(57)【要約】【課題】本発明は、外側に配置したばね部材で相手ギヤの挟み込みに必要な付勢力をメインギヤ、サブギヤに与える構造を採用して、ばね部材のばね強度の自由度の向上、さらにはばね部材の潤滑性を向上させたシザースギヤを提供する。【解決手段】本発明のシザースギヤは、サブギヤ２０のメインギヤ１０とは反対側の側部に、相手ギヤ６の挟み込む付勢力を出力するばね部材２５を配置した構成とした。これにより、シザースギヤは、ばね部材の大きさの自由度を増し、ばね部材のばね強度の自由度を高められる。しかも、外部から潤滑油の供給が受けやすくなるから、ばね部材の潤滑性が向上する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心部にボス部を有するメインギヤと、
前記ボス部の外周部に挿入され前記メインギヤの側部に並行に配置された、前記メインギヤと同一の歯数を有するサブギヤと、
前記サブギヤのメインギヤとは反対側の側部に配置され、相手ギヤの挟み込みを行なう付勢力を一対の端部から出力するばね部材と
を具備したことを特徴とするシザースギヤ。
【請求項２】
前記ばね部材の前記一対の端部のうちの一方の端部を前記サブギヤに係合させ、他方の端部を前記メインギヤに係合させ、前記ばね部材の付勢力を前記メインギヤと前記サブギヤとに伝える係合部と、
前記サブギヤと前記メインギヤが該ギヤ軸方向に離間しないように規制する固定部と
を具備したことを特徴とする請求項１に記載のシザースギヤ。
【請求項３】
前記ばね部材は、前記ボス部の周りに配置されたＵ字状のばね部材で構成され、
前記係合部は、前記ばね部材の一方の端部を、前記サブギヤに係合し、他方の端部を、前記サブギヤと隣接するメインギヤに係合し、
前記固定部は、前記メインギヤのボス部の外周面に沿って形成され、前記Ｕ字状のばね部材のボス部の周りに配置されるばね部分を嵌める環状の溝部から構成される
ことを特徴とする請求項２に記載のシザースギヤ。
【請求項４】
前記環状の溝部は、当該溝部の環状の底面に、Ｕ字状のばね部材が差し込める切欠き部が形成されることを特徴とする請求項３に記載のシザースギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックラッシュを解消しながら相手ギヤと噛み合わせるシザースギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジンやトランスミッションなど、ギヤの噛合いで回転トルクを伝えたりする伝達系では、片側のギヤにシザースギヤを採用して、ギヤの歯部間に生ずるバックラッシュを解消しながら回転トルクを伝えることが行なわれつつある。
こうした伝達系で用いられるシザースギヤは、外周部に歯部を有し、軸心部にボス部を有するメインギヤと、ボス部に外周面に挿入されてメインギヤの側部に並行に配置（同軸）されるサブギヤ（メインギヤと同一の歯数の歯部をもつ）と、メインギヤとサブギヤとを相手ギヤに対して挟み付けるばね部材とを有した構造が用いられ、相手ギヤの歯部をメインギヤの歯部とサブギヤの歯部との双方で挟む込むことにより、バックラッシュをなくしたまま、相手ギヤとの間で噛合いが行われるようにしている。
【０００３】
シザースギヤでは、一般的にメインギヤとサブギヤとの間にばね部材を収める構造が用いられている。多くは、特許文献１に開示されているようにメインギヤの側部に、ボス部にならって環状のばね室を形成し、このばね室にばね部材、例えばＵ字状のばね部材を収容し、同ばね部材の一方の端部をサブギヤの側部に係合し、他方の端部をメインギヤの側部に係合して、メインギヤとサブギヤに、相手ギヤの歯部を挟み込むための付勢力を与える構造が用いられている。
【特許文献１】特開２００６−７７８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、メインギヤとサブギヤとの間にばね部材を設ける構造は、メインギヤやサブギヤの歯部の内側にばね部材を収める都合上、ばね部材の大きさが、かなりの制約を受ける。このため、ばね部材を大きくするのは難しく、相手ギヤに適したばね強度が確保しにくい。
