JP5867051B2 - Oil separator - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等のエンジン(内燃機関)においてブローバイガスとオイルとを分離するオイル分離装置に関する。 The present invention relates to an oil separation device that separates blow-by gas and oil in an engine (internal combustion engine) such as an automobile.
エンジン等の内燃機関の燃焼室からクランクケース内に漏れ出るブローバイガスには、通常オイル成分が含まれている。このため、例えばブローバイガスを吸気系に戻す場合にはオイル分離装置等によってオイル成分が分離される。ブローバイガスから分離されたオイルは、再度燃焼室に戻される。このようなオイル分離装置は古くから存在する。例えば、特許文献1には、クランクケース内に設けられ内燃機関により回転する回転軸と、この回転軸に設けられ該回転軸と一体に回転する送風ファンと、クランクルームに形成された排気口と、送風ファンによって送り出されたブローバイガスを衝突させてオイルミストを付着させるオイルミスト衝突壁と、を備えたオイル分離装置が示されている。特許文献1のオイル分離装置では、送風ファンによってクランクルーム内のブローバイガスが強制的に排気口に向けて送り出され、ブローバイガスが遠心力により排気口の周囲のオイルミスト衝突壁に衝突することで、ブローバイガスからオイル成分を分離している。
The blow-by gas that leaks into the crankcase from the combustion chamber of an internal combustion engine such as an engine usually contains an oil component. For this reason, for example, when the blow-by gas is returned to the intake system, the oil component is separated by an oil separation device or the like. The oil separated from the blowby gas is returned to the combustion chamber again. Such oil separators have existed for a long time. For example,
特許文献1のオイル分離装置では、ブローバイガスをオイルミスト衝突壁に衝突させるために利用される送風ファンが、クランク軸の軸芯周りに羽根が取付けられることで構成されている。すなわち、送風ファンはエンジンの駆動力を直接利用しているため、エンジンの駆動効率が低下してしまう。送風ファンの羽根で構成される円盤面にブローバイガスの流入部が形成されているため、送風ファンが高速回転するとブローバイガスがオイルミスト衝突壁を有する室に流入され難くなる。このことで、ブローバイガスの吸込み抵抗が増大する虞があり、エンジンの回転数が高速になりブローバイガス量が増加した場合にブローバイガスからのオイル成分の分離が不十分となる可能性がある。
In the oil separation device of
本発明は、このような問題に鑑み、エンジン駆動力の損失を低減させつつブローバイガスからのオイル成分の分離を効率よく行うことができるオイル分離装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide an oil separator that can efficiently separate an oil component from blow-by gas while reducing a loss of engine driving force.
本発明のオイル分離装置の第1特徴構成は、エンジンブロックの外部に、クランク軸とカム軸とに巻き回されるチェーン部材によって駆動回転される回転部材を備え、前記回転部材が、前記チェーン部材から駆動力を受け取る受動部と、前記エンジンブロックの壁部に設けられたブローバイガス排出口に対向配置されるガス受入部と、前記ガス受入部から取り入れたブローバイガスからオイル成分を遠心分離する回転部と、を備え、前記チェーン部材から前記受動部への動力伝達が前記チェーン部材の動きに基づく空力によって行われる点にある。 According to a first characteristic configuration of the oil separation device of the present invention, a rotating member that is driven and rotated by a chain member wound around a crankshaft and a camshaft is provided outside the engine block, and the rotating member is the chain member. A passive part that receives the driving force from the engine, a gas receiving part that is disposed opposite to a blow-by gas discharge port provided on the wall of the engine block, and a rotation that centrifuges the oil component from the blow-by gas taken from the gas receiving part A power transmission from the chain member to the passive portion is performed by aerodynamics based on the movement of the chain member .
