JP3805074B2

JP3805074B2 - フェーズドチェーン・スプロケットシステム

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Publication number: JP3805074B2
Application number: JP22718897A
Authority: JP
Inventors: フィリップ・ジェイ・モット; デビッド・シー・ホワイト; ティモシ・ジェイ・レッドバイナ; トーマス・ジェイ・ベッカー; ロジャー・ジー・ヤング・ジュニア
Original assignee: ボーグワーナー・インコーポレーテッド
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: US5980406A; EP0825360A3; DE69710538D1; EP0825360A2; JPH10115351A; DE69710538T2; EP0825360B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、動力伝達用チェーンに関し、さらに詳細には、チェーンがピッチ長さの一部分あるいはスプロケット歯の一部分だけ位相調整されあるいはオフセットされている動力伝達用チェーンシステムに関する。チェーンおよびスプロケットシステムの位相調整は、システムのノイズ特性を変更する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
発明の背景
１９９６年１月３１日に出願され、現在出願係属中の「フェーズドチェーンシステムのためのアイドラースプロケット組立体」という名称の米国特許出願第08/595,038号が参照されるべきである。当該特許出願の主題は本願発明に関連している。
【０００３】
動力伝達用チェーンは、自動車産業においてエンジンのタイミング駆動装置ばかりでなく自動車用トランスミッションシステムにも広く用いられている。一般に、エンジンタイミングシステムは、クランクシャフトに配置された少なくとも一つの駆動スプロケットと、カムシャフトに配置された少なくとも一つの従動スプロケットとを有している。クランクシャフトが回転すると、チェーンおよびスプロケットシステムを介してカムシャフトが回転する。
【０００４】
自動車用トランスミッションシステムにおいては、たとえばトルクコンバータとオートマチックトランスミッション入力側との間に動力伝達用チェーンが用いられている。動力伝達用チェーンはまた、四輪駆動車のトランスファケース内にも用いられている。
【０００５】
チェーン駆動装置にノイズはつきものである。噛合い開始時のチェーンおよびスプロケットの衝突によって生じる衝突音や、チェーンおよびスプロケットのコーダルアクションを含む種々の発生源によって、ノイズは発生する。
【０００６】
衝突音に関しては、その大きさはとりわけ、チェーンおよびスプロケット間の衝突速度と、ある特定の瞬間つまり時間増分においてスプロケットと接触するチェーンリンクの質量とにより影響を受ける。
【０００７】
チェーン駆動装置における噛合い衝突音は、一般に周期音である。というのは、衝突音は、チェーンがスプロケットと噛み合う周波数とほぼ同じ周波数で繰り返されるからである。周波数は、スプロケットの歯数と回転速度に関連している。したがって、チェーンとスプロケットの衝突により、不快な純音成分（pure sonic tones）を含む音が発生する。
【０００８】
コーダルアクションは、チェーンリンクがチェーンのフリースパン部分（スプロケット間のチェーン部分）からスプロケットに入り込むときに発生する。チェーンの噛合周波数でチェーンおよびスプロケットが噛み合うことにより、チェーンのフリースパン部分が、チェーンおよびスプロケットと同一平面内においてチェーン走行方向と垂直な方向に動く。このようなチェーンの振動はまた、チェーンの噛合周波数あるいはその導関数で不快な純音成分を含む音を生じさせる。
【０００９】
純音成分の不快な影響を最小にしようとすべく、チェーン駆動装置においてノイズレベルおよびピッチ周波数分布を低減させるための多くの努力がなされてきた。たとえば、引用することによって本明細書の中に含まれる米国特許第 5,427,580号は、コーダルアクション・ノイズスペクトルのみならず衝突ノイズスペクトルを変更するためのスプロケットの位相調整について開示している。本発明は、当該米国特許第 5,427,580号の中で教示された概念をスプロケットシステムに応用している。
【００１０】
本発明によるフェーズドチェーンシステムは、駆動軸あるいは従動軸に沿って二つのスプロケットを互いに位相調整することを含んでいる。スプロケットを位相調整することにより、与えられた時間増分の間にスプロケットと衝突するチェーンリンクの歯数（すなわちチェーンの質量）を減少させることができる。
【００１１】
同様に、スプロケットを位相調整することにより、チェーンおよびスプロケットのコーダルアクションや屈曲運動、さらにはその結果生じる衝突ノイズやコーダルアクションノイズを変更しあるいは位相調整することができる。
【００１２】
チェーン駆動装置は、従来より、スプロケットの位相調整を提供してきた。しかしながら、これらのチェーン駆動装置においては、二つのスプロケットが単一のハブで機械加工されている。このようなシステムは、単一のハブで二つのスプロケットを機械加工するための複雑な製造工程を要求される。
【００１３】
その他の従来のフェーズドシステムは、位相調整位置またはオフセット位置にスプロケットを保持するために、互いにボルト締結されたあるいはリベット締結された一対のスプロケットを使用している。このようなシステムは、二つのスプロケットをオフセット位置に配置する工程と、その位置で二つのスプロケットをボルト締結あるいはリベット締結する工程とが必要になる。
【００１４】
これに対して、本発明の好ましい実施態様においては、分離されてはいるが同一の部材から構成された一つのスプロケット組立体を用いている。スプロケットの各々は、中心軸上の対応するスプラインまたはキー溝に係合するスプラインやキー溝のような突出部あるいは溝を有している。各スプロケットは、中心軸上において外側スプロケット歯の配置を異ならせることになる少なくとも二つの向きに組み立てられる。
【００１５】
一方のスプロケットを一方の向きに配置し、他方のスプロケットを他方の向きに配置することにより、位相調整されあるいはオフセットされた関係が達成できる。本発明のスプロケット組立体は、スプロケットおよび組立体の製造において利点をもたらす。
【００１６】
