JPH09170648A - シザースギヤ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メインギヤ３に対するサブギヤ４の軸方向へ
の離間を本質的に抑制することができるシザースギヤ構
造を提供する。 【解決手段】 回転軸１に、メインギヤ３を固定すると
共にそれと同一ギヤ形状のサブギヤ４を回転自在に取り
付け、これらメインギヤ３とサブギヤ４との間に、円弧
状に形成されたバネ部材８の一端をメインギヤ３に取り
付けると共に他端を回転軸１の軸方向に位相をずらして
サブギヤ４に取り付けて設けた。サブギヤ４をメインギ
ヤ３に対して所定角度回動させ、バネ部材８を弾性変形
させた状態で相手側のギヤに噛合させて使用すると、弾
性変形された円弧状のバネ部材８は、周方向に原形復帰
力が発生すると共に軸方向にも原形復帰力が発生し、サ
ブギヤ４を軸方向に引き寄せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ギヤ装置のバック
ラッシュ（背隙）を除去してギヤ騒音を低減するシザー
スギヤ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、図６に示すように、バルブ挟み角
θを小さくすべく、吸気および排気カムシャフトａ，ｂ
の軸間距離Ｌを縮めたエンジンが増加してきている。こ
の種のエンジンにおいては、軸間距離Ｌを狭めるため
に、一方のカムシャフトａにドライブギヤｃを設け、他
方のカムシャフトｂにドリブンギヤｄを設けた構成が採
用されている。

【０００３】かかる構造においては、カムシャフトａ，
ｂが吸排気弁を開閉する際の抵抗により大きな負荷変動
を伴って回転するため、ドライブキヤｃとドリブンギヤ
ｄとの噛合部からバックラッシュに基づくギヤノイズ
（ラトル騒音，歯打ち音）が発生する。そこで、図７お
よび図８に示すシザースギヤ構造が開発されるに至って
いる（実開平1-116251号公報等）。

【０００４】図示するように、このシザースギヤ構造
は、ドリブンギヤｄを軸方向にメインギヤｅとサブギヤ
ｆとに分割し、メインギヤｅをカムシャフトｂに固定
し、サブギヤｆをカムシャフトｂに回転自在に取り付
け、サブギヤｆをギヤディスク内に設けられたコイルス
プリングｇによってメインギヤｅに対し相対回転するよ
うに付勢したものである。

【０００５】この構成によれば、図９に示すように、メ
インギヤｅの歯ｅ₁ とサブギヤｆの歯ｆ₁ とがドライブ
ギヤｃの歯ｃ₁ を挟むため、バックラッシュが零とな
り、歯打ち音を防止できる。なお、ドライブギヤｃから
ドリブンギヤｄへの回転トルクの伝達は、主にメインギ
ヤｅによって行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のシザ
ースギヤ構造を図７に示すようなヘリカルギヤに適用す
ると、確かにバックラッシュを除去できそれに起因する
歯打ち音は防止できるものの、双方のギヤｃ，ｄの歯が
斜めに形成されているため、図９に示すようにコイルス
プリングｇによる挟み力Ｆ₁ の一部が、サブギヤｆとメ
インギヤｅとを軸方向に相互に離間させるスラスト力Ｆ
₂ として働いてしまう。

【０００７】このスラスト力Ｆ₂ は、実際にはメインギ
ヤｅがカムシャフトｂに固定されているため、専らサブ
ギヤｆをメインギヤｅから離間させるように働く。ま
た、このスラスト力Ｆ₂ は、カムシャフトｂによる吸排
気弁の開閉の際の負荷変動を伴う。この結果、スラスト
力Ｆ₂ によって軸方向に離間移動するサブギヤｆが、ス
ナップリング等のスラスト受け部材ｈ（ストッパ）に周
期的に押圧接触して打音等が発生してしまい、十分な騒
音低下効果が得られなかった。

