JP2014238106A

JP2014238106A - バックラッシュ調整方法及びギヤ機構

Info

Publication number: JP2014238106A
Application number: JP2013119619A
Authority: JP
Inventors: 山内　雅文; Masafumi Yamauchi; 雅文山内; 尊祥太田; Takayoshi Ota
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-06
Also published as: US20140360297A1; US9765876B2; CN104235313A; JP6568336B2

Abstract

【課題】バックラッシュを容易に調整することが可能なバックラッシュ調整方法及びその調整方法によって構成されるギヤ機構を提供する。
【解決手段】アイドラギヤ１８が第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に対しフィルム６０を介して押し付けられて噛合位置に至らされる。その後、フィルム６０が抜き取られることにより、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７とアイドラギヤ１８との間に、フィルム６０の厚みに応じた適正なバックラッシュが形成される。ギヤ機構は、アイドラギヤ１８を噛合位置へ向けて径方向に移動させ、且つ停止させることが可能な移動停止手段２０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックラッシュを調整するバックラッシュ調整方法及びその調整方法によって構成されるギヤ機構に関する。

特許文献１には、クランクシャフトのドライブギヤに噛合可能なドリブンギヤを有するバランスシャフトを備えたバランサ装置が開示されている。ドライブギヤとドリブンギヤのギヤ比は、２：１に設定されている。このため、この種のバランサ装置は、エンジンの回転数の２倍の回転数で駆動されることとなり、バックラッシュに起因するギヤの異音（歯打ち音、噛合音等）が発生し易く、該異音を無視できないという事情がある。

これに鑑み、例えば、ＯＢＤ（オーバーボール径）の計測に基づいてバックラッシュが所定の寸法公差内に収まるギヤを選定する、いわゆる嵌合選択法と呼ばれる手法によって、ギヤの選択組み付けを行うことが可能である。しかるにこの場合、公差範囲をランク分けしたギヤを在庫として用意する必要があるため、管理が煩わしいという問題がある。また、ランクに属するギヤを選択して組み付けなければならないため、作業が複雑になり、結果的にコストが高くつくという問題もある。

一方、例えば、ギヤに樹脂コーティングを施した状態で、樹脂コーティングの剥離を伴ってバックラッシュが実質的にゼロとなるようにギヤの組み付けを行うことも可能であるが、この場合、樹脂コーティングを施さなければならないため、上記同様、コストが高くつくという問題がある。

特開２０１０−２６１５０７号公報

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、バックラッシュを容易に調整することが可能なバックラッシュ調整方法及びギヤ機構を提供することを目的とする。

本発明のバックラッシュ調整方法は、第１ギヤ及び第２ギヤに対し、フレキシブルなフィルムを間に挟んで、アイドラギヤが押し付けられて前記第１ギヤ及び第２ギヤと噛合可能な噛合位置に至らされ、その後、前記フィルムが抜き取られるところに特徴を有する。

また、本発明のギヤ機構は、第１ギヤ及び第２ギヤと、前記第１ギヤ及び第２ギヤに対し、フィルムの厚みに応じた隙間を介して、噛合可能なアイドラギヤと、前記アイドラギヤを、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤに噛合可能な前記噛合位置へ向けて、軸方向と直交する径方向に移動させることが可能で、且つ、前記噛合位置にて停止させることが可能な移動停止手段とを備えているところに特徴を有する。

第１ギヤ及び第２ギヤに、フレキシブルなフィルムを間に挟んで、アイドラギヤが押し付けられ、次いで、フィルムが抜き取られることにより、フィルムの厚みに応じた隙間をバックラッシュとなすギヤ機構を容易に構成することができる。とくに、既存のアイドラギヤを利用できる場合には、移動停止手段を新設するだけで済むため、コストを比較的安価に抑えることができる。

また、ギヤ機構によれば、アイドラギヤを噛合位置へ向けて径方向に移動させ且つ停止させることが可能な移動停止手段を備えているため、第１ギヤ及び第２ギヤに対するアイドラギヤの押し付け操作を移動停止手段によって円滑に行うことができる。

本発明の実施例１において、第１ギヤ及び第２ギヤに対し、フィルムを間に挟んで、アイドラギヤが押し付けられた状態を示す図である。バランスシャフトがギヤ機構を介してクランクシャフトに動力伝達される状態を示す図である。ギヤ機構の移動停止手段によってアイドラギヤが非噛合位置に停止された状態を示す図である。ギヤ機構の移動停止手段によってアイドラギヤが噛合位置に停止された状態を示す図である。