このように本発明の目的は、製造および組立てを容易に行うことができるフェーズドチェーン・スプロケット組立体を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、外周に複数の外側スプラインを有するスプロケット軸と、外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各外側スプラインと係合する複数の内側スプラインをそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に並設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備えている。前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記軸穴の軸芯回りに所定角度回転させたとき、前記各内側スプラインがスプロケット回転前の当該各内側スプラインの位相と一致するとともに、前記各スプロケット歯がスプロケット回転前の当該スプロケット歯の位相からオフセットされるように、前記各内側スプラインおよび前記各スプロケット歯が形成されている。前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを軸芯回りに前記所定角度回転させて前記軸穴の前記内側スプラインを前記スプロケット軸の前記外側スプラインに係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている。
【００１８】
請求項２の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、請求項１において、前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記スプロケット歯の枚数が、（プロケット歯の枚数）＝（３６０°／所定角度）×（ｘ＋オフセット量）により設定され、前記内側スプラインの歯数が、（内側スプラインの歯数）＝（３６０°／所定角度）×ｙ（ｘ，ｙ：自然数）により設定されている。
【００１９】
請求項３の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、外周に複数の外側スプラインを有するスプロケット軸と、外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各外側スプラインと係合する複数の内側スプラインをそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に並設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備えている。前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記複数の内側スプラインがスプロケット直径方向の内側スプライン対称軸に関して線対称に形成されるとともに、前記複数のスプロケット歯が、前記内側スプライン対称軸と異なるスプロケット直径方向のスプロケット歯対称軸に関して線対称に形成されている。前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを前記内側スプライン対称軸の回りに１８０度回転させて裏返し前記軸穴の前記内側スプラインを前記スプロケット軸の前記外側スプラインに係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている。
【００２０】
請求項４の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、外周に複数のキーを有するスプロケット軸と、外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各キーと係合する複数のキー溝をそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に併設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備えている。前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記複数のキー溝のうちの第１および第２のキー溝が、前記第１、第２のキー溝を通らないスプロケット直径方向の対称軸に関して線対称の位置に配置されるとともに、前記第１、第２のキー溝に対応する同じ半径方向位置の前記各スプロケット歯の位相が互いにオフセットされている。前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを前記対称軸の回りに１８０度回転させて裏返し前記スプロケット軸の前記各キーを前記軸穴の前記各キー溝に係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている。
【００２１】
請求項５の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、請求項４において、前記第１、第２のキー溝が、円周方向に１８０度間隔で配置されており、前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットが前記軸穴の軸芯回りに１８０度回転することにより、前記各スプロケットのそれぞれの外周歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている。
【００２２】
請求項６の発明に係るフェーズド・スプロケットシステムは、請求項１、３、４のいずれかにおいて、前記第１、第２のスプロケットが、外周歯の１／２歯分オフセットされている。
【００２３】
本発明に係るフェーズドチェーン・スプロケットシステムでは、第１および第２のスプロケットを同一形状のスプロケットから構成するようにしたので、製造および組立てを容易にできる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
発明の概要
本発明は、フェーズドチェーン組立体あるいはフェーズドチェーンシステムに関し、とくに、軸またはハブの上に配置された複数のスプロケットから構成されるフェーズドスプロケット組立体に関する。
【００２５】
本発明は、チェーンシステム内の一対のスプロケット間に位相調整された関係を提供しようとしている。位相調整は、コーダルアクション・ノイズスペクトルのみならず衝突ノイズスペクトルを変更するために行われる。位相調整は、スプロケットを１／２歯（１／２ピッチ）あるいは１／４歯（１／４ピッチ）、または他の望ましい量だけオフセットすることによって達成できる。
