JP7260738B2

JP7260738B2 - チェーン伝動機構

Info

Publication number: JP7260738B2
Application number: JP2018222582A
Authority: JP
Inventors: 貴大角野; 勇二榑松
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2038-11-28
Also published as: DE102019129616A1; US11585414B2; KR20200063968A; KR102666636B1; DE102019129616A8; CN111237407B; US20200166105A1; CN111237407A; JP2020085170A

Description

本発明は、複数のスプロケットと、スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構に関する。

チェーン伝動機構として、複数のスプロケットに掛け回されるローラチェーンやサイレントチェーン等のチェーンを用いたものは周知であり、駆動力の伝達、回転タイミングの同期、回転数やトルクの変更等の用途で広く用いられている。
例えば、サイレントチェーンは、一般的に、一対の歯部及び一対のピン孔を有する多数のリンクプレートを各ピン孔内に挿入した連結ピンで屈曲可能に連結することにより構成されており、チェーン伝動機構は、複数のスプロケットにサイレントチェーンが無端状に掛け回され、リンクプレートの歯部がスプロケットの歯に噛み合うことで回転を伝達するように構成されている。

このようなチェーン伝動機構において、サイレントチェーンの各リンクプレートがフリースパンからスプロケットに進入する際、まず、リンクプレートの歯部がスプロケットの歯に当接して噛み合い、サイレントチェーンが掛け回され屈曲して着座するという動作が発生し、回転中は各リンクプレートが全てこの動作を行うため、高速に周期的に繰り返されることとなり、この噛合・着座時に発生する騒音を少なくすることが求められている。

例えば、複数対のリンク（８２）を有し、ピン（８４）によって相互に連結されたチェーン（８０）と、カムシャフトに設けられ、周方向に隔てられた複数の歯（３２，１０２）を有するとともに、ピン（８４）を受け入れるための歯底部（３４）を隣り合う各歯（３２，１０２）の間に有する１つまたはそれ以上の概略円形状のスプロケット（３０，１００）とを備え、各歯底部（３４）が、スプロケット（３０，１００）中心から半径方向においてスプロケット（３０，１００）中心に最も接近した歯底部（３４）上の点までの距離である歯底半径（Ｒ２またはＲ３）を有しており、各歯底部（３４）の少なくとも１つが第２の歯底半径（Ｒ２）を有しており、第２の歯底半径（Ｒ２）が第１の歯底半径（Ｒ３）よりも小さくなっており、第１および第２の歯底半径（Ｒ３，Ｒ２）が、チェーン（８０）に作用する緊張力を再分配するのに効果的な特定のパターンで配置されており、システムの運転中にチェーン（８０）に作用する緊張力全体を減少させていることを特徴とするチェーン伝動機構（チェーンおよびスプロケットシステム）が、特許文献１で公知である。

この特許文献１で公知のチェーン伝動機構（チェーンおよびスプロケットシステム）は、歯底半径の異なる歯底（３４）を効果的な特定の繰り返しパターンでスプロケット（３０，１００）に配置することで、噛み合い時の衝撃を不規則化して騒音を低減できる。
また、歯底（３４）の配置パターンが特定の繰り返しパターンではないランダムスプロケットを使用した場合に比べて、チェーンの最大張力の低減を可能とするものである。

特開２００３－１８４９９６号公報

しかしながら、特許文献１等で公知のチェーン伝動機構には、未だ改善の余地があった。
すなわち、スプロケット内の歯底半径が異なる歯底が混在しているため、サイレントチェーンとの着座時にピッチ半径差が生じ、チェーンへの回転変動が大きく、動力の伝達効率が悪化してしまう虞があった。
また、スプロケットとチェーンとの噛み合いと着座とが、同じ歯面で行われるため、歯面の摩耗が進行しやすくなる虞があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡単な構成で、チェーンとスプロケットとの着座時における騒音を低減できるとともに、チェーンへの回転変動を抑えて動力の伝達効率を悪化させることがなく、スプロケットやチェーンの摩耗の進行を抑制可能なチェーン伝動機構を提供することを目的とするものである。

