KR102337593B1 - 동기식 벨트 구동 시스템 - Google Patents

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KR102337593B1
KR102337593B1 KR1020207003366A KR20207003366A KR102337593B1 KR 102337593 B1 KR102337593 B1 KR 102337593B1 KR 1020207003366 A KR1020207003366 A KR 1020207003366A KR 20207003366 A KR20207003366 A KR 20207003366A KR 102337593 B1 KR102337593 B1 KR 102337593B1
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윌리엄 프레이저 레이시
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Abstract

동기식 벨트 구동 시스템이, 톱니형 표면 및 2개의 호형 부분(14, 15) 사이에 배치되는 적어도 하나의 선형 부분(16)을 구비하는, 제1 오브라운드형 스프로킷(10)으로서, 상기 호형 부분들은 일정한 반경(R1, R2)을 가지며, 상기 선형 부분은 사전결정된 길이를 갖는 것인, 제1 오브라운드형 스프로킷(10), 톱니형 표면을 갖는 스프로킷(300)으로서, 무단 톱니형 부재(200)에 의해 상기 제1 오브라운드형 스프로킷과 맞물리는 것인, 스프로킷을 포함하며, 그리고 상기 제1 오브라운드형 스프로킷(10)은, 상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는 크기 및 위상을 갖는다.

Description

동기식 벨트 구동 시스템
본 발명은, 동기식 벨트 구동 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 스프로킷과 오브라운드형 스프로킷(obround sprocket) 사이의 각 변위 타이밍 오차(angular displacement timing error)가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는 크기 및 위상을 구비하는, 오브라운드형 스프로킷을 구비하는 시스템에 관한 것이다.
광범위한 차량용 및 산업용 내연기관들은 통상적으로, 크랭크샤프트 상의 구동 스프로킷으로부터 예를 들어 캠샤프트 상의 종동 스프로킷으로 토크를 전달하기 위해, 동기식 벨트 구동 시스템에 의존한다. 캠샤프트들은, 엔진 및 동기식 벨트 구동 시스템의 작동 수명에 해로울 수 있는, 진동을 생성한다. 특히, 캠샤프트 로브들(camshaft lobes)과의 접촉을 통한 흡기 밸브 및 배기 밸브의 작동은, 주기적 변동 토크 부하가 동기식 벨트 구동 시스템을 통해 전달되는 것을 야기한다.
변동 토크 부하를 감쇠시키기 위한 종래 기술의 시도들은, 감쇠된 벨트 텐셔너들 뿐만 아니라 캠샤프트 댐퍼들의 사용을 포함한다.
예를 들어, 에그베르트 프렌케 박사에 의한, VDI 프로세스 리포트 넘버 272 "비-균일 전달 벨트 구동기들"에서의, 교시가, 강하게 변동하는 토크를 제어하기 위한, 비-원형(계란형) 스프로킷의 사용을 개시한다.
다른 시도들은, 만입 부분들과 교호반복되는 적어도 2개의 돌출부를 구비하는, 계란형의 비-원형 윤곽을 갖는 로터의 사용을 포함한다. 회전형 부하 조립체는, 제2 로터의 각도 방향 위치에 대한 비-원형 윤곽의 돌출부 및 만입 부분들의 각도 방향 위치들, 및 그들의 크기가, 회전형 조립체의 변동 부하 토크에 의해 야기되는 교호반복적 벨트 장력을 실질적으로 상쇄시키는, 회전 구동될 때의 주기적 변동 벨트 장력을 제공한다.
대표적인 종래 기술이, 톱니형 표면 및 2개의 호형 부분 사이에 배치되는 적어도 하나의 선형 부분을 구비하는 오브라운드형 스프로킷으로서, 호형 부분들은 일정한 반경을 갖고, 선형 부분은 사전결정된 길이를 갖는 것인, 오브라운드형 스프로킷, 톱니형 표면을 구비하는 제2 스프로킷으로서, 제2 스프로킷은 무단 톱니형 부재에 의해 오브라운드형 스프로킷과 맞물리고, 제2 스프로킷은 회전형 부하에 연결되며, 회전형 부하는 주기적 토크 변동을 갖는 것인, 제2 스프로킷, 상기 무단 톱니형 부재의 구간 길이(span length)가 주기적 장력 변동을 실질적으로 상쇄시키는 방식으로 변화되도록, 주기적 토크 변동의 최대 진폭과 일치하는, 벨트 진입 지점에 배향되는 상기 오브라운드형 스프로킷의 반경을 포함하는, 동기식 벨트 구동 시스템을 개시하는, US 특허 제7,857,720호이다.
요구되는 것은, 스프로킷과 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는 크기 및 위상을 구비하는, 오브라운드형 스프로킷을 포함하는, 벨트 구동 스프로킷 시스템이다. 본 발명은, 이러한 요구를 충족시킨다.
본 발명의 일차적 양태는, 스프로킷과 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는 크기 및 위상을 구비하는, 오브라운드형 스프로킷을 포함하는, 벨트 구동 스프로킷 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태들은, 본 발명의 뒤따르는 설명 및 첨부되는 도면에 의해, 부각되거나 명백해질 것이다.
본 발명은, 동기식 벨트 구동 시스템으로서, 톱니형 표면 및 2개의 호형 부분(14, 15) 사이에 배치되는 적어도 하나의 선형 부분(16)을 구비하는, 제1 오브라운드형 스프로킷(10)으로서, 상기 호형 부분들은 일정한 반경(R1, R2)을 가지며, 상기 선형 부분은 사전결정된 길이를 갖는 것인, 제1 오브라운드형 스프로킷(10), 톱니형 표면을 갖는 스프로킷(300)으로서, 무단 톱니형 부재(200)에 의해 상기 제1 오브라운드형 스프로킷과 맞물리는 것인, 스프로킷을 포함하며, 그리고 상기 제1 오브라운드형 스프로킷(10)은, 상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는 크기 및 위상을 갖는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템을 포함한다.
본 명세서에 통합되며 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부되는 도면들은, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하며, 그리고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 표현하는 역할을 한다.
도 1은 오브라운드형 스프로킷의 측면도이다.
도 2는 스프로킷에 대한 대안적인 실시예의 측면도이다.
도 3은, 트윈 캠, 직렬 4 실린더, 4 행정, 가솔린 기관의 사시도이다.
도 4는, 캠샤프트의 후방에서 구동되는 연료 펌프를 구비하는, 단일 캠, 직렬 4 실린더, 4 행정, 디젤 구동 기관의 사시도이다.
