JP6544211B2 - ギア駆動部品の取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、ギア駆動部品の取付方法に関する。

一般に内燃機関においては、カムシャフト、サプライポンプ等の回転位相が重要な部品をタイミングギアで駆動する構造が広く取られる。タイミングギアを相手方のギアに噛合させる際には、タイミングマーク（合わせマーク）で両者の位相を合わせつつ、両者を噛合させることが行われている。

特開平９−２６４４００号公報

一方、内燃機関のレイアウト上の理由等により、例えば市場における部品交換の際に、タイミングマークによる位相確認が出来ない場合がある。この場合、専用の特殊工具を使用して位相合わせを行う方法があるが、特殊工具が必須となり、面倒であるばかりでなく、特殊工具に要するコストが嵩むという欠点がある。

そこで本発明は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、特殊工具を使用せずに位相合わせすることが可能なギア駆動部品の取付方法を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、ギア駆動部品とギアケースとを有する内燃機関において、前記ギア駆動部品の固定側部材の前方側に回転可能に設けられた第１ギアを、前記ギアケースの開口部から歯の一部が露出された第２ギアに位相合わせしつつ噛合させ、その後、前記固定側部材を前記ギアケースに固定するギア駆動部品の取付方法であって、
位置決め用のボルトを、前方側から前記第１ギアの位置決め穴に挿通し、次いで前記固定側部材のネジ穴に螺合して、前記固定側部材に対する前記第１ギアの位相を規制する第１ステップと、
前記第１ギアの前方側に突出された前記ボルトの部分を、前記ギアケースの穴に挿通させ、かつ前記固定側部材を前記ギアケースの所定の位相位置に位置決めしつつ、前記第１ギアを前記第２ギアに噛合させる第２ステップと、
を備えたことを特徴とするギア駆動部品の取付方法が提供される。

好ましくは、前記ボルトが汎用ボルトである。

好ましくは、前記取付方法は、
前記固定側部材を前記ギアケースに固定する第３ステップと、
前記ボルトを前記ギアケースの穴から抜去する第４ステップと、
前記ギアケースの穴を閉鎖する第５ステップと、
をさらに備える。

好ましくは、前記ギア駆動部品が、燃料を圧送するサプライポンプである。

本発明によれば、特殊工具を使用せずに位相合わせすることができるという、優れた効果が発揮される。

ギア駆動部品の取付構造を示す概略斜視図である。 軸方向前方側から見たときの部分正面図である。 ギア噛合前におけるポンプギアの位相位置を示す概略正面図である。 ギア噛合後におけるポンプギアの位相位置を示す概略正面図である。 ギア噛合前にポンプギアがずれた状態を示す概略正面図である。 ギア噛合前にポンプギアがずれた状態を示す概略正面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係るギア駆動部品の取付構造を示す概略斜視図である。本実施形態における内燃機関は、トラック等の車両に搭載されるディーゼルエンジンであるが、車両および内燃機関の形式、用途等に特に限定はない。

内燃機関（エンジン）は、ギアで駆動されるギア駆動部品としてのサプライポンプ１と、サプライポンプ１を駆動するためのギアが収容されたギアケース２とを有する。サプライポンプ１は、エンジンのコモンレールに燃料を圧送する高圧燃料ポンプである。サプライポンプ１は、ポンプ本体３と、ポンプ本体３に回転可能に設けられたポンプ軸４（図２参照）と、ポンプ軸４に同軸に取り付けられキー５等の固定手段で回転方向に固定される第１ギアとしてのポンプギア６とを備える。ポンプギア６は、エンジンのクランクシャフトと同期回転されるタイミングギアをなす。

以下便宜上、ポンプ軸４の中心軸Ｃを単に軸といい、中心軸Ｃの方向を軸方向といい、軸方向における図の右側を「前」、図の左側を「後」とする。この軸方向はクランクシャフトの軸方向と平行である。ここでいう前後方向は、エンジンおよび車両の前後方向と逆であるが、同じであってもよい。軸回り、半径方向、周方向、位相といった場合、特に断らない限り、これらはそれぞれ中心軸Ｃを基準とした軸回り、半径方向、周方向、位相を意味する。

