KR20070012312A - 동력전달 체인 및 그것을 사용한 동력전달 장치 - Google Patents

Abstract

발생음을 효과적으로 저감할 수 있는 동력전달 체인 및 이것을 사용한 동력전달 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 상기 관통구멍에 끼워지며 복수의 링크를 상호 연결하는 복수의 핀을 구비한 동력전달 체인에 있어서, 복수의 핀은 길이방향 길이가 실질적으로 모두 동일하며, 또한 핀 길이방향으로 작용하는 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 핀을 포함한다. 또한, 핀과 스트립과의 접촉위치의 궤적이 원의 인벌류트(involute)로 되며 또한 상기 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 핀 및 스트립의 세트가 형성되어 있다.

동력전달 체인, 동력전달 장치, 핀, 스트립, 링크

Description

동력전달 체인 및 그것을 사용한 동력전달 장치{POWER TRANSMISSION CHAIN AND POWER TRANSMISSION DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 차량의 체인식 무단 변속기 등에 사용되는 동력전달 체인 및 그것을 사용한 동력전달 장치에 관한 것이다.

자동차의 무단 변속기(CVT:Continuously Variable Transmission)로서는, 예를 들면, 엔진측에 형성된 드라이브 풀리와, 구동륜측에 형성된 드리븐 풀리와, 이들 양 풀리 사이에 걸쳐진 무단(無端) 띠형상의 체인을 구비한 것이 있다. 이 동력전달 체인으로서는, 복수의 링크와, 이들을 상호 연결하는 복수의 핀을 구비한 것이 있다. 이와 같은 이른바 체인식 무단 변속기에서는, 각 풀리의 내측에 거의 대향해서 형성된 2개의 원뿔면으로 이루어지는 시브면(sheave surface)과 체인의 핀 단면 사이에 작용하는 접촉마찰력에 의해 트랙션을 발생시켜서 동력을 전달한다. 또한, 체인 길이방향의 소정 간격을 두고 핀과는 다른 부재로서 체인마찰전달부재를 형성하고, 이 체인마찰전달부재의 양 단면과 시브면 사이에 작용하는 접촉마찰력에 의해 트랙션을 발생시켜서 동력을 전달하는 경우도 있다. 그리고, 드라이브 풀리 및 드리븐 풀리의 각각에 있어서 거의 대향하는 원뿔면의 시브면간 거리(홈 폭)를 연속적으로 변화시켜서, 각 풀리의 유효 직경을 연속적으로 변화시킨다. 그 결과, 변속비가 연속적으로(무단계로) 변화하여, 종래의 기어식과는 다른 스무스한 움직임으로 무단 변속을 행할 수 있다.

이와 같은 체인식 무단 변속기에서는, 걸쳐진 체인의 핀 등이 각 풀리의 시브면에 진입할 때나 시브면을 이탈할 때에, 불쾌한 음이 발생한다. 특히, 핀이 시브면에 진입할 때, 핀이 시브면에 충돌해서 음이 발생한다. 핀은 체인의 띠 길이방향으로 소정의 피치로 복수 형성되어 있기 때문에, 이들 복수의 핀이 순차 연속해서 시브면에 충돌하여 음을 발생시킨다.

통상의 체인에서는, 복수의 핀의 길이는 서로 동일하므로, 모든 핀이 동일하게 시브면에 충돌하게 된다. 그러면, 각 핀의 충돌에 의해 발생하는 음의 주파수가 거의 동등해지므로, 당해 주파수에서 발생음이 커져, 음압레벨이 높아져 버린다. 그래서, 일본국 특허공개 소63-53337호 공보에는, 길이가 다른 복수의 핀을 사용함으로써, 발생하는 음의 주파수를 분산시키거나, 혹은 공명을 억제함으로써, 음압레벨을 낮추는 발명이 제안되어 있다.

또한, 일본국 특허공개 평8-312725호 공보에는, 무단 변속기용의 동력전달 체인으로서, 체인 길이방향으로 늘어서는 제1 및 제2의 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 하나의 링크의 제1관통구멍과 다른 링크의 제2관통구멍을 관통함으로써 체인 폭방향으로 늘어서는 링크끼리를 체인 길이방향으로 굴곡 가능하게 연결하고 있는 복수의 핀 및 복수의 인터피스(interpiece)를 구비하고, 하나의 링크의 제1관통구멍에 고정되며 또한 다른 링크의 제2관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어진 핀과 하나의 링크의 제1관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어지며 또한 다른 링크의 제2 관통구멍에 고정된 인터피스가 상대적으로 구름접촉 이동함으로써 상기 굴곡이 가능하게 되어 있음과 아울러, 핀 측면의 단면형상이 인터피스와의 접촉부분에 있어서 원의 인벌류트(involute)로 되어 있는 것이 제안되어 있다.

그러나, 일본국 특허공개 소63-53337호 공보에 기재된 상기 발명에서는, 짧은 핀과 비교해서 긴 핀이 집중적으로 마모해 버린다고 하는 결점이 있다. 이 경우, 긴 핀이 집중적으로 마모해서 짧아짐으로써 장단(長短) 차가 없어져 가므로, 사용과 함께 발생음 저감효과가 감소해 가게 되어, 충분한 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 긴 핀에는 짧은 핀보다도 큰 힘이 작용하게 되므로, 긴 핀에 부담이 집중해서 체인의 내구성이 악화한다. 또한, 체인의 조립공정에 있어서, 길이가 다른 핀을 관리하거나, 이들을 구별해서 조립하지 않으면 안 되어, 조립의 수고가 증가해서 고비용이 된다.

또한, 일본국 특허공개 평8-312725호 공보에 기재된 동력전달 체인에서는, 체인이 연속체가 아니라 복수의 링크를 연결한 구조이기 때문에 발생하는 다각형 진동을 억제함으로써 운전시의 발생음이 억제되고 있다. 그러나, 예를 들면 이 동력전달 체인을 사용한 무단 변속기가 승용차에 탑재되는 경우 등에 있어서, 운전시의 정숙성을 가능한 한 높이기 위해서는, 동력전달 체인의 발생음을 더욱 저감할 것이 요구된다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 발생음을 효과적으로 저감할 수 있는 동력전달 체인을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 상세하게는, 핀의 길이를 실질적으로 동일하게 한 채, 발생음을 효과적으로 저감할 수 있는 동력전달 체인을 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다. 또한, 다각형 진동에 의한 발생음을 더욱 저감하고, 운전시의 발생음을 효과적으로 억제할 수 있는 동력전달 체인 및 이것을 사용한 동력전달 장치를 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.

이러한 목적, 특히 상술한 제1의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서의 제1발명의 동력전달 체인은 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 상기 관통구멍에 끼워지며 상기 복수의 링크를 상호 연결하는 복수의 핀을 구비하고, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 상기 핀의 양 단면과 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면이 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서, 상기 복수의 핀은 그 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하고, 또한, 핀 길이방향으로 작용하는 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인으로 하고 있다. 이렇게 하면, 강성이 다른 복수의 핀에 의해, 핀의 길이를 실질적으로 동일하게 한 채 발생음의 음압레벨이 작아지는데, 그 원리에 대해서는 후술한다.

한편, 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하다는 것은, 복수의 핀의 길이방향 길이가 통상의 방법에 의해 동일 길이로 제작하고자 했을 때에 발생하는 오차의 범위 내에 있는 것을 의미한다.

또한, 다른 관점에서 본 제1발명의 동력전달 체인에서는, 복수의 링크와, 이들을 상호 연결하는 복수의 핀을 구비하고, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 상기 핀의 양 단면과 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면이 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서, 상기 복수의 핀은 그 핀 길이방향 길이가 실질적으로 완전히 동일하며, 또한, 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상 또는 단면적이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인으로 하고 있다. 이렇게 하면, 상술한 발명과 마찬가지로, 강성이 다른 복수의 핀에 의해, 핀의 길이를 실질적으로 동일하게 한 채 발생음의 음압이 작아지는데, 그 원리에 대해서는 후술한다.

한편, 여기에서의 "단면형상 또는 단면적이 다르다"의 의미인데, 대비하는 핀 상호간에 있어서, 핀 길이방향 위치가 동일한 각 단면의 각각에 있어서 양 핀의 단면형상 또는 단면적을 비교하고, 그 중 가령 하나의 단면이라도 단면형상 또는 단면적이 다르면, "단면형상 또는 단면적이 다르다"에 해당하는 것으로 한다.

상술한 제1발명에 있어서, 상기 복수의 핀의 각각은, 단일의 핀 내에 있어서의 핀 길이방향 각 위치에서의 상기 단면형상 및 상기 단면적이 당해 핀의 전(全) 길이에 걸쳐서 거의 동일하게 되어 있음과 아울러, 복수의 핀 상호간에 있어서 상기 단면적이 다른 복수종의 핀을 포함하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 단면형상이나 단면적을 핀 길이방향 각 위치에서 다르게 하는 경우와 비교해서 핀형상이 단순하고, 핀의 제작이 용이하다.

또한, 핀의 단면적이 다른 상술한 발명에 있어서, 상기 복수의 핀은 상기 단면에 있어서 체인 길이방향 폭이 다른 복수종의 핀을 포함하며, 또한, 상기 복수의 링크는 그 피치가 다른 복수종의 링크를 포함함과 아울러, 상기 피치가 긴 링크일수록 상기 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워져 있는 구성으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 핀의 체인 길이방향 폭에 대응한 길이의 링크로 할 수 있고, 복수종의 핀을 가지며 피치가 다른 체인의 설계가 용이해진다.

여기에서 피치란, 단일의 링크 내에 끼워지는 핀 상호간의 체인 길이방향에 있어서의 간격을 말한다. 한편, 이 피치는 핀과 스트립과의 접점에 있어서의 핀 상호간의 간격이며, 이러한 피치는 체인을 굴곡하고 있지 않은 상태(똑바른 상태)로 해서 측정한다.

상술한 제1발명에서, 상기 단면적이 다른 상기 복수종의 핀에 있어서, 상기 단면적이 최대인 핀의 당해 단면적은 상기 단면적이 최소인 핀의 당해 단면적의 1.1배 이상 2배 이하인 것이 바람직하다. 1.1배 이하에서는, 단면적에 차이를 만든 효과가 충분히 이루어지지 않는 경향이 되고, 2배 이상에서는, 핀과 핀 사이의 체인 길이방향의 간격(피치)이 커져서 발생음이 커지는 경향이 되지만, 본 형태에서는 그와 같은 일이 없다.

