KR100324251B1 - 기어 소음 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기어의 맞물림 소음 저감장치에 있어서, 비틀림 코일 스프링의 스프링 하중을 일정하게 하여, 부기어(副기어)의 동작을 부드럽게 하고자 하는 것이다.

일차드라이브(primary-drive) 기어(5)에 인접하여 부기어(6)를 자유롭게 회전하도록 설치하고, 회전축(4)의 축단에 압입된 리테이너(retainer;7)와 부기어(6)를 비틀림 코일 스프링(30)으로 연결한다. 리테이너(7)에 있어서의 외주 플랜지(21)와 측벽(20)의 일부에 직사각형부를 그 내측 가장자리에 틈을 두어 형성하고, 그 직사각형부를 외주 플랜지(21) 보다도 내주측으로 회전축(4)의 축방향과 평행하도록 구부려서 가이드부(25)를 형성하고, 이 외주 플랜지(21)와 가이드부(25)의 사이에 비틀림 코일 스프링(30)이 통하게 된다. 프리로드를 부여하기 위해 비틀림 코일 스프링(30)의 직경을 축소시키면, 그 내주면의 일부가 가이드부(25)에 접촉하고, 다른 부분이 회전축(4) 등에 접촉하지 않게 된다.

Description

기어 소음 방지장치{Apparatus for preventing a noise of a toothed wheel}

본 발명은 동축상에 설치된 주기어와 부기어에 위상차를 두어 상대 기어와 맞물림으로써 맞물림 소음을 저감하도록 한 기어 소음 방지장치에 관한 것이다.

일본국 실개소 63-59260호에는, 엔진의 크랭크축 상에 설치된 기어 소음 방지장치가 나타나 있다. 이 기어 소음 방지장치는, 크랭크축 상에 서로 이웃하도록 설치된 주기어인 일차드라이브 기어와 부기어를 갖추고, 부기어와 일차드라이브 기어의 사이에는 위상차가 주어지고, 또한 크랭크축으로 일체 회전하도록 형성된 리테이너와 부기어의 사이에 비틀림 코일 스프링이 장착되어, 이 비틀림 코일 스프링에 의해 부기어를 위상차 해소방향으로 회동력이 가해지도록 프리로드(preload; 예압)가 가해져, 일차드라이브 기어와 부기어를 상대 기어인 변속클러치의 일차드라이브 기어와 맞물리도록 하여 맞물림 소음을 저감하도록 되어 있다.

도 7은 이 장치에 있어서, 부기어(a)를 작동 회전방향(화살표(A) 방향)으로 회전시켜 비틀림 코일 스프링(b)에 프리로드를 발생시키는 상태를 나타낸 모식도로, 비틀림 코일 스프링(b)은, 부기어(a)와의 계합단(c)이 자유시의 위치(파선표시)에서 화살표(A)방향으로 이동함으로써 직경을 축소하여 실선표시위치로 오면, 비틀림 코일 스프링(b)의 중심이 자유시의 O₁에서 O₂로 리테이너(d) 및 회전축(e)의 각 중심에 대해 편심하여, 그 결과 비틀림 코일 스프링(b)의 일부가 리테이너(d)의 내주면에 접촉하거나(B점), 회전축(e)의 외주면에 접촉한다(C점).

그러나, 이러한 접촉이 불규칙적인 위치나 길이로 발생하면, 부기어(a)에 대해 프리로드를 부여하기 위해 필요한 비틀림 코일 스프링(b)의 스프링 하중이 일정하지 않게 되고, 그 결과, 부기어(a)의 작동이 불안정하게 되는 경우가 있다. 또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 비틀림 코일 스프링(b)이 여러번 감기게 되면, 직경의 축소 시에 부분적으로 감긴 선이 겹치는 경우가 있고, 이러한 경우에 의해서도 상기 비틀림 코일 스프링(b)의 스프링 하중이 불안정하게 됨에 의한 부기어(a)의 작동 불안정을 발생시킬 염려가 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본원의 기어 소음방지장치에 관련된 제1의 발명은, 동일 회전축상으로 서로 이웃하도록 설치된 주기어와 부기어의 사이에 위상차를 형성하고, 또한 상기 회전축과 일체 회전하도록 설치된 리테이너와 부기어와의 사이로 비틀림 코일 스프링을 장착하여, 이 비틀림 코일 스프링에 의해 상기 위상차가 해소되는 방향으로 부기어에 회동력을 가함으로써 프리로드가 부여되어, 상대 기어와의 맞물림 소음을 저감하도록 한 기어 소음 방지장치에 있어서, 상기 비틀림 코일 스프링의 내주측을 지지하기 위한 가이드부를 상기 리테이너에 설치한 것을 특징으로 한다.