この点を説明すると、相手ギヤに適したばね定数を確保するのには、ばね部材のばね強度の自由度が求められる。ばね強度は、ばね部材の外形を大きくする方が設定しやすい。しかし、メインギヤとサブギヤ間にばね部材を収めるのでは、大きさの制約を受けるため、自由度が低い。このため、エンジンやトランスミッションのような大きなトルク変動を発生しやすい適用箇所に有効なシザースギヤを確保するのが難しい。
【０００５】
そのうえ、シザースギヤのばね部材は、メインギヤやサブギヤに付勢力を付与するために磨耗しやすく、これを防ぐために潤滑油による潤滑が求められるが、ばね部材をメインギヤとサブギヤ間に収める構造だと、外部からの潤滑は期待しにくく、潤滑性の点でも難点がある。
そこで、本発明の目的は、外側に配置したばね部材で相手ギヤの挟み込みに必要な付勢力をメインギヤ、サブギヤに与える構造を採用して、ばね部材のばね強度の自由度の向上、さらにはばね部材の潤滑性を向上させたシザースギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、並行に配置されたサブギヤ、メインギヤのうち、サブギヤのメインギヤとは反対側の側部に、相手ギヤの挟み込む付勢力を出力するばね部材を配置したシザースギヤを採用した。
サブギヤの外側に配置したばね部材から、相手ギヤの挟み込みに必要な付勢力を与える構造は、ばね部材をメインギヤとサブギヤ間に収める構造に比べ、ばね部材の大きさを制約する障害は大幅に少なく、ばね部材の大きさの自由度が増す。このため、ばね部材のばね強度の自由度が高められる。そのうえ、ばね部材が外側に有ることで、外部から潤滑油の供給が受けやすくなり、接触によるフリクションも低下し、安定した付勢力が得られる。
請求項２に記載の発明は、ばね部材の一対の端部のうちの一方の端部をサブギヤに係合させ、他方の端部をメインギヤに係合させた係合部で、ばね部材の付勢力をメインギヤとサブギヤとに伝え、同サブギヤとメインギヤが該ギヤ軸方向に離間しないように規制する固定部を設ける構成とした。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、各部が簡単な構造ですむよう、ばね部材には、ボス部の周りに配置されたＵ字状のばね部材を用い、固定部には、メインギヤのボス部の外周面に沿って形成した、Ｕ字状のばね部材のボス部の周りのばね部分を嵌める環状の溝部を用いた。
請求項４に記載の発明は、ばね強度を高めたＵ字状のばね部材を環状の溝部に組み付けやすくするよう、環状の溝部の底面に、Ｕ字状のばね部材が差し込める切欠き部を形成することとした。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、サブギヤの外側に配置したばね部材から、相手ギヤの挟み込みに必要な付勢力を与える構造なので、ばね部材をメインギヤとサブギヤ間に収める構造に比べ、ばね部材の大きさを制約する障害は大幅に少なく、ばね部材の大きさの設定の自由度が増す。このため、ばね部材のばね強度の自由度を高めることができ、相手ギヤに適したばね定数をもつシザースギヤを容易に得ることができる。
【０００９】
しかも、外部から潤滑油の供給が受けやすくなり、ばね部材の潤滑性を向上させることができ、接触によるフリクションが低下し、安定した付勢力により安定したシザース効果が得られる。
請求項２の発明によれば、サブギヤとメインギヤがギヤ軸方向に離間せず、シザースギヤと相手ギヤとの噛み合い歯幅が安定的に得られるので、ギヤ摩耗が発生しない。また、シザースギヤの効果も安定的に得られる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、シザースギヤの各部の構造が簡単となり、より簡素化したシザースギヤを提供できる。特にＵ字状のばね部材をボス部の溝部で固定する構造は、ばね部材がサブギヤをメインギヤに押さえ付ける部材を兼ねるから、別途、押さえ用のばね部材は不要となる。すなわち、ばね部材をメインギヤとサブギヤ間に収める構造は、ばね部材が変形すると、ばね部材自身のよれ変形が、サブギヤをメインギヤから離反させる挙動を生じさせるため、これを抑えるための措置として押さえ用のばね部材を設ける必要があるが、Ｕ字状のばね部材を溝部でサブギヤの外側に固定すると、生じるばね部材のよれ変形がサブギヤをメインギヤに押え付ける機能を果たすから、押さえ用のばね部材は不要となる。これにより、部品点数の削減化が図れ、シザースギヤを簡素化できる。そのうえ、ばね部材が外側に有ることで、ばね部材の固定も、別途、部品を用いずに行なえるので、一層、部品点数の削減化が図れ、一層、シザースギヤが簡素化できる。
