(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置であって、
交互に配置されかつ枢支ピンによって連結された複数対のリンクを有するとともに、前記枢支ピンの各々がローラ（１２、１４、１６）を有するローラチェーン（１００）と、
離間配置された複数の歯（１８、２０）をその外周に有するとともに、ローラ（１２、１４、１６）を受け入れるために、隣り合う各歯の間に配置された歯底部を有し、ローラチェーン（１００）と噛み合う概略円形の複数のスプロケット（１０、１０２、１０６）とを備え、
前記歯底部の各々が、スプロケット中心（Ｃ）と、半径方向においてスプロケット中心（Ｃ）に最も近い前記歯底部上の点との間の距離として定義される歯底半径（ＲＤ）を有しており、
ローラチェーン（１００）が、各スプロケット（１０、１０２、１０６）との各噛合点の間に延びるスパン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を有しており、
スプロケット（１０、１０２、１０６）の各歯の歯底部の半径方向の位置をスプロケット周りで変化させることにより、各スプロケット（１０、１０２、１０６）に対するローラ（１２、１４、１６）の半径方向着座位置である半径方向ローラ着座位置が、最大着座半径（Ｒ３）、最小着座半径（Ｒ１）および公称着座半径（Ｒ２）の間でスプロケット周りに不規則に変化するパターンを形成するとともに、各スプロケット（１０、１０２、１０６）の前記パターンがいずれも当該各スプロケットのタイミングマーク（Ｔ）に関して同一のパターンになっており、
さらに、同一のスパンにおいて一方のスプロケットを他方のスプロケットに対してそれぞれのタイミングマーク（Ｔ）を合わせた状態から中心回りに回転した向きに配置したことにより、同一のスパンにおいて一方のスプロケットとの噛合開始位置および他方のスプロケットとの噛合離れ位置における前記半径方向ローラ着座位置が互いにずれており、
スプロケット（１０、１０２、１０６）上で隣り合う各ローラ（１２、１４、１６）の中心間距離がスプロケット回りで一定に維持される一方、各ローラ（１２、１４、１６）のローラ中心が最大着座半径（Ｒ３）、最小着座半径（Ｒ１）または公称着座半径（Ｒ２）のいずれかの上に配置されるように各ローラ（１２、１４、１６）の着座位置が前記パターンにしたがって変化しており、
ローラチェーン（１００）が各スプロケット（１０、１０２、１０６）と噛み合う際には、同一のスパンにおいて一方のスプロケットとの噛合開始位置における前記半径方向ローラ着座位置と他方のスプロケットとの噛合離れ位置における前記半径方向ローラ着座位置とがスプロケット周りに常時同一ではなくなっていることにより、当該常時同一である場合に比べて同一のスパンにおけるスパン長さの変化が抑えられている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
各スプロケット（１０、１０２、１０６）は、各スパン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の長さの変化のピークが同時に発生するのを回避するために、各スパン（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の長さの変化の位相を変えるような向きに合わされている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項３】
請求項１において、
ローラチェーン（１００）は、一方のスプロケットから最大着座半径（Ｒ３）で離れるとともに他方のスプロケットに最小着座半径（Ｒ１）で進入し、あるいは、一方のスプロケットから最小着座半径（Ｒ１）で離れるとともに他方のスプロケットに最大着座半径（Ｒ３）で進入するように、運転されている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項４】
請求項１において、
最小着座半径（Ｒ１）が公称着座半径（Ｒ２）よりも小さくなっている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記半径方向ローラ着座位置の変化のパターンは、公称着座半径（Ｒ２）が最大着座半径（Ｒ３）および最小着座半径（Ｒ１）の間に常時位置するように、設定されている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記半径方向ローラ着座位置の変化のパターンは「最大着座半径（Ｒ３）、公称着座半径（Ｒ２）、最小着座半径（Ｒ１）、最小着座半径（Ｒ１）、公称着座半径（Ｒ２）、最大着座半径（Ｒ３）」という着座半径の列を一部に有している、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【請求項７】
