KR20090118829A

KR20090118829A - 체인용 스프로킷

Info

Publication number: KR20090118829A
Application number: KR1020090030341A
Authority: KR
Inventors: 지 사쿠라; 아키라 히라이; 유지 구레마쓰
Original assignee: 가부시기가이샤쯔바기모도체인
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2009-11-18
Also published as: US8118699B2; DE102009017455B4; JP2009275779A; CN101581356A; US20090286639A1; CN101581356B; JP4468466B2; DE102009017455A1; KR101322542B1

Abstract

스프로킷의 치형 및 치형 피치각의 최적화에 의해, 체인이 스프로킷의 이와 맞물릴 때 발생하는 진동 및 소음을 저감하는 것과 함께, 표준 체인의 스프로킷으로부터의 풀림이 원활하고, 또한, 제조가 용이하고 마찰음을 저감할 수 있는 체인용 스프로킷을 제공하는 것.

체인용 스프로킷(100)에 있어서, 복수의 이(105)가, 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각을 갖고 불규칙하게 배열되고, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이(105S)의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이(105L)의 치수의 쪽이 많이 설치되며, 소결에 의해 스프로킷 전체와 일체로 성형되어 있는 것.

Description

체인용 스프로킷{SPROCKET FOR CHAIN}

본 발명은, 서로 마주 보는 치면부(tooth surface portion)가 치저부(tooth gap bottom portion)에 연속하는 치홈(tooth groove)과, 서로 이웃한 치홈 사이에 형성된 복수의 이를 갖고, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인의 부시가 상기 치홈에 맞물리는 체인용 스프로킷으로서, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인(bush chain)의 부시가 스프로킷(sprocket)의 이와 맞물릴 때에 발생하는 소음을 저감하는 것과 함께, 풀림(disengagement)이 원활히 행하여지는 체인용 스프로킷에 관한 것이다.

종래, 체인을 구동측 및 종동측의 적어도 2개의 스프로킷에 감아 동력을 전달하는 체인 전동장치는 널리 사용되어 있고, 어느 용도에서나 소음 레벨을 저감시키는 것이 바람직하다.

특히, 자동차의 엔진에 있어서, 크랭크축의 회전을 캠축으로 전달하는 전동장치 등의 용도에 있어서는, 환경 문제에 대한 의식의 높아짐에 의해 고연소 효율이고 또한 고출력화가 되어, 크랭크축의 회전을 캠축으로 전달하는 전동장치의 부하가 증대하는 한편, 사용자 요구가 높아짐에 따라, 자동차의 저소음화의 요구 레벨도 어려워지고 있어, 체인과 스프로킷의 맞물림음(engagement noise)을 무시할 수 없는 수준이 되고 있다.

종래, 자동차용 엔진에 있어서의 맞물림음의 저감 대책으로서, 엔진에 방진재를 부착하여 방사음(radiant sound)을 흡수시키거나, 방진고무를 접착하고 고무의 특성을 이용하여 소음·진동을 감소시키는 등의 대책이 채택되어져 왔지만, 크랭크축의 회전을 캠축으로 전달하는 전동장치의 부하가 증대하면, 체인의 장력도 증대하여 맞물림음이 커지기 때문에, 이들 대책에서는 소음 레벨을 충분히 억제하는 것이 곤란해지고 있다.

이들 체인 전동장치는, 일본공업규격(JIS)에 JIS B1801-1997(전동용 롤러 체인 및 부시 체인)이 규정되어, 그 부속서 2(스프로킷의 형상 및 치수)에 스프로킷의 치형(S치형, U치형)이 규정되어 있고(비특허문헌 1 참조), 또한, 국제 규격 (ISO)에 ISO 606: 1994(E)에, 체인 및 스프로킷의 치형(ISO 치형)이 규정되어 있으며(비특허문헌 2 참조), 이것들로 규정하는 전동용 롤러 체인 또는 부시 체인과 스프로킷이 사용된다.

이하에, 종래의 체인 전동장치인, 표준 체인으로서의 롤러 체인(표준 롤러 체인)(150)과, ISO 치형을 갖는 스프로킷(표준 스프로킷)(500)으로 이루어지는 체인 전동장치에 대해서, 도 5및 도 6에 기초하여 설명한다.

도 5는, ISO 규격에 의한 표준 스프로킷(500)과 표준 롤러 체인(150)으로 이루어지는 체인 전동장치의 정면도이고, 도 6은, 도 5의 Y부의 확대도이다.

