JP7101872B2 - バランスシャフト - Google Patents

Description

本発明は、往復ピストン内燃機関の質量力および／または質量トルクを相殺するためのバランスシャフトに関する。組立変形形態であり、以下の構成要素、
－アンバランス部と、それに隣接し、部分的にのみ筒状の外周部（ｏｎｌｙ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）を有するベアリングピンと、を有し、部分的にのみ筒状の外周部の筒状部分外周部は、シャフトアンバランスに向かって配向されている、アンバランスシャフトと、
－ベアリングピンを取り囲み、筒状部分外周部に接し、筒状部分外周部に対して径方向に対向するベアリングピン背面とともに間隙を規定するベアリングリングと、
－空隙内でクランプされ、筒状部分外周部に対して径方向にベアリングリングをクランプするクランプ要素と、を含む。

アンバランスシャフトと、ベアリングリングとベアリングピン背面との間の弾性クランプ要素を介してアンバランスシャフトのベアリングピンに固定されているベアリングリングと、を有するそのような種類のバランスシャフトは、特許文献１から公知である。

更なる組立バランスシャフトは、例えば、特許文献２から公知である。そのバランスシャフトでは、ベアリングリングの軸線方向外側端部領域は、筒状部分外周部の領域において軸線方向側面に接続されている。

独国特許第１０２０１６２１０４８０（Ａ１）号 欧州特許第２４５９８９９（Ｂ１）号

本発明の目的は、選択的に接合されたベアリングリングを有する組立バランスシャフトを提供することである。

この目的の解決策は、請求項１の特徴によって提供される。したがって、クランプ要素は、ベアリングピンの両側で軸線方向に摺動することに対してベアリングリングを固定するように意図され、クランプ要素は、一方の側でアンバランスシャフトに、他方の側でベアリングリングに、軸線方向にはめ合い接続されるように接続されている。

換言すれば、アンバランスシャフトに対するベアリングリングの軸線方向のはめ合い接続されるような接続は、間接的に、すなわち、クランプ要素を介して確立されている。

有利な実施形態では、筒状部分外周部は、したがって更にベアリングリングの内周面は、隣接するアンバランス部に対して径方向に凹んでいることができる。これにより、シャフトの軽量形成にとって有利になるように、シャフトアンバランスのシャフト質量に対する比を高めることが可能となる。

クランプ要素とアンバランスシャフトとの間の軸線方向のはめ合い接続は、ベアリングピン背面の溝によって形成することができ、溝の溝壁部は、クランプ要素の軸線方向端面を軸線方向に囲む。逆に、ベアリングピン背面に配置された突出部を軸線方向に囲む凹部をクランプ要素が有するようにすることが可能である。

クランプ要素とベアリングリングとの間の軸線方向のはめ合い接続は、ベアリングリングがクランプ要素を軸線方向に囲むか、又は逆に、クランプ要素がベアリングリングを軸線方向に囲むように形成することができる。

任意選択で、ベアリングリングは、軸線方向および周方向の両方ではめ合い接続されるようにクランプ要素に接続されるものとする。周方向のはめ合い接続は、特に径方向外向きの突出部によってクランプ要素に形成することができ、突出部は、横方向孔においてベアリングリングに係合し、（また）ベアリングリングを、クランプ要素に対する、したがってベアリングピンに対する回転に対して固定する。突出部および横方向孔は、ベアリングピンの負荷がない外周領域に適宜位置付けられる。

