(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側歯車と噛み合う従動側歯車において、従動側歯車である主歯車と、
該主歯車に比べて歯数を増すとともに、該主歯車と同軸に、かつ該主歯車に対して遊転可能に付設された遊転歯車と、
該遊転歯車と前記主歯車とを弾性的に押し付ける押付手段と、を備えるフリクションギヤ装置であって、
前記押付手段は、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有し、フリクションギヤ装置において、たわみ量が該負となる領域に設定された主皿バネと、
たわみ量が該主皿バネの前記負となる領域での、極大荷重を与えるたわみ量を超える分のたわみ量以下に設定された副皿バネと、を含んで構成されるフリクションギヤ装置。
【請求項２】
従動側歯車と噛み合う駆動側歯車において、駆動側歯車である主歯車と、
該主歯車に比べて歯数を減らすとともに、該主歯車と同軸に、かつ該主歯車に対して遊転可能に付設された遊転歯車と、
該遊転歯車と前記主歯車とを弾性的に押し付ける押付手段と、を備えるフリクションギヤ装置であって、
前記押付手段は、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有し、フリクションギヤ装置において、たわみ量が該負となる領域に設定された主皿バネと、
たわみ量が該主皿バネの前記負となる領域での、極大荷重を与えるたわみ量を超える分のたわみ量以下に設定された副皿バネと、を含んで構成されるフリクションギヤ装置。
【請求項３】
前記主皿バネの前記負となる領域での前記傾きの絶対値と、前記副皿バネのたわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きとを、略一致させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフリクションギヤ装置。
【請求項４】
前記押付手段において、前記主皿バネ及び前記副皿バネを締め付けるためのキャップと、これらの皿バネとの当接位置を調整して、前記副皿バネのたわみ量を設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のフリクションギヤ装置。
【請求項５】
前記主皿バネ及び前記副皿バネとして、内径及び外径の略等しい皿バネが直列に組み合わされ、
前記副皿バネの自然全高さは、前記主皿バネが極大荷重を与えるときの前記主皿バネの高さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のフリクションギヤ装置。
【請求項６】
前記主皿バネ及び前記副皿バネとして、内径が略等しく外径の異なる皿バネが共通平面上に配置され、
前記副皿バネの自然全高さは、前記主皿バネが極大荷重を与えるときの前記主皿バネの高さよりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のフリクションギヤ装置。
【請求項７】
前記主皿バネの締付傾斜角度は、前記副皿バネの締付傾斜角度以下であることを特徴とする請求項６に記載のフリクションギヤ装置。
【請求項８】
前記副皿バネは、自然高さの板厚に対する比が１以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のフリクションギヤ装置。
【請求項９】
伝達要素である主歯車と、該主歯車に比べて歯数を増減した遊転歯車とを同軸に配置して、これらを押付手段により弾性的に押し付けて構成されるフリクションギヤ装置の製造方法であって、
前記押付手段を、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有する主皿バネと、副皿バネとを含んで構成するとともに、
