JP5028300B2 - Engagement structure of a pair of gears in balance shaft mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、バランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造に関する。 The present invention relates to a meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism.
レシプロエンジンに用いるバランサ機構等においては、駆動する一方のギヤを金属製とし、ギヤ音(ギヤの噛合いにより生じる騒音)を低減する等の目的から、駆動される他方のギヤの歯面を、樹脂製とすることが行われている。
例えば、特許文献1の動力伝達系のギヤ機構においては、金属製の第1のギヤに対して樹脂製の歯面を有する第2のギヤを噛合させ、第2のギヤに設けた減衰機構によって、ギヤの噛合いに伴う共振現象の発生を抑制している。
In a balancer mechanism or the like used in a reciprocating engine, one of the gears to be driven is made of metal, and the tooth surface of the other gear to be driven is reduced for the purpose of reducing gear noise (noise generated by gear meshing). Resin is used.
For example, in the gear mechanism of the power transmission system of
そして、従来の一対のギヤの噛合い構造においては、いずれのギヤの圧力角も、20°等の標準の圧力角にしている。
しかしながら、ドライブ側のギヤにエンジンの出力による入力トルクが加わったときには、ドライブ側のギヤの歯面における歯先部分が、ドリブン側のギヤの歯面の歯底部分に強く当接する。そのため、ドリブン側のギヤにおける樹脂製の歯面の摩耗が多くなってしまい、その歯幅(厚み)を大きくせざるを得なかった。
In the conventional meshing structure of a pair of gears, the pressure angle of any gear is a standard pressure angle such as 20 °.
However, when an input torque due to the output of the engine is applied to the drive side gear, the tooth tip portion of the tooth surface of the drive side gear strongly contacts the tooth bottom portion of the tooth surface of the driven gear. Therefore, the wear of the resin tooth surface in the driven gear increases, and the tooth width (thickness) has to be increased.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、樹脂製の歯面を備えたドリブン側ギヤの耐久信頼性を向上させることができるバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and has a meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism capable of improving the durability reliability of a driven side gear having a resin tooth surface. It is something to be offered.
第1の発明は、レシプロエンジンのクランクシャフトに設けた金属製のドライブ側ギヤと、該ドライブ側ギヤに噛合する樹脂製の歯面を備え、一対のバランスシャフトを従動回転させるためのドリブン側ギヤとの噛合い構造において、
上記ドライブ側ギヤの圧力角を、上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしたことを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造にある(請求項1)。
A first aspect of the invention includes a drive side gear provided on a crankshaft of a reciprocating engine, and a driven gear for rotating a pair of balance shafts in a driven manner, and a resin tooth surface meshing with the drive side gear. In the meshing structure with
The pressure angle of the drive-side gear is larger than the pressure angle of the driven-side gear, and there is an engagement structure of a pair of gears in the balance shaft mechanism.
本発明の一対のギヤの噛合い構造においては、クランクシャフトに設けたドライブ側ギヤの圧力角を、バランスシャフトに設けたドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしている。これにより、ドライブ側ギヤにエンジンの出力による入力トルクが加わったときでも、ドライブ側ギヤの歯面における歯先部分だけが、ドリブン側ギヤの歯面の歯底部分に対して局所的に強く当接することを緩和することができる。そのため、ドリブン側ギヤにおける樹脂製の歯面の摩耗を少なくすることができる。 In the meshing structure of the pair of gears of the present invention, the pressure angle of the drive side gear provided on the crankshaft is made larger than the pressure angle of the driven side gear provided on the balance shaft. As a result, even when an input torque due to engine output is applied to the drive side gear, only the tooth tip portion of the tooth surface of the drive side gear is locally strongly applied to the tooth bottom portion of the tooth surface of the driven gear. The contact can be eased. Therefore, the wear of the resin tooth surface in the driven gear can be reduced.
それ故、本発明のバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造によれば、樹脂製の歯面を備えたドリブン側ギヤの耐久信頼性を向上させることができる。 Therefore, according to the meshing structure of the pair of gears in the balance shaft mechanism of the present invention, it is possible to improve the durability reliability of the driven side gear provided with the resin tooth surface.
第2の発明は、レシプロエンジンのクランクシャフトの回転を受けて従動回転する一方のバランスシャフトに設けた金属製のドライブ側ギヤと、該ドライブ側ギヤに噛合する樹脂製の歯面を備え、他方のバランスシャフトを従動回転させるためのドリブン側ギヤとの噛合い構造において、
上記ドライブ側ギヤの圧力角を、上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしたことを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造にある(請求項2)。
A second aspect of the invention includes a metal drive side gear provided on one balance shaft that rotates following the rotation of a crankshaft of a reciprocating engine, and a resin tooth surface that meshes with the drive side gear, In the meshing structure with the driven side gear for driven rotation of the balance shaft of
The pressure angle of the drive-side gear is larger than the pressure angle of the driven-side gear, and there is an engagement structure of a pair of gears in the balance shaft mechanism (claim 2).