ギアケース２は、エンジンのシリンダブロックに一体に設けられたギアケース本体７と、ギアケース本体７に図示しないボルト等により取り付けられるケースカバー８とを備える。図２は、ケースカバー８を取り外した状態を軸方向前方側から見たときの部分正面図を示す。

ギアケース２の内部には、ポンプギア６と、ポンプギア６を駆動するための一乃至複数のギアとが設けられる。本実施形態では、クランクシャフトに固定されたクランクギア（図示せず）と、クランクギアおよびポンプギア６に位相合わせされて噛合されるアイドルギア９（図２参照）とが設けられる。クランクギア、アイドルギア９、ポンプギア６という順番で駆動力の伝達がなされる。

アイドルギア９は、サプライポンプ１をギアケース２から取り外したとき、ギアケース本体７の開口部１０からアイドルギア９の歯１１の一部が後方に露出されるよう、配置されている。開口部１０は、ポンプギア６が軸方向に通過可能なサイズおよび形状を有する。アイドルギア９は、ポンプギア６が位相合わせされて噛合される第２ギアをなす。ポンプギア６、アイドルギア９およびクランクギアは、本実施形態ではヘリカルギアから構成されている。

サプライポンプ１は、ポンプ本体３の前面部に図示しないボルト等により固定されるポンプブラケット１２を有する。ポンプ本体３およびポンプブラケット１２は、実質的には単一部品をなし、サプライポンプ１の固定側部材をなす。このポンプブラケット１２からポンプ軸４が前方に突出され、ポンプ軸４の突出部分にポンプギア６が取り付けられる。従ってポンプギア６は、固定側部材の前方側に回転可能に設けられていることになる。

ポンプブラケット１２は、軸方向後方から前方に向かって開口部１０内に嵌合挿入（インロー嵌合）される嵌合部１３と、嵌合部１３の後側に位置して半径方向外側に突出し、嵌合部１３の挿入量を規制する段差部１４とを有する。ポンプブラケット１２はギアケース本体７あるいは開口部１０に対し、軸回りの所定の位相位置でのみ取り付けられるようになっている。すなわち本実施形態では、ギアケース本体７に対するポンプブラケット１２の取付位相位置を決定する位置決め手段が設けられる。本実施形態の場合、ギアケース本体７の後面部から図示しない複数の突出部材（例えばスタッドボルト）が突出されており、これが段差部１４の複数の嵌合穴に嵌合されることで、ポンプブラケット１２がギアケース本体７に対し位相方向に位置決めされる。もっともこうした位置決め手段は任意の構成であってよい。

ポンプブラケット１２は、ギアケース本体７の開口部１０に嵌合され位置決めされた後、図示しないボルトによりギアケース本体７に固定される。この固定状態において、段差部１４は、嵌合部１３と開口部１０の隙間をシール状態で閉鎖する。

こうしたサプライポンプ１の取付時、工場等のエンジン生産拠点ではケースカバー８が取り外されており、ポンプギア６およびアイドルギア９の歯１５および１１に設けられたタイミングマーク（合わせマーク）Ｐ１およびＱ１，Ｑ２を前方から視認可能である。よって作業者は、サプライポンプ１に予め取り付けられたポンプギア６のタイミングマークＰ１が、アイドルギア９の２つのタイミングマークＱ１，Ｑ２の間に入るよう、ポンプギア６をアイドルギア９に噛合させる。そして同時に、嵌合部１３を開口部１０に位相合わせしつつ嵌合挿入する。すなわち、ポンプギア６とアイドルギア９の間、およびポンプブラケット１２とギアケース本体７の間の位相合わせを行いながら、サプライポンプ１をギアケース２に取り付ける。

この取付状態では、サプライポンプ１の位相がクランクシャフトの位相に対し予め設定された適正なものとなる。よってサプライポンプ１は、予定されていた適正なタイミングでクランクシャフトと同期回転可能である。なおサプライポンプ１は回転時、クランクシャフトと１：１の速度比で同期回転する。

