JPH1130311A - 歯車組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にディーゼル機関では歯車列のバックラッ
シュに基づく騒音がおおきく、これを減少せしめること
が特に重要である。そこで、バックラッシュ防止歯車組
立体が特に要望されている。 【解決手段】 機関のタイミングを与える歯車列を有す
る機関装置が開示される。歯車列のバックラッシュと騒
音とを最小にする技術が示される。また、歯車列のバッ
クラッシュを最小にするバックラッシュ防止歯車組立体
も示されている。一つの開示された歯車組立体は少なく
とも２つの歯車を含み、一方の歯車の歯の円周方向厚さ
は他方の歯車の歯の円周方向厚さより小となされる。別
の歯車組立体として少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１００
ｆｔ−ｌｂｓ）の偏倚トルクを有する歯車組立体も開示
される。バックラッシュ防止歯車組立体に担持されて取
付けのため該組立体の歯をほぼ整合させる装置も開示さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は歯車に関し、詳細には非
限定的に歯車列のバックラッシュの減少に関する。

【０００２】

【従来の技術】１つの歯車の歯が別の歯車の間隙部に噛
み合うとき、間隙部は代表的には歯を収容するに必要な
空間より大きい空間を有する。この過剰な空間はある場
合にはラッシュ、またはバックラッシュと名付けられ
る。バックラッシュ多くの要素によって変化し、これは
多くの歯車製造過程に代表的な歯車軸受の半径方向遊
隙、歯車軸の偏心度、歯車の中心間の間隙の不正確性お
よび歯車間の変動を含む多くの要素によって変化する。

【０００３】バックラッシュに関連する余分な間隙は、
通常歯車の歯に過大な衝撃荷重を生ずる。この荷重は過
大な騒音を発生し、又はその他の歯車列の問題を発生せ
しめる。例えば、バックラッシュは歯車の摩耗を促進さ
せる。バックラッシュを減少せしめることは内燃機関の
場合に特に重要であり、特にディーゼル機関の歯車列に
おいて重要である。米国特許第５４５０１１２号明細
書、同第４９２０８２８号明細書、同第４７７０５８２
号明細書、同第３５２３００３号明細書は各種の機関に
対する歯車列の適用に関する背景情報を示している。

【０００４】バックラッシュを減少せしめる１つの方法
は、歯車の精密な加工と取付けにある。しかし、この方
法は通常は費用がかかり、摩耗によって時間と共に変化
するバックラッシュを適切に処理できない。バックラッ
シュを減少せしめる別の方法として歯車列の間に１つ以
上のシザー（ｓｃｉｓｓｏｒ）歯車を挿入する方法があ
る。通常、シザー歯車の歯は噛み合う歯車の歯間の空間
を占めるように調節可能となされている。米国特許第４
７４７３２１号明細書、同第４７３９６７０号明細書、
同第３３６５９７３号明細書、同第２６０７２３８号明
細書は各種形式のシザー歯車の例を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】シザー歯車によるバッ
クラッシュ制御は、シザー歯車が異なる量のバックラッ
シュを有する２つ以上の歯車と噛み合う場合には制限さ
れる。代表的には、シザー歯車の有効な歯の寸法は最小
のバックラッシュを有する歯車によって決定されるが、
これは他方の噛み合う歯車が大きいバックラッシュを有
する場合に通常不適当である。この問題の解決策の１つ
はバックラッシュの差が最小となるように噛み合う歯車
を選択することであるが、このバックラッシュ適合方法
は通常、時間がかかり、費用が高い。従って、歯車列の
場合、シザー歯車と噛み合う多数の歯車におけるバック
ラッシュの差を処理する必要性がある。

【０００６】シザー歯車の一つの形態として、共通中心
の回りに回転可能な２つの歯車が互いにばね偏倚されて
いるものがある。この形態において対をなすそれぞれの
歯車の歯車歯は拡がって噛み合う歯車の歯間の隙間を充
填する。ある歯車列においては噛み合う歯車によって歯
の対に与えられる荷重が、ばねの偏倚力に抗してそれぞ
れの歯車対を整合せしめるに充分に大となる。代表的に
は整合する歯車対の各歯車は同一の公称厚さを持って高
い荷重を比例的に分担する形状を有する。しかし公称値
からの無作為の偏向は、通常は各対の一方または他方の
歯が異常に高い負荷を受けて変形して他方の歯車に適合
するようになる。この変形工程で歯車歯はしばしば逆方
向負荷を受け、一方向の曲げ負荷を受ける場合に対比し
て急速に摩耗する。また、このような変形は歯相互間の
大きい変化を生じて性能を低下せしめ歯車列の騒音を高
くする。従って、これらの欠点がなく高い負荷を可能と
するバックラッシュのない歯車組立体について要望があ
る。

【０００７】重負荷のディーゼル機関の場合にノッキン
グが燃焼行程において発生するが、高い衝撃による歯車
歯の騒音によることがある。代表的にはこの騒音は通常
のシザー歯車によっては充分に除去することができな
い。従って、この形式の騒音についても歯車列の改良が
要望される。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、１つ以上のバ
ックラッシュのない歯車組立体を使用するバックラッシ
ュのない歯車組立体および歯車列に関する。本発明の各
種態様は新規であり、自明でなく、各種の利点を有す
る。本発明の本質は添付の請求の範囲によってのみ決定
されるものであるが、望ましい実施例の特性をなすいく
つかの性質を以下に略述する。

【０００９】本発明の１つの形態において、第１の歯車
を定め、第１の歯車と第２の歯車との間に第１の噛み合
いを確立することによって、歯車列が組立られる。第２
の歯車はシザー歯車形式であって、歯の大きさの有効値
は第１の噛合いによって決定される。第３の歯車の取付
け位置は第２の歯車と第２の噛合いを形成するように選
択される。この取付け位置は有効な歯寸法の関数として
決定され、第２の噛合いのバックラッシュを制御する。

【００１０】別の形態において、歯車列を含む機関装置
が提供される。装置は内燃機関を含み、これに第１、第
２および第３の歯車がピボット的に連結される。第２の
歯車は第１の噛み合いによって第１の歯車と係合し、第
３の歯車は第２の噛み合いによって第２の歯車と係合す
る。第２の歯車はシザー歯車形式である。この装置は調
節可能な位置決め機構を含み、第２の歯車の回転軸線に
相対的な第３の歯車の回転軸線の位置の範囲を与えて第
２の噛み合いのバックラッシュを制御するに適した調節
可能な位置決め機構を含む。本発明のこの形式の１つの
利点はシザー歯車と噛み合う２つの歯車間のバックラッ
シュの差が示される点にある。

【００１１】本発明の別の態様において、バックラッシ
ュ防止歯車組立体が与えられ、第１の数の円周方向に配
置された歯を有する第１の歯車と、ばね偏倚力を受けて
第１の歯車と係合する第２の歯車とを含み、ばね偏倚力
は第１の歯車と第２の歯車とを互いに相対的にほぼ共通
の回転中心の回りに回転せしめる。第２の歯車は多数の
円周方向に配置された歯を含み、それぞれ第１の歯車の
対応する歯と対をなしている。それぞれの歯の対は偏倚
力に抗して作用する力によって決定される複合厚さを有
している。第１の歯はそれぞれ第１の円周方向厚さを有
し、第２の歯はそれぞれ第２の円周方向厚さを有し、こ
れは公称的には第１の厚さより小となされる。一般的に
は、この厚さの差は第１の歯車に対する偏倚力を越える
負荷を利用して逆方向の曲げ負荷を減少せしめる。

【００１２】本発明のさらに別の態様において、例えば
シザー歯車などのバックラッシュ防止歯車組立体が高い
最大偏倚トルクを有して与えられ、ディーゼル機関のノ
ッキング音を減少せしめる。通常、これらの音を減少さ
せるに必要な最大偏倚トルクは特定の機関設計および予
期される負荷の関数として選択される。望ましい実施例
において、最大偏倚トルクは少なくとも約１３５Ｎ−ｍ
（約１００ｆｔ−ｌｂｓ）とする。さらに望ましい実施
例においては、最大偏倚トルクは少なくとも約２７０Ｎ
−ｍ（約２００ｆｔ−ｌｂｓ）とする。さらに望ましい
実施例においては最大偏倚トルクは少なくとも約６７５
Ｎ−ｍ（約５００ｆｔ−ｌｂｓ）となされる。従来の常
識に反して、この比較的に高い偏倚トルクがディーゼル
機関にしばしば見られる不愉快なハンマー音やノッキン
グ音を減少せしめるに有効であることが判った。

【００１３】さらに別の形態において、バックラッシュ
防止歯車組立体は、第１の数の円周方法に配置された歯
と第１の数のスプラインとを有する第１の歯車を含む。
この組立体はさらに第２の数の円周方法に配置された歯
と第２の数のスプラインとを有する第２の歯車を含む。
第１および第２のスプラインは、ほぼ共通の回転軸線の
回りに互いに係合し、この軸線に対して傾斜して、第１
および第２の歯車を相対的に回転せしめる。第１および
第２の歯は対をなして第１および第２の歯車の相対的な
回転に伴って寸法を変化せしめる。

