KR100508165B1 - 밸런스 샤프트 스프로켓의 체인 소음 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진에서 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 구동을 연결하는 체인의 진동을 감쇄하여 엔진 구동시 발생되는 체인의 소음을 줄이기 위한 밸런스 샤프트 스프라켓의 체인소음 저감구조에 관한 것으로,

크랭크 샤프트의 진동을 감쇄하기 위해 크랭크 샤프트의 측면에 밸런스 샤프트가 마련되고, 상기 밸런스 샤프트의 일단에 체인이 체결되기 위한 밸런스 샤프트 스프로켓이 형성되는 구조에 있어서,

밸런스 샤프트 스프로켓에 치저경에 체결된 체인의 체인링크가 회전되며 만들어내는 회전궤도에 체인의 진동감쇄를 위한 O-링이 장착되어지되, 상기 O-링은 밸런스 샤프트 스프로켓 본체의 양측면에 링가이드가 부착되고, 그 링가이드의 외주연에 상기 O-링이 끼워지기 위한 링홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

밸런스 샤프트 스프로켓의 체인소음 저감구조{Reducing apparatus for chain noise of crank shaft sprocket}

본 발명은 밸런스 샤프트 스프라켓의 체인소음 저감구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 엔진에서 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 구동을 연결하는 체인의 진동을 감쇄하여 엔진 구동시 발생되는 체인의 소음을 줄이기 위한 밸런스 샤프트 스프라켓의 체인소음 저감구조에 관한 것이다.

일반적으로 크랭크 샤프트는 크랭크 케이스 안에 설치된 메인 베어링으로 지지되어 있고, 각 실린더의 동력 행정에서 발생한 피스톤의 직선동력을 커넥팅 로드를 통해 바꾸고, 반대로 다른 행정에서는 피스톤에 운동을 가해 연속하여 동력을 발생하는 엔진에서 가장 중요한 기능을 하게 된다.

상기와 같은 기능을 하는 크랭크 샤프트는 진동이 없이 원활히 회전해야 하며, 크랭크 저널 중심과 크랭크 핀 중심은 편심되어 있기 때문에 그대로 회전시키면 균형을 유지할 수가 없게 된다.

따라서 대부분의 엔진에서는 크랭크 핀의 반대쪽 크랭크 아암에 밸런스 웨이트를 달아서 회전 중의 균형을 유지하도록 하고 있다. 그런데 상기와 같이 밸런스 웨이트를 장착하게 되면 크랭크 샤프트 자체의 균형은 잡히게 되나, 폭발행정에서 발생하는 엔진의 진동은 엔진을 지지하는 부분에서 바디에 전달되어 실내 소음의 원인이 되므로서 엔진의 진동을 될 수 있는 대로 줄여야만 한다. 그래서 엔진 특유의 진동이 감쇄되도록 하기 위해 4기통 이상의 엔진에서는 크랭크 샤프트와 나란한 방향으로 밸런스 샤프트가 장착되고 있다.

도 4는 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 동력전달구조를 도시한 것으로서, 크랭크 샤프트(10)의 일단에는 크랭크 샤프트 스프로켓(11)이 장착되고, 밸런스 샤프트(12)의 일단에는 밸런스 샤프트 스프로켓(13)이 장착된다. 그리고 상기한 크랭크 샤프트 스프로켓(11)과 밸런스 샤프트 스프로켓(13) 간에는 체인(15)이 감기어 크랭크 샤프트(10)의 회전동력이 밸런스 샤프트(12)에 전달되도록 구성되어 있다. 그리고 일반적인 엔진에는 밸런스 샤프트(12)가 크랭크 샤프트(10)의 양측에 나란히 형성되는데, 밸런스 샤프트 스프로켓(13)은 일측의 밸런스 샤프트(12)의 일단에 장착된다. 다른 일측의 밸런스 샤프트에는 링기어(도시되지 않음)에 의해서 동력이 전달될 수 있도록 구성된다. 참고로, 도 5는 종래의 일반적인 밸런스 샤프트 스프로켓의 단면도로, 일반적인 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기한 체인(15)을 설계하는데 있어서는 엔진이 고속으로 회전되고, 밸런스 샤프트의 부하가 크기 때문에 체인의 내구성 뿐만 아니라 체인의 소음을 줄이기 위한 기술의 개선이 필요한 실정이다. 그리고 밸런스 스프로켓 및 체인의 설계는 독일공업규격(DIN) 또는 일본자동차규격(JASO)을 기본으로 체인의 내구성, 소음저감측면을 만족시키기위한 표준설계가 이루어지고 있는 실정이다.

