JP2018096387A - 歯車伝動機構 - Google Patents

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勝弘 辻本
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Abstract

【課題】オルダム継手部材の円滑な摺動作動を確保し得る歯車伝動機構を提供する。
【解決手段】ハウジング１内に、内歯車２、外歯車３、偏心軸部材４及びオルダム継手部材５が収容されている。外歯車は、内歯車に外歯の一部が噛合するように配置され、回転軸を含む面上で平行に所定距離オフセットした偏心軸を中心に回転可能に支持され、オルダム継手部材は、偏心軸部材の本体軸部が収容される案内孔を有し、案内孔内に本体軸部が回転可能に支持されている。オルダム継手部材に対向する側の外歯車の回転面には、軸部材（ピン７、７）が保持されると共に、その回りに摺動部材８、８が回転可能に支持され、これらの摺動部材を介してオルダム継手部材が外歯車に対し摺動可能に支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、オルダム継手を介して回転運動を伝達する歯車伝動機構に関する。
オルダム継手を介して回転運動を伝達する歯車伝動機構として、例えば下記の特許文献１には、「クランクシャフトと同期回転する駆動側回転体と、当該駆動側回転体と相対回転自在に支持され吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの少なくとも一方と一体回転する従動側回転体との相対回転位相を制御する弁開閉時期制御装置」に供される位相調節機構について、「前記位相調節機構は、前記回転軸芯と同軸芯上に配置され、前記従動側回転体に固定される出力ギヤと、前記回転軸芯と平行姿勢の偏心軸芯と同軸芯上に配置され、オルダム継手を介して前記駆動側回転体に連結される入力ギヤとを備えると共に、前記出力ギヤの歯部の一部に前記入力ギヤの歯部の一部を噛み合わせ、前記電動アクチュエータの駆動力で前記回転軸芯を中心に前記偏心軸芯の位置を公転させることにより、前記出力ギヤの歯数と前記入力ギヤの歯数との差分に相当する角度だけ前記出力ギヤに対して前記入力ギヤを相対回転させ、前記オルダム継手は、前記駆動側回転体と前記入力ギヤとの間に設けられるオルダムリングを備えており、前記駆動側回転体と前記オルダムリングとの間、及び前記オルダムリングと前記入力ギヤとの間において、互いに対向する何れか一方の部材に設けられた直線状の溝部と、何れか他方に設けられた矩形状の凸部とがスライド自在に係合している」構成が提案されており（特許文献１の段落〔０００１〕及び〔０００９〕に記載）、その一態様が同文献の図４に開示されている。
特開２０１６−４４６２７号公報
上記特許文献１に開示されたオルダム継手は、弁開閉時期制御装置の位相調節機構に供されるものであり、駆動側回転体と入力ギヤとの間に設けられるオルダムリングを備えており、駆動側回転体とオルダムリングとの間、及びオルダムリングと入力ギヤとの間において、互いに対向する何れか一方の部材に設けられた直線状の溝部と、何れか他方に設けられた矩形状の凸部とがスライド自在に係合しているという特有の構成であるが、一般的には、ハウジング内に収容される内歯車に噛合する外歯車とハウジングとの間に介装されるオルダムリング（オルダム継手部材）が、外歯車とハウジングに対し摺動可能に支持されているという構成が基本となる。このような構成においては、特に外歯車とオルダム継手部材との間の摺動摩擦損失が回転伝達効率に大きく影響し、接触面の潤滑が不十分な場合には著しい効率低下を惹起するおそれがある。
