KR20180015573A

KR20180015573A - 체인 전동 시스템

Info

Publication number: KR20180015573A
Application number: KR1020170087621A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 콘노; 카오리 모리; 료 세가와
Original assignee: 가부시기가이샤쯔바기모도체인
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2018-02-13
Also published as: JP2018021598A; JP6892584B2; CN107687504A; US20180038476A1; DE102017212849B4; US10634238B2; DE102017212849A1

Abstract

[과제] 체인과 안내 슈(guide shoe)와의 접동 저항을 저하시킴과 동시에, 경시적인 접동 저항의 증가를 억제하고, 또한 제조 코스트를 저감하는 것이 가능한 체인 전동 시스템을 제공하는 것.
[해결 수단] 체인(130)이 걸려 돌려지는(掛回) 복수의 스프로킷(sprockets)(101, 102)과, 체인(130)을 안내하는 1개 이상의 가이드(110, 120)를 구비하고, 가이드(110, 120)가, 체인 주행면을 가진 안내 슈(111, 121)를 일체(一體) 또는 별체(別體)로 구비한 체인 전동 시스템(100)에 있어서, 체인 주행면의 일부가, 고체 윤활제(P)를 보지(保持)한 윤활 영역(114)을 가지는 것.

Description

체인 전동 시스템{CHAIN DRIVE SYSTEM}

본 발명은, 체인이 걸려 돌려지는(掛回) 복수의 스프로킷(sprockets)과, 체인을 접동 안내하는 하나 이상의 가이드를 구비하고, 가이드가 체인 주행면을 가진 안내 슈(guide shoe)를 일체(一體) 또는 별체(別體)로 구비한 체인 전동 시스템에 관한 것이다.

종래, 스프로킷 간을 주행하는 체인을 안정시켜 장력을 적정하게 보지(保持)하기 위해, 주행하는 체인을 안내하는 가이드를 구비하고, 가이드가 체인을 접동 안내하는 체인 주행면을 가진 안내 슈를 일체 또는 별체로 구비한 체인 전동 시스템은 관용(慣用)되어 있다.

체인과, 안내 슈의 체인 주행면과의 사이는, 소음의 저감, 구동력의 로스의 저감 등의 관점에서, 접동 저항(sliding resistance)이 작을 것이 강하게 요망되고 있다.

체인이나 안내 슈의 재질, 형상을 고안하거나, 표면 처리, 윤활제 등을 적용하여 다양한 대책이 채택되고 있다.

예를 들면, 자동차 등의 내연기관의 타이밍 시스템에 이용되는 체인 전동 시스템에서는, 체인은 금속제이고 안내 슈는 수지제이며 윤활유가 공급되어 고온에 노출되는 환경을 전제로, 체인이나 안내 슈의 형상, 재질의 고안이나 표면 처리의 적용 등, 다양한 대책이 채택되고 있다.

안내 슈는, 내열성, 내유성이 높고 또한 체인과의 접동 저항이 작은 것이 요구되고, 그에 적합한 수지 재료가 여러 가지 제안되고 있다(특허문헌 1, 2 등 참조).

또한, 수지 재료 중에 고체 윤활제를 첨가해 접동 저항의 저감을 노리는 것도 공지되어 있다(특허문헌 3 등 참조).

[특허문헌 1] 일본 특개 2002-122195호 공보 [특허문헌 2] 일본 특개 2005-048786호 공보 [특허문헌 3] 일본 특개 2007-177037호 공보

그렇지만, 특허문헌 3에 도시한 것처럼, 나일론 수지에 PTFE를 첨가한 수지는, PTFE 파우더를 특수 환경 하에서 개질(改質)한 PTFE를 이용하고 있기 때문에, 제조 방법이 어렵고 제조 코스트가 높다는 문제가 있어, 특수 설비를 이용하기 위해, 생산지, 생산량도 한정되어 버리는 문제가 있었다.

또한, 이러한 재료를 자동차 등의 내연기관의 타이밍 시스템의 안내 슈에 적용하는 경우, 소형의 엔진에서도 통상은 1개의 요동 레버 가이드 및 1개의 고정 가이드가 설치되고, 각각이 안내 슈를 구비하기 때문에, 2개의 안내 슈가 필요하게 된다.