【００２６】
本発明においては、チェーンおよびスプロケット組立体の駆動軸または従動軸上において、二つのスプロケットは並んで配置されているだけでなく、位相調整されあるいはオフセットされた関係で配置されている。
【００２７】
この組立体は、トランスファケースの入出力間の駆動装置であり、あるいはトルクコンバータからオートマチックトランスミッションへの駆動装置である。この駆動装置はまた、エンジンタイミング駆動装置内のクランクシャフトおよびカムシャフト間に配置され、あるいはタイミングシステム内のカムシャフト間駆動装置のカムシャフト間に配置される。
【００２８】
二つのスプロケットはそれぞれ内周面に多数の突起および溝を有している。これらの突起および溝は、ある実施態様においてはスプラインであり、他の実施態様においてはキー溝である。
【００２９】
いくつかの実施態様においては、スプロケットは、スプライン加工されたハブあるいは軸に組み立てられる内側スプラインを有している。各スプロケットの内側スプラインは、同一形状をしているのが好ましい。最初の二つの実施態様は、これら内側スプラインを備えたスプロケットを有している。
【００３０】
本件出願の目的のために、「軸方向の整列」とは、中心軸の軸線と平行な軸線に沿った整列状態と定義する。この「軸方向の整列」は、二つのスプロケットが中心軸に組み立てられているときに、一方のスプロケットが他方のスプロケットに対して隣接しているかあるいはオフセットされているかどうかに関係している。
【００３１】
本件出願の目的のために、「半径方向の整列」とは、スプロケット面上の半径方向に沿った整列状態と定義する。この「半径方向の整列」は、スプロケット内周面上の内側スプラインがスプロケット外周面上の外側スプロケット歯と整列しているかどうかに関係している。
【００３２】
また本件出願の目的のために、一方のスプロケットの他方のスプロケットに対する「回転」とは、軸上の組立位置に配置する前に、両スプロケットの外側スプロケット歯と内側スプラインまたはキー溝との周方向の第１の整列位置から、両スプロケットの内側スプラインまたはキー溝が軸方向に整列しかつ外側スプロケット歯が軸方向にオフセットされている第２の位置まで、一方のスプロケットを回転させることと定義する。
【００３３】
さらに本件出願の目的のために、一方のスプロケットの他方のスプロケットに対する周方向の「オフセット」とは、スプラインへの組立後に、一方のスプロケットが隣のスプロケットのスプロケット歯に対して周方向にオフセットされて配置されるスプロケット歯端数部分と定義する。
【００３４】
また、「スプロケット中心」とは、中心軸の軸線上に位置するスプロケット面上の点のことである。
【００３５】
一実施態様においては、一方のスプロケットが第２のスプロケットに対して中心軸の軸線回りに９０°回転している。この回転により、内側スプライン歯が一方のスプロケットの外側スプロケット歯と整列するとともに、隣のスプロケット歯との位置関係において、同じ内側スプライン歯が第２のスプロケットの外側スプロケット歯元部（outer sprocket root)と整列する。このようにして、位相調整されたあるいは周方向にオフセットされた関係が達成される。
【００３６】
他の実施態様においては、内側スプラインは、スプロケット面を含む平面上でスプロケット中心を通る与えられた軸線に関して対称になっている。外側歯は、スプロケット面を含む平面上で同様にスプロケット中心を通りかつ内側スプライン歯の軸線から与えられた角度分だけオフセットされた他の軸線に関して対称になっている。
【００３７】
第２のスプロケットは、第１のスプロケットの前面が第２のスプロケットの前面と隣接するように、内側スプラインの対称軸の回りに回転している。内側スプラインは対称なので、第１のスプロケットおよび回転した第２のスプロケットの間の内側スプラインは軸方向に整列している。
【００３８】
ところが、外側スプロケット歯は回転軸に関して対称になっていないので、第１のスプロケットの外側スプロケット歯は、第２のスプロケットの外側スプロケット歯に対して周方向にオフセットされている。
【００３９】
オフセット量は、外側スプロケット歯の対称軸と内側スプラインの対称軸との間の角度変位量である。このようにして、両スプロケットは、内側スプラインが整列した状態で、与えられたオフセット量だけ外側スプロケット歯がオフセットされることになる。
【００４０】
この対称機構を使用した他の実施態様においては、組立てを適当な回転軸に限定するために、１８０°離れた二つのスプラインが各スプロケットから取り除かれている。さらに他の実施態様においては、スプロケットが、スナップ・リングまたは同種のもので軸またはハブに固定されている。
【００４１】
他の実施態様においては、内周面がスプラインを含んでおらず、そのかわりに、二本のキー溝が内周面に形成されている。これらのキー溝は、形状および大きさが同一である。そして、一方のスプロケットが回転させられ、キー溝が軸方向に整列した状態で二つのスプロケットが前面同士を向かい合わせにして組み立てられる。
【００４２】
一方、外側スプロケット歯およびキー溝の幾何学的形状は、スプロケット回転後の外側スプロケット歯がスプロケット回転前の外側スプロケット歯に対して位相調整されるような形状になっている。このようにして、キー溝を逆にした状態で二つのスプロケットが組み立てられたとき、外側スプロケット歯が位相調整される。
【００４３】
他の実施態様においては、二本のキー溝がスプロケット内周面上で１８０°離れて配置されている。一方のキー溝が外側スプロケット歯底部と、また他方のキー溝が外側スプロケット歯先部とそれぞれ半径方向に整列するように、外側スプロケット歯が奇数枚の歯を有している。第２のスプロケットは、中心軸の軸線の回りに１８０°回転している。キー溝は軸方向に整列しているが、外側スプロケット歯はオフセットされている。
【００４４】
スプロケットシステムを組み立てる際には、スプラインまたはキー溝は、軸に沿って配置される。まず、一方のスプロケットが、中心軸上の対応するスプラインまたはキー溝と整列するように配置される。次に、第２のスプロケットが軸上に配置される。第２のスプロケットのスプラインまたはキー溝は、第１のスプロケットと同様に、中心軸のスプラインまたはキー溝と整列している。
【００４５】
しかしながら、第２のスプロケットは、第１のスプロケットと異なる向きに配置されるように、回転させられている。第２のスプロケットの内側スプラインまたはキー溝は、第１のスプロケットおよび中心軸の内側スプラインまたはキー溝と整列しているが、その外側歯は第１のスプロケットに対して周方向にオフセットされあるいは位相調整されている。
