KR20000057190A - 이붙이 벨트 또는 체인 구동 장치 - Google Patents
이붙이 벨트 또는 체인 구동 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 톱니 바퀴(10) 및 하나 이상의 이붙이 벨트 또는 하나 이상의 체인을 구비한 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치에 관한 것이다. 그러한 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치에서는 톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니(A, B) 및/또는 이붙이 벨트(14)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크가 각각의 잔여 톱니의 플랭크 기하 형상과는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비한다.
Description
EP-0 255 333 B1호에는 톱니의 횡단면을 싸이클로이드 형태의 볼록한 곡선으로 형성하여 이붙이 벨트 구동 장치의 부하 특성을 개선시킨 이붙이 벨트가 개시되어 있다. 특히, 그러한 이붙이 벨트는 예컨대 해당 작동 실린더에서의 점화 순간에 캠 샤프트 구동 장치에서 나타나는 것과 같은 주기적인 피크 부하로 인해 조기에 마모되고 손상된다. 이붙이 벨트 구동 장치에 교번 부하, 특히 단시간의 피크 부하가 걸릴 경우에는 피크 부하가 얼마나 자주 발생되는지 또는 얼마의 시간 간격으로 발생되는지의 여부와는 상관 없이 전체의 이붙이 벨트를 최대의 피크 부하에 맞춰 설계하는 것에 의해서만 고려될 수 있는 국부적인 과부하가 유발된다. 그로 인해, 이붙이 벨트 구동 장치의 가격이 비싸지고, 이붙이 벨트 구동 장치는 흔히 그 작동 시간 또는 그 작동 사이클의 95% 동안을 과도한 크기로 있게 되거나 조기에 교환되어야만 한다.
DE-43 31 482 A1, DE-29 06 619 B1 및 DE-31 09 172 C2로부터 톱니 바퀴의 톱니 분포 및 그에 상응하는 체인의 체인 링크의 분포를 불규칙적으로 형성하여 작동 시에 이붙이 벨트 또는 체인의 소음을 감소시키거나 방지하는 방안이 공지되어 있다. 그러나, 그에 의해서도 단시간의 피크 부하의 문제점은 해소될 수 없는데, 그 이유는 톱니를 상이하게 분포시키는 것만으로는 이붙이 벨트의 부하를 바꾸지 못하기 때문이다.
본 발명은 하나 이상의 톱니 바퀴 및 하나 이상의 이붙이 벨트 또는 하나 이상의 체인을 구비하는 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 이붙이 벨트 구동 장치의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 톱니 바퀴의 바람직한 실시예를 나타낸 도면.
도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 A 및 B의 구역에서의 톱니 바퀴의 확대도.
도 4a 및 도 4b는 도 1 또는 도 2의 톱니 바퀴의 톱니들에 걸친 부하의 추이를 개략적으로 나타낸 도표.
따라서, 본 발명의 목적은 부하 능력 및 내구 수명이 개선된 전술한 형식의 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치를 제공하는 것이다.
그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징을 수반하는 전술한 형식의 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치에 의해 달성된다.
그와 관련하여, 본 발명에 따라 톱니 바퀴의 하나 이상의 톱니 및/또는 이붙이 벨트의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크가 각각의 잔여 톱니의 플랭크(flank) 기하 형상과는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 조치가 취해진다. 그러한 조치의 장점은 이붙이 벨트 구동 장치의 개개의 톱니가 피크 부하로 인해 이붙이 벨트에 부가적인 부하가 걸리지 않게 되도록 형성된다는 것이다. 따라서, 특히 고부하의 이붙이 벨트 구동 장치에서 이붙이 벨트의 부하가 감소된다.
피크 부하 시에 매우 효과적으로 부하를 경감시키는 것은 플랭크 기하 형상을 이붙이 벨트 및/또는 톱니 바퀴의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크의 전방 플랭크 및 후방 플랭크에 대해 비대칭적으로 형성함에 의해 이루어진다.
특히 간단한 구성은 이붙이 벨트 및/또는 톱니 바퀴의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크가 가파르거나 평탄한 플랭크 기하 형상을 구비하거나 보다 더 크거나 작은 치선(齒先) 반경을 구비하거나 하나 이상의 톱니가 보다 더 크거나 작은 치저(齒底) 반경을 구비함에 의해 이루어질 수 있다.
바람직한 것은 잔여 톱니 또는 링크와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 이붙이 벨트의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크를 그 톱니 또는 그 링크가 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴와 맞물리도록 배치하거나, 잔여 톱니와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 톱니 바퀴의 하나 이상의 톱니를 그 톱니가 피크 부하의 순간에 이붙이 벨트 또는 체인에 맞물리도록 배치하는 것이다. 그러한 톱니 또는 그러한 체인 링크는 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴와 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되거나 이붙이 벨트나 체인과 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되는 것이 더욱 바람직하다. 그에 의해, 이붙이 벨트 또는 체인과 톱니 바퀴와의 사이에서 최적의 부하 경감 작용이 실현된다.