【００１４】本発明の別の形態において、バックラッシ
ュ防止歯車組立体は、第１の数の円周方法に配置された
歯を有する第１の歯車と、ばね偏倚力を受けて第１の歯
車と係合する第２の歯車とを含み、第１および第２の歯
車は共通回転軸線の回りに相対的に回転する。第２の歯
車は第２の数の歯を含み、それぞれの歯は第１の歯車の
対応する歯と対をなして、多数の可変厚さの複合歯を形
成してバックラッシュを減少させる。第１の歯車に担持
されたねじ付きステムと頭部とを有する整合装置が設け
られる。頭部は第１の歯車に選択的に位置決めされて、
第２の歯車に調節可能な支持関係を与えて、第１および
第２の歯の整合を対応的に変化せしめる偏倚力に対抗す
る。望ましくは頭部は、第１および第２の歯をほぼ整合
せしめる１つの位置を有して、当該組立体を歯車列に取
付けることを容易とする。

【００１５】本発明の別の形態において、バックラッシ
ュ防止歯車組立体を歯車列内に組み込み、内燃機関と共
に使用する。

【００１６】

【作用】本発明によれば、シザー歯車を有する歯車列組
立体のバックラッシュが、別の噛み合いによって決定さ
れる有効歯寸法を有するシザー歯車と噛み合う組合わせ
歯車を配置することによって減少せしめられる。

【００１７】本発明によれば機関の歯車列の発する騒音
が減少する。

【００１８】本発明によれば歯車列の騒音の発生が減少
せしめられたバックラッシュ防止歯車組立体が得られ
る。

【００１９】本発明によれば比較的に高い偏倚トルクを
作用せしめることによって、騒音の発生が減少せしめら
れたバックラッシュ防止歯車組立体が得られる。

【００２０】本発明によればシザー歯車組立体の複数の
歯車間の負荷分割を制御することが可能となる。

【００２１】さらに本発明によれば、取付け容易で信頼
性の高いバックラッシュ防止歯車組立体が得られる

【００２２】本発明の上述以外の目的、特徴、効果、お
よび態様は図面を参照する以下の説明によって明らかと
なされる。

【００２３】

【実施例】本発明の理解を容易とするため添付図面に実
施例を示し、これを説明するため特殊の用語を使用す
る。しかし、これらは本発明を限定するものではない。
すなわち、本発明の範囲を限定しない。説明した装置の
変形、改変および以下に説明する本発明の原理の応用で
あって当業者の容易に行い得るものは本発明の範囲内に
ある。

【００２４】図１は本発明による内燃機関装置２０を示
す。装置２０は破線で示すクランク軸２４を有する機関
ブロック２２を含む。さらに、装置２０は機関ブロック
２２に連結されたヘッド組立体３０を含む。ヘッド組立
体３０は破線で示す燃料噴射カム軸３２と破線で示す弁
カム軸３４とを含む。一つの実施例において、ブロック
２２とヘッド組立体３０は大能力直列６シリンダディー
ゼル機関である。本発明は当業者に公知の他の形式の機
関にも適用可能である。

【００２５】装置２０はタイミング歯車列４０を含む。
歯車列４０はクランク軸２４に連結された駆動歯車４２
を含む。クランク軸２４と駆動歯車４２とは十字線で示
す回転中心４４を有している。図面において回転中心は
回転軸線が図面に垂直でないとき鎖線または破線として
示し、図面に垂直なとき十字線で示す。歯車４２は機関
装置２０の作動時に中心４４の回りにクランク軸２４と
共に回転して、歯車列４０の残りの歯車を駆動する。

【００２６】歯車４２は歯４６を有し、これが下方のバ
ックラッシュ防止アイドル歯車５０と噛み合う。歯車５
０は回転中心５４を有する軸５３の回りに回転する。軸
５３はファスナ５５によってブロック２２に取付けられ
る。軸受５６が軸５３と歯車５０のバックラッシュ防止
歯車組立体５８との間の回転支持を与える。

【００２７】図２ないし図５は歯車５０のバックラッシ
ュ防止歯車組立体５８の構造と作動とに関する付加的な
詳細を示す。図２において、歯車組立体５８に組込む以
前の歯車６０の詳細が示される。歯車６０はハブ６３を
含む。ウエブ６４が円周方向に間隔をおかれた７つの開
口６５を限定する。さらに、各開口６５についてウエブ
６４は一端にフィンガ部つき縁部６５ａを、他端に対抗
する縁部６５ｂを有する。開口６５、縁部６５ａ、６５
ｂは中心５４の回りの仮想円の円周に沿ってほぼ均等に
間隔をおかれている。歯車６０は多数の円周方向に間隔
をおかれた歯車歯６６をリム６７に限定されて有する。
リム６７はウエブ６４によってハブ６３に連結される。
歯車歯６６の隣接する各部材はギャップ６８によって互
いにほぼ均等な間隔を有している。歯６６およびギャッ
プ６８は図面の明確化のため、いくつかの数のみに符号
が付してある。歯車歯６６の各部材は互いに寸法、形状
がほぼ同一である。同様にギャップ６８も互いに寸法、
形状がほぼ同一である。

【００２８】図３を参照すると、バックラッシュ防止歯
車組立体５８の歯車７０が示されている。歯車７０はハ
ブ７３を含み、ハブ７３は軸受５６を介して軸５３と回
転支持関係にある（図１参照）。歯車６０のハブ６３は
ハブ７３と係合している。ハブ６３とハブ７３との間の
干渉は歯車６０、７０の相対的な回転を可能とする。歯
車７０はウエブ７４を含む。タブ７４ａがウエブ７４か
ら図３の紙面に対してほぼ垂直方向に突出し、一方側が
リム７７に連結されて対応する凹所７５を限定する。少
なくとも１つのタブ７４ａは貫通するねじ付き孔７９を
限定する。ねじ付き孔７９は図３の紙面にほぼ平行な長
手方向軸線を有している。ウエブ７４はそれぞれ凹所７
５のそれぞれに対応する重量軽減孔７５ａを限定する。
凹所７５とタブ７４ａとは中心５４の回りの仮想円の円
周にそってほぼ均等に間隔をおかれている。

【００２９】歯車７０はリム７７によって限定される多
数の歯車歯７６を含む。リム７７はウエブ７４によって
ハブ７３に一体的に取付けられる。歯車歯７６の隣接す
る部材は互いにほぼ均等な間隙７８をもって間隔をおか
れる。歯７６および間隙７８は数個のみを示す。歯車歯
７６はそれぞれ互いに寸法、形状がほぼ同等である。同
様に、間隙７８もほぼ同一形状、寸法である。望ましく
は歯車７０の歯７６の数は歯車６０の歯６６の数と同一
とする。

【００３０】図４は歯車列４０に取付ける以前に通常見
られる非整合状態のバックラッシュ防止歯車組立体５８
を示す。歯車６０、７０は互いに緩く係合し、歯車６０
の各開口６５は歯車７０の対応する凹所７５とほぼ重な
って複数のポケット８０を限定する。それぞれ一端８２
と他端８４とを有する多数のコイルばね８１が設けられ
る。各ばね８１は対応するポケット８０にそれぞれ位置
決めされ、端部８２は対応するタブ７４ａと係合し、端
部８４は対応する縁部６５ａと整合する。しかし、端部
８４は縁部６５ａと係合しなくともよい。

【００３１】組立体５８はさらに、ねじ付きのステム９
２と対抗する頭部９４とを有する調節ボルト９０を含
む。ステム９２は図４の孔７９に充分にねじこまれるよ
うにねじ切りされ、頭部９４は対応するタブ７４ａに接
触する。通常、歯６６、７６は非整合位置にあり、歯６
６は歯７６間に限定される間隙７８と重なり、歯７６は
歯６６間に限定される間隙６８と重なっている。歯車７
０のハブ７３は歯車６０のハブ６３と回転支持関係を形
成し、歯車６０、７０は相対的に回転可能となされる。
頭部９４には歯車６０が歯車７０に対して反時計方向に
回転するとき歯車６０の隣接する縁部６５ｂを支持する
形状の接触表面９５が限定されている。歯車６０が歯車
７０に対して時計方向に回転するとき、ばね端部８４が
対応する縁部６５ａと係合するようになる。望ましくは
各縁部６５ａは各ばね８１のコイル内に嵌合する寸法の
フィンガを限定し、歯車６０との適切な整合を容易とす
る。充分な力で時計方向に回転させると図５に示すよう
に、ばね８１は対応する縁部６５ａとタブ７４ａとの間
で圧縮される。

