JP3886136B2 - チェーン用スプロケットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チェーンのローラまたはブシュがスプロケット本体に周設された多数のスプロケット歯に噛み合うチェーン用スプロケットの製造方法に関するものである。

従来、図８に示すように、ＩＳＯ ６０６：１９９４（Ｅ）に規定されている歯形を備えたローラチェーン用スプロケット５００は、図９に示すように、ローラチェーンＲＣを巻き掛けて動力伝達を行なうと、ローラＲがスプロケット歯５２０の歯底５２１で噛み合うため、周知のようにローラチェーンＲＣの多角形運動を生じる。この多角形運動によりローラチェーンＲＣは上下動（脈動）し、この上下動（脈動）はローラチェーンＲＣを振動させ、騒音の発生要因となる。また、この多角形運動はローラチェーンＲＣの進行方向の速度変動も発生させる。

そこで、本出願人は、このような多角形運動によるローラチェーンＲＣの上下動を減少させるチェーン用スプロケットとして、図示しないが、スプロケット本体に周設された多数のスプロケット歯が歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備えているとともに、前記スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しいチェーン用スプロケットを開発している。（例えば、特許文献１参照）。
特願２００３−２７１１０６号明細書

しかし、特願２００３−２７１１０６号明細書に開示されたチェーン用スプロケットは、スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しいスプロケット歯を備えているため、ピッチ円より歯先側部分の歯厚がピッチ円部分の歯厚に比べると大きくなっており、スプロケットの半径方向からホブカッターなどの創成歯切り方法によって加工する際に、歯先欠けなどの損傷を生じることなくスプロケット歯を形成することができず、更なる改良の余地があるという問題があった。

そこで、本発明は、上述したような課題を解決するものであって、スプロケット製造時に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高く、噛み合い駆動時に多角形運動によるチェーンの上下動の量を抑制して円滑な噛み外れを達成することができるチェーン用スプロケットの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、スプロケット本体に周設された多数のスプロケット歯が歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備えているとともに、前記スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しく、前記スプロケット歯の歯底円直径がＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さいチェーン用スプロケットの製造方法であって、前記スプロケット本体をスプロケット軸方向から切削加工して多数のスプロケット歯を形成することである。

本発明に係るチェーン用スプロケットの製造方法によれば、スプロケット歯をスプロケット軸方向から切削加工することによって、スプロケット製造時にスプロケット歯の回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円部分より大きいかまたは等しくなっているピッチ円より歯先側部分に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高いスプロケット歯形を形成することができるとともに、噛み合い駆動時に多角形運動によるチェーンの上下動の量を抑制して円滑な噛み外れと低騒音効果を達成することができ、しかも、チェーン寿命を長くすることができる。
そして、スプロケット歯の歯底円直径がＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さくなっていることによって、スプロケットの回転に伴って先行するチェーンのローラまたはブシュが、歯溝内を転動しながら回転方向前面側の歯面側から回転方向背面側の歯面側へと移動し、後続するローラまたはブシュが回転方向背面側の歯面に噛み合っているときに、先行するローラまたはブシュと回転方向背面側の歯面との噛み合いが解除されるため、チェーンがスプロケットから円滑に噛み外れるようにすることができる。

本発明は、スプロケット本体に周設された多数のスプロケット歯が歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備えているとともに、前記スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しく、前記スプロケット歯の歯底円直径がＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さいチェーン用スプロケットの製造方法であって、前記スプロケット歯をスプロケット軸方向から切削加工するものであり、その具体的な態様は如何なるものであっても差し支えない。

すなわち、本発明で得られるチェーン用スプロケットが噛み合う具体的なチェーンとしては、ローラチェーンとブシュチェーンのいずれであっても良く、ローラチェーンの場合にはローラと噛み外れ、ブシュチェーンのブシュと噛み外れることは言うまでもない。

そして、本発明で得られるスプロケット歯の歯形については、スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しく、前記スプロケット歯の歯底円直径がＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さい歯形であれば、如何なる歯形であっても良い。

さらに、本発明で採用する切削加工手段については、スプロケット本体をスプロケット軸方向から加工して多数のスプロケット歯を形成することができる切削加工手段であれば、如何なる切削加工手段であっても差し支えなく、例えば、エンドミルツールを用いて被加工物であるスプロケット本体のスプロケット軸方向から切削加工するマシニングセンターと称する数値制御工作機械、高速回転する一対の砥石車の回転軸に対して被加工物であるスプロケット本体のスプロケット軸を直交配置してスプロケット軸方向から研削加工する歯車研削盤、棒状体の外周に多くの切刃を軸に沿って寸法順に配列したブローチと称する切削工具を用いて被加工物であるスプロケット本体のスプロケット軸方向から切削加工するブローチ盤、円筒体や円錐体の外周や端面に多数の切刃をもつフライスと称する切削工具を用いて被加工物であるスプロケット本体のスプロケット軸方向から切削加工する数値制御によるフライス盤、仕上げ用のシェービングホブと称する切削工具を用いて被加工物である歯切りされたスプロケット本体のスプロケット軸方向から高精度で切削加工するシェービング機を用いることができる。

