KR101419568B1 - 타이밍 체인 드라이빙 장치 - Google Patents

Abstract

연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하고 강도가 저하하는 것을 방지하고, 스프로킷에의 맞물림시에 있어서의 소음을 감소시키는 동시에, 장력 변동의 영향에 의한 체인의 진동이나 소음을 방지하면서 소형 경량화한 타이밍 체인 드라이빙장치를 제공하는 것.
구동 스프로킷(150)과 종동 스프로킷(160,170)에 체인(110)이 감겨지는 타이밍 체인 드라이빙장치(100)에 있어서, 구동 스프로킷(150)이 체인(110)의 롤러(120)와 맞물리는 동시에, 외부링크 플레이트(112) 및 내부링크 플레이트(111)의 링크 플레이트 톱니(113)와도 맞물리도록 구성되어 있는 것.

Description

타이밍 체인 드라이빙 장치{TIMING CHAIN DRIVING SYSTEM}

본 발명은, 스프로킷에 감겨진 체인에 의해 동력을 전달하는 타이밍 체인 드라이빙장치, 예를 들면, 엔진의 밸브 구동 시스템이나 오일펌프 등의 보조 유니트 (auxiliary unit) 등의 종동축을 구동하는데 적합한 타이밍 체인 드라이빙장치에 관한 것이다.

종래, 타이밍 체인 드라이빙장치로서 부시 체인 또는 롤러 체인 등의 체인을 이용한 타이밍 체인 드라이빙장치나 사일런트 체인을 이용한 타이밍 체인 드라이빙장치는 주지이다.

또한, 사일런트 체인의 링크와 롤러 체인의 링크를 조합한 체인과, 이들 링크가 맞물리는 복수의 톱니를 갖는 스프로킷으로 이루어지는 타이밍 체인 드라이빙장치는 공지이다.

이 공지의 타이밍 체인 드라이빙장치(500)는, 도 21, 도 22에 도시하는 바와 같이, 사일런트 체인으로서 기능하는 한 쌍의 링크 플레이트 톱니를 갖는 링크 플레이트(511)를 양 외측에 배치하고, 그 내측에 롤러 체인으로서 기능하는 링크 플레이트 톱니가 없는 링크 플레이트(512) 및 롤러(520)를 배치하고 연결 핀(530)에 의해 연결한 체인(510)과, 양측부에 사일런트 체인용의 사이드 스프로킷 톱니(552)가 형성되고, 중앙부에 롤러 체인용의 롤러 스프로킷 톱니(551)가 형성된 스프로킷 (550)을 갖고 있다.

그리고, 상기 타이밍 체인 드라이빙장치(500)는, 통상의 전동은 사일런트 체인으로서 기능하는 링크 플레이트(511)의 링크 플레이트 톱니와 사이드 스프로킷 톱니(552)에 의해 행하고, 링크 플레이트(511)의 링크 플레이트 톱니가 사이드 스프로킷 톱니(552)에 착좌(着座)한 후에, 롤러(520)가 롤러 스프로킷 톱니(551)에 접촉하는 것이다(예를 들면, 특허문헌 1 참조.).

[특허문헌 1] 일본특허공고공보 소화59-30936호(제2페이지, 도 2, 도 3)

그러나, 종래 주지의 사일런트 체인을 이용한 타이밍 체인 드라이빙장치는, 연결 핀의 마모에 의한 신장이 커서 체인 전체가 신장하여 강도가 저하된다고 하는 문제가 있어, 또한, 종래 주지의 롤러 체인을 이용한 타이밍 체인 드라이빙장치는, 스프로킷에의 맞물림시에 있어서의 소음이 크다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상기 공지의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 통상의 전동은 사일런트 체인으로서 기능하는 링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 스프로킷 톱니에 의해 행하기 때문에, 맞물림 연결 핀의 마모에 의한 신장이 커서 체인 전체가 신장하여 강도가 저하된다고 하는 문제는, 롤러가 스프로킷 톱니에 접촉함으로써 완화는 되지만, 여전히 해소되는 것이 아니고, 또한, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동(次數振動:order vibration)에 의한 소음이 생긴다고 하는 문제가 있었다.

또한, 종동축의 부하 토크 변동이나 구동축의 회전속도 변동 등의 요인에 의한 장력 변동의 피크치가 과대하게 될 우려가 있기 때문에, 그 최대 장력을 허용할 수 있는 인장강도가 큰 체인을 채용할 필요가 있지만, 상기 공지의 타이밍 체인 드라이빙장치에 있어서는 장력 변동에 대해서는 아무런 대책도 이루어져 있지 않아, 타이밍 체인 드라이빙장치의 중량이 무거워지는 동시에, 높은 장력에 기인하는 소음도 발생하여, 소형 경량화 및 저소음을 저해해 왔다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 가하는 일 없이 장력을 변화시키거나 회전속도 변동 혹은 부하 변동을 흡수하고, 연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하여 강도가 저하하는 것을 방지하고, 스프로킷에의 맞물림시에 있어서의 소음을 감소시키는 동시에, 장력 변동의 영향에 의한 체인의 진동이나 소음을 방지하면서 소형 경량화한 타이밍 체인 드라이빙장치를 제공하는 것이다.

본 청구항 1에 관한 발명은, 1개의 구동 스프로킷과, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷과, 각 스프로킷의 사이에 걸쳐 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계로 동기시켜 회전 구동하는 타이밍 체인 드라이빙장치에 있어서, 상기 체인이, 적어도 한 쌍의 외부링크 플레이트의 앞뒤의 핀 구멍에 각각 연결 핀 양단부를 끼워넣어 고정한 외부링크와 적어도 한 쌍의 내부링크 플레이트의 앞뒤의 부시 구멍에 각각 부시 또는 롤러가 유동 가능하게 끼워진(idly inserted) 부시를 끼워넣어 고정한 내부링크가 상기 부시에 상기 연결 핀을 교대로 유동 가능하게 끼움으로써 다수 연결되고, 상기 외부링크 플레이트 및 상기 내부링크 플레이트가, 각각 링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소에 링크 플레이트 톱니를 갖고, 상기 구동 스프로킷이, 상기 부시 또는 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 상기 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 가지며, 상기 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷 중의 적어도 1개에 형성된 톱니의 피치가, 상기 구동 스프로킷의 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동 스프로킷의 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 구동 스프로킷의 구동축의 회전속도가 최대 혹은 상기 종동 스프로킷의 종동축의 부하가 피크가 되는 회전각에 있어서, 팽팽한 측(tension-side) 체인의 맞물림 이탈점(disengagement point)에서의 톱니의 피치가 가장 작아지도록 설정되어 있는 것에 의해, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가, 다른 형상을 갖는 것에 의해, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가, 외측 플랭크부(outer flank)가 동일 형상이고 내측 플랭크부(inner flank)가 다른 형상을 갖는 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 청구항 4에 관한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 외부링크 플레이트 및 내부링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소의 링크 플레이트 톱니가, 내측 플랭크부가 다른 형상을 갖는 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 청구항 5에 관한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 한 항에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 구동 사이드 스프로킷 톱니가, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