【００４６】
他の実施態様は、スプロケットの内周面ではなく、スプロケット面上にスプラインを備えた同一形状のスプロケットを含んでいる。二つのスプロケットは、各スプラインが対向配置した状態で中心軸上に組み立てられる。
【００４７】
各スプラインが互いに係合するように、一方のスプロケットが他方のスプロケットに対して回転させられている。スプロケットの幾何学的形状により、この回転（rotation）によって外側スプロケット歯が位相調整される。この位相調整されたスプロケットは、中心軸に固定連結されておらず、ある状態下で自由に回転(spin)し得るようになっている。そして、スプロケット側面のクラッチ・パック（clutch pack)またはドッグレッグがトルクを伝達する。
【００４８】
好ましい実施態様の詳細な説明
以下、本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
本発明は、同一形状のスプロケットを使用するフェーズドチェーン・スプロケットシステムを提供しようとしている。この位相調整（フェージング）は、システム内のコーダルアクションによって生じるノイズ成分のみならず、全般的なノイズスペクトルを変更して減少させる。また、同一形状のスプロケットを使用することにより、スプロケットの製造および組立てが容易になる。
【００４９】
図１は、チェーン・スプロケット組立体の一実施態様を示している。動力伝達システム１０は、駆動軸１４上に配置された一対の駆動スプロケット１２と、従動軸１８上に配置された一対の従動スプロケット１６とを有している。駆動軸１４の回転により、チェーン・スプロケットシステム１０を介して従動軸１８が回転する。
【００５０】
本発明のフェーズドシステムにおいては、駆動軸１４および従動軸１８は１／２ピッチ分オフセットされた二つのスプロケットをそれぞれ有している。各スプロケット上には、並設された二本のチェーン２６，２８が配置されている。
【００５１】
図２は、駆動軸１４側のスプロケット２２，２４および中心軸３０の分解組立図である。この実施態様では、中心軸３０がスプロケット２２，２４の各内側スプライン３４，３５と係合するスプライン３２を有している。各スプロケット２２，２４はまた、チェーン２６，２８（図１）と噛み合う外側歯３６，３８を有している。
【００５２】
組立ての際には、まず、第１のスプロケット２２が中心軸３０上に配置されて、各スプライン３２，３４が係合する。次に、第２のスプロケット２４が、第１のスプロケット２２に隣接して中心軸３０上に配置される。第２のスプロケット２４の内側スプライン３５は、中心軸３０上のスプライン３２と係合する。
【００５３】
このとき、第２のスプロケット２４は、その外側歯３８が第１のスプロケット２２の外側歯３６から１／２歯分のように、ある設定された距離分だけオフセットされるように整列させられる。また、各スプロケット２２，２４を中心軸３０上において軸方向に保持するために、スナップリング４０のような締結手段が用いられる。
【００５４】
図３は、外側歯が１／２歯分だけ位相調整された状態で組み立てられたシステムを示している。図４はこのシステムの側面断面図である。
【００５５】
第１の実施態様は、一方のスプロケットが、中心軸の軸線回りを所定の周方向の距離分だけ回転させられた同一形状のスプロケットに対して所定の歯数分だけ位相がずれているような幾何学的形状のスプロケットを有している。たとえば図５（ａ），（ｂ）は、第１のスプロケットと同一形状の第２のスプロケットを９０°回転させることにより１／２歯分位相がずれた状態で組み立てられる第１および第２のスプロケットの組合せを示している。
【００５６】
図５（ａ）において、内側スプライン１０２は、外側スプロケット歯１００の歯先部１０１と整列している。この外側スプロケット歯１００は、スプロケット１４０を貫通する孔１０４によってマーキングされている。内側スプライン１１２は、第１の内側スプライン１０２から９０°離れて配置されている。この第２の内側スプライン１１２は、他の外側スプロケット歯１１０の歯底部１１４と半径方向に整列している。
【００５７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）のスプロケットを示しており、該スプロケットは、フェーズドチェーンシステム内に第２のスプロケットとして組み立てられる向きに配置されている。図５（ｂ）のスプロケットの内側スプライン１２４は、図５（ａ）のスプロケットの内側スプライン１２２と軸方向に整列している。一方、図５（ｂ）のスプロケットの外側スプロケット歯１３２は、図５（ａ）のスプロケットの外側スプロケット歯１３０に対して１／２歯分オフセットされている。
【００５８】
とくに、図５（ａ）の内側スプライン１１２と図５（ｂ）の内側スプライン１５２との角度位置に注目してほしい。図５（ａ）のスプロケット１４０が図５（ｂ）のスプロケット１９０として同じ中心軸上に組み立てられるように、内側スプライン１１２と内側スプライン１５２とは軸方向に整列している。
【００５９】
しかしながら、図５（ａ）の内側スプライン１１２が外側スプロケット歯１１０の歯底部１１４と半径方向に整列しているのに対し、図５（ｂ）の内側スプライン１５２は、外側スプロケット歯１５０の歯先部１５１と半径方向に整列している。
【００６０】
図５（ａ）および（ｂ）の回転位相調整は、各スプロケットの内側スプラインおよび外側スプロケット歯の数を含むある幾何学的形状でのみ可能である。たとえば、図５（ａ）および（ｂ）に示すスプロケットは、３４枚の外側スプロケット歯と、２０枚の内側スプラインとを有している。上述のように、１／２歯分位相調整された二つのスプロケットからなるスプロケット組立体を構成するために、スプロケットが９０°回転させられる。
【００６１】
９０°の回転と１／２歯分のオフセットとの組合せは、内側スプラインの数が４の倍数であり、かつ外側スプロケット歯の枚数が４の倍数に２を加えた数であるスプロケットについてのみ可能である。数学的には、このような条件は以下のように説明される。すなわち
外側スプロケット歯の枚数＝４ｘ＋２
内側スプラインの数＝４ｙ
【００６２】
ここで、ｘおよびｙは任意の正の自然数である。図５に示すスプロケットについては
ｘ＝８
ｙ＝５
である。したがって
４ｘ＋２＝３４
４ｙ＝２０
となる。
【００６３】
１／２歯の位相調整と９０°の回転とを備えたシステムを構成するに、任意のｘおよびｙを用いることができる。ｘは回転角度内のスプロケット部分における外側スプロケット歯の歯数に等しく、ｙは回転角度内のスプロケット部分における内側スプラインの数に等しいことに注意してほしい。
