特開 2024-84137 複数の非優勢次数スプロケット又はプーリーを備えたチェーンドライブ又はベルトドライブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084137

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】複数の非優勢次数スプロケット又はプーリーを備えたチェーンドライブ又はベルトドライブ

(51)【国際特許分類】

   F16H 7/06 20060101AFI20240617BHJP

   F16H 7/02 20060101ALI20240617BHJP

   F02B 67/06 20060101ALI20240617BHJP

【ＦＩ】

F16H7/06

F16H7/02 A

F02B67/06 D

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023208109

(22)【出願日】2023-12-09

(31)【優先権主張番号】18/064779

(32)【優先日】2022-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】500124378

【氏名又は名称】ボーグワーナー インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】トッド，ケビン ビー．

【テーマコード（参考）】

3J049

【Ｆターム（参考）】

3J049AA03

3J049AA08

3J049BF10

3J049BH20

3J049CA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】駆動スプロケットと、第１従動スプロケット及び第２従動スプロケットを有する少なくとも１つのシャフトとを有するクランクシャフトを有する内燃機関用のチェーンドライブ又はベルトドライブにおける噛合いノイズを低減させる。
【解決手段】駆動スプロケット、第１従動スプロケット及び第２従動スプロケットの少なくとも１つは、ピッチ半径の半径方向変化が内燃機関の駆動システムにおいて非優勢次数の張力を励起するようなピッチ半径のパターンを含む。駆動スプロケット、第１従動スプロケット及び第２従動スプロケットの各々によって励起される非優勢エンジンサイクル次数は異なる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動スプロケットと、少なくとも１つの第１従動スプロケットを有する少なくとも１つの従動シャフトとを有するクランクシャフトを有する内燃機関用のチェーンドライブ又はベルトドライブにおける噛合いノイズを低減する方法であって、
前記チェーンドライブ内の外部励起を決定して、張力が発生するエンジンサイクル次数を決定するステップと、
張力が優勢であるエンジンサイクル次数をスプロケット次数に変換するステップと、
非優勢スプロケット次数を決定するステップと、
前記チェーンドライブ又は前記ベルトドライブのための非優勢次数スプロケットの数を決定するステップと、
前記非優勢次数スプロケットが同じエンジンサイクル次数を有するように、前記チェーンドライブ又は前記ベルトドライブに対して決定された非優勢次数スプロケットの数のそれぞれに組み込まれる非優勢次数の一意のセットを決定するステップと、
前記各非優勢次数スプロケットについて、前記少なくとも１つの非優勢次数の一意のセットを前記スプロケットの半径方向変化パターンに組み込むステップと、
前記内燃機関の前記チェーンドライブ又は前記ベルトドライブに、前記非優勢次数スプロケットを取り付けるステップと、を含む、方法。

【請求項2】

前記少なくとも１つの非優勢次数の各々の一意のセットは、前記非優勢次数スプロケットごとに３つの非優勢次数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つの非優勢次数の各々の一意のセットは、前記非優勢次数スプロケット毎に２つの非優勢次数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

第２従動スプロケットをさらに含み、少なくとも前記従動スプロケットと、前記第１従動スプロケット又は前記第２従動スプロケットの少なくとも一方とは、非優勢次数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記少なくとも駆動スプロケット及び前記少なくとも第１従動スプロケットは、非優勢次数スプロケットであり、前記駆動スプロケットの非優勢次数は、前記少なくとも第１従動スプロケットの前記非優勢次数とは異なる、請求項１に記載の方法法。

【請求項6】

前記駆動スプロケット、前記第１従動スプロケット、及び前記第２従動スプロケットは、前記駆動スプロケットの非優勢エンジンサイクル次数が前記第１従動スプロケットの非優勢エンジンサイクル次数と異なり、前記第２従動スプロケットの非優勢エンジンサイクル次数及び前記第１従動スプロケットの非優勢エンジンサイクル次数が前記第２従動スプロケットの非優勢エンジンサイクル次数と異なるように、非優勢次数スプロケットである、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

