JP5160444B2 - 騒音改善を伴う高強度、高剛性のサイレントチェーン - Google Patents

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本出願は「騒音改善を伴う高強度、高剛性のサイレントチェーン（ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＡＮＤ ＳＴＩＦＦＮＥＳＳ ＳＩＬＥＮＴ ＣＨＡＩＮ ＷＩＴＨ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＮＯＩＳＥ）」と題され、２００５年１２月１３日に申請された米国仮特許出願第６０／７４９，８３１号明細書、及び「騒音改善を伴う高強度、高剛性のサイレントチェーン（ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＡＮＤ ＳＴＩＦＦＮＥＳＳ ＳＩＬＥＮＴ ＣＨＡＩＮ ＷＩＴＨ ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＮＯＩＳＥ）」と題され、２００６年１０月２日に申請された米国仮特許出願第６０／８２７，７３１号明細書において開示された発明を請求する。米国仮出願の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）の下での利益が本願明細書で請求され、前述の出願は引用することにより本願明細書に援用される。

本発明はサイレントチェーンの分野に関する。より具体的には、本発明は強度増加及び剛性増加を伴うサイレントチェーンに関する。

サイレントチェーン又は逆生歯チェーンは、長年にわたり動力伝達の用途、特に自動車のパワートレインに使用されて来た。自動変速機において、逆生歯の動力伝達チェーンはトルクコンバータとインプットギヤ・セットの間の入力駆動装置として、又はアウトプットギヤと最終駆動部との間の出力駆動装置として見出されることができる。逆生歯チェーンは又、トランスファケースの入力と前車軸への出力軸との間の、トランスファケース用途において見出され得る。チェーン継手の連結を達成するためにピン及びロッカー継手を用いる、逆生歯チェーンの特別なクラスは摩擦及び摩耗の点から非常に低い損失が必要とされる所で使用される。大半の従来式逆生歯チェーンは、丸ピン上を滑るリンクによりチェーンを連結するために、リンク内の丸穴に取り付けられる単純な丸ピンを用いる。この滑りはピンとロッカーが互いに対して転がり得る、上述のピンとロッカーの設計よりも大きい摩擦を生じる。

逆生歯チェーンは、チェーンの故障を起こすチェーン・リンクの金属疲労を通じ、あるいは二つのスプロケットの間に張力を伝達する能力の瞬間的なロスを生じる、スプロケット上でのチェーンの歯飛びにより、それが伝達可能な張力において制限される。チェーンが摩耗するにつれ、駆動部において隙間が増加し、それはチェーンが歯飛び無しに張力を伝達する能力を減少させる。成功しているチェーンの設計は、疲労強度、歯飛びに抵抗する能力、チェーン摩耗、及び運転騒音レベルをバランスさせる。一つの特性を改善しようとすると、別のものがしばしば犠牲となる。

同時に、車両メーカーは燃料消費の低減と同様に、性能向上のため、より多くのギヤを有する変速機を彼らの車両に取り付けている。より広い全体の速度伝達比はチェーンの張力を増加させ、過酷な操縦の下ではチェーンによる歯飛びをより発生しやすくする。これは車輪がスピンすることを防ぐための、ブレーキ・駆動制御の適用により高級化され、それはドライブトレイン内で過負荷状態が発生することを緩和する。同時に、より広い伝達比の変速機は幹線道路走行中のエンジン速度を減少させ、それは燃費を改善する。低いエンジン速度はマスク騒音を減らし、車両の乗員室においてチェーン・ノイズを更に聞こえ易くする。その結果は、自動変速機における出力駆動部として、又はトランスファケースにおけるシフト駆動部として使用される時に、低い運転騒音と共に運転における低い摩擦損失を依然として備える一方で、著しく良好な歯飛び抵抗性を備える改善されたチェーンに対する必要性である。

自動車用途のための逆生歯設計の動力伝達チェーンは、６０°の外側側面テーパ角度を有するリンクの外形に依存して来た。これはチェーン側面と交わる垂線に対して３０°の角度を生み出す。当初、チェーンはリンク外側の側面においてスプロケットと係合し、外側の側面においてスプロケットの歯に対して座するように設計された。タイミングチェーンの用途に用いられる伝統的なサイレントチェーンは、リンク内側の側面においてスプロケットの歯と係合するように設計されているが、それらがスプロケットを巻くように完全に連結される時に、外側の側面へ移される。これらの設計の大半は６０°の外側側面テーパ角度を有していたが、幾つかのサイレントチェーンは５５°のテーパ角度を用いていた。

これらのサイレントチェーンは、スプロケットとの漸進的な係合のために長い作用歯面を持つことにより、低い運転騒音を達成した。これはリンクのピッチ線の上方に高い二股部を必要とした。開口部を通じてリンクに作用する張力は、リンクの二股部において高い曲げ応力をもたらすため、その結果は比較的弱いリンクであった。

与えられた作用張力に対する曲げ応力を低減するように、チェーンのピッチ線に関してリンクの二股部を下げることにより、チェーンの強度を改善するための試みがなされて来た。しかしながら、二股部が下がるにつれて、スプロケットとの係合に利用できる作用歯面の長さは減少した。これはチェーンの運転中における騒音の増加をもたらした。これは又、一定の運転条件下でチェーンの歯飛びに対する抵抗が減少した、より短いスプロケットの歯を結果として生じた。