제2의 발명은 상기 제1의 발명에 있어서, 상기 가이드부와 리테이너의 간격을 D, 비틀림 코일 스프링의 선의 직경을 d라고 했을 때, D<2d인 것을 특징으로 한다.

도 1은 실시예에 관련된 일차드라이브 기어부분 근방의 확대 단면도,

도 2는 본 실시예에 관련된 엔진의 단면도,

도 3은 가이드부를 나타낸 부분확대 단면도,

도 4는 도 1의 화살표(E) 방향도,

도 5는 작동회전 전(프리로드 전)의 상태를 나타낸 도 1의 선5-5에 따른 단면도,

도 6은 프리로드 시에 있어서의 도 5와 같은 도,

도 7은 종래예에서 프리로드를 발생시키는 상태를 나타낸 모식도,

도 8은 종래예의 비틀림 코일 스프링이 권선부에서 겹치는 상태를 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 크랭크축 4 : 회전축

5 : 일차드라이브 기어 6 : 부기어

7 : 리테이너 25: 가이드부

30: 비틀림 코일 스프링

도 1 내지 도 6에 엔진의 크랭크축 상에 설치된 일차드라이브 기어에 적용되는 본원 발명의 일 실시예를 나타낸다. 도 1은 일차드라이브 기어 부분 근방의 확대 단면도, 도 2는 본 실시예에 관련된 엔진의 단면도, 도 3은 가이드부를 나타내는 부분 확대 단면도, 도 4는 도 1의 화살표(E) 방향도, 도 5는 작동회전 전(프리로드 전)의 상태를 나타낸 도 1의 선 5-5에 따른 단면도, 도 6은 프리로드 시에 있어서의 도 5와 같은 도를 나타낸다.

우선 도 2에 있어서, 이 엔진은, 피스톤로드(1)에 연결된 크랭크축(2)과, 그 일단이 접속하는 발진클러치(3)와, 이 발진클러치(3)를 통해 크랭크축(2)과 접속하며 또한 그 외주에서 자유롭게 유전(遊轉)되도록 설치된 회전축(4)을 구비하고 있다.

이 회전축(4) 위에는 주기어인 일차드라이브 기어(5)와 부기어(6)가 서로 이웃하도록 설치되어 있고, 또한 부기어(6)를 사이에 두고 일차드라이브 톱니바퀴(5)의 반대측이 되는 회전축(4)의 축단부에 리테이너(7)가 설치되어 있다.

부기어(6)는 일차드라이브 기어(5)와 같은 직경, 같은 잇수 혹은 이것들이 약간 다른 기어이고, 이 일차드라이브 기어(5)와 부기어(6)는 각각 클러치(10)의 일차드라이브 기어(11)에 맞물려 있다.

일차드라이브 기어(11)는 클러치(10)의 클러치 외측과 일체이고, 그 회전은 클러치 내측을 거쳐 메인축(12)으로 전달되고, 또한 메인축 기어(12')에서 카운터축(13)의 카운터축 기어(14)로 전달된다.

다음으로, 소음 방지기구에 대해 설명한다. 도 1 및 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 부기어(6)는 회전축(4) 위의 주기어(5) 근방부(14) 위에 자유롭게 회전운동하도록 지지되고, 회전축(4)에 대해서 서클리브(circle-rib;15)에 의해 빠지는 것이 방지 된다.