駆動スプロケットと少なくとも第１従動スプロケットとを有するクランクシャフトを有する内燃機関用のチェーンドライブ又はベルトドライブであって、
それぞれ、ピッチ半径の半径方向変化が前記内燃機関の駆動システムにおいて非優勢次数の張力を励起するようなピッチ半径のパターンを含む非優勢次数ランダムスプロケットである駆動スプロケット及び少なくとも１つの従動スプロケットであって、前記駆動スプロケットにおける非優勢エンジンサイクル次数は、前記少なくとも第１従動スプロケットにおける非優勢エンジンサイクル次数とは異なる、駆動スプロケット及び少なくとも１つの従動スプロケットと、
前記駆動スプロケットと前記少なくとも第１従動スプロケットとを噛合いさせるチェーンと、を含む、内燃機関用のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項8】

第２従動スプロケット、第３従動スプロケット、第４従動スプロケット、及び第５従動スプロケットをさらに含み、前記第２従動スプロケット、前記第３従動スプロケット、前記第４従動スプロケット、及び前記第５従動スプロケットは非優勢次数ランダムスプロケットであり、前記第１従動スプロケット、前記第２従動スプロケット、前記第３従動スプロケット、前記第４従動スプロケット、及び前記第５従動スプロケットの各々に組み込まれる非優勢エンジンサイクル次数が異なる、請求項７に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項9】

第２従動スプロケットをさらに含む、請求項７に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項10】

前記第２従動スプロケットは、非優勢次数ランダムスプロケットである、請求項９に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項11】

前記第１従動スプロケット又は前記第２従動スプロケットは、前記内燃機関のバランスシャフト上に配置されている、請求項９に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項12】

駆動スプロケットと、少なくとも１つの従動スプロケットを駆動する少なくとも１つのカムシャフトとを有するクランクシャフトを有する内燃機関用のチェーン又はベルトドライブであって、非優勢次数ランダムスプロケットである前記駆動スプロケット及び前記少なくとも１つの従動スプロケットから選択された少なくとも２つのスプロケットであって、前記各スプロケットは、前記ピッチ半径の半径方向変化が前記内燃機関の駆動システムにおいて非優勢次数の張力を励起するようなピッチ半径のパターンを含み、前記駆動スプロケットにおける非優勢エンジンサイクル次数は、前記少なくとも第１従動スプロケットにおける非優勢エンジンサイクル次数とは異なる、少なくとも２つのスプロケットと、前記駆動スプロケットと前記少なくとも第１従動スプロケットとを噛合いさせるチェーンと、を含む、内燃機関用のチェーン又はベルトドライブ。

【請求項13】

第２従動スプロケット、第３従動スプロケット、第４従動スプロケット、及び第５従動スプロケットをさらに含み、前記第２従動スプロケット、前記第３従動スプロケット、前記第４従動スプロケット、及び前記第５従動スプロケットは非優勢次数ランダムスプロケットであり、前記第１従動スプロケット、前記第２従動スプロケット、前記第３従動スプロケット、前記第４従動スプロケット、及び前記第５従動スプロケットの各々に組み込まれる非優勢エンジンサイクル次数が異なる、請求項１２に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項14】

第２従動スプロケットをさらに含む、請求項１２に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【請求項15】

前記第２従動スプロケットは、非優勢次数ランダムスプロケットである、請求項１４に記載のチェーンドライブ又はベルトドライブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スプロケット又はプーリーの分野に関し、より具体的には、チェーンシステムの２つのスプロケット又はプーリーが同一のエンジン回転速度で同一の駆動共振又はストランド振動を励起しないように、２つ以上のスプロケット又はプーリーに割り当てられた一意の非優勢エンジンサイクル次数（複数可）によって生成されるランダムパターンを有する、チェーンシステムのスプロケット又はベルトドライブのプーリーに関する。

【背景技術】

【0002】

図１は、一般的なエンジンのチェーンドライブシステムの例を示しており、例えば、このような構成は、デュアルオーバーヘッドカム（ＤＯＨＣ）チェーンドライブで使用することができる。クランクシャフトは３つあり、すなわち、スプロケット３０（駆動スプロケット）はカムシャフト上にあり、スプロケット３１（カムシャフトスプロケット１）は排気カムシャフトスプロケットであり、スプロケット３２（カムシャフトスプロケット２）は吸気カムシャフトスプロケットである。チェーン１０は、ストランド１～３からなり、クランクシャフトスプロケット３０によって駆動される。テンショナアーム３３は、テンショナ３４によってストランド１に対して付勢され、ストランド１に張力を付与する。テンショナアーム３３は、排気カムシャフトスプロケット３１（カムシャフトスプロケット１）とクランクシャフトスプロケット３０との間に配置され、ガイド３５は、吸気カムシャフトスプロケット３２（カムシャフトスプロケット２）とクランクシャフトスプロケット３０との間のチェーン３のチェーン移動制御を提供する。

