JP6112720B2 - チェーンおよびローラ - Google Patents

Description

本発明は、複数のプレートと、複数の連結ピンと、連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌される複数のローラとを有し、複数のプレートが連結ピンにより長手方向に屈曲可能に連結されて成るチェーン、および、チェーンの連結ピンに直接あるいは間接的に回転可能に外嵌されるローラに関するものである。

スプロケット間を走行するチェーンとして、連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌するローラを有し、該ローラがスプロケットの歯に係合して回転を伝達する、所謂ローラチェーンが慣用されている。
例えば、公知のチェーン５００は、図４に示すように、前後一対のブシュ５２０の両端を左右一対の内プレート５３０のブシュ孔に固定してなる複数の内リンクと、前後一対の連結ピン５４０の両端を左右一対の外プレート５５０のピン孔に固定してなる複数の外リンクと、ブシュ５２０に外嵌されたローラ５１０とを備えている。
これら内リンクおよび外リンクは、ブシュ５２０内に連結ピン５４０を挿入することで、チェーン長手方向に交互に連結されている。

公知のチェーン５００におけるローラ５１０の形状は、その内周孔の中心軸線と外筒面の中心軸線が一致し、該内周孔の中心軸線が連結ピンの中心軸線とほぼ一致して回転中心となるのが一般的である。
このような一般的な形状のローラを用いたチェーンでは、全てのローラが同一ピッチで並ぶこととなるため、スプロケットとローラとが接触するタイミングが等間隔となって、噛み合う際の次数音のレベルが高くなり、その高次数の騒音が人にとって非常に耳障りなものとなるという問題があった。

このような問題に対して、弾性を有してスプロケットの噛み合い時の騒音そのものを低減するローラを採用したものが公知である（特許文献１等参照。）。
しかしながら、全てのローラが同一ピッチで並び、スプロケットとローラとが接触するタイミングが等間隔となる限り、次数音のレベルは低減されず、人にとって非常に耳障りな騒音の発生を充分に抑制することはできなかった。
そこで、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とすることで次数音のレベルを下げる技術が提案されている。
例えば、一般的な形状のローラおよびブシュを用い、連結ピンの取り付けピッチを不等間隔とすることによって、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔としたチェーンが公知である（特許文献２等参照。）。

また、ローラの外筒面の中心軸線と連結ピンの中心軸線とを平行にオフセットすることで、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とするようにし、次数音のレベルを下げる技術が提案されている。
例えば、一般的な形状のローラを用いて、該ローラが外嵌されるブシュの外周部の中心軸線と連結ピンの中心軸線とを平行にオフセットすることで、ローラの外筒面の中心軸線と連結ピンの中心軸線とを平行にオフセットし、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とするようにしたチェーン（特許文献３等参照。）や、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが平行にオフセットされたローラを用いることで、ローラの向きに応じてスプロケットと噛み合うタイミングを変化するようにしたチェーンが公知である（特許文献４等参照。）。

特開２００２−０１３５９６号公報 特開平０５−２０２９９１号公報 特開２００９−１３８８００号公報 実開平０５−０３２８５３号公報

特許文献１のような公知のチェーンにおいては、前述のように、次数音のレベルは低減されず、人にとって非常に耳障りな騒音の発生を充分に抑制することはできず、さらに、弾性を有するローラを従来の金属ローラに嵌め合わせるものであるため、部品点数が増加し組立工程が増えて製造コストが上昇するという問題があった。
特許文献２のような公知のチェーンにおいては、連結ピンの取り付けピッチを不等間隔とすることによって、連結ピン取付位置の異なる複数のリンクプレートを準備する必要があり、部品点数が増加し組立工程が増えて製造コストが上昇するという問題があった。
また、設定された連結ピンのピッチは固定的であるため、使用時の負荷の大きな部分と小さな部分が固定され、最も負荷の大きな部分の摩耗や耐久性に合わせて設計する必要があり、小型軽量化の妨げになるという問題があった。
さらに、固定的なピッチ変動であるため、チェーンの走行速度によっては共振してかえって騒音の増大につながるという問題があった。