도 5는, 동기식 벨트 구동 시스템 내에 통합되는 연료 펌프를 갖는, 단일 캠, 4 실린더, 4 행정, 디젤 구동 기관의 사시도이다.
도 6은, 트윈 캠, 4 실린더, 4 행정, 가솔린 구동 기관의 개략도이다.
도 7은, 1.5차 및 2차 추출 곡선들을 포함하는, 4 실린더, 4 행정 디젤 기관의 종동 스프로킷에 대한 전형적인 총 부하 특성을 나타낸다.
도 8은, 4 실린더, 4 행정 기관의 구동 스프로킷에 대한 2차 부하 특성을 나타낸다.
도 9는, 3 피스톤 연료 펌프(또는 1.5차를 포함하는 다른 장치)를 갖는, 4 실린더, 4 행정 커먼 레일 디젤 기관의 구동 스프로킷에 대한 1.5차 부하 특성을 나타낸다.
도 10은, 동기식 벨트에 대한 응력/변형 관계를 나타내는 곡선들의 군이다.
도 11은, 도 6의 시스템에 대한, 엔진 동력 특성에 관한 오브라운드형 스프로킷의 위상 정렬/위상 오정렬(phasing/misphasing)의 영향을 도시하는 일련의 곡선들이다.
도 12는, 오브라운드형 스프로킷의 적용 이전 및 이후의, 도 6에 도시된 엔진의 캠샤프트에서의 각 진동 특성을 도시하는 차트이다.
도 13은, 오브라운드형 스프로킷의 적용 이전 및 이후의, 도 6에 도시된 엔진의 긴장 측 장력 특성을 도시하는 차트이다.
도 14는 크랭크샤프트 회전 속도 대 진동 각도에 대한 차트이다.
도 15는 흡기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 진동 각도에 대한 차트이다.
도 16은 배기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 진동 각도에 대한 차트이다.
도 17은 흡기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 각 변위에 대한 차트이다.
도 18은 배기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 각 변위에 대한 차트이다.
도 19는 각각의 캠샤프트 타이밍 오차에 대한 오브라운드형 스프로킷 위상 정렬의 영향을 도시하는 도표이다.
도 20은, 표준 벨트 및 고탄성 벨트에 동반되는, 각각의 캠샤프트 타이밍 오차에 대한 오브라운드형 스프로킷 위상 정렬의 영향을 도시하는 도표이다.
도 21은, 벨트 폭에 의한, 타이밍 오차에 관한 오브라운드형 스프로킷의 영향을 도시하는 도표이다.
도 22는, 편심의 크기에 의한, 타이밍 오차에 관한 오브라운드형 스프로킷의 영향을 도시하는 도표이다.
도 1은 오브라운드형 스프로킷의 측면도이다. 본 발명의 스프로킷(10)은, 톱니형 표면(11)을 구비한다. 톱니형 표면(11)은, 톱니형 벨트와 맞물린다. 톱니형 표면(11)은, 랜드 영역들(land areas)(12) 및 인접한 홈들(13)을 포함한다. 홈들(13)은, 톱니형 벨트의 톱니 형상의 대응 설계와 양립하는, 형상을 갖는다. 톱니형 벨트들은 또한, 이들이 구동 스프로킷 및 종동 스프로킷의 회전을 동기화하기 위해 사용되기 때문에, 동기식 벨트들로 지칭된다.
스프로킷(10)은, 부분(14) 및 부분(15)을 포함한다. 부분(14)은, 일정한 반경(R2)을 갖는, 호형 톱니형 표면(11a)을 구비한다. 부분(15)은, 일정한 반경(R1)을 갖는, 호형 톱니형 표면(11b)을 구비한다. 부분들(14, 15)은, 반경들(R1, R2)이 동일하고 일정하기 때문에, 원의 세그먼트들이다. 이러한 방식의 원형 세그먼트들의 사용은, 본 발명의 스프로킷을 위한 설계 및 제조 프로세스의 복잡성을 감소시킨다.
부분(14)과 부분(15) 사이에, 선형 부분(16)이 배치된다. 부분(16)은, 각 부분(14, 15)을 서로로부터 변위시켜, 그에 따라 스프로킷에 오브라운드형 형상(obround shape)을 제공하는, 효과를 갖는 직사각형 섹션을 구비한다. 스프로킷 표면(11)은, 지점들(160 및 161) 사이, 그리고 지점들(162 및 163) 사이에서, 직선형, 즉 선형 또는 평면형이다.
평면형 부분(16)은, 시스템 토크 변동 진폭과 관련되는, 길이를 갖는다. 이러한 실시예에서, 부분(16)은, 지점들(160 및 161) 사이에서, 그리고 지점들(162 및 163) 사이에서, 대략 2 mm의 치수(W)를 갖는다. 따라서, 부분(14)의 곡률 중심(17)은, 스프로킷의 회전 중심(19)으로부터, W/2의, 대략 1 mm의, 거리만큼 변위된다. 또한, 부분(15)의 곡률 중심(18)은, 스프로킷의 회전 중심(19)으로부터, W/2의, 대략 1 mm의, 거리만큼 변위된다. 주어진 치수들은, 단지 예시의 목적을 위한 것이며 그리고 제한하고자 하는 것이 아니다. 또한, 스프로킷의 최대 길이(ML)가, 아래와 같은 치수를 갖는다:
Lmajor = R1 + R2 + W.
각 부분(14, 15)에 대한 최대 세그먼트(MG)가, 아래와 같은 치수를 갖는다:
MG = (R1 + W/2) 또는 (R2 + W/2).
최소 길이가 아래와 같은 치수를 갖는다:
Lminor = R1 + R2
부분(16)의 길이(W)는, 부분들(14, 15)의 반경에 의해 결정되며 그리고, 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는, 반작용되고 있는 동적 각 진동 특성에 의존한다. 스프로킷(10)은, 일정한 표면 피치, 일정한 각도 피치 또는 둘의 조합을 사용하여, 설계될 수 있다. "표면 피치"는, 스프로킷의 OD(외경) 상의 임의의 2개의 연속적인 대응하는 "피치 지점들" 사이의, OD 라인 둘레에서 측정되는, 거리로서 정의된다.
