JP5407148B2 - シザーズギア機構の仮止め構造及びシザーズギア機構の仮止め方法 - Google Patents

Description

本発明は、メインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で仮止めされるシザーズギアを用いて回転駆動力を伝達するシザーズギア機構の仮止め構造及びシザーズギア機構の仮止め方法に関する。

特許文献１には、シザーズギアのメインギアとサブギアとを、両ギアの歯すじが合った状態で仮止めする仮止めボルトが開示されている。
特許文献２には、燃料噴射ポンプにおいて、ブラケットに設けた位置決め孔と、該位置決め孔に対して挿脱可能に挿入される位置決めピンと、ポンプギヤに形成された係合部とを備え、前記位置決め孔に挿入された位置決めピンの先端を前記係合部に係合させることで、前記燃料噴射ポンプのポンプ軸を所定の位相に係止することが開示されている。
特開２００６−０９７８０３号公報 特開平１１−０６２７５９号公報

ところで、前記シザーズギア機構は、例えば、エンジンのクランクシャフトからバランサシャフトに回転駆動力を伝達するために用いられる。
そして、前記バランサシャフト及び該バランサシャフトに回転駆動力を伝達するためのシザーズギアを含んでなるバランサユニットをエンジン組み立て工場に搬送する場合、シザーズギアのメインギアとサブギアとが歯すじが合った状態で仮止めされ、かつ、バランサシャフトを所定の回転位置（位相）に位置決めしておくことが望まれる。

ここで、前記特許文献１に開示される仮止めボルトでシザーズギアを仮止めし、また、前記特許文献２に開示される位置決め機構でバランサシャフトを所定の位相に係止するようにした場合、バランサユニットの出荷時に仮止めボルト及び位置決めピンをそれぞれに取り付け、更に、バランサユニットをエンジンに組み付ける際に、仮止めボルト及び位置決めピンをそれぞれに取り外す必要があり、工数が多くなると共に、前記仮止めボルト及び位置決めピンにより部品点数が多くなり、かつ、バランサユニットの搬送時の荷姿が大きくなって搬送効率が悪いという問題が生じる。

そこで、本発明は、シザーズギアの歯すじを合わせる仮止め及びシャフトの位置決めのための構造を簡略化し、工数・部品点数を削減すると共に、ユニットの荷姿を小さくすることを目的とする。

そのため、本発明に係るシザーズギア機構の仮止め構造及びシザーズギア機構の仮止め方法では、シザーズギアが回転可能に支持される本体に設けられる係合部と、シザーズギアのメインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で仮止めする仮止め部材と、を備え、前記仮止め部材が前記仮止め状態で前記係合部に係合するようにした。

上記発明によると、１つの部材が、シザーズギアをメインギアとサブギアとの歯すじが合った状態に仮止めする機能と、シザーズギアの回転を固定する機能とを有するので、仮止め・固定を行うとき及び仮止め・固定状態を解除するときの工数を削減でき、また、部品点数が少なくでき、更に、荷姿が小さくなって搬送効率を高めることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、エンジン（内燃機関）のバランサシャフト及び該バランサシャフトにクランクシャフトからの回転駆動力を伝達するためのシザーズギアを含んでなるバランサユニット（シザーズギア機構）１０１を示す。

前記バランスユニット１０１は、エンジンにおけるピストンの往復運動による振動を打ち消すためのものである。
図１に示すバランサユニット１０１において、アッパーハウジング及びロアーハウジングからなるバランサハウジング１０２内には、２本のバランサシャフト１０３，１０４が、相互に平行にそれぞれ回転可能に支持されている。

前記バランサシャフト１０３，１０４には、カウンタウェイト１０３ａ，１０４ａが取り付けられている。
また、バランサシャフト１０３，１０４には、それぞれにヘリカルギア１０５，１０６が軸支されており、該ヘリカルギア１０５，１０６が噛み合わされて、第１バランサシャフト１０３の回転が第２バランサシャフト１０４に伝達されるようになっている。

また、第１バランサシャフト１０３の一端は、バランサハウジング１０２の外部にまで延設され、このバランサハウジング１０２の外部に延設された部分にヘリカルギア１０７が軸支されている。