【0003】

チェーン又は歯付きベルトドライブ１０は発振励起を受ける。例えば、チェーンまたは歯付きベルトドライブ１０をエンジンのクランクシャフトとカムシャフトとの間で使用することができる。発振励起は、クランクシャフトのねじり振動及び／又は動弁機構及び／又は燃料ポンプからの変動トルク負荷であってもよい。

【0004】

また、歯数の少ないスプロケットでは、チェーンとスプロケットとの噛合い力が大きくなることがよく知られている。そのため、小型スプロケットは、より多くのピッチ（チェーンの噛合い）周波数のノイズを発生する。ピッチ周波数ノイズの発生は、スプロケットと噛み合うチェーンストランドの剛性にも依存することはあまり知られていない。ストランドの剛性はチェーンの剛性とストランドの長さによって異なる。短いストランドは長いストランドよりもはるかに硬い。大きなスプロケットが短いチェーンのストランドに接続されている場合、高ピッチ周波数のノイズが発生する可能性がある。

【0005】

ピッチ周波数ノイズが問題となる場合には、ランダムスプロケットを適用することができる。通常、最小のスプロケットだけがランダムになる。従来のランダムスプロケットでは、固定ピッチ半径が変化する「ランダム」パターンを使用して噛合いタイミングを変更していた。これにより、噛み合いノイズが分割されるため、不快な純音ではなくなる。非ランダムスプロケットでは、噛み合いノイズは噛み合い周波数または噛み合い次数にすべて集中。ランダムスプロケットの場合、噛合いノイズは、主に低い次数と噛合い次数の周りの次数の両方で、多くの次数に分散されている。ランダムスプロケットは不快なノイズを軽減するが、ランダムスプロケットの半径方向変化は、主に低次（スプロケットが数回回転するごと）でチェーンドライブに発振張力を発生させる。

【0006】

他の要因も、生成されるピッチ周波数ノイズの量と、リスナーの場所でのノイズの大きさを決定する。リスナーが何を聞くかは、ノイズ経路によって異なる。ノイズ経路にピッチ周波数を増幅する構造共鳴が含まれている場合、リスナーにはより高いピッチ周波数のノイズが聞こえることになる。エンジンのカムドライブに関する一般的な例は、エンジンのフロントカバーの構造共振である。構造共振は、スプロケットのサイズに関係なく、最も近いスプロケットのピッチノイズを増幅する可能性がある。

【0007】

ほとんどのチェーンドライブは、１つ又は複数のねじれ共振周波数を有する。ランダムスプロケットによる張力変動の周波数がチェーンドライブのねじり共振周波数に等しいかそれに近い場合、張力変動が増幅され、チェーン張力に大きな変化が生じる可能性がある。

【0008】

チェーンドライブに張力変化の外的要因（クランクＴＶ、カムトルク、燃料ポンプトルクなど）がない場合、ランダムスプロケットによる発振張力によって平均張力が増加し、全体の最大張力が増加する。この場合、ランダムスプロケットは常に最大チェーン張力を増加させる。最大張力がチェーンの許容範囲内であれば、これは問題ではない可能性がある。

【0009】

チェーンドライブに張力変化の外的要因がある場合、ランダムスプロケットは、外的要因がすでに張力変化を持っている場合に張力変化を起こす可能性が高い。多くの場合、これは張力をもたらし、全体として最大の張力を高め、高めることになる。既存のランダムスプロケット方法を使用すると、ほとんどの場合、チェーン全体の最大張力が増加する。多くの場合、張力はチェーンの許容張力レベルを超えて増加する。これにより、エンジンカムやバランスシャフトドライブのような外部張力変化源を有する多くのチェーンドライブでは、従来のランダムスプロケットを使用することは不可能である。

