JP4016769B2

JP4016769B2 - ギヤの構造

Info

Publication number: JP4016769B2
Application number: JP2002250004A
Authority: JP
Inventors: 祐二矢島
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP2004084896A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン等では、補機を動作させるために、その駆動力がギヤ等により伝達されている。補機での負荷変動が起こると、ギヤのシャフトに変動トルクが発生し、ギヤのバックラッシが発生する。この時、このギヤとこのギヤと噛合う他のギヤとの歯同士がぶつかりあって、騒音（歯打ち音）が発生することとなる。この歯打ち音を低減するため、様々な対策がとられている。
【０００３】
その騒音対策の一つとして、同一歯形のメインギヤとサブギヤとを同軸上に並列し、メインギヤとサブギヤとを所定の位相差をもって、ゴム部材を介して互いに加硫接着するシザースギヤの構造が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
上記シザースギヤの構造では、メインギヤとサブギヤとに位相差を設けることで、噛合うギヤとのバックラッシを無くして、ギヤ騒音を低減している。更に、ゴム部材を介してメインギヤとサブギヤとが結合しているので、メインギヤとサブギヤとの金属の接触部分を無くすことができ、又、噛合うギヤとのバックラッシをゴム部材により吸収でき、しかもゴム部材による制振作用も働き、ギヤの騒音を低減することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６０５３号公報（第３頁−５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シザースギヤの構造では、一つの噛み合い点に発生する歯打ち音及び振動しか低減することができず、複数の噛み合い点に発生する歯打ち音及び振動は低減することができない。例えば、１つのシザースギヤに２つのギヤを噛み合せた場合、一方のギヤのバックラッシによるサブギヤの変動が、他方のギヤの歯により抑制されてしまい、サブギヤを設けていないギヤと同じ状態となり、騒音低減等の効果が全く発揮できなくなってしまう。
【０００７】
特に、ディーゼルエンジンでは、複数の補機の駆動のためにギヤを用いることが多い上、補機にはそれぞれ異なるトルク変動が発生する。たとえ上記シザースギヤをディーゼルエンジンで用いたとしても、一部の歯打ち音にしか対処できず、低騒音を達成できない。又、全ての補機に対処するには、全ての補機に対して別々のシザースギヤを設ける必要が有り、構造が複雑となる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、複数のギヤを噛み合せるとともに各々のギヤのバックラッシによる騒音及び振動を低減することができるギヤの構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係るギヤの構造は、メインギヤと同一の歯形を有し、メインギヤと同軸上に並列に配設され、メインギヤと所定の位相差を持ってゴム部材を介して接着されたサブギヤを、その周方向に複数に分割すると共に、メインギヤ及びサブギヤに噛合わされるギヤの１つに対して、分割されたサブギヤの１つを噛合わせ、噛合わされるギヤの他の１つに対しても、分割されたサブギヤの他の１つを噛合わせるようにすることで、メインギヤ及びサブギヤに噛合わされる複数のギヤの各々のバックラッシを、分割された各々のサブギヤで吸収することができ、加えて、ギヤ１つに対して常に異なる１つの分割されたサブギヤが対応して、各々のギヤのバックラッシを、各々異なる分割されたサブギヤで吸収することができる。
【００１１】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係るギヤの構造は、隣り合う分割されたサブギヤ同士の間隙を、メインギヤ及びサブギヤに噛合わされるギヤのバックラッシよりも大きくすることで、ギヤのバックラッシによりサブギヤが周方向に変動しても、隣り合う他の分割されたサブギヤに接触することがない。
【００１２】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係るギヤの構造は、隣り合う分割されたサブギヤ同士の間隙にゴム部材を設けることで、ギヤのバックラッシによりサブギヤが周方向に変動しても、サブギヤ同士の間隙に設けたゴム部材により、バックラッシを吸収することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に関わる実施形態の一例を示し、図１（ａ）は、ギヤの構造の正面図及びその断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
なお、図１では、図を簡略にするため、ギヤの歯は省略した。
【００１４】
