JP3479952B2 - エンジンのギヤトレイン構造 - Google Patents
エンジンのギヤトレイン構造Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのギヤトレイ
ン構造に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般的なクランク軸からギヤを介して駆
動力を伝達するギヤトレイン構造において、従来からギ
ヤ同士の噛み合いによって生じる騒音（ギヤノイズ）が
問題となっている。この予防策として従来から採用され
ているギヤノイズを低減する方法として、以下に示す５
つの対策がなされている。即ち、 チッ化ギヤ等によりギヤの歯面精度を向上させ、歯と
歯の衝突のバラツキを小さくする。 【０００３】フィリクションギヤやシザーズギヤを付
加することによってバックラッシュを低減する。 ギヤ同士の噛み合い率を上げる。 高い減衰能を有する部材を用いる。 ギヤのリブからハブまでの距離、即ち、振動が伝達さ
れる経路を長くする。 【０００４】このような従来のエンジンのギヤトレイン
構造として、例えば、特開昭５６−１５４１０９号公報
に開示されているように、噴射ポンプが、歯車とクラン
ク伝動装置を介してクランク軸から駆動力を伝達され、
カム軸が、歯付きベルト伝動装置を介して噴射ポンプか
ら駆動力を伝達される構造において、歯付きベルト伝動
装置を噴射ポンプからの角速度変動を減衰するベルトと
したものが提案されている。 【０００５】また、実開平２−７２３０３号公報に開示
されているように、アイドラギヤの一側面に、円環状の
フリクションギヤと、このフリクションギヤをアイドラ
ギヤの一側面に押圧するバネ部材とからなるノーバック
ラッシュギヤを夫々設けたものが提案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成される各従来例において、特開昭５６−１５
４１０９号公報に開示された技術では、ベルトの共振に
より逆に角速度変動を増幅させてしまう問題がある。ま
た、実開平２−７２３０３号公報に開示された技術で
は、バックラッシュを小さくして、角速度変動による歯
と歯の衝撃を低減するものであるが、コストの割りに多
少の角速度変動の低減しか望めないという問題がある。 【０００７】従って、本発明のエンジンのギヤトレイン
構造は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、トルク変動に起因する回転軸の角
速度変動やねじり共振によりギヤ間に発生する歯打ち音
を低減するエンジンのギヤトレイン構造を提供すること
である。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決し、
目的を達成するために、本発明のエンジンのギヤトレイ
ン構造は、クランク軸から駆動力が伝達される第１のギ
ヤと、前記第１のギヤと噛合して駆動力が付与されると
共に、プランジャ圧送式燃料噴射ポンプを駆動する回転
軸に軸着されて該ポンプを駆動するための負荷が付与さ
れる第２のギヤと、前記第２のギヤに同軸回転するよう
に固定され、前記クランク軸から前記第２のギヤを介し
て駆動力が伝達されて前記ポンプを駆動するポンププー
リからなる第１の回転体と、前記第１の回転体から前記
駆動力が伝達されてカムシャフトを駆動するカムプーリ
からなる第２の回転体と、前記第１と第２の回転体とを
エンドレスなタイミングベルトにより巻装する張設部材
とを備え、前記ポンププーリは、互いに周方向に所定角
度だけ相対的に回転可能に嵌合されたインナプーリとア
ウタプーリとを有し、該インナプーリは前記第２のギヤ
と同軸回転するように固定されて該第２のギヤから駆動
力が伝達され、該アウタプーリは前記タイミングベルト
が巻回され、前記インナプーリの外周部と前記アウタプ
ーリの内周部とを弾性部材により接合し、該弾性部材の
弾性係数を前記第２のギヤの負荷に基づくねじり共振周
波数を減衰する値に設定することにより、該第２のギヤ
の回転軸に発生するねじり共振を吸収することを特徴と
している。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【作用】以上のように、この発明に係わるエンジンのギ
ヤトレイン構造は構成されているので、第１の回転体
に、第２の回転体のトルク変動に基づく第２のギヤの回
転軸に発生するねじり共振を吸収する手段を設けたこと
によって、第１のギヤと第２のギヤに発生するギヤ同士
の歯打ち音を低減することができる。 【００１５】 【００１６】 【実施例】以下に本発明の実施例につき、添付の図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明に基づく実施
例のエンジンのギヤトレイン構造を示す正面図である。
