波形スプロケットの製造方法
【課題】簡単な構成で歯底半径の変動を抑制でき、しかもスプロケットにおけるチェーンのローラとの噛合面が、スプロケットの回転中心線と平行な円弧面になるように調整して、スプロケットやローラの偏磨耗を防止し得る波形スプロケットの製造方法を提供する。
【解決手段】円板状の素材金属板３０Ｂの外周部にスプロケット歯３を形成する歯成形工程と、スプロケット歯３を形成した素材金属板３０Ｃの外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２を、該波形部２の波の頂部の外端部にスプロケット歯３が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、外周波付工程において、波形部２をプレス成形する際に、スプロケット歯３を形成した素材金属板３０Ｃのうちの、スプロケット歯３の歯先と波形スプロケット１の回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部２をプレス成形する。
【解決手段】円板状の素材金属板３０Ｂの外周部にスプロケット歯３を形成する歯成形工程と、スプロケット歯３を形成した素材金属板３０Ｃの外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２を、該波形部２の波の頂部の外端部にスプロケット歯３が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、外周波付工程において、波形部２をプレス成形する際に、スプロケット歯３を形成した素材金属板３０Ｃのうちの、スプロケット歯３の歯先と波形スプロケット１の回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部２をプレス成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻掛伝動装置のスプロケットの製造方法に関し、特に周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を外周部に形成した波形スプロケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動二輪車や自転車或いは種々の産業機械の動力伝達系において、チェーンとスプロケットとを用いた巻掛伝動装置が広く採用されている。また、チェーン及びスプロケットの形状やサイズに関しては、ＪＩＳ規格のＪＩＳＢ１８０１、ＪＩＳＢ１８０２に夫々規定されている。
【０００３】
前記スプロケットにおいては、素材の使用量を少なくしてその製作コストを安価にするためや、自動二輪車等においては、車体重量の軽減や、加速時における応答性などの改善のため、所定の配列で複数の軽減孔を形成し、スプロケットの重量を軽減したものも実用化されている。また、自動二輪車の後輪側に設けられるスプロケットは、外部に露出させることも多く、軽減孔の形状により自動二輪車の外観、意匠が大きく左右されるので、軽減孔の形状やサイズに関しても多数の提案がなされている。
【０００４】
また、自動二輪車用のスプロケットとして、更なる軽量化を図るため、スプロケットを構成するスプロケット金属板の厚さが、スプロケットに噛み合うチェーンの平行な内プレートの間隔巾よりも薄く、かつスプロケット金属板の外周部が周方向に沿って表裏に交互に突出する波型形状とされ、スプロケット歯が該波型形状の波の頂部の外端部に形成され、該スプロケット歯がチェーンに適正に噛み合うように、スプロケット歯における波型形状の厚さがチェーンの平行な内プレートの間隔巾に整合するように構成され、スプロケット金属板の板厚が従来のスプロケットの１／２に設定された、チェーンに対してガタなく円滑に噛合する波形スプロケットも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１０８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載のスプロケットでは、スプロケットの回転中心からスプロケット歯の歯底までの半径（以下、歯底半径という。）が、スプロケットの周方向部位によって変動するという問題がある。具体的には、波形部のプレス成形により、軽減孔を形成した部分としない部分とで歯底半径に相違が生じるという問題があり、このようなスプロケットを用いると、該スプロケットに張設したチェーンに対して繰り返し荷重が作用して、チェーンの耐久性が低下したり、チェーンがスプロケットから外れ易くなったりするという問題があった。特に、小さな直径のスプロケットでは、軽量化のためスプロケットの外周近くまで模様孔を形成する必要があることから、プレス成形時における歯底半径の変動幅が大きくなって、チェーンの耐久性の低下やチェーンの外れなどの問題が一層顕著にあらわれるという問題があった。
【０００７】
また、スプロケットにおけるローラチェーンのローラとの噛合面が、波形部のプレス成形により捩じれて、該噛合面がスプロケットの回転中心に対して傾斜した状態となり、チェーンとスプロケットとの噛合部分が線接触状態乃至点接触状態になって、スプロケットにおけるローラとの噛合面や、ローラの外周面に偏磨耗が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成で歯底半径の変動を抑制でき、しかもスプロケットにおけるチェーンのローラとの噛合面が、スプロケットの回転中心線と平行な円弧面になるように調整して、スプロケットやローラの偏磨耗を防止し得る波形スプロケットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る波形スプロケットの製造方法は、円板状の素材金属板の外周部にスプロケット歯を形成する歯成形工程と、スプロケット歯を形成した素材金属板の外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を、該波形部の波の頂部の外端部にスプロケット歯が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形するものである。
【００１０】
この波形スプロケットの製造方法では、スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部をプレス成形するので、該挟持部分よりも内周側と外周側との間における金属材料の移動を抑制乃至防止することができる。このため、軽減孔を形成した周方向位置における歯底半径が短くなるという不具合を防止して、軽減孔を形成した場合でも、歯底半径を全周にわたって一様に設定でき、歯底半径の変動によるチェーンの耐久性低下やチェーンの外れを防止することができる。しかも、挟持しながらプレス成形することで、チェーンのローラに対するスプロケットの噛合面の捩じれを防止して、該噛合面がスプロケットの回転中心線と平行になるように調整でき、ローラやスプロケットの偏磨耗を防止できる。
【００１１】
ここで、前記歯成形工程或いはそれよりも前工程において素材金属板に軽減孔を形成し、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部であって、前記軽減孔よりも外周側を挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい実施の形態である。このように軽減孔よりも外周側を挟持しながら波形部をプレス成形すると、軽減孔を形成することによる悪影響で、歯底半径が変動するという問題を確実に抑制乃至防止できる。
【００１２】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい実施の形態である。歯底半径の変動が大きな歯底に対応する箇所のみを挟持しながら、波形部をプレス成形することもできるが、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形すると、軽減孔の形成位置等を考慮することなく歯底半径の変動を少なくできるので好ましい。