先行技術のサイレントチェーンは、二股部の高さ、テーパ角度、及び有効フランク角を含むがそれに制限されない、リンクの設計特性に起因する限定された強度、剛性、及び小さい歯飛びトルク値を有する。テーパ角度、有効フランク角、及び二股部高さを減らす幾つかの試みはこれまでにあったが、しかしながらこれが強度の増加をもたらした一方で、それはまた望ましくないチェーン騒音の顕著な増加をもたらした。サイレントチェーンに伴う別の問題はチェーンとスプロケット両方における摩耗である。

米国特許第５，２３６，４００号明細書は、チェーンの長手方向に不規則に配置されている標準リンクプレートに関連して、異なった相互に係合している面のリンクを有する不規則なリンクを伴う、リンクプレートの係合面の角度が変化するサイレントチェーンを開示している。インボリュート形スプロケット歯の係合面との、リンクプレートの係合位置は、一つの特定の位置における摩耗の集中を避けるために、スプロケット歯の係合面の全体領域にわたって分散している。不規則なリンクの係合位置は特定の位置に集中していないが、その代わりにそのリンクの係合面の角度は異なるようにされている。不規則な形状のリンクは、標準リンクの係合角度αよりも大きい、係合面角度（α＋Δα）を有する。標準リンクのテーパ角度は６０°であり、不規則なリンクのテーパ角度は８０°である。標準リンクのフランク角は３０°であり、不規則なリンクのフランク角は４０°である。

米国特許第５，２６７，９１０号明細書は、各々のリンクプレートがピッチ線におけるスプロケットの歯と係合するように適合した噛み合い面を有するサイレントチェーンを開示している。大半のリンクプレートは、曲線半径を有する凹形の円弧から成る連続的な曲面形状の修正された歯形を持ち、そこで凸形の弧はその歯形が係合するスプロケットと僅かに干渉するように位置する。凸形の弧の曲率中心はチェーンに関してリンクのピッチ線の歯元側にある。テーパ角度は６０°であり、フランク角は３０°である。

米国特許第６，２４４，９８３号明細書は、初めの係合及び完全な係合の間に、その内側の側面においてスプロケットの歯と係合するサイレントチェーンのリンクを開示している。スプロケットの歯は、リンクの歯の内側側面の形状の下部と適合する第一の部分を伴う側面形状、及びリンクの歯形の上部と適合する第二の部分を伴うスプロケット歯の側面形状を有する。

米国特許第６，３３４，８２８号明細書は、Ｈ_ｉ＝Ｈ_ｏ＋Ｈ_ｓの表現を満たすような外形の内側及び外側の側面を有するリンクプレートの歯を開示し、ここでＨ_ｉはチェーンのピッチ線から内側側面のピッチ線までの距離、Ｈ_ｏはチェーンのピッチ線から外側側面のピッチ線までの距離、そしてＨ_ｓはチェーンの多角形運動の振幅である。リンクのテーパ角は６０°である。先行技術の米国特許第６，３３４，８２８号明細書の図５において、Ｈ_ｉはＨ_ｏ以下である。先行技術のリンクのテーパ角は６５°である。先行技術のリンクのフランク角は３２．５°である。

先行技術のリンクに伴う別の問題は、同時に二股部の高さを減少させる一方で、６０°のテーパ角度又は３０°のフランク角を有するリンクの強度を増加させる試みから生じる。チェーンの強度及びその結果として生じる剛性が増加した一方で、上記二つの変更は許容出来ないレベルのチェーン騒音の発生をもたらした。他の先行技術のリンクは騒音低減のためリンクにおけるスプロケット歯との接触点を変えることを試みているが、非常に高い二股部を有することによって、二股部の先端がピン用の開口の底部と等しいかその上方となり、強度、剛性、及び歯飛び発生限トルクの減少という犠牲を生じている。

同様に、米国特許第６，７９６，９２０号明細書はＨ_ｉ＝Ｈ_ｏ＋Ｈ_ｓという表現を開示しており、ここでＨ_ｉはピンの中心線から内側歯面のピッチ線までの距離、Ｈ_ｏはピンの中心線から外側歯面のピッチ線までの距離、そしてＨ_ｓはチェーンの多角形運動の振幅である。先行技術の米国特許第６，７９６，９２０号明細書の図７において、リンクプレートはピン開口の底部よりも高い二股部を有し、そして５６°のテーパ角度を有する。リンクのフランク角は２８°である。

特開昭６０−１６４０４２号公報は三種類の異なるタイプのリンクプレートを有するサイレントチェーンを開示している。各々のリンクは歯飛びによる不正噛み合いを防止するために異なる圧力角を有し、チェーンに沿って不規則に配置される。リンクの二股部はピン部の開口の底と等しいか、それよりも高い。リンクのテーパ角度は５５°、７５°、及び８５°である。リンクのフランク角はそれぞれ２７．５°、３７．５°、及び４２．５°である。

