(57)【要約】【課題】ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えるのに有効なシザーズギアを提供する。【解決手段】シザーズギアを、メインギア２０と、サブギア３０と、互いに重ね合わされたメインギア２０およびサブギア３０に対し相対回転方向の付勢力を付与するスプリング４０とを有する構成とする。スプリング４０は、略Ｃ字形に形成されたスプリング本体４０ａを備え、このスプリング本体４０ａの側面の両端領域４０ｂに重り４１，４２が取り付けられ、スプリング本体４０ａの側面の中央領域４０ｃに重り４３が取り付けられている。このような構成により、スプリング４０の付勢力のみでは抑えきれないバックラッシュを抑え、シザーズギアと相手側のギアとの間の歯打ち音を低減させるのに有効である。【選択図】      図３
2004232825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインギアと、サブギアと、互いに重ね合わされた前記メインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与するスプリングとを有するシザーズギアであって、
前記スプリングは、そのスプリング本体の両端領域が前記メインギアおよびサブギアに係合する構成であり、この両端領域に前記スプリング本体とは別体の重りが取り付けられた構成であることを特徴とするシザーズギア。
【請求項２】
請求項１に記載したシザーズギアであって、
前記スプリング本体は、略Ｃ字形の板状部材を用いて構成されることを特徴とするシザーズギア。
【請求項３】
メインギアと、サブギアと、互いに重ね合わされた前記メインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与するスプリングとを有するシザーズギアであって、
前記スプリングは、略Ｃ字形の板状部材からなるスプリング本体と、このスプリング本体において相対的に厚みの異なる厚肉部および薄肉部とを備え、
前記スプリング本体の両端領域が前記メインギアおよびサブギアに係合する構成であり、その両端領域に前記厚肉部が配置されていることを特徴とするシザーズギア。
【請求項４】
メインギアと、サブギアと、互いに重ね合わされた前記メインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与するスプリングとを有するシザーズギアであって、
前記スプリングは、前記付勢力を付与する機能に関与するスプリング本体と、このスプリング本体の両端領域に配置されて前記付勢力を付与する機能に関与しない重りとを備え、
前記スプリング本体の両端領域が前記メインギアおよびサブギアに係合する構成であることを特徴とするシザーズギア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン等においてギア同士が噛み合う箇所に使用されるシザーズギアの構成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン等においてギア同士が噛み合う箇所に使用されるシザーズギアの構成技術が公知である（例えば、特許文献１参照。）。このシザーズギアは、２枚のギア（メインギアおよびサブギア）とスプリングとを組み合わせて構成されている。このスプリングは、メインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与する機能を有する。例えば、ドライブギアから駆動力が付与されるドリブンギアにこのシザーズギアが適用される。このような構成により、シザーズギア（ドリブンギア）は、相手側のドライブギアと噛み合う際に、スプリングの付勢力が付与されたメインギアおよびサブギアによってドライブギアを挟み込むように作用する。従って、シザーズギアを用いると、ドライブギアとドリブンギアとの間のバックラッシュを抑え、ギアの歯打ち音を軽減させるのに有効である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−８９０８２号公報（図１、図４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の技術では、シャフトの回転変動がシザーズギアの固有振動数と重なった場合に、ドライブギアとドリブンギア（シザーズギア）との間のバックラッシュを抑えられないことがあり、スプリングの付勢力のみではギアの歯打ち音を確実に防止するのに限界がある。とりわけ、エンジンのバランスシャフトに対応して設置されるシザーズギアにおいては、エンジン回転数が実用域にあるときにこのような問題が発生する場合もありその対策が望まれている。