【００１３】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を個別に挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい。各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を、全周或いは複数のスプロケット歯に対応する範囲にわたって連続的に挟持しながらプレス成形することも可能であるが、各スプロケット歯に対応する位置を個別に挟持すると、金属板やプレス装置の誤差による挟持力の変動を抑制して、一様な荷重でバランスよく素材金属板を挟持することができる。
【００１４】
前記歯成形工程において、プレス成形にてスプロケット歯を形成することもできる。スプロケット歯は、ホブ盤などにより機械加工することもできるが、プレス成形による打ち抜き加工で成形すると、波形スプロケットの製作コストを安くできるので好ましい。
【００１５】
前記円板状の素材金属板の厚さを波形部の厚さの４／５〜１／１０に設定することができる。このように構成することで、波形スプロケットの重量を軽減しつつ、スプロケットとして十分な強度剛性を確保できる。尚、波形部の厚さとは、素材金属板の外周部を周方向に沿って表裏に交互に突出させた波形部における、表面側の波の頂部と、裏面側の波の頂部間における、スプロケットの厚さ方向（軸方向）の間隔を意味する。
【００１６】
前記スプロケット歯の少なくとも１つを波形部の波の途中部の外端部に形成することもできる。前記波形部における波のピッチを同一ピッチに設定して、スプロケットの外観、意匠性を向上することができることから、スプロケットの歯数は偶数に設定することが好ましいが、波形部における少なくとも１つの波のピッチを他の波のピッチと異なるピッチに設定し、スプロケット歯の少なくとも１つを、波形部の波の途中部の外端部に形成して、スプロケットの歯数を奇数に設定することもできる。具体的には、波形部における少なくとも１つの波のピッチを他の波のピッチの２倍に設定し、この波に関しては波の途中部の外端部にスプロケット歯を形成することで、奇数歯のスプロケットを構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る波形スプロケットの製造方法によれば、スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部をプレス成形するので、該挟持部分よりも内周側と外周側との間における金属材料の移動を抑制乃至防止することができる。このため、軽減孔を形成した周方向位置における歯底半径が短くなるという不具合を防止して、軽減孔を形成した場合でも、歯底半径を全周にわたって一様に設定でき、歯底半径の変動によるチェーンの耐久性低下やチェーンの外れを防止することができる。しかも、挟持しながらプレス成形することで、チェーンのローラに対するスプロケットの噛合面の捩じれを防止して、該噛合面がスプロケットの回転中心線と平行になるように調整でき、ローラやスプロケットの偏磨耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】波形スプロケットの正面図
【図２】図１のII-II線断面図
【図３】波形スプロケットの外周部の要部を展開させた状態での平面図
【図４】図１のIV矢視図
【図５】チェーンを係合させた状態での図３相当図
【図６】他の構成の波形スプロケットの正面図
【図７】同波形スプロケットの外周部要部を展開させた状態での平面図
【図８】図６のVIII-VIII線断面図
【図９】波形スプロケット及びそれを成形する金型の図１のII-II線位置での断面図
【図１０】波形スプロケット及びそれを成形する金型の図１のX-X線位置での断面図
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は波形スプロケットの製造方法の説明図
【図１２】実施例１の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１３】実施例２の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１４】実施例３の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１５】従来例の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１６】（ａ）はデジタルノギスを用いた場合における歯底間直径の測定方法の説明図、（ｂ）はマイクロメータを用いた場合における歯底間直径の測定方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、波形スプロケットの構成について説明すると、図１〜図５に示すように、この波形スプロケット１は自動二輪車用のスプロケットであり、図示外の自動二輪車の後輪のホイールハブに固定されて、自動二輪車のエンジンからの出力を、エンジンの出力軸に固定した図示外の駆動スプロケットと、該駆動スプロケットと波形スプロケット１間に張設したチェーン１０を介して後輪に伝達するためのものである。ただし、この波形スプロケット１は、板厚を薄くして大幅な軽量化が可能なことから自動二輪車に好適であるが、自動二輪車以外の産業機械の巻掛伝動装置のスプロケットに適用することもできる。
【００２０】
チェーン１０は、図２、図５に示すように、内外に平行配置した１対の内プレート１１及び１対の外プレート１２と、両内プレート１１の両端部間に配置したローラ１３と、ローラ１３を挿通して内プレート１１と外プレート１２とを回動自在に連結するリンクピン１４とを備え、内プレート１１と外プレート１２とをリンクピン１４で無端ループ状に交互に連結した周知の構成のものである。
【００２１】
波形スプロケット１は、円板状に打ち抜いた素材金属板を用いて製作され、波形スプロケット１の外周部には周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２が形成され、波形部２の波の頂部２ａの外端部にはスプロケット歯３が形成されている。波形スプロケット１の中央部には芯孔４が形成され、波形スプロケット１の外周縁と芯孔４間において波形スプロケット１の中央部側には裏面側へ突出する頂部２ａと略同じ高さだけ裏面側へ突出する方形状の４つの取付部５が形成され、取付部５の中央部にはホイールへの取付用ボルトが挿通する取付孔６が形成されている。隣接する取付部５間には半径方向外周側を頂部２ａとし中央部側を底面とした三角形状の４つの主軽減孔７ａと、各主軽減孔７ａの周方向両側に形成した計８個の副軽減孔７ｂとが形成され、主軽減孔７ａと副軽減孔７ｂとを形成することで波形スプロケット１の重量が軽減されるように構成されている。ただし、取付部５の形状や個数は、ホイールの構成に応じて適宜に設定することができ、また軽減孔７ａ、７ｂの形状や個数も任意に設定可能である。なお、取付部５を裏面側へ突出させないで、素材金属板の中央部を平坦に構成し、取付部５と軽減孔７ａ、７ｂとを同一平面内に配置させることもできる。
【００２２】
波形スプロケット１を構成する素材金属板としては、ステンレス鋼板または炭素鋼板を用いることができる。特に、ステンレス鋼板は、強度、剛性に優れ、しかも変態点温度以上に加熱した後、１０℃／分以上で５０℃／分以下の緩やかな冷却速度、例えば常温にて緩やかに冷却することにより焼入れ処理を施すことができ、炭素鋼板のように変態点以上に加熱後、急冷する必要がないので、波形スプロケット１の歪や反りを少なくすることができるので好ましい。ステンレス金属板の加熱は、高周波加熱コイルなどの一般的な手法により行なうことができる。焼入れは、スプロケット歯３のみに施すこともできるし、波形スプロケット１全体に施すこともできる。
【００２３】
