JPH0642314A - カムギヤトレーンのノイズ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 カムシャフトのドライブギヤとドリブンギヤ
との間に生じるブレーキングコンタクト現象を抑制し、
歯打音（ギヤノイズ）を低減できるカムギヤトレーンの
ノイズ低減装置を提供すること。 【構成】 吸排気弁を開閉駆動するカムシャフト２にド
リブンギヤを設け、該ドリブンギヤにドライブギヤを噛
合させたカムギヤトレーンにおいて、上記カムシャフト
２に、吸排気弁の開閉駆動により生じる周期的なトルク
変動と逆位相の特性を有するカム５を設け、該カム５を
押圧してカムシャフト２に上記トルク変動と逆位相のト
ルクを与える押圧手段１０を設けたことを特徴とするカ
ムギヤトレーンのノイズ低減装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カムシャフトをギヤ駆
動するカムギヤトレーンに係り、特に、そのドライブギ
ヤとドリブンギヤとの間に生じる歯打音を低減するカム
ギヤトレーンのノイズ低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジン高速回転時における吸排
気弁の正確な開閉タイミングを確保すると共にメンテナ
ンスフリー化を図るべく、カムシャフトをチェーンやベ
ルト駆動するのに代わってギヤ駆動するカムギヤトレー
ン方式が注目されている。

【０００３】その一例を図７に示す。図示するように、
クランクシャフト１に取り付けられたクランクギヤ１ａ
とカムシャフト２に取り付けらたカムギヤ２ａとが、複
数のアイドルギヤ３を介して連結噛合されている。この
構成によれば、クランクシャフト１の回転力が複数のア
イドルギヤ３を介してカムシャフト２に伝達されること
になる。なお、上記アイドルギヤ３は、各ギヤ軸に接続
されたウォータポンプやファン等の補機類を駆動する機
能も有する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなカムギヤト
レーン方式にあっては、カムギヤ２ａ（ドリブンギヤ）
とそれに噛合するアイドルギヤ３ａ（ドライブギヤ）と
の間に生じる歯打音（ギヤノイズ）が問題になってい
る。このギヤノイズの原因を解明すべく、本発明者等は
種々の実験・研究を重ねた。

【０００５】図８に、実験により得られたカムシャフト
２の回転トルク変動，回転速度変動，ギヤノイズの関係
を示す。エンジンには４気筒４サイクルディーゼルエン
ジンを用いた。図示するように、ギヤノイズのピーク
は、トルク変動が減速状態から加速状態に切り替わると
きに発生している。これは以下のように考察することが
できる。

【０００６】カムシャフト２は、吸排気弁を開閉駆動す
る際に、バルブスプリングから抗力を受ける。このた
め、カムシャフト２には図８(a) に示すような周期的な
トルク変動が生じる。このトルク変動が減速状態から加
速状態に切り替わるとき、ドリブンギヤ２ａとドライブ
ギヤ３ａとの接触噛合部においてブレーキングコンタク
ト現象が生じ、歯打音（ギヤノイズ）が発生する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかるカム
シャフトのトルク変動に着目し、これと逆位相の変動を
生じさせる外部負荷装置を設けてその変動をキャンセル
し、ドライブギヤとドリブンギヤとの間の歯打音を低減
する技術を見出だした。

【０００８】すなわち本発明は、吸排気弁を開閉駆動す
るカムシャフトにドリブンギヤを設け、該ドリブンギヤ
にドライブギヤを噛合させたカムギヤトレーンにおい
て、上記カムシャフトに、吸排気弁の開閉駆動により生
じる周期的なトルク変動と逆位相の特性を有するカムを
設け、該カムを押圧してカムシャフトに上記トルク変動
と逆位相のトルクを与える押圧手段を設けて構成されて
いる。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、吸排気弁を開閉駆動するカ
ムシャフトに生ずる周期的なトルク変動は、それと逆位
相の特性を有するカムが押圧手段に押圧されることによ
って生じるキャンセルトルクにより、相殺される。

【００１０】よって、上記トルク変動に起因してドライ
ブギヤとドリブンギヤとの間に生じるブレーキングコン
タクト現象を抑制でき、歯打音（ギヤノイズ）が低減す
る。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１２】本実施例に係るエンジンは４気筒４サイク
ルディーゼルエンジンであり、吸排気弁の開閉駆動する
カムシャフト２には、図６および図８に示すような周期
的なトルク変動が生じる。４サイクルエンジンであるた
め、クランクシャフト１が二回転するとカムシャフト２
が一回転し、一行程（吸気→圧縮→爆発→排気）が終了
する。また、４気筒エンジンであるため、カムシャフト
２が一回転する間にトルク変動が４回あり、その周期Ｔ
はクランク角で180 度，カム角で90度となっている。

