JPS6220964A - 歯車伝動系のバツクラツシユ低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば内燃エンジンの動力を、歯車列を介し
てカム軸に伝達する動弁カム軸駆動装置等の歯車伝動系
に通用されるバックラッシュ低減装置に関する。

（従来技術及びその問題点） 一般に上述したような内燃エンジンの動弁カム軸駆動装
置等の歯車伝動系においてはトルク変動があり、該トル
ク変動に起因してバックラッシュが衝撃荷重を急増させ
打音の増加及び伝動系共振での異常荷重による歯車の破
損等の問題を生じる。

斯かる問題を解消するため従来、互いに噛合する駆動側
歯車と被駆動側歯車のうち、少なくともいずれか一方の
歯車を、回転軸に一体回転可能に支持された主歯車と、
該主歯車と同軸に相対回転可能に支持された副歯車とよ
り構成すると共に、これら主歯車と副歯車との間に両歯
車を相対方向に付勢するばねを介装することにより、該
ばねの付勢力にて主歯車と副歯車の山部が相対的にずれ
た状態のところに相手側歯車が挾み込まれる如く噛合さ
れることによってバノクラソンユを低減し且つ衝撃力を
吸収し得るようにしたものが公知である。

斯かる従来のものは、トルク変動に対しばね力が弱いと
バックラッシュ低減効果がなくなってしまう。これを防
止するためばね力を強めると、噛合騒音を発生してしま
う。

従って、内燃エンジンに使用される歯車伝動系のように
トルク変動が大幅に変化する歯車伝動系に対して、低回
転から高回転までの全域に亘ってハックラッシュを確実
に低減することは困難であった。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の
目的はトルク変動が大幅に変化する歯車伝動系に対して
、低回転から高回転までの全域に亘ってバックラッシュ
に起因する噛合騒音を確実に低減し得ると共に重錘部材
に剪断力が生じることなくその作動が安定し得るように
した歯車伝動系のバックラッシュ低減装置を提供するこ
とである。

また、第２の目的はトルク変動が大幅に変化する歯車伝
動系に対して、低回転から高回転までの全域に亘ってバ
ックラッシュを確実に低減し得ると共に重錘部材の挟持
面との当接面が常に動摩擦となって偏摩耗等を生じるこ
となく重錘部材の作動が安定し得るようにした歯車伝動
系のバックラッシュ低減装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 上述の問題点を解決するため本発明の第１は、互いに噛
合する駆動側歯車と被駆動側歯車とを有する歯車伝動系
の前記少なくともいずれか一方の歯車を、回転軸に一体
回転可能に支持された主歯車と、該主歯車と同軸に相対
回転可能に支持された副歯車とより構成すると共に、前
記主歯車に一方の挟持面を設け、且つ前記副歯車に前記
一方の挟持面と対向する他方の挟持面を設け、これら両
挟持面間に挟持される移動可能な重錘部材を設け、更に
前記両挟持面を前記歯車の軸線に対して傾斜せしめて成
り、前記歯車の回転に伴う遠心力にて前記重錘部材が前
記両挟持面を介して前記主歯車と副歯車とを相対的に回
動させることにより、前記駆動側歯車と被駆動側歯車と
の間のバックラッシュを低減し得るようにしたものであ
る。

また、本発明の第２は、互いに噛合する駆動側歯車と被
駆動側歯車とを有する歯車伝動系の前記少なくともいず
れか一方の歯車を、回転軸に一体回転可能に支持された
主歯車と、咳主歯車と同軸に相対回転可能に支持された
副歯車とより構成すると共に、前記主歯車に一方の挟持
面を設け、且つ前記副歯車に前記一方の挟持面と対向す
る他方の挟持面を設け、これら両挟持面間に挟持される
転動可能な重錘部材を設け、更に前記両挟持面を前記歯
車の軸線に対して互いに異なる角度にて傾斜せしめて成
り、前記歯車の回転に伴う遠心力にて前記重錘部材が前
記両挟持面を介して前記主歯車と副歯車とを相対的に回
動させることにより、前記駆動側歯車と被駆動側歯車と
の間のバックラッシュを低減し得るようにしたものであ
る。