また、図２は、図１のギヤトレイン構造の一部を矢視Ｓ
方向から見た図である。図１、図２に示すように、一例
として示すギヤトレイン構造は、不図示のクランク軸か
ら駆動力を付与されるクランクシャフトタイミングギヤ
（以下、タイミングギヤと称する）１、タイミングギヤ
１に連動するよう軸支されたアイドルギヤ２、同じくア
イドルギヤ２に連動するアイドルギヤ３、アイドルギヤ
３に連動するバキュームポンプギヤ４及び燃料噴射ポン
プギヤ（以下、ＦＩＰギヤと称する）１０、ＦＩＰギヤ
１０と回転軸を同一とするＦＩＰプーリ２０、タイミン
グベルト７０を介してＦＩＰプーリ２０から駆動力を伝
達されるカムシャフト駆動用プーリ５０、タイミングベ
ルト７０に一定の張力を付与するアイドラ６０からなる
一般的な自動車のエンジン部分のギヤトレイン構造であ
る。アイドルギヤ２及び３は、夫々所定のギヤ比が設定
されており、タイミングギヤ１から伝達される回転数を
変換し、所定のタイミングでバキュームポンプギヤ４や
ＦＩＰギヤ１０に伝達するために設けられるギヤであ
る。 【００１７】アイドルギヤ３と噛み合って連動するＦＩ
Ｐギヤ１０には、その回転軸が同一となるように軸着さ
れるＦＩＰプーリ２０が取付けボルト１１ａ〜１１ｄで
固定されている。即ち、ＦＩＰプーリ２０は、ＦＩＰギ
ヤ１０と共に回転するプーリである。カムシャフト駆動
用プーリ５０は、取付けボルト５２によってカムシャフ
ト５１に軸着され、タイミングベルト７０を介してＦＩ
Ｐプーリ２０から回転力を供給される。 【００１８】アイドラ６０は、軸受け６２によってタイ
ミングベルト７０に回動自在に当接し、一定の張力を付
与する張力調節機構の働きを有しており、バネ６１によ
って張力を調節できる。 ＜ＦＩＰプーリの構成＞次に、図３、図４を参照して、
ＦＩＰプーリ２０の構成について説明する。図３は、Ｆ
ＩＰプーリの詳細を示す正面図である。また、図４は、
図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。図３、図４において、
本実施例のＦＩＰプーリ２０は、内側部分を構成するイ
ンナプーリ２０ａと外側部分を構成するアウタプーリ２
０ｂとを備えるもので、両者は互いに周方向に所定角度
だけ相対的に摺動可能に嵌合されている。インナプーリ
２０ａのボス部には、４つの固定用ボルト穴２６ａ〜２
６ｄが形成され、後述の図５のようにボルト１１ａ〜１
１ｄによってＦＩＰギヤ１０が取付けられる。一方、ア
ウタプーリ２０ｂには、タイミングベルト用歯形部２５
が形成され、タイミングベルト７０が巻回される。 【００１９】また、アウタプーリ２０ｂにおいて、ＦＩ
Ｐギヤ１０が取付けられる側とは反対側の開口部には、
プーリの径方向に延設された拡径部２０ｃが形成されて
おり、その対応する位置にあるインナプーリの周辺縁部
とにより周方向の溝部が形成される。この溝部には、弾
性を有するゴム等で構成された円環状の弾性部材２２が
着装されている。また、この弾性部材２２は、その内周
部とインナプーリ接着部２３、その外周部とアウタプー
リ接着部２４とが夫々固定用接着剤によって固定されて
いる。また、図３に示すように、インナプーリとアウタ
プーリとの摺動面においては、インナプーリに形成され
た凸部２１と、アウタプーリに形成された凹部２７とが
所定の間隙Ｈを有して嵌合する。この間隙は、燃料噴射
ポンプの噴射タイミングとバルブの開閉タイミングとが
大幅にずれないよう約2ミリ程度の隙間としている。 【００２０】＜角速度変動吸収手段による減衰作用＞次
に、図３、図４に示したＦＩＰプーリの構成による角速
度変動及び捩れ共振の減衰作用について説明する。 （角速度変動の減衰）一般的に、騒音の原因となるギヤ
同士の歯打ち音は、カムシャフト回転中のバルブの押し
上げ及び押し下げ時のシャフトに発生するトルク変動に
よる角速度変動が原因となっている。図９は、カムシャ
フトとＦＩＰプーリのトルク変動値をエンジン回転数で
表した図である。図９において、カムシャフトでのトル
ク変動値はエンジン回転数の変化に係わらず略一定なの
に対し、ＦＩＰプーリでのトルク変動は、エンジン回転
数の増加に伴って増大していく。これは、エンジン回転
数が高くなるに従って、カムシャフトからトルク変動が
伝達されるのに加えて、燃料噴射ポンプを駆動するため
の負荷が増大していくためである。しかしながら、ＦＩ
Ｐギヤでの歯打ち音は、エンジンの所定の回転数を境に
エンジンからの騒音に打ち消されてしまう。即ち、エン
ジンからの騒音よりもＦＩＰギヤからの歯打ち音の方が
高いエンジンの回転域において、トルク変動を低減する
ことができれば、ＦＩＰギヤからの騒音を低減すること
ができる。図５は、ＦＩＰプーリ２０にＦＩＰギヤ１０
を取付けた場合の全体図である。図５において、先ず、
クランク軸から伝達される駆動力は、ＦＩＰギヤ１０を
介してインナプーリ２０ａに伝達される。すると、イン