図１はリンク外側の側面１０４においてスプロケットに対して接触し、座する先行技術のリンク１００を示す。リンクはロッカーピン１０７及び第二ピン１０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口１０２と、一対の歯１０５とを有する。歯１０５は外側の側面１０４及びリンクの二股部１０３を形成する内側の側面１０６を有する。リンクのピッチ（Ｐ）はそれが組み立てられたチェーンの状態にあるとき、リンクの継手又は開口１０２の間の平均距離である。ピッチ線は、リンクがスプロケットに接近する直線状のチェーンに組み立てられている時の、ピンとロッカーとの接触点として定義される。変数Ｋはピッチ線と、１．５×ピッチ（１．５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の測定距離を示す。変数Ｈはピッチ線から下方にリンク二股部１０３の頂点までの測定距離である。変数Ｔはピッチ線から下方に、リンクの先端１０５として示されているリンク上の歯先までの測定距離である。

リンク外側の側面１０４において、Ｆｏはリンク１００がスプロケットの歯に対して接触又は座する、外側の側面１０４における接触域を示す。有効な外側フランク角Δは１．５Ｐの線におけるリンク外側の側面の接線と、その接線に交わる垂線とにより形成される角度として定義される。先行技術のリンク１００は３０°の有効な外側の側面角度Δを有する。

リンクが（ロッカーピンでなく）単一の丸ピンのみを有する場合、チェーン用のピッチ線は単一の丸ピンの中心を通るであろう。

図２はリンク内側の側面１１６においてスプロケットと接触し、リンク外側の側面１１４において座する先行技術のリンク１１０を示す。リンクはロッカーピン１１７及び第二ピン１１８を備えた連結ピン用の一対のピン開口１１２と、一対の歯１１５とを有する。歯１１５は外側の側面１１４及びリンクの二股部１１３を形成する内側の側面１１６を有する。リンクのピッチ（Ｐ）は、組み立てられたチェーンにおいてリンクの開口１１２内でロッカー継手を形成する、ロッカーピン１１７と第二ピン１１８との接触点間の距離である。ピッチ線はリンクが直線状のチェーンに組み立てられている時に、ピンとロッカーとの接触点を通っている線として定義される。変数Ｋはピッチ線と、１．５×ピッチ（１．５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の測定距離を示す。先行技術のリンク１１０は３０°の有効外側フランク角Δを有する。有効外側フランク角Δは１．５Ｐの線におけるリンク外側の側面の接線と、その接線に交わる垂線とによって形成される角度として定義される。

変数Ｌはピッチ線と、０．５×ピッチ（０．５Ｐ）において内側の側面と接する線との間の測定距離を示す。変数Ｈはピッチ線から下方にリンク二股部１１３の頂点までの測定距離である。変数Ｔはピッチ線から下方に、リンクの先端１１５として示されているリンク上の歯先までの測定距離である。

リンク内側の側面１１６において、Ｆ_ｉはリンク１１０がそこでスプロケットの歯に接触する内側のリンク側面１１６上の接触域を示す。有効な内側フランク角φは、一つの内側の側面１１６からもう一つの内側の側面まで０．５×Ｐだけ離間されている水平の線と、内側の側面１１６を形成しその中心がリンク外周の外側に位置する半径との接触点における、その半径の接線及び、その接線に交わる垂線により形成される角度として定義される。先行技術のリンク１１０は３０°の有効内側フランク角φを有する。

従って増加した強度、低い二股部、及び小さい有効フランク角を有するリンクを伴い、高められた疲労強度と共に低い運転時の騒音を依然として備える、歯飛びに対して増進された抵抗性を有する新しいチェーンに関する技術的な必要性がある。

スプロケットと共に使用されるチェーン用の改善されたリンクであって、該リンクは連結ピンを受けるための、一定のピッチ距離だけ離間されかつ開口を通るピッチ線を有する一対の開口を有する本体と、外側の側面及び二股部を定義する歯の間の内側の側面を有する一対の歯とを備える。リンクは該リンク内側の側面又は該リンク外側の側面において、スプロケットのスプロケット歯と駆動接触するように形成され得る。本改善は１．５Ｐにおけるリンク外側の側面の接線と、該接線に交わる垂線との間の２９°以下である有効外側フランク角、０．５Ｐにおけるリンク内側の側面の接線と、該接線に交わる垂線との間の２９°以下である有効内側フランク角、及び複数の比率を含む。

リンクはチェーンへと組み立てられ、複数のピンにより連結され得る。該ピンはロッカーピンに対してロックするように設計され、ロッカーとして知られる、ロッカーピンと第二ピンとの対であることが望ましい。

リンク外側の側面は直線、大きな曲率半径を有する曲線、又は１．５Ｐ線より下の小さな曲率半径を有する曲線であってもよい。

内側の側面は直線、大きな曲率半径を有する曲線、又は０．５Ｐ線より下の小さな曲率半径を有する曲線であってもよい。

添付図面において、対応する要素は同じ参照番号により識別される。

サイレントチェーンは交互配置されたリンクの列又は組で形成される。各リンクは一対のピン用開口及び歯を有する。望ましくはロッカーピン及び第二ピンを備える連結ピンがピン用開口内へ挿入され、交互配置されたリンクを幅方向に連結する。チェーンがスプロケットの周りに巻かれているとき、リンクとスプロケット歯との接触はリンクの側面又はリンクの二股部でなされ得る。

