JP6344561B2 - ギヤ装置 - Google Patents

Description

本発明はギヤ装置に関し、より詳しくは、例えばクランクシャフトに連動するギヤ装置であって、ドリブンギヤと回転軸及びダンパー機構とを備えたギヤ装置に関する。

従来、クランクシャフトのドライブギヤに連動して回転するドリブンギヤを備えるとともに、該ドリブンギヤの共振を抑制するダンパー機構とを備えたギヤ装置は公知である（例えば特許文献１〜特許文献３）。
図８に簡略化して示すように、従来のギヤ装置１は、クランクシャフトのドライブギヤ２に連動して回転されるドリブンギヤ３と、このドリブンギヤ３に回転自在に嵌合された回転軸４と、回転軸４のフロント側（左方側）の外周部に取り付けられた円筒状のカバー５と、ドリブンギヤ３と回転軸４の外周部とにわたって設けられてドリブンギヤ３の共振を抑制するダンパー機構６と、ドリブンギヤ３から回転軸４に回転を伝達する回転伝達機構７とを備えている。回転軸４の内部には潤滑油通路１１が形成されており、上記ドリブンギヤ３は、軸部側のインサート部１２とそれに嵌着された樹脂歯車１３とから構成されている。
こうした従来のギヤ装置１は、ドライブギヤ２に連動してドリブンギヤ３と回転軸４が回転されると、回転伝達機構７を介してカバー５と回転軸４が回転されるようになっている。また、ドリブンギヤ３と回転軸４は円周方向において所定量正逆に相対回転できるようになっている。そして、ドライブギヤ２に連動してドリブンギヤ３が回転されて共振した際には、上記ダンパー機構６によってドリブンギヤ３の共振が抑制されるようになっている。

特開２０１０−１０１４７２号公報 特開２０１０−１０１４７３号公報 特開２０１４−７４４６７号公報

ところで、図８に示すように、従来のギヤ装置１においては、ダンパー機構６として環状ゴムを用いており、該環状ゴムからなるダンパー機構６をインサート部１２の内周面と回転軸４の外周面との間に圧入していたものである。つまり、環状ゴムからなるダンパー機構６は、インサート部１２の内周面及び回転軸４の外周面に対して円周方向において摺動する構成となっていたものである。そのため、従来のダンパー機構６は、熱劣化及び油劣化が早くなり、ダンパー機構の寿命が短いという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、ドライブギヤに連動して回転されるドリブンギヤと、このドリブンギヤに回転自在に嵌合された回転軸と、回転軸の外周部に嵌着されたカバーと、ドリブンギヤの回転を回転軸に伝達する回転伝達機構と、ドリブンギヤと回転軸とにわたって設けられてドリブンギヤの共振を抑制するダンパー機構とを備えたギヤ装置において、
上記ドリブンギヤは回転軸に対して軸方向に相対変位可能となっており、上記ダンパー機構は、上記ドリブンギヤのフロント側の端面をカバーに摺動自在に弾接させるばね部材を備えて、ドリブンギヤとカバーとの摺接によりドリブンギヤの共振を抑制するように構成されており、
上記ドリブンギヤは、軸部側に位置するインサート部と、このインサート部を内周部に嵌合された樹脂歯車とを備えており、上記インサート部におけるリヤ側の内方に円周方向に連続する環状凹部を備えており、
上記回転軸は、上記ドリブンギヤの環状凹部内に挿入される大径部を備えており、
上記ダンパー機構のばね部材は皿ばねからなり、該皿ばねは上記回転軸の大径部の端面とそれに対向する上記ドリブンギヤの環状凹部の底部とにわたって弾装されており、
上記皿ばねの弾発力によって上記樹脂歯車のフロント側の端面がカバーと摺動自在に弾接していることを特徴とするものである。

上述した構成によれば、ドリブンギヤの共振を効果的に抑制することができる。そして、ダンパー機構としてばね部材を用いているので、該ダンパー機構の熱劣化と油劣化を抑制することができる。そのため、従来と比較して寿命が長いダンパー機構を備えたギヤ装置を提供できる。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１の要部の拡大図。 図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う断面図。 図１のドリブンギヤの正面図 図４のＶ―Ｖ線に沿う断面図。 図４の要部の正面図。 図４に示す樹脂歯車の製造過程を示す図。 従来技術を示す断面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、ギヤ装置１はバランスシャフト装置の一部を構成するものであり、このギヤ装置１は図示しないシリンダブロックの下方側に設けられている。なお、バランスシャフト装置の基本構成は上記特許文献１〜特許文献３により公知である。
ギヤ装置１は、図示しないハウジングに回転自在に軸支された回転軸４と、回転軸４のフロント側（図１、図２における左方側）の端部の外周に嵌着されたカバー５と、回転軸４の外周部に相対回転可能に嵌合されるとともにドライブギヤ２に連動して回転されるドリブンギヤ３と、回転軸４とドリブンギヤ３とにわたって設けられたダンパー機構６と、ドリブンギヤ３の回転をカバー５と回転軸４に伝達する回転伝達機構７とを備えている。

