JP3415532B2 - サイレントチェーン - Google Patents
サイレントチェーンInfo
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- JP3415532B2 JP3415532B2 JP2000003820A JP2000003820A JP3415532B2 JP 3415532 B2 JP3415532 B2 JP 3415532B2 JP 2000003820 A JP2000003820 A JP 2000003820A JP 2000003820 A JP2000003820 A JP 2000003820A JP 3415532 B2 JP3415532 B2 JP 3415532B2
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- JP
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- sprocket
- link
- tooth
- contact surface
- silent chain
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
- F16G13/00—Chains
- F16G13/02—Driving-chains
- F16G13/04—Toothed chains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Description
組合せで使用されるサイレントチェーンに関する。より
詳細には、本発明は、スプロケットとの噛み合い時に生
じる騒音を低減することができ、併せてスプロケットと
の噛み合い時に生じるリンクプレートの摩耗を低減する
ことができるサイレントチェーンに関する。
と間接リンク列が交互に配列され、これらのリンク列が
無端状に連結編成されている。代表的なサイレントチェ
ーンにおいて、ガイドリンク列は、一対のガイドプレー
トと、このガイドプレートの間に設けられた1枚以上の
リンクプレートとを有する。ガイドプレート及びリンク
プレートには、それぞれ、前後一対のピン孔が形成され
ている。間接リンク列は、2枚以上のリンクプレートを
有する。間接リンク列のリンクプレートは、ガイドリン
ク列のリンクプレートより1枚多く構成されている。リ
ンクプレートには、ガイドプレート及びリンクプレート
と同様に、それぞれ前後一対のピン孔が形成されてい
る。隣合うガイドリンク列及び間接リンク列において、
ガイドリンク列のガイドプレート及びリンクプレートと
間接リンク列のリンクプレートはそれぞれのピン孔に挿
入される連結ピンで屈曲自在に連結されている。連結ピ
ンは一対のロッカージョイントピンでも丸ピンでもよ
い。サイレントチェーンは、スプロケットとの噛み合い
によって、駆動側スプロケットと被動側スプロケットと
の間で動力を伝達する。サイレントチェーンの用途を例
示すると、自動車用エンジンのクランクスプロケットと
カムスプロケットとに捲回されたり、自動車用トランス
ミッションの出力軸とトランスファーの入力軸との間に
捲回されたりする。
の製造方法及びリンクプレートの打ち抜き面の様相に注
目する。リンクプレートは、金属母材を所定の形状に打
ち抜き加工されて製造される。この打ち抜き加工の際、
リンクプレートの打ち抜き面では、剪断面と破断面が不
可避に形成される。従来の設計思想では、サイレントチ
ェーンの強度向上を意図して、剪断面の比率を如何にし
て大きくするかに重点がおかれていた。この理由は、破
断面の占有率が高くなると、クラックが生じやすいた
め、及び、剪断面が狭くなりフランク面の面圧が大きく
なってサイレントチェーンの耐摩耗性能及び疲労強度が
劣るためである。次に、サイレントチェーンがスプロケ
ットに噛み合う際の挙動を観察すると、ガイドリンク列
と間接リンク列を問わず、リンクプレートのフランク面
がスプロケットの歯面との間で噛み合いを開始する。サ
イレントチェーンによっては、リンクプレートの内側フ
ランク面で噛み合いを開始するタイプとリンクプレート