（作用） 歯車の回転に伴う遠心力にて生じる重錘部材の移動によ
って、主歯車と副歯車にそれぞれ設けた挟持面を介して
これら主歯車と副歯車とが相対的に回動することにより
、トルク変動が大幅に変化する歯車伝動系に対してハッ
クラッシュを確実に低減することができる。また重錘部
材は対向する挟持面間に挟持されるため圧縮荷重しか生
ぜず主、副歯車の相対移動に対して剪断力が生じないの
で、その作動が安定する。更に前記挟持面が歯車の軸心
に対して鈴いに異なる角度にて傾斜し、重錘部材は両挟
持面間で転動可能なため重錘部材に回転力が作用し、該
重錘部材の挟持面との当接面は常に動摩擦となり、同一
面で荷重を受けないので偏摩耗等を生じることがなく、
この重錘部材の作動が安定する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。第１
図は本発明のバックラッシュ低減装置を備えた■型名気
筒エンジンの動弁カム軸駆動装置の側面図で、同図中１
．１°はシリンダ２，２“に嵌装されたピストンで、こ
れらピストン１，１゜はコンロッド３．３′を介してク
ランク軸４に連結され、ピストン１，１“の往復運動に
伴いクランク軸４が回転される。該クランク軸４の回転
はクランク歯車５、該クランク歯車５と噛合する被駆動
側アイドル歯車６、該被駆動側アイドル歯車６と同軸回
転する駆動側アイドル歯車７、該駆動側アイドル歯車７
と噛合する中間アイドル歯車８゜８°、これら中間アイ
ドル歯車８，８“に噛合する終段アイドル歯車９，９“
、及びこれらの終段アイドル歯車９．９°に噛合するカ
ム歯車１０゜１１　１０’、１１’をそれぞれ介して各
シリンダ２，２゛の吸入弁１２．１２“、及び排気弁１
３゜１３“の各カム軸１４．１４°及び１５．１５“に
それぞれ伝達される。このような動弁カム軸駆動装置に
おいて互いに噛合する歯車間であれば、いずれの歯車で
も本発明のバックラッシュ低減装置は通用し得るもので
あるが、本実施例においては駆動側アイドル歯車７と中
間アイドル歯車８゜８“とに通用したものである。即ち
、第２図及び第３図に示すように駆動側アイドル歯車７
は、その回転軸１６に一体回転可能に支持された主歯車
１７と、該回転軸１６に相対回転可能に支持された副歯
車１８とより構成されており、これら主歯車１７と副歯
車１８は互いにその対向面が摺接した状態となって、被
駆動側である中間アイドル歯車８．８“と噛合している
。

前記主歯車１７の副歯車１８との対向面には周方向に等
配して複数（例えば３個）のｉ！４１９が形成されてい
る。これらの谷溝１９は互いに同一形状で、前記主歯車
１７の周方向に沿う両側面１９ａ。

１９ｂが咳主歯車１７と同心円弧面となっている。

また、前記各′ａ１９の周方向一端面１９ｃは前記主歯
車１７の径方向に沿う平坦面となっている。

更に、前記谷溝１９の周方向他端面１９ｄは後述する重
錘部材が挟持される一方の挟持面Ａとされ、該挟持面Ａ
は前記主歯車１７の中心０を通る軸線り上のある点Ｍを
基準にして該軸線りに対して所定角度θ１傾斜している
。

また、副歯車１８の溝２０の長軸線β１が前記主歯車１
７の溝１９に対応して前記副歯車１８の主歯車１７との
対向面には、周方向に等配して前記溝１９と同数の突部
２０が突設されている。これら突部２０は前記溝１９内
に周方向に摺動自在に嵌挿されている。前記各突部２０
は互いに同一構成で、前記副歯車１８の周方向に沿う両
側面２０ａ。