請求項１において、
最大着座半径（Ｒ３）、最小着座半径（Ｒ１）または公称着座半径（Ｒ２）で一方のスプロケットに進入するとともに、最大着座半径（Ｒ３）、最小着座半径（Ｒ１）または公称着座半径（Ｒ２）で他方のスプロケットから離れるローラチェーン（１００）のスパン長さの変化量を最小限にするように、各スプロケット（１０、１０２、１０６）の向きが選択されている、
ことを特徴とするローラチェーンおよびスプロケット駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
〔発明の背景〕
ローラチェーンのスプロケットとの噛合いによって発生する発散ノイズレベルを低減させるために、非常に多くの手法が開発されてきた。そのような手法の一つは、与えられたスプロケット上において着座ローラ間の弦長さを一定に維持しつつ、スプロケットと噛み合うローラの半径方向の着座位置を所定のパターンでランダム化することによって、ローラの噛合いを調整している。このような装置は、１９９８年９月１５日に出願された現在係属中の米国特許出願第09/153,317号の中に開示されている。当該米国出願は、本件出願と同じ譲受人に譲渡されており、その開示部分は、引用することによって本件出願の中に含まれている。
【０００３】
このタイプのスプロケットにおいては、隣り合うスプロケット上の噛合位置間の相互作用が、システムの構造および力学に重要な役目を果たしている。一方のスプロケットの入口側の噛合点と他方のスプロケットの出口側の噛合点とがいずれも高い位置すなわち最高位置にあれば、これら二つの点の間のチェーンスパンは、公称値よりも短くなる。逆に、入口側噛合点と出口側噛合点とがいずれも低い位置すなわち最低位置にあれば、これらの点に含まれるチェーンスパンは公称値よりも長くなる。
【０００４】
緊張力が作用するシステムにおいては、テンショナは、任意の駆動システムの通常の力学と同様に、これらランダムスプロケットおよびスパンの変化に十分に反応できなければならない。３本またはそれ以上の軸を有するシステムにおいては、これらを考慮することがさらに重要になってくる。これらのシステムは、該システム内の各チェーンスパンが公称値よりも同時に短いかまたは長くなるように、設計されるだろう。もしこのようなことが起これば、システム内の他の構成部品は、これらの変化に対応することが要求されるだろう。
【０００５】
たとえば、テンショナは、全スパン長が最短から最長まで変化するとき、チェーンの余分な弛みをとるように通常設計されたストロークよりも余分なストロークを必要とする。システムのスパン長の短い状態から長い状態へのこうした変化は、テンショナが十分迅速に反応せずシステム制御の損失が発生するような短い時間内にも発生する。スパン長の変化により生じるであろう他の状態は、従動軸の望ましくない加速および減速である。
【０００６】
したがって、本発明は、スプロケット間のスパンの変化量を最小に抑えつつ、ノイズを低減できるローラチェーンおよびスプロケット駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るローラチェーンおよびスプロケット駆動装置は、交互に配置されかつ枢支ピンによって連結された複数対のリンクを有するとともに、前記枢支ピンの各々がローラを有するローラチェーンと、離間配置された複数の歯をその外周に有するとともに、ローラを受け入れるために、隣り合う各歯の間に配置された歯底部を有し、ローラチェーンと噛み合う概略円形の複数のスプロケットとを備えている。前記歯底部の各々は、スプロケット中心と、半径方向においてスプロケット中心に最も近い前記歯底部上の点との間の距離として定義される歯底半径を有している。ローラチェーンは、各スプロケットとの各噛合点の間に延びるスパンを有している。スプロケットの各歯の歯底部の半径方向の位置をスプロケット周りで変化させることにより、各スプロケットに対するローラの半径方向着座位置である半径方向ローラ着座位置が、最大着座半径、最小着座半径および公称着座半径の間でスプロケット周りに不規則に変化するパターンを形成するとともに、各スプロケットの前記パターンがいずれも当該各スプロケットのタイミングマークに関して同一のパターンになっている。