상기 목적, 특히 상술한 제2의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서의 제2발명의 동력전달 체인은 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 체인 길이방향의 소정 간격을 두고 형성된 복수의 체인마찰전달부재의 단면이 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면과 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서, 체인 길이방향으로 늘어서는 제1 및 제2의 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 하나의 링크의 제1관통구멍과 다른 링크의 제2관통구멍을 관통함으로써 체인 폭방향으로 늘어서는 링크끼리를 체인 길이방향으로 굴곡 가능하게 연결하고 있는 복수의 제1핀 및 복수의 제2핀을 구비하고, 하나의 링크의 제1관통구멍에 고정되며 또한 다른 링크의 제2관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어진 상기 제1핀과 하나의 링크의 제1관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어지며 또한 다른 링크의 제2관통구멍에 고정된 상기 제2핀이 상대적으로 구름접촉 이동함으로써 상기 굴곡이 가능하게 되어 있음과 아울러, 이들 제1핀과 제2핀과의 접촉위치의 궤적이 원의 인벌류트로 되고 또한 상기 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 제1핀 및 제2핀의 세트가 형성되어 있으며, 상기 복수의 체인마찰전달부재는 체인 폭방향의 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 체인마찰전달부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 하면, 제1핀과 제2핀과의 접촉위치의 궤적이 원의 인벌류트로 됨으로써, 다각형 진동이 억제된다. 그리고, 상기 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 제1핀 및 제2핀의 세트가 형성되어 있기 때문에, 다각형 진동의 공진이 억제되고, 인벌류트에 의한 발생음 억제효과가 보다 높아진다. 또한 강성이 다른 복수종의 체인마찰전달부재로 한 것에 의해, 체인마찰전달부재가 풀리의 시브면에 닿을 때에 발생하는 음의 주파수가 분산되어, 상기 발생음의 음압레벨의 피크값이 작아진다.

상기 제2발명의 체인마찰전달부재는 그 길이방향 길이가 실질적으로 완전히 동일한 구성으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 특정의 체인마찰전달부재의 단면이 치우쳐서 마모하는 것이 최소한으로 억제되어, 비교적 장기간에 걸쳐 성능을 유지할 수 있는 동력전달 체인으로 할 수 있다.

한편, 길이방향 길이가 실질적으로 동일하다는 것은, 복수의 체인마찰전달부재의 길이방향 길이가, 통상의 방법에 의해 동일 길이로 제작하고자 했을 때에 발생하는 오차의 범위 내에 있는 것을 의미한다.

상술한 제2발명에 있어서, 상기 복수의 체인마찰전달부재는 체인 폭방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상 또는 단면적이 다른 복수종의 체인마찰전달부재를 포함하는 구성으로 해도 좋다.

이렇게 하면, 체인마찰전달부재 상호간의 상기 강성을 다르게 하는 것이 용이하게 가능해진다.

한편, 여기에서의 "단면형상 또는 단면적이 다르다"의 의미인데, 대비하는 체인마찰전달부재 상호간에 있어서, 그 체인 폭방향 위치가 동일한 각 단면의 각각에 있어서 양 체인마찰전달부재의 단면형상 또는 단면적을 비교하고, 그 중 가령 하나의 단면이라도 단면형상 또는 단면적이 다르면, "단면형상 또는 단면적이 다르다"에 해당하는 것으로 한다.

제2발명에 있어서, 상기 제1핀 또는 상기 제2핀은 상기 체인마찰전달부재를 겸한 전달 핀인 구성으로 해도 좋다. 이렇게 하면, 핀과는 따로 체인마찰전달부재를 별도로 형성할 필요가 없어져서, 동력전달 체인의 부품수가 감소하여 조립공정이 간략화된다.

제2발명에 있어서, 복수의 상기 전달 핀은 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서 체인 길이방향 폭이 다른 복수종의 전달 핀을 포함하고, 또한, 상기 복수의 링크는 그 피치가 다른 복수종의 링크를 포함하는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 상기 피치가 긴 링크일수록 상기 체인 길이방향으로 폭이 넓은 상기 전달 핀을 끼운 구성으로 할 수 있기 때문에, 전달 핀의 체인 길이방향 폭에 대응한 길이의 링크로 할 수 있다. 따라서, 복수종의 전달 핀을 가지며 피치가 다른 동력전달 체인의 설계가 용이해진다.

또한, 링크의 피치가 다르기 때문에, 마찰전달부재로서의 전달 핀의 체인 길이방향 피치를 용이하게 다르게 할 수 있다. 전달 핀의 체인 길이방향 피치가 다른 경우, 전달 핀과 풀리와의 접촉 피치도 다르기 때문에, 전달 핀과 풀리와의 접촉에 의해 발생하는 음의 주기가 분산되어, 발생하는 음압레벨의 피크가 작아진다. 또한, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 전달 핀을 끼우는 구성으로 한 경우에는, 전달 핀의 피치를 다르게 하면서 전달 핀의 체인 폭방향의 힘에 대한 강성을 다르게 하는 것이 용이해지며, 발생음 저감효과가 더욱 높아진다.

여기에서 피치란, 단일의 링크 내에 끼워지는 핀 상호간의 체인 길이방향에 있어서의 간격을 말한다. 한편, 이 피치는 제1핀과 제2핀과의 접점에 있어서의 핀 상호간의 간격이며, 단일의 링크 내에 형성된 제1관통구멍과 제2관통구멍과의 거리에 의해 조정된다. 또한, 이 피치는 체인을 굴곡하고 있지 않은 상태(똑바른 상태)로 해서 측정한다.

동력전달 장치에 따른 본 발명은 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리와, 이들 제1 및 제2의 풀리 사이에 걸쳐지는 동력전달 체인을 구비한 동력전달 장치로서, 상기 동력전달 체인이 상술한 제1 또는 제2발명 중 어느 하나에 기재된 것임을 특징으로 한다.

이렇게 하면, 상술한 각 동력전달 체인을 사용하였으므로, 동작시에 있어서의 발생음이 작은 등 상기 각 체인의 작용효과를 구비한 동력전달 장치로 할 수 있다.

한편, 상술한 제2발명에 있어서, 제1핀 및 제2핀 중 어느 한쪽이 전달 핀인 경우에는, 이들 제1핀 및 제2핀 중 전달 핀 쪽이 일반적으로 "핀"이라 칭해지고, 전달 핀이 아닌 쪽은 일반적으로 "스트립" 또는 "인터피스"라 칭해진다. 그래서, 이하에 있어서는, 제1핀 또는 제2핀 중 전달 핀 쪽을 간단히 "핀"이라고 말하고, 전달 핀이 아닌 쪽을 "스트립"이라고 말하는 것으로 한다.

이상에 기재한 바와 같이, 본 발명에 따른 동력전달 체인 및 동력전달 장치는 발생음을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 특히 제1발명에서는, 핀의 강성이나 단면적 등을 다르게 함으로써, 핀의 길이를 실질적으로 동일하게 한 채 발생음을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 제2발명에 따르면, 서로의 접촉위치의 궤적인 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 제1 및 제2핀의 세트를 형성하고, 또한 체인마찰전달부재의 강성을 다르게 하였으므로, 다각형 진동이 저감되며, 또한 발생음의 음압레벨의 피크값이 억제된다.

도 1은 제1발명 및 제2발명의 한 실시형태에 따른 체인식 무단 변속기용의 체인의 요부 구성을 모식적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 체인의 측면도이다.

도 3은 제1발명의 비교예 1에 따른 체인을 사용한 동력전달 장치에 있어서의, 발생음의 각 주파수에 있어서의 음압레벨을 표시한 그래프이다.

도 4는 제1발명의 실시예 1에 따른 체인을 사용한 동력전달 장치에 있어서의, 발생음의 각 주파수에 있어서의 음압레벨을 표시한 그래프이다.

도 5는 도 1의 체인에서 사용되고 있는 링크의 측면도이다.

도 6은 도 1의 체인에 있어서, 링크에 핀과 스트립이 삽입된 상태의 측면도이다.

도 7은 도 1의 체인에 있어서, 핀과 스트립과의 구름접촉 이동의 태양(態樣)을 나타내는 도면이다.

도 8은 종래의 일반적인 동력전달 체인이 풀리에 감겨질 때의 핀의 궤적을 나타내는 도면이다.

도 9는 종래의 일반적인 동력전달 체인에 있어서의 피치와 진폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 10은 종래의 일반적인 동력전달 체인에 있어서의 피치와 진입각과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 인벌류트의 기초원 반경과 진폭과의 일반적 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 인벌류트의 기초원 반경과 진입각과의 일반적 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13은 제2발명에 있어서, 실시예 및 비교예의 동력전달 장치에 있어서의 발생음을 비교한 그래프이다.

도 14는 바람직한 인벌류트 형상에 대해서 설명하기 위한 도면이다.

도 15는 본 발명의 한 실시형태에 따른 체인을 사용한 체인식 무단 변속기의 개략구성을 나타내는 사시도이다.

도 16은 도 15의 무단 변속기에 있어서의 풀리부분의 단면도이다.

도 17은 제1의 관통구멍과 제2의 관통구멍이 연통(連通)한 링크의 한 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 18은 제1의 관통구멍과 제2의 관통구멍이 연통한 링크의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명에 있어서의 제1발명의 한 실시형태에 따른 체인식 무단 변속기용의 체인(이하 간단히 "체인"이라고도 말함)의 요부 구성을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 본 형태에 따른 체인(1)은 전체로서 무단(無端) 띠형상을 이루며, 복수의 금속제 링크(2)와, 이들 링크(2)를 상호 연결하기 위한 복수의 금속제 핀(3)과, 이들 핀(3)보다도 핀 길이방향 길이가 약간 짧은 복수의 스트립(5)으로 구성되어 있다. 링크(2) 및 핀(3)은 예를 들면 베어링강 등의 금속으로 이루어진다. 한편, 도 1에서는, 체인(1)의 폭방향 거의 중앙 부근의 링크의 기재를 일부 생략하고 있다.

도 1 및 도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 개개의 링크(2)는 거의 직사각형 의 판형상 부재의 모서리를 둥글게 한 것과 같은 외형을 이루고 있으며, 또한 그 링크 길이방향(체인 길이방향과 일치)에 병렬해서 2개의 관통구멍(4)(제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42))을 갖고 있다. 그리고, 하나의 관통구멍(4)에, 스트립(5)과 핀(3)이 각각 1개씩 끼워져 있다. 링크(2)는 체인 폭방향으로 복수장 중복해서 배치됨과 아울러, 체인 길이방향 위치를 순차 어긋나게 하면서 배치되어 있다. 그리고, 체인 길이방향의 위치를 다르게 하면서 체인 폭방향으로 중복 배치된 링크(2)의 관통구멍(4)에 1개의 핀(3)을 관통시킴으로써, 복수의 링크(2)를 상호 연결하여, 무단 띠형상의 체인(1)으로 되어 있다.

핀(3)의 단면(3t)은 스트립(5)의 단면보다도 체인 폭방향 외측에 위치하고 있다. 이 돌출한 핀(3)이 풀리의 시브면과 접촉하게 된다.

