JP5622763B2 - チェーン、チェーン伝動装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車、産業用機械等の動力伝達機構などに用いられるチェーンであって、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなりスプロケットと噛み合う無端状のチェーン、およびこのチェーンとスプロケットとで構成されるチェーン伝動装置に関する。

従来、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなりスプロケットと噛み合う無端状のチェーンおよびチェーン伝動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、長期に亘って高い潤滑性を得るために、ある程度の粘性を有する潤滑剤をチェーン及びスプロケットに給油することが奨励されている。
ここで、「潤滑剤」とは、粘性の高い潤滑油またはグリースをいう。

特開２０１１−０９４６６０号公報（図１参照）

しかしながら、上述した従来のチェーンは、チェーンを構成する円筒形ローラの外周面がローラの幅方向に平坦な構造であったため、スプロケットの回転に伴ってチェーンがスプロケットと噛み合う際にスプロケット及びローラ表面に形成されている潤滑剤の皮膜が強く押し潰されて潤滑剤が逃げる際に大きな騒音が生じるという問題があった。
さらに、スプロケットの回転に伴って噛み合いが外れる際に粘性を有する潤滑剤によるローラとスプロケットとの密着状態から引き剥がすような現象により大きな騒音が生じるという問題があった。

そこで、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、スプロケットと噛み合う際の潤滑剤による騒音および噛み合いが外れる際の潤滑剤による騒音を低減するチェーン、並びにこのチェーンとスプロケットとで構成されるチェーン伝動装置を提供することである。

本請求項１に係る発明は、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなりスプロケットと噛み合う無端状のチェーンにおいて、前記左右一対のリンク部材が、前記チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、前記球体が前記スプロケットと噛み合うことにより、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、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなる無端状のチェーンと、該チェーンと噛み合うスプロケットとで構成されるチェーン伝動装置において、前記チェーンの一対のリンク部材が、前記チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、前記スプロケットが、前記チェーンの球体と噛み合う球面状の凹部をスプロケット外周にスプロケット周方向に等間隔で複数有しており、前記球体の曲率が、前記凹部の曲率より大きく設けられていることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたチェーン伝動装置の構成に加えて、前記一対のリンク部材が、前記球体を回動自在に保持する凹状保持部を有しているとともに該凹状保持部の周辺で互いに接触する突き当て面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３に記載されたチェーン伝動装置の構成に加えて、前記凹状保持部が、前記球体と点接触または線接触する凸部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。

本発明のチェーンは、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなることにより、スプロケットと噛み合うことができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項１に係る発明によれば、左右一対のリンク部材が、チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、球体がスプロケットと噛み合うことにより、スプロケットの回転に伴ってチェーンがスプロケットと噛み合う際、チェーンの球体とスプロケットとの間の潤滑剤が幅方向中央から幅方向側方へかき分けられるようにしてスムーズに押し出されるため、潤滑剤が押し潰されることによる騒音を低減することができる。

また、スプロケットの回転に伴ってチェーンとスプロケットとの噛み合いが外れる際、チェーンの球体とスプロケットとの間の潤滑剤において幅方向側方側から幅方向中央側に張力（表面張力）が作用して潤滑剤が幅方向側方から幅方向中央へスムーズに誘導されて噛み合う前の状態に戻るため、潤滑剤による騒音を低減することができる。
さらに、従来の構造と比べて潤滑剤にせん断力が作用するタイミングが分散されてせん断力の大きさの最大値が低減するため、噛み合いが外れる際も潤滑剤による騒音を低減することができる。
また、従来のチェーンと比べて部品の種類が３種類と少ないため、コストを低減できる。