本発明のチェーン伝動機構は、複数の歯を備えたスプロケットと、前記複数の歯に噛み合う歯部を有した噛合用リンクプレートを含む複数のリンクプレートを備え、前記スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構であって、前記スプロケットは、前記複数の歯を側方から挟み込むように前記スプロケットの周方向に突出した一対のフランジを有し、前記チェーンは、前記チェーンの両側方に設けられた一対の着座部を有し、前記フランジが前記スプロケットの周方向から前記着座部と当接して着座し、前記チェーンが前記スプロケットに巻き掛けられた際、前記着座部と前記フランジとの間の距離は、前記歯部と前記歯との着座部分までの距離よりも短く、前記着座部が前記フランジに着座した位置で、前記チェーンのピッチ半径を固定することにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係るチェーン伝動機構によれば、スプロケットは、複数の歯を側方から挟み込むように突出した一対のフランジを有し、チェーンは、チェーンの両側方に設けられた一対の着座部を有し、フランジにスプロケットの周方向から着座部が当接して着座し、チェーンがスプロケットに巻き掛けられた際、着座部とフランジとの間の距離は、歯部と歯との着座部分までの距離よりも短く、着座部がフランジに着座した位置で、チェーンのピッチ半径を固定するため、チェーンがスプロケットの歯に当接することなく、着座部がフランジに当接した状態を着座とすることができ、複数の異なる歯底半径を有した歯底を配置したスプロケットを使用しても、着座時のピッチ半径差が変わらず、チェーンへの回転変動が小さくなり、動力の伝達効率の悪化を抑制できる。
また、スプロケットとチェーンとの噛み合いと着座とを別の箇所で行うため、歯面の摩耗の進行を抑制できる。

請求項２に記載の構成によれば、チェーンは複数のリンクプレートを互いに回転可能に接続するピンを有し、着座部はピンの両端部であるため、チェーンにフランジと当接させるための新たな部材を設ける必要がなく、コストアップを抑制できる。
請求項３に記載の構成によれば、着座部は、フランジに対向する位置に設けられたリンクプレートであるため、チェーンにフランジと当接させるための新たな部材を設ける必要がなく、コストアップを抑制できる。

請求項４に記載の構成によれば、スプロケットの複数の歯が、形状の異なる歯を含むため、従来のチェーンを変更することなく、チェーンとスプロケットとが噛み合う際に発生する騒音や振動を少なくできる。
請求項５に記載の構成によれば、チェーンはサイレントチェーンであり、複数のリンクプレートは、歯部の形状の異なるリンクプレートを含むため、従来のスプロケットを変更することなく、チェーンとスプロケットとが噛み合う際に発生する騒音や振動を少なくできる。

本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構１００の、スプロケット１２０ａのフランジ１２２ａとチェーン１１０ａの連結用リンクプレート１１４との着座状態を示す側面図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構１００の、スプロケット１２０ａのフランジ１２２ａとチェーン１１０ａの連結用リンクプレート１１４との着座状態を示す正面断面模式図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構１０１の、スプロケット１２０ｂのフランジ１２２ｂとチェーン１１０ｂの連結ピン１１３との着座状態を示す側面図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構１０１の、スプロケット１２０ｂのフランジ１２２ｂとチェーン１１０ｂの連結ピン１１３との着座状態を示す正面断面模式図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構２００の、スプロケット２２０ａのフランジ２２２ａとチェーン２１０ａの連結用リンクプレート２１４との着座状態を示す側面図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構２００の、スプロケット２２０ａのフランジ２２２ａとチェーン２１０ａの連結用リンクプレート２１４との着座状態を示す部分正面断面模式図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構２０１の、スプロケット２２０ｂのフランジ２２２ｂとチェーン２１０ｂの連結ピン２１３との着座状態を示す側面図。本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構２０１の、スプロケット２２０ｂのフランジ２２２ｂとチェーン２１０ｂの連結ピン２１３との着座状態を示す部分正面断面模式図。

