KR20100071902A

KR20100071902A - 체인 드라이브 장치

Info

Publication number: KR20100071902A
Application number: KR1020090112423A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 소노다; 고헤이 구니마쓰
Original assignee: 가부시기가이샤쯔바기모도체인
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2010-06-29
Also published as: DE102009054329A1; CN101749384A; JP2010144865A; US20100160098A1

Abstract

본발명은 장력 변동의 영향을 경감하여 체인의 소형 경량화를 도모하는 동시에, 체인의 진동에 의한 소음을 방지하여 시스템의 정숙(靜肅)성을 향상시키는 동시에, 조립이나 메인터넌스 작업을 효율적으로 행할 수 있는 체인 드라이브 장치를 제공한다.

구체적으로 본발명은 구동 스프로킷과, 종동 스프로킷과, 양 스프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖는 체인 드라이브 장치에 있어서, 스프로킷(170)의 스프로킷 톱니(171가, 상기 스프로킷(170)의 전체둘레에 걸쳐서 회전속도 변동에 동기하는 위상으로 부등(不等)간격의 피치로 설정되어, 피치가 가장 커지는 위치 및 피치가 가장 작아지는 위치를 식별 가능한 마크(172,173)가 부착되어 있는 것이다.

Description

체인 드라이브 장치{CHAIN DRIVING SYSTEM}

본 발명은, 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 사이에 체인이 감겨져 회전력을 전달하는 체인 드라이브 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 체인의 장력 변동의 영향을 경감하는 동시에 진동이나 소음을 경감하는 기구에 관한 것이다.

종래, 일반적인 DOHC형, 즉, 실린더 헤드에 흡배기 밸브를 구동하는 2개의 캠축을 구비한 엔진에 있어서의 타이밍 시스템에 사용되는 체인 드라이브 장치 (500)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 구동 스프로킷(550)과 종동 스프로킷(560), 종동 스프로킷(570)에 감겨진 체인(CH)에 의해 동력을 전달하도록 구성되어 있고, 체인(CH)의 느슨한 측의 종동 스프로킷(560)과 구동 스프로킷(550)과의 사이에 텐셔너(T)와 협동하여 순환 주행하는 체인(CH)에 미끄럼접촉하여 적절한 장력을 부여하는 동시에 주행중의 체인(CH)의 진동, 가로 흔들림을 방지하기 위한 미끄러짐 기능을 구비한 느슨한 측의 체인 가이드(540)가 배치되어 있다.

한편, 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(570)과 구동 스프로킷(550)과의 사이에는, 주행 궤도를 소정의 스팬 길이{종동 스프로킷(570)의 톱니 이탈점∼구동 스프로킷(550)의 톱니 맞물림 시작점에 이르는 궤도의 길이}에 가이드 규제하는 당 김 측의 체인 가이드(510)로 이루어지는 가이드 기구가 이용되고 있다.

이 느슨한 측의 체인 가이드(540)는, 엔진의 몸체(E)의 내벽에 마운팅 볼트, 마운팅 핀 등의 베어링 수단(P)으로 요동 가능하게 부착되어 있고, 텐셔너(T)에 의해 느슨한 측의 체인 가이드(540)의 슈 부분을 체인(CH)을 향하여 힘이 가해져 있다. 한편, 당김 측의 체인 가이드(510)는, 몸체(E)의 내벽에 마운팅 볼트, 마운팅 핀 등의 고정수단(Q)에 의해 굳게 설치되어 있고, 순환 주행하는 체인(CH)의 주행 궤도를 가이드 규제하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

이러한 체인 드라이브 장치의 레이아웃에서는, 좌우의 캠축에 연결된 흡배기 밸브의 구동기구를 구동하기 위한 캠축에 걸리는 부하 토크의 주기 변동이, 캠축 및 크랭크축의 회전에 동기하여 나타난다.

또한, 크랭크축의 회전속도 변동에 의해서, 순환 주행하는 체인(CH)의 당김 측에 주기적인 장력 변동이 발생한다.