前記主皿バネと前記副皿バネとの間でたわみ量を調整して、前記副皿バネを、前記主皿バネが前記負となる領域にあるときから撓ませることを特徴とするフリクションギヤ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリクションギヤ装置及びその製造方法に関し、詳細には、フリクションギヤ装置において、伝達要素である主歯車と、これに付設される遊転歯車とを押し付けるための押付荷重を、設計公差等によらず一定に得るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力伝達要素として一般的に利用されている歯車において、バックラッシュによる歯車同士の衝突を防止するために、駆動歯車又はこれにより回転駆動される従動歯車のうちいずれか一方に、フリクションギヤ装置を付加することが知られている（特開平６−６６１１１号公報参照）。フリクションギヤ装置の基本作動原理は、次の通りである。
【０００３】
フリクションギヤ装置は、一般的に、主歯車を構成する駆動歯車及び従動歯車のうち一方と同軸に、遊転可能に付設した遊転歯車（副歯車）を、当該主歯車に対して弾性的に押し付けて構成される。ここで、副歯車の歯数は、前記主歯車が駆動歯車であるか又は従動歯車であるかに応じて適宜に増減される。
例えば、副歯車を従動歯車に付設してフリクションギヤ装置を構成する場合について述べる。
【０００４】
この場合には、副歯車の歯数は、従動歯車（主歯車）の歯数よりも（例えば１つだけ）増やす。このため、従動歯車と副歯車とを比較すると、両歯面の接触点（噛合点）から遠ざかるに従って、副歯車の歯が従動歯車の歯より上記接触点側に位置するようになる。
この状態で駆動歯車を回転させると、副歯車は、弾性部材により従動歯車に押し付けられているので、従動歯車と一体に回転しようとする。しかしながら、回転が進み、前述のように副歯車の歯と従動歯車の歯とが大きくズレた個所が近づくと、駆動歯車は、副歯車の歯とその１つ前の従動歯車の歯との間の狭い隙間に噛み込んでいくことになる。
【０００５】
このとき、副歯車の歯の回転方向前面が、駆動歯車の歯の回転方向後面に当接し、弾性部材により押し付けられているに過ぎない副歯車は、従動歯車に対して回転方向逆向きに押し戻される。ここで、駆動歯車には、従動歯車と副歯車と間の摩擦によるトルク抵抗（フリクショントルク）が働く。
そして、駆動歯車のトルクが負となるか、又は従動歯車に正方向のトルクが付加されることにより、従動歯車が駆動歯車よりも相対的に速く回転しそうになると、従動歯車に対して副歯車からフリクショントルクが働く。このため、従動歯車と駆動歯車との相対位置を維持し、又は従動歯車の相対的な加速を抑制することができるので、従動歯車と駆動歯車との衝突を防止し、歯打音の発生を防止することができるのである。このようにして、駆動歯車と従動歯車とのバックラッシュが副歯車により埋められ、駆動歯車と従動歯車との衝突が防止される。
【０００６】
なお、副歯車を駆動歯車に取り付けてフリクションギヤ装置を構成する場合には、副歯車の歯数を駆動歯車の歯数より（例えば１つだけ）減らすことにより、同様の効果を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなフリクションギヤ装置においては、副歯車を駆動歯車又は従動歯車に押し付けるために、弾性部材として一般的に皿バネが使用される。皿バネには、比較的小さな空間で大きな負荷容量が得られること、直列又は並列に組み合わせることによりバネ特性が多様に得られること等の利点がある。
【０００８】
その反面、皿バネには、たわみ量のわずかな変化で、発生する荷重に大きな変化が現れる特性がある。このため、設計公差等に基づいて製品間で皿バネのたわみ量にわずかなバラツキが生じただけでも、皿バネによる押付荷重のバラツキが大きくなり、結果として、フリクションギヤ装置の騒音低減効果に関して、それらの製品間で大きなバラツキが生じてしまう。
【０００９】
このような欠点を改善する皿バネとして、従来より、たわみ量の変化に対する荷重の変化が少ない領域を有する定荷重型皿バネが知られている。
この定荷重型皿バネは、板厚ｔに対する最大たわみ量（皿バネが無荷重状態からフラットになるまでのたわみ量であり、本明細書では、「自然高さ」ともいう）ｈの比（＝ｈ／ｔ）が１．５近傍の値を有する皿バネであり、最大たわみ量近傍で、荷重がたわみ量によらず略一定となる。
【００１０】
しかしながら、このような皿バネを用いたとしても、得られる定荷重領域は限られており、その領域内に設計公差等に基づくたわみ量のバラツキを収めることは、困難な場合が多かった。
