JP6189641B2 - チェーン駆動用のスプロケット - Google Patents

Description

本発明は、外周部に設けた歯部をチェーンに噛合させて回転することによりチェーンを駆動するチェーン駆動用のスプロケットに関する。

従来、この種のチェーン駆動用のスプロケットとして、駆動シャフトが嵌入される軸孔を有する内周部材と、チェーンのローラと噛合可能な複数の歯部を外周部に等間隔で有する外周部材と、内周部材と外周部材との間に周方向へ等間隔で並ぶように介装される複数の円筒状ダンパ部材（弾性部材）を備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。

すなわち、この従来のスプロケットでは、内周部材の外周面に複数の半円弧状の凹溝を周方向に等間隔で設けると共に、外周部材の内周面に内周部材の各凹溝とラジアル方向で対峙する複数の半円弧状の凹溝を周方向に等間隔で設け、それらの対峙する各凹溝の間に円筒状ダンパ部材をそれぞれ挟持させていた。そして、チェーン駆動時にチェーンが外周部材の歯部に衝突した際の衝撃を円筒状ダンパ部材で吸収することにより、騒音の低減を図っていた。

特開２００７−２７０８７８号公報

ところで、上記した従来のスプロケットでは、弾性部材としての円筒状ダンパ部材が、スプロケットの周方向における複数箇所に介装されているものの、各円筒状ダンパ部材は全て同一形状で同一姿勢にて介装される単一仕様のものであった。そのため、チェーンの駆動時にチェーン側から外周部材に加わる衝撃の作用する方向が多岐に亘る場合、衝撃の作用する方向によっては、所定方向からの衝撃に対応可能な単一仕様の円筒状ダンパ部材では、その所定方向以外の方向からの衝撃を効果的に吸収できず、騒音の低減を図れない虞があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、チェーンの駆動時にチェーン側から加わる多様な衝撃に対しても、その衝撃の吸収機能を発揮して、騒音の低減を図ることができるチェーン駆動用のスプロケットを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するチェーン駆動用のスプロケットは、駆動力の伝達に基づき中央の軸線を中心に回転する回転部材と、チェーンの一部と噛合可能な歯部を有して当該歯部が前記回転部材の外周側に位置するように当該回転部材に支持される歯体と、前記回転部材と前記歯体との間に介装された状態で前記チェーン側から前記歯体に加わる衝撃を吸収可能な弾性部材とを備え、前記弾性部材は、仕様の異なる複数種類の弾性部材であって、それぞれの介装位置を異ならせて前記回転部材と前記歯体との間に介装されている。

この構成によれば、回転部材と歯体との間には仕様が異なる複数種類の弾性部材がそれぞれの介装位置を異ならせた状態で介装されているので、チェーンの駆動時にチェーン側から加わる衝撃の作用する方向が多岐に亘る場合であっても、そのような各方向からの衝撃に対して何れかの弾性部材が対応して、その衝撃を効果的に吸収する。したがって、チェーンの駆動時にチェーン側から加わる多様な衝撃に対しても、その衝撃の吸収機能を発揮して、騒音の低減を図ることができる。

上記チェーン駆動用のスプロケットにおいて、前記複数種類の弾性部材は、前記回転部材のラジアル方向において前記回転部材と前記歯体との間に介装される第１の弾性部材と、前記回転部材のアキシャル方向において前記回転部材と前記歯体との間に介装される第２の弾性部材とを含んでいることが好ましい。

この構成によれば、チェーンが歯部に噛合したとき歯体には回転部材のラジアル方向に衝撃が作用するので、その衝撃を第１の弾性部材により吸収して騒音の低減を図ることができる。さらに、チェーンが歯部に噛合した状態において歯体には回転部材のアキシャル方向への振動が衝撃の一種として発生することがあるが、そのような振動が発生した場合には第２の弾性部材が振動を減衰させて騒音の低減を図ることができる。