特許文献３のような公知のチェーンにおいては、外周部の中心軸線と連結ピンの中心軸線とを平行にオフセットしたブシュがリンクプレートに固定的に設けられているため、ローラの外筒面の中心軸線の平行オフセット量も固定的であり、特許文献２のような公知のチェーンと同様に設定された連結ピンのピッチは固定的であるため、使用時の負荷の大きな部分と小さな部分が固定され、最も負荷の大きな部分の摩耗や耐久性に合わせて設計する必要があり、小型軽量化の妨げになるという問題があった。
また、同様に、固定的なピッチ変動であるため、チェーンの走行速度によっては共振してかえって騒音の増大につながるという問題があった。
特許文献４のような公知のチェーンにおいては、ローラの重心が回転中心軸上にないため、チェーンの走行速度によっては遠心力や重力によってスプロケットに噛み合う時点でのローラの位相が揃ってしまい、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とできず、次数音のレベルを充分に低減できないという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡単な構成で、強度の低下、部品点数の増加、製造コストの上昇等がなく、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とし、噛み合う際の次数音のレベルを下げて耳障りな騒音を低減することが可能なチェーンを提供することを目的とするものである。

本請求項１に係る発明は、複数のプレートと、複数の連結ピンと、前記連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌される複数のローラとを有し、前記複数のプレートが前記連結ピンにより長手方向に屈曲可能に連結されて成るチェーンであって、前記複数のローラは、少なくとも１つの傾斜ローラを含み、前記傾斜ローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、前記内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されていることにより、前記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に係るチェーンの構成に加え、前記傾斜ローラが、複数設けられ、前記複数の傾斜ローラは、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線との交差角度の異なるものを含むことにより、前記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１または請求項２に係るチェーンの構成に加え、前記複数のローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが一致する同心ローラを含むことにより、前記課題を解決するものである。
本請求項４に係る発明は、チェーンの連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌されるローラであって、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、前記内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係るチェーンによれば、傾斜ローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されていることにより、傾斜ローラの向きに応じてスプロケットと傾斜ローラの外筒面とが接触するタイミングが不規則となり、噛み合う際の次数音のレベルを下げて耳障りな騒音を低減することができる。
また、連結ピン、ブッシュ等は通常のものでピッチは等間隔でよく、付加すべき部品も必要なく、傾斜ローラ自体に極端な薄肉部も存在しないため、簡単な構成とすることができ、強度の低下、部品点数の増加、製造コストの上昇等は発生しない。
さらに、内周孔の中心軸線上に重心が存在することで、チェーンの走行速度にかかわらず遠心力や重力によって傾斜ローラが回転させられることはなく、スプロケットに噛み合う時点での傾斜ローラの位相が揃うことも防止できる。

また、傾斜ローラの向きに応じてスプロケットと傾斜ローラの外筒面とが接触する幅方向の位置、スプロケットの歯面と傾斜ローラの外筒面との接触時の角度が不規則となり、噛み合う際の次数音のレベルを下げるとともに、斜めに接触した直後に傾斜ローラが回転して衝撃を緩和して騒音そのものを低下させることができる。
さらに、スプロケットの歯面と傾斜ローラの外筒面とが斜めに接触することにより、チェーンに幅方向の力が加わり、リンクプレート同士の接触力が増加してスプロケットと噛み合う前のフリースパンの弦振動を減衰させることができる。
また、傾斜ローラの外筒面の直径を従来の同心ローラと同一として薄肉部が同心ローラより薄くなるように設計しても、同心ローラより厚肉となる部分が最初にスプロケットと接触して初期荷重を受けるため、耐久性や強度が低下することはない。

本請求項２に記載の構成によれば、複数の傾斜ローラが外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線との交差角度の異なるものを含むことにより、傾斜ローラの位相が偶然に一致した際でも交差角度の異なる傾斜ローラは、互いに接触タイミングが異なるため、確実にスプロケットと複数のローラの外筒面とが接触するタイミングを不規則にすることができ、噛み合う際の次数音のレベルを下げることができる。
本請求項３に記載の構成によれば、複数のローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが一致する同心ローラを含むことにより、チェーンの走行条件、スプロケットの形状等に応じた、最適な組み合わせを実現することが可能となるとともに、傾斜ローラの位相が偶然に一致した際でも同心ローラとは接触タイミングが異なるため、確実にスプロケットと複数のローラの外筒面とが接触するタイミングを不規則にすることができ、噛み合う際の次数音のレベルを下げることができる。