일정한 표면 피치는, 다음과 같이 계산된다:
SP = (((((Ng x Nom Pitch) / Pi)-PLD) x Pi) / Ng)
여기서
SP = 표면 피치
Ng = 스프로킷 내의 홈들의 개수
Nom Pitch = 공칭 시스템 피치
Pi = ~3.141
PLD = 시스템의 직경 PLD
"각도 피치"는, 스프로킷 상의 임의의 2개의 연속적인 대응하는 "피치 지점들" 사이의, 각도 차로서 정의되며, 그리고 도(degrees) 또는 라디안(radians) 단위로 측정될 수 있을 것이다. 일정한 각도 피치는, 다음과 같이 정의된다:
AP = 360 / Ng 도
여기서
AP = 각도 피치
Ng = 스프로킷 내의 홈들의 개수
스프로킷 홈 윤곽은, 엔진의 특정 동적 특성에 적합하도록 개별적으로 설계될 수 있다.
벨트의 구간(span)의 탄성 계수는, 톱니 계수(tooth modulus) 및 스프로킷 오프셋(W/2)과 조합으로, 사전결정된 엔진 속도에서 장력 변동을 실질적으로 감소시키거나 또는 상쇄시키도록 최적화된다. 결과적으로, 이러한 적용에서, 벨트는, 요구되는 장력 부하를 전달하도록 크기 결정되는 것에 부가하여, 시스템의 스프링 부재로서 분석되고 설계된다. 시스템 동적 응답은, 그렇지 않은 경우 벨트 및 벨트 구동 시스템을 통해 전달되는, 모든 장력 변동을 실질적으로 감소시키거나 상쇄시키는, 벨트 계수 및 오브라운드형 스프로킷 반경(R1 및 R2)의 조합에 도달하도록 하기 위해, 반복적 프로세스에 의해 선택된다.
도 2는 스프로킷에 대한 대안적인 실시예의 측면도이다. 본 실시예는, 도 1에 설명된 것과 달리, 호형 부분들(14, 15, 16) 사이에 배치되는, 3개의 선형 세그먼트를 포함한다. 3개의 선형 세그먼트[(161 내지 162) 및 (163 내지 164) 및 (165 내지 166)]는, 각 호형 부분(14, 15, 16) 사이에 배치된다. 각 호형 부분(14, 15, 16)은, 개별적으로, 일정하고 동일한 반경(R1, R2, R3)을 갖는다. 3개의 선형 세그먼트는, 대략 120°의 간격으로 스프로킷의 둘레에 대해 균등하게 이격된다. 도 9는 도 2에 도시된 스프로킷을 사용하는 시스템에서의 1.5차 부하 특성(1.5th order load characteristic)을 나타낸다.
도 3, 도 4 및 도 5는, 캠샤프트 및 부속기계들을 구동하기 위해 톱니형 벨트 시스템을 사용하는, 4 실린더, 4 행정 내연기관들에 대한 일부 전형적인 구동 레이아웃들이다. 이러한 엔진들은 전형적으로, 높은 2차 동력 특성(2nd order dynamic)을 나타낸다. 연료 펌프 사양에 의존하여, 일부 디젤 기관들은, 지배적인 1.5차를 가질 수 있을 것이다. 그러한 동력 특성을 보여주는 개략적 도표들이, 도 7, 도 8 및 도 9에서 확인될 수 있다.
2차 동력 특성에 반작용하도록 하기 위해, 본 발명의 스프로킷(10)은, 엔진 크랭크샤프트(CRK)에 부착된다. 다른 지배적인 차수에 의존하여, 스프로킷의 대안적인 실시예들을 적용하는 것이 필요할 수 있을 것이다. 이들은, 크랭크샤프트에 부착될 수 있지만, 동등하게 시스템 내의 다른 곳에, 예를 들어, 워터 펌프, 연료 펌프 상에 또는 캠샤프트 스프로킷(들) 상에, 적용될 수 있을 것이다. 엔진 크랭크샤프트는, 전체 벨트 구동 시스템을 위한 구동원이다. 벨트의 구동 방향은, "DoR"이다. 스프로킷 비(sprocket ratio)로 인해, 엔진 크랭크샤프트(CRK)는, 캠샤프트(CAM1)의 각 회전당 2회 회전한다.
도 3에서, 스프로킷(300)이 캠샤프트(CAM1)에 연결되며, 그리고 스프로킷(304)이 제2 캠샤프트(CAM2)에 연결된다. 종래 기술에 공지된 유동 풀리들(Idlers)(Idr1, Idr2)이, 적절한 벨트 경로 설정 및 장력 제어를 유지하기 위해 사용된다. 스프로킷(100)이, 워터 펌프(WP)에 연결된다. 벨트(200)가, 여러 스프로킷들 사이에서 견인된다. 벨트(200)에 대한 회전 방향은, "DoR"로 도시된다. 벨트(200)가 크랭크샤프트 스프로킷(CRK)과 맞물리는 지점은, "201"이다. 캠샤프트 관성 및 토크 부하는, "301"에 의해 나타난다.
톱니형 벨트(200)는, 스프로킷(10)과 캠 스프로킷(300) 사이에서 견인된다. 벨트 진입 지점(201)은, 벨트(200)가 스프로킷과 맞물리는 지점이다. 크랭크샤프트(CRK)와 캠 스프로킷(304) 사이의 벨트 구간 길이(belt span length)는, "SL"이다.
유사하게, 도 4 및 도 5에서, 캠샤프트 스프로킷(300)이, 엔진 캠샤프트(CAM)에 부착된다. 도 4에서, 부하 특성(301)은, 캠샤프트의 후방에 부착되는 연료 펌프의 토크 특성을 포함하는 반면, 도 5에서, 연료 펌프 토크는, 부하 특성(302)에 의해 나타난다. 워터 펌프 및 진공 펌프와 같은 다른 구성요소들에 의해 야기되는 관성 및 토크 부하(301, 302, 101)가 또한, 말하자면 도 4 및 도 5의 WP(101)와 더불어, 존재할 수 있을 것이다. 도 4에서, "IDR1" 및 "IDR2"는, 벨트(200)를 적절하게 가이드하기 위한, 종래 기술에 공지된 유동 풀리들이다. 도 4에서, 크랭크샤프트 스프로킷(10)과 캠 스프로킷(300) 사이의 벨트 구간 길이는, "SL"이다.
가솔린 기관에 대해, 지배적인 주기적 변동 토크 부하는, 일반적으로 캠샤프트의 특성이다. 디젤 기관에 대해, 지배적인 차수는, 구동 시스템에 포함될 수 있는 캠샤프트 및/또는 연료 분사 펌프에 의해 생성될 수 있다. 워터 펌프 및 진공 펌프에 의해 야기되는 토크들은, 변화할 수 있지만, 이들은, 캠샤프트들과 동일한 주기 또는 주파수에 관하여 그들 자체적으로, 주기적이지 않으며, 그리고 일반적으로 구동 동력학의 지배적인 특성이 아니다.