上記チェーン駆動用のスプロケットにおいて、前記歯体は、前記回転部材との間に前記各弾性部材を介装した状態で前記回転部材に対して剛性を有する固定部材により固定されることが好ましい。

この構成によれば、回転部材が回転したときに回転部材と歯体との間に介装されている弾性部材にはトルクがかからないため、弾性部材の疲弊を抑制することができる。
上記チェーン駆動用のスプロケットにおいて、前記弾性部材は、前記回転部材の周方向の複数箇所にそれぞれ介装可能な複数の弾性部材からなることが好ましい。

この構成によれば、弾性部材を交換する場合に、回転部材の周方向全体に亘る円環状の一体物に形成された弾性部材の場合とは異なり、周方向に分散して介装された複数の弾性部材のうち、劣化などが認められて交換する必要がある何れかの弾性部材だけを交換すればよいので、弾性部材の部品交換に関わるコストを低減できる。

上記チェーン駆動用のスプロケットにおいて、前記弾性部材は、前記回転部材及び前記歯体よりもヤング率が小さい材質で構成されていることが好ましい。
この構成によれば、回転部材や歯体の材質よりもヤング率が小さい材質でさえあれば、多種多様な材質の中から、使用環境に応じて、最適な材質の弾性部材を選択できる。

本発明によれば、チェーンの駆動時にチェーン側から加わる多様な衝撃に対しても、その衝撃の吸収機能を発揮して、騒音の低減を図ることができる。

第１実施形態のスプロケットによるチェーン駆動状態を示す斜視図。 （ａ）はスプロケットの一方向からの斜視図、（ｂ）は同じくスプロケットの他方向からの斜視図。 スプロケットの分解斜視図。 スプロケットの歯部にチェーンが噛合した状態の一部省略破断面図。 第２実施形態のスプロケットの斜視図。 第３実施形態のスプロケットの斜視図。

（第１実施形態）
以下、チェーン駆動用のスプロケットの第１実施形態について図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態におけるチェーン駆動用のスプロケット１１は、チェーン１２を噛合させた状態で駆動力の伝達に基づき回転することによって、チェーン１２をその長手方向に沿って進退移動するように駆動する。

すなわち、チェーン１２は、その幅方向で対向する複数対のリンクプレートの一例としての内プレート１３及び同じく複数対のリンクプレートの一例としての外プレート１４を有している。対をなす内プレート１３は、円筒状ブシュ（図示略）により連結されることで互いに離間した対向状態に保持されている。そして、その内プレート１３の外側に、外プレート１４が対をなして内プレート１３と交互配置となるように直列に配置され、その直列方向で隣り合う互いの端部同士がブシュ内に挿入されるピン１５にて回動自在に連結されることにより、チェーン１２は所定長さに形成されている。また、幅方向で対向するプレート１３，１４間において、ピン１５の外周側にはローラ１６が回転自在に装着され、そのローラ１６が回転するスプロケット１１の外周部に設けられた歯部と噛合してスプロケット１１の回転方向へ引っ張られることにより、チェーン１２はその長手方向に沿って進退移動する。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、スプロケット１１は、金属材料（例えば、鉄など）からなる略円板状の回転部材２１と、剛性を有する金属材料（例えば、鉄など）からなる固定部材の一例としてのボルト２２及びナット２３を用いて回転部材２１に固定される金属材料（例えば、鉄など）からなる歯体２４を備えている。回転部材２１の中央には、駆動力を伝達するための駆動軸（図示略）が嵌入される軸孔２５が形成され、回転部材２１は駆動軸の回転に伴い、軸孔２５の中心軸線Ｐを回転中心として回転する。

