JP2018189181A - ギヤの軸支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤ固定壁面からギヤ突出端までの全長を変えることなく固定側と回転側との回転軸線に沿う支持長を長く確保することができるギヤの軸支持構造を提供すること。【解決手段】雌ねじ穴を形成したギヤ固定壁面と、ギヤ固定壁面に設けた駆動ギヤと噛み合って動力伝達を受けるギヤ本体と、ギヤ本体の回転軸線に沿う接合面部でギヤ本体を固定するギヤブロックと、ギヤブロックを回転軸線上で貫通するとともにギヤブロックを回転可能に支持するボルト部材と、を備え、ボルト部材は、雌ねじ穴と螺合する雄ねじ部と、回転軸線に沿ってギヤブロックに設けた円筒状の貫通穴と接触する中実円筒状の支持軸部と、ギヤブロックを雄ねじ部とは反対側から雄ねじ部に向けて押圧支持するフランジ部と、を一体に有する。【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤの軸支持構造に関し、特に、駆動ギヤと噛み合って従動回転することによって高負荷を受けるギヤの軸支持構造に関する。

従来から、駆動ギヤと噛み合って従動回転する従動ギヤにあっては、動力伝達に伴って駆動ギヤから負荷を受ける。また、このような従動ギヤを二つの伝動軸間の動力伝達のために介装したアイドルギヤとした場合には、従動ギヤとしての機能と駆動ギヤとしての機能とを具備していることから、その負荷は高くなる。さらに、大径ギヤと小径ギヤとを同軸上に設けた２段ギヤでアイドルギヤを構成した場合には、回転軸線に沿う長さ（厚さに相当）が長くなることから、より一層高負荷となる。

図３は、内燃機関（例えば、車両用のエンジン）のクランク軸に固定したクランクギヤを駆動ギヤとした動力伝達系（以下、「ギヤトレーン」とも称する。）に用いるアイドルギヤ３０を２段ギヤで構成した場合の軸支持構造の一例を示す。

図３において、ギヤトレーンに用いるアイドルギヤ３０は、内燃機関（全体図省略）の外郭の一部を構成するエンジンブロック３１をギヤ固定壁面として、ボルト３２及びワッシャ３３を介して回転可能に固定されている。したがって、アイドルギヤ３０は、ボルト３２の軸線Ｐを回転中心として回転する（以下、軸線Ｐを「回転軸線Ｐ」とも称する）。

アイドルギヤ３０は、ワッシャ３３によってエンジンブロック３１に固定の支持軸３４と、支持軸３４の外周に配置した軸受３５と、軸受３５に対して回転自在なギヤブロック３６と、ギヤブロック３６に固定の小径ギヤ３７と、小径ギヤ３７に固定の大径ギヤ３８と、を備える。

この際、ボルト３２の頭部は、その端部寄りの一部が大径ギヤ３８の外端面３８ａから突出している。このようなギヤトレーンの前面、すなわち、ボルト３２の頭部側にはフライホイールハウジング（図示せず）をエンジンブロック３１及びシリンダブロック（図示せず）に固定している。

このため、ボルト３２の頭部が大径ギヤ３８の端面３８ａから大きく突出してしまうと、その分だけ回転軸線Ｐに沿う長さ方向にスペースを必要としてしまうため、エンジンの全長が長くなるという問題が指摘されている（例えば、特許文献１参照）。

したがって、大径ギヤ３８の端面３８ａからアイドルギヤ３０を固定するための固定部材（ボルト３２）の突出長Ｗ１は、できるだけ短いのがよい。一方、支持軸３４に対してアイドルギヤ３０として大径ギヤ３８と小径ギヤ３７とを一体に回転させるギヤブロック３６は、回転軸線に沿う長さを長く確保することによって高負荷を軽減することができる。したがって、アイドルギヤ３０の回転に対して、固定側である支持軸３４と回転側であるギヤブロック３６とは、回転軸線Ｐに沿う支持長Ｗ２をできるだけ長く確保するのが望ましい。