삭제

본 청구항 6에 관한 발명은, 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷의 적어도 1개가, 상기 부시 또는 롤러와 맞물리는 종동롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 종동롤러 스프로킷 톱니의 측방에 상기 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 종동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있는 것에 의해, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 7에 관한 발명은, 청구항 6에 기재된 타이밍 체인 드라이빙장치의 구성에 더하여, 상기 종동 사이드 스프로킷 톱니가, 상기 종동롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 청구항 1에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 1개의 구동 스프로킷과, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷과, 각 스프로킷의 사이에 걸쳐 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계로 동기시켜 회전 구동하는 타이밍 체인 드라이빙장치에 있어서, 체인이 적어도 한 쌍의 외부링크 플레이트의 앞뒤의 핀 구멍에 각각 연결 핀 양단부를 끼워넣어 고정한 외부링크와 적어도 한 쌍의 내부링크 플레이트의 앞뒤의 부시 구멍에 각각 부시 또는 롤러가 유동 가능하게 끼워진 부시를 끼워넣어 고정한 내부링크가 부시에 연결 핀을 교대로 유동 가능하게 끼움으로써 다수 연결되고, 외부링크 플레이트 및 내부링크 플레이트가 각각 링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소에 링크 플레이트 톱니를 갖고, 구동 스프로킷이 부시 또는 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있는 것에 의해, 특히 맞물림 부하가 크고, 또한, 소음이 발생하기 쉬운 구동 스프로킷에 있어서, 종래의 사일런트 체인과 롤러 체인의 양 기능을 병용함으로써, 사일런트 체인과 같이 소음을 경감할 수 있어, 롤러 체인과 같이 연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하여 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷 중의 적어도 1개에 형성된 톱니의 피치가, 상기 구동 스프로킷의 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동 스프로킷의 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 구동 스프로킷의 구동축의 회전속도가 최대 혹은 상기 종동 스프로킷의 종동축의 부하가 피크가 되는 회전각에 있어서, 팽팽한 측(tension-side) 체인의 맞물림 이탈점(disengagement point)에서의 톱니의 피치가 가장 작아지도록 설정되어 있는 것에 의하여, 팽팽한 측 체인이 종동 스프로킷 톱니와 맞물림 이탈되는 톱니 위치가 변화하고, 스프로킷 사이의 체인이 팽팽한 구간(chain tension section)에 존재하는 체인의 실질 길이가 변화하기 때문에, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 가하는 일 없이 장력을 변화시키거나 회전속도 변동 혹은 부하 변동을 흡수하거나 할 수 있고, 타이밍 체인 드라이빙장치 전체를, 가동부분이 적어 구조가 단순하고 소형 경량의 것으로 할 수 있는 동시에, 진동이나 소음 등을 경감할 수 있다.

본 청구항 2에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 1에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가 다른 형상을 갖고 있는 것에 의해, 특히 맞물림 부하가 크고, 또한, 소음이 발생하기 쉬운 구동 스프로킷에의 체인을 감아 걸을 때에 링크 플레이트 톱니와 사이드 스프로킷 톱니가 맞물리는 타이밍을 다르게 할 수 있기 때문에, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 크게 감소시킬 수 있고, 타이밍 체인 드라이빙장치 전체로서의 소음의 감소에 크게 기여할 수 있다.

본 청구항 3에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가, 외측 플랭크부가 동일 형상이고 내측 플랭크부가 다른 형상을 갖는 것에 의해, 감아 걸기 완료시에 접촉하는 외측 플랭크부에 의한 체인의 위치 결정은 모든 링크 플레이트에서 동일해지기 때문에 동력의 전달이 안정되는 동시에, 최초로 접촉하는 내측 플랭크부에서 링크 플레이트 톱니와 사이드 스프로킷 톱니가 맞물리는 타이밍을 다르게 할 수 있기 때문에, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 크게 감소시킬 수 있다.

본 청구항 4에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 상기 외부링크 플레이트 및 내부링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소의 링크 플레이트 톱니가, 내측 플랭크부가 다른 형상을 갖는 것에 의해, 스프로킷으로부터 체인의 이탈시에도 링크 플레이트 톱니와 사이드 스프로킷 톱니가 이탈하는 타이밍을 다르게 할 수 있기 때문에, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 감소시킬 수 있다.

본 청구항 5에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 1 내지 청구항 4 중의 어느 한 항에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 구동 사이드 스프로킷 톱니가 구동 롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것에 의해, 감아 걸을 때에 체인의 양 사이드에 균등하게 힘이 전달되기 때문에, 더 진동이나 소음을 감소시킬 수 있다.

삭제

본 청구항 6에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 1 내지 청구항 5 중의 어느 한 항에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 적어도 1개의 종동 스프로킷이, 상기 부시 또는 롤러와 맞물리는 종동롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 종동롤러 스프로킷 톱니의 측방에 상기 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 종동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있는 것에 의해, 종동 스프로킷에 있어서도, 종래의 사일런트 체인과 롤러 체인의 양 기능을 병용함으로써, 또한, 사일런트 체인과 같이 소음을 경감할 수 있고, 롤러 체인과 같이 연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하여 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