그러나 상기와 같은 표준 스프로켓 설계만으로는 저소음 요구를 만족시키지 못할 뿐만 아니라, 밸런스 샤프트 구동용 체인은 언밸런스에 의한 고부하와 고속운전으로 인하여 체인텐셔너를 통한 소음저감에는 한계가 있다. 따라서 체인텐셔너의 장력을 떨어뜨리면 거동이 불안전하고 체인텐셔너의 장력을 높이면 체인의 부하가 증가되기 때문에, 체인의 적정거동을 유지하기 위한 장력만으로는 일반적인 주행영역에서 체인소음이 발생될 수밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 차량 엔진에서 크랭크 샤프트와 밸런스 샤프트의 구동을 연결하는 체인의 진동을 감쇄하여 엔진 구동시 발생되는 체인의 소음을 줄이기 위한 밸런스 샤프트 스프라켓의 체인소음 저감구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

크랭크 샤프트의 진동을 감쇄하기 위해 크랭크 샤프트의 측면에 밸런스 샤프트가 마련되고, 상기 밸런스 샤프트의 일단에 체인이 체결되기 위한 밸런스 샤프트 스프로켓이 형성되는 구조에 있어서,

밸런스 샤프트 스프로켓에 치저경에 체결된 체인의 체인링크가 회전되며 만들어내는 회전궤도에 체인의 진동감쇄를 위한 O-링이 장착되어지되, 상기 O-링은 밸런스 샤프트 스프로켓 본체의 양측면에 링가이드가 부착되고, 그 링가이드의 외주연에 상기 O-링이 끼워지기 위한 링홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 체인소음 저감구조의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 체인소음 저감구조의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 밸런스 샤프트 스프로켓의 단면도이며, 도 3는 본 발명이 적용된 상태의 소음측정 결과를 도시한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 밸런스 샤프트 스프로켓을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 O-링을 지시하는 것이며, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 부호가 그대로 인용된다.

상기한 밸런스 샤프트 스프로켓(20)은 종래의 일반적인 스프로켓의 본체(21)양측에 링가이드(22)가 일체로 부착되고, 그 링가이드(22,24)의 링홈(23,25) 부분에 O-링(30)이 장착된 상태로 구성된다.

즉, 도 2의 단면도에서와 같이, 상기한 밸런스 샤프트 스프로켓(20)의 본체(21)는 종래의 일반적인 스프로켓 형상과 마찬가지로, 원판의 외주연에 체인(15)이 체결되기 위한 다수의 이(21a)가 형성되고, 원판의 중앙에는 축공(21b)이 형성된다. 특히, 상기한 축공(21b)의 외주에는 밸런스 샤프트(12)와의 견고한 장착을 위해 두꺼운 두께의 보스(21c)가 형성된다.

이상과 같이 형성되는 밸런스 샤프트 스프로켓(20)의 본체(21)의 양측에 상기한 링가이드(22,24)가 부착되는데, 이를 위해 본체(21)의 양측에 부착되는 링가이드(22,24)는 상기한 보스(21c)의 외주연에 끼워질 수 있도록 링형상으로 형성된다. 그리고 링가이드(22,24)의 외주연에는 O-링(30)이 끼워질 수 있도록 환형의 링홈(23,25)이 각각 마련되는데, 특히 상기 링홈(23,25)은 본체(21a)의 측면에 부착되었을 경우에 체인(15)의 체인링크(15a)부와 간섭이 없도록 상기한 본체(21)의 벽면이 링홈(23,25)의 일측벽 역할을 하도록 구성된다. 즉, 상기한 링가이드(22,24)를 개별적으로 보았을 경우에, 상기 링가이드(22,24)의 링홈(23,25) 일측은 개방된 상태가 되는 것이다.

