JPH09280344A

JPH09280344A - ギヤ構造

Info

Publication number: JPH09280344A
Application number: JP8824396A
Authority: JP
Inventors: Akira Iijima; 章飯島
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】軸にトルク変動があっても歯打音を防止でき
るギヤ構造を提供する。【解決手段】軸１に固定されたメインギヤ３と、該メ
インギヤ３に隣接させて上記軸１に対して回転自在に嵌
合されたサブギヤ７と、該サブギヤ７を上記メインギヤ
３の側面に所定の力で押し付ける押付手段１２とを有
し、上記メインギヤ３およびサブギヤ７を相手ギヤ９に
噛合させたギヤ構造において、上記サブギヤ７と相手ギ
ヤ９とのバックラッシュＹを、メインギヤ３と相手ギヤ
９とのバックラッシュＺよりも小さく設定し、上記サブ
ギヤ７の軸１に対する嵌合隙間Ｘを、サブギヤ７と相手
ギヤ９とのバックラッシュＹよりも大きく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ギヤのバックラッ
シュに基づく騒音を低減するようにしたギヤ構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ギヤのバックラッシュに基づく歯打音を
防止するギヤ構造として、図７に示すものが知られてい
る。図示するようにこのギヤ構造は、被駆動軸ａに固定
されたメインギヤｂ（被駆動ギヤ）と、メインギヤｂに
隣接させて回転自在に取り付けられメインギヤｂより歯
数が１歯多いサブギヤｃと、サブギヤｃをメインギヤｂ
の側面に押し付ける皿バネｄと、皿バネｄを保持するス
ナップリングｅとを有し、上記メインギヤｂおよびサブ
ギヤｃを相手ギヤｆ（駆動ギヤ）に噛合させて構成され
ている。

【０００３】この構成によれば、図８(a) に示すよう
に、駆動軸ｇが回転して相手ギヤｆが矢印方向ｈに回転
すると、サブギヤｃがメインギヤｂより１歯多いのでメ
インギヤｂより遅く回転し、その遅いサブギヤｃが皿バ
ネｄによってメインギヤｂに押し付けられているので、
メインギヤｂが矢印ｉで示すように引き戻されることに
なる。これにより、メインギヤｂの被駆動歯面ｂ₁が相
手ギヤｆの駆動歯面ｆ₁に押し付けられ、バックラッシ
ュｊに基づく歯打音が防止される。これに関連する技術
として、特開平6-66111 号公報等が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記被駆動軸
ａの回転抵抗にトルク変動がある場合（例えば被駆動軸
ａがエンジンのカムシャフトの場合等）、更に正確にい
うと被駆動軸ａの被駆動トルクが負の値になる場合に
は、被駆動トルクａが正から負に切り替わるときに、図
８(b) に示すように被駆動軸ａに取り付けられたメイン
ギヤｂの速度が相手ギヤｆの速度を上回ると、メインギ
ヤｂおよびサブギヤｃの通常の被駆動面ｂ₁，ｃ₁と反
対側の面ｂ₂，ｃ₂が、これに隣接するメインギヤｆの
歯面に当たって騒音が発生する。

【０００５】このとき、サブギヤｃは皿バネｄによって
メインギヤｂに支持されているので、これらは図８(b)
中の矢印ｋの方向（バックラッシュｊのある方向）へは
一体となって同速で動く。すなわち、サブギヤｃは、図
８(a) に示すように相手ギヤｆによって押されていると
きには、メインギヤｂに対する歯数違いによって遅く回
転してメインギヤｂを相手ギヤｆに押し付ける力を発揮
するが、被駆動トルクが負となって相手ギヤｆから離れ
てバックラッシュｊ方向へ動くときには、図８(b) に示
すようにサブギヤｃとメインギヤｂとは皿バネｄで押さ
れて一体となった状態で相手ギヤｆから離間し、上記歯
打音が生じるのである。

