JP5141906B2 - シザースギヤ - Google Patents

Description

本発明は、バックラッシュを解消しながら相手ギヤと噛み合わせるシザースギヤに関する。

自動車のエンジンやトランスミッションなど、ギヤの噛合いで回転トルクを伝えたりする動力伝達系では、シザースギヤを採用して、ギヤの歯部間に生ずるバックラッシュを解消しながら回転トルクを伝えることが行なわれつつある。
こうした動力伝達系で用いられるシザースギヤは、一般に、相手ギヤと噛合うメインギヤの側部にサブギヤ（メインギヤと同一の歯数）を並行に配置し、ばね部材でサブギヤの歯部を相手ギヤの歯部に挟み付け、バックラッシュをなくしたまま、相手ギヤと噛合いが行われる構造にしている。

ところで、こうしたシザースギヤの相手ギヤへの組付けには、独特な手法が用いられている。具体的には、特許文献１にも開示されているように、シザースギヤのサブギヤを、ばね部材の弾性力に抗して、例えば複数歯分、ずらして、メインギヤの歯部の歯筋と合わせ、ピン部材などを用いて、その状態を保っておく。そして、この状態で、シザースギヤのメインギヤとサブギヤを相手ギヤに噛み合せる。噛み合わせを終えたら、ピン部材を外してサブギヤの拘束を解除すると、相手ギヤの歯部に、ばね部材の付勢力が加わるサブギヤの歯部が、メインギヤの歯部に挟み付く、という手法が用いられている。
特開２００６−７７８２６号公報

ところが、こうしたシザースギヤは、相手ギヤに組付ける前や組付け後の作業がかなり面倒である。すなわち、相手ギヤとの組付け前の歯筋を固定部位に合わせる際は、かなり多くのねじり量が必要である。しかも、シザースギヤの組付けを終えた後も、ピン部材を取り外すという作業が求められる。このため、相手ギヤとの組付け作業はかなり面倒である。特に歯筋や固定部位を合わせるピン部材は不要部品となるので、同部品の脱着作業は相手ギヤに組み込む作業の効率を損なう要因となっている。

そこで、本発明の目的は、効率的な作業で相手ギヤに組付けられる可能なシザースギヤを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、相手ギヤの歯部と噛合可能な歯部を外周部に有し軸心部にボス部を有するメインギヤと、ボス部の外周部に挿入され、メインギヤの側部に並行に配置された当該メインギヤと同一の歯数を有するサブギヤと、サブギヤのメインギヤとは反対側の側部に配置され、サブギヤを相手ギヤに対し挟み込む方向へ付勢するばね部材と、ボス部の外周面に形成されてばね部材を固定する環状の溝部と、組立時、作動時に関わらず、付勢によりサブギヤの歯部がメインギヤの歯部からずれる歯ずれ範囲を、相手ギヤの歯部の歯先部が入り込み可能な範囲に規制する規制部とを具備し、規制部は、サブギヤに形成された当該サブギヤの周方向に延びる開口部と、メインギヤ側から突き出て開口部内に移動可能に挿入されるとともにばね部材と係合されるピン部とを有し、付勢によりメインギヤからずれるサブギヤをピン部と開口部とで受け止め、歯ずれ範囲に規制し、ばね部材は、ボス部の周りに沿って円弧状に配置された円弧部と、当該円弧部の両側からサブギヤの外周側へ一対の端部とを有し、環状の溝部は、サブギヤのメインギヤとは反対側のボス部に設けられ、円弧部の内周部が嵌め込み係合される溝部であり、サブギヤは、ばね部材の拡げられるときに生ずるよれ変形を利用してメインギヤへ押え付けられるものとした。
同構成によると、サブギヤの歯部がメインギヤの歯部からずれる歯ずれ範囲は、組立時、作動時に関わらず、規制部によって規制されるから、相手ギヤに組付け前では歯筋や固定部位を合わせる際のシザースギヤのねじり量は少なくてすむ。しかも、組付け前の歯筋や固定部位を合わせるためのピン部材などがなくとも、相手ギヤに噛み合わせられる。そのうえ、相手ギヤに組付けた後は、上記ピン部材などといった組付け後に不要になる不要部品を外す作業も不要となる。このため、シザースギヤは、相手ギヤとの歯筋や固定部位を合わせる際や相手ギヤと組付け後における作業が軽減され、容易に相手ギヤに組込める。しかも、簡単な構造で歯ずれ範囲の規制が行なえる。しかも、サブギヤが、ばね部材の拡げられるときに生ずるよれ変形を利用してメインギヤへ押え付けられる。

