JP4827918B2 - ポケット型チェーンホイールおよびポケット型チェーンホイールを含むチェーン伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻き上げ装置および吊り上げ装置のチェーン伝動装置(chain drive)用のポケット型チェーンホイールに関し、このチェーンホイールはホイール軸に対して角度αで通過する２つの群のチェーンリンク用ポケットを含み、このポケット群は相互に隣接し、かつ、オフセット状態に配置され、このチェーンホイールの内方で各ポケットが底部、側壁および２つの歯を形成する横手方向に延びたウェブによって形成され、対向するこのポケットの側壁間の距離Ａは、ホイール軸方向に測定したチェーンリンクの延長部ａよりも長くなっている。

上述のタイプのチェーンホイールは下記特許文献１から知られている。この公知のチェーンホイールにおいて、チェーンリンクは、ホイール軸の近くに配置された脚部によって底部でそして軸から離れて配置された脚部によってこの脚部に面したホイールの歯を形成する横手方向に延びたウェブの領域で支持され、この種の二重の支持によって、チェーンリンクの斜めの位置と一致する大きさの角度αが形成される。さらにポケットの側壁上のいずれかでチェーンリンクが支持されると効果的だと考えられている。つまり、公知のチェーンホイールでは、関連するその他のポケット型チェーンホイールの場合にも当てはまるように、角度αの大きさはチェーンホイールの寸法によって決まるが、これは例えば下記特許文献２から知られている。この特許文献に開示されているチェーンホイールにおいて、チェーンリンクは、一方で軸の近くに位置するその弓部から脚部への移行領域において歯の基部上で支持され、他方でウェブの座面上で支持され、このホイールの形状によって、この歯の中央の面がホイールの軸に対して４５度から５０度程度の所定の角度を成すようになっている（上記特許文献２、第２欄、１３から２６行目参照）。所定の角度は、下記特許文献３から知られているように、チェーンホイールを通過するチェーンのリンクによっても形成され、その角度は４５度である（２頁、２２行目参照）。軸から離れている脚部は、上記文献の図２（図は正確ではない）とは対照的に、伝動歯部の各頂上に配置される（上記文献中２頁、１５から１６行目参照）が、軸の近くに位置する脚部は各ポケット基部上で支持される。また、チェーンホイール軸に対して４５度の角度を形成するチェーンリンクの中央面の位置またはチェーンの個々に連続するチェーンリンクの中央面間で９０度のオフセットを形成するチェーンホイールも、下記特許文献４（１頁、９７から１０２行目参照）によって達成されている。下記特許文献５では、チェーンリンクの中央面の位置が各チェーンホイール軸に対して４５度ではないチェーンホイールが提案されている。しかしながら、このチェーンホイールでも、チェーンホイールを通過するチェーンリンクの角度位置は、特定のパラメータ（要因）に基づいて、チェーンホイールの形状によって決定される。
ドイツ特許第４４０６６２３（Ｃ１）号明細書 米国特許第５５３３９３８号明細書 オランダ特許第７９０４５５９（Ａ）号明細書（ドイツ実用新案第７９１８９９７（Ｕ）号明細書） 米国特許第６６２７６８（Ａ）号明細書 米国特許第３４１５１３５（Ａ）号明細書

種々の研究によって判明したように、上述の特許文献１から４のポケット型チェーンホイールにおいてチェーンリンクがホイールを通過する際、チェーンリンクにかかる負荷は、特許文献５のチェーンホイールを通過する際の負荷よりも小さいと想定される。その理由は、上述の特許文献１から４のホイールのポケットの底部はホイールの軸とほぼ平行で、かつ、このホイールのポケットの側壁はホイールの軸に対してほぼ垂直であるため、特許文献５のチェーンホイールにおいて一般的な状態とは対照的に、チェーンリンクがある程度自由に動くためと考えられているが、この動きによって、大きな負荷が掛かる場合、チェーンが磨耗による交換の前に破損してしまう恐れがないわけではない。

しかしながら、これまで示してきたようにチェーンリンクに掛かる負荷は大幅に軽減することができる、すなわち、上述の解決策とは対照的であるが、もしチェーンリンクがチェーンホイールに亘って走行するときにチェーンリンクによって形成される角度αが、チェーンホイールの形状ではなく、所定の歯数のときのホイールのチェーンリンク部材の直径ｄおよび内側幅ｂ_ｉのみによって決まるのであれば、ホイールの歯を形成する横手方向に延びたウェブの高さＨが確実にホイール軸から離れたチェーンリンクの長手方向に延びた脚部とこの脚部に面し、横手方向に延びたウェブによって形成された歯部の頂上の領域との接触を回避できるほど充分低くなり、かつ、ポケットの側壁が確実にホイール軸と平行なチェーンリンクの可能な動きを制限するためだけに機能するので、負荷を軽減することができる。

