JP4984093B2 - Power transmission mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、アイドラギヤを介して2つのギヤ間に動力を伝達する動力伝達機構において、ギヤシャフトの支持構造に関するものである。 The present invention relates to a support structure for a gear shaft in a power transmission mechanism that transmits power between two gears via an idler gear.
従来より、振動を低減させるためにバランサシャフトを備えたエンジンが知られている。このエンジンでは、クランクシャフトに同期して回転するバランサシャフトを備え、ピストンの往復動に伴う振動を相殺させる。特にディーゼルエンジンのようにトルク変動が大きいエンジンでは、クランクシャフトとバランサシャフトとが正確に同期されるように、これらのシャフト間の動力伝達用にギヤが用いられている場合がある。この場合、クランクシャフトに設けられたクランクギヤとバランサシャフトに設けられたバランサギヤとの間には、アイドラギヤが設けられている場合がある(特許文献1)。 Conventionally, an engine provided with a balancer shaft in order to reduce vibration is known. This engine includes a balancer shaft that rotates in synchronization with a crankshaft, and cancels vibrations associated with piston reciprocation. In particular, in an engine having a large torque fluctuation such as a diesel engine, a gear may be used for power transmission between these shafts so that the crankshaft and the balancer shaft are accurately synchronized. In this case, an idler gear may be provided between the crank gear provided on the crankshaft and the balancer gear provided on the balancer shaft (Patent Document 1).
上記特許文献1のようにアイドラギヤを備えたエンジンでは、アイドラギヤを支持するアイドラギヤシャフトの両端がシリンダブロックとギヤケースとに固定されており、アイドラギヤシャフトとアイドラギヤとの間に軸受け等を設けてアイドラギヤを回転可能にしている構造が一般的である。そして、組立性の向上を図るために、アイドラギヤシャフトの一端部(外側端部)はギヤケースにボルト等により固定される一方、他端部(内側端部)はシリンダブロックに設けられた軸受孔に挿入される構造となっている。更に、アイドラギヤとシリンダブロックとの間には、アイドラギヤの焼きつきを防止するためにスラストプレートが設けられている。このスラストプレートは、アイドラギヤシャフトの他端部に設けられたDカット部により廻り止めがなされている。 In an engine having an idler gear as in Patent Document 1, both ends of an idler gear shaft that supports the idler gear are fixed to the cylinder block and the gear case, and a bearing or the like is provided between the idler gear shaft and the idler gear. In general, the structure is made rotatable. In order to improve the assemblability, one end (outer end) of the idler gear shaft is fixed to the gear case with a bolt or the like, while the other end (inner end) is a bearing hole provided in the cylinder block. It has a structure to be inserted into. Further, a thrust plate is provided between the idler gear and the cylinder block in order to prevent seizure of the idler gear. This thrust plate is prevented from turning by a D-cut portion provided at the other end of the idler gear shaft.
しかしながら、上記のような構造では、Dカット部が設けられたアイドラギヤシャフトの他端部が軸受孔に挿入されるので、アイドラギヤシャフトに作用する力の方向が変動することで、Dカット部の角部とシリンダブロックの軸受孔の内壁とが繰り返し衝突し、軸受孔の内壁が徐々に摩耗して、ついにはガタツキが発生してしまう虞がある。
本発明の目的は、Dカット部を備えたギヤシャフトの廻り止め構造において、Dカット部と軸受孔との摩耗を抑制する動力伝達機構を提供することにある。
However, in the structure as described above, since the other end portion of the idler gear shaft provided with the D cut portion is inserted into the bearing hole, the direction of the force acting on the idler gear shaft varies, so that the D cut portion There is a possibility that the corners of the cylinder and the inner wall of the bearing hole of the cylinder block repeatedly collide, the inner wall of the bearing hole is gradually worn, and finally rattle occurs.