回転軸４は金属からなり、この回転軸４は図示しない軸受を介して水平な状態でハウジングに回転自在に軸支されている。この回転軸４の軸方向中央側となる外周部に大径部４Ａが形成されており、この大径部４Ａよりもフロント側となる回転軸４の外周部に、上記ドリブンギヤ３の内周部が回転自在に嵌合されている。ドリブンギヤ３は、回転軸４に対して軸方向に相対変位可能となっている。後に詳述するが、ドリブンギヤ３と回転軸４は円周方向において正逆に相対回転となっており、それらが相対回転する範囲は回転伝達機構７によって所定範囲内に規制されている。
回転軸４におけるリヤ側（図１、図２における右方側）の外周部に図示しないギヤとバランスウエイトが取り付けられている。ドリブンギヤ３により回転伝達機構７を介して回転軸４が回転される際には、回転軸４のリヤ側の外周部に設けられた図示しないギヤとバランスウエイトも回転されるようになっている。また、回転軸４の内部には、軸方向孔とそれに連通する複数の半径方向孔とからなる潤滑油通路１１が形成されている。

ドリブンギヤ３は、軸部側となる略円柱状のインサート部１２と、このインサート部１２を内周部に嵌着された樹脂歯車１３とから構成されており、インサート部１２と樹脂歯車１３は一体となって所定方向に回転されるようになっている。
インサート部１２は金属からなり、そのリヤ側の端面１２Ａの内方側は環状に切り欠いてあり、それによって環状凹部１２Ｂが形成されている。環状凹部１２Ｂの内径は、上記回転軸４の大径部４Ａの外径よりも大径となっている。そのため、回転軸４の大径部４Ａは、環状凹部１２Ｂ内にリヤ側から挿入されるようになっている。そして、環状凹部１２Ｂの底部１２ａとそれに対向する大径部４Ａのフロント側の端面４ａとにわたってダンパー機構６が設けられている。
インサート部１２のフロント側の端面１２Ｃには、フロント側（左方側）へ延びる４箇所の第１係合部１２Ｄが突設されている。第１係合部１２Ｄは四角柱状に形成されており、各第１係合部１２Ｄは端面１２Ｃの円周方向の９０°毎に設けられている。回転軸４のフロント側の端部にカバー５が一体に嵌着されており、このカバー５によって上記インサート部１２の第１係合部１２Ｄが覆われている。
カバー５は金属からなり、このカバー５は、円板状をした半径方向部５Ａと、この半径方向部５Ａの外周部から軸方向のリヤ側（右方側）へ延びる円筒部５Ｂとから構成されている。半径方向部５Ａの内周部を回転軸４のフロント側の外周部に嵌着させてあるので、カバー５と回転軸４とは一体となって回転されるようになっている。円筒部５Ｂの軸方向寸法は、上記インサート部１２の第１係合部１２Ｄの軸方向寸法よりも大きな寸法に設定されている。カバー５の円筒部５Ｂの隣接内方側に各第１係合部１２Ｄが収容されている。
カバー５の半径方向部５Ａと上記回転軸４の大径部４Ａとの間において、ドリブンギヤ３（インサート部１２及び樹脂歯車１３）は、回転軸４と軸方向に相対移動できるとともに、回転軸４とカバー５に対して円周方向に正逆に相対回転できるようになっている。
そして、後に詳述するダンパー機構６によって、ドリブンギヤ３のインサート部１２及び樹脂歯車１３は、回転軸４に対して軸方向のフロント側（左方側）へ常時付勢されている。そのため、樹脂歯車１３のフロント側の端面１３Ａはカバー５の円筒部５Ｂにおけるリヤ側の端面５Ｃに弾接している。つまり、ドリブンギヤ３と回転軸４が円周方向に相対回転される際には、上記カバー５の端面５Ｃの円周方向の全域が樹脂歯車１３の端面１３Ａとが摺動するようになっている。そのため、ドライブギヤ２に連動してドリブンギヤ３が共振された際に、該ドリブンギヤ３の共振をダンパー機構６によって抑制できるようになっている。

