JP2022510572A

JP2022510572A - バランスシャフト

Info

Publication number: JP2022510572A
Application number: JP2021526642A
Authority: JP
Inventors: シュライヤーハネス; ドアンシュテファン
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2039-11-12
Also published as: US20220010860A1; JP7167339B2; HUE060557T2; US11754145B2

Abstract

本発明は、軸受ジャーナル（８、９）を含むアンバランスシャフト（３）であって、軸受ジャーナル（８、９）の外縁部が、部分的にのみ円筒形であり、軸受ジャーナルの円筒形部分外縁部（１０）が、シャフトが不均衡になるように配向されている、アンバランスシャフト（３）と、ニードルローラケージアセンブリ（１５）と、軸受ジャーナルの周囲に延在し、かつ円筒形部分外縁部に当接し、かつニードルローラケージアセンブリの内側レースウェイを形成している、軸受リング（１３）と、を備える、バランスシャフトに関する。ニードルローラケージアセンブリのケージ（２７）が、軸方向の両側で半径方向内側に延在する突起によって軸受リングの両端面上に接するように構成されている。

Description

本発明は、往復ピストン内燃機関の質量力および／または質量モーメントを補償するためのバランスシャフトに関する。バランスシャフトは、以下の構成要素、すなわち、
－軸受ジャーナルを有するアンバランスシャフトであって、軸受ジャーナルの外縁部が、部分的にのみ円筒形であり、軸受ジャーナルの円筒形部分外縁部が、シャフトが不均衡になるように配向されている、アンバランスシャフトと、
－ニードルローラケージアセンブリと、
－軸受ジャーナルの周囲に延在し、かつ円筒形部分外縁部に当接し、かつニードルローラケージアセンブリの内側レースウェイを形成している、軸受リングと、を備える、アセンブリされた構成である。

包括的なバランスシャフトは、ＤＥ１０２００８０１８５４５（Ａ１）から知られている。部分的に円筒形である軸受ジャーナル、軸受リングおよび、その上で転がる転がり軸受を有する他の組み立てられたバランスシャフトが、例えば、ＥＰ２４５９８９９（Ｂ１）、ＥＰ２４２６３７４（Ｂ１）、およびＤＥ１０２０１６２１０４８０（Ａ１）から知られている。

本発明の目的は、構造的に改善された軸受点を有する、最初に述べたタイプの構築されたバランスシャフトを開示することである。

この目的は、ニードルローラケージアセンブリのケージが、軸方向両側で半径方向内側に延在する突起によって軸受リングの両端面上に接するように構成されている点で、達成される。両側でのケージの軸方向の案内が、軸受リングの直上で行われることにより、軸受リング上のニードルの内側レースウェイに対するニードルの軸方向の位置は、ケージ、ニードル、および軸受リングの関連構成要素の許容誤差内で、かつ結果として小程度にのみ、異なるだけである。この理由で、本発明によれば、先行技術におけるように、軸受リングから軸受ジャーナルおよび隣接するシャフト部を介してニードルローラケージアセンブリまで延在する、関連構成要素の許容誤差チェーンの比較的大きな全体寸法が、軸受リング上のニードルの軸方向の位置に影響を与えない。

本発明の有利な実施形態は、下位請求項の主題である。本発明によるバランスシャフトの例示的な実施形態が、以下の説明で説明されており、図に例示されている。

斜視アセンブリにおけるバランスシャフトを示す。図１によるアンバランスシャフトを個別部品として示す。拡大された長尺部における、図１による軸受点のうちの１つを示す。図３によるアンバランスシャフトを斜視個別部品として示す。図３によるニードルローラケージアセンブリを斜視個別部品として示す。図３によるクランプ要素を斜視個別部品として示す。軸受リング上のニードルローラケージアセンブリの軸方向の接触の概略表現を示す。