잔여 톱니 또는 링크와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 이붙이 벨트의 2개 이상의 톱니 또는 체인의 2개 이상의 링크를 그 톱니 또는 그 링크가 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴와 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되도록 배치하거나, 잔여 톱니와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 톱니 바퀴의 2개 이상의 톱니를 그 톱니가 피크 부하의 순간에 이붙이 벨트 또는 체인과 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되도록 배치함에 의해 바람직하게도 부하의 경감이 더욱 개선된다.
또 다른 바람직한 구성에서는 구동 휠뿐 아니라 종동 휠에서 또는 벨트 또는 체인의 대응 지점에서 톱니의 플랭크 기하 형상이 개별적으로 서로 맞춰진다. 예컨대 자동차의 크랭크 샤프트와 캠 샤프트와의 사이에 있는 벨트 구동 장치의 경우, 구동 휠뿐 아니라 종동 휠에 있는 3개의 톱니가 불규칙적인 여기(勵起) 작용에 의해 발생되는 이붙이 벨트의 팽창 및 그에 따른 톱니 피치의 오류를 보상하도록 형성된 개개의 플랭크 기하 형상을 구비한다. 그러한 보상에 의해, 다수의 톱니 플랭크에 걸친 피치 오류가 팽창의 함수로서 0의 값까지 감소되어 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치는 구동 조립체, 특히 자동차의 펌프/노즐 직접 분사 시스템의 구동 장치 또는 공통 레일 고압 분사 장치용 고압 펌프의 구동 장치에 매우 적합하다.
본 발명의 또 다른 특징, 장점 및 바람직한 구성은 종속 청구항 및 첨부 도면에 의거한 이후의 설명으로부터 잘 파악될 수 있을 것이다.
도 1은 톱니 바퀴(10)의 톱니(1001 내지 1015)에 맞물리는 이붙이 벨트(14)를 구비한 종래의 이붙이 벨트 구동 장치의 단면도이다. 도시된 실시예에서는 톱니 바퀴(10)가 내연 기관의 크랭크 샤프트(12)에 의해 구동되어 이붙이 벨트(14)를 경유하여 도시를 생략한 캠 샤프트를 작동시킨다. 화살표 16은 톱니 바퀴(10)의 회전 방향을 나타낸다. 톱니(1001)는 톱니 바퀴(10)와 이붙이 벨트(14)가 맞물리는 입구에, 그리고 톱니(1015)는 그 출구에 배치된다.
도 2는 톱니 바퀴(10)의 바람직한 실시예를 도시하고 있으며, 도 3a 및 도 3b는 각각 도 2의 A 및 B의 구역의 확대도로서, 각각 톱니(24 및 26)의 플랭크 기하 형상을 나타내고 있다. 점선은 톱니(24 및 26)의 플랭크 기하 형상을 도시한 것인데 반해, 실선은 잔여 톱니의 플랭크 기하 형상을 도시한 것이다. 톱니(24 및 26)는 상이한 기하 형상의 플랭크(18 및 20)를 구비하여 톱니 바퀴(10)와 이붙이 벨트(도시를 생략)가 맞물리는 입구 및 출구에서 부하가 감소된다. 환원하면, 톱니(24 및 26)는 비대칭적인 플랭크 기하 형상을 구비한다.
톱니(24 및 26)는 내연 기관의 해당 작동 실린더에서의 점화에 의해 피크 부하가 발생될 경우에 도 2에 도시된 위치에 정확히 위치되도록 선택된다.
도 4a 및 도 4b는 톱니 바퀴(10)의 톱니(1001 내지 1015)에 걸친 톱니의 플랭크 힘의 추이를 나타내고 있다. 그 도면에서, x축에는 톱니 번호 1001 내지 1015가, 그리고 y축에는 톱니의 플랭크 힘이 각각 표시되어 있다. 실선은 정상적인 부하에서의 플랭크 힘의 추이를, 그리고 점선은 피크 부하에서의 플랭크 힘의 추이를 각각 나타내고 있다.
도 4a는 종래의 톱니 바퀴의 플랭크 힘의 추이를 나타내는 반면에, 도 4b는 본 발명에 따른 톱니 바퀴(10)의 플랭크 힘의 추이를 나타낸다. 톱니(1001 및 1015)에 있는 플랭크 힘의 피크의 구역에서 본 발명에 따른 톱니 바퀴(10)에서의 부하가 종래의 톱니 바퀴에서의 부하보다 더 작다는 것을 바로 알 수 있다. 그러한 부하의 감소로 인해, 이붙이 벨트(14) 또는 톱니 바퀴(10)의 마모가 보다 더 작아지고, 이붙이 벨트 구동 장치의 내구 수명이 보다 더 길어진다.