の外側フランク面で噛み合いを開始するタイプがある
が、いずれにしても、サイレントチェーンがスプロケッ
トに噛み合う際には、リンクプレートのフランク面とス
プロケットの歯面との衝突によって騒音が発生する。以
上のように、打ち抜き面における剪断面の占有率が大き
くなると、リンクプレートの剛性は高くなる。しかし、
その一方で、リンクプレートとスプロケットとの噛み合
い時の衝突音が大きくなるという相反する問題が生じ
る。寿命と静粛性が合わせて要求される自動車用エンジ
ンや自動車用トランスミッションでは、強度向上を優先
するだけでなく、騒音対策にも十分に配慮しなければな
らない。
動を観察することにより、サイレントチェーンの強度向
上に関与するフランク面の領域とサイレントチェーンの
騒音発生に関与するフランク面の領域が必ずしも一致せ
ず、これらの領域が異なることを見出だした。最終的に
は、リンクプレートの外側フランク面のチェーンピッチ
線に近い領域がスプロケットの歯面から動力を受ける
が、リンクプレートがスプロケットと噛み合いを開始す
る領域は、内側フランク面又は外側フランク面の歯先先
端に近いところにある。
ランク面がスプロケットの歯面と噛み合いを開始する領
域とリンクプレートのフランク面がスプロケットの歯面
から動力を受ける領域との間において、剪断面と破断面
の比率を異ならせても、動力を受ける領域さえ十分に剪
断面が広ければサイレントチェーンの強度を十分に担保
できる点に着目して本発明を完成するに至った。
プロケットと噛み合いを開始するときは、リンクプレー
トのフランク面とスプロケットの歯面との間で生じる衝
突音を低減でき、且つ、サイレントチェーンがスプロケ
ットと噛み合いを完了した後は、リンクプレートの耐摩
耗性及び疲労強度を維持できるサイレントチェーンを提
供することにある。
ロケットとの組合せにおいて使用され、前後一対の歯部
を備えたリンクプレートを有し、スプロケットの歯面と
噛み合いを開始する領域とスプロケットの歯面から動力
を受ける領域とが歯部のフランク面で異なっているサイ
レントチェーンにおいて、スプロケットの歯面から動力
を受ける領域が、スプロケットの歯面から動力を受ける
領域よりも前記リンクプレートの板厚方向で狭い平滑接
触面と該平滑接触面より窪んだ非接触面とを有するとと
もに、スプロケットの歯面から動力を受ける領域が、ス
プロケットの歯面と噛み合いを開始する領域よりも前記
リンクプレートの板厚方向で広い平滑接触面と該平滑接
触面より窪んだ非接触面とを有することを特徴とするサ
イレントチェーンによって、前記課題を解決した。
合いを開始する際、歯部の内側フランク面又は外側フラ
ンク面がその歯先付近でスプロケットの歯面と接触を開
始する。これらの内側フランク面又は外側フランク面が
スプロケットの歯面と噛み合いを開始する領域では、平
滑接触面の占有率が小さくなっており、平滑接触面とス
プロケットの歯面との間で生じる衝突音が低減される。
サイレントチェーンがスプロケットに捲回されるに伴っ
て、スプロケットの歯面は、接触を開始した歯部の領域
とは異なる領域で接触する。サイレントチェーンがスプ
ロケットに完全に捲回されたとき、スプロケットの歯面
は噛み合いを開始した領域とは全く異なる領域において
サイレントチェーンに動力を伝達する。このとき、スプ
ロケットの歯面から動力を受ける領域では、平滑接触面
の占有率が大きくなっており、低い面圧において動力を
伝達する。
クプレートの製造方法に着目すると、リンクプレート
は、金属母材を所定の形状に打ち抜き加工して製造され
る。この打ち抜き加工の際、リンクプレートの打ち抜き
面、すなわち、リンクプレートの輪郭面(周面)には、
剪断面と破断面が形成される。製造上、剪断面は面粗度
が小さく、破断面は面粗度が大きくなっており、しか
も、破断面は剪断面より窪んだ状態になる。従って、剪
断面を平滑接触面として利用するとともに、破断面を非
接触面として利用し、スプロケットの歯面から動力を受
ける領域、所謂、動力伝達領域において、剪断面の占有
率を大きくするとともに、スプロケットの歯面と噛み合
いを開始する領域、所謂、噛み合い開始領域において剪