한편, 상기한 밸런스 샤프트(12)의 외측에 위치되는 링가이드(22,24)의 경우에는 본체(21)의 보스(21c)가 완전히 덮히도록 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 개별적으로 형성되는 각각의 링가이드(22,24)는 상기한 밸런스 샤프트 스프로켓(21)와 하나의 몸체로 이루어질 수 있도록 본체(21)의 양측에 압입형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 링가이드(22,24)의 압입에 의해 본체(21)의 양측에 형성되는 링홈(23,25)에는 O-링(30)이 장착되는데, 상기 O-링(30)은 밸런스 샤프트 스프로켓(20)에 체인(15)이 장착되었을 경우에 체인(15)의 체인링크(15a)의 내측 주연부가 닿도록 형성된다. 이 때 상기한 O-링(30)의 직경이 필요이상으로 크게 형성되면 체인(15)이 밸런스 샤프트 스프로켓(20)에 물리는 치합이 좋지 않게 되어 동력전달 및 내구성 측면에서 불리하게 작용되므로 체인링크(15a)의 중심에서 상기 O-링(30)과 닿도록 주의하는 것이 바람직하다.

특히, 상기한 링가이드(22,24)의 최소경은 8mm 피치의 체인(15)이 장착되고, 밸런스 샤프트 스프라켓(20)의 최저경이 41.07mm일 때, 38.47mm인 것이 가장 바람직하다.

이상과 같이 형성되는 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의해 밸런스 샤프트 스프로켓(20)의 양측에 O-링(30)이 장착된 엔진이 구동되면, 크랭크 샤프트의 동력은 체인(15)을 통해 밸런스 샤프트(12)에 전달된다.

이 과정에서 밸런스 샤프트 스프로켓(20)에 체결되는 체인(15)의 체인링크(16)가 상기한 O-링(30)의 외주연에 닿게 되므로서 체인(15)이 회전되면서 발생되는 진동이 완충된다. 따라서 체인(15)의 진동에 의해서 발생되는 소음이 감쇄된다.

도 3은 본 발명에 의해 형성된 엔진의 체인소음과 종래기술의 엔진에서 발생되는 체인소음을 측정한 결과를 그래프로 도시한 것이다.

이 그래프에서와 같이 본 발명에 의한 엔진의 경우, 상용주행영역인 2500RPM 대역에서 체인소음 저감효과가 두드러지게 나타남을 알 수 있다. 엔진 시험결과 이 영역대에서의 약 9dB 정도의 소음이 감소되는 효과를 얻을 수 있었다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 밸런스 샤프트 스프로켓의 양측에 체인의 회전링크를 안내하는 O-링이 형성되므로서, 체인의 진동이 이 O-링에 의해서 감쇄되는 커다란 효과가 있게 된다. 또한, 본 발명에 의한 구조는 체인의 마모를 줄이게 되므로서 체인의 내구성향상에 큰 효과가 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 체인소음 저감구조의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 밸런스 샤프트 스프로켓의 단면도.

도 3는 본 발명이 적용된 상태의 소음측정 결과를 도시한 도면.

도 4 및 도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 밸런스 샤프트 15 : 체인

15a : 체인링크 20 : 밸런스 샤프트 스프로켓

21 : 본체 21a : 이

21b : 축공 21c : 보스

22,24 : 링가이드 23,25 : 링홈

30 : O-링

Claims (3)

1. 크랭크 샤프트의 진동을 감쇄하기 위해 크랭크 샤프트의 측면에 밸런스 샤프트가 마련되고, 상기 밸런스 샤프트의 일단에 체인이 체결되기 위한 밸런스 샤프트 스프로켓이 형성되는 구조에 있어서,

   밸런스 샤프트 스프로켓(20)에 치저경에 체결된 체인(15)의 체인링크(15a)가 회전되며 만들어내는 회전궤도에 체인(15)의 진동감쇄를 위한 O-링(30)이 장착될 수 있도록 외주연에 상기 O-링(30)이 끼워지기 위한 링홈(23,25)이 구비된 링가이드(22,24)가 본체(21)의 양측면에 부착되어지되,

   상기한 밸런스 샤프트 스프로켓(20)의 본체(21) 양측에 형성되는 링가이드(22,24)는 링형상으로 각각 제작된 다음에, 상기한 밸런스 샤프트 스프로켓(20) 본체(21)의 양측에 압입형성된 것을 특징으로 하는 밸런스 샤프트 스프라켓의 체인소음 저감구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 체인(15)의 규격이 8mm 피치이고, 밸런스 샤프트 스프라켓(20)의 최저경이 41.07mm일 때, 상기한 O-링(30)의 외경 크기는 38.47mm인 것을 특징으로 하는 밸러스 샤프트 스프로켓의 체인소음 저감구조.
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