JP2021131112A - 歯車装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部分接触の発生及び異音の増大を効果的に抑止する。【解決手段】中間歯車１１と、中間歯車１１に周方向に異なる噛み合い位置で噛合する複数の噛合歯車２１，３１とを備える歯車装置１０において、複数の噛合歯車２１，３１は、中間歯車１１及び、他の噛合歯車２１よりも歯幅が短い一の噛合歯車３１を含み、他の噛合歯車２１に関し、一の噛合歯車３１の歯面３３と接触する中間歯車１１の接触歯面Ｂに対応する第１部分２２Ａの歯厚が、一の噛合歯車３１の歯面３３と接触しない中間歯車１１の非接触歯面Ｃに対応する第２部分２２Ｂの歯厚よりも厚く形成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、歯車装置に関し、特に、歯幅がそれぞれ異なる複数の噛合歯車が中間歯車に噛合する歯車装置に関する。

この種の歯車装置の一例として、例えば、特許文献１，２には、エンジンのクランクシャフトに設けられた駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛合する複数の従動ギヤとを備え、駆動ギヤから従動ギヤに伝達される動力を補機類等に伝達するようにした構造が開示されている。

特開２０１４−９５３２７号公報 特開２００３−６５１５１号公報

上記歯車装置において、駆動ギヤ（中間歯車）は複数の従動ギヤ（噛合歯車）にそれぞれ噛合しており、係る駆動ギヤの歯面には、回転に伴い各従動ギヤの歯面が交互に接触することになる。

このため、例えば、各従動ギヤの歯幅が異なる場合には、駆動ギヤの歯面において、歯幅の長い従動ギヤ及び歯幅の短い従動ギヤの両方に接触する重複接触部分が、歯幅の長い従動ギヤのみと接触する部分よりも早く摩耗し、係る重複接触部分に窪みが生じることとなる。窪みが生じると、歯幅の長い従動ギヤの歯面が、駆動ギヤの歯面のうち、残存する歯面部分のみと接触する部分接触を引き起こすといった課題がある。

このような窪みの発生を抑制すべく、歯幅が長い従動ギヤを、歯幅が短い従動ギヤに合わせるよう、長い従動ギヤの歯幅を単純に短くしてしまうと、ギヤ歯の剛性が低下して撓みやすくなることで、噛合い時の異音を増大させるといった課題もある。

本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、歯幅がそれぞれ異なる複数の噛合歯車が中間歯車に噛合する歯車装置において、部分接触の発生及び異音の増大を効果的に抑止することを目的とする。

本開示の技術は、中間歯車と、該中間歯車に周方向に異なる噛み合い位置で噛合する複数の噛合歯車とを備える歯車装置において、前記複数の噛合歯車は、前記中間歯車及び、他の噛合歯車よりも歯幅が短い一の噛合歯車を含み、前記他の噛合歯車に関し、前記一の噛合歯車の歯面と接触する前記中間歯車の接触歯面に対応する第１部分の歯厚が、前記一の噛合歯車の歯面と接触しない前記中間歯車の非接触歯面に対応する第２部分の歯厚よりも厚く形成されていることを特徴とする。

また、前記一の噛合歯車が、メイン歯車とサブ歯車とを有するシザース歯車の前記メイン歯車であり、前記他の噛合歯車の前記第２部分が、前記サブ歯車の歯面に対応することが好ましい。

また、前記中間歯車が、エンジンのクランクシャフトに設けられた駆動歯車であり、前記噛合歯車が前記エンジンに設けられて前記駆動歯車に噛合する従動歯車であってもよい。

本開示の技術によれば、歯幅がそれぞれ異なる複数の噛合歯車が中間歯車に噛合する歯車装置において、部分接触の発生及び異音の増大を効果的に抑止することができる。

本実施形態に係る歯車装置を回転軸方向から視た模式図である。 本実施形態に係る歯車装置を示す模式的な断面図である。 比較例の歯車装置を示す模式的な断面図である。 本実施形態に係る歯車装置の要部を示す模式的な斜視図である。 変形例の歯車装置の要部を示す模式的な斜視図である。 他の実施形態に係る歯車装置を示す模式的な断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る歯車装置を説明する。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は、本実施形態に係る歯車装置１０を回転軸方向から視た模式図である。歯車装置１０は、例えば、エンジン１のギヤトレーンに用いられている。なお、歯車装置１０は、エンジン１のギヤトレーンに限定されず、トランスミッション等の他のギヤトレーンに適用することも可能である。

