JP3555445B2 - ローラチェーン用スプロケット - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばエンジンの動力伝達機構等にあって複数の回転軸間に張設されるローラチェーンが巻装されるローラチェーン用スプロケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば車載用エンジンにあって、そのクランクシャフトの回転動力をカムシャフトに伝達して動弁系を駆動する機構として、上記ローラチェーン及びスプロケットを有してなる動力伝達機構が広く用いられている(例えば特開平5−215189号公報参照)。
【0003】
以下、こうしたローラチェーンとローラチェーン用スプロケットを用いた動力伝達機構についてその具体構造を図8に従って説明する。
図8に示すように、動力伝達機構51は、図示しないクランクシャフトあるいはカムシャフト等に装着されて動力を伝達あるいは受入するスプロケット52と、このスプロケット52に巻装されてそれらシャフト間に張設されるローラチェーン53とを備えている。スプロケット52の外周には複数の歯54が形成されている。また、ローラチェーン53は、連結された複数のリンク55と、それら各リンク55間に配設された複数のローラ56とを備えている。そして、ローラチェーン53は、その各ローラ56がスプロケット52の各歯54にかみ合わされるかたちで同スプロケット52に巻装されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした動力伝達機構51の作動時においては、ローラチェーン53のローラ56がスプロケット52の歯54の歯面57及び歯底面58に摺接しながら、同ローラチェーン53の移動が行われる。ここで図9に示すように、上記歯底面58はほぼ扁平状に形成されているため、原理上、ローラ56は歯底面58に対して面接触した状態で摺動する。そしてこの場合、該接触面には均等の面圧がかかる。
【0005】
しかしながら、こうした動力伝達機構51にあっては通常、スプロケット52が装着される支軸(シャフト)は片持梁構造にて支持されることが多い。そしてこの場合には、同支軸の剛性、スプロケット52及びローラチェーン53の重量等に起因する支軸の撓みが無視できないものとなる。すなわちこの場合、例えば同動力伝達機構51の上部では、図10に示すように、上記スプロケット52の歯底面58の端縁58aから上記ローラチェーン53のローラ56に対して押し上げる力が加わるようになるため、同ローラ56と歯底面58との接触部の面圧が高くなる。そしてその結果、ローラチェーン53のローラ56とスプロケット52の歯底面58との間のフリクションが増大し、動力伝達効率の低下を招いてしまう。
【0006】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ローラチェーンとスプロケットとの間のフリクションを好適に低減することのできるローラチェーン用スプロケットを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、適宜に軸支されるとともに周囲に複数の歯を有し、それら各歯とローラチェーンのローラとが係合されるかたちで同ローラチェーンが巻装されるローラチェーン用スプロケットにおいて、前記ローラチェーンのローラに接触される部分のうちの少なくとも前記各歯の底面である歯底面に、それら各歯の歯すじ方向に沿ってその各中央部を頂とする曲面を設け、前記歯底面は、前記曲面の頂となる中央部において扁平状をなし、歯すじ方向両端部のみが曲面を有して該扁平状をなす中央部に滑らかにつながることをその要旨とする。
【0008】
こうした構成によれば、スプロケットの装着される支軸が撓むような場合であれ、スプロケットの歯底面の端縁からローラチェーンのローラに対して押し上げる力等は加わらず、ローラチェーンのローラはスプロケットの歯底面に対し、均等に面圧がかかった状態で摺接されるようになる。このため、ローラチェーンのローラとスプロケットの歯底面との間の面圧が均等に維持され、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションが低減される。
【0010】
また、こうした構成によれば、スプロケットの装着される支軸が撓んでいない通常の状態において、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとは面接触されるようになる。このため、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとの間の面圧は低い状態に保たれ、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションが低減される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図5に従って説明する。
図1及び図2に示すように、動力伝達機構11にあって、本実施形態にかかるスプロケット12は、前述したシャフト等(図示せず)に装着され、ローラチェーン53を介して同シャフトの回転動力を伝達あるいは受入する。同スプロケット12の外周には複数の歯13が形成されている。そして、図2に示すように、その各歯底面15は歯すじ方向に曲面を有して形成されている。詳しくは、同歯底面15の中央部17が最も高く、両端部16において低くなるような曲線状をなして加工されている。すなわち、同図中に示すように、両端部16は、中央部17に対して高低差hとなる曲線状に形成されている。また、中央部17はほぼ扁平状に形成されており、両端部16と中央部17とは滑らかにつながっている。
