(57)【要約】【課題】ラトル音を低減し得るカムシャフト駆動機構用ギアを提供する。【解決手段】内燃機関のカムシャフト駆動機構に用いられるギアＧが提供される。ギアは、外周部に配置された歯部１１と、中心部に配置されたボス部１０と、歯部およびボス部を連結する連結部１２と、連結部の第１半径方向位置Ｒ１に設けられた複数の第１肉抜き穴３１と、連結部における第１半径方向位置より内側の第２半径方向位置Ｒ２に設けられた複数の第２肉抜き穴３２とを備える。第１肉抜き穴と第２肉抜き穴は、歯部からボス部に至る肉の経路が蛇行状となるよう、千鳥状に配置されている。【選択図】図１
2020045890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフト駆動機構に用いられるギアであって、
外周部に配置された歯部と、
中心部に配置されたボス部と、
前記歯部および前記ボス部を連結する連結部と、
前記連結部の第１半径方向位置に設けられた複数の第１肉抜き穴と、
前記連結部における前記第１半径方向位置より内側の第２半径方向位置に設けられた複数の第２肉抜き穴と、
を備え、
前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、前記歯部から前記ボス部に至る肉の経路が蛇行状となるよう、千鳥状に配置されている
ことを特徴とするギア。
【請求項２】
前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、周方向にオーバーラップされる
請求項１に記載のギア。
【請求項３】
前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、周方向に延びる長孔により形成される
請求項１または２に記載のギア。
【請求項４】
前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、互いに同数とされると共に、それぞれ周方向に等間隔で配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載のギア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はギアに係り、特に、内燃機関のカムシャフト駆動機構に用いられるギアに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関には、クランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達してカムシャフトを駆動するためのカムシャフト駆動機構が設けられている。カムシャフト駆動機構には、ベルト駆動式、チェーン駆動式、およびギア駆動式のものがあるが、その中でもギア駆動式のものでは、クランクシャフトからカムシャフトまでを複数のギアで連結し、これらギアを通じてクランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達するようにしている。カムシャフトはクランクシャフトと同期して回転する必要があるため、それらのタイミングや位相がずれぬよう、各ギアはタイミングギアを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５１０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関のトルク変動に起因して、カムシャフト駆動機構のギアには、噛合する相手ギアとの間の衝突で起こる歯打ち振動が発生し、これによりラトル音なる騒音が発生する。
【０００５】
一方、ギアの外周部の歯部と、中心部のボス部とを連結部で連結し、連結部に軽量化等のため肉抜き穴を設けることがある。
【０００６】
従来は、この肉抜き穴の配置が適切でなかったため、歯部における相手ギアとの噛合箇所で発生した歯打ち振動が、ギア半径方向に沿って直線的にボス部に到達することがあった。このため、歯打ち振動が十分に減衰しないままボス部に到達し、ラトル音を増大させることがあった。
【０００７】
そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、ラトル音を低減し得るカムシャフト駆動機構用ギアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一の態様によれば、
内燃機関のカムシャフト駆動機構に用いられるギアであって、
外周部に配置された歯部と、
