KR102623643B1

KR102623643B1 - 스프로켓 및 전동 기구

Info

Publication number: KR102623643B1
Application number: KR1020190033435A
Authority: KR
Inventors: 유지 쿠레마츠; 카즈유키 에비누마; 츠요시 카바이
Original assignee: 가부시기가이샤쯔바기모도체인
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2024-01-11
Also published as: CN110319175B; DE102019107027A1; JP7011166B2; US20190301585A1; KR20190114805A; CN110319175A; US11181179B2; JP2019178745A

Abstract

[과제] 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제하면서, 체인 장력이 작고 부하 토크가 작은 경우나, 장력의 영향을 받지 않고 맞물리고 있는 영역에서도, 장력 변동의 증대나, 소음이나 진동의 증가를 방지하는 스프로켓을 제공하는 것이다. [해결 수단] 체인과 맞물리는 복수의 각 치가 등피치로 설치됨과 동시에, 체인과의 맞물림 압력각이 다른 것을 포함하는 것이다.

Description

스프로켓 및 전동 기구{SPROCKET AND DRIVE MECHANISM}

본 발명은, 체인과 맞물리는 복수의 치(齒, teeth)가 형성된 스프로켓 및 전동 기구에 관한 것이다.

회전을 확실히 전달하는 전동 기구로서, 본체의 둘레면(周面, circumferential surface)에 복수의 치가 형성된 스프로켓에 체인을 걸어 돌리는 전동 기구가 관용되고 있다.

스프로켓의 치가 체인과 맞물리는 것에 의해서, 복수의 스프로켓의 사이로, 타이밍과 회전력이 확실히 전해지지만, 맞물림에 수반하여 소음이나 진동이 발생하는 것은 피할 수 없다.

회전에 수반하여 주기적으로 부하 토크(load torque)가 변동하는 전동 기구의 경우, 부하 토크의 주기 변동에 동기시켜 장력 변동을 경감하도록, 복수의 치를 각 치가 등간격으로 체인과 맞물리는 위상을 제로로 했을 경우, 정측 및 부측에 교대로 위상이 변동하는 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치함으로써, 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제한 스프로켓이 공지이다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조).

일본 공개특허 특개2009-156320호 공보

공지의 스프로켓에서는, 장력 변동이 경감됨으로써 체인의 진동에 의한 소음을 억제하는 것은 가능하지만, 부하 토크 변동이 주기적이므로, 그 주기에 대응하는 차수음(次數音, order noises)의 발생은 불가피하였다.

또, 부하 토크 변동의 위상이 어긋났을 경우나, 스프로켓의 회전수와 체인의 고유 진동수의 관계로 공진했을 경우에는, 반대로 장력 변동이 증대하거나, 소음이나 진동이 증가할 가능성이 있었다.

또, 체인 장력이 작고 부하 토크가 작은 경우나, 장력의 영향을 받지 않고 맞물리고 있는 영역에서는, 스프로켓의 복수의 치가 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되어 있으므로, 스프로켓의 형상이 반대로 체인의 장력 변동이나 진동이나 소음의 요인이 되는 우려도 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제하면서, 체인 장력이 작고 부하 토크가 작은 경우나, 장력의 영향을 받지 않고 맞물리고 있는 영역에서도 장력 변동의 증대, 소음이나 진동을 억제하는 스프로켓을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 스프로켓은, 체인과 맞물리는 복수의 치가 형성된 스프로켓이며, 상기 복수의 치는, 각 치가 등피치로 설치되는 것과 동시에, 체인과의 맞물림 압력각이 다른 것을 포함하는 것으로, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 1에 따른 스프로켓에 의하면, 복수의 치는, 각 치가 등피치(equal pitch)로 설치됨과 동시에, 체인과의 맞물림 압력각(working pressure angle)이 다른 것을 포함하는 것으로, 맞물림 압력각에 따라 부하 토크에 따라 착좌점(着座点, seating point)이 변화하여, 맞물린 체인의 피치 라인이 변화한다.

