KR100337348B1 - 롤러 체인용 스프로킷 - Google Patents

Abstract

체인식 타이밍 시스템의 스프로킷 일측에 별도의 종동 스프로킷을 일체로 형성하여 스프로킷의 치와 롤러 체인의 롤러 사이에 백 래쉬를 제거하여 치접합음을 없애는 롤러 체인용 스프로킷을 제공할 목적으로,

롤러 체인 스프로킷에 의해 크랭크 축과 캠 축을 연결하여 크랭크 축의 회전동력을 캠 축에 전달하는 롤러 체인용 스프로킷에서,

상기 축에 체결되어 롤러 체인에 의해 회전동력을 전달하는 주동 스프로킷과; 상기 주동 스프로킷의 일측에 삽입되어 스프로킷 캡에 의해 지지되며, 상기 주동 스프로킷과 함께 회전하는 종동 스프로킷과; 상기 주동 스프로킷과 상기 종동 스프로킷 사이에서 개방부를 갖는 원형의 링으로 배치되어 일측은 주동 스프로킷에, 타측은 종동 스프로킷에 핀 결합되어 상기 주동 및 종동 스프로킷의 치 사이에 위치 변위를 발생시키는 링 스프링으로 이루어지는 롤러 체인용 스프로킷을 제공한다.

Description

롤러 체인용 스프로킷{SPROCKET FOR ROLLER CHAIN}

본 발명은 롤러 체인용 스프로킷에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 체인식 타이밍 시스템에서 롤러 체인과 스프로킷 사이의 치접합음을 저감시키는 롤러 체인용 스프로킷에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 흡,배기 밸브를 개폐시키는 캠 축의 구동은 크게벨트식 타이밍 시스템과 체인식 타이밍 시스템으로 나눌 수 있으며, 상기 체인식 타이밍 시스템은 사일런트 체인(silent chain) 타입과 롤러 체인(roller chain)타입으로 세분화될 수 있다.

상기 체인식 타이밍 시스템 중 롤러 체인 타입은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 크랭크 축 스프로킷(51)과 캠 축 스프로킷(52)이 롤러 체인(53)에 의해 연결되고, 상기 롤러 체인(53)은 다수개의 링크(54)가 핀 샤프트(55)에 의해 연결되고, 상기 핀 샤프트(55)에는 롤러(56)가 삽입되어 이루어진다.

그리고 상기 롤러 체인(53)은 엔진 본체(57)에 장착되는 댐퍼(58)와 텐셔너(59)에 의해 장력이 조절되도록 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해 크랭크 축(60)의 회전동력이 상기 크랭크 축 스프로킷(51)에 전달되면, 롤러 체인(53)은 상기 회전동력을 캠 축 스프로킷(52)에 전달하여 캠 축(61)을 회전 운동시키게 된다.

이때, 상기 롤러 체인 타입의 체인식 타이밍 시스템에서 종래 스프로킷의 작동은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 롤러 체인(53)의 롤러(56)가 스프로킷의 치(62,齒) 사이 치골(63,齒??)에 삽입되어 동력을 전달하게 되는데, 상기 롤러(56)와 치(62,齒) 사이에는 백 래쉬(BL, back lash)가 발생하게 되며, 상기 롤러 체인(53)의 롤러(56)와 이를 링크(54)에 지지하는 핀 샤프트(55) 사이에는 미소한 간극(C)이 형성되어 있는 상태로 작동하게 된다.

그런데 상기 체인식 타이밍 시스템은 동력전달효율 측면에서 상기 벨트식 타이밍 시스템보다 양호하다는 장점을 갖는 반면, 상기한 바와 같이 스프로킷의 치(齒)와 롤러간의 백 래쉬(back lash)에 의해 치접합음과 같은 금속성음을 발생시키게 되며 또한, 상기 롤러 체인의 롤러와 이를 지지하는 핀 샤프트 사이의 미소한 간극을 통하여 롤러가 엔진으로부터의 진동에 따른 진동음을 발생시킨다는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 체인식 타이밍 시스템의 스프로킷 일측에 별도의 종동 스프로킷을 일체로 형성하여 스프로킷의 치와 롤러 체인의 롤러 사이에 백 래쉬를 제거하여 치접합음을 없애는 롤러 체인용 스프로킷을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 체인식 타이밍 시스템의 스프로킷 일측에 별도의 종동 스프로킷을 일체로 형성하여 엔진으로부터의 진동에 따라 상기 롤러 체인의 롤러와 핀 샤프트 사이의 미소한 간극에서 발생하는 진동음의 발생을 억제하는 롤러 체인용 스프로킷을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 체인식 타이밍 시스템이 적용된 엔진의 정면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스프로킷의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 스프로킷의 결합 사시도이다.