ナプーリ２０ａは、ギヤ１０から付加されるトルクによ
ってアウタプーリに対して相対的に回転すると共に、イ
ンナプーリの回転にともなって図４に示す弾性部材２２
が周方向に弾性変形する。この弾性部材による弾性変形
を利用してＦＩＰギヤからＦＩＰプーリに伝達される角
速度変動を減衰する。即ち、弾性体が、角速度変動の吸
収手段の機能を果たしている。また、ＦＩＰ駆動軸の角
速度変動は、カムシャフト駆動用プーリとＦＩＰプーリ
に張設されたタイミングベルトから伝達されるベルトの
共振周波数により更に増幅されるので、弾性体の変形に
よって、このベルトの共振周波数も減衰させている。 【００２１】弾性部材の変形量は、インナプーリのアウ
タプーリに対する相対的な回転角となり、図３、図４で
説明したようにインナプーリとアウタプーリとの摺動面
に形成されたストッパ部材の間隙の分だけ相対的に回転
することになる。本実施例の弾性体は、ゴムなどの材料
で構成されているので、ある所定値以上のトルクが付加
されると（剛性の限界値を超えると）破壊するか又はイ
ンナ、アウタの夫々の接着部分が剥がれてしまうことに
なる。従って、スットパ部材によって破壊あるいは剥が
れを防止しているのである。図６は、角速度変動の吸収
手段を設けることによる角速度変動の減衰作用を示す図
である。図６から明らかなように、弾性体を設けること
によってＦＩＰプーリからＦＩＰギヤに伝達される角速
度変動を減衰すると共に、カムプーリとＦＩＰプーリに
張設されたベルトの共振周波数を減衰する。 【００２２】（捩れ共振の減衰）一方、図５に示すよう
に、燃料噴射ポンプ駆動軸１２は、軸長が比較的長く、
軸の回転中心に対して偏心した位置（回転中心から遠い
位置）にＦＩＰプーリの駆動抵抗が付加される構造であ
る。従って、ＦＩＰギヤに駆動力が伝達されると、ギヤ
を軸支しているＦＩＰ駆動軸にねじり応力が作用し、こ
の応力によって軸が加振されねじり共振現象を引き起こ
す。図１０は、カムシャフトとＦＩＰプーリの角速度変
動値をエンジン回転数で表した図である。図１０におい
て、カムシャフトとＦＩＰ駆動軸で角速度変動値が最大
となる点（エンジン回転数が約２３００ｒｐｍ〜２５０
０ｒｐｍ）が、夫々のねじり共振点である。ここで、カ
ムシャフトとＦＩＰ駆動軸とで、ねじり共振点が僅かに
ずれているのは、カムプーリとＦＩＰプーリとに張設さ
れているタイミングベルトの共振周波数が、ＦＩＰ駆動
軸側に伝達されるためである。図７は、ＦＩＰ駆動軸に
おける任意の１０箇所（Ｐ１〜Ｐ１０）をとり、各点に
作用する角変位の分布を示す図である。図７において、
ＦＩＰ駆動軸の捩れ共振は、図中の点Ｙを境界点として
発生し、ＦＩＰギヤから遠ざかる程（図１７中のＰ１０
に行くほど）その振幅は大きくなる。従って、ＦＩＰプ
ーリに設けられた角速度変動吸収手段としての弾性体及
びストッパ部材は、このねじれ共振とタイミングベルト
の共振周波数とを減衰させるのである。 【００２３】（弾性体の弾性係数の設定）図８は、ＦＩ
Ｐ駆動軸の捩れ共振周波数をその軸の回転数により表し
た図である。図８において、弾性体の弾性係数は、ＦＩ
Ｐ駆動軸の回転数が最大となるとき（点Ａ）の捩れ共振
周波数約２００Hz以上の周波数を減衰するように設定す
る必要がある。即ち、図１０での捩れ共振の発生する角
速度変動が最大となる回転数である点Ａと図示の直線と
の交点Ａ’における周波数以上の共振周波数を減衰する
ことが必要となる。しかしながら、この場合ＦＩＰ駆動
軸とＦＩＰとの接続部である円筒状のフェイスカム面１
３（図５参照）での慣性モーメントを高めることによっ
て捩れ共振周波数を低下させることができるので、この
作用を利用してフェイスカム面での慣性モーメントを現
状の約２倍に設定すると、捩れ共振周波数は１６６Hzに
より近づいた値となる。即ち、図１０で捩れ共振の発生
する角速度変動が最大となる回転数での共振周波数１６
６Hz（エンジン回転数が約２５００ｒｐｍとなる点）に
近づけることができる。よって、１５０Hz〜２００Hzの
間で、ねじり共振周波数の減衰作用が発揮されるように
弾性体のバネ定数（ゴムの硬さ）を設定するのである。 【００２４】＜実施例の効果＞上述した実施例の構造で
は、クランク軸に対して最も先端部に相当し、且つ加振
力を受けるギヤに弾性部材で構成された角速度変動の吸
収手段を設けることによって、角速度変動により発生す
るギヤノイズを低減することができる。また、弾性部材
は、弾性によって変形できうる所定の許容角度まで角速
度の変動を吸収し、且つ弾性部材の弾性係数を駆動軸の
捩れ共振周波数に適合するように設定することによっ
て、軸の角変位が許容角度以下の場合には、弾性部材が
角速度変動や捩れ共振周波数を低減（減衰）し、許容角
度以上となる場合には、ストッパ部材によりそれ以上の
プーリの回転を禁止し、弾性部材の破壊を防止できる。 【００２５】即ち、本実施例のエンジンのギヤトレイン
