(57)【要約】【課題】簡単な構成で、チェーンとスプロケットとの着座時における騒音を低減できるとともに、動力の伝達効率を悪化させることがなく、スプロケットやチェーンの摩耗を抑制可能なチェーン伝動機構を提供すること。【解決手段】回転シャフト１１０と、シャフト孔１０１を備えたスプロケット１００と、チェーンとを有するチェーン伝動機構であって、シャフト孔１０１の内周面には、回転伝達溝１０２が設けられ、回転シャフト１１０には、回転伝達溝１０２に係合する回転伝達部材１２０が設けられ、回転伝達部材１２０は、少なくとも回転シャフト１１０の周方向へ相対的に摺動可能且つ、回転シャフト１１０とスプロケット１００との相対位置を復元可能に構成されていること。【選択図】図１
2020153483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフトと、前記回転シャフトに挿通されるシャフト孔を備えたスプロケットと、前記スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構であって、
前記シャフト孔の内周面には、回転伝達溝が設けられ、
前記回転シャフトには、前記回転伝達溝に係合する回転伝達部材が設けられ、
前記回転伝達部材は、少なくとも前記回転シャフトの周方向へ相対的に摺動可能且つ、前記回転シャフトと前記スプロケットとの相対位置を復元可能に構成されていることを特徴とするチェーン伝動機構。
【請求項２】
前記回転伝達部材は、前記回転シャフトの周方向に伸縮可能な弾性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のチェーン伝動機構。
【請求項３】
前記回転伝達部材は、前記回転シャフトの周方向に配置された硬さの異なる複数の弾性部材を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン伝動機構。
【請求項４】
前記回転伝達部材は、前記回転伝達溝よりも幅狭に形成されたキーと、前記回転伝達溝と前記キーとの間に設けられた周方向に伸縮可能な弾性部材を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチェーン伝動機構。
【請求項５】
前記シャフト孔の内周面および前記回転シャフトの外周面の間には、弾性部材が設けられ、前記回転シャフトは、前記弾性部材を介して前記シャフト孔と摺動可能に挿通されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチェーン伝動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスプロケットと、スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
チェーン伝動機構として、複数のスプロケットと、スプロケットに掛け回されるローラチェーンやサイレントチェーン等のチェーンを用いたものは周知であり、駆動力の伝達、回転タイミングの同期、回転数やトルクの変更等の用途で広く用いられている。
例えば、サイレントチェーンは、一般的に、一対の歯部及び一対のピン孔を有する多数のリンクプレートを各ピン孔内に挿入した連結ピンで屈曲可能に連結することにより構成されており、チェーン伝動機構は、複数のスプロケットにサイレントチェーンが無端状に掛け回され、リンクプレートの歯部がスプロケットの歯に噛み合うことで回転を伝達するように構成されている。
【０００３】
このようなチェーン伝動機構において、サイレントチェーンの各リンクプレートがフリースパンからスプロケットに進入する際、まず、リンクプレートの歯部がスプロケットの歯に当接して噛み合い、サイレントチェーンが掛け回され屈曲して着座するという動作が発生し、回転中は各リンクプレートが全てこの動作を行うため、高速に周期的に繰り返されることとなり、この噛合・着座時に発生する騒音を少なくすることが求められている。
【０００４】
例えば、複数対のリンク（８２）を有し、ピン（８４）によって相互に連結されたチェーン（８０）と、回転シャフト（カムシャフト）に設けられ、周方向に隔てられた複数の歯（３２，１０２）を有するとともに、ピン（８４）を受け入れるための歯底部（３４）を隣り合う各歯（３２，１０２）の間に有する１つまたはそれ以上の概略円形状のスプロケット（３０，１００）とを備え、各歯底部（３４）が、スプロケット（３０，１００）中心から半径方向においてスプロケット（３０，１００）中心に最も接近した歯底部（３４）上の点までの距離である歯底半径（Ｒ２またはＲ３）を有しており、各歯底部（３４）の少なくとも１つが第２の歯底半径（Ｒ２）を有しており、第２の歯底半径（Ｒ２）が第１の歯底半径（Ｒ３）よりも小さくなっており、第１および第２の歯底半径（Ｒ３，Ｒ２）が、チェーン（８０）に作用する緊張力を再分配するのに効果的な特定のパターンで配置されており、システムの運転中にチェーン（８０）に作用する緊張力全体を減少させていることを特徴とするチェーン伝動機構（チェーンおよびスプロケットシステム）が、特許文献１で公知である。