도 4는 도 3의 B-B선에 따른 단면도이다.

도 5는 도 1의 A부분을 확대하여 본 발명에 따른 스프로킷의 작동을 나타내기 위한 작동 상태도이다.

도 6은 도 1의 A부분을 확대하여 종래 기술에 의한 스프로킷의 작동을 나타내기 위한 작동 상태도이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 롤러 체인용 스프로킷은 롤러 체인 스프로킷에 의해 크랭크 축과 캠 축을 연결하여 크랭크 축의 회전동력을 캠 축에 전달하는 롤러 체인용 스프로킷에서,

상기 축에 체결되어 롤러 체인에 의해 회전동력을 전달하는 주동 스프로킷과; 상기 주동 스프로킷의 일측에 삽입되어 스프로킷 캡에 의해 지지되며, 상기 주동 스프로킷과 함께 회전하는 종동 스프로킷과; 상기 주동 스프로킷과 상기 종동스프로킷 사이에서 개방부를 갖는 원형의 링으로 배치되어 일측은 주동 스프로킷에, 타측은 종동 스프로킷에 핀 결합되어 상기 주동 및 종동 스프로킷의 치 사이에 위치 변위를 발생시키는 링 스프링으로 이루어지며,

상기 주동 스프로킷과 종동 스프로킷은 그 치의 수가 동일하게 이루어지고, 상기 스프로킷 캡은 주동 스프로킷에 나사 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 종래와 동일한 부분은 같은 도면부호를 부여한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 일반적인 체인식 타이밍 시스템이 적용된 엔진의 정면도로서, 체인식 타이밍 시스템은 크랭크 축 스프로킷(51)과 캠 축 스프로킷(52)이 다수개의 링크(54)가 핀 샤프트(55)에 의해 연결되어 이 핀 샤프트(55)에 롤러(56)가 삽입되어 이루어진 롤러 체인(53)에 의해 연결되고, 이 롤러 체인(53)은 엔진 본체(57)에 장착되는 댐퍼(58)와 텐셔너(59)에 의해 장력이 조절되도록 구성되어 있다.

이러한 체인식 타이밍 시스템에 적용되는 캠 축 스프로킷(52)에 본 발명에 따른 롤러 체인용 스프로킷을 적용한 예로 설명하면 다음과 같다.

상기 캠 축 스프로킷(52)에 대신하여 적용되는 롤러 체인용 스프로킷은, 도 2와 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 캠 축(61)에 체결되는 주동 스프로킷(2)과, 이 주동 스프로킷(2)의 일측으로 장착되는 종동 스프로킷(4) 및 상기 주동 스프로킷(2)과 상기 종동 스프로킷(4) 사이에서 장착되어 주동 및 종동스프로킷(2,4)의 치 사이에 위치 변위를 발생시키는 링 스프링(6)으로 이루어진다.

상기 캠 축(61)에 체결되는 주동 스프로킷(2)은 크랭크 축(60)의 회전동력을 전달받도록 크랭크 축 스프로킷(51)과 롤러 체인(53)으로 연결되고, 치의 형상은 일반적인 스프로킷 치의 형상과 같으며, 일측으로는 상기 종동 스프로킷(4)과 링 스프링(6)이 장착될 수 있도록 장착부(8)를 갖는다.

상기 종동 스프로킷(4)은 그 치의 형상이 주동 스프로킷(2)의 치의 형상과 같으며, 상기 주동 스프로킷(2)의 장착부(8)에 삽입되고, 그 다음 스프로킷 캡(10)을 상기 장착부(8)에 나사 체결하여 고정링(18)을 끼워 상기 종동 스프로킷(4)이 스프로킷 캡(10)에 의해 지지되도록 이루어진다.

이때, 상기 주동 스프로킷(2)과 종동 스프로킷(4) 사이에는 링 스프링(6)이 배치되어 장착되는데, 이 링 스프링(6)은 일측에 개방부를 갖는 원형의 링으로 이루어져 일측(12)은 주동 스프로킷(2)에, 타측(14)은 종동 스프로킷(4)에 핀(16) 결합되어 상기 주동 및 종동 스프로킷(2,4)의 치 사이에 위치 변위를 발생시켜 탄성력을 제공하도록 이루어진다.

여기서 상기 주동 스프로킷(2)과 종동 스프로킷(4)은 그 치의 수가 동일하게 이루어진다.

상기한 바와 같이, 주동 및 종동 스프로킷(2,4)이 링 스프링(6)을 사이에 두고 장착되어 이루어지는 롤러 체인용 스프로킷(20)을 구성하여 상기 롤러 체인(53)과 체결하게 될 때, 상기 주동 스프로킷(2)에 대하여 종동 스프로킷(4)를 하나의 치(齒) 만큼 회전시켜 상기 링 스프링(6)의 탄성이 종동 스프로킷(4)에 작용하도록한 후, 상기 롤러 체인(53)과 체결한다.