中心部に配置されたボス部と、
前記歯部および前記ボス部を連結する連結部と、
前記連結部の第１半径方向位置に設けられた複数の第１肉抜き穴と、
前記連結部における前記第１半径方向位置より内側の第２半径方向位置に設けられた複数の第２肉抜き穴と、
を備え、
前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、前記歯部から前記ボス部に至る肉の経路が蛇行状となるよう、千鳥状に配置されている
ことを特徴とするギアが提供される。
【０００９】
好ましくは、前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、周方向にオーバーラップされる。
【００１０】
好ましくは、前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、周方向に延びる長孔により形成される。
【００１１】
好ましくは、前記第１肉抜き穴と前記第２肉抜き穴は、互いに同数とされると共に、それぞれ周方向に等間隔で配置される。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、ラトル音を低減し得るカムシャフト駆動機構用ギアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態に係るギアの正面図である。
【図２】本開示の実施形態に係るギアの縦断側面図である。
【図３】ギアの振動伝達経路を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。
【００１５】
図１は、本開示の実施形態に係るギアＧの正面図である。図２は、ギアＧの縦断側面図である。ＣはギアＧの中心軸（ギア軸という）を示す。以下、特に断らない限り、軸方向、半径方向、周方向とは、ギア軸Ｃを基準とした軸方向、半径方向、周方向をいうものとする。便宜上、図２の右側を軸方向前方、図２の左側を軸方向後方とする。図１は、軸方向前方から見たときの正面図である。
【００１６】
ギアＧは、内燃機関におけるギア駆動式のカムシャフト駆動機構（図示せず）に用いられるよう適合される。カムシャフト駆動機構は、クランクシャフトに固定されたクランクギアと、カムシャフトに固定されたカムギアと、これらクランクギアとカムギアの間に噛合状態で配置され、クランクギアとカムギアを連結する一乃至複数のアイドルギアとを有する。本実施形態のギアＧはアイドルギアとして使用されるが、クランクギアまたはカムギアとして使用されてもよい。
【００１７】
ギアＧは、外周歯を有するはすば歯車として構成され、図示しない相手ギアに噛合されるよう適用される。なおギアＧは他の種類の歯車、例えば平歯車として構成されてもよい。
【００１８】
ギアＧは、外周部に配置された歯部１１と、中心部に配置された円筒状のボス部１０と、歯部１１およびボス部１０を連結する連結部１２とを備える。歯部１１は、最外周部に配置された複数の歯２１と、歯２１を半径方向内側にて支持するリング状の基部２２とを備える。歯部１１は所定の軸方向の幅Ｗ１を有する。
【００１９】
ボス部１０は、連結部１２から軸方向後方に突出するような円筒状とされる。ボス部１０の内周面部には、円筒状のすべり軸受３が圧入により一体的に固定されている。このすべり軸受３は、エンジンのシリンダブロック等に固定された支持シャフト（図示せず）の外側に回転可能に嵌合される。これによりギアＧは、支持シャフトの周りを回転可能に支持される。
【００２０】
連結部１２は、ギア軸Ｃを中心としたディッシュ状もしくは円板リング状とされる。連結部１２の幅Ｗ２は歯部１１の幅Ｗ１より小さくされ、すなわち、軽量化等のため、連結部１２は歯部１１より薄くされる。但し連結部１２の最外周部には、歯部１１の幅Ｗ１を連結部１２の幅Ｗ２に変化させるため、図２に示すような側面断面視においてテーパ状のテーパ部２３が形成されている。また連結部１２の最内周部には、側面断面視においてクランク状のクランク部２４が形成されている。但しクランク部２４は他の断面形状のものに置換可能であり、例えば断面直線状の直線部に置換可能である。
【００２１】
またギアＧは、連結部１２に設けられた複数の第１肉抜き穴３１および第２肉抜き穴３２を備える。複数の第１肉抜き穴３１は、連結部１２の第１半径方向位置Ｒ１に設けられる。複数の第２肉抜き穴３２は、連結部１２における第１半径方向位置Ｒ１より内側の第２半径方向位置Ｒ２に設けられる。
【００２２】