도 5는, 디젤 기관을 위한 구동 시스템에 포함되는 연료 분사 펌프를 갖는, 다른 단일 캠 엔진 실시예의 사시도이다. 이러한 실시예에서, 도 4에 도시된 시스템에 부가하여, 시스템은, 연료 펌프(IP)에 연결되는 스프로킷(305)을 더 포함한다. 또한, 다양한 엔진 부속품들(미도시)을 구동하기 위해 사용되는 다른 복수-고무 벨트(multi-rubbed belt)와 맞물릴 수 있는, 스프로킷(P1)이, 도시된다. 도 5에서, 캠 부하는, "301"에 의해 그리고 연료 펌프 부하는, "302"에 의해 지시된다. 스프로킷(100)이, 워터 펌프(WP)에 연결된다. 도 5에서, 연료 분사 펌프에 의해 야기되는 토크 부하는, "302"에 의해 나타난다.
4 실린더, 4 행정 기관에 대한 전형적인 총 부하 특성이, 도 7에서 곡선 "E"에 의해 나타난다. 곡선 "D" 및 곡선 "C"는, 총 부하 특성으로부터 추출된 전형적인 2차 특성 및 1.5차 특성을 나타낸다. 직렬 4 실린더, 4 행정, 가솔린 구동 기관의 부하 특성은, 일반적으로, 1.5차를 포함하지 않을 것이다.
회전함에 따른 본 발명의 스프로킷(10)의 벨트 맞물림 지점(201)에서의 평균 반경의 변화는, 도 8 및 도 9에서 곡선 "C"이다. 도 4에서 벨트의 유효 길이 변화인, 곡선 "C"의 적분은, 도 8 및 도 9 상의 곡선 "D"이다. 평균 스프로킷 반경의 변화의 미분은, 스프로킷 형상의 변화로 인한, 톱니형 표면(11) 상의 주어진 지점에 대한 가속도이다.
2차 동력 특성에 반작용하도록 하기 위해, 오브라운드형 스프로킷(10)의 평면형 부분(16)은, 도 4의 스프로킷(300)과 스프로킷(10) 사이의 벨트(200)의 유효 길이가, 주기적 캠샤프트 토크 변동에 의해 야기되는 교호반복적 벨트 장력을 실질적으로 상쇄시키는 방식으로 변화하게 되도록, 타이밍 설정의 관점에서 캠샤프트 스프로킷(300)에 관해 배열된다. 2차 동력 특성을 상쇄시키기 위한 설계의 예로서, 이는, 캠샤프트 토크, 및 그에 따른 벨트 장력이 최대일 때, 스프로킷(10)의 최대 길이(R1+R2+W)를 벨트 진입 지점(201)과 일치하도록 타이밍 설정함에 의해, 달성될 수 있다.
오브라운드형 스프로킷을 포함하는 구동 시스템의 절대 치수적 특성은, 변동 토크, 벨트 구간 계수, 시스템 내의 종동 부속품들 각각의 관성, 벨트 설치 장력 및 벨트와 스프로킷들 사이의 상호작용과 같은, 파라미터들에 의존한다. 벨트와 스프로킷들 사이의 상호작용은, 스프로킷 상의 맞물린 톱니의 개수, 벨트 톱니 계수, 벨트 치수들 및 벨트와 스프로킷 표면들 사이의 마찰 계수와 같은 파라미터들에 의존한다.
도 6은, 트윈 캠, 4 실린더, 4 행정 가솔린 기관의 개략도이다. 예시의 시스템은, 캠들(CM1, CM2) 및 이들 사이에서 견인되는 벨트(B)를 포함한다. 시스템은, 텐셔너(TEN), 워터 펌프(WP) 및 크랭크샤프트 스프로킷(CRK)을 더 포함한다. 벨트(B)의 회전 방향은, "DoR"이다. 관심의 구간 길이들은, 스프로킷(CRK)과 스프로킷(IDR) 사이, 스프로킷(IDR)과 스프로킷(WP) 사이, 그리고 스프로킷(CRK)과 스프로킷(WP) 사이이다. 도 6에서, 크랭크샤프트 스프로킷(CRK)과 캠 스프로킷(CM1) 사이의 벨트 구간 길이는, "SL"이다. DoR에서의 CM1과 CRK 사이에 주된 부하 충격이 존재하지 않기 때문에, 계산 목적을 위해, 이들은, 하나의 구간 "SL" 로 취급될 수 있을 것이다. 도 6에 설명된 시스템에 대한 변수들에 대한 대략적인 전형적인 값들은, 다음과 같다:
전형적인 캠 토크 변동은: +40N/-30N
벨트 구간 계수: 240 MPa
전형적인 구성요소 관성 값들은:
CRK = 0.4gm2
CM1 = CM2 = 1.02gm2
WP = 0.15gm2
벨트 설치 장력: 400N(설치 장력은 종래 기술에 공지된 방식으로 텐셔너(TEN)에 의해 유지됨).
3개의 스프로킷 상에서 맞물린 톱니들: CRK => 9 톱니; CM1, CM2 => 15 톱니.
벨트 치수들: 폭 = 25.4 mm; 길이 = 1257.3mm
스프로킷 표면(11)에 대한 마찰 계수에 대한 전형적인 값들은, 0.15 내지 0.5의 범위 이내, 전형적으로 0.2이다.
전형적인 벨트 설치 장력 값들은, 시스템 요건에 의존하여 75N 내지 최대 900N의 범위 이내일 수 있다.
벨트 구간 계수는, 인장 부재 구조, 벨트 내부의 인장 부재의 가닥들의 개수 및 벨트 폭에 의존한다. 20개 인장 부재를 구비하는 25.4mm 폭 벨트에 대한 벨트 구간 계수의 예가, 대략 240MPa의 구역에 놓일 것이다.
도 7은, 1.5차(곡선 "C") 및 2차(곡선 "D") 추출 곡선들을 포함하는, 4 실린더, 4 행정 디젤 기관의 종동 스프로킷에 대한 전형적인 총 부하 특성을 나타낸다. 직렬 4 실린더, 4 행정, 가솔린 구동 기관의 부하 특성은, 일반적으로, 1.5차를 포함하지 않을 것이다. "오프셋"은, W/2를 참조한다. "총 부하"는, 도 7의, 곡선 "E"를 참조한다.