本発明の一対のギヤの噛合い構造においては、一方のバランスシャフトに設けたドライブ側ギヤの圧力角を、他方のバランスシャフトに設けたドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしている。これにより、ドライブ側ギヤにエンジンの出力による入力トルクが加わったときでも、ドライブ側ギヤの歯面における歯先部分だけが、ドリブン側ギヤの歯面の歯底部分に対して局所的に強く当接することを緩和することができる。そのため、ドリブン側ギヤにおける樹脂製の歯面の摩耗を少なくすることができる。 In the meshing structure of a pair of gears of the present invention, the pressure angle of the drive side gear provided on one balance shaft is made larger than the pressure angle of the driven side gear provided on the other balance shaft. As a result, even when an input torque due to engine output is applied to the drive side gear, only the tooth tip portion of the tooth surface of the drive side gear is locally strongly applied to the tooth bottom portion of the tooth surface of the driven gear. The contact can be eased. Therefore, the wear of the resin tooth surface in the driven gear can be reduced.
それ故、本発明のバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造によっても、樹脂製の歯面を備えたドリブン側ギヤの耐久信頼性を向上させることができる。 Therefore, the durability reliability of the driven gear provided with the resin tooth surface can be improved also by the meshing structure of the pair of gears in the balance shaft mechanism of the present invention.
上述した第1、第2の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第1、第2の発明において、上記圧力角とは、歯面の倒れ角度のことをいい、半径線と、歯面における基準ピッチ円上の点に対する接線とがなす角(噛合い圧力の作用線と、基準ピッチ円の接線とがなす角)のことをいう(図5参照)。
また、上記ドライブ側ギヤの圧力角は、上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも0.2〜0.6°大きくすることができる。
あるいは、上記ドライブ側ギヤの圧力角が上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも大きい状態は、ドライブ側ギヤの歯面の刃先における周方向長さ(図5の寸法線Lを参照)を、ドリブン側ギヤの歯面の刃先における周方向長さよりも、20〜50μm短くして形成することができる。
A preferred embodiment in the first and second inventions described above will be described.
In the first and second inventions, the pressure angle refers to a tilt angle of the tooth surface, and is an angle formed by a radial line and a tangent to a point on the reference pitch circle on the tooth surface (effect of meshing pressure). The angle formed by the line and the tangent line of the reference pitch circle) (see FIG. 5).
The pressure angle of the drive side gear can be 0.2 to 0.6 ° larger than the pressure angle of the driven side gear.
Alternatively, when the pressure angle of the drive-side gear is larger than the pressure angle of the driven-side gear, the circumferential length (refer to the dimension line L in FIG. 5) of the tooth surface of the drive-side gear is set to the driven side. It can be formed 20 to 50 μm shorter than the circumferential length of the tooth edge of the gear.
また、ドライブ側ギヤへの入力トルクが大きく設定されているときほど、ドライブ側ギヤの圧力角をドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくする量を大きく設定しておくことができる。また、樹脂製の歯面を有するドリブン側ギヤは、熱により歯面が変形するため、熱変形も考慮して、ドライブ側ギヤの圧力角をドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくする量を設定することができる。 Further, as the input torque to the drive side gear is set larger, the amount by which the pressure angle of the drive side gear is made larger than the pressure angle of the driven side gear can be set larger. In addition, the driven gear with a resin tooth surface is deformed by heat, so the amount of pressure on the drive gear is set larger than the pressure angle of the driven gear in consideration of thermal deformation. can do.
また、上記ドリブン側ギヤは、圧力角が20°である標準のギヤから構成し、上記ドライブ側ギヤは、上記標準のギヤよりも圧力角を大きくしたギヤから構成することができる(請求項3)。
この場合には、ドライブ側ギヤの圧力角を調整することによって、容易に、ドライブ側ギヤの圧力角がドリブン側ギヤの圧力角よりも大きい状態を形成することができる。
なお、ドリブン側ギヤは、上記以外にも種々の圧力角のギヤから構成することができる。
The driven gear may be a standard gear having a pressure angle of 20 °, and the drive gear may be a gear having a pressure angle larger than that of the standard gear. ).
In this case, by adjusting the pressure angle of the drive side gear, it is possible to easily form a state where the pressure angle of the drive side gear is larger than the pressure angle of the driven side gear.