本願発明によれば、シザースギヤは、組立時、作動時（運転時）に関わらず、サブギヤとメインギヤとの歯ずれ範囲が規制されているので、相手ギヤとの組付け前は歯筋や固定部位を合わせる際のねじり量が少なくてすみ、作業が容易となる。しかも、組付け前の歯筋や固定部位を合わせるためのピン部材などがなくとも、相手ギヤに噛み合わせることができる。そのうえ、組付け後は、歯筋や固定部位を合わせるピン部材など不要部材は不要のまま、相手ギヤに組付けることができる。このため、シザースギヤは、相手ギヤ歯筋や固定部位を合わせる際や相手ギヤと組付け後における作業量が軽減される。

これにより、シザースギヤは、効率的な作業で相手ギヤに組付けることができる。
しかも、相手ギヤが受け入れ可能となっているメインギヤの歯部とサブギヤの歯間幅へ相手ギヤの歯部を進入させて、相手ギヤと噛み合わせれば、面倒な歯筋を揃えたり、揃えた歯筋でサブギヤを保持したり、同サブギヤの保持を解除したりする作業を必要とせずに、容易に相手ギヤに組付けることができ、容易、かつ効率的にシザースギヤを相手ギヤに組付けることができる。

そのうえ、開口部とピン部という組み合わせで、簡単に相手ギヤの歯先部が入り込み可能な範囲の規制が実現できる。またサブギヤが、ばね部材の拡げられるときに生ずるよれ変形を利用してメインギヤへ押え付けられる。

以下、本発明を図１〜図７に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えばレシプロエンジンのカムシャフト端部の周辺の構造が示されていて、同図中１はシリンダヘッド、２は同シリンダヘッド１の上部に回転自在に配設されたカムシャフト、３はシリンダヘッド１の上部を覆うように設けたカバーである。
カムシャフト２の端部には、本発明の要部となるシザースギヤ５が設けられている。このシザースギヤ５は、相手ギヤとなるドリブンギヤ６の歯部６ａと噛合っている。これで、図示しないクランクシャフトからの軸出力がカムシャフト２へ伝達されるようにしてある。

このシザースギヤ５の分解した構造が図２に示され、同シザースギヤ５の単品の外観が図４に示されている。
これら各図を参照してシザースギヤ５の構造を説明すると、同図中１０は、シザースギヤ本体９を構成するメインギヤ、２０は同じくサブギヤである。このうちメインギヤ１０は、図２に示されるように例えば外周部に多数の歯部１２が形成された円板状の本体部１１と、本体部１１の軸心部に形成された短円柱状のボス部１３とを有した構造となっている。ボス部１３は、カムシャフト２の端部とボルト部材（図示しない）で締結される部位である。このため、ボス部１３端には、カムシャフト端が嵌る凹部１４が形成され、ボス部１３の中心部には、ボルト部材が挿通する孔部１５が形成してある。

サブギヤ２０は、図１および図２に示されるようにメインギヤ１０の側部に同軸で並行に配置される部品である。このためサブギヤ２０は、図２に示されるように外周部にメインギヤ１０と同一の歯数の歯部２１が形成され、軸心部にボス部１３と挿脱可能な孔部２２が形成された環状のギヤ部品から構成される。そして、このサブギヤ２０が、軸心部（孔部２２）をメインギヤ１０のボス部１３の外周面に回動自在に挿入させることによって、メインギヤ１０の本体部１１の側部に並行に配置させてある。