断面の占有率を小さくすれば、衝突音を低減でき、リン
クプレートの耐摩耗性及び疲労強度を向上させることが
できる。また、金属母材を所定の形状に打ち抜き加工し
た後、平滑接触面を部分的にシェービング加工等により
形成してもよい。
フランク面で噛み合いを開始して、最終的に、スプロケ
ットの歯面が歯部の外側フランク面で動力を伝達するサ
イレントチェーンでは、前記内側フランク面の歯部先端
近くの噛み合い開始領域において平滑接触面の占有率を
小さく、前記外側フランク面のピッチ線近くの動力伝達
領域において平滑接触面の占有率を大きくする。この形
態のリンクプレートでは、内側フランク面全体の平滑接
触面の占有率を小さくし、外側フランク面全体の平滑接
触面の占有率を大きくすることにより、騒音を低減し、
低い面圧で動力を伝達することができる。一方、スプロ
ケットの歯面が歯部の外側フランク面で噛み合いを開始
して、最終的に、スプロケットの歯面が歯部の外側フラ
ンク面で動力を伝達するサイレントチェーンでは、前記
外側フランク面の先端近くの噛み合い開始領域において
平滑接触面の占有率を小さく、前記外側フランク面のピ
ッチ線近くの動力伝達領域において平滑接触面の占有率
を大きくする。この形態のリンクプレートでは、噛み合
い開始領域から動力伝達領域までリンクプレートの外側
フランク面はスプロケットの歯面と連続して接触するも
のが多い。従って、外側フランク面は噛み合い開始領域
から動力伝達領域まで平滑接触面の占有率を滑らかに連
続して漸増させることが好ましい。こうすることによ
り、急激な平滑接触面の占有率の変化もなく、騒音を低
減し、低い面圧で動力を伝達することができる。
除く領域について考える。スプロケットの歯面が歯部の
内側フランク面で噛み合いを開始して、最終的に、スプ
ロケットの歯面が歯部の外側フランク面で動力を伝達す
るサイレントチェーンでは、内側フランク面の噛み合い
開始領域以外の領域と、外側フランク面の動力伝達領域
以外の領域は、騒音発生のメカニズムにも動力伝達の役
割にも関与しない。そのため、内側フランク面全体にお
いて平滑接触面の占有率を小さく、外側フランク面の動
力伝達領域において平滑接触面の占有率を大きくすれば
よい。例えば、内側フランク面の平滑接触面及び外側フ
ランク面の平滑接触面の占有率をそれぞれ一定として、
内側フランク面全体の平滑接触面の占有率を外側フラン
ク面全体の平滑接触面の占有率より小さくすることで、
騒音を低減し、低い面圧で動力を伝達することができ
る。一方、スプロケットの歯面が歯部の外側フランク面
で噛み合いを開始して、最終的に、スプロケットの歯面
が歯部の外側フランク面で動力を伝達するサイレントチ
ェーンでは、内側フランク面全体は騒音発生のメカニズ
ムにも動力伝達の役割にも関与しない。従って、このタ
イプのサイレントチェーンでは、内側フランク面におけ
る平滑接触面の占有率を無視することができる。ただ
し、平滑接触面の占有率が小さくなって、例えば、破断
面の比率が大きくなるとクラックを生じやすくなる。従
って、内側フランク面の間に形成される内股部のよう
に、スプロケットとの歯面との噛み合いに関与しない領
域でも、平滑接触面の占有率を大きくしておくことが好
ましい。
から検討すると、スプロケットの歯面と噛み合いを開始
する領域において衝突音が発生するのであるから、噛み
合い開始領域の平滑接触面の占有率が異なるリンクプレ
ートを利用してサイレントチェーンを編成すると、共振
が原因となる騒音を低減する効果が得られる。例えば、
ガイドリンク列のリンクプレートと間接リンク列のリン
クプレートを異ならせたり、ガイドリンク列中又は間接
リンク列中においてリンクプレートを異ならせたり、ガ
イドリンク列中及び間接リンク列を問わず異なるリンク
プレートを混在させたりすることで、共振が原因となる
騒音を低減することができる。
トチェーンの実施例を詳細に説明する。図1はサイレン
トチェーン10の平面図、図2はサイレントチェーン1
0の正面図である。サイレントチェーン10は、ガイド
リンク列12と間接リンク列14が交互に配列され、こ
れらのリンク列12,14が無端状に連結編成されてい
る。ガイドリンク列12は、一対のガイドプレート16