これは実際には、本発明のチェーンホイールをチェーンリンクが通過する際、チェーンリンクがいわゆる「それ自体が安定する」斜めの位置を占め、かつ、所定の強制位置に起因する、いかなる追加の負荷にも晒されないことを意味する。接触領域、即ち本発明のチェーンホイールにおいて、力がチェーンホイールとそれを通過するチェーンのリンク間に伝える際に介在する接触領域は、歯部を形成する横手方向に延びたウェブの歯部フランクおよびこの歯部フランクに当接するチェーンリンクの弓形状セクションに限定され、ポケットの側壁は、いかなる純粋な支持機能も担うことなく、ホイール軸に対するチェーンストランドの動きを適度な範囲で維持する機能だけを有すればよい。チェーンリンクの動きに所定の自由が付与されれば、限界応力を防ぐことができる。もはやチェーンが交換前に疲労によって破損することを心配する必要はない。

さらに、本発明は巻き上げ装置または吊り上げ装置のための、本発明のポケット型チェーンホイールを装備したチェーン伝動装置に関し、ポケット型チェーンホイールを通過するチェーンストランドの積載側および解放側は、そこに枢動自在な案内部材が割り当てられ、この案内部材の枢動軸およびチェーンホイールの軸はそれぞれ、出入りするチェーンストランドの長手方向の軸と垂直な平面に配設されている。案内部材の役割は、ポケット型チェーンホイールに入る前にそれぞれのチェーンリンクを安定させて制御不能な動きを減らし、チェーンストランドがポケット型チェーンホイールに安全に入れるようにすることである。

本発明の更なる特徴および詳細は、従属請求項および添付図に示される以下の説明から明らかとなろう。

図１および２は、着脱式または非着脱式に相互に結合可能なポケット型チェーンホイールを半分にしてその片側を示したものである。どちらの片側も５つのポケット３を備え、
そのポケットの底部４が直線部分４ａと、４ｂとを有し、これら２つの直線部分がなす角度βは、チェーンリンクの溶接ビードとポケットの底部４との接触を回避するために、約１６０度を保持している。

ホイールの円周方向に相互にオフセット状態に配置された２つのポケット列の連続する各ポケット３は、フランク６を有する歯５によって互いに離隔され、このフランクがチェーンストランドを形成するチェーンリンクに力を伝達する。ノッチ部分への応力を軽減するために配設された僅かな湾曲部７を除き、ポケット３の底部４および歯５のフランク６は、ポケット型チェーンホイールの軸８と平行に延び、一方、ポケット３の側壁９は、軸８に対して垂直に配向されている。いずれにせよ、湾曲部の半径は、チェーンのリンクの直径ｄの半分よりも小さくする必要がある。ここで言うリンクの直径ｄは、丸いスチール製リンクの場合、脚部の直径であり、断面Ｄ字状リンクの場合は、Ｄ字状の断面に内接するリンクの直径ｄである。実際には湾曲部の曲率半径は、ほぼ０．１ｄから０．４ｄ程度であるため、チェーンのリンクと、湾曲部とのあらゆる接触は回避される。

図６から図９は、いずれも直径ｄの単独のチェーンリンク１０を例示したものであり、ホイール軸８に対するチェーンリンクの傾き角度αは、ポケット型チェーンホイールを通過する際のリンク部材の直径ｄおよびその内横幅ｂ_ｉに依存する。例えば、図６の角度αは、内横幅ｂ_ｉ＝１．１ｄであるチェーンリンクの場合で約４５度である。この角度αは、内幅ｂ_ｉ＝１．１５ｄのチェーンリンクの場合で約４１度（図７）、ｂ _ｉ ＝１．２５ｄのチェーンリンクの場合で約３５度（図８）、ｂ _ｉ ＝１．３ｄのチェーンリンクの場合で約３０度（図９）である。図６から図９に示すように、チェーンリンクの部材直径ｄとホイールの歯数がそれぞれ所与の値にある場合、ホイール軸８に対するチェーンリンクの傾き角度αは、チェーンリンクの内横幅ｂ_ｉ だけに依存する。すなわち、標準的な従来技術とは対照的に、ホイールを通過する際のチェーンリンクの傾き具合は、ポケット型チェーンホイールの寸法によって決まるのではなく、相互に結合しているチェーンリンクとホイールとの接触状態によって決まる。通常の状態では、チェーンリンク１０の長手方向の脚部のうち、ホイールの軸から離れている方の脚部１１は、両脚部が向かい合っている歯５の頂上領域１２と接触しないだけでなく、さらに、ポケット３の対向する側壁９と、軸から離れた脚部１１および軸に近い脚部１３との間にも接触は生じない。換言すれば、対向する側壁９間の距離Ａは、軸８の方向に測定したチェーンリンク１０の外側幅ａよりも大きい。実際には、Ａは１．１ａ（ａの１．１倍）より大きくなければならない。

