ローラチェーン軸継手
【課題】作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいローラチェーン軸継手を提供する。
【解決手段】各スプロケット２１の歯形は凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点よりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びており、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成され、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成され、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成される。
【解決手段】各スプロケット２１の歯形は凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点よりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びており、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成され、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成され、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、一対のスプロケットに２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ローラチェーン軸継手については、日本工業規格（ＪＩＳ）にＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）として規格が制定されている（非特許文献１参照）。
このＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）によれば、ローラチェーン軸継手に使用されるローラチェーン及びスプロケットは、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）に規定されている伝動用ローラチェーン及びスプロケットを使用する、と規定されている（非特許文献２参照）。
【０００３】
そして、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）には、スプロケットの歯形として、Ｓ歯形、Ｕ歯形及びＩＳＯ歯形が規定されている。
【０００４】
そこで、従来、一般に、ローラチェーン軸継手には、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定される伝動用ローラチェーン及びＳ歯形を有するスプロケットが使用されている。
【０００５】
図６は従来のスプロケットの歯形（Ｓ歯形）を示す正面図である。図６に示すように、Ｓ歯形は、凹状の円弧１３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧１３はスプロケット１１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点ａとほぼ同じ位置ｈ’を中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ１３により形成され、歯形側面は歯底部の凹状の円弧１３に連続する第１の凹状の円弧１４と、この第１の凹状の円弧１４に連続する直線１６と、この直線１６に連続する歯先側の第２の凸状の円弧１５とから形成され、第１の凹状の円弧１４は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｅ１４により形成され、第２の凸状の円弧１５は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｆ１５により形成されている。
【０００６】
図６，７，８において、ｘは歯底部の凹状の円弧１３と第１の凹状の円弧１４の接点を示し、ｙは第１の凹状の円弧１４と直線１６の接点を示し、ｗは直線１６と第２の凸状の円弧１５の接点を示し、θ１３は歯底部の凹状の円弧１３の中心Ａからｘまでの角度を示している。また、図６において、ｃは第１の凹状の円弧１４を形成する半径Ｅ１４の中心を示し、ｂは第２の凸状の円弧１５を形成する半径Ｆ１５の中心を示している。また、図８において、φ１４は歯底部の凹状の円弧１３の中心Ａからｓ１４までの角度（接触角）を示し、ｓ１４は接触点を示し、Ｔはローラ５とスプロケット１１の歯１２との間の力の作用方向を示し、Ｑはトルク（負荷）を示している。
【０００７】
従来のローラチェーン軸継手は、後述する図１，２に示す本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と同様に、図示しない駆動軸が取り付けられた一方のスプロケット１１と図示しない従動軸が取り付けられた他方のスプロケット１１の位相を合わせた後、２列ローラチェーン２のローラ５がそれぞれのスプロケット１１，１１の歯底部に噛み合うように巻き掛け、最後に連結ピンを取り付けることによって組み立てられる。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）
【非特許文献２】ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、Ｓ歯形を有するスプロケット１１を使用した従来のローラチェーン軸継手の作動について以下に説明する。
【０００９】
従来のローラチェーン軸継手において、動力は一方の駆動側のスプロケット１１の歯１２、ローラ５、ブシュ４、ピン７を経て、他方の被駆動側のブシュ４、ローラ５、スプロケット１１の歯１２の順序で伝達される。
【００１０】
図７は図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケット１１の歯１２と２列ローラチェーン２のローラ５との接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
図８は図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケット１１の歯１２と２列ローラチェーン２のローラ５との接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【００１１】
