(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトと同軸に取付けられたクランクシャフトギヤに連動する複数のはすば歯車により構成されたギヤ列において、
前記ギヤ列の端部に位置し前記クランクシャフトギヤに連動して作動すべきエンジン付随装置を駆動する軸心方向に移動可能な被駆動ギヤと、
前記ギヤ列内で前記被駆動ギヤに生じるスラスト力の方向と逆向きの付勢力を前記被駆動ギヤに与える付勢手段と、
前記クランクシャフトギヤと前記被駆動ギヤとの間に設けられて前記クランクシャフトの回転を前記被駆動ギヤへ伝達する、軸方向に移動可能なアイドラギヤとを有し、
前記アイドラギヤは、前記被駆動ギヤから伝わる前記付勢力を受け、前記クランクシャフトギヤ側の相手の前記はすば歯車に伝達することで、前記アイドラギヤの歯面が前記相手のはすば歯車の歯面に密接されるようにしたことを特徴とするギヤ列構造。
【請求項２】
前記付勢手段は、前記被駆動ギヤと同軸に配設されたスラストプレートを介して前記被駆動ギヤに付勢力を与えることを特徴とする請求項１記載のギヤ列構造。
【請求項３】
前記アイドラギヤの移動可能な範囲は、前記クランクシャフトギヤと前記アイドラギヤの歯面が接しない状態から接する状態に変化させたときに前記アイドラギヤが軸方向に移動可能な寸法である第１移動量と設定され、
前記被駆動ギヤの移動可能な範囲は、前記アイドラギヤと被駆動ギヤの歯面が接しない状態から接する状態に変化させたときに被駆動ギヤが軸方向に移動可能な寸法であり、かつ、前記第１移動量よりも大きい寸法である、第２移動量と設定されることを特徴とする請求項１に記載のギヤ列構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのクランクシャフトと同軸に取付けられたクランクシャフトギヤに連動する複数のはすば歯車からなるギヤ列構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンには、各種のポンプ、ミキサー及びバキューム装置などの外部装置を駆動するため、または燃料噴射弁などのエンジン付随装置を駆動するために、クランクシャフトと同軸に取付けられたクランクシャフトギヤに連動する複数のはすば歯車により構成されたギヤ列を取付けることがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述したギヤ列において、これら複数のはすば歯車のうち外部装置または燃料噴射弁などのエンジン付随装置を駆動するはすば歯車は、例えば燃料噴射弁の開閉などの外部装置またはエンジン付随装置の動作によって、作用する駆動トルクが増減することがある。
【０００４】
このため、ギヤ列を構成するはすば歯車の相互間及びはすば歯車とクランクシャフトギヤとの間に存在する遊びによって、はすば歯車の相互間及びはすば歯車とクランクシャフトギヤとの間にバックラッシュが生じる。このとき、はすば歯車及びクランクシャフトギヤの歯面が互いにぶつかりあって、歯打ち音などの異音を生じるという改良すべき余地があった。
【０００５】
そこで、はすば歯車同士及びクランクシャフトギヤの歯面の相互間に生じる異音を抑制するために、前記ギヤ列を構成するはすば歯車にシザースギヤを用いて、互いに噛合うはすば歯車間に存在する遊びをなくすることが考えられる。
【０００６】
このシザースギヤは、同軸上に一対のギヤを設けかつこれらのギヤを軸を中心として互いに逆まわりにばねなどによって付勢しているものである。前記一対のギヤのうち一方のギヤを駆動力を伝達するメインギヤとし、他方のギヤを前述した遊びをなくすサブギヤとして用いている。
【０００７】
前記シザースギヤは、このシザースギヤと互いに噛合うはすば歯車との間の遊びをなくしてバックラッシュを生じさせないことが可能である。しかし、前述したギヤ列においては、シザースギヤと互いに噛合っていないはすば歯車の相互間に遊びが生じて異音が生じることとなる。
【０００８】
すなわち、シザースギヤの場合、ギヤ列の噛合い箇所の各々に配設しなければならず、シザースギヤを多く必要とした。