이 피치 라인의 변화는, 부하 토크가 커지는 만큼 현저하게 되므로, 토크 변동에 동적으로 대응하여 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제할 수 있다.

또, 체인 장력이 작고 부하 토크가 작은 경우나, 장력의 영향을 받지 않고 맞물리고 있는 영역에서는, 맞물림 압력각의 차이에 의한 피치 라인의 변화는 거의 없고, 각 치가 등피치로 설치되고 있으므로 스프로켓이 요인이 되는 장력 변화나 진동, 소음을 억제할 수 있다.

본 청구항 2 기재의 구성에 의하면, 체인과의 맞물림 압력각이, 둘레 방향에서 대로부터 소 또는 소로부터 대로 연속하여 변화하는 변동 패턴을 가지므로, 부하 토크의 변동 주기와 변동 패턴의 주기의 위상이 어긋나는 타이밍을 원활히 변화시키는 것이 가능하고, 또한 차수음의 발생을 억제할 수 있다.

본 청구항 3 기재의 구성에 의하면, 변동 패턴이, 주된 토크 변동의 파장과 같은 부분을 포함하므로, 주된 소음이나 진동의 원인이 되는 토크 변동에 대한 영향을 효과적으로 경감하는 것이 가능해진다.

본 청구항 4 기재의 구성에 의하면, 착좌 접촉면이 등피치로 설치되고 있으므로, 체인 장력이 작고 부하 토크가 작은 경우나, 장력의 영향을 받지 않고 맞물리고 있는 영역에서, 스프로켓이 요인이 되는 장력 변화나 진동, 소음을 더 억제할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스프로켓에 감아 걸리는 체인의, 무부하 시의 플레이트 위치의 설명도.
[도 2] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스프로켓에 감아 걸리는 체인의, 부하 시의 플레이트 위치의 설명도.

본 발명의 스프로켓(sprocket)은, 체인과 맞물리는 복수의 치(齒, teeth)가 형성된 스프로켓이며, 상기 복수의 치는, 각 치가 등피치로 설치됨과 동시에, 체인과의 맞물림 압력각이 다른 것을 포함하는 것이면, 그 구체적인 구성은 어떠한 것이어도 좋다.

스프로켓에 걸어 돌려지는(passed over) 체인은, 사일런트 체인, 롤러 체인, 브쉬 체인(bushing chain) 등 어떠한 것이어도 좋고, 또, 스프로켓의 치와 맞물리는 구조의 것이면, 타이밍 벨트 등의 가요성(可撓性, flexible) 전동 부재여도 괜찮다.

본 발명의 스프로켓에 대해서, 도면에 근거하여 설명한다.

도 1에 나타내듯이, 체인을 무부하 상태로 스프로켓(100)에 맞물리게 했을 경우, 체인 플레이트(chain plate)(P)는, 내고부(內股部, crotch portion)가 스프로켓(100)의 치(齒, teeth)(101)의 정점을 착좌점(着座点, seating point)(T)으로서 착좌한다.

이 때, 체인의 피치 라인(PL)의 스프로켓(100)으로의 반경은 r1으로, 최소치가 된다.

또, 부하가 작은 경우도 체인의 각 치(101)이 등피치로 설치되므로, 플레이트(P)는, 내고부(內股部, crotch portion)가 스프로켓(100)의 치(101)의 정점을 착좌점(T)으로서 착좌하고, 피치 라인(pitch line)(PL)의 스프로켓(100)으로의 반경이 r1 상태로 맞물리기 때문에, 체인의 회전 불규칙(unevenness)이 줄어 들어 전달 효율을 올릴 수 있음과 동시에, 스프로켓(100)이 요인이 되는 장력 변화나 진동, 소음을 억제할 수 있다.

