JP5207413B2

JP5207413B2 - スプロケット

Info

Publication number: JP5207413B2
Application number: JP2010129338A
Authority: JP
Inventors: 淳志早見; 森　　薫; 雅彦近能; 勇二榑松
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: JP2011256886A; DE102011102463B4; KR20110133429A; CN102287515A; CN102287515B; DE102011102463A1; US20110300977A1; KR101388884B1

Description

本発明は、本体の周面にチェーンのピン、ブシュあるいはローラと噛み合う複数の歯が形成され、本体の側面に外周面がチェーンのリンクプレートと接触するクッションリングを有するスプロケットに関するものである。

従来、チェーンを駆動側および従動側の少なくとも２つのスプロケットに掛架して動力を伝達するチェーン伝動装置が広く使用されており、いずれの用途においても騒音レベルを低減させることが望ましい。

特に、チェーンがスプロケットに噛み合い始める時に生じる、ピン、ブシュ、あるいは、ローラとスプロケットの歯との接触による打撃音は、騒音の大きな要因となっており、これを低減することがチェーン伝動装置の課題となっている。
また、ピン、ブシュ、あるいは、ローラとスプロケットの歯との噛み合い始めの接触による衝撃が振動の要因となる他、チェーンやスプロケットの破損や摩耗の要因となり、耐久性を低下させるなどの問題もあった。

このようなチェーンとスプロケットの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を軽減するため、たとえば、図９に示すようなスプロケット本体５０１の周面に複数の歯先５１１と歯底５１２を有する歯５１０が形成され、スプロケット本体５０１の両側面に外周面５２１がチェーンのリンクプレートと接触する弾性部材からなるクッションリング５２０を有するスプロケット５００を使用して、チェーンのピン、ブシュ、あるいは、ローラがスプロケット５００の歯５１０と接触する直前にリンクプレートがクッションリング５２０の外周面５２１と接触するようにして噛み合い時の衝撃や打撃音を軽減したものが知られている。

通常スプロケットが、内リンクプレートと外リンクプレートを連結ピンにより多数交互に連結したローラチェーンと噛み合う場合、チェーンがスプロケットに巻き掛けられた状態では、各リンクプレートのチェーン長手方向の中間部分が最もスプロケットの中心よりに位置する。

したがって、クッションリングは、外周面の各リンクプレートのチェーン長手方向の中間部分に接触する部分、すなわち、円周方向の複数の歯の歯先に対応する部分が、最もリンクプレートと強く当接して大きく弾性変形することとなる。

この弾性力を調整し、噛み合い時のローラとスプロケットとの接触状態を制御するために、クッションリングの外周面にスプロケットの歯と同様のピッチで溝を設けるとともに、クッションリングの溝と溝の間の外周面を円周面に対して傾斜した面としたスプロケットも公知である（たとえば、特許文献１参照。）。

特表平２００２−５２３６９８号明細書（全頁、全図）

公知のスプロケットのクッションリングは、チェーンを掛架して回転する際に、チェーンの各リンクプレートとの接触による圧縮変形と、離脱による解放復帰を繰り返す。
クッションリング５２０が各リンクプレートにより強く押圧されて大きく変形する場所は、図１０（ａ）に示すように、歯先５１１に対応する位置で内リンクプレートにより押圧される領域Ｕ１と外リンクプレートにより押圧される領域Ｇ１とが、歯ごとにクッションリング５２０の幅方向ずれた位置に交互に存在する。

このため、クッションリング５２０にＵ１とＧ１との間の狭い領域で捻れ方向の変形が繰り返し発生し、局所的な劣化が生じやすくなるとともに、ゴム等の弾性材料の場合、ちぎれ等が発生してその破片が適用されるチェーン伝動装置に重大な悪影響を与えるという問題があった。

また、特にスプロケットの歯が奇数である場合、図１０（ｂ）に示すように、内リンクプレートにより押圧される領域Ｕ１、Ｕ２と外リンクプレートにより押圧される領域Ｇ１、Ｇ２とが、スプロケットの１回転ごとに入れ替わり他方は全く押圧されない状態が交互に繰り返されるため、幅方向で隣接する当該領域境界部の極めて狭い領域で１回転ごとに逆方向の大きな変形が繰り返し発生して劣化が激しく、かつ、ちぎれ等の発生も極めて起こりやすいという問題があった。