さらに、同一のスパンにおいて一方のスプロケットを他方のスプロケットに対してそれぞれのタイミングマークを合わせた状態から中心回りに回転した向きに配置したことにより、同一のスパンにおいて一方のスプロケットとの噛合開始位置および他方のスプロケットとの噛合離れ位置における前記半径方向ローラ着座位置が互いにずれている。スプロケット上で隣り合う各ローラの中心間距離がスプロケット回りで一定に維持される一方、各ローラのローラ中心が最大着座半径、最小着座半径または公称着座半径のいずれかの上に配置されるように各ローラの着座位置が前記パターンにしたがって変化している。ローラチェーンが各スプロケットと噛み合う際には、同一のスパンにおいて一方のスプロケットとの噛合開始位置における前記半径方向ローラ着座位置と他方のスプロケットとの噛合離れ位置における前記半径方向ローラ着座位置とが常時同一ではなくなっていることにより、当該常時同一である場合に比べて同一のスパンにおけるスパン長さの変化が抑えられている。
【０００８】
請求項２の発明においては、請求項１において、各スプロケットは、各スパンの長さの変化のピークが同時に発生するのを回避するために、各スパンの長さの変化の位相を変えるような向きに合わされている。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１において、ローラチェーンは、一方のスプロケットから最大着座半径で離れるとともに他方のスプロケットに最小着座半径で進入し、あるいは、一方のスプロケットから最小着座半径で離れるとともに他方のスプロケットに最大着座半径で進入するように、運転されている。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１において、最小着座半径が公称着座半径よりも小さくなっている。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１において、半径方向ローラ着座位置の変化のパターンは、公称着座半径が最大着座半径および最小着座半径の間に常時位置するように、設定されている。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項１において、半径方向ローラ着座位置の変化のパターンは「最大着座半径（Ｒ３）、公称着座半径（Ｒ２）、最小着座半径（Ｒ１）、最小着座半径（Ｒ１）、公称着座半径（Ｒ２）、最大着座半径（Ｒ３）」という着座半径の列を一部に有している。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項１において、最大着座半径、最小着座半径または公称着座半径で一方のスプロケットに進入するとともに、最大着座半径、最小着座半径または公称着座半径で他方のスプロケットから離れるローラチェーンのスパン長さの変化量を最小限にするように、各スプロケットの向きが選択されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔発明の概要〕
本発明は、少なくとも二つのスプロケットを有するスプロケット駆動装置およびローラチェーンに関する。
【００１５】
スプロケットの各々は、着座ローラ間で一定の弦寸法を維持しつつ、ローラチェーン上でローラの半径方向の着座位置が変化している。なお、スプロケットの数は、アプリケーションに応じて決まる。また、許容範囲のノイズは、駆動装置のスプロケットのうちのほんの一部（たとえば３個のうちの２個、４個のうちの２個、５個のうちの２個、５個のうちの３個など、少なくとも２個のスプロケットがランダム化されていればよい。）がランダム化されているときにも表れる。
【００１６】
第１および第２のスプロケットの配置は、異なる半径方向位置で噛み合うチェーンのタイミングが入口から出口にかけて変化するようにシステムを設計することによって、ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置が有利な力学を有するように、決定される。言い換えれば、スプロケットの位置は、スパンの変化が最小に抑えられかつスプロケット間のスパンの変化が位相を異ならせるようなものになっている。
【００１７】
これらのおよびその他の本発明の特徴および目的をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳細な記述が参照されるべきである。
【００１８】
〔好ましい実施態様の詳細な説明〕
本発明は、添付図面に示された実施態様に関連して以下に説明される。