도 15는 본 발명의 체인을 구비한, 본 발명의 동력전달 장치의 한 실시형태로서의 체인식 무단 변속기(50)의 개략구성을 나타내는 사시도이다. 이 체인식 무단 변속기(50)는 예를 들면 자동차용의 변속기로서 사용할 수 있는 것으로, 제1의 풀리로서의 금속제 드라이브 풀리(10)와, 제2의 풀리로서의 금속제 드리븐 풀리(20)와, 그들 풀리(10, 20) 사이에 걸쳐진 무단 띠형상의 체인(1)을 구비하고 있다. 풀리(10, 20)는 예를 들면 베어링강 등의 금속으로 이루어진다. 한편, 도 15 중에 있어서, 이해를 용이하게 하기 위해서 체인의 단면을 일부 명시하고 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 핀(3) 및 스트립(5)은 단면 거의 직사각형의 봉형상 부재이지만, 그들의 단면형상, 및 관통구멍(4)의 형상은 체인(1)이 원형의 풀리에 휘감길 수 있는 굴곡(이하, 둘레방향 굴곡 등이라고 말함)이 확보되도록 고안 되어 있다. 핀(3)의 한 측면과 이것에 인접하는 스트립(5)의 한 측면은, 그 일부에 있어서 접촉하고 있으며, 그 접촉상태는 체인(1)의 둘레방향 굴곡상태에 따라 변화한다. 이러한 접촉의 태양(態樣)은 구름 슬라이딩 접촉, 즉, 구름접촉 혹은 미끄럼 접촉 또는 이들 양 접촉이 복합한 접촉이다. 이들 접촉태양 중에서도, 특히 구름접촉으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 체인(1) 동작시의 진동이나 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 핀(3)의 한 측면과 이것에 인접하는 스트립(5)의 한 측면 중의 한쪽에 체인 폭방향의 크라우닝(crowning)(볼록곡면)을 형성하며, 다른쪽은 체인 폭방향의 크라우닝을 형성하지 않고 체인 폭방향에 있어서 평탄하게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 핀(3)과 스트립(5)이 접촉하고 있으므로, 핀(3)이 풀리의 시브면에 클램프될 때, 핀(3)이 핀축 중심으로 회전하는 일이 거의 없어진다. 이 때문에, 마찰손실이 저감하여, 높은 동력전달 효율을 확보할 수 있다.

도 16은 무단 변속기(50)의, 풀리(10 또는 20)에 있어서의 단면도(풀리(10, 20)의 직경방향을 따른 단면에 있어서의 단면도)이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 체인(1)에 있어서의 핀(3)의 단면(3t)이 풀리(10)(20)의 내측에서 서로 대향하는 원뿔면 형상의 시브면(12a, 13a)(22a, 23a)과 접촉하고, 이 접촉마찰력에 의해 트랙션을 전달한다.

도 2의 체인(1)의 측면도에 나타내는 바와 같이, 핀(3)은 그 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적이 비교적 큰 굵은 핀(3f)과, 동(同) 단면적이 비교적 작은 가는 핀(3h)이라고 하는, 단면적이 다른 2종의 핀(3f, 3h)으로 구성되어 있다. 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)과의 핀 길이방향 길이는 실질적으로 동일하다. 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하다는 것은 복수의 핀의 길이방향 길이가 통상의 방법에 의해 동일 길이로 제작하고자 했을 때에 발생하는 오차의 범위 내에 있는 것을 의미하며, 예를 들면, 핀 길이방향 길이의 상위(相違)가 60㎛ 이하로 되어 있다.

굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)은 각각의 핀에 있어서, 단일의 핀 내에 있어서의 핀 길이방향 각 위치에서의 단면형상(핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상. 이하 간단히 단면형상이라고도 말함) 및 단면적(핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적. 이하 간단히 단면적이라고도 말함)은 핀 길이방향의 전 길이에 걸쳐 거의 동일하다. 다시 말하면, 각각의 핀에 있어서, 핀 길이방향의 어느 위치에 있어서도 거의 동일 단면형상이고 또한 거의 동일 단면적이다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 굵은 핀(3f)의 단면형상은 가는 핀(3h)의 단면형상을 체인 길이방향으로 확대한 것과 같은 형상으로 되어 있다. 즉, 체인(1)에 장착된 상태에 있어서, 굵은 핀(3f)의 단면형상과 가는 핀(3h)의 단면형상을 비교하면, 양자는 체인 두께방향(도 2의 상하방향) 폭은 거의 동일하지만, 굵은 핀(3f) 단면의 체인 길이방향 폭(Lf)은 가는 핀(3h) 단면의 체인 길이방향 폭(Lh)보다도 길다.

또한, 굵은 핀(3f)의 단면적과 가는 핀(3h)의 단면적을 비교하면, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.1배∼2배로 되어 있다.

링크(2)의 관통구멍(4)의 형상은 굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)의 형상에 대응 한 것으로 되어 있다. 즉, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 넓은 관통구멍(4f)은 가는 핀(3h)이 끼워지는 좁은 관통구멍(4h)보다도 크다. 한편, 체인(1)이 둘레방향으로 굴곡할 수 있도록 하기 위해서, 1개의 링크(2) 내에 있는 좌우 2개의 관통구멍(4)은 서로 형상이 다르지만, 본 명세서에 있어서 넓은 관통구멍(4f) 혹은 좁은 관통구멍(4h)이라고 말할 때에는, 이러한 형상의 상위(相違)를 고려하지 않고, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 관통구멍(4)을 모두 넓은 관통구멍(4f)으로 하고, 가는 핀(3h)이 끼워지는 관통구멍(4)을 모두 좁은 관통구멍(4h)으로 한다.

체인(1)에서는, 링크(2)도 복수종의 것이 사용되고 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 링크(2)는 넓은 관통구멍(4f)을 갖는 긴 링크(2f)와, 넓은 관통구멍(4f)을 갖지 않는 짧은 링크(2h)를 포함하고 있다. 긴 링크(2f)에서는, 2개의 관통구멍(4) 중 하나가 넓은 관통구멍(4f)이고, 나머지 하나가 좁은 관통구멍(4h)으로 되어 있다. 한편, 짧은 링크(2h)에서는, 2개의 관통구멍(4)은 모두 좁은 관통구멍(4h)이다.

그리고, 긴 링크(2f)의 피치(P1)는 짧은 링크(2h)의 피치(P2)보다도 길게 되어 있다. 또한, 이러한 피치(P1, P2)에 대응해서, 긴 링크(2f)의 체인 길이방향 길이(X)는 짧은 링크(2h)의 체인 길이방향 길이(Y)보다도 길게 되어 있다.

이상과 같이 구성된 체인(1)은 이하와 같은 작용 효과를 이룬다.

굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)의 핀 길이방향 길이는 실질적으로 동일하기 때문에, 특정의 핀(3)에 마모가 집중해 버리는 일이 없다.

그리고, 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)은 단면적이 다르므로, 체인식 무단 변속 기(50)가 작동할 때의 발생음을 저감할 수 있다. 그 원리는 다음과 같다.

도 15에 나타내는 체인식 무단 변속기(50)에 있어서, 체인(1)이 각 풀리(10, 20)의 시브면(12a, 13a, 22a, 23a)에 진입할 때에, 체인(1)의 핀(3)이 이들 시브면에 충돌해서 당해 시브면을 누른다. 이 반작용으로, 핀(3)은 그 단면(3t)부터 시브면으로부터 눌려지고, 핀(3)은 그 핀 길이방향 길이를 압축시키는 방향의 힘을 받아서 변형한다(이 변형을 이하, 압축변형 등이라고 말함). 이 힘에 의해 핀(3)은 탄성변형하고, 그 후에 본래의 형상을 회복하도록 변형하지만(이 변형을 이하, 회복변형 등이라고 말함), 이 회복변형시, 다시 시브면(12a, 13a, 22a, 23a)을 누르게 된다. 이것에 의해 풀리(10, 20)가 진동하고, 이 진동이 음을 발생시킨다. 음이 발생하는 요인은 그 외에도 있으나, 상기 원리에 의한 음이 가장 크다.

본 실시형태의 체인(1)에서는, 핀(3)의 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적이 다른 복수종의 핀(3), 즉 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)을 포함하고 있다. 이 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)에서는, 상기의 음발생 원리에 있어서 각 시브면을 누르는 힘의 크기나 시간이 다르다. 특히, 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)에서는 상기 회복변형의 형태가 달라서, 상기 회복변형시에 각 시브면에 주는 힘의 크기나 그 타이밍 등이 다르게 된다. 그러면, 풀리(10, 20)로부터 발생하는 음의 주파수가 분산되어, 발생음의 음압레벨의 피크값을 저감할 수 있고, 또한 풀리(10, 20)의 공명도 억제된다. 따라서, 체인식 무단 변속기(50)가 작동했을 때의 발생음이 작아진다.

굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)은 모두 각각의 핀 내에 있어서, 핀 길이방향의 어느 위치에 있어서도 단면형상 및 단면적은 동일하다. 즉, 단일의 핀 내에 있어서, 핀 길이방향의 어느 위치라도 단면형상 및 단면적이 동일하게 되어 있다. 따라서, 형상이 비교적 단순하므로, 그 제작이 용이하다.

전술과 같이, 체인(1)에 장착된 상태에 있어서, 굵은 핀(3f)의 단면형상과 가는 핀(3h)의 단면형상을 비교하면, 양자는 체인 두께방향(도 2의 상하방향) 길이는 거의 동일하지만, 굵은 핀(3f)의 체인 길이방향 폭(Lf)은 가는 핀(3h)의 동(同) 폭(Lh)보다도 길게 되어 있다.

그리고, 링크(2)의 피치는 이 각 핀(3f, 3h)의 단면형상에 대응한 것으로 되어 있다. 즉, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 링크(2)에는, 상기 굵은 핀(3f)에 대응해서 비교적 큰 관통구멍(4)인 넓은 관통구멍(4f)이 형성되게 되는데, 이 넓은 관통구멍(4f)에 대응하기 위해서 피치가 보다 긴 긴 링크(2f)가 사용되고 있다.

또한 본 실시형태에서는, 다른 피치 길이에 대응해서, 링크 자체의 체인 길이방향 길이도 다르게 하고 있다.

이와 같이, 피치가 다른 복수의 링크(2)를 사용하고, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워져 있으므로, 체인(1)의 설계가 용이해진다. 즉, 상기와 같이 복수종의 핀을 사용해서 발생음을 저감시키고자 하는 경우, 핀(3)의 단면의 체인 길이방향 폭만을 변경시킴으로써 복수종의 핀을 제작해 두고, 이것에 대응시켜서 개개의 링크(2)의 피치를 적절히 변경시킴으로써, 피치 및 핀(3) 단면의 체인 길이방향 폭이 다른 체인(1)을 용이하게 설계할 수 있다. 또한, 이러한 피치 및 체인 길이방향 폭의 상위(相違)에 대응시켜서, 체인 자체의 띠 길 이방향 길이를 변경시킴으로써, 예를 들면 핀 단면의 상하방향(체인 두께방향) 폭을 변경시키는 경우와 비교해서, 체인(1)의 설계가 용이해진다.

또한, 굵은 핀(3f)의 단면적과 가는 핀(3h)의 단면적을 비교하면, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.1배∼2배로 되어 있다. 이 값이 1.1배 이하인 경우, 복수종의 핀의 단면적의 상위가 작아지므로, 전술한 음 저감효과가 충분하지 않은 경향이 된다. 또한, 이 값이 2배 이상인 경우, 핀과 핀의 체인 길이방향 간격(피치)이 길어지는 경향이 되고, 음의 에너지가 커져서, 오히려 발생음을 크게 해 버릴 가능성이 있다. 또한, 단면적이 너무 작아서 강도나 강성이 부족한 핀이나, 단면적이 너무 커서 체인(1)의 설계 자유도를 저하시키는 핀이 포함되어 버린 경우도 있다. 그러나, 본 실시형태와 같이 1.1배∼2배로 함으로써 이러한 문제가 없다. 이러한 관점에서, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.5배∼2배로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 실시형태에서는, 단면적이 다른 2종류의 핀(3f, 3h)을 포함하는 것으로 하였으나, 핀의 종류는 2종류의 경우에 한정되지 않으며, 3종 이상이어도 되는 것은 말할 것도 없다. 또한, 단면적은 동일하고 단면형상만 다른 것이어도 좋다. 그러한 경우도, 상기 음발생 원리에 있어서의 압축변형시나 회복변형시 등에 풀리(10, 20)에 주는 힘이나 타이밍 등이 다르기 때문이다.