The objective of this invention is providing the power transmission mechanism which suppresses abrasion with a D cut part and a bearing hole in the rotation prevention structure of the gear shaft provided with the D cut part.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、入力ギヤを支持する入力ギヤシャフトと、入力ギヤと離間して配置された出力ギヤを支持する出力ギヤシャフトと、軸心が入力ギヤシャフトの軸心と出力ギヤシャフトの軸心とを結ぶ線よりオフセットして配置され、入力ギヤ及び出力ギヤと噛み合って入力ギヤから出力ギヤに動力を伝達するアイドラギヤを回転可能に枢支するとともに、一端部に断面がD字状に切り欠かれたDカット部が形成され、該Dカット部が支持部材に設けられた軸受孔に挿入されて回転不能に支持されるアイドラギヤシャフトと、を備えた動力伝達機構において、Dカット部は、アイドラギヤと入力ギヤとが噛み合う第1の噛合点とアイドラギヤと出力ギヤとが噛み合う第2の噛合点とを結ぶ第1の線に平行であってアイドラギヤシャフトの軸心を通過する第2の線に対して、第1の噛合点における入力ギヤの回転方向の先方側が該回転方向の反対側より小さく形成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an input gear shaft that supports an input gear, an output gear shaft that supports an output gear that is spaced apart from the input gear, and an axial center of the input gear shaft. An idler gear, which is arranged offset from a line connecting the shaft center and the shaft center of the output gear shaft, meshes with the input gear and the output gear and transmits power from the input gear to the output gear, is rotatably supported, and one end portion And an idler gear shaft that is formed in a D-cut portion with a D-shaped cross-section and is inserted into a bearing hole provided in the support member and is supported in a non-rotatable manner. In the transmission mechanism, the D-cut portion is parallel to a first line connecting a first meshing point where the idler gear and the input gear mesh with each other and a second meshing point where the idler gear and the output gear mesh with each other. To the second line passing through the axis of the Hydra gear shaft, other party side of the rotational direction of the input gear in the first engagement point is characterized in that it is smaller than the opposite side of the rotation direction.
請求項2の発明は、請求項1において、アイドラギヤシャフトの軸心に垂直な平面上において、Dカット部を除くアイドラギヤシャフトの外周のうち、第2の線に対して回転方向の先方側の部分を第2の線に投影した第1の距離が、第2の線に対して回転方向の反対側の部分を第2の線に投影した第2の距離より大きくなるように、Dカット部の周方向位置が設定されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, on the plane perpendicular to the axial center of the idler gear shaft, the outer side of the idler gear shaft excluding the D-cut portion on the front side in the rotational direction with respect to the second line D cut so that the first distance projected onto the second line is greater than the second distance projected onto the second line on the opposite side of the rotation direction with respect to the second line. The circumferential position of the part is set.
請求項3の発明は、請求項2において、入力ギヤからアイドラギヤに伝達するトルクが回転方向に対して正負変動し、第1の距離と第2の距離との比が、入力ギヤからアイドラギヤに伝達するトルクの回転方向側の最大値と、回転方向と反対側の最大値との比に一致するように、Dカット部の周方向位置が設定されることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1または2において、入力ギヤシャフトはエンジンのクランクシャフトであるとともに、出力ギヤシャフトはエンジンのバランサシャフトであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the torque transmitted from the input gear to the idler gear fluctuates positive and negative with respect to the rotational direction, and the ratio between the first distance and the second distance is transmitted from the input gear to the idler gear. The circumferential direction position of the D-cut portion is set so as to coincide with the ratio of the maximum value on the rotational direction side of the torque to be rotated and the maximum value on the opposite side to the rotational direction.
The invention of claim 4 is characterized in that, in
本発明の請求項1の動力伝達機構によれば、入力ギヤが回転してアイドラギヤに動力が伝達しているときに、アイドラギヤシャフトには、第1の噛合点における入力ギヤの回転方向と同一の方向に力が作用するので、この回転方向の先方側の部位にその反対側の部位より小さくDカット部を形成することで、力を受ける面積の減少を抑え、面圧を抑制することができる。よって、アイドラギヤシャフト及び支持部材の軸受孔の内壁の摩耗を抑制することができる。 According to the power transmission mechanism of claim 1 of the present invention, when the input gear rotates and power is transmitted to the idler gear, the idler gear shaft has the same rotational direction as the input gear at the first meshing point. Since the force acts in the direction of, the D-cut part is formed in the part on the front side in the rotational direction smaller than the part on the opposite side, thereby suppressing the reduction of the area receiving the force and suppressing the surface pressure. it can. Therefore, it is possible to suppress wear of the inner walls of the idler gear shaft and the bearing hole of the support member.