図２〜図５に示すように、素材金属板の厚さＴ１は、波形スプロケット１に噛み合うチェーン１０の平行な内プレート１１の間隔巾Ｔ２よりも薄く設定されている。具体的には、素材金属板の厚さＴ１は、内プレート１１の間隔巾Ｔ２の４／５を超えると重量軽減のメリットが十分に得られず、１／１０未満では強度が十分に確保できないので、４／５〜１／１０、好ましくは４／５〜１／５に設定されている。図１〜図５に示す波形スプロケット１では、素材金属板の厚さＴ１を内プレート１１の間隔巾Ｔ２の約１／２に設定したものを開示している。素材金属板の厚さＴ１は、全体にわたって一様な板厚に設定することが、製作コストを低減する上で好ましいが、例えばスプロケット歯３の板厚のみが他の部分よりも厚肉になるように構成したものを用いることも可能である。
【００２４】
波形スプロケット１の外周端にはスプロケット歯３が形成されている。スプロケット歯３の加工は、ホブ盤等を用いた機械加工により別途に行うことも可能であるが、プレスによる打ち抜き加工により成形することも可能で、例えば軽減孔７ａ、７ｂを形成するための金型２０Ｕ、２０Ｌにより、軽減孔７ａ、７ｂとともにプレス成形することもできる。また、波形スプロケット１の表裏に交互に突出する波形部２の成形も、軽減孔７ａ、７ｂやスプロケット歯３とともに同時にプレス成形することもできる。
【００２５】
波形スプロケット１の外周部にはスプロケット歯３に対応する位置において表裏に交互に突出する波型形状とされた波形部２がプレス成形により形成されている。波形部２には、各波の頂部２ａと、頂部２ａから隣接する頂部２ａに至る傾斜部２ｂとが周方向に交互に形成され、波形部２の頂部２ａの外周端にスプロケット歯３の歯先３ａが配置され、波形部２の傾斜部２ｂの周方向の途中部の外周端に歯底３ｂが配置されている。スプロケット歯３の先端部の頂面側にはスプロケット歯３の先端部をプレス成形により湾曲させてなるガイド面３ｃが形成され、このガイド面３ｃによりチェーン１０に対してスプロケット歯３が円滑に噛合できるように構成されている。ただし、このガイド面３ｃは切削により形成することも可能である。
【００２６】
スプロケット歯３の歯数は、図１に示す波形スプロケット１では３６枚に設定したが、エンジン出力等に応じて任意の枚数に設定できる。ただし、奇数枚に設定する場合には、図６〜図８に示す波形スプロケット１Ａのように、隣接する少なくとも１組の波の頂部２ａ間の傾斜部２ＡｂのピッチＰ２を、他の波の頂部２ａ間の傾斜部２ｂのピッチＰ１の２倍に設定して、傾斜部２Ａｂの周方向の途中部の外周端部にスプロケット歯３Ａを形成することになる。このようなスプロケット歯３Ａを奇数枚設けることで、歯数が奇数の波形スプロケットを製作できるが、スプロケット歯３Ａを偶数枚設けて、歯数が偶数の波形スプロケットを製作することも可能である。
【００２７】
スプロケット歯３は、チェーン１０に適正に噛み合うように、スプロケット歯３における波形部２の厚さ（隣接するスプロケット歯３間の最大厚さ）Ｔ３が、チェーン１０の平行な内プレート１１の間隔巾Ｔ２よりもやや薄くなって、チェーン１０との噛合時に適正なクリアランスが確保されるように整合されている。波形部２の形成範囲は、少なくとも外周部にスプロケット歯３を形成可能な範囲であれば任意の範囲に設定できる。
【００２８】
スプロケット歯３の各頂部２ａの凹面側には、半径方向に細長い長方形状の波付プレス痕８ａが形成され、波形スプロケット１の取付部５の外周縁には波形スプロケット１と同心円状の押圧痕８ｂが形成され、押圧痕８ｂの外周側には、波付プレス痕８ａの周方向位置に対応させて、半径方向に細長い長方形状の変形防止痕８ｃが形成されている。波付プレス痕８ａと押圧痕８ｂと変形防止痕８ｃとは、素材金属板に対して、波形部２及び取付部５を同時にプレス成形するときに用いる金型２０Ｕ、２０Ｌにより成形されるものである。
【００２９】
ここで波形スプロケット１に波形部２及び取付部５をプレス成形する金型２０Ｕ、２０Ｌについて説明すると、図９、図１０に示すように、取付部５を成形するため、上側の金型２０Ｕには、取付部５に対応させて上部成形部２１が下方へ突出状に形成されるとともに、隣接する取付部５の外周部間を下側へ押圧する上部押え部２２が下方へ突出状に形成され、下側の金型２０Ｌには、取付部５間を上側へ押圧する下部成形部２３が形成されるとともに、取付部５の外周部を上側へ押圧する下部押え部２４が上方へ突出状に形成されている。押圧痕８ｂは、上部押え部２２と下部押え部２４とにより波形スプロケット１の表裏に交互に形成される。
【００３０】
スプロケット歯３を成形するため、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌには、波付突部２５がスプロケット歯３に対応させて交互に設けられ、スプロケット歯３に対応する位置において、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌの波付突部２５により素材金属板の外周部が下側と上側とに交互に押圧されることにより、スプロケット歯３に対応させて上側と下側とに交互に突出する波形部２が成形されるように構成されている。波付プレス痕８ａは、上下の波付突部２５により、スプロケット歯３の各頂部２ａの凹面側に形成される。
【００３１】
スプロケット歯３を形成することによる、歯底半径の変動や、チェーン１０のローラ１３に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれなどを防止するため、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌには、スプロケット歯３の歯先３ａと波形スプロケット１の回転中心とを結ぶ半径方向の線分Ｌ上において、押圧痕８ｂから半径方向の外方側へ延びる変形防止突部２６が対面状に突出形成され、波形部２のプレス成形の途中部において上下の変形防止突部２６間で素材金属板を挟持することで、素材金属板３０Ａの中央部側から外周部側への肉の移動を防止するように構成されている。この変形防止突部２６により波形スプロケット１の表裏面にスプロケット歯３に対応させて変形防止痕８ｃが形成される。この変形防止突部２６は、スプロケット歯３の歯先３ａと波形スプロケット１の回転中心とを結ぶ半径方向の線分Ｌ上であれば任意の位置に設けることが可能であるが、後述のように、波形部２を形成することによる、歯底半径の変動や噛合面９の捩じれは、軽減孔７ａ、７ｂに対応する周方向位置において大きくなるので、変形防止痕８ｃは軽減孔７ａ、７ｂよりも外周側において軽減孔７ａ、７ｂに接近させて形成することが好ましい。ただし、小型な波形スプロケット１においては、図１に示すように、少なくとも外周端部が軽減孔７ａ、７ｂよりも外周側に配置されるように、押圧痕８ｂの外周側において押圧痕８ｂに接近させて形成することができる。
【００３２】
変形防止突部２６の形状は、長方形や正方形、円形や小判型など任意の形状に形成することができる。また、変形防止突部２６の周方向の長さは、短すぎると歯底半径の変動や噛合面９の捩じれを効果的に防止できないので、少なくとも歯先３ａの周方向長さよりも大きく設定することが好ましい。また、変形防止突部２６は、スプロケット歯３に対応させて個々に設けることが好ましいが、周方向に連続的に形成することも可能である。また、波形部２を成形する金型２０Ｕ、２０Ｌに対して変形防止突部２６を出没可能に設けたり、金型２０Ｕ、２０Ｌを、波形部２を成形する成形部とそれ以外とに分割構成したりするなどして、変形防止突部２６で素材金属板３０Ａを挟持してから、波形部２を成形できるように構成することもできる。
【００３３】
次に、前記波形スプロケット１の製造方法について説明する。
先ず、外径打抜工程において、波形スプロケット１の板厚と同じ板厚の金属板を打ち抜いて、図１１（ａ）に示すような波形スプロケット１と同じ直径の平坦な円板状の素材金属板３０Ａを製作する。
【００３４】
次に、孔打抜工程において、平坦な素材金属板３０Ａに対して芯孔４と取付孔６と軽減孔７ａ、７ｂを打ち抜いて、図１１（ｂ）に示すような素材金属板３０Ｂを製作する。
【００３５】
