JP3222467U - スプロケット - Google Patents
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Abstract
【課題】二輪車用のスプロケットにおいて歯部の摩耗を低減し、高速度回転での長時間使用にも耐え得るようにする。【解決手段】スプロケットSPの歯先21の周方向端部22a,22bが丸みRを有する形状であることを特徴とする。ここで、歯先21の端部22a,22bの丸みRの曲率半径は0.1mm以上0.5mm以下であるのが好ましい。またスプロケットの材質はアルミ合金、鉄、チタン合金、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、合金工具鋼のいずれかであるのが好ましい。【選択図】図2
Description
本考案はスプロケットに関し、より詳細には二輪車に好適に使用されるスプロケットに関するものである。
二輪車において動力を伝達する方式としては、通常、駆動側スプロケット(ドライブスプロケット)と従動側スプロケット(ドリブンスプロケット)との間に無端状のローラーチェーンを架け渡して動力を伝達する方式が用いられている。
このような動力伝達方式では、スプロケットの歯部とローラーチェーンのローラーとが噛み合って、ローラーから歯部の側面(スプロケットの周方向の側面)に又は歯部の側面からローラーに力が加わる。そして、ローラーの歯部への噛み込みの際及び噛み外れの際の滑り接触によってスプロケットの歯部に摩耗が生じる。
スプロケットの歯部の摩耗が大きくなると、スプロケットの歯部とローラーとの噛み合いが不十分となって動力の伝達損失が増加する。またスプロケットの歯部の強度が低下して破損する虞もある。このため、歯部の摩耗量が所定以上になるとスプロケットは新しい物と交換される。スプロケットの交換時期を判定する方法としては、例えば、歯形ゲージを歯部の側面に当てて隙間(摩耗量)を測定する方法、摩耗限界凹溝をスプロケットの歯部に形成し、摩耗によって凹溝の側壁が消失(凹溝が消失)したかどうかで判定する方法(例えば特許文献1)、摩耗限界量を示す摩耗限界マーク部材をスプロケットの歯部に設け、摩耗によって摩耗限界マーク部材が歯部の側面に露出することで判定する方法(例えば特許文献2)などが提案されている。
しかしながら、スプロケットの交換作業には少なからぬ時間と労力が必要となるため、例えば自動二輪車のレースなどではレース中でのスプロケットの交換は想定されていない。耐久レースではレース時間は数時間から数十時間にも及び、その間スプロケットは高速で回転し続ける。このような過酷な使用条件でも摩耗限界量に達しないスプロケットが望まれている。スプロケットの耐久性を向上させるため、スプロケットの材料や形状の検討がこれまで種々行われてはいるが、更なる耐久性の向上が望まれている。
本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速度回転での長時間使用にも耐え得る二輪車用のスプロケットを提供することにある。
前記目的を達成する本考案に係るスプロケットは、二輪車用のスプロケットであって、歯先の周方向の少なくとも一方側の端部が丸みを有することを特徴とする。
前記構成の考案において、前記端部の丸みの曲率半径が0.1mm以上0.5mm以下である構成としてもよい。
また前記構成の考案において、前記スプロケットの材質がアルミ合金、鉄、チタン合金、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、合金工具鋼のいずれかである構成としてもよい。
本考案に係るスプロケットによれば、ローラーの歯部への噛み込みの際及び噛み外れの際の滑り接触が低減されて歯部の摩耗が従来に比べて格段に減少する。これにより、高速度回転での長時間使用にも耐え得る。
以下、本考案を図に基づきさらに詳しく説明するが本考案はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
本考案に係るスプロケットの一例を示す正面図を図1に、図1の丸枠Bの歯部2の拡大図を図2に、図1のA−A線断面図を図3にそれぞれ示す。なお、これらの図に示すスプロケットは自動二輪車のドリブンスプロケット(以下、単に「スプロケット」と記すことがある。)として使用されるものである。
図1に示すスプロケットSPは、所定の厚みを有する円盤状の本体部1と、本体部1の外周に周方向に等間隔で形成された複数個の溝部3と、溝部3の形成により出現した歯部2とを有する。