【００３２】図５は歯車６０、７０の整合位置を示し、
歯車列４０に取付けるに適した状態を示す。整合状態で
歯７６、６６は図５に示すように互いに重なり合ってい
る。ばね８１は縁部６５ａとタブ７４ａとの間で高圧縮
状態であり、対応する高いばね力を生じている。調節組
立体５８は図４の形態から図５の形態にボルト９０を緩
めることによって変化し、頭部９４はステムの軸線Ｓに
沿って孔７９から離れる。この緩め運動が継続すると、
表面９５は隣接する縁部６５ｂに支持され、ばね８１は
隣接して整合するタブ７４ａと縁部６５ａとの間で圧縮
される。

【００３３】ボルト９０を緩めると関連するタブ７４ａ
と縁部６５ｂとが離れて歯車６０、７０を互いに相対的
に回転せしめ、歯６６、７６を相対的に運動せしめる。
歯車６６の歯は図４の偏倚力を受けない位置から図５の
高い偏倚力を受ける位置までの間にいくつかの歯７６を
通過する。

【００３４】図５は歯車６０の歯６６の面６６ａを示し
ている。歯車７０の歯７６は同様に面７６ａを有してお
り、いくつかを図示する。代表的な面６６ａの幅をＷ６
０として示す。同様に幅Ｗ７０は代表的な面７６ａの幅
を示す。望ましくは幅Ｗ６０は幅Ｗ７０より小とする。
さらに望ましくは幅Ｗ７０は幅Ｗ６０より少なくとも約
５０％大とする。さらに望ましくは幅Ｗ７０は少なくと
も幅Ｗ６０の約２倍とする。

【００３５】特に図４、図５を参照すると、バックラッ
シュ防止歯車組立体５８は歯車７０を準備し、ばね８１
の１つを孔７９に整合せしめることによって構成され
る。ボルト９０が孔７９内にねじこまれ、頭９４を関連
するタブ７４ａに接触させる。残りのばね８１が歯車７
０の凹所７５に配置される。歯車６０が歯車７０上に配
置され仮想円８６（図４に破線で示す）に沿ってほぼ均
等に間隔をおかれた対応するポケット８０を限定する。
縁部６５ａが対応するばね８１の端部８４と整合する。

【００３６】軸５３上に組立体５８を取付けるに先立っ
て、歯６６、７６を整合させることが望ましい。この整
合を与えるためにボルト９０を孔７９から部分的に緩め
て、頭９４が歯車６０の隣接する縁部６５ｂと接触し
て、対応的にばね８１を圧縮する。これに応答して歯６
６、７６は互いに通過して運動する。ボルト９０を緩め
ることによってこの運動は継続して、図５に示す整合位
置にほぼ到達する。この結果、図５に示すように歯車６
０は軸線Ｓに沿って距離Ｄだけ歯車７０から分離する。
図４の非整合位置でも図５の整合位置でも、ボルト９０
のステム９２は部分的に孔７９内にねじこまれているこ
とに注意する。別の実施例において、１つ又はすべての
タブ７４ａが孔７９をボルト９０に整合せしめる。同様
に、多数の孔７９を有する場合には多数のボルト９０を
使用してもよい。

【００３７】図５の形態において歯６６、７６が整合し
たならば、組立体５８を軸受５６を介して軸５３に取付
ける。取付けが完了すると、整合した歯６６、７６は駆
動歯車４２の歯４６と噛合い４８を形成する。しかし噛
合い４８は、歯６６、７６がボルト９０の延長部によっ
て強制的に整合せしめられている場合、相当量のバック
ラッシュを有する。この歯車５０のバックラッシュをな
くすために、歯車６０および歯車７０が圧縮されたばね
８１による偏倚力を受けて相対的に回転可能となされ
る。組立体５８の取付け後にボルト９０を孔７９内にね
じこんで駆動歯車４２との噛合い４８を形成することの
より、回転可能となされる。この結果ばねの偏倚力によ
り歯６６、７６は互いに偏倚して噛合い４８を形成する
隣接する歯４６間の全空間を占める。特に注意すること
は噛合い４８は歯６６、７６が図４に示す無負荷位置に
戻ることを許容しない。

【００３８】最初に整合した歯６６、７６の各対は全体
として可変の有効寸法、すなわち厚さを有する複合歯と
して作用し、この「厚さ」は組合わされる歯４６間の寸
法によって変化する。「厚さ」を変化させると噛合い４
８のバックラッシュは複合歯によって減少し、または実
質的にゼロとなる。組立体５８を完成させるため、ボル
ト９０を締付けて頭９４が関連するタブ７４ａに接触す
るようにする。ボルト９０は望ましくは調節工程時に歯
車７０に担持され、組立体５８は歯車５０の部分として
利用される。

【００３９】望ましくは歯車６０、７０はディーゼル機
関のタイミング歯車列として長期間使用するに適した金
属材料から機械加工される。ボルト９０とばね８１とは
同様にディーゼル機関用として長期間使用するに適した
材料からつくることが望ましい。しかし、当業者に公知
の別の材料を使用してもよい。

【００４０】歯車５０は図１においてアイドル歯車とし
て示されるが、駆動歯車、被駆動歯車その他、当業者に
公知の別の配置としてもよい。すべての場合、歯車５０
は新規の形式のシザー歯車である。

【００４１】図１を参照すると、歯車５０は歯車列４０
内においてアイドル歯車１００と噛合い９６を形成す
る。アイドル歯車１００は回転中心１０４の回りに回転
して、間隙１０８によって間隔をおかれた円周方向歯１
０６を限定し歯車５０と噛合い９６を形成する。

【００４２】図６を付加的に参照するとアイドル歯車１
００の詳細が示される。アイドル歯車１００はウエブ１
１４に一体的に連結されて歯１０６を限定するリム１０
７を含む。ウエブ１１４には重量軽減孔１１６がある。
ウエブ１１４はハブ１１８に一体的に連結され、ハブ１
１８は図６の断面図に示すように中心１０４に対応する
回転軸線に沿う厚さがリム１０７よりいくらか少ない。
円筒形ブッシュ１１９が軸１０３とハブ１１８との間の
回転軸受面を提供する。軸１０３はアイドル歯車１００
をブロック２２に取付ける４つの通路１０５を限定す
る。

【００４３】アイドル歯車１００の取付けは調節可能の
位置決め機構１２０によって行う。機構１２０は取付け
板１３０を含み、板１３０はアイドル歯車１００の軸１
０３とブロック２２との間に位置する。注意すべきこと
は、板１３０はアイドル歯車１００のハブ１１８との間
に間隙があって、アイドル歯車１００が軸１０３の回り
に自由に回転することである。

【００４４】アイドル歯車１００と取付け板１３０とは
ブロック２２と保持板１４０との間に位置している。保
持板１４０には取付け孔１４５が軸１０３の取付け孔１
０５と板１３０の取付け孔１３５とブロック２２のねじ
孔２５とほぼ整合して設けられている。注意すること
は、孔１０５は歯車１００の回転軸線に直角な軸線に関
して取付け孔１３５、取付け孔１４５およびねじ孔２５
より大きい寸法を有している。アイドル歯車１００は板
１３０と板１４０との間に、孔１４５、孔１０５および
孔１３５を貫通してキャップねじファスナ１５０の端部
のねじ付きステム１５２を孔２５にねじこむことによっ
て固定される。ファスナ１５０はそれぞれねじ付きステ
ム１５２に対抗する頭部１５４を有する。ステム１５２
が充分に孔２５にねじこまれたとき、頭部１５４は保持
板１４０に接触して保持板１４０を軸１５３に把持し、
軸１５３を板１３０に把持する。

【００４５】作動時に機構１２０はアイドル歯車１００
を望ましくは図１の平面に平行で図６の平面に直角な平
面区域に配置する。この区域において歯車１００は図１
の矢印Ｘ、Ｙに示す２方向の自由度を有する。

【００４６】アイドル歯車１００を取付けるために、取
付け板１３０が図示しないファスナを使用して通常の方
法でブロック２２に最初に固着され、通路１３５が孔２
５に整合せしめられる。板１３０がブロック２２に固着
されるとアイドル歯車１００は板１３０上に位置決めさ
れ、通路１０５と通路１３５とは重なる。次に、保持板
１４０が軸１０３上に配置され、孔１４５は対応する通
路１０５、１３５および孔２５と重なる。ファスナ１５
０が、それぞれ整合する孔１４５、通路１０５および通
路１３５を通過して対応する孔２５内に緩くねじ込まれ
る。望ましくはファスナ１５０は最初に孔２５内に、板
１４０に接触してアイドル歯車１００を所定位置に従動
的に保持するに充分な量だけねじこまれる。この形態に
おいて、アイドル歯車１００の矢印Ｘ、Ｙで示す平面区
域に相対的な位置は通路１０５内におけるファスナ１５
０の遊隙によって許容される範囲内に選択される。Ｘー
Ｙ位置が選択されると、ファスナ１５０は締付けられて
アイドル歯車１００と機構１２０とは固着される。

