain of the comparative example has a 110 link length of the standard chain EK530ZVX2 manufactured by the applicant company. In the
また、この発明、比較例の各チェーン駆動装置の走行騒音の周波数分析結果の一例を図5(A)、(B)に示す。ただし、図5は、従動側の回転数1800rpm 従動軸トルク300Nmにおける実測データであり、図5(A)、(B)において、それぞれの横軸は周波数F(Hz)であり、縦軸はパワースペクトル密度PSD(V2 /Hz)×10-7である。 Moreover, an example of the frequency analysis result of the traveling noise of each chain drive device of the present invention and the comparative example is shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). However, FIG. 5 is actual measurement data at a driven side rotational speed of 1800 rpm and a driven shaft torque of 300 Nm. In FIGS. 5A and 5B, the horizontal axis represents frequency F (Hz), and the vertical axis represents power. Spectral density PSD (V 2 / Hz) × 10 −7 .
図4、図5によれば、この発明のチェーン駆動装置は、比較例に対し、明らかな走行騒音の低減効果がある。なお、図4、図5の試験時のローラ11は、円弧部a1 の曲率半径R1 =5.0mm、直線部b1 、b1 の相対角度θ1 =139°、長さL1 =9.3mm、材質SCM435、焼入れ・焼戻し後の硬さHRA74であり、スプロケット20は、円弧部a2 の曲率半径R2 =7.0mm、直線部b2 、b2 の相対角度140°、歯幅L2 =8.7mmであり、駆動側の材質SCM420、浸炭・焼入れ・焼戻し後の硬さHv 700、従動側の材質S40C、高周波焼き入れ後の硬さHRC45である。ただし、曲率半径R1 、R2 、相対角度θ1 、θ2 、長さL1 、歯幅L2 を含むローラ11、スプロケット20の諸元は、R1 <R2 、θ1 <θ2 、L1 >L2 の範囲内で、走行騒音の測定試験結果などに基づいて適切に変更設定することができる。
According to FIGS. 4 and 5, the chain drive device of the present invention has a clear running noise reduction effect as compared with the comparative example. 4 and 5, the
C1 、C2 …軸心
a1 、a2 …円弧部
b1 、b2 …直線部
R1 、R2 …曲率半径
θ1 、θ2 …相対角度
D…外径
d…距離
L1 …長さ
L2 …歯幅
10…ローラチェーン
11…ローラ
20…スプロケット
21a…歯底
特許出願人 株式会社 江沼チヱン製作所
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
C1, C2 ... Axes a1, a2 ... Arc parts b1, b2 ... Linear parts R1, R2 ... Curvature radii θ1, θ2 ... Relative angle D ... Outer diameter d ... Distance L1 ... Length L2 ...
Patent Applicant Enuma Chain Manufacturing Co., Ltd.
Attorney Tadaaki Matsuda, Attorney
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