本構成により、クランク軸とカム軸とに巻き回されるチェーン部材によって回転部材が駆動回転する。このとき、移動するチェーン部材から回転部材の受動部に駆動力が伝達されて回転部材が回転する。回転部材には、受動部の他に、エンジンブロックの壁部に設けられたブローバイガス排出口に対向配置されるガス受入部と、ガス受入部から取り入れたブローバイガスからオイル成分を遠心分離する回転部とを備えているため、回転部材の回転により、回転部も回転し遠心力が発生することでブローバイガスからオイル成分が分離される。 With this configuration, the rotating member is driven to rotate by the chain member wound around the crankshaft and the camshaft. At this time, the driving force is transmitted from the moving chain member to the passive portion of the rotating member, and the rotating member rotates. In addition to the passive part, the rotating member includes a gas receiving part disposed opposite to the blow-by gas discharge port provided in the wall part of the engine block, and a rotation for centrifuging the oil component from the blow-by gas taken from the gas receiving part. The oil component is separated from the blow-by gas by rotating the rotating member and generating centrifugal force by the rotation of the rotating member.
このように、クランク軸の回転を直に回転部材の駆動力として伝達するのではなく、クランク軸とカム軸とに巻き回されるチェーン部材によって回転部材を駆動するため、エンジンの駆動力の低減が抑制され、エンジンの効率が向上する。また、遠心力を利用した回転部によってブローバイガスからオイル成分が分離されるため、ブローバイガスからオイル成分の分離を効率よく行うことができる。 Thus, the rotation of the crankshaft is not directly transmitted as the driving force of the rotating member, but the rotating member is driven by the chain member wound around the crankshaft and the camshaft, so that the driving force of the engine is reduced. Is suppressed and the engine efficiency is improved. In addition, since the oil component is separated from the blowby gas by the rotating unit using centrifugal force, the oil component can be efficiently separated from the blowby gas.
チェーン部材の移動動作を回転部材の受動部が駆動力として受け取るためには、例えば受動部にチェーン部材との接触部を設けることが考えられる。こうすると、チェーン部材の移動動作が接触部に伝達されて回転部材の受動部に確実に駆動力が伝達される。ここで、本構成のように、チェーン部材から受動部への動力伝達がチェーン部材の動きに基づく空力によって行われると、回転部材にチェーン部材との接触部を設ける必要がなくなり、回転部材の構造が簡素となる。回転部材の受動部の駆動力となる空力としては、風力や磁力等が挙げられる。 In order for the passive part of the rotating member to receive the movement of the chain member as a driving force, for example, it is conceivable to provide a contact part with the chain member in the passive part. In this way, the movement of the chain member is transmitted to the contact portion, and the driving force is reliably transmitted to the passive portion of the rotating member. Here, when power transmission from the chain member to the passive portion is performed by aerodynamics based on the movement of the chain member as in this configuration, it is not necessary to provide the rotating member with a contact portion with the chain member, and the structure of the rotating member Becomes simple. Examples of the aerodynamic force that is the driving force of the passive portion of the rotating member include wind force and magnetic force.
本発明のオイル分離装置の第2特徴構成は、前記回転部材が前記チェーン部材を覆うカバーに支持されてある点にある。 The 2nd characteristic structure of the oil separation apparatus of this invention exists in the point by which the said rotation member is supported by the cover which covers the said chain member.
本構成のように、回転部材がチェーン部材を覆うカバーに支持されていると、クランクケースの内部側の構造を変更する必要がなく、回転部材を簡易に支持することができる。また、回転部材を軸支持する際には、チェーン部材を覆うカバー側の方が回転部材の外方側であるので回転部材の支持構造を形成し易い。 When the rotating member is supported by the cover that covers the chain member as in this configuration, it is not necessary to change the structure on the inner side of the crankcase, and the rotating member can be easily supported. Further, when the rotating member is axially supported, since the cover side covering the chain member is the outer side of the rotating member, it is easy to form a supporting structure for the rotating member.
本発明のオイル分離装置の第3特徴構成は、前記回転部の外周側に遠心分離されたオイル成分を受け止める受部を備えた点にある。 The third characteristic configuration of the oil separator according to the present invention is that a receiving portion for receiving the oil component centrifuged is provided on the outer peripheral side of the rotating portion.