【０００６】そこで、かかる歯打音を防止できるギヤ構
造が望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、軸に固定されたメインギヤと、該メインギ
ヤに隣接させて上記軸に対して回転自在に嵌合されたサ
ブギヤと、該サブギヤを上記メインギヤの側面に所定の
力で押し付ける押付手段とを有し、上記メインギヤおよ
びサブギヤを相手ギヤに噛合させたギヤ構造において、
上記サブギヤと相手ギヤとのバックラッシュを、メイン
ギヤと相手ギヤとのバックラッシュよりも小さく設定
し、上記サブギヤの軸に対する嵌合隙間を、サブギヤと
相手ギヤとのバックラッシュよりも大きく設定したもの
である。

【０００８】上記構成によれば、軸の被駆動トルクが負
の値となったとき、サブギヤはその小さなバックラッシ
ュ分だけ回転移動して相手ギヤの歯面に衝突するが、こ
のときメインギヤが押付手段によりサブギヤと一体化さ
れて動き、そのメインギヤのバックラッシュがサブギヤ
のバックラッシュよりも大きいので、メインギヤが相手
ギヤの歯面に衝突することはない。また、サブギヤが相
手ギヤの歯面に衝突した際に生じる騒音は、サブギヤの
バックラッシュが小さいため、それ程大きくならない。

【０００９】ところで、上記サブギヤは、そのバックラ
ッシュが小さいため、例えば歯型誤差や熱膨張による歯
の変形等が生じてバックラッシュが零となって、相手ギ
ヤと噛合せずに回転しなくなることも考えられる。しか
し、本発明では、サブギヤの軸に対する嵌合隙間がサブ
ギヤと相手ギヤとのバックラッシュよりも大きく設定さ
れているため、例えバックラッシュが零となっても、相
手ギヤによって押されるサブギヤが上記嵌合隙間の範囲
で逃げるため、サブギヤが回転不能となることはない。
すなわち、サブギヤは、上記嵌合隙間の範囲で回転中心
位置をずらしながら回転し続けるのである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１１】図１に示すギヤ構造は、エンジンのクラン
クシャフトの回転をカムシャフトにギヤを介して伝達す
るカムギヤトレーンに、本発明を適用したものである。
図示するように被駆動軸としてのカムシャフト１には、
キー２により回転が規制されたメインギヤ３が、スナッ
プリング４により軸方向の移動が規制されて取り付けら
れている。

【００１２】メインギヤ３は、内周円筒部３ａと中間リ
ング板部３ｂと外周円筒部３ｃとからなっている。内周
円筒部３ａの内周面には、キー２に係合するキー溝５が
形成されている。中間リング板部３ｂは、内周円筒部３
ａの外周面と外周円筒部３ｃの内周面とにより、後述す
るサブギヤ７の一部を収容する収容スペース８を形成す
る。外周円筒部３ｃの外周面には、相手ギヤ９と噛合す
る歯３ｄが設けられている。相手ギヤ９は、クランクシ
ャフトに取り付けられたクランクギヤの回転力が図示し
ないギヤトレーンを介して伝達され、軸１０と一体に回
転するようになっている。

【００１３】上記サブギヤ７は、軸方向の寸法を短縮す
べく上記収容スペース８に入るように断面クランク状に
屈曲成形されたリング状の円板からなり、その内径部７
ａが上記メインギヤ３の内周円筒部３ａの外周面３ｅに
所定の嵌合隙間Ｘ（後に詳述する）を隔てて回転自在に
嵌合されている。サブギヤ７は、スナップリング１１で
保持された皿バネ１２によって、所定の力でメインギヤ
３に押し付けられている。すなわち、皿バネ１２は、サ
ブギヤ７の内周側を軸方向に押圧することにより、サブ
ギヤ７の外周側７ｂをメインギヤ３の外周円筒部３ｃの
側面３ｆに押し付け、押付手段を構成する。サブギヤ７
の歯７ｄの数はメインギヤ３の歯３ｄの数と同数となっ
ている。