【００４７】アイドル歯車１００の歯１０６はバックラ
ッシュ防止歯車２００との間に噛合い１９６を形成す
る。歯車２００はシリンダヘッド組立体３０の燃料噴射
カム軸３２に取付けられ、回転中心２０４の回りに回転
する。歯車２００は望ましくは歯車５０と同様に参照数
字２６６で示す複合歯車歯の対を有する。さらに、歯車
２００のばね２８１は歯車５０のばね８１と同様な形状
を有しているが、その数は少ない（３個が図示され
る）。同様に、取付け調節ボルト２９０が示される。こ
の調節ボルトは歯車５０のボルト９０と同様な取付け機
能を有する。歯車５０と歯車２００の一方または双方に
ベレビレ座金を使用してコイルばねと共に又はコイルば
ねなしで、ばね偏倚力を与えるようにしてよい。

【００４８】歯車２００は歯車３００と共に噛合い２９
６を形成する。歯車３００は弁カム軸３４に取付けられ
て回転中心３０４の回りに回転する。歯車３００は歯３
０６を限定し、これが歯車２００の歯の対２６６と干渉
して噛合い２９６を形成している。

【００４９】作動時に駆動歯車４２がクランク軸２４と
共に回転して歯車５０を回転せしめる。これに応答し
て、歯車５０は噛合い９６を介してアイドル歯車１００
を回転せしめる。アイドル歯車１００は噛合い１９６を
介して歯車２００を回転せしめて、燃料噴射カム軸３２
を回転させることによって機関装置２０のための燃料噴
射器（図示しない）のタイミングを調節する。更に、歯
車２００は噛合い２９６を介して歯車３００を回転せし
め、弁カム軸３４を回転させてヘッド組立体３０のため
の機関の弁（図示しない）のタイミングを行う。すなわ
ち、歯車列４０はクランク軸２４の回転に応答してヘッ
ド組立体３０のカム軸３２、３４を回転せしめて機関装
置２０のタイミングを制御する。

【００５０】別の実施例として、歯車列４０の歯車の異
なる数および配置とすることが当業者には容易である。
さらに別の実施例として、通常のシザー歯車が歯車５０
又は歯車２００又は双方の代わりに使用される。さらに
別の実施例では、調節可能の位置決め機構を有するアイ
ドル歯車を省略してもよい。

【００５１】歯車列４０の一実施例において、駆動歯車
４２の歯４６の数は約４８で、歯車６０、７０の歯６
６、７６の数はそれぞれ約７０であり、調節可能のアイ
ドル歯車１００の歯１０６の数は約６４で、歯車２００
の複合歯２６６の数は約７６であり、歯車３００の歯３
０６の数は約７６である。さらに、この場合において歯
車４２、５０、１００、２００、３００はスパー歯車
で、内燃機関と共に長期間使用可能な金属材料製となさ
れ、図１の平面にほぼ直交するほぼ平行な回転軸線を有
する。

【００５２】装置２０の構造および作動について上述し
たが、装置２０の組立てについて、図７Ａ、図７Ｂを参
照して説明する。図７Ａ、図７Ｂにおいて参照数字は図
１ないし図６に示すものと同等であるが、歯の噛合いは
拡大図として示し、本発明の選択された特徴を強調して
いる。図７Ａは駆動歯車列４０の中間組立て段階を示し
ている。この段階において駆動歯車４２は既に取付けら
れて、矢印Ｒ１に示す方向に中心４４の回りに回転す
る。同様に、噛合う歯車３００は矢印Ｒ５に示す方向に
中心３０４の回りに回転するように取付けられる。

【００５３】歯車４２、３００が取付けられた後に歯車
５０、２００が取付けられて、歯車４２、５０間に噛合
い４８を、歯車２００、３００間に噛合い２９６を形成
するようにする。噛合い４８、２９６の形成は、歯車５
０、２００の歯が歯車４２、３００の歯４６、３０６間
の間隙をそれぞれ占めるとき、対応する歯の対の有効複
合寸法を決定する。明示のため歯車５０について、歯車
７０の歯７６は破線で示され、歯車６０の歯６６は実線
で示される。歯車５０の１つの複合歯の対の有効円周方
向厚さＴ５０も示される。有効円周方向厚さは噛合い４
８について歯車５０のピッチ円に沿って決定される。注
意することは、アイドル歯車１００がない場合、厚さＴ
５０は歯車４２の歯４６の噛合い間隙によって決定され
る。

【００５４】噛合い２９６において、歯車２００は複合
歯の対２６６を形成する。それぞれの対２６６は明示の
ため破線で示す部材と実線で示す部材とを有する。１つ
の複合歯の対２６６の歯の有効円周方向厚さは歯車２０
０のピッチ円に相対的な円周方向厚さＴ２００として示
される。

【００５５】矢印Ｒ４、Ｒ５はそれぞれ歯車２００、３
００が駆動されるときの回転方向を示す。参考のため、
機関ブロック２２の取付け孔２５も示される。

【００５６】複合円周方向厚さＴ５０、Ｔ２００が限定
され、アイドル歯車１００が取付けられて図７Ｂに示す
ように歯車５０と噛合い９６を形成し、歯車２００と噛
合い１９６を形成する。歯の厚さＴ５０、Ｔ２００は、
噛合い４８、２９６におけるバックラッシュの量の差に
対応して差を有する。機構１２０を使用して固定の回転
中心５４、２０４に相対的な回転中心１０４のＸ−Ｙ位
置を調節し、アイドル歯車１００を歯車５０、２００の
予め定めた歯寸法に最適に噛み合うようにするが、これ
はバックラッシュの差に関係しない。機構１２０のファ
スナ１５０が参考のため図７Ｂに示される。

【００５７】アイドル歯車１００の他の歯車に相対的な
位置調節は噛合い９６、１９６におけるバックラッシュ
の量の制御に重要である。異なる厚さＴ５０、Ｔ２００
によるバックラッシュの差がある範囲内にあれば、アイ
ドル歯車１００を噛合う歯車の回転軸線に直角な平面区
域に沿って適当な位置に配置することによって、バック
ラッシュを減少せしめまたはゼロとすることができる。

【００５８】注意することは、望ましい実施例において
アイドル歯車１００との間に２つの噛合い９６、１９６
が示されるが、噛合う歯車の数が異なる場合でのバック
ラッシュの制御も可能である。例えば、３つの歯車４
２、５０、１００から成る歯車列にもこの技術が適用可
能である。

【００５９】図８Ａないし図８Ｃを参照すると、歯車４
２、５０、１００の選択された作動状態が図１ないし図
６におけると同様な参照数字を使用して概略的に示され
ているが、各種の特徴を明示するため歯は大きく、数が
少なく示される。図８Ａにおいて、歯車４２、５０、１
００は互いに静止（運動しない）位置にある。噛合い４
８において、仮想のピッチ円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が歯車４
２、５０、１００についてそれぞれ破線で示される。歯
車５０の１対の歯車歯７６、６６の円周方向厚さＴ５０
ａはピッチ円Ｃ２に沿う円弧として示される。矢印ＤＦ
１は図８Ａに示す静的状態において歯車５０の偏倚力に
対抗して作用する力を示す。歯車１００の静的反作用力
は矢印ＲＦ１として示される。選択された歯６６の円周
方向厚さＴ６０、も示される。選択された歯７６の円周
方向厚さＴ７０も示される。それぞれの歯６０、７０に
ついて、円周方向厚さＴ６０は円周方向厚さＴ７０より
公称的に小であることが望ましい。１つの望ましい実施
例においてＴ６０はＴ７０より少なくとも約０．０５０
８ｍｍ（０．００２インチ）だけ小とする。さらに望ま
しくは、この差は少なくとも約０．１０１６ｍｍ（０．
００４インチ）とする。最も望ましくは、この差は０．
０５０８〜０．１５２４ｍｍ（０．００２〜０．００６
インチ）の範囲とする。

【００６０】図８Ｂにおいて、駆動歯車４２は矢印Ｒ１
の方向に回転し、矢印ＤＦ２に示す合力駆動力を与え
る。これに応答して歯車５０は矢印Ｒ２に示す方向に回
転し、歯車１００は矢印Ｒ３に示す方向に回転する。歯
車１００に示される反作用力は矢印ＲＦ２として示され
る。合力ＤＦ２、ＲＦ２は充分に大であって、ばね偏倚
力に部分的に打ち勝って歯車５０のばね８１を圧縮す
る。この結果、歯車５０の歯の複合対の円周方向厚さＴ
５０ｂは厚さＴ５０ａに対比して減少する（ここでＴ５
０ｂはＴ５０ａより小である）。駆動歯車４２から伝達
される力の大きさが増加すると、歯車歯６６、７６は整
合に近づく。

