JP4016769B2 - ギヤの構造 - Google Patents

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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 (3)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
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