【００１４】メインおよびサブギヤ３，７と相手ギヤ９
との噛合部を図２(a) に示す。図示するように、サブギ
ヤ７の歯７ｄはメインギヤ３の歯３ｄより厚く成形され
ており、サブギヤ歯７ｄと相手ギヤ歯９ｄとのバックラ
ッシュＹが、メインギヤ歯３ｄと相手ギヤ歯９ｄとのバ
ックラッシュＺよりも小さく設定されている。具体的に
は、バックラッシュＹは10μ程度、バックラッシュＺは
40〜 100μ程度となっている。ここで、上記サブギヤ７
の内径面７ａとメインギヤ内周円筒部３ａの外周面３ｅ
との嵌合隙間Ｘは、サブギヤ歯７ｄと相手ギヤ歯９ｄと
のバックラッシュＹ( 10μ) 程度よりも大きく設定され
ている。

【００１５】本実施形態の作用について述べる。

【００１６】カムシャフト１は、吸排気バルブを開閉す
る度に周期的に被駆動トルクが変動する。被駆動トルク
が正の場合の噛合状況を図２(a) に示し、被駆動トルク
が負の場合の噛合状況を図２(b) に示す。

【００１７】被駆動トルクが正のとき、即ちカムシャフ
ト１のカム山がバルブスプリングに抗して吸排気バルブ
を開くとき、図２(a) に示すようにカムシャフト１に取
り付けられたメインギヤ３およびサブギヤ７が、矢印１
３で示す方向に回転する相手ギヤ９に対して、破線矢印
１４で示すように相手ギヤ９の歯９ｄに押し付けられ
る。

【００１８】被駆動トルクが正から負に切り替わると
き、即ちカムシャフト１がバルブスプリングの戻り力に
よって順方向に回転させられるときには、メインギヤ３
が相手ギヤ９の回転速度を追い越し、バックラッシュ
Ｙ，Ｚを無くす方向（破線矢印１５の方向）に回転す
る。このメインギヤ３は、皿バネ１２によってサブギヤ
７と間接的に一体化されているため、サブギヤ７も瞬間
的にはそのバックラッシュＹを無くす方向（破線矢印１
５の方向）に回転移動し、サブギヤ７のみが相手ギヤ９
の歯９ｄに衝突する。

【００１９】何故なら、メインギヤ３のバックラッシュ
Ｚがサブギヤ７のバックラッシュＹよりも大きく設定さ
れ、且つ、皿バネ１２によるサブギヤ７のメインギヤ３
への押付力が、図２(b) に示すようにサブギヤ７の歯７
ｄが相手ギヤ９の歯９ｄに衝突したときにメインギヤ３
がサブギヤ７の側面を滑って相手ギヤ９の歯９ｄに衝突
しない程度に強く設定されているからである。これによ
り、先に衝突したサブギヤ７の歯７ｄが突っ換え棒とし
て機能し、メインギヤ３の歯３ｄが相手ギヤ９の歯９ｄ
に衝突しなくなる。

【００２０】よって、カムシャフト１にトルク変動があ
っても、メインギヤ３が相手ギヤ９の歯９ｄに衝突する
ことはなく、メインギヤ３による歯打音は生じない。ま
た、サブギヤ７が相手ギヤ９の歯９ｄに衝突した際に生
じる騒音は、サブギヤ７のバックラッシュＹが小さく且
つ歯幅も狭いため、それ程大きな衝突エネルギではな
く、大騒音とはならない。よって、全体として低騒音と
なる。