構造によれば、トルク変動に起因する回転軸の角速度変
動やねじり共振によりギヤ間に発生する歯打ち音を低減
することができる。尚、本発明は、その趣旨を逸脱しな
い範囲で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能
である。例えば、本実施例ではクランク軸に対して最も
先端部に相当する加振力を受けるギヤをＦＩＰギヤとし
たが、それ以外でのギヤの歯打ち音が発生するところに
本実施例の構成を用いてもよい。 【００２６】 【発明の効果】以上説明のように、本発明のエンジンの
ギヤトレイン構造によれば、第１の回転体に、第２の回
転体のトルク変動に基づく第２のギヤの回転軸に発生す
るねじり共振を吸収する手段を設けたことによって、第
１のギヤと第２のギヤに発生するギヤ同士の歯打ち音を
低減することができる。 【００２７】
ン構造に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般的なクランク軸からギヤを介して駆
動力を伝達するギヤトレイン構造において、従来からギ
ヤ同士の噛み合いによって生じる騒音（ギヤノイズ）が
問題となっている。この予防策として従来から採用され
ているギヤノイズを低減する方法として、以下に示す５
つの対策がなされている。即ち、 チッ化ギヤ等によりギヤの歯面精度を向上させ、歯と
歯の衝突のバラツキを小さくする。 【０００３】フィリクションギヤやシザーズギヤを付
加することによってバックラッシュを低減する。 ギヤ同士の噛み合い率を上げる。 高い減衰能を有する部材を用いる。 ギヤのリブからハブまでの距離、即ち、振動が伝達さ
れる経路を長くする。 【０００４】このような従来のエンジンのギヤトレイン
構造として、例えば、特開昭５６−１５４１０９号公報
に開示されているように、噴射ポンプが、歯車とクラン
ク伝動装置を介してクランク軸から駆動力を伝達され、
カム軸が、歯付きベルト伝動装置を介して噴射ポンプか
ら駆動力を伝達される構造において、歯付きベルト伝動
装置を噴射ポンプからの角速度変動を減衰するベルトと
したものが提案されている。 【０００５】また、実開平２−７２３０３号公報に開示
されているように、アイドラギヤの一側面に、円環状の
フリクションギヤと、このフリクションギヤをアイドラ
ギヤの一側面に押圧するバネ部材とからなるノーバック
ラッシュギヤを夫々設けたものが提案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成される各従来例において、特開昭５６−１５
４１０９号公報に開示された技術では、ベルトの共振に
より逆に角速度変動を増幅させてしまう問題がある。ま
た、実開平２−７２３０３号公報に開示された技術で
は、バックラッシュを小さくして、角速度変動による歯
と歯の衝撃を低減するものであるが、コストの割りに多
少の角速度変動の低減しか望めないという問題がある。 【０００７】従って、本発明のエンジンのギヤトレイン
構造は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、トルク変動に起因する回転軸の角
速度変動やねじり共振によりギヤ間に発生する歯打ち音
を低減するエンジンのギヤトレイン構造を提供すること
である。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決し、
目的を達成するために、本発明のエンジンのギヤトレイ
ン構造は、クランク軸から駆動力が伝達される第１のギ
ヤと、前記第１のギヤと噛合して駆動力が付与されると
共に、プランジャ圧送式燃料噴射ポンプを駆動する回転
軸に軸着されて該ポンプを駆動するための負荷が付与さ
れる第２のギヤと、前記第２のギヤに同軸回転するよう
に固定され、前記クランク軸から前記第２のギヤを介し
て駆動力が伝達されて前記ポンプを駆動するポンププー
リからなる第１の回転体と、前記第１の回転体から前記
駆動力が伝達されてカムシャフトを駆動するカムプーリ
からなる第２の回転体と、前記第１と第２の回転体とを
エンドレスなタイミングベルトにより巻装する張設部材
とを備え、前記ポンププーリは、互いに周方向に所定角
度だけ相対的に回転可能に嵌合されたインナプーリとア
ウタプーリとを有し、該インナプーリは前記第２のギヤ
と同軸回転するように固定されて該第２のギヤから駆動
力が伝達され、該アウタプーリは前記タイミングベルト
が巻回され、前記インナプーリの外周部と前記アウタプ
ーリの内周部とを弾性部材により接合し、該弾性部材の
弾性係数を前記第２のギヤの負荷に基づくねじり共振周
波数を減衰する値に設定することにより、該第２のギヤ
の回転軸に発生するねじり共振を吸収することを特徴と
している。 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【００１４】 【作用】以上のように、この発明に係わるエンジンのギ