図３に示すように、回転部材２１は、軸孔２５が貫通形成された内周部２６と、内周部２６のラジアル方向（すなわち、径方向）外側に内周部２６よりもアキシャル方向（すなわち、軸方向）の厚さを薄くして連なる中間部２７と、中間部２７のラジアル方向外側に中間部２７よりもアキシャル方向の厚さを薄くして連なる外周部２８を有している。外周部２８は、そのアキシャル方向の厚さを中間部２７のアキシャル方向の厚さの略半分程度にして、中間部２７の外周側に段差２９を介して周方向全体に連続形成した環状の板部であり、その周方向の複数箇所（本実施形態では２０箇所）にはボルト２２を挿通可能な孔３０が等間隔で厚さ方向に貫通形成されている。

また、歯体２４は、回転部材２１の周方向の複数箇所（本実施形態では１０箇所）に等間隔で固定される複数（本実施形態では１０個）の歯体２４で構成されている。各歯体２４は、回転部材２１における中間部２７とアキシャル方向の厚さが略同一で外周部２８の輪郭形状に沿う円弧形状をなすように形成された板片であって、その外周縁にはチェーン１２のローラ１６と噛合可能な歯部２４ａが２つ形成されている。また、その歯体２４における内周側部位は、その厚さが外周側部位の厚さの略半分程度となるように段差３１を介して薄くされた部位であり、外周側の歯部２４ａとラジアル方向で対応する２箇所にはボルト２２を挿通可能な孔３２が厚さ方向に貫通形成されている。そして、歯体２４は、その内周側部位に形成された孔３２を回転部材２１の外周部２８に形成された孔３０に一致させるようにして、回転部材２１の外周部２８にボルト２２とナット２３にて固定される。

図３及び図４に示すように、各歯体２４を回転部材２１の外周部２８に固定する場合、回転部材２１と各歯体２４との間には仕様が異なる複数種類の弾性部材４１，４２が介装される。すなわち、回転部材２１のラジアル方向における歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間には、幅寸法が外周部２８の厚さ寸法と略同一の細い帯状に形成された複数（本実施形態では１０個）の第１の弾性部材４１が、回転部材２１の外周部２８の周方向の複数箇所（この場合、１０箇所）に分散して介装される。第１の弾性部材４１の長さ寸法は、歯体２４の段差３１の周方向の長さ寸法と略同一であり、その材質は回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質の金属材料（例えば、アルミニウムなど）が選択される。

また、回転部材２１のアキシャル方向において歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間には、径方向の寸法が外周部２８の径方向の寸法と略同一の円弧状帯片に形成された複数（本実施形態では１０個）の第２の弾性部材４２が、回転部材２１の外周部２８の周方向の複数箇所（この場合、１０箇所）に分散して介装される。第２の弾性部材４２の長さ寸法は、歯体２４の周方向の長さ寸法と略同一であり、その材質は回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質の金属材料（例えば、アルミニウムなど）が選択される。そして、第２の弾性部材４２には、回転部材２１の外周部２８に形成された孔３０及び歯体２４の内周側部位に形成された孔３２と同径で同一間隔の孔４３が厚さ方向に貫通形成されている。そして、第２の弾性部材４２は、その孔４３を回転部材２１の外周部２８の孔３０及び歯体２４の内周側部位の孔３２に一致させるようにして、歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間に介装される。

次に、上記のように構成されたチェーン駆動用のスプロケット１１の作用について説明する。
さて、図１及び図４に示すように、スプロケット１１の外周に巻き掛けたチェーン１２を駆動するとき、スプロケット１１は、外周側の歯体２４の歯部２４ａにチェーン１２のローラ１６を噛合させて回転する。そして、その歯体２４の歯部２４ａにチェーン１２のローラ１６が噛合するときには、ローラ１６が歯体２４の歯部２４ａと歯部２４ａとの間の歯底にラジアル方向の外側から衝突する。そのため、その歯部２４ａが設けられた歯体２４を介して、ラジアル方向の内側に位置する回転部材２１にはローラ１６の衝突による衝撃力が加わる。この場合、歯体２４に対するローラ１６の衝突は騒音を発生させる原因となり、その衝突の際の衝撃力が大きいほど騒音も大きくなる。したがって、このような衝撃力は小さくすることが望まれる。