次に、歯成形工程において、素材金属板３０Ｂの外周部に、ホブ盤により、スプロケット歯３を形成して、図１１（ｃ）に示すような素材金属板３０Ｃを製作する。ただし、プレスによる打ち抜き加工によりスプロケット歯３を成形することも可能であるし、前記孔打抜工程において、軽減孔７ａ、７ｂなどとともにスプロケット歯３を打ち抜きによりプレス成形することもできる。
【００３６】
次に、外周波付工程において、前述の金型２０Ｕ、２０Ｌを用いて、スプロケット歯３を成形した平坦な素材金属板３０Ｃに対して、スプロケット歯３の周方向中央部が頂部２ａとなるように、素材金属板３０Ｃの外周部に周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２を、該波形部２の波の頂部２ａの外端部にスプロケット歯３が配置されるようにプレス成形するとともに、取付部５を裏面側へ突出成形して、図１１（ｄ）に示すような素材金属板３０Ｄを製作する。このとき、変形防止突部２６により素材金属板３０Ｃを挟持して、波形部２を成形することによる歯底半径の変動や噛合面９の捩じれを防止することになる。変形防止突部２６による素材金属板３０Ｃの挟持は、波形部２の成形当初から行うことが好ましいが、金型２０Ｕ、２０Ｌの構造を簡素にするため、成形途中から行うことになる。
【００３７】
次に、焼入れ工程において、素材金属板３０Ｄが炭素鋼板からなる場合には、いわゆる高周波加熱装置を用いて、スプロケット歯３の温度を変態点温度以上に加熱した後、水噴き付けなどにより、急冷し、焼入れ処理を施し、また素材金属板３０Ｄがステンレス鋼板からなる場合には、１０℃／分以上で５０℃／分以下の緩やかな冷却速度、例えば常温にて緩やかに冷却することにより焼入れ処理を施して、波形スプロケット１を得ることになる。ただし、焼入れは、スプロケット歯３のみに施すこともできるし、波形スプロケット１全体に施すこともできる。
【００３８】
次に、前記製造方法にて製作した波形スプロケットの評価試験について説明する。
実施例として、ＪＩＳ Ｓ２０ＣＭの炭素鋼板を用いて、前述の手順で直径が１５０ｍｍで、スプロケット歯の枚数が３６枚の波形スプロケット１を製作した。また、比較例として、金型２０Ｕ、２０Ｌに代えて、変形防止突部２６を省略した金型を用いて波形部２を成形した以外は、実施例と同一成形方法で波形スプロケットを製作した。
【００３９】
そして、波形スプロケット１の中心を挟んで両側の歯底３ｂ間の距離（以下、単に歯底間直径という）Ｄを、デジタルノギス（株式会社ミツトヨ製のCD-20C）とマイクロメータ（株式会社ミツトヨ製のOM-150（特注品））を用いて、各歯底３ｂについてそれぞれ測定するとともに、チェーン１０のローラ１３に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれを評価する数値として、デジタルノギスで測定した歯底間直径Ｄと、マイクロメータで測定した歯底間直径Ｄの差を求めた。その結果を表１〜表３と図１２〜図１５に示す。なお、図１６に示すように、デジタルノギスでは平行配置された測定子Ｎａ間の距離Ｄ１を測定できることから、歯底間直径Ｄの最大値を測定することができ、またマイクロメータでは、対面配置された尖鋭な１対の測定子Ｍａにより、波形スプロケット１の厚さ方向の途中部間の距離Ｄ２を測定することで、歯底間直径Ｄの中間値を測定できる。このため、双方の距離Ｄ１、Ｄ２の差が零に近い程、噛合面９に捩じれが少ないことが分かる。また、図１２〜図１５においてグラフの外周に記載した「１」〜「３６」は、図１に示す波形スプロケット１の歯底３ｂに対応させて記載したもので、「１」は図１の矢印Ａで示す歯底３ｂに対応する位置を示すものとする。また、図１２〜図１５では、測定した各歯底３ｂの歯底間直径Ｄの壱の位以下の数値のみを半径方向に表わした。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１及び図１２〜図１５から、変形防止突部２６を設けた金型２０Ｕ、２０Ｌで波形部２をプレス成形した実施例１〜３では、変形防止突部２６を設けない金型で波形部２をプレス成形した従来例と比較して、歯底間直径Ｄの変動、特に軽減孔７ａに対応する周方向位置と、軽減孔７ａ間に対応する周方向位置とにおける歯底間直径Ｄの変動が、大幅に少なくなっていることが分かる。そして、このように実施例１〜３の波形スプロケット１では歯底間直径Ｄの変動が少なくなるので、チェーン１０に対して繰り返し荷重が作用することを防止して、チェーン１０の耐久性を向上できるとともに、波形スプロケット１からチェーン１０が外れるという不具合を防止できることが分かる。
【００４２】
また、デジタルノギスで測定した歯底間直径Ｄ１と、マイクロメータで測定した歯底間直径Ｄ２の差が、実施例１〜３の波形スプロケット１では、従来例の波形スプロケットと比較して大幅に小さくなっており、変形防止突部２６を設けることで、チェーン１０に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれが少なくなり、噛合面９が波形スプロケット１の中心線と略平行に形成されることが分かる。そして、このように波形スプロケット１の噛合面９の捩じれが少ないので、波形スプロケット１の噛合面９やそれに噛合するチェーン１０のローラ１３の偏磨耗を防止でき、波形スプロケット１やチェーン１０の耐久性を向上できることが分かる。
【００４３】
尚、本実施の形態では、自動二輪車のスプロケットに本発明を適用した場合について説明した、自転車や電動アシスト自転車、ゴーカート、小型自動車など、自動二輪車以外の各種乗り物や、産業機械に対してもスプロケットを備えたものであれば、本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 波形スプロケット ２ 波形部
２ａ 頂部 ２ｂ 傾斜部
３ スプロケット歯 ３ａ 歯先
３ｂ 歯底 ３ｃ ガイド面
４ 芯孔 ５ 取付部
６ 取付孔 ７ａ 主軽減孔
７ｂ 副軽減孔 ８ａ 波付プレス痕
８ｂ 押圧痕 ８ｃ 変形防止痕
９ 噛合面
１Ａ 波形スプロケット ２Ａｂ 傾斜部
３Ａ スプロケット歯
１０ チェーン １１ 内プレート
１２ 外プレート １３ ローラ
１４ リンクピン
２０Ｌ 金型 ２０Ｕ 金型
２１ 上部成形部 ２２ 上部押え部
２３ 下部成形部 ２４ 下部押え部
２５ 波付突部 ２６ 変形防止突部
３０Ａ 素材金属板 ３０Ｂ 素材金属板
３０Ｃ 素材金属板 ３０Ｄ 素材金属板
Ｍａ 測定子 Ｎａ 測定子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻掛伝動装置のスプロケットの製造方法に関し、特に周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を外周部に形成した波形スプロケットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動二輪車や自転車或いは種々の産業機械の動力伝達系において、チェーンとスプロケットとを用いた巻掛伝動装置が広く採用されている。また、チェーン及びスプロケットの形状やサイズに関しては、ＪＩＳ規格のＪＩＳＢ１８０１、ＪＩＳＢ１８０２に夫々規定されている。
【０００３】
前記スプロケットにおいては、素材の使用量を少なくしてその製作コストを安価にするためや、自動二輪車等においては、車体重量の軽減や、加速時における応答性などの改善のため、所定の配列で複数の軽減孔を形成し、スプロケットの重量を軽減したものも実用化されている。また、自動二輪車の後輪側に設けられるスプロケットは、外部に露出させることも多く、軽減孔の形状により自動二輪車の外観、意匠が大きく左右されるので、軽減孔の形状やサイズに関しても多数の提案がなされている。
【０００４】