この出願において、「駆動接触」はリンク内側の側面／二股部又は外側の側面にかかわらず、リンクがスプロケットにより主にその部分を通じて駆動されることを言い、リンクの他の側面において生じ得る接触を除外しない。例えば、幾つかのスプロケットにおいて、リンクはリンクの内側側面又は二股部において駆動接触を有し、そのとき歯数によって外側の側面又は内側の側面において座し得る。或るリンクもチェーンが駆動スプロケットと係合する際、同様にスプロケット上の歯数によって一旦二つのリンク間の連結角度が十分大きくなると、前のリンクの外側の側面に対する駆動接触に移行する、内側の側面に対する駆動接触をまた有し得る。

図３は第一実施形態のリンク２００及び対応するスプロケットの歯２２１の一部分を示す。リンク２００は外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１に対して座するように形成される。リンク２００はロッカーピン２０７と第二ピン２０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２０２、及び一対の歯２０５を有する。歯２０５は外側の側面２０４及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６を有する。リンクのピッチ又はピッチ距離（Ｐ）は、組み立てられたチェーンにおけるロッカー継手の接触点間の平均距離である。ピッチ線はリンクが直線状に組み立てられている時に、ピンとロッカーの接触点を通る線として定義される。変数Ｋはピッチ線と、１．５×ピッチ（１．５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の距離分だけある。変数Ｈはピッチ線から下方にリンク二股部２０３の頂点までの測定距離である。変数Ｔはピッチ線から下方にリンクの歯の端部までの測定距離である。変数Ｌ（図４）はピッチ線と、０．５×ピッチ（０．５Ｐ）において内側の側面と接する線との間の測定距離を示す。

有効外側フランク角Δは１．５Ｐの線におけるリンク外側の側面の接線と、その接線に交わる垂線とによって形成される角度として定義される。リンク２００は２９°以下の有効外側フランク角Δを有する。リンク外側の側面２０４において、Ｆｏはリンクがスプロケットの歯２２１に対して接触又は座する、リンク外側の側面における接触域を示す。

上記にリストアップされている定義は、本出願の全ての対称なリンクの実施形態に適用する。

リンク２００は更に、ピッチ距離又はピッチＰと有効外側フランク角Δの正接との積により除算されるＫが、０．７９０以上であるという式（１．１）で表わされる不等式により定義される。

例えば、リンクのピッチに対する値が０．３７５である場合、２５°である有効外側フランク角と０．１７６であるＫが不等式（１．１）に代入され、得られる値は０．７９０以上である。

有効外側フランク角が増加するにつれて、先行技術におけるように（図１参照）、そして先行技術のリンクの平均値が下記の表１に示されるように、Ｋの値は減少し、式（１．１）の結果は必要な不等式を満たさない。

それゆえ、０．６９８は≧０．７９０でない。

リンク２００はまた、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比が０．２３９よりも大きいという、式（１．２）で表わされる不等式によっても定義される。

例えば、Ｈの値が０．０９５で、ピッチＰの値が０．３７５の場合、

二股部の頂点がピッチ線よりも高い場合、式（１．２）に関して負の値又は０．２３９よりも小さい値が生じるであろう。以下の表より先行技術のリンクからの平均値を用いると、０．１９９１は０．２３９よりも大きくなく、必要な不等式を満たさない。

リンク２００は更に、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対するＴ（ピッチ線から下方に歯２０５の端部までの距離）の比が０．７７０以上であるという、式（１．３）で表わされる不等式により定義される。

以下の表より先行技術のリンクからの平均値を用いると、０．７３５７は０．７７０以上でなく、必要な不等式を満たさない。

リンク２００はまた、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比×〔ピッチ又はピッチ距離Ｐに対するＴ（ピッチ線から下方に歯２０５の端部までの距離）の比と、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比との差〕の積が０．１２４よりも大きいという、式（１．４）で表わされる不等式によっても定義され得る。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、
（０．７３５７−０．１９９１）×０．１９９１＝０．１０６８
０．１０６８は０．１２４よりも大きくない。
それゆえ、先行技術のリンクは式（１．４）で表わされる必要な不等式を満たさない。

リンク２００は更に、有効外側フランク角の正接により除算された、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対する、ピッチ線と１．５×ピッチ（１．５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の距離分だけあるＫの比と、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対する、ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離Ｈの比との積が、０．１７６よりも大きいという、式（１．５）で表わされる不等式により定義され得る。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、

０．１３９０は０．１７６よりも大きくない。
それゆえ、先行技術のリンクは式（１．５）で表わされる必要な不等式を満たさない。

本発明に関する例のために選ばれた数字は任意であり、この数字は必ずしも図に対応しない。先行技術製品のチェーンの相当する一定量に対する平均値である、先行技術に関する数字は以下の表１にあり、そしてそれらは背景状況を加えるためにある。

図４は第二実施形態のリンク２１０及び対応するスプロケットの歯２２１の一部分を示す。リンク２１０はリンク内側の側面２１６又は二股部２１３においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２１４においてスプロケットの歯２２１に対して座するように形成される。リンク２１０はロッカーピン２１７と第二ピン２１８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２１２、及び一対の歯２１５を有する。歯２１５は外側の側面２１４及びリンクの二股部２１３を形成する内側の側面２１６を有する。リンク２１０は２９°以下の有効外側フランク角Δを有する。