このような実情に鑑み、本発明は、フリクションギヤ装置において、従来の定荷重型皿バネと比較して格別に広い範囲のたわみ量に渡って略一定の押付荷重が得られるバネ機構を提供して、騒音低減効果を設計公差等によらず安定して得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明に係るフリクションギヤ装置は、駆動側歯車と噛み合う従動側歯車において、従動側歯車である主歯車と、該主歯車に比べて歯数を増すとともに、該主歯車と同軸に、かつ該主歯車に対して遊転可能に付設された遊転歯車と、該遊転歯車と前記主歯車とを弾性的に押し付ける押付手段と、を備えるフリクションギヤ装置であって、前記押付手段は、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有し、フリクションギヤ装置において、たわみ量が該負となる領域に設定された主皿バネと、たわみ量が該主皿バネの前記負となる領域での、極大荷重を与えるたわみ量を超える分のたわみ量以下に設定された副皿バネと、を含んで構成される。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明に係るフリクションギヤ装置は、従動側歯車と噛み合う駆動側歯車において、駆動側歯車である主歯車と、該主歯車に比べて歯数を減らすとともに、該主歯車と同軸に、かつ該主歯車に対して遊転可能に付設された遊転歯車と、該遊転歯車と前記主歯車とを弾性的に押し付ける押付手段と、を備えるフリクションギヤ装置であって、前記押付手段は、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有し、フリクションギヤ装置において、たわみ量が該負となる領域に設定された主皿バネと、たわみ量が該主皿バネの前記負となる領域での、極大荷重を与えるたわみ量を超える分のたわみ量以下に設定された副皿バネと、を含んで構成される。
【００１３】
このような構成では、押付手段による押付荷重は、主皿バネと副皿バネとの合成荷重に基づいて形成される。そして、各皿バネの上記のようなたわみ量の関係は、組立時において、主皿バネが前記負となる領域にあるときに、すなわち、主皿バネの荷重がたわみ量の増加に伴って減少するときに、副皿バネがたわみ始めることで与えられる。
【００１４】
なお、主皿バネ及び副皿バネは、いずれも単一の皿バネから構成されても、また、複数の皿バネを組み合わせて構成されてもよい。複数の組合せによる場合のバネ定数は、当該複数の皿バネの合成バネ定数である。
また、請求項３に記載のように、前記主皿バネの前記負となる領域での前記傾きの絶対値と、前記副皿バネのたわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きとは、略一致させるとよい。
【００１５】
このような設定により、前記負となる領域において、主皿バネにおけるたわみ量δ１の増加に対する荷重Ｐ１の減少率（＝∂Ｐ１／∂δ１）の絶対値と、副皿バネにおけるたわみ量δ２の増加に対する荷重Ｐ２の増加率（＝∂Ｐ２／∂δ２）とが、略等しくなる。
前記副皿バネのたわみ量は、請求項４に記載のように、前記主皿バネ及び前記副皿バネを締め付けるためのキャップと、これらの皿バネとの当接位置を調整して設定するとよい。
【００１６】
本発明に係る各皿バネのたわみ量の関係は、請求項５に記載のように、前記主皿バネ及び前記副皿バネとして、内径及び外径の略等しい皿バネを直列に組み合わせても得られる。ここでは、前記副皿バネの自然全高さは、前記主皿バネが極大荷重を与えるときの前記主皿バネの高さよりも、小さくされる。
または、請求項６に記載のように、前記主皿バネ及び前記副皿バネとして、内径が略等しく外径の異なる皿バネが共通平面上に配置されてもよい。前記副皿バネの自然全高さは、ここでも、前記主皿バネが極大荷重を与えるときの前記主皿バネの高さよりも小さくされる。
【００１７】
本明細書では、「バネの自然高さ」とは、バネの最大たわみ量に相当し、「バネの自然全高さ」とは、バネの自然高さに板厚を加えたものとする。また、「バネの高さ」とは、ある荷重状態において可能な残りのたわみ量（たわみ残量）に相当し、「バネの全高さ」とは、バネの高さに板厚を加えたものとする。
さらに、請求項７に記載のように、前記主皿バネの締付傾斜角度が前記副皿バネの締付傾斜角度以下であると、より好適である。