【００１１】
請求項４の発明によれば、相手ギヤとの設定により、高いばね強度のＵ字状のばね部材が採用されることになった場合、容易に同ばね部材を環状の溝部に組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図１〜図８に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えばレシプロエンジンのカムシャフト端部の周辺の構造が示されていて、同図中１はシリンダヘッド、２は同シリンダヘッド１の上部に回転自在に配設されたカムシャフト、３はシリンダヘッド１の上部を覆うように設けたカバーである。
カムシャフト２の端部には、本発明の要部となるシザースギヤ５が組み付けられている。このシザースギヤ５は、相手ギヤとなるドリブンギヤ６との噛合っていて、図示しないクランクシャフトからの軸出力がカムシャフト２へ伝達される。
【００１３】
図２および図３にはこのカムシャフト５の駆動力伝達経路に組み込まれたシザースギヤ５の断面が示されている。また図４（ａ）にはこのシザースギヤ５の単品の外観が詳細図と共に示され、図５には同シザースギヤ５を分解した図が示されている。
これら図２〜図５を参照してシザースギヤ５の構造を説明すると、同図中１０はメインギヤ、２０はサブギヤである。メインギヤ１０は、図５に示されるように例えば円板状の本体部１１の外周部に多数の歯部１２が形成され、本体部１１の片側の軸心部に短円柱状のボス部１３が形成された構造となっている。この本体部１１から突き出たボス部１３端とカムシャフト２の端部とがボルト部材１６で締結される（図２）。この締結のため、ボス部１２の端部には、カムシャフト端が嵌る凹部１４が形成され、ボス部１３の中心部には、ボルト部材１６が挿通する孔部１５が形成してある。
【００１４】
サブギヤ２０は、図１、図２および図４（ａ）に示されるようにメインギヤ１０の側部に同軸で並行に配置される部品である。すなわち、サブギヤ２０は、図３に示されるように外周部にメインギヤ１０と同一の歯数の歯部２１が形成され、軸心部にボス部１３と挿脱可能な孔部２２が形成された環状のギヤ部品から構成される。このサブギヤ２０は、軸心部（孔部２２）をメインギヤ１０のボス部１３の外周面に回動自在に挿入させることによって、メインギヤ１０の本体部１１の側部に並行に配置させてある。
【００１５】
また図１、図２および図４に示されるようにサブギヤ２０のメインギヤ１０と反対側の側部となる外側部には、ばね部材２５が設けられている。このばね部材２５は、相手ギヤの歯部、ここではドリブンギヤ６（相手ギヤ）の歯部６ａの挟み込みを行なう付勢力を発生する部品である。同ばね部材２５には、ボス部１３の周りに組み付く、例えばスナップリングのようなＵ字状の外形をもつばね部材が用いられている。同ばね部材２５は、ボス部１２の周りに沿って配置された円弧部２７と、円弧部２７の両側からサブギヤ２０の外周側へ延びる一対の端部２８とを有した部材で構成される。またばね部材２５の各端部２８には一対の係合凹部２９が形成してある。
【００１６】
ばね部材２５の各端部２８は、メインギヤ１０とサブギヤ２０にそれぞれ係合されている。この係合構造（本願の係合部に相当）には、例えばばね部材２５の一方の端部に有る係合凹部２９を、サブギヤ２０の外側部の所定位置から突き出たピン部材３１ａに係合させ、他方の端部に有る係合凹部２９を、例えばサブギヤ２０と隣接するメインギヤ１０の側部の所定位置から、サブギヤ２０に形成された可動範囲規制用の貫通部、例えば通孔３２を貫通して突き出たピン部材３１ｂに係合させる構造が用いられる。むろん、貫通部は、通孔３２でなく、切欠き部でも構わない。なお、ピン部材３１ａ，３１ｂは、圧入により各ギヤ１０，２０に取付けてある。この係合構造より、各端部２８から、ばね部材２５で発生する付勢力、すなわち相手ギヤを挟み込む付勢力をメインギヤ１０、サブギヤ２０へ出力させる。
