JP5637511B2 - Roller chain and chain drive using it - Google Patents
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Description
この発明は、運転時の走行騒音を低減させることができるローラチェーンと、それを使用するチェーン駆動装置に関する。 The present invention relates to a roller chain that can reduce running noise during operation, and a chain driving device that uses the roller chain.
ローラチェーンは、ローラを回転自在に装着する前後のブシュを介して左右の内プレートを連結する内リンクと、前後のピンを介して左右の外プレートを連結する外リンクとを交互に屈曲自在に連結して構成されている。ただし、各外リンクの一方のピンは、各内リンクの一方のブシュに回転自在に挿通されている(JIS B 1801)。 The roller chain can bend the inner link that connects the left and right inner plates via the front and rear bushings that rotatably mount the roller, and the outer link that connects the left and right outer plates via the front and rear pins. Concatenated. However, one pin of each outer link is rotatably inserted into one bush of each inner link (JIS B 1801).
一方、このようなローラチェーンの走行騒音を低減させるために、各ローラの外径を中央部から左右両端に向けて漸減させてバレル形の外形形状に形成するとともに、ローラチェーンに組み合わせるスプロケットの歯面をローラに合わせて歯幅方向に凹に湾曲させることが提案されている(特許文献1)。ローラチェーンのローラがスプロケットの歯に噛み合うとき、噛合いの開始時における衝撃力が歯面とローラとの接触面に沿って斜めの分力を生じるため、噛合い時の衝撃力が緩和され、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。 On the other hand, in order to reduce the running noise of such a roller chain, the outer diameter of each roller is gradually reduced from the center toward the left and right ends to form a barrel-shaped outer shape, and the sprocket teeth to be combined with the roller chain It has been proposed that the surface be curved concavely in the tooth width direction according to the roller (Patent Document 1). When the roller of the roller chain meshes with the sprocket teeth, the impact force at the start of meshing produces an oblique component along the contact surface between the tooth surface and the roller, so the impact force during meshing is mitigated, Running noise due to impact sound can be reduced.
かかる従来技術によるときは、バレル形のローラを有するローラチェーン用のスプロケットは、歯面の創成加工が容易でなく、生産性がよくないという問題が避けられない。スプロケットの歯面は、バレル形のローラに適合させるために、歯幅方向に凹に湾曲させて形成する必要があるからである。 When such a conventional technique is used, a sprocket for a roller chain having a barrel-shaped roller cannot avoid the problem that tooth surface creation is not easy and productivity is not good. This is because the tooth surface of the sprocket needs to be formed to be concavely curved in the tooth width direction in order to fit the barrel-shaped roller.
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、ローラチェーンのローラを軸心方向の中央部の凹部と、凹部の両外側に滑らかに連続する凸部とからなる左右対称の外周形状に形成することによって、走行騒音を低減させるとともに、スプロケットの生産性の問題を簡単に解決することができるローラチェーンと、それを使用するチェーン駆動装置を提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a symmetrical outer peripheral shape comprising a concave portion at the center in the axial direction of the roller of the roller chain and convex portions that are smoothly continuous on both outer sides of the concave portion. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a roller chain that can reduce traveling noise and easily solve the problem of sprocket productivity, and a chain driving device that uses the roller chain.
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第1発明(請求項1に係る発明をいう、以下同じ)の構成は、軸心方向の中央部の凹部と、凹部の両外側に滑らかに連続する凸部とからなる左右対称の外周形状を有するローラを備えてなり、凹部は、中央部から両外側に向けて外径を一様に増加させ、各凸部は、外側に向けて外径を一様に増加させて滑らかな最大外径部を形成し、最大外径部から外側に向けて外径を一様に減少させ、凸部は、スプロケットの歯底と左右対称に接触し、軸心方向の中央部から両外側に向けて滑らかに減少する隙間を凹部の外周と歯底との間に形成し、ローラは、歯底との衝突時に隙間を押し潰す方向に弾性変形することをその要旨とする。
The configuration of the first invention according to this application for achieving the above object (referring to the invention according to
また、凹部の断面形状は、凹の曲率半径の円弧とし、各凸部の断面形状は、凹部の外側から最大外径部までと、最大外径部の外側とをそれぞれ凸の曲率半径の円弧としてもよい。 Moreover, the cross-sectional shape of the concave portion is an arc having a concave radius of curvature, and the cross-sectional shape of each convex portion is an arc having a convex radius of curvature from the outside of the concave portion to the maximum outer diameter portion and the outside of the maximum outer diameter portion. It is good.