図3に示すように、円盤状の本体部1は中央部11が外縁部12よりも薄く成形され、本体部1の表裏面において中央部11と外縁部12との境界に段差13が形成されている。外縁部12は半径方向外方に向かって所定厚みで延在した後、外縁部12の厚みは半径方向外方に向かって徐々に薄くなっている。すなわち、外縁部12の表裏面には、半径方向外方に向かって厚み方向中央に向かう傾斜面14a,14b(図3を参照)が形成されている。この傾斜面14a,14bを有する外縁部12に溝部3及び歯部2が形成される。したがって、溝部3及び歯部2の厚みは半径方向外方に向かって徐々に薄くなっており、これによって、ローラーチェーンがスプロケットSPの歯部2に噛み合い始めるとき、ローラーチェーンがスプロケットSPに対して多少左右に横ぶれしたり、あるいは片方側に片寄って進入することがあっても、ローラーチェーンのローラーのスプロケットSPの歯部2への噛み込みが確実に実行されるようになる。なお、本体部1の外縁部12と中央部11とに段差13を形成しているのは主としてスプロケットSPの軽量化を図るためであり、スプロケットSPの強度や剛性等の観点からスプロケットSPの本体部1に段差13を設けずに同一厚みとしても勿論構わない。
本体部1の中央部11の中心には所定径の軸穴15が形成され、軸穴15の周囲にはスプロケットSPを二輪車本体に着脱可能に取り付けるための6個の固定用穴16が周方向に等間隔で形成されている。また、スプロケットSPの軽量化を図るため本体部1の軸穴15の周囲には周方向に等間隔で円形の軽量化穴17が複数個形成されている。なお、軸穴15及び固定用穴16の大きさや個数、形成位置などはスプロケットSPを取り付ける二輪車の仕様に合わせて適宜決定される。また、軽量化穴17の形状や個数などはスプロケットSPの強度等を考慮して適宜決定され、軽量化穴17を設けない構成としても勿論構わない。
本体部1の外周に形成される溝部3及び歯部2は、通常、JIS及びANSIに規定される形状に準じたの形状とされる。具体的には、チェーンピッチやローラー外径、スプロケットSPの歯数などが決まれば、ピッチ円直径、歯底円直径、歯面半径、歯底部円弧半径などは所定の式から求められ、溝部3及び歯部2の形状が定まる。
本考案に係るスプロケットSPの材料としては従来公知の物が使用可能であるが、耐久性を向上させる観点からは高硬度の物が望ましい。このような材料としては、例えば、アルミ合金、鉄、チタン合金、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、合金工具鋼などが挙げられる。またこれらの材料に対して表面処理や熱処理を行った物を用いてもよい。
本考案に係るスプロケットSPの直径は二輪車に使用される直径であり、通常、50mm以上310mm以下の範囲である。また本考案に係るスプロケットSPの厚みは二輪車に使用される厚みであり、通常、4.3mm,5.8mm,7.2mm,8.7mmなどである。
これまでのスプロケットSPの一般的な製造方法は、板状鋼材を円盤状に打ち抜き加工する工程、円盤の中央部11を外縁部12よりも薄くするとともに、軸穴15及び固定用穴16、そして必要により軽量化穴17を形成する切削加工工程、円盤の表裏両面の外周に傾斜面を形成する旋削加工工程、円盤の外周部に溝部3(歯部2)を形成する歯切り加工工程、浸炭焼き入れなどの熱処理工程、バリ取りなどの仕上げ処理工程を含むものであった。
ここで、円盤の外周部に溝部3(歯部2)を形成する歯切りは、ホブを使用した創成歯切り法による歯切り加工が従来一般的であった。図4に、ホブを使用した創成歯切り方法の概説図を示す。複数枚の円盤41が共通の軸線上に積み重ねられ、円筒の外周にラック歯形の切り刃をネジ状に配置したホブ51が円盤41の軸線に対して軸線が垂直となるように配置され、ホブ51と円盤41とが一定の回転速度比で同期回転しながらホブ51が円盤41の軸方向に移動して、円盤41の外周部に等間隔に溝部3(歯部2)が形成される。このような従来の創成歯切り加工によれば、スプロケットSPの歯部2の歯先21の周方向両端部22a,22bは必然的に角となる(図2を参照)。
スプロケットSPの歯部2の摩耗を低減しスプロケットSPの耐久性を向上させるため本考案者が鋭意検討を重ねたところ、歯先21を含む歯部2の摩耗の原因の一つはスプロケットSPの歯先21の周方向端部22a,22bが角になっていたことであるを突き止めた。
