(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアンバランスウェイト部（２１、２２；２３、２４）と、前記少なくとも１つのアンバランスウェイト部（２１、２２；２３、２４）と関連する少なくとも１つの軸受けポイント（１６、１７）とを含み、
前記軸受けポイント（１６、１７）は、
前記軸受けポイント（１６、１７）の周囲に一部のみ延伸する半径方向の周囲面（１８）を含み、これにより、バランスシャフト（１１）の回転から生じる遠心力が、前記軸受けポイント（１６、１７）の周囲に一部延伸する前記周囲面（１８）によって形成される前記軸受けポイント（１６、１７）の領域にあり、
前記軸受けポイント（１６、１７）の部分的に形成された周囲面（１８）を囲み、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合によって前記軸受けポイント（１６、１７）に接続されるレースウェイ（２５）を含む、単気筒エンジンまたは多気筒エンジン用のバランスシャフトであって、
前記軸受けポイント（１６、１７）の前記周囲面（１８）は、前記レースウェイ（２５）を受けるための受入領域（３３）と、非ポジティブ嵌合および／またはポジティブ嵌合および／または密着嵌合によって前記受入領域（３３）の少なくとも軸側面（３７）に接続される、前記レースウェイ（２５）の少なくとも軸方向に外側の縁部領域または少なくとも環状の領域とを有し、または、前記レースウェイ（２５）は、その滑走面（３８）に、および、該滑走面に隣接して軸方向に支持部（６１）を有し、該支持部（６１）は、半径方向に少なくとも一部延伸するが周囲全体に延伸せず、前記受入領域（３３）または本体（１４）に接続されることを特徴とする、バランスシャフト。
【請求項２】
少なくとも１つのリバースドロー成形面（３４）が、前記軸受けポイント（１６、１７）の前記周囲面（１８）に隣接して周囲方向に備えられ、前記軸受けポイント（１６、１７）の断面積を減少させ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。
【請求項３】
前記受入領域（３３）が凹んでおり、
前記受入領域（３３）が、前記受入領域（３３）の幅に沿って少なくとも一部に延伸する少なくとも１つの環状の接触面（３６）を含む
ことを特徴とする、請求項１に記載のバランスシャフト。
【請求項４】
前記受入領域（３３）の前記接触面（３６）が、前記周囲面（１８）に対して回転軸（２）から半径方向に内側へずれ、これにより、前記レースウェイ（２５）の滑走面（３８）は、隣接する前記周囲面（１８）に対して半径方向に突出することを特徴とする、請求項３に記載のバランスシャフト。
【請求項５】
半径方向の前記接触面（３６）が、前記受入領域（３３）の軸方向側面（３７）に支持され、前記レースウェイ（２５）のための接触肩部（４２）を形成することを特徴とする、請求項３に記載のバランスシャフト。
【請求項６】
前記レースウェイ（２５）の少なくとも１つの軸方向端面（４６）が、前記受入領域（３３）の少なくとも１つの軸方向側面（３７）に配置され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。
【請求項７】
前記レースウェイ（２５）は、凹んだ前記受入領域（３３）に配置可能であり、硬化処置によって処理され、未処理の縁部領域を含むことを特徴とする、請求項１に記載のバランスシャフト。
【請求項８】
前記受入領域（３３）の前記接触面（３７）は、前記バランスシャフトの隣接部に対して高くなるか、あるいは、半径方向に突出す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。
【請求項９】
前記凹んだ受入領域（３３）に前記レースウェイ（２５）を固定するために、前記受入領域（３３）に隣接する前記縁部領域（５１）に、特に前記周囲面（１８）に配置されるビード部（５１）によってフランジが備えられ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。
【請求項１０】
単段状または多段状の輪郭部（４７）、または、少なくとも一部は周囲にある前記滑走面（３８）に対して傾斜している少なくとも１つの端面（４６）が、前記レースウェイ（２５）の前記少なくとも１つの端面（４６）に備えられ、隣接する縁部領域（５１）の前記フランジを備えた後に逃げ溝部として作用することを特徴とする、請求項９に記載のバランスシャフト。
【請求項１１】
前記支持部（６１）の少なくとも１つの半径方向の端面（６２）または軸方向の端面（６３）が、前記受入領域（３３）または前記本体（１４）に接続され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。