【００６４】
代数学的な式である４ｘ＋２および４ｙは、所望のオフセット量および回転角によって左右される。第２のスプロケットが９０°回転した後に内側スプラインが整列するためには、スプロケットの任意の９０°部分において内側スプラインが自然数（たとえば「７１／２」ではなく「８」）でなければならない。言い換えれば、任意の内側スプライン１０２の先端部が、他の内側スプライン１１２の先端部から正確に９０°離れていなければならない。
【００６５】
もし内側スプライン１０２の中心が他の内側スプライン１１２の縁部または基部と整列していれば、スプロケットを９０°回転させたときに、第２のスプロケットの内側スプラインが第１のスプロケットの内側スプラインと軸方向に整列しないことになり、二つのスプロケットが単一の中心軸上に組み立てられなくなる。
【００６６】
このように、内側スプライン１０２の先端部が内側スプライン１１２の先端部と整列するためには、内側スプラインの数が４の倍数でなければならない。図５において、スプロケットの各９０°部分つまり各四分円部分は、他の３つの四分円部分のスプライン形状と同一のスプライン形状を有していなければならない。したがって、内側スプラインの総数は、単一の四分円部分におけるスプラインの数を４倍したものでなければならない。
【００６７】
外側スプロケット歯の枚数を表す式である４ｘ＋２は、所望のオフセット量によって左右される。図５において、所望のオフセット量は１／２歯である。したがって、第１のスプロケット１４０における任意の外側スプロケット歯の歯底部１１４が、第２のスプロケット１９０の外側スプロケット歯１５０の歯先部１５１と軸方向に整列していなければならない。
【００６８】
同一形状のスプロケットを備えたシステム内でこのような配置を達成するためには、一方の外側スプロケット歯１００の歯先部１０１が他の外側スプロケット歯１１０の歯底部１１４から軸方向に９０°離れていなければならない。すなわち、スプロケットの任意の四分円部分は、外側スプロケット歯の歯先部から始まり、外側スプロケット歯の歯底部で終わらなければならない。
【００６９】
このため、任意の四分円部分における外側スプロケット歯の枚数は、自然数に１／２を加えた数でなければならない。したがって、スプロケット全体についての外側スプロケット歯の枚数は、いくつかの自然数の４倍に１／２の４倍を加えた数、すなわち、４の倍数に２を加えた数になる。このようにして、外側スプロケット歯の枚数は、式４ｘ＋２に一致する。
【００７０】
その他のオフセット量および回転角に関する外側スプロケット歯および内側スプラインについての式は、同様の理論付けにより決定される。一般に、式は次のようになる。すなわち
外側スプロケット歯の枚数＝（３６０°の回転角／所望の回転角）
×（ｘ＋オフセットされる歯の枚数）
内側スプライン歯の数＝（３６０°の回転角／所望の回転角）×ｙ
【００７１】
たとえば、図５において、９０°の回転角および１／２歯のオフセット量のためには
（３６０／９０）×（ｘ＋１／２）＝４ｘ＋２
枚の外側スプロケット歯が必要になり、
（３６０／９０）×ｙ＝４ｙ
の内側スプラインが必要になる。
【００７２】
このようにして、外側スプロケット歯の枚数は４の倍数よりも２だけ大きく、内側スプラインの数は４の倍数になる。
【００７３】
同様にして、もし１／２歯のオフセットのために６０°の回転角が必要であれば、外側スプロケット歯の枚数は
（３６０／６０）×（ｘ＋１／２）＝６ｘ＋３
となり、内側スプラインの数は
（３６０／６０）×ｙ＝６ｙ
となる。外側スプロケット歯の枚数は６の倍数よりも３だけ大きく、内側スプラインの数は６の倍数になる。
【００７４】
もし１／２歯のオフセットのために１８０°の回転角が必要であれば、外側スプロケット歯の枚数は
（３６０／１８０）×（ｘ＋１／２）＝２ｘ＋１
となり、内側スプラインの数は
（３６０／１８０）×ｙ＝２ｙ
となる。外側スプロケット歯の枚数は２の倍数よりも１だけ大きく、内側スプラインの数は２の倍数になる。
【００７５】
もし１／４歯のオフセットのために９０°の回転角が必要であれば、外側スプロケット歯の枚数は
（３６０／９０）×（ｘ＋１／４）＝４ｘ＋１
となり、内側スプラインの数は
（３６０／９０）×ｙ＝４ｙ
となる。
【００７６】
もし１／４歯のオフセットのために１０°の回転角が必要であれば、外側スプロケット歯の枚数は
（３６０／１０）×（ｘ＋１／４）＝３６ｘ＋９
となり、内側スプラインの数は
（３６０／１０）×ｙ＝３６ｙ
となる。
【００７７】
本実施態様の利点は、フェーズドチェーン・スプロケットシステムを同一形状のスプロケットから構成することにより生じる製造および組立ての容易さを含んでいる。
【００７８】
また本実施態様によれば、スプロケットが前面同士または背面同士向かい合うのではなく、前面と背面とが向かい合った状態で組み立てられるということが提供される。
【００７９】
図４に示すように、この前面と背面とを向かい合わせて組み立てることにより、スプロケット面５０，５２間の中間でスプロケット面５０，５２に平行なＡ−Ａ面に関して各スプロケットを対称にできる。
【００８０】
図６ないし図８は他の実施態様によるスプロケットを示している。この実施態様では、スプロケット面上においてスプロケット中心を通る軸線回りに第２のスプロケットを回転させることによって、一方のスプロケットが同一形状の第２のスプロケットと位相調整された関係で組み立てられる。
【００８１】
図６に示すように、スプロケット２００の内側スプラインは、スプロケット中心２０１から内側スプライン歯２２０を通る、スプライン面上の軸線Ｂ−Ｂに関して対称になっている。内側スプライン２１０および２３０は、内側スプラインの対称軸線Ｂ−Ｂからそれぞれ９０°離れている。
【００８２】
外側スプロケット歯も同様に対称であるが、これらは異なった対称軸に関して対称になっている。外側スプロケット歯は、スプロケット面２００に沿って中心２０１から外側スプロケット歯２４４の歯先部を通る軸線Ｃ−Ｃに関して対称になっている。内側スプラインの対称軸が内側スプライン２２０を通るのに対し、外側スプロケット歯の対称軸はオフセットされて、外側スプロケット歯２４４を通っている。
【００８３】
図７は、図６に示されるスプロケットと同一形状のスプロケットを示しており、該スプロケットは、図６のスプロケットに対して１／２外側スプロケット歯分だけ位相がずれて組み立てられるように、向きが変えられている。このスプロケットは、内側スプライン２２０を通る内側スプラインの対称軸Ｂ−Ｂに関して１８０°回転させられている。