또한, 전술과 같이, 핀의 단면적 또는 단면형상은 핀 길이방향 각 위치의 단면의 각각에 있어서 비교하고, 하나의 단면이라도 다르면 되기 때문에, 예를 들면, 대비하는 핀 상호간에 있어서, 핀의 단면형상 및 단면적이 핀 길이방향 각 위치의 대부분에서 동일하지만, 한쪽의 핀만 핀 길이방향의 일부분에 잘록한 부분이나 오목부, 혹은 볼록부 등이 있어, 당해 부분에 있어서만 단면형상 또는 단면적이 다른 경우여도 좋다. 이 경우도, 상기 음발생 원리에 있어서의 압축변형시나 회복변형시 등에 풀리(10, 20)에 주는 힘이나 타이밍 등이 다르기 때문이다.

본 발명에서는, 전술과 같이, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워져 있는 것이 바람직하지만, 이것에는, 예를 들면 다음의 (가) 및 (나)의 태양이 포함된다.

(가) 핀은 체인 길이방향으로 폭이 넓은 것(이하, 굵은 핀이라고 말함)과 체인 길이방향으로 폭이 좁은 것(이하, 가는 핀이라고 말함)의 2종류가 있으며, 링크는 2개의 관통구멍 중 하나에 굵은 핀이 끼워지고 나머지 하나의 관통구멍에 가는 핀이 끼워진 링크 A와, 2개의 관통구멍의 양방 모두 가는 핀이 끼워진 링크 B의 2종류가 있는 경우, 링크 B보다도 링크 A 쪽의 피치를 길게 하는 태양.

(나) 핀은 굵은 핀과 가는 핀의 2종류이며, 링크는 2개의 관통구멍의 양방 모두 굵은 핀이 끼워진 링크 C와, 2개의 관통구멍 중 하나에 굵은 핀이 끼워지고 나머지 하나의 관통구멍에 가는 핀이 끼워진 링크 D와, 2개의 관통구멍의 양방 모두 가는 핀이 끼워진 링크 E의 합계 3종류가 있는 경우, 이들 링크의 피치가 다음의 부등식

링크 C＞링크 D＞링크 E

의 관계로 되어 있는 경우.

이들 (가) 및 (나)의 예시로부터도 알 수 있는 바와 같이, 상기 "피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 긴 핀이 끼워져 있다"는 것은, "단일의 링크에 끼워지는 핀의, 당해 삽통부분(揷通部分)에 있어서의 체인 길이방향 폭의 총합"이 큰 경우일수록, 피치가 긴 링크를 사용함으로써, 복수종의 핀을 갖는 체인의 설계를 용이하게 하는 것이다.

또한, 상기 실시형태에서는, 단면적이 다른 복수종의 핀을 사용하였으나, 핀 길이방향으로 작용하는 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것이어도 좋다. 이 경우도, 전술과 같이, 상기 음발생 원리에 있어서의 압축변형시나 회복변형시 등에 풀리(10, 20)에 주는 힘이나 타이밍 등이 다르기 때문이다. 이러한 강성을 다르게 하기 위해서는, 예를 들면, 핀의 단면적이나 단면형상을 변경시켜서 강성을 다르게 하거나, 핀의 재료를 다르게 하거나, 금속 핀의 열처리를 다르게 하는 방법 등을 적절히 채용할 수 있다.

한편, 본 발명의 동력전달 체인에 있어서, 복수종의 핀을 어떠한 순서로 배열하는지에 대해서는, 복수 종류의 핀을 불규칙적으로 배열하는 것이 바람직하다. 이러한 불규칙 배열에 의해, 발생음의 주파수를 효과적으로 분산할 수 있으며, 또한 공명을 보다 작게 할 수 있기 때문이다.

이와 같은 불규칙 배열 중 최적의 배열을 구하기 위해서는, 예를 들면, 핀의 배열 패턴을 랜덤하게 변경시킨 다수의 체인으로 실험을 행하거나, 컴퓨터로 시뮬레이션을 행해서, 발생음이 작은 최적의 배열을 결정할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 복수종의 링크를 사용하였으나, 링크를 단일종으로 해도 좋다. 링크를 단일종으로 하기 위해서는, 링크를 끼우는 부분의 핀의 단면형 상을 모든 핀에 있어서 동일하게 해 두는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 예를 들면, 모든 핀 상호간에 있어서 핀의 단면형상 및 단면적이 동일하며 또한 재질이 다른 복수종의 핀을 사용하거나, 복수의 핀 상호간에 있어서 링크 삽통부분 이외의 핀 길이방향 위치에 있어서의 단면형상을 서로 다르게 하는 등의 방법을 채용할 수 있다. 링크가 단일종인 경우, 체인의 부품 종류가 감소해서 부품관리가 용이해짐과 아울러, 체인의 조립이 간이해져서 비용절감에 기여한다.

(실시예에 의한 음압레벨 저감효과의 검증)

제1발명의 음압레벨 저감효과를 확인하기 위해서, 실시예 및 비교예에 의한 검증을 행하였다. 도 3은 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하고, 또한, 핀의 종류가 1종류이며 또 링크의 종류도 1종류인 비교예 1의 체인을 구비한 동력전달 장치에 있어서, 작동시의 발생음을 측정하고, 이 음의 각 주파수에 있어서의 음압레벨을 표시한 그래프이다. 이 비교예 1의 체인에서는, 각 핀 상호간의 간격(피치)은 체인 전 길이에 있어서 동등하게 되어 있다. 한편, 도 4는 핀의 길이방향 길이가 실질적으로 동일하지만, 핀의 체인 길이방향 폭이 다른 2종류의 핀과, 링크의 피치가 다른 2종류의 링크를 구비한 실시예 1의 체인을 장착한 경우의 그래프이다. 이 실시예 1은 등피치인 전술한 비교예 1과는 달리, 핀 상호간의 거리(피치)를 체인 내에서 다르게 하고 있다. 핀 및 링크의 사양을 제외하고, 실시예 1의 동력전달 장치와 비교예 1의 그것과의 사양은 완전히 동일하다.

한편, 실시예 1에서는, 피치(P1)가 8.8mm인 링크와, 피치(P2)가 8.2mm인 링크라고 하는 2종류의 링크를 사용하고, 또한, 체인 길이방향 폭(Lf)이 2.5mm인 굵 은 핀과, 체인 길이방향 폭(Lh)이 2.0mm(폭(Lf)의 80%)인 가는 핀이라고 하는 2종류의 핀을 사용하였다(도 2참조). 또한, 핀의 체인 두께방향 폭(La)(도 2참조)은 2종류의 핀 모두 6mm로 하였다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 1은 비교예 1보다도 음압레벨의 최대값이 약 10dB 작아졌다.

다음으로, 본 발명에 있어서의 제2발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

제2발명의 한 실시형태에 따른 체인식 무단 변속기용의 체인(이하 간단히 "체인"이라고 말함)(100)의 요부 구성의 모식적 사시도는, 상술한 제1발명의 체인(1)과 마찬가지로, 도 1에 의해 나타나며, 그 기본 구성은 체인(1)과 공통이다. 즉, 이 체인(100)은 전체로서 무단 띠형상을 이루며, 복수의 금속제 링크(2)와, 이들 링크(2)를 상호 연결하기 위한 복수의 금속제의 핀(3)과, 이들 핀(3)보다도 핀 길이방향 길이가 약간 짧은 복수의 스트립(5)으로 구성되어 있다. 링크(2) 및 핀(3)은 예를 들면 베어링강 등의 금속으로 이루어진다. 복수의 스트립(5)은 모두 동일 형상으로 되어 있다. 한편, 복수의 핀(3)은 다른 단면형상의 것을 포함하고 있으나, 그 길이방향 길이는 모든 핀(3)에서 동일하다. 핀(3)의 단면(3t)은 스트립(5)의 단면보다도 체인 폭방향 외측에 위치하고 있으며, 이 단면(3t)이 풀리의 시브면과 접촉하게 된다. 즉 이 체인(1)에서는, 핀(3)이 체인마찰전달부재를 겸한 전달 핀으로 되어 있다.

도 5는 제2발명에 있어서의 체인(100)의 링크(2)의 평면도인데, 이 링크(2) 의 형상도, 전술한 제1발명의 체인(1)과 공통이다. 이 도 5 및 도 1에 나타내는 바와 같이, 개개의 링크(2)는 거의 직사각형의 판형상 부재의 모서리를 둥글게 한 것과 같은 외형을 이루고 있으며, 또한 그 링크 길이방향(체인 길이방향과 일치)에 병렬해서 2개의 관통구멍(4)을 갖고 있다. 그리고, 1개의 관통구멍(4)에, 스트립(5)과 핀(3)이 각각 1개씩 끼워져 있다. 링크(2)는 체인 폭방향으로 복수장 중복해서 배치됨과 아울러, 체인 길이방향 위치를 순차 어긋나게 하면서 배치되어 있다. 그리고, 체인 길이방향의 위치를 다르게 하면서 체인 폭방향으로 중복 배치된 링크(2)의 관통구멍(4)에 공통의 핀(3)을 관통시킴으로써, 복수의 링크(2)를 상호 연결하여, 무단 띠형상의 체인(100)으로 되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 링크(2)가 갖는 2개의 관통구멍(4)은 체인 길이방향으로 늘어서는 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)으로 구성된다. 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)은 서로 형상이 다르며, 후술하는 바와 같이 체인(1)의 체인 길이방향으로의 굴곡(체인(1)이 원형의 풀리에 휘감길 수 있는 굴곡)이 가능하게 되어 있다. 체인(1)에 있어서는, 모든 링크(2)의 각각에 공통해서, 제1관통구멍(41)은 제2관통구멍(42)에 대하여 체인 길이방향 한쪽측에 위치한다. 바꿔 말하면, 모든 링크(2) 각각에 있어서, 제2관통구멍(42)은 제1관통구멍(41)에 대하여 체인 길이방향 다른쪽측에 위치한다.

도 6은 이들 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)에 각각 1세트의 핀(3)과 스트립(5)이 삽입된 상태를 나타내는 도면이다. 그리고, 1세트의 핀(3)과 스트립(5)은 복수의 링크(2) 중 하나의 링크(2)의 제1관통구멍(41)과 다른 링크(2)의 제2관 통구멍(42)을 관통함으로써 체인 폭방향으로 늘어서는 링크(2)끼리를 체인 길이방향으로 굴곡 가능하게 연결하고 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 어느 링크(2) 단체에 대해서 보면, 핀(3)은 제1관통구멍(41)에 압입되어서 고정되어 있으며, 또한 이 핀(3)과 접촉하는 스트립(5)은 제1관통구멍(41)에 대해서 소정 틈새를 통하여 삽입되어 제1관통구멍(41)에 이동 가능하게 끼워 넣어져 있다. 한편, 동(同) 링크(2)에 있어서의 제2관통구멍(42)에 있어서는, 스트립(5)은 제2관통구멍(42)에 압입되어서 고정되어 있으며, 또한 이 스트립(5)과 접촉하는 핀(3)은 제2관통구멍(42)에 대해서 소정 틈새를 통하여 삽입되어 제2관통구멍(42)에 이동 가능하게 끼워 넣어져 있다.