図３に示すように、カバー５の円筒部５Ｂの内周面には、円周方向の９０°毎に合計４箇所の第２係合部５Ｄが形成されている。各第２係合部５Ｄは、上記インサート部１２における隣り合う第１係合部１２Ｄ、１２Ｄの間に位置させてあり、各第２係合部５Ｄの両側面と内周部を覆ってストッパゴム１４が装着されている。そのため、ドリブンギヤ３（インサート部１２と樹脂歯車１３）が回転される際に、インサート部１２の第１係合部１２Ｄが回転方向前方側のストッパゴム１４と当接した状態では、ドリブンギヤ３によってカバー５及び回転軸４が回転されるようになっている。他方、図３に示したように、円周方向の前後のストッパゴム１４と第１係合部１２Ｄが当接していない状態では、ドリブンギヤ３のみが回転し、カバー５及び回転軸４は回転されないようになっている。つまり、ドリブンギヤ３から回転軸４に回転は伝達されないようになっている。そして、円周方向で隣り合う一対のストッパゴム１４，１４が隔てた円周方向の範囲内で、ドリブンギヤ３（インサート部１２、樹脂歯車１３）は、カバー５及び回転軸４と円周方向において正逆に相対回転できるようになっている。
上記インサート部１２の第１係合部１２Ｄ、カバー５の第２係合部５Ｄ及びストッパゴム１４によって回転伝達機構７が構成されている。なお、この回転伝達機構７の構成は上記特許文献１〜特許文献３により公知である。

樹脂歯車１３は全体を繊維強化樹脂から構成されており、樹脂歯車１３の歯部は、はす歯歯車から構成されている。樹脂歯車１３は繊維強化樹脂から構成されているので、金属製のドライブギヤ２に連動して樹脂歯車１３が回転される際に騒音が発生しないようになっている。
本実施例においては、樹脂歯車１３のフロント側の端面１３Ａは、カバー５の端面５Ｃの円周方向全域に弾接されて、そこと摺動するようになっている。そのため、本実施例の樹脂歯車１３は、そのフロント側の端面１３Ａの摺動特性を向上させた構成となっている。つまり、図４ないし図６に示すように、樹脂歯車１３のフロント側の端面１３Ａは、固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂からなる被覆層１５によって構成されている。樹脂歯車１３は、上記フロント側の端面１３Ａとなる被覆層１５と、それ以外の本体部分１６とによって構成されている。後に詳述するが、本体部分１６は従来品と同様の繊維強化樹脂によって構成されている。このように、カバー５のリヤ側の端面５Ｃと摺動する樹脂歯車１３のフロント側の端面１３Ａは、摺動特性が良好な被覆層１５からなる。そして、前述したように、樹脂歯車１３の内周部はインサート部１２の外周部に嵌着されており、それらは一体となって回転されるようになっている。

しかして、図２に示すように、本実施例のダンパー機構６は、金属からなる環状の皿ばね１７と、金属からなる環状の平ワッシャ１８と、環状の摺動部材１９によって構成されている。摺動部材１９としては、強化繊維を配合したフェノール樹脂を用いてあり、必要に応じて該フェノール樹脂に二硫化モリブデン、黒鉛を配合しても良く、さらに、タルク、ＰＴＦＥ、マイカを配合しても良い。
そして、それらダンパー機構６の構成部材をリヤ側からフロント側へ順次配置した状態でインサート部１２の環状凹部１２Ｂ内に嵌合させている。そして、その状態のインサート部１２の内周部を回転軸４の外周部にフロント側（左方側）から嵌合させている。それにより、上記回転軸４の大径部４Ａの端面４ａとインサート部１２の底部１２ａとにわたってダンパー機構６を弾装してあり、その後にカバー５の内周部を回転軸５の外周部にフロント側から嵌着させている。
皿ばね１７の内周縁は大径部４Ａの端面４ａに弾接されており、他方、皿ばね１７の外周部は隣接位置の平ワッシャ１８に弾接されている。そのため、平ワッシャ１８を介して摺動部材１９のフロント側の端面は、インサート部１２の環状凹部１２Ｂの底部１２ａに弾接されている。このように、ダンパー機構６によってドリブンギヤ３全体が回転軸４に対して軸方向のフロント側に向けて付勢されているので、樹脂歯車１３の端面１３Ａ（被覆層１５）は、カバー５のリヤ側の端面５Ｃに弾接している（図１、図２参照）。
そして、インサート部１２の第１係合部１２Ｄの端面とそれに対向するカバー５の半径方向部５Ａの端面とは常時離隔しており、また、インサート部１２のフロント側の端面１２Ｃとそれに対向するカバー５の第２係合部５Ｄの端面も常時離隔している。つまり、ともに金属からなるインサート部１２とカバー５は、常に離隔しており、両部材が相互に摺動しない構成となっている。