変数Ｌはピッチ線と、０．５×ピッチ（０．５Ｐ）において内側の側面と接する線との間の測定距離を示す。変数Ｈはピッチ線から下方にリンク二股部２１３の頂点までの測定距離である。変数Ｔはピッチ線から下方にリンクの歯２１５の端部までの測定距離である。リンク内側の側面において、Ｆ_ｉはリンクがそこでスプロケットの歯２２１に接触する内側のリンク側面２１６上の接触域を示す。有効な内側フランク角φは、リンク２１０の垂直な中心線から０．２５×Ｐだけ離間されている水平の線と、内側の側面２１６を形成しその中心がリンク外周の外側に位置する半径との接触点における、その半径の接線及び、その接触点を通る垂線により形成される角度として定義される。リンク２１０は２９°以下の有効内側フランク角φを有する。

リンクの二股部又は内側の側面においてスプロケットの歯に接するリンク２１０は更に、ピッチＰと有効内側フランク角φの正接との積により除算されるＬが０．８５０以上であるとして、式（２．１）で表わされる不等式により定義される。

例えば、リンクのピッチに対する値が０．３７５である場合、リンクの二股部においてスプロケットの歯に接触するリンクに関する有効内側フランク角２６°と、０．１９００であるＬとが不等式（２．１）に代入され、得られる値は０．８５０以上である。

有効内側フランク角が増加するにつれて、先行技術におけるように（図２参照）、Ｌの値は減少し、不等式（２．１）は真ではない。先行技術製品のリンクは必要な不等式を満たさない。

それゆえ、０．７７４７は≧０．８５０ではない。

リンク２１０は又、ピッチ又はピッチ距離Ｐで除算された、ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離Ｈの比が０．２３９より大きいという、式（２．２）で表わされる不等式により定義される。

例えば、Ｈに対する値が０．０９５で、ピッチに対する値が０．３７５の場合、

二股部の頂点がピッチ線よりも高い場合、式（２．２）に関して負の値又は０．２３９よりも小さい値が生じるであろう。以下の表より先行技術のリンクからの平均値を用いると、０．１９９１は０．２３９よりも大きくなく、必要な不等式を満たさない。

リンク２１０は更に、ピッチＰに対するＴ（ピッチ線から下方に歯２１５の端部までの距離）の比が０．７７０以上であるという、式（２．３）で表わされる不等式により定義される。

以下の表より先行技術のリンクからの平均値を用いると、０．７３５７は０．７７０以上でなく、必要な不等式を満たさない。

リンク２１０はまた、ピッチＰに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比×〔ピッチＰに対するＴ（ピッチ線から下方に歯２１５の端部までの距離）の比と、ピッチＰに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比との差〕の積が０．１２４よりも大きいという、式（２．４）で表わされる不等式によっても定義され得る。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、先行技術製品のリンクは必要な不等式を満たさない。
（０．７３５７−０．１９９１）×０．１９９１＝０．１０６８
０．１０６８は０．１２４よりも大きくない。
それゆえ、先行技術のリンクは式（２．４）で表わされる必要な不等式を満たさない。

リンク２１０は又、有効内側フランク角φの正接により除算された、ピッチＰに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比×〔ピッチＰに対するＴ（ピッチ線から下方に歯２１５の端部までの距離）の比と、ピッチＰに対するＨ（ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離）の比との差〕の積が０．２１０よりも大きいという、式（２．５）で表わされる不等式により定義される。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、先行技術製品のリンクは必要な不等式を満たさない。

０．１７８は０．２１０よりも大きくない。
それゆえ、先行技術のリンクは式（２．５）で表わされる必要な不等式を満たさない。

リンク２１０は更に、ピッチＰと有効内側フランク角φの正接との積により除算される、ピッチ線から下方に歯２１５の端部までの距離Ｔが１．４０以上であるとして、式（２．６）で表わされる不等式により定義される。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、先行技術製品のリンクは必要な不等式を満たさない。

１．２２５９は１．４０以上ではない。

リンク２１０は更に、有効外側フランク角の正接により除算された、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対する、ピッチ線と１．５×ピッチ（１．５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の距離分だけあるＫの比と、ピッチ又はピッチ距離Ｐに対する、ピッチ線から下方に二股部の頂点までの距離Ｈの比との積が、０．１７６よりも大きいという、式（２．７）で表わされる不等式により定義され得る。

以下の表１に示されるような先行技術のリンクの平均値を用いると、

０．１３９０は０．１７６よりも大きくない。
それゆえ、先行技術のリンクは式（２．７）で表わされる必要な不等式を満たさない。

本発明に関する例のために選ばれた数字は任意であり、この数字は必ずしも図に対応しない。先行技術製品のチェーンの相当する一定量に対する平均値である、先行技術に関する数字は以下の表１にあり、そしてそれらは背景状況を加えるためにある。

図５は外側の側面２０４がカーブし、大きい曲率半径を有する、第三実施形態のリンク２２０を示す。リンク２２０は外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１に対して座するように形成される。リンク２２０はロッカーピン２０７と第二ピン２０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２０２、及び一対の歯２０５を有する。歯２０５は外側の側面２０４及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６を有する。

