JPH0942423A - 高速伝動ローラチェーン用スプロケット - Google Patents

高速伝動ローラチェーン用スプロケット

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JPH0942423A
JPH0942423A JP19675195A JP19675195A JPH0942423A JP H0942423 A JPH0942423 A JP H0942423A JP 19675195 A JP19675195 A JP 19675195A JP 19675195 A JP19675195 A JP 19675195A JP H0942423 A JPH0942423 A JP H0942423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roller
sprocket
tooth
roller chain
rollers
Prior art date
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Pending
Application number
JP19675195A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Sugimoto
義明 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsubakimoto Chain Co
Original Assignee
Tsubakimoto Chain Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Tsubakimoto Chain Co filed Critical Tsubakimoto Chain Co
Priority to JP19675195A priority Critical patent/JPH0942423A/ja
Publication of JPH0942423A publication Critical patent/JPH0942423A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/30Chain-wheels
    • F16H2055/306Chain-wheels with means providing resilience or vibration damping in chain sprocket wheels

Landscapes

  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速での動力伝動効率が高く低騒音であると
ともに、ローラチェーンの寿命を向上させることのでき
る高速伝動ローラチェーン用スプロケットを提供する。 【解決手段】 ローラチェーンの隣り合うローラ中心間
の距離を一辺の長さとする仮想的な正多角形の頂点を中
心として、前記ローラの半径に略等しい半径の凹状の円
弧からなる歯底部分が前記正多角形の内側の領域に形成
され、前記ローラと接触する歯先部分が、前記歯底部分
を形成する円弧の中心となる前記正多角形の頂点の隣の
頂点を中心とした凸状の円弧によって、前記歯底部分に
連続して形成されているスプロケットである。ローラチ
ェーンのローラの移動軌跡と歯先部分の輪郭形状とが適
合し、また、接続点で歯面と衝合するローラの入射角が
小さいので、歯面とローラ間の衝突エネルギーが小さく
なり、伝動効率に優れた静粛な噛み合いが行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、伝動ローラチェー
ン用スプロケットに関し、特に高速での動力伝動に適す
る歯形を有するスプロケットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ローラチェーンとスプロケットの
組み合わせによるチェーン伝動手段は、ローラチェーン
とスプロケットが規格に基づいた市販品として多種類用
意されており、選定が容易であるため、軸間距離の長い
場合の滑りの生じない伝動手段として、種々の産業分野
において広く用いられている。
【0003】図3は、従来のBS規格によるインボリュ
ート歯形を有するスプロケットの歯形形状を示す図であ
って、スプロケット11がローラチェーンのローラ1
2,12Aと噛み合っている状態を示している。前記歯
形では、同図に示す接続点Aよりスプロケット11の中
心側が歯底部分13となっており、この部分は半径rの
ローラ12,12Aが支持される僅かに横長に歪んだ凹
状の円弧面に形成されている。また、前記接続点Aで前
記歯底部分13に連続する歯先部分14は、インボリュ
ート曲線の輪郭に形成されている。
【0004】前記歯形を有するスプロケット11では、
噛合点Bにおける歯面の法線となるO,Bを結んだ直線
Nと、スプロケット11上で隣接する2つの歯底部分1
3,13に支持されるローラの中心O,O間を結んだ直
線Xとのなす角度が、スプロケットの歯形の圧力角θと
なっている。
【0005】スプロケット11の回転に伴って、ローラ
チェーンのローラ12がスプロケット11の歯面と噛み
合う際には、先行してスプロケット11上に支持された