また図２に示されるようにサブギヤ２０のメインギヤ１０と反対側の側部には、ばね部材２５が設けられている。このばね部材２５は、相手ギヤの歯部、ここではドリブンギヤ６の歯部６ａに対する挟み込み力を発生する部品である。同ばね部材２５には、ボス部１３の周りに組付く、例えばスナップリングのようなＵ字状の外形をもつばね部材が用いられている。具体的には、ばね部材２５は、ボス部１３の周りに沿って円弧状に配置された円弧部２７と、円弧部２７の両側からサブギヤ２０の外周側へ延びる一対の端部２８とを有した部材で構成される。またばね部材２５の各端部２８には一対の係合凹部２９が形成してある。

ばね部材２５の各端部２８は、メインギヤ１０とサブギヤ２０にそれぞれ係合される。具体的にはサブギヤ２０の係合は、例えばサブギヤ２０の外側部の所定位置にピン部材３１ａを突設し、このピン部材３１にばね部材２５の一方の端部に有る係合凹部２９を係合させる。メインギヤ１０の係合は、例えば、サブギヤ２０と隣接するメインギヤ１０の側部のうちピン部材３１ａからメインギヤ１０の回転方向へ所定に離れた地点にピン部材３１ｂを突設する。そして、このピン部材３１ｂの先端部と、ばね部材２５の他方の端部に有る係合凹部２９とを、サブギヤ２０に形成した開口部、例えばサブギヤ２０の周方向に延びる長孔３２を通じて係合させる。このときのばね部材２５の狭まる方向の挙動により、サブギヤ２０の歯部２１の歯筋は、メインギヤ１０の歯部１２の歯筋からずれる方向へ付勢される。なお、ピン部材３１ａ，３１ｂは、圧入により各ギヤ１０，２０に取付けてある。

シザースギヤ本体９には、このときのメインギヤ１０の歯筋とサブギヤ２０の歯筋との歯ずれ範囲Ｌ（図３）を、組立時および作動時（運転時）に関わらず、所定に規制する規制する規制部３５が設けられている。この規制部３５には、メインギヤ１０に突当て部３５ａを設け、サブギヤ２０に受け部３５ｂを設けて、突当て部３５ａを受け部３５ｂで受け止めることによって歯ずれ範囲Ｌを所定の範囲に規制する構造が用いられている。本実施形態では、規制部３５は、例えばばね部材２５端を係合するピン構造を流用した構造が用いられている。同構造には、図６に示されるようにメインギヤ１０に設けたピン部材３１ｂ（本願のピン部に相当）を突当て部３５ａとし、サブギヤ２０に形成した長孔３２（本願の開口部に相当）を受け部３５ｂとして用いて、ピン部材３５ｂと長孔３２の端３２ａとが突き当たる位置で、相手ギヤの歯先部が入る隙間を確保する構造が用いてある。具体的には長孔３２のピン部材３１ａ側の端３２ａの位置を、今までの歯筋を揃える位置から退避させた地点に定めて、メインギヤ１０とサブギヤ２０の歯ずれ範囲Ｌを規制させている。本実施形態は、この規制構造を用いて歯ずれ範囲Ｌを、相手ギヤの歯先部が入り込み可能な範囲に規制している。具体的には、図６に示されるように長孔３２の端３２ａは、ずれた歯部１２（メインギヤ）と歯部２１（サブギヤ）間の歯間幅Ｘが、相手ギヤであるドリブンギヤ６ａの歯部６ａの歯先部６ｂの歯先幅Ｙより、若干大きくなると、ピン部材３１ｂと突き当たる地点に形成されている。これで、歯間幅Ｘを歯先部幅Ｙが入り込める隙間量に規制している。むろん、長孔３２は、図７に示されるように相手ギヤとの噛み合いを許容する長さ寸法を有していて、その先に反対側の端３２ｂがある。

