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技術 スプロケット

出願人 大同工業株式会社
発明者 林航平
出願日 2019年4月16日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077762
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176648
状態 未査定
技術分野 巻き掛け伝動装置 歯車・カム ベルト・チェーン
主要キーワード 係合側面 立上り角度 衝接面 接線角 傾斜歯 領域角 標準歯形 張力成分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

対称標準歯形スプロケットは、ローラチェーン噛合い時のローラ接触点の速度成分が大きく、衝突エネルギーが大きい。

解決手段

歯底面13の最底部Sを、1歯の2等分線Dに対して所定量X噛合い側にずらす。歯底面の噛合い側円弧面13aの領域角度Aを、噛外し側円弧面13bの領域角度A’より大きくする。それに続く第2円弧面は、噛外れ側31に比して、噛合い側27の半径を小さく(r<r’)、かつ中心O3を小径側に配置する。

概要

背景

一般に、スプロケットは、規格により標準歯形が規定されており、該歯形は、スプロケット1歯の2等分線に対して、前後方対称に形成されている。図3(A)に示すように、スプロケット1が矢印K方向に駆動回転して、上記標準歯形上にローラチェーン2が噛合う際、先行ローラ81が先行歯歯底31に着座して、該先行ローラ81を中心にピッチPを半径として歯溝の噛合い側面5にローラ82が衝接する。この際のローラ82の速度Vに対する接触点Cでの速度成分V1が比較的大きくなる。即ち、接触点Cが、上記対称の標準歯形に起因して、ローラ81のピッチ線6に直交する方向の速度方向線VLと、接触点Cにおける接線Tに直交する速度成分方向線V1Lとのなす速度成分角度θ1が比較的小さく、この結果上記速度成分V1が比較的大きくなって、ローラ82の衝撃力が大きくなる。

従来、歯形が、スプロケット1歯の2等分線に対して前後方向非対称としたスプロケットは、提案されている(特許文献1参照)。

概要

対称の標準歯形のスプロケットは、ローラチェーン噛合い時のローラ接触点の速度成分が大きく、衝突エネルギーが大きい。歯底面13の最底部Sを、1歯の2等分線Dに対して所定量X噛合い側にずらす。歯底面の噛合い側円弧面13aの領域角度Aを、噛外し側円弧面13bの領域角度A’より大きくする。それに続く第2円弧面は、噛外れ側31に比して、噛合い側27の半径を小さく(r<r’)、かつ中心O3を小径側に配置する。

目的

本発明は、比較的簡単な構成の非対称の歯形により、上述した課題を解決したスプロケットを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

1歯の2等分線に対して、歯底面の最底部が噛合い側に所定量ずれて位置する非対称歯形を備えるスプロケットであって、前記歯底面は、噛合い側と噛外れ側とが同じ半径からなる円弧面からなり、噛合い側歯底円弧面が噛外れ側歯底円弧面より領域角度が大きく、前記歯底面に連接して、噛合い側第2円弧面及び噛外れ側第2円弧面を有し、前記噛外れ側第2円弧面の半径及び中心点に対して、前記噛合い側第2円弧面の半径が小さくかつ中心点が小径側に位置してなる、ことを特徴とするスプロケット。

請求項2

前記歯底面の最底部に、所定長さの歯底平坦部を有する、請求項1記載のスプロケット。

請求項3

前記歯底面の最底部の所定ずれ量が、1歯当りのなす角度の1〜5%である、請求項1又は2記載のスプロケット。

請求項4

前記噛合い側第2円弧面の領域角度が、前記噛外れ側第2円弧面の領域角度より小さく、前記噛合い側第2円弧面の歯先側が、噛合い側平坦面を介して噛合い側逃げ曲面に接続し、前記噛外れ側第2円弧面の歯先側が、噛外れ側逃げ曲面に接続してなる、請求項1ないし3のいずれか1項記載のスプロケット。

