(57)【要約】【課題】多角形運動を抑制することによりチェーンの上下動を抑制し、騒音の抑制及びチェーンの間欠的速度変動の抑制を図ることができるチェーン用のスプロケット及び該スプロケットを用いた伝動装置を提供することを目的とする。【解決手段】チェーン用のスプロケット１１は、向かい合う歯面１３，１４によって形成された複数の歯１２が間隔を開けてスプロケットの外周に配置され、隣り合う歯１２，１２の間に各歯面１３，１４に連続して円弧状の歯底１７が形成されてなる。この歯１２は、歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯２より厚く、ピッチラインｐｃから歯先１５に向かって徐々に薄く形成されている。このため、チェーンのスプロケットへの噛込み部において、ローラ９がスプロケット回転方向後側の歯面１４に最初に接触し多角形運動が抑制される。【選択図】図１
2006170362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
向かい合う歯面によって形成された複数の歯が間隔を開けて外周に配置され、隣り合う前記歯の間に前記各歯面に連続して円弧状の歯底が形成されてなるチェーン用のスプロケットであって、
前記歯は、歯底中央部をＩＳＯ歯形の歯底中央部に一致させた場合、歯底円弧の狭角ラインと歯面との交差部分近傍における歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より薄く、
この薄い部分から歯先に到る部分の歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より厚いと共に、ピッチラインから歯先に向けて徐々に薄くなっていることを特徴とするチェーン用のスプロケット。
【請求項２】
前記歯の歯先高さがＩＳＯ歯形の歯先高さより高いことを特徴とする請求項１記載のチェーン用のスプロケット。
【請求項３】
チェーンを複数のスプロケットに巻き掛けて動力伝達を行う伝動装置において、
駆動側のスプロケットに前記請求項１又は２記載のチェーン用のスプロケットが使用されていることを特徴とする伝動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェーン用のスプロケット及び該スプロケットを用いた伝動装置に関し、特に、ローラチェーン、ブシュチェーン、ローラやブシュを有さないピンのみのブシュレスチェーン等のチェーンを巻き掛けて動力伝達を行うとき、チェーンが駆動側のスプロケットに噛み合う際に発生する騒音を抑制したチェーン用のスプロケット及び該スプロケットを用いた伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝動装置に使用するチェーンとしては、ローラチェーン、ブシュチェーン、ブシュレスチェーン等が知られ、本発明はこれらチェーンを用いた伝動装置に使用されるスプロケットに関するものであるが、以下、便宜上ローラチェーンに使用するスプロケットを対象として説明する。従来のチェーン用のスプロケットは、通常、ＩＳＯ（国際標準規格）  ６０６：１９９４（Ｅ）に規定された歯形（以下、ＩＳＯ歯形という。）を有している。図６はＩＳＯ歯形を示す正面図であり、図７はＩＳＯ歯形を有するスプロケットとローラチェーンとの係合状態を示す説明図である。
【０００３】
図６に示すＩＳＯ歯形は、ＩＳＯ（国際標準規格）  ６０６：１９９４（Ｅ）により次式で規定されている。
ｄ＝ｐ／ｓｉｎ（１８０°／ｚ）
ｄｆ＝ｄ−ｄ1
ｒｅ（ｍａｘ）＝０．１２ｄ1（ｚ＋２）
ｒｉ（ｍｉｎ）＝０．５０５ｄ1
α（ｍａｘ）＝１４０°−９０°／ｚ
ｒｅ（ｍｉｎ）＝０．００８ｄ1（ｚ2＋１８０）
ｒｉ（ｍａｘ）＝０．５０５ｄ1＋０．０６９ｄ11/3
α（ｍｉｎ）＝１２０°−９０°／ｚ
β＝３６０°／ｚ
ｐ：  チェーンピッチ（弦ピッチ）        ｄ：  ピッチ円直径
ｄ1：  チェーンのローラ外径            ｒｉ：  歯底円弧半径
ｒｅ：  歯面半径                        ｄｆ：  歯底内接円直径
ｚ：  スプロケットの歯数                α：  歯底円弧の狭角
なお、図６において、βは歯角、ｐｃはスプロケットのピッチライン、ｈａは歯先高さ（ピッチ多角形からの高さ）である。
【０００４】