なお、歯間幅Ｘにする組付け方には、例えば図３に示されるように、まず、ボス部１３の外周面にばね部材２５を嵌めて、サブギヤ２０から突き出ているピン部材３１ａに同方向側の係合凹部２９を係合させる。続いて、残るばね部材２５の片側を広げる方向へ変位させて、残る係合凹部２９を、残るピン部材３１ｂの圧入位置に位置決める。その後、ピン部材３１ｂを、係合凹部２９から、長孔端３２ａを通して、メインギヤ１０の側部（ピン圧入地点）へ圧入させて、ピン部材３１ｂと長孔端３２ａとを係合させるという、予ばね荷重を与えながらピン部材３１ｂを長孔端３２ａに突き当てる手法が用いられている。

またボス部１３の外周面には環状の溝部３６が形成されている。ばね部材２５は、この環状の溝部３６内に嵌挿されることによって固定させてある。そして、ばね部材２５の拡げられるときに生ずるよれ変形を利用して、サブギヤ２０をメインギヤ１０へ押え付けている。なお、図２および図３中３７は、ばね部材２５を溝部３６内へ組付け易くするよう、溝部３６の底面両側に形成した切欠き部を示す。

こうした構造により、図４に示されるようにシザースギヤ５は、相手ギヤが入る歯間幅Ｘを外周部全体にもつ部品にしている。
このシザースギヤ５は、組立時および作動時（運転時）に関わらず、規制部３５にてサブギヤ２０の歯部２１がメインギヤ１０の歯部１２からずれる歯ずれ範囲Ｌが規制されるため、ドリブンギヤ６の組付け前の歯筋や固定部位を合わせる際に行なうシザースギヤ５のねじり量は少なくてすむ。しかも、歯筋や固定部位を合わせる部品がなくとも、サブギヤ２０とメインギヤ１０との歯ずれを用いて、相手ギヤであるドリブンギヤ６に噛み合わせることができる。そのうえ、ドリブンギヤ６に組付けた後は、歯筋や固定部位を合わせる部品を取り外す作業も不要になる。つまり、同部品の脱着作業も不要になる。

それ故、シザースギヤ５は、相手ギヤであるドリブンギヤ６の組付け前の歯筋や固定部位を合わせる際の作業、さらには組付け後における作業量が軽減でき、容易にドリブンギヤ６に組み込むことができる。
特に歯ずれ範囲Ｌを、ドリブンギヤ６の歯部６ａの歯先部６ｂが入り込み可能な範囲に規制すると、さらに効率よくシザースギヤ５をドリブンギヤ６に組付けることができる。

すなわち、この点を、例えば図１に示されるように既に所定位置に設置されているカムシャフト２のシザースギヤ５に、ドリブンシャフト８端に有るドリブンギヤ６を組付けるときを例に挙げて説明すると、まず、図５および図６に示されるようにシザースギヤの歯間幅Ｘに、ドリブンシャフト８端に有るドリブンギヤ６の歯部６ａを合わせる。続いて、歯部６ａが歯間幅Ｘ内へ進入するようドリブンギヤ６を押し込む。

このとき、シザースギヤ５のメインギヤ１０とサブギヤ２０の歯間幅Ｘは、既に図４および図６に示されるようにドリブンギヤ６の歯先部６ｂが受け入れられる幅寸法に定められている。つまり、メインギヤ１０の歯部１２とサブギヤ２０の歯部２１間へ、そのまま、ドリブンギヤ６の歯部６ａが進入させることが可能となっている。そのため、シザースギヤ５の組付けは、歯間幅Ｌ内へ歯部２１を進入するだけでよい。