【００８４】
図６においては、内側スプライン２１０は紙面手前側に回転し、内側スプライン２３０は紙面奥側に回転する。回転後、内側スプライン２１０は、回転前の内側スプライン２３０が占めていたのと同じ周上の位置を占める。図８は、図６および図７のスプロケットが回転後中心軸に組み付けられたときの側面図である。
【００８５】
内側スプラインは回転軸に関して対称なので、第１のスプロケットの内側スプラインの各々は、第２のスプロケットの内側スプラインと整列している。たとえば、スプライン２１０はスプライン２８０と整列し、スプライン２１２は回転後のスプライン２６２と整列している。したがって、図６のスプロケットの内側スプラインは、図７のスプロケットの内側スプラインと軸方向に整列している。
【００８６】
一方、図７のスプロケットの外側スプロケット歯は、図６のスプロケットの外側スプロケット歯から１／２歯分オフセットされている。第１のスプロケット２００の内側スプライン２１０が第２のスプロケット２５０の内側スプライン２８０と軸方向に整列し、第１のスプロケット２００の内側スプライン２１０が外側スプロケット歯の歯底部２４０と半径方向に整列しているのに対し、第２のスプロケット２５０の内側スプライン２８０は外側スプロケット歯の歯先部２９２と半径方向に整列している。
【００８７】
回転したスプロケットのオフセット量は、内側スプラインの対称軸と外側スプロケット歯の対称軸との間における１／２歯分のオフセット量の結果である。
【００８８】
その他に望まれるオフセット量については、対称軸間に異なったオフセット量が要求される。たとえば１／４歯のオフセットの場合には、外側スプロケット歯の対称軸が、内側スプラインの対称軸から１／４歯分オフセットされる。
【００８９】
図９ないし図１４は、内側スプラインのかわりに対称なキー溝による位相調整を用いた、本発明によるその他の３つの実施態様を示している。これらの実施態様は、中心軸の外周面上の突起に係合する二つのキー溝をスプロケット内周面上に備えたスプロケットに関している。
【００９０】
第１のスプロケットと同一形状の第２のスプロケットは、キー溝間の中間距離分だけスプロケットの直径の回りに回転させられている。したがって、これら二つのスプロケットでは、キー溝が整列し、外側スプロケット歯がオフセットされている。
【００９１】
図９はスプロケット３００を示している。スプロケット３００の内周面は、形状および大きさが同一である二つのキー溝３２０，３２２を有している。一方のキー溝３２０は、外側スプロケット歯の歯底部３２６と整列しており、孔３２４によりマーキングされている。他方のキー溝３２２は外側スプロケット歯の歯先部３２８と整列している。
【００９２】
二つのキー溝３２０，３２２は形状および大きさが同じなので、スプロケット３００を二つの対称部分に二等分する軸線Ｄ−Ｄが存在する。この軸線Ｄ−Ｄは、スプロケット面に沿いつつ、スプロケット中心３０１を通り、二つのキー溝間の中間の点３０２を通っている。
【００９３】
図１０は、図９に示されたスプロケットと同一のスプロケットの側面図であって、軸線Ｄ−Ｄの回りを１８０°回転した後の状態を示している。図９においてスプロケット３００が軸線Ｄ−Ｄの回りを回転すると、一方のキー溝３２０が紙面奥側に回転し、他方のキー溝３２２が紙面手前側に回転する。
【００９４】
回転後、キー溝３２０は他のキー溝３２２の周上の位置につき、キー溝３２２はキー溝３２０の周上の位置につく。回転したスプロケット３５０のキー溝３７０，３７２は、第１のスプロケット３００の各キー溝３２０，３２２と整列している。
【００９５】
一方、外側スプロケット歯はオフセットされている。図９のスプロケット３００のキー溝３２０と図１０のスプロケット３５０のキー溝３７２とは軸方向に整列し、キー溝３２０は外側スプロケット歯の歯底部３２６と半径方向に整列しているが、キー溝３７２は外側スプロケット歯の歯先部３７８と半径方向に整列している。
【００９６】
同様に、スプロケット３００のキー溝３２２はスプロケット３５０のキー溝３７０と軸方向に整列し、キー溝３２２は外側スプロケット歯の歯先部３２８と半径方向に整列しているが、キー溝３７０は外側スプロケット歯の歯底部３７６と半径方向に整列している。
【００９７】
図１１は本発明の他の実施態様を示している。この実施態様では、スプロケットは図９および図１０のスプロケットと似ているが、キー溝が鈍角に配置されている。図１２は、キー溝が整列しかつ外側スプロケット歯が１／２歯分オフセットされるように、図１１のスプロケットを回転させたものを示している。
【００９８】
図１３は本発明のさらに他の実施態様を示している。この実施態様では、スプロケットは図９および図１０のスプロケットと似ているが、キー溝が鋭角に配置されている。図１４は、キー溝が整列しかつ外側スプロケット歯が１／２歯分オフセットされるように、図１３のスプロケットを回転させたものを示している。
【００９９】
図１５および図１６は本発明の別の実施態様を示している。この実施態様は、１８０°離れた同一形状の二本のキー溝と奇数枚の外側スプロケット歯とを備えた同一形状の二つのスプロケットを利用するフェーズドスプロケット組立体を提供しようとしている。一方のスプロケットを他方のスプロケットに対して中心軸線の回りに１８０°回転させることによって、スプロケット組立体が組み立てられる。
【０１００】
図１５は、形状および大きさが同一でかつ１８０°離れて配置された二本のキー溝４１０，４２０を備えたスプロケット４００を示している。一方のキー溝４１０は外側スプロケット歯の歯底部４１２と半径方向に整列しており、他方のキー溝４２０は外側スプロケット歯の歯先部４２２と整列している。キー溝４２０は、組立てのしやすさのために、孔４０４でマーキングされている。
【０１０１】
図１６は、組立てのために向きが変えられた図１５のスプロケットを示している。第２のスプロケット４５０は、中心軸の軸線回りに１８０°回転させられている。
【０１０２】
第２のスプロケット４５０は、第１のスプロケット４００のキー溝４１０，４２０と軸方向に整列するキー溝４６０，４７０を有している。一方、第２のスプロケットの外側スプロケット歯は、第１のスプロケットの外側スプロケット歯から１／２歯分オフセットされている。第１のスプロケットのキー溝４１０は第２のスプロケットのキー溝４６０と軸方向に整列し、キー溝４１０は外側スプロケット歯の歯底部４１２と半径方向に整列しているが、キー溝４６０は、外側スプロケット歯の歯先部４６２と半径方向に整列している。
【０１０３】