上記式から明らかなように、図６に示すＩＳＯ歯形においては、歯底７がローラ９の半径（ｄ1／２）よりわずかに大きい歯底円弧半径ｒｉの円弧で形成され、前側の歯面３及び後側の歯面４は歯面半径ｒｅの円弧で形成され、この歯面３，４は歯底７の両側に連続して形成されている。また、歯底円直径ｄｆはピッチ円直径ｄとローラ外径ｄ1との差に等しく形成され、歯底円直径ｄｆはピッチ円直径ｄと歯底円弧半径ｒｉの２倍との差に略々等しく形成されている。
【０００５】
従来、ローラチェーンを離間するスプロケットに巻き掛けて伝動装置を構成し、駆動側のスプロケットにＩＳＯ歯形を有するスプロケットを用いた場合、駆動側のスプロケットへの噛込み部においてチェーン（チェーンリンク）が多角形運動し、ローラチェーンが弦振動することが広く知られている。
【０００６】
ＩＳＯ歯形を有するスプロケットを駆動側に用いた場合、図７に示すように、噛込み部において、最初ローラチェーン８のローラ９ａが歯溝６に噛み合って歯底７に接触するが、隣接する後続のローラ９ｂは噛込み部手前では歯２の回転方向後側の歯面４に接触していない。このときチェーン走行軌道Ｌ1は下限にある（図７の左側図）。続いてスプロケット１が半ピッチ（β／２）回転すると、噛込み部において、隣接する後続のローラ９ａが噛み合っている歯底７が上昇し、チェーン走行軌道Ｌ2が変動幅δだけ上限まで上昇する（図７の右側図）。上記のように、歯底７が上下動しローラチェーン８が多角形運動する。言い換えれば、多角形運動は、図６に示すピッチ多角形がスプロケットの周囲に維持されて回転することにより生じ、このローラチェーン８の多角形運動により噛込み部でチェーンが上下動する。
【０００７】
その結果、スプロケット１が等速回転していても、この多角形運動によりローラチェーン８が上下動（脈動）し、この上下動によりローラチェーン８が弦振動し、騒音の発生要因となる。この場合、多角形運動の周期とチェーンスパン部の固有振動とが共振すると、より大きな弦振動が生じる。また、この多角形運動によりローラチェーン８が間欠的に速度変動する。このＩＳＯ歯形を有するスプロケットを用いた場合、図７に示すように、スプロケット１が回転しても歯底７とローラ９との接触位置１０は移動しない。
【０００８】
ところで、ローラチェーンの多角形運動による弦振動を抑制するものとして、非対称歯形を有する複数のスプロケット歯からなるスプロケットとこのスプロケットを用いたローラチェーン駆動システムが提案されている。この提案されたスプロケットは、スプロケットの回転方向前側の歯面と回転方向後側の歯面とを非対称に形成した歯を有し、ローラチェーンのスプロケットへの噛み込み部において、まず最初にチェーンのローラが回転方向前側の歯面に接触するようにしてチェーンの上下動を抑制したものである（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００２−５１４２８７号公報（６頁７行〜８頁２８行、１０頁２８行〜１２頁１６行、２０頁１２行〜２２頁４行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ローラチェーンを離間するスプロケットに巻き掛けて構成した伝動装置においては、駆動側のスプロケットにＩＳＯ歯形を有するスプロケットを用いた場合、上記のようにチェーンが多角形運動する。この多角形運動により噛込み部においてローラチェーンが弦振動して騒音が発生し、ローラチェーンが間欠的に速度変動する、という問題があり、さらに噛込み部において、ローラが前歯面あるいは後歯面に接触することなく、歯溝に噛み合って歯底に直接接触するため衝撃による騒音が発生する、という問題がある。これら問題は、伝動装置にローラチェーンが使用された場合に発生するものであるが、ブシュチェーン、ローラやブシュを有さないピンのみのブシュレスチェーン等が使用された場合にも同様に発生する問題である。また、特許文献１に開示されたスプロケットには多角形運動によるローラチェーンの弦振動を減少させる点に関してさらなる改良の余地がある。
【００１０】