以下に、本発明の一実施形態に係るチェーン伝動機構について、図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態であるチェーン伝動機構１００は、図１および図２に示すように、複数の歯１２１を備えたスプロケット１２０ａと、複数の噛合用リンクプレート１１１および連結用リンクプレート１１４を備え、スプロケット１２０ａに掛け回されるチェーン１１０ａとを有するものである。
スプロケット１２０ａは、複数の歯１２１を側方から挟み込むようにスプロケット１２０ａの周方向に突出した一対のフランジ１２２ａを有している。

チェーン１１０ａは、複数の噛合用リンクプレート１１１と複数の連結用リンクプレート１１４とを、チェーン長手方向に半ピッチずらして交互に配置して連結ピン１１３によって屈曲可能に連結したサイレントチェーンである。
噛合用リンクプレート１１１は、下部にチェーン長手方向に並んだ２つの歯部１１２を有している。

連結用リンクプレート１１４には、下部に着座部１１５ａが設けられている。
また、スプロケット１２０ａの対向するフランジ１２２ａの内側面間の幅は、チェーン１１０ａの対向する連結用リンクプレート１１４の内側面間の幅よりも大きく構成されているとともに、チェーン１１０ａがスプロケット１２０ａに巻き掛けられた際、着座部１１５ａとフランジ１２２ａとの間の距離は、歯部１１２と歯１２１との着座部分までの距離よりも短くなるように構成されている。

次に、本発明のチェーン伝動機構１００を作動させた際の、チェーン１１０ａとスプロケット１２０ａとの噛み合わせ状態について、図１および図２に基づいて説明する。

まず、チェーン１１０ａの噛合用リンクプレート１１１がフリースパンからスプロケット１２０ａに進入する際、噛合用リンクプレート１１１の歯部１１２がスプロケット１２０ａの歯１２１に当接して噛み合う。
次に、チェーン１１０ａの回転が進むと、噛合用リンクプレート１１１とスプロケット１２０ａは、歯部１１２を噛合位置から着座位置へ徐々に移行するようにそれぞれ動作するが、着座部１１５ａとフランジ１２２ａとの間の距離が、歯部１１２と歯１２１との着座部分までの距離よりも短く構成されているため、歯部１１２が歯１２１との着座位置に完全に移行する前に、連結用リンクプレート１１４の着座部１１５ａが、スプロケット１２０ａのフランジ１２２ａに当接する。

これによって、歯部１１２は歯１２１に着座することがなく、チェーン１１０ａをスプロケット１２０ａに着座させることができるため、複数の異なる歯底半径を有した歯底を配置したスプロケット１２０ａを使用した場合でも、着座時のピッチ半径が歯底ごとに変化することがなく、チェーン１１０ａへの回転変動が小さくなり、動力の伝達効率の悪化を抑制できる。
特に、チェーン１１０ａとスプロケット１２０ａとの噛み合い接触位置がピッチごとに変化するように構成されたスプロケットを使用した場合、噛み合い時のチェーン１１０ａにかかる張力を低減することができるため、チェーン伝動機構１００の各部材の強度を低減した張力の分だけ低くすることができ、チェーン伝動機構１００の軽量化や低コスト化を図ることができる。
さらに、スプロケット１２０ａの噛み合い時や、チェーン１１０ａの屈曲時、シューとの摺動時などにおける摩擦抵抗の低減を図ることができる。

また、チェーン１１０ａとスプロケット１２０ａとの噛み合いは、噛合用リンクプレート１１１の歯部１１２とスプロケット１２０ａの歯１２１とで行い、チェーン１１０ａとスプロケット１２０ａとの着座は、連結用リンクプレート１１４の着座部１１５ａとスプロケット１２０ａのフランジ１２２ａとで行っており、噛み合い時と着座時の接触箇所が異なるため、歯部１１２と歯１２１との接触頻度を減少させることができ、歯面の摩耗の進行を抑制し、スプロケット１２０ａやチェーン１１０ａを高寿命化できる。
さらに、チェーン１１０ａに複数の歯部１１２の異なるリンクプレート１１１を使用すると、噛み合い時の衝撃を不規則化して騒音の低減およびチェーン１１０ａの最大張力の低減を、着座時に発生するスプロケット１２０ａやチェーン１１０ａの摩耗の進行を防ぎつつ実施できる。