본 청구항 7에 관한 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 청구항 6에 관한 타이밍 체인 드라이빙장치가 이루는 효과에 더하여, 종동 사이드 스프로킷 톱니가 종동롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것에 의해, 감아 걸을 때에 체인의 양 사이드로부터 균등하게 힘이 전달되기 때문에, 진동이나 소음을 더 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치의 전체 설명도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙 장치의 체인과 스프로킷의 배치도.
도 3은 도 2의 구동 스프로킷 부분의 사시도.
도 4는 도 3의 측면도.
도 5는 도 2의 체인의 분해 사시도.
도 6은 도 5의 내부링크 플레이트의 측면도.
도 7은 도 5의 외부링크 플레이트의 측면도.
도 8은 도 2의 구동 스프로킷의 사시도.
도 9는 도 8의 구동 스프로킷의 분해 사시도.
도 10은 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 11은 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 12는 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 13은 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 14는 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 15는 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도.
도 16은 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 종동 스프로킷의 종동롤러 스프로킷 톱니의 개략도.
도 17은 도 16의 체인과 종동 스프로킷의 동작 설명도.
도 18은 도 17에 도시한 동작시의 종동롤러 스프로킷 톱니의 위치의 변화와 부하와의 관계를 도시하는 도면.
도 19는 도 16에 도시하는 종동 스프로킷과 표준의 종동 스프로킷의 실험 결과의 비교도.
도 20은 본 발명의 제 2 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인과 스프로킷의 배치도.
도 21은 종래의 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인의 평면도.
도 22는 종래의 타이밍 체인 드라이빙장치의 스프로킷의 단면도.

본 발명은, 1개의 구동 스프로킷과, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷과, 각 스프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계로 동기시켜 회전 구동하는 타이밍 체인 드라이빙장치에 있어서, 체인이 적어도 한 쌍의 외부링크 플레이트의 앞뒤의 핀 구멍에 각각 연결 핀 양단부를 끼워넣어 고정한 외부링크와 적어도 한 쌍의 내부링크 플레이트의 앞뒤의 부시 구멍에 각각 부시 또는 롤러가 유동 가능하게 끼워진 부시를 끼워넣어 고정한 내부링크가 부시에 연결 핀을 교대로 유동 가능하게 끼움으로써 다수 연결되고, 외부링크 플레이트 및 내부링크 플레이트가 각각 링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소에 링크 플레이트 톱니를 갖고, 구동 스프로킷이 부시 또는 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있고, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷 중의 적어도 1개에 형성된 톱니의 피치가, 상기 구동 스프로킷의 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동 스프로킷의 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 구동 스프로킷의 구동축의 회전속도가 최대 혹은 상기 종동 스프로킷의 종동축의 부하가 피크가 되는 회전각에 있어서, 팽팽한 측(tension-side) 체인의 맞물림 이탈점(disengagement point)에서의 톱니의 피치가 가장 작아지도록 설정되어, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 가하는 일 없이 장력을 변화시키거나 회전속도 변동 혹은 부하 변동을 흡수하고, 연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하여 강도가 저하하는 것이 방지되어, 체인과 스프로킷에의 맞물림시에 있어서의 소음이 감소하는 동시에, 장력 변동의 영향에 의한 체인의 진동이나 소음이 방지되면서 전체가 소형 경량화된다고 하는 효과를 이루는 것이면, 그 구체적인 실시형태는 어떠한 것이라도 아무런 상관없다.

즉, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 엔진의 밸브 구동 시스템이나 오일펌프 등의 보조 유니트 등의 종동축을 구동하는 것이더라도, 다른 동력 전달 기구나 반송 기구에 있어서 사용되는 것이더라도 좋고, 어떠한 기구로 사용되는 것이더라도 좋다.

또한, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인의 외부링크 및 내부링크는, 한 쌍의 외부링크 플레이트 및 한 쌍의 내부링크 플레이트만으로 구성되어도 좋고, 내측에 복수매의 링크 플레이트를 더 구비해도 좋고, 또한, 롤러를 생략한 부시 체인으로서도 좋다.

또한, 내측에 복수매의 링크 플레이트를 더 구비한 경우, 내측의 링크 플레이트가 링크 플레이트 톱니를 가져도 좋고, 내측의 복수매의 링크 플레이트의 일부만이 링크 플레이트 톱니를 가져도 좋고, 모든 링크 플레이트가 링크 플레이트 톱니를 가져도 좋다.

또한, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치의 구동 스프로킷은, 단일의 부재의 외면에 롤러 스프로킷 톱니 및 사이드 스프로킷 톱니를 설치한 것이라도 좋고, 롤러 스프로킷 톱니 및 사이드 스프로킷 톱니를 갖는 복수의 스프로킷을 동축으로 고정한 것이라도 좋다.

또한, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치는, 구성하는 각 스프로킷 중 구동 스프로킷만이 사이드 스프로킷 톱니를 갖는 것이라도 좋고, 다른 스프로킷이 사이드 스프로킷 톱니를 갖는 것이라도 좋다.

실시예

이하에, 본 발명의 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치에 대해서, 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치의 전체 설명도이고, 도 2는, 본 발명의 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인과 스프로킷의 배치도이고, 도 3은, 도 2의 구동 스프로킷 부분의 사시도이고, 도 4는, 도 3의 측면도이고, 도 5는, 도 2의 체인의 분해 사시도이고, 도 6은, 도 5의 내부링크 플레이트의 측면도이고, 도 7은, 도 5의 외부링크 플레이트의 측면도이고, 도 8은, 도 2의 구동 스프로킷의 사시도이고, 도 9는, 도 8의 구동 스프로킷의 분해 사시도이고, 도 10 내지 도 15는, 도 2의 체인과 구동 스프로킷의 동작 설명도이고, 도 16은, 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 종동 스프로킷의 종동 롤러 스프로킷 톱니의 개략도이고, 도 17은, 도 16의 체인과 종동 스프로킷의 동작 설명도이고, 도 18은, 도 17에 도시한 동작시의 종동롤러 스프로킷 톱니의 위치의 변화와 부하와의 관계를 도시하는 도이고, 도 19는, 도 16에 도시하는 종동 스프로킷과 표준의 종동 스프로킷의 실험 결과의 비교도이고, 도 20은, 본 발명의 제 2 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인과 스프로킷의 배치도이다.

본 발명의 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 구동 스프로킷(150)과 종동 스프로킷(160), 종동 스프로킷(170)에 걸쳐 감겨진 체인(110)에 의해 동력을 전달하도록 구성되어 있고, 체인(110)의 느슨한 측(loose-side)의 종동 스프로킷(160)과 구동 스프로킷(150)과의 사이에 텐셔너(T)와 협동하여 순환 주행하는 체인(110)에 미끄럼접촉하여 적절한 장력을 부여하는 동시에 주행중의 체인(110)의 진동, 가로 흔들림을 방지하기 위한 미끄러짐 기능을 구비한 느슨한 측의 체인 가이드(102)가 배치되어 있다.