그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 서로 체인 길이방향 위치를 다르게 하면서 체인 폭방향으로 인접하는 2개의 링크(2)에 대해서 보면, 하나의 링크(2)의 제1관통구멍(41)에 고정되며 또한 다른 링크(2)의 제2관통구멍(42)에 이동 가능하게 끼워 넣어진 핀(3)과, 하나의 링크(2)의 제1관통구멍(41)에 이동 가능하게 끼워 넣어지며 또한 다른 링크(2)의 제2관통구멍(42)에 고정된 스트립(5)이 형성된 구성으로 되어 있다. 그리고, 동일한 관통구멍(4)(제1관통구멍(41) 및 제2관통구멍(42))에 삽입된 핀(3) 및 스트립(5)의 세트가 상대적으로 구름접촉 이동함으로써, 체인(1)의 체인 길이방향으로의 굴곡이 가능하게 되어 있다.

그리고, 이들 핀(93)과 스트립(5)과의 접촉위치의 궤적은 체인(1)을 측면에서 봤을 때 원의 인벌류트로 되어 있다. 도 7은 구름접촉(엄밀하게는 약간의 미끄럼 접촉을 포함하는 구름접촉. 구름 슬라이딩 접촉이라고도 말함.)하면서 이동하는 핀(3) 및 스트립(5)의 변위의 모습을 나타내는 도면으로, 제1관통구멍(41)에서는 핀(3) 및 스트립(5) 중 스트립(5)만이 제1관통구멍(41)에 대해서 이동(회전)하고, 제2관통구멍(42)에서는 핀(3) 및 스트립(5) 중 핀(3)만이 제2관통구멍(42)에 대해서 이동(회전)하는 모습이 나타나 있다. 체인(1)이 체인 길이방향으로 굴곡할 때에는 이와 같은 구름접촉 이동이 일어난다. 단, 핀(3)과 스트립(5)은 구름접촉 이동의 전 범위를 포함하여 항상 접촉하고 있으며, 이 때문에 전달손실이 최소한으로 되어 높은 동력전달 효율이 확보된다.

이러한 핀(3)과 스트립(5)과의 구름접촉 이동에 있어서의 핀(3)과 스트립(5)과의 접촉위치의 궤적을 원의 인벌류트로 하기 위해서, 핀(3)에 있어서의 스트립(5)과의 접촉면(3a)의 단면형상은 소정의 기초원 반경(R)을 갖는 인벌류트 곡선으로 되고, 한쪽 스트립(5)의 접촉면(5a)은 평면(단면형상은 직선)으로 되어 있다. 한편, 접촉면(3a) 중 핀(3)과 스트립(5)이 구름접촉하는 범위(이하, 작용측면이라고도 말함)의 단면형상을 인벌류트 곡선으로 하면 된다.

한편, 핀(3)과 스트립(5)과의 접촉위치의 궤적을 원의 인벌류트로 하기 위해서는, 본 실시형태와 같이 핀(3)의 접촉면(3a)을 인벌류트 형상으로 하고 또한 스트립(5)의 접촉면(5a)을 평탄면으로 해도 좋으며, 반대로 스트립(5)의 접촉면(5a)을 인벌류트 형상으로 하고 핀(3)의 접촉면(3a)을 평탄면으로 해도 좋다. 또한, 양 접촉면(3a, 5a) 모두 곡면으로 함으로써 상기 궤적을 원의 인벌류트로 할 수도 있으며, 이 경우에는, 접촉면(3a) 및 접촉면(5a)의 각 작용측면의 단면형상이 동일하게 되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서의 인벌류트에는, 인벌류트에 근사(近似)한 것(거의 인벌류트)도 포함된다. 인벌류트에 근사한 것이라도, 상기 다각형 진동을 어느 정도 억제할 수 있기 때문이다.

그리고, 체인(1)은 접촉면(3a)(의 작용측면)의 단면형상에 있어서의 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 핀(3)을 구비하고 있다. 그 결과, 서로의 접촉위치의 궤적인 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 핀(3) 및 스트립(5)의 세트가 형성되어 있다.

또한, 체인마찰전달부재이기도 한 복수의 핀(3)은 체인 폭방향의 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 핀(3)을 포함하고 있다. 본 실시형태에서는, 핀(3)의 단면적을 다르게 함으로써 상기 강성을 다르게 하고 있다. 즉, 모든 핀(3)은 동일한 소재로 이루어지지만, 핀(3)의 굵기를 다르게 함으로써 체인 폭방향(핀 길이방향)의 힘에 대한 강성을 다르게 하고 있다. 굴곡하고 있지 않은 부분의 체인(100)의 측면도는 전술한 체인(1)과 마찬가지로 도 2에 의해 나타나며, 동 체인(1)과 기본 구성은 공통하고 있다. 즉, 핀(3)은 그 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적이 비교적 큰 굵은 핀(3f)과, 동(同) 단면적이 비교적 작은 가는 핀(3h)이라고 하는, 단면적이 다른 2종의 핀(3f, 3h)으로 구성되어 있다. 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)과의 핀 길이방향 길이는 실질적으로 동일하다. 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하다는 것은 복수의 핀의 길이방향 길이가 통상의 방법에 의해 동일 길이로 제작하고자 했을 때에 발생하는 오차의 범위 내에 있는 것을 의미하며, 예를 들면, 핀 길이방향 길이의 상위가 60㎛ 이하로 되어 있다.

굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)은 각각의 핀에 있어서, 단일의 핀 내에 있어서의 핀 길이방향 각 위치에서의 단면형상(핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상. 이하 간단히 단면형상이라고도 말함) 및 단면적(핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적. 이하 간단히 단면적이라고도 말함)은 핀 길이방향의 전 길이에 걸쳐 거의 동일하다. 다시 말하면, 각각의 핀에 있어서, 핀 길이방향의 어느 위치에 있어서도 거의 동일 단면형상이며 또한 거의 동일 단면적이다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 굵은 핀(3f)의 단면형상은 가는 핀(3h)의 단면형상을 체인 길이방향으로 확대한 것과 같은 형상으로 되어 있다. 즉, 체인(100)에 장착된 상태에 있어서, 굵은 핀(3f)의 단면형상과 가는 핀(3h)의 단면형상을 비교하면, 양자는 체인 두께방향(도 2의 상하방향) 폭은 거의 동일하지만, 굵은 핀(3f) 단면의 체인 길이방향 폭(Lf)은 가는 핀(3h) 단면의 체인 길이방향 폭(Lh)보다도 길다.

한편, 굵은 핀(3f)의 단면적과 가는 핀(3h)의 단면적을 비교하면, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.01배∼2배가 바람직하고, 1.1배∼2배가 더욱 바람직하다.

링크(2)의 관통구멍(4)의 형상은 굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)의 형상에 대응한 것으로 되어 있다. 즉, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 넓은 관통구멍(4f)은 가는 핀(3h)이 끼워지는 좁은 관통구멍(4h)보다도 크다. 한편, 상술한 바와 같이, 체인(100)이 체인 길이방향으로 굴곡할 수 있도록 하기 위해서, 하나의 링크(2) 내에 있는 좌우 2개의 관통구멍(4)인 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)은 서로 형상이 다르지만, 본 명세서에 있어서 넓은 관통구멍(4f) 혹은 좁은 관통구멍(4h)이라고 말할 때에는, 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)과의 구별을 고려하지 않고, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 관통구멍(4)을 모두 넓은 관통구멍(4f)으로 하고, 가는 핀(3h)이 끼워지는 관통구멍(4)을 모두 가는 관통구멍(4h)으로 한다. 넓은 관통구멍(4f)은 제1관통구멍(41) 또는 제2관통구멍(42) 중 어떠한 것이어도 좋고, 마찬가지로 좁은 관통구멍(4h)은 제1관통구멍(41) 또는 제2관통구멍(42)의 어떠한 것이어도 좋다.

체인(100)에서는, 링크(2)도 복수종의 것이 사용되고 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 링크(2)는 넓은 관통구멍(4f)을 갖는 긴 링크(2f)와, 넓은 관통구멍(4f)을 갖지 않는 짧은 링크(2h)를 포함하고 있다. 긴 링크(2f)에서는, 2개의 관통구멍(4) 중 하나가 넓은 관통구멍(4f)이고, 나머지 하나가 좁은 관통구멍(4h)으로 되어 있다. 한편, 짧은 링크(2h)에서는, 2개의 관통구멍(4)은 모두 좁은 관통구멍(4h)이다.

그리고, 긴 링크(2f)의 피치(P1)는 짧은 링크(2h)의 피치(P2)보다도 길게 되어 있다. 또한, 이러한 피치(P1, P2)에 대응해서, 긴 링크(2f)의 체인 길이방향 길이(X)는 짧은 링크(2h)의 체인 길이방향 길이(Y)보다도 길게 되어 있다. 그리고, 각 링크(2f, 2h)의 피치의 상위에 따라, 이들 각 링크에 끼워진 핀(3)의 피치도 다르다.

한편, 체인(100)에 복수의 피치를 형성하는 경우, 최장의 피치는 최단의 피치의 1.1배∼1.3배 정도, 더욱이는 1.2배 정도로 하면, 피치를 복수로 한 효과가 충분해지고 또한 최장 피치가 너무 길지 않으므로 바람직하다. 또한, 링크(2)의 길이(체인 길이방향 길이)가 다른 복수종의 링크(2)를 형성하는 경우, 최장 링크의 수는 최단 링크의 수의 1/4 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 비율이 너무 높으면 긴 링크가 너무 많아져서 피치가 긴 부분이 증가하여 발생음이 증가하는 경우가 있기 때문이다. 단, 이 비율이 적으면 링크의 길이를 다르게 한 효과가 감소하기 때문에, 최장 링크의 수는 최단 링크의 수의 15% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

전술과 같이, 핀(3)은 접촉면(3a)의 단면형상에 있어서, 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 핀(3)을 갖지만, 이 인벌류트 형상과 핀(3)의 굵기는 자유롭게 조합할 수 있다. 예를 들면 인벌류트의 기초원 반경이 R1과 R2인 2종류로 하고, 또한 R1＞R2로 했을 때, 가는 핀(3h)의 단면형상에 있어서의 인벌류트의 기초원 반경을 R1으로 하고, 굵은 핀(3f)의 그것을 R2로 할 수도 있으며, 반대로 굵은 핀(3f)의 단면형상에 있어서의 인벌류트의 기초원 반경을 R1으로 하고, 가는 핀(3h)의 그것을 R2로 할 수도 있다.