In addition, the driven gear can be composed of gears having various pressure angles other than the above.
また、上記ドライブ側ギヤは、圧力角が20°である標準のギヤから構成し、上記ドリブン側ギヤは、上記標準のギヤよりも圧力角を小さくしたギヤから構成することもできる(請求項4)。
この場合には、ドリブン側ギヤの圧力角を調整することによって、容易に、ドライブ側ギヤの圧力角がドリブン側ギヤの圧力角よりも大きい状態を形成することができる。
なお、ドライブ側ギヤは、上記以外にも種々の圧力角のギヤから構成することができる。
The drive side gear may be a standard gear having a pressure angle of 20 °, and the driven side gear may be a gear having a smaller pressure angle than the standard gear. ).
In this case, a state where the pressure angle of the drive side gear is larger than the pressure angle of the driven side gear can be easily formed by adjusting the pressure angle of the driven side gear.
In addition to the above, the drive side gear can be composed of gears having various pressure angles.
以下に、本発明のバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造にかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例のバランスシャフト機構1における一対のギヤの噛合い構造は、図1〜図4に示すごとく、レシプロエンジン10のクランクシャフト11に設けた金属製のドライブ側ギヤ12と、ドライブ側ギヤ12に噛合する樹脂製の歯面を備え、一対のバランスシャフト4を従動回転させるためのドリブン側ギヤ3との噛合い構造である。そして、この噛合い構造においては、図5に示すごとく、ドライブ側ギヤ12の圧力角α1を、ドリブン側ギヤ3の圧力角α2よりも大きくしている。
なお、同図に示すごとく、この圧力角α1、α2とは、半径線Rと、歯面における基準ピッチ円C上の点に対する接線Aとがなす角(噛合い圧力の作用線Bと、基準ピッチ円Cの接線Dとがなす角)のことをいう。
In the following, an embodiment according to the meshing structure of a pair of gears in the balance shaft mechanism of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 4, the meshing structure of the pair of gears in the
As shown in the figure, the pressure angles α1 and α2 are angles formed by the radius line R and the tangent line A to the point on the reference pitch circle C on the tooth surface (the line of action B of the engagement pressure and the reference line). The angle formed by the tangent line D of the pitch circle C).
以下に、本例のバランスシャフト機構1における一対のギヤの噛合い構造につき、図1〜図6を参照して詳説する。
図1〜図4に示すごとく、本例の一対のギヤの噛合い構造は、レシプロエンジン10の二次振動の発生を低減させるために用いるバランスシャフト機構1に採用している。バランスシャフト機構1は、レシプロエンジン10のクランクシャフト11の回転を受けて従動回転する一対のバランスシャフト4をハウジング2に対して回転可能に支持してなる。一対のバランスシャフト4は、互いに噛合して回転するギヤ41と、偏心荷重を形成するバランスウェイト42とを、シャフト部43に設けて構成されている。ハウジング2には、一対のバランスシャフト4のシャフト部43を回転可能に支持する軸受部21が形成されている。
Below, it explains in full detail with reference to FIGS. 1-6 about the meshing structure of a pair of gear in the
As shown in FIGS. 1 to 4, the meshing structure of the pair of gears of this example is employed in the
本例のクランクシャフト11におけるドライブ側ギヤ12及び一方のバランスシャフト4Aにおけるドリブン側ギヤ3と、一対のギヤ41とは、いずれもヘリカルギヤ(はすば歯車)によって構成されている。本例のドリブン側ギヤ3は、その全体が樹脂から構成してある。なお、ドリブン側ギヤ3は、金属製の内周部に対して、歯面を有する樹脂製の外周部を嵌合又は結合して形成したものとすることもできる。
また、ギヤ騒音を低減するために、ドリブン側ギヤ3を設けた一方のバランスシャフト4Aに設けた一方のギヤ41Aは金属製であり、他方のバランスシャフト4Bに設けた他方のギヤ41Bは樹脂製である。なお、他方のギヤ41Bは、金属製の内周部に対して、歯面を有する樹脂製の外周部を嵌合又は結合して形成したものとすることもできる。
The
In order to reduce gear noise, one gear 41A provided on one balance shaft 4A provided with the driven
また、本例においては、図5に示すごとく、ドライブ側ギヤ12の圧力角α1を調整することによって、ドライブ側ギヤ12の圧力角α1がドリブン側ギヤ3の圧力角α2よりも大きい状態を形成した。すなわち、本例のドリブン側ギヤ3は、圧力角α2が20°である標準のギヤから構成してあり、本例のドライブ側ギヤ12は、上記標準のギヤよりも圧力角α1を大きくしたギヤから構成してある。