２列ローラチェーン２には図７、図８に示すように、ピン７・ブシュ４間及びブシュ４・ローラ５間に隙間ｔ１，ｔ２が存在する。
ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態（図７参照）では、ローラ５はスプロケット１１の歯底部の中心Ａで接触しているが、負荷がかかり始めると（図８参照）、ローラ５は歯形に沿って外側に移動し、歯底部の凹状の円弧１３を超えて第１の凹状の円弧１４と接触点ｓ１４で接触する。接触点ｓ１４の位置はすきま、負荷、摩耗の大きさによって変化する。
【００１２】
ところで、第１の凹状の円弧１４は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｅ１４により形成されているので、ローラ５が第１の凹状の円弧１４に接触するときの接触面積は歯底部の凹状の円弧１３に接触するときの接触面積より小さい。
そのため、ローラ５が第１の凹状の円弧１４に接触するときの面圧は歯底部の凹状の円弧１３に接触するときの面圧より大きい。
したがって、本来はローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が小さい歯底部の凹状の円弧１３で接触するのが望ましいが、実際はローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧の大きい第１の凹状の円弧１４で接触して作動しているのが通例である。
【００１３】
このように、従来のローラチェーン軸継手は作動時のローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が大きいため、本来持っている伝達能力よりも低い能力で使用している。
また、従来のローラチェーン軸継手は作動時のローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が大きいため、ローラ５及びスプロケット１１の歯１２が摩耗しやすく、ローラチェーン軸継手の寿命が短くなる。
【００１４】
そこで、本発明は、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいローラチェーン軸継手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】
【００１５】
請求項１に係る発明は、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、前記一対のスプロケットに前記２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、前記一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手において、前記各スプロケットの歯形は凹状の円弧により形成された歯底部と該歯底部に連続する歯形側面とから形成され、前記歯底部の凹状の円弧は前記スプロケットのピッチ円と前記歯底部の中心を通る中心線との交点よりわずかに上方の前記中心線上の位置を中心とし前記ローラの半径よりわずかに大きい半径により形成されるとともに前記歯底部の凹状の円弧の両端は前記ピッチ円の近傍まで延びており、前記歯形側面は前記歯底部の凹状の円弧に連続する第１の凸状の円弧と該第１の凸状の円弧に連続する歯先側の第２の凸状の円弧とから形成され、前記第１の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より小さい半径により形成され、前記第２の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より大きい半径により形成されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、次のような効果を有する。
ローラは、常に歯底部の凹状の円弧の範囲内で接触するため、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さい。そのため、従来のローラチェーン軸継手に比べて伝達能力が高くなる。
また、伝達能力が向上するので、スプロケットの歯数を減らしてローラチェーン軸継手を小形化できる。
また、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいので、ローラ及びスプロケットの歯の摩耗が少なく、ローラチェーン軸継手の寿命が伸びる。
また、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいので、許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態は、以下のとおりである。
すなわち、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット２１，２１間に２列ローラチェーン２を巻き掛け、一対のスプロケット２１，２１に２列ローラチェーン２のローラ５を噛み合わせ、一対のスプロケット２１，２１間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手１において、各スプロケット２１の歯形は凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点よりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びており、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成され、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成され、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成されているものである。
