内燃機関における低騒音ギヤ
【課題】カムシャフトをバルブタイミングに合わせて正確に回転させ、位相角のズレが生じることがない内燃機関における低騒音ギヤを提供する。
【解決手段】内側部材３０の外周面に凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１の内周面に内側部材３０の凹凸部３０ａと対応する凹凸部３１ａを形成し、内側部材３０の凹凸部３０ａと外側部材３１の凹凸部３１ａとの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けた。
【解決手段】内側部材３０の外周面に凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１の内周面に内側部材３０の凹凸部３０ａと対応する凹凸部３１ａを形成し、内側部材３０の凹凸部３０ａと外側部材３１の凹凸部３１ａとの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における低騒音ギヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、図３に示すようにカムシャフト２は、クランクシャフト１からギヤトレイン１８を介して駆動される。なお図３に示すバルブメカニズムはＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）式のため、カムシャフト２が２本ある（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４１３０７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関においては、クランクシャフト１は回転変動を伴いながら回転する。またカムシャフト２も、カム山を有しているため回転変動を伴いながら回転する。このため、図３におけるカムギヤ３ａ，４ａ（カムシャフト２，２に取り付けられているギヤ）とアイドルドライブギヤ１６は、互いに回転変動を伴いながら噛み合っている。また通常、噛み合う２枚の歯車の間には、バックラッシュという隙間がある。そのためカムギヤ３ａ，４ａとアイドルドライブギヤ１６の歯面は接触したり、離れたりしながら衝突を繰り返している。それにより、いわゆる「歯打ち音」が発生する。この「歯打ち音」を回避するために、実公平４−１３４６７号公報や実開平５−７１５１９号公報に開示されているシザーズギヤがある。
【０００５】
すなわち、図４及び図５に示すように、シザーズギヤ５，５ａ（シザーズギヤ５ａは、シザーズギヤ５と同一であるので、以下シザーズギヤ５について述べる）は、カムシャフト２に固定されるメインギヤ５０と、このメインギヤ５０に対して相対回動自在なメインギヤ５０より歯幅の薄いサブギヤ５１と、メインギヤ５０及びサブギヤ５１の合わせ面である背面側にそれぞれ固定されたノックピン５２，５２（図５ではサブギヤ５１に固定されたノックピン５２のみが見えている）と、これらのノックピン５２，５２に両端部が係合する切欠きリング状のトーションスプリング５３とを備え、このトーションスプリング５３の弾発力によりメインギヤ５０とサブギヤ５１とを相対回動させて、これらに噛み合うアイドルドライブギヤ１６との間のバックラッシュを除去するように構成されたものである。
【０００６】
このようにシザーズギヤ５の場合、メインギヤ５０とサブギヤ５１からなる２枚のギヤをトーションスプリング５３で突っ張ることでバックラッシュをゼロとする。
【０００７】
そのため、本来、図５に示すシザーズギヤ５を駆動するのに必要な荷重に、スプリングによる荷重（トーションスプリング５３の弾発力）を加えた荷重がギヤの歯面にかかる。したがって歯面で生じる摩擦力がスプリングの荷重分だけ増えてしまい、結果として燃費を悪化させている。
【０００８】
また「歯打ち音」の元となる振動は歯面の衝突で生じるが、その振動がカムシャフト２を伝わり、シリンダヘッド８を伝わり、騒音（歯打ち音）として放射される。そのため、従来図６に示すようにギヤ７ａの一部にリング状に形成したゴム部材７０ａを挟み込んで、このゴム部材７０ａで振動を遮断したものがある。しかしながら図６に示すギヤ７ａのままでは、ゴム部材７０ａの変形（ギヤ７ａの回転方向）によりギヤ７ａの位相がずれる。多少であれば実害はないが、小さいに越したことはない。
【０００９】