そこで本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えるのに有効なシザーズギアを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のシザーズギアは、請求項１〜４に記載のように構成される。これら各請求項に係る発明は、例えばエンジンにおいてギア同士が噛み合う箇所に用いられるシザーズギアに好適に適用され得る。
【０００６】
〔請求項１に記載の発明〕
請求項１に記載したシザーズギアは、メインギア、サブギア、スプリング等を備えている。メインギアおよびサブギアは、互いの外径および歯のピッチが同様となるように構成されている。従って、メインギアおよびサブギアを重ね合わせたき、互いの歯すじを合わせることが可能である。スプリングは、互いに重ね合わされたメインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与する機能を有する。このスプリングは、そのスプリング本体の両端領域がメインギアおよびサブギアに係合する構成（例えば、当接する構成ないし接続される構成）になっている。ここでいうスプリング本体の両端領域とは、スプリング本体の両端部およびその近傍の領域をいうものとする。このスプリングとしては、スプリング本体が例えば略Ｃ字形の板状部材を用いて構成された板状のスプリングをはじめ、コイル式のスプリング等を用いることもできる。このようなスプリングの作用によって、メインギアおよびサブギアが相手側のギアを挟み込み、バックラッシュを抑え、ギアの歯打ち音を軽減させることができる。
しかし、シザーズギアに回転力を付与するシャフトの回転変動がシザーズギアの固有振動数と重なった場合に、このシザーズギアと相手側のギアとの間のバックラッシュを抑えられないことがあり、スプリングの付勢力のみではギアの歯打ち音を確実に防止するのに限界がある。
そこで、本発明ではスプリング本体の両端領域に別体の重り（マス）が取り付けられた構成のスプリングを用いている。この両端領域に重りを設けることでシザーズギアの重さを変えシザーズギアの共振周波数を変化させることができ、シャフトの回転変動がシザーズギアの固有振動数と重ならないように共振点をずらすことが可能となる。なお、この重りの重さは、シャフトの回転変動条件等に応じて適宜設定することができる。
以上のように請求項１に記載のシザーズギアを用いれば、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えることが可能となる。また、本発明のスプリングは、既存のスプリングに重りを取り付けるのみで構成可能であるため、メインギアおよびサブギアの構成を変える必要がない。例えば、シザーズギアを試作して歯打ち音を低減させるのに有効なものを選定する場合、メインギアやサブギアを試作するのに比べスプリングを試作する方がコスト的に安価であるため、このような場合に特に有効である。
【０００７】
〔請求項２に記載の発明〕
ここで請求項１に記載したシザーズギアでは、請求項２に記載のように、スプリング本体が略Ｃ字形の板状部材を用いて構成されるのが好ましい。ここでいう略Ｃ字形の板状部材とは、板状部材を環状に形成しその一部を切り欠いた形状のものを広く含む主旨である。従って、例えばＣ字形のものはもちろんＵ字形やコ字形のものも本発明でいう略Ｃ字形の板状部材に相当するものとする。このような構成により、スプリングとして略Ｃ字形の板状部材を用いた場合において、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えることが可能となる。
【０００８】
〔請求項３に記載の発明〕
また、請求項３に記載したシザーズギアは、請求項１に記載の発明と同様のメインギア、サブギア、スプリング等を備えている。
本発明では、スプリングが、略Ｃ字形の板状部材からなるスプリング本体を備え、このスプリング本体に相対的に厚みの異なる厚肉部および薄肉部が形成されている。この厚肉部および薄肉部は、板状部材の厚み方向（板厚方向）に関して形成されてもよいし、あるいは幅方向（板幅方向）に関して形成されてもよい。また、このスプリングは、そのスプリング本体の両端領域がメインギアおよびサブギアに係合する構成になっている。本発明では、特にスプリング本体（板状部材）の両端領域に厚肉部が配置されている。すなわち、スプリング本体の両端領域の板厚が他の箇所よりも厚くなっている。これにより、シザーズギアの重さを変えシザーズギアの共振周波数を変化させることができ、シャフトの回転変動がシザーズギアの固有振動数と重ならないように共振点をずらすことが可能となる。なお、薄肉部に対する厚肉部の厚みは、シャフトの回転変動条件等に応じて適宜設定することができる。
