KR20160030585A - 개선된 nvh 거동을 갖는 좁은 레이싱을 가능하게 해주는 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인 - Google Patents

개선된 nvh 거동을 갖는 좁은 레이싱을 가능하게 해주는 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인 Download PDF

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Abstract

3 x 1 레이싱(lacing) 배치로 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 좁은 체인은, 오일 펌프 구동용으로 사용되는 경우 종래의 좁게 레이싱된 체인에 비해 개선된 NVH(noise-vibration-harshness) 특성을 제공한다. 두 내측 링크는 서로에 대해 오프셋되어 있고, 두 내측 링크 중의 하나는 안내 열에 있는 2개의 안내 판과 정렬된다. 본 체인 설계는 바람직하게는 오일 펌프 구동 체인으로 사용되거나 다른 보조 구동용으로 사용된다.

Description

개선된 NVH 거동을 갖는 좁은 레이싱을 가능하게 해주는 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인{CHAIN WITH ALTERNATING INSIDE LINK POSITION TO ENABLE NARROW LACING WITH IMPROVED NVH BEHAVIOR}
본 발명은 체인에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인에 관한 것이다.
교호 배치되는(interleaved) 링크를 갖는 더 전통적인 체인 레이싱(lacing)으로 가능하게 되는 경우 보다 더 좁은 패키지에서 양호한 마모와 강도를 갖는 체인을 실현하기 위해, 초경량 체인 레이싱이 이전부터 사용되고 있다. 그러나, 이들 체인은 스프로켓(sprocket)과의 하나 건너 띄는 식의 피치 접촉의 결과로 작동 소음 레벨을 높게 하는 것으로 알려져 있다.
"구동 체인" 이라는 발명의 명칭을 가지며 1901년 12월 31일에 Renold에게 주어진 미국 특허 제 690,318 호에는, 두꺼운 내측 링크의 교번적인 열을 갖는 안내 링크를 갖는 구동 체인이 개시되어 있다.
"체인" 이라는 발명의 명칭을 가지며 1918년 6월 25일에 Taylor에게 주어진 미국 특허 제 1,270,460 호에는, 링크의 교번적인 열을 갖는 안내 링크를 갖는 체인이 개시되어 있다. 내측 링크는 함께 결합되는 경질 링크와 연질 링크를 포함하는 복합 링크이다.
"단피치 치부 체인" 이라는 발명의 명칭을 가지며 2001년 2월 13일에 Reber에게 주어진 미국 특허 제 6,186,920 호에는, 작동 중에 발생되는 충돌 소음의 레벨을 줄여주는 단피치 치부 체인이 개시되어 있다. 이 체인은 제 1 인장 링크, 안내 링크, 이중 토우(toe) 링크, 및 제 2 인장 링크를 포함한다.
"체인" 이라는 발명의 명칭을 가지며 2012년 3월 29일에 공고된 Yoshiki 등의 일본 특허 공개 공보 제 2012-062920 호에는, 제 1 측에서 체인의 제 1 링크 열에 있는 제 1 안내 링크 판 및 제 1 안내 링크 판의 내측에 있는 제 1 내측 링크 판이 개시되어 있다. 제 2 링크 열에서, 제 2 안내 링크 판이 다른 측 또는 제 2 측에 배치되고, 제 2 내측 링크 판은 제 2 안내 링크 판의 내측에 있다. 링크들은 연결 핀에 의해 연결되어 함께 브레이딩(braiding)되어 있다.
위에서 언급한 특허들은 본원에 참조로 관련되어 있다.
3 x 1 레이싱(lacing) 배치로 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 좁은 체인은, 오일 펌프 구동용으로 사용되는 경우 종래의 좁게 레이싱된 체인에 비해 개선된 NVH(noise-vibration-harshness) 특성을 제공한다. 두 내측 링크는 서로에 대해 오프셋되어 있고, 두 내측 링크 중의 하나는 안내 열에 있는 2개의 안내 판과 정렬된다. 본 체인 설계는 바람직하게는 오일 펌프 구동 체인으로 사용되거나 다른 보조 구동용으로 사용된다.