と、このガイドプレート16の間に設けられた1枚以上
のリンクプレート18とを有する。ガイドプレート16
及びリンクプレート18には、それぞれ、前後一対のピ
ン孔が形成されている。間接リンク列14は、2枚以上
のリンクプレート20を有する。間接リンク列14のリ
ンクプレート20は、ガイドリンク列12のリンクプレ
ート18より1枚多く構成されている。リンクプレート
20には、ガイドプレート16及びリンクプレート18
と同様に、それぞれ前後一対のピン孔が形成されてい
る。隣合うガイドリンク列12及び間接リンク列14に
おいて、ガイドリンク列12のガイドプレート16及び
リンクプレート18と間接リンク列14のリンクプレー
ト20はそれぞれのピン孔に挿入される連結ピンで屈曲
自在に連結されている。連結ピンは一対のロッカージョ
イントピンでも丸ピンでもよい。ガイドプレート16
は、サイレントチェーン10がスプロケットの歯面と噛
み合う際に、スプロケットの側面で案内され、そのサイ
レントチェーン10はスプロケットの側方への脱落が防
止される。なお、リンクプレート18を有するガイドリ
ンク列12では、間接リンク列14よりもプレートの枚
数が多くなるので、間接リンク列14のリンクプレート
20の厚みをガイドプレート16及びリンクプレート1
8より厚くしたり、ガイドプレート16の厚みを薄くし
たりしてもよい。
図である。リンクプレート18(20)は、二股状の一
対の歯部22を有する。それぞれの歯部22は、内側フ
ランク面24及び外側フランク面26により形成されて
いる。内側フランク24面同士は円弧状の内股部28で
連続し、内側フランク面24と外側フランク面26は円
弧状の歯先部30で連続している。代表的なサイレント
チェーン10では、外側フランク面26のピッチ線付近
の領域をスプロケットの歯面に噛み合わせることにより
動力伝達が行われる。本発明では、リンクプレート18
(20)の輪郭面(周面)に特徴がある。図3(A)は
歯部22を歯先部30側から見た図であり、平滑接触面
32が斜線部分で示されている。この実施例では、内側
フランク面24から歯先部30において平滑接触面32
の占有率は一定であり且つ小さくなっている。外側フラ
ンク面26では歯先側からピッチ線側において平滑接触
面32は連続して滑らかに漸増している。そして、スプ
ロケットの歯面が完全に噛み合う領域において最大の占
有率となる。周面のうち、平滑接触面を除く部分は、ス
プロケットの歯面と接触することがない非接触面34で
あり、平滑接触面32より窪んでいる。
母材を所定の形状に打ち抜き加工されて製造される。こ
の打ち抜き加工の際、剪断面と破断面が形成される。平
滑接触面32は例えばそのままの剪断面を利用すること
ができる。また、打ち抜き加工の後、シェービング加工
により平滑接触面を形成してもよい。非接触面34は例
えば破断面を利用することができる。打ち抜き加工時に
不可避に形成される剪断面と破断面を利用して、剪断面
の占有率を変えることで、平滑接触面を内側フランク面
及び外側フランク面において量的にコントロールするこ
とができる。図4は、外側フランク面26においてスプ
ロケットの歯面との間で動力を伝達する領域の断面図で
あり、この領域は、だれd、剪断面s及び破断面bで構
成されている。剪断面長さhs/リンクプレート厚みt
を意味する平滑接触面の占有率は40%以上となってい
る。なお、平滑接触面の占有率は高い方が好ましく、7
0%以上にすることがより好ましい。図5は、内側フラ
ンク面24においてスプロケットの歯面と噛み合いを開
始する領域の断面図である。もっとも、サイレントチェ
ーンの種類によっては、外側フランク面26においてス
プロケットの歯面と噛み合いを開始するタイプのものも
あるが、いずれにしても、スプロケットの歯面と噛み合
いを開始する領域を示している。この領域も、だれd、
剪断面s及び破断面bで構成されているが、剪断面長さ
hs/リンクプレート厚みtを意味する平滑接触面の占
有率は7%以上〜15%以下である。
ト18(20)の内側フランク面24及び外側フランク
面26において、平滑接触面32の占有率が異なる他の
実施例を示している。図3(B)のリンクプレートで