이붙이 벨트 구동 장치 또는 체인 구동 장치를 사용하는 개개의 경우에 의존하여 어느 톱니 또는 어느 체인 링크가 변경된 플랭크 기하 형상을 구비하고 그 변경된 기하 형상이 어떻게 배치되는지 명백하다. 예컨대, 4기통 또는 5기통 내연 기관의 경우에는 여러 톱니가 그에 상응하게 변경될 수 있다.
변경된 톱니가 톱니 바퀴(10) 및/또는 이붙이 벨트(14)에 배치되는지의 여하에 따라, 톱니 바퀴(10) 또는 이붙이 벨트(14)나 체인이 미리 정해진 위치에 정확히 조립될 수 있고, 그에 따라 내연 기관의 작동 시에 변경된 플랭크 기하 형상이 시간적으로 정확하게 배정되어 작용을 하게 된다. 즉, 각각의 실린더의 점화에 의한 피크 부하 시에 크랭크 샤프트 휠(10)에 대해 효력을 발휘하게 된다.
톱니 바퀴(10)의 개개의 톱니 또는 모든 톱니가 최적의 기하 형상을 구비할 수 있다. 마찬가지로, 이붙이 벨트(14) 또는 톱니 바퀴(10)의 둘레에 걸친 부하의 추이를 알고 있을 때에는 플랭크 기하 형상을 이붙이 벨트(14) 또는 톱니 바퀴(10)의 경로에 걸쳐 그에 상응하게 변경하는 것도 가능하다. 극단의 경우에는 모든 톱니가 각각 다른 플랭크 기하 형상을 구비한다.
또한, 본 발명은 도 1에 도시된 것과 같은 구동 시스템에만 한정되는 것이 아니다. 오히려, 통상적으로는 전동 시스템, 예컨대 자전거 구동 장치에서도 피크 부하가 발생될 수 있는데, 그러한 피크 부하는 본 발명에 따른 장치에 의해 평형화될 수 있다.
Claims (20)
- 하나 이상의 톱니 바퀴(10) 및 하나 이상의 이붙이 벨트(14) 또는 하나 이상의 체인을 구비한 이붙이 벨트 또는 체인 구동 장치에 있어서,톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니(A, B) 및/또는 이붙이 벨트(14)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크는 각각의 잔여 톱니의 플랭크 기하 형상과는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항에 있어서, 플랭크 기하 형상은 이붙이 벨트 및/또는 톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크의 전방 플랭크 및 후방 플랭크(18, 20)에 대해 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 이붙이 벨트 및/또는 톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크는 가파른 플랭크 기하 형상 및/또는 평탄한 플랭크 기하 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니 또는 링크와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 이붙이 벨트(14)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크는 그 톱니 또는 그 링크가 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴(10)와 맞물리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니는 그 톱니가 피크 부하의 순간에 이붙이 벨트(14) 또는 체인에 맞물리도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 이붙이 벨트(14) 및/또는 톱니 바퀴의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크는 보다 더 크거나 작은 치선 반경을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니 또는 링크와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 이붙이 벨트(14)의 하나 이상의 톱니 또는 체인의 하나 이상의 링크는 그 톱니 또는 그 링크가 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴(10)와 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 톱니 바퀴(10)의 하나 이상의 톱니는 그 톱니가 피크 부하의 순간에 이붙이 벨트(14) 또는 체인과 맞물리는 입구 또는 출구에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니 또는 링크와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 이붙이 벨트(14)의 2개 이상의 톱니 또는 체인의 2개 이상의 링크는 그 톱니 또는 그 링크가 피크 부하의 순간에 하나 이상의 톱니 바퀴(10)와 맞물리는 입구 및/또는 출구에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 잔여 톱니와는 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 톱니 바퀴(10)의 2개 이상의 톱니는 그 톱니가 피크 부하의 순간에 이붙이 벨트(14) 또는 체인과 맞물리는 입구 및/또는 출구에 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 톱니 바퀴(10) 또는 이붙이 벨트(14)나 체인의 둘레에 걸친 부하의 추이에 따라 모든 톱니 또는 체인 링크가 상이한 플랭크 기하 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 플랭크 기하 형상은 구동 휠뿐 아니라 종동 휠에 또는 이붙이 벨트 또는 체인의 대응 구역에 배정되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제12항에 있어서, 상이한 플랭크 기하 형상은 작동으로 인해 생기는 이붙이 벨트 또는 체인의 길이 변동 및 그에 수반되는 다수의 톱니 플랭크에 걸친 피치의 오류가 0 또는 대략 0의 값으로 제거되도록 배정되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자동차와 같은 구동 조립체의 크랭크 샤프트에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자동차와 같은 구동 조립체에 있는 동기 이붙이 벨트 구동 장치에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자동차와 같은 구동 조립체의 분배 분사 펌프에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 전동 시스템에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자동차와 같은 구동 조립체의 캠 샤프트 구동 장치에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자동차와 같은 구동 조립체의 펌프/노즐 직접 분사 시스템의 구동 장치 또는 공통 레일 고압 분사 장치용 고압 펌프의 구동 장치에 사용하는 방법.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 자전거 구동 장치에 사용하는 방법.
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