リンク２２０は２３°の有効外側フランク角Δを有する。リンク外側の側面２０４において、Ｆｏはリンクがスプロケットの歯２２１に駆動接触する、リンク外側の側面における接触域を示す。リンクは更に、上記のように説明され、式１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、及び２．７を参照することによって、ここに述べられたように定義され得る。

図６は外側の側面２０４がカーブし、ピッチ線より下の小さい曲率半径を有する、第四実施形態のリンク２３０を示す。外側の側面２０４はまた先端の逃げＲｔを有する。リンク２３０は外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１に対して座するように形成される。リンク２３０はロッカーピン２０７と第二ピン２０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２０２、及び一対の歯２０５を有する。歯２０５は外側の側面２０４及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６を有する。

リンク２３０は２５°の有効外側フランク角Δを有する。リンク外側の側面２０４において、Ｆｏはリンクがスプロケットの歯２２１に駆動接触する、リンク外側の側面における接触域を示す。リンクは更に、上記のように説明され、式１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、及び２．７を参照することによって、ここに述べられたように定義され得る。

図７は内側の側面２０６がカーブし、ピッチ線より下の曲率半径を有する、第五実施形態のリンク２４０を示す。内側の側面２０６もまた歯の逃げＲｉを有する。リンク２４０は内側の側面２０６においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２０４に対して座するように形成される。非常に大きいスプロケットにおいては、リンク２４０はスプロケットを巻く必要がある連結の角度に応じ、内側の側面２０６に対して座し得る。リンク２４０はロッカーピン２０７と第二ピン２０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２０２、及び一対の歯２０５を有する。歯２０５は外側の側面２０４及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６を有する。リンク２４０は２５°の有効外側フランク角Δを有する。有効内側フランク角φは図４におけるリンク２１０と同様のやり方で定義される。

リンクは更に、上記のように説明され、式１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、及び２．７を参照することによって、ここに述べられたように定義され得る。

図８はリンク内側の側面２０６が直線の、第六実施形態のリンク２５０を示す。リンク２５０は内側の側面２０６においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、リンク外側の側面２０４においてスプロケットの歯２２１に対して座するように形成される。別の実施形態として、リンク２５０は内側の側面２０６においてスプロケットの歯２２１と駆動接触し、外側の側面２０４において座することを避けるように設計され得る。リンク２５０はロッカーピン２０７と第二ピン２０８を備える連結ピンを受けるための一対のピン用開口２０２、及び一対の歯２０５を有する。歯２０５は外側の側面２０４及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６を有する。リンク２５０は２５°の有効外側フランク角Δを有する。

変数Ｌはピッチ線と、０．５×ピッチ（０．５Ｐ）において内側の側面と接する線との間の測定距離を示す。変数Ｈはピッチ線から下方にリンク二股部２０３の頂点までの測定距離である。変数Ｔはピッチ線から下方に、リンクの歯端部までの測定距離である。リンク内側の側面において、Ｆ_ｉはリンクがそこでスプロケットの歯２２１に駆動接触する内側のリンク側面２０６上の接触域を示す。内側の側面２０６と０．５Ｐの接触点を通る垂線との間で定義される有効内側フランク角φは２６°である。リンク２５０は２６°の有効内側フランク角φを有する。リンクは更に、上記のように説明され、式１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、及び２．７を参照することによって、ここに述べられたように定義され得る。

図９はリンクの縁から中心線Ｃまで測られるリンクの半分が、中心線Ｃからリンクの反対の縁まで測られるリンクの半分と異なる、第七実施形態の非対称リンク２６０を示す。リンク２６０は内側の側面２０６’’において（図示されない）スプロケットの歯と駆動接触し、リンクの外側の側面２０４’においてスプロケットの歯に対して座する。リンク２６０はロッカーピン２０７’’、２０７’及び第二ピン２０８’’、２０８’を備える連結ピンを受けるために、ピン用開口２０２’及び２０２’’を中心線Ｃのいずれの側にも有する。リンク２６０の各半分は歯２０５’’、２０５’を有する。歯２０５’’、２０５’は、それぞれ外側の側面２０４’’、２０４’、及びリンクの二股部２０３を形成する内側の側面２０６’’、２０６’を有する。リンクのピッチ又はピッチ距離（Ｐ）は、組み立てられたチェーンにおけるロッカー継手の接触点間の距離である。ピッチ線は、リンクが直線状のチェーンに組み立てられている時に、ピンとロッカーとの接触点を通る線として定義される。変数Ｋ’及びＫ’’はピッチ線と、リンクの中心線から０．７５×ピッチ（０．７５Ｐ）において外側の側面と接する線との間の測定距離である。

有効外側フランク角Δ’、Δ’’は、０．７５Ｐの線におけるリンク外側の側面２０４’’、２０４’の接線と、その接線に交わる垂線とにより形成される角度として定義される。有効外側フランク角は、明確化の目的だけのために片側のリンクに示した。