は、内側フランク面24においても歯先側からピッチ線
側において平滑接触面32が連続して滑らかに漸増して
いる。そして、内側フランク面24における平滑接触面
32と外側フランク面26における平滑接触面32は歯
先部30を中心に対称となっている。本実施例では、内
股部28における平滑接触面の占有率を大きくしたの
で、内股部28からクラックが生じることが防止され
る。図3(C)のリンクプレートでは、内側フランク面
24において、だれd、剪断面s及び破断面bが表裏で
逆転している。この実施例のリンクプレートは、歯先部
30及び外側フランク面26を図中上から下に向って打
ち抜いた後、さらに、歯先部30及び内側フランク面2
4を図中下から上に向って打ち抜いて製造される。図3
(D)のリンクプレートでは、図3(B)の内側フラン
ク面24において、だれd、剪断面s及び破断面bが表
裏で逆転している。この実施例のリンクプレートは、図
3(C)と同様に、歯先部30及び外側フランク面26
を図中上から下に向って打ち抜いた後、さらに、歯先部
30及び内側フランク面24を図中下から上に向って打
ち抜いて製造される。本実施例においても、図3(B)
に示されたリンクプレートと同様に、内股部28からク
ラックが生じることが防止される。
クプレートを含んで編成されたサイレントチェーン10
がスプロケットSに捲回される状態を示している。これ
らの図では、1つのリンクプレート18(20)に着目
し、その内側フランク面24及び外側フランク面26の
どの領域がスプロケットSの歯面Tと噛み合うかを示し
ている。まず、スプロケットSの歯面Tは、内側フラン
ク面24の歯先近くのA点において噛み合いを開始す
る。もっとも、外側フランク面26の歯先近くのB点に
おいて噛み合いを開始するサイレントチェーンもある。
いずれにしても、リンクプレートが噛み合いを開始する
領域では、平滑接触面の占有率が小さい。このように、
平滑接触面の占有率が小さい領域で、スプロケットSと
リンクプレート18(20)との噛み合いを開始させる
ことで、リンクプレートとスプロケットとの衝突時に生
じる騒音が低減できる。このとき、スプロケットSの歯
面Tは圧力面が寝ており、噛み合い開始領域は動力伝達
に殆ど寄与しないので、リンクプレート18(20)の
摩耗の問題や疲労の問題も考慮しなくてよい。サイレン
トチェーン10がさらにスプロケットSに進入すると、
図7に示されるように、スプロケットSの歯面Tは、外
側フランク面26のピッチ線近くのC点において動力を
伝達する。この領域は、図3(A)に示されるように、
平滑接触面の占有率が大きく、動力伝達領域における面
圧は低くなる。従って、耐摩耗性が良好である。このと
き、スプロケットSの歯面Tは噛み合い開始領域とは接
触せず、平滑接触面の占有率の小さい領域では摩耗の問
題や疲労の問題も考慮しなくてよい。
ンを編成するリンクプレートを複数種用意し、複数種の
リンクプレートをチェーン編成中で混在させることが好
ましい。例えば、サイレントチェーンはガイドリンク列
と間接リンク列から構成される。噛み合い開始領域の平
滑接触面の占有率が例えば7%のリンクプレートからガ
イドリンク列を構成し、噛み合い開始領域における平滑
接触面の占有率が例えば15%のリンクプレートから間
接リンク列を構成して、ガイドリンク列と間接リンク列
を交互に連結することにより、周期性騒音の共振を防止
して騒音の増大を抑制することができる。また、少なく
とも2種類のリンクプレートを用意し、第1のリンクプ
レートにより第1のリンクを構成し、第2のリンクプレ
ートにより第2のリンクを構成し、ガイドリンク列及び
間接リンク列を問わずリンクを長手方向で混在させて
も、共振が原因となる騒音の増大を抑制することができ
る。さらに、例えば、ガイドリンク列及び間接リンク列
において、それぞれ複数種の平滑接触面の占有率を持つ
リンクプレートを規則的又は非規則的に配置することに
より、共振が原因となる騒音を低減することができる。
述したように、スプロケットの歯面との噛み合い開始領
域における平滑接触面の占有率が小さく、スプロケット
の歯面との動力伝達領域における平滑接触面の占有率が