以下、実施例について説明する。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例を図１〜５に基づいて説明する。図１は本発明の実施例のローラチェーン軸継手の軸方向断面図である。図２は図１のローラチェーン軸継手の側面図である。図３は図１のローラチェーン軸継手のスプロケットの歯形を示す正面図である。図４は図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。図５は図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【００１９】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１は、以下のように構成されている。
【００２０】
ローラチェーン軸継手１は、図１及び図２に示すように、実質的に同軸上に配置された一対の鋼製のスプロケット２１，２１間に２列ローラチェーン２を巻き掛け、この一対のスプロケット２１，２１に２列ローラチェーン２のローラ５を噛み合わせ、この一対のスプロケット２１，２１間でトルクを伝達する。
そして、各スプロケット２１には、図示しない駆動軸及び従動軸がそれぞれ取り付けられ、駆動軸と従動軸の間でトルクが伝達される。
【００２１】
ローラチェーン軸継手１における２列ローラチェーン２は、前記のＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定される伝動用ローラチェーンが使用される。
【００２２】
ローラチェーン軸継手１における一対のスプロケット２１，２１は、前記のＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定されるＳ歯形を有するスプロケットに換えて以下に記載される歯形を有するスプロケットが使用される。
【００２３】
図３に示すように、一対のスプロケット２１，２１の各スプロケット２１の歯形は、凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成されている。そして、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点ａよりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びている。また、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成されている。また、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成されている。また、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成されている。
【００２４】
図３，４，５において、ｘは歯底部の凹状の円弧２３と第１の凸状の円弧２４の接点を示し、ｙは第１の凸状の円弧２４と第２の凸状の円弧２５の接点を示し、θ２３は歯底部の凹状の円弧２３の中心Ａからｘまでの角度を示している。また、図３において、ｊは第１の凸状の円弧２４を形成する半径Ｅ２４の中心を示し、ｂは第２の凸状の円弧２５を形成する半径Ｆ２５の中心を示し、θ２４は接点ｘから接点ｙまでの角度を示している。また、図５において、φ２３は歯底部の凹状の円弧２３の中心Ａからｓ２３までの角度（接触角）を示し、ｓ２３は接触点を示し、Ｔはローラ５とスプロケット２１の歯２２との間の力の作用方向を示し、Ｑはトルク（負荷）を示している。
【００２５】
ローラチェーン軸継手１は、図示しない駆動軸が取り付けられた一方のスプロケット２１と図示しない従動軸が取り付けられた他方のスプロケット２１の位相を合わせた後、２列ローラチェーン２のローラ５がそれぞれのスプロケット２１，２１の歯底部に噛み合うように巻き掛け、図１，２に示すように、最後に連結ピンを取り付けることによって組み立てられる。
【００２６】
次に、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の作動について以下に説明する。
【００２７】
ローラチェーン軸継手１において、動力は一方の駆動側のスプロケット２１の歯２２、ローラ５、ブシュ４、ピン７を経て、他方の被駆動側のブシュ４、ローラ５、スプロケット２１の歯２２の順序で伝達される。
【００２８】
２列ローラチェーン２には図４、図５に示すように、ピン７・ブシュ４間及びブシュ４・ローラ５間に隙間ｔ１，ｔ２が存在する。
ローラチェーン軸継手１に負荷がかかっていない状態（図４参照）では、従来のローラチェーン軸継手と同様にローラ５はスプロケット２１の歯底部の中心Ａで接触している。
そして、負荷がかかり始めると（図５参照）、ローラ５は歯形に沿って外側に移動し、歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びているので、ローラ５は第１の凸状の円弧２４の範囲まで移動することはなく、歯底部の凹状の円弧２３の範囲内の接触点ｓ２３で釣り合った状態で接触する。
接触点ｓ２３はピン７の軸心ｐ１がピッチ円ｐｃ上の位置にきたときにローラ５の軸心ｇ１とピン７の軸心ｐ１とを結ぶ延長線上にある。
接触点ｓ２３は、すきま、負荷、摩耗の大きさによって変化するが、歯底部の凹状の円弧２３の範囲が広いため、どのような状態・条件でもローラ５は常に歯底部の凹状の円弧２３の範囲内にある。
【００２９】
したがって、ローラ５は、常に作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さい歯底部の凹状の円弧２３の範囲内で接触する。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、前述した歯形を有するスプロケットを使用することにより、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいローラチェーン軸継手１を構成することができる。
【００３１】
なお、以上の説明においては、鋼製のスプロケット２１について説明しているが、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、ローラチェーン軸継手１に許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【００３２】
次に、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較について図９を参照して説明する。
【００３３】
図９は本発明の実施例のローラチェーン軸継手と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較を示すグラフである。
【００３４】