체인 장력이 커지면, 도 2에 나타내듯이, 플레이트(P)는, 외측부가 스프로켓(100)의 치(101)의 맞물림점(working point)(K)에 착좌한 채로 토크를 전달하게 되기 때문에, 무부하 시의 착좌점(T)은 착좌하지 않고, 체인의 플레이트(P)는 스프로켓(100)의 외주 방향으로 h만큼 뜬 상태가 되어, 피치 라인(PL)의 스프로켓(100)으로의 반경도 r2로 증대한다.

이 때, 증대하는 피치 라인(PL)의 반경은, 체인 장력에 따라 변화함과 동시에, 체인의 플레이트(P)와 치(101)의 맞물림점(K)에서의 맞물림 압력각(壓力角, working pressure angle)(θ)에 의해서도 변화한다.

거기서, 본 발명의 스프로켓에서는, 각 치(101)을 등피치로 설치함과 동시에, 맞물림 압력각(θ)이 다른 것을 포함하므로, 부하 시의 피치 라인(PL)의 스프로켓(100)으로의 반경을 랜덤화하여, 맞물림시의 피치를 랜덤으로 바꾼 것과 동일하게 차수음 저감을 도모할 수 있다.

또, 맞물림 압력각(θ)을 각도 위치에 따라 서서히 변화하여, 둘레 방향으로 대로부터 소 또는 소로부터 대로 연속하여 변화하는 변동 패턴을 가지도록 함으로써, 맞물림 시의 피치를 체인의 장력 변동에 맞추어 바꾼 것과 동일하게 장력 저감을 도모하는 것이 가능하고, 변동 패턴이 주된 토크 변동의 파장과 같은 부분을 포함함으로써, 엔진 등의 이미(beforehand) 토크 변동 요인이 정해져 있는 용도에 특히 효과적이다.

또한, 상술의 설명으로는, 무부하 시에는 체인의 플레이트(P)의 내고부가 스프로켓(100)의 치(101)의 정점을 착좌점(T)으로서 착좌하는 것으로 했지만, 체인의 플레이트(P)의 치 끝(齒先, tooth tip)이 스프로켓(100)의 치저(齒底, tooth root)에 착좌하는 것, 플레이트(P)의 내고부의 측면이 스프로켓(100)의 치(101)의 측면에 착좌하는 것, 플레이트(P)의 양 외측면이 스프로켓(100) 양 이웃의 치(101)의 측면에 착좌하는 것이어도 좋다.

부하 시에는 플레이트(P)의 외측부가 스프로켓(100)의 치(101)의 맞물림점(K)에 착좌한 채로 토크를 전달하는 것으로 했지만, 플레이트(P)의 내고부의 측면이 스프로켓(100)의 치(101)의 측면의 맞물림점(K)에 착좌한 채로 토크를 전달하는 것이어도 좋다.

100···스프로켓(sprocket)
101···치(齒, teeth)
P···체인 플레이트(chain plate)
K···교합점(working point)
T···착좌점(着座点, seating point)
θ···압력각(壓力角, working pressure angle)
PL···피치 라인(pitch line)

Claims

체인과 맞물리는 복수의 치가 형성된 스프로켓이며,
상기 복수의 치는, 각 치에 대한 체인의 저부하시의 착좌점이 등피치로 설치됨과 동시에, 고부하시의 체인과의 접촉면의 맞물림 압력각이 다른 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 복수의 치는, 체인과 맞물림 압력각이 각도 위치에 따라 서서히 변화하여, 둘레 방향에서 대로부터 소 또는 소로부터 대로 연속하여 변화하는 변동 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제2항에 있어서,
상기 변동 패턴이, 주된 토크 변동의 파장과 같은 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 기재의 스프로켓과, 상기 스프로켓이 부착(取付, attach)되는 샤프트와, 상기 스프로켓에 걸쳐 돌려지는 체인을 가지는 전동 기구.
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