【００１７】
また通孔３２は、各端部２８を、若干、広げた状態で組み付ける大きさに定められていて、与えられる予ばね荷重で、図４（ｂ）に示されるようにメインギヤ１０とサブギヤ２０の歯すじを所定の位置に位置決めている。このばね部材２５で付勢されたメインギヤ１０とサブギヤ２０とで、相手ギヤであるドリブンギヤ６の歯部６ａを挟み込ませる。具体的には、メインギヤ１０の歯すじとサブギヤ２０の歯すじを、ばね部材２５が広がる方向へずらし（変位）、ばね部材２５を広がる方向へ変形させて、ドリブンギヤ６の歯部６ａを、メインギヤ１０の歯部１２とサブギヤ２０の歯部２１との双方で挟み込ませている。これにより、図３に示されるようにシザースギヤ６は、バックラッシュを解消したままドリブンギヤ６と噛合う。なお、通孔３２は、少なくとも相手ギヤに対するメインギヤ１０とサブギヤ２０との組み込みを許す大きさをもつ。
【００１８】
メインギヤ１０、サブギヤ２０に付勢力を与えるばね部材２５は、図１、図２および図４（ａ）に示されるように固定部３５で脱落しないようにメインギヤ１０に固定されている。固定部３５には、例えば図５および図６に示されるようにボス部１３の外周面に環状の溝部３６を形成した構造が用いられ、溝部３６内にボス部１３の周りに配置されているばね部材２５のばね部分、具体的には円弧部２７の内周部を嵌め込み係合させることによって、ばね部材２５を脱落しないように固定させている。
【００１９】
ここで、ばね部材２５は、広げられると、円弧部２７ではよれる方向の変形を伴うので、この円弧部２７で生ずるよれ変形がサブギヤ２０をメインギヤ１０に押さえ付ける役割りを果たす。すなわち、ばね部材２５を固定するだけで、付勢力の発生に伴うばね部材２５の変形でサブギヤ２０がメインギヤ１０へ押圧され、サブギヤ２０とメインギヤ１０との密接状態が保たれる。つまり、サブギヤ２０がメインギヤ１０から離間しないように規制している。これで、メインギヤ１０からサブギヤ２０が離反する挙動を抑えている。
【００２０】
また環状の溝部３６の底面には、例えば図６および図７に示されるように環状の底面の両側に一対の切欠き部３７が形成されている。切欠き部３７は、平行な面で切り欠かれている。この切欠き部３７間は、ばね部材２５の端部間の距離に対応して形成されていて、ばね部材２５が開口側から溝部３６内へ嵌めやすくしている。特に切欠き部３７は、ピン部材３１ａ，３１ｂの有る地点とは位相した地点に形成されていて、これで、ばね部材２５をメインギヤ１０から脱落しないよう組み付けている。すなわち、ばね部材２５を組み付けるときは（ピン部材３１ａだけ圧入により組付け、ピン部材３１ｂは未だ圧入前）、図６および図７に示されるようにばね部材２５を、切欠き部３７を通して、溝部３６内に差込み、その後、ばね部材２５を溝部３６内で回動させて、片側の係合凹部２９をサブギヤ２０のピン部材３１ａに係合させ、残りの係合凹部２９をサブギヤ２０の通孔３２に合わせてから、ピン部材３１ｂを係合凹部２９、通孔３２を通じて、サブギヤ２０へ圧入することにより、図８に示されるようにばね部材２５は溝部３６から脱落するおそれがないように組み付く（予ばね荷重の有る状態）。
【００２１】
このように構成されたシザースギヤ５は、図１〜図３に示されるように外側部に組み付けたばね部材２５から与えられる付勢力で、メインギヤ１０の歯部１２およびサブギヤ２０の歯部２１をドリブンギヤ６の歯部６ａの両側から挟み込みながら、ドリブンギヤ２０から伝わる回転トルクをカムシャフト２に伝える。
こうしたサブギヤ２０の外側にばね部材２５を設けたシザースギヤ５は、ばね部材２５の大きさを制約する障害は少なく、歯部６ｂの近くまで、ばね部材２５の外形を大きくすることができ、メインギヤとサブギヤ間にばね部材を収める構造に比べ、格段に大きな外形のばね部材２５を採用することができる。これにより、ばね部材２５の大きさの設定の自由度が増し、大幅にばね強度の自由度を高めることができ、相手ギヤに適したばねばね定数をもつシザースギヤ５を容易に確保することができる。特に図２に示されるようにシザースギヤ５の歯幅を相手ギヤより大きくして、ばね部材２５を相手ギヤとが噛合う位置から退避させた地点に配置すると、図８に示されるように歯部６ｂの先端近くまで円弧部２７を配置させた大きな外形のばね部材２５が採用でき、一層、シザースギヤ２５の設計自由度が高められる。