本発明のチェーン伝動装置は、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなる無端状のチェーンと、このチェーンと噛み合うスプロケットとで構成されることにより、動力を伝達することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項２に係る発明によれば、チェーンの一対のリンク部材が、チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、スプロケットが、チェーンの球体と噛み合う球面状の凹部をスプロケット外周にスプロケット周方向に等間隔で複数有しており、球体の曲率が、凹部の曲率より大きく設けられていることにより、スプロケットの回転に伴ってチェーンがスプロケットと噛み合う際、チェーンの球体とスプロケットの凹部との間の潤滑剤が幅方向中央から幅方向側方へかき分けられるようにしてスムーズに押し出されるため、潤滑剤が押し潰されることによる騒音を低減することができる。

また、スプロケットの回転に伴ってチェーンとスプロケットとの噛み合いが外れる際、チェーンの球体の凸曲面とスプロケットの凹部の凹曲面との間の潤滑剤において幅方向側方側から幅方向中央側に張力（表面張力）が作用して潤滑剤が幅方向側方から幅方向中央へスムーズに誘導されて噛み合う前の状態に戻るため、潤滑剤による騒音を低減することができる。
さらに、従来の構造と比べて潤滑剤にせん断力が作用するタイミングが分散されてせん断力の大きさの最大値が低減するため、噛み合いが外れる際も潤滑剤による騒音を低減することができる。
また、従来のチェーンと比べて部品の種類が３種類と少ないため、コストを低減できる。

本請求項３に係る発明によれば、請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、一対のリンク部材が、球体を回動自在に保持する凹状保持部を有しているとともに凹状保持部の周辺で互いに接触する突き当て面を有していることにより、一対のリンク部材の相対的な位置関係が安定するため、一対のリンク部材が凹状保持部で球体を安定して保持できる。
また、組み立てる際に一対のリンク部材が凹状保持部で球体を保持した状態で互いの突き当て面が接触して相対的な位置関係が安定するため、連結ピンで容易に連結してチェーンを組み立てることができる。

本請求項４に係る発明によれば、請求項３に係る発明が奏する効果に加えて、凹状保持部が、球体と点接触または線接触する凸部を有していることにより、凹状保持部と球体との接触面積が小さくなり凹状保持部と球体との間の摩擦抵抗が小さくなるため、スプロケットの凹部と噛み合う際に球体がスムーズに回転することができる。
また、凹状保持部と球体との間に隙間が生じて潤滑剤がこの隙間に入り込むため、球体の回転をスムーズにすることができる。

本発明のチェーン伝動装置のチェーンの斜視図。 本発明のチェーン伝動装置のチェーンの平面図および側断面図。 本発明のチェーン伝動装置のスプロケットの斜視図およびチェーン伝動装置の側断面図。 本発明のチェーンがスプロケットと噛み合う際および噛み合いが外れる際の潤滑剤の様子を示すスプロケットの周方向からみた断面図。

本発明は、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなりスプロケットと噛み合う無端状のチェーンにおいて、左右一対のリンク部材が、チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、球体がスプロケットと噛み合う構成であり、チェーンがスプロケットと噛み合う際およびこの噛み合いが外れる際の潤滑剤による騒音を低減するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

また、本発明は、左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなる無端状のチェーンと、このチェーンと噛み合うスプロケットとで構成されるチェーン伝動装置において、チェーンの一対のリンク部材が、チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、スプロケットが、チェーンの球体と噛み合う球面状の凹部をスプロケット外周にスプロケット周方向に等間隔で複数有しており、球体の曲率が、凹部の曲率より大きく設けられ、チェーンがスプロケットと噛み合う際およびこの噛み合いが外れる際の潤滑剤による騒音を低減するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

例えば、チェーンの球体の素材は、金属、セラミックス、樹脂等、ある程度耐久性を有するものであれば如何なるものであっても構わない。
また、一対のリンク部材は、チェーン長手方向一端側と他端側とで幅が異なりこの一対のリンク部材の一端側を隣接する一対のリンク部材の他端側と連結する所謂、オフセットリンクでもよく、一対の内側リンクと一対の外側リンクとの２種類を交互に連結するものであってもよい。
さらに、チェーンの球体は、チェーンの幅方向を軸としてリンク部材に対して回転できればよく、表面の曲率が一定の真円球でも表面の曲率が箇所によって変化する楕円球でもよい。