ローラの摩耗量の比較に使用した、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１及び従来のローラチェーン軸継手のそれぞれの仕様は次のとおりである。
【００３５】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１には、歯数１６のスプロケット２１と、２列ローラチェーン５としてＪＩＳ Ｂ１８０１の呼び番号４０の２列ローラチェーンを使用した。ただし、ローラ５の材質は鋼製に代えて樹脂製のものとした。
一方、従来のローラチェーン軸継手には、歯数１９のＳ歯形のスプロケット１１と、２列ローラチェーン５としてＪＩＳ Ｂ１８０１の呼び番号４０の２列ローラチェーンを使用した。ただし、ローラ５の材質は鋼製に代えて樹脂製のものとした。
すなわち、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と従来のローラチェーン軸継手とは、スプロケットの歯数及び歯形が相違するだけである。
【００３６】
運転条件としては、ローラチェーン軸継手の回転数を１８００ｒｐｍ、負荷動力を９ｋＷとして比較試験を行った。
【００３７】
図９から明らかなように、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１は、スプロケット２１の歯数（１６）が従来のローラチェーン軸継手のスプロケット１１の歯数（１９）に比較して３枚少ないにもかかわらず、同一運転条件下において本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が従来のローラチェーン軸継手に比べて、ローラ５の摩耗の進行度がかなり低い。
このように本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が従来のローラチェーン軸継手に比べてローラ５の摩耗の進行度がかなり低いのは、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいことに起因するものと考えられる。
また、図９は、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が伝達能力が高く、かつ寿命が長いことを示している。
【００３８】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１によれば、次のような効果を有する。
【００３９】
ローラ５は、常に歯底部の凹状の円弧２３の範囲内で接触するため、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さい。そのため、従来のローラチェーン軸継手に比べて伝達能力が高くなる。
また、伝達能力が向上するので、スプロケット２１の歯数を減らしてローラチェーン軸継手１を小形化できる。
また、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、ローラ５及びスプロケット２１の歯２２の摩耗が少なく、ローラチェーン軸継手１の寿命が伸びる。
また、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例のローラチェーン軸継手の軸方向断面図である。
【図２】図１のローラチェーン軸継手の側面図である。
【図３】図１のローラチェーン軸継手のスプロケットの歯形を示す正面図である。
【図４】図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
【図５】図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【図６】従来のスプロケットの歯形（Ｓ歯形）を示す正面図である。
【図７】図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
【図８】図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【図９】本発明の実施例のローラチェーン軸継手と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１ ローラチェーン軸継手
２ ２列ローラチェーン
３ 内リンク
４ ブシュ
５ ローラ
６ 外リンク
７ ピン
２１ スプロケット
２２ スプロケットの歯
２３ 歯底部の凹状の円弧
２４ 第１の凸状の円弧
２５ 第２の凸状の円弧
ｄ１ ローラの直径
ｇ１ ローラの軸心
ｐ１ ピンの軸心
ｔ１ ピンとブシュ間の隙間
ｔ２ ブシュとローラ間の隙間
Ｒ２３ 歯底部の凹状の円弧の半径
Ｅ２４ 第１の凸状の円弧の半径
Ｆ２５ 第２の凸状の円弧の半径
ｈ 半径Ｒ２３の中心
ｊ 半径Ｅ２４の中心
ｂ 半径Ｆ２５の中心
ｐｃ ピッチ円
ａ ピッチ円と歯底部の中心線との交点
Ａ 歯底部の凹状の円弧の中心
ｘ 歯底部の凹状の円弧と第１の凸状の円弧の接点
ｙ 第１の凸状の円弧と第２の凸状の円弧の接点
θ２３ 歯底部の凹状の円弧の中心Ａから接点ｘまでの角度
θ２４ 接点ｘから接点ｙまでの角度
φ２３ 歯底部の凹状の円弧の中心Ａからｓ２３までの角度（接触角）
ｓ２３ 接触点
Ｔ ローラとスプロケットの歯との間の力の作用方向
Ｑ トルク（負荷）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、一対のスプロケットに２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ローラチェーン軸継手については、日本工業規格（ＪＩＳ）にＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）として規格が制定されている（非特許文献１参照）。
このＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）によれば、ローラチェーン軸継手に使用されるローラチェーン及びスプロケットは、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）に規定されている伝動用ローラチェーン及びスプロケットを使用する、と規定されている（非特許文献２参照）。
【０００３】
そして、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）には、スプロケットの歯形として、Ｓ歯形、Ｕ歯形及びＩＳＯ歯形が規定されている。