도 15는 이 체인(100)을 구비한, 본 발명의 동력전달 장치의 한 실시형태로서의 체인식 무단 변속기(50)의 개략구성을 나타내는 사시도이다. 상술한 제1발명에 있어서 설명한 바와 같이, 이 체인식 무단 변속기(50)는 예를 들면 자동차용의 변속기로서 사용할 수 있는 것이며, 제1의 풀리로서의 금속제 드라이브 풀리(10)와, 제2의 풀리로서의 금속제 드리븐 풀리(20)와, 그들 풀리(10, 20) 사이에 걸쳐진 무단 띠형상의 체인(100)을 구비하고 있다. 풀리(10, 20)는 예를 들면 베어링강 등의 금속으로 이루어진다. 한편, 도 15 중에 있어서, 이해를 용이하게 하기 위해 서 체인(100)의 단면을 일부 명시하고 있다.

도 16은 무단 변속기(50)의, 풀리(10 또는 20)에 있어서의 단면도(풀리(10, 20)의 직경방향을 따른 단면에 있어서의 단면도)이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 체인(100)에 있어서의 핀(3)의 단면(3t)이 풀리(10)(20)의 내측에서 서로 대향하는 원뿔면 형상의 시브면(12a, 13a)(22a, 23a)과 접촉하고, 이 접촉마찰력에 의해 트랙션을 전달한다. 이와 같이, 핀(3)은 체인마찰전달부재를 겸한 전달 핀으로 되어 있다.

체인(100)에 있어서는, 가는 핀(3h)과 굵은 핀(3f)은 불규칙한 순서로(랜덤하게) 배치되어 있다. 또한, 짧은 링크(2h)와 긴 링크(2f)에 대해서도 불규칙한 순서로 배치되어 있기 때문에, 피치(P1)와 피치(P2)도 불규칙한 순서로(랜덤하게) 배치되어 있다. 또한, 인벌류트의 기초원 반경이 R1과 R2인 2종류로 하고, 또한 R1＞R2로 했을 때, 단면형상에 있어서의 인벌류트의 기초원 반경이 R1인 핀(3)과 마찬가지로 R2인 핀(3)이 불규칙한 순서로(랜덤하게) 배치되어 있다. 한편, "불규칙한 순서"라고 말하더라도, 체인(100)의 전 둘레에 걸쳐 완전히 불규칙할 필요는 없다.

이상과 같이 구성된 체인(100)은 이하와 같은 작용효과를 이룬다.

핀(3)과 스트립(5)과의 접촉위치의 궤적이 원의 인벌류트로 되어 있기 때문에, 다각형 진동이 적어진다.

이 점에 관해서, 우선 다각형 진동부터 설명한다. 도 8은 체인을 측면에서 봤을 때, 종래의 일반적인 체인이 풀리에 감겨질 때의 핀의 궤적의 개략을 나타내고 있다. 도 8은 체인이 도면 좌측에서 우측으로 진행하면서 도면 우측에 위치하는 풀리(도시 생략)에 감겨질 때의 핀의 궤적을 나타낸 것이며, 그 가로축은 체인이 풀리에 맞물려 들어가기 시작하는 위치인 맞물림 위치로부터의 위치(mm)를 나타내고 있다. 맞물림 위치보다도 체인 진행방향의 앞측(도면 우측)에서는, 체인이 풀리에 감겨진 상태로 되므로, 핀의 궤적은 체인(100)의 감김 반경에 대응한 원호형상이 되고 있으나, 맞물림 위치보다도 체인 진행방향 바로 앞측(도면 좌측)에서는 핀의 궤적이 물결을 치도록 상하로 진동하고 있다. 이것이 다각형 진동이다. 이와 같은 다각형 진동은 체인이 링크를 연결한 것이며, 체인 길이방향으로 굴곡시켰을 때에 완전히 원호로는 되지 않고 다각형이 되어 버리는 것에 기인한다. 다시 말하면 이 경우, 맞물림 위치에 있어서 풀리의 접선방향과 핀 진입방향이 달라, 도 8에 나타내는 진입각이 발생하여, 핀은 하강하면서 풀리와 접촉하게 된다. 풀리와 핀이 접촉하는 순간의 핀의 하강량이 초기 맞물림 위치 변화량으로서 나타나 있다. 이 핀의 하강에 의해 체인에 상하 운동이 발생하고, 이러한 상하 진동의 반복에 의해 다각형 진동이 발생한다. 상술한 접촉위치의 궤적을 원의 인벌류트로 하면, 상기 진입각(도 8참조)이 작아지고, 초기 맞물림 위치 변화량이 감소하여, 다각형 진동이 억제된다.

그리고, 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 핀(3) 및 스트립(5)의 세트가 형성되어 있기 때문에, 다각형 진동의 공진이 억제되고, 상기 다각형 진동에 의한 발생음이 저감된다.

그리고, 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)은 단면적이 다르므로, 체인식 무단 변속기(50)가 작동할 때의 발생음을 저감할 수 있다. 그 원리는 다음과 같다.

도 15에 나타내는 체인식 무단 변속기(50)에 있어서, 체인(100)이 각 풀리(10, 20)의 시브면(12a, 13a, 22a, 23a)에 진입할 때에, 체인(100)의 핀(3)이 이들 시브면에 충돌해서 당해 시브면을 누른다. 이 반작용으로, 핀(3)은 그 단면(3t)부터 시브면으로부터 눌려지고, 핀(3)은 그 핀 길이방향 길이를 압축시키는 방향의 힘을 받아서 변형한다(이 변형을 이하, 압축변형 등이라고 말함). 이 힘에 의해 핀(3)은 탄성 변형하고, 그 후에 본래의 형상을 회복하도록 변형하지만(이 변형을 이하, 회복변형 등이라고 말함), 이 회복변형시, 다시 시브면(12a, 13a, 22a, 23a)을 누르게 된다. 이와 같은 원리(이하, 음발생 원리라고도 말함)에 의해, 풀리(10, 20)가 진동하고, 이 진동이 음을 발생시킨다.

본 실시형태의 체인(100)에서는, 핀(3)의 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면적이 다른 복수종의 핀(3), 즉 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)을 포함하고 있다. 이 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)에서는, 상기의 음발생 원리에 있어서 각 시브면을 누르는 힘의 크기나 시간이 다르다. 특히, 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)에서는 상기 회복변형의 형태가 달라, 상기 회복변형시에 각 시브면에 주는 힘의 크기나 그 타이밍 등이 달라지게 된다. 그러면, 풀리(10, 20)로부터 발생하는 음의 주파수가 분산되어, 발생음의 음압레벨의 피크값을 저감할 수 있고, 또한 풀리(10, 20)의 공명도 억제된다. 따라서, 체인식 무단 변속기(50)가 작동했을 때의 발생음이 작아진다.

굵은 핀(3f) 및 가는 핀(3h)은 모두 각각의 핀 내에 있어서, 핀 길이방향의 어떠한 위치에 있어서도 단면형상 및 단면적은 동일하다. 즉, 단일의 핀 내에 있어 서, 핀 길이방향의 어느 위치라도 단면형상 및 단면적이 동일하게 되어 있다. 따라서, 형상이 비교적 단순하므로, 그 제작이 용이하다.

또한, 굵은 핀(3f)과 가는 핀(3h)과의 핀 길이방향 길이는 실질적으로 동일하기 때문에, 특정의 핀(3)에 마모가 집중해 버리는 일이 없다.

상술과 같이, 체인(100)에 장착된 상태에 있어서, 굵은 핀(3f)의 단면형상과 가는 핀(3h)의 단면형상을 비교하면, 양자는 체인 두께방향(도 2의 상하방향) 길이는 거의 동일하지만, 굵은 핀(3f)의 체인 길이방향 폭(Lf)은 가는 핀(3h)의 동 폭(Lh)보다 길게 되어 있다.

그리고, 링크(2)의 피치는 이 각 핀(3f, 3h)의 단면형상에 대응한 것으로 되어 있다. 즉, 굵은 핀(3f)이 끼워지는 링크(2)에는, 상기 굵은 핀(3f)에 대응해서 비교적 큰 관통구멍(4)인 넓은 관통구멍(4f)이 형성되게 되는데, 이 넓은 관통구멍(4f)에 대응하기 위해서 피치가 보다 긴 긴 링크(2f)가 사용되고 있다.

또한 본 실시형태에서는, 다른 피치 길이에 대응해서, 링크 자체의 체인 길이방향 길이도 다르게 하고 있다.

이와 같이, 피치가 다른 복수의 링크(2)를 사용하고, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워지고 있으므로, 체인(100)의 설계가 용이해진다. 즉, 상기와 같이 복수종의 핀을 사용해서 발생음을 저감시키고자 하는 경우, 핀(3)의 단면의 체인 길이방향 폭만을 변경시킴으로써 복수종의 핀(3)을 제작해 두고, 이것에 대응시켜서 개개의 링크(2)의 피치를 적절히 변경시킴으로써, 피치 및 핀(3) 단면의 체인 길이방향 폭이 다른 체인(100)을 용이하게 설계할 수 있다. 또 한, 이러한 피치 및 체인 길이방향 폭의 상위에 대응시켜서, 체인 자체의 띠 길이방향 길이를 변경시킴으로써, 예를 들면 핀 단면의 상하방향(체인 두께방향) 폭을 변경시키는 경우와 비교해서, 체인(100)의 설계가 용이해진다.

또한, 긴 링크(2f)와 짧은 링크(2h)에서 링크의 피치가 다르고, 그것에 따라 핀(3)의 체인 길이방향 피치도 다르다. 핀(3)의 체인 길이방향 피치가 다르기 때문에, 핀(3)과 풀리와의 접촉 피치도 다르다. 따라서, 핀(3)과 풀리와의 접촉에 의해 발생하는 음의 주기가 분산되어, 발생하는 음압레벨의 피크가 작아진다. 또한, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀(3)을 끼우는 구성이기 때문에, 핀(3)의 피치를 다르게 하면서 핀(3)의 체인 폭방향의 힘에 대한 강성을 다르게 하는 것이 용이해지며, 발생음 저감효과가 더욱 높아진다.

한편, 굵은 핀(3f)의 단면적과 가는 핀(3h)의 단면적을 비교하면, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.01배∼2배로 하는 것이 바람직하다. 이 값이 1.01배 이하인 경우, 복수종의 핀의 단면적의 상위가 작아지므로, 전술한 음저감 효과가 충분하지 않은 경향이 된다. 또한, 이 값이 2배 이상인 경우, 핀과 핀의 체인 길이방향 간격(피치)이 길어지는 경향이 되고, 음의 에너지가 커져서, 오히려 발생음을 크게 해 버릴 가능성이 있다. 또한, 단면적이 너무 작아서 강도나 강성이 부족한 핀이나, 단면적이 너무 커서 체인(100)의 설계 자유도를 저하시키는 핀이 포함되어 버리는 경우도 있다. 그러나, 본 실시형태와 같이 1.01배∼2배로 함으로써 이러한 문제가 없다. 같은 관점에서, 굵은 핀(3f)의 단면적은 가는 핀(3h)의 단면적의 1.5배∼2배로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 실시형태에서는, 인벌류트의 기초원 반경이 2종류인 경우로 설명하였으나, 이것이 3종류 이상이어도 좋다. 마찬가지로, 핀의 강성이나 피치에 대해서도 상기 실시형태와 같이 2종류의 경우에 한하지 않으며, 3종류 이상이어도 되는 것은 말할 것도 없다. 단, 종류를 너무 많이 하면, 부품의 관리비용이나 제조비용이 상승하게 된다. 핀 강성, 피치, 인벌류트의 기초원 반경을 각각 2∼3종류로 하면, 충분한 발생음 저감효과가 얻어지고 또한 비용과의 밸런스가 양호하므로 바람직하다.