実開平０５−０３６１５６号公報

しかしながら、このようなギヤの軸支持構造にあっては、突出長Ｗ１にある程度の制約があるうえ、支持長Ｗ２を長く確保するためにボルト３２の軸長を長くしてしまうと、結果的に突出長Ｗ１を長くすることと同じ結果となってしまう。すなわち、エンジンブロック３１の外端面（ギヤ固定壁面）からアイドルギヤ３０の固定部材としてのボルト３２の頭部（ギヤ突出端）までの全長Ｗ３が長くなり、結果としてエンジンの全長が長くなってしまう。

しかも、支持長Ｗ２を長く確保するためにボルト３２の軸長を長くすると、大径ギヤ３８及び小径ギヤ３７がエンジンブロック３１からそれだけ離れる要因ともなり、ギヤトレーンの全体を構成する各ギヤもエンジンブロック３１から離れてしまう。その結果、各ギヤを支持する支持軸も長くなり、全体的に高負荷な構成となってしまう。

したがって、ギヤ固定壁面であるエンジンブロック３１から、ギヤ突出端であるアイドルギヤ３０の固定部材としてのボルト３２の頭部まで、の全長Ｗ３を変えることなく固定側と回転側との回転軸線Ｐに沿う支持長Ｗ２を長く確保するのが望ましい。

本開示の技術は、上述のような課題を解決するために、ギヤ固定壁面からギヤ突出端までの全長を変えることなく固定側と回転側との回転軸線に沿う支持長を長く確保することができるギヤの軸支持構造を提供することを目的とする。

本開示の技術は、上記目的を達成のため、雌ねじ穴を形成したギヤ固定壁面と、前記ギヤ固定壁面に設けた駆動ギヤと噛み合って動力伝達を受けるギヤ本体と、前記ギヤ本体の回転軸線に沿う接合面部で前記ギヤ本体を固定するギヤブロックと、前記ギヤブロックを前記回転軸線上で貫通するとともに前記ギヤブロックを回転可能に支持するボルト部材と、を備え、前記ボルト部材は、前記雌ねじ穴と螺合する雄ねじ部と、前記回転軸線に沿って前記ギヤブロックに設けた円筒状の貫通穴と接触する中実円筒状の支持軸部と、前記ギヤブロックを前記雄ねじ部とは反対側から前記雄ねじ部に向けて押圧支持するフランジ部と、を一体に有するものである。

前記ボルト部材は、前記ギヤ固定壁面と前記支持軸部との間に設けたワッシャ部材と、前記支持軸部と前記貫通穴との間に設けた円筒状の軸受部材と、を備えるものである。

前記ボルト部材は、前記ギヤ固定壁面に設けた油路と連通するように前記ワッシャ部材に設けた切欠部と、前記切欠部と連通するように前記支持軸部に形成して前記油路から供給した潤滑油を前記軸受部材に供給する供給路と、を備えるものである。

前記ギヤ本体は、前記接合面部を有して前記駆動ギヤと噛み合う大径ギヤと、前記大径ギヤに設けて他の従動ギヤと噛み合う小径ギヤと、を備えるものである。

本開示の技術によれば、ギヤ固定壁面からギヤ突出端までの全長を変えることなく固定側と回転側との回転軸線に沿う支持長を長く確保することができる。

アイドルギヤの配置例を示す内燃機関の説明図である。 要部の断面図である。 ボルト固定方式の要部の断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るギヤの軸支持構造について説明する。なお、同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、１は車両用のエンジン等の内燃機関である。内燃機関１は、例えば、オーバーヘッドカムシャフト（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ Ｃａｍｓｈａｆｔ）方式で吸排気バルブ（図示せず）の開閉をする、所謂ＯＨＣエンジンである。

内燃機関１は、エンジンブロック２と、エンジンブロック２の上方にガスケット３を介して設けたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上方を覆うシリンダヘッドカバー５と、エンジンブロック２の下方に設けたオイルパン６と、を有する。

エンジンブロック２にはクランク軸７を設け、シリンダヘッド４にはカム軸８を設けている。また、内燃機関１は、クランク軸７の動力をカム軸８に伝達するタイミングギヤトレーン（以下、単に「ギヤトレーン」と称する。）９を設けている。