そして、ヘリカルギア１０７は、アイドラギア１０８と噛み合わされ、前記バランサユニット１０１をエンジンに組み付けた状態では、前記アイドラギア１０８にクランクシャフトのクランクギアが噛み合わされ、クランクシャフトの回転駆動力が前記アイドラギア１０８を介してヘリカルギア１０７に伝達されて第１バランサシャフト１０３が回転し、更に、ヘリカルギア１０５，１０６の噛み合わせによって第１バランサシャフト１０３の回転が第２バランサシャフト１０４に伝達されるようになっている。

前記アイドラギア１０８は、図２に示すように、軸方向の中央に配置されたメインギア２０１と、該メインギア２０１の両側に相対回転自在に配置された２つのサブギア２０２，２０３と、前記メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との間に配置されて、両サブギア２０２，２０３をメインギア２０１に対して周方向へ相対回転するように付勢する（サブギア２０２，２０３とメインギア２０１とを互いに反対方向に回転付勢する）２組のスプリング２０４，２０５と、を備えてなるシザーズギアである。

前記アイドラギア（シザーズギア）１０８は、前記バランサハウジング１０２の外側に一体的に形成されるボス１０２ａに対して回転可能に支持されている。
図１に示したバランサユニット１０１は、エンジン組み立て工場に搬送されて、エンジンに組み付けられるが、該組み付け時に、前記アイドラギア（シザーズギア）１０８とクランクシャフトのクランクギアとの噛み合わせを容易に行わせるために、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合った状態で仮止めし、該仮止め状態のままエンジン組み立て工場に搬送する。

そして、エンジンに組み付けられてから（アイドラギア１０８とクランクギアとを噛み合わせてから）前記仮止め状態を解除し、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との間に、相手側（クランクギア及びヘリカルギア１０７）の歯を挟み込んで、ギアのガタをなくすようにする。

また、前記バランサシャフト１０３，１０４によって、ピストンの往復運動による振動を打ち消すためには、エンジンのピストン位置と、前記バランサシャフト１０３，１０４のカウンタウェイト１０３ａ，１０４ａの回転位置との相関を予め設定された相関（設計値）に合わせる必要があり、エンジンに対してバランサユニット１０１を組み付ける際に、前記バランサシャフト１０３，１０４の回転位置（位相）を予め所定位置（所定位相）に位置決めしておくことが要求される。

そこで、本実施形態では、図３に示す仮止め用ボルト３０１（仮止め部材）によって、アイドラギア（シザーズギア）１０８の歯すじを合わせる仮止めを行い、かつ、前記仮止め用ボルト３０１（仮止め部材）によって前記バランサシャフト１０３，１０４の位置決めを行うようにしてある。

前記アイドラギア（シザーズギア）１０８の歯すじを合わせる仮止めのために、前記仮止め用ボルト３０１を用いる一方、図２に示すように、前記メインギア２０１及びサブギア２０２，２０３には、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合った状態で軸心が一致する孔２０１ａ，２０２ａ，２０３ａが、アイドラギア（シザーズギア）１０８の軸心と平行な中心軸に沿ってそれぞれに形成されている。

前記メインギア２０１とサブギア２０２とにそれぞれ形成される孔２０１ａ，２０２ａは、仮止め用ボルト３０１を挿通させる挿通孔であり、サブギア２０３に形成される孔２０３ａは、前記仮止め用ボルト３０１の雄ねじ部３０１ａが螺合される雌ねじが形成される雌ねじ孔として形成されている。

そして、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじを合わせた状態で、前記仮止め用ボルト３０１を、サブギア２０２の挿通孔２０２ａから差し入れ、雄ねじ部３０１ａを雌ねじ孔２０３ａに螺合させると、仮止め用ボルト３０１によってメインギア２０１とサブギア２０２，２０３との間の相対回転が阻止され、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合った状態に仮止め固定されることになる。

ここで、前記仮止め用ボルト３０１をその六角頭部３０１ｂがサブギア２０２の端面に当接するまでねじ込むと、雄ねじ部３０１ａよりも先に延設される棒状部（棒状延長部）３０１ｃが、サブギア２０３の端面から所定の長さだけ突出するように設定されている。