図１に示すように、エンジン１は、下側から順に、オイルパン２、クランクケース３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５等を備えている。なお、図示の関係上、歯車装置１０を覆うハウジングについては図示を省略している。

シリンダブロック４のシリンダ内には、不図示のピストンが往復移動自在に収容されている。クランクケース３とシリンダブロック４との間には、クランクシャフトＣＳが回転自在に軸支されている。クランクシャフトＣＳには、不図示のコネクティングロッド等を介してピストンが連結されており、ピストンの往復運動が回転運動に変換されて伝達されるようになっている。

クランクシャフトＣＳには、中間歯車（駆動歯車）としてのクランクギヤ１１が一体回転可能に固定されている。クランクギヤ１１には、噛合歯車（従動歯車）としてのポンプギヤ２１（本開示の他の噛合歯車の一例）が噛合する。ポンプギヤ２１は、不図示のオイルポンプの駆動軸２８に一体回転可能に設けられている。クランクシャフトＣＳからクランクギヤ１１を介して伝達される回転動力により、ポンプギヤ２１が回転すると、オイルポンプが駆動することにより、オイルパン２から汲み上げられるオイルがエンジン１の各潤滑要素に供給されるようになっている。

クランクギヤ１１には、噛合歯車（従動歯車）としてのアイドルギヤ３１（本開示の一の噛合歯車の一例）が、ポンプギヤ２１とは周方向に異なる噛み合い位置で噛合する。アイドルギヤ３１は、シリンダブロック４等に回転自在に軸支された支持軸３０に、不図示のボルト等で取り付けている。アイドルギヤ３１は、何れも図示しない動弁機構や補機類等のギヤと噛合する。クランクシャフトＣＳからクランクギヤ１１を介して伝達される回転動力が、アイドルギヤ３１を経由してこれら動弁機構や補機類等に伝達されるようになっている。

本実施形態において、ポンプギヤ２１及び、アイドルギヤ３１は、互いに異なる歯幅（ギヤ幅）で形成されている。

具体的には、図２に示すように、ポンプギヤ２１の歯幅Ｗ１は、例えば、クランクギヤ１１と略同等の歯幅で形成されている。また、アイドルギヤ３１の歯幅Ｗ２は、クランクギヤ１１及び、ポンプギヤ２１の歯幅Ｗ１よりも短い歯幅で形成されている。

このため、例えば、図３（Ａ）に示すように、クランクギヤ１１の歯面１３がポンプギヤ２１の歯面２３と接触する部分を接触部分Ａ、クランクギヤ１１の歯面１３がアイドルギヤ３１の歯面３３と接触する部分を接触部分Ｂ（本開示の接触歯面に相当）とすると、クランクギヤ１１の歯面１３のうち、これら接触部分Ａ，Ｂが重複する箇所はポンプギヤ２１及びアイドルギヤ３１の各歯面２３，３３と交互に繰り返し接触することとなる。この結果、係る重複部分が歯面３３と接触しない他の部分Ｃ（本開示の非接触歯面に相当）よりも早期に摩耗して窪むことで、ポンプギヤ２１の歯面２３がクランクギヤ１１の歯面１３の残存する部分（窪み以外の部分）のみと接触する部分接触を引き起こす課題がある。

このような窪みの発生を防止すべく、例えば、図３（Ｂ）に示すように、各接触部分Ａ，Ｂを略等しくすべく、ポンプギヤ２１の歯幅を単純に短くすると、ポンプギヤ２１のギヤ歯２２の剛性が低下して撓みやすくなることで、噛み合い時の異音が増大するといった課題がある。