以上のように請求項３に記載のシザーズギアを用いれば、請求項１に記載のシザーズギと同様の作用効果を奏する。すなわち、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えることが可能となる。また、本発明のスプリングは、既存のスプリングに重りを取り付けるのみで構成可能であるため、メインギアおよびサブギアの構成を変える必要がない。
【０００９】
〔請求項４に記載の発明〕
また、請求項４に記載したシザーズギアは、請求項１に記載の発明と同様のメインギア、サブギア、スプリング等を備えている。
本発明では、スプリングのスプリング本体が、互いに重ね合わされたメインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与する機能に関与する。一方、スプリングの一部を構成する重りがスプリング本体の両端領域に配置されており、この重りは、スプリング本体の機能、すなわちメインギアおよびサブギアに対し相対回転方向の付勢力を付与する機能に実質的に関与しない構成になっている。すなわち、本発明のスプリングは、スプリング本体の本来の機能に関与しない重りを備えている。このような構成のスプリングを備えたシザーズギアを用いれば、シザーズギアの重さを変えシザーズギアの共振周波数を変化させることができ、シャフトの回転変動がシザーズギアの固有振動数と重ならないように共振点をずらすことが可能となる。
以上のように請求項４に記載のシザーズギアを用いれば、請求項１に記載のシザーズギと同様に、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えることが可能となる。また、本発明のシザーズギアは、スプリング本体の両端領域の構成を変えるのみで対応可能であり、メインギアおよびサブギアの構成を変える必要がない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態を図１〜図５を用いて説明する。なお、本実施の形態は、本発明をクランクシャフトとバランスシャフトとの間に介在するギアに適用したものである。
ここで、図１は本実施の形態のシザーズギア１０の配置状態を示す斜視図である。図２は図１中のシザーズギア１０の斜視図である。図３はシザーズギア１０の分解斜視図である。図４はシザーズギア１０に組み込まれたスプリング４０の斜視図である。図５はシザーズギア１０とその相手側のドリブンギア８との噛合部を部分的に示す正面図である。
【００１１】
図１に示すように、このエンジンでは、クランクシャフト１と略平行に配置された２本のバランスシャフト３，４が設けられている。これらバランスシャフト３，４には、各々にアンバランス部（図示省略）が形成されている。クランクシャフト１の駆動力は、駆動チェーン２およびギア５を介してバランスシャフト３に伝達される。また、クランクシャフト１の駆動力は、駆動チェーン２、ギア６、シザーズギア１０およびドリブンギア８を介してバランスシャフト４に伝達される。これにより、バランスシャフト３，４が相互に反対方向に回転し、アンバランス部によってエンジンの上下加振力を低減させる構成になっている。
【００１２】
図１に示すように、シャフト７にギア６およびシザーズギア１０が固定されている。図２および図３に示すように、シザーズギア１０は、メインギア２０、サブギア３０、スプリング４０等を備えている。メインギア２０には、その外周部に複数の歯２０ａが形成され、またその内側面に環状溝２１が形成されている。サブギア３０には、その外周部に複数の歯３０ａが形成されている。
【００１３】
メインギア２０の環状溝２１には、スプリング４０が収容されるようになっている。このスプリング４０は、図４に示すように、スプリング本体４０ａを用いて構成されている。このスプリング本体４０ａは、略Ｃ字形に形成された板状部材からなり、厚み方向（板厚方向）および幅方向（板幅方向）に関してほぼ一様の厚みを有する構成になっている。また、このスプリング本体４０ａの側面の３箇所に、例えば円柱形状に形成された重り（マス）４１，４２，４３が取り付けられた構成になっている。スプリング本体４０ａの側面の両端領域４０ｂに重り４１，４２が取り付けられ、スプリング本体４０ａの側面の中央領域４０ｃに重り４３が取り付けられている。