すなわち、メインギヤ１０とサブギヤ２０の歯部幅Ｘは、ドリブンギヤ６の歯部６ａが進入されると、ばね部材２５の弾性力に抗して次第に押し広げられる。この状態は、図７に示されるようにドリブンギヤ６が所定の位置にまで進入するまで続く。このため、ドリブンギヤ６の歯部６ａは、ばね部材２５の変形がもたらす弾性力によって、そのまま、メインギヤ１０の歯部１２およびサブギヤ２０の歯部２１で挟み込まれ続ける。つまり、ギヤ間の噛合い部に生ずるバックラッシュが解消される。

これにより、シザースギヤ５は、メインギヤ１０の歯部６ａとサブギヤ２０の歯部２１間へ相手ギヤの歯部を進入させさえすれば、今までの歯筋を揃えたり、揃えた歯筋でサブギヤ２０を保持したり、同サブギヤ２０の保持を解除したりするなど面倒な作業を必要とせずに、簡単、かつ効率的に相手ギヤに組付けることができる。
また、歯間幅Ｘの規制（歯ずれ範囲Ｌ）には、突当て部３５ａと同突当て部３５ａを受ける受け部３５ｂとを組み合わせた構造を用いると、簡単に行なえる。しかも、突当て部としてピン部材３１ｂを用い、開口部として長孔３２を用いて、歯間幅Ｘ（歯ずれ範囲Ｌ）を規制すると、簡単な構造ですむ。そのうえ、ピン構造には、ばね部材２５を係合するピン構造を流用すると、シザースギヤ５の部品点数の増加が抑えられるから、構造やコストの点で有利である。特に、同構造は、相手ギヤの歯先部が入り込める歯ずれ位置で突き当たるように規制しやすい。

図８は、本発明の別の実施形態を示す。
本実施形態は、サブギヤ２０の外側にばね部材２５を組付けて、相手ギヤを挟み付けるシザースギヤ５でなく、メインギヤ１０とサブギヤ２０との間にＵ字状のばね部材２５を組付けて相手ギヤを挟み付けたものである。

具体的には図８に示すシザースギヤ４０は、ばね部材２５の一方の端部２８がサブギヤ２０の内側の側面から突き出たピン部材３１ａに係合され、他方の端部２８がメインギヤ１０の内側の側面から突き出たピン部材３１ｂに係合されて、相手ギヤの歯部（いずれも図示しない）に対しメインギヤ１０の歯部１２とサブギヤ２０の歯部２１とを挟み付ける構造となっている。そして、スナップピン４１で止まるコーン形のスプリング４２で、サブギヤ２０を外側からメインギヤ１０へ押し付けている。

同シザースギヤ４０の規制部３５は、ピン部材３１ｂを延長し、同ピン部材３１ｂが向き合うサブギヤ２０の板面部分に、サブギヤ２０の周方向に沿って延びる長孔３２（本願の開口部に相当）を形成して、同長孔３２内にピン部材３１ｂの先端部を移動可能に挿入させている。そして、長孔３２にて、サブギヤ２０とメインギヤ１９との歯ずれ範囲を規制、具体的には相手ギヤの歯部の歯先部が入り込み可能な歯間幅Ｘに規制している。

むろん、長孔３２の一端側は、歯ずれ範囲を規制するためのピン部材３１ｂと突き当たる端となり、他端側は相手ギヤとの噛み合いを許容する部分となる。
図９および図１０は、異なる別の実施形態を示す。
本実施形態の規制部３５は、ばね部材２５の端部を係合するピン構造を流用した一体的な構造ではなく、全く別体な構造で、シザースギヤ４０に設けたものである。