도 7에서, 라인 "A"는, 제로 토크이다. 라인 "B"는, 벨트 구동 시스템 내의 평균 토크를 지시한다. 곡선 "C"는, 총 부하 곡선 "E"로부터 추출되는 1.5차 토크 특성이다. 곡선 "D"는, 총 부하 곡선 "E"로부터 추출되는 2차 토크 특성이다. 곡선 "E"는, 크랭크샤프트(CRK)에서 측정되는 엔진의 총 토크 특성이다. 곡선 "E" 아래의 면적은, 특정 속도에서 회전시키기 위해 실행되는 일을 나타낸다.
도 8은, 오브라운드형 스프로킷에 대한 반경 변화(곡선 "C") 및 결과적인 벨트 구간 길이 변화(곡선 "D")를 포함하는, 4 실린더, 4 행정 기관의 구동 스프로킷에 대한 2차 부하 특성(곡선 "B")을 나타낸다.
도 8에서, 라인 "A"는, 제로 토크이다. 곡선 "B"는, 총 부하로부터 추출되는 2차 토크 특성이다. 곡선 "C"는, 도 1의 세그먼트(16)에 의해 야기되는, 360도 회전할 때의, 유효 크랭크샤프트 풀리 반경의 변화이다. 곡선 "D"는, 곡선 "C"의 적분이며, 그리고 도 1에 설명된 스프로킷에 의해 야기되는 벨트 구동 구간 길이의 유효 변화이다.
도 9는, 오브라운드형 스프로킷의 대안적인 3개의 로브 실시예(도 2)에 대한 스프로킷 반경 길이의 변화(곡선 "C") 및 결과적인 벨트 구간 길이 변화(곡선 "D")를 포함하는, 3개의 연료 펌프(또는 1.5차를 유도할 다른 종동 장치)를 갖는 4 실린더, 4 행정 디젤 기관의 구동 스프로킷에 대한 1.5차 부하 특성 "B"를 나타낸다. 벨트 구간 길이는, 예를 들어, 도 6에서 캠 스프로킷(CAM)과 크랭크샤프트 스프로킷(CRK) 사이의 거리이다.
도 9에서, 라인 "A"는, 제로 토크이다. 곡선 "B"는, 총 부하로부터 추출되는 1.5차 토크 특성이다. 곡선 "C"는, 360도 회전할 때의, 유효 크랭크샤프트 풀리 반경의 변화이다. 곡선 "D"는, 곡선 "C"의 적분이며, 그리고 도 3에 설명된 스프로킷의 대안적인 실시예에 의해 야기되는 구동 길이의 유효 변화이다.
본 발명의 시스템에서 사용되는 다양한 벨트들의 인장 부재의 탄성 계수는, 도 10에 도시된다. 곡선들(SS1 내지 SS6)은, 다양한 벨트들(200)에 대한 응력-변형 곡선들로서 공지된다. 각 곡선은, 벨트 내의 인장 코드에 대해 상이한 재료를 사용하는 계수를 나타낸다. 탄성 중합체 HNBR 벨트 몸체는, 예시이며 그리고 제한하는 것이 아니다. HNBR에 부가하여, 다른 벨트 몸체 재료들은, EPDM, CR(클로로프렌) 및 폴리우레탄, 또는 상기한 것 중의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 재료들은:
SS1(유리섬유 #1 인장 코드, HNBR 몸체)
SS2(유리섬유 #2 인장 코드, HNBR 몸체)
SS3(유리섬유 #3 인장 코드, HNBR 몸체)
SS4(탄소 섬유 인장 코드, HNBR 몸체)
SS5(아라미드™ 인장 코드, HNBR 몸체)
SS6(탄소 섬유 인장 코드, HNBR 몸체)을 포함한다.
각 인장 부재의 탄성 계수는, 종래 기술에 공지된 바와 같이, 각 곡선(SS1 내지 SS6)의 기울기이다. 전형적으로, 이러한 측정 및 계산은, 곡선의 실질적으로 선형 부분에 관해 실행된다. 유리섬유, 탄소 섬유 및 아라미드™에 부가하여, 다른 인장 부재 재료가, 미세 필라멘트 스테인리스 스틸 와이어를 포함할 수 있을 것이다.
M = Δ응력/Δ변형 (곡선의 실질적으로 선형 부분에서 측정될 때)
벨트 구간 계수는, 인장 부재 구조, 벨트 내부의 인장 부재의 가닥들의 개수 및 벨트 폭에 의존한다. 20가닥의 유리섬유 인장 부재를 갖는 25.4mm 폭 벨트에 대한, 곡선(SS1)에 대한 벨트 구간 계수의 예가, 대략 242MPa일 것이다.
도 11은, 도 6의 시스템에 대한, 엔진 동력 특성에 관한 오브라운드형 스프로킷 최대 길이의 위상 정렬/위상 오정렬의 영향을 도시하는 일련의 곡선들이다. 곡선 "D"는, 벨트 진입 지점(201)에 대한 스프로킷 최대 길이의 지점의 위치와 토크 펄스 사이의 최적 타이밍 배열이다. 곡선들 "A", "B", 및 "C"는, 개별적으로 +6 톱니, +4 톱니, 및 +2 톱니만큼, 곡선 "D"로부터 시계방향으로 잘못 타이밍 설정된 것이다. 곡선 "E"는, 2 톱니만큼, 반시계방향으로 잘못 타이밍 설정된 것이다. 피크 토크 및 관성 부하에 대한 최대 벨트 구간 길이의 위상 정렬은, 구동 시스템의 지배적인 차수 및 시스템에 의해 감소되어야 할 것들에 의존하여, 변화할 수 있을 것이다. 벨트 진입 지점(201)은, 벨트가 스프로킷과 맞물리는 지점이다. 도 3에서, 구간 길이는, "SL"이다.
각도 간격 또는 허용 가능 각도 공차 위상 정렬에 관하여, 뒤따르는 것을 사용하여 계산된다:
+/-(360/2 x 스프로킷 홈들의 개수).
벨트 구동 구간 길이는, 토크가 최대일 때, 최대이다.
도 12는, 도 6에 도시된 바와 같은, 트윈 캠, 4 실린더, 4 행정 기관에서, 정확하게 위상 정렬된 오브라운드형 스프로킷의 영향을 보여주는 차트이다. 곡선들 "A" 및 "B"는, 원형 스프로킷들을 사용하는 종래 기술 설계에 대한, 개별적으로 흡기 캠샤프트 스프로킷 및 배기 캠샤프트 스프로킷에서의 각 진동에 대한 측정 값들을 나타낸다.
비교에 의해, 곡선들 "C" 및 "D"는, 크랭크샤프트 상에 사용되는 본 발명의 스프로킷을 동반하는 경우의, 개별적으로 흡기 캠샤프트 스프로킷 및 배기 캠샤프트 스프로킷에서의 각 진동에 대한 측정 값들을 나타낸다. 각 진동에 관한 결과적인 감소는, 대략 50%이다.