以下に、本発明の一実施例であるチェーン伝動装置１００について、図１乃至図４に基づいて説明する。

ここで、図１は、本発明のチェーン伝動装置１００のチェーン１１０の斜視図であり、図２（Ａ）は、本発明のチェーン伝動装置１００のチェーン１１０の一部断面の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すチェーン１１０のIIＢ−IIＢ側断面図であり、図３（Ａ）は、本発明のチェーン伝動装置１００のスプロケット１２０の斜視図であり、図３（Ｂ）は、本発明のチェーン伝動装置１００のチェーン１１０とスプロケット１２０とが噛み合った状態の概略側断面図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）は、本発明のチェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際および噛み合いが外れる際の潤滑剤Ｇの様子を示すスプロケット１２０の周方向からみた断面図である。

このうち、図４（Ａ）は、チェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際のチェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２の潤滑剤Ｇと接触する前の状態であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態からチェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２に接近して球体１１２が凹部１２２の潤滑剤Ｇと接触した状態であり、図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の状態からさらにチェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２に接近して球体１１２が凹部１２２と接触した状態であり、図４（Ｄ）は、図４（Ｃ）の状態からチェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２から離間した直後の状態であり、図４（Ｅ）は、図４（Ｄ）の状態からさらにチェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２から離間した状態である。

なお、潤滑剤Ｇの様子を理解しやすいように、潤滑剤Ｇを実際よりも大きく示している。
また、潤滑剤Ｇの様子を理解しやすいように、チェーン１１０の球体１１２の凸曲面１１２ａとスプロケット１２０の凹部１２２の凹曲面１２２ａとの関係において、スプロケット１２０の凹部１２２側の潤滑剤Ｇのみを図示し、球体１１２の凸曲面１１２ａ側の潤滑剤Ｇの図示は省略する。

本発明の一実施例であるチェーン伝動装置１００は、図１乃至図４に示すように、左右一対のリンク部材１１１を連結ピン１１３によりチェーン長手方向に複数連結してなる無端状のチェーン１１０と、このチェーン１１０と噛み合うスプロケット１２０とで構成されている。

さらに、チェーン１１０の一対のリンク部材１１１が、チェーン１１０の内周側に突出する球体１１２をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、スプロケット１２０が、チェーン１１０の球体１１２と噛み合う球面状の凹部１２２をスプロケット外周１２１にスプロケット周方向に等間隔で複数有している。
具体的には、チェーン１１０は、一対のリンク部材１１１と、球体１１２と、連結ピン１１３とから構成されている。
つまり、従来のチェーンと比べて部品の種類が３種類と少ない。

このうち、リンク部材１１１は、チェーン長手方向の略中央に形成された凹状保持部１１１ａと、チェーン長手方向の一端側に形成されたピン遊嵌孔１１１ｂと、チェーン長手方向の他端側に形成されたピン圧入孔１１１ｃと、凹状保持部１１１ａの周辺で一対のリンク部材１１１が互いに接触する突き当て面１１１ｄを有している。
そして、一対のリンク部材１１１が、球体１１２をそれぞれの凹状保持部１１１ａで左右両側から抱え込むようにして突き当て面１１１ｄで合わせられている。
これにより、一対のリンク部材１１１の相対的な位置関係が安定する。

