特開 2022-115424 シザーズギア

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022115424

(43)【公開日】2022-08-09

(54)【発明の名称】シザーズギア

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/18 20060101AFI20220802BHJP

   F16F 9/18 20060101ALI20220802BHJP

【ＦＩ】

F16H55/18

F16F9/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021012008

(22)【出願日】2021-01-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小澤 恒

【テーマコード（参考）】

3J030

3J069

【Ｆターム（参考）】

3J030AA02

3J030AA07

3J030AB04

3J030AB07

3J030BA05

3J030BB03

3J030CA10

3J069AA50

3J069EE18

(57)【要約】

【課題】スプリングのバネ定数の設定によりメインギアとサブギアの相対運動が防止できない運転条件においても、歯の衝突を緩和してラトル音を軽減することができるシザーズギアを提供すること。
【解決手段】シザーズギアは、第１ギアと第２ギアの間に略環状のスプリングが設けられ、前記スプリングの一端が前記第２ギアに固定されたシザーズギアであって、前記スプリングの他端に取り付けられ、前記第１ギアに固定されるダンパーを有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ギアと第２ギアの間に略環状のスプリングが設けられ、前記スプリングの一端が前記第２ギアに固定されたシザーズギアであって、
前記スプリングの他端に取り付けられ、前記第１ギアに固定されるダンパーを有する、
シザーズギア。

【請求項2】

前記ダンパーは、
前記スプリングの他端に固定されるピストンと、
前記ピストンの先端部が移動可能に収容されるとともに、粘性流体が充填されるケースと、を有し、
前記ピストンの先端部は、
前記スプリングの拡大時に第１方向へ移動し、
前記スプリングの復元時に前記第１方向とは逆の第２方向へ移動する、
請求項１に記載のシザーズギア。

【請求項3】

前記ピストンの先端部の外周面と前記ケースの内周面との間には、前記粘性流体が移動可能な流路が形成されている、
請求項１または２に記載のシザーズギア。

【請求項4】

前記第１ギアは、メインギアであり、
前記第２ギアは、サブギアである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のシザーズギア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、シザーズギアに関する。

【背景技術】

【0002】

動力伝達機構として用いられるギア（歯車）対において、互いに噛み合う歯と歯の間には、バックラッシュと呼ばれる円方向のクリアランスが存在する。駆動トルクが変動する場合、ギア回転が加減速し、ギア対の相対周速度が変化することにより、歯面の解離や衝突が発生する。この現象は、ギアラトルと呼ばれ、これによって発生する騒音は、ラトル音と呼ばれる。

【0003】

ラトル音を低減するために、例えば、メインギアとサブギアとの間においてそれらの回転方向に沿ったスプリングを設置し、その一端をメインギアのストッパピンに拘束し、他端をサブギアのストッパピンに拘束したシザーズギアを用いることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

シザーズギアでは、メインギアとサブギアの回転方向の相対変位により発生するスプリングの復元力によって相手ギアの歯を挟み込むことにより、ギアラトルの発生を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１－１０１３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

シザーズギアでは、スプリングのバネ定数を増加させると、相手ギアとの解離や衝突を抑制する効果が向上する。その一方で、歯面接触の抵抗が増加することにより、駆動損失が増加したり、スプリングとストッパピンの間の接触応力が増加することにより、耐久信頼性が低下したりする。

【0007】

このような観点から、バネ定数は、駆動損失、接触応力、騒音低減効果を考慮して適切に設定される。しかし、駆動トルクや回転速度が一定ではない装置で用いられるシザーズギアでは、運転状態によってはギアラトルを抑制できない場合がある。

【0008】

シザーズギア、シザーズギアに噛み合う相手ギア、相手ギアに噛み合う第３ギアそれぞれの回転挙動と、ギアラトルによるギアシャフトの振動発生との因果関係を調査した。

【0009】

その結果、バネ定数が相手ギアとの解離を抑制するのに十分な設定になっていない条件では、負の駆動トルクが作用した場合、まず、シザーズギアのサブギアが相手ギアを回転させて、相手ギアの歯面が第３ギアから解離して裏側の歯面が第３ギアの歯に衝突する。そして、シザーズギアのメインギアとサブギアが回転方向に相対運動を続ける。その後、正の駆動トルクに反転すると、相手ギアの表側の歯面が第３ギアおよびシザーズギアの表側の歯面に再衝突する。このとき、スプリングの復元力が加わることで、衝突エネルギが増幅され、振幅の大きい振動が発生する。