従って本発明の目的は、クランクシャフトギヤに連動するはすば歯車を複数有したギヤ列において、ギヤ列の端部に位置する被駆動ギヤに適用するだけで、はすば歯車に作用する駆動トルクが増減しても、互いに噛合うはすば歯車の間から異音を生じないギヤ列構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するための請求項１に記載の本発明のギヤ列構造においては、前記ギヤ列の端部に位置し前記クランクシャフトギヤに連動して作動すべきエンジン付随装置を駆動する軸心方向に移動可能な被駆動ギヤと、前記ギヤ列内で前記被駆動ギヤに生じるスラスト力の方向と逆向きの付勢力を前記被駆動ギヤに与える付勢手段と、前記クランクシャフトギヤと前記被駆動ギヤとの間に設けられて前記クランクシャフトの回転を前記被駆動ギヤへ伝達する、軸方向に移動可能なアイドラギヤとを有し、前記アイドラギヤは、前記被駆動ギヤから伝わる前記付勢力を受け、前記クランクシャフトギヤ側の相手の前記はすば歯車に伝達することで、前記アイドラギヤの歯面が前記相手のはすば歯車の歯面に密接されるようにした。
【００１０】
したがって、複数のはすば歯車及びクランクシャフトギヤの相互間に生じるバックラッシュが低減される。また、前記付勢手段は、被駆動ギヤに生じるスラスト力とは逆向きの付勢力を発生するので、スラスト力に逆方向に前記被駆動ギヤを付勢する。このため、付勢手段は、駆動反力が大きいギヤ列においても、この駆動反力を上回る大きな付勢力を必要とせず比較的小さな付勢力を備えるだけで良い。
【００１１】
請求項２に記載の本発明のギヤ列構造は、付勢手段がスラストプレートを介して前記被駆動ギヤを付勢するので、付勢手段と被駆動ギヤとの間などに生じる摩擦を低減することが可能となる。
請求項３に記載の本発明のギヤ列構造は、アイドラギヤの移動可能な範囲は、クランクシャフトギヤとアイドラギヤの歯面が接しない状態から接する状態に変化させたときにアイドラギヤが軸方向に移動可能な寸法である第１移動量と設定され、前記被駆動ギヤの移動可能な範囲は、前記アイドラギヤと被駆動ギヤの歯面が接しない状態から接する状態に変化させたときに被駆動ギヤが軸方向に移動可能な寸法であり、かつ、前記第１移動量よりも大きい寸法である、第２移動量と設定されるようにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、ギヤ列構造１は、自動車などのエンジン２に取付けられ、クランクシャフト３と同軸に取付けられたはすば歯車からなるクランクシャフトギヤ４と、このクランクシャフトギヤ４に噛合って連動する二つのはすば歯車５，６と、これらはすば歯車５，６のうちギヤ列の端部に位置するはすば歯車６を付勢する付勢手段７とを備えている。
【００１３】
本実施形態において、複数のはすば歯車５，６のうちクランクシャフトギヤ４と互いに噛合うはすば歯車５をアイドラギヤと呼び、このアイドラギヤ５と互いに噛合いかつギヤ列の端部に位置するはすば歯車６を、被駆動ギヤとしてのインジェクションポンプギヤと呼ぶ。
【００１４】
このインジェクションポンプギヤ６は、エンジンの付随装置の一例としての燃料噴射ポンプ８と接続している。燃料噴射ポンプ８は、インジェクションポンプギヤ６を介してクランクシャフトギヤ４から伝達される回転駆動力によって、各シリンダユニット９に対し所望のタイミングで燃料を噴射するように燃料噴射弁（図示せず）を開閉する。
【００１５】
アイドラギヤ５は、図２に示すように、中央軸１１に回転自在に設けられている。中央軸１１は、クランクシャフト３と略平行に設けられかつ前記エンジン２のケーシング１０などに固定されている。
【００１６】
また、アイドラギヤ５は、中央軸１１に固定された第１の止め板１２と第２の止め板１３との間に、間隔Ｓ１分だけ軸線方向に移動できる状態で挟み込まれた格好となっている。この止め板１２，１３は、アイドラギヤ５を中央軸１１の軸線方向に沿って間隔Ｓ１分だけ移動自在に保持しかつ前記エンジン２に対して位置決めしている。
【００１７】
なお、前記間隔Ｓ１は、クランクシャフトギヤ４とアイドラギヤ５とを組み付けた際に互いの歯面間に遊びを生じさせた状態から、アイドラギヤ５を中央軸１１に沿って移動させてクランクシャフトギヤ４とアイドラギヤ５との歯面を互いに密接させたときに、クランクシャフトギヤ４とアイドラギヤ５との間にバックラッシュを生じさせない寸法とされている。