【0010】

張力低減ランダムスプロケットは、１つ又は２つの特定の次数の張力を生成するランダムスプロケットの半径方向変化パターンを定義することによって開発される。張力低減ランダムスプロケットにより生成される張力は、張力変化の外部源による反対の張力になるように段階的に調整される。これが張力の解消と全体的な最大張力度の低下につながった。張力低減ランダムスプロケットは均一な繰り返しパターンを使用するため、正しい張力レベルを生成するには振幅を選択する必要がある。張力低減ランダムスプロケットは、通常、噛合いノイズに大きな影響を与えない。

【0011】

張力低減スプロケットは、チェーン張力に顕著な次数を利用して、発振励起による張力の位相とは逆の張力変動を生じさせ、これらの次数の張力がチェーン又はベルトドライブの共振時に相殺されるか、又は部分的に相殺される（全体の最大張力がこれらの次数の１つによって支配される場合）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

チェーン全体の張力の増加を抑えつつ、ノイズを十分に低減するランダムスプロケットをどのように設計するかが課題となっている。この課題を解決するために開発されたのが、非優勢次数（ＮＰＯ）スプロケットである。

【0013】

本発明の一実施形態では、ドライブの噛合いノイズを低減する、異なるピッチ半径を有する非優勢次数（ＮＰＯ）ランダムスプロケット又はプーリーが開示される。ＮＰＯランダムスプロケット又はプーリーは、発振励起によって引き起こされるチェーン張力ではまだ顕著ではない次数からなる半径方向変化パターンを使用する。

【0014】

発振励起及び捩り共振を伴うチェーン又は歯付きベルトドライブは、特定の次数の発振張力を発生する。これらの次数は、ランダムパターンによるチェーン張力の増加を最小限に抑えるために、ＮＰＯランダムスプロケットの半径方向変化パターンでは避けなければならない。

【0015】

以上の理由から、チェーンシステムに複数のＮＰＯスプロケットを適用することにより、最小スプロケットだけではない高ピッチ周波数ノイズの問題を解決することができる。同一速度で同一の駆動共振を励起する２つのスプロケットが存在しないように一意の次数の複数のＮＰＯスプロケットを適用し、設置されたＮＰＯスプロケットの向きがシステムに悪影響を及ぼさないようにする。

【0016】

チェーン張力が非優勢次数からなる半径方向の変化を持つる複数のＮＰＯランダムスプロケットを用いることにより、駆動共振を励起しながらＮＰＯランダムスプロケットに起因する張力と発振励起に起因する張力を低減し、ＮＰＯランダムスプロケットに起因するチェーン張力の増加を最小限に抑えつつピッチノイズの低減を改善する。

【0017】

チェーンシステム内の本発明の実施形態の各ＮＰＯランダムスプロケットは、他のスプロケットとは異なるチェーン張力の非優勢次数を有する。これにより、チェーンシステム内の２つのＮＰＯスプロケットは、同じ次数を持ったり、チェーンまたは歯付きベルトドライブの発振張力では優勢ではない次数の重複した次数を持ったりすることはない。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、典型的なデュアルオーバーヘッドカムドライブを示す。

【図2】図２は、ＮＰＯランダムスプロケットを使用して、チェーンの最大張力を増加させることなく噛み合いノイズを低減する方法のフローチャートである。

【図3】図３は、典型的なサーペンタイン（デュアルバンク）エンジンのレイアウトを示す。

【図4】図４は、直列３気筒エンジンのクランクスプロケットの半径方向変化対スプロケット基部数の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、直列３気筒エンジンの第１カムスプロケットの半径方向変化対スプロケット基部数の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、直列３気筒エンジンの第２のカムスプロケットの半径方向変化対スプロケット基部数の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

なお、本発明の実施形態は、チェーン張力において非優勢次数のみを用いてランダムパターンを作成することにより、チェーン張力を増加させる問題を解決する。これにより、ランダムスプロケットによる張力と外部源による張力との間の相互作用が最小化される。各ＮＰＯスプロケットには、チェーン張力では、優勢ではない様々な次数が含まれている。加えて、ランダムスプロケットに起因する張力は、外部源に起因する張力と同時に共振を励起しない。さらに、スプロケット上の半径方向変化の方向は、外部源又は他のスプロケットによる次数を追加又はキャンセルしないので、ランダムスプロケットの半径方向変化の方向はもはや重要ではない。また、非優勢次数を持つ複数のＮＰＯスプロケットを用いることにより、ピッチ次数の減少が増加し、最大張力変動が増加しない。