２０ｂが該副歯車１８と同心円弧面となっている。

また、前記各突部２０の周方向一端面２０ｃは前記副歯
車１８の径方向に沿う平坦面となっている。

更に、前記各突部２０の周方向他端面２０ｄは前記一方
の挟持面、Ａと所定間隔を存して対向する他方の挟持面
Ｂとされ、該挟持面Ｂは前記副歯車１８の中心○を通る
軸線り上のある点Ｍを基準にして該軸線りに対して所定
角度θ２傾斜している。該他方の挟持面Ｂの傾斜角度θ
２と前記一方の挟持面Ａの傾斜角度θ１とは互いに異な
っており、これら両頭斜角度θ１とθ２との和が挟持角
θとなっている。

前記一方の挟持面Ａと他方の挟持面Ｂとの間には重錘部
材２１が主歯車１７の径方向に沿って移動自在に収納さ
れている。この重錘部材２１は断面円形コロ状（球状或
は駒形状等でもよい。）をなし、その軸線を回転軸１６
の軸線と平行に向けて配設されている。これら重錘部材
２１は主歯車１７と副歯車１８の回転に伴う遠心力にて
外周側に回動させることにより、前記駆動側アイドル歯
車７と中間アイドル歯車８との間のバックラッシュを低
減し得る。なお、傾斜角度θ１とθ２とはθ１＝θ２或
はθ１″＝−θ２であってもよい。

次に、上記構成になる本発明の歯車伝動系のバックラッ
シュ低減装置の作用を第４図を参照して説明する。駆動
側歯車である駆動側アイドル歯車７の主歯車１７と副歯
車１８との回転動力は、被駆動側歯車である中間アイド
ル歯車８．８′に、該中間アイドル歯車８，８°と主歯
車１７との噛合点Ｋを介して伝達されるが、ここで、主
歯車１７と中間アイドル歯車８，８°の間の噛合点Ｋに
バックラッシュが存在する場合を考える。各歯車１７゜
１８は、その回転に伴いトルク変動により中間アイドル
歯車８の一対の歯車の間を振動することとなる。その結
果、各挟持面Ａ、　　Ｂの周方向の間隔は拡大・縮小を
繰返すこととなるが、その拡大時に重錘部材２１は回転
軸１６の回転により生ずる遠心力によって、この両挟持
面Ａ、Ｂの間に挾み込まれる。即ち、遠心力は主に、重
錘部材２１がバックラッシュを最小にする方向への移動
に用いられる。更に、この両挟持面Ａ、Ｂ間に挾み込ま
れた重錘部材２１はこの両挟持面Ａ、Ｂの成す角度（挟
持角）θ　（＝θ１　＋θ２）に応じて軸線中心方向に
はじき出すはじき力Ｐ（該はじき力Ｐは両挟持面Ａ、Ｂ
の作用、反作用となり挟持角θに対して振り分けとなる
。）と、歯車の周方向に動く重錘部材２１の垂直抗力に
より生ずる力Ｎと、重錘部材２１と両挟持面Ａ、　　Ｂ
との間の摩擦力Ｆ（−μＮ、但しμ：摩擦係数）との釣
り合いによって、重錘部材２１を略定位五に保持する如
くなる。なお、前記はじき力Ｐ　＃　Ｎ　ｔａｎ　θで
ある。また、高回転域に移行するに従って、重錘部材２
１には遠心力が増大し、該遠心力が更に前記力Ｐに抗し
て重錘部材２１を前記両挟持面Ａ、Ｂ間に保持する力を
増大させるから、トルク変動に抗してバックラッシュ最
小の位置で釣り合うこととなり、低回転から高回転の全
域に亘ってハックラッシュに起因する噛合騒音を低減す
ることができる。