【０００５】
この特許文献１で公知のチェーン伝動機構（チェーンおよびスプロケットシステム）は、歯底半径の異なる歯底（３４）を効果的な特定の繰り返しパターンでスプロケット（３０，１００）に配置することで、噛み合い時の衝撃を不規則化して騒音を低減できる。
また、歯底（３４）の配置パターンが特定の繰り返しパターンではないランダムスプロケットを使用した場合に比べて、チェーンの最大張力の低減を可能とするものである。
【０００６】
また、チェーン伝動機構等に用いられるスプロケットや歯車等の回転体と、回転体が取り付けられる回転シャフト（伝動軸２）との間に設けられる過負荷保護装置として、回転シャフト（伝動軸２）の端部に設けられた第１のキー溝３と、回転体としてのスプロケット４のボス５のシャフト孔（軸孔６）に設けられ、第１のキー溝３と略同一幅の回転伝達溝（第２のキー溝７）との間に、第１の係合部材８、第２の係合部材９、及び、弾性部材（弾性体１０）が組み込まれて構成されている過負荷保護装置が特許文献２で公知である。
【０００７】
この特許文献２で公知の過負荷保護装置は、スプロケット４と回転シャフト（伝動軸２）との間で伝達されるトルクが許容トルクより小さい場合、第２の係合部材９の凸状係合面１２は、弾性部材（弾性体１０）の付勢力によって、第１の係合部材８の凹状係合面１１に完全に侵入し、回転シャフト（伝動軸２）とスプロケット４とは一体となって回転されるが、スプロケット４と回転シャフト（伝動軸２）との間で伝達されるトルクが許容トルクを超えると、弾性部材（弾性体１０）が第１の係合部材８と第２の係合部材９との係合状態を維持できず、凹状係合面１１は凸状係合面１２から離脱し、トルク伝達が遮断される。
これによって、回転シャフト（伝動軸２）と回転体とが、過負荷トルクが作用した際に１回転分スリップするまでは、すべての第１の係合部材８と第２の係合部材９とが再係合しないように構成でき、過負荷状態となることが回避されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１８４９９６号公報
【特許文献２】特開Ｈ０９−０７９２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献等で公知のチェーン伝動機構には、未だ改善の余地があった。
すなわち、特許文献１で公知のチェーン伝動機構には、スプロケット内の歯底半径が異なる歯底が混在しているため、サイレントチェーンとの着座時にピッチ半径差が生じ、チェーンへの回転変動が大きく、動力の伝達効率が悪化してしまう虞があった。
また、スプロケットとチェーンとの噛み合いと着座とが、同じ歯面で行われるため、歯面の摩耗が進行しやすくなる虞があった。
【００１０】
また、チェーン伝動機構等に用いられる、特許文献３で公知の過負荷保護装置は、伝動軸と回転体とが過負荷トルクが作用した際に、１回転スリップしてから再度トルクを伝達する構成のため、第２の係合部材がスリップ中に伝動軸と摺動することで摩耗し、メンテナンス頻度が増加してしまう虞があった。
【００１１】
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、チェーンとスプロケットとの着座時における騒音を低減できるとともに、チェーンへの回転変動を抑えて動力の伝達効率を悪化させることがなく、スプロケットやチェーンの摩耗の進行を抑制可能なチェーン伝動機構を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のチェーン伝動機構は、回転シャフトと、前記回転シャフトに挿通されるシャフト孔を備えたスプロケットと、前記スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構であって、前記シャフト孔の内周面には、回転伝達溝が設けられ、前記回転シャフトには、前記回転伝達溝に係合する回転伝達部材が設けられ、前記回転伝達部材は、少なくとも前記回転シャフトの周方向へ相対的に摺動可能且つ、前記回転シャフトと前記スプロケットとの相対位置を復元可能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。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係るチェーン伝動機構によれば、シャフト孔の内周面には、回転伝達溝が設けられ、回転シャフトには、回転伝達溝に係合する回転伝達部材が設けられ、回転伝達部材は、少なくとも回転シャフトの周方向へ相対的に摺動可能且つ、回転シャフトとスプロケットとの相対位置を復元可能に構成されているため、スプロケットと回転シャフトとが周方向に僅かに変動することで、スプロケットの歯とチェーンとの接触タイミングがランダム化でき、噛み合い次数音を低減することができるとともに、噛み合い時と着座時の接触部を変えることができ、スプロケットやチェーンの摩耗を抑制できる。