【0020】

本発明の実施形態は、エンジンタイミングドライブ動（例えば、カムドライブ、バランスシャフトドライブ、燃料ポンプドライブ、オイルポンプドライブ）、及び繰り返し動的負荷を有する任意のドライブ動に適用することができる。

【0021】

この方法は、張力低減ランダムスプロケットと組み合わせることができる。これは、最初に張力減少スプロケットの次数、振幅、位相を定義することによって行うことができる。これにより、チェーン張力に既に優勢ではない他の次数を付加することができ、合計最大張力の増加を最小限に抑えつつ噛合いノイズの低減をさらに向上させることができる。

【0022】

チェーン又は歯付きベルトドライブは、多数の構成及び様々な発振励起を有してもよい。重要なことは、ドライブが発振励起の影響を受け、ドライブがこれらの励起により励起されることができる捩り共振を有することである。使用可能な半径方向変化パターンは多数ある。重要なことは、このパターンにはチェーン張力で優勢ではない次数が含まれていないことである。さらに、複数のＮＰＯスプロケットのすべてがチェーンの張力に優勢次数を含まないように、それぞれ異なるパターンを持つ複数のＮＰＯスプロケットが同じドライブ内に存在する。複数のＮＰＯスプロケットには、重複しないように、異なる非優勢次数が含まれている。ＮＰＯスプロケットは、互いの向きに関係がない。ＮＰＯスプロケットの数は、ドライブ内の２つとスプロケット／プーリーの数との間の数である。

【0023】

以下の表１は、従来技術の円形スプロケットと組み合わせて単一の非優勢次数（ＮＰＯ）ランダムスプロケットを使用するか、又は本発明の実施形態において複数のＮＰＯランダムスプロケットを使用することを示している。以下に示すように、シミュレーションとテストでは、複数のＮＰＯランダムスプロケットを使用した方が、ピッチ次数を低くすることができる。

【表1】

【0024】

単一エンジンサイクルは、異なる速度で発振励起を有する。各４ストロークエンジンサイクルは、２回のクランク回転を含む。例えば、４気筒エンジンでは、発振励起がエンジンサイクル中に４回繰り返されるパターンを有する。これにより、支配的で優勢的な第４エンジンサイクル次数（エンジンサイクルごとに励起が４回増減する）が生成される。４次数のエンジンサイクル次数（８、１２、１６など）の倍数も存在することがある。

【0025】

以下の表２は、典型的な動弁機構トルクに基づく非優勢エンジンサイクル次数の例を示しており、これらの次数はスプロケット上の半径方向変化パターンに含めることができる。

【表2】

【0026】

一例では、多くの３気筒エンジンに対する優勢次数は、３番目、６番目、９番目、１２番目、１５番目、及び１８番目のエンジンサイクル次数である。これにより、第１目、第２目、４番目、５番目、７番目、８番目、１０番目、１１番目、１３番目、１４番目、１６番目、１７番目、１９番目、２０番目、２１番目が残る。例えば、図１に示すように、１つのクランクシャフトスプロケットと２つのカムスプロケットとを有するダブルオーバーヘッドカム（ＤＯＨＣ）ドライブの場合、クランクスプロケットは、８番目、１０番目及び２０番目のエンジンサイクル次数を示す半径方向変化パターンを有し、第１カムスプロケットは、５番目、１７番目及び２１番目のエンジンサイクル次数を示す半径方向変化パターンを有し、第２カムスプロケットは、７番目、１１番目及び１４番目のエンジンサイクル次数を示す半径方向変化パターンを有する。システム内の各ＮＰＯスプロケットに一意の次数を使用することにより、２つのスプロケットが同時に同じ振動（チェーンドライブ共振又はチェーンストランド振動）を励起することがなく、チェーン張力への悪影響を最小限に抑えることができる。

【0027】

クランクねじり振動（ＴＶ）は、カムトルクに加えてシステムに加わるもう１つの励起であり、特定の次数でチェーンの張力を引き起こす。クランクＴＶの次数及び発生張力の振幅はカムトルクと一致しないので、優勢次数を発生する実際の次数は用途によって異なる可能性がある。クランクシャフトがチェーン張力を増加させる特定の用途には、クランクシャフトのねじり振動に基づく非優勢エンジンサイクル次数を導入することができる。表３は、クランクシャフトＴＶのエンジンサイクル次数の例を示す。