대형의 엔진에서는, 더욱 다수의 가이드가 설치되는 경우가 많아, 다수의 안내 슈가 필요하다.

그 때문에, 특허문헌 3에 도시한 것처럼 고가의 재료를 이용하면 전체적으로 코스트가 매우 높아져 버리는 문제가 있었다.

또한, 체인과 안내 슈와의 접동에 의해, 안내 슈의 표면으로부터 PTFE 입자가 탈락하면 접동 저항이 증가해 버린다고 하는 문제가 있고, 또한 PTFE 입자의 탈락에 따라 안내 슈의 표면의 접동면이 철요(凸凹)가 되어, 그에 의해서도 접동 저항이 증가해 버리는 문제가 있었다.

접동하는 체인의 플레이트 단면을 셰이빙(shaving) 가공 처리나 연마(polishing) 가공 처리로 더 평평하게 함으로써, 안내 슈의 표면으로부터의 PTFE 입자의 탈락을 억제해, 접동 저항의 효과를 유지하는 것도 생각할 수 있지만, 제조 코스트가 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은, 공지된 체인 전동 시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 체인과 안내 슈와의 접동 저항을 저하시킴과 동시에, 경시적인 접동 저항의 증가를 억제하고, 제조 코스트를 저감하는 것이 가능한 체인 전동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 체인이 걸려 돌려지는 복수의 스프로킷과, 상기 체인을 접동 안내하는 하나 이상의 가이드를 구비하고, 상기 가이드가, 체인 주행면을 가진 안내 슈를 일체 또는 별체로 구비한 체인 전동 시스템에 있어서, 상기 체인 주행면의 일부가, 고체 윤활제를 보지(保持)한 윤활 영역을 가지는 것으로, 상기 과제를 해결한다.

본 청구항 1에 따른 체인 전동 시스템에 의하면, 체인 주행면의 일부가, 고체 윤활제를 보지한 윤활 영역을 가지는 것으로, 고가의 재료를 사용하는 윤활 영역을 가능한 작게 하여 제조 코스트를 저감하면서, 효과적인 장소를 윤활 영역으로 하는 것으로, 충분한 접동 저항의 저감을 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 체인 주행면의 윤활 영역의 표면으로부터 탈락한 고체 윤활제가 체인에 부착되는 것으로, 윤활 영역 이외에도 접동 저항의 저감을 실현하는 것이 가능해진다.

본 청구항 2에 기재된 구성에 의하면, 윤활 영역이, 둘 이상 설치된 가이드의 안내 슈 내의 하나에만 설치되어 있는 것에 의해, 코스트 증가로 이어지는 고가의 재료를 사용한 안내 슈의 수를 줄일 수 있어, 체인 전동 시스템 전체의 제조 코스트를 더욱 저감하는 것이 가능해진다.

본 청구항 3에 기재된 구성에 의하면, 윤활 영역이, 1개의 안내 슈의 체인 주행 방향의 일부분에만 설치되어 있는 것에 의해, 코스트 증가로 이어지는 고가의 재료의 사용량을 줄일 수 있어, 체인 전동 시스템 전체의 제조 코스트를 한층 더 저감하는 것이 가능해진다.

본 청구항 4에 기재된 구성에 의하면, 안내 슈의 윤활 영역이, 모재(母材, matrix) 중에 고체 윤활제를 첨가물로서 혼합한 폴리아미드 수지로 형성되어 있는 것에 의해, 코스트 증가로 이어지는 윤활 영역의 재료를 비교적 염가로 제조하는 것이 가능해진다.

본 청구항 5에 기재된 구성에 의하면, 윤활 영역이, 안내 슈의 체인 주행면에 코팅재를 적용한 것이고, 코팅재가, 모재 중에 고체 윤활제를 첨가물로서 혼합한 폴리아미드 수지로 이루어지는 것에 의해, 코스트 증가로 이어지는 재료의 사용량을 더욱 줄일 수 있다.