【0014】
このため、前述した片持梁構造に起因して、例えば図3に示す態様でスプロケット12の装着された支軸(シャフト)が撓むような場合でも、スプロケット12の歯底面15の端縁からローラチェーン53のローラ56に対して押し上げる力等は加わらず、ローラチェーン53のローラ56はスプロケット12の歯底面15に対し、均等に面圧がかかった状態で摺接されるようになる。
【0015】
図4は、本実施形態のスプロケット12を用いた動力伝達機構11及び前述した従来のスプロケット52を用いた動力伝達機構51の動作時において、各スプロケット12,52の回転数に対応した摩擦平均有効圧力(フリクション)の測定結果を示すグラフである。この図4に示されるように、本実施形態のスプロケット12によれば、動力伝達機構11の動作時におけるフリクションの値を従来よりも低く維持できることが発明者によって確認されている。
【0016】
また、前記従来のスプロケット52においては、前記歯底面58の表面粗さについて特に考慮されていなかった。ちなみに図5は従来のスプロケット52の歯底面58及び本実施形態のスプロケット12の歯底面15の表面を拡大して示すグラフであるが、従来は図5(a)に示されるように、歯底面58の表面は粗く形成されている。このため、こうした表面粗さに起因してフリクションもより増大する傾向にあった。しかし、本実施形態のスプロケット12においては、図5(b)に示すように、上記歯底面15の表面が滑らかに形成されているため、表面粗さに起因するフリクションをも低減することができるようになる。
【0017】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)スプロケット12の装着される支軸が撓むような場合であれ、ローラチェーン53のローラ56とスプロケット12の歯底面15との間の面圧を均等に維持することができ、それらスプロケット12及びローラチェーン53間のフリクションを低減することができる。そしてひいては、動力伝達効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【0018】
(2)スプロケット12の歯底面15の中央部17はほぼ直線状に形成されているため、上記支軸が撓んでいない状態(通常状態)においては、同中央部17とローラチェーン53のローラ56とは面接触されるようになる。このため、該通常状態における中央部17とローラ56との接触面の面圧は低い状態に保たれ、やはりスプロケット12及びローラチェーン53間のフリクションを低く維持することができる。
【0019】
(3)スプロケット12の各歯底面15に対する上記加工により、同歯底面15の表面が滑らかに形成され、表面粗さに起因するフリクションをも併せて低減することができる。
【0020】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・図6に示すように、スプロケット12の歯底面15における両端部16及び中央部17をともに曲線形状をなすように形成する。このようにすれば、ローラチェーン53のローラ56と歯底面15との接触面圧を常に一定の面圧に維持することができ、ローラチェーン53の張力変動も抑制することができるようになる。
【0021】
・上記実施形態では、スプロケット12の歯底面15においてのみ、歯すじ方向における両端部16を曲線状に形成しているが、これを、図7に示すように、各歯13の歯面14にも同様に適用する。このようにすれば、ローラチェーン53のローラ56とスプロケット12の歯面14との接触部のフリクションも低減することができ、動力伝達効率の低下をより一層好適に抑制することができるようになる。
【0022】
・スプロケット12を支持する支軸の材質、スプロケット12及びローラチェーン53の重量等から同支軸の撓み量を算出し、図2に示したスプロケット12の歯底面15における両端部16と中央部17との高低差hを、その撓み量に基づく最適値に設定する。例えば、該高低差hの最大値を上記撓み量の最大値に対応する値として設定する。このようにすれば、スプロケット12の歯底面15とローラチェーン53のローラ56との接触面圧も最適化することができるようになる。
【0023】
次に、前記各実施形態から把握できる請求項に記載した発明以外の技術的思想について、それらの効果と共に以下に記載する。
(1)請求項1〜3のいずれか1項に記載のローラチェーン用スプロケットにおいて、前記ローラチェーンのローラに接触される部分を滑らかに形成したことを特徴とするローラチェーン用スプロケット。
【0024】
このようにすれば、ローラチェーンのローラに接触される部分の表面粗さに起因するスプロケットとローラチェーンとの間のフリクションをより好適に低減することができる。
【0025】
(2)請求項1〜3、または前記(1)のいずれか1項に記載のローラチェーン用スプロケットにおいて、前記中央部と前記両端縁の高低差を、当該スプロケットを支持する軸の撓み量に基づく最適値に設定することを特徴とするローラチェーン用スプロケット。
【0026】
このようにすれば、ローラチェーンとスプロケットとの接触面圧を、常に最適な面圧にすることができる。