【００２１】ところで、上記サブギヤ７は、そのバック
ラッシュＹが小さいため、例えば歯型誤差や熱膨張によ
る歯の変形等が生じてバックラッシュＹが零となって、
相手ギヤ９と噛合せずに回転しなくなることも考えられ
る。しかし、本実施形態では、サブギヤ７の内径部７ａ
とメインギヤ内周円筒部３ａの外周面３ｅとの嵌合隙間
Ｘがサブギヤ７と相手ギヤ９とのバックラッシュＹより
も大きく設定されているため、仮にバックラッシュＹが
零となっても、サブギヤ７が相手ギヤ９の歯９ｄによっ
て押されて上記嵌合隙間Ｘの範囲で逃げるため、サブギ
ヤ７が回転不能となることはない。すなわち、サブギヤ
７は、上記嵌合隙間Ｘの範囲で回転中心位置をずらしな
がら回転し続けるのである。

【００２２】図３は、サブギヤ７の歯７ｄと相手ギヤ９
の歯９ｄとのバックラッシュＹを零としたものである。
図３(a) はカムシャフト１の被駆動トルクが正の場合、
図３(b) はカムシャフト１の被駆動トルクが負の場合を
示す。このように、サブギヤ７と相手ギヤ９とのバック
ラッシュＹを零とすれば、被駆動トルクが負となった場
合、前述のようにメインギヤ３が相手ギヤ９に衝突しな
いことに加え、サブギヤ７も相手ギヤ９に衝突すること
がなく、さらに低騒音となる。但し、バックラッシュＹ
が零であるため上記嵌合隙間Ｘを広めに設定し、サブギ
ヤ７の逃げる範囲を広くしておく必要がある。

【００２３】また、上記サブギヤ７の歯数をメインギヤ
３の歯数より少なくとも１歯以上多く形成し、サブギヤ
７をメインギヤ３よりも遅らせて回転させ、そのサブギ
ヤ７を皿バネ１２によってメインギヤ３に押し付けてメ
インギヤ３を相手ギヤ９の歯９ｄに積極的に押し付ける
ようにしてもよい。このようにギヤ歯数を異ならせた場
合と同数とした場合の利害得失を図４〜図６を用いて説
明する。なお、これらの場合であっても、メインおよび
サブギヤ３，７のバックラッシュＹ，Ｚは、図２または
図３の関係になっている。

【００２４】図４は、メインギヤ３とサブギヤ７とで歯
数を異ならせた場合のトルクの関係を示す。被駆動トル
クが正の状態は、吸排気バルブを開くときにカムシャフ
ト１の回転に抵抗が加わるときに生じ、被駆動トルクが
負の状態は、吸排気バルブが閉じるときにバルブスプリ
ングによってカムシャフト１が順方向に回転させられて
生じる。

【００２５】図４中、破線２０は、サブギヤ７によるメ
インギヤ３の相手ギヤ９への押付トルクを示す。サブギ
ヤ７は、歯数がメインギヤ３より多いためメインギヤ３
より遅く回転し、メインギヤ３を相手ギヤ９へ押し付け
る押付トルクを発生させる。これは、トルク零の横軸２
１が破線２０の位置に下がったと考えることもできる。

【００２６】図４において、カムシャフト１の負のトル
クがサブギヤ７の押付トルクを越えた区間Ａにおいて
は、メインギヤ３は相手ギヤ９から離れようとするが、
皿バネ１２によるサブギヤ７とのフリクションにより、
相手ギヤ９から離れない方向の荷重を受ける。

【００２７】図５は、メインギヤ３とサブギヤ７とで歯
数が等しい場合を示す。この場合、押付力は零であるた
め、図５中、区間Ｂにおいてはメインギヤ３は相手ギヤ
９から離れようとするが、皿バネ１２によるサブギヤ７
とのフリクションにより、相手ギヤ９から離れない方向
の荷重を受ける。