【００１４】
上記構成のスプリング４０を環状溝２１（図３参照）に収容した状態では、スプリング本体４０ａの一端がメインギア２０側の第１ストッパ２２に当接（係合）し、スプリング本体４０ａの他端がサブギア３０側の第２ストッパ３２に当接（係合）する。この状態では、スプリング４０は、そのスプリング力によってメインギア２０およびサブギア３０に対し相対回転方向の付勢力（弾性付勢力）を付与する。なお、メインギア２０のねじ穴２３とサブギア３０のボルト穴３３とは、歯２０ａと歯３０ａの歯すじが合った時に軸心が一致するようになっており、仮止め用ボルト３４をボルト穴３３を通してねじ穴２３と螺合させることで、歯すじが合った状態を仮保持できるようになっている。
【００１５】
ここで、上記構成のシザーズギア１０が相手側のドリブンギア８と噛み合う場合の作用を、図５を参照しながら説明する。
図５に示すように、シザーズギア１０が図中の矢印ａ方向へ回転すると、メインギア２０の歯２０ａがドリブンギア８の歯８ａに当接点（着力点）Ｐで当接してドリブンギア８を図中の矢印ｂ方向へ回転駆動する。このとき、メインギア２０の歯２０ａの回転方向後方側に生じるバックラッシュは、サブギア３０の歯３０ａがドリブンギア８の歯８ａに当接点（着力点）Ｑで当接することで除去される。このように歯２０ａおよび歯３０ａが歯８ａを挟み込むことでシザーズギア１０とドリブンギア８との間の歯打ちが抑制される。
【００１６】
上記の作用効果はスプリング本体４０ａの付勢力によるものであるが、本実施の形態のシザーズギア１０は、更にスプリング本体４０ａに取り付けられた重り４１，４２，４３による作用効果も有する。すなわち、スプリング本体４０ａの両端領域４０ｂに取り付けられた重り４１，４２の作用によって、スプリング本体４０ａの両端に作用する質量をメインギア２０と重り４１との和、及び、サブギア３０と重り４２との和に変え、共振周波数を変化させることができる。これにより、シャフト７の回転変動がシザーズギア１０の固有振動数と重ならないように共振点をずらすことができる。従って、スプリング４０の付勢力のみでは抑えきれないバックラッシュを抑え、シザーズギア１０とドリブンギア８との間の歯打ち音を低減させるのに有効である。具体的には、重り４１，４２，４３の重さを適宜選択することで、エンジン回転数が実用域（例えば、２０００ｒｐｍ）にあるような場合に共振が発生しないような特性をもたせることができる。なお、本実施の形態では、重り４１，４２に加え重り４３を設け重りを分散させて配置しているため、シザーズギア１０の重心が軸心より大幅にずれることを防止することができる。この重り４３は、シザーズギア１０の重量バランスによっては省略することもできる。
【００１７】
以上のように、本実施の形態によれば、スプリング本体４０ａの所定領域にスプリング本体４０ａとは別体の重り４１，４２，４３を取り付けることで、スプリング４０の付勢力のみでは抑えることのできないバックラッシュを抑え、シザーズギア１０とドリブンギア８との間の歯打ち音を低減させることができる。
また、本実施の形態のスプリング４０は、スプリング本体４０ａに重り４１，４２，４３を取り付けるのみで構成可能であるため、メインギア２０およびサブギア３０の構成を変える必要がない。従って、例えばシザーズギアを試作して歯打ち音を低減させるのに有効なものを選定する場合、メインギアやサブギアを試作するのに比べスプリングを試作する方がコスト的に安価であるため、このような場合に特に有効である。また、スプリング４０を重りの異なるものに変更するのみで、例えば、実用回転域の異なるエンジンについても、バックラッシュを抑えることができ、部品の共通化を図ることができる。
【００１８】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００１９】
（Ａ）上記実施の形態のスプリング４０は、スプリング本体４０ａに重り４１，４２，４３を取り付けることでシザーズギア１０の重さを変える場合について記載したが、重り４１，４２，４３を取り付けるかわりにスプリング本体４０ａの板厚を変えることで対応することもできる。例えば、スプリング本体４０ａにつき、厚み方向（板厚方向）ないし幅方向（板幅方向）に関して相対的に厚みの異なる厚肉部および薄肉部を設け、厚肉部を両端領域４０ｂおよび中央領域４０ｃに配置する構成を用いることができる。このような構成によっても、重り４１，４２，４３を取り付ける場合と同様の作用効果を奏する。更に、スプリング本体４０ａに重りを設ける構成と、スプリング本体４０ａに厚肉部を設ける構成とを組み合わせることもできる。例えば、スプリング本体４０ａの両端領域４０ｂに重り４１，４２を取り付け、中央領域４０ｃに厚肉部を設けた構成を用いることができる。