技術分野

0001

本発明は、ローラチェーン等のチェーンに噛合するスプロケットに関する。

背景技術

0002

一般に、スプロケットは、規格により標準歯形が規定されており、該歯形は、スプロケット1歯の2等分線に対して、前後方対称に形成されている。図3(A)に示すように、スプロケット1が矢印K方向に駆動回転して、上記標準歯形上にローラチェーン2が噛合う際、先行ローラ81が先行歯歯底31に着座して、該先行ローラ81を中心にピッチPを半径として歯溝の噛合い側面5にローラ82が衝接する。この際のローラ82の速度Vに対する接触点Cでの速度成分V1が比較的大きくなる。即ち、接触点Cが、上記対称の標準歯形に起因して、ローラ81のピッチ線6に直交する方向の速度方向線VLと、接触点Cにおける接線Tに直交する速度成分方向線V1Lとのなす速度成分角度θ1が比較的小さく、この結果上記速度成分V1が比較的大きくなって、ローラ82の衝撃力が大きくなる。

0003

従来、歯形が、スプロケット1歯の2等分線に対して前後方向非対称としたスプロケットは、提案されている(特許文献1参照)。

先行技術

0004

特表2002−514287号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上述した標準歯形からスプロケットは、歯形が1歯の2等分線に対して対称に形成されているため、ローラの接触点における速度成分V1が比較的大きく、その結果ローラチェーンの噛合い時の衝突エネルギーが大きく、ローラチェーン及びスプロケットの耐久性向上を妨げる一因になっている。

0006

上記特許文献1のスプロケットは、歯溝の噛合い側(係合逃げ)面が噛外れ側(滑り逃げ面)より急傾斜になるような非対称の歯形を有するが、噛合い側面の歯先部分に歯溝に向って突出する丸みと歯底面となる円弧面とを有し、上記丸みに平坦部を有する。ローラは、上記平坦部の上端初期接触(A)し、略接線方向である平坦部に沿って接触(B)し、その後上記円弧面にあるローラの半径方向接触点(C)で接触するように進行する。ローラは、初期接触(A)から接触点(B)を経て半径方向接触点(C)で完全2点接触するまで移動して、衝撃を多段化して衝突エネルギーを分散する。また、上記完全2点でのローラが接触するので、ローラ外径係合側面の円弧面との間に隙間を形成するために半径方向接触点(C)近傍に傾斜歯底表面を備える。

0007

従って、上記特許文献1のスプロケットは、ローラチェーンとの噛合い時の衝突を低減化することは可能であるが、ローラチェーンに関連してスプロケットの歯形精度を高める必要があり、製造が面倒であると共にコストアップの原因となり、更に適用するローラチェーンとの関係も微妙となり、多様のローラチェーンに兼用して用いることが困難となる。

0008

そこで、本発明は、比較的簡単な構成の非対称の歯形により、上述した課題を解決したスプロケットを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、1歯の2等分線(D)に対して、歯底面(13)の最底部(S)が噛合い側に所定量(X)ずれて位置する非対称の歯形を備えるスプロケット(11)であって、
前記歯底面(13)は、噛合い側と噛外れ側とが同じ半径(R,R’)からなる円弧面からなり、噛合い側歯底円弧面(13a)が噛外れ側歯底円弧面(13b)より領域角度が大きく(A>A’)、
前記歯底面(13)に連接して、噛合い側第2円弧面(27)及び噛外れ側第2円弧面(31)を有し、前記噛外れ側第2円弧面(31)の半径(r’)及び中心点(O4)に対して、前記噛合い側第2円弧面(27)の半径(r)が小さくかつ中心点(O3)が小径側に位置してなる、
ことを特徴とするスプロケットにある。

0010

前記歯底面(13)の最底部(S)に所定長さ(U)の歯底平坦部(14)を有する。

0011

前記歯底面(13)の最底部(S)の所定ずれ量(X)が、1歯当りのなす角度の1〜5%である。

0012

前記噛合い側第2円弧面(27)の領域角度(B)が、前記噛外れ側第2円弧面(31)の領域角度(B’)より小さく、
前記噛合い側第2円弧面(27)の歯先側が、噛合い側平坦面(30)を介して噛合い側逃げ曲面(29)に接続し、
前記噛外れ側第2円弧面(31)の歯先側が、噛外れ側逃げ曲面(32)に接続してなる。