同図において、ドライブ側ギヤ12において、標準のギヤの各歯面を二点鎖線Pで示し、圧力角α1を大きくした状態を実線Qで示す。噛合いの作用線Bの終端部分に存在するドライブ側ギヤ12の歯面の刃先部分(同図のa点付近)においては、ドライブ側ギヤ12の歯面の圧力角α1を大きくすることにより、この歯面の刃先部分と、ドリブン側ギヤ3の歯面とが当接し難くなることがわかる。
Further, in this example, as shown in FIG. 5, by adjusting the pressure angle α1 of the
In the figure, in the
これに対し、図6に示すごとく、ドライブ側ギヤ12の圧力角α1がドリブン側ギヤ3の圧力角α2よりも大きい状態は、ドリブン側ギヤ3の圧力角α2を調整することによっても形成することができる。この場合には、ドライブ側ギヤ12を、圧力角α1が20°である標準のギヤから構成し、ドリブン側ギヤ3を、上記標準のギヤよりも圧力角α2を小さくしたギヤから構成することができる。
同図において、ドリブン側ギヤ3において、標準のギヤの各歯面を二点鎖線Xで示し、圧力角α2を小さくした状態を実線Yで示す。噛合いの作用線Bの終端部分に存在するドライブ側ギヤ12の歯面の刃先部分(同図のa点付近)においては、ドリブン側ギヤ3の歯面の圧力角α2を小さくすることにより、ドライブ側ギヤ12の歯面の刃先部分と、ドリブン側ギヤ3の歯面とが当接し難くなることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the state in which the pressure angle α1 of the
In the figure, in the driven
図2に示すごとく、本例のレシプロエンジン10は、直列4気筒のレシプロエンジン10であり、2つのピストン13が上死点Uに位置するときに、残りの2つのピストン13が下死点Lに位置するよう構成されている。また、各ピストン13は、クランクシャフト11に設けられたクランクアーム111に、コンロッド14を介して接続されている。また、クランクアーム111には、コンロッド14を接続した側と反対側にカウンターウェイト112が形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図1に示すごとく、バランスシャフト機構1は、ドリブン側ギヤ3をドライブ側ギヤ12に噛合させ、ハウジング2をエンジンのシリンダーブロック5に螺合することによって、エンジンに取り付けられる。
本例のドライブ側ギヤ12及びドリブン側ギヤ3は、クランクシャフト11において、4つのピストン13のうち最も外側に位置するピストン13とその内側に位置するピストン13との間に対応する位置に設けてある。
As shown in FIG. 1, the
The drive-
また、ドリブン側ギヤ3の基準ピッチ円直径及び歯数は、ドライブ側ギヤ12の基準ピッチ円直径及び歯数の半分になっている。また、一対のバランスシャフト4のギヤ41は、基準ピッチ円直径及び歯数が互いに同じになっている。そして、クランクシャフト11が1回転すると、ドリブン側ギヤ3及び一対のバランスシャフト4のギヤ41が2回転するようになっている。
Further, the reference pitch circle diameter and the number of teeth of the driven
また、図1に示すごとく、バランスウェイト42は、クランクシャフト11に接続される各ピストン13が上死点U又は下死点Lにあるときに、ピストン13から離れる方向にバランス力を作用させるよう構成されている。
すなわち、本例においては、図2に示すごとく、4気筒の両端に位置する第1、第4ピストン13A、Dが上死点Uにあり、残りの第2、第3ピストン13B、Cが下死点Lにあるときに、バランスウェイト42は、各ピストン13から離れる方向にバランス力を発生させる。また、図示は省略するが、第1、第4ピストン13A、Dが下死点Lにあり、第2、第3ピストン13B、Cが上死点Uにあるときにも、バランスウェイト42は、各ピストン13A〜Dから離れる方向にバランス力を発生させる。
As shown in FIG. 1, the
That is, in this example, as shown in FIG. 2, the first and fourth pistons 13A and D located at both ends of the four cylinders are at the top dead center U, and the remaining second and third pistons 13B and C are at the bottom. When at the dead point L, the
一方、図3に示すごとく、第1〜第4ピストン13A〜Dが上死点Uと下死点Lとの中間位置Mにあるときには、バランスウェイト42は、各ピストン13A〜Dに近づく方向にバランス力を発生させる。また、一対のバランスシャフト4が互いに逆方向に回転することにより、一対のバランスウェイト42は、互いに最も接近する位置関係と、互いに最も離れる位置関係とを形成する。
こうして、各ピストン13A〜D及びコンロッド14の往復運動により発生する慣性力及び慣性偶力等の作用方向とは逆方向にバランスウェイト42によるバランス力(慣性力)を作用させて、レシプロエンジン10の二次振動の発生を低減させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the first to
In this way, the balance force (inertial force) by the
本例の一対のギヤの噛合い構造においては、クランクシャフト11に設けたドライブ側ギヤ12の圧力角α1を、一方のバランスシャフト4Aに設けたドリブン側ギヤ3の圧力角α2よりも大きくしている。これにより、ドライブ側ギヤ12にエンジンの出力による入力トルクが加わったときでも、ドライブ側ギヤ12の歯面における歯先部分だけが、ドリブン側ギヤ3の歯面の歯底部分に対して局所的に強く当接することを緩和することができる(図5参照)。そのため、一方のバランスシャフト4Aのドリブン側ギヤ3における樹脂製の歯面の摩耗を少なくすることができる。
In the meshing structure of the pair of gears of this example, the pressure angle α1 of the
また、上記のごとく、一方のバランスシャフト4Aに設けたドライブ側ギヤ41Aは金属製であり、他方のバランスシャフト4Bに設けたドリブン側ギヤ41Bの歯面は樹脂製である。そして、上記クランクシャフト11と一方のバランスシャフト4Aとの関係と同様に、一方のバランスシャフト4Aにおけるドライブ側ギヤ41Aの圧力角を、他方のバランスシャフト4Bにおけるドリブン側ギヤ41Bの圧力角よりも大きくすることもできる。