ヤトレイン構造は構成されているので、第１の回転体
に、第２の回転体のトルク変動に基づく第２のギヤの回
転軸に発生するねじり共振を吸収する手段を設けたこと
によって、第１のギヤと第２のギヤに発生するギヤ同士
の歯打ち音を低減することができる。 【００１５】 【００１６】 【実施例】以下に本発明の実施例につき、添付の図面を
参照して詳細に説明する。図１は、本発明に基づく実施
例のエンジンのギヤトレイン構造を示す正面図である。
また、図２は、図１のギヤトレイン構造の一部を矢視Ｓ
方向から見た図である。図１、図２に示すように、一例
として示すギヤトレイン構造は、不図示のクランク軸か
ら駆動力を付与されるクランクシャフトタイミングギヤ
（以下、タイミングギヤと称する）１、タイミングギヤ
１に連動するよう軸支されたアイドルギヤ２、同じくア
イドルギヤ２に連動するアイドルギヤ３、アイドルギヤ
３に連動するバキュームポンプギヤ４及び燃料噴射ポン
プギヤ（以下、ＦＩＰギヤと称する）１０、ＦＩＰギヤ
１０と回転軸を同一とするＦＩＰプーリ２０、タイミン
グベルト７０を介してＦＩＰプーリ２０から駆動力を伝
達されるカムシャフト駆動用プーリ５０、タイミングベ
ルト７０に一定の張力を付与するアイドラ６０からなる
一般的な自動車のエンジン部分のギヤトレイン構造であ
る。アイドルギヤ２及び３は、夫々所定のギヤ比が設定
されており、タイミングギヤ１から伝達される回転数を
変換し、所定のタイミングでバキュームポンプギヤ４や
ＦＩＰギヤ１０に伝達するために設けられるギヤであ
る。 【００１７】アイドルギヤ３と噛み合って連動するＦＩ
Ｐギヤ１０には、その回転軸が同一となるように軸着さ
れるＦＩＰプーリ２０が取付けボルト１１ａ〜１１ｄで
固定されている。即ち、ＦＩＰプーリ２０は、ＦＩＰギ
ヤ１０と共に回転するプーリである。カムシャフト駆動
用プーリ５０は、取付けボルト５２によってカムシャフ
ト５１に軸着され、タイミングベルト７０を介してＦＩ
Ｐプーリ２０から回転力を供給される。 【００１８】アイドラ６０は、軸受け６２によってタイ
ミングベルト７０に回動自在に当接し、一定の張力を付
与する張力調節機構の働きを有しており、バネ６１によ
って張力を調節できる。 ＜ＦＩＰプーリの構成＞次に、図３、図４を参照して、
ＦＩＰプーリ２０の構成について説明する。図３は、Ｆ
ＩＰプーリの詳細を示す正面図である。また、図４は、
図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。図３、図４において、
本実施例のＦＩＰプーリ２０は、内側部分を構成するイ
ンナプーリ２０ａと外側部分を構成するアウタプーリ２
０ｂとを備えるもので、両者は互いに周方向に所定角度
だけ相対的に摺動可能に嵌合されている。インナプーリ
２０ａのボス部には、４つの固定用ボルト穴２６ａ〜２
６ｄが形成され、後述の図５のようにボルト１１ａ〜１
１ｄによってＦＩＰギヤ１０が取付けられる。一方、ア
ウタプーリ２０ｂには、タイミングベルト用歯形部２５
が形成され、タイミングベルト７０が巻回される。 【００１９】また、アウタプーリ２０ｂにおいて、ＦＩ
Ｐギヤ１０が取付けられる側とは反対側の開口部には、
プーリの径方向に延設された拡径部２０ｃが形成されて
おり、その対応する位置にあるインナプーリの周辺縁部
とにより周方向の溝部が形成される。この溝部には、弾
性を有するゴム等で構成された円環状の弾性部材２２が
着装されている。また、この弾性部材２２は、その内周
部とインナプーリ接着部２３、その外周部とアウタプー
リ接着部２４とが夫々固定用接着剤によって固定されて
いる。また、図３に示すように、インナプーリとアウタ
プーリとの摺動面においては、インナプーリに形成され
た凸部２１と、アウタプーリに形成された凹部２７とが
所定の間隙Ｈを有して嵌合する。この間隙は、燃料噴射
ポンプの噴射タイミングとバルブの開閉タイミングとが
大幅にずれないよう約2ミリ程度の隙間としている。 【００２０】＜角速度変動吸収手段による減衰作用＞次
に、図３、図４に示したＦＩＰプーリの構成による角速
度変動及び捩れ共振の減衰作用について説明する。 （角速度変動の減衰）一般的に、騒音の原因となるギヤ
同士の歯打ち音は、カムシャフト回転中のバルブの押し
上げ及び押し下げ時のシャフトに発生するトルク変動に
よる角速度変動が原因となっている。図９は、カムシャ
フトとＦＩＰプーリのトルク変動値をエンジン回転数で
表した図である。図９において、カムシャフトでのトル
ク変動値はエンジン回転数の変化に係わらず略一定なの
に対し、ＦＩＰプーリでのトルク変動は、エンジン回転
数の増加に伴って増大していく。これは、エンジン回転
数が高くなるに従って、カムシャフトからトルク変動が
伝達されるのに加えて、燃料噴射ポンプを駆動するため
