JP5271777B2

JP5271777B2 - チェーン駆動装置

Info

Publication number: JP5271777B2
Application number: JP2009094264A
Authority: JP
Inventors: 崇大谷; 和也江角; 真功新谷
Original assignee: 株式会社江沼チヱン製作所
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010242913A

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。

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（ＪＩＳＢ１８０１）。

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。

特開２００７−３０９４８８号公報

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。

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。

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、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り、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ことをその要旨とする。

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。

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。

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。

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。

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。

ローラチェーン、スプロケットの構成説明図要部拡大構成図要部拡大動作図試験結果実測線図（１）試験結果実測線図（２）

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

ローラチェーンと、該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、前記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、前記スプロケットは、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前記ローラに適合させ、前記ローラの断面形状は、中央部の凹の円弧部と、該円弧部に滑らかに連続する左右の直線部とからなり、前記歯底の断面形状は、中央部の凸の円弧部と、該円弧部に滑らかに連続する左右の直線部とからなり、前記ローラの円弧部の凹の曲率半径は、前記歯底の円弧部の凸の曲率半径より小さく、前記ローラの左右の直線部の相対角度は、前記歯底の左右の直線部の相対角度より小さいことを特徴とするチェーン駆動装置。
前記ローラは、前記スプロケットの歯幅より長いことを特徴とする請求項１記載のチェーン駆動装置。