본 청구항 6에 기재된 구성에 의하면, 모재가, 첨가물 보다 탄성률이 크고, 첨가물 보다 융점이 낮고, 첨가물 보다 마찰계수가 크고, 첨가물 보다 내충격 강도가 작고, 또한 첨가물 보다 성형 수축률이 큰 것에 의해, 체인 주행면의 표면으로부터 크게 노출된 고체 윤활제는 탈락하기 쉽고, 또한 탈락 후의 체인 주행면의 표면의 요철(凹凸)에 의한 접동 저항의 증가를 억제하고, 또한 잔존한 고체 윤활제가 그 후에 탈락하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

본 청구항 7에 기재된 구성에 의하면, 고체 윤활제가, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide), 그래파이트(graphite), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드이미드(polyamide-imide) 및 고무 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것에 의해, 체인의 재질이나 사용 환경에 따른 최적의 재료를 선택하는 것이 가능해진다.

[도 1] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 체인 전동 시스템의 전체도.
[도 2] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 체인 전동 시스템의 고정 가이드의 측면도.
[도 3] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고정 가이드의 윤활 영역의 단면 설명도.
[도 4] 본 발명의 일 실시 형태에 따른 체인 플레이트의 접접단면(摺接端面, sliding contact end face)에서의 작용 설명도.
[도 5] 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 고정 가이드의 윤활 영역의 단면 설명도.

[실시예]

본 발명의 제1 실시 형태에 따른 체인 전동 시스템(100)에 대해 도면에 근거해 설명한다.

체인 전동 시스템(100)은, 자동차용 엔진의 타이밍 시스템에 적용되는 것으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 크랭크 축에 설치된 구동 스프로킷(101)과 2개의 캠축 각각에 설치된 2개의 종동 스프로킷(102)에 롤러 체인 등의 체인(130)이 걸려 돌려지고, 구동 스프로킷(101)과 종동 스프로킷(102)과의 사이를 주행하는 체인(130)을 고정 가이드(110)와 요동 레버 가이드(120)에 의해 가이드 하고 있다.

고정 가이드(110)는, 주행하는 체인을 접동 안내하는 체인 주행면(113)을 가지는 안내 슈(111)와, 안내 슈(111)를 체인 주행 방향에 따라 지지하는 베이스 부재(112)를 구비하고, 베이스 부재(112)로부터 연장되는 취부부(取付部)(115)가 엔진에 고정되어 있다.

요동 레버 가이드(120)는, 주행하는 체인을 접동 안내하는 안내 슈(121)와 일체로 구성하도록 형성되고, 구동 스프로킷(101)측의 요동축부(122)가 엔진에 요동 가능하게 장착되고, 종동 스프로킷(102)측에 설치된 텐셔너(tensioner, 103)에 의해 체인(130)측에 압압(押壓)되어, 체인(130)에 소정의 텐션을 주고 있다.

안내 슈(111) 및 안내 슈(121)의 체인(130)과 접접(摺接)하는 체인 주행면은, 각각 체인 주행 방향의 거의 전체에 걸쳐 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 고정 가이드(110)의 안내 슈(111) 및 안내 슈(121)와 일체인 요동 레버 가이드(120)는 합성수지 재료로, 예를 들면, 사출 성형 등에 의해 성형된 것이며, 고정 가이드(110)의 베이스 부재(112)는 금속재료로, 예를 들면, 금속 플레이트로부터 펀칭(punching), 벤딩(bending) 등의 가공 처리로 성형된 것이다.

체인 전동 시스템(100)은, 전체의 안내 슈(111, 121)의 체인 주행면의 일부가, 고체 윤활제를 보지한 윤활 영역(114)을 가지고 있다.

본 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 것처럼, 고정 가이드(110)의 안내 슈(111)의 체인 주행면(113)의 일부가, 고체 윤활제를 보지한 윤활 영역(114)을 가지고 있다.

윤활 영역(114)은, 고정 가이드(110)의 체인 주행 방향의 중간부 약 1/3의 길이로 형성되어 있다.