本実施形態の規制部３５は、例えばサブギヤ２０の内周部に組付けてある。具体的には規制部３５は、図９中の破線および図１０（図９中のＡ−Ａ線に沿う断面図）に示されるように、サブギヤ２０の孔部２２を通るボス部１３部分（メインギヤ１０）の外周面にピン部４５を突設し、サブギヤ２０の孔部２２の内面に、突き出たピン部４５の先端部を変位可能に収める凹部４６を形成する。そして、凹部４６の壁面とピン部４５の当接によって、第１，２の実施形態と同様、歯ずれ範囲を規制、具体的にはあ相手ギヤの歯部の歯先部が入り込み可能な歯間幅Ｘの範囲に規制したものである。このため凹部４６は、周方向の一端が、歯ずれ範囲を規制するピン部４５と突き当たる端４６ａにしてあり、他端側が、相手ギヤとの噛み合いを許容する許容部分４６ａとしてある。むろん、ピン部４５と凹部４６を反対に配置した構造でも構わない。

但し、図８〜図１０において、一実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略した。
なお、本発明は一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。上述した実施形態では、本発明のシザースギヤを、レシプロエンジンのカムシャフトに駆動力を伝える動力伝達経路に適用した例を挙げたが、これに限らず、他の装置や他の動力伝達経路に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係るシザースギヤが適用されたエンジン部分を示す斜視図。 シザースギヤの構造を、歯ずれ範囲を規制する構造と共に示す分解斜視図。 同歯ずれ範囲の規制の仕方を説明する斜視図。 （ａ）はシザースギヤ単品の外観を示す斜視図、（ｂ）はシザースギヤのメインギヤとサブギヤとが所定の歯間幅に規制された状態を示す断面図。 シザースギヤと相手ギヤとが組付けられるときを説明する斜視図。 同組付けられるときのシザースギヤの歯部と相手ギヤの歯部とを示す断面図。 シザースギヤと相手ギヤとが所期に噛み合った状態を示す断面図。 別の実施形態の要部となるシザースギヤの断面図。 異なる別の実施形態の要部となるシザースギヤの断面図。 図９中のＡ−Ａ線に沿う断面図。

符号の説明

５ シザースギヤ
６ ドリブンギヤ（相手ギヤ）
１０ メインギヤ
１２ メインギヤの歯部
２０ サブギヤ
２１ サブギヤの歯部
２５ ばね部材
３１ｂ ピン部材（突当て部、ピン部）
３２ 長孔（受け部、開口部）
３５ 規制部

Claims (1)

1. 相手ギヤの歯部と噛合可能な歯部を外周部に有し軸心部にボス部を有するメインギヤと、
   前記ボス部の外周部に挿入され、前記メインギヤの側部に並行に配置された当該メインギヤと同一の歯数を有するサブギヤと、
   前記サブギヤの前記メインギヤとは反対側の側部に配置され、前記サブギヤを相手ギヤに対し挟み込む方向へ付勢するばね部材と、
   前記ボス部の外周面に形成されて前記ばね部材を固定する環状の溝部と、
   組立時、作動時に関わらず、前記付勢により前記サブギヤの歯部が前記メインギヤの歯部からずれる歯ずれ範囲を、前記相手ギヤの歯部の歯先部が入り込み可能な範囲に規制する規制部と
   を具備し、
   前記規制部は、前記サブギヤに形成された当該サブギヤの周方向に延びる開口部と、前記メインギヤ側から突き出て前記開口部内に移動可能に挿入されるとともに前記ばね部材と係合されるピン部とを有し、前記付勢により前記メインギヤからずれる前記サブギヤを前記ピン部と前記開口部とで受け止め、前記歯ずれ範囲に規制するものであり、
   前記ばね部材は、前記ボス部の周りに沿って円弧状に配置された円弧部と、当該円弧部の両側から前記サブギヤの外周側へ一対の端部とを有し、
   前記環状の溝部は、前記サブギヤの前記メインギヤとは反対側のボス部に設けられ、前記円弧部の内周部が嵌め込み係合される溝部であり、
   前記サブギヤは、前記ばね部材の拡げられるときに生ずるよれ変形を利用して前記メインギヤへ押え付けられる
   ことを特徴とするシザースギヤ。

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