そこで、本発明は、前記従来技術の問題を解決し、多角形運動を抑制することによりチェーンの上下動を抑制し、騒音の抑制及びチェーンの間欠的速度変動の抑制を図ることができるチェーン用のスプロケット及び該スプロケットを用いた伝動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る本発明は、向かい合う歯面によって形成された複数の歯が間隔を開けて外周に配置され、隣り合う前記歯の間に前記各歯面に連続して円弧状の歯底が形成されてなるチェーン用のスプロケットであって、前記歯は、歯底中央部をＩＳＯ歯形の歯底中央部に一致させた場合、歯底円弧の狭角ラインと歯面との交差部分近傍における歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より薄く、この薄い部分から歯先に到る部分の歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より厚いと共に、ピッチラインから歯先に向けて徐々に薄くなっているチェーン用のスプロケット、という構成としたものである。
【００１２】
請求項２に係る本発明は、請求項１のチェーン用のスプロケットにおいて、前記歯の歯先高さがＩＳＯ歯形の歯先高さより高い、という構成としたものである。
【００１３】
請求項３に係る本発明は、チェーンを複数のスプロケットに巻き掛けて動力伝達を行う伝動装置において、駆動側のスプロケットに前記請求項１又は２のチェーン用のスプロケットが使用されている伝動装置、という構成としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る本発明によれば、向かい合う歯面によって形成された歯が、歯底中央部をＩＳＯ歯形の歯底中央部に一致させた場合、歯底円弧の狭角ラインと歯面との交差部分近傍における歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より薄く、この薄い部分から歯先に到る部分の歯厚がＩＳＯ歯形の歯厚より厚いと共に、ピッチラインから歯先に向けて徐々に薄くなっているので、チェーンを構成するローラ、ブシュ、ピン等がチェーンのスプロケットへの噛込み部において、スプロケット回転方向後側の歯面にまず最初に接触し、この後側歯面との接触によりチェーンは上限に維持される。その結果、噛込み部において、チェーンの多角形運動を抑制することができ、それに伴ってチェーンの弦振動及び間欠的速度変動を抑制することができる。また、歯との接触位置を徐々に歯底側に移動させることができ、噛込み時の衝撃、騒音を抑制することができる。
【００１５】
請求項２に係る本発明によれば、歯の歯先高さがＩＳＯ歯形の歯先高さより高いので、チェーンのスプロケットへの噛込み部において、ローラ、ブシュ、ピン等を歯先近傍のスプロケット回転方向後側の歯面に確実に接触させることができ、その結果、噛込み部において、チェーンの多角形運動を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に係る本発明によれば、伝動装置の駆動側のスプロケットに前記請求項１又は２のチェーン用のスプロケットが使用されているので、チェーンの多角形運動を抑制することができ、それに伴ってチェーンの弦振動及び間欠的速度変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、スプロケットの歯をＩＳＯ歯形の歯より歯厚が厚く、歯先高さを高く形成することにより、ローラチェーンの駆動側スプロケットへの噛込み部において、最初にローラが回転方向後側の歯面に接触するようにして多角形運動を抑制し、多角形運動に起因する弦振動による騒音、間欠的な速度変動を抑制したものである。
【００１８】
本発明の実施例を図１〜図５に基づいて説明する。図１はチェーン用のスプロケット１１の一部を示す平面図であり、比較のためにＩＳＯ歯形も示したものである。図２はローラチェーン８とスプロケット１１との係合状態を示す説明図、図３は歯溝１６の拡大図、図４は歯底中央部１７ａをＩＳＯ歯形の歯底中央部７ａに一致させた場合の説明図、図５はローラチェーン８がスプロケット１１に巻き付いてゆくときのローラ中心軌道を示す説明図である。以下、前記従来技術と共通する部材には同一符号を付して説明する。
【００１９】
図１に示すように、スプロケット１１は、向かい合う歯面１３，１４によって形成された歯１２が複数間隔を開けてスプロケット外周に配置されている。ここで、歯１２の歯面１３はスプロケット１１の回転方向前側の歯面１３であり、歯面１４はスプロケット１１の回転方向後側の歯面１４である。隣り合う歯１２の間にはローラ９が噛み込む歯溝１６が形成される。この歯溝１６は隣り合う歯１２の歯面１３，１４と円弧状の歯底１７とで形成されている。