また、スプロケットの歯とチェーンとの接触時の衝撃を、回転シャフトとスプロケットとが周方向に僅かに変動することによって緩和でき、衝突音を抑えることができる。
さらに、スプロケットの歯とチェーンとの噛み合いによって発生する張力を、回転シャフトとスプロケットとが周方向に僅かに変動することによって吸収でき、チェーン伝動機構に過大な負荷がかかることがなく、より一層スプロケットやチェーンの摩耗を抑制でき、装置の高寿命化や材料コストを低減することができる。
また、スプロケットと回転シャフトとは、回転伝達部材が周方向に伸縮する範囲でのみ摺動するため、シャフト孔や回転シャフトの外周面の摩耗を低減できる。
【００１４】
請求項２に記載の構成によれば、回転伝達部材は、回転シャフトの周方向に伸縮可能な弾性部材を含むため、弾性部材の材質を変更することで、スプロケットと回転シャフトとの周方向への変動量を、トルク伝達効率を損なわない程度に適切に調整することができる。
請求項３に記載の構成によれば、回転伝達部材は、回転シャフトの周方向に配置された硬さの異なる複数の弾性部材を含むため、発生した張力の大きさに応じて、スプロケットと回転シャフトとの周方向への変動を、硬さの異なる弾性部材でトルク伝達効率を損なわない程度に適切な変動量に調整することができる。
【００１５】
請求項４に記載の構成によれば、回転伝達部材は、回転伝達溝よりも幅狭に形成されたキーと、回転伝達溝とキーとの間に設けられた周方向に伸縮可能な弾性部材を含むため、汎用品のキーや、回転シャフトにキーが一体形成された汎用品の回転シャフトを使用することができ、製造コストの低減が可能である。
請求項５に記載の構成によれば、シャフト孔の内周面および回転シャフトの外周面の間には、弾性部材が設けられ、回転シャフトは、弾性部材を介してシャフト孔と摺動可能に挿通されているため、スプロケットと回転シャフトとは直接接触することはなく、シャフト孔や回転シャフトの外周面の摩耗をより一層低減することができる。
また、スプロケットと回転シャフトとは、周方向だけでなく、半径方向に対しても変動できるため、噛み合い時や着座時の衝撃を、シャフト孔と回転シャフトとの間の弾性部材全体で吸収することができ、より一層安定して噛み合い次数音を低減でき、スプロケットやチェーンの摩耗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト１１０を示す正面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００の正面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構の回転シャフト１１０の正面図。
【図４】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト１１０との、回転伝達部材１２０が変形する前の状態を示す正面図。
【図５】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト１１０との、回転伝達部材１２０が変形する前の状態を示すＡ部拡大図。
【図６】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト１１０との、回転伝達部材１２０が変形した状態を示すＡ部拡大図。
【図７】本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト１１０との、回転伝達部材１２０が復元する途中の状態を示すＡ部拡大図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るチェーン伝動機構の、回転伝達部材２２０の変形する前の状態を示すＡ部拡大図。