예를 들면, 흡배기 밸브의 구동 기구를 구동하기 위한 캠축에 걸리는 부하 토크에 의해, 직렬 4기통의 경우, 캠축 1회전당 4주기의 장력 변동이 발생하고, 직렬 6기통의 경우, 캠축 1회전당 6주기의 장력 변동이 발생한다. 즉, 크랭크축 및 캠축에, 흡배기 밸브 구동에 의한 부하 토크 변동에 대응한 장력 변동이 생긴다. 이 때문에, 상술한 바와 같은, 순환 주행하는 체인(CH)의 당김 측에서 주행 궤도를 가이드 규제하는 당김 측의 체인 가이드(510)를 배치한 종래의 체인 드라이브 장치 (500)에서는, 이 장력 변동의 피크치가 과대하게 될 우려가 있기 때문에, 그 최대 장력을 허용할 수 있는 인장강도가 큰 체인을 채용할 필요가 있고, 체인 드라이브 장치의 중량이 무거워지는 동시에, 고장력에 기인하는 소음도 발생하여, 소형 경량화 및 저소음화를 저해해 왔다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 스프로킷을 부하 토크의 주기 변동에 동기시켜 비원형으로 하거나 치저 반지름을 변화시켜 장력 변동의 피크치가 과대하게 되는 것을 막는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2, 3 참조).

그러나, 비원형의 스프로킷이나 치저 반지름이 변화하는 스프로킷을 사용한 경우, 스프로킷의 회전에 수반하여 체인에 주행방향에 대해서 직각의 방향으로 힘과 변위를 주게 되기 때문에, 체인의 진동에 의한 소음이나 체인 가이드와의 접촉 소음이 증가한다고 하는 폐해가 있었다.

또한, 이러한 스프로킷의 반지름의 변화는 매우 적기 때문에, 조립이나 메인터넌스시에, 그 위상을 정확하게 맞추는 작업은 매우 시간이 걸리고 있었다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2003-214504호(제2페이지 제2단락, 도 11)

[특허문헌 2] 일본특표공보 2007-506043호(제6 내지 9페이지, 도 1, 8, 9)

[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 2003-184996호(도5 내지 6페이지, 도 2, 3)

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하는 것으로서, 즉, 본 발명의 목적은 체인의 소형 경량화를 도모하는 동시에, 시스템의 정숙성을 향상시킨 체인 드라이브 장치를 제공하는 것이고, 특히 회전속도 변동이나 부하 토크 변동에 대응한 장력 변동의 영향을 경감하면서, 체인의 진동에 의한 소음을 방지하 는 동시에, 조립이나 메인터넌스 작업을 효율적으로 행할 수 있는 체인 드라이브 장치를 제공하는 것이다.

본 청구항 1에 관한 발명은, 구동 스프로킷과, 종동 스프로킷과, 양 스프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계에서 동기시켜 회전 구동하는 체인 드라이브 장치에 있어서, 상기 구동 스프로킷 또는 종동 스프로킷의 어느 한쪽 혹은 양쪽의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 스프로킷의 주기적인 부하변동에 동기하는 위상으로 둘레방향에 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 주기적으로 스프로킷 톱니의 피치가 증감하는 스프로킷의 측면에, 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 톱니의 피치가 가장 작아지는 위치를 식별 가능한 마크가 부착되어 있는 것에 의해, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 2에 관한 발명은 청구항 1에 기재된 체인 드라이브 장치의 구성에 더하여, 상기 구동 스프로킷이 엔진의 크랭크축에, 상기 종동 스프로킷이, 엔진의 흡배기 밸브를 구동하는 캠축에, 각각 설치되어 있고, 상기 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 주기적인 부하변동이, 상기 크랭크축의 구동에 수반하는 회전속도 변동 혹은 캠축의 흡배기 밸브의 구동에 수반하는 부하변동인 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 청구항 3에 관한 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 체인 드라이브 장치의 구성에 더하여, 상기 종동 스프로킷이, 체인의 주행 경로를 규정하고, 혹은, 체인의 텐션을 조정하기 위한 아이들러 스프로킷을 포함하는 것에 의해, 상기 과제를 더 해결하는 것이다.