ギヤトレーン９は、図示しないフライホイールハウジングによって外側全体が覆われている。ギヤトレーン９は、クランク軸７に固定した駆動側ギヤとしてのクランクギヤ１１と、カム軸８に固定した従動側ギヤとしてのカムギヤ１２と、クランクギヤ１１及びカムギヤ１２の間に回転自在に介装した複数のアイドルギヤ１３〜１５と、を備える。すなわち、ギヤトレーン９は、クランク軸７及びカム軸８の二つの伝動軸間の動力伝達のために３つのアイドルギヤ１３〜１５を介装している。

ギヤトレーン９を組み付ける際には、まず、クランクギヤ１１を、クランク軸７に固定して、エンジンブロック２に取り付ける。カムギヤ１２を、カム軸８に固定して、シリンダヘッド４に取り付ける。さらに、動力伝達経路順に、第１アイドルギヤ１３及び第２アイドルギヤ１４をエンジンブロック２に取り付け、第２アイドルギヤ１４とカムギヤ１２との間に第３アイドルギヤ１５をシリンダヘッド４に取り付ける。

次に、各アイドルギヤ１３〜１５の軸支持構造の一例を、２段ギヤ構成を採用した第１アイドルギヤ１３における軸支持構造を例に説明する。

図２に示すように、ギヤ固定壁面であるエンジンブロック２には、雌ねじ穴２ａを形成している。雌ねじ穴２ａは、エンジンブロック２の外壁面に開口している。また、雌ねじ穴２ａの開口端には、雌ねじ穴２ａを取り巻くように油路２ｂを形成している。この油路２ｂには、図示しないポンプ等を介して潤滑油が供給される。エンジンブロック２には、肉抜部２ｃを形成している。

第１アイドルギヤ１３は、クランクギヤ１１と噛み合って動力伝達を受け取る大径ギヤ１６と、第２アイドルギヤ１４と噛み合って動力伝達を受け継ぐ小径ギヤ１７と、大径ギヤ１６を支持するギヤブロック１８と、を備える。

大径ギヤ１６は、荷重バランス並びに剛性を損なわないように考慮して軽量化を図るために周方向の複数箇所に形成した孔１６ａと、回転軸線Ｐと同軸上で円筒状に形成した固定部１６ｂと、外端面１６ｃの回転軸線Ｐを含む中心部分を凹陥させた凹陥部１６ｄと、を一体に有する。また、円筒状の固定部１６ｂは、回転軸線Ｐに沿う内面側を接合面部１６ｅとし、回転軸線Ｐに沿う外面側を圧入面部１６ｆとしている。

小径ギヤ１７は環状のギヤであり、その内面側を被圧入面部１７ａとして大径ギヤ１６の圧入面部１６ｆを圧入することによって、大径ギヤ１６に固定される。なお、大径ギヤ１６に対する小径ギヤ１７の固定は、圧入に限定されず、スプライン結合やボルト止め等の他の固定方式を用いることができる。

ギヤブロック１８は、回転軸線Ｐに沿いかつ同軸上に円筒状の貫通穴１８ａを形成した回転部１８ｂと、回転部１８ｂの基端側（エンジンブロック２側）に回転軸線Ｐと直交する方向に突出するフランジ部１８ｃと、を一体に備える。ギヤブロック１８は、回転軸線Ｐと同軸上にボルト部材２０によって回転可能にエンジンブロック２に固定される。ギヤブロック１８は、回転部１８ｂの基端側（エンジンブロック２側）の表面に後述するワッシャ部材２４を収納する収納凹部１８ｄを形成している。

このように、第１アイドルギヤ１３は、接合面部１６ｅを有してクランクギヤ１１と噛み合う大径ギヤ１６と、大径ギヤ１６に設けて第２アイドルギヤ１４と噛み合う小径ギヤと１７と、を備える。すなわち、動力伝達の入力側であるギヤを径の大きい大径ギヤ１６としてギヤブロック１８に直接固定し、動力伝達の出力側であるギヤを径の小さい小径ギヤ１７として大径ギヤ１６に固定している。