【００２２】
しかも、外側にばね部材２５を設けると、ばね部材２５はサブギヤ２０をメインギヤ１０に押さえる部材も兼ねるから、別途、サブギヤを押さえるためのばね部材は不要となる。すなわち、ばね部材をメインギヤとサブギヤ間に収める構造の場合、ばね部材が変形すると、ばね部材自身の変形が、サブギヤをメインギヤから離反させる挙動を生じさせるため、これを抑えるための措置として押さえ用のばね部材を設ける必要があるが、Ｕ字状のばね部材２５をサブギヤ２０の外側で固定すると、生じるばね部材２５のよれ変形がサブギヤ２０をメインギヤ１０に押え付ける機能を果たすから、押さえ用のばね部材は不要となる。これにより、部品点数の削減化が図れ、シザースギヤ５が簡素化できる。
【００２３】
またばね部材２５が外側に有ることで、外部から潤滑油の供給が受けやすくなり、ばね部材２５の潤滑性を向上させることができ、接触部の磨耗を防ぎやすくなる。さらには、シザースギヤ５やメインギヤ１０の溝部３６との接触によるフリクションも低下し、安定した付勢力により安定したシザース効果が得られる。特に図１に示されるようにカバー３の内部のような潤滑油の飛沫が飛び交う環境でシザースギヤ２５が使用されるような場合、好適である。
【００２４】
またばね部材２５の固定をボス部１３に形成した溝部３６で行なうと、ばね部材２５の固定も、別途、部品を用いずに行なえ、一層、シザースギヤ５の部品点数が削減できる。特にＵ字状のばね部材２５を用い、同ばね部材２５の各端部をピン構造で、メインギヤ１０、サブギヤ２０に係合すると、各部の構造が簡単となり、シザースギヤ５を、より簡素化できる。
【００２５】
しかも、溝部３６の底面に、Ｕ字状のばね部材２５を差し込みやすくする切欠き部３７を設けると、相手ギヤとの設定で、高いばね強度（広がり難い）をもつばね部材２５が採用されることになっても、容易に溝部にばね部材２５を組み付けることができ、シザースギヤ５の組立性を確保できる。
なお、本発明は一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、メインギヤから突き出るピン部材を用いてばね部材をメインギヤに係合したが、構造の簡素化を考慮しなければ、例えばボス部の外周面から突き出る係合部材で、ばね部材の端部と係合させて、相手ギヤを挟み込む付勢力を与える構造としてもよく、他の係合構造でも構わない。ばね部材も、構造の簡素化を考慮しなければ、Ｕ字状のばね部材でなく、例えばトグルばねでもよい。また一実施形態では、本発明のシザースギヤを、レシプロエンジンのカムシャフトに駆動力を伝えるギヤ部品に適用した例を挙げたが、これに限らず、他の装置や他の動力伝達経路のギヤ部品に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシザースギヤが適用されたエンジン部分を示す斜視図。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図２中のＢ部におけるギヤ噛合いを示す断面図。
【図４】（ａ）はシザースギヤ単品の外観を示す斜視図、（ｂ）はシザースギヤのメインギヤとサブギヤとの歯部を示す断面図。
【図５】シザースギヤの分解斜視図。
【図６】ばね部材を組み込むときを説明する斜視図。
【図７】同じく断面図。
【図８】ばね部材を組み終えたときの断面図。
【符号の説明】
【００２７】
５  シザースギヤ
６  ドリブンギヤ（相手ギヤ）
１０  メインギヤ
１３  ボス部
２０  サブギヤ
２５  ばね部材
２８  端部
３１ａ，３１ｂ  ピン部材（係合部）
３６  溝部（固定部）
３７  切欠き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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