特にギヤ７ａが、バルブタイミングに合わせて正確に回転させる必要があるカムギヤの場合は、ゴム部材７０ａが弾性変形するためにギヤ７ａの回転を正確にカムシャフト２に伝達することができず、位相角のズレが生じる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歯打ち音の発生を回避し、しかも位相角のズレが生じることが少ない内燃機関における低騒音ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の内燃機関における低騒音ギヤは、ギヤを内側部材と外側部材とに分割し、これら内側部材と外側部材の間にゴム製の振動吸収部材を設けた内燃機関における低騒音ギヤにおいて、前記内側部材の外周面に凹凸部を形成し、前記外側部材の内周面に前記内側部材の凹凸部と対応する凹凸部を形成し、前記内側部材の凹凸部と外側部材の凹凸部との間にゴム製の振動吸収部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ゴム製の振動吸収部材が円周方向に連続的に凹凸状に形成されているので、回転方向の力を圧縮で受けて変形量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、歯打ち音の発生を回避し、しかも位相角のズレが生じることがなく、カムシャフトをバルブタイミングに合わせて正確に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、内燃機関の概略正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るカムギヤを示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、内燃機関の一例を示す概略正面図である。
【図４】図４は、図３の内燃機関におけるシザーズギヤの実例を示す正面図である。
【図５】図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図６は、ギヤの一部にゴムを圧入した従来のギヤを示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお従来例と同様の部分については同一の符号を付して説明する。
【００１６】
内燃機関は、図１に示すようにＤＯＨＣの場合、カムシャフト２，２は、クランクシャフト１のクランクギヤ１０からアイドルギヤ１１，１２、スプロケット１３、チェーン１４、スプロケット１５、アイドルドライブギヤ１６を介してカムギヤ３，４が回転することで駆動される。なお、図１において、６はシリンダブロック、８はシリンダヘッド、１４ａはチェーンテンション、１４ｂはガイド部材、１７はオイルポンプ駆動用ギヤである。
【００１７】
図２に示すようにカムギヤ３，４（カムギヤ４は、カムギヤ３と同一であるので、以下カムギヤ３について述べる）は、カムシャフト２に固定される内側部材３０と、アイドルドライブギヤ１６と噛み合う歯３４を有する外側部材３１と、内側部材３０と外側部材３１との間に介在されるゴム製の振動吸収部材３３とからなる。内側部材３０の中心に形成された軸穴３２にカムシャフト２が挿通され、図示しないキー等を介して内側部材３０はカムシャフト２と共に回転するようになっている。
【００１８】
内側部材３０は、その外周面に山と谷からなる凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１は、その内周面に山と谷からなる凹凸部３１ａを形成している。内側部材３０の山（谷）と外側部材３１の谷（山）とが一致するように、内側部材３０の凹凸部３０ａと外側部材３１の凹凸部３１ａとは互いに対応している。したがって内側部材３０と外側部材３１との間には、凹凸部３０ａ，３１ａによって全体に蛇行した隙間３５が形成されている。
【００１９】
リング状に形成される振動吸収部材３３は、その内周面に内側部材３０の凹凸部３０ａに当接する凹凸部３３ａが形成され、外周面に外側部材３１の凹凸部３１ａに当接する凹凸部３３ｂが形成されている。すなわち振動吸収部材３３の周辺形状は、蛇行した隙間３５の形状に沿うように凹凸となって、カムギヤ３の回転方向には振動吸収部材３３を薄くしている。
【００２０】
このように構成されたカムギヤ３は、内側部材３０がカムシャフト２に取り付けられ、外側部材３１がアイドルドライブギヤ１６と噛み合ってクランクギヤ１０から回転が伝達される。カムギヤ３とアイドルドライブギヤ１６は、互いに回転変動を伴いながら噛み合っているが、カムギヤ３は、内側部材３０の外周面に形成された凹凸部３０ａと外側部材３１の内周面に形成された凹凸部３１ａの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けているので、回転変動に伴う振動を吸収することができる。
【００２１】
音の減衰性や位相ずれ度合いは、振動吸収部材３３のゴムの硬度、バネ定数、隙間３５のＢ寸法（図２（ａ）参照）で調整することができる。
【００２２】