本発明の好ましい形態を以下に示す。
ギヤ機構において、前記移動停止手段は、前記アイドラギヤの内部空間に挿通され、前記アイドラギヤに対して前記内部空間内で前記径方向への相対変位が許容される固定部材と、前記内部空間に挿通された前記固定部材のねじ部に螺合可能とされ、前記噛合位置にて前記固定部材との間に前記アイドラギヤを回転可能に保持する受け部とを備えている。これによれば、固定部材の相対変位が許容される範囲でアイドラギヤを変位させて噛合位置に至らし、その状態で、固定部材が受け部に締め付けられることにより、アイドラギヤが固定部材を介して受け部に安定して保持される。

＜実施例１＞
本発明の実施例１を図１〜図４によって説明する。実施例１のギヤ機構は、自動車のレシプロエンジンのバランスシャフト１０に適用される場合を提示するものである。

図２に示すように、レシプロエンジンは、直列４気筒とされ、外側に位置する２つのピストン９０が上死点に位置するとき、内側に位置する２つのピストン９０が下死点に位置するように動作する。各ピストン９０は、クランクシャフト７０のクランクアーム７１にコンロッド８０を介して連結されている。クランクアーム７１には、コンロッド８０との連結側と反対側に、カウンターウェイト７２が設けられている。また、クランクシャフト７０には、最も外側に位置するピストン９０とその内側に位置するピストン９０との間に、第１ギヤ７３が設けられている。

図２に示すように、バランスシャフト１０は、クランクシャフト７０に従動回転する２本のシャフト部１１、１２と、両シャフト１１、１２のそれぞれに偏心して設けられる略半円形のマス部１３、１４と、両シャフト部１１、１２のそれぞれに設けられて、互いに噛合可能な従動ギヤ１５、１６と、両シャフト部１１、１２のうちの一方のシャフト部１１に設けられて、第１ギヤ７３と間隔をあけて対向する第２ギヤ１７と、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７と噛合可能なアイドラギヤ１８とを備えている。両シャフト部１１、１２は、互いに平行に配置され、シリンダブロック２６の壁部２７にベアリング２８を介して回転可能に支持されている。なお、バランスシャフト１０は、シリンダブロック２６の下部における図示しないオイルパン内に配設されている。

第２ギヤ１７の歯数は、第１ギヤ７３の歯数の１／２とされ、両従動ギヤ１５、１６の歯数は、互いに同一とされている。
ここで、ピストン９０の往復運動に連動してクランクシャフト７０が回転すると、第１ギヤ７３、アイドラギヤ１８及び第２ギヤ１７を介して、クランクシャフト７０の回転力が両シャフト部１１、１２に伝達される。このとき、両シャフト部１１、１２は、それぞれクランクシャフト７０の２倍の速度で回転し、相互間では互いに反対方向に同一速度で回転する。そして、両シャフト部１１、１２に設けられたマス部１３、１４によって、往復運動するピストン９０の二次慣性力に起因する上下振動が抑えられ、且つ、両シャフト部１１、１２間に発生する振動が相殺されるようになっている。

さて、実施例１の場合、アイドラギヤ１８の歯とそれに噛合する第１ギヤ７３の歯との間、及びアイドラギヤ１８の歯とそれに噛合する第２ギヤ１７の歯との間（以下、「各ギヤ１７、１８、７３の歯間」と略称する）に、フィルム６０の厚みに応じた隙間（バックラッシュ）が確保されている。

アイドラギヤ１８は、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に対し、移動停止手段２０（後に詳述する）によって、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７と適正に噛合可能な噛合位置と、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に適正に噛合し得ない非噛合位置とに、径方向（アイドラギヤ１８の軸心方向（回転の中心軸方向）と直交する方向）へ接離可能に移動させられ、噛合位置にて第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に対してフィルム６０を挟んだ状態で噛合することが可能とされている。

図１に示すように、フィルム６０は、アイドラギヤ１８が非噛合位置から噛合位置に至るに伴い、アイドラギヤ１８に押圧されて各ギヤ１７、１８、７３の歯間に挟着され、各ギヤ１７、１８、７３の歯面に沿って周方向に凹凸を繰り返すように変形させられる。そして、フィルム６０は、アイドラギヤ１８が噛合位置に至らされた後、各ギヤ１７、１８、７３の歯間から抜き取られる。フィルム６０が抜き取られた後、各ギヤ１７、１８、７３の歯間には、既述したフィルム６０の厚みに応じた隙間（バックラッシュ）が形成されることになる。