(3)適宜に軸支されるとともに周囲に複数の歯を有するスプロケットと、それら各歯にローラが係合されるかたちでスプロケットに巻装されるローラチェーンとを備える動力伝達機構において、前記スプロケットは、前記ローラチェーンのローラに接触される部分のうちの少なくとも前記各歯の底面である歯底面に、それら各歯の歯すじ方向に沿ってその各中央部を頂とする曲面を有してなることを特徴とする動力伝達機構。
【0027】
このようにすれば、ローラチェーン及びスプロケットを備える動力伝達機構として、スプロケットの装着される支軸が撓むような場合であれ、スプロケットの歯底面の端縁からローラチェーンのローラに対して押し上げる力等は加わらず、ローラチェーンのローラはスプロケットの歯底面に対し、均等に面圧がかかった状態で摺接されるようになる。このため、ローラチェーンのローラとスプロケットの歯底面との間の面圧を均等に維持することができ、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションを低減することができる。そしてひいては、動力伝達効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【0028】
(4)前記(3)に記載の動力伝達機構において、前記スプロケットの歯底面は、前記曲面の頂となる中央部において扁平状をなし、歯すじ方向両端部のみが曲面を有して該扁平状をなす中央部に滑らかにつながることを特徴とする動力伝達機構。
【0029】
このようにすれば、ローラチェーン及びスプロケットを備える動力伝達機構として、前記(3)の効果に加え、スプロケットの装着される支軸が撓んでいない通常の状態において、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとは面接触されるようになる。このため、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとの間の面圧を低い状態に保つことができ、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションを低減することができる。
【0030】
(5)前記(3)に記載の動力伝達機構において、前記スプロケットの歯底面は、前記中央部を頂とする円弧状の曲面を有することを特徴とする動力伝達機構。
【0031】
このようにすれば、ローラチェーン及びスプロケットを備える動力伝達機構として、ローラチェーンのローラとスプロケットの歯底面との接触面圧を常に一定の面圧に維持することができ、ローラチェーンの張力変動を抑制することができる。
【0032】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、スプロケットの装着される支軸が撓むような場合であれ、ローラチェーンのローラとスプロケットの歯底面との間の面圧を均等に維持することができ、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションを低減することができる。そしてひいては、動力伝達効率の低下を好適に抑制することができるようになる。
【0033】
また、本請求項に記載の発明によれば、スプロケットの装着される支軸が撓んでいない通常の状態において、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとは面接触されるようになる。このため、スプロケットの歯底面の中央部とローラチェーンのローラとの間の面圧を低い状態に保つことができ、それらスプロケット及びローラチェーン間のフリクションを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるスプロケットの一実施形態が適用される動力伝達機構の一部を拡大して示す正面図。
【図2】図1のA−A線断面図。
【図3】同実施形態による作用を示す断面図。
【図4】同実施形態と従来のスプロケットとのフリクションの程度を比較して示すグラフ。
【図5】同実施形態と従来のスプロケットとの歯底面の形状を拡大して示すグラフ。
【図6】本発明にかかるスプロケットの他の実施形態を示す断面図。
【図7】本発明にかかるスプロケットの他の実施形態を示す正面図。
【図8】従来のスプロケットが用いられた動力伝達機構の一部を拡大して示す正面図。
【図9】図8のB−B線断面図。
【図10】動力伝達機構作動時のスプロケットとローラチェーンとの関係を示す断面図。
【符号の説明】
11…動力伝達機構、12…スプロケット、14…歯面、15歯底面、16…両端部、17…中央部、53…ローラチェーン、56…ローラ。

Claims (1)

  1. 適宜に軸支されるとともに周囲に複数の歯を有し、それら各歯とローラチェーンのローラとが係合されるかたちで同ローラチェーンが巻装されるローラチェーン用スプロケットにおいて、
    前記ローラチェーンのローラに接触される部分のうちの少なくとも前記各歯の底面である歯底面に、それら各歯の歯すじ方向に沿ってその各中央部を頂とする曲面を設け
    前記歯底面は、前記曲面の頂となる中央部において扁平状をなし、歯すじ方向両端部のみが曲面を有して該扁平状をなす中央部に滑らかにつながる
    ことを特徴とするローラチェーン用スプロケット。
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