핀의 강성(체인 폭방향의 힘에 대한 강성)을 다르게 하기 위해서는, 단면적은 동일하고 단면형상만 다른 것이어도 좋고, 단면적이나 단면형상이 동일하고 소재만 다른 것이어도 좋다. 또한 소재만을 다르게 하는 대신에, 동일 소재이고 열처리를 다르게 해도 좋다. 또한, 상기 강성을 다르게 하기 위한 다른 태양으로서는, 예를 들면, 대비하는 핀 상호간에 있어서, 핀의 단면형상 및 단면적이 핀 길이방향 각 위치의 대부분에서 동일하지만, 한쪽의 핀만 핀 길이방향의 일부분에 잘록한 부분이나 오목부, 혹은 볼록부 등이 있어, 당해 부분에 있어서만 단면형상 또는 단면적이 다른 경우여도 좋다.

핀의 강성(체인 폭방향의 힘에 대한 강성)을 다르게 하기 위해서, 핀(3)의 접촉면(3a)과 반대측의 면인 배면(3d)(도 6참조)에 홈 등의 오목부를 형성함으로써 핀(3)의 핀 단면적을 변화시킬 수도 있다. 이 경우, 완전히 동일한 핀(3)을 복수개 제작해 두고, 이 핀(3)의 배면(3d)에 있어서 홈 등의 오목부의 유무나 형상, 배치 등을 변화시켜서, 핀 단면적이나 핀 단면형상을 변화시켜도 좋다. 이 경우, 간편한 가공(홈 가공 등)을 행하는 것만으로 강성을 변화시킬 수 있으며, 또한 홈에 의해 핀(3)의 종별을 간편하게 판별할 수 있고, 또한 상기 오목부를 가공하더라도 접촉면(3a)의 단면형상이나 관통구멍(4)의 형상에 영향이 없다고 하는 이점이 있다.

본 발명에서는, 전술과 같이, 피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워져 있는 것이 바람직하지만, 이것에는, 예를 들면 다음의 (가) 및 (나)의 태양이 포함된다.

(가) 핀은 체인 길이방향으로 폭이 넓은 것(이하, 굵은 핀이라고 말함)과 체인 길이방향으로 폭이 좁은 것(이하, 가는 핀이라고 말함)의 2종류이며, 링크는 2개의 관통구멍 중 하나에 굵은 핀이 끼워지고 나머지 하나의 관통구멍에 가는 핀이 끼워진 링크 A와, 2개의 관통구멍의 양방 모두 가는 핀이 끼워진 링크 B의 2종류가 있는 경우, 링크 B보다도 링크 A쪽의 피치를 길게 하는 태양.

(나) 핀은 굵은 핀과 가는 핀의 2종류이며, 링크는 2개의 관통구멍의 양방 모두 굵은 핀이 끼워진 링크 C와, 2개의 관통구멍 중 하나에 굵은 핀이 끼워지고 나머지 하나의 관통구멍에 가는 핀이 끼워진 링크 D와, 2개의 관통구멍의 양방 모두 가는 핀이 끼워진 링크 E의 합계 3종류가 있는 경우, 이들 링크의 피치가 다음의 부등식

링크 C＞링크 D＞링크 E

의 관계로 되어 있는 경우.

이들 (가) 및 (나)의 예시로부터도 알 수 있는 바와 같이, 상기 "피치가 긴 링크일수록 체인 길이방향으로 긴 핀이 끼워져 있다"는 것은, "단일의 링크에 끼워지는 핀의, 당해 삽통부분에 있어서의 체인 길이방향 폭의 총합"이 큰 경우일수록, 피치가 긴 링크를 사용하는 것을 의미하며, 이것에 의해 복수종의 핀을 갖는 체인의 설계를 용이하게 하는 것이다.

한편, 상술과 같이, 복수종의 핀 강성, 복수의 피치, 및 복수의 인벌류트 형상은 각각 불규칙한 순서로(랜덤하게) 배열하는 것이 바람직하지만, 이와 같은 불규칙 배열 중 최적의 배열을 구하기 위해서는, 예를 들면, 각 배열 패턴을 랜덤하게 변경시킨 다수의 체인으로 실험을 행하거나, 컴퓨터로 시뮬레이션을 행해서, 발생음이 작은 최적의 배열을 결정할 수 있다.

일반적으로, 다각형 진동의 진폭과 피치와의 관계는 피치가 커질수록 진폭이 커진다고 하는 경향에 있다(도 9참조). 마찬가지로, 도 10에 나타내는 진입각과 피치와의 관계도, 피치가 커질수록 진입각도 커지는 경향이다. 한편, 도 11에 나타내는 바와 같이 인벌류트의 기초원 반경을 크게 하더라도 다각형 진동의 진폭은 그다지 증가하지 않는 한편으로, 도 12에 나타내는 바와 같이 인벌류트의 기초원 반경을 크게 하면 진입각이 작아지는 경향이 된다. 따라서, 긴 피치를 형성하는 핀(3) 및 스트립(5)의 세트일수록 인벌류트의 기초원 반경을 크게 하면, 피치가 큰 것에 따른 단점을 해소하면서 인벌류트의 기초원 반경과 피치를 복수종으로 할 수 있으므로 바람직하다.

한편, 도 11 및 도 12의 그래프에 있어서, 회전반경 소(小)란 체인의 감김 반경이 31.65mm인 경우이고, 회전반경 대(大)란 체인의 감김 반경이 73.859mm인 경우이다.

또한, 인벌류트의 기초원 반경이 작은 핀(3)일수록 핀 강성을 작게 하는 것 이 바람직하다. 기초원 반경이 작은 핀 쪽이 발생음(타음(打音))이 큰 경향에 있으나, 이 기초원 반경이 비교적 작은 핀의 강성을 비교적 작게 함으로써 발생음(타음)의 크기를 흡수(완화)할 수 있기 때문이다.

여기에서, 상기 실시형태의 체인(100)에 있어서의 핀(3)의 접촉면(3a)의 단면형상의 바람직한 태양에 대해서 설명한다. 도 14는 이 바람직한 형상에 대해서 설명하기 위한 도면으로, 핀(3)을 그 단면(3t)방향에서 본 측면도이다. 핀(3)의 접촉면(3a) 중 스트립(5)과 구름접촉하는 작용측면은 체인(100)이 굴곡하고 있지 않은 상태에 있어서의 핀(3)과 스트립(5)과의 접촉선(A)(도 14에 있어서 점으로 나타나며, 이하 점 A라고도 말함)으로부터 접촉선(B)(도 14에 있어서 점으로 나타남)까지의 영역이다. 그리고, 이 작용측면의 단면선을 포함해서 접촉면(3a)의 단면선은 매끈한 볼록형상 곡선에 의해 구성되어 있다.

그리고, 핀(3)의 단면에 있어서의 작용측면의 인벌류트 곡선은, 도 14에 나타내는 바와 같이, 핀(3)의 단면선의 점 A에 있어서의 접선(SA)상에 기초원 반경(Rb)의 중심(M)이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 기초원 반경(Rb)은 체인(100)이 풀리(도 14에 있어서 도시되지 않음)에 감겨진 상태에 있어서의 감김 중심(도 14에 있어서 도시되지 않음)으로부터 점 A까지의 거리(dA)(도시하지 않음) 정도로 하면, 다각형 진동이 최소한이 되어 바람직하다. 단, 예를 들면 자동차용의 CVT의 경우, 감김 반경이 소정 범위에서 변화하기 때문에, 상기 거리(dA)도 변화한다. 따라서 이 경우는, 감김 반경이 최대일 때의 상기 dA를 dAx로 하고, 감김 반경이 최소일 때의 상기 dA를 dAn으로 했을 때, 1/4(dAn)≤Rb≤2(dAx)가 되도록 기초 원 반경(Rb)을 설정하고, 이 범위 내에서 기초원 반경(Rb)을 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.

(실시예에 의한 음압레벨 저감효과의 검증)

제2발명의 음압레벨 저감효과를 확인하기 위해서, 실시예 및 비교예에 의한 검증을 행하였다. 도 13은 실시예 2 및 비교예 2, 3의 동력전달 장치에 있어서의 운전시의 발생음을 동일 조건에서 측정하여 비교한 그래프이다. 실시예 2는 상술한 제2발명의 실시형태와 동일한 구성으로 하고, 인벌류트의 기초원 반경, 핀(3)의 단면적, 피치의 3항목에 대해 각각 2종류씩을 혼재시키며 또한 각각에 대해 불규칙적으로 배열한 것이다. 비교예 3은 핀(3)의 단면형상은 볼록형상의 곡선(크라우닝)으로 되어 있지만 인벌류트로는 되어 있지 않으며, 또한 핀의 강성이나 피치도 1종류만으로 된 것이다. 또한, 비교예 2는 종래부터 자동차용 CVT용으로서 실용화되어 있는 금속 벨트로서, 벨트 길이방향에 대해서 수직인 방향으로 배치되고 또한 벨트 길이방향으로 다수 겹쳐진 얇은 코마를 스틸밴드로 연결한 구조의 것이다. 이 비교예 2는 비교예 3과 같은 종래의 동력전달 체인과 비교해서 발생음은 적지만, 굴곡성이 비교적 떨어지기 때문에 변속비의 자유도가 비교예 3과 같은 체인 타입의 것보다도 작은 것이 일반적으로 알려져 있다.

이들 3개의 예에 대해서, 4종류의 회전수로 발생음을 측정하고, 최대 음압레벨(dBA)과 오버올값(dBA)의 양방에서 비교하였다. 그 결과, 도 13에 나타내는 바와 같이, 최대 음압레벨(dBA)의 비교에서는, 실시예 2는 4종류의 회전수 모두에 있어서 비교예 3보다도 저소음이 되었다. 또한, 특히 1000rpm 및 2000rpm에 있어서는, 실시예 2는 비교예 2, 3의 어떠한 것에 대해서도 낮은 값이 되어, 비교적 정숙성이 높다고 되어 온 금속 벨트식의 비교예 2보다도 저소음이 되었다. 또한, 오버올값(dBA)에서 비교하면, 실시예 2는 모든 회전수에 있어서 비교예 2 및 비교예 3보다도 저소음이 되었다.

한편, 상기의 실시형태에서는, 핀(3)이 체인마찰전달부재를 겸하는 경우만을 예시하였으나, 서로 구름접촉하는 제1핀 및 제2핀과는 다른 체인마찰전달부재를 형성해도 좋다. 예를 들면, 제1핀 및 제2핀과 평행하게 체인 폭방향으로 연장되는 봉형상 부재이며 이들 양 핀보다도 체인 폭방향 양측으로 돌출한 체인마찰전달부재(마찰 블록)를 체인 길이방향 소정 간격을 두고 복수개 형성하고, 이 체인마찰전달부재의 양 단면이 풀리의 시브면과 접촉해서 동력을 전달하는 구성이어도 좋다.