부기어(6)와 주기어(5)의 각 톱니(齒, 이) 중에, 한 쌍의 위치맞춤용 톱니에는, 각각 챔퍼(champer)부(16,17)가 형성되고, 각 챔퍼부(16,17)를 일치시킴으로써, 프리로드 시에 있어서의 부기어(6)와 주기어(5)의 위치결정이 용이하게 된다. 부기어(6)의 챔퍼부(17) 근방에는 계지구멍(係止穴;18)이 측면으로 관통 형성되어 있다.

회전축(4)에 있어서의 주기어(5)의 위치맞춤용 톱니와 동일 위상인 위치에, 축단부에서 축방향 내측으로 절단하여 위치결정홈(19)이 형성되고, 이 위치결정홈(19)은 축단부에서 개방되어 있다.

리테이너(7)는 대략 컵형태를 하고 있고, 철판 또는 그 외의 적당한 금속을 프레스 성형에 의해 형성되고, 회전축(4)의 회전단면과 평행한 측벽(20)과, 그 외주부에서 부기어(6)측으로 돌출하도록 일체로 형성된 외주 플랜지(21)와, 내주부에 반대방향으로 돌출하도록 일체로 형성된 내주 플랜지(22)가 설치되어 있다.

내주 플랜지(22)의 일부에는, 중심측으로 돌출한 위치결정 오목부(23)가 설치되고, 위치결정홈(19)으로 끼워 맞춤이 가능하도록 되어 있다. 내주 플랜지(22)의 둘레방향에 있어서의 위치결정 오목부(23)의 중앙부 근방과 동일 위상의 측벽(20)에는 계지구멍(24)이 관통 형성되어 있다. 또한, 이 계지구멍(24)에서 작동 회전방향으로 약 60°의 위상차가 있는 위치에 가이드부(25)가 형성되어 있다.

가이드부(25)는 외주 플랜지(21)의 단부로부터 측벽(20)의 일부에 도달할 때까지, 가이드부(25)가 되는 직사각형부의 양측 가장자리를 따라 틈을 두고, 그 직사각형부의 단부를 후술하는 간격(D)에 해당하는 분량만큼 제거하고, 이어서, 직사각형부를 외주 플랜지(21)보다도 내주측으로 회전축(4)의 축심과 평행하도록 구부림으로써 얻을 수 있다. 또한, 가이드부(25)의 외주측 표면과 외주 플랜지(21)의 내주면과의 상기 간격(D)은 후술하는 소정의 값으로 한다.

또한, 가이드부(25)의 내주측 표면과 내주 플랜지(22)의 내주면과의 간격(F)도 직경 축소 시에 다른 부분을 외주 플랜지(21)와 회전축(4)과 접촉하지 않도록 가이드하기에 충분한 크기로 확보되어 있다.

또한, 가이드부(25)의 위치는, 계지구멍(24)의 위치에서 프리로드를 부여하기 위해 부기어를 회전하는 작동 회전방향(화살표(A)방향)으로 소정각도로 개방하는데, 본 실시예에서는 약 60°정도로 되어 있다. 이 각도는 후술하는 비틀림 코일 스프링(30)의 가장 효율적인 가이드가 가능하다. 단, 이 각도의 바람직한 범위는 약 180°이내, 보다 바람직하게는 약 90°이내에서 임의의 범위로 설정하는 것이 좋다.

리테이너(7)와 부기어(6)는 비틀림 코일 스프링(30)으로 연결되어 있다. 비틀림 코일 스프링(30)은 여러 번 감겨 있는 것으로, 감김 방향의 양단부는 각각 역방향으로 약 90° 구부려지고, 부기어(6)의 계지구멍(18)으로 끼워 맞춤 되는 계합단(31) 및 리테이너(7)의 계지구멍(24)으로 끼워 맞춤 되는 계합단(32)을 이루고 있다. 계합단(31, 32)의 위치는 작동회전시에 일치하도록, 자유시에는 위상차가 부여되어 있다.