【００１３】このトルク変動をキャンセルするには、そ
れと逆位相のトルク変動をカムシャフト２に生じさせれ
ばよい。すなわち、上記周期Ｔに対してカム角で45度ず
らした角加速度特性を有するカムをカムシャフト２に取
り付け、このカムを上記トルク変動の大きさに見合った
力で押圧すればよい。ここで、カムシャフト２が一回転
する間にトルク変動が４回あるため、これをキャンセル
すべく上記カムは４つの凸部（ノーズ部）を有する形状
になる。

【００１４】以下その具体例を示す。

【００１５】〔実施例１〕図１および図２に示すよう
に、カムシャフト２の端部に、90度間隔で４つのノーズ
部４を有するヒトデ板形状のカム５が取り付けられてい
る。このカム５は、吸排気弁の開閉駆動によってカムシ
ャフト２が一回転する間に４回生じるトルク変動をキャ
ンセルすべく、それと逆位相になるように取り付けられ
ている。すなわち、上記カム５は、トルク変動の周期Ｔ
（カム角で90度）に対し、カム角で45度ずらして取り付
けられる。

【００１６】このカム５は、カムカバー６によって覆わ
れている。カムカバー６の内側には、カム５の左右両側
に位置させて、径方向に穿孔された所定深さのバネ孔７
が設けられている。これらバネ孔７内には、バネ８およ
び有底筒体状のスライド体９が設けられている。スライ
ド体９は、その外径がバネ孔７の内径より僅かに小さく
成形されており、バネ８の伸び付勢力を受けて通常時バ
ネ孔７内から突出し、押圧されると没入するようになっ
ている。かかるスライド体９の先端には、カム５の端面
に当接するローラ１０が設けられている。

【００１７】この構成によれば、カム５は、それに当接
するローラ１０の押圧力によって、給排気弁の開閉駆動
により生じるトルク変動（図６実線）と逆位相のトルク
（図６破線）を受ける。ここで、ローラ１０を押圧する
バネ８は、上記トルク変動の大きさと釣合うように、そ
の付勢力が調整されている。よって、給排気弁の開閉駆
動により生じるトルク変動と、カム５がローラ１０に押
圧されて生じるトルク変動とが打ち消し合い、相殺され
ることとなる。

【００１８】この結果、上記トルク変動に起因して生じ
るカムシャフト２のドライブギヤ３ａとドリブンギヤ２
ａとのブレーキングコンタクト現象を抑制でき、歯打音
（ギヤノイズ）を低減することができる。

【００１９】〔実施例２〕図３および図４に示すよう
に、カムシャフト２の吸気カム１１と排気カム１２との
間に、90度間隔で４つのノーズ部を有するヒトデ板形状
のカム１３が取り付けられている（図２参照）。このカ
ム１３は、前実施例と同様に吸排気弁１４の開閉駆動に
よってカムシャフト２に生じるトルク変動をキャンセル
すべく、それと逆位相になるように取り付けられてい
る。

【００２０】このカム１３は、ロッカシャフト１５に挿
通されたロッカアーム１６によって上方から押圧される
ようになっている。ロッカアーム１６は、その中央部が
ロッカシャフト１５に挿通されており、一端部が上記カ
ム１３に当接し、他端部がバネタペット１７に当接して
いる。バネタペット１７は、バネ孔１８内に設けられた
バネ１９によって上方に付勢力が与えられている。

【００２１】この構成によれば、カムシャフト２は、吸
排気カム１１，１２に加わるバルブスプリング２０によ
ってトルク変動（図６実線）が生じると共に、ロッカア
ーム１６がカム１３を押圧することによってこれと逆位
相のトルク変動（図６破線）が生じ、これらが相殺され
る。カム１３を押圧する上記バネ１９の付勢力は上記ト
ルク変動の大きさにあわせて調節されていることは勿論
である。

【００２２】この結果、上記トルク変動に起因して生じ
るカムシャフト２のドライブギヤ３ａとドリブンギヤ２
ａとのブレーキングコンタクト現象を抑制でき、歯打音
（ギヤノイズ）を低減することができる。

