JP2010169152A - バランスシャフトギア構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バランスシャフトギア構造において、ギアの歯打ち音の低下に加えて、ギアの噛み合い音も低下させること。
【解決手段】本バランスシャフトギア構造は、シザーズギア１０を備える。シザーズギア１０は、バランスシャフト１２に結合されるメインギア１４と、メインギア１４と同じ歯形および歯数を有し、かつ、メインギア１４と軸方向で隣接してメインギア１４とともにクランクシャフトの駆動ギア１６に噛み合いするサブギア１８と、メインギア１４およびサブギア１８を回転方向で相反する方向に付勢するシザーズスプリング２０と、シザーズスプリング２０の付勢力に抗してメインギア１４とサブギア１８との間の動き量を制限することによって、メインギア１４およびサブギア１８の両者の歯と駆動ギア１６の歯の隙間間隔を調整するための隙間間隔調整機構４０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、シザーズギアを備えたバランスシャフトギア構造に関する。

たとえば、特許文献１では、トーションリングおよび係止ピンの摩耗を軽減し、組み付け性および信頼性を向上させた、シザーズギアが提案されている。

この特許文献１にかかるシザーズギアは、トーションリングと、係止ピンを有するメインギアと、係止ピンを有するサブギアとを有する。サブギアは、メインギアの回転軸線と同一軸線上にトーションリングを介して回動可能に設けられる。トーションリングは、サブギアを円周方向へ捩る捩り力を発生させる。メインギアおよびサブギアには、係止ピンのそれぞれの頭部が進入可能な凹部が配設される。サブギアは、メインギアの一方の側面に設けられた状態で係止ピンの近傍にストッパピンを有する。ストッパピンは、メインギアおよびサブギアが相手ギアに噛み合いする前の状態で係止ピンに当接し、メインギアおよびサブギアが相手ギアに噛み合いした後の状態で係止ピンから離れる。

また、特許文献２では、狭隘なスペースにも組み付け可能なシザーズギアが提案されている。

この特許文献２にかかるシザーズギアは、回転軸に結合されるメインギアと、メインギアと同形状の歯を有し、メインギアに対して同軸かつ相対回転可能に連結されたサブギアと、サブギアおよびメインギアを回転方向で相反する方向に付勢するシザーズスプリングと、メインギアおよびサブギアのいずれか一方の側部に固定されたピンと、メインギアおよびサブギアの他方の側部に形成され、ピンが挿入されるピン孔とを備えている。ピン孔のメインギアまたはサブギアの周方向への長さは、ピンよりも長く形成され、ピンをピン孔に挿入した状態で、メインギアとサブギアとが所定の範囲で相対回転できるようになっている。

特開平８−１０９９６１号公報 特開２００５−０４２８７１号公報

ところで、たとえば、４気筒エンジンなどのエンジンの振動を抑える目的で採用しているギア駆動のバランスシャフトでギア噛み合い音（噛み合い次数成分による音）が大きい場合がある。この噛み合い音は、レーシングや軽負荷で走行した場合、負荷による他の音が低く目立ち、気になり易い。

バランスシャフトの駆動をギアで行なう場合、クランクシャフトギア（駆動ギア）は、燃焼圧力による回転変動を有し、バランスシャフトギア（従動ギア）との間のバックラッシで歯打ち音を発生する。特に、ディーゼルエンジンの場合、回転変動がガソリンエンジンに比べて大きいので、シザーズギアを用いる場合が多い。

周知のように、シザーズギアは、ギアをメインギアとサブギアとに２分割して２つのギア間に回転方向に作用するシザーズスプリングを挿入しており、これによりクランクシャフトギアとの間のバックラッシ量を少なくしている（ほぼ０μｍ）。

上記特許文献１および２を含むシザーズギアは、歯打ち音の抑制効果は大きいが、スプリング荷重による歯面での面圧が大きくなり、噛み合い音が発生する場合がある。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、ギアの歯打ち音の低下に加えて、ギアの噛み合い音も低下させ得るバランスシャフトギア構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかるバランスシャフトギア構造は、シザーズギアを備えたバランスシャフトギア構造であって、前記シザーズギアは、バランスシャフトに結合されるメインギアと、メインギアと同じ歯形および歯数を有し、かつ、メインギアと軸方向で隣接してメインギアとともにクランクシャフトの駆動ギアに噛み合いするサブギアと、メインギアおよびサブギアを回転方向で相反する方向に付勢するシザーズスプリングと、シザーズスプリングの付勢力に抗してメインギアとサブギアとの間の動き量を制限することによって、メインギアおよびサブギアの両者の歯と駆動ギアの歯の隙間間隔を調整するための隙間間隔調整手段とを含む。