도 5 및 도 6에 도시하는 ISO 치형은, ISO 606: 1994(E)에 의해 다음의 식으로 규정되어 있다.

d=p/sin(180°/z)…(피치 원지름)

df=d-d1…(치저 원지름)

dc=df…(짝수 이에 있어서의 치저거리)

dc=d*cos(90°/z)-d1…(홀수 이에 있어서의 치저거리)

re(max)=0.12*d1(z+2 )…(치선 원호의 반지름 최대치)

ri(min)=0.505*d1…(치저 원호의 반지름 최소치)

re(min)=0.008*d1(z²+180)…(치선 원호의 반지름 최소치)

ri(max)=0.505*d1+0.069(d1)^1/3…(치저 원호의 반지름 최대치)

한편, 상기 식에 있어서, p는 롤러 체인의 피치, d는 피치 원지름, d1은 롤러 체인의 롤러 바깥지름, df는 치저(tooth gap bottom) 원지름, dc는 치저거리, re(max)는 치선(tooth head) 원호의 반지름 최대치, ri(min)는 치저 원호의 반지름 최소치, re(min)는 치선 원호의 반지름 최소치, ri(max)는 치저 원호의 반지름 최대치, z는 스프로킷의 치수(number of sprocket teeth)이다.

또한, 도 5 및 도 6에 있어서, pa는, 스프로킷의 현피치(chordal pitch)이다. 그리고, 이 스프로킷의 현피치(pa)는, 체인 피치(p)와 동일하다.

상기 식으로부터 분명한 바와 같이, 도 6에 도시하는 표준 스프로킷(500), 즉, ISO 치형의 치저부(503)는, 롤러(152)의 반지름(d1/2)보다 조금 큰 치저 원호의 반지름(ri)의 원호로 형성되고, 치면부(502)는 치선 원호의 반지름(re)의 원호로 형성되고, 이 치면부(502)는 치저부(503)의 양측에 연속하여 형성되어 있다. 또 한, 치저 원지름(df)은 피치 원지름(d)과 롤러 체인의 롤러 바깥지름(d1)과의 차이에 동일하게 형성되고, 치저 원지름(df)은, 피치 원지름(d)과 치저 원호의 반지름 (ri)의 2배와의 차이에 대략 동일하게 형성되어 있다.

표준 롤러 체인(150)은, 2개의 부시의 양단이 한 쌍의 내부 플레이트의 부시구멍에 각각 압입됨과 함께, 바깥지름(d1)의 롤러가 부시의 바깥둘레에 자유롭게 회전되도록 끼워 넣어진 내부 링크와, 부시내에 자유롭게 회전되도록 삽입된 2개의 연결 핀의 양단이 한 쌍의 내부 플레이트의 양 바깥쪽에 배치된 한 쌍의 외부 플레이트의 핀 구멍에 각각 압입된 외부 링크를 갖고, 내부 링크와 외부 링크가 연결 핀에 의해 서로 굴곡 가능하게 연결된 것으로, 균등한 체인 피치(p)(각 롤러의 중심간의 거리)를 가지고 있다.

표준 스프로킷(500)은, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 회전중심(O)과 치저부(503)의 중심을 연결하는 치저부 중심선(X)에 대해서 치저부(503)와 치저부 (503)에 연속하는 치면부(502)가 좌우 대칭으로 형성되어 있다. 그리고, 각 치저부 중심선(X)이 피치 원(pc)과의 교점을 a로 하면, 서로 이웃한 치저부 중심선(X)가 이루는 치형 피치각 θ는, 피치 원(pc)상의 2개의 교점(a,a)의 중심각이기 때문에, 스프로킷의 치수(z)로부터 결정되고, 이의 피치각 θ=360°/z이다. 또한, 치형 피치(pa)는 각 치저부 중심선(X)과 피치 원(pc)과의 교점(a,a)간의 거리이다.

따라서, 치형 피치(pa)는, 치형 피치각 θ에 대응하는 현의 길이이고, 표준 스프로킷(500)은 치형 피치각 θ가 전부 동일하기 때문에, 균등한 치형 피치(pa)(현피치)가 피치 원(pc)의 원둘레 방향을 따라서 배열되고 있고, 또한, 치형 피치(pa)(현피치)는, 체인 피치(p)와 동일하다.