図１０および１１は、丸いスチール製リンク１０から成るチェーンストランド１４が巻かれた上述のタイプのポケット型チェーンホイール１５を示し、このチェーンホイールは、巻き上げ装置および吊り上げ装置用のチェーン伝動装置の一部を形成する。チェーンストランド１４の積載側および解放側は、それぞれに割り当てられた枢動軸１６および１７を中心に回転自在な２つの案内部材１８および１９を有し、この各案内部材は、案内ウェブ２０を含み、チェーンストランドの出入り動作を効果的に促し、さらにそれ自体はすでに知られているが、チェーンストランドが入る際、反作用によってチェーンストランドの上昇を抑える。図１０から判るように、枢動軸１６、１７およびホイール軸８は、シート面（sheet plane）に垂直なこれら軸の共同面(joint plane)に位置する。斜めに入るチェーンストランド１４では図１２から判るように、この共同面は３つの軸８、１６および１７すべての共同面ではなく、軸１６および８ならびに１７および８のそれぞれの共同面を意味する。

チェーンリンク１０の形状に適合させてないこの新規のチェーンホイールのポケット３によって、丸いスチール製リンク１０から成るチェーンストランド１４を、断面Ｄ字状リンク２２から成るチェーンストランド２１と容易に交換できるようになる。特に断面Ｄ字状リンク２２から成るチェーンストランド２１を使用する場合、図１３および図１４に示すように案内部材１８および１９を案内部材２３、２４に置き換え、案内溝２５を案内ウェブ２０の代わりに設けると好適であることが判明している。案内溝２５の最大幅Ｂは意図的に、ポケット３の側壁９間の距離Ａよりも小さくなるように選択されており、図１０乃至図１２のときと同様に、チェーンリンク２２がポケット型チェーンホイール１５へ確実に中央から入るようにする。案内部材の寸法に関して言えば（図１０および図１２参照）、案内部材の長さＬは、チェーンリンク間の間隔幅ｔの少なくとも２．５倍であるのが好ましく、枢動軸１６、１７を境に案内部材を上方部分と下方部分に区画した場合の下方部分の長さは、前記間隔幅ｔの少なくとも２倍であるのが好ましい。

原則として、案内ウェブおよび案内溝を省略することが可能である。その場合でも、ポケット３の側壁９がホイールを通過するチェーンストランドの横方向の走行、すなわち、ホイール軸８と平行に延びる走行を、チェーンホイールが規定する「角度の拘束」をチェーンリンクに強いることなく、防ぐことができる。

２つの部分から成るポケット型チェーンホイールの、ホイール半部のポケットの、正面図である。 図１のホイール半部の上面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１から３の２つの部分から成るポケット型チェーンホイールの正面図である。 図４のポケット型チェーンホイールの上面図である。 内側幅ｂ_ｉが１．１ｄであるリンクを有する、チェーンのためのポケット型チェーンホイールの断面図である。 内側幅ｂ_ｉが１．１５ｄであるリンクを有する、チェーンのためのポケット型チェーンホイールの断面図である。 内側幅ｂ_ｉが１．２５ｄであるリンクを有する、チェーンのためのポケット型チェーンホイールの断面図である。 内側幅ｂ_ｉが１．３ｄであるリンクを有する、チェーンのためのポケット型チェーンホイールの断面図である。 丸いスチール製チェーンを装備し、且つ、図１から９のポケット型チェーンホイールを有するチェーン伝動装置部分の正面図である。 図１０のチェーン伝動装置部分の上面図である。 変形チェーン伝動装置部分の正面図である。 断面Ｄ字状のチェーンを装備し、かつ、図１から９のポケット型チェーンホイールを有するチェーン伝動装置部分の正面図である。 図１３のチェーン伝動装置部分の上面図である。