【００６１】図８Ｃにおいて、歯車４２の合力駆動力Ｄ
Ｆ３と歯車１００の反作用力ＲＦ３とが、ばね８１を圧
縮して歯車歯６６、７６を整合せしめる。整合が行われ
ると複合厚さＴ５０ｃが得られる。Ｔ５０ｃは、Ｔ５０
ａおよびＴ５０ｂより小であり、歯７６の円周方向厚さ
Ｔ７０にほぼ等しい。ばね８１は図８Ｃにおいてほぼ充
分に圧縮され、図５の状態のばね８１とほぼ等しいエネ
ルギを貯蔵するようになされる。

【００６２】歯７６に対比して歯６６の円周方向厚さが
小さい（Ｔ６０＜Ｔ７０）ことは、歯６６の負荷が図８
Ｃの圧縮ばねによって与えられる負荷を越えることを防
止する。これに対比して、歯７６はばね負荷を越える負
荷を負担する。歯６６の負荷をばね偏倚力に限定するこ
とは通常、公称的には同一円周方向厚さを有する歯の対
の各部材の無作為の寸法差に基づく逆方向曲げ負荷を減
少せしめる。望ましくは各歯７６の広い方の歯の面Ｗ７
０はばね偏倚力を越える高い駆動負荷を負担するように
選択されるが、歯車５０について全幅の増加（Ｗ６０＋
Ｗ７０）は、すべての歯について同一の公称円周方向厚
さを有するシザー歯車による逆方向曲げ負荷に耐えるに
必要な幅の増加量より通常は小さい。

【００６３】図９は減少した円周方向厚さＴ６０の歯車
の円周方向厚さＴ７０の歯車に対比した効果を負荷曲線
４００について示すグラフである。破線４２０は歯車６
０を示し、実線４４０は歯車７０を示す。水平部分４１
０は図８Ａの静的状態における歯車５０の予め負荷され
た偏倚力に対応する。傾斜部分４２０は図８Ａの静的状
態と図８Ｃの整合位置との間の歯６６、７６の負荷状態
に対応する。図８Ｂは傾斜部分４２０に沿う一点を示
す。負荷によってばね８１が圧縮され図８Ｃに示すよう
に歯が整合すると、歯車６０の歯６６の負荷は、ばね８
１の最大荷重で平坦になり、図９の破線４３０として示
される。同時に、歯７６の厚い面Ｗ７０は図９に傾斜線
４４０として示す高い負荷を担持する。歯車７０が高い
負荷を受けて、歯車６０の負荷が円周方向厚さの差（Ｔ
７０−Ｔ６０）によって制限されることにより、曲げ負
荷が制限される。

【００６４】不愉快な騒音、例えば大負荷のディーゼル
機関のハンマー音などは、これらの機関に関連する歯車
列の高い衝撃音によっている。歯車列内にシザー歯車を
設けることによって比較的高い偏倚トルクを与えること
によって、全体的な騒音強度の減少を含む予期しない音
量の劇的な変化が経験された。ここに「偏倚トルク」と
は、ばね偏倚されたシザー歯車によって与えられるトル
クをいう。偏倚トルクは歯車の回転中心から歯までの半
径方向距離と半径に対応する円に接線方向に作用する力
との積の大きさによって決定される。代表的には偏倚ト
ルクはシザー歯車の偏倚負荷の量の関数として変化す
る。望ましくは偏倚トルクは歯車歯が偏倚力に抗してほ
ぼ整合したとき最大となる。図５における歯６６、７６
の整合形態において、半径方向ベクトルＴと力ベクトル
Ｆとが図示され、これらを使用して組立体５８の偏倚ト
ルクを決定することができる。

【００６５】少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１００ｆｔ−
ｌｂｓ）の最大偏倚トルクによって歯車列の騒音特性お
よび強度を改善することができることが判った。さらに
望ましくは最大偏倚トルクを約２７０Ｎ−ｍ（２００ｆ
ｔ−ｌｂｓ）とする。さらに望ましくは最大偏倚トルク
を約６７５Ｎ−ｍ（５００ｆｔ−ｌｂｓ）とする。

【００６６】図１０は本発明の別の実施例として示すバ
ックラッシュ防止歯車組立体５５８の回転中心５５８に
関する展開斜視図である。組立体５５８はハブ５６３の
内側円筒形表面５６４に設けたスプライン５６１を有す
る歯車５６０を含んでいる。ハブ５６３は貫通する開口
５６３ａを有する。スプライン５６１は中心５５４の回
りに螺旋形をなし、歯車５６０の回転軸線に対して傾斜
している。ハブ５６３はウエブ５６４に一体的に連結さ
れている。ウエブ５６４に一体的に連結されたリム５６
７には多数の円周方向に配置された歯５６６が設けられ
る。歯５６６は中心５５４の回りに互いにほぼ均等に間
隔をおかれており、それぞれほぼ同一の寸法、形状を有
している。隣接する歯５６６間に間隙５６８が同様に互
いにほぼ均等に間隔をおかれて、ほぼ同一の寸法、形状
を有している。歯車５６０のウエブ５６４は２つの対向
する開口５６９を限定する。

【００６７】組立体５５８は歯車５７０も有している。
歯車５７０はハブ５７３の外側円筒形表面５７２に設け
たスプライン５７１を含む。スプライン５７１は中心５
５４に関して螺旋形であり、歯車５７０の回転軸線に対
して傾斜している。スプライン５７１はスプライン５６
１とほぼ同様に傾斜しており、互いに組合わされる。ハ
ブ５７３には内側円筒形表面５７４で囲まれる開口５７
３ａが設けられ、取付軸に対して回転支持関係を有して
いる。歯車５７０はハブ５７３に一体的に連結されたウ
エブ５７４を含む。歯５７６がウエブ５７４に一体的に
連結されたリム５７７に設けられる。歯５７６は回転中
心５５４の回りにほぼ均等に間隔をおかれており、互い
にほぼ同一の寸法、形状を有している。歯５７６は間隙
５７８を有している。間隙５７８は互いにほぼ均等に間
隔をおかれて、ほぼ同一の寸法、形状を有している。す
なわち、ハブ５７３、ウエブ５７４、リム５７１は円筒
形凹所５７５を限定する。ウエブ５６４はそれぞれ開口
５６９の１つに対応する２つの対向するねじ付き凹所５
７９を限定する。

【００６８】複数のコイルばね５８１がそれぞれ凹所５
７５に配置され、互いにほぼ均等に間隔をおかれて中心
５５４の回りに、ハブ５７３とリム５７７との間に配置
されている。調節装置５９０ａ、５９０ｂがそれぞれね
じ付きステム５９２を有する調節ボルト５９０を有す
る。ステム５９２は頭部５９４と対抗する端部５９３と
を有する。調節装置５９０ａ、５９０ｂはそれぞれステ
ム５９２が貫通する座金５９６を含む。頭部５９４は座
金５９６が通過しない大きさとなっている。座金５９６
の外径は開口５６９を通過しない大きさとなっている。
開口５６９の大きさはステム５９２に対して充分な余裕
を有し、ステム５９２の選択的な位置決めが可能であ
る。ねじ付き孔５７９はステム５９２の対応する１つが
係合するに適した形状となっている。

【００６９】図１１Ａを参照すると組立体５５８の非整
合位置、即ち歯車５６０、５７０の歯５６６、５７６
が、図４に示す実施例と同様に整合しない位置にある状
態が示される。付加的に図１１Ｂを参照すると組立体５
５８の非整合位置の側面立面図が示される。歯車５６０
のスプライン５６１が歯車５７０のスプライン５７１と
係合する。それぞれの装置５９０ａ、５９０ｂについて
ステム５９２は対応する長手方向軸線Ｓ１、Ｓ２を有す
る。ステム５９２は、対応する座金５９６と開口５６９
を通過して最初にねじ付き孔５７９に係合する。ばね５
８１は図１１Ａ、図１１Ｂでは実質的に圧縮されていな
い。

【００７０】図１２Ａ、図１２Ｂを参照すると、組立体
５５８の整合状態の斜視図と側面立面図とがそれぞれ示
される。この整合状態は図５の組立体５８の整合状態と
対応している。組立体５５８を整合状態とするため、調
節装置５９０ａ、５９０ｂのステム５９２が孔５７９に
充分にねじこまれ、ばね５８１を歯車５６０、５７０間
に圧縮する。ばね５８１が圧縮されると、組合わせスプ
ライン５６１、５７１の傾斜によって横移動作用が生
じ、これが装置５９０ａ、５９０ｂの並進運動を歯車５
６０、５７０の回転運動に変換させる。装置５９０ａ、
５９０ｂのステム５９２がねじ戻されると、圧縮ばねさ
れたばね８１の力によって、歯車５６０、５７０は反対
方向に回転するが、これはスプライン５６１、５７１の
係合によっている。組立体５５８は、ステム５９２が孔
５７９に充分にねじこまれたとき歯５６６、５７６がほ
ぼ整合するようになされる。この組立体５５８の整合配
向は選択された最大偏倚トルクを与える形状となされ
る。歯車５６０、５７０がステムの軸線Ｓ１、Ｓ２に沿
って占める距離は図１１Ｂにおける非整合位置のＤ１か
ら図１２Ｂにおける整合位置のＤ２まで変化し、Ｄ１は
Ｄ２より大である。注目すべきことは、Ｄ２は組立体５
５８の歯車５６０、５７０がステムの軸線Ｓ１、Ｓ２に
沿って占める最小距離である。すなわち、歯車５６０、
５７０はそれらが中心５５４に対応する回転軸線に沿っ
て占める距離によって互いに相対的に回転する。