また、チェーン１１０ａの構成部材自体は通常のチェーンと変化させる必要がなく、一部形状を変えているのみなので、製造コストが大きく上昇することはない。

次に、本発明の他の実施形態であるチェーン伝動機構１０１，２００，２０１について、図３乃至図８に基づいて説明する。
チェーン伝動機構１０１は、図３および図４に示すように、チェーン伝動機構１００と同様の複数の歯１２１を備えたスプロケット１２０ｂと、チェーン伝動機構１００と同様の複数の噛合用リンクプレート１１１および連結用リンクプレート１１４を備え、スプロケット１２０ｂに掛け回されるチェーン１１０ｂとを有するものである。

スプロケット１２０ｂは、複数の歯１２１を側方から挟み込むようにスプロケット１２０ｂの周方向に突出した一対のフランジ１２２ｂを有している。
チェーン１１０ｂは、複数の噛合用リンクプレート１１１と複数の連結用リンクプレート１１４とを、チェーン長手方向に半ピッチずらして交互に配置して連結ピン１１３ｂによって屈曲可能に連結したサイレントチェーンである。

連結ピン１１３ｂは、連結用リンクプレート１１４よりも外方に突出した着座部１１５ｂを有している。
また、スプロケット１２０ｂの対向するフランジ１２２ｂの内側面間の幅は、チェーン１１０ｂの対向する連結用リンクプレート１１４の外側面間の幅よりも大きく構成されているとともに、チェーン１１０ｂがスプロケット１２０ｂに巻き掛けられた際、着座部１１５ｂとフランジ１２２ｂとの間の距離は、歯部１１２と歯１２１との着座部分までの距離よりも短くなるように構成されている。

以上のような構成のチェーン伝動機構１０１でも、歯部１１２が歯１２１との着座位置に完全に移行する前に、着座部１１５ｂがフランジ１２２ｂに当接するため、チェーン伝動機構１００と同様に、歯部１１２は歯１２１に着座することがなく、チェーン１１０ｂへの回転変動が小さくなり、動力の伝達効率の悪化を抑制できる。

また、チェーン伝動機構２００は、図５および図６に示すように、チェーン伝動機構１００と同様の複数の歯２２１を備えたスプロケット２２０ａと、内側リンクプレート２１１および外側リンクプレート２１４を備え、歯２２１と噛み合い可能に構成されたローラ２１６を有し、スプロケット２２０ａに掛け回されるチェーン２１０ａとを有するものである。
スプロケット２２０ａは、複数の歯２２１を側方から挟み込むようにスプロケット２２０ａの周方向に突出した一対のフランジ２２２ａを有している。

チェーン２１０ａは、複数の内側リンクプレート２１１と複数の外側リンクプレート２１４とを、チェーン長手方向に半ピッチずらして交互に配置して、ローラ２１６と同じ中心軸を有する連結ピン２１３によって屈曲可能に連結したローラチェーンである。

外側リンクプレート２１４には、下部に着座部２１５ａが設けられている。
また、スプロケット２２０ａの対向するフランジ２２２ａの内側面間の幅は、チェーン２１０ａの対向する内側リンクプレート２１１の内側面間の幅よりも小さく構成されているとともに、チェーン２１０ａがスプロケット２２０ａに巻き掛けられた際、着座部１１５ａとフランジ２２２ａとの間の距離は、ローラ２１６と歯２２１との着座部分までの距離よりも短くなるように構成されている。

また、チェーン伝動機構２０１は、図７および図８に示すように、チェーン伝動機構２００と同様の複数の歯２２１を備えたスプロケット２２０ｂと、チェーン伝動機構２００と同様の複数の内側リンクプレート２１１および外側リンクプレート２１４を備え、歯２２１と噛み合い可能に構成されたローラ２１６を有し、スプロケット２２０ｂに掛け回されるチェーン２１０ｂとを有するものである。
スプロケット２２０ｂは、複数の歯２２１を側方から挟み込むようにスプロケット２２０ｂの周方向に突出した一対のフランジ２２２ｂを有している。
チェーン２１０ｂは、複数の内側リンクプレート２１１と複数の外側リンクプレート２１４とを、チェーン長手方向に半ピッチずらして交互に配置して、ローラ２１６と同じ中心軸を有する連結ピン２１３によって屈曲可能に連結したローラチェーンである。