【００２０】
（Ｂ）また、上記実施の形態のスプリング４０は、スプリング本体４０ａの側面の３箇所に重り４１，４２，４３を設けた構成について記載したが、重りの設置位置、設置数等は必要に応じて適宜変更可能である。例えば、図６に示すようなスプリング１４０を用いることもできる。ここで、図６は別の実施の形態のスプリング１４０の斜視図である。
図６に示すように、このスプリング１４０は、スプリング本体４０ａと同形状のスプリング本体１４０ａの内周面の３箇所に、例えば半円柱形状に形成された重り（マス）１４１，１４２，１４３が取り付けられた構成になっている。スプリング本体１４０ａの内周面の両端領域１４０ｂに重り１４１，１４２が取り付けられ、スプリング本体１４０ａの内周面の中央領域１４０ｃに重り１４３が取り付けられている。このような構成のスプリング１４０を用いても、スプリング４０と同様の作用効果を奏する。
【００２１】
（Ｃ）また、スプリング４０を備えたシザーズギア１０にかえて、例えば図７に示すようなスプリング２４０を備えたシザーズギア１１０を用いることもできる。ここで、図７は、別の実施の形態のシザーズギア１１０の構成を模式的に示す図である。
図７に示すように、このシザーズギア１１０では、例えばメインギア２０側にスプリング溝２４が設けられており、このスプリング溝２４内にコイル式のスプリング２４０が組み込まれている。このスプリング２４０は、スプリング本体２４０ａの両端（両端領域）に重り２４１，２４２が設置された構成になっている。このスプリング２４０は、その一端が重り２４１を介してメインギア２０側の当接片（ストッパ）２５に当接（係合）し、他端が重り２４２を介してサブギア３０側の当接片（ストッパ）３５に当接（係合）する構成になっている。このスプリング２４０は、スプリング４０と同様にメインギア２０およびサブギア３０に対し相対回転方向の付勢力を付与する機能を有する。更に、このスプリング２４０は、その重り２４１，２４２が重り４１，４２と同様にシャフトの回転変動がシザーズギア１１０の固有振動数と重ならないように共振点をずらす機能を有する。従って、シザーズギア１１０を用いればシザーズギア１０と同様にバックラッシュを確実に抑え、歯打ち音を低減させるのに有効である。
【００２２】
（Ｄ）また、上記実施の形態では、エンジンのクランクシャフト１とバランスシャフト４との間に介在するギアに本発明を適用する場合について記載したが、エンジンの他のギア機構や、エンジン以外のギア機構に本発明を適用することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ギア同士が噛み合う箇所におけるバックラッシュを確実に抑えるのに有効なシザーズギア機構を実現できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のシザーズギア１０の配置状態を示す斜視図である。
【図２】図１中のシザーズギア１０の斜視図である。
【図３】シザーズギア１０の分解斜視図である。
【図４】シザーズギア１０に組み込まれたスプリング４０の斜視図である。
【図５】シザーズギア１０とその相手側のドリブンギア８との噛合部を部分的に示す正面図である。
【図６】別の実施の形態のスプリング１４０の斜視図である。
【図７】別の実施の形態のシザーズギア１１０の構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０…シザーズギア
２０…メインギア
２０ａ，３０ａ…歯
２１…環状溝
２２…第１ストッパ
３０…サブギア
３２…第２ストッパ
４０…スプリング
４０ａ…スプリング本体
４０ｂ…両端領域
４０ｃ…中央領域
４１，４２，４３…重り（マス）
【図１】
2004232825.tif 000003
【図２】
2004232825.tif 000004
【図３】
2004232825.tif 000005
【図４】
2004232825.tif 000006
【図５】
2004232825.tif 000007
【図６】
2004232825.tif 000008
【図７】
2004232825.tif 000009