ここで、球体１１２と凹状保持部１１１ａとの間には僅かな隙間があるため、球体１１２は回動自在に保持される。
なお、凹状保持部１１１ａの内側に、球体１１２と点接触または線接触する凸部（図示せず）を配設してもよい。
これにより、凹状保持部１１１ａと球体１１２との接触面積が小さくなり凹状保持部１１１ａと球体１１２との間の摩擦抵抗が小さくなる。
さらに、凹状保持部１１１ａと球体１１２との間に隙間が生じて潤滑剤Ｇがこの隙間に入り込む。
また、一対のリンク部材１１１の一端側のピン遊嵌孔１１１ｂと、隣接する一対のリンク部材１１１の他端側のピン圧入孔１１１ｃとを合わせて連結ピン１１３がそれぞれに挿入される。

ここで、連結ピン１１３は、ピン遊嵌孔１１１ｂには回動自在に挿通され、ピン圧入孔１１１ｃには圧入された状態となるため、一対のリンク部材１１１は、隣接する一対のリンク部材１１１に対して連結ピン１１３を支点に揺動自在となる。
さらに、一対のリンク部材１１１は、ピン圧入孔１１１ｃに圧入された連結ピン１１３によって、左右合わせられた状態が保持されている。

また、球体１１２の曲率（曲率半径Ｒ１の逆数）が、凹部１２２の曲率（曲率半径Ｒ２の逆数）より大きく設けられている。
これにより、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際、チェーン１１０の球体１１２とスプロケット１２０の凹部１２２との間の潤滑剤Ｇが幅方向中央から幅方向側方へかき分けられるようにしてスムーズに押し出される。

潤滑剤Ｇの動きについて詳しく説明すると、図４（Ａ）に示すように、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際、チェーン１１０の球体１１２がスプロケット１２０の凹部１２２に存在するグリース等の粘性を有する潤滑剤Ｇに接近する。
そして、図４（Ｂ）に示すように、球体１１２が凹部１２２に存在する潤滑剤Ｇと接触する。

このとき、球体１１２の曲率（曲率半径Ｒ１の逆数）が、凹部１２２の曲率（曲率半径Ｒ２の逆数）より大きく設けられていることにより、球体１１２の接近移動に伴って潤滑剤Ｇが凹部１２２において球体１１２の幅方向中央から幅方向側方へかき分けられるようにしてスムーズに押し出される。
その後、図４（Ｃ）に示すように、球体１１２の凸曲面１１２ａにおける幅方向中央がスプロケット１２０の凹部１２２の凹曲面１２２ａと直接接触し、この部分においてチェーン１１０がスプロケット１２０と完全に噛み合った状態となる。

また、図４（Ｃ）の完全に噛み合った状態からスプロケット１２０の回転に伴って噛み合いが外れる際、図４（Ｄ）に示すように、球体１１２の凸曲面１１２ａにおける幅方向中央がスプロケット１２０の凹部１２２の凹曲面１２２ａから離間する。
このとき、球体１１２の曲率（曲率半径Ｒ１の逆数）が、凹部１２２の曲率（曲率半径Ｒ２の逆数）より大きく設けられていることにより、球体１１２の凸曲面１１２ａと凹部１２２の凹曲面１２２ａとの間の、噛み合う際に凹部１２２における球体１１２の幅方向側方へ押し出された潤滑剤Ｇに張力（表面張力）が作用して幅方向側方の潤滑剤Ｇが引っ張られて凹部１２２における球体１１２の幅方向中央側へスムーズに誘導される。

その後、図４（Ｅ）に示すように、凹部１２２における球体１１２の幅方向側方の潤滑剤Ｇが引っ張られて凹部１２２における球体１１２の幅方向中央へ誘導されてから、球体１１２の凸曲面１１２ａが潤滑剤Ｇからスムーズに離間する。
つまり、潤滑剤Ｇの位置が噛み合う前の位置に戻り、油切れを起こしにくい効果が得られる。
さらに、従来の構造と比べて潤滑剤Ｇにせん断力が作用するタイミングが分散されてせん断力の大きさの最大値が低減する。