Further, as described above, the drive side gear 41A provided on one balance shaft 4A is made of metal, and the tooth surface of the driven side gear 41B provided on the other balance shaft 4B is made of resin. As in the relationship between the
これにより、一方のバランスシャフト4Aにおけるドライブ側ギヤ41Aにエンジンの出力による入力トルクが加わったときでも、ドライブ側ギヤ41Aの歯面における歯先部分だけが、他方のバランスシャフト4Bにおけるドリブン側ギヤ41Bの歯面の歯底部分に対して局所的に強く当接することを緩和することができる。そのため、他方のバランスシャフト4Bのドリブン側ギヤ41Bにおける樹脂製の歯面の摩耗を小さくすることができる。 As a result, even when input torque due to engine output is applied to the drive side gear 41A in one balance shaft 4A, only the tooth tip portion of the tooth surface of the drive side gear 41A is driven side gear 41B in the other balance shaft 4B. It is possible to relieve local strong contact with the root part of the tooth surface. Therefore, the wear of the resin tooth surface in the driven gear 41B of the other balance shaft 4B can be reduced.
それ故、本例のバランスシャフト機構1における一対のギヤの噛合い構造によれば、樹脂製の歯面を備えたドリブン側ギヤ3、41Bの耐久信頼性を向上させることができる。
Therefore, according to the meshing structure of the pair of gears in the
1 バランスシャフト機構
10 レシプロエンジン
11 クランクシャフト
12 ドライブ側ギヤ
2 ハウジング
3 ドリブン側ギヤ
4 バランスシャフト
41 ギヤ
42 バランスウェイト
α1、α2 圧力角
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ドライブ側ギヤの圧力角を、上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしたことを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造。 In a meshing structure of a metal drive side gear provided on a crankshaft of a reciprocating engine and a driven gear for rotating a pair of balance shafts, which has a resin tooth surface meshing with the drive side gear ,
A meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism, wherein a pressure angle of the drive side gear is larger than a pressure angle of the driven side gear.
上記ドライブ側ギヤの圧力角を、上記ドリブン側ギヤの圧力角よりも大きくしたことを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造。 It has a metal drive-side gear on one balance shaft that is driven and rotated by the rotation of the crankshaft of the reciprocating engine, and a resin tooth surface that meshes with the drive-side gear, and the other balance shaft is driven and rotated. In the meshing structure with the driven side gear for
A meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism, wherein a pressure angle of the drive side gear is larger than a pressure angle of the driven side gear.
上記ドライブ側ギヤは、上記標準のギヤよりも圧力角を大きくしたギヤからなることを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造。 In Claim 1 or 2, the driven gear is a standard gear having a pressure angle of 20 °,
The drive-side gear includes a gear having a pressure angle larger than that of the standard gear, and a meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism.
上記ドリブン側ギヤは、上記標準のギヤよりも圧力角を小さくしたギヤからなることを特徴とするバランスシャフト機構における一対のギヤの噛合い構造。 The drive side gear according to claim 1 or 2, comprising a standard gear having a pressure angle of 20 °.
The driven gear includes a gear having a pressure angle smaller than that of the standard gear, and a meshing structure of a pair of gears in a balance shaft mechanism.
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