【００２０】
歯面１３，１４によって形成された歯１２は、図４に示すように、歯底中央部１７ａをＩＳＯ歯形の歯底中央部７ａに一致させた場合、歯底円弧の狭角αをなす歯底円弧の狭角ラインα１と歯面１３，１４との交差部分近傍α２における歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯厚ｗより薄く形成され、この薄い部分から歯先１５に到る部分の歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯厚ｗより厚く形成されていると共に、ピッチラインｐｃから歯先１５に向けて徐々に薄く形成されている。この場合、歯１２の形状は、噛込み部１９において、ローラ９が噛み始めてから隣り合うローラ９，９が直線軌道Ｌ12を維持できるように歯厚Ｗ及び歯先高さ（ピッチ多角形からの高さ）Ｈａが設定される。また、歯１２の歯先高さＨａがＩＳＯ歯形の歯先高さｈａより高く形成され、図３に歯溝１６の部分を拡大して示すように、歯底１７の円弧半径Ｒｉは、ＩＳＯ歯形の歯底円弧半径ｒｉより大きく形成されている。この歯底１７の円弧半径Ｒｉが歯底円弧半径ｒｉより大きいことにより、歯底１７の中央部１７ａがＩＳＯ歯形の歯底７の中央部７ａより上方に位置して歯底内接円１８の直径Ｄｆが大きくなり、その結果、スプロケットピッチをチェーンピッチより大きくすることが可能となる。
【００２１】
上記のように形成されたスプロケット１１を伝動装置の駆動側に使用した場合、図２に示すように、ローラチェーン８のスプロケット１１への噛込み部１９において、ローラチェーン８のローラ９ａは、従来のように歯の前側歯面１３に接触することなく、最初に歯先１５近傍で後側歯面１４に接触し（図２の左側図面）、ローラ９ａの歯底側への移動が規制される。続いて、スプロケット１１が半ピッチ回転すると、後続するローラ９ｂが隣接する歯１２の後側歯面１４に接触し（図２の右側図面）、やはり同じようにローラ９ｂの歯底側への移動が規制される。
【００２２】
さらに、ローラチェーン８がスプロケット１１の回転に伴って巻き付いてゆくと、ローラチェーン８のローラ９と歯面１４との接触位置（線接触、断面でみれば点接触）２０、あるいは歯底１７との接触位置２０が歯底中央部１７ａ側に順次移動し、Ｋ点近傍でローラ９は歯底中央部１７ａに接触する。ここで、Ｋ点とは、ローラチェーン８のスプロケット１１への噛込み部とスプロケット１１からの噛み外れ部との中間に位置する箇所のことである。図示は省略するが、スプロケット１１がさらに回転するとＫ点通過後ローラ９は反対側の前側歯面１３に接触するようになり、回転に伴って接触位置２０が歯先１５側に移動する。
【００２３】
図５を参照してローラ中心の走行軌道について説明する。ローラチェーン８がスプロケット１１の回転に伴って巻き付いてゆく場合、巻き付きに伴ってローラ９は接触位置２０を移動させつつ歯溝１６の歯底中央部１７ａに向かって噛み込んでゆく。ローラ９は、直線軌道区間、遷移曲線軌道区間、偏心円弧軌道区間でそれぞれの軌道に沿って進行する。
【００２４】
すなわち、直線軌道区間では、噛込み部においてローラ９が歯先１５近傍で歯面１４に接触するため、噛込み部手前の直線軌道Ｌ11の延長線上でローラ中心が直線軌道Ｌ12に沿って進行し、遷移曲線軌道区間では、ローラ９と歯面１４との接触位置２０が徐々に歯底側に移動するため、直線軌道から曲線軌道へと遷移曲線軌跡を描きがら進行する。また、偏心円弧軌道区間では、さらに接触位置２０が歯底中央部１７ａに向かって移動し、ローラ中心が偏心円弧軌跡を描きながら進行する。なお、図５におけるｅは偏心円弧軌道の偏心量であり、偏心円弧軌道は、インボリュート曲線、放物線あるいは楕円軌道になるようにしてもよい。
【００２５】