また、自動二輪車用のスプロケットとして、更なる軽量化を図るため、スプロケットを構成するスプロケット金属板の厚さが、スプロケットに噛み合うチェーンの平行な内プレートの間隔巾よりも薄く、かつスプロケット金属板の外周部が周方向に沿って表裏に交互に突出する波型形状とされ、スプロケット歯が該波型形状の波の頂部の外端部に形成され、該スプロケット歯がチェーンに適正に噛み合うように、スプロケット歯における波型形状の厚さがチェーンの平行な内プレートの間隔巾に整合するように構成され、スプロケット金属板の板厚が従来のスプロケットの１／２に設定された、チェーンに対してガタなく円滑に噛合する波形スプロケットも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１０８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１記載のスプロケットでは、スプロケットの回転中心からスプロケット歯の歯底までの半径（以下、歯底半径という。）が、スプロケットの周方向部位によって変動するという問題がある。具体的には、波形部のプレス成形により、軽減孔を形成した部分としない部分とで歯底半径に相違が生じるという問題があり、このようなスプロケットを用いると、該スプロケットに張設したチェーンに対して繰り返し荷重が作用して、チェーンの耐久性が低下したり、チェーンがスプロケットから外れ易くなったりするという問題があった。特に、小さな直径のスプロケットでは、軽量化のためスプロケットの外周近くまで模様孔を形成する必要があることから、プレス成形時における歯底半径の変動幅が大きくなって、チェーンの耐久性の低下やチェーンの外れなどの問題が一層顕著にあらわれるという問題があった。
【０００７】
また、スプロケットにおけるローラチェーンのローラとの噛合面が、波形部のプレス成形により捩じれて、該噛合面がスプロケットの回転中心に対して傾斜した状態となり、チェーンとスプロケットとの噛合部分が線接触状態乃至点接触状態になって、スプロケットにおけるローラとの噛合面や、ローラの外周面に偏磨耗が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成で歯底半径の変動を抑制でき、しかもスプロケットにおけるチェーンのローラとの噛合面が、スプロケットの回転中心線と平行な円弧面になるように調整して、スプロケットやローラの偏磨耗を防止し得る波形スプロケットの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る波形スプロケットの製造方法は、円板状の素材金属板の外周部にスプロケット歯を形成する歯成形工程と、スプロケット歯を形成した素材金属板の外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を、該波形部の波の頂部の外端部にスプロケット歯が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形するものである。
【００１０】
この波形スプロケットの製造方法では、スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部をプレス成形するので、該挟持部分よりも内周側と外周側との間における金属材料の移動を抑制乃至防止することができる。このため、軽減孔を形成した周方向位置における歯底半径が短くなるという不具合を防止して、軽減孔を形成した場合でも、歯底半径を全周にわたって一様に設定でき、歯底半径の変動によるチェーンの耐久性低下やチェーンの外れを防止することができる。しかも、挟持しながらプレス成形することで、チェーンのローラに対するスプロケットの噛合面の捩じれを防止して、該噛合面がスプロケットの回転中心線と平行になるように調整でき、ローラやスプロケットの偏磨耗を防止できる。
【００１１】
ここで、前記歯成形工程或いはそれよりも前工程において素材金属板に軽減孔を形成し、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部であって、前記軽減孔よりも外周側を挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい実施の形態である。このように軽減孔よりも外周側を挟持しながら波形部をプレス成形すると、軽減孔を形成することによる悪影響で、歯底半径が変動するという問題を確実に抑制乃至防止できる。
【００１２】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい実施の形態である。歯底半径の変動が大きな歯底に対応する箇所のみを挟持しながら、波形部をプレス成形することもできるが、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形すると、軽減孔の形成位置等を考慮することなく歯底半径の変動を少なくできるので好ましい。
【００１３】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を個別に挟持しながら、前記波形部をプレス成形することも好ましい。各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を、全周或いは複数のスプロケット歯に対応する範囲にわたって連続的に挟持しながらプレス成形することも可能であるが、各スプロケット歯に対応する位置を個別に挟持すると、金属板やプレス装置の誤差による挟持力の変動を抑制して、一様な荷重でバランスよく素材金属板を挟持することができる。
【００１４】
前記歯成形工程において、プレス成形にてスプロケット歯を形成することもできる。スプロケット歯は、ホブ盤などにより機械加工することもできるが、プレス成形による打ち抜き加工で成形すると、波形スプロケットの製作コストを安くできるので好ましい。
【００１５】
前記円板状の素材金属板の厚さを波形部の厚さの４／５〜１／１０に設定することができる。このように構成することで、波形スプロケットの重量を軽減しつつ、スプロケットとして十分な強度剛性を確保できる。尚、波形部の厚さとは、素材金属板の外周部を周方向に沿って表裏に交互に突出させた波形部における、表面側の波の頂部と、裏面側の波の頂部間における、スプロケットの厚さ方向（軸方向）の間隔を意味する。
【００１６】
前記スプロケット歯の少なくとも１つを波形部の波の途中部の外端部に形成することもできる。前記波形部における波のピッチを同一ピッチに設定して、スプロケットの外観、意匠性を向上することができることから、スプロケットの歯数は偶数に設定することが好ましいが、波形部における少なくとも１つの波のピッチを他の波のピッチと異なるピッチに設定し、スプロケット歯の少なくとも１つを、波形部の波の途中部の外端部に形成して、スプロケットの歯数を奇数に設定することもできる。具体的には、波形部における少なくとも１つの波のピッチを他の波のピッチの２倍に設定し、この波に関しては波の途中部の外端部にスプロケット歯を形成することで、奇数歯のスプロケットを構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る波形スプロケットの製造方法によれば、スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、波形部をプレス成形するので、該挟持部分よりも内周側と外周側との間における金属材料の移動を抑制乃至防止することができる。このため、軽減孔を形成した周方向位置における歯底半径が短くなるという不具合を防止して、軽減孔を形成した場合でも、歯底半径を全周にわたって一様に設定でき、歯底半径の変動によるチェーンの耐久性低下やチェーンの外れを防止することができる。しかも、挟持しながらプレス成形することで、チェーンのローラに対するスプロケットの噛合面の捩じれを防止して、該噛合面がスプロケットの回転中心線と平行になるように調整でき、ローラやスプロケットの偏磨耗を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】波形スプロケットの正面図
【図２】図１のII-II線断面図
【図３】波形スプロケットの外周部の要部を展開させた状態での平面図
【図４】図１のIV矢視図
【図５】チェーンを係合させた状態での図３相当図