【００７１】望ましくは歯５６６の数は歯５７６の数と
同一とする。また、螺旋形スプライン５６１、５７１の
数も歯５６６、５７６の数と同一とする。歯とスプライ
ンとを同一の数とすると、歯５６６、５７６の整合と高
いばね圧縮力とが一致することを保証するためにスプラ
イン５６１、５７１の割出しを行う必要がなくなる。別
の実施例において、孔５６９は図１０に示すような円形
でなく、非円形としてもよい。別の実施例において、孔
５６９は中心５５４の回りの円弧を有する弓形となされ
る。

【００７２】スプライン５６１、５７１はハブ５６３、
５７３以外の位置に設けてもよい。非限定的な例とし
て、一方の歯車に弓形の溝孔を設け、その内側表面にス
プラインを設け、他方の歯車から該溝孔内に延長するフ
ランジに設けたスプラインと係合せしめる。係合するス
プラインの１つ以上の部片を回転軸線の回りに配置する
ことにより、軸線を取囲まないでも歯車の相対的回転が
可能である。

【００７３】組立体５８の場合と同様に、組立体５５８
に整合装置が設けられ、バックラッシュ防止歯車組立体
の２つの歯車の歯を該組立体のばね偏倚力に抗して選択
的に整合せしめる。ステム５９２が締付けられて図１２
Ａ、図１２Ｂの整合状態を与え、取付けを容易とする。
組立体５５８が別の歯車例えば歯車４２と噛合うと、そ
れぞれの装置５９０ａ、５９０ｂのステム５９２が緩め
られて、歯車５６０、５７０の相対的回転が可能となっ
て、噛合う歯車のバックラッシュが取上げられる。この
緩め位置は図１１Ａ、図１１Ｂの形態と同様であるが、
望ましくはそれぞれのボルト５９０の頭５９４と座金５
９６との間に間隙を設けて対応する噛合いのバックラッ
シュ状態の変化に適応するようにする。一つの実施例に
おいて、組立体５５８が別の歯車と噛合って取付けられ
たとき、装置５９０ａ、５９０ｂは除去される。この実
施例は噛合いによって偏倚力に抗している。

【００７４】それぞれの組立体５８、５５８は一方の歯
車に連結されてステムの軸線に沿って延長するねじ付き
ステムを有する調節装置を有する。装置はさらに、歯車
に対して相対的な位置決めを与えるためステムに連結さ
れた頭部を含む。通常、組立体５８、５５８は本発明の
他の特性に関して互換性がある。更に、組立体５８、５
５８はバックラッシュ防止歯車２００と共に使用するこ
とができる。また、組立体５８、５５８の別の実施例に
おいてボルト９０、５９０は、歯車の一方に固定された
ねじ付きステムとし、これにねじ込まれたナットを可動
の頭部としてもよい。ナットはステムに沿って位置決め
されて他方の歯車に選択的に係合する。さらに別の実施
例において、バックラッシュ防止組立体は省略される。
本発明の変形例において、通常のシザー歯車が使用され
る。

【００７５】本明細書で引用した刊行物、特許明細書、
特許出願明細書は参考文献として示すものであるが、個
々の刊行物、特許明細書、特許出願明細書それぞれ本明
細書の一部を構成する。

【００７６】上述の説明および図面によって本発明は図
示され、詳述されたが、これらは説明を目的とするもの
で本発明を限定しない。すなわち、本発明の精神の範囲
内のすべての変形例および改変例は保護されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例として示す内燃機関装
置の前面立面図である。

【図２】図２は図１の実施例のバックラッシュ防止歯車
組立体の部品の上面平面図。

【図３】図３は図１の実施例のバックラッシュ防止歯車
組立体の部品の上面平面図。

【図４】図４は図２および図３の部品がバックラッシュ
防止歯車組立体に整合しない関係で組込まれた上面平面
図。

【図５】図５は図４のバックラッシュ防止歯車組立体の
整合した状態の斜視図。

【図６】図６は図１の線６−６に沿う断面図で、アイド
ル歯車と調節可能の位置決め機構の断面図。

【図７】図７Ａおよび図７Ｂは図１の装置の組み立ての
異なる段階を示す概略正面立面図である。

【図８】図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃは図１の装置の一
部の選択された作動状態を示す概略正面立面図である。

【図９】図９は図８Ａないし図８Ｃに示す作動状態に関
連する関係を示すグラフ。

【図１０】図１０は本発明の別の実施例として示すバッ
クラッシュ防止歯車組立体の分解斜視図。

【図１１】図１１Ａは図１０のバックラッシュ防止歯車
組立体の整合しない形態の上面平面図。図１１Ｂは図１
１Ａのバックラッシュ防止歯車組立体の側面立面図。

【図１２】図１２Ａは図１０のバックラッシュ防止歯車
組立体の整合した形態の上面平面図。図１２Ｂは図１２
Ａのバックラッシュ防止歯車組立体の側面立面図。

【符号の説明】

２０ 内燃機関装置 ４０ 歯車列 ５０ バックラッシュ防止歯車 ５８ バックラッシュ防止歯車組立体 ６０、７０ 歯車 ６５ 開口 ７５ 凹所 ６６、７６ 歯車歯 ６７、７７ リム ８１ コイルばね ９０ 調節ボルト ９２ ステム ９４ 頭部 １００ アイドル歯車 １２０ 位置決め機構 １３０ 取付け板 １４０ 保持板 １５０ ねじファスナ

フロントページの続き (72)発明者 デーヴィッド・ピー・ジェンター イギリス国ケニルワース，バーミンガム・ ロード，ザ・バーリー・ハウス・アト・チ ェーズ・ファーム (72)発明者 ケヴィン・エル・ミラー アメリカ合衆国インディアナ州47265，ノ ース・ヴァーノン，サウス・カウンティ ー・ロード・580・ウエスト 355 (72)発明者 チャールズ・イー・ロング アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，サウス 700 ウエスト 10535 (72)発明者 イリア・エル・ピラナー アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，アコーン・ドライブ 6064 (72)発明者 デニス・アール・ティベッツ アメリカ合衆国インディアナ州47201，コ ロンバス，シカモアー 2645