ローラ12Aに誘導されて侵入する後続のローラ12
は、先行しているローラ12Aの中心Oまわりに回動し
てそのローラ表面がスプロケット11の歯面と噛み合
う。その際、ローラ12の歯面に対する侵入速度Vの方
向と、噛合点Bにおける歯面の接線Tとのなす角が、ロ
ーラ12の歯面に対する入射角βとなっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ローラチェ
ーンとスプロケットとを用いたチェーン伝動手段では、
スプロケットの歯面とローラとの間で噛み合い時に衝突
が生じ、その衝突のエネルギーは、前述したローラがス
プロケットの歯面に衝突する際の運動エネルギーに比例
すると考えられ、結局、衝突エネルギーは、図3に示す
ものでは、スプロケット11の歯面に垂直な方向のロー
ラ12の速度成分Vn の2乗に比例するものと考えられ
る。ここで、スプロケット11の回転角速度をω、噛合
点Bと先行するローラ12Aの中心Oとの間の距離を
L、入射角をβとすると、Vn =ωLsinβで表すこ
とができ、入射角βが大きくなるほど衝突エネルギーが
大きくなる傾向にある。
【0007】しかし、前述した図3に示すような歯形を
有する従来のスプロケットでは、スプロケットとローラ
との噛合点における入射角が大きく、高速伝動を行う場
合に、衝突エネルギーが大きくなるため、騒音を発生し
たり、ローラチェーンを構成するブッシュやローラが衝
撃疲労を受けて早期に損耗する原因となっていた。
【0008】そのため、従来は、ローラチェーンとスプ
ロケットによる伝動は歯車伝動に比較して用途が限定さ
れていたが、最近の自動車エンジンのカム軸駆動用のタ
イミングチェーン等は、低燃費化をはかるためにますま
す高速化される傾向にあり、騒音が少なく、高速で使用
することのできるローラチェーンやスプロケットの開発
が望まれている。
【0009】そこで、本発明は前述したような従来技術
の問題点を解消し、高速での動力伝動効率が高く低騒音
であるとともに、ローラチェーンの寿命を向上させるこ
とのできる高速伝動ローラチェーン用スプロケットを提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の高速伝動ローラチェーン用スプロケット
は、ローラチェーンの隣り合うローラ中心間の距離を一
辺の長さとする仮想的な正多角形の頂点を中心として、
前記ローラの半径に略等しい半径の凹状の円弧からなる
歯底部分が前記正多角形の内側の領域に形成され、前記
ローラと接触する歯先部分が、前記歯底部分を形成する
円弧の中心となる前記正多角形の頂点の隣の頂点を中心
とした凸状の円弧によって、前記歯底部分に連続して形
成されているものである。
【0011】
【作用】ローラチェーンのローラがスプロケットの歯と
噛み合う際に、ローラチェーンのリンクの屈曲運動によ
るスプロケット上の先行するローラの中心を軸とする後
続のローラの円弧状の移動軌跡と歯先部分の輪郭形状と
が適合しているために、スプロケットの歯と噛み合って
先行するローラを中心として、後続のローラが歯先部分
に案内されて揺動して滑らかに噛み合い、ローラの半径
に適合した半径の円弧に形成されている歯底部分によっ
て支持される。
【0012】前記の歯形では、噛合点でスプロケットの
歯面と衝合するローラの入射角が小さいので、歯面とロ
ーラとの衝突エネルギーが小さくなり、伝動効率に優れ
た静粛な噛み合い動作が行われる。また、ローラがスプ
ロケットの歯底側に保持された位置で、噛合点における
スプロケットの歯形の圧力角が0となり、ローラとスプ
ロケット間の安定した噛み合い状態のもとで動力伝動が
なされる。
【0013】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の1実施例を
説明する。図1は、本発明の高速伝動ローラチェーン用
スプロケットとローラとの噛み合う状態を示す図であっ
て、スプロケット1の回転に伴ってローラチェーン2が
移動して、ローラ3が順次スプロケットの歯に噛み合う
様子を示している。各ローラ3間は図示されていないリ
ンクによって相互に連結されており、それぞれのローラ
の中心Oに装着されたピンを支軸としてリンクどうしが
屈曲できるようになっている。各ローラ3の中心O間の
間隔はピッチPであり、前記ローラチェーン2がスプロ
ケット1の周囲に巻き掛けられた時に、それぞれのロー
ラ3の中心Oの位置は、一辺を前記ピッチPの長さとす
る仮想的な正多角形の頂点に位置する。
【0014】スプロケット3の歯底部分4は、ローラチ
ェーン3のローラの半径rに略等しい半径の凹状の円弧
に形成されており、実際は、噛み合いを円滑にするため
に、ローラの半径rより僅かに大きめに形成されてい
る。前記歯底部分4は、前記仮想的な正多角形の内側の
領域、即ち、スプロケット1上で隣り合うローラ3どう
しの中心O,O間を結ぶ直線Xよりもスプロケット1の
中心側の領域に形成されている。
【0015】一方、スプロケット1の歯先部分5は、前
記歯底部分を形成する円弧の中心となる前記正多角形の
頂点の隣の頂点を中心とした半径Rの凸状の円弧によっ
て、前記歯底部分4に連続して形成されている。すなわ
ち、前記歯先部分5を形成する半径Rの円弧は、前記仮
想的な多角形の一辺の長さである前記ピッチPとローラ