【図６】他の構成の波形スプロケットの正面図
【図７】同波形スプロケットの外周部要部を展開させた状態での平面図
【図８】図６のVIII-VIII線断面図
【図９】波形スプロケット及びそれを成形する金型の図１のII-II線位置での断面図
【図１０】波形スプロケット及びそれを成形する金型の図１のX-X線位置での断面図
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は波形スプロケットの製造方法の説明図
【図１２】実施例１の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１３】実施例２の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１４】実施例３の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１５】従来例の波形スプロケットの歯底間直径を示すグラフ
【図１６】（ａ）はデジタルノギスを用いた場合における歯底間直径の測定方法の説明図、（ｂ）はマイクロメータを用いた場合における歯底間直径の測定方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
先ず、波形スプロケットの構成について説明すると、図１〜図５に示すように、この波形スプロケット１は自動二輪車用のスプロケットであり、図示外の自動二輪車の後輪のホイールハブに固定されて、自動二輪車のエンジンからの出力を、エンジンの出力軸に固定した図示外の駆動スプロケットと、該駆動スプロケットと波形スプロケット１間に張設したチェーン１０を介して後輪に伝達するためのものである。ただし、この波形スプロケット１は、板厚を薄くして大幅な軽量化が可能なことから自動二輪車に好適であるが、自動二輪車以外の産業機械の巻掛伝動装置のスプロケットに適用することもできる。
【００２０】
チェーン１０は、図２、図５に示すように、内外に平行配置した１対の内プレート１１及び１対の外プレート１２と、両内プレート１１の両端部間に配置したローラ１３と、ローラ１３を挿通して内プレート１１と外プレート１２とを回動自在に連結するリンクピン１４とを備え、内プレート１１と外プレート１２とをリンクピン１４で無端ループ状に交互に連結した周知の構成のものである。
【００２１】
波形スプロケット１は、円板状に打ち抜いた素材金属板を用いて製作され、波形スプロケット１の外周部には周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２が形成され、波形部２の波の頂部２ａの外端部にはスプロケット歯３が形成されている。波形スプロケット１の中央部には芯孔４が形成され、波形スプロケット１の外周縁と芯孔４間において波形スプロケット１の中央部側には裏面側へ突出する頂部２ａと略同じ高さだけ裏面側へ突出する方形状の４つの取付部５が形成され、取付部５の中央部にはホイールへの取付用ボルトが挿通する取付孔６が形成されている。隣接する取付部５間には半径方向外周側を頂部２ａとし中央部側を底面とした三角形状の４つの主軽減孔７ａと、各主軽減孔７ａの周方向両側に形成した計８個の副軽減孔７ｂとが形成され、主軽減孔７ａと副軽減孔７ｂとを形成することで波形スプロケット１の重量が軽減されるように構成されている。ただし、取付部５の形状や個数は、ホイールの構成に応じて適宜に設定することができ、また軽減孔７ａ、７ｂの形状や個数も任意に設定可能である。なお、取付部５を裏面側へ突出させないで、素材金属板の中央部を平坦に構成し、取付部５と軽減孔７ａ、７ｂとを同一平面内に配置させることもできる。
【００２２】
波形スプロケット１を構成する素材金属板としては、ステンレス鋼板または炭素鋼板を用いることができる。特に、ステンレス鋼板は、強度、剛性に優れ、しかも変態点温度以上に加熱した後、１０℃／分以上で５０℃／分以下の緩やかな冷却速度、例えば常温にて緩やかに冷却することにより焼入れ処理を施すことができ、炭素鋼板のように変態点以上に加熱後、急冷する必要がないので、波形スプロケット１の歪や反りを少なくすることができるので好ましい。ステンレス金属板の加熱は、高周波加熱コイルなどの一般的な手法により行なうことができる。焼入れは、スプロケット歯３のみに施すこともできるし、波形スプロケット１全体に施すこともできる。
【００２３】
図２〜図５に示すように、素材金属板の厚さＴ１は、波形スプロケット１に噛み合うチェーン１０の平行な内プレート１１の間隔巾Ｔ２よりも薄く設定されている。具体的には、素材金属板の厚さＴ１は、内プレート１１の間隔巾Ｔ２の４／５を超えると重量軽減のメリットが十分に得られず、１／１０未満では強度が十分に確保できないので、４／５〜１／１０、好ましくは４／５〜１／５に設定されている。図１〜図５に示す波形スプロケット１では、素材金属板の厚さＴ１を内プレート１１の間隔巾Ｔ２の約１／２に設定したものを開示している。素材金属板の厚さＴ１は、全体にわたって一様な板厚に設定することが、製作コストを低減する上で好ましいが、例えばスプロケット歯３の板厚のみが他の部分よりも厚肉になるように構成したものを用いることも可能である。
【００２４】
波形スプロケット１の外周端にはスプロケット歯３が形成されている。スプロケット歯３の加工は、ホブ盤等を用いた機械加工により別途に行うことも可能であるが、プレスによる打ち抜き加工により成形することも可能で、例えば軽減孔７ａ、７ｂを形成するための金型２０Ｕ、２０Ｌにより、軽減孔７ａ、７ｂとともにプレス成形することもできる。また、波形スプロケット１の表裏に交互に突出する波形部２の成形も、軽減孔７ａ、７ｂやスプロケット歯３とともに同時にプレス成形することもできる。
【００２５】
波形スプロケット１の外周部にはスプロケット歯３に対応する位置において表裏に交互に突出する波型形状とされた波形部２がプレス成形により形成されている。波形部２には、各波の頂部２ａと、頂部２ａから隣接する頂部２ａに至る傾斜部２ｂとが周方向に交互に形成され、波形部２の頂部２ａの外周端にスプロケット歯３の歯先３ａが配置され、波形部２の傾斜部２ｂの周方向の途中部の外周端に歯底３ｂが配置されている。スプロケット歯３の先端部の頂面側にはスプロケット歯３の先端部をプレス成形により湾曲させてなるガイド面３ｃが形成され、このガイド面３ｃによりチェーン１０に対してスプロケット歯３が円滑に噛合できるように構成されている。ただし、このガイド面３ｃは切削により形成することも可能である。
【００２６】
スプロケット歯３の歯数は、図１に示す波形スプロケット１では３６枚に設定したが、エンジン出力等に応じて任意の枚数に設定できる。ただし、奇数枚に設定する場合には、図６〜図８に示す波形スプロケット１Ａのように、隣接する少なくとも１組の波の頂部２ａ間の傾斜部２ＡｂのピッチＰ２を、他の波の頂部２ａ間の傾斜部２ｂのピッチＰ１の２倍に設定して、傾斜部２Ａｂの周方向の途中部の外周端部にスプロケット歯３Ａを形成することになる。このようなスプロケット歯３Ａを奇数枚設けることで、歯数が奇数の波形スプロケットを製作できるが、スプロケット歯３Ａを偶数枚設けて、歯数が偶数の波形スプロケットを製作することも可能である。
【００２７】
スプロケット歯３は、チェーン１０に適正に噛み合うように、スプロケット歯３における波形部２の厚さ（隣接するスプロケット歯３間の最大厚さ）Ｔ３が、チェーン１０の平行な内プレート１１の間隔巾Ｔ２よりもやや薄くなって、チェーン１０との噛合時に適正なクリアランスが確保されるように整合されている。波形部２の形成範囲は、少なくとも外周部にスプロケット歯３を形成可能な範囲であれば任意の範囲に設定できる。
【００２８】
スプロケット歯３の各頂部２ａの凹面側には、半径方向に細長い長方形状の波付プレス痕８ａが形成され、波形スプロケット１の取付部５の外周縁には波形スプロケット１と同心円状の押圧痕８ｂが形成され、押圧痕８ｂの外周側には、波付プレス痕８ａの周方向位置に対応させて、半径方向に細長い長方形状の変形防止痕８ｃが形成されている。波付プレス痕８ａと押圧痕８ｂと変形防止痕８ｃとは、素材金属板に対して、波形部２及び取付部５を同時にプレス成形するときに用いる金型２０Ｕ、２０Ｌにより成形されるものである。