또한, 종래, 체인이 스프로킷에 맞물릴 때에 발생하는 소음을 저감하는 저소음 체인 전동장치로서, 롤러 체인과 치저부 및 치면부를 갖는 동일 형상의 다수의 이를 구비한 스프로킷으로 이루어지는 체인 전동장치에 있어서, 상기 롤러 체인의 롤러의 바깥지름을, 상기 롤러가 상기 스프로킷의 이에 맞물릴 때, 상기 스프로킷의 치저부와의 사이에 공극을 갖고 인접하는 한 쌍의 치면부에 접촉하도록, 표준 사이즈보다 크게 구성하고, 또한 상기 스프로킷의 치저부를, 상기 롤러의 바깥지름보다 조금 작은 지름으로 이루어지는 원호면으로 구성하고, 또한, 상기 스프로킷의 치면부에 상기 롤러가 접촉하는 개소에 있어서의 상기 롤러의 접선과, 상기 롤러의 중심과 상기 스프로킷의 중심을 연결하는 선이 이루는 각을, 상기 롤러 및/또는 상기 치면부를 탄성변형하면서, 상기 롤러가 상기 치저부에 착석하거나 또는 그 근방까지 상기 치면부에 미끄럼접촉·이동할 수 있는 작은 각도로 구성한 저소음 체인 전동장치가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

[비특허문헌 1] JIS B1801-1997

[비특허문헌 2] ISO 606: 1994(E)

[특허문헌 1] 일본특허공고공보 평성7-18478호

종래의 표준 롤러 체인(150)과 표준 스프로킷(500)으로 이루어지는 체인 전동장치에서는, 표준 스프로킷(500)이 시계회전방향으로 회전하면, 롤러(152)의 맞 물림 시작부에 있어서, 이미 치저부에 착석하여 지지되어 있는 선행 롤러(152)의 중심 c를 중심으로 하여 체인 피치(p)를 반지름으로 해서 후속 롤러(152)가 상대적으로 운동하고, 표준 스프로킷(500)의 치저부에 충돌한다. 그 때, 후속 롤러(152)는 치저부의 중심 근방에 대략 직각으로 충돌하므로, 후속 롤러(152)의 맞물림 시작시에 있어서, 표준 스프로킷(500)의 치면부에 대한 후속 롤러(152)의 운동 에너지가 완충되는 일 없이 치저부에 전달된다. 그 때문에, 후속 롤러(152)의 맞물림 시작시의 진동 및 소음이 커진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 표준 스프로킷(500)의 치형 피치(pa)(현피치)는, 표준 롤러 체인(150)의 피치 p에 동일하기 때문에, 각 후속 롤러(152)의 맞물림 시작시에, 각 후속 롤러(152)는 표준 스프로킷(500)의 이와 동일한 접촉 위치 t에서 접촉한다. 따라서, 각 후속 롤러(152)의 표준 스프로킷(500)의 이와 맞물림하기 시작하는 타이밍은 항상 일치하고 있다. 그 때문에, 치수에 의해서 결정되는 차수에 의한 진동 및 소음이 커진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상기 특허문헌 1에 개시된 저소음 체인 전동장치에 있어서는, 스프로킷의 치면부에 롤러가 접촉하는 개소에서의 상기 롤러의 접선과, 상기 롤러의 중심과 스프로킷의 중심을 연결하는 선이 이루는 각을, 롤러 및/또는 치면부를 탄성변형하면서, 상기 롤러가 치저부에 착석하거나 또는 그 근방까지 치면부에 미끄럼접촉·이동할 수 있는 작은 각도로 구성하고 있으므로, 롤러와 스프로킷의 치면부와의 맞물릴 때의 충격이 완화되어, 맞물릴 때의 소음을 저감할 수 있지만, 그 반면, 롤러가 치저부측을 향하여 쐐기 형상으로 대향하는 치면부 사이에 끼워 넣어진 상 태로 맞물리기 때문에, 롤러 체인이 스프로킷으로부터 풀리는 측에서 롤러와 스프로킷의 치면부와의 원활한 풀림이 저해되고, 그것으로 체인의 진동이 발생하고, 반대로 소음이 발생하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은, 스프로킷의 치형 및 치형 피치각의 최적화에 의해, 체인이 스프로킷의 이와 맞물릴 때에 발생하는 진동 및 소음을 저감하는 것과 함께, 표준 체인의 스프로킷으로부터의 풀림이 원활하고, 또한, 제조가 용이하고 마찰음을 저감할 수 있는 체인용 스프로킷을 제공하는 것이다.

청구항 1에 관한 발명은, 서로 마주 보는 치면부가 치저부에 연속하는 치홈과, 서로 이웃한 치홈 사이에 형성된 복수의 이를 갖고, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인의 부시가 상기 치홈에 맞물리는 체인용 스프로킷에 있어서, 상기 복수의 이가, 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각을 갖고, 상기 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이가, 피치 원의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 것과 함께, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 치아의 치수의 쪽이 많이 설치되고, 상기 복수의 이가, 소결에 의해 스프로킷 전체와 일체로 성형되어 있는 것에 의해, 상기 과제를 해결하는 것이다.