【００１８】
このように構成されることによって、クランクシャフトギヤ４には、クランクシャフト３から伝達される回転駆動力によって、クランクシャフト３及び中央軸１１に沿った方向に指向する力（スラスト力）Ｔ１が作用することとなる。
【００１９】
インジェクションポンプギヤ６は、燃料噴射ポンプ８に接続するポンプシャフト１４の端部に設けられている。ポンプシャフト１４はエンジン２のケーシング１０に対し回転自在でかつクランクシャフト３及び中央軸１１に対し略平行に設けられている。
【００２０】
インジェクションポンプギヤ６は、ポンプシャフト１４とともにこのポンプシャフト１４を中心として軸回りに回転するようになっている。インジェクションポンプギヤ６は、ボルトによって固定されている。また、ケーシング１０内では、ポンプシャフト１４と一体成型された第１の押え板１５が配設されている。ポンプシャフト１４は第２の押さえ板１６に対して移動可能な状態で位置決めされている。
【００２１】
第２の押え板１６は、インジェクションポンプギヤ６と同軸上に設けられかつポンプシャフト１４に対し回転自在に設けられている。第２の押え板１６は、インジェクションポンプギヤ６とともにポンプシャフト１４の軸線方向に沿って間隔Ｓ２分だけ移動できる状態で設けられている。
【００２２】
第２の押え板１６は、付勢手段７として機能する下記圧縮ばね１７によってインジェクションポンプギヤ６に向かって押圧されてもインジェクションポンプギヤ６との間に発生する摩擦を低減してインジェクションポンプギヤ６の回転を妨げないように、摩擦係数の比較的小さな金属などによって構成されている。
【００２３】
なお、間隔Ｓ２は、間隔Ｓ１より大きい。すなわち、アイドラギヤ５とインジェクションポンプギヤ６とを組み付けた際に互いの歯面間に遊びを生じさせた状態から、インジェクションポンプギヤ６をポンプシャフト１４の軸線方向に沿って移動させてアイドラギヤ５とインジェクションポンプギヤ６との歯面を互いに密接させたときに、アイドラギヤ５とインジェクションポンプギヤ６との間にバックラッシュを生じさせない寸法であり、さらにアイドラギヤ５がアイドラギヤ５とクランクシャフトギヤ４との間にバックラッシュを生じさせない間隔Ｓ１だけ中央軸１１上を移動しても、インジェクションポンプギヤ６の移動が追従できる間隔とされている。
【００２４】
このように構成されることによって、アイドラギヤ５とインジェクションポンプギヤ６とには、クランクシャフト３からアイドラギヤ５に伝達される回転駆動力によって、中央軸１１及びポンプシャフト１４の軸方向に沿った方向に指向した力（スラスト力）Ｔ３，Ｔ４がそれぞれ作用することとなる。
【００２５】
付勢手段７は、エンジン２のケーシング１０と第２の押え板１６との間に設けられ、かつ前記スラスト力Ｔ４と逆向きにインジェクションポンプギヤ６を付勢する圧縮ばね１７によって構成されている。なお、この圧縮ばね１７の付勢力は、前記スラスト力Ｔ４より小さな力となっている。
【００２６】
前述した構成によれば、圧縮ばね１７は、ギヤ列構造１の端部に位置する被駆動ギヤの一例としてのインジェクションポンプギヤ６を、スラスト力Ｔ４と逆向きに、このスラスト力Ｔ４より小さな力で付勢することとなる。
【００２７】
このように、圧縮ばね１７は、スラスト力Ｔ４に抗して図２に示す矢印Ｆ１の方向に、インジェクションポンプギヤ６を付勢する。
【００２８】
また、圧縮ばね１７の付勢力によって、インジェクションポンプギヤ６の歯面がアイドラギヤ５の歯面に密接されることとなる。前記間隔Ｓ１より間隔Ｓ２が大きく形成されているため、インジェクションポンプギヤ６の歯面がアイドラギヤ５の歯面に圧接されると、インジェクションポンプギヤ６とアイドラギヤ５とは一体となって、図示中の矢印Ｆ３に沿って付勢されることとなる。そして、クランクシャフトギヤ４の歯面がアイドラギヤ５の歯面に圧接されることとなる。
【００２９】