連結ピンは、外側リンクプレート２１４よりも外方に突出した着座部２１５ｂを有している。
また、スプロケット２２０ｂの対向するフランジ２２２ｂの内側面間の幅は、チェーン２１０ｂの対向する外側リンクプレート２１４の外側面間の幅よりも大きく構成されているとともに、チェーン２１０ｂがスプロケット２２０ｂに巻き掛けられた際、着座部２１５ｂとフランジ２２２ｂとの間の距離は、ローラ２１６と歯２２１との着座部分までの距離よりも短くなるように構成されている。

以上のような構成のチェーン伝動機構２００，２０１でも、ローラ２１６が歯２２１との着座位置に完全に移行する前に、着座部２１５ａ，２１５ｂがフランジ２２２ａ，２２２ｂに当接するため、チェーン伝動機構１００，１０１と同様に、ローラ２１６は歯２２１に着座することがなく、チェーン２１０ａ，２１０ｂへの回転変動が小さくなり、動力の伝達効率の悪化を抑制できる。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

なお、上述した実施形態では、着座部は、連結リンクプレートの下部に設けられているものとして説明したが、着座部の位置はこれに限定されず、例えば、連結リンクプレートの全周に設けられていてもよく、連結リンクプレートよりも外方に、連結ピンによって接続された着座用プレートを設けてもよい。
また、上述した実施形態では、ローラチェーンは、複数の内側リンクプレートと複数の外側リンクプレートとをチェーン長手方向に半ピッチずらして交互に配置して、ローラと同じ中心軸を有する連結ピンによって屈曲可能に連結したものとして説明したが、ローラチェーンの構成はこれに限定されず、例えば、連結ピンを設けずに、ローラによって内側リンクプレートと外側リンクプレートとを屈曲可能に連結してもよい。

１００，１０１・・・チェーン伝動機構
１１０ａ，１１０ｂ・・・チェーン
１１１・・・噛合用リンクプレート
１１２・・・歯部
１１３・・・連結ピン
１１４・・・連結用リンクプレート
１１５ａ，１１５ｂ・・・着座部
１２０ａ，１２０ｂ・・・スプロケット
１２１・・・歯
１２２ａ，１２２ｂ・・・フランジ
２００，２０１・・・チェーン伝動機構
２１０ａ，２１０ｂ・・・ローラチェーン
２１１・・・内側リンクプレート
２１３・・・連結ピン
２１４・・・外側リンクプレート
２１５ａ，２１５ｂ・・・着座部
２１６・・・ローラ
２２０ａ，２２０ｂ・・・スプロケット
２２１・・・歯
２２２ａ，２２２ｂ・・・フランジ

Claims

複数の歯を備えたスプロケットと、前記複数の歯に噛み合う歯部を有した噛合用リンクプレートを含む複数のリンクプレートを備え、前記スプロケットに掛け回されるチェーンとを有するチェーン伝動機構であって、
前記スプロケットは、前記複数の歯を側方から挟み込むように前記スプロケットの周方向に突出した一対のフランジを有し、
前記チェーンは、前記チェーンの両側方に設けられた一対の着座部を有し、前記フランジが前記スプロケットの周方向から前記着座部と当接して着座し、
前記チェーンが前記スプロケットに巻き掛けられた際、前記着座部と前記フランジとの間の距離は、前記歯部と前記歯との着座部分までの距離よりも短く、
前記着座部が前記フランジに着座した位置で、前記チェーンのピッチ半径を固定することを特徴とするチェーン伝動機構。
前記チェーンは、前記複数のリンクプレートを互いに回転可能に接続するピンを有し、
前記着座部は、前記ピンの両端部であることを特徴とする請求項１に記載のチェーン伝動機構。
前記着座部は、前記フランジに対向する位置に設けられた前記リンクプレートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン伝動機構。
前記スプロケットの複数の歯が、形状の異なる歯を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチェーン伝動機構。
前記チェーンはサイレントチェーンであり、
前記複数のリンクプレートは、歯部の形状の異なるリンクプレートを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のチェーン伝動機構。