이러한 롤러 체인용 스프로킷(20)은 롤러 체인(53)과의 치합에 의해 동력 전달 작동이 이루어지게 된다.

이때의 상기 롤러 체인용 스프로킷(20) 작동 상태를 보다 구체적으로 알아보기 위해서 도 5에 의해 살펴보면, 상기 롤러 체인(53)의 롤러(56)가 상기 스프로킷(20)에 치합되어 치골(22)에 삽입될 때, 최초 치합점(P1)에서는 상기 롤러(56)의 일측이 상기 주동 스프로킷(2)에 대하여 하나의 치(齒) 만큼 링 스프링(6)의 탄성 복원력이 작동하는 종동 스프로킷(4)에 먼저 접촉하게 된다. 이때 상기 롤러 체인(53)의 핀 샤프트(55)와 롤러(56) 사이의 간극(C)에 의한 진동은 상기 종동 스프로킷(4)이 롤러(56)를 핀 샤프트(55)의 일측으로 밀어 접촉시킴으로서 제거되어 진다.

그리고 최종 치합점(P2)에서는 상기 롤러(56)의 일측이 상기 주동 스프로킷(2)에 접촉된 상태로 이탈하게 된다.

한편, 상기 최초 및 최종 치합점(P1, P2) 사이의 치합점들은 상기 도 5의 치합점(P3)를 대표적 예로 하여 설명한다.

상기 치합점(P3)에서는 상기 롤러(56)의 일측이 상기 주동 스프로킷(2)에 대하여 하나의 치(齒) 만큼 링 스프링(6)의 탄성 복원력이 작동하는 종동 스프로킷(4)에 접촉된 상태를 그대로 유지하고 있으며, 이때 상기 롤러(56)와 주동 스프로킷(2) 사이의 백 래쉬(BL)는 종동 스프로킷(4)에 의해 상기 롤러(56)가 지지됨으로 상기 롤러(56)가 백 래쉬(BL)에 의해치접합음과 같은 금속성음을 발생시키지 않게 되며, 동시에 상기 롤러 체인(53)의 핀 샤프트(55)와 롤러(56) 사이의 간극(C)에 의한 진동 또한, 상기 종동 스프로킷(4)이 롤러(56)를 핀 샤프트(55)의 일측으로 밀고 있는 상태를 계속 유지하고 있으므로 상기 롤러 체인(53)의 롤러(56)와 이를 지지하는 핀 샤프트(55) 사이의 미소한 간극(C)에 의하여 엔진으로부터의 전달되는 진동에 따른 진동음을 억제할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 롤러 체인용 스프로킷(20)은 본 실시예에서 언급한 바와 같이, 상기 캠 축 스프로킷(52)에 한정되는 것은 아니며, 상기한 크랭크 축 스프로킷(51)에도 적용이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 롤러 체인용 스프로킷을 적용하게 되면, 체인식 타이밍 시스템의 스프로킷 일측에 별도의 종동 스프로킷을 일체로 형성하여 스프로킷의 치와 롤러 체인의 롤러 사이에 백 래쉬를 제거할 수 있게 되어 치접합음과 같은 금속성 소음을 줄일 수 있게 된다.

또한, 상기 종동 스프로킷은 롤러 체인의 롤러와 핀 샤프트 사이의 미소한 간극을 한 쪽으로 밀어 엔진으로부터 전달되는 진동에 의한 진동음의 발생을 억제할 수 있게 되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 롤러 체인 스프로킷에 의해 크랭크 축과 캠 축을 연결하여 크랭크 축의 회전동력을 캠 축에 전달하는 롤러 체인용 스프로킷에 있어서,

   상기 축에 체결되어 롤러 체인에 의해 회전동력을 전달하는 주동 스프로킷과;

   상기 주동 스프로킷의 일측에 삽입되어 스프로킷 캡에 의해 지지되며, 상기 주동 스프로킷과 함께 회전하는 종동 스프로킷과;

   상기 주동 스프로킷과 상기 종동 스프로킷 사이에서 개방부를 갖는 원형의 링으로 배치되어 일측은 주동 스프로킷에, 타측은 종동 스프로킷에 핀 결합되어 상기 주동 및 종동 스프로킷의 치 사이에 위치 변위를 발생시키는 링 스프링과;를 포함하여 이루어지는 롤러 체인용 스프로킷.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 주동 스프로킷과 종동 스프로킷은

   그 치의 수가 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤러 체인용 스프로킷.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 스프로킷 캡은

   상기 주동 스프로킷에 나사 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤러 체인용 스프로킷.