KR20190051782A

KR20190051782A - 스프로켓 및 전동 기구

Info

Publication number: KR20190051782A
Application number: KR1020180115804A
Authority: KR
Inventors: 유지 쿠레마츠; 츠요시 카바이; 카즈유키 에비누마
Original assignee: 가부시기가이샤쯔바기모도체인
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2019-05-15
Also published as: US11009114B2; DE102018218203B4; CN109751400B; US20190136956A1; DE102018218203A1; JP6955157B2; CN109751400A; JP2019086058A

Abstract

[과제] 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하고, 소음이나 진동을 억제하면서, 주기에 대응하는 차수음의 발생을 억제하여, 공진에 의한 장력 변동의 증대나, 소음이나 진동의 증가를 방지하는 스프로켓을 제공하는 것이다. [해결 수단] 체인과 서로 맞물리는 복수의 각 치가 정측 및 부측에 위상이 변동하는 파형의 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되고, 위상 변동 패턴이, 파장이 다른 부분을 가지도록 설정되어 있는 것이다.

Description

스프로켓 및 전동 기구{SPROCKET AND TRANSMISSION MECHANISM}

본 발명은, 체인과 치합(engage)하는 복수의 치(齒)가 형성된 스프로켓(sprocket) 및 전동 기구에 관한 것이다.

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

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

회전에 수반하여 주기적으로 부하 토크가 변동하는 전동 기구의 경우, 부하 토크의 주기 변동에 동기시켜 장력 변동을 경감하도록, 복수의 치를 각 치가 등간격으로 체인과 서로 맞물리는 위상을 제로(0)라 했을 경우, 정(正)측 및 부(負)측에 교대로 위상이 변동하는 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치함으로써, 부하 토크 변동(load torque fluctuation)에 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 주기적이기 때문에, 그 주기에 대응하는 차수음(次數音, order sound)의 발생은 불가피했다.

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

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하는 것으로, 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제하면서, 부하 토크 변동의 주기에 대응하는 차수음의 발생을 억제하고, 부하 토크 변동의 위상 변이, 공진 등에 의한 장력 변동의 증대, 소음이나 진동의 증가를 방지하는 스프로켓을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 스프로켓은, 체인과 치합하는 복수의 치가 형성된 스프로켓이며, 상기 복수의 치는, 각 치가 등간격으로 체인과 치합하는 위상을 제로라 했을 경우, 정측 및 부측에 위상이 변동하는 파형의 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되고, 상기 위상 변동 패턴이, 파장이 다른 부분을 가지도록 설정되어 있는 것으로, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 청구항 1에 따른 스프로켓에 의하면, 복수의 치는, 각 치가 등간격으로 체인과 치합하는 위상을 제로라 했을 경우, 정측 및 부측에 위상이 변동하는 파형의 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되어 있으므로, 주기적인 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제할 수 있다.

또, 위상 변동 패턴이, 파장이 다른 부분을 가지도록 설정되어 있으므로, 부하 토크의 변동 주기와 복수의 위상 변동의 주기가 변이되는 부분이 생기기 때문에, 부하 토크의 변동 주기에 대응하는 차수음의 발생이 억제됨과 동시에, 공진이 억제되어, 부하 토크 변동(load torque fluctuation)의 위상 변이(phase shift), 공진 등에 의한, 장력 변동의 증대나, 소음이나 진동의 증가를 방지할 수 있다.

본 청구항 2 기재의 구성에 의하면, 위상 변동 패턴의 파장이, 둘레 방향(周方向)으로 대(大)에서 소(小) 또는 소에서 대로 연속하여 변화하도록 설정되어 있으므로, 부하 토크의 변동 주기와 위상 변동 패턴의 주기의 위상이 변이되는 타이밍을 원활히 변화시키는 것이 가능하고, 또한 차수음의 발생을 억제할 수 있다.

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

본 청구항 4 기재의 구성에 의하면, 위상 변동 패턴의 파장이, 주된 토크 변동의 파장의 반 또는 2배의 파장의 것을 포함하도록 설정되어 있으므로, 주된 토크 변동의 주기에 대한 복수의 차수음을 더 효과적으로 경감하는 것이 가능해진다.