そこで、本実施形態では、図４に示すように、ポンプギヤ２１のギヤ歯２２の形状を工夫することにより、このような部分接触の発生及び異音の増大を効果的に抑制している。

具体的には、ポンプギヤ２１のギヤ歯２２の歯幅Ｗ１を長く維持（例えば、図２に示すクランクギヤ１１と略同等の歯幅で形成）しつつ、ギヤ歯２２の歯厚に関し、前述の接触部分Ｂに対応する第1部分２２Ａの歯厚Ｔ１が、前述の他の部分Ｃに対応する第２部分２２Ｂの歯厚Ｔ２よりも厚くなるように設定されている。言い換えれば、第２部分２２Ｂの歯厚Ｔ２が、第１部分２２Ａの歯厚Ｔ１よりも薄くなるように設定されている。ギヤ歯２２の歯厚Ｔ２を薄くする第２部分２２Ｂは、図４に示すように、軸方向の端部に向かうに従い徐々に薄くなるように形成してもよく、或いは、図５に示すように、段差状とすることにより肉薄に形成してもよい。

すなわち、本実施形態では、クランクギヤ１１の歯面１３に対して、ポンプギヤ２１の歯面２３が接触する部分と、アイドルギヤ３１の歯面３３が接触する部分とを互いに略等しくしつつ、ポンプギヤ２１の歯幅Ｗ１を長く維持することで、ポンプギヤ２１のギヤ歯２２の剛性を効果的に確保できるように構成されている。これにより、ポンプギヤ２１の歯面２３とクランクギヤ１１の歯面１３との部分接触を効果的に抑止することが可能となり、さらには、剛性低下に伴う噛み合い時の異音増大も効果的に抑制することが可能となる。

［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。

例えば、図６に示すように、アイドルギヤ３１が、サブ歯車３５を備えるシザース歯車３４のメイン歯車を構成してもよい。この場合は、ポンプギヤ２１の第２部分２２Ｂをサブ歯車３５の歯面３６に対応する位置、言い換えれば、第１部分２２Ａと第２部分２２Ｂとの境界をアイドルギヤ（メイン歯車）３１とサブ歯車３５との間に位置させればよい。

また、中間歯車に噛合する噛合歯車の個数は、図示例の２個（２１，３１）に限定されず、３個以上であてもよい。この場合は、歯幅が長い２以上に噛合歯車に関し、歯幅が最も短い噛合歯車と接触する中間歯車の歯面に対応する部分の歯厚を肉厚に形成すればよい。

また、図４，５において、ギヤ歯２２は、第１部分２２Ａ及び第２部分２２Ｂの歯の両面を変化させるものとして示されているが、中間歯車１１に接触する側の面にのみ変化を設けるように構成することも可能である。

また、本開示の適用は、外歯歯車に限定されず、遊星歯車機構等の内歯歯車を有する歯車装置にも広く適用することが可能である。

１ エンジン
ＣＳ クランクシャフト
１０ 歯車装置
１１ クランクギヤ（中間歯車、駆動歯車）
１３ 歯面
２１ ポンプギヤ（噛合歯車、従動歯車）
２２ ギヤ歯
２２Ａ 第１部分
２２Ｂ 第２部分
２３ 歯面
３１ アイドルギヤ（噛合歯車、従動歯車）
３３ 歯面
３４ シザース歯車
３５ サブ歯車
３６ 歯面

Claims (3)

1. 中間歯車と、該中間歯車に周方向に異なる噛み合い位置で噛合する複数の噛合歯車とを備える歯車装置において、
   前記複数の噛合歯車は、前記中間歯車及び、他の噛合歯車よりも歯幅が短い一の噛合歯車を含み、
   前記他の噛合歯車に関し、前記一の噛合歯車の歯面と接触する前記中間歯車の接触歯面に対応する第１部分の歯厚が、前記一の噛合歯車の歯面と接触しない前記中間歯車の非接触歯面に対応する第２部分の歯厚よりも厚く形成されている
   ことを特徴とする歯車装置。
2. 前記一の噛合歯車が、メイン歯車とサブ歯車とを有するシザース歯車の前記メイン歯車であり、前記他の噛合歯車の前記第２部分が、前記サブ歯車の歯面に対応する
   請求項１に記載の歯車装置。
3. 前記中間歯車が、エンジンのクランクシャフトに設けられた駆動歯車であり、前記噛合歯車が前記エンジンに設けられて前記駆動歯車に噛合する従動歯車である
   請求項１又は２に記載の歯車装置。

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