【０００４】
そこで、従来、一般に、ローラチェーン軸継手には、ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定される伝動用ローラチェーン及びＳ歯形を有するスプロケットが使用されている。
【０００５】
図６は従来のスプロケットの歯形（Ｓ歯形）を示す正面図である。図６に示すように、Ｓ歯形は、凹状の円弧１３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧１３はスプロケット１１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点ａとほぼ同じ位置ｈ’を中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ１３により形成され、歯形側面は歯底部の凹状の円弧１３に連続する第１の凹状の円弧１４と、この第１の凹状の円弧１４に連続する直線１６と、この直線１６に連続する歯先側の第２の凸状の円弧１５とから形成され、第１の凹状の円弧１４は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｅ１４により形成され、第２の凸状の円弧１５は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｆ１５により形成されている。
【０００６】
図６，７，８において、ｘは歯底部の凹状の円弧１３と第１の凹状の円弧１４の接点を示し、ｙは第１の凹状の円弧１４と直線１６の接点を示し、ｗは直線１６と第２の凸状の円弧１５の接点を示し、θ１３は歯底部の凹状の円弧１３の中心Ａからｘまでの角度を示している。また、図６において、ｃは第１の凹状の円弧１４を形成する半径Ｅ１４の中心を示し、ｂは第２の凸状の円弧１５を形成する半径Ｆ１５の中心を示している。また、図８において、φ１４は歯底部の凹状の円弧１３の中心Ａからｓ１４までの角度（接触角）を示し、ｓ１４は接触点を示し、Ｔはローラ５とスプロケット１１の歯１２との間の力の作用方向を示し、Ｑはトルク（負荷）を示している。
【０００７】
従来のローラチェーン軸継手は、後述する図１，２に示す本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と同様に、図示しない駆動軸が取り付けられた一方のスプロケット１１と図示しない従動軸が取り付けられた他方のスプロケット１１の位相を合わせた後、２列ローラチェーン２のローラ５がそれぞれのスプロケット１１，１１の歯底部に噛み合うように巻き掛け、最後に連結ピンを取り付けることによって組み立てられる。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｂ１４５６−１９８９（ローラチェーン軸継手）
【非特許文献２】ＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７（伝動用ローラチェーン及びブシュチェーン）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、Ｓ歯形を有するスプロケット１１を使用した従来のローラチェーン軸継手の作動について以下に説明する。
【０００９】
従来のローラチェーン軸継手において、動力は一方の駆動側のスプロケット１１の歯１２、ローラ５、ブシュ４、ピン７を経て、他方の被駆動側のブシュ４、ローラ５、スプロケット１１の歯１２の順序で伝達される。
【００１０】
図７は図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケット１１の歯１２と２列ローラチェーン２のローラ５との接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
図８は図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケット１１の歯１２と２列ローラチェーン２のローラ５との接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【００１１】
２列ローラチェーン２には図７、図８に示すように、ピン７・ブシュ４間及びブシュ４・ローラ５間に隙間ｔ１，ｔ２が存在する。
ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態（図７参照）では、ローラ５はスプロケット１１の歯底部の中心Ａで接触しているが、負荷がかかり始めると（図８参照）、ローラ５は歯形に沿って外側に移動し、歯底部の凹状の円弧１３を超えて第１の凹状の円弧１４と接触点ｓ１４で接触する。接触点ｓ１４の位置はすきま、負荷、摩耗の大きさによって変化する。
【００１２】
ところで、第１の凹状の円弧１４は歯底部の凹状の円弧１３の半径Ｒ１３より大きい半径Ｅ１４により形成されているので、ローラ５が第１の凹状の円弧１４に接触するときの接触面積は歯底部の凹状の円弧１３に接触するときの接触面積より小さい。
そのため、ローラ５が第１の凹状の円弧１４に接触するときの面圧は歯底部の凹状の円弧１３に接触するときの面圧より大きい。
したがって、本来はローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が小さい歯底部の凹状の円弧１３で接触するのが望ましいが、実際はローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧の大きい第１の凹状の円弧１４で接触して作動しているのが通例である。
【００１３】
このように、従来のローラチェーン軸継手は作動時のローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が大きいため、本来持っている伝達能力よりも低い能力で使用している。
また、従来のローラチェーン軸継手は作動時のローラ５とスプロケット１１の歯１２との面圧が大きいため、ローラ５及びスプロケット１１の歯１２が摩耗しやすく、ローラチェーン軸継手の寿命が短くなる。
【００１４】
そこで、本発明は、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいローラチェーン軸継手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】