本発明に関わるギヤの構造において、メインギヤとサブギヤとの基本的な構成は、前述したシザースギヤと同等でよい。即ち、同一歯形のメインギヤ２とサブギヤ３とが同軸上に並列に配設され、所定の位相差を持ってゴム部材４ｂを介して互いに接着されたものでよい。しかしながら、本発明に関わるギヤの構造は、サブギヤ３を、その周方向に複数に分割して、分割サブギヤ３ａを設けたことが特徴である。
【００１５】
分割サブギヤ３ａ自体は、メインギヤ２との間の位相差により、噛合うギヤのバックラッシを無くして、ギヤ騒音を低減するとともに、メインギヤ２とゴム部材４ｂを介して結合しているため、金属の接触部分が無くなるうえ、ゴム部材４ｂによるバックラッシの吸収及び制振作用も働き、ギヤの歯打ち音を低減することができる。更に、サブギヤ３を複数に分割して分割サブギヤ３ａとしたことにより、従来のシザースギヤとは異なり、複数のギヤを噛合わせた場合においても、個々の分割サブギヤ３ａで各々のギヤに噛合うことで、上記効果を全てのギヤで発揮することができる。
【００１６】
サブギヤ３の分割数は、噛合うギヤの個数に応じて変えることが望ましい。更に、サブギヤ３の分割数及び噛合うギヤの配置は、各々のギヤに対して常に異なる分割サブギヤ３ａが噛合うようにする。つまり、１つの分割サブギヤ３ａに対して、常に１つのギヤのみが噛合った状態にする。このような構成とすることで、複数のギヤの各々異なるトルク変動に、各々の分割サブギヤ３ａで対応することができる。
【００１７】
例えば、上記ギヤの使用例として、後述の図３では、６つに等分割されたサブギヤ３ａに対して、３つのギヤを噛合わせる構成とし、又、後述の図４では、３つに等分割された分割サブギヤ８ａに対して、２つのギヤを噛み合せる構成としている。図３、図４に示すように、分割されたサブギヤの大きさ、分割数は、１つの分割されたサブギヤに対して、常に１つのギヤのみが噛合った状態であれば、噛み合せるギヤの数に合わせて、適宜な構成としてよい。又、サブギヤは、必ずしも等分割にする必要はなく、各々適宜な大きさに分割して構成してもよい。
【００１８】
又、隣り合う分割サブギヤ３ａ同士の間には、適宜な間隙が設けられている。この間隙の幅Ｗは、噛合うギヤのバックラッシより大きく設定されており、任意の分割サブギヤ３ａに噛合うギヤにバックラッシが発生しても、隣り合う分割サブギヤ３ａと互いにぶつからないようになっている。
【００１９】
この間隙は空間の状態でもよいが、図１に示すように、この間隙にゴム等の弾性体からなるゴム部材４ａを設けて、バックラッシによる振動をより抑制するようにしてもよい。なお、ゴム部材４ａは、隣り合うサブギヤ３同士を、ゴム部材４ａを介して互いに接着するようにして設けてもよい。
【００２０】
噛合わせるギヤのトルク変動によるバックラッシにより、メインギヤ２に対して位相差を有するサブギヤ３は、ギヤ１の回転方向と軸中心方向に動き、隣り合う分割サブギヤ３ａとの距離が狭まる。このような状況においても、ゴム部材４ａが破損しないように、ゴム部材４ａの周方向の幅Ｗを設定する。この幅Ｗは、噛合うギヤのバックラッシの大きさにも依存する。なお、ゴム部材４ａ、４ｂの材質を、破損しにくいものに変更してもよい。
【００２１】
隣り合う分割サブギヤ３ａ同士の間隙にゴム部材４ａを設けることで、メインギヤ２とサブギヤ３との間のゴム部材４ｂへの負荷を低減し、剪断されないようにすることができ、ゴム部材４ｂの寿命を延ばすことができる。
【００２２】
図２は、本発明に関わる実施形態の他の一例を示すギヤの構造の正面図である。
なお、図２も、図を簡略にするため、ギヤの歯は省略した。
【００２３】
図２に示すギヤ６の基本的な構成は、図１で示したギヤ１の構成と略同等であるため、その詳細な説明は省略し、特徴的な構成のみ説明する。
【００２４】
図２に示すギヤ６では、サブギヤ８が３等分に分割されて、分割サブギヤ８ａが設けられている。又、分割サブギヤ８ａ同士の間隙が、サブギヤ８の外周側が内周側よりも大きくなるように、放射状に設けられている。これは、噛合うギヤのバックラッシによる分割サブギヤ８ａの外周側の変位が、内周側の変位より大きくなる場合を考慮したものである。なお、この放射状の間隙は空間の状態でもよいが、この間隙にゴム部材９ａを設け、隣接する分割サブギヤ８ａ同士を、ゴム部材９ａを介して互いに接着させてもよい。又、この間隙の大きさ、例えば、間隙の角度θを、隣り合う分割サブギヤ８ａ同士がぶつからないような大きさに、又はバックラッシによる分割サブギヤ８ａの変動によりゴム部材９ａが破損しないような大きさに設定する。
【００２５】
ギヤ６を上記構成とすることで、図１において示したギヤ１と同等の効果、即ち、複数のギヤを噛合わせるとともに、各噛合い点において発生するバックラッシを吸収して、歯打ち音等の騒音及び振動を低減する効果が得られる。
【００２６】
図３、図４は、上記構成のギヤの使用例として、上記ギヤをアイドラギヤとして用いたものを図示したものである。
【００２７】
特に、ディーゼルエンジンにおいては、その補機との同期駆動を、ギヤを用いて行うことが多く、そのため、１つのアイドラギヤに、複数のギヤを噛み合せることが望ましい。
【００２８】