図６に示す従来のゴム部材７０ａは、せん断で受けるため変形が大きいが、本実施形態では、振動吸収部材３３のゴム周辺形状が凹凸に形成され、圧縮で受けるようにしているので、騒音低減効果は同じまま、振動吸収部材３３の変形（カムギヤ３の回転方向）を減らすことができると共に、変形量を規制することができる。
【００２３】
ゴム製の振動吸収部材３３は、ゴムだけだと内部損失（内部摩擦抵抗）が少ないので、内部に例えば１〜２ｍｍ四方の布チップまたは直径１ｍｍ程度の樹脂ボールないしは金属ボールを、ゴム混錬時に混ぜ込んで内部損失を増やすようにしてもよい。
【００２４】
以上、本発明によれば内側部材３０の外周面に凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１の内周面に凹凸部３１ａを形成し、これらの凹凸部３０ａ，３１ａの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けるだけでよく、従来のシザーズギヤに比べて部品点数が少なく、組立が容易で安価である。またシザーズギヤに比べて歯面での摩擦が少ないので、燃費が向上する。
【００２５】
またギヤ全体を樹脂とした、いわゆる樹脂ギヤに比べて歯が金属なので、歯の強度が高く、荷重の高い箇所にも使える。
【００２６】
また図６に示すようにギヤ７ａの一部にリング状に形成したゴム部材７０ａを挟み込んだものに比べて位相ずれが少ない。
【００２７】
なお、本発明は、カムギヤのように位相が問題となるギヤに最適であるが、他の用途のギヤにも適用できる。また回転変動があれば、内燃機関でなくても本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ クランクシャフト
２ カムシャフト
３，４ カムギヤ
６ シリンダブロック
７ａ ギヤ
８ シリンダヘッド
１０ クランクギヤ
１３，１５ スプロケット
１６ アイドルドライブギヤ
３０ 内側部材
３０ａ 凹凸部
３１ 外側部材
３１ａ 凹凸部
３３ 振動吸収部材
３３ａ，３３ｂ 凹凸部
３５ 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における低騒音ギヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、図３に示すようにカムシャフト２は、クランクシャフト１からギヤトレイン１８を介して駆動される。なお図３に示すバルブメカニズムはＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッドカムシャフト）式のため、カムシャフト２が２本ある（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４１３０７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８４３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関においては、クランクシャフト１は回転変動を伴いながら回転する。またカムシャフト２も、カム山を有しているため回転変動を伴いながら回転する。このため、図３におけるカムギヤ３ａ，４ａ（カムシャフト２，２に取り付けられているギヤ）とアイドルドライブギヤ１６は、互いに回転変動を伴いながら噛み合っている。また通常、噛み合う２枚の歯車の間には、バックラッシュという隙間がある。そのためカムギヤ３ａ，４ａとアイドルドライブギヤ１６の歯面は接触したり、離れたりしながら衝突を繰り返している。それにより、いわゆる「歯打ち音」が発生する。この「歯打ち音」を回避するために、実公平４−１３４６７号公報や実開平５−７１５１９号公報に開示されているシザーズギヤがある。
【０００５】
すなわち、図４及び図５に示すように、シザーズギヤ５，５ａ（シザーズギヤ５ａは、シザーズギヤ５と同一であるので、以下シザーズギヤ５について述べる）は、カムシャフト２に固定されるメインギヤ５０と、このメインギヤ５０に対して相対回動自在なメインギヤ５０より歯幅の薄いサブギヤ５１と、メインギヤ５０及びサブギヤ５１の合わせ面である背面側にそれぞれ固定されたノックピン５２，５２（図５ではサブギヤ５１に固定されたノックピン５２のみが見えている）と、これらのノックピン５２，５２に両端部が係合する切欠きリング状のトーションスプリング５３とを備え、このトーションスプリング５３の弾発力によりメインギヤ５０とサブギヤ５１とを相対回動させて、これらに噛み合うアイドルドライブギヤ１６との間のバックラッシュを除去するように構成されたものである。
【０００６】
このようにシザーズギヤ５の場合、メインギヤ５０とサブギヤ５１からなる２枚のギヤをトーションスプリング５３で突っ張ることでバックラッシュをゼロとする。