本発明の実施例１で得られるローラチェーン用スプロケット１００について以下に説明する。
図１は、本発明の実施例１で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図であり、図２は、図１のスプロケット歯とローラチェーンとの噛み合い状態を示す正面図であり、図３は、図２の噛み合い部Ａにおける拡大図であり、図４は、図２の噛み外れ部Ｂにおける拡大図である。

まず、図１乃至図２に示すローラチェーン用スプロケット１００は、スプロケット本体１１０に周設された多数のスプロケット歯１２０が歯底１２１に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面１２２と回転方向背面側の歯面１２３とを備えている。

すなわち、図１に示すスプロケット歯１２０は、エンドミルツールを用いたマシニングセンターと称する数値制御工作機械でスプロケット本体１１０のスプロケット軸方向から切削加工することによって、スプロケット本体１１０の回転中心ｏとスプロケット歯１２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘに対してスプロケット歯１２０の回転方向前面側の歯面１２２と回転方向背面側の歯面１２３が左右対称に形成されており、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面１２２と回転方向背面側の歯面１２３は、それぞれ断面略凹状の曲面で形成されている。また、前記歯底１２１は、少なくとも１つの歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、回転方向前面側の歯面１２２と回転方向背面側の歯面１２３に滑らかに連続している。

また、スプロケット本体１１０の回転中心ｏとスプロケット歯１２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘからスプロケット歯１２０の回転方向前面側の歯面１２２及び回転方向背面側の歯面１２３までの距離が、ピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分での距離Ｌより大きくなっている。
そして、図１に示すように、歯底円直径ｄｆは、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆより小さく、ｄｆ＜Ｄｆの関係にある。なお、図１の破線は、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆを示している。

次に、本実施例で得られるローラチェーン用スプロケット１００が駆動側スプロケットとしてローラチェーンＲＣを駆動する場合について、図２乃至図４に基づいて説明する。
図２に示すように、ローラチェーン用スプロケット１００が矢印で示すような反時計方向に回転すると、ローラチェーンＲＣのローラＲは、歯底１２１に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面１２２と回転方向背面側の歯面１２３とで構成される歯溝Ｓ内へ噛み合いながら駆動するようになっている。

この際、図３に示すように、ローラチェーン用スプロケット１００とローラチェーンＲＣとの噛み合い部Ａにおいて、先行するローラＲａが歯溝Ｓ内に噛み合っている状態で、後続するローラＲｂが既にスプロケット歯１２０の回転方向前面側の歯面１２２と噛み合う。
この時、先行するローラＲａの中心と後続するローラＲｂの中心とは同一水平線上に位置しているが、ローラチェーン用スプロケット１００の反時計方向の回転に伴って、それぞれのローラＲは、歯溝Ｓ内を転動しながら回転方向前面側の歯面１２２側から回転方向背面側の歯面１２３側へ移動する。

そして、図４に示すように、ローラチェーン用スプロケット１００とローラチェーンＲＣの噛み外れ部Ｂにおいて、後続するローラＲｃが回転方向背面側の歯面１２３に噛み合っているとき、先行するローラＲｄは回転方向背面側の歯面１２３との噛み合いが解除され、スプロケット歯１２０からスムーズに噛み外れることになる。

したがって、本実施例で得られるローラチェーン用スプロケット１００は、スプロケット歯１２０をスプロケット軸方向から切削加工していることによって、スプロケット製造時に、スプロケット本体１１０の回転中心ｏとスプロケット歯１２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘからスプロケット歯１２０の回転方向前面側の歯面１２２および回転方向背面側の歯面１２３までの距離がピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分より大きくなっているため、このようなピッチ円ｐｃより歯先側部分に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高いスプロケット歯形を形成することができる。
また、噛み合い駆動時に多角形運動によるローラチェーンＲＣの上下動の量を抑制してチェーン振動と速度変動を減少させて円滑な噛み外れと低騒音効果を達成することができ、しかも、チェーン寿命を長くすることができるなど、その効果は甚大である。

つぎに、本発明の実施例２で得られるローラチェーン用スプロケット２００について以下に説明する。なお、図５は、本発明の実施例２で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図である。