3の半径rとの差P−rに略等しく形成されており、前
記仮想的な正多角形の一つの辺上に位置する接続点A
で、前記歯底部分4を形成する凹状の円弧と滑らかに連
結されている。
【0016】スプロケット1の歯形を、図2によってさ
らに詳細に説明すると、同図に示すように、ローラ3が
スプロケット1の歯底部分4に接触して支持されている
状態では、スプロケットの回転方向に先行するローラ3
Aと、後方のローラ3との中心O,O間を結ぶ直線X
が、前記2つのローラ3A,3間を連結しているリンク
の長手方向に一致している。そして、前記直線X上に位
置している接続点Aは、ローラ3とスプロケット1の歯
面との噛合点に一致している。
【0017】噛合点でもある接続点Aにおいては、ロー
ラ3は、スプロケット1の回転に伴って、その歯面から
直線N方向の押圧力を受けるが、その方向は、前記仮想
的な多角形の一つの辺の方向と一致し、歯面の接線Tに
垂直になるので、スプロケットの歯形の圧力角は0とな
っている。
【0018】また、ローラ3の歯面に対する入射角β
は、前述した図3の場合と同様に、ローラ3がスプロケ
ット1へ噛み合う際の、ローラ3の歯面に対する侵入速
度Vの方向と、噛合点である接続点Aにおける歯面の接
線Tとのなす角として定義される。
【0019】噛合点となる接続点Aで、ローラ3がスプ
ロケット1の歯面へ衝突する際の衝突エネルギーをIと
すると、Iはローラ3が歯面へ直角に衝突する速度成分
Vnの2乗に比例すると考えられるから、比例定数をK
としてI=KV n 2 で表される。ここで、Vn は、スプ
ロケット1の回転角速度をω、接続点Aと先行するロー
ラ3Aの中心Oとの間の距離をLとすると、Vn =ωL
sinβとなるから、I=K(ωLsinβ)2 とな
る。
【0020】図2に示す歯形のスプロケットは、具体的
な実測値の一例を示すと、L=12.583mm、入射
角β=13.48゜となっており、この場合には、I=
8.603Kω2 となる。
【0021】これに対し、図2に示す歯形に噛み合うロ
ーラチェーンと同形状のローラーチェーンと噛み合う、
図3に示す従来の歯形のスプロケットの具体的な実測値
の一例を示すと、L=12.285mm、入射角β=2
5.77゜となっており、この場合の衝突エネルギーを
I’で表すと、I’=28.526Kω2 となる。
【0022】すなわち、本発明のスプロケットの衝突エ
ネルギーは、従来のものの1/3以下となっていること
がわかる。また、騒音の発生エネルギーが衝突のエネル
ギーに比例するものと仮定すると、騒音レベルの低下量
は、10・log(I/I’)=−5.2dbとなり、
大幅に騒音が低減されることがわかる。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の高速伝
動ローラチェーン用スプロケットによれば、ローラチェ
ーンとスプロケットとの噛み合いの際に生じる衝突エネ
ルギーを、従来の歯形のスプロケットと比較して大幅に
低減することができるため、騒音の発生を防止すること
ができるとともに、ローラやブッシュの衝撃による疲労
を低減することができ、ローラチェーンの耐久性や信頼
性を向上させることができる。また、衝突エネルギーに
よる動力損失が減少するため、伝動効率が改善され、ス
プロケットとローラとの接続点におけるスプロケットの
歯形の圧力角が0になるために、安定した噛み合い状態
がえられる。その結果、最近の自動車エンジンのカム軸
駆動用のタイミングチェーン等の高速化ならびに低騒音
化への要求に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高速伝動ローラチェーン用スプロケ
ットとローラとが噛み合う状態を示す模式図である。
【図2】 本発明の高速伝動ローラチェーン用スプロケ
ットの歯形形状を示す図である。
【図3】 従来のローラチェーン用スプロケットのBS
規格による歯形形状を示す図である。
【符号の説明】
1 スプロケット 2 ローラチェーン 3,3A ローラ 4 歯底部分 5 歯先部分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ローラチェーンの隣り合うローラ中心間
    の距離を一辺の長さとする仮想的な正多角形の頂点を中
    心として、前記ローラの半径に略等しい半径の凹状の円
    弧からなる歯底部分が前記正多角形の内側の領域に形成
    され、前記ローラと接触する歯先部分が、前記歯底部分
    を形成する円弧の中心となる前記正多角形の頂点の隣の
    頂点を中心とした凸状の円弧によって、前記歯底部分に
    連続して形成されていることを特徴とする高速伝動ロー
    ラチェーン用スプロケット。
JP19675195A 1995-08-01 1995-08-01 高速伝動ローラチェーン用スプロケット Pending JPH0942423A (ja)

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ID=16363013

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Cited By (5)

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