ここで、フィルム６０は、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリカーボネード（ＰＣ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセテート（ＴＡＣ）、ポリイミド（ＰＩ）等の樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。フィルム６０がこのようなものであれば、フレキシブル性に富み、各ギヤ１７、１８、７３の歯面に沿って柔軟に変形可能となる。

実施例１の場合、フィルム６０として、所定の強度を有し、且つコスト面で有利であることから、ポリエステル（ＰＥＴ）が用いられる。

また、フィルム６０は、各ギヤ１７、１８、７３において、周方向で対をなす両側歯面に被着されることから、フィルム６０の厚みは、狙いのバックラッシュの１／２に設定される。具体的には、フィルム６０の厚みは、０．０２〜０．０５ｍｍに設定される。

続いて、アイドラギヤ１８を、非噛合位置から噛合位置に移動させ、且つ非噛合位置及び噛合位置にて停止させることが可能な移動停止手段２０について説明する。
図３に示すように、アイドラギヤ１８の中心部には、軸方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１の内側には、すべり軸受としての円筒状のブッシュ２２が嵌合され、ブッシュ２２の内側には、径方向に変位可能な円筒状の変位筒部２３が嵌合されている。また、変位筒部２３の外周面には、貫通孔２１から突出する先端部２４寄りの位置に、径方向に張り出す突縁部２５が全周に亘って形成されている。なお、ブッシュ２２及び変位筒部２３は、アイドラギヤ１８の一部として構成されるものとする。

一方、図３に示すように、アイドラギヤ１８は、シリンダブロック２６（受け部）の壁面２９に対向して配置され、ボルト３１（固定部材）及びブッシュ２２を介して、シリンダブロック２６に回転可能に保持される。シリンダブロック２６の壁面２９には、変位筒部２３の先端部２４が挿入される凹部３２が形成され、凹部３２の奥面の中心部には、軸方向に延びてボルト３１のねじ部３３と螺合可能なねじ孔３４が開設されている。ボルト３１の軸部３５は、その先端側に形成されたねじ部３３を除いて、変位筒部２３の内側に存する内部空間３６内に遊嵌状態で挿通され、アイドラギヤ１８に対し、内部空間３６内で径方向への相対変位が許容されている。また、変位筒部２３の先端部２４は、シリンダブロック２６に対し、凹部３２内で径方向への相対変位が許容されている。一方、ボルト３１は、ねじ部３３がシリンダブロック２６のねじ孔３４に螺合されることから、シリンダブロック２６に対し、径方向への相対変位が規制され、シリンダブロック２６に対して径方向に位置決めされた状態になる。

図３に示すように、アイドラギヤ１８の一面（シリンダブロック２６の壁面２９と対向する面）に臨むブッシュ２２の一端には、変位筒部２３の突縁部２５が当接して配置され、アイドラギヤ１８の他面（一面と反対側の面）に臨むブッシュ２２の他端には、ねじ部３３がねじ孔３４に螺合された状態で、ボルト３１の頭部３７に張り出し形成されたフランジ３８が当接して配置される。また、突縁部２５は、ブッシュ２２と当接する面と反対側の面で、シリンダブロック２６の壁面２９に当接して配置される。つまり、突縁部２５は、アイドラギヤ１８のブッシュ２２とシリンダブロック２６の壁面２９との間に軸方向に挟持された状態になる。

次に、上述した移動停止手段２０の作用及びバックラッシュの調整方法について説明する。
アイドラギヤ１８が非噛合位置にある場合には、図３に示すように、例えば、アイドラギヤ１８の内部空間３６内のほぼ中央部にボルト３１の軸部３５が配置されるとともに、シリンダブロック２６の凹部３２内のほぼ中央部に変位筒部２３の先端部２４が配置され、その状態で、ねじ部３３がねじ孔３４に螺合されることにより、ボルト３１のフランジ３８と変位筒部２３の突縁部２５との間にブッシュ２２が挟持されて固定される。このとき、アイドラギヤ１８は、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７から離間しており、その離間空間にフィルム６０が差し入れられる。なお、この場合における非噛合位置は、噛合位置を除く位置のうち、前記離間空間にフィルム６０を差し入れ可能な位置を言うものであって、一通りに定まるものではない。