したがって、ギヤブロック１８に対して、動力伝達の負荷の大きい入力側である大径ギヤ１６の回転軸線Ｐに沿う接合面を、小径ギヤ１７を固定するための円筒状の固定部１６ｂの分を含めて長く確保することができる。これにより、大径ギヤ１６の面倒れ方向（図２の矢印Ｆ参照）の負荷を軽減することができる。

ボルト部材２０は、雌ねじ穴２ａと螺合する雄ねじ部２１と、回転軸線Ｐに沿ってギヤブロック１８に設けた円筒状の貫通穴１８ａと接触する中実円筒状の支持軸部２２と、ギヤブロック１８を雄ねじ部２１とは反対側から雄ねじ部２１に向けて押圧支持するフランジ部２３と、を一体に有する。

さらに、ボルト部材２０は、エンジンブロック２と支持軸部２２との間に設けたワッシャ部材２４と、支持軸部２２と貫通穴１８ａとの間に設けた円筒状の軸受部材２５と、を備える。さらに、ワッシャ部材２４は、エンジンブロック２に設けた油路２ｂと連通する切欠部２４ａを形成している。支持軸部２２は、切欠部２４ａと連通して油路２ｂから供給した潤滑油を軸受部材２５に供給する供給路２２ａを形成している。

これにより、ボルト部材２０は、最短の経路長でエンジンブロック２から軸受部材２５に潤滑油を供給することができる。

このような基本構成において、本実施の形態に係るギヤの軸支持構造は、ギヤ固定壁面からギヤ突出端までの全長Ｗ３を変えることなく固定側と回転側との回転軸線Ｐに沿う支持長Ｗ４を長く確保するため、雌ねじ穴２ａを形成したエンジンブロック２と、エンジンブロック２に設けたクランクギヤ１１と噛み合って動力伝達を受ける第１アイドルギヤ１３と、第１アイドルギヤ１３の回転軸線Ｐに沿う接合面部１６ｅで第１アイドルギヤ１３を固定するギヤブロック１８と、ギヤブロック１８を回転軸線Ｐ上で貫通するとともにギヤブロック１８を回転可能に支持するボルト部材２０と、を備え、ボルト部材２０は、雌ねじ穴２ａと螺合する雄ねじ部２１と、回転軸線Ｐに沿ってギヤブロック１８に設けた円筒状の貫通穴１８ａと（軸受部材２５を介して）接触する中実円筒状の支持軸部２２と、ギヤブロック１８を雄ねじ部２１とは反対側から雄ねじ部２１に向けて押圧支持するフランジ部２３と、を一体に有する構成を採用したものである。

次に、本実施の形態に係るギヤの軸支持構造の作用を説明する。上記の構成において、ギヤブロック１８に大径ギヤ１６を固定するとともに、大径ギヤ１６に小径ギヤ１７を固定し、第１アイドルギヤ１３を組み付ける。

この状態から、支持軸部２２に軸受部材２５を介してギヤブロック１８を挿入し、ワッシャ部材２４を収納凹部１８ｄに当て込んだ状態でボルト部材２０の雄ねじ部２１を雌ねじ穴２ａに螺合させる。なお、各ギヤ１１〜１５の組み付け手順は上述したとおりである。

これにより、クランクギヤ１１からの動力伝達は、第１アイドルギヤ１３に入力されたのち、第２アイドルギヤ１４、第３アイドルギヤ１５、カムギヤ１２へと伝達され、カム軸８を回転させることができる。

ここで、大径ギヤ１６の外端面１６ｃからの突出長Ｗ１はフランジ部２３の肉厚に依存するため、制約を受け難くすることができる。すなわち、フランジ部２３は、ギヤブロック１８との接触面積を確保することができれば、その強度を維持することができる程度の肉厚でよい。

一方、固定側の支持軸部２２と回転側のギヤブロック１８とは、エンジンブロック２の外端面（ギヤ固定壁面）からフランジ部２３の内面までの、長い支持長Ｗ４を回転軸線Ｐに沿って確保することができる。