본 청구항 5 기재의 구성에 의하면, 위상 변동 패턴은, 스프로켓의 1둘레에서 복수의 주기를 갖고, 복수의 치는, 위상 변동 패턴의 최대의 파장을 갖는 주기를 구성하는 치수(齒數)가, 체인의 감긴 치수보다 작아지도록 둘레 방향(周方向)으로 나란하게 배치되어 있으므로, 체인의 감긴 부분에 반드시 위상 변동의 큰 부분과 작은 부분을 존재시키는 것이 가능하고, 체인의 장력 변동을 저감하는 것이 가능해진다.

본 청구항 6 기재의 구성에 의하면, 복수의 치는, 위상 변동 패턴의 최대의 파장을 갖는 각도 범위가, 최소의 파장을 갖는 각도 범위의 2배 이상의 것을 포함하고, 연속적으로 파장이 변화하도록 둘레 방향으로 나란하게 배치되어 있으므로, 더 체인의 장력 변동을 저감 하는 것이 가능해진다.

본 청구항 7 기재의 구성에 의하면, 위상 변동 패턴은, 최대로 변동하는 위상의 크기(파고)가 다른 것을 포함함으로써, 위상의 변이량을 변화시키는 것이 가능하여, 더 차수음의 발생이 억제할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 실시예 1, 실시예 2에 따른 스프로켓의 위상 변동 패턴 및 장력 변화의 그래프.
[도 2] 본 발명의 실시예 3에 따른 스프로켓의 위상 변동 패턴의 그래프.

본 발명의 스프로켓은, 체인과 서로 맞물리는 복수의 치가 형성된 스프로켓이며, 상기 복수의 치는, 각 치가 등간격으로 체인과 서로 맞물리는 위상을 제로라 했을 경우, 정(正)측 및 부(負)측에 위상이 변동하는 파형의 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되고, 상기 위상 변동 패턴이, 파장이 다른 부분을 가지도록 설정되어, 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하고, 소음이나 진동을 억제하면서, 주기에 대응하는 차수음의 발생을 억제하여, 부하 토크 변동의 위상 변이, 공진 등에 의한, 장력 변동의 증대, 소음이나 진동의 증가를 방지하는 것이면, 그 구체적인 구성은 어떠한 것이어도 좋다.

스프로켓에 걸어 돌려지는 체인은, 사일런트 체인, 롤러 체인, 브시 체인 등 어떠한 것이어도 좋고, 또, 스프로켓의 치(齒)와 서로 맞물리는 구조의 것이면, 타이밍 벨트 등의 가요성 전동 부재여도 좋다.

또, 위상 변동 패턴을 형성하는 구체적인 구성으로서, 각 치의 피치를 변화시키는 것이 매우 적합하지만, 치의 치합면의 형상, 반경 방향의 치와 체인과의 치합 위치 등을 변화시켜 위상 변동 패턴을 형성해도 좋다.

또, 위상 변동 패턴의 파형은, 스프로켓 전 둘레에서 1회의 주기를 갖는 것이라도 좋고, 복수의 주기를 갖는 것이어도 좋다.

또한, 본 발명에서의 「주기」라는 용어는, 위상 변동 패턴의 파형 중에서 정측(산(山)) 및 부측(곡(谷))으로 1회씩 변동하는 1 세트를 1개의 「주기」라 하며, 1개의 「주기」 중에서 파장이 변화하는 것도 포함하는 개념으로서 사용하고 있다.

본 발명의 스프로켓에서, 치수(齒數)가 40이고, 직렬 4 기통 4 사이클 DOHC 엔진의 캠축에 사용되는 예를 설명한다.

직렬 4 기통 4 사이클 DOHC 엔진의 캠축은, 도 1에 나타내듯이, 1회전에 2회의 부하 토크 변동이 있다.

또, 가변 밸브 타이밍 기구를 구비하고 있는 경우, 도 1에 나타내듯이, 부하 토크 변동의 위상이 변화한다.

우선, 전술의 공지의 특허문헌 1 기재의 종래 예의 스프로켓에서는, 도 1의 종래예로 나타내듯이, 부하 토크 변동을 무시하도록 동기된 2회의 주기를 갖는 위상 변동 패턴을 가지고 있다.

이 상태에서, 이상 상태에서는 도에 나타내듯이 체인 장력은 균일하게 되지만, 실제는 온도 변화나 체인 신장 등의 다른 요인에 의해서 균일은 아니며, 2회의 주기적인 체인 장력의 변동이 생긴다.

