JP3585463B2 - サイレントチェーン伝動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のタイミングチェーン伝動装置、産業機械の動力伝達チェーン伝動装置等として用いられるサイレントチェーン伝動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のサイレントチェーン伝動装置として、例えば、特開平8−184348号公報に示されているような、サイレントチェーン1を直線状に伸ばしたときの各リンク列2a,2b,2c,・・・における内側フランク面2ai,2bi,2ci,・・・が該サイレントチェーン1とともに用いられるスプロケット5を歯切りし得るようなラックカッタの歯形の一部を構成しているサイレントチェーン伝動装置があり、サイレントチェーン1を直線状に伸ばしたときに連続するリンクプレート2,2´の内側フランク面2ai,2bi,2ci,・・・の形状をラックカッタの断面形状として、このラックカッタでスプロケットの歯面形状を創成することによって、チェーン多角形運動を減少させて低騒音化を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平8−184348号公報に示されているようなサイレントチェーン伝動装置は、同公報の図4で示すようにサイレントチェーン1のリンクプレート2a,2b,2c,・・・がスプロケット5に噛み合い開始する際には、それぞれのリンクプレート2a,2b,2c,・・・の内側フランク面がラックカッタの断面形状と同じ噛み合い状態で接線方向から進入してくるため、ピニオンラック機構と同様に作動してチェーン多角形運動を解消することができるが、同公報の図1で示すようにサイレントチェーン1のリンクプレート3aがスプロケット5に噛み合って巻き付きながら着座する際には、従来のサイレントチェーンと同様にチェーン多角形運動を生じることになるため、スプロケット5に対するサイレントチェーン1の全噛み合い過程においてチェーン多角形運動を完全に解消することができず、サイレントチェーン伝動装置の振動、騒音、張力変動を理論上効果があると思われていたほど完全に解決することができないという問題があった。
【0004】
しかも、前記リンクプレートに形成された一対の内側フランク面に連続して介在する内股状湾曲部がスプロケットの歯先部と干渉すると同時にV字状リンク歯の歯先部がスプロケットの歯底部と干渉するため、リンクプレートの内股状湾曲部やV字状リンク歯の歯先部やスプロケットの歯底部に偏摩耗、歯欠けなどの摩損を生じるという問題があった。
【0005】
そこで、このようなチェーン多角形運動に伴う振動騒音やチェーン張力の変動を改善してリンクプレートの歯先部やスプロケットの歯底部における摩損を防止したものとして、例えば、特許第3108417号明細書に開示されているようなサイレントチェーン伝動装置があり、このサイレントチェーン伝動装置は、図6に示すように、リンクプレートA11の外側噛み合い面A11bがスプロケットA20に噛み合って着座する際に、チェーン多角形運動の振幅に起因するスプロケットA20の歯先部A22との接触干渉を回避する位置にリンクプレートA11の内股状湾曲部A11cが凹設されている。
【0006】
しかしながら、特許第3108417号明細書に開示されているようなサイレントチェーン伝動装置は、図7に示すように、リンクプレートA11の内股状湾曲部A11cが抉ったように凹設されているため、図6のように、リンクプレートA11の噛み合いが進行してスプロケットA20に巻き付いていく過程でリンクプレートA11の内側噛み合い面A11aとスプロケットA20の歯先部A22において応力集中と摩擦が発生するなど不自然な噛み合いとなって充分な低騒音化と耐久性を図ることができないという問題があった。
【0007】
また、このリンクプレートA11の内股状湾曲部A11cは、リンクプレートA11の内側でスプロケットA20に向けて拡開する内側噛み合い面A11aに連続してリンクプレートA11の中央部を抉ったように凹設しているため、内側噛み合い面A11aの噛み合い長さ、すなわち、噛み合い時間を充分に確保することができず、リンクプレートA11の内側噛み合いから外側噛み合いへの移行が急激に行われるので、低騒音化と疲れ強さを充分に発揮することができないという問題があった。
【0008】