本実施例のギヤ装置１は以上のように構成されており、クランクシャフトのドライブギヤ２が回転されると、それに連動してドリブンギヤ３も所定方向に回転される。ここで、回転伝達機構７の第１係合部１２Ｄが回転方向前方側のストッパゴム１４に当接した状態であれば、ドリブンギヤ３とともにカバー５及び回転軸４も回転される。
その後、ドライブギヤ２の回転速度の変動にともなって、第１係合部１２Ｄが回転方向前方側のストッパゴム１４に当接した状態と、それから離隔して回転方向後方側のストッパゴム１４に当接した状態とが繰り返されるようになる。その際には、ドリブンギヤ３と回転軸４とが円周方向において正逆に相対回転されるので、カバー５のリヤ側の端面５Ｃとそれに弾接している樹脂歯車１３の端面１３Ａとが円周方向において摺動する。また、ダンパー機構６における摺動部材１９とそれに接触しているインサート部１２の底部１２ｂも摺動する。
このように本実施例においては、カバー５の端面５Ｃと樹脂歯車１３の端面１３Ａとが摺動するが、樹脂歯車１３の端面１３Ａは固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂からなる被覆層１５から構成されている。つまり、樹脂歯車１３の端面１３Ａは耐摩耗性と耐焼き付き性等の摺動特性に優れているので、樹脂歯車１３Ａの端面１３Ａの損傷を抑制することができる。
また、ダンパー機構６の摺動部材１９も耐摩耗性と耐焼き付き性に優れたフェノール樹脂からなるので、ダンパー機構６の摺動部材１９が損傷することも抑制されるようになっている。
また、ダンパー機構６は、皿ばね１７、平ワッシャ１８及び摺動部材１９によって構成されており、ドリブンギヤ３の樹脂歯車１３の端面１３Ａとカバー５の端面５Ｃの円周方向全域が弾接した状態で摺接することにより、ドリブンギヤ３の共振を効果的に抑制することができる。そして、ダンパー機構６の構成部材である皿ばね１７及び平ワッシャ１８は金属からなるので、それらは熱や油による劣化が少ない。したがって、本実施例によれば、熱劣化と油劣化を良好に抑制可能なダンパー機構６を提供することができ、従来と比較して寿命が長いダンパー機構６を備えたギヤ装置１を提供することができる。
さらに、本実施例においては、ともに金属からなるカバー５とインサート部１２とが相互に摺動することはないので、それらの摺動による焼き付きの恐れもなく、摩耗粉の発生の恐れもない。

前述したように、樹脂歯車１３のフロント側の端面１３Ａは、固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂による被覆層１５から構成されている（図５、図６参照）。
ここで、本実施例における樹脂歯車１３の製造方法について説明する。すなわち、先ず、フェノール樹脂粉末、アラミド繊維等を水に分散して、抄造して得られたシート状樹脂Ｓ１を製造し、該シート状樹脂Ｓ１を歯車状に切断する。本実施例では、樹脂歯車１３の本体部分１６としては、フェノール樹脂粉末、アラミド繊維等を水に分散して、抄造して得られたシート状樹脂Ｓ１を用いる。他方、端面１３Ａとなる被覆層１５としては、抄造によって固体潤滑剤を配合した繊維強化樹脂のシート状樹脂Ｓ２を製造し、そのシート状樹脂Ｓ２を歯車状に切断する。上記固定潤滑剤としては、本実施例では、例えばグラファイト、二硫化モリブデン、タルク、ＰＴＦＥ、マイカのいずれかを用いる。
その後、図７に示すように、本体部１６となる複数の歯車状のシート状樹脂Ｓ１を軸方向（図面上の上下方向）に積層し、その後に最上層のシート状樹脂Ｓ１の上から被覆層１５となるシート状樹脂Ｓ２を積層して平歯歯車状の素形体２１を成形する（図７参照）。つまり、素形体２１の最上層のシート状樹脂Ｓ２は、固体潤滑剤が配合されたシート状樹脂からなる。なお、図７における最下層となるシート状樹脂として固体潤滑剤が配合されたシート状樹脂を用いてもよい。
この後、この素形体２１を内周部及び外周部の形状を図示しない金型によって拘束した状態において、加熱しながら図示しない押圧部材により軸方向（図面上の上下方向）に圧縮成形することにより、はす歯歯車状の樹脂歯車１３を製造する。このようにして、フロント側の端面１３Ａが被覆層１５からなる上記樹脂歯車１３が製造される。なお、抄造して得られた複数のシート状樹脂を積層して樹脂歯車を製造する方法は例えば特開２０１２−５２６５０号公報によって公知である。
このような本実施例の樹脂歯車１３の製造方法によれば、相手部材（カバー５）と摺動する端面１３Ａは被覆層１５からなり、該被覆層１５は固体潤滑剤を配合された繊維強化樹脂からなる。この端面１３Ａ（被覆層１５）は耐摩耗性及び耐焼き付き性等の摺動特性に優れているので、カバー５の端面５Ｃと樹脂歯車１３の端面１３Ａが摺動しても、端面１３Ａが損傷することを防止することができる。
このように本実施例の樹脂歯車１３とその製造方法によれば、端面１３Ａが相手部材（カバー５）と摺動する構成の上記ギヤ装置１にも樹脂歯車１３を用いることができる。そのため、従来と比較して汎用性が高い樹脂歯車１３を提供することができる。