前述した特許文献１のクッションリングにおいても、捻れ方向の繰り返し変形による劣化は、溝が存在することである程度緩和できるものの、スプロケットの歯が奇数である場合の１回転ごとに逆方向の大きな変形による劣化を緩和することは困難であった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を歯ごとに異ならせて周期的な騒音や衝撃による共振の発生を抑制するとともに、クッションリングの局所的な劣化を低減し、ちぎれ等の発生を防止して、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等を低減し耐久性を向上するスプロケットを提供することである。

本請求項１に係る発明は、周面に形成されチェーンのピン、ブシュあるいはローラと噛み合う円周方向の複数の歯と、少なくとも一方の側面に設けられ外周面がチェーンのリンクプレートと接触するクッションリングとを有するスプロケットにおいて、前記クッションリングが、前記複数の歯の歯先に対応する部分に同一のピッチで設けて前記外周面に他の外周面部分と半径が相違する複数の非円筒部を有し、前記非円筒部が、他の外周面部分より半径が小さくなるように形成され、前記複数の非円筒部が、前記複数の歯の歯底に対応する部分に設けた凸状部と前記複数の歯の歯先に対応する部分に設けた凹状部とからなり、前記クッションリングの凸状部が、前記チェーンのリンクプレートと接触する異なった半径を有し、前記凸状部が、異なる半径を有しているものを含むことにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたスプロケットの構成に加えて、前記凹状部が、前記チェーンのリンクプレートと接触しない半径を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１に記載されたスプロケットの構成に加えて、前記凹状部が、前記チェーンのリンクプレートと凸状部との接触圧より低い接触圧で前記チェーンのリンクプレートと接触する半径を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたスプロケットの構成に加えて、前記凹状部が異なる半径を有しているものを含むことにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載されたスプロケットの構成に加えて、前記クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置と外リンクプレートに対応する位置とで半径が異なるように形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項５に記載されたスプロケットの構成に加えて、前記クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置あるいは外リンクプレートに対応する位置において円筒形状に形成されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項１に係る発明は、周面に形成されチェーンのピン、ブシュあるいはローラと噛み合う複数の歯と、少なくとも一方の側面に設けられ外周面がチェーンのリンクプレートと接触するクッションリングとを有するスプロケットにおいて、クッションリングが、外周面に他の外周面部分と半径が相違する複数の非円筒部を有し、複数の非円筒部が複数の歯と同一のピッチで設けられており、円周方向の複数の歯の歯先に対応する部分に設けた非円筒部が、他の外周面部分より半径が小さくなるように形成されていることにより、チェーンがスプロケットに巻き掛けられた状態でクッションリングがチェーンの各リンクプレートのチェーン長手方向の両端部により最も強く押圧されて変形して、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を軽減することができる。

そして、各リンクプレートのチェーン長手方向の両端部は、内リンクプレートと外リンクプレートが重なって存在するため、大きく変形する場所がクッションリングの幅方向ずれた位置となることはなく、捻れ方向の変形の発生が抑制される。
また、スプロケットの歯が奇数であっても、スプロケットの１回転ごとに入れ替わり押圧される領域を少なくすることができ、幅方向に隣接する狭い領域で１回転ごとに逆方向の大きな変形が繰り返されることを抑制する。
したがって、局所的な劣化が低減されるとともに、ちぎれ等の発生が低減され、その破片が適用されるチェーン伝動装置に重大な悪影響を与えることを防止でき、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等が低減され耐久性を向上することができる。

そして、複数の非円筒部が、円周方向の複数の歯の歯底に対応する部分に設けられた凸状部と、円周方向の複数の歯の歯先に対応する部分に設けられた凹状部とからなり、クッションリングの凸状部がチェーンのリンクプレートと接触する半径を有することにより、チェーンがスプロケットに巻き掛けられた状態でクッションリングがチェーンの各リンクプレートにより押圧されて変形する場所を、各リンクプレートのチェーン長手方向の両端部で大きく、中間部分で弱くなる（あるいは、なくなる）ように滑らかに変化させて、応力を円滑に分散させることができるため、捻れ方向の変形の発生を抑制し局所的な劣化を低減しつつ、クッションリングの外周面の広い領域を弾性変形させることができ、さらに効果的にチェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を軽減することができる。

加えて、凸状部が異なる半径を有するものを含むことにより、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音をスプロケットの歯ごとに変化させることができるため、周期的な騒音や衝撃による共振の発生を抑制することができ、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等がさらに低減され耐久性を向上することができる。