【表3】

【0028】

本発明の一実施形態においてＮＰＯスプロケットに使用する次数を選択する場合、優勢次数は、すべての励起からの優勢次数の組み合わせである。例えば、チェーンシステムがカムシャフト（複数可）と燃料ポンプを駆動する場合、ＮＰＯスプロケットで利用可能な非優勢次数は、カムトルク（表２）、クランクＴＶ（表３）、及び燃料ポンプトルクに存在するものである。場合によっては、元の円形スプロケットシステムからのチェーン張力を用いて、カムトルク、燃料ポンプトルク、クランクＴＶのいずれかからの励起の結果である優勢次数（任意の次数の顕著なチェーン張力の振幅）を決定することができる。

【0029】

図４～６に、クランクスプロケット、第１カムスプロケット、第２カムスプロケットの半径方向変化とスプロケット基部数の関係を示す。図４に示すように、クランクスプロケットの各スプロケット基部数に対応する半径方向変化を表４に示す。

【表4】

【0030】

この例では、クランクスプロケットは、８、１０、２０の非優勢次数を含む。

【0031】

表５は、図５に示す第１カムスプロケットの各スプロケット基部数の半径方向変化を示す。

【表5】

【表5-1】

【0032】

この例では、第１カムスプロケットは、５、１７及び２１の非優勢次数を含む。

【0033】

表６は、図６に示すように、第２カムスプロケットの各スプロケット本数の半径方向変化を示す。

【表6】

【表6-1】

【0034】

この例では、第２カムスプロケットは、７、１１、１４の非優勢次数を含む。

【0035】

表７は、上記の３つのスプロケット（クランクスプロケット、カムスプロケット１、カムスプロケット２）を使用した場合と、クランクスプロケットとして１つのＮＰＯスプロケット、２つのカムスプロケットとして「ストレート」又は「ラウンド」スプロケットを使用した場合の結果を示す。

【表7】

【0036】

図に示すように、一意の次数を持つ複数のＮＰＯランダムスプロケットは、不要な副作用を最小限に抑えながら、ピッチ周波数を最小化する。チェーン張力の最大変化は５％未満である。

【0037】

表８に、カム２スプロケットに一意の次数ＮＰＯスプロケットをすべての可能な向きで使用した結果を示す。

【表8】

【0038】

いずれの場合も最大チェーン張力の変化は５％未満であり、一意の次数ＮＰＯランダムスプロケットを使用するメリットが確認できた。一意の次数を持つＮＰＯランダムスプロケット（例えば、カムスプロケット２）の相対的な向きは、従来のランダムスプロケット（例えば、米国特許第６，２１３，９０５合）のようにチェーンの最大張力に影響しない。

【0039】

表９は、直列３気筒（Ｉ３）エンジンで使用するためのＮＰＯスプロケットの一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの例を示す。なお、この表には完全なリストは含まれていないが、張力を増加させることなくピッチノイズを低減するために最も使用できる一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの複数の例が含まれている。なお、スプロケット毎に複数のエンジンサイクル次数が列挙されているが、１つ又は複数のエンジンサイクル次数をスプロケットの径方向変化パターンに組み込むことができ、スプロケットの径方向変化パターンに組み込むエンジンサイクル次数の数は、各スプロケットの歯数によって制限される。

【表9】

【表9-1】

【0040】

表１０は、典型的なＤＯＨＣ直列４気筒（Ｉ４）エンジンで使用するための、可能なＮＰＯスプロケットの一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの例を示す。なお、この表には完全なリストは含まれていないが、張力を増加させることなくピッチノイズを低減するために最も使用できる一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの複数の例が含まれているなお、スプロケット毎に複数のエンジンサイクル次数を列挙する場合、１つ又は複数のエンジンサイクル次数をスプロケットの径方向変化パターンに組み込むことができ、スプロケットの径方向変化パターンに組み込むエンジンサイクル次数の数は、各スプロケットの歯数によって制限される。