어떤 실시 형태에서, 체인은 안내 링크 판, 비안내 링크 판, 및 핀을 포함한다. 각 링크 판은 한쌍의 핀 구멍을 갖는다. 핀 각각은 제 1 안내 링크 판의 구멍, 제 1 비안내 링크 판의 구멍, 제 2 비안내 링크 판의 구멍, 및 제 2 안내 링크 판의 구멍을 차례로 통과한다. 상기 핀은 상기 핀 구멍을 통과해 상기 링크 판들을 결합시켜, 교번적인 안내 열과 비안내 열의 복수의 교호 배치되는 링크 세트를 형성한다. 상기 제 1 안내 링크 판, 제 1 비안내 링크 판, 및 제 2 안내 링크 판은 안내 열에 있고, 제 2 비안내 링크 판은 비안내 열에 있다.
어떤 실시 형태에서, 체인은 복수의 내측 링크, 복수의 외측 링크, 및 복수의 핀을 포함한다. 링크 각각은 한쌍의 구멍을 갖는다. 링크는 교번적인 안내 열과 비안내 열에 배치된다. 각 안내 열은 제 1 내측 링크, 제 1 외측 링크, 및 제 2 외측 링크를 포함한다. 상기 제 1 외측 링크는 제 1 내측 링크에 인접해 있다. 상기 비안내 열은, 상기 제 1 내측 링크와 제 2 외측 링크에 인접하는 제 2 내측 링크를 포함한다. 상기 핀 각각은 상기 제 1 외측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 상기 제 1 내측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 상기 제 2 내측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 및 상기 제 2 외측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나를 통과한다.
도 1 은 링크 판의 3 x 2 레이싱을 갖는 종래 기술의 체인을 나타낸다.
도 2 는 링크 판의 2 x 2 레이싱을 갖는 종래 기술의 체인을 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 링크 판의 3 x 1 레이싱을 갖는 체인을 나타낸다.
도 4 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 안내 링크 판의 측면도를 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비안내 링크 판의 측면도를 나타낸다.
도 6 은 피치 주파수에서의 NVH 결과를 나타낸다.
도 7 은 2x피치 주파수에서의 NVH 결과를 나타낸다.
도 8 은 3x피치 주파수에서의 NVH 결과를 나타낸다.
교번적인 내측 링크 위치를 갖는 3 x 1 체인은, 종래의 좁게 레이싱(lacing)된 체인에 비해 개선된 NVH(noise-vibration-harshness) 특성을 갖는 좁은 레이싱을 가능하게 한다. 상기 체인은 종래의 스프로켓 결합을 유지하여 체인 패키지 크기와 부품 수를 감소시킬 수 있도록, 바람직하게는 체인 어셈블리 내의 각 안내 열에 있는 정확히 하나의 내측 링크와 2개의 외측 링크 및 각 비안내 열에 있는 정확히 하나의 내측 링크를 포함한다.
바람직한 실시 형태에서, 체인은 안내 링크 판, 비안내 링크 판, 및 핀을 포함한다. 각 링크 판은 한쌍의 핀 구멍을 갖는다. 각 핀은 제 1 안내 링크 판의 구멍, 제 1 비안내 링크 판의 구멍, 제 2 비안내 링크 판의 구멍, 및 제 2 안내 링크 판의 구멍을 차례로 통과한다. 상기 핀은 핀 구멍을 통과해 링크 판들을 결합시켜, 교번적인 안내 열과 비안내 열의 교호 배치되는 링크 세트를 형성한다. 제 1 안내 링크 판, 제 1 비안내 링크 판, 및 제 2 안내 링크 판은 안내 열에 있고, 제 2 비안내 링크 판은 비안내 열에 있다.
체인은 바람직하게는 사일런트(silent) 체인 또는 반전 치부(inverted tooth) 체인이라고 하는 종류의 체인이다. 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인은 특히, 고강도 능력에 대한 필요성이 없는 오일 펌프 시스템과 같은 보조 구동기에 적용될 수 있지만, 일반적인 타이밍 구동기 보다 낮은 부하를 갖는 임의의 구동기, 예컨대 펌프 구동기 또는 축 구동기에도 사용될 수 있다. 어떤 실시 형태에서, 체인은 오일 펌프 구동 체인이다.