さらに、このようなサイレントチェーン伝動装置に用いられているサイレントチェーンA10は、図8の(a)に示すように、リンクプレートA11を精密に打ち抜き加工しても打ち抜き加工時の打ち抜き振動などによって連結ピンA12の穿孔位置との間で僅かなズレ(A>B,C<D)を生じ、図8の(c)に示すように、必ずしもリンクプレートA11の各部位が左右対称(A=B,C=D)とはならないため、チェーン組み立て時にこのような多数のリンクプレートA11を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合してリンク列A10aを構成すると、図8の(b)に示すように、チェーン幅方向に並列集合した全てのリンクプレートA11を投影したリンク列A10aの内側拡開寸法wはリンク列A11aを構成する個々のリンクプレートA11の内側拡開寸法Wより僅かに小さくなる傾向があるので、サイレントチェーンA10とスプロケットA20との噛み合いが窮屈になって噛み合い不良を生じて更なる振動や騒音を発生させたり、両者の噛み合い面に噛み合い干渉を生じて耐摩耗性を著しく低下させるという問題があった。
【0009】
そこで、本発明の目的は、サイレントチェーンの内側噛み合い面に対する噛み合い時間を調整して振動騒音と衝撃騒音を低減するとともにリンクプレートの内側噛み合い面、内股状湾曲部、スプロケットの歯先部における応力集中、摩損を防止して耐久性を向上させ、しかも、サイレントチェーンの組み立て負担とその製作精度負担を軽減することができるサイレントチェーン伝動装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本請求項1記載のサイレントチェーン伝動装置は、多数のリンクプレートを指組状に編成して多数の連結ピンでチェーン長手方向に連結してなるサイレントチェーンが、スプロケットに対して前記リンクプレートの内側噛み合い面で噛み合い開始した後に外側噛み合い面で噛み合いながら着座して動力伝達するサイレントチェーン伝動装置において、前記サイレントチェーンのリンクプレートが、スプロケット歯を創成するホブ・カッターのホブ軸方向に輪郭形成された断面歯形と同一形状の内側噛み合い面と外側噛み合い面を備えているとともに、前記スプロケットの歯先部が、チェーンピッチと同一ピッチのホブ・カッターで歯切りされたスプロケットより小さな歯先外形寸法を備えて前記リンクプレートの互いに拡開対向する内側噛み合い面に連続形成された内股状湾曲部との接触干渉を回避するように構成されていることによって、前記課題を解決したものである。
【0011】
そして、本請求項2記載のサイレントチェーン伝動装置は、本請求項1記載の発明に加えて、前記内股状湾曲部が多数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列に形成されていることによって、前記課題をさらに解決したものである。
【0012】
また、本請求項3記載のサイレントチェーン伝動装置は、本請求項1または請求項2に記載の発明に加えて、前記歯先部に、スプロケットの回転軸に向かって切り込まれた歯幅方向のスリットが設けられていることによって、前記課題をさらに解決したものである。
【0013】
なお、本発明のサイレントチェーン伝動装置に使用するサイレントチェーンの内側噛み合い面と外側噛み合い面の形状は、スプロケットの歯面形状を創成するホブ・カッターに形成されたホブ軸方向の断面歯形と同一であれば良く、その具体的な形状は、直線状歯形、曲線状歯形などのいずれの歯形であっても差し支えない。なお、本発明で使用するホブ・カッターには、スプロケットにインボリュート歯形を創成できる直線状歯形を採用しているが、スプロケットの歯形に応じた特殊な曲線状歯形を採用することもできる。
【0014】
また、本発明における内股状湾曲部の具体的な形状については、円弧面から構成される曲面形状がサイレントチェーン伝動装置として動力伝達する際に内股状湾曲部に負荷される応力集中を均一分散することができるので好ましい。
さらに、本発明で意味するところの「チェーン・ピッチ」とは、リンクプレートに挿通された一対の連結ピン間の中心間隔、若しくは、リンクプレートに打ち抜き加工された一対の連結ピン孔間の中心間隔である。
【0015】
【作用】
本発明のサイレントチェーン伝動装置は、スプロケットに対してサイレントチェーンのリンクプレートに形成された内側噛み合い面が噛み合い開始した後に外側噛み合い面に緩やかに噛み合い移行して外側噛み合い面で噛み合いながら着座して動力伝達する。