本請求項４に係るローラによれば、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、内周孔の中心軸線上に重心が存在することにより、チェーンに組み込まれた際に、ローラの向きに応じてスプロケットとローラの外筒面とが接触するタイミングおよび幅方向位置が不規則となり、噛み合う際の次数音のレベルを下げて耳障りな騒音を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るチェーンの説明平面図。 本発明に係るローラ（傾斜ローラ）の（ａ）平面図、（ｂ）斜視図、（ｃ）側面図、および、（ｄ）正面図。 本発明の第２実施形態に係るチェーンの説明平面図。 従来のローラチェーンの概略断面図。

本発明のチェーンは、複数のプレートと、複数の連結ピンと、連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌される複数のローラとを有し、複数のプレートが連結ピンにより長手方向に屈曲可能に連結されて成るチェーンであって、複数のローラは、少なくとも１つの傾斜ローラを含み、傾斜ローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成され、簡単な構成で、強度の低下、部品点数の増加、製造コストの上昇等がなく、スプロケットとローラとが接触するタイミングを不等間隔とし、噛み合う際の次数音のレベルを下げて耳障りな騒音を低減することが可能なものであれば、その具体的な構成はいかなるものであってもよい。

本発明のローラは、チェーンの連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌されるローラであって、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されるものであれば、いかなるものであってもよい。
例えば、ローラは、前述の従来例のように、ブシュに回転可能に外嵌されてもよく、いわゆるブシュレスチェーンに採用され、連結ピンに直接回転可能に外嵌されてもよい。
また、チェーンに採用される複数のローラは、１種類の傾斜ローラのみで構成されてもよく、１種類の傾斜ローラと同心ローラ、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線との交差角度の異なる２種類以上の傾斜ローラ、２種類以上の傾斜ローラと同心ローラ等の混在使であってもよい。
また、混在する際の配列も、チェーンの使用条件に応じて適宜選択可能である。
また、本発明のチェーンは、前述した従来例と同様の、１対の外プレートと１対の内プレートを備えたものに限定されず、多列のリンクプレートを有し並行してローラも平行に多列配置されるチェーンであってもよく、スプロケットと噛み合うローラを備えたチェーンであれば、いかなる形式、形状のチェーンであってもよい。

本発明の第１実施形態に係るチェーン１００は、図１に示すように、前述の従来のチェーン５００と同様に、前後一対のブシュ１２０の両端を左右一対の内プレート１３０のブシュ孔に固定してなる複数の内リンクと、前後一対の連結ピン１４０の両端を左右一対の外プレート１５０のピン孔に固定してなる複数の外リンクとを備え、これら内リンクおよび外リンクは、ブシュ１２０内に連結ピン１４０を挿入することで、チェーン長手方向に交互に連結されている。
ブシュ１２０には、傾斜ローラ１１１が回転可能に外嵌され、該傾斜ローラ１１１がスプロケット（図示せず）の歯に係合して回転を伝達する。

図１では、一部のみ図示してあるが、チェーン１００のすべてのローラが、傾斜ローラ１１１で構成されている。
傾斜ローラ１１１は、図１、図２に示すように、外筒面１１４の中心軸線１１２と内周孔１１５の中心軸線１１３とが交差する位置関係を有し、その交点ＣＰを傾斜ローラ１１１の長さ方向中心とすることで、内周孔１１５の中心軸線１１３上に重心が存在するように構成されている。

以上のように構成された本実施形態に係るチェーン１００によれば、図１に示すように、傾斜ローラ１１１の向きが不規則となり、傾斜ローラ１１１の向きに応じてスプロケットと傾斜ローラ１１１の外筒面１１４とが接触するタイミングも不規則となって、噛み合う際の次数音のレベルを下げて耳障りな騒音を低減することができる。
また、回転軸心となる内周孔１１５の中心軸線１１３上に、傾斜ローラ１１１の重心が存在することで、チェーン１００の走行速度にかかわらず遠心力や重力によって傾斜ローラ１１１が回転させられることはなく、スプロケットに噛み合う時点での傾斜ローラ１１１の位相が揃うことも防止できる。