このように、圧縮ばね１７は、インジェクションポンプギヤ６とアイドラギヤ５との歯が互いに噛合う際に、面圧を持って噛合っている歯から次の歯へ噛合い関係が移行するときに、一時的に生じる低面圧状態をなくすこととなる。すなわち、圧縮ばね１７は、歯面を互いに圧接してインジェクションポンプギヤ６とアイドラギヤ５との間の遊びをなくするとともに、アイドラギヤ５とクランクシャフトギヤ４との間の遊びをなくすることとなる。
【００３０】
したがって、燃料噴射弁の開閉によってインジェクションポンプギヤ６に作用する駆動トルクが増減しても、ギヤ列を構成するはすば歯車４，５，６の相互間に生じるバックラッシュを低減する。そして、互いに噛合うはすば歯車４，５，６の相互間から異音を生じることがない。
【００３１】
また、第２の押え板１６がインジェクションポンプギヤ６との間の摩擦を抑制するスラストプレートで構成されたので、圧縮ばね１７とインジェクションポンプギヤ６との間の摩擦が低減する。このため、インジェクションポンプギヤ６の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
なお、前記圧縮ばね１７は、図３に示すように、ケーシング１０の外側に位置しかつインジェクションポンプギヤ６を外側から包囲する外側ケーシング１８と、インジェクションポンプギヤ６との間に設けられても良い。この場合のポンプシャフト１４の端部１４ａは、インジェクションポンプギヤ６と外側ケーシング１８とを貫通し、その端に外径を拡大させた突出部１９を一体に備えている。
【００３３】
圧縮ばね１７は、突出部１９と外側ケーシング１８との間に設けられ、インジェクションポンプギヤ６をスラスト力Ｔ４に抗して矢印Ｆ１に沿って付勢している。この場合も前述した図２に示した場合と同様に、はすば歯車４，５，６の相互間の遊びをなくしてバックラッシュを低減する。
【００３４】
図４は、第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態においては、インジェクションンポンプギヤ６とアイドラギヤ５との噛合いは前述した第１の実施形態とは逆向きとなっているため、インジェクションポンプギヤ６に作用するスラスト力Ｔ４ａも前記スラスト力Ｔ４とは逆向きとなっている。
【００３５】
図４に示すように、本実施形態のギヤ列構造２０は、インジェクションポンプギヤ６と外側ケーシング１８との間に付勢手段２１を設けており、この付勢手段２１は、前記外側ケーシング１８側に配置される圧縮ばね２２と、インジェクションポンプ６側に配置されるスラストベアリング２３と、前記圧縮ばね２２とスラストベアリング２３との間に設けられる支持板２４とから構成されている。
【００３６】
また、ポンプシャフト１４は、ボビン２５を設けてケーシング１０に対し回転自在となっている。このボビン２５は、その両端にフランジ２６，２７を有している。ボビン２５は、フランジ２６，２７間にケーシング１０が位置するように形成されている。
【００３７】
このように構成されることによってインジェクションポンプギヤ６は、ポンプシャフト１４の軸線方向に沿って前記間隔Ｓ２分移動自在となっている。また、アイドラギヤ５は、止め板１２，１３とは隙間を持たずに嵌込まれている。
【００３８】
前述した構成によれば、圧縮ばね２２は支持板２４とスラストベアリング２３とを介してインジェクションポンプギヤ６を、前記スラスト力Ｔ４ａに抗して、図示中の矢印Ｆ１ａに沿って付勢することとなる。
【００３９】
これにより、インジェクションポンプギヤ６とアイドラギヤ５との歯は互いに密接する。さらに、圧縮ばね２２の付勢力によりインジェクションポンプギヤ６はＦ１ａ方向に移動してアイドラギヤ５とクランクシャフトギヤ４とが密接となるまで、アイドラギヤ５を回転させる。
したがって、前述した第１の実施形態と同様に、はすば歯車４，５，６の相互間の遊びがなくなってバックラッシュが低減する。このため、燃料噴射弁などの開閉によってインジェクションポンプギヤ６に作用する駆動トルクが増減しても、はすば歯車４，５，６の相互間から異音を生じることがない。
【００４０】
さらに、スラストベアリング２３が支持板２４とインジェクションポンプギヤ６との間にほとんど摩擦を発生させないので、インジェクションポンプギヤ６の寿命の短縮がより抑制されることとなる。
【００４１】
