JP7501735B1 - シザーズギア - Google Patents

Abstract

【課題】サブギアが傾くことを低減し、フリクションの悪化を抑えて効率的に力を伝達することができるシザーズギアを提供する。【解決手段】このシザーズギアＳ１００は、第１メインギア１０と、第２メインギア２０と、第１メインギア１０及び第２メインギア２０の間に配置され、第１メインギア１０及び第２メインギア２０に対して周方向に回転可能に設けられたサブギア３０と、サブギア３０が第１メインギア１０及び第２メインギア２０に対して回転した際に、サブギア３０が回転前の位置に戻るようにサブギア３０に周方向の力を付与する付勢部材３５と、付勢部材３５の第１端部３５ａが係止される第１支持部材４５と、を備え、第１支持部材４５は、サブギア３０の断面視において、サブギア３０の厚み方向におけるサブギア３０の側面３０ｂ、３０ｃよりも内側の位置に、付勢部材３５の第１端部３５ａを受ける受け部４５ａを有する。【選択図】図４

Description

本発明は、シザーズギアに関する。

エンジンからの駆動力をクランクを介して伝えるギアトレインでは、クランクの回転変動やカム駆動トルクによって、ギアどうしが衝突するギアラトルが発生する。ギアラトルによって発生した振動は、ギア軸受を伝わってエンジンブロック本体に伝達され、エンジン騒音を悪化させる。ギアラトルに対する対策として、従来、２枚の歯で相手側のギアを挟み込み、ギアの相対移動を抑制するシザーズギアにより騒音悪化を抑える方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

シザーズギアは、一般的に、メインギアとサブギアとＣ字型ばねとで構成される。Ｃ字型ばねの一端は、メインギアに固定されサブギア側に突出するピンに係止され、他端は、サブギアに固定されメインギア側に突出するピンに係止される。

特開２０２０－０４６０５３号公報

従来の構造の場合、Ｃ字型ばねからの付勢力によってサブギアが傾き、それが原因で、適正なトルク伝達ができなくなり、また相手ギアとの噛合いの精度が低下するという問題が生じる可能性があった。このようなサブギアの傾きはフリクションの悪化にもつながる。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、サブギアが傾くことを低減し、フリクションの悪化を抑えて効率的に力を伝達することができるシザーズギアを提供することを目的とする。

本発明の一態様のシザーズギアは、シャフトに連結された第１メインギアと、前記第１メインギアとともに回転する第２メインギアと、前記第１メインギア及び前記第２メインギアの間に配置され、前記第１メインギア及び第２メインギアに対して周方向に回転可能に設けられたサブギアと、前記サブギアが前記第１メインギア及び前記第２メインギアに対して回転した際に、前記サブギアが回転前の位置に戻るように前記サブギアに周方向の力を付与する付勢部材と、前記付勢部材の第１端部が係止される第１支持部材と、を備え、前記第１支持部材は、前記サブギアの断面視において、前記サブギアの厚み方向における前記サブギアの側面よりも内側の位置に、前記付勢部材の第１端部を受ける受け部を有する。

前記付勢部材の第２端部が係止される第２支持部材をさらに備え、前記第２支持部材は、前記第１メインギアと第２メインギアとによって両端部が支持されていてもよい。

前記第２支持部材は、前記シザーズギアの厚み方向に延在するように設けられた支持ピンであり、前記支持ピンは、前記サブギアに形成された開口部を通って延びていてもよい。

前記第１メインギア及び前記第２メインギアのそれぞれが、前記第１支持部材よりも半径方向内側の位置に設けられ、前記サブギアに当接する当たり面を有し、前記サブギアの一部が一対の前記当たり面によって挟まれた状態で支持されていてもよい。