한편, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)과 구동 스프로킷(150)과의 사이에는, 주행 궤도를 소정의 스판(span) 길이{종동 스프로킷(170)의 맞물림 이탈점∼구동 스프로킷(150)의 맞물림 시작점에 이르는 궤도의 길이}에 가이드 규제하는 팽팽한 측의 체인 가이드(101)로 이루어지는 가이드 기구가 이용되고 있다.

이 느슨한 측의 체인 가이드(102)는, 엔진의 몸체(E)의 내벽에 마운팅 볼트, 마운팅 핀 등의 축지지수단(P)으로 요동 가능하게 부착되어 있고, 텐셔너(T)에 의해 느슨한 측의 체인 가이드(102)의 슈 부분(shoe part)을 체인(110)을 향하여 힘이 가해지고 있다.

한편, 팽팽한 측의 체인 가이드(101)는, 몸체(E)의 내벽에 마운팅 볼트, 마운팅 핀 등의 고정수단(Q)에 의해 고정 설치되어 있고, 순환 주행하는 체인(110)의 주행 궤도를 가이드 규제하고 있다.

본 발명의 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치는, 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 구동 스프로킷(150)은, 체인(110)의 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 체인(110)의 링크 플레이트와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 종동 스프로킷(160,170)은 종동롤러 스프로킷 톱니만을 갖고 있고, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)은, 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되어 있다.

체인(110)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 외부링크 플레이트(112)의 앞뒤의 핀 구멍(117)에 각각 연결 핀(130) 양단부가 끼워넣어 고정된 외부링크 (118)와, 한 쌍의 내부링크 플레이트(111)의 앞뒤의 부시 구멍(116)에 각각 롤러 (120)가 유동 가능하게 끼워진 부시(140)를 끼워넣어 고정된 내부링크(119)가, 부시(140)에 연결 핀(130)을 교대로 유동 가능하게 끼움으로써 다수 연결되어 구성되고 있다.

내부링크 플레이트(111)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 앞뒤에 부시 구멍 (116)을 갖는 동시에, 앞뒤의 부시 구멍(116)의 하방에 각각 링크 플레이트 톱니 (113Af,113Ar)를 갖고 있고, 상기 링크 플레이트 톱니(113Af,113Ar)는, 앞뒤의 링크 플레이트 톱니(113Af,113Ar)의 대향하는 측의 톱니면인 내측 플랭크부(114Af, 114Ar)와 바깥쪽의 톱니면인 외측 플랭크부(115Af,115Ar)로 구성되어 있다.

외부링크 플레이트(112)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 앞뒤에 핀 구멍 (117)을 갖는 동시에, 앞뒤의 핀 구멍(117)의 하방에 각각 링크 플레이트 톱니 (113Bf,113Br)를 갖고 있고, 상기 링크 플레이트 톱니(113Bf,113Br)는, 앞뒤의 링크 플레이트 톱니(113Bf,113Br)의 대향하는 측의 톱니면인 내측 플랭크부(114Bf, 114Br)와 바깥쪽의 톱니면인 외측 플랭크부(115Bf,115Br)로 구성되어 있다.

그리고, 각 내측 플랭크부(114Af,114Ar,114Bf,114Br)는 각각 조금 다른 형상으로 형성되어 있고, 각 외측 플랭크부(115Af,115Ar,115Bf,115Br)는 전부 동일 형상으로 형성되어 있다.

한편, 각 내측 플랭크부(114Af,114Ar,114Bf,114Br)는 동일 형상으로 형성되어도 좋다.

구동 스프로킷(150)은, 도 8, 도 9에 도시하는 바와 같이, 체인(110)의 롤러 (120)와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)를 갖는 센터 구동 스프로킷(153)과, 체인(110)의 링크 플레이트 톱니(113Af,113Ar,113Bf,113Br)와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)를 갖는 사이드 구동 스프로킷(154)으로 구성되고, 센터 구동 스프로킷(153)의 양 측면에 사이드 구동 스프로킷(154)을 배치하여 일체 회전하도록 구성되어 있다.

한편, 구동 스프로킷(150)은 단일의 부재에 구동 롤러 스프로킷 톱니(151) 및 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)를 형성한 것이더라도 좋다.

그리고, 링크 플레이트 톱니(113Af,113Ar,113Bf,113Br), 구동롤러 스프로킷 톱니(151) 및 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 형상은, 체인(110)이 구동 스프로킷(150)에 감겨져 걸릴 때에, 최초로 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 전방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니{113Af(113Bf)}의 내측 플랭크부{114Af(114Bf)}가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하고, 이어서, 상기 링크 플레이트{111 (112)}의 진행방향 전방측에 위치하는 롤러(120)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)에 접촉하고, 다시, 상기 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 후방측에 위치하는 롤러(120)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)의 톱니 바닥에 착좌한다. 이 때, 상기 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 전방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니{113Af(113Bf)}의 외측 플랭크부{115Af(115Bf)} 및 진행방향 후방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니의 외측 플랭크부{115Ar(115Br)}가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하도록 구성되어 있다.

반대로, 체인(110)이 구동 스프로킷(150)으로부터 이탈할 때는, 선행하는 링크 플레이트{112(111)}의 진행방향 후방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니{113Bf (113Af)}의 내측 플랭크부{114Bf(114Af)}가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하는 것에 의해 선행하는 링크 플레이트{112(111)}의 진행방향 후방측에 위치하는 롤러(120), 즉 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 전방측에 위치하는 롤러 (120)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)의 톱니 바닥으로부터 이탈하고, 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 전방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니{113Af(113Bf)}의 외측 플랭크부{115Af(115Bf)} 및 진행방향 후방측에 위치하는 링크 플레이트톱니의 외측 플랭크부{115Ar(115Br)}도 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)로부터 이탈하고, 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 후방측에 위치하는 링크 플레이트 톱니 {113Af(113Bf)}의 내측 플랭크부{114Af(114Bf)}가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하고, 링크 플레이트{111(112)}의 진행방향 후방측에 위치하는 롤러(120)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)로부터 이탈하도록 구성되어 있다.