本発明は、ランダム化された半径方向着座位置を有するスプロケットを用いたローラチェーンおよびスプロケット駆動装置に関する。駆動装置内に配置されたスプロケットは、スパン変化を最小限に抑えることや、存在するスパン変化がスプロケットにとって位相を外れたものを提供することを含む、ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置に適した力学を提供するよう、互いにある向きで配置されている。
【００１９】
図１には、ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置１００が示されている。この駆動装置は、クランクシャフトの駆動軸端に連結されたスプロケット１０と、第１の（後側）バランスシャフト１０４上のスプロケット１０２と、第２の（前側）バランスシャフト１０８上のスプロケット１０６とを有している。
【００２０】
チェーン１１０は、自由に回転するローラを有するローラチェーン、または自由に回転しないブシュチェーンである。本明細書中でローラチェーンといえば、自由に回転するローラチェーンまたはブシュチェーンのいずれかを意味している。チェーンテンショナ１１２，１１４はチェーン１１０に緊張力を作用しており、チェーンガイド１１６はチェーン１１０をガイドしている。
【００２１】
後述するように、各スプロケットは、ローラまたはブシュに過酷な衝撃荷重をかけることなく噛合頻度を減少させるために、所定の方法で歯毎に不規則に変化する歯底半径ＲＤの歯を有している。なお、上述のように、スプロケットの数は、アプリケーションに応じて決まる。また、許容範囲のノイズは、駆動装置のスプロケットのうちのほんの一部（たとえば３個のうちの２個、４個のうちの２個、５個のうちの２個、５個のうちの３個など、少なくとも２個のスプロケットがランダム化されていればよい。）がランダム化されているときにも表れる。
【００２２】
図５には、スプロケット１０が、二枚の歯１８，２０の間に着座した、ローラチェーン１１０のローラ１２，１４，１６とともに図示されている。スプロケットは、外側半径ＯＤ、歯底半径ＲＤおよびピッチ半径ＰＤによって特徴付けられている。外側半径は、スプロケット中心Ｃから歯の最外側位置までの寸法である。歯底半径は、スプロケット中心Ｃから歯底内の最下端の位置までの寸法である。ピッチ半径は、スプロケット中心Ｃからスプロケットのピッチ円までの寸法である。各ローラは、寸法Ｄの直径を有している。
【００２３】
図６ないし図８には、ローラの最大着座半径Ｒ３、最小着座半径Ｒ１および公称着座半径Ｒ２に対応する円弧が示されている。スプロケット歯との間のある着座部から他の着座部までローラが移動すると、ローラが着座する半径方向位置が、最大半径、公称半径および最小半径の間で変化する。スプロケットの角変位は、一方の着座部におけるローラ中心と隣の着座部におけるローラ中心との間の角度距離である。角変位は、スプロケット回りにおいて、ある着座部から他の着座部まで効果的に変更させられる。
【００２４】
ある歯底から他の歯底までの角変位のわずかな変化が、ローラの着座部との噛合タイミングに大きな影響を与え、したがって、衝突ノイズの発生に大きな影響を与える。衝突ノイズは、ローラまたはブシュが歯底の側面（すなわち歯）に衝突することによる接線方向成分のみならず、ローラまたはブシュが歯底の底面に衝突することによる半径方向成分の双方を有している。本発明による設計は、歯の側面を除去することによる従来スプロケットの接線方向成分の変更と異なり、主にこの半径方向成分をランダム化させようとしている。
【００２５】
それと同時に、着座ローラ間のピッチ長さ（すなわち弦長さ）は一定に維持される。弦長さを一定に維持することは、歯に対するローラの衝突荷重を減少させる。歯によって着座位置を変えることは、連続する衝突のタイミングを変更することになる。このような変更は、チェーン駆動装置によって発生するピッチ周波数ノイズを低減させる。
【００２６】
歯に沿って任意の位置で測定した歯の有効厚みは、歯底半径を変更したことにともない、スプロケット回りで歯によって変化する。その一方、ローラをその着座位置で保持する歯底部またはポケット部の形状は、歯が変わっても概略同じ形状に維持される。本設計は、スプロケットの歯底部とのローラの噛合い（すなわち着座）を維持しつつ、歯底部の位置を歯によって半径方向に変化させようとしている。このため、変更は、歯底部の位置についてであり、歯の形状ではない。
【００２７】