일부 자동차용의 경우, 단일의 스프로켓은 캠축 구동 체인과 보조 구동 체인 모두를 구동시키기 위해 두 열의 치부를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 동일한 스프로켓 치부 프로파일에서 작동할 수 있는 2개의 체인을 갖는 것이 유리할 수 있으며, 그 스프로켓 치부 프로파일은 호빙(hobbing) 가공 또는 분말 금속 기술을 사용하여 동일한 스프로켓 상에 형성될 수 있다. 보조 구동 체인에 대한 요건은 캠축 구동 체인에 대한 요건 보다 훨씬 낮을 수 있으며, 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인은 동일한 프로파일에서 작동하는 더 좁고 저렴한 제품의 선택을 가능하게 해주어, 총 스프로켓 비용과 총 체인 비용을 줄일 수 있다.
따라서, 3 x 2 반전 치부 체인 보다 저렴하고 덜 복잡한 체인이 오일 펌프 구동 체인과 같은 보조 구동 체인으로서 사용될 수 있다. 종래 기술의 3 x 2 체인 레이싱이 도 1 에 나타나 있다. 체인(10)은 3개의 안내 링크 판(14)으로 이루어지는 안내 열(12)과 2개의 비안내 링크 판(18)으로 이루어지는 비안내 열(16)을 포함하며, 안내 링크 판과 비안내 링크 판은 핀(20)에 의해 결합 된다. 안내 열(12)은 비안내 열(16)로부터 오프셋되어 있고, 안내 링크 판(14)과 비안내 링크 판(18)은 각 핀(20)에 교번적으로 레이싱되어 있다.
2 x 2 반전 치부 체인 설계는 내부 안내 열이 없으며, 그래서 3 x 2 체인 레이싱 보다 간단하고 좁은 설계이다. 종래 기술의 2 x 2 체인 레이싱이 도 2 에 나타나 있다. 체인(30)은 2개의 안내 링크 판(14)으로 이루어지는 안내 열(32)과 2개의 비안내 링크 판(18)으로 이루어지는 비안내 열(34)을 포함하며, 안내 링크 판과 비안내 링크 판은 핀(20)에 의해 결합 된다. 안내 열(32)은 비안내 열(34)로부터 오프셋되어 있고, 안내 링크 판(14)은 단부에 배치되고, 비안내 링크 판(18)은 서로 인접하여 내측에 배치된다.
교번적인 내측 링크 위치를 갖는 3 x 1 체인 설계 역시 내부 안내 판이 없고, 그래서 3 x 2 체인 레이싱 보다 간단하고 좁은 설계이다. 3 x 1 체인 레이싱이 도 3 에 나타나 있다. 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인(40)은 2개의 안내 링크 판(14)과 하나의 비안내 링크 판(18a)으로 이루어지는 안내 열(42) 및 하나의 비안내 링크 판(18b)으로 이루어지는 비안내 열(44)을 포함하며, 안내 링크 판과 비안내 링크 판은 핀(20)에 의해 결합 된다. 안내 열(42)은 비안내 열(44)로부터 오프셋되어 있고, 안내 링크 판(14)은 단부에 배치되고, 비안내 링크 판(18a, 18b)은 서로 인접하되 오프셋되어 내측에 배치된다.
도 4 는 안내 링크 판의 측면도를 나타낸다. 이 안내 링크 판(14)은 일반적으로 치부 또는 노치(notch)가 없는 프로파일(46)을 갖지만, 안내 링크 판(14)은 스프로켓과 결합하지 않기 때문에, 많은 다른 프로파일도 본 발명의 요지 내에서 사용될 수 있다. 2개의 안내 링크 판 구멍(48)에 의해 안내 링크 판(14)이 체인의 일 부분으로서 핀에 레이싱될 수 있다.
도 5 는 비안내 링크 판의 측면도를 나타낸다. 이 비안내 링크 판(18)은 일반적으로 평평한 정상부, 및 스프로켓과 결합하도록 노치(54)에 의해 분리되어 있는 한쌍의 치부(50, 52)를 갖지만, 이러한 일반적인 프로파일에 대한 많은 다른 변형예가 본 발명의 요지 내에서 사용될 수 있다. 2개의 비안내 링크 판 구멍(56)에 의해 비안내 링크 판(18)이 체인의 일 부분으로서 핀에 레이싱될 수 있다.