예를 들면, 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)는 표준적인 톱니형이 채용되고, 링크 플레이트 톱니(113) 및 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 형상은, 스프로킷의 톱니 수 등에 따라서, 상기 동작이 가능한 관계가 되도록 설정된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 체인(110)과 구동 스프로킷(150)의 동작에 대해서, 도 10 내지 도 15에 기초하여 설명한다.

도 10 내지 도 15는, 구동 스프로킷(150)이 도면상 반시계방향으로 회전하고, 체인(110)이 차례차례 구동 스프로킷(150)에 감겨져 걸쳐지는 동작을 시간 경과에 따라 설명한 것이지만, 설명을 위해, 도면상으로는 구동 스프로킷(150)을 동일 자세로 고정하여 체인(110)이 차례차례 굴곡하도록 도시하고 있다.

도 10 내지 도 15에 있어서, 각 링크 플레이트{내부링크 플레이트(111) 혹은 외부링크 플레이트(112)}는 체인(110)의 진행방향 앞쪽으로부터 순서대로 링크 플레이트 (L1), 링크 플레이트(L2), 링크 플레이트(L3)로 표시하고, 각 롤러를 링크 플레이트(L1)의 진행방향 앞쪽의 롤러로부터 순서대로 롤러(R1), 롤러(R2), 롤러 (R3)로 표시한다.

또한, 각 링크 플레이트(L1,L2,L3)의 각 링크 플레이트 톱니는 체인(110)의 진행방향 앞쪽의 링크 플레이트 톱니를 링크 플레이트 톱니(H1f), 링크 플레이트 톱니(H2f), 링크 플레이트 톱니(H3f), 체인(110)의 진행방향 뒤쪽의 링크 플레이트 톱니를 링크 플레이트 톱니(H1r), 링크 플레이트 톱니(H2r), 링크 플레이트 톱니 (H3r)로 표시하고, 각 링크 플레이트톱니의 톱니면의 외측 플랭크부를 외측 플랭크부(G1f), 외측 플랭크부(G2f), 외측 플랭크부(G3f), 외측 플랭크부(G1r), 외측 플랭크부(G2r), 외측 플랭크부(G3r), 각 링크 플레이트톱니의 톱니면의 내측 플랭크부를 내측 플랭크부(U1f), 내측 플랭크부(U2f), 내측 플랭크부(U3f), 내측 플랭크부(U1r), 내측 플랭크부(U2r), 내측 플랭크부(U3r)로 표시한다.

우선, 롤러(R1)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)에 착좌한 상태로부터 설명을 개시한다.

체인(110)이 진행하면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 링크 플레이트(L1)는 롤러(R1)를 중심으로 굴곡하여 롤러(R2) 및 링크 플레이트 톱니(H1r)는 구동 스프로킷(150)에 접근하지만, 링크 플레이트(L2)의 링크 플레이트 톱니(H2f)도 동시에 구동 스프로킷(150)에 접근하여, 롤러(R2) 및 링크 플레이트 톱니(H1r)에 앞서, 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉한다.

이 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)와 구동 사이드 스프로킷 톱니 (152)의 접촉은, 종래의 사일런트 체인을 이용한 타이밍 체인 드라이빙장치와 같이 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 대해 비스듬하게 접촉하기 때문에, 소음은 작다.

체인(110)이 더 진행하면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 톱니면을 미끄러지면서 링크 플레이트(L2)가 굴곡을 개시하고, 롤러(R2)가 서서히 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)에 접근한다.

그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 롤러(R2)가 구동 롤러 스프로킷 톱니 (151)에 접촉함으로써 링크 플레이트(L1)의 구동 스프로킷(150)에의 감아 걸기가 완료한다.

롤러(R2)의 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)에의 접촉은, 상술한 바와 같이 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 톱니면을 미끄러지는 동작에 구속되어 서서히 접근하는 접촉이 되기 때문에, 종래의 롤러 체인을 이용한 전동장치에 비해 소음은 극히 작아진다.

또한, 롤러(R1,R2)가 함께 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)에 착좌했을 때에 링크 플레이트(L1)의 외측 플랭크부(G1f 및 G1r)가 함께 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하는 형상으로 구성되어 있고, 롤러(R1,R2)와 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)로 체인(110)과 구동 스프로킷(150)의 동력의 전달을 행하면서, 링크 플레이트(L1)가 외측 플랭크부(G1f 및 G1r)의 2점에서 구동 사이드 스프로킷 톱니 (152)에 접촉하여 위치 결정되는 것에 의해, 종래의 롤러 체인을 이용한 전동장치에 비해 진동이나 소음을 경감할 수 있다.

롤러(R1,R2)의 착좌 후는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 링크 플레이트(L2)는 롤러(R2)를 중심으로 굴곡을 개시하여 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 톱니면으로부터 이탈하여, 도 14에 도시하는 바와 같이, 링크 플레이트(L2)의 링크 플레이트 톱니(H2r) 및 롤러(R3)가 급속히 구동 스프로킷(150)에 접근한다.

그리고, 체인(110)이 진행하면, 도 15에 도시하는 바와 같이, 링크 플레이트 (L2)는 롤러(R2)를 중심으로 굴곡하고 롤러(R3) 및 링크 플레이트 톱니(H2r)는 구동 스프로킷(150)에 접근하지만, 다시 후방의 링크 플레이트(L3)의 링크 플레이트 톱니(H3f)도 동시에 구동 스프로킷(150)에 접근하고, 롤러(R3) 및 링크 플레이트 톱니(H2r)에 앞서, 링크 플레이트(L3)의 내측 플랭크부(U3f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 접촉하여, 링크 플레이트가 1개분 진행한 도 10에 도시하는 상태가 된다.

이와 같이, 상기의 사이클을 반복하게 되지만, 상술한 바와 같이 각 내측 플랭크부(114Af,114Ar,114Bf,114Br)는 각각 조금 다른 형상으로 형성되어 있고, 즉, U1f, U1r, U2f, U2r은 각각 조금 다른 형상으로 형성되어 있기 때문에, 상기의 사이클마다 최초로 스프로킷과 링크 플레이트가 접촉하는 타이밍이 변화하게 되어, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 감소시킬 수 있다.