そこで、本発明は、オルダム継手を介して回転運動を伝達する歯車伝動機構において、オルダム継手部材の円滑な摺動作動を確保し得る歯車伝動機構を提供することを課題とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、ハウジング内に収容され、該ハウジングに対し所定の回転軸を中心に回転可能に支持される内歯車と、該内歯車に外歯の一部が噛合するように配置され、前記回転軸を含む面上で平行に所定距離オフセットした偏心軸を中心に回転可能に支持される外歯車と、前記回転軸を軸芯とする入力軸部及び前記偏心軸を軸芯とする偏心軸部を本体軸部の両側に有し、前記偏心軸部が前記外歯車に回転可能に支持されると共に、前記入力軸部が前記ハウジングに回転可能に支持される偏心軸部材と、該偏心軸部材の前記本体軸部が収容される案内孔を有し、該案内孔内に前記本体軸部が回転可能に支持されるオルダム継手部材であって、前記ハウジングに対し摺動可能に支持されると共に、前記ハウジングに対する摺動方向に対して直交する方向で前記外歯車に対し摺動可能に支持されるオルダム継手部材と、該オルダム継手部材に対向する側の前記外歯車の回転面に保持される軸部材と、該軸部材回りに回転可能に支持される摺動部材とを備えることとしたものである。
上記の歯車伝動機構において、前記オルダム継手部材は、前記偏心軸を中心とした径方向に延在する溝部を有し、該溝部に前記摺動部材が嵌合して摺動可能に支持される構成とするとよい。
前記摺動部材は、前記径方向に長尺の直方体形状を有するものとするとよい。あるいは、前記軸部材に回転可能に支持される円筒状回転体としてもよい。前記軸部材は、前記外歯車に固着されている構成とするとよい。
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の歯車伝動機構は、ハウジング内に収容され、このハウジングに対し所定の回転軸を中心に回転可能に支持される内歯車と、この内歯車に外歯の一部が噛合するように配置され、回転軸を含む面上で平行に所定距離オフセットした偏心軸を中心に回転可能に支持される外歯車と、回転軸を軸芯とする入力軸部及び偏心軸を軸芯とする偏心軸部を本体軸部の両側に有し、偏心軸部が外歯車に回転可能に支持されると共に、入力軸部がハウジングに回転可能に支持される偏心軸部材と、偏心軸部材の本体軸部が収容される案内孔を有し、案内孔内に本体軸部が回転可能に支持されるオルダム継手部材であって、ハウジングに対し摺動可能に支持されると共に、ハウジングに対する摺動方向に対して直交する方向で外歯車に対し摺動可能に支持されるオルダム継手部材と、このオルダム継手部材に対向する側の外歯車の回転面に保持される軸部材と、軸部材回りに回転可能に支持される摺動部材とを備え、この摺動部材を介してオルダム継手部材が外歯車に対し摺動可能に支持されているので、外歯車に対するオルダム継手部材の円滑な摺動作動を確保することができ、耐摩耗性が向上する。しかも、摺動部材のみを含油材料で形成し、及び／又は固体潤滑被膜を施すこととすればよいので、部品単価を抑えることができる。
上記の歯車伝動機構において、オルダム継手部材は、偏心軸を中心とした径方向に延在する溝部を有し、この溝部に摺動部材が嵌合して摺動可能に支持される構成とすれば、小型軽量化が可能となる。上記の摺動部材は、径方向に長尺の直方体形状を有するものとすれば、含油材料によって容易に形成することができ、円滑な摺動作動を確保することができる。
あるいは、上記の摺動部材を、軸部材に回転可能に支持される円筒状回転体で構成すれば、円筒状回転体とオルダム継手部材がころがり接触となるので、一層円滑な作動が確保され、耐摩耗性が一層向上する。
本発明の一実施形態に係る歯車伝動機構を含む装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態において外歯車に装着される摺動部材及び軸部材の一態様を示す斜視図である。 本発明の一実施形態において外歯車に装着される摺動部材及び軸部材の他の態様を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に供されるオルダム継手部材の他の態様を示す斜視図である。