【０００８】この対策として、図８に示すサブギヤｆと
スラスト受け部材ｈとの間に、図１０に示す如きウェー
ブワッシャｉを介設し、当該ウェーブワッシャｉのバネ
力によってサブギヤｆのスラスト受け部材ｈへの周期的
な押圧を緩衝することが考えられる。しかし、近年エン
ジンの軸方向の寸法が軽量化のために短縮されているた
め、耐久性を考慮した歯幅設定とすると（充分な歯幅を
確保しようとすると）、上記ウェーブワッシャｉを設置
するスペースが取れない等の問題が生じる。

【０００９】このため、サブギヤｆの軸方向への離間を
本質的に抑制することができるシザースギヤ構造の開発
が望まれていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の事情を考慮して創
案された本発明は、回転軸に、メインギヤを固定すると
共にそれと同一歯形状を有するサブギヤを回転自在に取
り付け、これらメインギヤとサブギヤとの間に、サブギ
ヤをメインギヤに対して周方向に回動付勢するバネ手段
を設けたシザースギヤ構造において、上記バネ手段を円
弧状に形成したバネ部材から構成し、そのバネ部材の一
端をメインギヤに取り付け、他端を回転軸の軸方向に位
相をずらしてサブギヤに取り付けて構成されている。

【００１１】かかるシザースギヤ構造は、サブギヤをメ
インギヤに対して所定角度回動させ、バネ部材を弾性変
形させた状態で相手側のギヤに噛合させて使用する。す
ると、弾性変形された円弧状のバネ部材は、周方向に原
形復帰力が発生し、サブギヤをメインギヤに対して復帰
方向に回動させる。これにより、サブギヤの歯とメイン
ギヤの歯との間に相手側のギヤの歯が挟まれる。同時に
バネ部材は、メインギヤ側の取付位置とサブギヤ側の取
付位置とが軸方向にずらされているため、軸方向にも原
形復帰力が発生し、サブギヤを軸方向にメインギヤ側に
引き寄せる。これにより、サブギヤの軸方向への離間が
抑制される。

【００１２】よって、上記メインギヤおよびサブギヤの
歯にヘリカルギヤを採用した場合にサブギヤに生じるス
ラスト力は、上記バネ部材の軸方向の原形復帰力により
抑制される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面を
用いて説明する。

【００１４】図１において、１は図６に示す従動側カム
シャフトｂであり、図示しない軸受を介してシリンダヘ
ッドに回転自在に支持されている。この従動側カムシャ
フト１は、特許請求の範囲の回転軸に相当する。従動側
カムシャフト１には、駆動側カムシャフトａの駆動ギヤ
ｃと噛合する従動ギヤ２が設けられている（図６参
照）。これら駆動および従動ギヤ２の歯には、ヘリカル
ギヤ（はすば歯車）が用いられている。

【００１５】従動ギヤ２は、軸方向に沿ってメインギヤ
３と、サブギヤ４とに二分割されている。メインギヤ３
は、円筒体３ａとその外周に一体的に形成されたギヤ本
体３ｂとからなっており、円筒体３ａが従動側カムシャ
フト１に圧入されて固定されている。サブギヤ４は、メ
インギヤ３のギヤ本体３ｂに隣接させて、円筒体３ａの
外周に回転自在に挿通されている。これらメインギヤ３
とサブギヤ４とは、同一歯形状（ヘリカルギヤ）を有し
ている。

【００１６】サブギヤ４は、メインギヤ３とスペーサ５
とに挟まれて位置決めされている。スペーサ５は、メイ
ンギヤ３の円筒体３ａに回転自在に挿通されており、カ
ムシャフト１の拡径部６により位置決めされている。こ
れらサブギヤ４およびスペーサ５は、メインギヤ３をカ
ムシャフト１に組み込むに先立って、予めメインギヤ３
の円筒体３ａに組み込まれることになる。