0013

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

発明の効果

0014

歯底面の最底部が噛合い側に所定量ずれた非対称からなり、歯底面は、噛合い側も噛外れ側も同じ半径の円弧面からなるので、先行するローラを歯底面に正確に着座する。歯底面の噛合い側円弧面は、噛外れ側円弧面よりも領域角度が大きく、比較的大きな立上り角となり、それに続く第2円弧面は、噛外れ側第2円弧面より半径が小さくかつ中心が小径側にあるので、高い立上り角となり、ローラが衝接する際の接触点で速度成分は、標準形歯形に比して小さくなり、衝突エネルギーを低減して、ローラチェーン及びスプロケットの耐久性の向上を図ることができる。

0015

また、本スプロケットの歯形は、歯底面及び第2円弧面等からなる比較的単純な形状からなり、製造が容易であると共に、ローラの接触域は、噛合い側面の比較的広い領域であり、適用するローラチェーンの寸法を比較的広く対応することができる。

0016

歯底面の最底部に、所定長さの歯底平坦部を有すると、歯底面に着座するローラの寸法範囲を比較的広く適用可能とすることができる。

0017

歯底面の最底部の所定ずれ量を、1歯当りのなす角度の1〜5%とすると、適正な非対称となって衝突エネルギーの低減を可能とする。

0018

噛合い第2円弧面の領域角度が、噛外れ側円弧面の領域角度より小さく、それに噛合い側平坦面が続くので、高い立上り角度でローラが接触する領域を広げて、多種ローラチェーンの対応性を向上することができる。

図面の簡単な説明

0019

本発明を適用したチェーン伝動装置を示す正面図。
本発明の実施の形態によるスプロケットの歯形を示す正面図。
ローラチェーンのスプロケットへの噛合い時を示す図で、(A)は標準歯形、(B)は本発明を示す。
本発明のスプロケットと標準歯形のスプロケットを比較した実験結果を示す図。

実施例

0020

以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。本発明に係る非対称のスプロケットを用いたチェーン伝動装置10は、図1に示すように、駆動スプロケット11と従動スプロケット12との間にローラチェーン2が巻掛けられて構成されている。該チェーン伝動装置10は、エンジンで駆動される伝動装置、例えば二輪自動車走行駆動用、エンジン内で使用されるカム駆動用タイミングチェーンバランサチェーン、四輪駆動車用トランスファチェーン等に適用して好適であるが、その他の産業用チェーン等の他の伝動用に適用可能であり、更に場合によっては、コンベヤエスカレータ等の搬送用チェーンのスプロケットにも適用可能である。

0021

前記ローラチェーン2は、1対の外プレート7の両端部をピン9で連結した外リンクと、1対の内プレート17の両端部をブシュ18で連結し、該ブシュにローラ8を被嵌した内リンクとを、ブシュ18にピン9を嵌挿して交互にかつ無端に連結して構成される。前記駆動スプロケット11及び従動スプロケット12は、1歯の2等分線に対して噛合い側に所定量ずれた非対称形状の歯形からなり、両スプロケットとも同様な態様からなるため、以下駆動スプロケット11について説明する。

0022

スプロケット11の歯形は、図2に示すように、隣接する歯21,21により形成される歯溝22を有し、該1歯の歯溝22は、歯底面13、噛合い側面15及び噛外れ側面16を有する。該歯底面13の最底部中央S、即ち歯底面の位相が、歯溝22を構成する隣接する歯21,21の歯先中心とスプロケット11の中央とを結ぶ線(1歯)の2等分線Dに対して噛合い側面15側に、所定量X、例えば上記1歯当りのなす角度の1〜5%ずれて位置する。従って、上記所定量Xずれた位置でのスプロケット中心を結ぶ線Eが本歯形のみかけの中心線Eとなるが、該みかけの中心線Eは、前述した標準歯形の中心線(D)に対して上記所定量X(例えば0.5〜1.0°)噛合い側にずれている。