一方、前記ボス１０２ａに接して、凹状のボス１０２ｂ（係合部）を、バランサハウジング１０２の外側に一体的に形成してある。
前記凹状のボス１０２ｂの内径は、前記棒状部３０１ｃが嵌挿される大きさに設定される一方、前記棒状部３０１ｃの長さは、前記仮止め用ボルト３０１をその六角頭部３０１ｂがサブギア２０２の端面に当接するまでねじ込んだ状態で、前記棒状部３０１ｃの先端が、ボス１０２ｂの開口端よりもバランサハウジング１０２に近く、かつ、ボス１０２ｂ内部の底面よりもアイドラギア（シザーズギア）１０８側に近い位置になるように設定されている。

即ち、前記孔２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ及び前記凹状のボス１０２ｂの軸心が一致する場合に、仮止め用ボルト３０１の棒状部３０１ｃが、前記凹状のボス１０２ｂに嵌挿（係合）されるように設定されている（図４参照）。

更に、前記凹状のボス１０２ｂの位置は、前記仮止め用ボルト３０１の棒状部３０１ｃがボス１０２ｂに嵌挿された状態でのバランサシャフト１０３，１０４の回転位置が、エンジンに対する組み付け時の基準位置になるように設定されている。

ここで、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置がエンジンに対する組み付け時の基準位置になっていて、かつ、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合っている状態で、仮止め用ボルト３０１の雄ねじ部３０１ａを雌ねじ孔２０３ａに螺合させると、アイドラギア（シザーズギア）１０８を仮止め用ボルト３０１が貫通し、かつ、その先端の棒状部３０１ｃが、凹状のボス１０２ｂに差し入れられることになる。

そして、上記状態では、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合った状態に仮止め固定されると共に、アイドラギア（シザーズギア）１０８の回転がバランサハウジング１０２に対して固定されることになり、アイドラギア（シザーズギア）１０８の回転が固定されることで、バランサシャフト１０３，１０４の回転が前記基準位置に固定される。

前記棒状部３０１ｃ及び凹状のボス１０２ｂを設けずに、前記仮止め用ボルト３０１がバランサハウジング１０２側に係止されない場合では、仮止め用ボルト３０１をアイドラギア（シザーズギア）１０８に装着しても、メインギア２０１とサブギア２０２，２０３との歯すじが合った状態に保持されるものの、アイドラギア（シザーズギア）１０８は回転可能であり、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置は不定となる。

これに対し、上記のように、前記棒状部３０１ｃと凹状のボス１０２ｂとの係合によって、前記仮止め用ボルト３０１がバランサハウジング１０２側に係止されれば、前記アイドラギア（シザーズギア）１０８は回転不能な状態に固定され、その回転位置を保持するから、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置も、孔２０１ａ，２０２ａ，２０３ａの開口位置と凹状のボス１０２ｂの形成位置とで決定される一定位置を保持することになる。

換言すれば、アイドラギア（シザーズギア）１０８を貫通させた仮止め用ボルト３０１の軸心を、凹状のボス１０２ｂの軸心に合わせるように、アイドラギア（シザーズギア）１０８を回転させることは、バランサシャフト１０３，１０４を、エンジンへの組み付け時における基準回転位置まで回転させることになり、更に、仮止め用ボルト３０１の先端を凹状のボス１０２ｂに嵌挿させれば、バランサシャフト１０３，１０４を前記基準回転位置に固定することになる。

従って、エンジンに対してバランサユニット１０１を組み付ける場合に、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置が一定であり、エンジンのピストン位置を予め基準位置としておくことで、エンジンのピストン位置とバランサシャフト１０３，１０４の回転位置との相関を一定とした組み付けが行える。

即ち、エンジン組み立て工場において、アイドラギア１０８とクランクギアとを噛み合わせてから仮止め用ボルト３０１を取り外せるようにすれば、アイドラギア１０８とクランクギアとを噛み合わせを容易に行えると共に、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置を基準位置としてエンジンに組み付けたことになる。

上記のように、前記仮止め用ボルト３０１は、アイドラギア（シザーズギア）１０８のメインギア２０１とサブギア２０２，２０３とを歯すじが合った状態に仮止めする機能を有すると共に、アイドラギア（シザーズギア）１０８の回転位置を所定の位置で固定させることで、バランサシャフト１０３，１０４の回転位置を位置決めして保持する機能を有する。