変数Ｌ’及びＬ’’はピッチ線と、リンクの中心線から０．２５×ピッチ（０．２５Ｐ）において内側の側面に接する線との間の測定距離を示す。変数Ｈはピッチ線から下方にリンクの二股部２０３の頂点までの測定距離である。変数Ｔ’及びＴ’’はピッチ線から下方にリンクの歯の端部までの測定距離である。

リンク内側の側面２０６’’、２０６’において、Ｆｉ’、Ｆｉ’’はリンクがそこでスプロケットの歯に駆動接触する、内側のリンク側面２０６’’、２０６’上の接触域を示す。有効な内側フランク角φ’、φ’’は、リンク２６０の垂直な中心線から０．２５×Ｐだけ離間されている水平の線と、内側の側面２０６’’、２０６’を形成しその中心がリンク外周の外側に位置する半径との接触点における、その半径の接線により形成される角度として定義される。しかしながら、有効な内側フランク角φ’’、φ’はその内側の側面が直線の場合、その内側の側面に平行な線と０．２５Ｐの接点を通る垂線とによって形成される角度として定義され得る。リンクの各半分は更に、上記のように説明され、式１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、及び２．７を参照することによって、ここに述べられたように定義され得る。明確化のため、幾つかの角度又は接触点は非対称リンクの反対側に対して一方のみに示されているが、同様の角度及び接触点がリンクの反対側にもまた存在することを理解されたい。

接線と交わる垂線は、上記の実施形態において任意の垂線であってよい。

リンクは本発明の精神から逸脱することなく、図３、４、５、６、７、８、及び９に示される様々な特徴を包含するように設計され得る。それらはまた内側の側面及び外側の側面の係合タイミングに影響を及ぼすために、スプロケットとの駆動接触を修正するように変更され得る。本発明のリンクはチェーンに沿って不規則に、又は予め決められたパターンで配置され得る。本発明のリンクはまた標準のリンクを伴うチェーンにおいて使用されてもよく、又はチェーンはチェーン全体にわたって一つだけの実施形態のリンクを用いて形成されてもよい。

第二ピン及びロッカーピンを備えるロッカー継手はリンクの開口において受け止められ、チェーンを形成するためのリンクを接続するために使用され得る。

本出願の例において０．３７５のピッチが用いられたが、リンクは前記ピッチに制限されない。

以下の例に対する背景状況を用意するために、先行技術製品のチェーンの対応する比率用の平均値の解析を以下の表１に示す。

本発明のチェーンの一例が生産されている従来のチェーン（ロッカー継手チェーン及び単一の丸ピンチェーン）と比較された。テストされた全てのチェーンのピッチ又はピッチ距離Ｐは０．４３４６インチのピッチであった。本発明のロッカー継手チェーンの有効内側フランク角φは２８．５°であった。本発明のロッカー継手チェーンのピッチ距離又はピッチＰに対する、リンクの開口を通るピッチ線からリンクの先端までの距離Ｔの比率は０．８２７７であった。本発明のロッカー継手チェーンの、ピッチ距離又はピッチＰと有効内側フランク角φの正接との積に対する、開口を通るピッチ線から内側の側面における０．５Ｐの線までの距離Ｌの比率は０．９０９４であった。

動的又は静的にチェーンが歯飛びを起こすのに必要なトルクを決定するため、チェーンがテストされた。歯飛びトルクを動的に決定するため、幅１．２５インチの各チェーンがトランスファケースに取り付けられ、チェーンが歯飛びを起こすまでトルクをゆっくりと増加させながら１５０ｒｐｍで回された。図２における結果を参照すると、現状製品のロッカー継手チェーンは、チェーンが歯飛びを始めるために最も小さい量のトルクを要する。現状製品の丸ピンチェーンはより大きい量のトルクを必要とし、歯飛びが起きる前に５５％の必要なトルクの量を増加させる。本発明のチェーンは丸ピンと類似の量のトルク量を必要とし、歯飛びが起きる前に５４％の必要なトルクの量を増加させる。更に、現状製品のロッカー継手チェーンは本発明のロッカー継手チェーンと類似の結果を得るために、およそ２インチのチェーン幅を増加させる必要があろう。

歯飛びトルクを静的に決定するため、出力スプロケットがトルク計を通じて接地された特殊な試験機に幅１．００インチの各チェーンが取り付けられ、歯飛びを起こすまで入力スプロケットがゆっくりと回されている。表３の結果を参照すると、現状製品のロッカー継手チェーンは、チェーンが歯飛びを起こすために最も小さい量のトルクを要する。現状製品の丸ピンチェーンはより大きい量のトルクを必要とし、歯飛びが起きる前に４３％の必要なトルクの量を増加させる。本発明のチェーンは丸ピンと類似の量のトルク量を必要とし、歯飛びが起きる前に４０％の必要なトルクの量を増加させる。更に、現状製品のロッカー継手チェーンは本発明のロッカー継手チェーンと類似の結果を得るために、およそ１．５インチのチェーン幅を増加させる必要があろう。