청구항 2에 관한 발명은, 청구항 1에 관한 발명의 구성에 더하여, 상기 치형 피치각이, 표준 스프로킷의 치형 피치각을 θ로 하고 가장 작은 치형 피치각을 θ- Δθ로 한 경우, 가장 큰 치형 피치각이 θ+Δθ 미만인 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 발명의 구성에 더하여, 상기 치홈이, 그 치저 원지름 또는 치저거리를 표준 스프로킷의 치저 원지름 또는 치저거리보다 크게 형성되어 있는 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 발명에 의하면, 서로 마주 보는 치면부가 치저부에 연속하는 치홈과, 서로 이웃한 치홈 사이에 형성된 복수의 이를 갖고, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인의 부시가 상기 치홈에 맞물리는 체인용 스프로킷에 있어서, 상기 복수의 이가, 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 것에 의해, 롤러 또는 부시의 스프로킷으로의 맞물릴 때에 상기 롤러 또는 부시의 충돌 혹은 접촉의 타이밍이 어긋나 롤러 또는 부시의 스프로킷으로의 맞물릴 때에 스프로킷의 치면부에 대한 운동 에너지가 완충되어 접촉에 의한 충격이 적어져서 롤러 또는 부시의 맞물림음이 저감되고, 또한, 치수에 의해서 결정되는 차수의 진동 및 소음도 저감되고, 또한, 체인 전동장치의 전체의 소음과 각 회전 차수음(order sound)의 갭(gap)이 크기 때문에 귓전을 맴도는 소음을 저감할 수 있는 것과 함께, 이하와 같은 각별한 효과를 이룰 수 있다.

즉, 본 청구항 1에 관한 발명의 체인용 스프로킷은, 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이가, 피치 원의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 것과 함께, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이의 치수의 쪽이 많이 설치되어 있는 것에 의해서, 작은 치형 피치각을 갖는 이를 극력 줄일 수 있어, 스프로킷 전체의 내구성을 손상시키는 일 없이 진동 및 소음을 저감할 수 있는 것과 함께, 복수의 이가, 소결에 의해 스프로킷 전체적으로 일체로 성형되어 있는 것에 의해, 복잡한 제어에 의한 기계 가공이나 전조(rolling)를 행할 필요가 없기 때문에, 제조가 용이해지고, 또한, 소결에 의해 스프로킷 표면에 윤활제를 많이 유지하는 것이 가능해짐으로써, 롤러 또는 부시가 피치의 다른 복수의 이와의 미끄럼접촉에 의한 마찰음도 저감할 수 있다.

그리고, 본 청구항 2에 관한 발명의 체인용 스프로킷은, 청구항 1에 관한 체인용 스프로킷이 이루는 효과에 더하여, 치형 피치각이, 표준 스프로킷의 치형 피치각을 θ로 하고 가장 작은 치형 피치각을 θ-Δθ로 한 경우, 가장 큰 치형 피치각이 θ+Δθ 미만인 것에 의해, 치형 피치각의 작은 쪽으로의 변화량을 충분히 확보할 수 있기 때문에, 스프로킷 전체의 내구성을 손상시키는 일 없이 진동 및 소음을 보다 확실히 저감할 수 있다.

또한, 본 청구항 3에 관한 발명의 체인용 스프로킷은, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 체인용 스프로킷이 이루는 효과에 더하여, 치홈이, 그 치저 원지름 또는 치저거리를 표준 스프로킷의 치저 원지름 또는 치저거리보다 크게 형성되어 있는 것에 의해, 롤러 또는 부시의 스프로킷에의 맞물림 시작부에 있어서, 체인의 선행 롤러 또는 부시가 상기 스프로킷의 회전방향 배면측의 치면부에 최초로 접촉하는 것과 함께, 선행 롤러 또는 부시가 회전방향 배면측의 치면부에 거의 접선방향으로부터 접촉하므로, 선행 롤러 또는 부시의 상대적인 운동에 의한 충격이 적고, 선행 롤러 또는 부시의 회전방향 배면측의 치면부에의 접촉시의 충격에 의한 진동 및 소음을 저감할 수 있는 것과 함께, 롤러 또는 부시의 스프로킷으로부터의 풀림부 (disengagement portion)에 있어서, 선행 롤러 또는 부시는 후속 롤러 또는 부시의 중심을 중심으로 하여 체인의 체인 피치를 반지름으로 해서 상대적으로 요동 운동할 때에, 선행 롤러 또는 부시는 스프로킷의 회전방향 전면측의 치면부의 접촉 위치로부터 용이하게 멀어져 진동에 의해 치저부와 충돌하는 일 없이 요동 운동할 수 있고, 선행 롤러 또는 부시와 스프로킷의 치면부와의 원활한 풀림이 저해되는 일 없이 원활하게 행할 수 있어, 보다 진동 및 소음을 저감할 수 있다.