【００２８】図４および図５の要部拡大図を図６に示
す。図６中、ａ点、ｂ点のトルクの傾き（すなわちトル
クの変化率）を見ると、ΔＴａ＜ΔＴｂとなっている。
ΔＴｂがΔＴａより高いので、図５の同歯数のものは図
４の異歯数のものより、より衝撃的に反回転方向（被駆
動トルク負の方向）の荷重が加わることになる。よっ
て、メインギヤ３をサブギヤ７に対して滑らさずに保持
するためには、図５の同歯数の皿バネ１２のセット荷重
を図４の異歯数の皿バネ１２のセット荷重よりも大きく
設定する必要がある。

【００２９】逆にいえば、皿バネ１２のセット荷重が同
じであれば、異歯数の方が同歯数よりもメインギヤ３が
動きにくい（メインギヤ３がサブギヤ７に対して滑りに
くいということ）といえる。さらにいえば、メインギヤ
３がサブギヤ７に対して滑り出すエンジン回転速度（す
なわち歯打音が生じるエンジン回転速度）が異歯数の方
が同歯数より高いといえる。

【００３０】以上まとめると、異歯数の方が同歯数のも
のより、機能を失う（メインギヤ３が相手ギヤ９から離
れる）エンジン回転速度が高いという点で有利であり、
フリクションロスが大きいという点で不利である。

【００３１】なお、これまで被駆動軸１にメインギヤ３
とサブギヤ７を取り付けた例を説明してきたが、逆に駆
動軸１０にメインギヤ３とサブギヤ７を取り付けてもよ
い。この場合、メインギヤ３とサブギヤ７とは同歯数で
もよく、サブギヤ７の歯数をメインギヤ３より１歯数以
上少なくしてもよい。

【００３２】サブギヤ７の歯数をメインギヤ３より少く
すれば、これに噛合する相手ギヤが遅く回転させられ、
メインギヤ３に押し付けられることになる。また、これ
まではスパーギヤについて適用したものを説明してきた
が、ヘリカルギヤにも同様に適用でき、さらに傘歯車や
円錐歯車にも適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るギヤ構
造によれば、軸にトルク変動があっても歯打音を防止で
きるので、低騒音化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すギヤ構造の側断面図
である。

【図２】図１の II-II線断面図である。

【図３】別の実施形態を示す図である。

【図４】メインギヤとサブギヤとが異歯数の場合のトル
クの関係を示す図である。

【図５】メインギヤとサブギヤとが同歯数の場合のトル
クの関係を示す図である。

【図６】図４および図５の要部拡大図である。

【図７】従来例のギヤ構造を示す側断面図である。

【図８】図７の VIII-VIII線断面図である。

【符号の説明】

１軸としてのカムシャフト３メインギヤ７サブギヤ９相手ギヤ１２押付手段としての皿バネＸサブギヤの嵌合隙間Ｙサブギヤと相手ギヤとのバックラッシュＺメインギヤと相手ギヤとのバックラッシュ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸に固定されたメインギヤと、該メイン
ギヤに隣接させて上記軸に対して回転自在に嵌合された
サブギヤと、該サブギヤを上記メインギヤの側面に所定
の力で押し付ける押付手段とを有し、上記メインギヤお
よびサブギヤを相手ギヤに噛合させたギヤ構造におい
て、上記サブギヤと相手ギヤとのバックラッシュを、メ
インギヤと相手ギヤとのバックラッシュよりも小さく設
定し、上記サブギヤの軸に対する嵌合隙間を、サブギヤ
と相手ギヤとのバックラッシュよりも大きく設定したこ
とを特徴とするギヤ構造。
【請求項２】上記サブギヤと相手ギヤとのバックラッ
シュが、略零である請求項１記載のギヤ構造。
【請求項３】上記メインギヤが被駆動ギヤであり、上
記サブギヤの歯数がメインギヤの歯数よりも多く形成さ
れた請求項１乃至２記載のギヤ構造。
【請求項４】上記メインギヤが駆動ギヤであり、上記
サブギヤの歯数がメインギヤの歯数よりも少なく形成さ
れた請求項１乃至２記載のギヤ構造。