この点、図４に示すように、回転部材２１のラジアル方向において歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間には、第１の弾性部材４１が介装されている。そして、この第１の弾性部材４１の材質は、回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質の金属材料で構成されている。そのため、この第１の弾性部材４１が、歯部２４ａに対するローラ１６の衝突により歯体２４を介して回転部材２１側へラジアル方向の外側から作用する衝撃力を吸収する。

また、スプロケット１１における歯体２４の歯部２４ａにチェーン１２のローラ１６が噛合した状態では、そのローラ１６を間に挟んで対向する各対の内プレート１３の間及び各対の外プレート１４の間に歯体２４の歯部２４ａがラジアル方向の内側から挿入された状態で位置する。そのため、チェーン１２の駆動時において、そのチェーン１２が例えば撓んだりして振動したような場合には、その振動がスプロケット１１における歯体２４の歯部２４ａに対してアキシャル方向から作用する場合がある。そして、この場合に、歯体２４に対してチェーン１２側から作用するアキシャル方向の振動は、スプロケット１１の回転部材２１にも伝播し、スプロケット１１を含むチェーン駆動機構の全体を振動させる原因ともなる。したがって、このような衝撃の一種である振動の伝播は抑制されることが望まれる。

この点、図４に示すように、回転部材２１のアキシャル方向において歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間には、第２の弾性部材４２が介装されている。そして、この第２の弾性部材４２の材質は、回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質の金属材料で構成されている。そのため、この第２の弾性部材４２がチェーン１２側から歯体２４を介して回転部材２１側へアキシャル方向において伝播する振動を減衰させる。

以上のように、チェーン１２側から歯体２４を介してスプロケット１１の回転部材２１にラジアル方向やアキシャル方向など多岐に亘る方向から衝撃が作用した場合には、ラジアル方向からの衝撃に対応可能な第１の弾性部材４１やアキシャル方向からの衝撃（振動を含む）に対応可能な第２の弾性部材４２などのうちから何れかの弾性部材が対応する。すなわち、形状や介装されるときの姿勢及び介装される位置など仕様が異なる複数種類の弾性部材４１，４２のうち、そのときの衝撃の作用する方向に応じて何れかの弾性部材が対応して衝撃を吸収することになる。

また、スプロケット１１において、チェーン１２と歯部２４ａが噛合する歯体２４は、駆動軸の駆動回転に基づき回転する回転部材２１に対して剛性を有する金属材料からなるボルト２２及びナット２３を用いて固定されている。そのため、回転部材２１の回転時には、そのトルクが各弾性部材４１，４２を介することなく剛性を有するボルト２２などを通じて各歯体２４へ回転部材２１から直接的に作用する。すなわち、歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間に介装された各弾性部材４１，４２には、そのような各弾性部材４１，４２の疲弊を招くトルクがかかることはない。

また、振動を含む衝撃の吸収機能を発揮可能な弾性部材４１，４２について、その交換が必要になった場合には、回転部材２１の周方向において分散する複数位置に介装された複数の弾性部材４１，４２のうちから、劣化などが認められて交換が必要とされた例えば１つの弾性部材４１，４２だけが交換される。そして、そのように部品として交換される弾性部材４１，４２については、回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質でさえあればよいため、多種多様な材質の中から、使用環境に応じて、最適な材質のものが選択可能とされる。

上記第１実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）回転部材２１と歯体２４との間には仕様が異なる複数種類の弾性部材４１，４２がそれぞれの介装位置を異ならせた状態で介装されている。そのため、チェーン１２の駆動時にチェーン１２側から加わる衝撃の作用する方向が多岐に亘る場合であっても、そのような各方向からの衝撃に対して何れかの弾性部材４１，４２が対応して、その衝撃を効果的に吸収する。したがって、チェーン１２の駆動時にチェーン１２側から加わる多様な衝撃に対しても、その衝撃の吸収機能を発揮して、騒音の低減を図ることができる。