본 발명은, 서로 마주 보는 치면부가 치저부에 연속하는 치홈과, 서로 이웃하는 치홈 사이에 형성된 복수의 이를 갖고, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인의 부시가 상기 치홈에 맞물리는 체인용 스프로킷에 있어서, 상기 복수의 이가, 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각을 갖고, 상기 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이가, 피치 원의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 것과 함께, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이의 치수의 쪽이 많이 설치되고, 복수의 이가, 소결에 의해 스프로킷 전체적으로 일체로 성형되어 있는 것으로서, 스프로킷의 치형 및 치형 피치각의 최적화에 의해, 체인이 스프로킷의 이와 맞물릴 때 에 발생하는 진동 및 소음을 저감하는 것과 함께, 표준 체인의 스프로킷으로부터의 풀림이 원활하고, 또한, 제조가 용이하고 마찰음을 저감할 수 있다고 하는 효과를 발휘하는 것이면, 그 구체적인 실시형태는, 어떠한 것이라도 아무런 상관없다.

즉, 본 발명의 복수의 이는, 그 이의 수는 몇 매라도 좋고, 또한, 복수 종류의 치형 피치각은 2종류 이상이면 몇 종류이더라도 좋고, 3종류 이상의 경우는 표준 스프로킷의 치형 피치각의 이를 포함해도 좋다.

[실시예]

이하에, 본 발명의 실시예인 체인용 스프로킷에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도이고, 도 2는, 도 1에 도시하는 본 발명의 제 1 실시예인 체인용 스프로킷의 치형을 도시하는 정면 일부 확대도이고, 도 3은, 본 발명의 제 2 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도이고, 도 4는, 본 발명의 제 3 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도이다.

우선, 본 발명의 제 1 실시예인 체인용 스프로킷(100)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 치수가 18매이고, 치형 피치각이 다른 2종류의 이, 즉, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(105S), 치형 피치각 θ+(Δθ/2)의 이(105L)를 갖고 있고, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(105S)가 1매, 치형 피치각 θ+(Δθ/2)의 이(105L)가 그 옆에 연속하여 2매 배열되고, 3매의 이를 1조로 하여 합계 6조로 전체둘레의 이가 구성된다.

치형 피치각 θ-Δθ의 이(105S)가 1매와 치형 피치각 θ+(Δθ/2)의 이 (105L)가 그 옆에 연속하여 2매의, 합계 3매의 이의 합계 각도는 θ가 되어, 표준적인 치형 피치각 θ의 이(105)의 3매분으로 동일하고, 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이(105S,105L)가 3매 1조로 피치 원(pc101)의 원둘레 방향을 따라서 6조가 반복하여 배치됨으로써 불규칙하게 배열된 스프로킷이 되는 것과 함께, 체인용 스프로킷(100) 전체로 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 작은 치형 피치각 θ-Δθ를 갖는 이(105S)의 치수(6매)보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/2)를 갖는 이(105L)의 치수(12매)의 쪽이 많이 설치되고, 가장 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/2)는 θ+Δθ 미만이다.

한편, Δθ는 체인과의 맞물림을 허용할 수 있는 범위내인 것이 필요하고, 표준 피치각 θ의 1/4 이하(즉, Δθ<θ/4)인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시예의 체인용 스프로킷(100)의 치수는 18매이지만, 치수는 이에 한정되는 것이 아니라, 치수가 3으로 나뉘어지지 않는 스프로킷의 경우, 여분의 이는 치형 피치각 θ의 이로 구성하면 좋고, 상기 치형 피치각 θ의 이는 어느 위치에 배치하더라도 좋다.

또한, 본 실시예의 체인용 스프로킷(100)의 6조 중의 1조 이상을 치형 피치각 θ의 이 3매로 구성해도 좋고, 즉, 최저한, 치형 피치각 θ-Δθ를 갖는 이 (105S)가 1매와 치형 피치각 θ+(Δθ/2)를 갖는 이(105L)가 2매의 합계 3매의 이로 이루어지는 조가 1조 이상 존재하면 좋다. 그 때, 상기 치형 피치각 θ의 이는 어느 위치에 배치해도 좋다.

다음에, 본 발명의 제 1 실시예인 스프로킷(100)의 이의 부분과 표준 롤러 체인(150)의 롤러(152)의 하나가 맞물리고 있는 부분의 치홈 형상을 도 2에 기초하여 설명한다

스프로킷(100)은, 서로 마주 보는 치면부(102a) 및 치면부(102b)가 치저부 (103)에 연속하는 치홈(104)에 의해서 복수의 이(105S,105L)가 형성되어 있다. 한편, 도 1에는, 비교를 위해서, 이(105S,105L)와 같은 치형 피치각의 이를 ISO 치형 (표준 치형)으로 설계한 경우의 치면부, 치저부의 형상을 파선으로 도시하고 있다.