0023

上記歯底面13は、最底部に所定長さUの歯底平坦部14があり、該平坦部を隔てた中心線F1,F2に位置する中心点O1,O2を中心とする同一半径R,R’(R=R’)の円弧面(13a,13b)により上記歯底面13が形成され、従って歯底面13は、上記みかけの中心線Eを中心とした左右対称となる。上記左右の歯底円弧面の領域角度A,A’は、噛合い側歯底円弧面(13a)の角度Aが噛外れ側歯底円弧面(13b)の角度A’より大きい(A>A’)。例えば、噛外れ側領域角度A’に対して噛合い側領域角度Aは、7〜25%大きい。

0024

噛合い側面15は、上記歯底面13に続く噛合い側第2円弧面27と、歯先側の噛合い側逃げ曲面29とを有し、上記噛合い側第2円弧面27と噛合い側逃げ曲面29との間に平坦部30が形成されている。該噛合い側第2円弧面27の半径rは、上記歯底円(R=R’)に比して大きく、その領域角度Bは、比較的小さい。

0025

噛外れ側面16は、同様に上記歯底面13に続く噛外れ側第2円弧面31からなり、歯先側は噛外れ側逃げ曲面32になっている。該噛外れ側第2円弧面31の半径r’は、上記噛合い側第2円弧面27の半径rより大きく(r’>r)、かつその中心O4は、噛合い円弧面の半径rの中心O3より外径方向に離れている。また、該噛外れ側第2円弧面31の領域角度B’は、噛合い側第2円弧面27の角度Bに対して大きい(B’>B)。例えば、上記噛合い側及び噛外れ側第2円弧面27,31の半径r,r’は、噛合い側半径r対して噛外れ側半径r’が30〜40%大きい。

0026

噛合い側逃げ曲面29は、歯溝22側に突出する円弧面(半径rr)からなり、長さLからなる噛合い側平坦部30を介して噛合い側第2円弧面27に滑らかに接続している。噛外れ側逃げ曲面32も、同様に歯溝側に突出する円弧面(半径rr’)からなる。上記噛合い外れ側逃げ曲面29の半径rrは、噛外れ側逃げ曲面32の半径rr’より大きく、噛合い時のローラの衝接面をも構成し得、また噛外れ側逃げ曲面32は、ローラの滑らかな逃げ面を構成する。

0027

なお、図2において、ODは、歯先円であり、RDは、歯底円である。また、上述した実施の形態にあっては、歯底面13に平坦部14を介在したが、該平坦部は、なくてもよい。

0028

チェーンピッチ12.7mm、ローラ径8.5mmのローラチェーンに適用する本発明に係る、歯数14のスプロケットの各値は、以下の通りである。歯底面位相ずれX;0.55mm、歯底面半径R(=R’);4.32mm、ピッチクリアランスU;0.35mm、噛合い側歯底面角度A;58.29°、噛外れ側歯底円角度A’;48.29°、噛合い側第2円弧面半径r;8.60mm、角度B;16.27°、噛外れ側第2円弧面半径r’;11.53mm、角度;13.76°、噛合い側平坦部長さL;0.81mm。

0029

ついで、上記スプロケット11の作用について、説明する。ローラチェーン2は、図3(B)に示すように、1個先行するリンクのローラ81がスプロケット11の1個前の歯溝の歯底面131に着座して、該ローラ81を中心にピッチPを半径して次のローラ82が歯溝22の噛合い側面15に衝接する。本スプロケット11の歯形は、非対称からなり、歯底面13の中心位置Eが噛合い側に所定量Xずれているので、噛合い側面15の接線角が噛外れ側面16の接線角より大きい。従って、上記ローラ82の速度Vの方向線VLとローラの噛合い側面15でのローラ81の接触点Cにおける速度成分方向線V2Lとのなす速度成分角度θ2が、従来の対称の標準歯形における前記角度θ1より大きくなる(θ1<θ2)。これにより、ローラ82がスプロケット11の噛合い側面に衝接する際の速度成分V2が、上記標準歯形における速度成分V1より小さくなり(V2<V1)、その分ローラのスプロケットに噛合う際の衝突エネルギーが低減される。