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バックラッシュのない歯車組立体にし
   て、 円周的に配置された第１の数の歯を有する第１の歯車
   と、 該第１の歯車にばね偏倚力を受けて係合する第２の歯車
   にして、該ばね偏倚力によってほぼ共通な回転中心の回
   りに第１および第２の歯車は互いに相対的に柔軟的に回
   転せしめられ、該第２の歯車は円周的に配置された第２
   の数の歯を有しており、それぞれの歯は前記第１の歯の
   対応する歯と対をなして複合歯を形成しており、前記複
   合歯は偏倚作用に抗して作用する力によって寸法を変化
   せしめる形状を有し、 前記第１の歯のそれぞれは第１の円周方向厚さを有し、
   第２の歯のそれぞれは第２の円周方向厚さを有し、第１
   の円周方向厚さは第２の円周方向厚さより少なくとも約
   ０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）大であることを
   特徴とする歯車組立体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の歯車組立体にして、第
   １の歯はそれぞれ第１の面幅を有し、第２の歯はそれぞ
   れ第２の面幅を有し、第１の面幅は第２の面幅より少な
   くとも約５０％大であることを特徴とする歯車組立体。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の歯車組
   立体にして、第１及び第２の円周方向厚さの差が少なく
   とも約０．１０２ｍｍ（０．００４インチ）であること
   を特徴とする歯車組立体。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の歯車組
   立体にして、第１及び第２の円周方向厚さの差が約０．
   １０２〜０．１５３ｍｍ（０．００４〜０．００６イン
   チ）であることを特徴とする歯車組立体。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいづれか１項
   に記載の歯車組立体にして、前記ばね偏倚力は第１およ
   び第２の歯がほぼ整合しているとき前記中心から第１お
   よび第２の歯までの半径に相対的に少なくとも約１３５
   Ｎ−ｍ（１００ｆｔ−ｌｂ）のトルクを与えることを特
   徴とする歯車組立体。であることを特徴とする歯車組立
   体。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項４のいづれか１項
   に記載の歯車組立体にして、取り付け時に第１の歯車に
   担持されて選択的にばね偏倚力に抗して第１および第２
   の歯に整合する整合装置を含むことを特徴とする歯車組
   立体。
7. 【請求項７】 歯車列組立体を備えた装置にして、 相互間にある数の間隙を限定するある数の歯を有する第
   １の歯車と、 第１の歯車と噛み合う第２の歯車であって、多数の歯の
   対を限定するバックラッシュのない形状の２つの歯つき
   歯車を有し、各対は前記歯車の一方の第１の歯と前記歯
   車の他方の第２の歯とが複合歯を形成して前記間隙の対
   応する１つと係合し、前記第１の歯車は第１の円周方向
   厚さを有し第２の歯車は第１の円周方向厚さより公称的
   に小さい第２の円周方向厚さを有している、ことを特徴
   とする装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の装置にして、 前記第２の歯車に噛み合う第３の歯車と、 前記第３の歯車に噛み合う、シザー歯車である第４の歯
   車と、 前記第４の歯車に噛み合う第５の歯車とを含むことを特
   徴とする装置。
9. 【請求項９】 請求項７に記載の装置にして、 第１および第２の円周方向厚さの公称最小差が少なくと
   も０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）であることを
   特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 請求項７ないし請求項９のいづれか１
    項に記載の装置にして、 クランク軸と第１のカム軸と第２のカム軸とを含む内燃
    機関と、 第２の歯車に噛み合う第３の歯車と、 第３の歯車に噛み合う、シザー歯車である第４の歯車
    と、 第４の歯車に噛み合う第５の歯車とを含み、 第１の歯車はクランク軸に固着されて共に回転し、第２
    の歯車は第１の歯車によって駆動される形状を有し、第
    ３の歯車は第２の歯車によって駆動される形状を有し、
    第４の歯車は第３の歯車によって駆動される形状を有し
    て第１のカム軸に固定されて共に回転し、第５の歯車は
    第４の歯車によって駆動される形状を有して第２のカム
    軸に固定されて共に回転し、第１および第２の円周方向
    厚さの公称最小差が少なくとも０．１０２ｍｍ（０．０
    ０４インチ）であることを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 方法であって、 （ａ）それぞれ第１の円周方向厚さを有して円周方向に
    配置された第１の数の歯を有する第１の歯車を提供し、 （ｂ）それぞれ第１の円周方向厚さより公称的に小さい
    第２の円周方向厚さを有して円周方向に配置された第２
    の数の歯を有する第２の歯車を選択し、 （ｃ）第１の歯車および第２の歯車を前記選択後にバッ
    クラッシュ防止歯車組立体に組立てる、各工程を含む方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法であって、第
    １および第２の円周方向厚さの差が少なくとも約０．０
    ５０８ｍｍ（０．００２インチ）であることを特徴とす
    る方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の方法であって、第
    １および第２の円周方向厚さの公称最小差が少なくとも
    約０．１０２ｍｍ（０．００４インチ）であることを特
    徴とする方法。
14. 【請求項１４】 請求項１１ないし請求項１３のいづれ
    か１項に記載の方法であって、歯車列に取付けるため第
    １および第２の歯を整合せしめる工程を含むことを特徴
    とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１１ないし請求項１４のいづれ
    か１項に記載の方法であって、前記組立て工程がばね偏
    倚力を与えるため多数のコイルばねを第１および第２の
    歯車間に位置決めする工程を含むことを特徴とする方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の方法であって、前
    記ばね偏倚力が少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１００ｆｔ
    −ｌｂ）のトルクを与えることを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】 バックラッシュ防止歯車組立体であっ
    て、 第１の数の円周方向に配置された歯を有する第１の歯車
    と、 第１の歯車と係合する第２の歯車であって、第１および
    第２の歯車をほぼ共通の回転中心の回りに互いに相対的
    に従動的に回転せしめるばね偏倚力を受けており、該第
    ２の歯車は第２の数の円周方向に配置された歯を有し、
    それぞれの歯は対応する第１の歯と対をなして多数の複
    合歯を形成し、各複合歯はばね偏倚力に抗して作用する
    力によって寸法を変化せしめ、 前記ばね偏倚力は前記中心から第１および第２の歯まで
    の半径に対して少なくとも１３５Ｎ−ｍ（１００ｆｔ−
    ｌｂｓ）の最大偏倚トルクを与えることを特徴とする方
    法。
18. 【請求項１８】 請求項１５に記載のバックラッシュ防
    止歯車組立体であって、前記第１の歯がそれぞれ第１の
    面幅を有し前記第２の歯がそれぞれ第２の面幅を有し、
    第１の面幅は第２の面幅より少なくとも約５０％大であ
    ることを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 請求項１７および請求項１８のいづれ
    か１項に記載の方法であって、頭部と対抗するねじ付き
    ステムとを有するボルトを含み、該ねじ付きステムは前
    記第１および第２の歯車の一方に限定される孔にねじ込
    まれ、該頭部は前記第１および第２の歯車の他方に支持
    関係で選択的に係合して、前記偏倚力に抗して装着のた
    め前記第１および第２の歯をほぼ整合せしめる、ことを
    特徴とする方法。
20. 【請求項２０】 歯車列組立体にして、 相互間に間隙を限定する多数の歯を有する第１の歯車
    と、 多数の歯の対を限定し互いにバックラッシュ防止関係で
    係合する２つの歯車を限定する第２の歯車であって、該
    歯の対の少なくとも１つが前記間隙の対応する１つと係
    合し、該第２の歯車はほぼ共通の回転中心の回りに相対
    的に回転可能であり、該第２の歯車は前記中心から歯の
    対までの半径に対して少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１０
    ０ｆｔ−ｌｂｓ）の最大偏倚トルクを与える、ことを特
    徴とする歯車列組立体。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の歯車列組立体にし
    て、 第２の歯車と噛合う第３の歯車と、 第３の歯車と噛合う第４の歯車にしてシザー歯車である
    第４の歯車と、 第４の歯車と噛合う第５の歯車とを含む、ことを特徴と
    する前記歯車列組立体。
22. 【請求項２２】 請求項２０に記載の歯車列組立体にし
    て、 クランク軸と、第１のカム軸と、第２のカム軸とを有す
    る内燃機関と、 第２の歯車と噛合う第３の歯車と、 第３の歯車と噛合う第４の歯車にしてシザー歯車である
    第４の歯車と、 第４の歯車と噛合う第５の歯車とを含み、第１の歯車は
    クランク軸に取付けられて共に回転し、第２の歯車は第
    １の歯車によって駆動され、第３の歯車は第２の歯車に
    よって駆動され、第４の歯車は第３の歯車によって駆動
    され第１のカム軸に取付けられて共に回転し、第５の歯
    車は第４の歯車によって駆動され第２のカム軸に取付け
    られて共に回転する、ことを特徴とする歯車列組立体。
23. 【請求項２３】 請求項１７ないし請求項２２のいづれ
    か１項に記載の歯車列組立体にして、最大偏倚トルクが
    少なくとも約２７０Ｎ−ｍ（２００ｆｔ−ｌｂｓ）であ
    る、ことを特徴とする歯車列組立体。
24. 【請求項２４】 請求項１７ないし請求項２２のいづれ