스프로킷(100)의 치형은, 스프로킷(100)의 회전중심(O)(도시는 되어 있지 않다)와 각 치저부(103)의 중심을 연결하는 치저부 중심선(X)에 대해서 스프로킷 (100)의 회전방향 전면측의 치면부(102a)와 회전방향 배면측의 치면부(102b)가 좌우 대칭으로 형성되고, 치면부(102a) 및 치면부(102b)는, 각각 단면 볼록 형상의 원호에 의해 형성되어 있다.

치면부(102a) 및 치면부(102b)를 형성하는 원호는, ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 원호 형상의 치면부의 치면 반지름(re)보다 큰 치면 반지름 (re102a,re102b)으로 각각 형성되고, re102a>re 및 re102b>re의 관계에 있고, 치면부(102a) 및 치면부(102b)는, 치저부(103)에 매끄럽게 연속하고 있다.

또한, 치저부(103)는, 치저부 중심선(X)상에 중심을 갖는 원호에 의해 형성되어 있다. 치저부(103)를 형성하는 원호는, ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 원호 형상의 치저부의 치저부 원호 반지름(ri)보다 큰 치저부 원호 반지름 (ri103)으로 형성되어 있다. 즉, ri103>ri의 관계에 있다. 이 치저부 원호 반지름 (ri103)의 중심은, 치저부 중심선(X)상에 있고, 또한 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 치저부 원호 반지름(ri)의 중심보다 바깥쪽에 위치하고 있다.

그리고, 치저부 원호 반지름(ri103)의 중심이 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 치저부 원호 반지름(ri)의 중심보다 바깥쪽에 위치하는 것에 의해, 스프로킷(100)의 치수(z)가 짝수의 경우는, 치저 원지름(df103)은 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 치저 원지름(df)보다 커지고 있다. 즉, df103>df의 관계에 있다. 또한, 스프로킷(100)의 치수(z)가 홀수의 경우는, 치저거리(dc103)는 ISO 치형 (표준 치형)으로 설계한 경우의 치저거리(dc)보다 커지고 있고, dc103>dc의 관계에 있다.

또한, 치저 원지름(df103) 또는 치저거리(dc103)를 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 치저 원지름(df) 또는 치저거리(dc)보다 크게 하는 것에 의해, 스프로킷(100)의 현피치(pa101L)(즉, 피치 원(pc101)과 치저부 중심선(X)과의 교점 (a,a)간의 거리)는, 치형 피치각 θ의 이를 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 스프로킷의 현피치(pa)(도 5 및 도 6 참조)보다 커지고 있다. 즉, pa101L>pa의 관계에 있다.

그리고, 스프로킷(100)은, 표준 롤러 체인(150)에 적용되는 것이기 때문에, 치형 피치각 θ의 이를 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 스프로킷의 현피치 (pa)는, 표준 롤러 체인(150)의 체인 피치(p)(즉, 롤러(152)의 중심간의 거리)와 동일한 것에 대하여, 스프로킷(100)의 치형 피치각 θ+(Δθ/2)의 이(105L)의 현피치(pa101L)는, 표준 롤러 체인(150)의 체인 피치(p)보다 커지고 있다. 즉, pa101L>p의 관계에 있다.

한편, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(105S)의 현피치(pa101S)는, Δθ의 설정에 따라 다르지만, 치형 피치각이 θ-Δθ의 이를 ISO 치형(표준 치형)으로 설계한 경우의 스프로킷의 현피치보다 작아지고 있다.

표준 롤러 체인(150)은, 균등한 체인 피치(p)를 갖고 있고, 또한 스프로킷 (100)은, 크기가 다른 2종류의 치형 피치각 θ-Δθ, θ+(Δθ/2)를 갖고, 피치 원 (pc)의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되고 있으므로, 스프로킷(100)이 회전하면, 각 롤러(152)의 맞물림 시작부에서, 이미 치저부에 착석하여 지지되어 있는 선행 롤러(152)의 중심을 중심으로 하여 체인 피치(p)를 반지름으로 해서 후속 롤러(152)가 상대적으로 운동하여 치면부에 거의 접선방향으로부터 접촉할 때에 접촉의 타이밍이 어긋나, 치수에 의해서 결정되는 차수의 진동 및 소음이 저감된다.