騒音試験もまた図４に示すチェーンに対して実施された。各々のチェーンは歯数４０枚のスプロケットに対して、半無響室内において４０ｆｔ．‐ｌｂｓのトルク負荷の下で、５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍまで回された。騒音は速度範囲の全域でサンプリングされ、速度範囲の平均（ＳＲＡ）が計算された。全体騒音は２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚまで記録された全ての周波数を含む。噛み合い周波数はチェーンのリンクがスプロケットと係合する周波数であり、噛み合い周波数の２倍はその値の２倍である。上述の試験条件に対して、噛み合い周波数は５００ｒｐｍにおける３３３Ｈｚから３０００ｒｐｍにおける２０００Ｈｚまで変化し、２倍の噛み合い周波数は同じ二つの速度において６６６Ｈｚ及び４０００Ｈｚであろう。

図１０及び１１は、それぞれ噛み合い周波数及び２倍の噛み合い周波数における本発明のロッカー継手チェーン、現状製品の丸ピンチェーン、及び現状製品のロッカー継手チェーンに関する騒音対速度のグラフである。全体騒音もまた各グラフに含まれている。

実施された試験の結果は、本発明のロッカー継手チェーンが現状製品のロッカー継手チェーンよりも５０％大きく、そして現状製品の丸ピンチェーンのものと同じ歯飛びトルクを示すことを表わしている。本発明のロッカー継手チェーンは現状製品のロッカー継手チェーンよりも大幅に静かであり、そして現状製品の丸ピンチェーンと比較すると、騒音に関して異なるクラスにある。６ｄＢＡの騒音低減は人間の耳によって半分の大きさに感じられることに注意されたい。最後に、現状製品の丸ピンチェーンは、ピンに対して滑るリンクからのチェーン継手内でのより大きな摩擦により、現状製品のロッカー継手チェーン及び本発明のロッカー継手チェーン双方に比べて、速度において制限される。

従って、ここに記述されている本発明の実施形態は、単に本発明の原理の適用における実例に過ぎないことを理解されたい。例証されている実施形態の詳細に対するここでの引用は、それら自体が本発明に必須と見なされる特徴を列挙している特許請求の範囲を制限することを意図していない。

リンク外側の側面においてスプロケットと接触する先行技術のリンクを示す。 リンク内側の側面においてスプロケットと接触する先行技術のリンクを示す。 リンク外側の側面においてスプロケットと接触し、直線の外側側面を有する第一実施形態のリンクを示す。 リンク内側の側面においてスプロケットと接触し、丸みをつけられた、又は曲線の内側側面を有する第二実施形態のリンクを示す。 リンク外側の側面においてスプロケットと接触し、大きな半径を伴う外側の側面を有する第三実施形態のリンクを示す。 リンク外側の側面においてスプロケットと接触し、小さな半径を伴う外側の側面を有する第四実施形態のリンクを示す。 リンク内側の側面においてスプロケットと接触し、０．５線より下の曲率半径を伴う内側の側面を有する第五実施形態のリンクを示す。 リンク内側の側面においてスプロケットと接触し、直線の内側側面を有する第六実施形態のリンクを示す。 非対称である第七実施形態のリンクを示す。 チェーン駆動により発生した全体の騒音と共に、ピッチ又は噛み合い周波数における現状製品のロッカー継手チェーン、現状製品の丸ピンチェーン、及び本発明のロッカー継手チェーンに関する、オーダー対速度のグラフである。 チェーン駆動により発生した全体の騒音と共に、２倍のピッチ又は噛み合い周波数における現状製品のロッカー継手チェーン、現状製品の丸ピンチェーン、及び本発明のロッカー継手チェーンに関する、騒音対速度のグラフである。

Claims (1)

1. スプロケット（２０１）と共に用いるチェーン用の改善されたリンク（２００、２１０）であって、
   該リンクが、ピン（２０８、２１８）及びロッカーピン（２０７、２１７）を備える連結ピンを受けるための、一定のピッチ距離（Ｐ）だけ離間され、かつ開口（２０２、２１２）を通るピッチ線を有する一対の開口（２０２、２１２）を有する本体と、リンク外側の側面（２０４、２１４）及び二股部（２０３、２１３）を定義する歯の間のリンク内側の側面（２０６、２１６）を有する一対の歯（２０５、２１５）とを備え、
   リンクがリンク内側の側面（２０６、２１６）においてスプロケットのスプロケット歯（２２１）と駆動接触するように形成され、
   ａ）ピッチ距離（Ｐ）と、リンクの垂直中心線から０．２５倍ピッチ距離の所におけるリンク内側の側面の接線と該接線に交わる垂線の間の有効内側フランク角（φ）の正接との積（Ｐ×ｔａｎφ）に対する、ピッチ線とピッチ距離の０．５倍（０．５Ｐ）においてリンク内側の側面と交差する線との間の距離（Ｌ）の比が、０．８５０以上、即ち、Ｌ／（Ｐ×ｔａｎφ）≧０．８５０であり、
   ｂ）ピッチ距離（Ｐ）と、リンクの垂直中心線から０．２５倍ピッチ距離の所におけるリンク内側の側面の接線と該接線に交わる垂線の間の有効内側フランク角（φ）の正接との積（Ｐ×ｔａｎφ）に対する、ピッチ線から歯の端部までの距離（Ｔ）の比が、１．４０以上、即ち、Ｔ／（Ｐ×ｔａｎφ）≧１．４０であり、
   有効内側フランク角（φ）が２６°であるリンク。

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