본 청구항 1에 관한 발명의 체인 드라이브 장치는, 구동 스프로킷과, 종동 스프로킷과, 양 스프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계에서 동기시켜 회전 구동하는 체인 드라이브 장치에 있어서, 상기 구동 스프로킷 또는 종동 스프로킷의 어느 한쪽 혹은 양쪽의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 스프로킷의 주기적인 부하변동에 동기하는 위상으로 둘레방향에 주기적으로 증감하도록 설정되어 있는 것에 의해, 당김 측 체인이 스프로킷 톱니에 톱니 맞물림 시작 혹은 톱니 이탈하는 톱니 위치가 변화하여, 스프로킷 사이의 체인 당김구간에 존재하는 체인의 실질 길이가 변화하기 때문에, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 주는 일 없이 장력을 변화시키거나 회전속도 변동 혹은 부하변동을 흡수하거나 할 수 있고, 체인 드라이브 장치 전체를, 가동부분이 적고 구조가 단순하고 소형 경량의 것으로 할 수 있어, 진동이나 소음 등을 경감할 수 있는 동시에, 주기적으로 스프로킷 톱니의 피치가 증감하는 스프로킷의 측면에, 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 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 맞춤을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 타이밍 마크를 겸용할 수 있기 때문에, 조립 이나 메인터넌스를 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 본 청구항 2에 관한 발명의 체인 드라이브 장치는, 청구항 1에 관한 발명의 체인 드라이브 장치가 이루는 효과에 더하여, 구동 스프로킷이 엔진의 크랭크축에, 종동 스프로킷이 엔진의 흡배기 밸브를 구동하는 캠축에, 각각 설치되어 있고, 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 주기적인 부하변동이, 크랭크축의 구동에 수반하는 회전속도 변동 혹은 캠축의 흡배기 밸브의 구동에 수반하는 부하변동인 것에 의해, 특히 소형 경량화와 정숙성이 요구되는 캠축을 구비한 엔진에 있어서, 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 캠축의 부하변동에 수반하여 발생하는 장력 변동에 의한 영향을 효율적으로 배제할 수 있는 동시에, 체인 드라이브 장치 전체를, 가동부분이 적고 구조가 단순하고 소형 경량의 것으로 할 수 있는 동시에, 진동이나 소음 등을 경감할 수 있고, 엔진 전체의 소형 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 본 청구항 3에 관한 발명의 체인 드라이브 장치는, 청구항 1 또는 청구항 2에 관한 발명의 체인 드라이브 장치가 이루는 효과에 더하여, 종동 스프로킷이 체인의 주행 경로를 규정하고, 혹은, 체인의 텐션을 조정하기 위한 아이들러 스프로킷을 포함하는 것에 의해, 마찰 저항 이외의 회전 부하를 받지 않고 장력 변동에 의한 영향을 받기 쉬운 아이들러 스프로킷에의 영향을 효율적으로 배제할 수 있기 때문에, 또한, 체인 드라이브 장치 진동이나 소음 등을 경감할 수 있고, 엔진 전체의 소형 경량화를 도모할 수 있다.

본 발명의 체인 드라이브 장치는, 구동 스프로킷과, 종동 스프로킷과, 양 스 프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계에서 동기시켜 회전 구동하는 체인 드라이브 장치에 있어서, 상기 구동 스프로킷 또는 종동 스프로킷의 어느 한쪽 혹은 양쪽의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 스프로킷의 주기적인 부하변동에 동기하는 위상으로 둘레방향에 주기적으로 증감하도록 설정되고, 주기적으로 스프로킷 톱니의 피치가 증감하는 스프로킷의 측면에, 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 톱니의 피치가 가장 작아지는 위치를 식별 가능한 마크가 부착되어, 텐셔너 등에 의해 체인의 주행방향 이외의 힘을 주는 일 없이 장력을 변화시키거나 회전속도 변동 혹은 부하변동을 흡수하거나 할 수 있고, 체인 드라이브 장치 전체를, 가동부분이 적고 구조가 단순하고 소형 경량의 것으로 할 수 있는 동시에, 진동이나 소음 등을 경감할 수 있고, 조립이나 메인터넌스 작업을 효율적으로 행할 수 있다고 하는 효과를 발휘하는 것이면, 그 구체적인 실시형태는 어떤 것이라도 아무런 상관없다.

예를 들면, 본 발명의 체인 드라이브 장치의 식별 가능한 마크의 형상은, 각각 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 톱니의 피치가 가장 작아지는 위치가 식별 가능하고 특정 가능하면 어떠한 형상이라도 좋고, 각인이나 페인트 등의 어떠한 방법으로 부착된 것이라도 좋다.

이하에, 본 발명의 체인 드라이브 장치에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 개략도이고, 도 2는, 도 1에 도시하는 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치의 동작 설명도이고, 도 3은, 도 2에 도시한 동작시의 스프로킷 톱니의 위상과 부하와의 관계를 도시하는 도면이고, 도 4는, 도 1에 도시하는 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치와 종래 예의 실험 결과의 비교도이다.