ガス受入部から取り入れられたブローバイガスは、回転部材の回転部の回転による遠心力により回転部の外周側に向けて送り出され、オイル成分も外方へ飛散することとなる。こうした場合に、本構成のように回転部の外周側に遠心分離されたオイル成分を受け止める受部を備えると、受部にオイル成分が当て付けられ、オイル成分の外方への飛散が防止される。また、受部に当て付けられたオイル成分には自重が働き易く、オイル成分の回収が容易となる。 The blow-by gas taken in from the gas receiving part is sent out toward the outer peripheral side of the rotating part by the centrifugal force generated by the rotation of the rotating part of the rotating member, and the oil component is scattered outward. In such a case, if a receiving portion that receives the centrifugally separated oil component is provided on the outer peripheral side of the rotating portion as in this configuration, the oil component is applied to the receiving portion, and scattering of the oil component to the outside is prevented. The In addition, the oil component applied to the receiving portion is easily subjected to its own weight, and the oil component can be easily recovered.
本発明のオイル分離装置の第4特徴構成は、前記受動部と前記回転部とが前記回転部材の軸方向において異なる位置に配置されてある点にある。 A fourth characteristic configuration of the oil separator according to the present invention is that the passive portion and the rotating portion are arranged at different positions in the axial direction of the rotating member.
本構成のように、受動部と回転部とが回転部材の軸方向において異なる位置に配置されてあると、受動部に駆動力を付与するチェーン部材と、回転部の外周側から排出されるブローバイガス流とが干渉し難くなる。その結果、チェーン部材から受動部への駆動力の伝達と、回転部によるブローバイガスからのオイル成分の分離とを回転部材の軸方向において独立的に行うことができ、オイル成分の分離処理の確実性が向上する。 If the passive part and the rotating part are arranged at different positions in the axial direction of the rotating member as in this configuration, the chain member that applies driving force to the passive part and the blow-by discharged from the outer peripheral side of the rotating part It becomes difficult to interfere with the gas flow. As a result, the transmission of the driving force from the chain member to the passive part and the separation of the oil component from the blow-by gas by the rotating part can be performed independently in the axial direction of the rotating member, and the oil component separation process is ensured. Improves.
本発明のオイル分離装置の第5特徴構成は、前記受動部と前記回転部とが前記回転部材の軸方向に垂直な同一平面内の位置に配置されてある点にある。 A fifth characteristic configuration of the oil separator according to the present invention is that the passive portion and the rotating portion are arranged at positions in the same plane perpendicular to the axial direction of the rotating member.
本構成のように、受動部と回転部とが回転部材の軸方向に垂直な同一平面内に位置に配置されると、受動部と回転部とが回転部材の軸方向の同位置で共用されることとなり、回転部材の軸方向の寸法が短くなる。その結果、オイル分離装置をコンパクトに構成することができる。 When the passive part and the rotating part are arranged in the same plane perpendicular to the axial direction of the rotating member as in this configuration, the passive part and the rotating part are shared at the same position in the axial direction of the rotating member. As a result, the axial dimension of the rotating member is shortened. As a result, the oil separation device can be configured compactly.
以下、本発明に係るオイル分離装置100を図面に基づいて説明する。
Hereinafter, an
図1及び図2に示すように、エンジンEは、エンジンブロックのシリンダヘッド1及びシリンダブロック2と、クランクケース3と、エンジンカバー4と、クランク軸5等を備える。シリンダヘッド1には、燃焼室、燃料供給装置、吸排気通路、点火機構、動弁機構等が配置されている。シリンダブロック2には、ピストン6とピストンピン(図示せず)と、コネクティングロッド7とクランク軸5とが設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the engine E includes a
エンジンEは次のように作動する。燃焼室(または吸気通路)に、燃料供給装置により燃料が噴射され、吸気通路に空気が供給される。燃料と空気は燃焼室(又は吸気通路)内で混合され、混合気となる。点火機構がピストン6の上死点付近で混合気に点火し、燃焼したガスがピストン6を押し下げる。コネクティングロッド7とクランク軸5によりピストン6が押し下げられる力は回転力に変換される。 Engine E operates as follows. Fuel is injected into the combustion chamber (or intake passage) by the fuel supply device, and air is supplied to the intake passage. Fuel and air are mixed in the combustion chamber (or intake passage) to become an air-fuel mixture. The ignition mechanism ignites the mixture near the top dead center of the piston 6, and the burned gas pushes down the piston 6. The force by which the piston 6 is pushed down by the connecting rod 7 and the crankshaft 5 is converted into a rotational force.