（２）チェーン１２が歯部２４ａに噛合したとき歯体２４には回転部材２１のラジアル方向に衝撃が作用するので、その衝撃を第１の弾性部材４１により吸収して騒音の低減を図ることができる。さらに、チェーン１２が歯部２４ａに噛合したとき歯体２４には回転部材２１のアキシャル方向への振動が発生することがあるが、そのような衝撃の一種である振動が発生した場合には第２の弾性部材４２が振動を減衰させて騒音の低減を図ることができる。

（３）回転部材２１が回転したときに回転部材２１と歯体２４との間に介装されている弾性部材４１，４２にはトルクがかからないため、弾性部材４１，４２の疲弊を抑制することができる。

（４）弾性部材４１，４２を交換する場合に、回転部材２１の周方向全体に亘る円環状の一体物に形成された弾性部材の場合とは異なり、周方向に分散して介装された複数の弾性部材４１，４２のうち、劣化などが認められて交換する必要がある何れかの弾性部材だけを交換すればよいので、弾性部材４１，４２の部品交換に関わるコストを低減できる。

（５）回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質でさえあれば、多種多様な材質の中から、使用環境に応じて、最適な材質の弾性部材を選択できる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のスプロケットについて図を参照しながら説明する。なお、この第２実施形態のスプロケットは、各歯体が第１実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第１実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態のスプロケット５１において、回転部材２１の外周側にボルト２２により固定される各歯体２４は、その外周縁にチェーン１２のローラ１６と噛合可能な歯部２４ａが１つ形成されている。すなわち、第１実施形態のスプロケット１１は歯体２４に２つの歯部２４ａを有しているのに対し、本実施形態のスプロケット５１は歯体２４に１つの歯部２４ａしか有していない。そのため、チェーン１２の駆動時には、チェーン１２の長手方向に所定間隔で位置する各ローラ１６のうち２つおきのローラ１６に対して各歯体２４の歯部２４ａが噛合した状態でスプロケット５１が回転する。

なお、図５には図示していないが、各歯体２４とスプロケット５１における回転部材２１の外周部２８との間には、第１実施形態の場合と同様に、仕様の異なる第１の弾性部材４１及び第２の弾性部材４２が互いの介装位置を異ならせて介装されている。そのため、この第２実施形態でも、チェーン１２側から歯体２４を介してスプロケット５１の回転部材２１にラジアル方向やアキシャル方向など多岐に亘る方向から衝撃が作用すると、形状や介装位置など仕様が異なる複数種類の弾性部材４１，４２のうち何れかの弾性部材が、そのときの衝撃の作用する方向に応じて対応することで衝撃を吸収する。

この第２実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（５）の効果に加えて、さらに以下のような効果を得ることができる。
（６）スプロケット５１は歯体２４の歯部２４ａが１つだけであるので、歯部２４ａが２つの歯体２４を取り付けるスプロケット１１の場合よりも、歯部が少ない分だけでも、スプロケットの重量を軽量化できる。

次に、第３実施形態のスプロケットについて図を参照しながら説明する。なお、この第３実施形態のスプロケットは、各弾性部材が第１実施形態の場合とは異なっている。そして、その他の点では第１実施形態とほぼ同じであるため、同一の構成については同一符号を付すことによって重複した説明は省略する。

図６に示すように、本実施形態のスプロケット６１において、各歯体２４とスプロケット６１における回転部材２１の外周部２８との間に介装される第１の弾性部材４１と第２の弾性部材４２は、スプロケット５１の周方向全体に亘る円環状の一体物に形成されている。なお、第１実施形態の場合と同様に、第１の弾性部材４１は回転部材２１のラジアル方向において各歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間に介装され、第２の弾性部材４２はアキシャル方向において各歯体２４と回転部材２１の外周部２８との間に介装されている。