【０００７】
そのため、本来、図５に示すシザーズギヤ５を駆動するのに必要な荷重に、スプリングによる荷重（トーションスプリング５３の弾発力）を加えた荷重がギヤの歯面にかかる。したがって歯面で生じる摩擦力がスプリングの荷重分だけ増えてしまい、結果として燃費を悪化させている。
【０００８】
また「歯打ち音」の元となる振動は歯面の衝突で生じるが、その振動がカムシャフト２を伝わり、シリンダヘッド８を伝わり、騒音（歯打ち音）として放射される。そのため、従来図６に示すようにギヤ７ａの一部にリング状に形成したゴム部材７０ａを挟み込んで、このゴム部材７０ａで振動を遮断したものがある。しかしながら図６に示すギヤ７ａのままでは、ゴム部材７０ａの変形（ギヤ７ａの回転方向）によりギヤ７ａの位相がずれる。多少であれば実害はないが、小さいに越したことはない。
【０００９】
特にギヤ７ａが、バルブタイミングに合わせて正確に回転させる必要があるカムギヤの場合は、ゴム部材７０ａが弾性変形するためにギヤ７ａの回転を正確にカムシャフト２に伝達することができず、位相角のズレが生じる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、歯打ち音の発生を回避し、しかも位相角のズレが生じることが少ない内燃機関における低騒音ギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の内燃機関における低騒音ギヤは、ギヤを内側部材と外側部材とに分割し、これら内側部材と外側部材の間にゴム製の振動吸収部材を設けた内燃機関における低騒音ギヤにおいて、前記内側部材の外周面に凹凸部を形成し、前記外側部材の内周面に前記内側部材の凹凸部と対応する凹凸部を形成し、前記内側部材の凹凸部と外側部材の凹凸部との間にゴム製の振動吸収部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ゴム製の振動吸収部材が円周方向に連続的に凹凸状に形成されているので、回転方向の力を圧縮で受けて変形量を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、歯打ち音の発生を回避し、しかも位相角のズレが生じることがなく、カムシャフトをバルブタイミングに合わせて正確に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、内燃機関の概略正面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るカムギヤを示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、内燃機関の一例を示す概略正面図である。
【図４】図４は、図３の内燃機関におけるシザーズギヤの実例を示す正面図である。
【図５】図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図６は、ギヤの一部にゴムを圧入した従来のギヤを示す図で、（ａ）は正面図で、（ｂ）は側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお従来例と同様の部分については同一の符号を付して説明する。
【００１６】
内燃機関は、図１に示すようにＤＯＨＣの場合、カムシャフト２，２は、クランクシャフト１のクランクギヤ１０からアイドルギヤ１１，１２、スプロケット１３、チェーン１４、スプロケット１５、アイドルドライブギヤ１６を介してカムギヤ３，４が回転することで駆動される。なお、図１において、６はシリンダブロック、８はシリンダヘッド、１４ａはチェーンテンション、１４ｂはガイド部材、１７はオイルポンプ駆動用ギヤである。
【００１７】
図２に示すようにカムギヤ３，４（カムギヤ４は、カムギヤ３と同一であるので、以下カムギヤ３について述べる）は、カムシャフト２に固定される内側部材３０と、アイドルドライブギヤ１６と噛み合う歯３４を有する外側部材３１と、内側部材３０と外側部材３１との間に介在されるゴム製の振動吸収部材３３とからなる。内側部材３０の中心に形成された軸穴３２にカムシャフト２が挿通され、図示しないキー等を介して内側部材３０はカムシャフト２と共に回転するようになっている。
【００１８】
内側部材３０は、その外周面に山と谷からなる凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１は、その内周面に山と谷からなる凹凸部３１ａを形成している。内側部材３０の山（谷）と外側部材３１の谷（山）とが一致するように、内側部材３０の凹凸部３０ａと外側部材３１の凹凸部３１ａとは互いに対応している。したがって内側部材３０と外側部材３１との間には、凹凸部３０ａ，３１ａによって全体に蛇行した隙間３５が形成されている。