【表10】

【表10-1】

【0041】

上記の表に優勢次数が記載されていないスプロケットの場合、スプロケットは標準円形スプロケット又は非円形張力低減スプロケットとすることができる。

【0042】

表１１は、典型的なシングルオーバーヘッドカム（ＳＯＨＣ）直列４気筒（Ｉ４）エンジンで使用するための、可能なＮＰＯスプロケットの一意のエンジンサイクル順序の組み合わせの例を示す。なお、この表には完全なリストは含まれていないが、張力を増加させることなくピッチノイズを低減するために最も使用できる一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの複数の例が含まれている。なお、スプロケット毎に複数のエンジンサイクル次数が列挙されているが、１つ又は複数のエンジンサイクル次数をスプロケットの径方向変化パターンに組み込むことができ、スプロケットの径方向変化パターンに組み込むエンジンサイクル次数の数は、各スプロケットの歯数によって制限される。

【表11】

【表11-1】

【0043】

表１２は、図３に示す典型的なＤＯＨＣＶ６サーペンタインドライブエンジンで使用するための、ＮＰＯスプロケットの一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの例を示す。ＤＯＨＣＶ６サーペンタイン駆動エンジン５０において、クランクスプロケット５６は、チェーン５８を介して４つの異なるカムシャフトスプロケット５２、５１、５４、５５及びアイドラスプロケット５３を駆動する。チェーン５８の第１チェーンストランドは、クランクスプロケット５６とカムスプロケット５２との間に存在する。チェーン５８の第２チェーンストランドは、カムスプロケット５２とアイドラスプロケット５３との間に存在する。アイドラスプロケット５３とカムスプロケット５４との間にチェーン５８の第３チェーンストランドが存在する。チェーン５８の第４チェーンストランドは、カムスプロケット５４とクランクスプロケット５６との間に存在する。また、カムスプロケット５２は、チェーン５９を介してカムスプロケット５１に連結されている。カムスプロケット５４は、チェーン５７を介してカムスプロケット５５に連結されている。チェーン５７、５９は、それぞれ２本のチェーンストランドを有し、チェーン５９については７、８で示され、チェーン５７については５、６で示される。

【表12】

【表12-1】

【表12-2】

【0044】

上記の表に優勢次数が記載されていないスプロケットの場合、スプロケットは標準円形スプロケット又は非円形張力低減スプロケットとすることができる。

【0045】

なお、この表には完全なリストは含まれていないが、張力を増加させることなくピッチノイズを低減するために最も使用できる一意のエンジンサイクル次数の組み合わせの複数の例が含まれている。なお、スプロケット毎に複数のエンジンサイクル次数が列挙されているが、１つ又は複数のエンジンサイクル次数をスプロケットの径方向変化パターンに組み込むことができ、スプロケットの径方向変化パターンに組み込むエンジンサイクル次数の数は、各スプロケットの歯数によって制限される。

【0046】

図２は、ＮＰＯランダムスプロケットを用いて、チェーンの最大張力を増加させることなく噛合いノイズを低減する方法を示すフローチャートである。

【0047】

第１ステップでは、チェーンドライブにおける外部励起を決定して、張力が発生するエンジンサイクル次数を決定する（ステップ２００）。あるいは、張力を決定し、その後、一般的なエンジンサイクル次数を決定するために、チェーンドライブに励起を加えてもよい。

【0048】

チェーンドライブ内に張力が優勢となるエンジンサイクル次数をスプロケット次数に変換する（ステップ２０２）。例えば、クランクスプロケット次数はエンジンサイクル次数の半分である。したがって、第４エンジンサイクル次数は第２クランクスプロケット次数となる。

【0049】

非優勢次数を決定する（ステップ２０４）。これらは、ステップ２００～２０２において発見されなかった次数である。

【0050】

システムに使用するＮＰＯスプロケットの数を決定する（ステップ２０５）。なお、ＮＰＯスプロケットとして、各システムに少なくとも２つのスプロケットを指定することが好ましい。別の実施形態では、少なくとも１つのクランクスプロケット及び２つのカムスプロケットがＮＰＯスプロケットとして指定される。一実施形態において、ＮＰＯスプロケットとして指定された２つのスプロケットは、駆動又はクランクスプロケットと従動カムスプロケット１である。別の実施形態では、ＮＰＯスプロケットとして指定された２つのスプロケットは、駆動又はクランクスプロケットと従動カムスプロケット２である。さらに別の実施形態では、従動カムスプロケット１及び従動カムスプロケット２はＮＰＯスプロケットである。それ以外の場合、アイドラスプロケットはＮＰＯスプロケットでもある。