또, 부하 토크 변동의 위상이 변이되었을 경우에도, 도에 나타내듯이, 2회의 주기적인 체인 장력의 변동이 생긴다.

이것에 대해, 본 발명의 실시예 1의 스프로켓에서는, 도 1의 실시예 1로 나타내듯이, 부하 토크 변동의 배의 4회의 주기의 파형을 갖는 위상 변동 패턴을 갖고, 파장이 둘레 방향으로 각 주기, 및 각각의 주기 중에서, 대에서 소로 연속하여 변화하도록 설정되어 있다.

이 결과, 체인 장력은 변동하지만, 부하 토크 변동보다 파장이 작고, 또한, 랜덤인 변동이 되어, 부하 토크 변동의 위상이 변이되었을 경우에도, 부하 토크 변동보다 파장이 작고, 또한, 랜덤인 변동이 유지된다.

이것으로, 부하 토크 변동에 대응하는 장력 변동의 영향을 경감하여, 소음이나 진동을 억제하면서, 주기에 대응하는 차수음의 발생을 억제하고, 부하 토크 변동의 위상 변이, 공진 등에 의한, 장력 변동의 증대, 소음이나 진동의 증가를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예 2의 스프로켓에서는, 3회의 주기의 파형을 갖는 위상 변동 패턴을 갖고, 위상 변동 패턴의 파장이, 둘레 방향으로 각 주기, 및 각각의 주기 중에서, 대에서 소로 연속하여 변화하도록 설정되어 있음과 동시에, 최대의 파장이 부하 토크 변동의 파장과 동일하고, 최소의 파장의 2배가 되도록 설정되어 있다.

이 결과, 체인 장력의 변동은, 부하 토크 변동보다 더 파장이 작아지고, 특히 부하 토크 변동의 위상이 변이되었을 경우의 파장이 작아진다.

본 발명의 실시예 3의 스프로켓은, 치수가 21이고, 도 2에 나타내듯이, 위상 변동 패턴이 5개의 주기를 갖고, 위상 변동 패턴의 파장이, 둘레 방향으로 제1 주기부터 제5 주기까지 대에서 소로 연속하여 변화하도록 설정되어 있다.

또, 정 방향의 최대로 변동하는 위상(파고)은 제1 주기부터 제3 주기까지가 0.3°이고, 제4 주기, 제5 주기는 그보다 작고, 부(負) 방향의 최대로 변동하는 위상은 제2 주기가 0.3°이고, 제1 주기, 제3 주기 내지 제5 주기는 그보다 작아지도록 설정되어 있다.

이상 설명한 각 실시 형태는, 본 발명에 따른 스프로켓의 위상 변동 패턴의 구체적인 예이지만, 본 발명에 따른 스프로켓이 이것으로 한정되는 것은 아니고 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

체인과 치합하는 복수의 치가 형성된 스프로켓이며,
상기 복수의 치는, 각 치가 등간격으로 체인과 치합하는 위상을 제로라 했을 경우, 정측 및 부측에 위상이 변동하는 파형의 위상 변동 패턴을 형성하도록 배치되고,
상기 위상 변동 패턴이, 파장이 다른 부분을 가지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 위상 변동 패턴의 파장이, 둘레 방향으로 대에서 소 또는 소에서 대로 연속하여 변화하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 위상 변동 패턴이, 주된 토크 변동의 파장과 같은 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제3항에 있어서,
상기 위상 변동 패턴의 파장이, 주된 토크 변동의 파장의 반 또는 2배의 파장의 것을 포함하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 위상 변동 패턴은, 스프로켓의 1둘레에서 복수의 주기를 갖고,
상기 복수의 치는, 위상 변동 패턴의 최대의 파장을 갖는 주기를 구성하는 치수가, 체인의 감긴 치수보다 작아지도록 둘레 방향으로 나란하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 복수의 치는, 위상 변동 패턴의 최대의 파장을 갖는 각도 범위가, 최소의 파장을 갖는 각도 범위의 2배 이상의 것을 포함하고, 연속적으로 파장이 변화하도록 둘레 방향으로 나란하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항에 있어서,
상기 위상 변동 패턴은, 최대로 변동하는 위상의 크기(파고)가 다른 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스프로켓.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 기재의 스프로켓과, 상기 스프로켓이 취부되는 샤프트와, 상기 스프로켓에 걸어 돌려지는 체인을 갖는 전동 기구.