【００１９】
リング状に形成される振動吸収部材３３は、その内周面に内側部材３０の凹凸部３０ａに当接する凹凸部３３ａが形成され、外周面に外側部材３１の凹凸部３１ａに当接する凹凸部３３ｂが形成されている。すなわち振動吸収部材３３の周辺形状は、蛇行した隙間３５の形状に沿うように凹凸となって、カムギヤ３の回転方向には振動吸収部材３３を薄くしている。
【００２０】
このように構成されたカムギヤ３は、内側部材３０がカムシャフト２に取り付けられ、外側部材３１がアイドルドライブギヤ１６と噛み合ってクランクギヤ１０から回転が伝達される。カムギヤ３とアイドルドライブギヤ１６は、互いに回転変動を伴いながら噛み合っているが、カムギヤ３は、内側部材３０の外周面に形成された凹凸部３０ａと外側部材３１の内周面に形成された凹凸部３１ａの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けているので、回転変動に伴う振動を吸収することができる。
【００２１】
音の減衰性や位相ずれ度合いは、振動吸収部材３３のゴムの硬度、バネ定数、隙間３５のＢ寸法（図２（ａ）参照）で調整することができる。
【００２２】
図６に示す従来のゴム部材７０ａは、せん断で受けるため変形が大きいが、本実施形態では、振動吸収部材３３のゴム周辺形状が凹凸に形成され、圧縮で受けるようにしているので、騒音低減効果は同じまま、振動吸収部材３３の変形（カムギヤ３の回転方向）を減らすことができると共に、変形量を規制することができる。
【００２３】
ゴム製の振動吸収部材３３は、ゴムだけだと内部損失（内部摩擦抵抗）が少ないので、内部に例えば１〜２ｍｍ四方の布チップまたは直径１ｍｍ程度の樹脂ボールないしは金属ボールを、ゴム混錬時に混ぜ込んで内部損失を増やすようにしてもよい。
【００２４】
以上、本発明によれば内側部材３０の外周面に凹凸部３０ａを形成し、外側部材３１の内周面に凹凸部３１ａを形成し、これらの凹凸部３０ａ，３１ａの間にゴム製の振動吸収部材３３を設けるだけでよく、従来のシザーズギヤに比べて部品点数が少なく、組立が容易で安価である。またシザーズギヤに比べて歯面での摩擦が少ないので、燃費が向上する。
【００２５】
またギヤ全体を樹脂とした、いわゆる樹脂ギヤに比べて歯が金属なので、歯の強度が高く、荷重の高い箇所にも使える。
【００２６】
また図６に示すようにギヤ７ａの一部にリング状に形成したゴム部材７０ａを挟み込んだものに比べて位相ずれが少ない。
【００２７】
なお、本発明は、カムギヤのように位相が問題となるギヤに最適であるが、他の用途のギヤにも適用できる。また回転変動があれば、内燃機関でなくても本発明の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ クランクシャフト
２ カムシャフト
３，４ カムギヤ
６ シリンダブロック
７ａ ギヤ
８ シリンダヘッド
１０ クランクギヤ
１３，１５ スプロケット
１６ アイドルドライブギヤ
３０ 内側部材
３０ａ 凹凸部
３１ 外側部材
３１ａ 凹凸部
３３ 振動吸収部材
３３ａ，３３ｂ 凹凸部
３５ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤを内側部材と外側部材とに分割し、これら内側部材と外側部材の間にゴム製の振動吸収部材を設けた内燃機関における低騒音ギヤにおいて、
前記内側部材の外周面に凹凸部を形成し、
前記外側部材の内周面に前記内側部材の凹凸部と対応する凹凸部を形成し、
前記内側部材の凹凸部と外側部材の凹凸部との間にゴム製の振動吸収部材を設けたことを特徴とする内燃機関における低騒音ギヤ。
【請求項１】
ギヤを内側部材と外側部材とに分割し、これら内側部材と外側部材の間にゴム製の振動吸収部材を設けた内燃機関における低騒音ギヤにおいて、
前記内側部材の外周面に凹凸部を形成し、
前記外側部材の内周面に前記内側部材の凹凸部と対応する凹凸部を形成し、
前記内側部材の凹凸部と外側部材の凹凸部との間にゴム製の振動吸収部材を設けたことを特徴とする内燃機関における低騒音ギヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６９２７０（Ｐ２０１１−１６９２７０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３４９５７（Ｐ２０１０−３４９５７）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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