の負荷が増大していくためである。しかしながら、ＦＩ
Ｐギヤでの歯打ち音は、エンジンの所定の回転数を境に
エンジンからの騒音に打ち消されてしまう。即ち、エン
ジンからの騒音よりもＦＩＰギヤからの歯打ち音の方が
高いエンジンの回転域において、トルク変動を低減する
ことができれば、ＦＩＰギヤからの騒音を低減すること
ができる。図５は、ＦＩＰプーリ２０にＦＩＰギヤ１０
を取付けた場合の全体図である。図５において、先ず、
クランク軸から伝達される駆動力は、ＦＩＰギヤ１０を
介してインナプーリ２０ａに伝達される。すると、イン
ナプーリ２０ａは、ギヤ１０から付加されるトルクによ
ってアウタプーリに対して相対的に回転すると共に、イ
ンナプーリの回転にともなって図４に示す弾性部材２２
が周方向に弾性変形する。この弾性部材による弾性変形
を利用してＦＩＰギヤからＦＩＰプーリに伝達される角
速度変動を減衰する。即ち、弾性体が、角速度変動の吸
収手段の機能を果たしている。また、ＦＩＰ駆動軸の角
速度変動は、カムシャフト駆動用プーリとＦＩＰプーリ
に張設されたタイミングベルトから伝達されるベルトの
共振周波数により更に増幅されるので、弾性体の変形に
よって、このベルトの共振周波数も減衰させている。 【００２１】弾性部材の変形量は、インナプーリのアウ
タプーリに対する相対的な回転角となり、図３、図４で
説明したようにインナプーリとアウタプーリとの摺動面
に形成されたストッパ部材の間隙の分だけ相対的に回転
することになる。本実施例の弾性体は、ゴムなどの材料
で構成されているので、ある所定値以上のトルクが付加
されると（剛性の限界値を超えると）破壊するか又はイ
ンナ、アウタの夫々の接着部分が剥がれてしまうことに
なる。従って、スットパ部材によって破壊あるいは剥が
れを防止しているのである。図６は、角速度変動の吸収
手段を設けることによる角速度変動の減衰作用を示す図
である。図６から明らかなように、弾性体を設けること
によってＦＩＰプーリからＦＩＰギヤに伝達される角速
度変動を減衰すると共に、カムプーリとＦＩＰプーリに
張設されたベルトの共振周波数を減衰する。 【００２２】（捩れ共振の減衰）一方、図５に示すよう
に、燃料噴射ポンプ駆動軸１２は、軸長が比較的長く、
軸の回転中心に対して偏心した位置（回転中心から遠い
位置）にＦＩＰプーリの駆動抵抗が付加される構造であ
る。従って、ＦＩＰギヤに駆動力が伝達されると、ギヤ
を軸支しているＦＩＰ駆動軸にねじり応力が作用し、こ
の応力によって軸が加振されねじり共振現象を引き起こ
す。図１０は、カムシャフトとＦＩＰプーリの角速度変
動値をエンジン回転数で表した図である。図１０におい
て、カムシャフトとＦＩＰ駆動軸で角速度変動値が最大
となる点（エンジン回転数が約２３００ｒｐｍ〜２５０
０ｒｐｍ）が、夫々のねじり共振点である。ここで、カ
ムシャフトとＦＩＰ駆動軸とで、ねじり共振点が僅かに
ずれているのは、カムプーリとＦＩＰプーリとに張設さ
れているタイミングベルトの共振周波数が、ＦＩＰ駆動
軸側に伝達されるためである。図７は、ＦＩＰ駆動軸に
おける任意の１０箇所（Ｐ１〜Ｐ１０）をとり、各点に
作用する角変位の分布を示す図である。図７において、
ＦＩＰ駆動軸の捩れ共振は、図中の点Ｙを境界点として
発生し、ＦＩＰギヤから遠ざかる程（図１７中のＰ１０
に行くほど）その振幅は大きくなる。従って、ＦＩＰプ
ーリに設けられた角速度変動吸収手段としての弾性体及
びストッパ部材は、このねじれ共振とタイミングベルト
の共振周波数とを減衰させるのである。 【００２３】（弾性体の弾性係数の設定）図８は、ＦＩ
Ｐ駆動軸の捩れ共振周波数をその軸の回転数により表し
た図である。図８において、弾性体の弾性係数は、ＦＩ
Ｐ駆動軸の回転数が最大となるとき（点Ａ）の捩れ共振
周波数約２００Hz以上の周波数を減衰するように設定す
る必要がある。即ち、図１０での捩れ共振の発生する角
速度変動が最大となる回転数である点Ａと図示の直線と
の交点Ａ’における周波数以上の共振周波数を減衰する
ことが必要となる。しかしながら、この場合ＦＩＰ駆動
軸とＦＩＰとの接続部である円筒状のフェイスカム面１
３（図５参照）での慣性モーメントを高めることによっ
て捩れ共振周波数を低下させることができるので、この
作用を利用してフェイスカム面での慣性モーメントを現
状の約２倍に設定すると、捩れ共振周波数は１６６Hzに
より近づいた値となる。即ち、図１０で捩れ共振の発生
する角速度変動が最大となる回転数での共振周波数１６
６Hz（エンジン回転数が約２５００ｒｐｍとなる点）に
近づけることができる。よって、１５０Hz〜２００Hzの
間で、ねじり共振周波数の減衰作用が発揮されるように
弾性体のバネ定数（ゴムの硬さ）を設定するのである。 【００２４】＜実施例の効果＞上述した実施例の構造で
は、クランク軸に対して最も先端部に相当し、且つ加振