【００１５】
請求項１に係る発明は、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、前記一対のスプロケットに前記２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、前記一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手において、前記各スプロケットの歯形は凹状の円弧により形成された歯底部と該歯底部に連続する歯形側面とから形成され、前記歯底部の凹状の円弧は前記スプロケットのピッチ円と前記歯底部の中心を通る中心線との交点よりわずかに上方の前記中心線上の位置を中心とし前記ローラの半径よりわずかに大きい半径により形成されるとともに前記歯底部の凹状の円弧の両端は前記ピッチ円の近傍まで延びており、前記歯形側面は前記歯底部の凹状の円弧に連続する第１の凸状の円弧と該第１の凸状の円弧に連続する歯先側の第２の凸状の円弧とから形成され、前記第１の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より小さい半径により形成され、前記第２の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より大きい半径により形成されているものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、次のような効果を有する。
ローラは、常に歯底部の凹状の円弧の範囲内で接触するため、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さい。そのため、従来のローラチェーン軸継手に比べて伝達能力が高くなる。
また、伝達能力が向上するので、スプロケットの歯数を減らしてローラチェーン軸継手を小形化できる。
また、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいので、ローラ及びスプロケットの歯の摩耗が少なく、ローラチェーン軸継手の寿命が伸びる。
また、作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいので、許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態は、以下のとおりである。
すなわち、実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット２１，２１間に２列ローラチェーン２を巻き掛け、一対のスプロケット２１，２１に２列ローラチェーン２のローラ５を噛み合わせ、一対のスプロケット２１，２１間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手１において、各スプロケット２１の歯形は凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成され、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点よりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びており、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成され、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成され、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成されているものである。
以下、実施例について説明する。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例を図１〜５に基づいて説明する。図１は本発明の実施例のローラチェーン軸継手の軸方向断面図である。図２は図１のローラチェーン軸継手の側面図である。図３は図１のローラチェーン軸継手のスプロケットの歯形を示す正面図である。図４は図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。図５は図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【００１９】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１は、以下のように構成されている。
【００２０】
ローラチェーン軸継手１は、図１及び図２に示すように、実質的に同軸上に配置された一対の鋼製のスプロケット２１，２１間に２列ローラチェーン２を巻き掛け、この一対のスプロケット２１，２１に２列ローラチェーン２のローラ５を噛み合わせ、この一対のスプロケット２１，２１間でトルクを伝達する。
そして、各スプロケット２１には、図示しない駆動軸及び従動軸がそれぞれ取り付けられ、駆動軸と従動軸の間でトルクが伝達される。
【００２１】
ローラチェーン軸継手１における２列ローラチェーン２は、前記のＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定される伝動用ローラチェーンが使用される。
【００２２】
ローラチェーン軸継手１における一対のスプロケット２１，２１は、前記のＪＩＳ Ｂ１８０１−１９９７に規定されるＳ歯形を有するスプロケットに換えて以下に記載される歯形を有するスプロケットが使用される。
【００２３】
図３に示すように、一対のスプロケット２１，２１の各スプロケット２１の歯形は、凹状の円弧２３により形成された歯底部と歯底部に連続する歯形側面とから形成されている。そして、歯底部の凹状の円弧２３はスプロケット２１のピッチ円ｐｃと歯底部の中心Ａを通る中心線との交点ａよりわずかに上方の中心線上の位置ｈを中心としローラ５の半径ｄ１／２よりわずかに大きい半径Ｒ２３により形成されるとともに歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びている。また、歯形側面は歯底部の凹状の円弧２３に連続する第１の凸状の円弧２４と第１の凸状の円弧２４に連続する歯先側の第２の凸状の円弧２５とから形成されている。また、第１の凸状の円弧２４は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より小さい半径Ｅ２４により形成されている。また、第２の凸状の円弧２５は歯底部の凹状の円弧２３の半径Ｒ２３より大きい半径Ｆ２５により形成されている。