【0051】

次に、ステップ２０５に組み込まれる各スプロケット内の非優勢次数の一意のセットを決定する（ステップ２０６）。一実施形態では、各スプロケットは少なくとも１つの次数を有する。別の実施形態では、各スプロケットは最大３個の非優勢次数を有する。別の実施形態では、各スプロケットは最大４個の非優勢次数を有する。別の実施形態では、各スプロケットは最大５個の非優勢次数を有する。なお、各スプロケットに含まれる非優勢次数の総数は、歯の数に依存する。スプロケットの歯数が大きくなると、組み込める非優勢次数の数も多くなる。なお、各スプロケットは最大５個の非優勢次数を持つことができるが、エンジン内の各スプロケットは異なる数の次数を持つ可能性がある。

【0052】

スプロケット間で一意の次数を確立するために、次数は同じ基準サイクルに基づいて比較される必要がある。基準サイクルはエンジンサイクルである。スプロケット次数は、エンジンサイクル次数とは異なる場合がある。例えば、クランクスプロケットが１回転するごとに発生する変化を第１クランク次数と呼ぶことができる。クランクスプロケットはエンジンサイクルで２回転するため（４ストロークエンジンを想定）、第２エンジンサイクル次数とも呼ばれる。カムスプロケットがエンジンサイクルごとに１回転するので、各カムスプロケットの１回転の変化をカムスプロケットサイクル又はエンジンサイクルと呼ぶことができる。

【0053】

例えば、クランクＮＰＯランダムスプロケットは、第３及び第４クランクスプロケット次数を使用することができる。カムＮＰＯランダムスプロケット第３及び第４カムスプロケット次数を使用できる。クランクＮＰＯランダムスプロケットは６番目と８番目のエンジンサイクル次数を使用し、カムＮＰＯランダムスプロケットは３番目と４番目のエンジンサイクル次数を使用するので、これらのスプロケットは一意のエンジンサイクル次数を使用する。なお、スプロケット次数からエンジンサイクル次数への移行は、（クランクシャフトに対するスプロケットの速度に依存して）非整数のエンジンサイクル次数になることがある。例えば、非整数のエンジンサイクル次数は、クランク速度やカム速度で回転しない中間シャフトを備えた多段ドライブで発生する可能性がある。

【0054】

少なくとも１つの非優勢次数を各スプロケットの半径方向変化パターンに組み込んで（ステップ２０７）、一意の非優勢次数（ＮＰＯ）スプロケットを作成する。非優勢次数の振幅は、チェーンドライブに導入される張力を決定し、スプロケットの半径方向変化パターンに対応する。

【0055】

好ましい実施形態では、選択される非優勢次数は、スプロケット歯の数の半分よりも小さく、スプロケット歯の数の半分を超える次数は混同されてより低い次数として表示されるので、第１及び第２次数は一般的に回避される。１次、２次のような低次は、噛合いタイミングが十分に変化しないので、噛合いノイズにほとんど影響を与えず、張力低減スプロケットの噛合いノイズがあまり低下しない原因となる。

【0056】

内燃機関のチェーンドライブに非優勢次数（ＮＰＯ）スプロケットを装着すると（ステップ２０８）、この方法を終了する。

【0057】

なお、上記チェーンドライブ系とは、カムシャフト、燃料ポンプ等を意味するが、上記チェーンドライブ系とは、カムシャフト、燃料ポンプ等を意味する。本発明のＮＰＯスプロケットは、チェーンによって駆動される他のエンジン付属品及び構成部品、例えばバランサシャフト又はウォータポンプ等にも同様に適用することができる。

【0058】

なお、上記の説明は内燃機関に関連しているが、本発明のＮＰＯスプロケットは、トランスミッション、トランスファーケース、ハイブリッドドライブなどの他のチェーン用途にも使用できる。ＮＰＯの概念は、特定の次数のインセンティブ又は特定の次数の他のシステムとの相互作用（ランダムパターンで回避する必要がある次数を作成する）を有する任意のチェーンドライブシステムに適用できることを理解すべきである。

【0059】

なお、「スプロケット」という用語は、歯付きベルトドライブシステムで使用されるプーリーを含む。

【0060】

したがって、本明細書に記載された本発明の実施形態は、本発明の原理の適用例にすぎないことが理解されるべきである。本明細書において示された実施形態の詳細への参照は特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではなく、それら自体が本発明に不可欠であるとみなされる特徴を列挙している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】