力を受けるギヤに弾性部材で構成された角速度変動の吸
収手段を設けることによって、角速度変動により発生す
るギヤノイズを低減することができる。また、弾性部材
は、弾性によって変形できうる所定の許容角度まで角速
度の変動を吸収し、且つ弾性部材の弾性係数を駆動軸の
捩れ共振周波数に適合するように設定することによっ
て、軸の角変位が許容角度以下の場合には、弾性部材が
角速度変動や捩れ共振周波数を低減（減衰）し、許容角
度以上となる場合には、ストッパ部材によりそれ以上の
プーリの回転を禁止し、弾性部材の破壊を防止できる。 【００２５】即ち、本実施例のエンジンのギヤトレイン
構造によれば、トルク変動に起因する回転軸の角速度変
動やねじり共振によりギヤ間に発生する歯打ち音を低減
することができる。尚、本発明は、その趣旨を逸脱しな
い範囲で上記実施例を修正又は変形したものに適用可能
である。例えば、本実施例ではクランク軸に対して最も
先端部に相当する加振力を受けるギヤをＦＩＰギヤとし
たが、それ以外でのギヤの歯打ち音が発生するところに
本実施例の構成を用いてもよい。 【００２６】 【発明の効果】以上説明のように、本発明のエンジンの
ギヤトレイン構造によれば、第１の回転体に、第２の回
転体のトルク変動に基づく第２のギヤの回転軸に発生す
るねじり共振を吸収する手段を設けたことによって、第
１のギヤと第２のギヤに発生するギヤ同士の歯打ち音を
低減することができる。 【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施例のエンジンのギヤトレイ
ン構造を示す正面図である。 【図２】図１のギヤトレイン構造の一部を矢視Ｓ方向か
ら見た図である。 【図３】ＦＩＰプーリの詳細を示す正面図である。 【図４】図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。 【図５】ＦＩＰプーリにＦＩＰギヤを取付けた場合の全
体図である。 【図６】角速度変動の吸収手段を設けることによる角速
度変動の減衰作用を示す図である。 【図７】ＦＩＰ駆動軸の任意の１０箇所において、夫々
の場所に作用する角変位を示す図である。 【図８】捩れ共振周波数をＦＩＰ駆動軸の回転数で表し
た図である。 【図９】カムシャフトとＦＩＰプーリのトルク変動値を
エンジン回転数で表した図である。 【図１０】カムシャフトとＦＩＰプーリの角速度変動値
をエンジン回転数で表した図である。 【符号の説明】 １…クランク軸タイミングギヤ、２、３…アイドルギ
ヤ、４…バキュームポンプギヤ、１０…燃料噴射ポンプ
駆動用ギヤ、１１ａ〜１１ｄ…ＦＩＰプーリ取付けボル
ト、１２…燃料噴射ポンプ駆動軸、２０…ＦＩＰプー
リ、２１…インナプーリ凸部（ストッパ部材）、２２…
角速度変動吸収手段、２３…インナプーリ接着部、２４
…アウタプーリ接着部、２５…タイミングベルト用歯形
部、２７…アウタプーリ凹部（ストッパ部材）、５０…
カムシャフト駆動用プーリ、６０…アイドラ、７０…タ
イミングベルト。
ン構造を示す正面図である。 【図２】図１のギヤトレイン構造の一部を矢視Ｓ方向か
ら見た図である。 【図３】ＦＩＰプーリの詳細を示す正面図である。 【図４】図３のＸ−Ｘ矢視断面図である。 【図５】ＦＩＰプーリにＦＩＰギヤを取付けた場合の全
体図である。 【図６】角速度変動の吸収手段を設けることによる角速
度変動の減衰作用を示す図である。 【図７】ＦＩＰ駆動軸の任意の１０箇所において、夫々
の場所に作用する角変位を示す図である。 【図８】捩れ共振周波数をＦＩＰ駆動軸の回転数で表し
た図である。 【図９】カムシャフトとＦＩＰプーリのトルク変動値を
エンジン回転数で表した図である。 【図１０】カムシャフトとＦＩＰプーリの角速度変動値
をエンジン回転数で表した図である。 【符号の説明】 １…クランク軸タイミングギヤ、２、３…アイドルギ
ヤ、４…バキュームポンプギヤ、１０…燃料噴射ポンプ
駆動用ギヤ、１１ａ〜１１ｄ…ＦＩＰプーリ取付けボル
ト、１２…燃料噴射ポンプ駆動軸、２０…ＦＩＰプー
リ、２１…インナプーリ凸部（ストッパ部材）、２２…
角速度変動吸収手段、２３…インナプーリ接着部、２４
…アウタプーリ接着部、２５…タイミングベルト用歯形
部、２７…アウタプーリ凹部（ストッパ部材）、５０…
カムシャフト駆動用プーリ、６０…アイドラ、７０…タ
イミングベルト。
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フロントページの続き
(72)発明者 柴川 学
広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ
ダ株式会社内
(56)参考文献 実開 昭62−72441（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭63−68540（ＪＰ，Ｕ)
実開 平６−45132（ＪＰ，Ｕ)