本請求項２に係る発明のスプロケットは、請求項１に係るスプロケットが奏する効果に加えて、凹状部がチェーンのリンクプレートと接触しない半径を有していることにより、１回転ごとに幅方向で入れ替わり押圧される部分を少なくすることができ、さらに局所的な劣化が低減されるとともに、ちぎれ等の発生が低減される。

本請求項３に係る発明のスプロケットは、請求項１に係るスプロケットが奏する効果に加えて、凹状部がチェーンのリンクプレートと凸状部との接触圧より低い接触圧でチェーンのリンクプレートと接触する半径を有していることにより、１回転ごとに幅方向で入れ替わり押圧される部分の接触圧を小さくすることができ、局所的な劣化が低減されるとともに、ちぎれ等の発生が低減される。

本請求項４に係る発明のスプロケットは、請求項１乃至請求項３のいずれかに係るスプロケットが奏する効果に加えて、凹状部が異なる半径を有しているものを含むことにより、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音をスプロケットの歯ごとに変化させることができるため、周期的な騒音や衝撃による共振の発生を抑制し、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等がさらに低減され耐久性を向上することができる。

本請求項５に係る発明のスプロケットは、請求項１乃至請求項４のいずれかに係るスプロケットが奏する効果に加えて、クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置と外リンクプレートに対応する位置とで半径が異なるように形成されていることにより、内リンクプレートあるいは外リンクプレートとの接触押圧力を小さくすることができるため、捻れ方向の変形の発生を少なくして１回転ごとに幅方向で入れ替わり押圧される部分を少なくすることができ、局所的な劣化が低減されてちぎれ等の発生が低減され、その破片が適用されるチェーン伝動装置に重大な悪影響を与えることを防止でき、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等が低減され耐久性を向上することができる。

本請求項６に係る発明のスプロケットは、請求項５に係るスプロケットが奏する効果に加えて、クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置あるいは外リンクプレートに対応する位置において、円筒形状に形成されていることにより、捻れ方向の変形の発生を少なくし１回転ごとに幅方向で入れ替わり押圧される部分を少なくしつつ、広い範囲で弾性変形することで、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を軽減することができ、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等が低減され耐久性を向上することができる。

本発明の理解を助けるための第１参考例であるスプロケットの斜視図。図１のスプロケットの側面図およびその一部拡大図。図２のＡ−Ａ断面図。本発明の理解を助けるための第２参考例であるスプロケットの断面図およびその一部拡大図。第２参考例であるスプロケットの一部拡大断面図。本発明の一実施例であるスプロケットの一部拡大側面図。本発明の理解を助けるための第３参考例であるスプロケットの一部拡大側面図。本発明の第３参考例であるスプロケットの変形例の一部拡大側面図。従来のスプロケットの斜視図。従来のスプロケットのクッションリングの押圧概念図。

本発明は、周面に形成されチェーンのピン、ブシュあるいはローラと噛み合う円周方向の複数の歯と、少なくとも一方の側面に設けられ外周面がチェーンのリンクプレートと接触するクッションリングとを有するスプロケットにおいて、前記クッションリングが、前記複数の歯の歯先に対応する部分に同一のピッチで設けて前記外周面に他の外周面部分と半径が相違する複数の非円筒部を有し、前記非円筒部が、他の外周面部分より半径が小さくなるように形成され、前記複数の非円筒部が、前記複数の歯の歯底に対応する部分に設けた凸状部と前記複数の歯の歯先に対応する部分に設けた凹状部とからなり、前記クッションリングの凸状部が、前記チェーンのリンクプレートと接触する異なった半径を有し、前記凸状部が、異なる半径を有しているものを含み、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を歯ごとに異ならせて周期的な騒音や衝撃による共振の発生を抑制するとともに、クッションリングの局所的な劣化を低減し、ちぎれ等の発生を防止して、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等を低減し耐久性を向上するという効果を奏するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても何ら構わない。

すなわち、本発明のスプロケットに掛け回されるチェーンは、ローラチェーンあるいはブシュチェーン等の、スプロケットの歯にローラあるいはブシュと同様の等間隔に設けられた円筒状の部材が係合して動力伝達されるいかなるチェーン、あるいは、チェーン類似の部材であっても良い。

また、本発明のスプロケットの本体および歯の材質は、鋼等の金属、セラミック、樹脂等いかなる材料であっても良く、それらの複合材料であっても良い。
また、本発明のスプロケットのクッションリングは、弾性を有しチェーンとの接触音が低減されるものであれば、ゴム、合成樹脂等の如何なる材料であっても良い。