着座位置の変更パターンは、歯がスプロケット回りを進行するときに選択される。好ましいパターンは、ランダムである。すなわち、パターンは、スプロケット回りで不規則に変化する。また、好ましいパターンは、少なくとも一枚の歯の公称着座位置を通過せずに、上方または下方の着座位置から他の極端な位置に急激に移動することは含んでいない。急激な移行状態を避けることは、チェーンの円滑な走行に寄与し、機械音の発生を減少させて、ローラの摩耗を低減させる。当然のことながら、ここでのランダムとは、所定のパターンでランダム化することを意味している。
【００２８】
このことは、歯の深さのパターンがスプロケットの製造前に予め決定されていることを意味するとともに、このパターンが、（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ２）のような単純な変化や、（Ｒ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２）のような単純な繰り返しのパターンと異なり、たとえば、（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２，Ｒ１，Ｒ１）のようなランダム配列であることを意味している。明らかに、製造はランダムではない。スプロケットの製造は、ランダム特性とともに設計されたパターンを有するように予め決定される。
【００２９】
また、歯底半径が上方、公称および下方の着座位置に限定されないことは明らかである。変化は少ないかもしれない。すなわち、単純に公称位置および下方着座位置があるか、または、半径が小さくなる順に、上方、やや上方、公称、やや下方、下方のように、三つ以上の着座位置がある。さらに、着座位置は、半径の所定のステップではなく、連続した変化であり得る。
【００３０】
本発明のスプロケット形状を創成するために、各歯底部の着座半径の位置（または、ローラが着座するスプロケット歯間の間隔）が決定されなければならない。各ローラの着座位置を決定する一方、着座ローラ間のピッチ長は一定に維持されなければならない。
【００３１】
三つの半径方向着座位置を有するスプロケットの設計を例にとると、中間ピッチ半径Ｒ２の出発値が最初に選択される。ピッチ長の値、または公称ピッチ半径である１／２×Ｐ×１／ｓｉｎ（１８０／Ｎ）（ただし、Ｎ：スプロケット歯数）の値は、便宜上の選択である。言い換えれば、Ｒ２の出発値は、関連するチェーン上で隣り合う着座ローラ間のピッチ長Ｐ１を２×ｓｉｎ（１８０／Ｎ）で除した値である。
【００３２】
次に、最小ピッチ半径および最大ピッチ半径の値が中間ピッチ半径の値から計算される。最小半径Ｒ１は、Ｒ２からピッチ半径の変化量δの半分を減じることによって計算され、最大半径Ｒ３は、Ｒ２にピッチ半径の変化量δの半分を加えることによって計算される。次に、第１のローラの中心が、スプロケット中心からＲ２の距離においてスプロケットの上死点に配置される。
【００３３】
そして、隣り合う次のローラの中心が、第１のローラの中心から一定の弦長さＰ（すなわち、公称ピッチの値）であるように配置されるとともに、選択されたランダムパターンに応じてスプロケット中心からＲ１，Ｒ２，Ｒ３の半径方向距離であるように配置される。次に、隣り合う次のローラは、第２のローラの中心から一定の弦長さＰであるように配置されるとともに、選択されたランダムパターンに応じてスプロケット中心からＲ１，Ｒ２，Ｒ３の半径方向距離であるように配置される。
【００３４】
市販のエンジンタイミング駆動装置用のローラチェーンに使用される標準的なスプロケットの一実施例においては、最大値および最小値間の変化量は、任意の値として１ｍｍに設定された。歯底半径の差は、１／２ｍｍまたは１／４ｍｍに設定された。スプロケットの大きさおよび他の要件に応じて、他の半径の差を用いるようにしてもよい。
【００３５】
図５および図７に示すように、ローラ１２，１４は、ピッチ長Ｐ１だけ隔てられており、ローラ１４，１６はピッチ長Ｐ２だけ隔てられている。本発明にしたがって、Ｐ１はＰ２と等しく、スプロケット回りの着座ローラの残りのピッチ長もまた同じ長さである。ローラがスプロケットの回りを進行すると、ローラはスプロケット１０の中心Ｃから異なる距離で着座する。たとえば、ローラ１２は半径Ｒ１で着座し、ローラ１４は半径Ｒ２で着座し、ローラ１６は半径Ｒ１で着座する。
【００３６】
スプロケット全体を完成するために、着座した第１のローラと着座した最後のローラとの間のピッチ長さもまた公称ピッチＰに等しくなければならない。ピッチ長さが他の着座ローラのピッチ長さと等しくなければ、中間ピッチ半径Ｒ２が増加しまたは減少しなければならず、スプロケットの形状が再創成される。