체인의 스프로킷으로부터의 이탈시에는, 상기의 반대의 동작이 되어, 도 13으로부터 도 12로 진행할 때에 링크 플레이트(L2)의 내측 플랭크부(U2f)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)의 톱니면에 접촉하게 되지만, 이것도, 사이클마다 타이밍이 변화하여, 스프로킷 톱니의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 외부링크 플레이트(112)의 링크 플레이트 톱니(113B)와 내부링크 플레이트(111)의 링크 플레이트 톱니(113A)가, 다른 형상을 갖는 것에 의해, 구동 스프로킷(150)에의 체인(110)의 감아 걸림시에 링크 플레이트 톱니(113)와 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)가 맞물리는 타이밍을 다르게 할 수 있기 때문에, 구동 스프로킷(150)의 톱니 수에 일치하는 차수 진동이나 소음을 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 각 외측 플랭크부(115Af,115Ar,115Bf,115Br)가 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)에 거의 접촉하지 않는 형상으로 해도 좋고, 반대로, 롤러(120)가 구동 롤러 스프로킷 톱니(151)와 거의 접촉하지 않고, 종래의 사일런트 체인과 같이 동력의 전달 기능을 거의 전부 링크 플레이트 톱니(113)와 구동 사이드 스프로킷 톱니(152)로 행하는 형상으로 해도 좋다.

또한, 체인(110)이 구동 스프로킷(150)에 감아 걸려질 때에 각 외측 플랭크부(115Af,115Ar,115Bf,115Br)가 최초로 접촉하는 형상이더라도 좋고, 그 경우는 각 외측 플랭크부(115Af,115Ar,115Bf,115Br)를 다른 형상이 되도록 형성하면 좋다.

또한, 각 내측 플랭크부(114Af,114Ar,114Bf,114Br 및 U1f,U1r,U2f,U2r)는 각각 같은 형상으로 형성되어도 좋다.

다음에, 본 발명의 제 1 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)에 대해 설명한다.

예를 들면, 직렬 4기통의 DOHC 엔진에 적용된 경우, 구동축 1회전당 2주기의 회전속도 변동, 즉 종동 스프로킷(170)의 1회전당 4주기의 회전속도 변동이 발생하기 때문에, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 1회전당 4주기의 회전속도 변동에 동기하여 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치의 변화도 4주기 반복되도록 구성되어 있고, 종동롤러 스프로킷 톱니 (171)의 피치가 가장 넓은 Pmax인 부분, 및, 피치가 가장 좁은 Pmin인 부분이 45도의 간격으로 교대가 되도록 피치가 주기적으로 증감되고 있다.

이것으로 종동 스프로킷(170)의 회전시에, 체인(110)의 맞물림 이탈점에서의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치는, 스프로킷 톱니가 등피치인 것과 비교하여 주기적으로 진행·지연을 반복하게 된다.

또한, 종동 스프로킷(170)의 측면의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 근방에는, 피치가 가장 좁은 Pmin인 부분을 도시하는 제 1 마크(172), 피치가 가장 넓은 Pmax인 부분을 도시하는 제 2 마크(173)가 부착되어 있다.

한편, 도 16에서는 설명을 위해서 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 피치가 가장 넓은 Pmax인 부분, 및, 피치가 가장 좁은 Pmin인 부분의 피치를 과장하여 도시하고 있지만, 실제의 피치는, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)과 구동 스프로킷(150)의 사이의 체인이 팽팽한 구간의 거리가 300mm 정도의 일반적인 직렬 4기통의 DOHC 엔진에 있어서, 통상의 피치폭에 대해서 0.2mm 정도의 증감이면 좋고, 피치의 변화에 의해서 체인(110)의 맞물림에 영향을 미치는 일이 없는 동시에, 제 1 마크(172) 및 제 2 마크(173)가 없는 상태에서는 눈으로의 위치의 확인은 곤란하다.

이와 같이 구성된 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 스프로킷 톱니가 등피치인 것과 비교한 톱니 위치와 그 동작에 대해서, 도 17을 이용하여 설명한다.

도 17(a) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)에는 체인(110)이 감겨져 도면상 시계회전으로 회전이 전달된다. 체인(110)은 맞물림 이탈점(K)에서 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)으로부터 이탈한다.

한편, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)에 대해서는, 설명을 위해서 피치가 가장 넓은 부분 Pmax를 흰색, 피치가 가장 좁은 부분 Pmin을 검은색으로 모식적으로 도시하고, 구체적인 톱니형의 도시는 생략하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 피치는 정현파 곡선 형상으로 변화하는 것이다.

우선, 도 17(a)의 상태는, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 Pmax가 맞물림 이탈점(K)을 지나고 다음에 Pmin이 맞물림 이탈점(K)에 이르는 도중이고, 도 17(d)의 상태로부터, 맞물림 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 좁아지고 톱니 위치가 늦어지는 속도가 늦어져 표준의 피치 상당의 스프로킷 톱니가 맞물림 이탈점(K)에 위치한 상태이며, 표준보다 넓은 피치의 톱니가 맞물림 이탈점(K)을 모두 통과하여, 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 늦어진 상태이다.

다음에, 도 17(b)의 상태는, 도 17(a)의 상태로부터, 맞물림 이탈점(K)에 걸리는 톱니의 피치가 서서히 좁아지고 톱니 위치가 전진하는 속도가 빨라져, 맞물림 이탈점(K)에 가장 피치의 좁은 Pmin이 위치하여, 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 전진하는 속도가 빠른 상태이다.

도 17(c)의 상태는, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 Pmin이 맞물림 이탈점(K)을 지나고 다음에 Pmax가 맞물림 이탈점(K)에 이르는 도중이며, 도 17(b)의 상태로부터, 맞물림 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 넓어지고 톱니 위치가 전진하는 속도가 늦어져 표준의 피치 상당의 스프로킷 톱니가 맞물림 이탈점(K)에 위치한 상태이며, 표준보다 좁은 피치의 톱니가 맞물림 이탈점(K)을 모두 통과하여, 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 전진한 상태이다.

도 17(d)의 상태는, 도 17(c)의 상태로부터, 맞물림 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 넓어져 톱니 위치가 늦어지는 속도가 빨라져, 맞물림 이탈점 (K)에 가장 피치가 넓은 Pmax가 위치하고, 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 늦어지는 속도가 빠른 상태이다.

이와 같이, 도 17(a) 내지 (d)의 상태를 반복하면서 톱니 위치의 전진·지연이 주기적으로 발생하는 것에 의해, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)과 구동 스프로킷의 사이의 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인(110)의 실질 길이가 주기적으로 변화하게 된다.