本発明の更なる特徴は、本発明によるバランスシャフトの例示的実施形態を示す以下の説明および図面から明らかとなる。

バランスシャフトの端部の長手方向断面図である。 図１のアンバランスシャフトを個々の部品として示す図である。 図１の詳細Ｘを示す図である。

図１～図３は、本発明によるバランスシャフトの構成要素およびアセンブリを示す。バランスシャフトは、取り付けられることとなる駆動輪（図示せず）用の端部駆動ピン２と、アンバランス部９、１０、１１、および１２と、それぞれアンバランス部９～１２のうちの２つとそれぞれ接続されているベアリングピン３および４と、を有する、鋳造部品または鍛造部品として作製されたアンバランスシャフト１を含む。ベアリングピン３および４は、部分的にのみ筒状であり、それらの筒状部分外周部７は、シャフトアンバランス（図３の矢印を参照）を最大化するために、アンバランス部９～１２のアンバランスと、ベアリングピン３および４のアンバランスとが、実質的に平行であり、同じ方向に配向され、筒状部分外周部７を外周部の実質的に中央に装填するように配向されている。以下、ベアリングピン背面８と称する、筒状部分外周部７に径方向で対向する、ベアリングピン３、４の（非筒状）部分外周部は、回転シャフト軸線１８に関連する筒状部分外周部７の外周円に対してクリアランスが取られている。

バランスシャフトは、それぞれのベアリングピン３、４に対して、ベアリングピン３、４を囲むベアリングリング５と、ベアリングリング５をベアリングピン３、４に（非破壊的）取り外し可能に固定するクランプ要素１５と、内燃機関のハウジングにおけるバランスシャフトの径方向ニードルベアリング用のニードルローラおよびケージアセンブリ６と、を更に含む。ニードルローラおよびケージアセンブリ６の内側トラックは、ベアリングリング５によって形成される。

筒状部分外周部７の外周円は、隣接するアンバランス部９および１０または１１および１２の外周円よりも小さく、筒状部分外周部７と、ベアリングリング５上の内側トラックとは両方とも、アンバランス部９～１２の軸線方向肩部１３および１４に対して径方向に跳ねて戻る。それぞれのベアリングリング５の幅は、軸線方向肩部１３、１４の相互間隔よりも小さく、軸線方向肩部１３、１４はそれぞれ、この場合において、１８０°よりも著しく小さい周方向角度で部分的にのみかつ実質的に鏡対象となるように、筒状部分外周部７の負荷領域にまで延びており、負荷領域には、それに接するベアリングリング５のアンバランスによる点負荷が付与される。それぞれのベアリングリング５は、軸線方向肩部１３と１４との間で両側でほぼ等距離で固定されている。図３を参照されたい。ベアリングリング５は、アンバランスシャフト１上に通し、次いでベアリングピン３または４上に位置付けることによって組み立てられる。

アンバランス部９～１２のアンバランスおよびそれらに隣接するベアリングピン３、４のアンバランスは、実質的に平行であり、同じ方向に配向されてシャフトアンバランスを最大化し（図３の矢印を参照されたい）、それぞれの筒状部分外周部７は、本質的に中心に広範囲に負荷が加えられるように整列されている。

プラスチックで作製される、また代替的にばね弾性金属板で作製されるクランプ要素１５は、ほぼ三日月形断面を有し、ベアリングピン背面８およびベアリングリング５の内周面によって区切られた径方向自由空間内で弾性変形の状態で挿入されている。クランプ要素１５の径方向プレクランプ力は、シャフトアンバランスの方向とは反対方向にベアリングリング５に作用するため、ベアリングリング５は、筒状部分外周部７に密着して保持される。

ベアリングピン３、４上でのベアリングリング５の軸線方向の固定は、（クランプ力によって引き起こされる静止摩擦を介して）一方の側ではクランプ要素１５とアンバランスシャフト１との間で、他方の側ではクランプ要素１５とベアリングリング５との間での軸線方向のはめ合い接続により行われる。したがって、一方では、クランプ要素１５は、アンバランスシャフト１に対して両側で軸線方向摺動に対して固定され、他方では、それぞれのベアリングリング５は、クランプ要素１５に対して両側で軸線方向摺動に対して固定され、したがって、クランプ要素１５を用いてアンバランスシャフト１に対してもまた固定されている。ベアリングリング５とアンバランスシャフト１との間に直接の軸線方向のはめ合い接続はない。

図示した実施形態では、クランプ要素１５とアンバランスシャフト１との間の軸線方向のはめ合い接続は、ベアリングピン背面８内に作製された溝１６と、シャフト回転軸線１８に対して横方向に延びる溝壁部とによって形成され、溝壁部は、クランプ要素１５の軸線方向端面２０を軸線方向に実質的にクリアランスがないように囲む。クランプ要素１５とベアリングリング５との間の軸線方向のはめ合い接続は、クランプ要素１５上の径方向外向きの突出部１７によって形成され、突出部１７はまた、ベアリングリング５の端面を軸線方向のクリアランスが実質的にないように囲む。