オイルポンプ(図示せず)はクランク軸5により駆動される。オイルパン30はエンジンEの一端方向の下部に配置されている。オイルパン30からオイルポンプの間にはオイルストレーナを介してオイル通路が設けられる。オイルポンプは、エンジンEの回転力により、オイルパン30からストレーナ、オイル通路を介してオイルを吸い込み、潤滑部位に圧送する。
An oil pump (not shown) is driven by the crankshaft 5. The
潤滑部位に送られたオイルは、潤滑部位に到達して油膜を形成した後、シリンダヘッド1やシリンダブロック2等に設けられた通路からオイルパン30に帰還する。また、エンジンEの停止中は各部の隙間からオイルパン30にオイルが帰還する。
The oil sent to the lubrication part reaches the lubrication part and forms an oil film, and then returns to the
クランク軸5にはシリンダブロック2の前部から突出する端部にスプロケット5aが締結されている。シリンダヘッド1にはクランク軸5と平行なカム軸8,9が設けられており、カム軸8,9にはカムスプロケット8a,9aがそれぞれ取付けられる。スプロケット5a及びカムスプロケット8a,9aにはチェーン部材10が巻き回されている。これにより、クランク軸5の回転力がチェーン部材10を介してカム軸8、9に伝達される。
A
シリンダブロック2の前端部には、上下方向においてカム軸8,9とクランク軸5と間の位置にブローバイガスの排出口11が形成されている。この排出口11に臨む位置に回転部材20を備えたオイル分離装置100が設けられている。回転部材20はチェーン部材10の内周側に配置されている。回転部材20の前面側には、エンジンカバー4にカバー40が装着されている。これにより、チェーン部材10、スプロケット5a,8a、9a、及び回転部材20がエンジンカバー4及びカバー部材40とシリンダヘッド1、シリンダブロック2、及びクランクケース3との間に画設されるチェーン空間内に油密状態で配置される。
A blow-by
図3〜図5に示すように、回転部材20は、クランク軸5に平行な軸部22と、受動部23と、回転部24とを備える。受動部23は、軸部22に外嵌される筒部23aと、筒部23aの外周面に設けられ、チェーン部材10から駆動力を受け取る羽根体23bとを有する。受動部23は、側面視においてチェーン部材10と重なり合う位置に配置されている。羽根体23bは、全体的に屈曲した板状部材が筒部23aの外周面に均等間隔に配置されて構成されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the rotating
回転部24は、軸部22のシリンダブロック2とは反対の側の端部に設けられており、軸部22の外周面に均等間隔に配置された板状部材によって構成されている。回転部24の径方向に位置する軸部22の外周にはガス通路27に連通する孔部22aが複数形成されている。軸部22のカバー40の側の端部には円盤状のガイド部材21が固着されている。ガイド部材21は、孔部22aから放出されるガスを軸部22に軸芯方向に垂直な方向に案内する。
The rotating
回転部材20はチェーン部材10を覆うカバー40に支持されている。受動部23と回転部24との間には仕切盤25が配置されている。仕切り盤25には、軸部22用の貫通孔25aと軸部22の軸受部25bと、オイル流通孔25dとが設けられている。回転部材20は、仕切盤25を介してカバー40に支持され、カバー40の固定部40aと仕切盤25の周囲の固定部25cとがエンジンカバー4にボルト止めされる。
The rotating
シリンダブロック2の壁部2aにはブローバイガスの排出口11が形成されており、軸部22の端部には排出口11に対向配置されるガス受入部26が形成されている。ガス受入部26は、軸部22の軸方向に延びるガス通路27に連続し、排出口11に向けてテーパ状に拡がるよう形成されている。
A blow-by
カバー40は、エンジンカバー4の前面側に突出する円柱状の突出部41を備え、突出部41の前面には吸気管50に接続される排気筒43が設けられている。受部はカバー40の突出部41における回転部24の外周を囲む周面部41aが相当する。また、周面部41aの最下面にはオイル流通用の凹部41bが形成されている。
The
[オイル成分の分離動作]
クランク軸5の回転により、チェーン部材10がクランク軸5とカム軸8,9との間で移動する。このとき、チェーン部材10の周囲には、チェーン部材10の移動による走行風が発生し、その走行風を回転部材20の受動部23が受けることで、受動部23が軸部22の軸芯周りに回転し、受動部23と同軸の回転部24も回転する。通常、チェーン部材10の移動によって発生する走行風は利用されることはほとんどないため、エンジンEにおいて新たな仕事を発生させることなく、回転部材20を回転させるための駆動力を得ることができる。
[Separation of oil components]
As the crankshaft 5 rotates, the