유사하게, 도 13은, 도 6에 도시된 바와 같은, 트윈 캠, 4 실린더, 4 행정 기관에서, 도 1에 설명된 바와 같은 정확하게 위상 정렬된 오브라운드형 스프로킷의 영향을 보여주는 차트이다. 곡선들 "A", "B" 및 "C"는, 종래 기술의 구동 시스템 설계에 대한, 엔진 속도의 범위에서의, 개별적으로, 최대, 평균, 및 최소 동적 긴장측 장력들에 대한 측정 값들을 나타낸다. 이러한 예에서, 이러한 장력은, 도 6의 위치(IDR)에서 측정되었다. 연장된 벨트 수명을 위해, 벨트 긴장측 장력은, 최소화되어야만 한다. 곡선들 "D", "E" 및 "F"는, 본 발명의 스프로킷의 사용을 동반하는 경우의, 최대, 평균, 및 최소 벨트 긴장측 장력들에 대한 측정 값들을 나타낸다. 설치 긴장측 장력에 관한 결과적인 감소는, 엔진의 공진 속도 범위(대략 4000 rpm 내지 대략 4800 rpm)에서 50-60%의 범위 이내이다. 벨트 긴장측 장력에 관한 감소는, 벨트 작동 수명에 관한 상당한 개선의 가능성을 제공한다.
본 발명의 시스템은, IC 엔진들에서 타이밍 오차를 감소시키는데 유용하다. 타이밍 오차는, 진동, 구성요소 부정확성, 및 탄성 변형과 같은, 무작위적 인자들에 의해 야기되는, 구동원과 종동 샤프트 사이의 위치 불일치이다. 이 경우에, 엔진의 크랭크샤프트(구동)에 비교한 IC 엔진의 캠샤프트들(종동)의 회전 부정확성이다. 이것은, 일반적으로, 피크에서 피크까지의 각도(도)로 보고된다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 스프로킷(300) 및 스프로킷(304)은 각각, 오브라운드형이다. 오브라운드형 스프로킷들의 사용은, 타이밍 오차를 상당히 감소시키고, 이는, 결국 연비에 관한 개선을 제공하고, 배기가스 배출량을 낮추며, 그리고 일반적으로 엔진 성능 및 효율을 개선한다. 구성요소 레벨에서, 감소된 타이밍 오차 및 더 낮은 시스템 부하는, 더 우수한 내구성 및 NVH 문제에 대한 더 낮은 가능성으로 이어진다. 장력의 감소는, 구동 시스템에서의, NVH 레벨을, 그리고 특히, 맞물림 차수(meshing order)를, 감소시킨다. 타이밍 오차를 감소시키기 위한 오브라운드형 스프로킷의 적용은, 단지 엔진의 캠샤프트들에만 국한되지 아니다. 이익은, 크랭크 또는 연료 펌프 상에 오브라운드형 스프로킷을 삽입함에 의해, 균등하게 획득될 수 있다.
도 14는, 크랭크샤프트 회전 속도 대 각 진동에 대한 차트이다. 예시적인 각 진동은, 엔진 속도가 증가함에 따라, 감소한다. 도 14는, 전동 기관(motored engine) 및 점화 기관에 대한 데이터를 보여준다. 전동 기관에 대해, 크랭크샤프트는 전기 모터에 의해 구동되고, 각 실린더 내에서의 연료 연소가 존재하지 않는다. 점화 기관에 대해, 크랭크샤프트는, 내연기관에 대한 통상적인 방식으로, 즉 각 실린더 내에서의 연료의 연소를 동반하는 가운데, 구동된다. 전동 기관(MER)은, 주어진 엔진 회전 속도에 대해 점화 기관(FER)보다 적은 각 진동을 초래한다.
도 15는 흡기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 진동 각도에 대한 차트이다. 오브라운드형 스프로킷이, 흡기 밸브 트레인 캠샤프트에 장착된다. 3개의 조건이 도시된다. 제1 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖지 않는 표준 구동 시스템에 대한 것이다(곡선 A). 제2 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖는 경우이며(곡선 B), 그리고 제3 조건은, 오브라운드형 스프로킷 및 고탄성 벨트를 갖는 경우이다(곡선 C). 오브라운드형 스프로킷의 위상 및 크기는, 정각 3시의 위치로부터 10.5 피치 및 1.5mm이다. 표준 벨트 계수는 630,000N이며, 그리고 고-탄성 벨트 계수는 902,000N이다. 계수는, 뉴튼(N) 단위로 주어지며, 그리고 100%까지 단위 길이를 연장시키기 위해 요구되는 힘으로서 정의된다.
제3 조건(곡선 C)에 대한 진동 각도는, 양자 모두 4000 rpm에서 측정되는 것으로서, 피크에서 피크까지 약 1.5도의 표준 구동 시스템에 대한 값과 비교할 때, 피크에서 피크까지 0.5도 미만으로 상당히 감소된다.
도 16은 배기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 진동 각도에 대한 차트이다. 오브라운드형 스프로킷이, 배기 밸브 트레인 캠샤프트에 장착된다. 3개의 조건이 도시된다. 제1 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖지 않는 표준 구동 시스템에 대한 것이다(곡선 A). 제2 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖는 경우이며(곡선 B), 그리고 제3 조건은, 오브라운드형 스프로킷 및 고탄성 벨트를 갖는 경우이다(곡선 C). 제3 조건(곡선 C)에 대한 진동 각도는, 양자 모두 4000 RPM에서 측정되는 것으로서, 피크에서 피크까지 약 1.5도의 표준 구동 시스템에 대한 값과 비교할 때, 피크에서 피크까지 약 0.5도로 상당히 감소된다. 그러나, 엔진에 의존하여, 개선도는, 피크에서 피크까지 1.5도 아래로부터, 60% 넘는 감소인, 약 0.5도까지의 범위에 놓일 수 있다. 오브라운드형 스프로킷의 위상 및 크기는, 정각 3시의 위치로부터 23.5 피치 및 1.5mm이다. 표준 벨트 계수는 약 630,000N이며, 그리고 고-탄성 벨트 계수는 약 902,000N이다.