다음에, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치와 회전속도 변동의 관계에 대해서, 도 18을 이용하여 설명한다.

여기서, 도 18의 a 내지 d점은, 각각, 도 17(a) 내지 (d)의 상태에 대응하고 있다.

우선, a점에 있어서는, 맞물림 이탈점(K)에 있어서의 톱니 위치가 가장 늦은 상태에서 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인(110)의 실질 길이가 가장 짧은 상태이며, a점으로부터 다음의 c점을 향하여 위상이 전진하여 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인(110)의 실질 길이가 길어져 간다.

이 구간이, 회전속도 증대에 의한 장력의 증대를 체인(110)의 실질 길이를 증대시키는 것에 의해 경감할 수 있는 구간이다.

그리고, b점이, 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 전진하는 속도가 빠른 점이기 때문에, 체인(110)의 실질 길이의 증대속도도 최고이며, 가장 회전속도가 큰 점을 여기에서 동기시키는 것에 의해, 가장 효과적으로 회전속도 증대에 의한 장력의 증대를 경감할 수 있다.

다음에, c점에 있어서는, 맞물림 이탈점(K)에 있어서의 톱니 위치가 가장 전진한 상태에서 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인(110)의 실질 길이가 가장 긴 상태이며, c점으로부터 다음의 a점을 향하여 톱니 위치가 늦어져 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인(110)의 실질 길이가 짧아져 간다.

이 구간은, 회전속도 증대에 의한 장력의 증대를 경감하기 어려운 구간이며, 특히 d점이 맞물림 이탈점(K)에 있어서 가장 톱니 위치가 늦어지는 속도가 빠른 점이며, 체인(110)의 실질 길이의 감소속도도 최고이기 때문에 가장 장력의 증대를 경감하기 어렵고, 가장 회전속도가 작은 점을 이 d점에 동기시킨다.

이와 같이, 체인(110)의 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 위상과 회전속도 변동을 최적인 위상 관계로 동기시키는 것에 의해, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 일절 가하지 않고 회전속도 변동을 효과적으로 흡수할 수 있어, 체인에 걸리는 최대 장력을 경감하여 체인을 소형 경량화할 수 있는 동시에, 타이밍 체인 드라이빙장치 전체를, 가동부분이 적고 구조가 단순한 소형 경량의 것으로 할 수 있고, 또한, 체인의 진동에 의한 소음을 방지한 타이밍 체인 드라이빙장치를 제공할 수 있다.

도 19는, 일례로서, 직렬 4기통 엔진으로 종동 스프로킷이 표준 스프로킷인 것과 본 발명의 제 1 실시예인 피치가 주기적으로 증감하도록 설정된 스프로킷과의 피크 장력(단위: kN)의 실험 측정 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

도 19(a)는, 표준 스프로킷으로 크랭크축의 회전속도 변동이 없는 상태를 도시하고, 다른 변동 요소(예를 들면 캠축의 부하 변동 등)에 의해 장력이 조금 변동하고 있다.

도 19(b)는, 표준 스프로킷으로 크랭크축이 주기적으로 회전속도 변동하고 있는 상태를 도시하고, 회전속도 변동 주기로 동기하여 큰 장력 변동이 발생하고 있다.

도 19(c)는, 본 발명의 실시예인 피치가 주기적으로 증감하도록 설정된 스프로킷으로 크랭크축이 주기적으로 회전속도 변동하고 있는 상태를 도시하고, 회전속도가 최대가 되는 회전각에 있어서 팽팽한 측 체인의 맞물림 이탈점에서의 스프로킷 톱니의 피치가 가장 작아지도록 설정함으로써, 도 19(a)와 마찬가지로 다른 구성요소에 의한 장력이 조금만 변동하게 되어, 회전속도 변동에 수반하는 장력 변동은 거의 흡수된다.

이 실험예에서는 크랭크축의 회전속도(회전수)를 6000rpm으로 했을 때의 효과를 나타내고 있지만, 엔진의 형식이나 크기, 다른 구성요소의 크기나 배치 등 여러 가지 조건에 의해 현저한 효과가 나타나는 회전속도는 다르며, 일반적으로 낮은 회전수에서는 다른 장력 흡수 요소에 의해 어느 정도 장력 변동이 흡수되기 때문에, 특히 회전속도가 높을수록 현저한 효과를 발휘한다.

그리고, 일반적으로 엔진의 성능 향상이나 소형 경량화에 있어서는 고회전까지 충분한 내구성을 갖고 사용 가능하게 하는 것이 중요한 과제이며, 본 발명에 의하면 특히 회전이 높을수록 현저한 효과를 발휘한다.

한편, 본 실시예에서는, 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치의 전진·지연 및 종동 스프로킷의 회전속도 변동을 정현파 곡선에 의한 주기 변동으로 했지만, 실제의 회전속도 변동이 정현파 곡선이 아닌 경우에도, 가장 회전속도가 높아지는 회전각 위치에 있어서 맞물림 이탈점(K)에 있어서의 톱니 위치가 전진하는 속도가 가장 빨라지도록, 적절히 종동롤러 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치의 전진·지연의 곡선을 설정하면 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정되는 스프로킷은 종동 스프로킷(170)이지만, 구동 스프로킷(150)을 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정해도 좋고, 또한, 종동 스프로킷(160,170) 및 구동 스프로킷(150) 모두 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정해도 좋다.

구동 스프로킷(150)을 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정하는 경우는, 체인이 팽팽한 구간이 체인(110)의 진행방향 후방이 되어, 종동 스프로킷(170) 의 맞물림 이탈점에 상당하는 점인 맞물림 시작점에 있어서의 톱니 위치의 전진·지연과 Pmax·Pmin의 관계는, 종동 스프로킷(170)의 맞물림 이탈점의 그것과 완전히 반대로 설정된다.

또한, 주기적인 회전속도 변동 이외의 여러 가지 진동이나 소음에 대해서도 스프로킷의 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정하여, 스프로킷의 회전에 수반하여 체인이 팽팽한 구간에 존재하는 체인의 실질 길이를 변화시키고, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 주지 않고 장력을 변화시키는 것에 의해, 공진이나 공명에 수반하는 진동이나 소음 등을 방지할 수 있다.