【００１８】
本発明に係るフリクションギヤ装置では、請求項８に記載のように、前記副皿バネとして、自然高さの板厚に対する比が１以下である皿バネを採用するのが好ましい。
請求項９に記載の発明に係るフリクションギヤの製造方法は、伝達要素である主歯車と、該主歯車に比べて歯数を増減した遊転歯車とを同軸に配置して、これらを押付手段により弾性的に押し付けて構成されるフリクションギヤ装置の製造方法であって、前記押付手段を、たわみ量の増加に対する荷重の変化の傾きが負となる領域を有する主皿バネと、副皿バネとを含んで構成するとともに、前記主皿バネと前記副皿バネとの間でたわみ量を調整して、前記副皿バネを、前記主皿バネが前記負となる領域にあるときから撓ませることを特徴とする。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１，２及び９に記載の発明によれば、主皿バネの荷重がたわみ量の増加に伴って減少する領域で副皿バネの荷重が発生することとなるので、両者の荷重の合成により、主歯車と遊転歯車との間の押付荷重のたわみ量に応じた変化を抑えることができる。従って、設計公差等に基づいて皿バネのたわみ量において製品毎にバラツキが生じたとしても、押付荷重は安定するので、フリクションギヤ装置による騒音低減効果を安定して得ることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、前記負となる領域において主皿バネの荷重と副皿バネの荷重との合成荷重が略一定となるので、押付荷重をたわみ量によらず略一定とすることができ、フリクションギヤ装置による騒音低減効果をより安定させることができる。
請求項４に記載の発明によれば、副皿バネのたわみ量を容易に調整することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、主皿バネと副皿バネとを重ね合わせて締め付けるだけなので、押付手段において他に加工を施す必要もなく、安定した押付荷重を簡単かつ低廉に得ることができる。
請求項６に記載の発明によれば、主皿バネと副皿バネとを共通平面上で締め付けるだけで安定した押付荷重が得られるとともに、各皿バネの外径を個別に設定可能であるので、設計上の自由度が増す。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、主皿バネの外周部が副皿バネ上に乗り上げることがないので、外径の異なる主皿バネ及び副皿バネのバネ特性を、それぞれ安定して利用することができる。
請求項８に記載の発明によれば、副皿バネのたわみ量を容易に設定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るフリクションギヤ装置の構成の概略を示す平面図である。ここでは、エンジンの動弁装置を構成するカム軸駆動ギヤに適用した場合について説明する。
【００２４】
本動弁装置において、２本のカム軸１ａ（吸気側）及び１ｂ（排気側）は、それぞれシリンダヘッド２に、カムキャップ３ａ〜３ｃにより回転自在に支持されている。これらのカム軸に対して、カムキャップ３ａより外部に突出する先端部に歯車が取り付けられている。
カム軸１ａには、従動歯車である主歯車（以下「ドリブンギヤ」という）４が取り付けられている。ドリブンギヤ４は、図示しないダウエルピンによりカム軸１ａに対して位置決め固定されている。
【００２５】
また、ドリブンギヤ４には、遊転歯車としてのサブギヤ５が、ドリブンギヤ４と同軸に取り付けられている。ここで、サブギヤ５は、弾性部材である皿バネ６ａ，６ｂ（図１には、皿バネ６ａのみを示す）によりドリブンギヤ４に弾性的に押し付けられているに過ぎず、ドリブンギヤ４に対して遊転可能な状態にある。この押付力は、皿バネ６ａ及び６ｂが、ボルト７の締付力によりキャップ８とサブギヤ５との間で圧縮されて、発生する。サブギヤ５の歯数は、ドリブンギヤ４の歯数よりも１つ（又はそれ以上）多くなっている。
【００２６】
なお、皿バネ６ａ及び６ｂ、ボルト７及びキャップ８は、本発明に係る押付手段を構成する。
一方、カム軸１ｂには、上記ドリブンギヤ４を駆動する駆動歯車である主歯車（以下「ドライブギヤ」という）９が取り付けられている。ドライブギヤ９は、図示しないダウエルピンによりカム軸１ｂに対して位置決め固定されている。