【００２９】
ここで波形スプロケット１に波形部２及び取付部５をプレス成形する金型２０Ｕ、２０Ｌについて説明すると、図９、図１０に示すように、取付部５を成形するため、上側の金型２０Ｕには、取付部５に対応させて上部成形部２１が下方へ突出状に形成されるとともに、隣接する取付部５の外周部間を下側へ押圧する上部押え部２２が下方へ突出状に形成され、下側の金型２０Ｌには、取付部５間を上側へ押圧する下部成形部２３が形成されるとともに、取付部５の外周部を上側へ押圧する下部押え部２４が上方へ突出状に形成されている。押圧痕８ｂは、上部押え部２２と下部押え部２４とにより波形スプロケット１の表裏に交互に形成される。
【００３０】
スプロケット歯３を成形するため、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌには、波付突部２５がスプロケット歯３に対応させて交互に設けられ、スプロケット歯３に対応する位置において、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌの波付突部２５により素材金属板の外周部が下側と上側とに交互に押圧されることにより、スプロケット歯３に対応させて上側と下側とに交互に突出する波形部２が成形されるように構成されている。波付プレス痕８ａは、上下の波付突部２５により、スプロケット歯３の各頂部２ａの凹面側に形成される。
【００３１】
スプロケット歯３を形成することによる、歯底半径の変動や、チェーン１０のローラ１３に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれなどを防止するため、上下の金型２０Ｕ、２０Ｌには、スプロケット歯３の歯先３ａと波形スプロケット１の回転中心とを結ぶ半径方向の線分Ｌ上において、押圧痕８ｂから半径方向の外方側へ延びる変形防止突部２６が対面状に突出形成され、波形部２のプレス成形の途中部において上下の変形防止突部２６間で素材金属板を挟持することで、素材金属板３０Ａの中央部側から外周部側への肉の移動を防止するように構成されている。この変形防止突部２６により波形スプロケット１の表裏面にスプロケット歯３に対応させて変形防止痕８ｃが形成される。この変形防止突部２６は、スプロケット歯３の歯先３ａと波形スプロケット１の回転中心とを結ぶ半径方向の線分Ｌ上であれば任意の位置に設けることが可能であるが、後述のように、波形部２を形成することによる、歯底半径の変動や噛合面９の捩じれは、軽減孔７ａ、７ｂに対応する周方向位置において大きくなるので、変形防止痕８ｃは軽減孔７ａ、７ｂよりも外周側において軽減孔７ａ、７ｂに接近させて形成することが好ましい。ただし、小型な波形スプロケット１においては、図１に示すように、少なくとも外周端部が軽減孔７ａ、７ｂよりも外周側に配置されるように、押圧痕８ｂの外周側において押圧痕８ｂに接近させて形成することができる。
【００３２】
変形防止突部２６の形状は、長方形や正方形、円形や小判型など任意の形状に形成することができる。また、変形防止突部２６の周方向の長さは、短すぎると歯底半径の変動や噛合面９の捩じれを効果的に防止できないので、少なくとも歯先３ａの周方向長さよりも大きく設定することが好ましい。また、変形防止突部２６は、スプロケット歯３に対応させて個々に設けることが好ましいが、周方向に連続的に形成することも可能である。また、波形部２を成形する金型２０Ｕ、２０Ｌに対して変形防止突部２６を出没可能に設けたり、金型２０Ｕ、２０Ｌを、波形部２を成形する成形部とそれ以外とに分割構成したりするなどして、変形防止突部２６で素材金属板３０Ａを挟持してから、波形部２を成形できるように構成することもできる。
【００３３】
次に、前記波形スプロケット１の製造方法について説明する。
先ず、外径打抜工程において、波形スプロケット１の板厚と同じ板厚の金属板を打ち抜いて、図１１（ａ）に示すような波形スプロケット１と同じ直径の平坦な円板状の素材金属板３０Ａを製作する。
【００３４】
次に、孔打抜工程において、平坦な素材金属板３０Ａに対して芯孔４と取付孔６と軽減孔７ａ、７ｂを打ち抜いて、図１１（ｂ）に示すような素材金属板３０Ｂを製作する。
【００３５】
次に、歯成形工程において、素材金属板３０Ｂの外周部に、ホブ盤により、スプロケット歯３を形成して、図１１（ｃ）に示すような素材金属板３０Ｃを製作する。ただし、プレスによる打ち抜き加工によりスプロケット歯３を成形することも可能であるし、前記孔打抜工程において、軽減孔７ａ、７ｂなどとともにスプロケット歯３を打ち抜きによりプレス成形することもできる。
【００３６】
次に、外周波付工程において、前述の金型２０Ｕ、２０Ｌを用いて、スプロケット歯３を成形した平坦な素材金属板３０Ｃに対して、スプロケット歯３の周方向中央部が頂部２ａとなるように、素材金属板３０Ｃの外周部に周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部２を、該波形部２の波の頂部２ａの外端部にスプロケット歯３が配置されるようにプレス成形するとともに、取付部５を裏面側へ突出成形して、図１１（ｄ）に示すような素材金属板３０Ｄを製作する。このとき、変形防止突部２６により素材金属板３０Ｃを挟持して、波形部２を成形することによる歯底半径の変動や噛合面９の捩じれを防止することになる。変形防止突部２６による素材金属板３０Ｃの挟持は、波形部２の成形当初から行うことが好ましいが、金型２０Ｕ、２０Ｌの構造を簡素にするため、成形途中から行うことになる。
【００３７】
次に、焼入れ工程において、素材金属板３０Ｄが炭素鋼板からなる場合には、いわゆる高周波加熱装置を用いて、スプロケット歯３の温度を変態点温度以上に加熱した後、水噴き付けなどにより、急冷し、焼入れ処理を施し、また素材金属板３０Ｄがステンレス鋼板からなる場合には、１０℃／分以上で５０℃／分以下の緩やかな冷却速度、例えば常温にて緩やかに冷却することにより焼入れ処理を施して、波形スプロケット１を得ることになる。ただし、焼入れは、スプロケット歯３のみに施すこともできるし、波形スプロケット１全体に施すこともできる。
【００３８】
次に、前記製造方法にて製作した波形スプロケットの評価試験について説明する。
実施例として、ＪＩＳ Ｓ２０ＣＭの炭素鋼板を用いて、前述の手順で直径が１５０ｍｍで、スプロケット歯の枚数が３６枚の波形スプロケット１を製作した。また、比較例として、金型２０Ｕ、２０Ｌに代えて、変形防止突部２６を省略した金型を用いて波形部２を成形した以外は、実施例と同一成形方法で波形スプロケットを製作した。
【００３９】
そして、波形スプロケット１の中心を挟んで両側の歯底３ｂ間の距離（以下、単に歯底間直径という）Ｄを、デジタルノギス（株式会社ミツトヨ製のCD-20C）とマイクロメータ（株式会社ミツトヨ製のOM-150（特注品））を用いて、各歯底３ｂについてそれぞれ測定するとともに、チェーン１０のローラ１３に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれを評価する数値として、デジタルノギスで測定した歯底間直径Ｄと、マイクロメータで測定した歯底間直径Ｄの差を求めた。その結果を表１〜表３と図１２〜図１５に示す。なお、図１６に示すように、デジタルノギスでは平行配置された測定子Ｎａ間の距離Ｄ１を測定できることから、歯底間直径Ｄの最大値を測定することができ、またマイクロメータでは、対面配置された尖鋭な１対の測定子Ｍａにより、波形スプロケット１の厚さ方向の途中部間の距離Ｄ２を測定することで、歯底間直径Ｄの中間値を測定できる。このため、双方の距離Ｄ１、Ｄ２の差が零に近い程、噛合面９に捩じれが少ないことが分かる。また、図１２〜図１５においてグラフの外周に記載した「１」〜「３６」は、図１に示す波形スプロケット１の歯底３ｂに対応させて記載したもので、「１」は図１の矢印Ａで示す歯底３ｂに対応する位置を示すものとする。また、図１２〜図１５では、測定した各歯底３ｂの歯底間直径Ｄの壱の位以下の数値のみを半径方向に表わした。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１及び図１２〜図１５から、変形防止突部２６を設けた金型２０Ｕ、２０Ｌで波形部２をプレス成形した実施例１〜３では、変形防止突部２６を設けない金型で波形部２をプレス成形した従来例と比較して、歯底間直径Ｄの変動、特に軽減孔７ａに対応する周方向位置と、軽減孔７ａ間に対応する周方向位置とにおける歯底間直径Ｄの変動が、大幅に少なくなっていることが分かる。そして、このように実施例１〜３の波形スプロケット１では歯底間直径Ｄの変動が少なくなるので、チェーン１０に対して繰り返し荷重が作用することを防止して、チェーン１０の耐久性を向上できるとともに、波形スプロケット１からチェーン１０が外れるという不具合を防止できることが分かる。
