JP5796991B2 - サイレントチェーン伝動装置 - Google Patents

Description

この発明は、サイレントチェーンを使用するサイレントチェーン伝動装置に関する。

一対のＶ字状のリンク歯を有する多数のリンクプレートを屈曲自在に連結する無端のサイレントチェーンをスプロケットに巻き掛けて構成するサイレントチェーン伝動装置は、たとえば４サイクルエンジンのカムシャフトやバランサシャフトの駆動用などの用途に広く使用されている。

サイレントチェーン伝動装置は、サイレントチェーンのコーダルアクションに起因する騒音を抑制するために、各リンクプレートの内側フランクの中央部を膨出させ、サイレントチェーンがスプロケットに進入する際にリンクプレートを一時的に持ち上げている。しかし、これでは、スプロケットの歯数が変化してもリンクプレートの持上げ量が変わらないため、歯数が異なるスプロケットを組み合わせるとき、騒音の抑制効果が不十分である。

そこで、サイレントチェーンの内側フランクとピッチ、圧力角が共通のラック形状のホブカッタを用いてスプロケットを歯切りするとともに、歯切り転位量を適切に設定することにより、コーダルアクションによる騒音を最少に抑えることが提案されている（特許文献１）。すなわち、サイレントチェーンの進入方向ピッチラインがサイレントチェーンの巻き付き着座時のピッチ円に接するように、スプロケットの歯数に合わせて歯切り転位量を設定すると、スプロケットの歯数に拘らず、サイレントチェーンのコーダルアクションを実質的に消失させることができる。なお、サイレントチェーンの外側フランクは、歯数が異なるすべてのスプロケット歯形に接する包絡線によって輪郭形成し、すべてのスプロケット歯形に対して円滑に着座させる。

特開２００２−１０６６５２号公報

かかる従来技術によるときは、サイレントチェーンの内側フランクとスプロケット歯の先端部との間に余裕隙間がなく、外側フランクとスプロケット歯との接触面積が小さいため、サイレントチェーンの内側フランクに過大な摩耗を生じたり、スプロケットに対するサイレントチェーンの着座が不安定になったりして、耐久性が低下することがあり得るという問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、サイレントチェーンのリンクプレートの歯形、スプロケットのスプロケット歯形を改良することによって、コーダルアクションによる騒音を抑えながら、耐久性を向上させることができるサイレントチェーン伝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、一対のＶ字状のリンク歯を有する多数のリンクプレートを連結ピンで連結する無端のサイレントチェーンと、サイレントチェーンと噛み合うスプロケット歯を有する複数のスプロケットとを備えてなり、各スプロケットは、サイレントチェーンの内側フランクとピッチ、圧力角が共通のラック形状のホブカッタを用いて、サイレントチェーンの進入方向ピッチラインとスプロケットの中心との距離Ｈが（Ｄ／２）・cos （π／２ｚ）≦Ｈ≦（Ｄ／２）・cos （π／４ｚ）となるような歯切り転位量で歯切りされたスプロケット歯形を有するとともに、サイレントチェーンの外側フランクは、サイレントチェーンの巻き付き着座時に歯数の異なるスプロケットのすべてのスプロケット歯形の歯先部、歯元部に接する外側に凸の上下の曲線部を含むことをその要旨とする。ただし、ｚは、スプロケットの歯数であり、Ｄは、サイレントチェーンがスプロケットに巻き付き着座時のピッチ円の直径である。

かかる発明の構成によるときは、サイレントチェーンの進入方向ピッチラインは、スプロケットに対するサイレントチェーンの巻き付き着座時のピッチ円に対し、進入方向ピッチラインに直角のピッチ円の半径からスプロケットの１／８〜１／４ピッチ角度相当だけ手前で到達することになり、結果的にサイレントチェーンは、スプロケットの１／８〜１／４ピッチ角度相当の小さなコーダルアクションを生じる。一方、サイレントチェーンの内側フランクとスプロケット歯との間には、このコーダルアクションに基づき、たとえば歯数１６〜１００の範囲のスプロケットについて、少なくとも大むね１５μｍ程度の最小隙間を確保することができ、リンクプレートやスプロケットに過大な摩耗を生じたりすることがない。さらに、外側フランクとスプロケット歯との接触面積を十分大きくすることができるため、外側フランクやスプロケット歯に過大な摩耗を生じたり、スプロケットに対するサイレントチェーンの着座が不安定になったりすることがなく、コーダルアクションによる騒音を小さく抑えながら、必要な耐久性を容易に実現することができる。