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係る歯車伝動機構は、図１に各構成部材を分解して示すように、ハウジング１内に、内歯車２、外歯車３、偏心軸部材４及びオルダム継手部材５が収容される。環状の内歯車２は、ハウジング１に対し所定の回転軸Ａｘを中心に回転可能に支持される。外歯車３も環状で、その外歯の一部が内歯車２に噛合するように配置され、回転軸Ａｘを含む面上で平行に所定距離（ｄ）オフセットした偏心軸Ａｙを中心に回転可能に支持される。ハウジング１は円筒状のケース１ａと、これにボルト接合されるプレート１ｂから成り、プレート１ｂの径方向に形成された溝部内にブロック１ｃ、１ｃが固着され、それらの先端部がプレート１ｂの板面から突出するように配設される。尚、ケース１ａの外周面にはスプロケットが形成されているが、これは前述の特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置に供される際に用いられる。
外歯車３の外周には、内歯車２の内周に形成される複数の歯部２ａの歯数より少ない歯数からなる複数の歯部３ａが形成されている。具体的には、外歯車３の歯部３ａの歯数は、内歯車２の歯部２ａの歯数よりも１つ少ない数に設定されている（例えば、内歯車２の歯数が１００の場合、外歯車３の歯数は９９に設定）。そして、回転軸Ａｘを中心に回転する内歯車２の歯部２ａの一部と、回転軸Ａｘに対して偏心した偏心軸Ａｙを中心に回転する外歯車３の歯部３ａの一部が噛合するように配置される。
図１に示すように、偏心軸部材４は、回転軸Ａｘを軸芯とする入力軸部４ｘ及び偏心軸Ａｙを軸芯とする偏心軸部４ｙを本体軸部４ｂの両側に有し、偏心軸部４ｙが軸受部材（ベアリング）６を介して外歯車３に回転可能に支持されると共に、入力軸部４ｘが軸受部材６を介してハウジング１（ケース１ａ）に回転可能に支持される。
本実施形態のオルダム継手部材５は、偏心軸部材４の本体軸部４ｂが収容される案内孔５ｂを中央部に有する環状プレート形状で、その一方側の板面には偏心軸Ａｙを中心とした径方向に延在する溝部５ａ、５ａが形成されると共に、他方側の板面にはその径方向に対し直交する径方向に溝部５ｃ、５ｃが形成されている。これらの溝部５ｃ、５ｃには、ハウジング１のブロック１ｃ、１ｃが夫々嵌合されて摺動可能に支持される。
更に、外歯車３には、オルダム継手部材５に対向する側の回転面に係止穴３ｃ、３ｃが形成されており、これらの係止穴３ｃ、３ｃに、軸部材を構成するピン７、７が圧入されて、外歯車３に固着されると共に、これらのピン７、７回りに含油部材の摺動部材８、８が回転可能に支持される。これらの摺動部材８、８はオルダム継手部材５の溝部５ａ、５ａに夫々嵌合されて摺動可能に支持される。而して、オルダム継手部材５は、ハウジング１（プレート１ｂ）に対し径方向に摺動可能に支持されると共に、その摺動方向に対して直交する径方向で外歯車３に対し摺動可能に支持される。
上記の摺動部材８、８がオルダム継手部材５の溝部５ａ、５ａに嵌合されると、各摺動部材８の外周面と各溝部５ａの両側面が当接して摺動するが、摺動部材８はピン７に回転可能に支持されているので、製造及び組付工程における誤差に起因した所謂こじりが生ずることはなく、円滑な摺動作動が確保される。本実施形態においては、例えばオルダム継手部材５全体を含油材料で形成する必要はなく、摺動部材８のみを含油材料で形成し、及び／又は固体潤滑被膜を施すことすればよいので、部品単価を抑えることができる。
而して、本実施形態の歯車伝動機構においては、アクチュエータ（図示せず）によって偏心軸部材４が入力軸Ａｘを中心に回転駆動されると、オルダム継手部材５が偏心軸Ａｙを中心に回転駆動され、その溝部５ａ、５ａに嵌合された摺動部材８、８が摺動しつつ、ピン７、７を介して回転駆動力が外歯車３に伝達され、外歯車３は、歯部３ａの一部が内歯車２の歯部２ａの一部と噛合しながら内歯車２内を回転し、これにより内歯車２が回転軸Ａｘを中心に回転駆動される。この間、オルダム継手部材５は、オフセット量（前述のｄ）に応じて溝部５ａ、５ａの径方向の変位と溝部５ｃ、５ｃの径方向の変位が合成された方向に移動しながら回転し、回転駆動力が外歯車３に伝達され、更に、上記のように内歯車２に伝達される。このときの噛合箇所は外歯車３と内歯車２との間の一箇所のみであるので、全体として騒音を低く抑えることができ、しかも、上記のように、摺動部材８、８によって外歯車３とオルダム継手部材５との間の円滑な摺動作動が確保される。