비틀림 코일 스프링(30)은 가이드부(25)와 외주 플랜지(21)의 사이를 통하도록 리테이너(7)에 부착되고, 가이드부(25)와 외주 플랜지(21) 간의 상기 간격(D)은, 비틀림 코일 스프링(30)의 선의 직경을 d라고 했을 때, D<2d인 관계를 만족하도록 설정된다.

다음으로, 본 실시예의 작용을 설명한다. 우선, 회전축(4)의 주기어 근방부(14) 위를 자유롭게 회전 가능하고 또한 서클리브(15)에 의해 빠짐 방지되는 부기어(6)의 계지구멍(18)으로, 비틀림 코일 스프링(30)의 계합단(31)을 계합하고, 또한 계합단(32)을 리테이너(7)의 계지구멍(24)에 계합하며, 위치결정 오목부(23)를 위치결정홈(19)에 끼워 맞추도록 하여 내주 플랜지(22)를 회전축(4)의 외주로 압입함으로써 고정한다.

이에 의해 비틀림 코일 스프링(30)은 리테이너(7)와 부기어(6)를 연결하고, 또한 외주 플랜지(21)와 가이드부(25)의 사이를 통하도록 회전축(4)의 주위에 설치되는 자유상태로 된다. 이 상태가 도 5에 도시한 상태이고, 비틀림 코일 스프링(30)은 리테이너(7)의 내주 및 회전축(4)의 외주의 어떤 것과도 접촉하지 않고 간격을 유지하고 있다.

그런데, 부기어(6)를 화살표(A)방향의 작동 회전방향으로 회동시키고, 그 챔퍼부(17)를 주기어(5)의 챔퍼부(16)에 맞추면, 계합단(31)이 가이드부(25)측으로 이동하고, 이에 따라 비틀림 코일 스프링(30)의 직경이 축소하고, 그 중심이 자유상태의 O₁에서 O₂로 편심된다.

그 결과, 비틀림 코일 스프링(30)은, 고정단인 계합단(32) 보다 회전방향으로 향하여 전반측이 회전축(4)측으로 이동하고, 후반측이 외주 플랜지(21)측으로 이동하려 하지만, 그 내주부가 가이드부(25)에 접촉하여 지지됨으로써, 가이드부(25)를 지점으로 하여 위치결정된다.

그 결과, 비틀림 코일 스프링(30)은 리테이너(7)에 있어서의 외주 플랜지(21)의 내주면 및 회전축(4)의 외주면과 소정의 간격을 갖고 가이드부(25) 이외에서는 접촉하지 않고, 비틀림 코일 스프링(30)의 리테이너(7)측에 대한 접촉위치가 일정하고, 또한 접촉길이도 가이드부(25)의 외주면 측에 있어서의 둘레방향 길이 만큼의 최소 한도이다.

이 때문에, 비틀림 코일 스프링(30)은 스프링 하중이 일정하게 되고, 부기어(6)를 부드럽게 작동시키고, 부기어(6)를 작동 회전방향과 반대방향으로 회동력을 가하여 프리로드를 부여함과 동시에, 일차드라이브 기어(11)의 맞물림 소음을 저감시킬 수 있다.

게다가, 도 5의 자유상태에서 도 6의 작동상태로 변화할 때, 가이드부(25)와 리테이너(7)와의 간격(D)은, D<2d인 관계이기 때문에, 이 간격(D)에 의해 감긴 선의 일부가 겹치는 일이 없게 되고, 그 결과, 도 8에 도시한 종래예의 현상은 저지된다. 그렇기 때문에, 이것에 의해서도 비틀림 코일 스프링(30)의 스프링 하중을 일정하게 하고, 부기어(6)의 작동을 부드럽게 할 수 있다.

또한, 부기어(6)를 작동 회전방향으로 회동시킨 상태에 있어서, 계합단(31, 32)의 위치가 거의 일치하도록 했기 때문에, 비틀림 코일 스프링(30)에 프리로드를 가했을 때에도, 비틀림 코일 스프링(30)의 뒤틀림이 방지되고, 이것에 의해서도 프리로드를 안정시켜 부기어(6)의 작동을 부드럽게 할 수 있다.