第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、周方向に延びる長孔により形成される。また第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、互いに同数（本実施形態では五つ）とされると共に、それぞれ周方向に等間隔で配置される。
【００２３】
より詳細には、第１肉抜き穴３１は、連結部１２を幅Ｗ２方向に貫通する貫通穴であり、ギア軸Ｃを中心とした同心円弧状に延びる長孔である。第１肉抜き穴３１の長手方向両端は半円状に形成される。連結部１２において、テーパ部２３とクランク部２４の間の部分は一定の幅Ｗ２を有するが、第１肉抜き穴３１はその部分の半径方向外側に配置されている。第１肉抜き穴３１の外周端縁部の半径方向位置は、テーパ部２３の内周端縁部の半径方向位置とほぼ同一とされる。従って第１肉抜き穴３１は、歯部１１に対し所定の間隔を隔てた半径方向内側に配置される。
【００２４】
第１肉抜き穴３１は、周方向の長さＬ１と、半径方向の高さＨ１とを有する。ＣＬ１は第１肉抜き穴３１の長さ中心を示す。第１半径方向位置Ｒ１は高さＨ１の中心に位置される。従って、長さ中心ＣＬ１と第１半径方向位置Ｒ１の交点は第１肉抜き穴３１の中心を規定する。第１肉抜き穴３１は全て同一の形状と寸法を有する。
【００２５】
また、隣り合う二つの第１肉抜き穴３１の間には、連結部１２の肉の部分となる第１肉部４１が形成されている。この第１肉部４１の周方向の長さＬ１１は、第１肉抜き穴３１の周方向の長さＬ１より短い。
【００２６】
第２肉抜き穴３２も、連結部１２を幅Ｗ２方向に貫通する貫通穴であり、ギア軸Ｃを中心とした同心円弧状に延びる長孔である。第２肉抜き穴３２の長手方向両端は半円状に形成される。第２肉抜き穴３２は、連結部１２における幅Ｗ２が一定の部分の半径方向内側に配置されている。第２肉抜き穴３２の内周端縁部の半径方向位置は、クランク部２４の外周端縁部の半径方向位置とほぼ同一とされる。従って第２肉抜き穴３２は、ボス部１０に対し所定の間隔を隔てた半径方向外側に配置される。
【００２７】
第２肉抜き穴３２は、周方向の長さＬ２と、半径方向の高さＨ２とを有する。ＣＬ２は第２肉抜き穴３２の長さ中心を示す。第２半径方向位置Ｒ２は高さＨ２の中心に位置される。従って、長さ中心ＣＬ２と第２半径方向位置Ｒ２の交点は第２肉抜き穴３２の中心を規定する。第２肉抜き穴３２は全て同一の形状と寸法を有する。
【００２８】
また、隣り合う二つの第２肉抜き穴３２の間には、連結部１２の肉の部分となる第２肉部４２が形成されている。この第２肉部４２の周方向の長さＬ１２は、第２肉抜き穴３２の周方向の長さＬ２より短い。
【００２９】
第２肉抜き穴３２について、その高さＨ２は第１肉抜き穴３１の高さＨ１と同等であるが、その長さＬ２は第１肉抜き穴３１の長さＬ１より短い。また、第２肉部４２の長さＬ１２は第１肉部４１の長さＬ１１より若干短い。
【００３０】
第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、半径方向に離間されて配置されている。従ってそれらの間には、連結部１２の肉の部分となる中間肉部４３が形成されている。中間肉部４３は、全周に及ぶリング状とされ、第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２の半径方向の間隔に等しい半径方向の高さＨ３を有する。
【００３１】
ところで、第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、歯部１１からボス部１０に至る肉の経路が蛇行状となるよう、千鳥状に配置されている。そして第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、周方向にオーバーラップされている。
【００３２】
詳細には、第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は、互いに周方向の位置（位相位置）がずらされており、周方向において概ね、二つの第１肉抜き穴３１の間に一つの第２肉抜き穴３２が位置されるようになっている。二つの第１肉抜き穴３１の長さ中心ＣＬ１の間の丁度中間の周方向位置に、一つの第２肉抜き穴３２の長さ中心ＣＬ２が位置される。従って、第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２は互いに周方向等間隔で配置される。すなわち、第１肉抜き穴３１の中心（長さ中心ＣＬ１）と、第２肉抜き穴３２の中心（長さ中心ＣＬ２）とは、周方向において等間隔で交互に配置されている。