ここで重要なことは重錘部材２１の釣合条件はＰ＃２Ｆ Ｎ　ｔａｎ　θ＃２μＮ θ＃ｔａｎ　θ２μ となり、歯面から受ける重錘部材２１の垂直抗力Ｎに無
関係で挟持角θは摩擦係数μのみの関数になる。従って
、はじき力Ｐが略ゼロになるように摩擦係数μと挟持角
θを設定すれば前記釣合条件以外の遠心力により生ずる
小さな力で大きなトルク伝達力及びバフクラッシュによ
る衝撃荷重を受けることができる。

また、遠心力は回転数の２乗に比例して力が発生するた
め機関のアイドリング近辺で釣合条件を満足するように
挟持角θと摩擦係数μを設定すれば、高回転域になる程
大きな力でバックラッシュを低減することができる。そ
の逆に負荷運転後、機関ケース類の熱膨張分が収縮する
方向に作用した時、歯面のバックラッシュは減少方向と
なり重錘部材２１は元に戻されようとする。この条件は
機関が高負荷後の長期アイドリング状態か、または停止
状態にあると想定され、即ち、遠心力が小なる領域とな
り、容易に可逆的運動をし、過大歯面荷重を発生するこ
となく、機関の再始動時も適正荷重におけるノーラッシ
ュを保持する。

この効果は遠心力によらず、前記釣合条件を満足すれば
、ばね力、油圧力、形状記憶合金など、他の力でもよく
１、また挟持角θを逆にすれば、遠心力と逆の方向に力
を加えても成立する。特に回転数が低い場合等、遠心力
が充分に得られない時には、ばね力、油圧力、磁力等に
よる他の力で代替させることが可能である。

なお、回転数が高い状態から低い状態に変化するのに伴
う遠心力の減少により重錘部材２１は、両挟持面Ａ、Ｂ
相互の対向面間を主歯車１７と副歯車１８の中心側に両
歯面荷重に対応して移動するが、その際両挟持面Ａ、Ｂ
が軸線りに対してθ１及びθ２角度夫々傾斜しているこ
とにより楔作用が生じて両挟持面Ａ、　　Ｂと重錘部材
２１の摩擦力と傾斜角度θ１．θ２の力学的釣合によっ
て重錘部材２１の戻り移動に対して抵抗力が生じ、主歯
車１７と副歯車１８とは徐々に中心側へ移動するのでセ
ラシカが急速に減少するということがない。

第５図及び第６図は本発明の第２実施例を示し、本実施
例は重錘部材の構成のみが上述の第１実施例と異なるも
のである。即ち、本実施例の重錘部材２１“は、弾性金
属材よりなる中空バイブ２１ａの周壁一部に切削部２１
ｂを設けた構成で、該重錘部材２１′の圧縮ばね作用に
より主歯車１７の歯面と中間アイドル歯車８の歯面との
衝撃荷重が緩和され、爆発や慣性トルク変動により前記
主歯車１７と中間アイドル歯車８の各歯車に加わるヘル
ツ応力によりピッチングが防止されるという効果を奏す
る。

なお、この第２実施例においてその他の構成及び作用は
上述の第１実施例と同一であるので、図面の同一部分に
同一符号を付してその説明を省略する。

第７図は本発明の第３実施例を示し、本実施例は重錘部
材２１を例えばコイルばねよりなる付勢手段２２により
主歯車１７の外周側に向けて付勢せしめた点のみが上述
の第１実施例と異なるものである。このように重錘部材
２１を付勢手段２２により主歯車１７の外周側に付勢し
たことにより、遠心力が十分作用しない低回転域におい
ても、付勢手段２２の付勢力に補助されて重錘部材２１
が両挟持面Ａ、Ｂ相互間を押し広げ為方向に確実に作動
するという効果がある。