ところで、車両が市場に出荷された後、サプライポンプ１を交換する場合がある。このとき、ケースカバー８を取り外すのは、エンジンを車両から降ろす必要もあって、煩雑である。よって、エンジンを車両に搭載し、ケースカバー８を取り付けた状態でサプライポンプ１を交換するのが望ましい。

サプライポンプ１の交換時、サプライポンプ１を取り外す際は特に問題はない。問題なのはサプライポンプ１を取り付ける際である。エンジンを車両に搭載しケースカバー８を取り付けた状態では、サプライポンプ１が比較的入り組んだ位置にあること、開口部１０へのアクセスが困難なこと、開口部１０から露出したアイドルギア９の歯１１のタイミングマークＱ１，Ｑ２が非常に見えづらいことなどから、ポンプギア６をアイドルギア９に位相合わせしつつ噛合させるのが非常に困難である。しかもサプライポンプ１単体では、ポンプ本体３に対しポンプギア６が自由に回転してしまう。従って、かかる困難な状況下において、サプライポンプ１の取付時にポンプギア６をアイドルギア９に正確に位相合わせし、同時に噛合させることが課題となっている。

従来こうした場合、専用の特殊工具を使用して位相合わせと噛合を行っていた。しかしこの従来方法では特殊工具が必須となり、面倒であるばかりでなく、特殊工具に要するコストも嵩む。

そこで本実施形態は、特殊工具を使用せずに位相合わせと噛合を行えるサプライポンプ１の取付方法を提供するものである。これにより、サプライポンプ１の取り付けを容易にかつ低コストで行うことができる。

図１および図２は、サプライポンプ１の取付時の様子を示している。図示するように、ポンプギア６には、位置決め穴としてのギア穴２１が設けられ、ケースカバー８には、ギアケース２の穴であるカバー穴２２が設けられている。そしてこれら穴２１，２２内を、位置決め用のボルト２３が挿通されている。ボルト２３は、ポンプブラケット１２の前面部に設けられたネジ穴２４に螺合して取り付けられている。取付状態におけるボルト２３は、ポンプ軸４の中心軸Ｃの方向に延び、すなわちボルト２３の中心軸はポンプ軸４の中心軸Ｃと平行である。

ギア穴２１は、ポンプギア６のタイミングマークＰ１に対し所定の位相差を隔てた位置に配置されている。カバー穴２２は、ポンプブラケット１２がギアケース本体７の適正な位置に組み付けられた際に、ボルト２３の頭部２５を通過させ得るよう配置されている。

ボルト２３は、六角頭２６およびワッシャ２７を一体的に有する頭部２５と、頭部２５から延び、頭部２５より小径な一定径を有する軸部２８と、軸部２８の少なくとも先端部に形成され、ネジ穴２４に螺合される雄ネジ部２９とを有する。ボルト２３は、取付状態において図示の如く頭部２５と軸部２８の一部とがカバー穴２２から前方に突出するよう、比較的長い長さを有する。

特に本実施形態において、ボルト２３は汎用ボルトからなる。これにより、ボルト２３が容易に入手可能となり、専用の特殊工具を用いる場合に比べ、煩雑さを著しく減少し、コストも大幅に低減できる。

カバー穴２２は、ボルト２３の頭部２５を通過させ得るよう、ボルト２３の最大外径（ワッシャ２７の外径）より大きい内径を有する。

ギア穴２１は、ボルト２３の軸部２８より若干大径とされる。仮にポンプギア６の回転が別途規制されていなければ、ボルト２３の取付状態において、ポンプギア６は、ギア穴２１と軸部２８のクリアランス範囲内でポンプ本体３に対しフリーに回転可能である。

カバー穴２２およびボルト２３は、サプライポンプ１の取付時にのみ必要なサービス用である。このため、サプライポンプ１の取付完了後は、ボルト２３は取り外され、カバー穴２２は閉鎖される。このため、カバー穴２２の内周面には雌ネジ３０が形成され、これに閉鎖ボルト３１がねじ込まれてカバー穴２２がシール状態で閉鎖される。もっとも、カバー穴２２の閉鎖方法はこれに限定されない。