まず、図５に示すローラチェーン用スプロケット２００は、スプロケット本体２１０に周設された多数のスプロケット歯２２０が歯底２２１に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面２２２と回転方向背面側の歯面２２３とを備えている。
すなわち、図５に示すスプロケット歯２２０は、円筒体や円錐体の外周や端面に多数の切刃をもつフライスを備えた数値制御型フライス盤でスプロケット本体２１０のスプロケット軸方向から切削加工することによって、スプロケット本体２１０の回転中心ｏとスプロケット歯２２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘに対してスプロケット歯２２０の回転方向前面側の歯面２２２と回転方向背面側の歯面２２３が左右対称に形成されており、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面２２２と回転方向背面側の歯面２２３は、それぞれ断面略凸状の曲面で形成されている。また、前記歯底２２１は、歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、断面略凸状の曲面に形成された回転方向前面側の歯面２２２と回転方向背面側の歯面２２３に滑らかに連続している。

また、前記スプロケット本体２１０の回転中心ｏとスプロケット歯２２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから断面略凸状の曲面で形成されている歯面２２２及び歯面２２３までの距離が、ピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分での距離Ｌより大きくなっている。
そして、図５に示すように、歯底円直径ｄｆは、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆより小さく、ｄｆ＜Ｄｆの関係にある。なお、図５の破線は、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆを示している。

したがって、本実施例で得られるローラチェーン用スプロケット２００によれば、前述した実施例１で得られるローラチェーン用スプロケット１００と同様に、スプロケット歯２２０をスプロケット軸方向から切削加工していることによって、スプロケット製造時に、スプロケット本体２１０の回転中心ｏとスプロケット歯２２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから断面略凸状の曲面で形成されている歯面２２２および歯面２２３までの距離がピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分より大きくなっているため、このようなピッチ円ｐｃより歯先側部分に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高いスプロケット歯形を形成することができる。
また、噛み合い駆動時に多角形運動によるローラチェーンＲＣの上下動の量を抑制してチェーン振動と速度変動を減少させて円滑な噛み外れと低騒音効果を達成することができ、しかも、チェーン寿命を長くすることができるなど、その効果は甚大である。

つぎに、本発明の実施例３で得られるローラチェーン用スプロケット３００について以下に説明する。なお、図６は、本発明の実施例３で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図である。

まず、図６に示すローラチェーン用スプロケット３００は、スプロケット本体３１０に周設された多数のスプロケット歯３２０が歯底３２１に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面３２２と回転方向背面側の歯面３２３とを備えている。
すなわち、図６に示すスプロケット歯３２０は、円筒体や円錐体の外周や端面に多数の切刃をもつフライスを備えた数値制御型フライス盤でスプロケット本体３１０のスプロケット軸方向から切削加工することによって、スプロケット本体３１０の回転中心ｏとスプロケット歯３２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘに対してスプロケット歯３２０の回転方向前面側の歯面３２２と回転方向背面側の歯面３２３が左右対称に形成されており、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面３２２と回転方向背面側の歯面３２３は、それぞれ相互に略平行な平面で形成されている。また、前記歯底３２１は、歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、相互に略平行な平面に形成された回転方向前面側の歯面３２２と回転方向背面側の歯面３２３に滑らかに連続している。

また、スプロケット本体３１０の回転中心ｏとスプロケット歯３２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから相互に略平行な平面で形成されている歯面３２２及び歯面３２３までの距離は、ピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分での距離Ｌと等しい。
そして、図６に示すように、歯底円直径ｄｆは、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆより小さく、ｄｆ＜Ｄｆの関係にある。なお、図６の破線は、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆを示している。

したがって、本実施例で得られるローラチェーン用スプロケット３００は、前述した実施例１で得られるローラチェーン用スプロケット１００と同様に、スプロケット歯３２０をスプロケット軸方向から切削加工していることによって、スプロケット製造時に、スプロケット本体３１０の回転中心ｏとスプロケット歯３２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから相互に略平行な平面で形成されている歯面３２２および歯面３２３までの距離がピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分と等しくなっているため、このようなピッチ円ｐｃより歯先側部分に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高いスプロケット歯形を形成することができる。
また、噛み合い駆動時に多角形運動によるローラチェーンＲＣの上下動の量を抑制してチェーン振動と速度変動を減少させて円滑な噛み外れと低騒音効果を達成することができ、しかも、チェーン寿命を長くすることができるなど、その効果は甚大である。

つぎに、本発明の実施例４で得られるローラチェーン用スプロケット４００について以下に説明する。なお、図７は、本発明の実施例４で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図である。