なお、付勢手段２２としては上述のコイルばねに限らず
、油圧、或は形状記憶合金製ばね、更にはボールや駒類
等の慣性力を利用したものでもよい。

この第３実施例におけるその他の構成及び作用は上述の
第１実施例と同一であるから、図面の同一部分に同一符
号を付してその説明を省略する。

第８図は本発明の第４実施例を示し、本実施例は重錘部
材２１をその両側に設けた駒部材２３゜２４を介して両
挟持面Ａ、Ｂに接触させると共に、コイルばねよりなる
付勢手段２２ａにより、重錘部材２１と共に駒部材２３
．２４を主歯車１７の外周側に付勢したものである。前
記一方の駒部材２３の一側面はその全面が前記一方の挟
持面Ａに摺接し、他側面略中火の円弧状係合面の全面が
前記重錘部材２１に摺動可能に摺接している。また、前
記他方の駒部材２４の他側面はその全面が前記他方の挟
持面Ｂに摺動可能に摺接し、他側面略中火の円弧状係合
面の全面が前記重錘部材２１に摺動可能に摺接している
。そして両挟持面Ａ、Ｂの挟持角θの変化に応じて駒部
材２３．２４が回動すると共に、付勢手段２２ａの付勢
力によりノーラッシュとなる。このような第４実施例に
おいては、重錘部材２１と駒部材２３．２４とが常に面
当たりをすると共に、これら駒部材２３．２４と挟持面
Ａ、　　Ｂとが常に面当たりをすることにより面圧が低
減される効果がある。

なお、この第４実施例において、その他の構成及び作用
は上述した第１実施例と同一であるので図面の同一部分
に同一符号を付してその説明を省略する。

また、上記実施例においては本発明のバックラッシュ低
減装置を内燃機関の動弁カム軸駆動装置に適用した場合
について説明したが、これに限られることなく、互いに
噛合する駆動側歯車と被駆動側歯車とを有する歯車伝動
系であれば、いかなるものでも本発明は適用可能である
。

（発明の効果） 以上詳述した如く本発明の歯車伝動系のバックラッシュ
低減装置は、互いに噛合する駆動側歯車と被駆動側歯車
とを有する歯車伝動系の前記少なくともいずれか一方の
歯車を、回転軸に一体回転可能に支持された主歯車と、
咳主歯車と同軸に相対回転可能に支持された副歯車とよ
り構成すると共に、前記主歯車に一方の挟持面を設け、
且つ前記副歯車に前記一方の挟持面と対向する他方の挟
持面を設け、これら両挟持面間に挟持される移動可能な
重錘部材を設け、更に前記両挟持面を前記歯車の軸線に
対して傾斜せしめて成り、前記歯車の回転に伴う遠心力
にて前記重錘部材が前記両挟持面を介して前記主歯車と
副歯車とを相対的に回動させることにより、前記駆動側
歯車と被駆動側歯車との間のバックラッシュを低減し得
るようにしたことを特徴とするものである。

従って、トルク変動が大幅に変化する歯車伝動系に対し
低回転から高回転までの全域に亘ってバックラッシュを
確実に低減し得、打音を生じることがな（衝撃荷重も減
少し得、全回転域においても噛合騒音を生じることがな
く、しかも重錘部材は対向する挟持面間に挟持されるた
め圧縮荷重しか生ぜず、主、副歯車の相対移動に対して
剪断力が生じないので、該剪断力によるズレがなく作動
が安定する。

また、本発明の第２の歯車伝動系のバ・ツクラッシュ低
減装置は、互いに噛合する駆動側歯車と被駆動側歯車と
を有する歯車伝動系の前記少なくともいずれか一方の歯
車を、回転軸に一体回転可能に支持された主歯車と、該
主歯車と同軸に相対回転可能に支持された副歯車とより
構成すると共に、前記主歯車に一方の挟持面を設け、且
つ前記側歯車に前記一方の挟持面と対向する他方の挟持
面を設け、これら両挟持面間に挟持される転動可能な重
錘部材を設け、更に前記両挟持面を前記歯車の軸線に対
して互いに異なる角度にて傾斜せしめて成り、前記歯車
の回転に伴う遠心力にて前記重錘部材が前記両挟持面を
介して前記主歯車と副歯車とを相対的に回動させること
により、前記駆動側歯車と被駆動側歯車との間のバック
ラッシュを低減し得るようにしたものである。

従って、トルク変動が大幅に変化する歯車伝動系に対し
低回転から高回転までの全域に亘ってバックラッシュを
確実に低減し得、打音を生じることがなく衝撃荷重も減
少し得、全回転域においても噛合騒音を生じることがな
く、しかも重錘部材には回転力が作用するので重錘部材
の挟持面との当接面は常に動摩擦となり、同一面で荷重
を受けないので偏摩耗等を生じることな（重錘部材の作
動が安定する等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すバックラッシュ低減装
置を備えた■型子気筒エンジンの動弁カム軸駆動装置の
側面図、第２図は同要部の拡大側面図、第３図は同縦断
面図、第４図は作用説明図、第５図は本発明の第２実施
例を示す要部側断面図、第６図は同重錘部材の斜視図、
第７図は本発明の第３実施例を示す要部側断面図、第８
図は本発明の第４実施例を示す要部側断面図である。 ７・・・駆動側アイドル歯車（駆動側歯車）、８゜８゛
・・・中間アイドル歯車（被駆動側歯車）、１６・・・
回転軸、１７・・・主歯車、１８・・・副歯車、１９・
・・溝、Ａ・（１９ｄ）・・・挟持面（溝の他端面）、
２０・・・突部、Ｂ（２０ｄ）・・・挟持面（突部の他
端面）、２１・・・重錘部材、Ｌ・・・歯車の軸線。 出願人　　本田技研工業株式会社 代理人　　弁理士　渡　部　敏　彦 第４目 Ｎ ネ５０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに噛合する駆動側歯車と被駆動側歯車とを有す
   る歯車伝動系の前記少なくともいずれか一方の歯車を、
   回転軸に一体回転可能に支持された主歯車と、該主歯車
   と同軸に相対回転可能に支持された副歯車とより構成す
   ると共に、前記主歯車に一方の挟持面を設け、且つ前記
   副歯車に前記一方の挟持面と対向する他方の挟持面を設
   け、これら両挟持面間に挟持される移動可能な重錘部材
   を設け、更に前記両挟持面を前記歯車の軸線に対して傾
   斜せしめて成り、前記歯車の回転に伴う遠心力にて前記
   重錘部材が前記両挟持面を介して前記主歯車と副歯車と
   を相対的に回動させることにより、前記駆動側歯車と被
   駆動側歯車との間のバックラッシュを低減し得るように
   したことを特徴とする歯車伝動系のバックラッシュ低減
   装置。 ２、互いに噛合する駆動側歯車と被駆動側歯車とを有す
   る歯車伝動系の前記少なくともいずれか一方の歯車を、
   回転軸に一体回転可能に支持された主歯車と、該主歯車
   と同軸に相対回転可能に支持された副歯車とより構成す
   ると共に、前記主歯車に一方の挟持面を設け、且つ前記
   副歯車に前記一方の挟持面と対向する他方の挟持面を設
   け、これら両挟持面間に挟持される転動可能な重錘部材
   を設け、更に前記両挟持面を前記歯車の軸線に対して互
   いに異なる角度にて傾斜せしめて成り、前記歯車の回転
   に伴う遠心力にて前記重錘部材が前記両挟持面を介して
   前記主歯車と副歯車とを相対的に回動させることにより
   、前記駆動側歯車と被駆動側歯車との間のバックラッシ
   ュを低減し得るようにしたことを特徴とする歯車伝動系
   のバックラッシュ低減装置。