【図９】本発明の他の実施形態に係るチェーン伝動機構のスプロケット１００と回転シャフト３１０との間に、シート状弾性部材１０３を配置した状態を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構について、図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態であるチェーン伝動機構は、図１乃至図３に示すように、回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０に挿通されるシャフト孔１０１を備えたスプロケット１００と、スプロケット１００に掛け回されるチェーン（図示しない）とを有している。
シャフト孔１０１の内周面には、シャフト孔１０１の開口方向に沿った凹溝状の回転伝達溝１０２が設けられている。
【００１８】
回転シャフト１１０の外周面には、回転シャフト１１０の中心軸に沿った凹溝状の収容溝１１１が設けられており、収容溝１１１と回転伝達溝１０２とは、互いの周方向の幅が等しくなるように形成されている。
収容溝１１１には、弾性部材で構成された回転伝達部材１２０が取り付けられており、回転シャフト１１０をシャフト孔１０１に挿通する際、収容溝１１１と回転伝達溝１０２とを向かい合わせることで、回転伝達部材１２０の上部が回転伝達溝１０２に挿通される。
これによって、スプロケット１００と回転シャフト１１０とは、周方向への相対的な摺動移動を制限される。
【００１９】
スプロケット１００の外周面には、チェーン（図示しない）に設けられた連結ピン（図示しない）と噛み合いおよび着座する歯１０４が形成されている。
なお、回転伝達部材１２０は、ゴムやコイルばね等、回転伝達溝１０２および収容溝１１１内で周方向に伸縮可能な弾性部材であれば材質は限定されない。
【００２０】
次に、本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構の、スプロケット１００の歯１０４とチェーン（図示しない）の連結ピン（図示しない）とが噛み合った際のスプロケット１００および回転シャフト１１０の動作について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
まず、図４および図５に示すように、回転シャフト１１０が反時計回りに一定の速度で回転すると、回転伝達部材１２０によって回転トルクがスプロケット１００に伝達され、スプロケット１００も反時計回りに回転し、回転を始めたスプロケット１００はローラチェーンであるチェーン（図示しない）の連結ピン（図示しない）と所定の噛み合い位置で噛み合う。
このとき、スプロケット１００が連結ピン（図示しない）を進行方向に向けて押す場合、スプロケット１００は進行方向と反対側、すなわち、時計回りへ回転する方向への力を受ける。
これによって、スプロケット１００の反時計回り方向への回転速度が瞬間的に遅くなり、回転シャフト１１０との回転速度差が生じる。
【００２２】
回転伝達部材１２０は、上部をスプロケット１００の回転伝達溝１０２に挿通されるとともに、下部を回転シャフト１１０の収容溝１１１に接続されているため、図６に示すように、回転伝達部材１２０はスプロケット１００から時計回り方向の力を受けて変形し、スプロケット１００と回転シャフト１１０との相対位置をトルク伝達効率を損なわない程度に僅かにずらす。
このスプロケット１００と回転シャフト１１０との相対位置のずれによって、スプロケット１００が連結ピン（図示しない）と噛み合った際の衝撃や負荷トルクを吸収・緩和し、張力やスプロケット１００の歯１０４の摩耗を低減することができ、装置寿命を向上できる。
【００２３】
なお、変形した回転伝達部材１２０は弾性部材で構成されているため、変形前の状態に復元しようとする力が発生する。
このとき、スプロケット１００は、図７に示すように、回転伝達部材１２０の復元する力によって時計回り方向へ力を受けるため、スプロケット１００と回転シャフト１１０との相対位置のずれが徐々に解消される。
【００２４】
次に、チェーン（図示しない）の回転が進むと、連結ピン（図示しない）は、スプロケット１００との所定の噛み合い位置から、所定の着座位置へ徐々に移行する。
この連結ピン（図示しない）とスプロケット１００との着座時においても、スプロケット１００は連結ピン（図示しない）との当接時に力を受けるため、回転伝達部材１２０は変形し、回転伝達部材１２０の変形に伴ってスプロケット１００と回転シャフト１１０との相対位置が僅かにずれ、着座時の衝撃や負荷トルクを吸収・緩和できる。
【００２５】
なお、チェーン伝動機構における連結ピン（図示しない）とスプロケット１００との噛み合いおよび着座は連続的・周期的に発生するため、連結ピン（図示しない）とスプロケット１００との噛み合い時および着座時に発生する次数音が大きくなることがあるが、スプロケット１００が噛み合いおよび着座の際に回転シャフト１１０と僅かにずれを発生するため、噛み合いおよび着座のタイミングが僅かにずれ、次数音を低減させることができる。