［第１参考例］
本発明の理解を助けるための第１参考例であるスプロケット１００は、図１乃至図３に示すように、スプロケット本体１０１の周面に複数の歯先１１１と歯底１１２を有する歯１１０が形成されており、スプロケット本体１０１の両側面には、外周面１２１がチェーンのリンクプレートと接触する弾性部材からなるクッションリング１２０が設けられている。

両側面のクッションリング１２０の外周面１２１には、非円筒部である凸状部１２２と凹状部１２３が円周方向に交互に設けられ、凸状部１２２は歯底１１２に対応する位置、凹状部１２３は歯先１１１に対応する位置となるように形成されている。
なお、本明細書中で円周方向の「対応する位置」とは、スプロケット１００の円周方向における同じ角度位置のことを言う。
また、本第１参考例では、凸状部１２２と凹状部１２３の表面が、連続する滑らかな波状曲面となるように形成されている。

このスプロケット１００にチェーンＣＨが巻き掛けられた状態を、図２および図３で示す。
なお、チェーン１５０は、一般的なローラチェーンであり、ブシュ１５３が嵌合する１対の外リンクプレート１５５と、連結ピン１５２が嵌合する１対の内リンクプレート１５１と、ローラ１５４とを有し、ブシュ１５３の内面に連結ピン１５２遊嵌することで外リンクプレート１５５と内リンクプレート１５１が交互に屈曲可能に連結され、ブシュ１５３の外面にローラ１５４が遊嵌されて構成されている。

クッションリング１２０の凸状部１２２の最大半径ｒ１の部分は、歯底１１２に対応する位置に設けられ、チェーン１５０の外リンクプレート１５５および内リンクプレート１５１の長手方向の両端部が接触し押圧するように形成されている。
クッションリング１２０の凹状部１２３の最小半径ｒ２の部分は、歯先１１１に対応する位置に設けられ、チェーン１５０の外リンクプレート１５５および内リンクプレート１５１の長手方向の中央部が接触しないか、あるいは前記凸状部１２２の接触圧より小さい接触圧となるように形成されている。

このことにより、全ての凸状部１２２において外リンクプレート１５５および内リンクプレート１５１の長手方向の両端部が重なって存在するため、クッションリング１２０の凸状部１２２の幅方向に均等に接触し押圧することで、捻れ方向の変形の発生が抑制される。

また、外リンクプレート１５５および内リンクプレート１５１の長手方向の中央部が、交互に一方しか存在しない凹状部１２３では、外リンクプレート１５５および内リンクプレート１５１の長手方向の中央部が接触しないか、あるいは少ない接触圧で接触するため、スプロケット１００の歯が奇数であっても、クッションリング１２０の幅方向の隣接部が１回転ごとに入れ替わり強く押圧されることはない。

［第２参考例］
本発明の理解を助けるための第２参考例であるスプロケット２００は、前述した第１参考例とクッションリング２２０のみ相違し、他の構成は、同様である。
第２参考例であるスプロケット２００のクッションリング２２０は、図４に示すように、外周面２２１の幅方向でチェーン１５０の内リンクプレート１５１に対応する位置を、従来のクッションリング同様に内リンクプレート１５１の長手方向の中央部が接触し押圧する円筒面２２１Ｕとしたものである。

クッションリング２２０の外周面２２１の幅方向でチェーン１５０の外リンクプレート１５５に対応する位置は、第１参考例と同様に凸状部２２２と凹状部２２３が円周方向に交互に設けられ、凸状部２２２が歯先２１１に対応する位置、凹状部２２３が歯底２１２に対応する位置となるように形成されている。

このことにより、内リンクプレート１５１の長手方向の中央部が円筒面２２１Ｕと接触、押圧して、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音をより軽減するとともに、外リンクプレート１５５の長手方向の中央部が接触しないか、あるいは、少ない接触圧で接触するため、スプロケット２００の歯が奇数であっても、クッションリング２２０の外周面２２１の幅方向の隣接部が１回転ごとに入れ替わり強く押圧されることはない。

なお、前述した第２参考例であるスプロケット２００は、図５に示すように、上記とは幅方向逆に、円筒面２２１Ｇを外リンクプレート１５５に対応する位置に設け、内リンクプレート１５１に対応する位置の凸状部２２２と凹状部２２３を円周方向に交互に設けても良い。