続いて、ボルト３１が緩められてブッシュ２２の固定状態が解かれ、その状態で、アイドラギヤ１８が、ボルト３１及びシリンダブロック２６に対して径方向に相対変位させられて噛合位置に至らされる。アイドラギヤ１８が噛合位置に至ると、図４に示すように、例えば、アイドラギヤ１８の内部空間３６内の径方向一端側にボルト３１の軸部３５が偏心して配置されるとともに、シリンダブロック２６の凹部３２内の径方向他端側に変位筒部２３の先端部２４が偏心して配置され、その状態で、ねじ部３３がねじ孔３４に螺合されて、ボルト３１のフランジ３８と変位筒部２３の突縁部２５との間にブッシュ２２が挟持されて固定される。また、アイドラギヤ１８が噛合位置に至ると、図１に示すように、フィルム６０がアイドラギヤ１８に押動されて第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７とアイドラギヤ１８との間に挟持され、各ギヤ１７、１８、７３の歯間に沿って変形させられる。その後、フィルム６０が抜き取られると、各ギヤ１７、１８、７３の歯間に、フィルム６０の厚みに応じた所定のバックラッシュが確保されることになる。

以上説明したように、実施例１によれば、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に、フレキシブルなフィルム６０を間に挟んで、アイドラギヤ１８が押し付けられ、次いで、フィルム６０が抜き取られることにより、フィルム６０の厚みに応じた隙間をバックラッシュとなすギヤ機構を容易に構成することができる。また、実施例１の場合、既存のアイドラギヤ１８に移動停止手段２０を新設するだけで済むため、コストを比較的安価に抑えることができる。

さらに、ギヤ機構は、アイドラギヤ１８を噛合位置へ向けて径方向に移動させ且つ停止させることが可能な移動停止手段２０を備えているため、第１ギヤ７３及び第２ギヤ１７に対するアイドラギヤ１８の押し付け操作を移動停止手段２０によって円滑且つ確実に行うことができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１とは逆に、アイドラギヤが噛合位置にある場合には、アイドラギヤの内部空間内のほぼ中央部にボルトの軸部が配置されるとともに、シリンダブロックの凹部内のほぼ中央部に変位筒部の先端部が配置され、アイドラギヤが非噛合位置にある場合には、アイドラギヤの内部空間内の径方向一端側にボルトの軸部が偏心して配置されるとともに、シリンダブロックの凹部内の径方向他端側に変位筒部の先端部が偏心して配置されるものであってもよい。
（２）移動停止手段は、アイドラギヤを非噛合位置で停止させる手段を有しないものであってもよい。
（３）移動停止手段は、アイドラギヤを噛合位置へ向けてガイドするガイド構造を有するものであってもよい。
（４）本発明のギヤ機構は、実施例１のバランスシャフトに限らず、自動車の一般的な動力伝達系のギヤ機構に広く適用することが可能である。

１０…バランスシャフト（ギヤ機構）
１１、１２…シャフト部
１７…第２ギヤ
１８…アイドラギヤ
２０…移動停止手段
２６…シリンダブロック（受け部）
３１…ボルト（固定部材）
３３…ねじ部
３５…軸部
３６…内部空間
７３…第１ギヤ

Claims

第１ギヤ及び第２ギヤに対し、フレキシブルなフィルムを間に挟んで、アイドラギヤが押し付けられて前記第１ギヤ及び第２ギヤと噛合可能な噛合位置に至らされ、その後、前記フィルムが抜き取られることを特徴とするバックラッシュ調整方法。
第１ギヤ及び第２ギヤと、
前記第１ギヤ及び第２ギヤに対し、フィルムの厚みに応じた隙間を介して、噛合可能なアイドラギヤと、
前記アイドラギヤを、前記第１ギヤ及び前記第２ギヤに噛合可能な前記噛合位置へ向けて、軸方向と直交する径方向に移動させることが可能で、且つ、前記噛合位置にて停止させることが可能な移動停止手段とを備えていることを特徴とするギヤ機構。
前記移動停止手段は、前記アイドラギヤの内部空間に挿通され、前記アイドラギヤに対して前記内部空間内で前記径方向への相対変位が許容される固定部材と、前記内部空間に挿通された前記固定部材のねじ部に螺合可能とされ、前記噛合位置にて前記固定部材との間に前記アイドラギヤを回転可能に保持する受け部とを備えていることを特徴とする請求項２記載のギヤ機構。