도 17은 흡기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 각 변위에 대한 차트이다. 각 변위는 또한, 타이밍 오차로서 지칭되며, 그리고 크랭크샤프트 위치에 대해 측정된다. 오브라운드형 스프로킷이, 흡기 밸브 트레인 캠샤프트에 장착된다. 3개의 조건이 도시된다. 제1 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖지 않는 표준 구동 시스템에 대한 것이다(곡선 A). 제2 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖는 경우이며(곡선 B), 그리고 제3 조건은, 오브라운드형 스프로킷 및 고탄성 벨트를 갖는 경우이다(곡선 C). 제3 조건(곡선 C)에 대한 각 변위는, 양자 모두 4000 RPM에서 측정되는 것으로서, 피크에서 피크까지 약 1.5도의 표준 구동 시스템에 대한 값과 비교할 때, 피크에서 피크까지 0.5도 미만으로 상당히 감소된다. 그러나, 엔진에 의존하여, 개선도는, 피크에서 피크까지 1.5도 아래로부터, 60% 넘는 감소인, 약 0.5도까지의 범위에 놓일 수 있다. 오브라운드형 스프로킷의 위상 및 크기는, 정각 3시의 위치로부터 10.5 피치 및 1.5mm이다. 표준 벨트 계수는 약 630,000N이며, 그리고 고-탄성 벨트 계수는 약 902,000N이다.
도 18은 배기 캠에 대한 크랭크샤프트 속도 대 각 변위에 대한 차트이다. 오브라운드형 스프로킷이, 배기 밸브 트레인 캠샤프트에 장착된다. 3개의 조건이 도시된다. 제1 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖지 않는 표준 구동 시스템에 대한 것이다(곡선 A). 제2 조건은, 오브라운드형 스프로킷을 갖는 경우이며(곡선 B), 그리고 제3 조건은, 오브라운드형 스프로킷 및 고탄성 벨트를 갖는 경우이다(곡선 C). 제3 조건에 대한 각 변위는, 양자 모두 4000 RPM에서 측정되는 것으로서, 피크에서 피크까지 약 1.5도의 표준 구동 시스템에 대한 값과 비교할 때, 피크에서 피크까지 약 0.5도로 상당히 감소된다. 그러나, 엔진에 의존하여, 개선도는, 피크에서 피크까지 1.5도 아래로부터, 60% 넘는 감소인, 약 0.5도까지의 범위에 놓일 수 있다. 오브라운드형 스프로킷의 위상 및 크기는, 정각 3시의 위치로부터 23.5 피치 및 1.5mm이다. 표준 벨트 계수는 약 630,000N이며, 그리고 고-탄성 벨트 계수는 약 902,000N이다.
도 19는 각각의 캠샤프트 타이밍 오차에 대한 오브라운드형 스프로킷 위상 정렬의 영향을 도시하는 도표이다. Y축은, 크랭크샤프트에 대한 각각의 캠 스프로킷의, 각 변위, 또는 타이밍 오차이다. 이는, 피크에서 피크까지의 값으로서, 말하자면, 최소값과 최대값 사이의 수치적 차이로서 표시된다. 도표의 1열 및 2열은, 모두 원형 스프라켓을 사용하는, 표준 구동 시스템 설정을 보고한다. 3열은, 흡기 캠샤프트 및 배기 캠샤프트 상에 설치되는 3차 오브라운드형 스프로킷의 사용을 보고한다. 각 스프로킷은, 최대 오프셋이 캠샤프트 로브들과 일직선 상에 놓이도록, 배치된다. 4열 내지 13열은, 오브라운드형 스프로킷들의 상이한 오프셋들을 사용하는 다양한 시도들을 보고한다. "정각 3시" 위치는, 모든 오프셋들에 대한 기준이다. 주어진 값들은, 단순히, 스프로킷 기준 지점이 해당 위치로부터 회전된 만큼의 피치들 또는 홈들의 개수 "g"이다. "기준 지점(Datum point)"은, 각도 측정을 위한 기준으로서 사용되는 지점이다. 이는 정각 12시의 위치로 설정된다. "CW"는 시계 방향을 지칭한다. 예를 들어, "EX 23.5g CW"는, 정각 3시 위치를 그리고 엔진 상의 정각 3시 위치로부터 시계 방향으로 23.5 홈의 오프셋을 갖는 배기 캠 오브라운드형 스프로킷을 지칭한다.
도 20은, 표준 벨트 및 고탄성 벨트에 동반되는, 각각의 캠샤프트 타이밍 오차에 대한 오브라운드형 스프로킷 위상 정렬의 영향을 도시하는 도표이다. Y축은, 크랭크샤프트에 대한 각각의 캠 스프로킷의, 피크에서 피크까지의 도 단위의 각 변위, 또는 타이밍 오차이다. 이는, 피크에서 피크까지의 값으로서, 말하자면, 최소값과 최대값 사이의 수치적 차이로서 표시된다. 도표의 1열 및 3열은, 모두 원형 스프라켓을 사용하는, 표준 구동 시스템 설정을 보고한다. 각 열은, 흡기 캠샤프트 및 배기 캠샤프트 상에 설치되는 3차 오브라운드형 스프로킷의 사용을 보고한다. 각 스프로킷은, 최대 오프셋이 캠샤프트 로브들과 일직선 상에 놓이도록, 배치된다. 2열 및 4열 내지 8열은, 오브라운드형 스프로킷들의 상이한 오프셋들을 사용하는 다양한 시도들을 보고한다. "정각 3시" 위치는, 모든 오프셋들에 대한 기준이다. 주어진 값들은, 단순히, 스프로킷 기준 지점이 해당 위치로부터 회전된 만큼의 피치들 또는 홈들의 개수이다. "기준 지점"은, 각도 측정을 위한 기준으로서 사용되는 지점이다. 이는 정각 3시의 위치로 설정된다. 오브라운드형 스프로킷의 위상 및 크기는, 정각 3시 위치로부터 배기의 경우 23.5 피치 및 흡기의 경우 10.5 피치이며 그리고 각각에 대해 1.5mm이다. 표준 벨트 계수는 약 630,000N이며, 그리고 고-탄성 벨트 계수는 약 902,000N이다.
도 21은, 벨트 폭에 의한, 타이밍 오차에 관한 오브라운드형 스프로킷의 영향을 도시하는 도표이다. 1열은 원형 스프로킷들을 사용하는 시스템에서의 14mm 폭 벨트를 보고한다. 2열은 오브라운드형 스프로킷들을 사용하는 시스템에서의 14mm 폭 벨트를 보고한다. 3열은 표준 스프로킷들을 사용하는 시스템에서 고탄성 벨트를 사용하는 14mm 폭 벨트를 보고한다. 4열은 오브라운드형 스프로킷들을 사용하는 시스템에서 고탄성 벨트를 사용하는 14mm 폭 벨트를 보고한다. 5열은 표준 스프로킷들을 사용하는 시스템에서 표준탄성 벨트를 사용하는 18mm 폭 벨트를 보고한다.