自動二輪車のドリブンスプロケットSPを例に説明する。図5は、ドリブンスプロケットSPからローラーチェーンのローラー61が噛み外れる部分の状態図であり、ドリブンスプロケットSPは、ローラーチェーンから伝えられる駆動力によって図5において時計回りに回転する。ローラーチェーンのローラー61は、歯部2に噛み合ってから噛み外れるまで歯部2の回転方向上流側の歯面23aに圧接して駆動力をドリブンスプロケットSPに伝える。より詳細には、ローラーチェーンのローラー61がスプロケットSPの歯部2に噛み合った状態から噛み外れる際に、ローラー61は、歯部2の回転方向上流側の歯面23aに圧接しながら歯先21の方向に相対的に移動し、歯面23aの先端部にまで移動した後、ローラー61は歯部2から噛み外れる。このようなローラー61の歯面23aに対する圧接・移動によって歯面23aが摩耗する。特に、ローラー61が歯部2から噛み外れる歯面23aの先端すなわち歯先21の端部22aが角であると、ローラー61からの力が角に集中して摩耗しやすく、図6に示すように当初は略台形状であった歯部2の形状(図6の破線)が、摩耗によって頂部が回転方向下流側に偏心した略三角形状に変化する。そしてさらに使用を続けると、図7に示すように、歯部2全体の強度が低下して歯部2の歯先21が回転方向下流側に曲がった形状になる。歯部2の形状がこのように変化すると、ローラー61との噛み合いが不十分となって動力の伝達損失が増加する。またスプロケットSPの歯部2が破損することもある。
そこで、本考案では、スプロケットSPの歯部2の先端(歯先21)の周方向端部22a,22bが丸みRを有する形状とすることとした(図2を参照)。スプロケットSPの歯部2の先端(歯先21)の周方向端部22a,22bが丸みRを有する形状とすることにより、ローラー61が歯部2から噛み外れる際に、歯先21の端部22aに加わる力が従来よりも分散されて摩耗が格段に低減される。
スプロケットSPの歯先21の周方向端部22a,22bの丸みRの曲率半径は、スプロケットSPの直径や歯数などを考慮し適宜決定すればよいが、通常、0.1mm以上0.5mm以下であるのが好ましい。丸みRの曲率半径が0.1mm未満であると、本考案の効果が十分に得られない虞がある。一方、丸みRの曲率半径が0.5mmを超えるとローラー61からの駆動伝達効率が低下する虞がある。
(スプロケットSPの作製)
前述のように、従来のホブ51による創成歯切り加工ではスプロケットSPの歯先21の周方向両端部は必然的に角となるので、本考案に係るスプロケットSPの歯切り加工には向かない。そこで、本考案に係るスプロケットSPの歯切り加工としては、エンドミルによる切削加工が望ましい。図8に示すように、エンドミル71は円柱体の外周面に多数の刃を有するものであって、これを回転させながら工作物に接触させることによって、外周面に形成された刃で回転軸に直交する方向に穴が削られ広げられる。したがって、エンドミル71を用いた歯切り加工では、円盤41の外周部に所望形状の歯部2を削り出すことが可能となる。
前述のように、従来のホブ51による創成歯切り加工ではスプロケットSPの歯先21の周方向両端部は必然的に角となるので、本考案に係るスプロケットSPの歯切り加工には向かない。そこで、本考案に係るスプロケットSPの歯切り加工としては、エンドミルによる切削加工が望ましい。図8に示すように、エンドミル71は円柱体の外周面に多数の刃を有するものであって、これを回転させながら工作物に接触させることによって、外周面に形成された刃で回転軸に直交する方向に穴が削られ広げられる。したがって、エンドミル71を用いた歯切り加工では、円盤41の外周部に所望形状の歯部2を削り出すことが可能となる。
ただし、エンドミル71による切削加工で円盤41の外周部を歯切り加工する場合、耐摩耗性の観点から円盤41は高い硬度を有する材料から構成されているので、エンドミル71の円盤41外周への食い込み量は深くすることは望ましくない。このため、円盤41の外周部に所望形状の歯部2を削り出すためには、エンドミル71の円盤41外周への食い込み量を所定量以下(例えば1mm程度)として、所定深さ(所定形状)に達するまで繰り返し切削する必要がある。つまり、エンドミル71が円盤41の外周を複数回周り続けることによって円盤41の外周部に所定形状の歯部2が形成される。
なお、板状鋼材から円盤状への加工や軸穴15・固定用穴16・軽量化穴17の形成なども打ち抜き加工ではなく切削加工により形成するのが望ましい。打ち抜き加工によると、高い生産効率は得られるが打ち抜き品に歪みが残りスプロケットSPとしたときの寸法精度に影響がでるおそれがある。これに対し、切削加工による削り出しによって作製されたスプロケットSPでは高い寸法精度が得られるからである。
(実施例1)
下記構成のスプロケットを作製し、自動二輪車に装着し8時間連続走行した後、スプロケットの歯先21の摩耗状態を目視により観察したところ、歯先21の摩耗は肉眼では見られなかった。