【００２７】
また、ドライブギヤ９には、チェーンスプロケット１０が一体的に取り付けられている。そして、ドライブギヤ９とチェーンスプロケット１０とは、ワッシャ１１を介してボルト１２によりカム軸１ｂに固定されている。
チェーンスプロケット１０は、図示しないクランクシャフトの回転動力がチェーン等を介して伝達されて、回転する。そして、これに伴ってドライブギヤ９が回転して、ドリブンギヤ４を駆動することにより、カム軸１ａ及び１ｂが回転する。
【００２８】
図２は、ドリブンギヤ４及びその周辺構造の部分断面図である。同図において、（ａ）は、ボルト７を完全に締め付ける前のキャップ８の挿入過程における状態を、また、（ｂ）は、ボルト７を完全に締め付けた使用状態を表し、矢印Ｆは、ボルト７の締付方向を示す。そこで、図２を参照して、本実施形態に係るフリクションギヤ装置の構成について詳細に説明する。
【００２９】
本フリクションギヤ装置では、２つの皿バネ６ａ，６ｂが並列に組み合わされて使用される。
そして、サブギヤ５のキャップ側表面５ａには、円周方向に段差が形成されており、内周側が外周側よりも一段落ち込んで、皿バネ６ｂを位置決めするための受座を形成している。また、キャップ側表面５ａには、前記受座の外周側に隣接して皿バネ６ａの受座が形成される。
【００３０】
一方、キャップ８側においては、サブギヤ対向面（すなわち、皿バネとの当接面）８ａのうち外周側が内周側よりも一段落ち込んで、円周方向に段差が形成されている。そして、この段差部側面により皿バネ６ａが位置決めされる。
ここで、皿バネ６ａ，６ｂの各バネ特性について述べれば、皿バネ６ａは、本発明に係る主皿バネに相当するものであり、自然高さが例えば板厚の２倍以上あるような、たわみ量と荷重との間の関係において高い非線形性を有する皿バネである。一方、皿バネ６ｂは、本発明の副皿バネに相当するものであり、自然高さが例えば板厚以下であるような、上記関係において比較的線形性の高い皿バネである。
【００３１】
そして、サブギヤ５及びキャップ８において、これらの皿バネ６ａ，６ｂのそれぞれについて設けられた段差により、本フリクションギヤ装置の組立時には、ボルト７を締め付けてキャップ８を挿入していくと、図２（ａ）のように皿バネ６ａが先にキャップ８に当接して、たわみ始める。このとき、皿バネ６ｂとキャップ８との間にはまだ隙間が残っており、皿バネ６ｂは撓まずに自然高さを維持している。
【００３２】
ボルト７を更に締め付けていくと、皿バネ６ａのたわみ量が極大荷重を与えるたわみ量よりも大きくなって荷重の変化の傾きが負となったときに、皿バネ６ｂもキャップ８に当接して、たわみ始める。そして、図２（ｂ）のようにボルト７を完全に締め付けた状態では、いずれの皿バネも撓んで荷重を発生している。次に、以上のようにして構成されるフリクションギヤ装置の効果について説明する。
【００３３】
まず、一般式として、皿バネにたわみ量δを与えた場合の荷重Ｐは、下式（１）で表される。
ここで、式中の記号は、皿バネの外径をＤ、内径をｄ、板厚をｔ、自然高さ（自然全高さＨから板厚ｔを減じた値であり、最大たわみ量δｍａｘに等しい）をｈとし（以上、いずれも単位はｍｍ）、ヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2 ）、ポアソン比をν、及び形状係数をＣとしている。形状係数Ｃは、α＝Ｄ／ｄとして下式（２）で表される。なお、Ｌｎは、自然対数を示す。
【００３４】
【数１】
0003852298.tif 000002
上式（１）から明らかなように、荷重Ｐは、たわみ量δに対する３次関数であり、その特性は、自然高さｈと板厚ｔとの比に応じて変化する。この特性の変化を図３に示す。
【００３５】
同図によると、板厚ｔに対して自然高さｈが比較的小さい場合には、皿バネの荷重Ｐはたわみ量δに関してほぼ線形であるが、板厚ｔに対して自然高さｈが相対的に大きくなるに従って特性は非線形性を高め、ｈ＝√２ｔとなった時点で、図の特性曲線の傾きがδ＝ｈにおいて０となる。そして、ｈ＞√２ｔの条件下では、極大荷重を与えるたわみ量よりも大きいたわみ量において、特性曲線の傾きが負となる。
【００３６】