実開 平４−109432（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02B 67/04
F02B 67/06
F02B 77/00
F01L 1/02
F02M 39/02
F16F 15/10
F16F 15/12
F16H 1/06
F16H 55/36
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 クランク軸から駆動力が伝達される第１
のギヤと、 前記第１のギヤと噛合して駆動力が付与されると共に、
プランジャ圧送式燃料噴射ポンプを駆動する回転軸に軸
着されて該ポンプを駆動するための負荷が付与される第
２のギヤと、 前記第２のギヤに同軸回転するように固定され、前記ク
ランク軸から前記第２のギヤを介して駆動力が伝達され
て前記ポンプを駆動するポンププーリからなる第１の回
転体と、 前記第１の回転体から前記駆動力が伝達されてカムシャ
フトを駆動するカムプーリからなる第２の回転体と、 前記第１と第２の回転体とをエンドレスなタイミングベ
ルトにより巻装する張設部材とを備え、 前記ポンププーリは、互いに周方向に所定角度だけ相対
的に回転可能に嵌合されたインナプーリとアウタプーリ
とを有し、該インナプーリは前記第２のギヤと同軸回転
するように固定されて該第２のギヤから駆動力が伝達さ
れ、該アウタプーリは前記タイミングベルトが巻回さ
れ、 前記インナプーリの外周部と前記アウタプーリの内周部
とを弾性部材により接合し、該弾性部材の弾性係数を前
記第２のギヤの負荷に基づくねじり共振周波数を減衰す
る値に設定することにより、該第２のギヤの回転軸に発
生するねじり共振を吸収する ことを特徴とするエンジン
のギヤトレイン構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14771694A JP3479952B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | エンジンのギヤトレイン構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14771694A JP3479952B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | エンジンのギヤトレイン構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0814058A JPH0814058A (ja) | 1996-01-16 |
| JP3479952B2 true JP3479952B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=15436586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14771694A Expired - Fee Related JP3479952B2 (ja) | 1994-06-29 | 1994-06-29 | エンジンのギヤトレイン構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3479952B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7125356B2 (en) | 2001-11-06 | 2006-10-24 | Borgwarner Inc. | Tension-reducing random sprocket |
| ATE335144T1 (de) | 2001-11-27 | 2006-08-15 | Litens Automotive | Synchronantriebsvorrichtung mit nichtkreisförmigen antriebselementen |
| CN101918735B (zh) | 2007-09-28 | 2014-11-26 | 博格华纳公司 | 链条与链轮***中的多个减少张力的链轮 |
| CN108368929B (zh) | 2015-12-09 | 2021-03-09 | 博格华纳公司 | 非普遍阶次随机链轮 |
-
1994
- 1994-06-29 JP JP14771694A patent/JP3479952B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0814058A (ja) | 1996-01-16 |
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Legal Events
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