또한, 상술한 홈 형상을 갖기 때문에, 각 롤러(152)의 맞물림 시작부에 있어서 치저부(103)에 착석하기 전에 치면부(102)에 접선방향으로부터 접촉하고, 풀림부에 있어서는 선행 롤러(152)가 치면부(102)에 접촉한 상태로부터 접선 방향으로 이탈하는 것에 의해 진동 등에 의해 치저부(103)에 충돌하는 일이 없는 것과 더불어, 후속 롤러(152)의 스프로킷(100)의 치면부에 대한 운동 에너지가 완충되어, 후속 롤러(152)의 맞물림음이 저감되고, 체인 전동장치의 전체의 소음이 저감된다.

또한, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(105S)는 표준 스프로킷의 치형 피치각과 같은 치형 피치각 θ의 이(105)와 비교하여 강도가 약간 뒤떨어지지만, 스프로킷 (100) 전체둘레로 그 수는 적고 스프로킷(100) 전체의 내구성을 손상시킬 일은 없 다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 체인용 스프로킷(200)에 대해 이하에 설명한다.

본 발명의 제 2 실시예인 체인용 스프로킷(200)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 치수가 18매이고, 치형 피치각이 다른 3종류의 이, 즉, 표준 스프로킷의 치형 피치각과 같은 치형 피치각 θ의 이(205), 치형 피치각 θ-Δθ의 이(205S), 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))의 이(205L)를 갖고 있고, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(205S)가 1매, 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))의 이(205L)가 그 옆에 연속하여 (N-1)매 배열되고, 5매의 이(N=5)를 1조로 하여 합계 3조가 배치되고, 여분의 이는 전부 치형 피치각 θ의 이(205)의 이로 구성된다.

치형 피치각 θ-Δθ의 이(205S)가 1매와 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))의 이 (205L)가 그 옆에 연속하여 (N-1)매의, 합계 N매의 이의 합계 각도는 Nθ가 되고, 치형 피치각 θ의 이(205)의 N매분과 동일하고, 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이(205,205S,205L)가 피치 원(pc101)의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 부분이 되는 것과 함께, 체인용 스프로킷(200) 전체로 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 작은 치형 피치각 θ-Δθ를 갖는 이(205S)의 치수(1매)보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))를 갖는 이(205L)의 치수(N-1매)의 쪽이 많이 설치되어, 가장 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))는 θ+Δθ 미만이다.

또한, 여분의 치형 피치각 θ의 이는 어느 위치에 배치해도 좋고, 스프로킷의 치수는 몇 매이더라도 좋고, 표준의 치수가 N으로 다 나뉘어지는 스프로킷의 경우, 치형 피치각 θ가 없어도 좋다.

또한, 복수의 조 중 1조 이상을 치형 피치각 θ의 이 N매로 구성해도 좋고, 즉, 최저한, 치형 피치각 θ-Δθ를 갖는 이(205S)가 1매와 치형 피치각 θ+(Δθ/(N-1))를 갖는 이(205L)가 (N-1)매의 합계 N매의 이로 이루어지는 조가 1조 이상 존재하면 좋다. 그 때, 상기 치형 피치각 θ의 이는 어느 위치에 배치해도 좋다.

제 2 실시예에 사용되는 스프로킷(200)의 치형은 도 2에 도시한 제 1 실시예의 치형과 같고, 타이밍 등은 다르지만 소음이 저감되는 작용·효과도 제 1 실시예와 같다.

다음에, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 체인용 스프로킷(300)에 대해 이하에 설명한다.

본 발명의 제 3 실시예인 체인용 스프로킷(300)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 치형 피치각이 다른 2종류의 이, 즉, 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 작은 치형 피치각 θ-Δθ의 이(305S), 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/(T-1))의 이(305L)를 갖고 있고, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(305S)가 1매이고, 나머지의 이는 전부 치형 피치각 θ+(Δθ/(T-1))의 이(305L)이다.

스프로킷(300)의 전체 치수는 T매이고, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(305S)가 1매와 치형 피치각 θ+(Δθ/(T-1))의 이(305L)가 (T-1)매의, 합계 T매의 이의 합계 각도는 360°가 되고, 치형 피치각 θ-Δθ의 이(305S)가 pc101의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 부분이 되는 것과 함께, 체인용 스프로킷(300) 전체로 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 작은 치형 피치각 θ-Δθ를 갖는 이(305S)의 치수(1매)보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각 θ보다 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/(T-1))를 갖는 이(305L)의 치수(T-1매)의 쪽이 많이 설치되고, 가장 큰 치형 피치각 θ+(Δθ/(T-1))는 θ+Δθ 미만이다.

한편, Δθ는 체인과의 맞물림을 허용할 수 있는 범위내인 것이 필요하고, 표준 피치각 θ의 1/4 이하(즉, Δθ<θ/4) 인 것이 바람직하다.