【００３７】
着座ローラがスプロケット形状に適切に配置されると、着座部およびこれに係合するローラ間で所望のクリアランスをもって各歯底部または着座部の半径方向位置が決定されるように、さらに、隣り合う歯同士の間隔の中心線がスプロケット中心から係合ローラ中心までの半径方向の線と一致するように、スプロケット歯が配置される。最終的なスプロケット形状は、隣り合う歯間で混成半径の使用を必要とするだろう。
【００３８】
このようにして、着座ローラの中心間距離（すなわち、ピッチ長さまたは弦長さ）がスプロケット回りで一定に維持されつつ、関連するローラの中心がスプロケット中心から三つの半径距離のうちの一つの円弧上に配置されるように各ローラの着座位置が変化するスプロケット形状が提供された。
【００３９】
図１に示されるように、スプロケット１０，１０２，１０６の各々は、任意の数１，２，３で示された三つの異なる歯底半径を有している。各スプロケットは、スプロケットのタイミングマークＴに関して同じパターンを有しており、したがって、タイミングマークＴに関して互いに同じ関係で配置されている。図示されたパターンは、タイミングマークＴから時計方向に、１，２，２，１，２，３，３，３，２，３，２，３，３，２，１，２，２，３，３，２，１である。スプロケット１０は、図１中の時計方向（すなわち、矢印方向に）に回転する。図２は、図１のスプロケット駆動装置における三つのスパン長の変化を表している。
【００４０】
図２は、スプロケットが完全に一回転したときの駆動装置中の三つのスパン１１０ａ，１１０ｂおよび１１０ｃの長さを示している。図から分かるように、最大スパン長の変化は、試験された特定の例のすべてのスパンについて、約０．０２０インチである。おそらくもっと重要なことは、各スパン長の変化が、互いに他のスパン長の変化に追従していることである。すなわち、すべてのスパンは同時に長くまたは短くなろうとしている。このことは、各チェーンスパンが同調した（in phase）状態を示しているということが言えるだろう。
【００４１】
理解されるように、三つのチェーンスパンのすべてが、ほぼスプロケット位置２または３に対応するほぼ同じ位置で相対的な最大スパン変化を有しており、チェーンスパンのうちの二つのスパンが、スプロケット位置１６の付近でもう一つのピークを有している。
【００４２】
図３は、本発明の教示内容にしたがって設計されたローラチェーンおよびスプロケット駆動装置２００を示している。駆動装置２００においては、構成部品は駆動装置１００と同一であり、同一の参照符号によって示されているが、バランスシャフトスプロケット１０２における歯底径のパターンが、他のスプロケットの順序を維持しつつ、チェーン１１０およびスプロケット１０，１０６に対して図１に示す位置から１０歯分回転している。
【００４３】
言い換えれば、多数のスパン長の変化のピークが同時に発生するのを防止するために、スパン長の変化を最小にしかつスパン長の変化の位相を変化させるように、スプロケットの互いの配置が変えられている。スプロケット１０の回転方向は、図３に示すように、時計方向である。これにより、システムが各スパン長さを一定にするように回転するとき、スパン長さの変化量を変化させる。
【００４４】
図４は、図３の設計によって得られた改良点を示している。各チェーンスパン１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃのスパン長さ変化量は、図１の実施態様からは著しく減少している。たとえば、スパン長さの最大変化量は、約０．０１３インチにすぎない。システムの力学をより望ましいものにするために、各スパン長の最大変化量がスプロケット位置に関して位相をずらされているということも分かるだろう。
【００４５】
本システムは、異なる半径方向位置で噛み合うチェーンの噛合タイミングが同じチェーンスパンの入口と出口とで変動するように、設計されている。すなわち、チェーンのある特定のスパンが、高い位置で一方のスプロケットから噛み離れるとともに、低い位置で次のスプロケットに進入する。または、低い位置で一方のスプロケットから噛み離れるとともに、高い位置で次のスプロケットに進入する。
【００４６】