第2発明(請求項3に係る発明をいう、以下同じ)の構成は、第1発明に係るローラチェーンと、ローラチェーンを巻き掛けるスプロケットとを備えてなり、スプロケットは、歯底の断面形状を歯幅方向の中央部から両外側に向けて軸心からの距離を一様に減少させて左右対称の山形に形成し、各凸部は、最大外径部の内側で歯底と接触することその要旨とする。
The configuration of the second invention (referring to the invention according to
また、凸部は、歯底の断面形状の左右対称の直線部において歯底と接触してもよい。 Further, the convex portion may come into contact with the tooth bottom at the left-right symmetrical linear portion of the tooth bottom cross-sectional shape.
かかる第1発明の構成によるときは、ローラチェーンのローラは、軸心方向の中央部の凹部と、凹部の両外側に滑らかに連続する凸部とからなる左右対称の外周形状に形成されているから、スプロケットの歯底の断面形状は、凸部が歯底に左右対称に接触するように、たとえば左右対称の山形や、スプロケットの軸心と平行な直線状に形成すればよく、スプロケットの生産性に関する問題を生じる余地がない。ただし、この発明において、「一様に増加」、「一様に減少」とは、変曲点を生じることがなく、滑らかに増加または減少させることをいう。 According to such a configuration of the first invention, the rollers of the roller chain are formed in a bilaterally symmetric outer peripheral shape including a concave portion at the center in the axial direction and convex portions that are smoothly continuous on both outer sides of the concave portion. Therefore, the cross-sectional shape of the root of the sprocket may be formed, for example, in a symmetrical mountain shape or a straight line parallel to the sprocket axis so that the convex part comes into contact with the tooth bottom symmetrically. There is no room for sexual problems. However, in the present invention, “uniformly increase” and “uniformly decrease” mean that the inflection point is not generated, and the increase or decrease is smoothly performed.
なお、ローラがスプロケットの歯底に噛み合うと、ローラの凸部は、スプロケットの歯底に左右対称に接触し、ローラの凹部の外周と歯底との間に隙間を形成する。そこで、ローラは、スプロケットとの噛合い時に歯底に衝突すると、この隙間を押し潰すように弾性変形し、発生する衝撃エネルギの一部は、ローラの歪みエネルギやスプロケットとの摩擦エネルギとして吸収され、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。 When the roller meshes with the tooth bottom of the sprocket, the convex portion of the roller comes into contact with the tooth bottom of the sprocket symmetrically to form a gap between the outer periphery of the concave portion of the roller and the tooth bottom. Therefore, when the roller collides with the tooth bottom during meshing with the sprocket, it elastically deforms so as to crush this gap, and a part of the generated impact energy is absorbed as roller distortion energy or friction energy with the sprocket. In addition, traveling noise due to impact sound can be reduced.
凹部の断面形状と、各凸部の断面形状とをそれぞれ円弧とすると、ローラの機械加工を容易にすることができる。 If the cross-sectional shape of the concave portion and the cross-sectional shape of each convex portion are arcs, the machining of the roller can be facilitated.
第2発明の構成によるときは、スプロケットの歯底の断面形状を山形に形成するとともに、ローラの各凸部を最大外径部の内側で歯底に接触させることにより、ローラは、スプロケットの歯底に衝突する際に、軸方向の両外側に向けて一層弾性変形し易くなり、走行騒音を有効に低減させることができる上、ローラの軸心方向の片寄りを防止することができる。ローラの各凸部との接触位置において、スプロケットの歯底は、外側に向けて低く左右対称に傾いているからである。 According to the configuration of the second aspect of the invention, the cross-sectional shape of the sprocket tooth bottom is formed in a mountain shape, and each roller convex portion is brought into contact with the tooth bottom inside the maximum outer diameter portion so that the roller When it collides with the bottom, it becomes easier to elastically deform toward both outer sides in the axial direction, and it is possible to effectively reduce running noise and to prevent the deviation of the roller in the axial direction. This is because the tooth bottom of the sprocket is inclined low and symmetrically toward the outside at the contact position with each convex portion of the roller.
スプロケットは、ローラの凸部と接触させる歯底の断面形状を左右対称の直線部とすることにより、機械加工を一層容易にすることができる。 The sprocket can make machining easier by making the cross-sectional shape of the tooth bottom in contact with the convex part of the roller a symmetrical straight part.