도 22는, 편심의 크기에 의한, 타이밍 오차에 관한 오브라운드형 스프로킷의 영향을 도시하는 도표이다. 각 열은, 흡기 캠샤프트 및 배기 캠샤프트 상에 사용되는 오브라운드형 스프로킷을 보고한다. 각 시스템에 대한 편심의 크기는, 1.0mm 내지 1.5mm의 범위이다.
벨트 구동 시스템 동력을 감소시키기 위한 오브라운드형 스프로킷의 효과를 검증하기 위한 테스트가, 전동 기관 및 점화 기관 양자 모두에 관해 수행될 수 있다. 도면에 포함되는 타이밍 오차 개선도에 대한 결과는, 전동 기관에 관해 생성되었다. 비록 대부분의 경우 이러한 결과들이 점화 기관에 전달되지만, 일부의 경우 오브라운드형 스프로킷들이, 특정 기관들에서 동력을 감소시키지 못한다. 테스트는, 요구되는 개선이 달성되며 그리고 신뢰할 수 있는 것을 보장하기 위해, 점화 기관에 관해 실행되어야만 한다. 테스트를 이행하는데 필요한 단계들은, 엔진 동력학 분야에서 공지된다. 여기에 또한, 진동 센서들이, 오일 환경에서 작동할 필요가 있고, 최대 160℃를 견딜 수 있을 필요가 있으며, 그리고 오일 및 첨가제로부터의 화학적 공격을 견딜 수 있을 필요가 있다는 것이, 포함된다. 일관성 검사가 각각의 일련의 테스트 실행의 시작과 끝에서 수행된다. 측정은, 60초 램프(ramp)에 걸친 휴지 상태로부터 최대 엔진 속도로의 가동 도중에 수행된다. 표준 로텍(Rotec) 시스템이, 데이터 캡처 및 분석을 위해 사용된다.
비록 본 발명의 형태들이 여기에 설명되었지만, 변형들이, 여기에 설명되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 부품들의 구성 및 관계에 관해 이루어질 수 있다는 것이, 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 동기식 벨트 구동 시스템으로서:
    톱니형 표면 및 2개의 호형 부분(14, 15) 사이에 배치되는 적어도 하나의 선형 부분(16)을 구비하는, 제1 오브라운드형 스프로킷(10, 300)으로서, 상기 호형 부분들은 일정한 반경(R1, R2)을 가지며, 상기 선형 부분은 사전결정된 길이를 갖는 것인, 제1 오브라운드형 스프로킷(10, 300);
    톱니형 표면을 갖는 스프로킷(CRK)으로서, 무단 톱니형 부재(200)에 의해 상기 제1 오브라운드형 스프로킷과 맞물리는 것인, 스프로킷(CRK)
    을 포함하며; 그리고
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷(10, 300)은, 상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는, 크기 및 위상을 갖는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    제2 회전형 부하에 연결되는 제2 오브라운드형 스프로킷으로서, 상기 무단 톱니형 부재와 맞물리는 것인, 제2 오브라운드형 스프로킷을 더 포함하며; 그리고
    상기 제2 오브라운드형 스프로킷은, 상기 스프로킷과 상기 제2 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는, 크기 및 위상을 갖는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 상기 각 변위 타이밍 오차는, 피크에서 피크까지 0.5도 미만인 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스프로킷과 상기 제2 오브라운드형 스프로킷 사이의 상기 각 변위 타이밍 오차는, 피크에서 피크까지 0.5도 미만인 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 무단 톱니형 부재의 폭이, 12mm와 동등하거나 또는 그보다 더 큰 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무단 톱니형 부재는, 630,000N 내지 902,000N의 범위 내의 계수를 구비하는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 크기는, 1.0mm 내지 1.5mm의 범위 이내인 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷의 위상은, 기준 지점에 대해 회전될 때, 9홈 내지 25홈의 범위 내에 놓이는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기준 지점은, 정각 3시 위치에 관련되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 오브라운드형 스프로킷의 위상은, 기준 지점에 대해 회전될 때, 9홈 내지 25홈의 범위 내에 놓이는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기준 지점은, 정각 3시 위치에 관련되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷의 위상은, 기준 지점에 대해 회전될 때, 9홈 내지 25홈의 범위 내에 놓이는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기준 지점은, 정각 3시 위치에 관련되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 스프로킷은 구동원에 연결되며 그리고 상기 제1 오브라운드형 스프로킷은 회전형 부하에 연결되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 구동원은, 엔진 크랭크샤프트인 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  16. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷은, 배기 캠샤프트에 연결되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  17. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 오브라운드형 스프로킷은, 흡기 캠샤프트에 연결되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  18. 동기식 벨트 구동 시스템으로서:
    톱니형 표면 및 2개의 호형 부분 사이에 배치되는 적어도 하나의 선형 부분을 구비하는, 제1 오브라운드형 스프로킷으로서, 상기 호형 부분들은 일정한 반경을 가지며, 상기 선형 부분은 사전결정된 길이를 갖는 것인, 제1 오브라운드형 스프로킷을 포함하고;
    톱니형 표면을 갖는 스프로킷으로서, 무단 톱니형 부재에 의해 상기 제1 오브라운드형 스프로킷과 맞물리는 것인, 스프로킷을 포함하며;
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷은, 상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1도 미만이 되도록 하는, 크기 및 위상을 갖고;
    제2 회전형 부하에 연결되는 제2 오브라운드형 스프로킷으로서, 상기 무단 톱니형 부재와 맞물리는 것인, 제2 오브라운드형 스프로킷을 포함하며; 그리고
    상기 제2 오브라운드형 스프로킷은, 상기 스프로킷과 상기 제2 오브라운드형 스프로킷 사이의 각 변위 타이밍 오차가 피크에서 피크까지 1.5도 미만이 되도록 하는, 크기 및 위상을 갖는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 오브라운드형 스프로킷은 배기 캠샤프트에 연결되며, 그리고 상기 제2 오브라운드형 스프로킷은 흡기 캠샤프트에 연결되며 그리고 상기 스프로킷은 엔진 크랭크샤프트에 연결되는 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 스프로킷과 상기 제1 오브라운드형 스프로킷 사이의 상기 각 변위 타이밍 오차는, 피크에서 피크까지 0.5도 미만이며; 그리고 상기 스프로킷과 상기 제2 오브라운드형 스프로킷 사이의 상기 각 변위 타이밍 오차는, 피크에서 피크까지 0.5도 미만인 것인, 동기식 벨트 구동 시스템.
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