본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치는 직렬 4기통의 DOHC 엔진에 적용되어, 구동축 1회전당 2주기의 회전속도 변동, 즉 종동 스프로킷 1회전당 4주기의 회전속도 변동이 발생하는 것이고, 체인의 당김 측의 종동 스프로킷의 스프로킷 톱니의 피치 이외의 구성은 도 5에 도시하는 종래예와 완전히 같다.

체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)은, 1회전당 4주기의 회전속도 변동에 동기하여 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치의 변화도 4주기 반복되도록 구성되어 있고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 스프로킷 톱니(171)의 피치가 가장 넓은 Pmax인 부분, 및, 피치가 가장 좁은 Pmin인 부분이 45도의 간격으로 교대가 되도록 피치가 주기적으로 증감되어 있다.

이로써 스프로킷(170)의 회전시에, 체인(CH)의 톱니 이탈점에서의 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치는, 스프로킷 톱니가 등피치인 것과 비교하여 주기적으로 전진·지연을 반복하게 된다.

또한, 종동 스프로킷(170)의 측면의 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 1에서는 설명에 위해 스프로킷 톱니(171)의 피치가 가장 넓은 Pmax인 부분, 및, 피치가 가장 좁은 Pmin인 부분의 피치를 과장하여 도시하고 있지만, 실제 피치는, 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)과 구동 스프로킷의 사이의 체인 당김구간의 거리가 300mm 정도의 일반적인 직렬 4기통의 DOHC 엔진에 있어서, 통상의 피치폭에 대해서 0.2mm 정도의 증감이면 좋고, 피치의 변화에 의해서 체인 (CH)의 맞물림에 영향을 미치는 일은 없는 동시에, 제 1 마크(172) 및 제 2 마크 (173)가 없는 상태에서는 눈으로의 위치의 확인은 곤란하다.

이와 같이 구성된 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 스프로킷 톱니(171)의 스프로킷 톱니가 등피치인 것과 비교한 톱니 위치와 그 동작에 대해서, 도 2를 이용하여 설명한다.

도 2(a) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, 당김 측의 종동 스프로킷(170)에는 체인(CH)이 감겨져서 도면상 시계회전으로 회전이 전달된다. 체인(CH)은 톱니 이탈점(K)에서의 당김 측의 종동 스프로킷(170)으로부터 이탈한다.

한편, 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 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 2(a)의 상태는, 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 Pmax가 톱니 이탈점(K)을 지나 다음에 Pmin이 톱니 이탈점(K)에 이르는 도중에, 도 2(d)의 상태로부터, 톱니 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 좁아져 톱니 위치가 늦어지는 속도가 늦어져서 표준의 피치 상당의 스프로킷 톱니가 톱니 이탈점(K)에 위치한 상태이고, 표준보다 넓은 피치의 톱니가 톱니 이탈점(K)을 모두 통과하여, 톱니 이 탈점(K)에서 가장 톱니 위치가 늦어진 상태이다.

다음에, 도 2(b)의 상태는, 도 2(a)의 상태로부터, 톱니 이탈점(K)에 걸리는 톱니의 피치가 서서히 좁아져 톱니 위치가 전진하는 속도가 빨라져서, 톱니 이탈점 (K)에 가장 피치가 좁은 Pmin이 위치하고, 톱니 이탈점(K)에서 가장 톱니 위치가 전진하는 속도가 빠른 상태이다.

도 2(c)의 상태는, 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 Pmin이 톱니 이탈점(K)을 지나 다음에 Pmax가 톱니 이탈점(K)에 이르는 도중에, 도 2(b)의 상태로부터, 톱니 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 넓어져 톱니 위치가 전진하는 속도가 늦어져서 표준의 피치 상당의 스프로킷 톱니가 톱니 이탈점(K)에 위치한 상태이며, 표준보다 좁은 피치의 톱니가 톱니 이탈점(K)을 모두 통과하여, 톱니 이탈점 (K)에서 가장 톱니 위치가 전진한 상태이다.

도 2(d)의 상태는, 도 2(c)의 상태로부터, 톱니 이탈점(K)에 위치하는 톱니의 피치가 서서히 넓어져 톱니 위치가 늦어지는 속도가 빨라져서, 톱니 이탈점(K)에 가장 피치가 넓은 Pmax가 위치하고, 톱니 이탈점(K)에서 가장 톱니 위치가 늦어지는 속도가 빠른 상태이다.