具体的には、前記シザーズスプリングは、前記メインギアおよび前記サブギア間に介装されたＣ型スプリングであり、前記隙間間隔調整手段は、メインギアのシザーズスプリング非介装領域に設けられ、前記ジザーズスプリングの一方端部と他方端部とを結ぶ円弧線の中間点においてその接線方向とほぼ平行に延びる長孔と、前記メインギアのサブギアとの対向面に備えられる第１のストッパと、前記サブギアのメインギアとの対向面に固着された第２のストッパとを含み、第１および第２のストッパ同士を当接させた状態での長孔におけるボルト締結位置を変更することによって、前記動き量および前記隙間間隔が調整可能に構成されている。

従来のシザーズギアは、シザーズスプリングの押し付け力でバックラッシ量を０μｍとしている、すなわち、メインギアとサブギアとで反対方向に押し付けているが、シザーズスプリングの押し付け力によりギアの歯面の荷重（面圧）が大きくなり、噛み合い音が大きくなる場合がある。

これに対し、本発明では、シザーズギアをエンジンに組み込んだ後で、シザーズスプリングの付勢力に抗してメインギアとサブギアとの間の動き量を制限（抑制）することによって、メインギアおよびサブギアの両者の歯と駆動ギアの歯の隙間間隔を調整することで、シザーズギアおよび駆動ギア間のバックラッシ量を数μｍオーダーで確保し、付勢力がクランクシャフトの回転数の小さい領域（無負荷〜軽負荷）でギアに加わらない（減少する）ようにして、噛み合い音（通常、「ヒュー音」と称されている。）を低減することができる。また、エンジンに負荷が加わったときには、回転変動が大きくなり、シザーズスプリングが作用して歯打ち音を低下させる。

本発明によると、ギアの歯打ち音の低下に加えて、ギアの噛み合い音も低下させるバランスシャフトギア構造の提供が可能となる。

本発明にかかるバランスシャフトギア構造の構成を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ―Ｘ線に沿う断面図である。 駆動ギアのシザーズギアのメインギアおよびサブギアに対する噛み合い状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明にかかるバランスシャフトギア構造の構成を示す図であって、同図（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＸ―Ｘ線に沿う断面図である。

図１を参照して、本実施の形態のバランスシャフトギア構造は、シザーズギア１０を備えている。

シザーズギア１０は、バランスシャフト１２に結合されるメインギア１４と、メインギア１４と同じ歯形および歯数を有し、かつ、メインギア１４と軸方向で隣接してメインギア１４とともにクランクシャフトの駆動ギア１６に噛み合いするサブギア１８と、メインギア１４およびサブギア１８を回転方向で相反する方向に付勢するシザーズスプリング２０とを備えている。

メインギア１４は、中央にバランスシャフト１２に嵌入する嵌入孔２２が形成され、バランスシャフト１２と一体回転可能に設けられている。メインギア１４の嵌入孔２２の周囲には、サブギア１８が嵌入する段差部２４が設けられている。このメインギア１４は、外径がサブギア１８と同じであって、サブギア１８に比べて軸方向の幅（厚み）が大に設定されている。

サブギア１８は、中央にメインギア１４の段差部２４に嵌入する嵌入孔２６が形成されている。このサブギア１８の嵌入孔２６は、メインギア１４の段差部２４に嵌入した状態でバランスシャフト１２と同一軸線上に設けられ、メインギア１４に対して相対的に回転できるようになっている。

シザーズスプリング２０は、Ｃ字型スプリングであって、メインギア１４のサブギア１８との対向面に形成されたＣ字形の凹溝２８内に配設されている。このシザーズスプリング２０の一方端部は、メインギア１４のサブギア１８との対向面に突設されたピン３０に係合され、他方端部は、サブギア１８のメインギア１４との対向面に突設されたピン３２に係合されている。すなわち、シザーズスプリング２０の弾性力が互いに対向するピン３０，３２に近づける方向に作用するようになっている。これにより、上記クランクシャフトの駆動ギア１６をメインギア１４およびサブギア１８の両者によって挟み込むことが可能となる。

シザーズギア１０は、シザーズスプリング２０の付勢力（弾性力）に抗してメインギア１４とサブギア１８との間の動き量を制限することによって、メインギア１４およびサブギア１８の両者の歯３４，３６と駆動ギア１６の歯３８の隙間間隔Ｃ（図２参照）を調整するための隙間間隔調整機構４０をさらに備えている。

隙間間隔調整機構４０は、メインギア１４のシザーズスプリング２０の非介装領域に設けられ、シザーズスプリング２０の一方端部と係合するピン３０と他方端部と係合するピン３２とを結ぶ円弧線Ｌ１の中間点においてその接線方向Ｄとほぼ平行に延びる長孔４２と、メインギア１４のサブギア１８との対向面に備えられる矩形ブロック状の第１のストッパ４４と、サブギア１８のメインギア１４との対向面に固着された矩形ブロック状の第２のストッパ４６とを含み、第１および第２のストッパ４４，４６同士を当接させた状態での長孔４２におけるボルト４８の締結位置を変更することによって、上記動き量および上記隙間間隔Ｃが調整可能に構成されている。なお、第１のストッパ４４は、第２のストッパ４６と接触するように、メインギア１４に設けられた長孔４２を介してボルト４８でメインギア１４のサブギア１８との対向面の凹部５０内に取り付けられる。