図３に示す使用例は、噛合う駆動ギヤが３つの場合、つまり、３箇所で変動トルクが発生する場合である。具体的には、６等分された分割サブギヤ３ａを有するギヤをアイドラギヤ１として用い、アイドラギヤ１に、噴射ポンプギヤ１１、カムシャフト用のアイドラギヤ１２、クランクギヤ１３を、適宜に配置して噛合わせた構成である。クランクギヤ１３からの駆動力を、アイドラギヤ１を介して、噴射ポンプギヤ１１、カムシャフト用アイドラギヤに伝達している。上記構成の本発明に係るギヤの構造とすることで、それぞれの噛合い点で発生する変動トルクのタイミングが異なっても、各噛合い点での衝撃力を緩和でき、各歯打ち音を低減することができる。
【００２９】
又、上記構成の本発明に係るギヤの構造では、１つのギヤの構造で、３箇所の噛合い点での衝撃力を緩和できる構造になっているため、従来のシザースギヤをそれぞれのギヤに噛み合せて構成した場合と比較して、２つのシザースギヤを不要な構成とすることができる。つまり、他のギヤとの構成が簡単となり、その替わりに２枚分のサブギヤの歯幅を確保できることになる。しかも、このような簡単な構成でも、個々の歯打ち音を低減でき、大きな騒音低減効果を期待できる。
【００３０】
図４に示す使用例は、噛合う被駆動ギヤが２つの場合、つまり、２箇所で変動トルクが発生する場合である。３等分された分割サブギヤ８ａを有するギヤをアイドラギヤ６として用い、アイドラギヤ６に、噴射ポンプギヤ１１、クランクギヤ１３を、適宜に配置して噛合わせた構成である。上記構成の本発明に係るギヤの構造とすることで、それぞれの噛合い点で発生する変動トルクのタイミングが異なっても、各噛合い点での衝撃力を緩和でき、各歯打ち音を低減することができる。
【００３１】
排出ガス改善のための高圧噴射化、クランクシャフト側の圧縮比やボア径の増大にともない、変動トルクを増大する要因も更に増え、今後もギヤ音の悪化は免れない。しかし、本発明に係るギヤの構造を用いることにより、増大する変動トルクにより引き起こされる歯打ち音に十分に対処可能である。又、複数のギヤの衝撃を吸収することができる。現在のスプリング式のシザースギヤに対する本発明の騒音低減効果は、１枚のギヤ当たり１ｄＢ前後あり、本発明では、さらに複数箇所対策できるため、低減効果の倍増を期待できる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、サブギヤを分割したことにより、複数のギヤと噛み合う分割された各サブギヤにおいて、その全ての噛み合い点から発生する歯打ち音を低減することができる。又、複数で発生する変動トルクを１つのギヤの構造で対処でき、振動を低減することができる。又、従来のシザースギヤを用いた場合と比較して、他のギヤとの構成を単純化でき、部品点数を削減することができる。加えて、噛合わせる各ギヤに対して、常に異なる分割されたサブギヤが噛み合うことにより、各噛み合い点において発生する歯打ち音を、各々の分割されたサブギヤにより低減することができる。また、複数で発生する変動トルクを１つのギヤの構成で対処することができ、振動の低減、他のギヤとの構成の単純化、部品点数削減を行うことができる。
【００３４】
請求項２に係る発明によれば、隣り合う分割されたサブギヤ同士の間隙を、噛合わせるギヤのバックラッシよりも大きくすることにより、分割されたサブギヤ同士が接触しないので、分割されたサブギヤ同士の接触による騒音、摩擦、破損等を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【００３５】
請求項３に係る発明によれば、分割されたサブギヤ同士の隙間に、ゴム部材を配設することにより、バックラッシによる振動をより抑制することができる。又、サブギヤとメインギヤとの間のゴム部材への負荷を低減し、剪断されないようにすることができ、ゴム部材の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる実施形態の一例を示し、（ａ）はギヤの正面図及び断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図２】本発明に関わる実施形態の他の一例を示すギヤの正面図である。
【図３】本発明に関わるギヤを使用した一例を示す構成図である。
【図４】本発明に関わるギヤを使用した他の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ギヤ
２メインギヤ
３サブギヤ
３ａ分割サブギヤ
４ａゴム部材
４ｂゴム部材
６ギヤ
７メインギヤ
８サブギヤ
８ａ分割サブギヤ
９ａゴム部材

Claims

同一歯形のメインギヤとサブギヤとが同軸上に並列に配設され、所定の位相差を持ってゴム部材を介して互いに接着されたギヤの構造において、
前記サブギヤがその周方向に複数に分割されたものであり、
前記メインギヤ及び前記サブギヤに噛合わされる複数のギヤの各々に対して、常に異なる前記分割されたサブギヤが噛み合うことを特徴とするギヤの構造。
請求項１に記載のギヤの構造において、
隣り合う前記分割されたサブギヤ同士の間隙が、前記メインギヤ及び前記サブギヤに噛合わされるギヤのバックラッシよりも大きいことを特徴とするギヤの構造。
請求項１に記載のギヤの構造において、
隣り合う前記分割されたサブギヤ同士の間隙に、ゴム部材が設けられたことを特徴とするギヤの構造。