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
ローラチェーン10は、前後のブシュ12、12を介して左右の内プレート13、13を連結して内リンク10aを形成し、前後のピン14、14を介して左右の外プレート15、15を連結して外リンク10bを形成し、内リンク10a、外リンク10bを交互に屈曲自在に連結して構成されている(図1(A))。なお、内リンク10aの一方のブシュ12には、外リンク10bの一方のピン14が回転自在に挿通されており、各ブシュ12には、ローラ11が回転自在に装着されている。ただし、図1(A)は、ローラチェーン10の連結箇所における模式断面図であり、図1(B)は、ローラ11の拡大縦断面図である。なお、図1(A)には、前後のローラ11、11、ブシュ12、12、ピン14、14は、それぞれ1個のみが図示されている。
The
ローラチェーン10のローラ11は、軸心C1 方向の中央部の凹部a1 と、凹部a1 の両外側に滑らかに連続する凸部b1 、b1 とからなる左右対称の外周形状を備えている(図1(B))。また、ローラ11の軸心C1 上には、ブシュ12用の軸孔11aが形成されており、軸孔11aの両端には、面取り11b、11bが施されている。ただし、ここでいう外側とは、軸心C1 方向の中央に対して左右方向をいう。
The
ローラ11の凹部a1 の断面形状は、凹の曲率半径R1 の円弧としている。各凸部b1 の断面形状は、凹部a1 の外側から最大外径部eまでを凸の曲率半径R2 の円弧とし、最大外径部eの外側を凸の曲率半径R3 の円弧としている。また、各凸部b1 の凸の曲率半径R2 、R3 の中心位置は、それぞれ最大外径部eの軸心C1 方向の位置と同一となっている。ローラ11の端面11c、11cは、それぞれ面取り11bの外周に軸心C1 と直角なリング状の平面が形成されている。
The cross-sectional shape of the concave portion a1 of the
ローラチェーン10は、ローラチェーン10を巻き掛けるスプロケット20と組み合わせてチェーン駆動装置を構成する(図2(A))。
The
スプロケット20は、円形の板材の周囲に複数の歯21、21…を等ピッチに形成し、軸心C2 上に取付孔22が形成されている。また、歯21、21…は、ピッチ円PC上に形成されている。なお、スプロケット20は、図2(A)に拘らず、奇数または偶数の歯数としてよい。
The
スプロケット20の各歯21の歯底21aの歯幅L2 方向の断面形状は、中央部の凸の曲率半径R4 の円弧部a2 と、円弧部a2 に滑らかに連続する左右の直線部b2 、b2 とからなっている(図2(B))。また、円弧部a2 は、各歯21の歯面上において、歯底21aから直線状の歯先21bに至るまで連続している。ただし、円弧部a2 は、歯底21aから歯先21bに至る間に、歯先21bに向けて滑らかに消失させてもよい。
The cross-sectional shape in the tooth width L2 direction of the
ローラチェーン10の各ローラ11は、スプロケット20の歯21、21…と噛み合う(図3)。このとき、ローラ11の凸部b1 、b1 は、歯底21aの直線部b2 、b2 と左右対称に接触し、歯底21aとローラ11の外周面との間に隙間Gを生じる。隙間Gは、ローラ11の軸心C1 方向、すなわちスプロケット20の歯幅L2 方向の中央部において最大となり、両外側に向けて滑らかに減少し、ローラ11の凸部b1 、b1 と、スプロケット20の直線部b2 、b2 との接触位置f、fで消失している。なお、接触位置f、fは、ローラ11の最大外径部e、eの内側になっている。
Each
そこで、ローラ11とスプロケット20の歯底21aとの衝突時に発生する衝撃力は、隙間Gを押し潰す方向に作用し、ローラ11を弾性変形させるとともに、歯底21aとの間に滑りを生じさせる(図3の矢印K1 、K1 方向)。したがって、ローラ11とスプロケット20との衝突時における衝撃エネルギの一部は、ローラ11の歪みエネルギやスプロケット20との摩擦エネルギとして吸収され、衝撃音による走行騒音を低減させることができる。
Therefore, the impact force generated when the
ローラチェーン10、スプロケット20によるチェーン駆動装置の走行騒音の実測データの一例を図4に示す。図4において、曲線(1)は、この発明のチェーン駆動装置の走行騒音の実測値であり、曲線(2)は、この発明に使用しているスプロケット20と、鼓形のローラ11xを使用するローラチェーン10xとを組み合わせたチェーン駆動装置(図5、以下、比較例1という)の走行騒音の実測値である。また、曲線(3)は、単純な円筒形のローラを有する通常のローラチェーンと、それに適合するスプロケットによるチェーン駆動装置(以下、比較例2という)の走行騒音の実測値である。
FIG. 4 shows an example of actual measurement data of running noise of the chain drive device by the