このため、シザーズギアの歯すじが合った状態に仮止めするための部材と、バランサシャフト１０３，１０４の位置決めを行う部材とを個別に設け、２つの部材それぞれについて個別に脱着作業を行う場合に対して、仮止め及び位置決めの作業が仮止め用ボルト３０１の取り付けのみで完了し、また、エンジンの組み付けた後の取り外しも仮止め用ボルト３０１のみについて行えばよいことになる。

従って、上記実施形態によると、バランサユニット１０１の組み立て及びエンジンへの取り付け作業における工数を削減でき、また、部品点数の削減によってコスト低下を図れ、かつ、バランサユニット１０１の搬送時の荷姿を小さくして搬送効率を高めることが可能となる。

前記仮止め用ボルト３０１の六角頭部３０１ｂ側（基端側）には、エンジンへの組み付け後に仮止め用ボルト３０１を取り忘れることを防止するために取り忘れ防止用延長部３０１ｄが設けられ、該延長部３０１ｄが他部品と干渉することで、エンジンの組み立てが行えないようにしてある。

前記仮止め用ボルト３０１と共に、バランサシャフト１０３，１０４の位置決めを行う専用のピンを用いる場合には、この位置決めピンについても取り忘れ防止のための延長部を設ける必要が生じ、２箇所で大きな出っ張りが生じることになり、バランサユニット１０１の搬送時の荷姿が大きくなってしまうが、仮止め用ボルト３０１のみを用いる構成であれば、出っ張り箇所が少なくなって搬送時の荷姿を小さくすることができる。

また、前記凹状のボス１０２ｂは、アイドラギア（シザーズギア）１０８を回転可能に支持するボス１０２ａに接して設けられるから、前記ボス１０２ａの倒れ剛性を向上させるためのリブと同様に作用させることができ、補強用の専用リブを設けることなく、ボス１０２ａの倒れ剛性を高めることができる。

また、仮止め用ボルト３０１の延長した先端部（棒状部３０１ｃ）は、雄ねじではなく、棒状に形成されるから、仮止め用ボルト３０１をねじ込むための回転数は、棒状部３０１ｃを設けない場合と同じであり、脱着作業時間が増えることがない。

更に、本実施形態では、バランサユニット１０１をエンジンに組み付けてエンジンが運転されるときに、ギア部にオイルを噴射するためのオイルジェットを、前記凹状のボス１０２ｂに設けてある。

具体的には、前記ボス１０２ｂの仮止め用ボルト３０１が嵌挿される凹部と同心に、より内径の小さいオイル通路４０１を、前記凹部の底面からバランサハウジング１０２に向けて延設する一方、オイル通路４０１の内周壁に一端が開口し、他端がボス１０２ｂの外周壁に開口し、軸心がヘリカルギア１０７付近を指向するオイル噴出孔４０２を形成してある。

前記ボス１０２ｂの仮止め用ボルト３０１が嵌挿される凹部と、オイル通路４０１とは、バランサハウジング１０２側に向かう途中で内径がステップ的に減少変化する連続した筒状空間として形成され、その後、前記内径がステップ的に変化する段差部を遮蔽板５０１で遮蔽することで、仮止め用ボルト３０１が嵌挿される凹部と、オイル通路４０１とを隔成し、オイル通路４１からオイル噴出孔４０２を介してボス１０２ｂの周囲（例えばヘリカルギア１０７）にオイルを噴射させるようにしてある。

尚、例えば、前記遮蔽板５０１に代えてオイル噴射孔（オリフィス）が形成されるノズルプレートを設け、前記仮止め用ボルト３０１が嵌挿される凹部の開口部からオイルが吹き出るように構成することも可能であり、オイルの噴出経路・噴出方向は図４のものに限定されない。

上記のように、凹状のボス１０２ｂにオイルジェットを設けるようにすれば、オイルジェット部の設計自由度を確保できる。
ところで、仮止め用ボルト３０１をバランサハウジング１０２（本体）に係止するための構造は、前記凹状のボス１０２ｂに対する仮止め用ボルト３０１の先端部の嵌挿に限定されない。

例えば、仮止め用ボルト３０１の先端部が嵌挿される凹部を、バランサハウジング１０２の外表面に凹陥形成することができ、また、仮止め用ボルト３０１の先端面に凹部を形成し、バランサハウジング１０２側に設けた凸部と嵌合させることができる。