일 바람직한 실시 형태에서, 모든 안내 링크 판은 동일한 프로파일을 가지며, 모든 핀은 동일한 크기와 형상을 갖는다. 대안적인 실시 형태에서, 안내 링크 판은 다른 프로파일을 가질 수 있다.
비안내 링크 판은 바람직하게는 모두 동일한 종류의 링크 판이다. 일 바람직한 실시 형태에서, 비안내 링크 판은 모두 반전 치부 링크 판이다. 일 바람직한 실시 형태에서, 체인내의 반전 치부 링크 판은 모두 동일한 프로파일을 갖는다. 대안적인 실시 형태에서, 반전 치부 링크 판은 다른 프로파일을 가질 수 있다.
동일한 안내 판 부품, 반전 치부 링크 판 부품, 및 핀 부품을 가지며 도 1, 2 및 3 에 각각 나타나 있는 바와 같은 3 x 2, 2 x 2 및 3 x 1 로서의 레이싱에서만 차이가 나는 3개의 다른 오일 펌프 구동 체인 설계에 대해, 동력화된 NVH 비교 시험을 하였다. Mazda 2.0L I4 4V 엔진을 사용하였고, 600 ∼ 5000 RPM의 엔진 속도 범위에 걸쳐서 시험을 하였다. 반 피치 주파수, 피치 주파수, 제 2 고조파, 제 3 고조파, 제 4 고조파, 및 제 5 고조파에서 600 ∼ 5000 RPM의 범위에 걸쳐서 작동 소음 레벨을 수집하여 비교하였다.
피치 주파수, 2x 피치 주파수, 및 3x 피치 주파수에 대한 3 x 2 레이싱, 2 x 2 레이싱 및 3 x 1 레이싱의 전체 NVH 결과가 도 6, 7 및 8 에 각각 나타나 있다. 도 6 은 피치 주파수에서의 3 x 2 체인 소음 레벨(60), 2 x 2 체인 소음 레벨(62) 및 3 x 1 체인 소음 레벨(64)을 나타낸다. 도 7 은 2x 피치 주파수에서의 3 x 2 체인 소음 레벨(70), 2 x 2 체인 소음 레벨(72) 및 3 x 1 체인 소음 레벨(74)을 나타낸다. 도 8 은 3x 피치 주파수에서의 3 x 2 체인 소음 레벨(80), 2 x 2 체인 소음 레벨(82) 및 3 x 1 체인 소음 레벨(84)을 나타낸다.
반 피치 주파수, 피치 주파수, 제 2 고조파 및 제 4 고조파에서 2 x 2 체인은 3 x 2 설계와 유사한 소음 레벨을 가졌지만, 제 3 고조파 및 5 고조파에서는 더 높은 소음 레벨을 가졌다. 제 3 고조파의 경우에 2 x 2 설계 소음 레벨(82)은 1500 ∼ 3000 RPM, 4000 ∼ 4300 RPM, 및 4700 ∼ 5000 RPM의 범위에서 가장 현저하게 더 높았다(도 8 참조). 제 5 고조파의 경우에 2 x 2 설계 소음 레벨은 700 ∼ 3100 RPM의 전체 범위에 걸쳐 가장 현저하게 더 높았다.
대조적으로, 3 x 1 체인은 반 피치 주파수, 제 3 고조파, 제 4 고조파, 및 제 5 고조파에서 3 x 2 와 유사한 소음 레벨을 가졌고, 피치 주파수와 제 2 고조파에서는 더 낮은 소음 레벨을 가졌다. 3 x 1 설계 소음 레벨(64)은 피치 주파수의 경우에 2000 ∼ 2700 RPM 및 3800 ∼ 4600 RPM의 범위에서 가장 현저하게 더 낮았다(도 6 참조). 3 x 1 설계 소음 레벨(74)은 제 2 고조파의 경우에 1900 ∼ 2500 RPM, 3100 ∼ 3700 RPM, 및 4200 ∼ 4500 RPM의 범위에서 가장 현저하게 더 낮았다(도 7 참조). 3 x 1 레이싱의 목표는 더 좁은 체인 설계로 3 x 2 레이싱의 소음 레벨을 얻는 것이었지만, 3 x 1 레이싱은 예상치 못하게 실제로는 2 x 2 레이싱(교번적인 피치 접촉으로 인해 모든 주파수를 높게 하였음)과는 대조적으로 3 x 2 체인 보다 낮은 소음 레벨을 가졌다. 아래의 표에는 시험된 전체 주파수 범위에 대한 소음의 범위-평균 레벨이 나타나 있다.