比較例1のローラ11xは、中央部から両端に向けて外径Dx を一様に増加させて左右対称の鼓形に形成されており(図5(A))、ローラ11xの軸心C11を通る径方向の平面上の断面形状は、中央部の凹の曲率半径R11を有する円弧部a11と、円弧部a11と滑らかに連続する左右の直線部b11、b11とからなっている。比較例1では、ローラ11xとスプロケット20の歯底21aとは、スプロケット20の両面の位置で接触している(図5(B))。
The
なお、図4の騒音測定試験では、駆動側のスプロケットから100mm離れた所にマイクを設置し、駆動軸回転数をそれぞれ1125rpm 、1450rpm 、1800rpm としたときの音圧レベルを測定した。図4の横軸は、駆動側の回転数N(rpm )であり、縦軸は、音圧レベルP(dB)である。 In the noise measurement test of FIG. 4, a microphone was installed 100 mm away from the drive-side sprocket, and the sound pressure level was measured when the drive shaft rotation speeds were 1125 rpm, 1450 rpm, and 1800 rpm, respectively. The horizontal axis in FIG. 4 is the rotational speed N (rpm) on the drive side, and the vertical axis is the sound pressure level P (dB).
図4によれば、この発明のチェーン駆動装置は、比較例1、比較例2に対し、明らかな走行騒音の低減効果がある。 According to FIG. 4, the chain drive device of the present invention has a clear running noise reduction effect as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
ローラ11の凹部a1 と各凸部b1 との断面形状は、それぞれ円弧以外の2次曲線等の滑らかな関数曲線を用いることができる。なお、各凸部b1 の最大外径部eの外側の断面形状は、曲率半径R3 の円弧とするに代えて、円弧以外の2次曲線等の滑らかな関数曲線を用いたり、2以上の円弧を組み合わせたりしてもよい。そこで、図1(B)において、ローラ11の凹部a1 は、中央部から両外側に向けて外径Dを一様に増加させ、各凸部b1 は、外側に向けて外径Dを一様に増加させて滑らかな最大外径部eを形成し、最大外径部eから外側に向けて外径Dを一様に減少させることができる。
As the cross-sectional shape of the concave portion a1 and the convex portion b1 of the
また、スプロケット20の歯底21aの断面形状は、歯幅L2 方向の全部を軸心C2 と平行な直線部としてもよく、図2(B)の円弧部a2 の部分だけを軸心C2 と平行な直線部としてもよい。また、歯底21aの断面形状は、直線部b2 、b2 を円弧等の関数曲線を用いる滑らかな曲線部とすることもできる。すなわち、図2(B)において、歯底21aの断面形状は、中央部から両外側に向けて軸心C2 からの距離dを一様に減少させ、左右対称の山形に形成することができる。ただし、ここでいう外側とは、歯幅L2 方向の中央に対して左右方向をいう。なお、スプロケット20の歯底21aの断面形状は、歯幅L2 方向の中央部においてローラ11の外周面との間に隙間Gを形成し、しかも、ローラ11の各凸部b1 が最大外径部eの位置または最大外径部eの内側で歯底21aに左右対称に接触するように設定するものとする。
The cross-sectional shape of the
この発明は、ローラチェーンの走行騒音を低減させることが殊に要請される用途、たとえばバイク用のチェーン駆動装置などに対し、広く好適に使用することができる。 The present invention can be widely and suitably used for applications in which it is particularly required to reduce the running noise of the roller chain, for example, a chain drive device for a motorcycle.
C1 、C2 …軸心
a1 …凹部
b1 …凸部
b2 …直線部
e…最大外径部
D…外径
d…距離
R1 、R2 、R3 …曲率半径
L2 …歯幅
10…ローラチェーン
11…ローラ
20…スプロケット
21a…歯底
C1, C2 ... shaft center a1 ... concave part b1 ... convex part b2 ... linear part e ... maximum outer diameter part D ... outer diameter d ... distance R1, R2, R3 ... radius of curvature L2 ...
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