これにより、エンジンブロック２の外端面からフランジ部２３の外端面までの全長Ｗ３をボルト３２を用いた場合と同一の長さとしたものでありながら、支持長Ｗ４を支持Ｗ２よりも長く確保することができ、高負荷に対応することが可能となる。

ところで、本発明のギヤの軸支持構造は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した技術的範囲には、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々、設計変更した形態が含まれる。

例えば、第２アイドルギヤ１４及び第３アイドルギヤ１５は、第１アイドルギヤ１３のように大小２段ギヤを採用したものではないが、第１アイドルギヤ１３の小径ギヤ１７を廃止するとともに、回転軸線Ｐに沿う方向の肉厚分だけ、大径ギヤ１６の固定部１６ｂ、ギヤブロック１８、支持軸部２２の肉厚を薄肉としてもよい。

したがって、「駆動ギヤと噛み合って動力伝達を受けるギヤ本体」とは、駆動ギヤと直接噛み合うか、一つ以上のアイドルギヤを介して噛み合うかは問わない。換言すれば、第２アイドルギヤ１４に関して小径ギヤ１７は機能的（動力伝達的）には駆動ギヤである。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「平面」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合に、これらの各記載は厳密な意味ではない。すなわち、「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上や製造上等における公差や誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。なお、ここでの公差や誤差とは、本発明の構成・作用・効果を逸脱しない範囲における単位のことを意味するものである。

その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

例えば、上記実施の形態では、本発明のギヤの軸支持構造としてギヤトレーン９に適用したものを開示したが、駆動ギヤからの動力を従動ギヤに伝達するギヤ構成、特に、その間にアイドルギヤを介装したアイドルギヤの軸支持構造に適用可能である。

以上説明したように、本発明に係るギヤの軸支持構造は、ギヤ固定壁面からギヤ突出端までの全長を変えることなく固定側と回転側との回転軸線に沿う支持長を長く確保することができるという効果を有し、駆動ギヤと噛み合って従動回転することによって高負荷を受けるギヤの軸支持構造全般に有用である。

２ エンジンブロック（ギヤ固定壁面）
２ａ 雌ねじ穴
９ ギヤレーン
１１ クランクギヤ（駆動ギヤ）
１２ カムギヤ
１３ 第１アイドルギヤ
１６ 大径ギヤ
１７ 小径ギヤ
２０ ボルト部材
２１ 雄ねじ部
２２ 支持軸部
２３ フランジ部
２４ ワッシャ部材
２５ 軸受部材

Claims (4)

1. 雌ねじ穴を形成したギヤ固定壁面と、
   前記ギヤ固定壁面に設けた駆動ギヤと噛み合って動力伝達を受けるギヤ本体と、
   前記ギヤ本体の回転軸線に沿う接合面部で前記ギヤ本体を固定するギヤブロックと、
   前記ギヤブロックを前記回転軸線上で貫通するとともに前記ギヤブロックを回転可能に支持するボルト部材と、
   を備え、
   前記ボルト部材は、
   前記雌ねじ穴と螺合する雄ねじ部と、
   前記回転軸線に沿って前記ギヤブロックに設けた円筒状の貫通穴と接触する中実円筒状の支持軸部と、
   前記ギヤブロックを前記雄ねじ部とは反対側から前記雄ねじ部に向けて押圧支持するフランジ部と、
   を一体に有することを特徴とするギヤの軸支持構造。
2. 前記ボルト部材は、
   前記ギヤ固定壁面と前記支持軸部との間に設けたワッシャ部材と、
   前記支持軸部と前記貫通穴との間に設けた円筒状の軸受部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のギヤの軸支持構造。
3. 前記ボルト部材は、
   前記ギヤ固定壁面に設けた油路と連通するように前記ワッシャ部材に設けた切欠部と、
   前記切欠部と連通するように前記支持軸部に形成して前記油路から供給した潤滑油を前記軸受部材に供給する供給路と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のギヤの軸支持構造。
4. 前記ギヤ本体は、
   前記接合面部を有して前記駆動ギヤと噛み合う大径ギヤと、
   前記大径ギヤに設けて他の従動ギヤと噛み合う小径ギヤと、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の請求項に記載のギヤの軸支持構造。

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