また、傾斜ローラ１１１の向きに応じてスプロケットと傾斜ローラ１１１の外筒面１１４とが接触する幅方向の位置、スプロケットの歯面と傾斜ローラ１１１の外筒面１１４との接触時の角度が不規則となり、噛み合う際の次数音のレベルを下げるとともに、斜めに接触した直後に傾斜ローラ１１１が回転して衝撃を緩和して騒音そのものを低下させることができる。
さらに、スプロケットの歯面と傾斜ローラ１１１の外筒面１１４とが斜めに接触することにより、チェーン１００に幅方向の力が加わり、内プレート１３０と外プレート１５０の接触力が増加してスプロケットと噛み合う前のフリースパンの弦振動を減衰させることができる。

本発明の第２実施形態に係るチェーン２００は、図３に示すように、ブシュ１２０には、従来のローラ５１０と同様に外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが一致する同心ローラ２１６と、前述した傾斜ローラ１１１が混在して回転可能に外嵌され、該同心ローラ２１６および傾斜ローラ１１１がスプロケット（図示せず）の歯に係合して回転を伝達するものであり、他の構成は前述の実施形態と同様である。
以上のように構成された第２実施形態に係るチェーン２００によれば、傾斜ローラ１１１の位相が偶然に一致した際でも同心ローラ２１６とはスプロケットの歯との接触タイミングが異なるため、確実にスプロケットと複数のローラの外筒面とが接触するタイミングを不規則にすることができ、噛み合う際の次数音のレベルを下げることができる。
また、第１実施形態と同様に、スプロケットの歯面と傾斜ローラ１１１の外筒面１１４とが斜めに接触することにより、チェーン１００に幅方向の力が加わり、内プレート１３０と外プレート１５０の接触力が増加してスプロケットと噛み合う前のフリースパンの弦振動を減衰させることができる。

以上説明した実施形態は、本発明に係るチェーンおよびローラの具体例であるが、本発明に係るチェーンおよびローラはこれらに限定されるものではなく、各構成部材の形状、位置、寸法、配置関係等、様々な変形が可能である。
例えば、第１実施形態のように、チェーンの全てのローラが、同一形状の傾斜ローラで構成されていてもよく、第２実施形態のように、傾斜ローラと従来の同心ローラと交互に配置されていてもよい。
さらに、傾斜ローラは、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線との交差角度の異なる２種類以上のものがチェーン長手方向に適宜の順序で配置されていてもよく、同心ローラを含めて複数種類が適宜の順序で配置されていてもよい。

１００、２００、５００ ・・・ チェーン
１１０、 ５１０ ・・・ ローラ
１１１ ・・・ 傾斜ローラ
１１２ ・・・ 外筒面の中心軸線
１１３ ・・・ 内周孔の中心軸線
１１４ ・・・ 外筒面
１１５ ・・・ 内周孔
２１６ ・・・ 同心ローラ
１２０、 ５２０ ・・・ ブシュ
１３０、 ５３０ ・・・ 内プレート
１４０、 ５４０ ・・・ 連結ピン
１５０、 ５５０ ・・・ 外プレート
ＣＰ ・・・ 交点

Claims (4)

1. 複数のプレートと、複数の連結ピンと、前記連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌される複数のローラとを有し、前記複数のプレートが前記連結ピンにより長手方向に屈曲可能に連結されて成るチェーンであって、
   前記複数のローラは、少なくとも１つの傾斜ローラを含み、
   前記傾斜ローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、前記内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されていることを特徴とするチェーン。
2. 前記傾斜ローラが、複数設けられ、
   前記複数の傾斜ローラは、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線との交差角度の異なるものを含むことを特徴とする請求項１に記載のチェーン。
3. 前記複数のローラが、外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが一致する同心ローラを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン。
4. チェーンの連結ピンあるいはブシュに回転可能に外嵌されるローラであって、
   外筒面の中心軸線と内周孔の中心軸線とが交差する位置関係を有し、前記内周孔の中心軸線上に重心が存在するように構成されていることを特徴とするローラ。

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