なお、サイレントチェーンの進入方向ピッチラインが、それに直角のピッチ円の半径から１／８〜１／４ピッチ角度相当だけ手前でピッチ円に到達するようにする理由は、次のとおりである。すなわち、１／８ピッチ角度未満では、内側フランクとスプロケット歯との間に必要な最小隙間を確保することができず、リンクプレートやスプロケットの加工精度や使用中の摩耗などに対処できなくなるおそれがあり、１／４ピッチ角度超過では、サイレントチェーンのコーダルアクションが大きくなり、騒音が過大になる可能性がある。ただし、サイレントチェーンは、スプロケット歯に対し、まず内側フランクによって噛合いを開始し、その後、外側フランクで噛み合ってスプロケットに巻き付き着座しながら動力伝達するものとする。

要部構成模式説明図 リンクプレートの構成説明図 ホブカッタの要部構成説明図 要部拡大模式説明図 動作説明図（１） 動作説明図（２） 要部拡大動作図

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

サイレントチェーン伝動装置は、無端のサイレントチェーン１と、スプロケット２とを備えてなる（図１）。ただし、図１において、サイレントチェーン１は、歯数ｚが同一または相違する２枚以上のスプロケット２に巻き掛けるものとし、スプロケット２の矢印Ｋ2 方向の回転に伴って矢印Ｋ1 方向に進入し、スプロケット２に噛み合いながら回転走行することができる。

サイレントチェーン１は、連結ピン１ａ、１ａ…を介し、多数のリンクプレート１０、１０…を指組み状に編成し、長手方向に屈曲自在に連結して構成されている。各リンクプレート１０は、一対のＶ字状のリンク歯１１、１１と、一対の連結ピン１ａ用のピン穴１２、１２とを有する（図２）。各リンク歯１１の内側は、圧力角αの直線状の内側フランク１３となっており、外側は、曲線状の外側フランク１４となっている。サイレントチェーン１をピッチラインＰＬc 上に直線状に張ると、各リンクプレート１０の外側フランク１４は、隣接する他のリンクプレート１０の内側フランク１３によって隠されるものとする（図２の実線、点線）。ただし、図２において、サイレントチェーン１のピッチＰ、内側フランク１３、１３のピッチラインＰＬf が併せて図示されており、ピッチラインＰＬf 上の内側フランク１３、１３の間隔Ｐ／２、ピッチラインＰＬc 、ＰＬf の間隔Ｈc となっている。

スプロケット２の外周には、サイレントチェーン１と噛み合う歯数ｚのスプロケット歯２ａ、２ａ…が等ピッチに形成されている（図１）。スプロケット２のスプロケット歯２ａ、２ａ…は、サイレントチェーン１の内側フランク１３、１３…とピッチＰ、圧力角αが共通のラック形状のホブカッタ３０を用いて歯切りすることができる（図３）。

ホブカッタ３０は、圧力角αの切れ刃付きの歯形３１、３１…をピッチＰごとに歯形のピッチラインＰＬ3a上に形成し、ピッチラインＰＬ3aの上下には、適切なアデンダムａ、デデンダムｂが設定されている。このようなホブカッタ３０は、歯数ｚが異なるすべてのスプロケット２に共用して使用することができ、歯数ｚに従って、歯形のピッチラインＰＬ3aから適切な歯切り転位量Ｘだけ離れた歯切り用のピッチラインＰＬ3bに基づいてスプロケット２を歯切り加工する。なお、このようにして歯切りされるスプロケット２は、歯数ｚにより、歯切りピッチ円径Ｄp ＝Ｐ・ｚ／πが決まり、各スプロケット歯２ａの歯形、すなわちスプロケット歯形は、歯数ｚ、歯切り転位量Ｘによって決まるインボリュート曲線から形成されている。