次に、サプライポンプ１の交換方法および取付方法を具体的に説明する。

まず、旧いサプライポンプ１をギアケース２から取り外す。このときは、ポンプブラケット１２をギアケース本体７に固定していたボルトを取り外し、ポンプギア６ごと、サプライポンプ１を後方に引き抜けばよい。

次に、新しいサプライポンプ１の取付作業に移行する。このときまず、クランクシャフトを所定の基準位相位置に位置させ、アイドルギア９をその基準位相位置に対応した、図２に示すような基準位相位置に配置する。クランクシャフトの基準位相位置は、例えば、＃１気筒が上死点に位置するような位相位置である。そして閉鎖ボルト３１を取り外してカバー穴２２を開放状態とする。

次に、新しいサプライポンプ１に予め取り付けられているポンプギア６のギア穴２１に、ボルト２３の軸部２８を前方側から挿通し、次いでボルト２３の雄ネジ部２９をポンプブラケット１２のネジ穴２４に螺合させ、ボルト２３をサプライポンプ１に仮止め状態で取り付ける。これにより、ポンプ本体３およびポンプブラケット１２に対するポンプギア６の回転位相が規制される。

次いでこの状態で、ポンプブラケット１２の嵌合部１３を開口部１０内に後方側から前方側に向かって嵌合挿入する。このとき、ポンプギア６の前方側に突出されたボルト２３の頭部２５をカバー穴２２に挿通させ、かつ、ポンプブラケット１２をギアケース本体７の所定の位相位置に位置決めしつつ、ポンプギア６をアイドルギア９に噛合させる。これにより自ずと、図２に示すように、ポンプギア６はアイドルギア９に対し正確に位相合わせされ、同時に噛合される。

すなわち、ポンプブラケット１２に対するポンプギア６の位相はボルト２３により規制されている。ポンプブラケット１２が前述の位置決め手段によりギアケース本体７に対し正確に位相合わせされるので、嵌合部１３の嵌合挿入と同時に、ポンプギア６はアイドルギア９に自動的に位相合わせされる。

この後、ポンプブラケット１２をギアケース本体７にボルトで固定する。なお、このときには仮固定を行い、後に本固定を行ってもよい。ここでいう固定には仮固定が含まれる。

次に、カバー穴２２から前方に突出するボルト２３の頭部２５を手で回してボルト２３をネジ穴２４から外し、次いで前方に引き抜いてギア穴２１およびカバー穴２２から抜去する。カバー穴２２からボルト２３が突出されているので、ボルト２３を容易かつ確実に取り外すことができる。

最後に、閉鎖ボルト３１をカバー穴２２に取り付けてカバー穴２２を閉鎖する。これによってサプライポンプ１の取付作業が完了する。

図３は、ポンプブラケット１２が嵌合初期にあり、かつギア噛合前におけるポンプギア６の位相位置を示す。図４は、ポンプブラケット１２が嵌合終期にあり、かつギア噛合後におけるポンプギア６の位相位置を示す。なおアイドルギア９の位相位置は一定である。前述したように、ポンプギア６およびアイドルギア９はヘリカルギアからなるので、噛合前から噛合後にかけて、ポンプギア６は図４に矢示する回転方向Ｒに回転する。

このとき、ボルト２３の取付状態におけるポンプギア６の回転許容角度θ２が、ポンプギア６の歯間角度θ１より小さいので、噛合時の回転が生じても、位相ずれ（歯ずれ）することなく、ポンプギア６をアイドルギア９に正確に位相合わせすることができる。言い換えればそうなるように、ギア穴２１の穴径、もしくはギア穴２１およびボルト軸部２８のクリアランスが設定されている。