【0010】

本開示の一態様の目的は、スプリングのバネ定数の設定によりメインギアとサブギアの相対運動を防止できない運転条件においても、歯の衝突を緩和してラトル音を軽減することができるシザーズギアを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の一態様に係るシザーズギアは、第１ギアと第２ギアの間に略環状のスプリングが設けられ、前記スプリングの一端が前記第２ギアに固定されたシザーズギアであって、前記スプリングの他端に取り付けられ、前記第１ギアに固定されるダンパーを有する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、スプリングのバネ定数の設定によりメインギアとサブギアの相対運動が防止できない運転条件においても、歯の衝突を緩和してラトル音を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施の形態に係るシザーズギアの分解斜視図

【図2】本開示の実施の形態に係るメインギア、スプリング、およびダンパーを示す平面図

【図3】本開示の実施の形態に係るダンパーを模式的に示す斜視図

【図4】本開示の実施の形態に係るダンパーを模式的に示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付している。

【0015】

本実施の形態に係るシザーズギア１００の構成について、図１～図４を用いて説明する。図１は、シザーズギア１００の分解斜視図である。図２は、シザーズギア１００に含まれるメインギア２、スプリング３、およびダンパー１０を示す平面図である。図３は、ダンパー１０を模式的に示す斜視図である。図４は、ダンパー１０を模式的に示す断面図である。

【0016】

シザーズギア１００は、例えば、車両に搭載され、エンジンまたはトランスミッション等の動力伝達機構として用いられる。

【0017】

図１に示すように、シザーズギア１００は、ギアシャフト１、メインギア２、スプリング３、サブギア４、フランジ５、固定用ボルト６を有する。さらに、シザーズギア１００は、図２～図４に示すダンパー１０（図１では図示略）を有する。

【0018】

図１に示すように、ギアシャフト１とフランジ５との間には、メインギア２（第１ギアの一例）、スプリング３、サブギア４（第２ギアの一例）が設けられる。固定用ボルト６は、フランジ５の貫通孔（符号略）、および、メインギア２、スプリング３、サブギア４それぞれの開口部分（符号略）に挿通され、ギアシャフト１に設けられたボルト孔（符号略）に挿入され、固定される。

【0019】

図１、図２に示すように、スプリング３は、アルファベットの「Ｃ」の形状（略環状）をしており、端部３ａ、３ｂを有する。スプリング３は、図２に示すように、メインギア２に設けられた環状の溝部２ａに配置される。

【0020】

図１に示したスプリング３の端部３ｂは、図２に示すように、サブギア４に設けられたストッパピン４ａ（図１では図示略）に固定（拘束）される。なお、図２では、サブギア４の図示を省略している。

【0021】

一方、図１に示したスプリング３の端部３ａには、図２に示すように、ダンパー１０が取り付けられる。ダンパー１０は、メインギア２の溝部２ａに設けられたダンパー固定部（図１では図示略）に固定される。ダンパー固定部は、例えば、ダンパー１０を嵌め込むことが可能な形状である。また、ダンパー固定部の位置は、例えば、従来のシザーズギアにおいて、メインギアに設けられるストッパピンの位置である。

【0022】

図２～図４に示すように、ダンパー１０は、ピストン１１、ケース１２、キャップ１３を有する。

【0023】

図４に示すように、ピストン１１は、外部に露出する円柱部１１ａと、ケース１２内に収容される円柱部１１ｂ（ピストンの先端部の一例）と、を有する。図４に示すように、円柱部１１ａの径は、円柱部１１ｂの径よりも小さい。

【0024】

図４において、矢印Ａ、Ｂは、ピストン１１が移動する方向を示している。

【0025】

図３に示すように、ピストン１１の円柱部１１ａ内には、スプリング３の端部３ａを固定可能なスプリング固定部１１ｃが設けられている。スプリング固定部１１ｃは、例えば、端部３ａを嵌め込むことが可能な形状である。なお、図３では、スプリング固定部１１ｃを図示するために、ピストン１１（円柱部１１ａ）の図示を部分的な断面としている。

【0026】

ピストン１１の材料としては、例えば、鉄またはステンレス等が挙げられる。

【0027】

ケース１２は、中空を有する円筒状の部材である。ケース１２の両端部（図３、図４における左右方向の端部）には、径の異なる円形の開口部（符号略）が設けられている。以下、径の小さい方の開口部を「第１開口部」といい、径の大きい方の開口部を「第２開口部」という。