同様に、キー溝４２０，４７０は軸方向に整列し、第１のスプロケットのキー溝４２０は外側スプロケット歯の歯先部４２２と半径方向に整列しているが、第２のスプロケットのキー溝４７０は、外側スプロケット歯の歯底部４７２と半径方向に整列している。
【０１０４】
この実施態様の利点は、必要とされるスプロケットがただ一種類だけでよいことにより生じる、製造および組立ての容易さを含んでいる。また、キー溝付のスプロケットはスプライン付のスプロケットよりも製造が容易であり、１８０°離れたキー溝を有するスプロケットは、他の角度で配置されたキー溝を有するスプロケットよりも製造が容易である。
【０１０５】
さらに、この実施態様では、第２のスプロケットが中心軸の軸線回りに回転しているので、スプロケットが前面と背面を向かい合わせて組み立てられる。このような組立ては、第２のスプロケットをスプロケット面上の軸線回りに回転させることによりスプロケットの前面同士が対向して組み立てられている他のキー溝の実施態様とは対照的である。
【０１０６】
このようにスプロケットの前面と背面とを向かい合わせた組立て方法により、スプロケットの前面をスプロケットの背面とは異なる外観にすることができる。
【０１０７】
図１７は本発明の他の実施態様を示している。この実施態様では、スプロケット５００は、他の実施態様のように内周面５０４上ではなく、スプロケット面５０２上にスプライン５１０を有している。これらの面状スプライン５１０は、内周面５０４から外周面５０６にかけて半径方向に形成されている。
【０１０８】
組立ての際には、面状スプライン５１０を互いに向かい合わせた状態で中心軸３０（図２）上に二つのスプロケットを配置する。次に、一方のスプロケットを１／２面状スプライン分またはその数倍分回転させる。これにより、一方のスプロケット上の面状スプラインの先端部５２０が第２のスプロケット上の面状スプラインの基部５２２と軸方向に整列する。このようにして、面状スプラインが二つのスプロケット間で互いに係合した状態になる。
【０１０９】
スプロケットの幾何学的形状については、一方のスプロケットが隣のスプロケットに対して面状スプライン歯の１／２歯分オフセットされて組み立てられるとともに、両スプロケットの外側スプロケット歯５３０が位相調整されるように、形成されていなければならない。たとえば、外側スプロケット歯の１／２歯分のオフセット量が望ましい場合には、外側スプロケット歯の枚数は面状スプラインの数の数倍でなければならない。
【０１１０】
外側スプロケット歯と同じ数の面状スプラインを備えたシステムを考えてほしい。もし面状スプラインおよび外側スプロケット歯が周方向に均等に配置されていれば、各外側スプロケット歯の角度幅は、各面状スプラインの角度幅と等しくなければならない。
【０１１１】
面状スプラインの１／２歯分だけスプロケットを回転させることは、必然的に外側スプロケット歯の１／２歯分外側スプロケット歯をオフセットさせることになる。外側スプロケット歯の枚数が面状スプラインの数の倍数になっているスプロケットを備えたどんなシステムにおいても、同様のことが当てはまる。
【０１１２】
この実施態様は、同一形状のスプロケットからフェーズドチェーン・スプロケットシステムを構築することにより生じる利点に加えて、製造および組立てを容易にするという利点を有している。組立ての際には、スプライン同士が相互に連結される限りにおいては、一方のスプロケットの他方のスプロケットに対する回転位置は重要ではない。スプライン同士を係合した状態で二つのスプロケットを対向配置させることにより、外側スプロケット歯が常に位相調整されることになる。
【０１１３】
また、この実施態様は、スプロケットおよび中心軸間が固定連結されていないことから生じる利点を有している。このような構成になるスプロケットは、スプロケットが中心軸に固定連結されていないときがあり、かつある条件下で回転（spin）できるようになっている、たとえばトランスファケースのようなアプリケーションに使用される。スプロケット面上のクラッチ・パック（clutch pack)またはドッグレッグがトルク伝達手段を提供する。
【０１１４】
図１８は、本発明の他の実施態様を示している。この実施態様は、図１７に示す実施態様におけるような面状スプラインを備えたスプロケット６００に関する。しかしながら、図１７のスプロケットにおける面状スプラインが矩形状の面を有するスプラインであるのに対し、図１８の実施態様における面状スプライン６１０は直線状の面を有するスプラインになっている。
【０１１５】
本発明が関連する技術分野の当業者は、とくに上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神あるいは本質的な特徴から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施態様を構築し得る。上述の実施態様はあらゆる点で単なる例示としてのみみなされるべきものであり、限定的なものではない。それゆえ、本発明の範囲は、上記記述内容よりもむしろ添付の請求の範囲に示されている。したがって、本発明が個々の実施態様に関連して説明されてきたものの、構造、順序、材料その他の変更は、本発明の範囲内においてではあるが、当該分野の当業者にとって明らかであろう。
【０１１６】
その他の実施態様は、本発明の範囲内においてではあるが、本システムに関連する追加された特徴を有している。たとえば、一方のスプロケットが、他方のスプロケットには存在していないクラッチ・コーン（clutch cone)その他の特徴をその面状に有していてもよい。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係るフェーズドチェーン・スプロケットシステムでは、第１および第２のスプロケットを同一形状のスプロケットから構成するようにしたので、製造および組立てを容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動軸および従動軸を備えたチェーンシステムを示す図。
【図２】本発明によるスプロケット組立体の構成部品を示す分解組立図。
【図３】本発明によるスプロケット組立体が組み立てられた状態を示す斜視図。
【図４】本発明によるスプロケット組立体の側面断面図。
【図５】各スプロケットが１／２歯分位相調整された本発明の一実施態様の側面図であって、（ａ），（ｂ）に示す各スプロケットは、外側歯の歯元部と整列する一方の内側スプラインと、外側歯の歯先部と整列しかつ９０°離れた他方の内側スプラインとをそれぞれ有している。
【図６】本発明の他の実施態様の側面図であって、スプロケット面を含む平面内で第１の軸線に関し対称な内側スプライン歯と、第１の軸線から１／２歯分オフセットされた第２の軸線に関し対称な外側歯とを有するスプロケットを示している。