上記構成からなるスプロケット１１は次の効果を奏する。歯１２が歯底中央部１７ａをＩＳＯ歯形の歯底中央部７ａに一致させた場合、歯底円弧の狭角αをなす狭角ラインα１と歯面１３，１４との交差部分近傍α２における歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯厚ｗより薄く形成され、この薄い部分から歯先１５に到る部分の歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯厚ｗより厚く形成されていると共に、ピッチラインｐｃから歯先１５に向けて徐々に薄く形成されているので、噛込み部１９においてローラ９が最初に後側歯面１４にそれぞれ接触し歯底１７側への移動が規制されるため、ＩＳＯ歯形の多角形運動における上限でローラ９，９が直線軌道Ｌ11の延長線上で一直線に並び、噛込み部１９において、ローラチェーン８は多角形運動が抑制される。その結果、ローラチェーン８の弦振動を抑制することができ、間欠的速度変動を抑制することができる。また、ローラ９と歯１２との接触位置２０の移動を歯底中央部１７ａに向けてスムーズに行うことができ、噛込み部１９における噛込み時の衝撃、騒音を抑制することができる。
【００２６】
スプロケット１１の歯１２の歯厚ＷがＩＳＯ歯形の歯２の歯厚ｗより厚く形成されると共に、歯の歯先高さＨａがＩＳＯ歯形の歯先高さｈａより高く形成されているので、チェーン８のスプロケット１１への噛込み部１９において、ローラ９が歯先１５近傍で後側の歯面１４に確実に接触するようになり、その結果、チェーン８を多角形運動の上限に確実に維持させることができ、噛込み部１９におけるチェーン８の多角形運動を抑制することができる。
【００２７】
以上、実施例として、ローラチェーンが巻き掛けられるスプロケットについて説明したが、ローラチェーンの代わりに、ブシュチェーン、ローラやブシュを有さないピンのみのブシュレスチェーン等を用いてもよく、これらチェーンを巻き掛けるスプロケットとした場合においても、ローラチェーンが巻き掛けられたスプロケットと同じ作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明実施例を示し、チェーン用のスプロケットの一部平面図である。
【図２】同上、ローラチェーンとスプロケットとの係合状態を示す説明図である。
【図３】同上、歯溝の拡大図である。
【図４】歯底中央部をＩＳＯ歯形の歯底中央部に一致させた場合の説明図である。
【図５】同上、ローラ中心軌道の説明図である。
【図６】ＩＳＯ  ６０６：１９９４（Ｅ）に規定された歯形の正面図である。
【図７】ＩＳＯ歯形を有するスプロケットとローラチェーンとの係合状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      スプロケット                      ２    歯
３      スプロケット回転方向前側の歯面    ４    スプロケット回転方向後側の歯面
５      歯先                              ６    歯溝
７      歯底                              ７ａ  歯底中央部
８      ローラチェーン                    ９，９ａ，９ｂ  ローラ
１０    接触位置                          １１  スプロケット
１２    歯                                １３  スプロケット回転方向前側の歯面
１４    スプロケット回転方向後側の歯面    １５  歯先
１６    歯溝                              １７  歯底
１７ａ  歯底中央部                        １８  歯底内接円
１９    噛込み部                          ２０  接触位置
Ｗ、ｗ  歯厚                              Ｈａ、ｈａ  歯先高さ
α      歯底円弧の狭角                    α１  歯底円弧の狭角ライン
α２    交差部分近傍                      ｐｃ  スプロケットのピッチライン
Ｌ11    直線軌道                          Ｌ12    噛込み部における直線軌道
【図１】
2006170362.tif 000003
【図２】
2006170362.tif 000004
【図３】
2006170362.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006170362.tif 000008
【図７】
2006170362.tif 000009