大きい。従って、スプロケットとサイレントチェーンが
噛み合いを開始する際、スプロケットの歯面は噛み合い
開始領域における狭い平滑接触面で接触するので、衝突
音は小さくなる。その一方で、噛み合いを開始した際、
この平滑接触面は動力伝達に殆ど関与しないので、摩耗
原因による寿命低下が生じることもない。スプロケット
とサイレントチェーンが噛み合いを完了した際、スプロ
ケットの歯面は動力伝達領域における広い平滑接触面で
接触するので、動力伝達時にはリンクプレートのフラン
ク面に作用する面圧が低くなり、耐摩耗性及び疲労強度
が向上してサイレントチェーンの寿命を延ばすことがで
きる。
が外側フランク面で噛み合いを開始し、同じ外側フラン
ク面で動力伝達を行うサイレントチェーンにおいて、動
力伝達に殆ど関与しない歯先側の噛み合い開始領域にお
ける平滑接触面の占有率を動力伝達を担う背面側に向っ
て漸増させたので、平滑接触面の占有率が緩やかに連続
して変化してサイレントチェーンがスプロケットと噛み
合いを開始してから噛み合いを完了するまでも騒音を小
さくできる。
が内側フランク面で噛み合いを開始し、外側フランク面
で動力伝達を行うサイレントチェーンにおいて、動力伝
達に関与しない内側フランク面全体における平滑接触面
の占有率を低くすることにより、騒音を低減し、耐摩耗
性及び疲労強度を向上させている。また、内側フランク
面と外側フランク面は独立して平滑接触面の占有率が異
っているので、リンクプレートを製造することも容易で
ある。
レートの構成が異なるので、噛み合い毎の共振現象が生
じにくくなり、騒音低減効果は大きくなる。請求項5の
発明では、複数種のリンクプレートがランダムに編成さ
れているので、スプロケットの1つの歯と1つのリンク
が噛み合いを開始する際、1つのリンクにおいても別の
リンクにおいても衝突するタイミングがばらけて、騒音
低減効果は大きくなる。
図。
図。
合いを開始する状態の正面図。
合いを完了した状態の正面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 スプロケットとの組合せにおいて使用さ
れ、前後一対の歯部を備えたリンクプレート群により構
成されたリンクが無端状に連結編成され、スプロケット
の歯面と噛み合いを開始する領域とスプロケットの歯面
から動力を受ける領域とが歯部のフランク面で異なって
いるサイレントチェーンにおいて、 スプロケットの歯面と噛み合いを開始する領域が、スプ
ロケットの歯面から動力を受ける領域よりも前記リンク
プレートの板厚方向で狭い平滑接触面と該平滑接触面よ
り窪んだ非接触面とを有するとともに、 スプロケットの歯面から動力を受ける領域が、スプロケ
ットの歯面と噛み合いを開始する領域よりも前記リンク
プレートの板厚方向で広い平滑接触面と該平滑接触面よ
り窪んだ非接触面とを有することを特徴とするサイレン
トチェーン。 - 【請求項2】 前記歯部が内側フランク面と外側フラン
ク面を有し、前記外側フランク面の歯先側から背面側に
向って平滑接触面の占有率が漸増していることを特徴と
する請求項1記載のサイレントチェーン。 - 【請求項3】 前記歯部が内側フランク面と外側フラン
ク面を有し、前記内側フランク面における平滑接触面の
占有率が前記外側フランク面の平滑接触面の占有率より
小さいことを特徴とする請求項1記載のサイレントチェ
ーン。 - 【請求項4】 少なくとも2種類のリンクプレートを有
し、第1のリンクプレートにより第1のリンクを構成
し、第2のリンクプレートにより第2のリンクを構成
し、前記リンクを長手方向で混在させたことを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれかに記載のサイレントチェー
ン。 - 【請求項5】 少なくとも2種類のリンクプレートを有
し、前記リンクプレートをリンク内で混在させたことを
特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のサイレン
トチェーン。
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