【００２４】
図３，４，５において、ｘは歯底部の凹状の円弧２３と第１の凸状の円弧２４の接点を示し、ｙは第１の凸状の円弧２４と第２の凸状の円弧２５の接点を示し、θ２３は歯底部の凹状の円弧２３の中心Ａからｘまでの角度を示している。また、図３において、ｊは第１の凸状の円弧２４を形成する半径Ｅ２４の中心を示し、ｂは第２の凸状の円弧２５を形成する半径Ｆ２５の中心を示し、θ２４は接点ｘから接点ｙまでの角度を示している。また、図５において、φ２３は歯底部の凹状の円弧２３の中心Ａからｓ２３までの角度（接触角）を示し、ｓ２３は接触点を示し、Ｔはローラ５とスプロケット２１の歯２２との間の力の作用方向を示し、Ｑはトルク（負荷）を示している。
【００２５】
ローラチェーン軸継手１は、図示しない駆動軸が取り付けられた一方のスプロケット２１と図示しない従動軸が取り付けられた他方のスプロケット２１の位相を合わせた後、２列ローラチェーン２のローラ５がそれぞれのスプロケット２１，２１の歯底部に噛み合うように巻き掛け、図１，２に示すように、最後に連結ピンを取り付けることによって組み立てられる。
【００２６】
次に、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の作動について以下に説明する。
【００２７】
ローラチェーン軸継手１において、動力は一方の駆動側のスプロケット２１の歯２２、ローラ５、ブシュ４、ピン７を経て、他方の被駆動側のブシュ４、ローラ５、スプロケット２１の歯２２の順序で伝達される。
【００２８】
２列ローラチェーン２には図４、図５に示すように、ピン７・ブシュ４間及びブシュ４・ローラ５間に隙間ｔ１，ｔ２が存在する。
ローラチェーン軸継手１に負荷がかかっていない状態（図４参照）では、従来のローラチェーン軸継手と同様にローラ５はスプロケット２１の歯底部の中心Ａで接触している。
そして、負荷がかかり始めると（図５参照）、ローラ５は歯形に沿って外側に移動し、歯底部の凹状の円弧２３の両端はピッチ円ｐｃの近傍まで延びているので、ローラ５は第１の凸状の円弧２４の範囲まで移動することはなく、歯底部の凹状の円弧２３の範囲内の接触点ｓ２３で釣り合った状態で接触する。
接触点ｓ２３はピン７の軸心ｐ１がピッチ円ｐｃ上の位置にきたときにローラ５の軸心ｇ１とピン７の軸心ｐ１とを結ぶ延長線上にある。
接触点ｓ２３は、すきま、負荷、摩耗の大きさによって変化するが、歯底部の凹状の円弧２３の範囲が広いため、どのような状態・条件でもローラ５は常に歯底部の凹状の円弧２３の範囲内にある。
【００２９】
したがって、ローラ５は、常に作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さい歯底部の凹状の円弧２３の範囲内で接触する。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、前述した歯形を有するスプロケットを使用することにより、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいローラチェーン軸継手１を構成することができる。
【００３１】
なお、以上の説明においては、鋼製のスプロケット２１について説明しているが、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、ローラチェーン軸継手１に許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【００３２】
次に、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較について図９を参照して説明する。
【００３３】
図９は本発明の実施例のローラチェーン軸継手と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較を示すグラフである。
【００３４】
ローラの摩耗量の比較に使用した、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１及び従来のローラチェーン軸継手のそれぞれの仕様は次のとおりである。
【００３５】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１には、歯数１６のスプロケット２１と、２列ローラチェーン５としてＪＩＳ Ｂ１８０１の呼び番号４０の２列ローラチェーンを使用した。ただし、ローラ５の材質は鋼製に代えて樹脂製のものとした。
一方、従来のローラチェーン軸継手には、歯数１９のＳ歯形のスプロケット１１と、２列ローラチェーン５としてＪＩＳ Ｂ１８０１の呼び番号４０の２列ローラチェーンを使用した。ただし、ローラ５の材質は鋼製に代えて樹脂製のものとした。
すなわち、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１と従来のローラチェーン軸継手とは、スプロケットの歯数及び歯形が相違するだけである。
【００３６】
運転条件としては、ローラチェーン軸継手の回転数を１８００ｒｐｍ、負荷動力を９ｋＷとして比較試験を行った。
【００３７】
図９から明らかなように、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１は、スプロケット２１の歯数（１６）が従来のローラチェーン軸継手のスプロケット１１の歯数（１９）に比較して３枚少ないにもかかわらず、同一運転条件下において本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が従来のローラチェーン軸継手に比べて、ローラ５の摩耗の進行度がかなり低い。
このように本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が従来のローラチェーン軸継手に比べてローラ５の摩耗の進行度がかなり低いのは、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が作動時のローラとスプロケットの歯との面圧が小さいことに起因するものと考えられる。
また、図９は、本発明の実施例のローラチェーン軸継手１の方が伝達能力が高く、かつ寿命が長いことを示している。
【００３８】
本発明の実施例のローラチェーン軸継手１によれば、次のような効果を有する。