【００２３】〔実施例３〕図５に示すように、カムシャ
フト２の端部にフェイスカム２１が取り付けられてい
る。フェイスカム２１には、90度間隔で４つのカム山２
２が形成されている。これらカム山２２は、吸排気弁の
開閉駆動によってカムシャフト２が一回転する間に４周
期生じるトルク変動をキャンセルすべく、それと逆位相
になるように取り付けられている。

【００２４】このフェイスカム２１のカム山２２は、押
圧ローラ２３によって押圧されるようになっている。押
圧ローラ２３は、有底筒体状のスライド体２４の先端に
設けられている。スライド体２４は、フェイスカム２１
に対して直角に設けられたバネ孔２５内に出没自在に設
けられており、バネ２６によって突出するような付勢力
が与えられている。バネ２６の付勢力はトルク変動の大
きさにあわせて調節されている。

【００２５】この構成によれば、前実施例と同様に、吸
排気弁を開閉駆動するカムシャフト２に生ずる周期的な
トルク変動（図６実線）は、それと逆位相の特性を有す
るフェイスカム２１のカム山２２が押圧ローラ２３に押
圧されることによって生じるキャンセルトルク（図６破
線）により、相殺される。

【００２６】この結果、上記トルク変動に起因して生じ
るカムシャフト２のドリブンギヤ２ａとドライブギヤ３
ａとのブレーキングコンタクト現象を抑制でき、歯打音
（ギヤノイズ）を低減することができる。

【００２７】なお、これらの実施例にあっては、キャン
セルトルクを生じさせるカム５，１３，２１のカム山
（ノーズ部）４，２２の高さおよび形状を４つとも同じ
としたが、これに限らず吸排気弁の開閉駆動によって生
じる実際のトルク変動に合わせて、カム山（ノーズ部）
４，２２の高さおよび形状を４つとも微妙に異なるよう
に成形してもよい。

【００２８】また、関連する技術として実開平1-98362
号や特開平1-312248号公報等が知られているが、これら
は単に歯車にブレーキングトルクを与えるものであり、
本願発明とは技術思想が異なる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、カ
ムシャフトにドリブンギヤを設け、ドリブンギヤにドラ
イブギヤを噛合させたカムギヤトレーンにおいて、吸排
気弁の開閉駆動によりカムシャフトに生ずる周期的なト
ルク変動をキャンセルすることができるので、そのトル
ク変動に起因してドライブギヤとドリブンギヤとの間に
生じるブレーキングコンタクト現象を抑制でき、歯打音
（ギヤノイズ）を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すカムギヤトレーンのノ
イズ低減装置の平断面図である。

【図２】上記ノイズ低減装置の側断面図である。

【図３】別の実施例を示すノイズ低減装置の側断面図で
ある。

【図４】上記ノイズ低減装置の平面図である。

【図５】さらに別の実施例を示すノイズ低減装置の説明
図であり、(a) は側面図、(b)はその一部を構成するフ
ェイスカムの斜視図である。

【図６】４気筒４サイクルエンジンのカムシャフトに生
じるトルク変動（実線）およびそのキャンセルトルク
（破線）を示す図である。

【図７】カムギヤトレーンの説明図である。

【図８】４気筒４サイクルエンジンのカムシャフトに生
じる (a)トルク変動， (b)回転速度変動， (c)ギヤノイ
ズの様子を示す図である。

【符号の説明】

２ カムシャフト ２ａ ドリブンギヤ ３ａ ドライブギヤ ５ カム １０ 押圧手段としてのローラ １３ カム １４ 吸排気弁 １６ 押圧手段としてのロッカアーム ２１ カムとしてのフェイスカム ２３ 押圧手段としての押圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 針生 暢祐 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 山下 仁 神奈川県藤沢市土棚８番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 相馬 直行 神奈川県藤沢市土棚８番地 いすゞ自動車 株式会社藤沢工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸排気弁を開閉駆動するカムシャフトに
   ドリブンギヤを設け、該ドリブンギヤにドライブギヤを
   噛合させたカムギヤトレーンにおいて、上記カムシャフ
   トに、吸排気弁の開閉駆動により生じる周期的なトルク
   変動と逆位相の特性を有するカムを設け、該カムを押圧
   してカムシャフトに上記トルク変動と逆位相のトルクを
   与える押圧手段を設けたことを特徴とするカムギヤトレ
   ーンのノイズ低減装置。