従って、本実施形態について言えば、皿バネ６ａについて極大荷重を与えるたわみ量が存在し、それ以上にボルト７を締め付けたときには、皿バネ６ａの荷重は減少することとなる。そして、このようにして皿バネ６ａの荷重が減少する過程で、皿バネ６ｂの荷重が発生する。
図４は、上式（１）に基づいて計算された本実施形態に係る押付荷重特性を示している。
【００３７】
同図において、曲線Ａは皿バネ６ａのバネ特性を、曲線Ｂは皿バネ６ｂのバネ特性を、曲線Ｃは両皿バネ６ａ及び６ｂの合成バネ特性を、夫々示している。そして、押付ストローク量ｓが所定値ｓ１未満での曲線Ａと、曲線Ｃとを繋いで形成される曲線が、押付荷重特性に相当する。なお、「押付ストローク量ｓ」とは、皿バネ６ａがたわみ始めてからのキャップ８の移動長さに等しく、「所定値ｓ１」とは、皿バネ６ｂがたわみ始めるときの押付ストローク量である。
【００３８】
本実施形態によれば、皿バネ６ａの荷重が減少する過程で皿バネ６ｂがたわみ始めるので、皿バネ６ａの荷重減少が皿バネ６ｂの荷重により補われる。このため、図４に示すように、ボルト７の締付けがある程度進行したときから完全に締め付けるまでの領域で押付荷重が略一定となる。
このような定荷重領域は、全押付ストロークにおける皿バネ６ｂのたわみ開始位置（ｓ１）を適切に設定するとともに、皿バネ６ｂがたわみ始めた後の皿バネ６ａの荷重の減少率と、皿バネ６ｂの荷重の増加率とを略一致させることで、広い範囲に渡って形成される。なお、前者の課題については、サブギヤ５の段差又はキャップ８の段差を調整することにより、後者の課題については、各皿バネの設計により、それぞれ容易に対応可能である。
【００３９】
そして、このように押付荷重が広い範囲で略一定であるならば、各構成部品（皿バネ６ａ及び６ｂ，サブギヤ５及びキャップ８）は、それらの設計公差等の積み上げから想定されるたわみ量のバラツキが、以上のようにして形成される定荷重領域内に収まるように設計すればよい。
このような設計により、製造誤差の影響を受けることなく一定の押付荷重が得られるので、良好な騒音低減効果が得られるフリクションギヤ装置を安定して量産することができる。また、定荷重領域が拡大されたことで、設計公差をその分緩和し、加工コストの低減を図ることもできる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
ここでは、第１の実施形態のものとの相違点についてのみ説明し、同様に構成される要素については、説明を省略する。
図５は、本フリクションギヤ装置におけるドリブンギヤ４及びその周辺構造の部分断面図であり、図２と同様に、（ａ）は、キャップ８の挿入過程における状態を、（ｂ）は、ボルト７を完全に締め付けた使用状態を表している。また、第１の実施形態のものと同一の構成要素には、同一符号が付してある。
【００４１】
本フリクションギヤにおいては、主皿バネ及び副皿バネとして、内径ｄ及び外径Ｄが夫々等しい２つの皿バネ２１ａ，２１ｂを直列に組み合わせて使用している。
これらの皿バネのうち、皿バネ２１ａは、非線形性の高い皿バネであり（例えば、ｈ／ｔ≧２）、皿バネ２１ｂは、比較的線形な特性の皿バネである（例えば、ｈ≦ｔ）。そして、極大荷重を与えるときの皿バネ２１ａの高さ（たわみ残量）が、皿バネ２１ｂの自然全高さよりも大きくなるように、各皿バネが設計されている。
【００４２】
このように設計された皿バネ２１ａ，２１ｂを直列に組み合わせてサブギヤ５上に乗せ、ボルト７を締め付けていくと、皿バネ２１ａから先にたわみ始める。このとき、皿バネ２１ｂにはボルト７の締付力は伝わらず、皿バネ２１ｂは、撓まずに自然高さを維持する。
ボルト７を更に締め付け、皿バネ２１ａのたわみ量が極大荷重を与えるたわみ量よりも大きくなると、皿バネ２１ｂは、皿バネ２１ａの内周部を介して締付力を受けて、 たわみ始める。そして、ボルト７を完全に締め付けた状態では、いずれの皿バネも荷重を発生する。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、高さの異なる２種類の皿バネを単に重ね合わせて使用するだけで、定荷重領域を従来と比較して格段に拡大することができる。
また、第１の実施形態におけるようにサブギヤ５やキャップ８に位置決め用の段差等を形成するための加工が不要であるから、加工工程数を抑え又は既存の主歯車に対してそのまま適用して、低廉にフリクションギヤを構成することが可能である。