上記の摺動部材８、８は、図２に示すように、径方向に長尺の直方体形状を有するが、これに代えて、図３に示すように、ピン７、７に回転可能に支持される円筒状回転体９、９を用いることとしてもよい。図３においては、円筒状回転体９、９の回転時の摺動抵抗を更に低減すべく、外歯車３の係止穴３ｃ、３ｃ回りに外歯車３の板面から突出するように凸部３ｄ、３ｄを設け、これらの頂面に円筒状回転体９、９が摺接するように構成されている。而して、円筒状回転体９、９がオルダム継手部材５の溝部５ａ、５ａに嵌合されると、各円筒状回転体９の外周面と各溝部５ａの両側面がころがり接触となるので、一層円滑な作動が確保され、耐摩耗性が向上する。
オルダム継手部材５は、図４に示すように、上記の溝部５ａ、５ａを包含する凹部５ｄ、５ｄを形成すれば、板厚を薄く形成することができ、軽量小型化が可能となる。尚、特許文献１に記載の弁開閉時期制御装置に供される際には、図１では省略したが、適宜必要な追加及び修正を加えればよい。また、本発明の歯車伝動機構は上記の弁開閉時期制御装置に限らず、種々の装置に適用可能であり、オルダム継手部材等は当該装置に適合する形状とすればよい。
１ ハウジング
１ａ ケース
１ｂ プレート
２ 内歯車
２ａ 歯部
３ 外歯車
３ａ 歯部
４ 偏心軸部材
４ｂ 本体軸部
４ｘ 入力軸部
４ｙ 偏心軸部
５ オルダム継手部材
５ａ、５ｃ 溝部
５ｂ 案内孔
６ 軸受部材
７ ピン（軸部材）
８ 摺動部材
９ 円筒状回転体
上記の摺動部材８、８がオルダム継手部材５の溝部５ａ、５ａに嵌合されると、各摺動部材８の外周面と各溝部５ａの両側面が当接して摺動するが、摺動部材８はピン７に回転可能に支持されているので、製造及び組付工程における誤差に起因した所謂こじりが生ずることはなく、円滑な摺動作動が確保される。本実施形態においては、例えばオルダム継手部材５全体を含油材料で形成する必要はなく、摺動部材８のみを含油材料で形成し、及び／又は固体潤滑被膜を施すこととすればよいので、部品単価を抑えることができる。

Claims (5)

  1. ハウジング内に収容され、該ハウジングに対し所定の回転軸を中心に回転可能に支持される内歯車と、
    該内歯車に外歯の一部が噛合するように配置され、前記回転軸を含む面上で平行に所定距離オフセットした偏心軸を中心に回転可能に支持される外歯車と、
    前記回転軸を軸芯とする入力軸部及び前記偏心軸を軸芯とする偏心軸部を本体軸部の両側に有し、前記偏心軸部が前記外歯車に回転可能に支持されると共に、前記入力軸部が前記ハウジングに回転可能に支持される偏心軸部材と、
    該偏心軸部材の前記本体軸部が収容される案内孔を有し、該案内孔内に前記本体軸部が回転可能に支持されるオルダム継手部材であって、前記ハウジングに対し摺動可能に支持されると共に、前記ハウジングに対する摺動方向に対して直交する方向で前記外歯車に対し摺動可能に支持されるオルダム継手部材と、
    該オルダム継手部材に対向する側の前記外歯車の回転面に保持される軸部材と、
    該軸部材回りに回転可能に支持される摺動部材とを備え、
    該摺動部材を介して前記オルダム継手部材が前記外歯車に対し摺動可能に支持されていることを特徴とする歯車伝動機構。
  2. 前記オルダム継手部材は、前記偏心軸を中心とした径方向に延在する溝部を有し、該溝部に前記摺動部材が嵌合して摺動可能に支持されることを特徴とする請求項１記載の歯車伝動機構。
  3. 前記摺動部材は、前記径方向に長尺の直方体形状を有することを特徴とする請求項１又は２記載の歯車伝動機構。
  4. 前記摺動部材は、前記軸部材に回転可能に支持される円筒状回転体であることを特徴とする請求項１又は２記載の歯車伝動機構。
  5. 前記軸部材は、前記外歯車に固着されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一向に記載の歯車伝動機構。
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