【００３９】
ローラ５は、常に歯底部の凹状の円弧２３の範囲内で接触するため、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さい。そのため、従来のローラチェーン軸継手に比べて伝達能力が高くなる。
また、伝達能力が向上するので、スプロケット２１の歯数を減らしてローラチェーン軸継手１を小形化できる。
また、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、ローラ５及びスプロケット２１の歯２２の摩耗が少なく、ローラチェーン軸継手１の寿命が伸びる。
また、作動時のローラ５とスプロケット２１の歯２２との面圧が小さいので、許容面圧の小さい樹脂製スプロケットも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施例のローラチェーン軸継手の軸方向断面図である。
【図２】図１のローラチェーン軸継手の側面図である。
【図３】図１のローラチェーン軸継手のスプロケットの歯形を示す正面図である。
【図４】図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
【図５】図３に示すスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【図６】従来のスプロケットの歯形（Ｓ歯形）を示す正面図である。
【図７】図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっていない状態を示す。
【図８】図６に示す従来のＳ歯形を有するスプロケットの歯と２列ローラチェーンのローラとの接触状態を説明する説明図で、ローラチェーン軸継手に負荷がかかっている状態を示す。
【図９】本発明の実施例のローラチェーン軸継手と従来のローラチェーン軸継手におけるローラの摩耗量の比較を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１ ローラチェーン軸継手
２ ２列ローラチェーン
３ 内リンク
４ ブシュ
５ ローラ
６ 外リンク
７ ピン
２１ スプロケット
２２ スプロケットの歯
２３ 歯底部の凹状の円弧
２４ 第１の凸状の円弧
２５ 第２の凸状の円弧
ｄ１ ローラの直径
ｇ１ ローラの軸心
ｐ１ ピンの軸心
ｔ１ ピンとブシュ間の隙間
ｔ２ ブシュとローラ間の隙間
Ｒ２３ 歯底部の凹状の円弧の半径
Ｅ２４ 第１の凸状の円弧の半径
Ｆ２５ 第２の凸状の円弧の半径
ｈ 半径Ｒ２３の中心
ｊ 半径Ｅ２４の中心
ｂ 半径Ｆ２５の中心
ｐｃ ピッチ円
ａ ピッチ円と歯底部の中心線との交点
Ａ 歯底部の凹状の円弧の中心
ｘ 歯底部の凹状の円弧と第１の凸状の円弧の接点
ｙ 第１の凸状の円弧と第２の凸状の円弧の接点
θ２３ 歯底部の凹状の円弧の中心Ａから接点ｘまでの角度
θ２４ 接点ｘから接点ｙまでの角度
φ２３ 歯底部の凹状の円弧の中心Ａからｓ２３までの角度（接触角）
ｓ２３ 接触点
Ｔ ローラとスプロケットの歯との間の力の作用方向
Ｑ トルク（負荷）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、前記一対のスプロケットに前記２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、前記一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手において、
前記各スプロケットの歯形は凹状の円弧により形成された歯底部と該歯底部に連続する歯形側面とから形成され、
前記歯底部の凹状の円弧は前記スプロケットのピッチ円と前記歯底部の中心を通る中心線との交点よりわずかに上方の前記中心線上の位置を中心とし前記ローラの半径よりわずかに大きい半径により形成されるとともに前記歯底部の凹状の円弧の両端は前記ピッチ円の近傍まで延びており、
前記歯形側面は前記歯底部の凹状の円弧に連続する第１の凸状の円弧と該第１の凸状の円弧に連続する歯先側の第２の凸状の円弧とから形成され、
前記第１の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より小さい半径により形成され、
前記第２の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より大きい半径により形成されていることを特徴とするローラチェーン軸継手。
【請求項１】
実質的に同軸上に配置された一対のスプロケット間に２列ローラチェーンを巻き掛け、前記一対のスプロケットに前記２列ローラチェーンのローラを噛み合わせ、前記一対のスプロケット間でトルクを伝達するローラチェーン軸継手において、
前記各スプロケットの歯形は凹状の円弧により形成された歯底部と該歯底部に連続する歯形側面とから形成され、
前記歯底部の凹状の円弧は前記スプロケットのピッチ円と前記歯底部の中心を通る中心線との交点よりわずかに上方の前記中心線上の位置を中心とし前記ローラの半径よりわずかに大きい半径により形成されるとともに前記歯底部の凹状の円弧の両端は前記ピッチ円の近傍まで延びており、
前記歯形側面は前記歯底部の凹状の円弧に連続する第１の凸状の円弧と該第１の凸状の円弧に連続する歯先側の第２の凸状の円弧とから形成され、
前記第１の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より小さい半径により形成され、
前記第２の凸状の円弧は前記歯底部の凹状の円弧の半径より大きい半径により形成されていることを特徴とするローラチェーン軸継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１６２３６９（Ｐ２００９−１６２３６９Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１５８（Ｐ２００８−３１５８）
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５００３１０９９３）株式会社椿本スプロケット (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５００３１０９９３）株式会社椿本スプロケット (7)
【Ｆターム（参考）】
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