【００４４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
ここでは、第１の実施形態のものとの相違点についてのみ説明し、同様に構成される要素については、説明を省略する。
図６は、本フリクションギヤ装置におけるドリブンギヤ４及びその周辺構造の部分断面図であり、図２と同様に、（ａ）は、キャップ８の挿入過程における状態を、（ｂ）は、ボルト７を完全に締め付けた使用状態を表している。また、第１の実施形態のものと同一の構成要素には、同一符号が付してある。
【００４５】
本フリクションギヤにおいては、主皿バネに相当する皿バネ３１ａと、副皿バネに相当する皿バネ３１ｂとで内径を略等しくしてあり、また、それぞれの外周部をサブギヤ５上の平坦面に当接させている。
これらの皿バネのうち、皿バネ３１ａは、非線形性の高い皿バネであり（例えば、ｈ／ｔ≧２）、皿バネ３１ｂは、比較的線形な特性の皿バネである（例えば、ｈ≦ｔ）。また、第２の実施形態におけると同様に、極大荷重を与えるときの皿バネ３１ａの高さを、皿バネ３１ｂの自然全高さよりも大きくしている。
【００４６】
そして、組立時には、まず、皿バネ３１ａ内部に皿バネ３１ｂを収めた状態でサブギヤ５上に乗せ、皿バネ３１ａの上からキャップ８を当てて、締め付ける。すると、皿バネ３１ａから先にたわみ始める。このとき、皿バネ２１ｂは、その自然高さを維持する。
ボルト７を更に締め付け、皿バネ３１ａのたわみ量が極大荷重を与えるたわみ量よりも大きくなると、皿バネ３１ｂは、皿バネ３１ａの内周部に押し付けられてたわみ始める。そして、ボルト７を完全に締め付けた状態では、いずれの皿バネも荷重を発生する。
【００４７】
図７は、ボルト７を完全に締め付けた使用状態における皿バネ３１ａ，３１ｂ及びその周辺構造の拡大断面図である。
図７に示されるように、本実施形態では、使用状態において、皿バネ３１ａの締付傾斜角度θａが皿バネ３１ｂの締付傾斜角度θｂよりも小さくなる。このような設計により、ボルト７を締め付ける過程で皿バネ３１ｂを皿バネ３１ａ内部に良好に収め、皿バネ３１ａの不要な変形を防止して、両皿バネによる安定した合成バネ特性を得ることができる。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、第２の実施形態と同じく、２種類の皿バネを単に重ね合わせて使用するだけなので、拡大された定荷重領域を低廉に得ることができる。
また、外径の異なる皿バネ３１ａ，３１ｂを使用することができるので、設計上の自由度が増す。
【００４９】
なお、以上の説明では、主皿バネとして１枚の皿バネを使用し、副皿バネとして１枚の皿バネを使用した。本発明は、これに限らず、要求仕様に応じて、主皿バネ、副皿バネ又はこれらの両方を複数の皿バネで構成し、それぞれ直列又は並列に組み合わせて使用することができる。複数の皿バネから構成される主皿バネについては、それらの合成荷重の変化の傾きが負となる領域を設ける。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフリクションギヤ装置の全体構成を示す平面図
【図２】同上フリクションギヤ装置の部分断面図
【図３】皿バネの荷重特性を示す図
【図４】本発明に係る押付荷重特性の一例を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態に係るフリクションギヤ装置の部分断面図
【図６】本発明の第３の実施形態に係るフリクションギヤ装置の部分断面図
【図７】同上フリクションギヤ装置における皿バネ及びその周辺構造の拡大断面図
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…カム軸
２…シリンダヘッド
３ａ，３ｂ，３ｃ…カムキャップ
４…ドリブンギヤ
５…サブギヤ
６ａ，６ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３ｂ…皿バネ
７…ボルト
８…キャップ
９…ドライブギヤ
【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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