Claims (10)

1. 巻き上げ装置および吊り上げ装置のチェーン伝動装置用のポケット型チェーンホイールであり、そのホイール内をホイール軸（８）に対して傾いた角度αで通過するチェーンリンク（１０；２２）が収まる２つの群からなるポケット（３）を備え、それらのポケット群は相互にオフセット状態で隣接して配置され、しかも、各ポケットは底部（４）と、側壁（９）と、横手方向に延びるウェブを形成する２つの歯（５）とで区画され、さらに、個々のポケット（３）の対向する側壁（９）間の距離（Ａ）が、ホイール軸（８）と平行な方向で測定したチェーンリンク（１０；２２）の長さ（ａ）よりも長いポケット型チェーンホイールにおいて、所与の歯数を有するホイール内を通過するチェーンリンク（１０；２２）のホイール軸（８）に対する前記傾き角度αが、チェーンリンク（１０；２２）の部材直径ｄおよび内横幅ｂ_ｉのみに依存することと、ホイールの歯（５）を形成する横ウェブの高さＨが、チェーンリンクの長手方向に延びたところの、ホイール軸から遠い側の脚部（１１）と、前記横ウェブによって形成されるところの、前記した遠い側の脚部が向き合う歯（５）の頂部領域（１２）との接触を回避できるほどに充分に低いことと、さらに、チェーンリンク（１０；２２）がホイール軸（８）と平行に動かないように、ポケットの側壁（９）がその動きを阻止できることを特徴とする前記のポケット型チェーンホイール。
2. 対向するポケット（３）の側壁（９）間の距離（Ａ）が、ホイール軸（８）方向で測定したチェーンリンク（１０；２２）の外側幅（ａ）の１．１倍よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のポケット型チェーンホイール。
3. ポケット（３）の底部（４）と、これに面し且つホイール軸の近くに位置するチェーンリンク（１０；２２）の長手方向の脚部（１３）との接触を回避するためのポケットの底部が、２つの部分（４ａ、４ｂ）からなり、これらの部分は、相互に鈍角βを囲み、且つ、それぞれ反対の方向に向いた端部がホイールの歯のフランク（６）へと延びていることを特徴とする請求項１または２に記載のポケット型チェーンホイール。
4. ポケット（３）の底部（４）が軸（８）と平行に延び、かつ、ポケット（３）の側壁（９）がホイール軸（８）に対して垂直に延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のポケット型チェーンホイール。
5. 歯（５）のフランク（６）およびポケット（３）の底部（４）が、半径を有する湾曲部（７）を介して、ポケット（３）の側壁（９）に移行し、湾曲部の半径は、湾曲部（７）と、チェーンリンク（１０；２２）との間のいかなる接触も回避することができるほど、充分小さいことを特徴とする請求項４に記載のポケット型チェーンホイール。
6. 歯（５）のフランク（６）と、ポケット（３）の底部（４）との間の湾曲部（７）の曲率半径が、０．４ｄ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のポケット型チェーンホイール。
7. ポケット型チェーンホイール（１、２）を通過するチェーンストランド（１４；２１）の積載側および解放側が、それらに割り当てられた枢動自在な案内部材（１８、１９；２３、２４）を有し、この案内部材の枢動軸（１６、１７）およびチェーンホイールの軸（８）がそれぞれ、出入りするチェーンストランド（１４；２１）の長手方向に延びた軸に対して垂直面に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のポケット型チェーンホイールを含むチェーン伝動装置。
8. 案内部材（１８、１９；２３、２４）が、案内ウェブ（２０）または案内溝（２５）を含み、それらの長さＬが、少なくともチェーンストランド（１４；２１）を構成するチェーンリンク（１０；２２）間の間隔幅ｔの２．５倍であることを特徴とする請求項７に記載のチェーン伝動装置。
9. 案内部材（１８、１９；２３、２４）が、その枢動軸（１６、１７）の下方に位置する部分および上方に位置する部分を含み、この下方部分がチェーンストランド（１４；２１）を構成するチェーンリンク（１０；２２）間の間隔幅ｔの少なくとも２倍の長さを有することを特徴とする請求項７または８に記載のチェーン伝動装置。
10. チェーンストランド（１４；２１）のリンク（１０；２２）が、１．１ｄから１．４ｄの内側幅ｂ_ｉを有することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のチェーン伝動装置。

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