こうして、回転部材20が軸部22の軸芯周りに回転することにより、軸部22の軸芯方向に沿って設けられるガス受入部26からブローバイガスが流入する。ブローバイガスがガス受入部26に流入するのは、クランクケース3と吸気管50との差圧による。ガス受入部26から流入したブローバイガスは軸部22のガス通路27から回転部24近くの軸部22に形成された孔部22aから排出され、回転部24の回転による遠心力により、放射方向に送り出される。ここで、ブローバイガスに含まれる質量の重いオイル成分は中心部分に分離され、質量の軽いガスは回転部24の外周部分に主に分離される。オイル成分は自重により下方に移動しオイル流通用の凹部41bから仕切盤25のオイル流通孔を通過してオイルパン30に還流される。ガスは排気筒43の通路43aを経て吸気管50へ吸い込まれることとなる。
Thus, when the rotating
回転部材20の回転部24の回転により、ブローバイガスのオイル成分は回転部材20の下方以外の側方や上方に飛散することがある。こうした場合に、回転部24の外周側に受部(本実施形態ではカバー40の周面部41a)が備えられていると、受部41aにオイル成分が当て付けられることとなり、オイル成分の外方への飛散が防止される。また、受部41aに当て付けられたオイル成分には自重が働くため、オイル成分を周囲に飛散させずに効率よく回収することができる。
Due to the rotation of the
本実施形態では、チェーン部材10の移動の際に発生する風力を利用し、回転部材20の受動部23がその風力を駆動力として受け取ることで、回転部材20を回転させている。本構成のように、チェーン部材10から受動部23への動力伝達がチェーン部材10の動きに基づく空力によって行われるよう構成すると、回転部材20の受動部23にチェーン部材10との接触部を設ける必要がなくなり、回転部材20の構造を簡素にすることができる。
In the present embodiment, wind power generated when the
[第2実施形態]
本実施形態では、図6に示すように、軸部22の軸芯方向の中間位置の外周に円柱状の回転部24が設けられており、回転部24のシリンダブロック2の側に円盤部材28が取付けられている。円盤部材28には、回転部24の外周側に受動部23の羽根体23bが取付けられている、こうして、回転部材20の受動部23と回転部24とが回転部材20の軸方向に垂直な同一平面内の位置に配置される。受動部23と回転部24とが回転部材20の軸方向に垂直な同一平面内の位置に配置されると、回転部材20の軸方向の寸法が短くなる。その結果、オイル分離装置100をコンパクトに構成することができる。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a
回転部材20の軸部22において、シリンダブロック2の壁部2aのブローバイガスの排出口11を臨む部分にはガス受入部26が形成されており、ガス受入部26から軸部22の軸方向にガス通路27が形成されている。ガス通路27は回転部24まで形成され、ガス通路27から回転部24の径方向に複数の遠心通路29が形成されている。遠心通路29はカバー40の方向に傾斜して形成されており、回転部24の外方まで連通している。また、軸部22には、回転部24の端部の位置に開口22bと開口22bからカバー40の排気筒43の通路43aに連通する通路22cとが形成されている。
In the
カバー40とエンジンカバー4との間には仕切盤25が配置されている。仕切盤25には、軸部22の軸受部25bと、固定部25cと、回転部24を同心円状に囲む円筒部25f、オイル下部に形成された案内通路25eとが設けられている。円筒部25fは、回転部24の遠心通路29の出口に対向して設けられている。本実施形態においては、円筒部25fは遠心分離されたオイル成分を受け止める受部に相当する。また、仕切り盤25には、円筒部25fの内側の最下面にオイル流通用の凹部25gと、凹部25gに連続し下方に延設される案内通路25eが形成されている。
A
[オイル成分の分離動作]
ガス受入部26より流入したブローバイガスは軸部22のガス通路27を移動し、回転部24の回転によりブローバイガスに遠心力が働くことで、ブローバイガスは回転部24に形成された遠心通路29から外方に排出される。ここで、質量の重いオイル成分は中心部分に分離され、質量の軽いガスは回転部24の外周部分に主に分離される。オイル成分は自重により下方に移動し、ガスは吸気管50へ吸い込まれることとなる。遠心通路29から排出されたブローバイガスは軸部22の開口22bによって受け入れられ、軸部22の通路22cから排気筒43の通路43aを経て吸気管50に送られる。オイル成分は自重により下方に移動しオイル流通用の凹部25gから案内通路25eを経てオイルパン30に還流される。
[Separation of oil components]
The blow-by gas that has flowed in from the
[その他の実施形態]
(1)上記の実施形態では、カバー40がエンジンカバー4から前面に突出して設けられている例を示したが、カバー40をエンジンカバー4と面一状に設け、エンジンカバー4の内方側に突出部が配置されるよう構成してもよい。
[Other embodiments]