上記シザーズギア１０において、シザーズスプリング２０は、メインギア１４側のピン３０およびサブギア１８側のピン３２に接触し、シザーズギア１０の回転方向Ｒに張力を作用させ、クランクシャフトの駆動ギア１６との間のバックラッシ量をなくし、駆動ギア１６の回転変動によるギア間の歯打ち音を低下させている。

ディーゼルエンジンの場合、無負荷での回転変動や低回転での回転変動が大きく、シザーズスプリング２０の張力値も大きくなる方向であるが、このスプリング張力の増加により、シザーズギア１０のギアの歯面での面圧も高くなり、噛み合い音が増加する。温度によるシザーズギア１０および駆動ギア１６の軸間距離変化、ならびに加工精度組み付けばらつきが無ければ、バックラッシ量を数〜数十μｍに抑え込むことで、歯打ち音および噛み合い音ともに低く抑えることができるものの、現実的にはシザーズギア構造に頼らざるを得ないのが実情である。

そこで、本実施の形態では、シザーズギア１０に、シザーズスプリング２０の付勢力に抗してメインギア１４とサブギア１８との間の動き量を制限することによって、メインギア１４およびサブギア１８の両者の歯３４，３６と駆動ギア１６の歯３８の隙間間隔Ｃを調整するための隙間間隔調整機構４０を設けている。この隙間調整機構４０は、上述したように、第１および第２のストッパ４４，４６同士を当接させた状態での長孔４２におけるボルト４８の締結位置を変更することによって、上記動き量および上記隙間間隔Ｃが調整可能に構成される。

エンジンにバランスシャフト１２のシザーズギア１０を組み付けたとき、メインギア１４およびサブギア１８の両者の歯３４，３６と駆動ギア１６の歯３８との間に数μｍの隙間間隔Ｃを設けるようにボルト４８を締め付ける。このとき、サブギア１８側の第２のストッパ４６とメインギア１４側の第１のストッパ４４とは接触している。なお、締め付け時に駆動ギア１６とシザーズギア１０との間に隙間間隔Ｃを設けるには、バランスシャフト１２を逆転させるか、または駆動ギア１６の歯３８にモリブデンなどの早期に剥がれるコーティングをすればよい。これによって、エンジン運転時には、駆動ギア１６の歯３８とシザーズギア１０のメインギア１４およびサブギア１８の両者の歯３４，３６との間に数μｍの隙間間隔Ｃが設けられるので、エンジン負荷の少ない領域では、メインギア１４およびサブギア１８が駆動ギア１６に押し付けられて発生する噛み合い音を低減できると同時に、負荷が大きくなったときの回転変動による歯打ち音は、シザーズギア１０の効果で低減される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加えうることは勿論である。

１０ シザーズギア
１２ バランスシャフト
１４ メインギア
１６ 駆動ギア
１８ サブギア
２０ シザーズスプリング
３４，３６，３８ 歯
４０ 隙間間隔調整機構
４２ 長孔
４４ 第１のストッパ
４６ 第２のストッパ
４８ ボルト
Ｃ 隙間間隔

Claims (2)

1. シザーズギアを備えたバランスシャフトギア構造であって、
   前記シザーズギアは、
   バランスシャフトに結合されるメインギアと、
   メインギアと同じ歯形および歯数を有し、かつ、メインギアと軸方向で隣接してメインギアとともにクランクシャフトの駆動ギアに噛み合いするサブギアと、
   メインギアおよびサブギアを回転方向で相反する方向に付勢するシザーズスプリングと、
   シザーズスプリングの付勢力に抗してメインギアとサブギアとの間の動き量を制限することによって、メインギアおよびサブギアの両者の歯と駆動ギアの歯の隙間間隔を調整するための隙間間隔調整手段とを含むことを特徴とするバランスシャフトギア構造。
2. 請求項１に記載のバランスシャフトギア構造において、
   前記シザーズスプリングは、前記メインギアおよび前記サブギア間に介装されたＣ型スプリングであり、
   前記隙間間隔調整手段は、
   シザーズスプリング非介装領域に設けられ、前記シザーズスプリングの一方端部と他方端部とを結ぶ円弧線の中間点においてその接線方向とほぼ平行に延びる長孔と、
   前記メインギアのサブギアとの対向面に備えられる第１のストッパと、
   前記サブギアのメインギアとの対向面に固着された第２のストッパとを含み、
   第１および第２のストッパ同士を当接させた状態での長孔におけるボルト締結位置を変更することによって、前記動き量および前記隙間間隔が調整可能に構成されていることを特徴とするバランスシャフトギア構造。

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