이와 같이, 도 2(a) 내지 (d)의 상태를 반복하면서 톱니 위치의 전진·지연이 주기적으로 발생하는 것에 의해, 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)과 구동 스프로킷의 사이의 체인 당김구간에 존재하는 체인(CH)의 실질 길이가 주기적으로 변화하게 된다.

다음에, 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치와 회전속도 변동의 관계에 대해서, 도 3을 이용하여 설명한다.

여기서, 도 3의 a 내지 d점은, 각각, 도 2(a) 내지 (d)의 상태에 대응하고 있다

우선, a점에 있어서는, 톱니 이탈점(K)에서의 톱니 위치가 가장 늦어진 상태에서 체인 당김구간에 존재하는 체인(CH)의 실질 길이가 가장 짧은 상태이며, a점으로부터 다음의 C점을 향하여 위상이 전진하여 체인 당김구간에 존재하는 체인 (CH)의 실질 길이가 길어져 간다.

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

그리고, b점이, 톱니 이탈점(K)에서 가장 톱니 위치가 전진하는 속도가 빠른 점이기 때문에, 체인(CH)의 실질 길이의 증대 속도도 최고이며, 가장 회전속도가 큰 점을 여기서 동기시키는 것에 의해, 가장 효과적으로 회전속도 증대에 의한 장력의 증대를 경감할 수 있다.

다음에, c점에 있어서는, 톱니 이탈점(K)에서의 톱니 위치가 가장 전진한 상태에서 체인 당김구간에 존재하는 체인(CH)의 실질 길이가 가장 긴 상태이며, c점으로부터 다음의 a점을 향하여 톱니 위치가 늦어져 체인 당김구간에 존재하는 체인 (CH)의 실질 길이가 짧아져 간다.

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

이와 같이, 체인(CH)의 당김 측의 종동 스프로킷(170)의 스프로킷 톱니(171)의 위상과 회전속도 변동을 최적인 위상 관계에서 동기시키는 것에 의해, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 모두 주는 일 없이 회전속도 변동을 효과적으로 흡수할 수 있고, 체인에 걸리는 최대 장력을 경감하여 체인을 소형 경량화로 할 수 있는 동시에, 체인 드라이브 장치 전체를, 가동부분이 적고 구조가 단순하고 소형 경량의 것으로 할 수 있고, 게다가, 체인의 진동에 의한 소음을 방지한 체인 드라이브 장치를 제공할 수 있는 등, 그 효과는 심대하다.

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

도 4(a)는, 표준 스프로킷으로 크랭크축의 회전속도 변동이 없는 상태를 도시하고, 다른 변동요소(예를 들면 캠축의 부하변동 등)에 의해 장력이 조금 변동하고 있다.

도 4(b)는, 표준 스프로킷으로 크랭크축이 주기적으로 회전속도 변동하고 있는 상태를 도시하고, 회전속도 변동 주기에 동기하여 큰 장력 변동이 발생하고 있다.

도 4(c)는, 본 발명의 실시예인 피치가 주기적으로 증감하도록 설정된 스프로킷으로 크랭크축이 주기적으로 회전속도 변동하고 있는 상태를 도시하고, 회전속도가 최대가 되는 회전각에 있어서 당김 측 체인의 톱니 이탈점에서의 스프로킷 톱 니의 피치가 가장 작아지도록 설정함으로써, 도 4(a)와 같은 다른 구성요소에 의한 장력의 조금 변동만으로 이루어지고, 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 다르고, 일반적으로 낮은 회전수에서는 다른 장력 흡수요소에 의해 어느 정도 장력 변동이 흡수되기 때문에, 특히 회전속도가 높은 만큼 현저한 효과를 발휘한다.

그리고, 일반적으로 엔진의 성능 향상이나 소형 경량화시에는 고회전까지 충분한 내구성을 갖고 사용 가능하게 하는 것이 중요한 과제이며, 본 발명에 의하면 특히 회전이 높을수록 현저한 효과를 발휘하는 것으로, 그 효과는 심대하다.