図１～図６は、内燃機関のハウジング内の２つの軸受点１および２において半径方向にニードルにより取り付けられた、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。このバランスシャフトは、駆動輪（図示せず）が上に取り付けられるための端部駆動ジャーナル４を有し、かつアンバランス部５、６、および７を有し、かつ隣接する軸受ジャーナル８および９であって、軸受ジャーナル８および９の各々が軸受点１、２の軸方向の領域においてアンバランス部５～７のうちの２つにそれぞれ接続されている、軸受ジャーナル８および９を有する鋳造部品または鍛造部品として製造されたアンバランスシャフト３を備える。アンバランス部５～７のアンバランスと軸受ジャーナル８、９のアンバランスとが、本質的に平行および同じ方向であり、かつ各円筒形部分外周１０に実質的に外周の中心で負荷をかけるように、軸受ジャーナル８および９の外周は、部分的にのみ円筒形であり、円筒形部分外周１０は、シャフト不均衡を最大化する目的で、円周方向にシャフトが不均衡になるように配向されている。軸受ジャーナル８、９の（非円筒形）部分外周は、円筒形部分外周１０と半径方向に対向し、以後軸受ジャーナルバック１１と称されるが、シャフト回転軸１２に関する円筒形部分外周１０の外周円に関してクリアランスを有し、図３を参照されたい。

各軸受点１、２は、軸受ジャーナル８または９および軸受ジャーナル８または９を取り囲む軸受リング１３、クランプ要素１４およびニードルローラケージアセンブリ１５を備え、ニードルローラケージアセンブリ１５の内側レースウェイは、軸受リング１３によって形成されている。各軸受リング１３は、軸受リング１３を軸受ジャーナル８または９に半径方向および軸方向に接続するクランプ要素１４によって、アンバランスシャフト３に締結されている。この目的で、クランプ要素１４は、アンバランスシャフト３と軸受リング１３との両方に、嵌合するように軸方向に接続されている。

円筒形部分外周１０の外周円は、隣り合うアンバランス部５および６、または６および７の外周円よりもそれぞれ小さく、円筒形部分外周１０と軸受リング１３の内側レースウェイとの両方は、アンバランス部５～７の軸方向の肩部１６および１７に対して半径方向にスプリングバックする。軸受リング１３の幅は、軸方向の肩部１６、１７の相互間隔よりも小さく、肩部１６、１７は、不均衡に起因して点負荷を受ける、円筒形部分外周１０と円筒形部分外周１０上に静止する軸受リング１３との負荷ゾーンに対して、部分的にのみかつ本質的に対称に、円周状に延在する。本事例では、軸方向の肩部１６、１７の円周方向の角度は、１８０°よりも著しく小さい。各軸受リング１３は、軸方向の肩部１６、１７の間に、両側におよそ同じ距離を有して締結されており、図３を参照されたい。軸受リング１３は、軸受リング１３をアンバランスシャフト３上に螺設し、次いで、それらを軸受ジャーナル８または９に位置決めし、取り付けることによって、アセンブリされる。

クランプ要素１４は、ばね硬質平坦材料からなり、かつ軸受ジャーナルバック１１と軸受リング１３との間の自由空間内で半径方向に弾性変形を受けてクランプされた金属クリップである。この理由で、クランプ要素１４は、本質的に部分的に円筒形である部分１８を備え、部分１８の端部は併合して、軸受ジャーナルバック１１に支持された２つの脚部１９および２０になる。部分１８は、軸受リング１３の内周面２１に接座し、脚部１９、２０は、軸方向に相互ロックする目的で互いに係合し合う。クランプ要素１４は、代替的に、樹脂からなり得る。

軸受ジャーナル８、９との軸受リング１３の半径方向のジョイント接続は、軸受リング１３に対してシャフト不均衡と反対方向に作用して、結果的に、軸受リング１３を、円筒形部分外周１０に対して半径方向に、かつ円筒形部分外周１０に密着させてクランプする、クランプ要素１４の半径方向のクランプ力によって行われる。軸受ジャーナル８、９との軸受リング１３の半径方向のジョイント接続は、一方側でのクランプ要素１４との、および他方側での軸受ジャーナル８または９との、軸受リング１３の軸方向の嵌合によって行われる。