【００４２】
また、デジタルノギスで測定した歯底間直径Ｄ１と、マイクロメータで測定した歯底間直径Ｄ２の差が、実施例１〜３の波形スプロケット１では、従来例の波形スプロケットと比較して大幅に小さくなっており、変形防止突部２６を設けることで、チェーン１０に対する波形スプロケット１の噛合面９の捩じれが少なくなり、噛合面９が波形スプロケット１の中心線と略平行に形成されることが分かる。そして、このように波形スプロケット１の噛合面９の捩じれが少ないので、波形スプロケット１の噛合面９やそれに噛合するチェーン１０のローラ１３の偏磨耗を防止でき、波形スプロケット１やチェーン１０の耐久性を向上できることが分かる。
【００４３】
尚、本実施の形態では、自動二輪車のスプロケットに本発明を適用した場合について説明した、自転車や電動アシスト自転車、ゴーカート、小型自動車など、自動二輪車以外の各種乗り物や、産業機械に対してもスプロケットを備えたものであれば、本発明を同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 波形スプロケット ２ 波形部
２ａ 頂部 ２ｂ 傾斜部
３ スプロケット歯 ３ａ 歯先
３ｂ 歯底 ３ｃ ガイド面
４ 芯孔 ５ 取付部
６ 取付孔 ７ａ 主軽減孔
７ｂ 副軽減孔 ８ａ 波付プレス痕
８ｂ 押圧痕 ８ｃ 変形防止痕
９ 噛合面
１Ａ 波形スプロケット ２Ａｂ 傾斜部
３Ａ スプロケット歯
１０ チェーン １１ 内プレート
１２ 外プレート １３ ローラ
１４ リンクピン
２０Ｌ 金型 ２０Ｕ 金型
２１ 上部成形部 ２２ 上部押え部
２３ 下部成形部 ２４ 下部押え部
２５ 波付突部 ２６ 変形防止突部
３０Ａ 素材金属板 ３０Ｂ 素材金属板
３０Ｃ 素材金属板 ３０Ｄ 素材金属板
Ｍａ 測定子 Ｎａ 測定子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の素材金属板の外周部にスプロケット歯を形成する歯成形工程と、スプロケット歯を形成した素材金属板の外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を、該波形部の波の頂部の外端部にスプロケット歯が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する、
ことを特徴とする波形スプロケットの製造方法。
【請求項２】
前記歯成形工程或いはそれよりも前工程において素材金属板に軽減孔を形成し、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部であって、前記軽減孔よりも外周側を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項３】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１又は２記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項４】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を個別に挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１〜３のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項５】
前記歯成形工程において、プレス成形にてスプロケット歯を形成する請求項１〜４のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項６】
前記円板状の素材金属板の厚さを波形部の厚さの４／５〜１／１０に設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項７】
前記スプロケット歯の少なくとも１つを波形部の波の途中部の外端部に形成した請求項１〜６のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項１】
円板状の素材金属板の外周部にスプロケット歯を形成する歯成形工程と、スプロケット歯を形成した素材金属板の外周部に、周方向に沿って表裏に交互に突出する波形部を、該波形部の波の頂部の外端部にスプロケット歯が配置されるようにプレス成形する外周波付工程とを備え、
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する、
ことを特徴とする波形スプロケットの製造方法。
【請求項２】
前記歯成形工程或いはそれよりも前工程において素材金属板に軽減孔を形成し、前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部であって、前記軽減孔よりも外周側を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項３】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、全てのスプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１又は２記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項４】
前記外周波付工程において、前記波形部をプレス成形する際に、前記スプロケット歯を形成した素材金属板のうちの、各スプロケット歯の歯先と波形スプロケットの回転中心間の途中部を個別に挟持しながら、前記波形部をプレス成形する請求項１〜３のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項５】
前記歯成形工程において、プレス成形にてスプロケット歯を形成する請求項１〜４のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項６】
前記円板状の素材金属板の厚さを波形部の厚さの４／５〜１／１０に設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【請求項７】
前記スプロケット歯の少なくとも１つを波形部の波の途中部の外端部に形成した請求項１〜６のいずれか１項記載の波形スプロケットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１８５３４５（Ｐ２０１１−１８５３４５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０４３３（Ｐ２０１０−５０４３３）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０５０３２２５４）サンスター技研株式会社 (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０５０３２２５４）サンスター技研株式会社 (97)
【Ｆターム（参考）】
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