한편, 본 실시예에서는 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 위치에서 톱니 이탈점(K)에서의 톱니 위치가 전진하는 속도가 가장 빨라지도록, 적절히 스프로킷 톱니(171)의 톱니 위치의 전진·지연의 곡선을 설정하면 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 전체둘레에 걸쳐서 피치가 주기적으로 증감하도록 설정되는 스프로킷은 종동 스프로킷이지만, 구동 스프로킷을 전체둘레에 걸쳐서 피치가 주기적으로 증감하도록 설정해도 좋고, 또한, 종동 스프로킷, 구동 스프로킷과도 전체둘레에 걸쳐서 피치가 주기적으로 증감하도록 설정해도 좋다.

구동 스프로킷을 전체둘레에 걸쳐서 피치가 주기적으로 증감하도록 설정하는 경우는, 체인 당김구간이 체인의 진행방향 후방이 되어, 종동 스프로킷의 톱니 이탈점에 상당하는 점인 톱니 맞물림 시작점에 있어서의 톱니 위치의 전진·지연과 Pmax·Pmin의 관계는, 종동 스프로킷의 톱니 이탈점의 그것과 완전히 반대로 설정된다.

또한, 주기적인 회전속도 변동 이외의 여러 가지 진동이나 소음에 대해서도, 스프로킷의 전체둘레에 걸쳐서 피치가 주기적으로 증감하도록 설정하고, 스프로킷의 회전에 수반하여 체인 당김구간에 존재하는 체인의 실질 길이를 변화시켜서, 체인의 주행방향 이외의 변위나 힘을 주는 일 없이 장력을 변화시키는 것에 의해, 공진이나 공명에 수반하는 진동이나 소음 등을 방지할 수 있다.

그리고, 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 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 맞춤을 용이하게 행할 수 있고, 또한, 타이밍 마크를 겸용할 수 있기 때문에, 조립이나 메인터넌스를 효율적으로 행할 수 있는 등, 그 효과는 심대하다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 개략도.

도 2는 도 1에 도시하는 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치의 동작 설명도.

도 3은 도 2에 도시한 동작시의 스프로킷 톱니의 위상과 부하와의 관계를 도시하는 도면.

도 4는 도 1에 도시하는 본 발명의 일실시예인 체인 드라이브 장치의 실험 결과의 비교도.

도 5는 종래의 체인 드라이브 장치의 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

170 : 종동 스프로킷(당김 측)

171 : 스프로킷 톱니

172 : 제 1 마크

173 : 제 2 마크

500 : 체인 드라이브 장치

510 : 당김 측의 체인 가이드

540 : 느슨한 측의 체인 가이드

550 : 구동 스프로킷

560 : 종동 스프로킷(느슨한 측)

570 : 종동 스프로킷(당김 측)

CH : 체인

K : 톱니 이탈점

T : 텐셔너

Q : 고정수단

E : 엔진의 몸체

Claims

구동 스프로킷(driving sprocket)과, 종동 스프로킷(driven sprocket)과, 양 스프로킷의 사이에 감겨져 회전력을 전달하는 체인을 갖고, 상기 구동 스프로킷과 종동 스프로킷과의 위상을 소정의 관계에서 동기시켜(synchronizing) 회전 구동하는 체인 드라이브 장치에 있어서,

상기 구동 스프로킷 또는 종동 스프로킷의 어느 한쪽 혹은 양쪽의 스프로킷의 스프로킷 톱니의 피치가, 구동축에 생기는 회전속도 변동, 혹은 스프로킷의 주기적인 부하변동에 동기하는 위상으로 둘레방향에 주기적으로 증감하도록 설정되고, 상기 주기적으로 스프로킷 톱니의 피치가 증감하는 스프로킷의 측면에, 스프로킷 톱니의 피치가 가장 커지는 위치 및 스프로킷 톱니의 피치가 가장 작아지는 위치를 식별 가능한 마크가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 체인 드라이브 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동 스프로킷이, 엔진의 크랭크축에, 상기 종동 스프로킷이, 엔진의 흡배기 밸브를 구동하는 캠축에, 각각 설치되어 있고,

상기 구동축에 생기는 회전속도 변동 혹은 주기적인 부하변동이, 상기 크랭크축의 구동에 수반하는 회전속도 변동 혹은 캠축의 흡배기 밸브의 구동에 수반하는 부하변동인 것을 특징으로 하는 체인 드라이브 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 종동 스프로킷이, 체인의 주행 경로를 규정하고, 혹은, 체인의 텐션을 조정하기 위한 아이들러 스프로킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 체인 드라이브 장치.