【００３３】
一つの第２肉抜き穴３２の長さ方向の両端部は、二つの第１肉抜き穴３１の互いに近接する一端部と、周方向にオーバーラップする（重なる）。従って、歯部１１からボス部１０に至る肉の経路を考えた場合、当該経路は、如何なる周方向位置においても、もしくは全ての周方向位置において、半径方向に沿う直線状とはならず、半径方向に対し蛇行する蛇行状となる（図３参照）。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３５】
図３に示すように、例えばある第１肉抜き穴３１Ａの半径方向外側で、かつ長さ中心ＣＬ１Ａ付近の歯部１１の位置（振動発生点という）Ｐにおいて、相手ギアとの噛み合いおよび変動トルクの伝達により、歯打ち振動が発生したとする。本実施形態の場合、前述のように歯部１１からボス部１０に至る肉の経路が蛇行状であるため、振動は半径方向に沿って直線的にボス部１０に到達せず、第１肉抜き穴３１および第２肉抜き穴３２を迂回しつつ、必ず蛇行経路を辿ってボス部１０に到達する。
【００３６】
すなわち矢印で示すように、振動発生点Ｐで発生した振動は、まず第１肉抜き穴３１Ａの半径方向外側の位置において、歯部１１に沿って周方向一方側、すなわちギア回転方向Ｔの前方と、周方向他方側、すなわちギア回転方向Ｔの後方とに進む。振動発生点Ｐの半径方向内側には第１肉抜き穴３１Ａがあるので、図中バツ印で示すように、振動発生点Ｐから直接、半径方向内側に向かうような振動の経路は存在しない。
【００３７】
次いで振動が第１肉部４１に差し掛かると、振動は第１肉部４１に沿って、半径方向内側に向かって進行する。するとやがて第２肉抜き穴３２にぶつかるので、その時点で振動は、ギア回転方向Ｔの前方と後方に分岐され、中間肉部４３を周方向に沿って進む。振動が第２肉抜き穴３２にぶつかった場合、そこから直接、半径方向内側に向かうような振動の経路は存在しない。
【００３８】
次いで振動は、やがて第２肉部４２に差し掛かる。すると振動は、第２肉部４２に沿って半径方向内側に向かって進行する。こうして振動はボス部１０に到達する。
【００３９】
このように振動発生点Ｐで発生した振動は、直線的な経路ではなく、それよりも長い蛇行状の経路を辿ってボス部１０に到達する。このため、その蛇行状経路を進む過程で振動を十分に減衰させることができ、ボス部に伝達される振動を低減することができる。それ故、ラトル音を効果的に低減することが可能である。
【００４０】
また本実施形態では、第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２を周方向にオーバーラップさせており、特に、全ての第１肉抜き穴３１と第２肉抜き穴３２を周方向にオーバーラップさせている。このため、全ての周方向位置において、歯部１１からボス部１０に直線的に至る半径方向に沿った振動伝達経路を無くし、振動を必ず蛇行状に伝達させて振動の減衰、ひいてはラトル音の低減を確実に為すことができる。
【００４１】
なお、本実施形態では第１肉抜き穴３１を、歯部１１に近接させてギアＧの外周部に位置させている。そのため、ギアＧにおける歯部１１付近の剛性を幾分低下させ、比較的柔軟な構造とし、噛み合い時の噛み合い点動剛性を低減することができる。それ故、噛み合い音、特に高周波数側の噛み合い音の低減に寄与することができる。
【００４２】
以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態は他にも様々考えられる。
【００４３】
（１）例えば、第１肉抜き穴と第２肉抜き穴の数、形状、寸法等は任意に変更可能である。両方の肉抜き穴の数、形状、寸法等を互いに異ならせてもよい。また一方または両方の肉抜き穴について、その形状、寸法等を周方向位置に応じて変えてもよい。
【００４４】
（２）第３肉抜き穴、第４肉抜き穴といったように、半径方向における肉抜き穴の数を増やしてもよい。
【００４５】
本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｇ  ギア
１０  ボス部
１１  歯部
１２  連結部
３１  第１肉抜き穴
３２  第２肉抜き穴
Ｒ１  第１半径方向位置
Ｒ２  第２半径方向位置
【図１】
2020045890.tif 000003
【図２】
2020045890.tif 000004
【図３】
2020045890.tif 000005