【0016】
特に、前記サイレントチェーンのリンクプレートは、スプロケットの歯面形状を創成するホブ・カッターに輪郭形成されたホブ軸方向の断面歯形と同一形状の内側噛み合い面を備えていることによって、スプロケットの接線方向からホブ・カッターの如く順次進入してくるリンクプレートの内側噛み合い面がスプロケットのチェーン走行ライン上で上下動することなく受け入れられて円滑な噛み合いを開始し、前記内側噛み合い面の噛み合い時間を充分に確保して内側噛み合いから外側噛み合いへ緩やかに移行する。
【0017】
また、前記リンクプレートの外側噛み合い面をスプロケット歯のチェーン走行ライン上で噛み合わせて着座させるスプロケットの歯先部が、チェーンピッチと同一ピッチのホブ・カッターで歯切りされたスプロケットより小さな歯先外形寸法を備えて前記リンクプレートの互いに拡開対向する内側噛み合い面に連続形成された内股状湾曲部との接触干渉を回避するように構成されていることによって、サイレントチェーンがチェーン多角形運動しながらスプロケットの外周に噛み合って着座していく際に、スプロケットの歯先部に接触干渉することがなく、スプロケットに設定されたチェーン走行ライン上を正確に走行して確実に噛み合う。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明であるサイレントチェーン伝動装置として好ましい実施の形態である実施例を、図面に基づいて説明する。
【0019】
まず、図1は、本発明の一実施例であるサイレントチェーン伝動装置であって、図2は、リンクプレートとスプロケットの着座状態を示した図であり、図3は、本実施例に用いたスプロケット歯切り加工の説明図であり、図4は、サイレントチェーンとスプロケットとの噛み合い機構の模式図である。
【0020】
図1に示すように、本実施例のサイレントチェーン伝動装置は、多数のリンクプレート11を指組状に編成して多数の連結ピン12でチェーン長手方向に連結してなるサイレントチェーン10が、スプロケット20に対して前記リンクプレート11の内側噛み合い面11aで噛み合い開始した後に外側噛み合い面11bで噛み合いながら着座して動力伝達するように構成されている。
【0021】
そして、前記サイレントチェーン10のリンクプレート11には、図1乃至図2に示すように、スプロケット20に向けて互いに拡開対向する内側噛み合い面11aに連続して内股状湾曲部11cが形成されている。なお、前記サイレントチェーン10が多数のリンクプレート11を表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列10aで編成されている場合には、前記内股状湾曲部11cの内側拡開寸法Wよりも狭小化した内側拡開寸法wを備えたリンク列10aの内股状湾曲部10cが形成される。
また、このリンクプレート11の内側噛み合い面11aと外側噛み合い面11bは、後述するようなスプロケット歯21を創成するホブ・カッターHCのホブ軸方向に輪郭形成された断面歯形と同一に形成されている。すなわち、図4に示すように、前記サイレントチェーン10のチェーン・ピッチPcは、スプロケット歯21を創成するホブ・カッターHCのホブ・ピッチPhと同一ピッチに設定されている。
なお、本発明の実施例で意味するところの「チェーン・ピッチPc」とは、リンクプレート11に挿通された一対の連結ピン12間の中心間隔である。
【0022】
一方、前記スプロケット20は、ホブ・カッターHCを用いた歯切り方法によって創成したものであって、前述したサイレントチェーン10の内側噛み合い面11aと外側噛み合い面11bとに噛み合うインボリュート歯形からなるスプロケット歯21と、前記外側噛み合い面11bをスプロケット歯21のチェーン走行ラインLc上で噛み合わせて着座させる際に前記リンクプレート11の内股状湾曲部11cとの接触干渉を回避するような歯先部22とを備えている。
すなわち、前記スプロケット20の歯先部21が、チェーンピッチPcと同一ピッチのホブ・カッターで歯切りされたスプロケットより小さな歯先外形寸法を備えて前記リンクプレート11の互いに拡開対向する内側噛み合い面11aに連続形成された内股状湾曲部11cとの接触干渉を回避するように構成されている。
【0023】