윤활 영역(114)은, 도 3에 도시한 것처럼, 안내 슈(111)의 합성수지 재료에 고체 윤활제(P)가 혼합되어 있고, 고체 윤활제(P)는 입자 상태로 균일하게 분산되어 있다.

이 때문에, 체인(130)의 체인 플레이트(131)가 접접하는 체인 주행면(113)의 표면에도 고체 윤활제(P)의 입자가 일부 노출해 윤활제로서 기능한다(덧붙여, 도면은 설명을 위해 입자를 극히 크게 기재하고 있지만, 실제의 치수를 나타내는 것은 아니다).

또한, 체인 플레이트(131)와의 접접에 의해, 고체 윤활제(P)의 입자가 일부 체인 주행면(113)의 표면으로부터 탈락하지만, 도 4에 도시한 바와 같이, 체인 플레이트(131)의 접접단면(132)에는 미세한 요철(凹凸)이 존재하기 때문에, 탈락한 고체 윤활제(P)는 접접단면(132)의 미세한 요철(凹凸)에 부착되어 보지된다.

이로써, 안내 슈(111, 121)의 윤활 영역(114) 이외의 영역에서도 접접단면(132)에 부착되어 보지된 고체 윤활제(P)에 의해 윤활 효과를 얻을 수 있어 접동 저항이 저감된다.

윤활 영역(114)은, 예를 들면, 안내 슈(111)를 제조할 때에, 상이한 재질을 일체로 성형할 수 있는 2재 사출 성형에 의해 구성하는 것이 바람직하지만, 윤활 영역(114)을 구성하는 체인 주행면(113)을 가지는 형상의 성형체와, 안내 슈(111)의 다른 부분의 성형체를 별도로 제조한 후, 감합(嵌合)하고, 용착 등의 공지의 수단으로 일체화해도 무방하다. 또한, 윤활 영역(114)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 안내 슈(111)의 체인(130)이 접접하는 영역에, 합성수지 재료에 고체 윤활제(P)가 혼합된 코팅층(116)을 설치하여 구성해도 무방하다.

이와 같이 구성 함으로써, 안내 슈(111) 본체는 단일의 재료로 성형되는 것이 되기 때문에, 제조 코스트가 저감함과 동시에, 코스트 증가로 이어지는 고체 윤활제(P)가 혼합된 합성수지 재료의 사용량을 저감하여 제조 코스트를 저하시키면서, 도 3에 도시한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻는 것이 가능해진다.

이상 설명한 실시 형태에서는, 윤활 영역(114)이 고정 가이드(110)의 안내 슈(111)의 중간 부분의 일부에 형성되고 있지만, 본 발명은 체인 전동 시스템의 모든 안내 슈의 모든 체인 주행면 내의, 일부에 윤활 영역이 형성되어 있으면 무방하고, 예를 들면, 고정 가이드(110)의 안내 슈(111)의 체인 주행면(113) 전체에 윤활 영역이 형성되고, 요동 레버 가이드(120)의 안내 슈(121)에는 상기 실시 형태와 마찬가지로 윤활 영역이 형성되어 있지 않은 것이어도 무방하다.

또한, 반대로, 요동 레버 가이드(120)의 안내 슈(121)에 윤활 영역이 형성되고, 고정 가이드(110)의 안내 슈(111)에는 윤활 영역이 형성되어 있지 않은 것이어도 무방하다.

또한, 고정 가이드(110)의 안내 슈(111)와 요동 레버 가이드(120)의 안내 슈(121) 각각의 일부에 윤활 영역이 형성되어도 무방하고, 셋 이상의 체인 가이드 부재로 구성되는 경우에도, 체인 전동 시스템의 모든 안내 슈의 모든 체인 주행면 내의, 일부에 윤활 영역이 형성되어 있으면, 윤활 영역이 형성되는 위치, 수, 길이는 최적으로 설계하면 무방하다.

윤활 영역을 형성하기 위한 모재가 되는 수지, 첨가물이 되는 고체 윤활제, 그것들의 성분비나 제조 방법은 공지된 것으로 좋지만, 폴리아미드 수지를 모재로 하는 것이 바람직하고, 이로써, 자동차 등의 내연기관의 타이밍 시스템으로 이용되는 경우에 필요하게 되는 내열성, 내유성을 얻을 수 있고, 또한 모재 그 자체도 체인과의 접동 저항을 작게 할 수 있다.