各リンクプレート１０の各外側フランク１４は、外側に凸の上下の曲線部１４ａ、１４ｂと、曲線部１４ａ、１４ｂの間を滑らかに結ぶ外側に凹の中間の曲線部１４ｃとを含んで形成されている（図２、図４）。上下の曲線部１４ａ、１４ｂは、それぞれ歯数ｚが異なるすべてのスプロケット２のスプロケット歯形の歯先部、歯元部に接するものとし、このような曲線部１４ａ、１４ｂは、それぞれすべてのスプロケット歯形の歯先部、歯元部に接する包絡線と近似の円弧状の曲線として形成することができる。また、中間の曲線部１４ｃは、歯数ｚが最小のスプロケット２のスプロケット歯形のインボリュート曲線を避けるように定めるものとする（図４（Ａ））。ただし、図４（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ歯数ｚ＝１６、３２、５０、１００のスプロケット２のスプロケット歯２ａに対するリンクプレート１０の外側フランク１４の接触状態を示す要部模式図である。

図１のように、サイレントチェーン１がスプロケット２に噛み合って多角形に巻き付いて着座するとき、連結ピン１ａ、１ａ…が通るピッチ円の直径Ｄとすると、半径Ｄ／２＝（Ｐ／２）／sin （θp ／２）＝（Ｐ／２）／sin （π／ｚ）である。ただし、θp ＝２π／ｚは、歯数ｚのスプロケット２のピッチ角度である。

一方、スプロケット２に進入するときのサイレントチェーン１のピッチラインＰＬc の位置、すなわち、サイレントチェーン１の進入方向ピッチラインＰＬc とスプロケット２の中心との距離Ｈは、サイレントチェーン１のピッチラインＰＬc 、ＰＬf の間隔Ｈc と、スプロケット２を歯切りする際のホブカッタ３０の歯切り転位量Ｘとの相対関係によって決まる。そこで、Ｈ1 ≦Ｈ≦Ｈ2 となるようにスプロケット２の歯切り転位量Ｘを設定することができる。ただし、
Ｈ1 ＝（Ｄ／２）・cos （π／２ｚ）＝（Ｄ／２）・cos （θp ／４）
Ｈ2 ＝（Ｄ／２）・cos （π／４ｚ）＝（Ｄ／２）・cos （θp ／８）
である。

いま、距離Ｈ＝Ｈ1 となるように歯切り転位量Ｘを設定した場合に、サイレントチェーン１の特定のリンクプレート１０に着目して、スプロケット２に対するサイレントチェーン１の進入から着座までの一連の動きを図示すると、図５、図６のとおりである。

リンクプレート１０は、サイレントチェーン１の進入方向ピッチラインＰＬc 上を進行して来ると（図５（Ａ）の矢印Ｋ1 方向）、進行方向前方側の内側フランク１３に特定のスプロケット歯２ａが接触してスプロケット２との噛合いが開始される。なお、図５（Ａ）において、符号Ｃp は、スプロケット２に巻き付き着座するサイレントチェーン１の連結ピン１ａ、１ａ…が通るピッチ円を示す。符号Ｒp は、サイレントチェーン１の進入方向ピッチラインＰＬc に直角のピッチ円Ｃp の半径であり、符号Ｌp は、進入方向ピッチラインＰＬc と平行なピッチ円Ｃp の接線である。

サイレントチェーン１の進入方向ピッチラインＰＬc は、それに直角のピッチ円Ｃp の半径Ｒp から角度θ1 ＝θp ／４＝π／２ｚ相当だけ手前においてピッチ円Ｃp に到達している（図５（Ｂ））。そこで、リンクプレート１０の前方側の連結ピン１ａが半径Ｒp から角度θ1 ＝θp ／４だけ手前にまで進行すると（図５（Ｂ））、その後、前方側の連結ピン１ａは、ピッチ円Ｃp に沿って進行し、したがって、リンクプレート１０、サイレントチェーン１は、スプロケット２に進入する際の最後のコーダルアクションδ1 ＝Ｄ／２−Ｈ1 を生じる。そこで、前方側の連結ピン１ａがピッチ円Ｃp の半径Ｒp 上にまで進行して進入方向ピッチラインＰＬc がピッチ円Ｃp の接線Ｌp に一致すると（図６（Ａ））、リンクプレート１０は、図５（Ｂ）の位置から角度θ1 ＝θp ／４相当分だけ上昇して最も高く位置することになる。