本発明の請求項2の動力伝達機構によれば、第1の距離が第2の距離より大きくなるようにDカット部の周方向位置を設定することで、入力ギヤからアイドラギヤへの動力伝達時にアイドラギヤシャフトに受ける力の方向に対応して確実に面圧を抑制することができる。
本発明の請求項3の動力伝達機構によれば、入力ギヤのトルクが変動して正負反転することでアイドラギヤシャフトに作用する力の方向が反転しても、正負夫々の最大値での面圧を一致するように設定でき、アイドラギヤシャフトの全周を最大限利用して面圧を最小限に抑えることができる。
According to the power transmission mechanism of
According to the power transmission mechanism of the third aspect of the present invention, even if the direction of the force acting on the idler gear shaft is reversed due to the fluctuation of the input gear torque and the reversal of the positive and negative, the surface at the maximum value of each positive and negative. The pressure can be set to coincide with each other, and the surface pressure can be minimized by making full use of the entire circumference of the idler gear shaft.
本発明の請求項4の動力伝達機構によれば、バランサシャフトの動力伝達部におけるアイドラギヤシャフトの支持部材の面圧を抑え、支持部材の摩耗を抑制し、耐久性を向上させることができる。 According to the power transmission mechanism of claim 4 of the present invention, the surface pressure of the support member of the idler gear shaft in the power transmission part of the balancer shaft can be suppressed, wear of the support member can be suppressed, and durability can be improved.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1〜3は本実施形態に係るエンジン1のバランサシャフト2の動力伝達機構部の構造図であり、図1は斜視図、図2は正面図、図3は断面図である。
図1〜3に示すように、本実施形態のエンジン1のクランクケース3の下部には、クランクシャフト4と平行に配置されたバランサシャフト2が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 are structural views of a power transmission mechanism portion of the
As shown in FIGS. 1-3, the
バランサシャフト2は、重心が軸心より偏在して形成されており、コネクティングロッドが傾斜していることによりエンジン1のピストンが往復動するに伴って発生する振動を相殺するように、クランクシャフト4に同期して回転駆動される。
クランクシャフト4及びバランサシャフト2は、クランクケース3に回転可能に支持されており、一端部がクランクケース3の側壁3aより外方に突出している。
The
The crankshaft 4 and the
クランクシャフト4からバランサシャフト2への動力伝達は、ギヤにより行われる。クランクシャフト4の一端部にはクランクギヤ5が固定されている。一方、バランサシャフト2の一端部にはバランサギヤ6が固定されている。更に、クランクギヤ5とバランサギヤ6との間には、アイドラギヤ7が設けられている。クランクギヤ5、バランサギヤ6及びアイドラギヤ7は、クランクケース3の側壁3aの外側に近接して同一平面上に配置され、クランクギヤ5とアイドラギヤ7とが噛み合うとともに、バランサギヤ6とアイドラギヤ7とが噛み合うように配置されている。
Power transmission from the crankshaft 4 to the
クランクケース3の下部には、バランサギヤ6及びアイドラギヤ7を覆うギヤカバー8がボルト9により締結されている。ギヤカバー8には、クランクケース3に固定されたときにバランサシャフト2の一端を回転可能に支持するように軸受孔10が設けられている。
アイドラギヤ7はアイドラギヤシャフト21に回転可能に枢支されている。アイドラギヤシャフト21は、クランクシャフト4及びバランサシャフト2と平行に配置され、一端がボルト22によりギヤカバー8に締結される。アイドラギヤシャフト21の他端は、クランクケース3の側壁3a(支持部材)に設けられた軸受孔23に隙間なく挿入されて支持される。
A
The
アイドラギヤ7とクランクケース3aの側壁3aとの間には、アイドラギヤ7の軸方向の移動を受ける円盤状のスラストプレート24が設けられている。そして、アイドラギヤシャフト21の軸受孔23に挿入される側の端部にはDカット部25が設けられるとともに、このDカット部25と相対するようにスラストプレート24の軸受孔にもDカット部が設けられている。したがって、アイドラギヤシャフト21とスラストプレート24とは回転不能に係止され、スラストプレート24の廻り止めがなされている。
Between the
図4は、アイドラギヤシャフト21のDカット部25の周方向位置を示す説明図である。