【0028】

第１開口部の径は、ピストン１１の円柱部１１ａの径より大きく、ピストン１１の円柱部１１ｂの径より小さい。第２開口部の径は、ピストン１１の円柱部１１ｂの径より大きい。

【0029】

図４に示すように、第１開口部には、ピストン１１の円柱部１１ａが挿通され、第１開口部と円柱部１１ａとの間は、シール部材１４により封止される。シール部材１４としては、耐油性のあるゴム材料（例えば、ニトリルゴム等）を用いることができるが、これに限定されない。

【0030】

図４に示すように、ケース１２の内部には、粘性流体１５が充填される。粘性流体１５としては、例えば、シリコンオイル等が挙げられるが、これに限定されない。

【0031】

粘性流体１５の粘度は、スプリング３の復元時におけるサブギア４の衝突速度を緩和可能な粘性減衰力を作用させることができる粘度である。この粘度は、予め実施されたシミュレーション等の結果に基づいて定められる。

【0032】

図４に示すように、ケース１２内に粘性流体１５が充填された状態において、第２開口部は、キャップ１３により封止される。キャップ１３は、例えば、溶接、圧入、またはネジ締結等によりケース１２に取り付けられる。

【0033】

ケース１２およびキャップ１３の材料としては、例えば、鉄またはステンレス等が挙げられる。

【0034】

図４に示すように、ケース１２の内周面とピストン１１の円柱部１１ｂの外周面との間には、流路１６が設けられている。これにより、例えば、ピストン１１が矢印Ａの方向に移動する場合、キャップ１３側（第２開口部側）の粘性流体１５は、流路１６を通り、シール部材１４側（第１開口部側）へ移動する。また、例えば、ピストン１１が矢印Ｂの方向に移動する場合、シール部材１４側（第１開口部側）の粘性流体１５は、流路１６を通り、キャップ１３側（第２開口部側）へ移動する。

【0035】

以上のように構成されたダンパー１０は、駆動トルクが変動した場合、以下のように作用する。

【0036】

例えば、負の駆動トルクが生じた場合、メインギア２とサブギア３の間に相対角変位が生じ、スプリング３が拡大する。このとき、ピストン１１は、矢印Ｂの方向（図４参照。第１方向の一例）へ移動する。また、そのピストン１１の移動に伴い、第１開口部側の粘性流体１５は、流路１６を矢印Ａの方向（図４参照）へ移動する。このときのピストン１１の移動速度に比例する粘性減衰効果により、歯の衝突が緩和される。

【0037】

例えば、正の駆動トルクに反転した場合、負の駆動トルクが生じた場合とは逆向きの相対角変位が生じ、スプリング３が復元する。このとき、ピストン１１は、矢印Ａの方向（図４参照。第２方向の一例）へ移動する。また、そのピストン１１の移動に伴い、第２開口部側の粘性流体１５は、流路１６を矢印Ｂの方向（図４参照）へ移動する。このときのピストン１１の移動速度に比例する粘性減衰効果により、歯の衝突が緩和される。

【0038】

すなわち、ダンパー１０は、駆動トルクの変動によりメインギア２とサブギア４の間に相対周速度が生じる場合、粘性流体１５による減衰効果により、裏側歯面の衝突を緩衝できる。また、歯の表面の再接触時には、スプリング３の復元力が加わった強い衝突を緩和できる。

【0039】

したがって、ダンパー１０を有するシザーズギア１００は、スプリング３のバネ定数の設定によりメインギア２とサブギア４の相対運動が防止できない運転条件においても、歯の衝突を緩和してラトル音を軽減できる。

【0040】

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

【0041】

例えば、実施の形態では、ダンパー１０がスプリング３の端部３ａに取り付けられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ダンパー１０は、スプリング３の端部３ｂに取り付けられてもよい。この場合、ダンパー１０は、サブギア４に設けられたダンパー固定部に固定されてもよい。また、この場合、サブギア４が「第１ギア」の一例に相当し、メインギア２が「第２ギア」の一例に相当する。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本開示のシザーズギアは、動力伝達機構として用いられるギア（歯車）に有用である。

【符号の説明】

【0043】

１ ギアシャフト
２ メインギア
２ａ 溝部
３ スプリング
３ａ、３ｂ 端部
４ サブギア
４ａ ストッパピン
５ フランジ
６ 固定用ボルト
１０ ダンパー
１１ ピストン
１１ａ、１１ｂ 円柱部
１１ｃ スプリング固定部
１２ ケース
１３ キャップ
１４ シール部材
１５ 粘性流体
１６ 流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】