또한, 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 톱니의 피치가 가장 작아지는 위치를 식별 가능한 마크가 부착되어 있는 것에 의해, 매우 적은 피치의 차이이더라도 마크에 의해 그 위치를 정확하게 특정할 수 있기 때문에, 부하가 큰 톱니의 특정이나 위상 조정을 용이하게 실시할 수 있고 또한, 타이밍 마크를 겸용할 수 있기 때문에, 조립이나 메인터넌스를 효율적으로 실시할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시예인 타이밍 체인 드라이빙장치는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 구동 스프로킷(150)은, 제 1 실시예와 마찬가지로, 체인(110)의 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 체인(110)의 링크 플레이트와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있다.

또한, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(270)은, 체인(110)의 롤러와 맞물리는 종동롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 종동롤러 스프로킷 톱니의 측방에 체인 (110)의 링크 플레이트와 맞물리는 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있는 동시에, 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되어 있다.

팽팽한 측의 종동 스프로킷(270)과 체인(110)과 맞물림 및 맞물림 이탈시의 동작은 제 1 실시예에서 설명한 구동 스프로킷(150)과 체인(110)의 맞물림 및 맞물림 이탈의 동작과 같고, 또한, 톱니의 피치에 관한 동작에 대해서는, 제 1 실시예에서 설명한 팽팽한 측의 종동 스프로킷(170)의 동작과 같다.

한편, 느슨한 측의 종동 스프로킷(160)에 대해서는, 종동롤러 스프로킷 톱니만을 가진 것으로 하고 있지만, 팽팽한 측의 종동 스프로킷(270)과 같이 사이드 스프로킷 톱니를 가져도 좋고, 또한, 톱니의 피치에 관해서도, 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되어도 좋다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명의 타이밍 체인 드라이빙장치에 의하면, 특히 맞물림 부하가 크고, 또한, 소음이 발생하기 쉬운 구동 스프로킷에 있어서 롤러 체인과 사일런트 체인의 양 기능을 병용하고, 또한, 팽팽한 측의 종동 스프로킷의 전체 둘레에 걸쳐 피치가 주기적으로 증감하도록 설정하여 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 가하는 일 없이 장력을 변화시키는 것에 의해, 이들 구성의 상승 작용으로, 연결 핀의 마모에 의한 신장으로 체인 전체가 신장하여 강도가 저하하는 것이 방지되어, 스프로킷에의 맞물림시에 있어서의 소음이 감소하는 동시에, 장력 변동의 영향에 의한 체인의 진동이나 소음을 방지하면서 소형 경량화가 가능해지는 등, 그 효과는 심대하다.

100 : 타이밍 체인 드라이빙장치
101 : 팽팽한 측의 체인 가이드
102 : 느슨한 측의 체인 가이드
110, 510 : 체인
111 : 내부링크 플레이트
112 : 외부링크 플레이트
113 : 링크 플레이트 톱니
114 : 내측 플랭크부
115 : 외측 플랭크부
116 : 부시 구멍
117 : 핀 구멍
118 : 외부링크
119 : 내부링크
120, 520 : 롤러
130, 530 : 연결 핀
140, 540 : 부시
150 : 구동 스프로킷
550 : 스프로킷
151 : 구동 롤러 스프로킷 톱니
551 : 롤러 스프로킷 톱니
152 : 구동 사이드 스프로킷 톱니
552 : 사이드 스프로킷 톱니
153 : 센터 구동 스프로킷
154 : 사이드 구동 스프로킷
160 : 종동 스프로킷(느슨한 측)
170, 270 : 종동 스프로킷(팽팽한 측)
171 : 종동롤러 스프로킷 톱니
172 : 제 1 마크
173 : 제 2 마크
K : 맞물림 이탈점
T : 텐셔너
P : 축지지수단
Q : 고정수단
E : 엔진의 몸체

Claims (8)

1개의 구동 스프로킷과, 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷과, 각 스프로킷의 사이에 걸쳐 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상(位相)을 소정의 관계로 동기시켜 회전 구동하는 타이밍 체인 드라이빙장치에 있어서,
상기 체인이, 적어도 한 쌍의 외부링크 플레이트의 앞뒤의 핀 구멍에 각각 연결 핀 양단부를 끼워넣어 고정한 외부링크와 적어도 한 쌍의 내부링크 플레이트의 앞뒤의 부시 구멍에 각각 부시 또는 롤러가 유동 가능하게 끼워진(idly inserted) 부시를 끼워넣어 고정한 내부링크가 상기 부시에 상기 연결 핀을 교대로 유동 가능하게 끼움으로써 다수 연결되고,
상기 외부링크 플레이트 및 상기 내부링크 플레이트가, 각각 링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소에 링크 플레이트 톱니를 갖고,
상기 구동 스프로킷이, 상기 부시 또는 롤러와 맞물리는 구동 롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 상기 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 구동 사이드 스프로킷 톱니를 가지며,
상기 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷 중의 적어도 1개에 형성된 톱니의 피치가, 상기 구동 스프로킷의 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 종동 스프로킷의 종동축의 주기적인 부하 변동에 동기하는 위상으로 둘레방향으로 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 구동 스프로킷의 구동축의 회전속도가 최대 혹은 상기 종동 스프로킷의 종동축의 부하가 피크가 되는 회전각에 있어서, 팽팽한 측(tension-side) 체인의 맞물림 이탈점(disengagement point)에서의 톱니의 피치가 가장 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 1 항에 있어서, 상기 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가, 다른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 1 항에 있어서, 상기 외부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니와 내부링크 플레이트의 링크 플레이트 톱니가, 외측 플랭크부(outer flank)가 동일 형상이고 내측 플랭크부(inner flank)가 다른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 1 항에 있어서, 상기 외부링크 플레이트 및 내부링크 플레이트의 진행방향 앞뒤 2개소의 링크 플레이트 톱니가, 내측 플랭크부가 다른 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 1 항에 있어서, 상기 구동 사이드 스프로킷 톱니가, 상기 구동 롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 1개 혹은 복수의 종동 스프로킷 중의 적어도 1개가, 상기 부시 또는 롤러와 맞물리는 종동롤러 스프로킷 톱니를 갖는 동시에, 상기 종동 롤러 스프로킷 톱니의 측방에 상기 링크 플레이트 톱니와 맞물리는 종동 사이드 스프로킷 톱니를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

제 6 항에 있어서, 상기 종동 사이드 스프로킷 톱니가, 상기 종동롤러 스프로킷 톱니의 양측에 설치된 것을 특징으로 하는 타이밍 체인 드라이빙장치.

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