このようにして得られた一実施例であるチェーン１１０は、左右一対のリンク部材１１１が、チェーン１１０の内周側に突出する球体１１２をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、球体１１２がスプロケット１２０と噛み合うことにより、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際の潤滑剤Ｇが押し潰されることによる騒音を低減することができるとともに、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０とスプロケット１２０との噛み合いが外れる際の潤滑剤Ｇによる騒音を低減することができ、さらに、部品点数を削減してコストを低減できる。

このようにして得られた一実施例であるチェーン伝動装置１００は、チェーン１１０の一対のリンク部材１１１が、チェーン１１０の内周側に突出する球体１１２をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、スプロケット１２０が、チェーン１１０の球体１１２と噛み合う球面状の凹部１２２をスプロケット外周１２１にスプロケット周方向に等間隔で複数有しており、球体１１２の曲率（曲率半径Ｒ１の逆数）が、凹部１２２の曲率（曲率半径Ｒ２の逆数）より大きく設けられていることにより、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０がスプロケット１２０と噛み合う際の潤滑剤Ｇが押し潰されることによる騒音を低減することができるとともに、スプロケット１２０の回転に伴ってチェーン１１０とスプロケット１２０との噛み合いが外れる際の潤滑剤Ｇによる騒音を低減することができ、さらに、部品点数を削減してコストを低減できる。

また、一対のリンク部材１１１が、球体１１２を回動自在に保持する凹状保持部１１１ａを有しているとともに凹状保持部１１１ａの周辺で互いに接触する突き当て面１１１ｄを有していることにより、一対のリンク部材１１１が凹状保持部１１１ａで球体１１２を安定して保持できるとともに、連結ピン１１３で容易に連結してチェーン１１０を組み立てることができる。

さらに、凹状保持部１１１ａが、球体１１２と点接触または線接触する凸部（図示せず）を有していることにより、スプロケット１２０の凹部１２２と噛み合う際に球体１１２がスムーズに回転することができるなど、その効果は甚大である。

１００ ・・・ チェーン伝動装置
１１０ ・・・ チェーン
１１１ ・・・ リンク部材
１１１ａ ・・・ 凹状保持部
１１１ｂ ・・・ ピン遊嵌孔
１１１ｃ ・・・ ピン圧入孔
１１１ｄ ・・・ 突き当て面
１１２ ・・・ 球体
１１２ａ ・・・ （球体の）凸曲面
１１３ ・・・ 連結ピン
１２０ ・・・ スプロケット
１２１ ・・・ スプロケット外周
１２２ ・・・ 凹部
１２２ａ ・・・ （凹部の）凹曲面
Ｇ ・・・ 潤滑剤
Ｒ１ ・・・ 球体の曲率半径
Ｒ２ ・・・ 凹部の曲率半径

Claims (4)

1. 左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなりスプロケットと噛み合う無端状のチェーンにおいて、
   前記左右一対のリンク部材が、前記チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、前記球体が前記スプロケットと噛み合うことを特徴とするチェーン。
2. 左右一対のリンク部材を連結ピンによりチェーン長手方向に複数連結してなる無端状のチェーンと、該チェーンと噛み合うスプロケットとで構成されるチェーン伝動装置において、
   前記チェーンの一対のリンク部材が、前記チェーンの内周側に突出する球体をそれぞれ回動自在に保持しているとともに、前記スプロケットが、前記チェーンの球体と噛み合う球面状の凹部をスプロケット外周にスプロケット周方向に等間隔で複数有しており、
   前記球体の曲率が、前記凹部の曲率より大きく設けられていることを特徴とするチェーン伝動装置。
3. 前記一対のリンク部材が、前記球体を回動自在に保持する凹状保持部を有しているとともに該凹状保持部の周辺で互いに接触する突き当て面を有していることを特徴とする請求項２に記載のチェーン伝動装置。
4. 前記凹状保持部が、前記球体と点接触または線接触する凸部を有していることを特徴とする請求項３に記載のチェーン伝動装置。

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