표: NVH 결과
평균 소음(dBA) 피치 주파수 2x 피치 주파수 3x 피치 주파수
3 x 2 레이싱 67.5 64 59.5
2 x 2 레이싱 65.8 65.6 63.1
3 x 1 레이싱 61.5 62.4 58
어떤 실시 형태에서는, 체인 경로 및 진동에 대한 양호한 제어가 요망되거나 요구될 수 있는데, 그렇지 않은 경우, 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인의 비대칭형 설계는 체인 경로를 축선 방향으로 구불구불하게 할 수 있기 때문이다.
교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인과 동일한 체인 폭을 얻기 위해 더 얇은 링크가 종래의 교호적인 레이싱 배치로 사용될 수 있지만, 이러한 종래의 레이싱에서는 더 많은 수의 부품이 사용되고 그래서 비용이 높아지게 된다.
따라서, 여기서 설명한 본 발명의 실시 형태는 본 발명의 원리의 적용에 대한 예시일 뿐이다. 여기서 예시된 실시 형태의 상세 내용에 대한 참조는 청구 범위를 한정하려는 것이 아니고, 청구 범위 자체에는 본 발명에 필수적인 것으로 간주되는 특징적 사항들이 기재되어 있다.

Claims (8)

  1. 체인으로서,
    각기 한쌍의 핀 구멍을 갖는 복수의 안내 링크 판 및 복수의 비안내 링크 판; 및
    복수의 핀을 포함하고,
    상기 핀 각각은 제 1 안내 링크 판의 구멍, 제 1 비안내 링크 판의 구멍, 제 2 비안내 링크 판의 구멍, 및 제 2 안내 링크 판의 구멍을 차례로 통과하고, 상기 핀은 상기 핀 구멍을 통과해 상기 링크 판들을 결합시켜, 교번적인 안내 열과 비안내 열의 복수의 교호 배치되는(interleaved) 링크 세트를 형성하며, 상기 제 1 안내 링크 판, 제 1 비안내 링크 판, 및 제 2 안내 링크 판은 안내 열에 있고, 제 2 비안내 링크 판은 비안내 열에 있는 체인.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비안내 링크 판은 반전 치부(inverted tooth) 링크 판인 체인.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 체인은 보조 체인인 체인.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 체인은 오일 펌프 구동 체인인 체인.
  5. 체인으로서,
    복수의 내측 링크와 복수의 외측 링크; 및
    복수의 핀을 포함하고,
    상기 링크 각각은 한쌍의 구멍을 가지며, 상기 링크는 교번적인 안내 열과 비안내 열에 배치되고, 각 안내 열은 제 1 내측 링크, 제 1 외측 링크, 및 제 2 외측 링크를 포함하며, 상기 제 1 외측 링크는 제 1 내측 링크에 인접해 있으며, 상기 비안내 열은, 상기 제 1 내측 링크와 제 2 외측 링크에 인접하는 제 2 내측 링크를 포함하며,
    상기 핀 각각은 상기 제 1 외측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 상기 제 1 내측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 상기 제 2 내측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나, 및 상기 제 2 외측 링크 중의 하나에 있는 구멍 중의 하나를 통과하는 체인.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 내측 링크는 반전 치부 링크 판인 체인.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 체인은 보조 체인인 체인.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 체인은 오일 펌프 구동 체인인 체인.
KR1020167005522A 2013-08-14 2013-08-14 개선된 nvh 거동을 갖는 좁은 레이싱을 가능하게 해주는 교번적인 내측 링크 위치를 갖는 체인 KR101685453B1 (ko)

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