前記第１メインギアは前記シャフトを取り囲む筒状部を有し、前記第２メインギアは前記筒状部に対して固定されていてもよい。

前記第１メインギアは、前記サブギアに対向する面に形成され前記付勢部材の少なくとも一部が入り込む凹部を有してもよい。

本発明によれば、サブギアが傾くことを低減し、フリクションの悪化を抑えて効率的に力を伝達することができるシザーズギアを提供できるという効果を奏する。

シザーズギアの分解斜視図である。 シザーズギアの基本構成を説明するための模式的側面図である。 Ａ－Ａ線におけるシザーズギアの断面図である。 Ｂ－Ｂ線におけるシザーズギアの断面図である。 シザーズギアの動作を説明するための図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、シザーズギアの分解斜視図である。図２は、シザーズギアの基本構成を説明するための模式的側面図である。図３は、Ａ－Ａ線におけるシザーズギアの断面図である。図４は、Ｂ－Ｂ線におけるシザーズギアの断面図である。図５は、シザーズギアの動作を説明するための図である。各図において、伝達機構の構成部品は模式的に示されており、一の図面の部品形状と他の図面の部品形状とが一致しない場合があるが、これらの相違は本発明において本質的なものではない。

本実施形態のシザーズギアＳ１００は、図１及び図２に示すように主要な構成要素として、第１メインギア１０、第２メインギア２０、サブギア３０付勢部材３５、シャフト４１、フランジ４２、第１支持部材４５、及び第２支持部材４６を備えている。本実施形態のシザーズギアＳ１００の特徴の１つは、２枚のメインギア１０、２０と１枚のサブギア３０とを含む３枚構造であり、第１支持部材４５が、サブギア３０の厚み方向におけるサブギア側面よりも内側の位置で付勢部材３５の端部を受けるように構成されている点（詳細後述）である。

第１メインギア１０は、外周にギアの歯部が形成されたギアであり、中央部には貫通孔が形成されている。第１メインギア１０は一例としてヘリカルギアである。第１メインギア１０は、図１及び図２に示すように、ギア本体１１と、筒状部１２と、を有している。第１メインギア１０は、シャフト４１の軸部４１ａに連結されており、シャフト４１の回転に応じてシャフト４１とともに回転する。

第１メインギア１０は、図３及び図４に示すように、サブギア３０に当接する平面状の当たり面１１ｔを有している。当たり面１１ｔは、第１支持部材４５及び第２支持部材４６よりも半径方向内側の位置に設けられている。

筒状部１２は、シャフト４１を取り囲む形状に形成されている。筒状部１２は、具体的にはシャフト４１の軸部４１ａを取り囲む円筒状のブッシュである。筒状部１２の外周面には、キー溝１２ａが形成されている。

ギア本体１１は、一例として筒状部１２と一体的に形成されている。ギア本体１１は、円盤状である。ギア本体１１には、サブギア３０に対向する面に形成され付勢部材３５の少なくとも一部が入り込む凹部１１ａが形成されている。凹部１１ａは、ギア本体１１の円環状の領域を部分的に薄く形成した部位である。

第２メインギア２０は、第１メインギア１０と同一軸上に位置するようにシャフト４１に取り付けられ、第１メインギア１０とともに回転する。第２メインギア２０は、一例として円盤状であり、外周にギアの歯部が形成されている。第２メインギア２０も、第１メインギア１０と同様、ヘリカルギアである。第２メインギア２０は、シャフト４１の軸部４１ａに対して直接的に連結されていてもよいが、本実施形態では、第１メインギア１０の筒状部１２に対して固定されている。第２メインギア２０は、具体的には、筒状部１２の外周に対してキー５１（図２及び図３参照）によって連結されている。本実施形態のように、第２メインギア２０が筒状部１２に固定される構成によれば、第１メインギア１０と第２メインギア２０とをそれぞれシャフト４１に固定する構成と比較して、第１メインギア１０と第２メインギア２０とを互いに精度よく位置決めできる。

第２メインギア２０も、第１メインギア１０と同様、サブギア３０に当接する平面状の当たり面２０ｔを有している（図３参照）。当たり面２０ｔは、第１支持部材４５及び第２支持部材４６よりも半径方向内側の位置に設けられている。本実施形態においては、サブギア３０の径方向の内側の一部が一対の当たり面１１ｔ、２０ｔによって挟まれた状態で支持されている。このように、一対の当たり面１１ｔ、２０ｔでサブギア３０を支持することで、サブギア３０の倒れが生じにくくなる。

サブギア３０は、第１メインギア１０及び第２メインギア２０と同様、外周にギアの歯部が形成されており、一例としてヘリカルギアである。サブギア３０は、第１メインギア１０及び第２メインギア２０の間に配置されている。サブギア３０の中央部には貫通孔が形成されている。サブギア３０は、第１メインギア１０の筒状部１２に支持される。サブギア３０は、筒状部１２の中心軸周りに動くことができるように構成されている。これにより、サブギア３０は、第１メインギア１０及び第２メインギア２０に対して周方向に回転可能に設けられている。