제 3 실시예에 사용되는 스프로킷(300)의 치형은 도 2에 도시한 제 1 실시예의 치형과 같고, 타이밍 등은 다르지만 소음이 저감되는 작용·효과도 제 1 실시예와 같다.

한편, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이의 치수의 쪽이 많이 설치되는 것, 혹은, 또한, 표준 스프로킷의 치형 피치각을 θ로 하고 가장 작은 치형 피치각을 θ-Δθ로 한 경우, 가장 큰 치형 피치각이 θ+Δθ 미만인 것은, 상술한 제 1 내지 제 3 실시예에 한정되는 것이 아니고, 가장 작은 치형 피치각 θ-Δθ의 이를 N매, 가장 큰 치형 피치각 θ+(NΔθ/M)를 M매로 하여 N<M이 되는 관계를 충족하면 좋고, 각각의 이의 스프로킷상에서의 배열이 어떠한 것이라도 좋다.

또한, 상기 본 발명의 각 실시예에 있어서는 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각은 3종류 혹은 2종류이지만, 4종류 이상이더라도, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이의 치수의 쪽이 많이 설치되고, 혹은, 표준 스프로킷의 치형 피치각을 θ로 하고 가장 작은 치형 피치각을 θ-Δθ로 한 경우, 가장 큰 치형 피치각이 θ+Δθ 미만이면 좋다.

또한, 본 발명의 각 실시예의 체인용 스프로킷은, 복수의 이가, 소결에 의해 스프로킷 전체적으로 일체로 성형되어 있기 때문에, 기계 가공이나 전조 등에서는 가공이 극히 곤란한 불규칙 피치의 이를 용이하게 제조할 수 있는 것과 함께, 불규칙 피치에 기인하여 치면과 롤러의 미끄럼접촉이 많아져도, 소결에 의한 윤활제의 유지 능력의 향상에 의해, 마찰음을 저감할 수 있다.

또한, 상기 본 발명의 각 실시예에 있어서는, 표준 롤러 체인(150)을 이용하고 있지만, 롤러 대신에 부시가 스프로킷의 치홈에 맞물리는 표준 부시 체인에도 적용할 수 있고, 또한, 상기의 각 실시예에 있어서 치형이 표준 스프로킷과 다른 치형을 채용하고 있지만, 스프로킷의 치형은, 그 치저 원지름 또는 치저거리가 표준 스프로킷의 치저 원지름 또는 치저거리보다 크다고 하는 조건을 충족하면, 치형은 표준 스프로킷과 같더라도 마찬가지의 효과를 이룬다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도.

도 2는 도 1에 도시하는 본 발명의 제 1 실시예인 체인용 스프로킷의 치형을 도시하는 정면 일부 확대도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도.

도 4는 본 발명의 제 3 실시예인 체인용 스프로킷의 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이를 도시하는 정면도.

도 5를 종래의 ISO 규격에 의한 표준 스프로킷과 표준 롤러 체인으로 이루어지는 체인 전동장치의 정면도.

도 6은 도 5에 도시하는 종래의 ISO 규격에 의한 표준 스프로킷과 표준 롤러 체인으로 이루어지는 체인 전동장치의 일부 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100,200,300,500 : 스프로킷 102,502 : 치면부

103,503 : 치저부 104,504 : 치홈

105,205,305,505 : 이 150 : 표준 롤러 체인

152 : 롤러

Claims

서로 마주 보는 치면부가 치저부에 연속하는 치홈과, 서로 이웃한 치홈 사이에 형성된 복수의 이를 갖고, 롤러 체인의 롤러 또는 부시 체인의 부시가 상기 치홈에 맞물리는 체인용 스프로킷에 있어서,

상기 복수의 이가, 크기가 다른 복수 종류의 치형 피치각을 갖고,

상기 복수 종류의 치형 피치각을 갖는 이가, 피치 원의 원둘레 방향을 따라서 불규칙하게 배열되는 것과 함께, 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 작은 치형 피치각을 갖는 이의 치수보다도 표준 스프로킷의 치형 피치각보다 큰 치형 피치각을 갖는 이의 치수의 쪽이 많이 설치되고,

상기 복수의 이가, 소결에 의해 스프로킷 전체와 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 체인용 스프로킷.
제 1 항에 있어서, 상기 치형 피치각이, 표준 스프로킷의 치형 피치각을 θ로 하고 가장 작은 치형 피치각을 θ-Δθ로 한 경우, 가장 큰 치형 피치각이 θ+Δθ 미만인 것을 특징으로 하는 체인용 스프로킷.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 치홈이, 그 치저 원지름 또는 치저거리를 표준 스프로킷의 치저 원지름 또는 치저거리보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체인용 스프로킷.