なお、上記実施例におけるダンパー機構６は皿ばね１７と平ワッシャ１８及び摺動部材１９とから構成されているが、摺動部材１９と平ワッシャ１８のいずれか又は両方を省略しても良い。つまり、少なくとも皿ばね１７を有するダンパー機構６を採用すれば良い。そのような構成であっても上述した実施例と同様の作用・効果を得ることが可能である。
また、上記実施例においては、樹脂歯車１３をバランスシャフト装置のギヤ装置１に用いた場合について説明しているが、その他のギヤ装置の構成部材として上記樹脂歯車１３を用いることができる。

１‥ギヤ装置 ２‥ドライブギヤ
３‥ドリブンギヤ ４‥回転軸
５‥カバー ６‥ダンパー機構
７‥回転伝達機構 １３‥樹脂歯車
１３Ａ‥フロント側の端面 １７‥皿ばね（ばね部材）

Claims (3)

1. ドライブギヤに連動して回転されるドリブンギヤと、このドリブンギヤに回転自在に嵌合された回転軸と、回転軸の外周部に嵌着されたカバーと、ドリブンギヤの回転を回転軸に伝達する回転伝達機構と、ドリブンギヤと回転軸とにわたって設けられてドリブンギヤの共振を抑制するダンパー機構とを備えたギヤ装置において、
   上記ドリブンギヤは回転軸に対して軸方向に相対変位可能となっており、上記ダンパー機構は、上記ドリブンギヤのフロント側の端面をカバーに摺動自在に弾接させるばね部材を備えて、ドリブンギヤとカバーとの摺接によりドリブンギヤの共振を抑制するように構成されており、
   上記ドリブンギヤは、軸部側に位置するインサート部と、このインサート部を内周部に嵌合された樹脂歯車とを備えており、上記インサート部におけるリヤ側の内方に円周方向に連続する環状凹部を備えており、
   上記回転軸は、上記ドリブンギヤの環状凹部内に挿入される大径部を備えており、
   上記ダンパー機構のばね部材は皿ばねからなり、該皿ばねは上記回転軸の大径部の端面とそれに対向する上記ドリブンギヤの環状凹部の底部とにわたって弾装されており、
   上記皿ばねの弾発力によって上記樹脂歯車のフロント側の端面がカバーと摺動自在に弾接していることを特徴とするギヤ装置。
2. 上記カバーは、内周部を上記回転軸に嵌着された半径方向部と、この半径方向部の外周部から軸方向のリヤ側へ延びる円筒部とを備えており、
   上記皿ばねの弾発力によって上記円筒部のリヤ側の端面に上記樹脂歯車のフロント側の端面が弾接していることを特徴とする請求項１に記載のギヤ装置。
3. 上記インサート部のフロント側の端面には、軸方向に延びる第１係合部が円周方向複数箇所に形成されており、上記カバーの円筒部の内周面には、円周方向複数箇所に軸方向に延びる第２係合部が形成されており、これら第２係合部は、円周方向において上記隣り合う第１係合部の間に配置されるとともに各第２係合部にストッパゴムが装着されており、上記第１係合部、第２係合部及びストッパゴムにより上記回転伝達機構が構成されることを特徴とする請求項２に記載のギヤ装置。

Images