또한, 탈락한 고체 윤활제가 체인 플레이트의 접접단면의 미세한 요철(凹凸)에 부착되어 보지되는 것에 의해, 윤활 영역 이외에서의 윤활 효과를 나타내기 때문에, 고체 윤활제의 표면으로부터의 탈락과 보지(保持)의 밸런스가 중요해진다.

또한, 고체 윤활제가 탈락한 부분의 모재의 접동 저항의 증가의 억제나, 마모에 따른 더 많은 고체 윤활제의 탈락량의 최적화도 고려할 필요가 있다.

이러한 관점에서, 모재와 고체 윤활제가 되는 첨가물의 물성(物性)의 관계를 최적화하는 것으로 최적으로 설계할 수 있고, 모재는, 첨가물 보다 탄성률이 크고, 융점이 낮고, 마찰계수가 크고, 내충격 강도가 작고, 또한 상기 첨가물 보다 성형 수축률이 큰 것이 바람직하다.

또한, 체인 전동 시스템의 사용 환경, 체인의 재질 등에 따라, 최적의 고체 윤활제도 상이하며, 윤활유가 공급되어 고온에 노출되는 환경인 자동차 등의 내연기관의 타이밍 시스템으로 이용되는 체인 전동 시스템에서는, 고체 윤활제는, PTFE, 이황화몰리브덴, 그래파이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드 및 고무 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 실시 형태는, 자동차 등의 내연기관의 타이밍 시스템으로 이용되는 체인 전동 시스템을 상정한 것이지만, 이것으로 한정되지 않고 다양한 기기류에 적용 가능하다.

또한, 체인 전동 시스템으로 했지만, 재질이나 접접 상태가 비슷하면, 벨트, 로프 등의 유사한 전동 시스템에 적용하는 것도 가능하며, 다양한 산업 분야에서 이용 가능하다.

100 … 체인 전동 시스템
101 … 구동 스프로킷
102 … 종동 스프로킷
103 … 텐셔너
110 … 고정 가이드
111 … 안내 슈(고정 가이드의)
112 … 베이스 부재
113 … 체인 주행면
114 … 윤활 영역
115 … 취부부
116 … 코팅층
120 … 요동 레버 가이드
121 … 안내 슈(요동 가이드의)
122 … 요동축부
130 … 체인
131 … 체인 플레이트
132 … 접접단면
　P … 고체 윤활제

Claims

체인이 걸려 돌려지는(掛回) 복수의 스프로킷과, 상기 체인을 안내하는 하나 이상의 가이드를 구비하고,
상기 가이드가, 체인 주행면을 가진 안내 슈를 일체(一體) 또는 별체(別體)로 구비한 체인 전동 시스템에 있어서,
상기 체인 주행면의 일부가, 고체 윤활제를 보지한 윤활 영역을 가지는 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 윤활 영역이, 둘 이상 설치된 상기 가이드의 안내 슈 내의 하나에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 윤활 영역이, 하나의 상기 안내 슈의 체인 주행 방향의 일부분에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 윤활 영역이, 모재(母材, matrix) 중에 고체 윤활제를 첨가물로서 혼합한 폴리아미드 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 윤활 영역이, 상기 안내 슈의 체인 주행면에 코팅재를 적용한 것이고,
상기 코팅재가, 모재 중에 고체 윤활제를 첨가물로서 혼합한 폴리아미드 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제4항에 있어서,
상기 모재는, 상기 첨가물 보다 탄성률이 크고, 상기 첨가물 보다 융점이 낮고, 상기 첨가물 보다 마찰계수가 크고, 상기 첨가물 보다 내충격 강도가 작고, 또한 상기 첨가물 보다 성형 수축률이 큰 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 고체 윤활제가, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide), 그래파이트(graphite), 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드이미드(polyamide-imide) 및 고무 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 체인 전동 시스템.