軸受リング１３とクランプ要素１４との間の嵌合は、全円周状のリム２２および２３によって形成されており、リム２２および２３は、軸受リング１３の内周面２１を間に隔てた軸受リング１３の軸方向の両端部において半径方向に延在し、およびクランプ要素１４の部分的に円筒形である部分１８を実際的に遊びなしで閉囲する。

クランプ要素１４と軸受８または９との間の嵌合は、軸受ジャーナルバック１１が、シャフト回転軸１２と交差する方向に延びる溝壁を有する溝２６を有する点で形成されており、溝壁は、脚部１９を実際的に遊びなしで軸方向に取り囲む。

したがって、一方側における、クランプ要素１４上の部分的に円筒形である部分１８の軸方向の両端面上のリム２２、２３の軸方向内側のガイド上での、および他方側における、溝２６の溝壁上のクランプ要素１４の軸方向外側のガイド上での、軸受ジャーナル８または９との軸受リング１３の軸方向の嵌合接続は、規制される。「実際的に軸方向の遊びがない」という用語は、軸方向の遊びがない閉囲か、または、遊びの最大のクリアランスが、アンバランスシャフト３の直上での軸受リング２２、２３の軸方向の接触が排除されるようなものである、軸方向の遊びが生じた閉囲か、のいずれかと理解されるものとする。

円筒形部分外周１０の部分上に必要な軸受リング１３のクリアランスは、軸方向の肩部１６および１７を円筒形部分外周１０と接続し、かつ中にリム２２、２３を接触せずに少なくとも軸方向に収容するアンダーカット２４および２５によって生じる。

ニードルローラケージアセンブリ１５は、ケージ２７を有し、ケージ２７の軸方向の両端部に、半径方向内側に延在する突起が備えられている。突起はまた、リム２２および２３によって形成された軸受リング１３の両端面を少ない遊びで包含する全円周状のリム２８および２９である。軸方向の遊びは、両側におけるケージ２７の軸方向の接触が軸受リング１３の両端面上で排他的に行われるように、寸法設定されている。軸受リング１３上でのケージ２７の十分な案内を伴う両側における軸方向の接触は、ニードルローラケージアセンブリが部分的に外周をなす軸方向の肩部１６および１７のみにより軸方向に案内される代替的な構成と比較して、軸方向の肩部１６、１７の、および軸方向の肩部１６、１７上での周期的な接触および逃げ部に起因する摩耗性ケージ摩損のリスクを軽減する。

図７に概略的に例示されるように、「全円周状の軸方向の接触」という用語は、ケージ２７が、軸受リング１３の各接点側で少なくとも３つの接点３０に支持および案内され、２つの隣り合う接点の間の最大の円周方向の距離が常に１８０°よりも小さいことを意味すると理解されるものである。

実際的な実施形態では、全円周状の軸方向の接触は、以前の例示的な実施形態に示されるように、両側におけるリム２２とのリム２８の、またはリム２３とのリム２９の実際的に全面の接触を介して行われ得る。代替的に、接触相手のうちの一方は、（接触する接点セグメントの間に）１つ以上の円周状凹部を有することができ、円周状凹部の円周状範囲内に、他方の接触相手との軸方向の接触はなく、円周状範囲は、各事例において１８０°よりも小さい。

軸受ジャーナル８または９に対するリム２８、２９のクリアランスはまた、それぞれアンダーカット２４および２５によって確保される。ケージ２７は、樹脂で作製されており、ケージロックがない本事例では、軸受リング１３上でのアセンブリ中にケージ２７を円周方向に拡張することを可能にするために、軸方向にスロットが設けられている。