このことは必ずしも可能なことではない。というのは、噛合周波数を十分に変更するためには、各スプロケットが特定のパターンを有していることが必要だからである。しかしながら、スプロケットへの噛合進入時および噛合離れ時の双方において、高い位置または低い位置でスプロケットと接触することは、最小限抑えるべきか、または排除されるべきである。駆動装置内の各スプロケットは、同じパターンを有していてもよいし、また有していなくてもよい。
【００４７】
図１および図３を比較することにより、スプロケット１回転に対するチェーンスパン長の変化量は、三本のスパンのうちの二本のスパンについて約０．０１２〜０．０１３インチに減少しており、第３のスパンについては約０．００５インチに減少している。これは、約４０％の変化量の減少である。なお、二本のバランサースパンにおけるスパン長の変化量が位相を外されているということは注目されるべきである。このことは、一方のスパンが伸びると、他方のスパンが短くなり、またその逆も起こる。
【００４８】
テンショナがシステム全体の伸びまたは縮みに反応する必要がないことから、このことはシステムの力学にとって重要である。一方のスパンが伸びて他方のスパンが縮むとき、テンショナは、これらの変化が適切に調整されていないときのシステムと同様に有意なものとして、中間値から変化していないチェーンシステムとみなす。チェーンスパン長が一定に維持されるとき、従動軸の回転速度もまた一定に維持される。
【００４９】
本発明は、少なくとも二つのスプロケットがランダム化された半径方向着座位置を利用しているローラチェーンおよびスプロケット駆動装置のための望ましい力学を提供するように採用され得る。半径方向の着座位置がランダム化されず、単純な変更または単純な繰り返しのパターンのようなパターンで設計されているものにも適用することができる。
【００５０】
また本発明は、一方のスプロケットが他のスプロケットから１／２歯または１／３歯だけ進んでいるように位相調整されたスプロケットを有するスプロケット駆動装置およびローラチェーンに適用できる。本発明は、スパン長の変化量を最小限に抑えるとともに、できるだけ多くのスパンについて最大スパン長の変化量を吸収することによって、スプロケットの向きを調整することを意図している。
【００５１】
本発明が関連する分野の当業者は、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神あるいは本質的な特徴から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。
【００５２】
それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該分野の当業者にとって明らかであろう。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るローラチェーンおよびスプロケット駆動装置によれば、スプロケット間のスパンの変化量を最小に抑えつつ、ノイズを低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ランダム化された半径方向の着座位置を有するローラチェーンおよびスプロケット駆動装置の側面図であって、スプロケットがすべてタイミングマークに関して同じ向きに配置されている。
【図２】図１の駆動装置について、スプロケット位置に対するスパン変化を示すグラフである。
【図３】本発明により教示された、ランダム化された半径方向の着座位置を有するローラチェーンおよびスプロケット駆動装置の側面図であって、スパン長の変化を最小に抑えるために、少なくとも一つのスプロケットが他のスプロケットと異なる向きに配置されている。
【図４】図３の駆動装置について、スプロケット位置に対するスパン変化を示すグラフである。
【図５】ローラチェーンスプロケットの側面部分図であって、歯底径、ピッチ径および外径を示している。
【図６】隣り合うスプロケット歯の断面図であって、公称着座径、上方着座径および下方着座径を示している。
【図７】スプロケットの側面部分図であって、関連するローラチェーンのローラの着座状態を示している。
【図８】ローラおよびこれに関連するスプロケット歯の側面図である。
【符号の説明】
１００：  ローラチェーンおよびスプロケット駆動装置
１０：    スプロケット
１０２：  スプロケット
１０６：  スプロケット
１１０：  チェーン
１１０ａ：チェーンスパン
１１０ｂ：チェーンスパン
１１０ｃ：チェーンスパン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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