サブギア３０は、図５に示すように、第１メインギア１０の歯１０ａとサブギア３０の歯３０ａとが相手方のギア５０の歯５０ａを挟み込むように設けられている。図５では図示は省略しているが、シザーズギアＳ１００は、上記同様、サブギア３０の歯３０ａと第２メインギア２０の歯とがギア５０の５０ａを挟み込むようにも設けられている。

再び図１を参照し、シャフト４１は、例えばエンジンの駆動力により回転するシャフトである。シャフト４１は、第１メインギア１０の貫通孔、第２メインギア２０の貫通孔、及びサブギア３０の貫通孔に挿入される軸部４１ａを有している。フランジ４２は、シャフト４１の軸部の先端側に対して固定される。フランジ４２は、例えばボルトＢによりシャフト４１に対して固定される。

（付勢部材及び端部支持部材）
付勢部材３５は、図１及び図２に示すように、Ｃ字型に形成されたばねである。
付勢部材３５は、サブギア３０が第１メインギア１０及び第２メインギア２０に対して回転した際、サブギア３０がサブギア３０の回転前の位置に戻るように周方向の力を付与する。付勢部材３５は、図２に示すように、第１端部３５ａ及び第２端部３５ｂを有している。

第１支持部材４５は、付勢部材３５の第１端部３５ａが係止される部材である。第１支持部材４５は、図４のサブギア３０の断面視に示すように、サブギア３０に設けられている。第１支持部材４５は、一例としてＬ字型の断面形状を有する。第１支持部材４５は、具体的には、サブギア３０の厚み方向におけるサブギア３０の側面３０ｂ及び側面３０ｃよりも内側の位置に受け部４５ａを有している。受け部４５ａは、付勢部材３５の第１端部３５ａを受ける部位である。

第１端部３５ａを受ける構造体としては、例えば、側面３０ｂから突出したピン等も想定される。しかしながら、このようなピンで付勢部材３５の第１端部３５ａを受ける構成では、ピンにおける付勢部材３５からの荷重中心が、ギアの歯部における噛合い中心すなわち幅中心からギア軸方向にずれることとなる。このためサブギア３０に、サブギア３０をメインギア（ここでは第１メインギア１０）に対し傾けようとする荷重が加わり、サブギア３０が傾いてしまうことが促進される。これに対して、本実施形態の構成によれば、サブギア３０の側面３０ｂ及び側面３０ｃよりも内側に位置する受け部４５ａが第１端部３５ａを受ける構成であるため、サブギア３０が傾きにくい。

第２支持部材４６は、図２及び図３に示すように、付勢部材３５の第２端部３５ｂが係止される部材である。第２支持部材４６は、すなわち、付勢部材３５の第２端部３５ｂを受ける部材である。第２支持部材４６は、図３に示すように、第１メインギア１０と第２メインギア２０とによって両端部が支持されている。第２支持部材４６は、どのような形状であってもよいが、本実施形態では、棒状に形成された支持ピンである。第２支持部材４６は、シザーズギアＳ１００の厚み方向に延在するように設けられている。第２支持部材４６の一方の端部は、第１メインギア１０の一部に挿入されている。第２支持部材４６の他方の端部は、第２メインギア２０の一部に挿入されている。第２支持部材４６は、サブギア３０に形成された開口部３０ｈを通ってギアの厚み方向に延びている。

第１メインギア１０と第２メインギア２０とが第２支持部材４６によって互いに連結されていることにより、第１メインギア１０及び第２メインギア２０はギアの傾きが生じにくい。第２支持部材４６が通される開口部３０ｈは、図２に示すように、第１メインギア１０及び第２メインギア２０と、サブギア３０との相対移動を阻害しないように、十分な大きさに形成されている。これにより、第１メインギア１０と第２メインギア２０とが第２支持部材４６によって連結された構成であっても、シザーズギアとしての機能が損なわれない。

（動作）
上述のように構成されたシザーズギアＳ１００では、トルク変動が生じていない状態では、図５に示したようにシザーズギアＳ１００の第１メインギア１０等（図５では第１メインギア１０のみが示されている）と相手側のギア５０とが噛み合って力が伝達される。