    か１項に記載の歯車列組立体にして、最大偏倚トルクが
    少なくとも約６７５Ｎ−ｍ（５００ｆｔ−ｌｂｓ）であ
    る、ことを特徴とする歯車列組立体。
25. 【請求項２５】 歯車列を組立てる方法にして、 第１の歯車を準備し、 第１の歯車と第２の歯車との間に第１の噛合いを確立
    し、該第２の歯車はシザー歯車であって、その有効歯寸
    法が第１の噛合いによって決定され、 前記決定後に、第２の歯車と第２の噛合いを形成する第
    ３の歯車の取付け位置を選択し、該取付け位置は第２の
    噛合いのバックラッシュを制御するために有効な歯の寸
    法の関数として決定する、各工程を含むことを特徴とす
    る歯車列組立方法。
26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の方法にして、前記
    選択が第３の歯車の取付け位置を調節可能の位置決め組
    立体によって変更し、該位置決め組立体は第３の歯車の
    回転軸線の回りの回転を可能とし、回転軸線にほぼ垂直
    なほぼ平坦な区域に沿った調節を与える、各工程を含む
    ことを特徴とする歯車列組立方法。
27. 【請求項２７】 請求項２５または請求項２６に記載の
    方法にして、第２の歯車のシザー形態が、ばね偏倚され
    て互いに連結されるばね負荷関係の複数対の歯車を含
    み、該複数対の歯車のそれぞれが、有効円周方向厚さが
    前記第１の噛合いの関数として変化する複合歯を与える
    形状を有しており、前記確立が、 歯車歯の各対を整合せしめるため前記ばね偏倚に対抗
    し、 第１の噛合いを形成するために前記対抗工程時に第２の
    歯車を第１の歯車に噛合わせ、 前記噛合わせ後に前記対抗工程を中止し、第１の噛合い
    によって歯の対の分類を可能とする、各工程を含むこと
    を特徴とする歯車列組立方法。
28. 【請求項２８】 請求項２７に記載の方法にして、 第３の歯車を取付け位置に回転的に取付け、 シザー歯車である第４の歯車を第５の歯車と係合せしめ
    て第３の噛合いを形成し、 第３の歯車を第４の歯車と係合せしめて第４の噛合いを
    形成し前記確立工程が第１および第２の歯車をピボット
    的に取付けて第１の噛合いを形成することを含み、前記
    選択工程が第３の歯車の取付け位置を調節可能な位置決
    め組立体によって変更することを含み、位置決め組立体
    は第３の歯車の回転軸線の回りの回転を許容し回転軸線
    に直角なほぼ平面の区域に沿う調節を与えることを特徴
    とする歯車列組立方法。
29. 【請求項２９】 機関装置にして、 内燃機関と、 該機関にピボット的に連結されて第１の軸線の回りに回
    転する第１の歯車と、 該機関にピボット的に連結されて第２の軸線の回りに回
    転し、第１の歯車と第１の噛合いによって係合する、シ
    ザー歯車である第２の歯車と、 該機関にピボット的に連結されて第３の軸線の回りに回
    転し、第２の歯車と第２の噛合いによって係合する、第
    ３の歯車と、 第３の歯車の第２の歯車に相対的な位置の範囲を決定し
    て第２の噛合いのバックラッシュを制御する、調節可能
    な位置決め機構と、を含むことを特徴とする機関装置。
30. 【請求項３０】 請求項２９に記載の装置にして、 該機関にピボット的に連結され、第３の歯車と第３の噛
    合いによって係合する、シザー歯車である第４の歯車
    と、 第４の歯車と第４の噛合いによって係合する、第５の歯
    車とを含み、 調節可能な位置決め機構が第３の軸線を第４の歯車に相
    対的に位置決めして第３の噛合いのバックラッシュを制
    御する、ことを特徴とする機関装置。
31. 【請求項３１】 請求項２９または請求項３０に記載の
    装置にして、第３の歯車が１対の取付け通路を貫通的に
    限定する軸を含み、前記調節可能の位置決め機構がそれ
    ぞれ対応する前記通路の１つを貫通する１対のねじ付き
    ファスナを含むことを特徴とする機関装置。
32. 【請求項３２】 請求項２９ないし請求項３１のいづれ
    か１項に記載の装置にして、前記機構が前記第１、第２
    および第３の軸線にほぼ垂直な、ほぼ平坦な区域に相対
    的な調節を与えるように形状づけられている、ことを特
    徴とする機関装置。
33. 【請求項３３】 請求項２９ないし請求項３２のいづれ
    か１項に記載の装置にして、前記機関がクランク軸を含
    み、前記第１の歯車がクランク軸と共に回転して第２の
    歯車を駆動し、前記第２の歯車は第３の歯車を駆動す
    る、ことを特徴とする機関装置。
34. 【請求項３４】 バックラッシュ防止歯車組立体にし
    て、 第１の数の円周方向に配置された歯を有する第１の歯車
    と、 第１の歯車と係合する第２の歯車にして、該第１の歯車
    および第２の歯車を互いに相対的にほぼ共通の回転軸線
    の回りに従動的に回転せしめるばね偏倚力を受け、該第
    ２の歯車は第２の数の歯を限定し、第２の歯車の歯はそ
    れぞれ第１の歯車の対応する歯と対をなして、多数の複
    合歯を形成し、各複合歯は噛合い係合時にバックラッシ
    ュを減少させる可変の寸法を有する第２の歯車と、 第１の歯車に連結されるねじ付きステムと、該ステムに
    連結される頭部とを有する調節装置にして、頭部は取付
    けのため前記ばね偏倚力に抗して前記第１および第２の
    歯を整合せしめる負担支持関係を第２の歯車に対して形
    成する第１の選択可能の位置を有する、調節装置とを含
    むことを特徴とするバックラッシュ防止歯車組立体。
35. 【請求項３５】 請求項３４に記載の歯車組立体にし
    て、前記頭部は、該組立体を別の歯車と噛合わせるため
    に取付けた後に、前記ばね偏倚力に応答して第１および
    第２の歯車の互いに相対的な回転を可能とする第２の選
    択可能の位置を有することを特徴とするバックラッシュ
    防止歯車組立体。
36. 【請求項３６】 請求項３５に記載の歯車組立体にし
    て、前記装置が前記ステムと前記頭部とを有するボルト
    を含み、前記第１の歯車がねじ付き孔を限定しており、
    前記ステムの少なくとも一部は前記孔内にねじ込まれて
    頭部を該孔と第２の歯車間に位置決めすることを特徴と
    するバックラッシュ防止歯車組立体。
37. 【請求項３７】 請求項３６に記載の歯車組立体にし
    て、前記頭部が第１の位置において第２の歯車と接触
    し、第２の位置において第１の歯車と接触することを特
    徴とするバックラッシュ防止歯車組立体。
38. 【請求項３８】 請求項３４または請求項３５に記載の
    歯車組立体にして、 前記第１の歯車がねじ付き孔を限定し、第１の数の螺旋
    形スプラインを限定する第１のハブを有し、 前記第２の歯車が前記ねじ付き孔と重なる形状の開口を
    限定し、第２の数の螺旋形スプラインを限定する第２の
    ハブを有し、第１のスプラインと第２のスプラインとは
    互いに係合し、 前記装置は、頭部に対抗するステムを有するボルトと座
    金とを含み、ステムは座金と前記開口とを貫通して前記
    孔にねじ係合して、座金と第２の歯車とを前記頭部と第
    １の歯車との間に第１の位置において選択的にクランプ
    することを特徴とするバックラッシュ防止歯車組立体。
39. 【請求項３９】 請求項３４ないし請求項３８のいづれ
    か１項に記載のバックラッシュ防止歯車組立体にして、
    前記ばね偏倚力が少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１００ｆ
    ｔ−ｌｂｓ）の最大偏倚トルクを前記回転軸線から第１
    および第２の歯車までの半径に相対的に与え、第１の歯
    は第１の円周方向厚さを有し、第２の歯は第２の円周方
    向厚さを有し、第１の厚さは第２の厚さより少なくとも
    約０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）大であること
    を特徴とするバックラッシュ防止歯車組立体。
40. 【請求項４０】 バックラッシュ防止歯車組立体にし
    て、 第１の数の円周方向に配置された歯と第１の数のスプラ
    インとを有する第１の歯車と、 第２の数の円周方向に配置された歯と第２の数のスプラ
    インとを有する第２の歯車とを含み、第１および第２の
    スプラインはほぼ共通の回転軸線の回りに互いに係合
    し、該第１および第２のスプラインは前記軸線に対して
    傾斜して前記第１および第２の歯車を互いに相対的に回
    転せしめる形状を有し、前記第２の歯はそれぞれ第１の
    歯の対応するそれぞれと対をなして多数の複合歯を形成
    し、該複合歯の寸法は第１および第２の歯車の相対的な
    回転によって変化することを特徴とするバックラッシュ
    防止歯車組立体。
41. 【請求項４１】 請求項４０に記載のバックラッシュ防
    止歯車組立体であって、第１および第２の歯車は両者間
    に配置された多数のコイルばねによって少なくとも部分
    的に与えられる偏倚力によって互いに係合し、それぞれ
    のばねは回転軸線にほぼ平行な方向に作用する力を生ず
    るように方向づけらていることを特徴とするバックラッ
    シュ防止歯車組立体。
42. 【請求項４２】 請求項４１に記載のバックラッシュ防
    止歯車組立体であって、第１の歯車に担持される調節装
    置を含み、該装置は前記偏倚力に抗して第１および第２
    の歯車を選択的に整合せしめる形状を有することを特徴
    とするバックラッシュ防止歯車組立体。
43. 【請求項４３】 請求項４２に記載のバックラッシュ防
    止歯車組立体であって、前記装置が頭部と対抗するねじ
    付きステムとを有するボルトを含むことを特徴とするバ
    ックラッシュ防止歯車組立体。
44. 【請求項４４】 請求項４１ないし請求項４３のいづれ
    か１項に記載のバックラッシュ防止歯車組立体であっ
    て、前記偏倚力が、少なくとも約１３５Ｎ−ｍ（１００
    ｆｔ−ｌｂｓ）の最大偏倚トルクを前記回転軸線から第
    １および第２の歯までの半径に相対的に与え、第１の歯
    は第１の円周方向厚さを有し、第２の歯は第２の円周方
    向厚さを有し、第１の厚さは第２の厚さより少なくとも
    約０．０５０８ｍｍ（０．００２インチ）大であること
    を特徴とするバックラッシュ防止歯車組立体。
45. 【請求項４５】 請求項４０ないし請求項４４のいづれ
    か１項に記載のバックラッシュ防止歯車組立体であっ
    て、第１の歯車が第１のスプラインを限定する第１のハ
    ブを有し、第２の歯車が第２のスプラインを限定する第
    ２のハブを有しており、前記複合歯の寸法が前記回転軸
    線に沿って第１および第２の歯車が占める距離によって
    変化する、ことを特徴とするバックラッシュ防止歯車組
    立体。