また、凹状のボス１０２ｂを雌ねじとして形成する一方、アイドラギア（シザーズギア）１０８に形成される孔２０１ａ，２０２ａ，２０３ａを、全て仮止め用ボルト３０１を挿通させるための挿通孔とし、仮止め用ボルト３０１の棒状部３０１ｃを雄ねじとして形成し、軸心を揃えた孔２０１ａ，２０２ａ，２０３ａに挿通させた仮止め用ボルト３０１の先端を、雌ねじとして凹状のボス１０２ｂに螺合させるようにできる。

更には、仮止め用ボルト３０１の代わりにねじ部が形成されない棒状部材（仮止め部材）を用い、該棒状部材（仮止め部材）の抜け止めを別途に施すようにできる。
また、アイドラギア（シザーズギア）１０８を介して回転駆動力を伝達するシャフトは、バランサシャフト１０３，１０４に限定されず、また、バランサシャフトを回転駆動する場合でもシャフトの数は２本に限定されない。

本願発明の実施形態におけるバランサユニット（シザーズギア機構）を示す上面図。 本願発明の実施形態におけるアイドラギア（シザーズギア）を示す断面図。 本願発明の実施形態における仮止め用ボルト（仮止め部材）を示す側面図。 本願発明の実施形態における仮止め及び位置決めの機構を示す部分拡大図。

符号の説明

１０１…バランサユニット（シザーズギア機構）、１０２…バランサハウジング（本体）、１０２ａ…ボス、１０２ｂ…凹状のボス（係合部）、１０３，１０４…バランサシャフト、１０３ａ，１０４ａ…カウンタウェイト、１０５，１０６，１０７…ヘリカルギア、１０８…アイドラギア（シザーズギア）、２０１…メインギア、２０２，２０３…サブギア、２０４，２０５…スプリング、２０１ａ，２０２ａ…挿通孔、２０３ａ…雌ねじ孔、３０１…仮止め用ボルト３０１（仮止め部材）、３０１ａ…雄ねじ部、３０１ｂ…六角頭部、３０１ｃ…棒状部（棒状延長部）、３０１ｄ…取り忘れ防止用延長部

Claims (8)

1. メインギアとサブギアとが互いに反対方向に回転付勢されるシザーズギアを用いて回転駆動力を伝達するシザーズギア機構の仮止め構造であって、
   前記シザーズギアが回転可能に支持される本体に設けられる係合部と、
   前記メインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で仮止めする仮止め部材と、
   を備え、
   前記仮止め部材が前記仮止め状態で前記係合部に係合することを特徴とするシザーズギア機構の仮止め構造。
2. 前記仮止め部材が、前記歯すじが合った状態で前記メインギアとサブギアとを貫通する棒状部材であり、該棒状部材の先端が、前記本体に設けられた前記係合部に係合することを特徴とする請求項１記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
3. 前記係合部が、前記棒状部材の先端が嵌挿される凹部であることを特徴とする請求項２記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
4. 前記メインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で軸心が一致する雌ねじ孔とボルト挿通孔とを、前記シザーズギアの中心軸と平行に、前記サブギアとメインギアとにそれぞれ設け、前記仮止め部材としての仮止め用ボルトを、前記ボルト挿通孔に通して前記雌ねじ孔に螺合することにより、前記メインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で仮止めすると共に、
   前記仮止め用ボルトの先端を延長して設けた棒状延長部が、前記仮止め状態で、前記シザーズギアが回転可能に支持される本体に設けられた前記係合部としての凹部に嵌挿されることを特徴とする請求項１記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
5. 前記凹部が、前記シザーズギアの取付け用ボスに接する凹形状のボスとして設けられることを特徴とする請求項３又は４記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
6. 前記凹部にオイルジェットが形成されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
7. 前記シザーズギアが、エンジンのバランサシャフトに軸支されたギアと噛み合わされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のシザーズギア機構の仮止め構造。
8. メインギアとサブギアとが互いに反対方向に回転付勢されるシザーズギアを用いて回転駆動力を伝達するシザーズギア機構の仮止め方法であって、
   仮止め部材によって前記メインギアとサブギアとの歯すじが合った状態で仮止めし、
   前記シザーズギアが回転可能に支持される本体に対して、前記仮止め部材を係合させることを特徴とするシザーズギア機構の仮止め方法。

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