0030

具体的には、本スプロケット11は、非対称の歯形からなるが、ローラチェーン2の先行するローラ81は、左右対称の半径R,R’からなる歯底面13に正確に安定して着座する。なお、歯底面13の最底部分に所定長さUの平坦部14があるので、ローラ8の直径寸法に誤差等の若干の相違があっても、ローラ8は、確実に歯底面13に着座する。

0031

そして、スプロケット11の噛合い始めるローラ82は、先行ローラ81が噛合い側に所定量Xずれているので、確実に歯溝22の噛合い側15、それも比較的歯先側の高い位置に衝接する。本スプロケット11の噛合い側は、同じ半径(R=R’)であるが、歯底面13の円弧面13aの領域角度Aが噛外れ側円弧面13bの領域角度A’より大きく、該大きい分、円弧面が歯先に向って立上り、接線角が大きくなる(90°に近くなる)。

0032

噛合い側第2円弧面27は、上記噛合い側歯底面13の立上った部分に接続して、噛外れ側第2円弧面31の半径r’より小さい半径rからなり、かつての中心点O3が噛外れ側の中心点O4より小径側にあるので、比較的大きい立上り角で更に接線角が大きくなる(90°に更に近づく)。そして、噛合い側第2円弧面27の最も立上り角が大きくなった部分に平坦部30が接続して、該大きな接線角が続く。

0033

従って、ローラ81は、スプロケット11の歯溝に噛合う際、噛合い側のどこに接触開始しても、即ち噛合い側歯底円弧面13aの上部分、噛合い側第2円弧面27及び平坦部30に接触しても、いずれも高い立上り角からなり、前記速度成分角θ2が大きくなって、ローラの衝突エネルギーが低減する。

0034

エンジンブレーキ等のローラチェーン伝動装置の駆動方向が逆転した場合、従動側となる駆動スプロケット11の噛外れ側面16に、駆動側となるスプロケット12からの張力が作用するローラチェーン2のローラ8が係合、接触するが、該噛外れ側面16は、全体に立上り角が小さく、張力成分を小さくして、すべりによるフリクションを低減できる。

0035

ついで、図4に沿って、対称の標準形歯形からなる従来のスプロケットと、上述した本発明に係る非対称のスプロケット11(12)とに、同じローラチェーンを用いた駆動試験を行った結果について説明する。標準形歯形によるスプロケットは、駆動時間25時間でローラにクラック脱落等のローラ割れが発生した。本発明に係る非対称歯形からなるスプロケットは、40時間駆動した状態でローラ割れが発生した。従って、本発明に係るスプロケットは、従来の標準形歯形のスプロケットに比して、約160%耐久性が向上した。

0036

なお、上述した実施の形態は、駆動スプロケット11及び従動スプロケット12の両方に本発明に係る非対称スプロケットを用い、エンジン駆動等で慣性による逆駆動を生ずる場合等に特に望ましいが、逆駆動がないような伝達装置、またあってもそれによる影響が少ない場合、駆動スプロケットのみを本発明に係る非対称のスプロケットを用い、従動スプロケットは、標準形歯形からなるスプロケットを用いてもよい。

0037

また、スプロケットに噛合するチェーンは、ローラチェーンが好適であるが、ローラを省いたいわゆるブシュチェーンを適用してもよく、本発明にあっては、ローラチェーンとはブシュチェーンを含む広義の意味を定義する。

0038

2ローラチェーン
8ローラ
10チェーン伝動装置
11 (駆動)スプロケット
12 (従動)スプロケット
13歯底面
13a 噛合い側歯底円弧面
13b 噛外れ側歯底円弧面
14歯底平坦部
15 噛合い側面
16 噛外れ側面
27 噛合い側第2円弧面
29 噛合い側逃げ曲面
30 噛合い側平坦部
31 噛外れ側第2円弧面
32 噛外れ側逃げ曲面

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