図4に示すように、アイドラギヤシャフト21の軸心C1は、クランクシャフト4の軸心C2とバランサシャフト2の軸心C3とを結ぶ線L1より図中右側にオフセットして配置されている。この例では、クランクギヤ5は図中右回転(時計回り)をする。このような配置の場合、アイドラギヤシャフト21に作用する力は、クランクギヤ5とアイドラギヤ7とが噛み合う第1の噛合点P1と、バランサギヤ6とアイドラギヤ7とが噛み合う第2の噛合点P2とを結ぶ線L2(第1の線)に垂直であってアイドラギヤシャフト21の軸心C1を通過する線L3の延びる方向に作用する。クランクギヤ5が右回転をする本実施形態のエンジン1では、アイドラギヤシャフト21に作用する力は、線L3に沿って図中左方向に大きく作用する(図中A)。即ち、線L2に平行であってアイドラギヤシャフト21の軸心C1を通過する線L4(第2の線)に対して、図中右側より図中左側のアイドラギヤシャフト21の外周壁が大きく軸受孔23の内壁より反力を受ける。
FIG. 4 is an explanatory view showing the circumferential position of the D-cut
As shown in FIG. 4, the axis C1 of the
図5は、クランクギヤ5のトルクの変動を示すグラフである。図5では、図中上側がクランクギヤ5の正回転方向(右回転方向)、図中下側がクランクギヤ6の負回転方向(左回転方向)であり、エンジン各回転速度におけるトルクの最大値及び最小値(負方向の最大値)を示している。
図5に示すように、エンジン1のクランクギヤ6には、正回転方向だけではなく負回転方向にも、正回転方向よりは少ないもののトルクが発生する。したがって、このようなトルクの反転により、アイドラギヤシャフト21に作用する力も、図4中左方向(A方向)だけではなく右方向(B方向)にも作用する。本実施形態のエンジン1では、このクランクギヤ6に係るトルクの最大値がa、最小値(負方向の最大値)がbである。
FIG. 5 is a graph showing fluctuations in the torque of the
As shown in FIG. 5, the
そして、図4に示すように、アイドラギヤシャフト21に形成するDカット部25の周方向位置は、あらかじめ計測した最大値a及び最小値bに基づいて設定される。
詳しくは、下式(1)に示すように、Dカット部25(図中斜線部)を除くアイドラギヤシャフト21の外周のうち、線L4に対して左側の部分を線L4に投影した距離La(第1の距離)と、右側の部分を線L4に投影した距離Lb(第2の距離)との比が、クランクギヤ6に係るトルクの最大値aと最小値bとの比に一致するように、Dカット部25の周方向位置が設定される。
As shown in FIG. 4, the circumferential position of the D-cut
Specifically, as shown in the following formula (1), a distance La projected on the line L4 on the left side of the outer periphery of the
La:Lb=a:b・・・(1)
以上のように、Dカット部25の周方向位置を設定することで、アイドラギヤシャフト21の面圧が、最大値aの場合と最小値b(反対方向の最大値)の場合とで同程度となる。したがって、アイドラギヤシャフト21に係る正負反転する力を均一に周壁に分担させて、面圧を抑制することができる。これにより、Dカット部25の角部と軸受孔23の内壁との接触圧が抑えられ、内壁の磨耗を抑制することができる。
La: Lb = a: b (1)
As described above, by setting the circumferential position of the D-cut
そして、面圧を許容範囲内に抑制するために、アイドラギヤシャフト21の径を大きくする必要がなく、動力伝達部の小型化を図ることができる。
なお、本実施形態では、クランクギヤ5に係るトルクの最大値a及び最小値bに基づいてDカット部25の周方向位置を設定したが、本願発明はこれに限定するものではない。例えば、上記実施形態において図4中線L4より右側にDカット部25を設けてもよい。このようにすれば、正回転時にクランクギヤ5に係るトルクが最大値aである場合に、アイドラギヤシャフト21が軸受孔23に接触する側である左側周面全体で力を受けることができるので、正回転時における面圧を最大限低減させることができる。また、少なくとも、距離Laが距離Lbより大きくなるようにDカット部25の周方向位置を設定すれば、正回転時における面圧を低減させることができる。
In order to suppress the surface pressure within an allowable range, it is not necessary to increase the diameter of the
In the present embodiment, the circumferential position of the D-cut
また、以上の実施形態では、エンジン1のバランサギヤ6とクランクギヤ5との間のアイドラギヤ7を支持するアイドラギヤシャフト21の支持部に設けているが、本願発明はこれに限定するものではなく、エンジンのタイミングギヤ系等、ギヤシャフトの回り止めとしてDカット部を備えた他の動力伝達機構にも広く採用することができる。
Moreover, in the above embodiment, although it provided in the support part of the
1 エンジン
2 バランサシャフト
3 クランクケース
3a 側壁(支持部材)
4 クランクシャフト
5 クランクギヤ
6 バランサギヤ
7 アイドドラギヤ
21 アイドラギヤシャフト
23 軸受孔