図５及び図６は、第４の実施形態を示し、第１ないし第２の実施形態と同一構成部分は同符号を付して説明を省略する。
なお、本実施形態においても前述した第２の実施形態と同様に、インジェクションンポンプギヤ６とアイドラギヤ５との噛合いは前述した第１の実施形態と逆向きとなっているため、インジェクションポンプギヤ６に作用するスラスト力Ｔ４ａも前記スラスト力Ｔ４とは反対向きとなっている。
【００４２】
図５においては、互いに異なる極の磁石３４ａ，３４ｂを互いに対向するようにそれぞれケーシング１０とインジェクションポンプギヤ６とに取付けている。図６においては、同じ極の磁石３３，３３を互いに対向するようにそれぞれ外側ケーシング１８とインジェクションポンプギヤ６とに取付けている。
【００４３】
本実施形態のギヤ列構造３５において、付勢手段７は、同じ極の磁石３３，３３（図６に示す）または互いに異なる極の磁石３４ａ，３４ｂ（図５に示す）を用いており、同じ極の磁石３３，３３による斥力、または互いに異なる極の磁石３４ａ，３４ｂの引力によって、インジェクションポンプギヤ６をスラスト力Ｔ４ａに抗して図示中の矢印Ｆ１ａに沿って付勢する。
【００４４】
本実施形態においても、はすば歯車４，５，６の相互間の遊びをなくしてバックラッシュを低減するので、燃料噴射弁などの開閉によってインジェクションポンプギヤ６に作用する駆動トルクが増減しても、はすば歯車４，５，６の相互間から異音を生じることがない。また、前記磁石３３，３４ａ，３４ｂは互いに接触しないので摩耗することがない。
【００４５】
なお、本発明は、前記第１ないし第３の実施形態には制約されるものではなく、図７に示すように、各種ポンプ、ミキサー及びバキュームなどの外部装置４０などを駆動するために、エンジン２のクランクシャフト３と接続されかつこのエンジン２から外部装置４０まで駆動力を伝達するギヤ列構造４１として用いられても良い。
【００４６】
また、本発明のギヤ列構造における被駆動ギヤは、前述した燃料噴射ポンプ８の駆動に用いられるインジェクションポンプギヤ６に限定されるものでなく、エンジンに取付けられる各種の付随装置を駆動するはすば歯車としても良い。
【００４７】
さらに、クランクシャフトギヤ４と被駆動ギヤとの間に設けられたアイドラギヤ５を必要に応じて複数設けても良く、この場合、よりクランクシャフト３側に位置するアイドラギヤ５の軸方向の変位を抑制することが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１、請求項３に記載の本発明によると、互い噛合う、はすば歯車で構成されたクランクシャフトギヤ、アイドラギヤ及び被駆動ギヤの相互間に生じるバックラッシュを低減することができるので、一つのはすば歯車に作用する駆動トルクが増減しても、互いに噛合うはすば歯車の相互間から異音を生じることはない。
【００４９】
請求項２に記載の本発明によると、請求項１の効果に加え、付勢手段と被駆動ギヤとの間などに生じる摩擦を低減するので、被駆動ギヤの寿命の短縮をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のギヤ列構造を用いたエンジンを示す斜視図。
【図２】図１に示されたｉｉ−ｉｉ線に沿うはすば歯車同士の噛合いを模式的に示した図。
【図３】同実施形態の付勢手段の変形例を一部断面で示す側面図。
【図４】この発明の第２の実施形態のギヤ列構造を示す断面図。
【図５】この発明の第３の実施形態のギヤ列構造を一部断面で示す側面図。
【図６】この発明の第３の実施形態の付勢手段の変形例を一部断面で示す側面図。
【図７】ギヤ列構造を備えたエンジンの変形例を示す側面図。
【符号の説明】
１…ギヤ列構造
２…エンジン
３…クランクシャフト
４…クランクシャフトギヤ
５…アイドラギヤ（はすば歯車）
６…インジェクションポンプギヤ（被駆動ギヤ）
７…付勢手段
８…燃料噴射ポンプ（エンジン付随装置）
１６…第２の押え板（スラストプレート）
Ｔ４…スラスト力
【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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