本発明の一実施例であるスプロケット３００は、図６に示すように、前述した第１参考例あるいは第２参考例と、クッションリング３２０の凸状部３２２と凹状部３２３の半径のみ相違し、他の構成は、同様である。
本発明の実施例であるスプロケット３００のクッションリング３２０は、それぞれ最大半径の異なる凸状部３２２Ｌ、３２２Ｓと、それぞれ最小半径の異なる凹状部３２３Ｌ、３２３Ｍ、３２３Ｓとが円周方向に交互に設けられている。

このことにより、チェーンによる弾性部材の押圧状態をスプロケット３００の歯ごとに変化させることができるため、噛み合い時の接触による衝撃や打撃音が歯ごとに異なり、周期的な騒音や衝撃による共振の発生を抑制することができる。

なお、凸状部３２２の最大半径あるいは凹状部３２３の最小半径のいずれかのみに異なるものを設けてもよく、半径の異なる凸状部３２２あるいは凹状部３２３は、何種類に異なるものであっても良い。
また、半径の異なる凸状部３２２あるいは凹状部３２３の円周方向の配置は、適宜の順序であって良い。

［第３参考例］
本発明の理解を助けるための第３参考例であるスプロケット４００は、前述した本発明の理解を助けるための第１参考例および第２参考例とクッションリング４２０のみ相違し、他の構成は、同様である。
第３参考例であるスプロケット４００のクッションリング４２０は、図７に示すように、従来と同様の円筒状をなす外周面４２１の歯底４１２に対応する位置に、非円筒部である幅方向に延びる溝部４２４が設けられている。

このことにより、各リンクプレート１５１、１５５のチェーン長手方向の中間部分と当接する部分の弾性力を小さくし、応力を分散するため、溝部４２４周辺が容易に変形し、幅方向の隣接部で１回転ごとに逆方向の変形が繰り返されても、局所的な劣化が低減されるとともに、ちぎれ等の発生が低減されるとともに、従来の円筒面に溝部４２４を設けることで加工を容易にしている。

なお、このような溝部４２４は、図８に示すように、複数の溝部４２４Ｓ同士を隣接させて設けても良い。
また、溝部４２４の幅、深さ、および、断面形状は、如何なるものであっても良い。

以上のように本発明のスプロケットによれば、チェーンとの噛み合い時の接触による衝撃や打撃音を軽減するとともに、クッションリングの局所的な劣化を低減し、ちぎれ等の発生を防止して、チェーン伝動装置全体の振動、破損、摩耗等を低減し耐久性を向上するなど、その効果は、甚大である。

１００、２００、３００、４００、５００・・・スプロケット
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１・・・スプロケット本体
１１０、２１０、５１０・・・歯
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１・・・歯先
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２・・・歯底
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０・・・クッションリング
１２１、２２１、３２１、４２１、５２１・・・外周面
２２１Ｕ・・・円筒面
１２２、２２２、３２２・・・凸状部
１２３、２２３、３２３・・・凹状部
４２４・・・溝部
１５０・・・チェーン
１５１・・・内リンクプレート
１５２・・・連結ピン
１５３・・・ブシュ
１５４・・・ローラ
１５５・・・外リンクプレート

Claims

周面に形成されチェーンのピン、ブシュあるいはローラと噛み合う円周方向の複数の歯と、少なくとも一方の側面に設けられ外周面がチェーンのリンクプレートと接触するクッションリングとを有するスプロケットにおいて、
前記クッションリングが、前記複数の歯の歯先に対応する部分に同一のピッチで設けて前記外周面に他の外周面部分と半径が相違する複数の非円筒部を有し、
前記非円筒部が、他の外周面部分より半径が小さくなるように形成され、
前記複数の非円筒部が、前記複数の歯の歯底に対応する部分に設けた凸状部と前記複数の歯の歯先に対応する部分に設けた凹状部とからなり、
前記クッションリングの凸状部が、前記チェーンのリンクプレートと接触する異なった半径を有し、
前記凸状部が、異なる半径を有しているものを含むことを特徴とするスプロケット。
前記凹状部が、前記チェーンのリンクプレートと接触しない半径を有していることを特徴とする請求項１に記載のスプロケット。
前記凹状部が、前記チェーンのリンクプレートと凸状部との接触圧より低い接触圧で前記チェーンのリンクプレートと接触する半径を有していることを特徴とする請求項１に記載のスプロケット。
前記凹状部が、異なる半径を有しているものを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスプロケット。
前記クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置と外リンクプレートに対応する位置とで半径が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスプロケット。
前記クッションリングの外周面が、幅方向でチェーンの内リンクプレートに対応する位置あるいは外リンクプレートに対応する位置において円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスプロケット。