JPS6235162A - 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
に適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５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側歯
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
ねの付勢力により主歯車と副歯車の歯部が相対的にずれ
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
れることによりバックラッシュを低減し且つ？＃撃力を
吸収し得るようにしたものが公知であ斯かる従来のもの
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バ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、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を目的とする。

（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、これら主歯車と副歯車との間に回転に伴なう
遠心力に応じてその両歯車を相対的に回動させて前記駆
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
する第１の手段を設け、更に該第１の手段によるバック
ラッシュの低減作用を抑制する第２の手段を設けたもの
である。

（作用） 主歯車と副歯車の回転に伴う遠心力に応じて、これら両
歯車が相対回転し駆動側歯車と被駆動側歯車との間のバ
ックラッシュを最小限にし、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回転域
に亘って衝撃音を確実に低減することができる。また、
遠心力が十分作用しない時には前記バックラッシュの低
減作用が抑制されることにより、主歯車と副歯車の組込
みが容易となる。

（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Ｖ型多気
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１３，１３’の各カム軸１４，１
４’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
装置は適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′とに適
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）の溝１９が設けられている。

これらの８溝１９は同一形状で、前記主歯車１７の周方
向に沿う両側面１９ａ、１９ｂが該主歯車１７と同心円
弧面となっている。また、前記８溝１９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８溝１９の周方向他端面１９ｄは後述
する重錘部材が挾持される一方の挾持面Ｂとされ、該挾
詩画Ｂは前記主歯車１７の中心○を通る軸線り上のある
点Ｍを基準として該軸線りに対して所定角度θ、傾斜し
ている。

前記主歯車１７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装されている。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
は前記一方の挾持面Ｂと所定間隔を存して対向する他方
の挾持面Ａとされ、該挾持面Ａは前記副歯車１８の中心
０を通る軸線り上のある点Ｍを基準として該軸線りに対
して所定角度θ２傾斜している。該他方の挾持面Ａの傾
斜角度θ２と前記一方の挾持面Ｂの傾斜角度θ１とは互
いに異なっており、これら面傾斜角度θ１と０２との和
が挾持角θとなっている。なお、傾斜角度θ１と０２と
はθ１＝０２或はθ舛０２でもよく、また、外周側に進
むに従って傾斜角度θ□及びθ２が上記と逆方向、即ち
漸次増大するように変化させてもよい。

前記一方の挾持面Ｂと他方の挾持面Ａとの間には重錘部
材（バックラッシュを低減する第１の手段）２１が主歯
車１７の径方向に沿って移動可能に収納されている。こ
の重錘部材２１は帯磁性金属よりなる断面円形コロ状（
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
力にて外周側に移動し前記両挾詩画Ａ、Ｂを介して前記
主歯車１７と副歯車１８とを相対的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。

前記主歯車１７には前記８溝１９の周方向に沿う一側面
１９ｂの一端側に位置して永久磁石等よりなるマグネッ
ト（前記重錘部材２１によるバックラッシュ低減作用を
抑制する第２の手段）２２が埋設されている。これらマ
グネット２２は前記溝１９の一側面１９ｂと略均−面と
されて、遠心力の小さな時において重錘部材２１を主歯
車１７の中心側、即ちセラシカを解除する方向に吸着す
るようになっている。

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の回転動力は被駆動側歯車である中間アイドル
歯車８に、該中間アイドル歯車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との間の噛合点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の一対の歯面
の間を振動することとなる。その結果、各挾持面Ａ、Ｈ
の周方向の間隔は拡大・縮小を繰り返すこととなるが、
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、マグネット２２の吸着力に抗して
両挾詩画Ａ、Ｂ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、この両挾詩画Ａ、　８間に挟込
まれた重錘部材２１はこの両挾詩画Ａ。

Ｂの成す角度（挾持角）Ｏ（＝θ十〇）に応じて軸線中
心方向にはじき出す力Ｐと、歯車の周方向に働く力によ
り生ずる力Ｎ、　Ｎ’　と、重錘部材２１と両挾詩画Ａ
、Ｂとの間の摩擦力Ｆ　（＝μＮ）。

Ｆ′　（＝μＮ′）（但し、μ：摩擦係数）との釣り合
いによって、重錘部材２１を略定位置に保持する如くな
る。また、高回転域に移行するに従って、重錘部材２１
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を前記両挾詩画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
亘ってバ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の釣合条件が両挾詩画
Ａ、Ｂ間の挾持角θ及び重錘部材２１の挾持面Ａ、Ｂと
の接触部の摩擦係数μの関数で、歯面から受ける強大な
力Ｎ、Ｎ’には関係しないことである。従って、力Ｐが
Ｆ、Ｆ’の合力と略□釣り合うように摩擦係数μと挾持
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ックラッシュに
よる衝撃荷重を受けることができる。また、挾持面Ａ、
Ｂの傾斜角度０□と０２は互いに異なっているため、第
４図に示すように、遠心力にて重錘部材２１は矢印ＣＱ
力方向移動し、その一方の分力は矢印ＣＮ’　となり、
他方の分力は矢印ＣＮとなって一方の分力ＣＮ’　が他
方の分力ＣＮよりも小さくなることによって１重錘部材
２１には第４図中時計方向への回転力が作用し、重錘部
材２１の挾持面Ａ、Ｂとの当接面は常に動摩擦となり、
該重錘部材２１の作用力が安定すると共に、同一面で荷
重を受けることがないので偏摩耗等を生じることがなく
、重錘部材２１の作動が安定する。

一方、マグネット２２の吸着力に打ち勝つだけの遠心力
が発生しない時には、マグネット２２により重錘部材２
１は吸着されて主歯車１７の中心側に保持されて冷間時
にセラシカが強制的に解除された状態となる。これによ
り遠心力が小さな低速回転時におけるバックラッシュが
大となり、主歯車１７と副歯車１８との組込みが容易に
なると共に、セラシカの解除が確実に行なわれる。

第５図は本発明の第２実施例を示すもので、重錘部材２
１のバックラッシュ低減作用を抑制する第２の手段の構
成のみが上述の第１実施例と異なるものである。即ち、
この実施例の第２の手段２２′はコイルばねにて構成し
たもので、該コイルばね２２′は主歯車１７の８溝１９
の周方向に沿う他側面１９ａの一端側に位置して設けた
嵌装孔２３内に嵌装されている。そして、主歯車１７及
び副歯車１８の回転数が低く、コイルはね２２′の付勢
力に打ち勝つだけの遠心力が発生しない時には。

コイルはね２２′により重錘部材２１は主歯車１７の中
心側に抑圧保持されて冷間時にセラシカが強制的に解除
された状態となる。

この第２実施例における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、図面に同一符号を付し
てその説明を省略する。

第６図は本発明の第３実施例を示すもので、この実施例
は重錘部材２１をコイルばね２４により主歯車１７の中
心側に付勢すると共に、各突部２０の周方向一端面中央
にＶ型の溝２５を設け、該溝２５にボール２６を介して
第２の手段であるコイルばね２２′の一端を当接させ、
該コイルばね２２′の他端を主歯車１７の溝１９の周方
向一端面１９ｃの略中央に設けた嵌装孔２７の内端面に
当接させた点が、上述の第１実施例と異なる。前記コイ
ルばね２４は前記主歯車１７の溝１９の周方向に沿う一
側面１９ｂの一端側に設けた嵌装孔２８に嵌装されてい
る。そして、遠心力が小さな低速回転時においては、重
錘部材２１は第２の手段であるコイルばね２２′の付勢
力により、コイルばね２４の付勢力に抗して主歯車１７
の中心側に抑圧移動されて、セラシカが強制的に解除さ
れた状態となる。なお、この第３実施例におけるその他
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
。

更に、第１の手段によるバックラッシュの但減作用を抑
制する第２の手段としては上述のマグネットやコイルば
ねのみに限らず、油圧などの他の力を利用することもで
きる。また１組付時歯車を水平位置にして振動を加えれ
ば、重錘部材２１の重量を利用して重錘部材２１を主歯
車１７の中心側所定位置に戻すようにしてもよい。

また、上記各実施例においては、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、
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回転
に伴う遠心力に応じてその両歯車を相対的に回動させて
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
を低減する第１の手段を設け、更に該第１の手段による
バックラッシュの低減作用を抑制する第２の手段を設け
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
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、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
ない。また、遠心力が十分作用しない時には前記バック
ラッシュの低減作用が抑制されることにより、セラシカ
の解除が確実に行なわれると共に、主歯車と副歯車の組
込みが容易であ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Ｖ型多気筒エンジン動弁カム軸駆動装置の側
面図、第２図は同要部の側断面図。 第３図は同断面図、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図は本発明の
第３実施例を示す側断面図である。 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、１６・・・回転軸、１７・・
・主歯車、１８・・・副歯車、２１・・・重錘部材（第
１の手段）、２２・・・マグネット（第２の手段）　、
　２２’・・・コイルばね（第２の手段）２２′・・・
コイルばね（第２の手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、これら主歯車と副歯車との間に回転に伴う遠
   心力に応じてその両歯車を相対的に回動させて前記駆動
   側歯車と被駆動側歯車との間のバックラッシュを低減す
   る第１の手段を設け、更に該第１の手段によるバックラ
   ッシュの低減作用を抑制する第２の手段を設けたことを
   特徴とする歯車伝動系のバックラッシュ低減装置。