(1) In the above embodiment, the
(2)受動部23の羽根体23bにチェーン部材10と接触する接触部を設けてもよい。こうすると、チェーン部材10と受動部23とが確実に接触することとなり、チェーン部材10から受動部23が受け取る駆動力が大きくなる。これにより、回転部材20は安定的に回転することとなり、オイル分離能力を高めることができる。
(2) You may provide the contact part which contacts the
(3)上記の第1実施形態では、受動部23をシリンダブロック2の側に配置し回転部24をシリンダブロック2とは反対の側に配置する例を示したが、受動部23をシリンダブロック2とは反対の側に配置し回転部24をシリンダブロック2の側に配置してもよい。
(3) In the first embodiment, the example in which the
(4)第1実施形態のオイル分離装置100の回転部24として第2実施形態で示した円柱状の回転部24を用いてもよいし、第2実施形態のオイル分離装置100の回転部24として第1実施形態で示した軸部22の外周に板状部材を配置した回転部24を用いてもよい。
(4) The columnar
(5)上記の第2実施形態において、回転部24にガス受入口26から導入されるブローバイガスのガス流の受部を設けて、このガス流を回転部24の駆動力として利用してもよい。
(5) In the second embodiment described above, a receiving portion for the flow of blow-by gas introduced from the
(6)上記の実施形態では、受動部23として全体に屈曲した板状部材で構成した羽根体23bを用いたが、受動部23の羽根体23bはチェーン部材10の動きによって発生する風力を受け取ることができる渦巻き状や、水車状等、多種の形状を利用することできる。また、上記の実施形態では、回転部材20は軸部22と回転部24とが一体的に形成される例を示したが、軸部22、受動部23、回転部24の全てが一体的に形成されていてもよい。
(6) In the above-described embodiment, the
本発明に係るオイル分離装置は、各種車両の内燃機関に広く利用可能である。 The oil separator according to the present invention can be widely used for internal combustion engines of various vehicles.
1 シリンダヘッド(エンジンブロック)
2 シリンダブロック(エンジンブロック)
2a 壁部
5 クランク軸
6 カム軸
10 チェーン部材
11 ブローバイガス排出口
20 回転部材
22 軸部
23 受動部
23a 筒部
23b 羽根体
24 回転部
25 仕切盤
25e リブ部(受部)
26 ガス受入部
27 ガス通路
40 カバー
41 突出部
41a 周面部(受部)
1 Cylinder head (engine block)
2 Cylinder block (engine block)
2a Wall portion 5 Crankshaft 6
26
Claims (5)
前記回転部材が、
前記チェーン部材から駆動力を受け取る受動部と、
前記エンジンブロックの壁部に設けられたブローバイガス排出口に対向配置されるガス受入部と、
前記ガス受入部から取り入れたブローバイガスからオイル成分を遠心分離する回転部と、を備え、
前記チェーン部材から前記受動部への動力伝達が前記チェーン部材の動きに基づく空力によって行われるオイル分離装置。 A rotation member driven and rotated by a chain member wound around the crankshaft and the camshaft is provided outside the engine block.
The rotating member is
A passive part for receiving a driving force from the chain member;
A gas receiving portion disposed opposite to a blow-by gas discharge port provided in a wall portion of the engine block;
A rotating part for centrifuging oil components from blow-by gas taken from the gas receiving part ,
An oil separation device in which power is transmitted from the chain member to the passive portion by aerodynamics based on movement of the chain member .
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