【００１７】メインギヤ３とサブギヤ４との間には、サ
ブギヤ４をメインギヤ３に対して周方向に回動付勢する
バネ手段７が設けられている。このバネ手段７は、図２
に示すように円弧状に形成されたバネ板８（特許請求の
範囲のバネ部材に相当する）からなっている。詳しく
は、バネ板８は、サブギヤ４およびメインギヤ３と同芯
的に形成された円弧状の板材からなっており、周方向に
沿って２個設けられている。なお、かかるバネ板８を周
方向に沿って３個以上設けてもよいことは勿論である。

【００１８】上記バネ板８は、その一端がメインギヤ３
にボルト・ネジ９等で取り付けられ、他端がサブギヤ４
にボルト・ネジ１０等で取り付けられている。詳しく
は、図２に示すようにバネ板８が自然状態のとき、メイ
ンギヤ３の歯３ａとサブギヤ４の歯４ａとが、位相がず
れるように組み付けられる。よって、図３に示すよう
に、サブギヤ４をメインギヤ３に対して回動させ、両ギ
ヤの歯３ａ，４ａの位相を揃えてバネ板８を圧縮させて
径方向外方に拡径するように撓ませると、バネ板８に周
方向の原形復帰力が生じることになる。

【００１９】バネ板８の両端部の取付部は、その取付ボ
ルト９，１０等のピン材に対して回転自在であることが
好ましい。何故なら、図２に示すようにバネ板８の自然
状態から図３に示すようにサブギヤ４をメインギヤ３に
対して回動させてバネ板８を撓ませたときに、バネ板８
の両端部が取付ボルト９，１０等に対して回転しないと
（溶接等されていると）、取付部に無理な力が加わって
しまうからである。

【００２０】上記バネ板８は、メインギヤ３のサブギヤ
４側の面に周方向に沿ってリング状に形成された収容室
１１に、収容されている。収容室１１は、カムシャフト
１の軸方向に所定の深さを有している。そのため、収容
室１１に収容されたバネ板８は、一端がメインギヤ３の
収容室１１の底部に取り付けられ、他端がサブギヤ４の
側面に取り付けられることによって、メインギヤ３側の
取付部とサブギヤ４側の取付部とがカムシャフト１の軸
方向に位相がずらされることになる。ここで、バネ板８
は、自然状態では軸方向に螺旋状に捻られておらず平面
的に形成されているので、図１のように板８の両端部が
軸方向にずらされて取り付けられると、軸方向に原形復
帰力が生じることになる。

【００２１】バネ板８をメインギヤ３に取り付けるボル
ト・ネジ９等は、上記収容室１１に収容され、バネ板８
をサブギヤ４に取り付けるボルト・ネジ１０等は、サブ
ギヤ４のスペーサ５側の面に凹設された凹部１２に収容
されている。このように、本装置は、バネ板８およびそ
の取付ボルト９，１０等が全て上記収容室１１および凹
部１２に収容されることとなるため、バネ板８を設けた
ことによる装置の軸方向および径方向の大型化は全く生
じない。よって、充分な歯幅を確保できる。

【００２２】上記収容室１１は、メインギヤ３に形成さ
れた孔１３と連通している。これら孔１３は、バネ板８
をサブギヤ４に取り付ける取付ボルト１０等の位置に合
致して形成されている。これら取付ボルト１０等を外部
から締め込むためである。

【００２３】以上の構成からなる本実施形態の作用につ
いて述べる。

【００２４】かかるシザースギヤ構造は、図２に示す自
然状態から、図３に示すようにサブギヤ４をメインギヤ
３に対して所定角度回動させて両ギヤ３，４の歯３ａ，
４ａ位相を揃え、バネ板８を弾性変形させた状態で相手
側のギヤ１４に噛合させて使用する。このとき、バネ板
８は、メインギヤ３側の取付部とサブギヤ４側の取付部
とが近接するように周方向に圧縮変形され、径方向外方
に拡径するように撓まされる。