まず、図７に示すローラチェーン用スプロケット４００は、スプロケット本体４１０に周設された多数のスプロケット歯４２０が歯底４２１に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面４２２と回転方向背面側の歯面４２３とを備えている。
すなわち、図７に示すスプロケット歯４２０は、円筒体や円錐体の外周や端面に多数の切刃をもつフライスを備えた数値制御型フライス盤でスプロケット本体４１０のスプロケット軸方向から切削加工することによって、スプロケット本体４１０の回転中心ｏとスプロケット歯４２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘに対してスプロケット歯４２０の回転方向前面側の歯面４２２と回転方向背面側の歯面４２３が左右非対称に形成されており、これらの互いに向かい合う回転方向前面側の歯面４２２と回転方向背面側の歯面４２３は、回転方向前面側の歯面４２２が断面略凹状の曲面に形成され、回転方向背面側の歯面４２３がＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面で形成されている。また、前記歯底４２１は、歯底円弧半径ｒにより円弧状に形成され、断面略凹状の曲面に形成された回転方向前面側の歯面４２２、及び、ＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面に形成された回転方向背面側の歯面４２３に滑らかに連続している。

また、スプロケット本体４１０の回転中心ｏとスプロケット歯４２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから前記歯面４２２及び歯面４２３までの距離が、ピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分での距離Ｌより大きくなっている。
そして、図７に示すように、歯底円直径ｄｆは、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆより小さく、ｄｆ＜Ｄｆの関係にある。なお、図７の破線は、ＩＳＯ歯形の歯底円直径Ｄｆを示している。

したがって、本実施例で得られるローラチェーン用スプロケット４００によれば、前述した実施例１で得られるローラチェーン用スプロケット１００と同様に、スプロケット歯４２０をスプロケット軸方向から切削加工していることによって、スプロケット製造時に、スプロケット本体４１０の回転中心ｏとスプロケット歯４２０の中心とを結ぶ仮想基準線ｘから断面略凹状の曲面に形成された歯面４２２、及び、ＩＳＯ歯形の歯面と略同様な曲面に形成された歯面４２３までの距離がピッチ円ｐｃより歯先側部分においてピッチ円部分より大きくなっているため、このようなピッチ円ｐｃより歯先側部分に歯先欠けなどの損傷を生じることなく、きめ細かな歯面粗度で寸法精度の高いスプロケット歯形を形成することができる。
また、噛み合い駆動時に多角形運動によるローラチェーンＲＣの上下動の量を抑制してチェーン振動と速度変動を減少させて円滑な噛み外れと低騒音効果を達成することができ、しかも、チェーン寿命を長くすることができるなど、その効果は甚大である。

また、上記各実施例で得られるスプロケットについては、ローラチェーンに適用した場合を説明しているが、本発明で得られるスプロケットは、ローラまたはブシュを備えこのローラまたはブシュがスプロケットの歯溝に噛み合うチェーンであればどのような種類あるいは用途のチェーンにも適用できるものである。

本発明の実施例１で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図。 図１のスプロケット歯とローラチェーンとの噛み合い状態を示す正面図。 図２の噛み合い部Ａにおける拡大図。 図２の噛み外れ部Ｂにおける拡大図。 本発明の実施例２で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図。 本発明の実施例３で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図。 本発明の実施例４で得られるスプロケット歯を拡大して示す正面図。 従来のスプロケット歯を拡大して示す正面図。 図８のスプロケット歯とローラチェーンとの噛み合い状態を示す正面図。

符号の説明

１００，２００，３００，４００，５００ ・・・ローラチェーン用スプロケット
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０ ・・・スプロケット本体
１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ ・・・スプロケット歯
１２１，２２１，３２１，４２１，５２１ ・・・歯底
１２２，２２２，３２２，４２２，５２２ ・・・回転方向前面側の歯面
１２３，２２３，３２３，４２３，５２３ ・・・回転方向背面側の歯面
Ｓ ・・・歯溝
ｏ ・・・スプロケットの回転中心
ｐｃ ・・・ピッチ円
Ｄｐ ・・・ピッチ円直径
ｘ ・・・歯の中心線
Ｌ ・・・距離
ｄｆ ・・・歯底円直径
ｒ ・・・歯底円弧半径
ＲＣ ・・・ローラチェーン
Ｒ，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄ ・・・ローラ

Claims (1)

1. スプロケット本体に周設された多数のスプロケット歯が歯底に連続して互いに向かい合う回転方向前面側の歯面と回転方向背面側の歯面とを備えているとともに、前記スプロケット本体の回転中心とスプロケット歯の中心とを結ぶ仮想基準線から前記スプロケット歯の少なくとも回転方向前面側の歯面までの距離がピッチ円より歯先側部分においてピッチ円部分より大きいかまたは等しく、前記スプロケット歯の歯底円直径がＩＳＯ歯形の歯底円直径より小さいチェーン用スプロケットの製造方法であって、
   前記スプロケット本体をスプロケット軸方向から切削加工して多数のスプロケット歯を形成することを特徴とするチェーン用スプロケットの製造方法。

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