この点で、本実施形態における第１の弾性部材４１と第２の弾性部材４２も、第１実施形態の場合と同様に、形状や介装位置など仕様が異なる複数種類の弾性部材であるといえる。そのため、この第３実施形態でも、チェーン１２側から歯体２４を介してスプロケット６１の回転部材２１にラジアル方向やアキシャル方向など多岐に亘る方向から衝撃が作用すると、仕様が異なる複数種類の弾性部材４１，４２のうち何れかの弾性部材が、そのときの衝撃の作用する方向に応じて対応することで衝撃を吸収する。

この第３実施形態によれば、第１実施形態における（１）〜（３）及び（５）の効果に加えて、さらに以下のような効果を得ることができる。
（７）第１の弾性部材４１及び第２の弾性部材４２は、スプロケット１１における回転部材２１の周方向全体に亘る円環状の一体物であるため、複数の弾性部材が回転部材２１の外周部２８の周方向の複数箇所に分散して介装される場合よりも、弾性部材の介装作業を簡略にできる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態において、弾性部材４１，４２の材質は、回転部材２１や歯体２４の材質よりもヤング率の小さい材質であれば、アルミニウム以外に、例えばゴムや制振鋼板など、多種多様な材質のうちから使用環境に応じて選択可能である。

・上記各実施形態において、回転部材２１の周方向に分散して介装される複数の弾性部材４１，４２は、回転部材２１の周方向に沿う寸法が歯体２４一個分と同寸法である以外に、例えば歯体２４二個分や歯体２４三個分と同寸法であるなど第１実施形態とは異なる寸法であってもよい。

・上記各実施形態において、歯体２４と回転部材２１との間に弾性部材４１，４２を介装した状態で、その歯体２４を回転部材２１に固定する剛性を有する固定部材は、ボルト２２以外にピンやクリップなど他の固定部材であってもよい。また、その固定部材の材質は剛性を有するものであれば、鉄以外に例えばステンレスなど他の金属材料でもよい。

・上記各実施形態において、第１の弾性部材４１及び第２の弾性部材のうち少なくとも一方に、回転部材２１の周方向において隣り合う歯体２４同士の間に挟入可能な弾性片部を延設してもよい。

・上記各実施形態において、第１の弾性部材４１及び第２の弾性部材は、それらの材質が回転部材２１及び歯体２４の材質よりもヤング率が小さい材質であれば、第１の弾性部材４１の材質と第２の弾性部材４２の材質は異なっていてもよい。また、その場合に第１の弾性部材４１の材質のヤング率と第２の弾性部材４２の材質のヤング率は異なっていてもよい。

１１，５１，６１…スプロケット、１２…チェーン、２１…回転部材、２２…固定部材の一例としてのボルト、２４…歯体、２４ａ…歯部、４１…第１の弾性部材、４２…第２の弾性部材、Ｐ…軸線。

Claims (3)

1. 駆動力の伝達に基づき中央の軸線を中心に回転する回転部材と、
   チェーンの一部と噛合可能な歯部を有して当該歯部が前記回転部材の外周側に位置するように当該回転部材に支持される歯体と、
   前記回転部材と前記歯体との間に挟まれた状態で前記チェーン側から前記歯体に加わる衝撃を吸収可能な弾性部材と
   を備え、
   前記弾性部材は、
   仕様の異なる複数種類の弾性部材であって、前記回転部材のラジアル方向において前記回転部材と前記歯体との間に挟まれる第１の弾性部材と、前記回転部材のアキシャル方向において前記回転部材と前記歯体との間に挟まれる第２の弾性部材とを含んでおり、
   前記歯体は、
   前記回転部材との間に前記各弾性部材を挟んだ状態で前記回転部材に対して前記第２の弾性部材をアキシャル方向に貫通する剛性を有した固定部材により固定されていることを特徴とするチェーン駆動用のスプロケット。
2. 前記弾性部材は、前記回転部材の周方向の複数箇所にそれぞれ介装可能な複数の弾性部材からなることを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動用のスプロケット。
3. 前記弾性部材は、前記回転部材及び前記歯体よりもヤング率が小さい材質で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチェーン駆動用のスプロケット。