ここで、前記スプロケット20の歯切り加工を図3に基づいて詳しく説明すると、図3の(a)に示すように、サイレントチェーン10のチェーン・ピッチPcと同一ピッチのホブ・ピッチPhを有する歯先大用ホブ・カッターHC1を用いて一次歯切り加工してスプロケット歯21を創成した後、図3の(b)に示すように、歯先大用ホブ・カッターHC1に比べてホブ底のみ浅い歯先小用ホブ・カッターHC2を用いて二次歯切り加工して歯先部22を創成している。なお、前記チェーン・ピッチPcとホブ・ピッチPhとの関係については、図4に示すとおりである。
【0024】
したがって、本実施例では、前述した歯切り加工の度合いによってスプロケット20の歯先部22からリンクプレート11の内側噛み合い面11aに至る距離を任意に設定することができる。
【0025】
さらに、図5に示すように、前記スプロケット20の歯先部22にスプロケット20の回転軸に向かって切り込まれた歯幅方向のスリット23が設けられている場合には、サイレントチェーン伝動時にサイレントチェーン10がスプロケット20に与える噛み合い衝撃を充分に吸収緩和するとともに前記スリット23内に潤滑油を貯留して油切れを防止するので、サイレントチェーン伝動装置の耐久性を著しく向上させることができる。
【0026】
以上のようにして得られた本実施例のサイレントチェーン伝動装置は、図4に示すように、スプロケット20の接線方向からホブ・カッターHCの如く順次進入してくるリンクプレート11の内側噛み合い面11aがスプロケット20のチェーン走行ラインLc上で上下動することなく受け入れられてスプロケット歯21と安定した円滑な噛み合いを開始し、次いで、図1に示すように、前記内側噛み合い面11aの噛み合い時間を充分に確保して内側噛み合いから外側噛み合いへ緩やかに移行し、外側噛み合い面11bでスプロケット歯21に噛み合いながら着座して動力伝達することができるので、スプロケット20間に張架されたサイレントチェーン10の走行振動に起因する騒音とスプロケット20に対する衝撃騒音を低減することができるとともに、リンクプレート11の内側噛み合い面11a、内股状湾曲部11c、スプロケット20の歯先部22における応力集中を解消して偏摩耗、歯欠けなどの摩損を防止することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
【0027】
また、スプロケット20がリンクプレート11の内股状湾曲部11cとの接触干渉を回避するような歯先部22を備えていることによって、サイレントチェーン組み立て時にリンクプレート11を表裏ランダムに組み付けてリンク列10aの内側拡開寸法wが狭小化しても従来のような噛み合い不良や歯飛び等の不具合を生じることがないので、サイレントチェーン10の組み立て負担とその製作精度負担を軽減してチェーン生産性を著しく向上させることができるなど、その効果は甚大である。
【0028】
【発明の効果】
本発明のサイレントチェーン伝動装置は、サイレントチェーンがスプロケットに対してリンクプレートの内側噛み合い面で噛み合い開始した後に外側噛み合い面に緩やかに噛み合い移行して外側噛み合い面で噛み合いながら着座して動力伝達することができ、以下のような特有の効果を奏することができる。
【0029】
(1)サイレントチェーンのリンクプレートがスプロケット歯を創成するホブ・カッターのホブ軸方向に輪郭形成された断面歯形と同一形状の内側噛み合い面を備えていることによって、スプロケットの接線方向からホブ・カッターの如く順次直進してくるリンクプレートの内側噛み合い面がスプロケットのチェーン走行ライン上で上下動することなく受け入れられて安定した円滑な噛み合いを開始し、前記内側噛み合い面の噛み合い時間を充分に確保して内側噛み合いから外側噛み合いへ緩やかに移行することができるので、スプロケット間に張架されたサイレントチェーンの走行振動による騒音が低減されるとともにスプロケットに対する衝撃騒音を低減することができる。
【0030】
(2)リンクプレートの外側噛み合い面をスプロケット歯のチェーン走行ライン上で噛み合わせて着座させるスプロケットの歯先部が、チェーンピッチと同一ピッチのホブ・カッターで歯切りされたスプロケットより小さな歯先外形寸法を備えて前記リンクプレートの互いに拡開対向する内側噛み合い面に連続形成された内股状湾曲部との接触干渉を回避するように構成されていることによって、サイレントチェーンがチェーン多角形運動しながらスプロケットの外周に噛み合って着座していく際にスプロケットの歯先部に接触干渉することが回避されるので、リンクプレートの内側噛み合い面、内股状湾曲部、スプロケットの歯先部における応力集中を解消して偏摩耗、歯欠けなどの摩損を防止することができ、優れた耐久性を発揮することができる。