한편 여기에서, 상술한 제1발명 및 제2발명의 체인을 사용한 상기 무단 변속기(50)가 변속기로서 기능하는 구조에 대해서 설명해 둔다. 도 15에 나타내는 드라이브 풀리(10)는 엔진측에 접속된 입력축(11)에 일체 회전 가능하게 부착된 것이며, 원뿔면 형상의 시브면(12a)을 갖는 고정 시브(12)와, 이 시브면(12a)에 대향해서 배치되는 원뿔면 형상의 시브면(13a)을 갖는 가동 시브(13)를 구비하고 있다. 그리고, 이들 시브면(12a, 13a)에 의해 체인(1)(체인(100))을 측면에서 강압(强壓)으로 끼워 넣도록 되어 있다. 또한, 가동 시브(13)에는, 유압 액츄에이터(도시하지 않음)가 접속되어 있으며, 이것에 의해 가동 시브(13)는 입력축(11)의 축방향으로 가동하게 되어 있다. 가동 시브(13)가 이동하면, 대향하는 시브면(12a, 13a)의 대향 거리(홈 폭)가 변화한다. 체인(1)(체인(100))의 체인 폭은 항상 일정하므로, 체 인(1)(체인(100))은 그 체인 폭에 걸맞는 직경방향 위치에서 휘감겨서, 체인(1)(체인(100))의 감김 반경이 변화한다.

한편, 드리븐 풀리(20)에 있어서도, 드라이브 풀리(10)와 동일한 원리로 체인(1)(체인(100))의 감김 반경이 변화한다.

드리븐 풀리(20)는 구동륜측에 접속된 출력축(21)에 일체 회전 가능하게 부착되어 있으며, 원뿔면 형상의 시브면(22a)을 갖는 고정 시브(22)와, 이 시브면(22a)에 대향해서 배치되는 원뿔면 형상의 시브면(23a)을 갖는 가동 시브(23)를 구비하고 있다. 그리고, 이들 시브면(22a, 23a)에 의해 체인(1)(체인(100))을 측면에서 강압으로 끼워 넣도록 되어 있다. 또한, 가동 시브(23)에는, 유압 액츄에이터(도시하지 않음)가 접속되어 있으며, 이것에 의해 가동 시브(23)는 출력축(21)의 축방향으로 가동하게 되어 있다. 가동 시브(23)가 이동하면, 대향하는 시브면(22a, 23a)의 대향 거리(홈 폭)가 변화한다. 체인(1)(체인(100))의 체인 폭은 항상 일정하므로, 체인은 그 체인 폭에 걸맞는 직경방향 위치에서 휘감겨서, 체인의 감김 반경이 변화한다.

그리고, 보다 로우 기어(low gear)의 상태로 변속하는 경우에는, 드라이브 풀리(10)측의 홈 폭을 가동 시브(13)의 이동에 의해 확대시켜서 체인(1)(체인(100))의 드라이브 풀리(10)에 있어서의 감김 반경을 작게 함과 동시에, 드리븐 풀리(20)측의 홈 폭을 가동 시브(23)의 이동에 의해 축소시켜서 체인(1)(체인(100))의 드리븐 풀리(20)에 있어서의 감김 반경을 크게 한다.

반대로, 보다 하이 기어의 상태로 변속하는 경우에는, 드라이브 풀리(10)측 의 홈 폭을 가동 시브(13)의 이동에 의해 축소시켜서 체인(1)(체인(100))의 드라이브 풀리(10)에 있어서의 감김 반경을 크게 함과 동시에, 드리븐 풀리(20)측의 홈 폭을 가동 시브(23)의 이동에 의해 확대시켜서 체인(1)(체인(100))의 드리븐 풀리(20)에 있어서의 감김 반경을 작게 한다. 이렇게 해서, 무단 변속 기능이 이루어진다.

본 발명의 체인은 이러한 체인식 무단 변속기(50)와 같은 동력전달 장치에 있어서, 그 동작시의 발생음의 음압레벨을 저감할 수 있다.

상술한 제1발명 및 제2발명의 실시형태에서는, 링크(2)의 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)은 서로 연통(連通)하고 있지 않으나(도 5참조), 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 본 발명(제1발명 및 제2발명)에서는, 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)을 서로 연통시켜도 좋다. 도 17 및 도 18에 나타내는 변형예에서는, 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)을 연통시키는 연통부(R)는 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)을 칸막이하는 칸막이부(60)(도 5 등 참조)를 링크 길이방향으로 횡단하도록 형성되어 있다.

제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)을 연통시키는 연통부(R)를 형성함으로써, 링크(2)의 변형이 용이해지며, 핀(3)이나 스트립(5)으로부터 큰 힘을 받은 경우에 관통구멍 주연부(周緣部)에 있어서의 응력집중을 완화할 수 있으며, 링크의 내구성이 향상한다. 핀이나 스트립을 링크에 끼워맞춤 고정(압입, 수축 끼워맞춤, 팽창 끼워맞춤 등에 의한 끼워맞춤 고정)하는 압입 체인에 있어서는 특히 이 응력집중 완화효과가 크다.

또한, 이들 변형예에 있어서, 연통부(R)는 양 관통구멍(41, 42)의 링크 폭방향 거의 중앙위치에 형성되어 있다. 도 17에 나타내는 변형예에서는, 연통부(R)의 폭이 비교적 좁게 되어 있으며, 도 18에 나타내는 변형예에서는, 연통부(R)의 폭이 비교적 넓게 되어 있다. 연통부(R)의 폭을 좁게 하면 연통부(R)의 폭이 넓은 경우와 비교해서 링크의 강성이 높아져서, 펀칭 가공으로 링크를 제작할 때에 있어서의 상기 링크의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 연통부(R)의 폭을 넓게 하면 연통부(R)의 폭이 좁은 경우와 비교해서 링크(2)의 변형이 더욱 용이해지기 때문에, 응력집중의 완화효과가 보다 커진다. 이 연통부(R)의 폭은 링크 치수나 하중 조건 등에 의해 적절히 결정하면 된다.

도 7에서 나타낸 바와 같이, 각 관통구멍(41, 42)은 핀(3) 및 스트립(5)의 구름접촉 이동을 가이드하는 가이드 기능을 완수하고 있기 때문에(도 7참조), 제1관통구멍(41)과 제2관통구멍(42)을 연통시키는 경우는, 이러한 가이드 기능을 손상시키지 않도록 연통부(R)를 배치한다. 이 가이드 기능을 유지하기 위해서는, 핀(3) 및 스트립(5)과 각 관통구멍(41, 42) 내주면과의 접촉면(상술한 구름접촉 이동시에 접촉하는 부분 모두를 포함함)을 피해서 연통부(R)를 형성하는 것이 바람직하다. 단, 링크와 별체(別體)이며 상기 가이드 기능을 갖는 가이드부재를 형성하는 경우에는, 연통부(R)의 폭을 보다 크게 해서, 상기 가이드 기능을 갖는 부분이 존재하지 않는 링크로 해도 좋다.

Claims (11)

1. 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 상기 관통구멍에 끼워지며 상기 복수의 링크를 상호 연결하는 복수의 핀을 구비하고, 원뿔면 형상의 시브면(sheave surface)을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 상기 핀의 양 단면과 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면이 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서,

   상기 복수의 핀은 그 핀 길이방향 길이가 실질적으로 모두 동일하고, 또한 핀 길이방향으로 작용하는 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
2. 복수의 링크와, 이들을 상호 연결하는 복수의 핀을 구비하고, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 상기 핀의 양 단면과 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면이 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서,

   상기 복수의 핀은 그 핀 길이방향 길이가 실질적으로 동일하고, 또한 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상 또는 단면적이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 핀의 각각은 단일의 핀 내에 있어 서의 핀 길이방향 각 위치에서의 상기 단면형상 및 상기 단면적이 당해 핀의 전 길이에 걸쳐서 거의 동일하게 되어 있음과 아울러, 상기 복수의 핀 상호간에 있어서 상기 단면적이 다른 복수종의 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 핀은 상기 단면에 있어서 체인 길이방향 폭이 다른 복수종의 핀을 포함하고, 또한, 상기 복수의 링크는 그 피치가 다른 복수종의 링크를 포함함과 아울러,

   상기 피치가 긴 링크일수록 상기 체인 길이방향으로 폭이 넓은 핀이 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단면적이 다른 상기 복수종의 핀에 있어서, 상기 단면적이 최대인 핀의 당해 단면적은 상기 단면적이 최소인 핀의 당해 단면적의 1.1배 이상 2배 이하인 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
6. 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와, 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리 사이에 걸쳐져서 사용되며, 체인 길이방향의 소정 간격을 두고 형성된 복수의 체인마찰전달부재의 단면이 상기 제1 및 제2의 풀리의 시브면과 접촉해서 동력을 전달하는 동력전달 체인으로서,

   체인 길이방향으로 늘어서는 제1 및 제2의 관통구멍을 갖는 복수의 링크와, 하나의 링크의 제1관통구멍과 다른 링크의 제2관통구멍을 관통함으로써 체인 폭방 향으로 늘어서는 링크끼리를 체인 길이방향으로 굴곡 가능하게 연결하고 있는 복수의 제1핀 및 복수의 제2핀을 구비하고, 하나의 링크의 제1관통구멍에 고정되며 또한 다른 링크의 제2관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어진 상기 제1핀과 하나의 링크의 제1관통구멍에 이동 가능하게 끼워 넣어지며 또한 다른 링크의 제2관통구멍에 고정된 상기 제2핀이 상대적으로 구름접촉 이동함으로써 상기 굴곡이 가능하게 되어 있음과 아울러, 이들 제1핀과 제2핀과의 접촉위치의 궤적이 원의 인벌류트(involute)로 되고 또한 상기 인벌류트의 기초원 반경이 다른 2종류 이상의 제1핀 및 제2핀의 세트가 형성되어 있으며,

   상기 복수의 체인마찰전달부재는 체인 폭방향의 힘에 대한 강성이 다른 복수종의 체인마찰전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
7. 제6항에 있어서, 상기 체인마찰전달부재는 그 길이방향 길이가 실질적으로 모두 동일한 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 복수의 체인마찰전달부재는 체인 폭방향에 수직인 단면에 있어서의 단면형상 또는 단면적이 다른 복수종의 체인마찰전달부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1핀 또는 상기 제2핀은 상기 체인마찰전달부재를 겸한 전달 핀인 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
10. 제9항에 있어서, 복수의 상기 전달 핀은 핀 길이방향에 수직인 단면에 있어서 체인 길이방향 폭이 다른 복수종의 전달 핀을 포함하고, 또한, 상기 복수의 링크는 그 피치가 다른 복수종의 링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력전달 체인.
11. 원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제1의 풀리와,

    원뿔면 형상의 시브면을 갖는 제2의 풀리와,

    이들 제1 및 제2의 풀리 사이에 걸쳐지는 동력전달 체인을 구비한 동력전달 장치로서,

    상기 동력전달 체인이 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 것임을 특징으로 하는 동력전달 장치.

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