【図７】図６に示すスプロケットが内側スプラインの対称軸の回りを回転した後の状態を示す側面図。
【図８】図６に示す二つのスプロケットが位相調整された関係で組み立てられた後の状態を示す側面図。
【図９】中心軸の軸線に関して９０°離れて配置された二本のキー溝を有する他の実施態様の側面図。
【図１０】図９に示すスプロケットがキー溝の対称軸の回りを回転した後の状態を示す側面図。
【図１１】中心軸の軸線の回りを９０°以上離れて配置されたキー溝を有する他の実施態様の側面図。
【図１２】図１１に示すスプロケットがキー溝の対称軸の回りを回転した後の状態を示す側面図。
【図１３】中心軸の軸線の回りを９０°未満離れて配置されたキー溝を有する他の実施態様の側面図。
【図１４】図１３に示すスプロケットがキー溝の対称軸の回りを回転した後の状態を示す側面図。
【図１５】中心軸の軸線の回りを１８０°離れて配置されたキー溝を有する他の実施態様の側面図。
【図１６】図１５に示すスプロケットが中心軸の軸線の回りを１８０°回転した後の状態を示す側面図。
【図１７】スプロケット面上に矩形状の面を有するスプラインを備えた他の実施態様の斜視図。
【図１８】スプロケット面上に直線状の面を有するスプラインを備えた他の実施態様の斜視図。
【符号の説明】
１０動力伝達システム
２２，２４スプロケット
２６，２８チェーン
３０中心軸（スプロケット軸）
３６，３８外側歯
５１０，６１０スプライン

Claims

フェーズド・スプロケットシステムであって、
外周に複数の外側スプラインを有するスプロケット軸と、
外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各外側スプラインと係合する複数の内側スプラインをそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に並設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備え、
前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記軸穴の軸芯回りに所定角度回転させたとき、前記各内側スプラインがスプロケット回転前の当該各内側スプラインの位相と一致するとともに、前記各スプロケット歯がスプロケット回転前の当該スプロケット歯の位相からオフセットされるように、前記各内側スプラインおよび前記各スプロケット歯が形成されており、
前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを軸芯回りに前記所定角度回転させて前記軸穴の前記内側スプラインを前記スプロケット軸の前記外側スプラインに係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。
請求項１において、
前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記スプロケット歯の枚数および前記内側スプラインの歯数が、
（プロケット歯の枚数）＝（３６０°／所定角度）×（ｘ＋オフセット量）
（内側スプラインの歯数）＝（３６０°／所定角度）×ｙ（ｘ，ｙ：自然数）
により設定されている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。
フェーズド・スプロケットシステムであって、
外周に複数の外側スプラインを有するスプロケット軸と、
外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各外側スプラインと係合する複数の内側スプラインをそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に並設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備え、
前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記複数の内側スプラインがスプロケット直径方向の内側スプライン対称軸に関して線対称に形成されるとともに、前記複数のスプロケット歯が、前記内側スプライン対称軸と異なるスプロケット直径方向のスプロケット歯対称軸に関して線対称に形成されており、
前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを前記内側スプライン対称軸の回りに１８０度回転させて裏返し前記軸穴の前記内側スプラインを前記スプロケット軸の前記外側スプラインに係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。
フェーズド・スプロケットシステムであって、
外周に複数のキーを有するスプロケット軸と、
外周に複数のスプロケット歯をそれぞれ有するとともに、前記スプロケット軸の前記各キーと係合する複数のキー溝をそれぞれ軸穴に有し、前記スプロケット軸上に併設される、同一形状および同一の大きさの第１および第２のスプロケットとを備え、
前記第１、第２のスプロケットのそれぞれについて、前記複数のキー溝のうちの第１および第２のキー溝が、前記第１、第２のキー溝を通らないスプロケット直径方向の対称軸に関して線対称の位置に配置されるとともに、前記第１、第２のキー溝に対応する同じ半径方向位置の前記各スプロケット歯の位相が互いにオフセットされており、
前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットを前記対称軸の回りに１８０度回転させて裏返し前記スプロケット軸の前記各キーを前記軸穴の前記各キー溝に係合させることにより、前記各スプロケットの前記各スプロケット歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。
請求項４において、
前記第１、第２のキー溝が、円周方向に１８０度間隔で配置されており、
前記第１および第２のスプロケットのうちのいずれか一方のスプロケットが前記軸穴の軸芯回りに１８０度回転することにより、前記各スプロケットのそれぞれの外周歯が円周上で互いにオフセットされた状態で前記スプロケット軸上に配設されている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。
請求項１、３、４のいずれかにおいて、
前記第１、第２のスプロケットが、外周歯の１／２歯分オフセットされている、
ことを特徴とするフェーズド・スプロケットシステム。