スプロケットの構成
材質:クロムモリブデン鋼
歯数:40個
外径:208.5mm
ピッチ円形:202.89mm
歯形:U歯型
歯先の周方向両端に丸み(R):0.5mm
下記構成のスプロケットを作製し、自動二輪車に装着し8時間連続走行した後、スプロケットの歯先21の摩耗状態を目視により観察したところ、歯先21の摩耗は肉眼では見られなかった。
スプロケットの構成
材質:クロムモリブデン鋼
歯数:40個
外径:208.5mm
ピッチ円形:202.89mm
歯形:U歯型
歯先の周方向両端に丸み(R):0.5mm
(比較例1)
歯先の周方向両端に丸み(R)を設けなかった以外は実施例1と同じ構成のスプロケットを作製し、実施例1と同様にして自動二輪車に装着して8時間連続走行した後、スプロケットの歯先の摩耗状態を目視により観察したところ、歯先の周方向端部において視認可能な摩耗が見られた。
歯先の周方向両端に丸み(R)を設けなかった以外は実施例1と同じ構成のスプロケットを作製し、実施例1と同様にして自動二輪車に装着して8時間連続走行した後、スプロケットの歯先の摩耗状態を目視により観察したところ、歯先の周方向端部において視認可能な摩耗が見られた。
(その他)
以上説明した実施形態は自動二輪車のドリブンスプロケットであったが、本考案に係るスプロケットはドライブスプロケットにも適用可能である。また、JIS及びANSIに準拠しない形状の溝部3及び歯部2を有するスプロケットにも適用可能である。
以上説明した実施形態は自動二輪車のドリブンスプロケットであったが、本考案に係るスプロケットはドライブスプロケットにも適用可能である。また、JIS及びANSIに準拠しない形状の溝部3及び歯部2を有するスプロケットにも適用可能である。
本考案に係るスプロケットは、ローラーの歯部への噛み込みの際及び噛み外れの際の滑り接触が低減されて歯部の摩耗が従来に比べて格段に減少し、高速度回転での長時間使用にも耐え得る。
SP スプロケット
1 本体部
2 歯部
3 溝部
R 丸み
11 中心部
12 外周部
13 段差
14a,14b 傾斜面
15 軸穴
16 固定用穴
17 軽量化穴
21 歯先
22a,22b 歯先の周方向端部
23a,23b 歯面
71 エンドミル
1 本体部
2 歯部
3 溝部
R 丸み
11 中心部
12 外周部
13 段差
14a,14b 傾斜面
15 軸穴
16 固定用穴
17 軽量化穴
21 歯先
22a,22b 歯先の周方向端部
23a,23b 歯面
71 エンドミル
Claims (3)
- 二輪車用のスプロケットであって、
歯先の周方向の少なくとも一方側の端部が丸みを有する
ことを特徴とするスプロケット。 - 前記端部の丸みの曲率半径が0.1mm以上0.5mm以下である請求項1記載のスプロケット。
- 前記スプロケットの材質がアルミ合金、鉄、チタン合金、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、合金工具鋼のいずれかである請求項1又は2記載のスプロケット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019001826U JP3222467U (ja) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | スプロケット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019001826U JP3222467U (ja) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | スプロケット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3222467U true JP3222467U (ja) | 2019-08-01 |
Family
ID=67470813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019001826U Active JP3222467U (ja) | 2019-05-23 | 2019-05-23 | スプロケット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3222467U (ja) |
-
2019
- 2019-05-23 JP JP2019001826U patent/JP3222467U/ja active Active
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