【0031】
(3)サイレントチェーンの内股状湾曲部が多数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列に形成されていることによって、リンク列の内側拡開寸法が狭小化して従来のサイレントチェーンに見られたような噛み合い不良や歯飛び等の不具合を生じる筈であるが、スプロケットが内股状湾曲部との接触干渉を回避するような歯先部を備えているため、このような噛み合い不良や歯飛び等の不具合をスプロケット側の歯先形状で解消することができるので、サイレントチェーン組み立て時にリンクプレートの表裏を問題視することなく簡便に並列集合して組み付けることができ、サイレントチェーンの組み立て負担とその製作精度負担を軽減して、チェーン生産性を著しく向上させることができる。
【0032】
(4)スプロケットの歯先部にスプロケットの回転軸に向かって切り込まれた歯幅方向のスリットが設けられていることによって、サイレントチェーン伝動時にサイレントチェーンがスプロケットに与える噛み合い衝撃を充分に吸収緩和するとともにスリット内に潤滑油を貯留して油切れを防止するので、サイレントチェーン伝動装置の耐久性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるサイレントチェーン伝動装置を示した図。
【図2】リンクプレートとスプロケットの着座状態を示した図。
【図3】本発明に用いたスプロケット歯切り加工の説明図。
【図4】サイレントチェーンとスプロケットとの噛み合い機構の模式図。
【図5】本発明の他の実施例を示した要部拡大図。
【図6】従来のサイレントチェーン伝動装置を示した図。
【図7】従来のリンクプレートとスプロケットの着座状態を示した図。
【図8】従来のサイレントチェーンにおけるリンクプレートの内側拡開寸法とリンク列の内側拡開寸法との大小関係を比較したものであって、(a)は穿孔ズレのリンクプレートの拡大図、(b)はリンク列の拡大図、(c)は穿孔ズレのないリンクプレートの拡大図。
【符号の説明】
10 ,A10 ・・・ サイレントチェーン
10a,A10a ・・・ リンク列
10b ・・・ 内股状湾曲部
11 ,A11 ・・・ リンクプレート
11a,A11a ・・・ 内側噛み合い面
11b,A11b ・・・ 外側噛み合い面
11c,A11c ・・・ 内股状湾曲部
12 ,A12 ・・・ 連結ピン
20 ,A20 ・・・ スプロケット
21 ,A21 ・・・ スプロケット歯
22 ,A22 ・・・ 歯先部
23 ・・・ スリット
HC ・・・ ホブ・カッター
Pc ・・・ チェーン・ピッチ
Ph ・・・ ホブ・ピッチ
Lc ・・・ チェーン走行ライン
W,w ・・・ 内側拡開寸法
X ・・・ 歯先部22から内側噛み合い面11aに至る最短距離
Claims (3)
- 多数のリンクプレートを指組状に編成して多数の連結ピンでチェーン長手方向に連結してなるサイレントチェーンが、スプロケットに対して前記リンクプレートの内側噛み合い面で噛み合い開始した後に外側噛み合い面で噛み合いながら着座して動力伝達するサイレントチェーン伝動装置において、
前記サイレントチェーンのリンクプレートが、スプロケット歯を創成するホブ・カッターのホブ軸方向に輪郭形成された断面歯形と同一形状の内側噛み合い面と外側噛み合い面を備えているとともに、
前記スプロケットの歯先部が、チェーンピッチと同一ピッチのホブ・カッターで歯切りされたスプロケットより小さな歯先外形寸法を備えて前記リンクプレートの互いに拡開対向する内側噛み合い面に連続形成された内股状湾曲部との接触干渉を回避するように構成されていることを特徴とするサイレントチェーン伝動装置。 - 前記内股状湾曲部が、多数のリンクプレートを表裏ランダムにチェーン幅方向に並列集合したリンク列に形成され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伝動装置。
- 前記歯先部に、スプロケットの回転軸に向かって切り込まれた歯幅方向のスリットが設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサイレントチェーン伝動装置。
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