「軸線方向のクリアランスが実質的にない」という用語は、軸線方向にクリアランスがない囲みまたは軸線方向のクリアランスに従属する囲みのいずれかと理解され、その囲みの最大軸線方向クリアランスは、アンバランスシャフト１上での直接的なベアリングリング５の軸線方向の動き出し（ｒｕｎ－ｕｐ）が排除されるようなものである。

突出部１７は、挿入勾配付きのスナップフックとして設計され、クランプ要素１５がベアリングピン背面８とベアリングリング５との間に挟まれた場合、径方向内向きの方向に弾性的に回避することが可能になる。

代替実施形態では、スナップフックは、図３において点線で示された突出部１７によってクランプ要素１５上に追加するか、または置換することができ、突出部１７は、横方向孔１９においてベアリングリング５に係合し、したがって、筒状部分外周部７においてベアリングリング５の静止摩擦を介して、ベアリングリング５を、ベアリングピン３、４に対する回転に対してはめ合い接続されるように固定する。したがって、突出部１７’および横方向孔１９もまた、ベアリングピン３、４の無負荷外周領域における負荷領域に対して直径方向に位置付けられる。

Claims (5)

1. バランスシャフトアセンブリであって、
   回転シャフト軸線（１８）に対して径方向にずらされたアンバランスシャフト（１）であって、アンバランス部（９、１０、１１、１２）と、軸方向で前記アンバランス部（９、１０、１１、１２）に隣接し、部分的にのみ筒状の外周部である筒状部分外周部（７）を有するベアリングピン（３、４）と、を有し、前記筒状部分外周部（７）は、前記アンバランスシャフト（１）がずらされた側に向かって配向されている、アンバランスシャフト（１）と、
   ニードルローラの内側トラックを構成し、前記ベアリングピン（３、４）を取り囲み、前記筒状部分外周部（７）に接し、前記筒状部分外周部（７）に対して径方向に対向するベアリングピン背面（８）とともに空隙を規定するベアリングリング（５）と、
   －前記空隙内でクランプされ、前記筒状部分外周部（７）に対して径方向に前記ベアリングリング（５）をクランプするクランプ要素（１５）と、を備え、
   前記クランプ要素（１５）は、前記ベアリングピン（３、４）の両側で軸線方向に摺動することに対して前記ベアリングリング（５）を固定し、前記クランプ要素（１５）は、一方の側で前記アンバランスシャフト（１）に、他方の側で前記ベアリングリング（５）に、軸線方向のはめ合い接続されるように接続されていることを特徴とする、バランスシャフトアセンブリ。
2. 前記筒状部分外周部（７）は、前記アンバランス部（９、１０、１１、１２）に対して径方向に凹んでいることを特徴とする、請求項１に記載のバランスシャフトアセンブリ。
3. 前記クランプ要素（１５）と前記アンバランスシャフト（１）との間の前記はめ合い接続は、前記ベアリングピン背面（８）の溝（１６）によって形成され、前記溝（１６）の溝壁部は、前記クランプ要素（１５）の軸線方向端面（２０）を軸線方向で囲むことを特徴とする、請求項１または２に記載のバランスシャフトアセンブリ。
4. 前記クランプ要素（１５）と前記ベアリングリング（５）との間の前記はめ合い接続は、前記クランプ要素（１５）の径方向外向きの突出部（１７）によって形成され、前記突出部（１７）は、前記ベアリングリング（５）の端面を軸線方向で囲むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のバランスシャフトアセンブリ。
5. 前記クランプ要素（１５）と前記ベアリングリング（５）との間の前記はめ合い接続は、径方向外向きの突出部（１７’）によって前記クランプ要素（１５）に形成され、前記突出部（１７’）は、横方向孔（１９）において前記ベアリングリング（５）に係合し、前記ベアリングリング（５）を、前記ベアリングピン（３、４）に対する回転に対してはめ合い接続されるように固定することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のバランスシャフトアセンブリ。

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