【００２５】すると、弾性変形された円弧状のバネ板８
に、図４に示すように、周方向の原形復帰力Ｆａが発生
し、サブギヤ４をメインギヤ３に対して復帰方向に回動
させる。これにより、サブギヤ４の歯４ａとメインギヤ
３の歯３ａとの間に相手側のギヤ１４の歯１４ａが挟ま
れ、バックラッシュが零になる。同時にバネ板８は、メ
インギヤ３側の取付位置とサブギヤ４側の取付位置とが
軸方向にずらされているため、軸方向にも原形復帰力Ｆ
ｂが発生し、サブギヤ４を軸方向にメインギヤ３側に引
き寄せる。これにより、サブギヤ４の軸方向への離間が
抑制される。

【００２６】すなわち、弾性変形された円弧状のバネ板
８に生じる原形復帰力Ｆｃは、バネ板８が圧縮されて径
方向外方に拡径するように撓まされたことによる周方向
の原形復帰力Ｆａと、バネ板８の両端の取付部が軸方向
にずらされていることによる軸方向の原形復帰力Ｆｂと
から構成されるため、サブギヤ４をメインギヤ３に対し
て周方向に復帰回動させると共に軸方向に引き寄せる。

【００２７】よって、上記メインギヤ３およびサブギヤ
４の歯３ａ，４ａにヘリカルギヤを採用し、サブギヤ４
にスラスト力が生じた場合であっても（図９参照）、サ
ブギヤ４をメインギヤ３から離間させるように働くスラ
スト力が、バネ板８の軸方向の原形復帰力Ｆｂにより打
ち消される。よって、本実施形態によれば、サブギヤ４
をスラスト受け部材（本実施形態ではスペーサ５）に周
期的に押圧接触させるスラスト力が弱められ、それに起
因する騒音を低減できる。

【００２８】なお、上記実施形態におけるバネ板８を、
図５に示すように円弧状に屈曲された棒状のスプリング
８ａに代えてもよい。この棒状スプリングであってもバ
ネ板８と同様に圧縮変形により径方向外方に拡径するよ
うに撓まされるため、同様の作用効果を奏することは勿
論である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシザー
スギヤ構造によれば、本構造をヘリカルギヤに適用した
場合に生じるメインギヤに対するサブギヤの軸方向への
離間を本質的に抑制することができ、これに基づくギヤ
騒音を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシザースギヤ構造の
側断面図であり、図２のIa-Ia線断面図または図３のIb-
Ib 線断面図を示す。

【図２】図１のII-II 線矢視図である（自然状態）。

【図３】図２のサブギヤをメインギヤに対して回動さ
せ、バネ部材を撓ませた状態を示す図である。

【図４】メインギヤ、サブギヤおよびバネ部材の側断面
図である。

【図５】バネ部材の変形例を示す図である。

【図６】シザースギヤ構造を備えたカムシャフトを示す
エンジンの透視図である。

【図７】シザースギヤの歯にヘリカルギヤを採用したも
のを示す平面図である。

【図８】(a) は上記シザースギヤの側断面図であり、
(b) は (a)の b-b線矢視図である。

【図９】上記シザースギヤのメインギヤの歯とサブギヤ
の歯とにより生じるスラスト力を示す図である。

【図１０】ウェーブワッシャの斜視図である。

【符号の説明】

１ 回転軸としてのカムシャフト ３ メインギヤ ４ サブギヤ ７ バネ手段 ８ バネ部材としてのバネ板 ８ａ バネ部材としての棒状スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に、メインギヤを固定すると共に
   それと同一歯形状を有するサブギヤを回転自在に取り付
   け、これらメインギヤとサブギヤとの間に、サブギヤを
   メインギヤに対して周方向に回動付勢するバネ手段を設
   けたシザースギヤ構造において、上記バネ手段を円弧状
   に形成したバネ部材から構成し、そのバネ部材の一端を
   メインギヤに取り付け、他端を回転軸の軸方向に位相を
   ずらしてサブギヤに取り付けたことを特徴とするシザー
   スギヤ構造。