軸受リング１３の内周面２１は、シャフト回転軸１２に対して交差する方向に見て、球状であるように構成されており、円筒形部分外周１０は、真っすぐな部分円筒である。この接触幾何形状に起因して、ニードルローラケージアセンブリ１５の動作上最適に位置整合した内側レースウェイを選択して、軸受リング１３は、円筒形部分外周１０上でわずかに傾斜し得る。

Claims

バランスシャフトであって、
－軸受ジャーナル（８、９）を含むアンバランスシャフト（３）であって、前記軸受ジャーナル（８、９）の外縁部が、部分的にのみ円筒形であり、前記軸受ジャーナル（８、９）の前記円筒形部分外縁部（１０）が、シャフトが不均衡になるように配向されている、アンバランス化シャフト（３）と、
－ニードルローラケージアセンブリ（１５）と、
－前記軸受ジャーナル（８、９）の周囲に延在し、かつ前記円筒形部分外縁部（１０）に当接し、かつ前記ニードルローラケージアセンブリ（１５）の内側レースウェイを形成している、軸受リング（１３）と、を備え、
前記ニードルローラケージアセンブリ（１５）のケージ（２７）が、軸方向の両側で半径方向内側に延在する突起によって軸方向両側に前記軸受リング（１３）の両端面上に接するように構成されていることを特徴とする、バランスシャフト。
前記軸受リング（１３）上の前記ケージ（２７）の軸方向の接触が、全円周状に渡っており、前記ケージ（２７）が、前記軸受リング（１３）の各接する面側で少なくとも３つの接点（３０）上に支持されており、２つの隣り合う接点（３０）の間の円周方向の距離が、常に１８０°よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載のバランスシャフト。
前記ケージ（２７）の前記突起が、全円周状リム（２８、２９）であり、前記全円周状リム（２８、２９）内で、前記軸受リング（１３）の内周面（２１）を間に隔てて半径方向内側に延在する全円周状リム（２２、２３）によって前記軸受リング（１３）の前記両端面が形成されており、前記軸受ジャーナル（８、９）が、前記円筒形部分外縁部（１０）の軸方向両側に円周状アンダーカット（２４、２５）を有し、前記円周状アンダーカット（２４、２５）内に、前記軸受リング（１３）の前記リム（２２、２３）が、接触せずに収容されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のバランスシャフト。
前記軸受ジャーナル（８、９）が、前記円筒形部分外縁部（１０）に半径方向に対向して存在する軸受ジャーナルバック（１１）を有し、前記軸受リング（１３）と共に自由空間を画定し、前記バランスシャフトが、前記自由空間内にクランプされたクランプ要素（１４）を含み、前記クランプ要素（１４）が、前記軸受リング（１３）を前記円筒形部分外縁部（１０）に対して半径方向にクランプすることを特徴とする、請求項１～３の一項に記載のバランスシャフト。
前記クランプ要素（１４）が、前記アンバランスシャフト（３）と前記軸受リング（１３）との両方に軸方向に嵌合するように接続されるように、前記クランプ要素（１４）が、前記軸受リング（１３）を前記軸受ジャーナル（８、９）上の両側で軸方向に摺動しないように固定することを特徴とする、請求項４に記載のバランスシャフト。
前記クランプ要素（１４）と前記アンバランスシャフト（３）との間の前記軸方向の嵌合が、前記軸受ジャーナルバック（１１）における溝（２６）によって形成され、前記溝（２６）の溝壁が、前記クランプ要素（１４）の軸方向の両端面を遊びなしかまたは少ない遊びで軸方向に閉囲することを特徴とする、請求項５に記載のバランスシャフト。
前記クランプ要素（１４）と前記軸受リング（１３）との間の前記軸方向の嵌合が、前記ケージ（２７）の前記突起が前記クランプ要素（１４）の前記軸方向の両端面を遊びなしかまたは少ない遊びで軸方向に閉囲するように形成されることを特徴とする、請求項５または６に記載のバランスシャフト。