また、噛み合いおよび着座のタイミングがずれることで、連結ピン（図示しない）と歯１０４との当接位置もずれるため、噛み合いおよび着座によるスプロケット１００の歯１０４の摩耗を抑制でき、チェーン伝動機構の高寿命化や材料コストを低減することができる。
【００２６】
また、本発明の他の実施形態として、図８に示すように、硬さの異なる第１弾性部材２２０ａと第２弾性部材２２０ｂとを組み合わせて配置して回転伝達部材２２０として使用することで、発生した張力の大きさに応じて第１弾性部材２２０ａおよび第２弾性部材２２０ｂが適宜変形し、スプロケット１００と回転シャフト１１０との周方向へのずれを、トルク伝達効率を損なわない程度に適切な変動量に調節することができる。
【００２７】
さらに、本発明の他の実施形態として、図９に示すように、シャフト孔１０１の内周面とキー３１２を有した回転シャフト３１０の外周面との間に、全周にわたってシート状弾性部材１０３が設けられていてもよい。
これによって、スプロケット１００と回転シャフト３１０とが周方向だけでなく半径方向に対しても変動できるため、連結ピン（図示しない）とスプロケット１００との噛み合い時および着座時に発生する衝撃を、シート状弾性部材１０３全体で吸収することができるとともに、スプロケット１００と回転シャフト３１０とが直接接触することがないため、シャフト孔１０１や回転シャフト３１０の外周面の摩耗を低減できる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
なお、上述した実施形態では、チェーンはローラチェーンであるものとして説明したが、チェーンの種類はこれに限定されず、例えば、サイレントチェーンであってもよい。
また、上述した実施形態では、回転シャフトには収容溝が設けられ、収容溝に弾性部材で構成された回転伝達部材が取り付けられているものとして説明したが、回転シャフトの構成はこれに限定されず、例えば、回転シャフトに収容溝がなく、回転シャフトの外周面に直接回転伝達部材を取り付けてもよく、回転シャフトに一体形成されたキーの周方向両端面に、回転伝達部材を取り付けてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、収容溝と回転伝達溝とは、互いの周方向の幅が等しくなるように形成されているものとして説明したが、収容溝と回転伝達溝との関係はこれに限定されず、例えば、回転伝達溝が収容溝よりも周方向に幅広に形成されていてもよい。
また、上述した実施形態では、硬さの異なる第１弾性部材と第２弾性部材とを組み合わせて配置して回転伝達部材として使用するものとして説明したが、回転伝達部材の組み合わせはこれに限定されず、硬さの異なる３種類以上の弾性部材を組み合わせて配置して回転伝達部材として使用してもよく、剛体と弾性部材とを組み合わせて配置して回転伝達部材として使用してもよい。
【００３１】
また、上述した実施形態では、シャフト孔の内周面とキーが設けられた回転シャフトの外周面との間に、全周にわたってシート状弾性部材を設けて、スプロケットと回転シャフトとが直接接触しなくてもよいものとして説明したが、弾性部材の配置はこれに限定されず、例えば、シャフト孔の内周面に弾性部材が均一に点在するドット状に配置することで、スプロケットと回転シャフトとを直接接触させなくてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１００          ・・・  スプロケット
１０１          ・・・  シャフト孔
１０２          ・・・  回転伝達溝
１０３          ・・・  シート状弾性部材
１０４          ・・・  歯
１１０，３１０  ・・・  回転シャフト
１１１          ・・・  収容溝
３１２          ・・・  キー
１２０，２２０  ・・・  回転伝達部材
２２０ａ        ・・・  第１弾性部材
２２０ｂ        ・・・  第２弾性部材
【図１】
2020153483.tif 000003
【図２】
2020153483.tif 000004
【図３】
2020153483.tif 000005
【図４】
2020153483.tif 000006
【図５】
2020153483.tif 000007
【図６】
2020153483.tif 000008
【図７】
2020153483.tif 000009
【図８】
2020153483.tif 000010
【図９】
2020153483.tif 000011