つづいて、リンクプレート１０の後方側の連結ピン１ａがピッチ円Ｃp の半径Ｒp から角度θ1 ＝θp ／４相当だけ手前の位置（図５（Ｂ）の前方側の連結ピン１ａの位置）にまで進行すると（図６（Ｂ））、リンクプレート１０は、外側フランク１４、１４を介し、スプロケット２の１枚飛びのスプロケット歯２ａ、２ａに着座し、以後、ピッチ円Ｃp に沿ってスプロケット２とともに回転する。なお、このときのリンクプレート１０のピッチラインＰＬc とスプロケット２の中心との距離Ｈp ＝（Ｐ／２）／tan （π／ｚ）となっている。また、リンクプレート１０に後続する他のリンクプレートは、図５（Ｂ）の位置にあり、以後、同様に動作することができる。

次に、サイレントチェーン１の進入方向ピッチラインＰＬc とスプロケット２の中心との距離Ｈ＝Ｈ2 となるようにスプロケット２の歯切り転位量Ｘを設定すると、そのときのリンクプレート１０の挙動は、図５、図６において、距離Ｈ1 が距離Ｈ2 に変更され、角度θ1 ＝θp ／４＝π／２ｚが角度θ2 ＝θp ／８＝π／４ｚに変更され、コーダルアクションδ1 ＝Ｄ／２−Ｈ1 がコーダルアクションδ2 ＝Ｄ／２−Ｈ2 に変更される点を除き、特に変わるところがない。

すなわち、リンクプレート１０は、Ｈ1 ≦Ｈ≦Ｈ2 となるように、ホブカッタ３０によるスプロケット２の歯切り転位量Ｘを設定することにより、図５（Ａ）の噛合い開始時から図６（Ｂ）の巻き付き着座までの間に角度θ1 〜θ2 相当の小さなコーダルアクションδ1 〜δ2 を経由するため、スプロケット２の歯数ｚや、ホブカッタ３０のデデンダムｂの大小に拘らず、スプロケット歯２ａの先端部と内側フランク１３、１３との間に必要な最小隙間を確保し、内側フランク１３、１３に過大な摩耗を生じるおそれがない。加えて、スプロケット２に着座中のリンクプレート１０は、スプロケット２の歯数ｚに拘らず、各外側フランク１４の上下の曲線部１４ａ、１４ｂを介してスプロケット歯２ａ、２ａに接触するため（図４、図７）、十分大きな接触面積を実現することができ、着座が不安定になることもない。なお、着座時のリンクプレート１０は、内側フランク１３、１３がスプロケット歯２ａの先端部に接触することがなく（図７）、外側フランク１４、１４だけが対応するスプロケット歯２ａ、２ａに接触する。

この発明は、エンジンのカムシャフトやバランサシャフトの駆動用のみならず、他の任意の用途に対しても広く好適に適用することができる。

Ｐ…ピッチ
α…圧力角
Ｘ…歯切り転位量
Ｃp …ピッチ円
ＰＬc …ピッチライン
１…サイレントチェーン
１ａ…連結ピン
２…スプロケット
２ａ…スプロケット歯
１０…リンクプレート
１１…リンク歯
１３…内側フランク
１４…外側フランク
１４ａ、１４ｂ…曲線部
３０…ホブカッタ

特許出願人 株式会社 江沼チヱン製作所

Claims (1)

1. 一対のＶ字状のリンク歯を有する多数のリンクプレートを連結ピンで連結する無端のサイレントチェーンと、該サイレントチェーンと噛み合うスプロケット歯を有する複数のスプロケットとを備えてなり、前記各スプロケットは、前記サイレントチェーンの内側フランクとピッチ、圧力角が共通のラック形状のホブカッタを用いて、前記サイレントチェーンの進入方向ピッチラインと前記スプロケットの中心との距離Ｈが（Ｄ／２）・cos （π／２ｚ）≦Ｈ≦（Ｄ／２）・cos （π／４ｚ）となるような歯切り転位量で歯切りされたスプロケット歯形を有するとともに、前記サイレントチェーンの外側フランクは、前記サイレントチェーンの巻き付き着座時に歯数の異なる前記スプロケットのすべてのスプロケット歯形の歯先部、歯元部に接する外側に凸の上下の曲線部を含むことを特徴とするサイレントチェーン伝動装置。ただし、ｚは、前記スプロケットの歯数であり、Ｄは、前記サイレントチェーンが前記スプロケットに巻き付き着座時のピッチ円の直径である。

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