25 Dカット部
1
4
Claims (4)
前記入力ギヤと離間して配置された出力ギヤを支持する出力ギヤシャフトと、
軸心が前記入力ギヤシャフトの軸心と前記出力ギヤシャフトの軸心とを結ぶ線よりオフセットして配置され、前記入力ギヤ及び出力ギヤと噛み合って前記入力ギヤから前記出力ギヤに動力を伝達するアイドラギヤを回転可能に枢支するとともに、一端部に断面がD字状に切り欠かれたDカット部が形成され、該Dカット部が支持部材に設けられた軸受孔に挿入されて回転不能に支持されるアイドラギヤシャフトと、を備えた動力伝達機構において、
前記Dカット部は、前記アイドラギヤと前記入力ギヤとが噛み合う第1の噛合点と前記アイドラギヤと前記出力ギヤとが噛み合う第2の噛合点とを結ぶ第1の線に平行であって前記アイドラギヤシャフトの軸心を通過する第2の線に対して、前記第1の噛合点における前記入力ギヤの回転方向の先方側が該回転方向の反対側より小さく形成されることを特徴とする動力伝達機構。 An input gear shaft that supports the input gear;
An output gear shaft that supports an output gear that is spaced apart from the input gear;
A shaft center is disposed offset from a line connecting the shaft center of the input gear shaft and the shaft center of the output gear shaft, and meshes with the input gear and the output gear to transmit power from the input gear to the output gear. The idler gear is pivotally supported, and a D-cut portion having a D-shaped cross section is formed at one end, and the D-cut portion is inserted into a bearing hole provided in the support member so as not to rotate. In a power transmission mechanism comprising a supported idler gear shaft,
The D-cut portion is parallel to a first line connecting a first meshing point where the idler gear and the input gear mesh with each other and a second meshing point where the idler gear and the output gear mesh with each other. A power transmission mechanism characterized in that, with respect to the second line passing through the shaft center of the shaft, the front side of the input gear in the rotational direction at the first meshing point is formed smaller than the opposite side of the rotational direction. .
前記第1の距離と前記第2の距離との比が、前記入力ギヤから前記アイドラギヤに伝達するトルクの前記回転方向側の最大値と、前記回転方向と反対側の最大値との比に一致するように、前記Dカット部の周方向位置が設定されることを特徴とする請求項2に記載の動力伝達機構。 The torque transmitted from the input gear to the idler gear fluctuates positive and negative with respect to the rotational direction,
The ratio between the first distance and the second distance matches the ratio between the maximum value on the rotational direction side of the torque transmitted from the input gear to the idler gear and the maximum value on the opposite side of the rotational direction. The power transmission mechanism according to claim 2, wherein a circumferential position of the D-cut portion is set.
前記出力ギヤシャフトは前記エンジンのバランサシャフトであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の動力伝達機構。 The input gear shaft is an engine crankshaft;
The power transmission mechanism according to claim 1, wherein the output gear shaft is a balancer shaft of the engine.
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