一方、トルク変動が生じた際には、ギア５０の歯５０ａがサブギア３０の歯３０ａを付勢し、サブギア３０が、第１メインギア１０等に対して相対的に回転する。歯５０ａは、付勢部材３５からの付勢力を歯３０ａを介して受けるので、ギア５０の回転が抑えられ、これによりラトルの発生が抑制される

そして、トルク変動が解消した場合には、サブギア３０は、周方向及びスラスト方向の位置が所定の初期位置に戻る。

（シザーズギアＳ１００の効果）
以上のように構成された本実施形態のシザーズギアＳ１００では、付勢部材３５の第１端部３５ａが係止される第１支持部材４５が設けられ、この第１支持部材４５は、サブギア３０の断面視において、サブギア３０の厚み方向における側面３０ｂ、３０ｃよりも内側の位置に、付勢部材３５の第１端部３５ａを受ける受け部４５ａを有している。このような構成によれば、前述したように、サブギア３０が傾いてしまうことが生じにくく、その結果、フリクションの悪化を抑えて効率的に力を伝達することが可能となる。

また、第２支持部材４６の両端部が第１メインギア１０と第２メインギア２０とに固定された構成によれば、第２支持部材４６で付勢部材３５の第２端部３５ｂを良好に受けることが可能となる。

また、第２メインギア２０が第１メインギア１０の筒状部１２に対して固定された構成によれば、第１メインギア１０と第２メインギア２０とが別々にシャフト４１に固定される構成と比較して、第１メインギア１０と第２メインギア２０とを互いに精度よく位置決めでき、一対のギアで構成されるメインギアの精度を向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ 第１メインギア
１０ａ 歯
１１ ギア本体
１１ａ 凹部
１１ｔ 当たり面
１２ 筒状部
１２ａ キー溝
２０ 第２メインギア
２０ａ 歯
２０ｔ 当たり面
３０ サブギア
３０ａ 歯
３０ｂ、３０ｃ 側面
３５ 付勢部材
３５ａ 第１端部
３５ｂ 第２端部
４１ シャフト
４１ａ 軸部
４２ フランジ
４５ 第１支持部材
４５ａ 受け部
４６ 第２支持部材
５０ ギア
５０ａ 歯
５１ キー
Ｂ ボルト
Ｓ１００ シザーズギア

Claims (6)

1. シャフトに連結された第１メインギアと、
   前記第１メインギアとともに回転する第２メインギアと、
   前記第１メインギア及び前記第２メインギアの間に配置され、前記第１メインギア及び第２メインギアに対して周方向に回転可能に設けられたサブギアと、
   前記サブギアが前記第１メインギア及び前記第２メインギアに対して回転した際に、前記サブギアが回転前の位置に戻るように前記サブギアに周方向の力を付与する付勢部材と、
   前記付勢部材の第１端部が係止される第１支持部材と、
   を備え、
   前記第１支持部材は、前記サブギアの断面視において、前記サブギアの厚み方向における前記サブギアの両側面よりも内側の位置に、前記付勢部材の第１端部を受ける受け部を有する、
   シザーズギア。
2. 前記付勢部材の第２端部が係止される第２支持部材をさらに備え、
   前記第２支持部材は、前記第１メインギアと第２メインギアとによって両端部が支持されている、
   請求項１に記載のシザーズギア。
3. 前記第２支持部材は、前記シザーズギアの厚み方向に延在するように設けられた支持ピンであり、
   前記支持ピンは、前記サブギアに形成された開口部を通って延びている、
   請求項２に記載のシザーズギア。
4. 前記第１メインギア及び前記第２メインギアのそれぞれが、前記第１支持部材よりも半径方向内側の位置に設けられ、前記サブギアに当接する当たり面を有し、
   前記サブギアの一部が一対の前記当たり面によって挟まれた状態で支持されている、
   請求項１又は２に記載のシザーズギア。
5. 前記第１メインギアは前記シャフトを取り囲む筒状部を有し、
   前記第２メインギアは前記筒状部に対して固定されている、
   請求項１又は２に記載のシザーズギア。
6. 前記第１メインギアは、前記サブギアに対向する面に形成され前記付勢部材の少なくとも一部が入り込む凹部を有する、
   請求項１又は２に記載のシザーズギア。