게다가, 가이드부(25)의 위치를 작동 회전방향에서 계합단(31)에 비교적 가까운 위치인 개방 각도 약 60°의 위치에 설정하였기 때문에, 가장 많이 이동하기 쉬운 위치를 지지함으로써 작동회전시에 그다지 비틀림 코일 스프링(30)을 많이 이동시키지 않고, 효율적으로 가이드할 수 있다. 게다가, 외주 플랜지(21)와 측벽(20)의 일부에 직사각형부를 그 양측 가장자리에 홈을 넣어 형성하고, 이 직사각형부를 구부림으로써 가이드부(25)를 형성하였기 때문에, 가이드부(25)를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 내주 플랜지부(22)의 둘레방향에 있어서의 위치결정 오목부(23)의 중앙부와 동일 위상인 측벽(20)상에 계지구멍(24)을 형성하였기 때문에, 계지구멍(24)의 위치를 측벽(20)내에서 보다 내주측으로 형성할 수 있고, 그만큼 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 부기어(6)와 회전축(4)을 종래와 같이 핀으로 위치결정하지 않고, 서클리브(15)로 빠짐 방지하기 때문에, 제조 뿐만 아니라 조립이 용이하게 되고, 고가의 핀을 생략할 수 있기 때문에 비용도 절감할 수 있다.

게다가, 리테이너(7)를 철판 등을 이용한 프레스성형에 의해 제조하기 때문에 경량화 할 수 있음과 동시에, 종래의 철 절삭 등과 비교해 매우 용이하게 성형할 수 있고, 그 결과 비용을 절감할 수 있다. 또한, 내주 플랜지(22)를 회전축(4)의 단부에 압입함으로써 회전축(4)과 리테이너(7)를 미리 소형 조립(小組化)해 두는 것이 가능하게 되기 때문에 취급성도 향상된다.

또한, 본원 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 각종으로 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예에 있어서는, 외주 플랜지(21)와 측벽(20)의 일부에 직사각형부를 그 양측 가장자리에 홈을 두어 형성하고, 그 직사각형을 외주 플랜지(21) 보다도 내주측으로 회전축(4)의 축심과 평행하도록 구부림으로써 가이드부(25)를 형성하였지만, 가이드부(25)는 내주 플랜지(22) 측에서 같은 모양으로 형성할 수도 있다.

리테이너에 비틀림 코일 스프링의 내주를 지지하기 위한 가이드부를 형성하였기 때문에, 프리로드를 부여하기 위해 비틀림 코일 스프링의 직경을 축소시키면, 그 내주가 가이드부에 접촉하여 지지된다. 이 때문에, 비틀림 코일 스프링의 내주는 가이드부에만 접촉하고, 또한 접촉점이 일정하고, 게다가 접촉길이도 비교적 짧기 때문에, 비틀림 코일 스프링의 스프링 하중이 안정되고, 그 결과, 부기어의 작동이 안정된다.

또한, 가이드부와 리테이너의 간격을 D, 비틀림 코일 스프링의 선의 직경을 d라고 했을 때, D<2d이면, 직경 축소 시에 비틀림 코일 스프링의 감긴 선이 부분적으로 겹치는 사태가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이에 의해서도 부기어의 작동의 안정화를 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 동일 회전축상으로 서로 이웃하게 설치된 주기어와 부기어의 사이에 위상차를 형성하고, 또한 상기 회전축과 일체 회전하도록 설치된 리테이너와 부기어와의 사이로 비틀림 코일 스프링을 장착하고, 이 비틀림 코일 스프링에 의해 상기 위상차가 해소되는 방향으로 부기어에 회전력을 가함으로써 프리로드(preload)가 부여되어, 상대 기어와의 맞물림 소음을 저감하도록 한 기어 소음 방지장치에 있어서,

   상기 비틀림 코일 스프링의 내주측을 지지하기 위한 가이드부를 상기 리테이너에 설치한 것을 특징으로 하는 기어 소음 방지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드부와 리테이너의 간격을 D, 비틀림 코일 스프링의 선의 직경을 d라고 했을 때, D<2d 인 것을 특징으로 하는 기어 소음 방지장치.