図５は逆に、ギア噛合前において、ポンプギア６がアイドルギア９に対し回転方向Ｒに１歯分ずれた状態で、ポンプブラケット１２を嵌合させようとしたときの仮定的状況を示す図である。このときは図示するように、ボルト軸部２８がギア穴２１の周辺部に干渉するので（ボルト軸部２８がギア穴２１に入らないので）、こうした状況は本実施形態では起こり得ない。

図６は同様に、ギア噛合前において、ポンプギア６がアイドルギア９に対し回転方向Ｒの反対方向に１歯分ずれた状態で、ポンプブラケット１２を嵌合させようとしたときの仮定的状況を示す図である。このときも図示するように、ボルト軸部２８がギア穴２１の周辺部に干渉するので、こうした状況は本実施形態では起こり得ない。このように本実施形態では、位相ずれ状態でポンプギア６がアイドルギア９に噛合されるのを確実に抑制することができる。言い換えれば、そうした位相ずれ状態での噛合が起こらぬよう、ギア穴２１の穴径、もしくはギア穴２１およびボルト軸部２８のクリアランスが最適に設定されている。

以上述べたように本実施形態によれば、専用の特殊工具を使用することなく、ポンプギア６をアイドルギア９に位相合わせしつつ噛合させることができるので、サプライポンプ１の取り付けを容易にかつ低コストで行うことができる。

また車両からエンジンを降ろさず、ケースカバー８を取り付けた状態でサプライポンプ１を取り付けることができるので、サプライポンプ１の交換作業および取付作業を著しく容易化できる。

また、位置決め用ボルト２３が汎用ボルトからなるので、ボルト２３が容易に入手可能であり、専用の特殊工具を用いる場合に比べ、煩雑さを著しく減少し、コストも大幅に低減できる。

以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態も可能である。

（１）例えば、位置決め用ボルトは汎用ボルトでなくてもよく、頭部のない一定径の軸状ボルトであってもよい。こうした場合でも専用の特殊工具を用いる場合に比べれば、煩雑さを著しく減少し、コストを大幅に低減できる。

（２）ギア駆動部品は、サプライポンプに限らず、ギア駆動式の任意の部品もしくはエンジン補機であってよい。本実施形態のギア駆動部品は、自身のギア（ポンプギア６）が、これに噛合される相手方のギア（アイドルギア９）によって回転駆動される被駆動部品であったが、逆に、自身のギアにより相手方ギアを回転駆動する駆動部品であってもよい。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ サプライポンプ
２ ギアケース
３ ポンプ本体
６ ポンプギア
９ アイドルギア
１０ 開口部
１２ ポンプブラケット
２１ ギア穴
２２ カバー穴
２３ ボルト
２４ ネジ穴
２５ 頭部

Claims (4)

1. ギア駆動部品とギアケースとを有する内燃機関において、前記ギア駆動部品の固定側部材の前方側に回転可能に設けられた第１ギアを、前記ギアケースの開口部から歯の一部が露出された第２ギアに位相合わせしつつ噛合させ、その後、前記固定側部材を前記ギアケースに固定するギア駆動部品の取付方法であって、
   位置決め用のボルトを、前方側から前記第１ギアの位置決め穴に挿通し、次いで前記固定側部材のネジ穴に螺合して、前記固定側部材に対する前記第１ギアの位相を規制する第１ステップと、
   前記第１ギアの前方側に突出された前記ボルトの部分を、前記ギアケースの穴に挿通させ、かつ前記固定側部材を前記ギアケースの所定の位相位置に位置決めしつつ、前記第１ギアを前記第２ギアに噛合させる第２ステップと、
   を備えたことを特徴とするギア駆動部品の取付方法。
2. 前記ボルトが汎用ボルトである
   ことを特徴とする請求項１に記載のギア駆動部品の取付方法。
3. 前記固定側部材を前記ギアケースに固定する第３ステップと、
   前記ボルトを前記ギアケースの穴から抜去する第４ステップと、
   前記ギアケースの穴を閉鎖する第５ステップと、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のギア駆動部品の取付方法。
4. 前記ギア駆動部品が、燃料を圧送するサプライポンプである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のギア駆動部品の取付方法。

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