【請求項１２】
前記軸受けポイント（１６、１７）の前記周囲面（１８）が、１８０°未満の外周角を有す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。
【請求項１３】
補強輪郭部（５４）が、前記軸受けポイント（１６、１７）の前記周囲面（１８）の前記半径方向の端部間に延伸し、屋根形であるか、前記周囲面に対して逆方向へ曲がるか、外側に曲がるか、あるいは多角形などであることを特徴とする、請求項１２に記載のバランスシャフト。
【請求項１４】
前記補強輪郭部（５４）および前記周囲面（１８）が、前記軸受けポイント（１６、１７）の断面領域を形成し、前記本体（１４）の回転軸（２７）は、前記断面領域の外側に存在するか、または前記補強輪郭部に隣接することを特徴とする、請求項１３に記載のバランスシャフト。
【請求項１５】
端部（１２、１３）および／または隣接するアンバランスウェイト部（２１、２４）および／または隣接する軸受けポイント（１６、１７）が、それぞれ前記レースウェイ（２５）の内径または転がり軸受（７６）の内輪部より小さいリバースドロー成形した直径を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の、少なくとも１つのアンバランスウェイト部と少なくとも１つの軸受けポイントとを含む、単気筒エンジンまたは多気筒エンジン用のバランスシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも１つのアンバランスウェイト部と少なくとも１つの軸受けポイントとを含む単気筒エンジンまたは多気筒エンジン用のバランスシャフトは、国際公開第２００７／１２１８６１（Ａ１）号公報から公知であり、軸受けポイントは、少なくとも１つのアンバランスウェイト部に関連している。軸受けポイントは、軸受けポイントの周囲に一部のみ延伸する滑走面または周囲面を含み、これにより、バランスシャフトの回転から生じる遠心力は、軸受けポイントの周囲に一部延伸する周囲面によって形成される軸受けポイントの領域に作用する。このバランスシャフトの一実施形態では、軸受けポイントは、軸受けポイントの部分的に形成される周囲面を囲むレースウェイを備え、これにより、閉じた滑走面は、軸受けポイントの領域で回転質量を減少可能にする。このレースウェイは、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合によって、部分的に形成される軸受けポイントの周囲面の滑走面に接続される。荷重負担能力および精度に関する一定の要件のため、そのようなバランスシャフトをさらに開発することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の目的は、少なくとも１つのアンバランスウェイト部と少なくとも１つの軸受けポイントとを含む、単気筒エンジンまたは多気筒エンジン用のバランスシャフトを提案することであり、レースウェイは、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合によって、部分的に形成される軸受けポイントの周囲面の滑走面に単純な方法で接続され、密閉した流体潤滑膜によって滑り軸受として使用したり、あるいは、エンジンハウジングの転がり軸受の構成を保持したりしながら、軽量構造を強化することが可能となる。
【０００４】
この目的は、本発明に基づいて、請求項１の特徴によって実現する。さらなる有利な実施形態および発展例は、他の請求項で開示する。
【０００５】
軸受けポイントの周囲面がレースウェイを受け入れるための受入領域を有し、受入領域は、少なくとも１つの接触面、好ましくは半径方向に延伸する接触面を有するバランスシャフトの発明による設計のため、レースウェイは、軸受けポイントに対して精確に位置決めされ、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合を形成することが可能である。同時に、受入領域により補完されるバランスシャフトの容易な生産によって、精確な位置決めが維持される。さらに、バランスシャフトに対するレースウェイの軸位置決めおよび／または軸固定は、半径方向に向いているのが好ましい少なくとも１つの接触面を有する受入領域によって簡単にもたらされる。加えて、軸受けポイント領域のバランスシャフトの体積は、受入領域によってさらに減らすことができ、受入領域は、軸受けポイントの周囲面に、または周囲面上に、または周囲面内に位置するのが好ましい。本発明による第１の代替手段に従って、軸受けポイントの周囲面内の受入領域により、レースウェイの２つの外側の軸方向端部領域の一方は、たとえば、非ポジティブ結合および／またはポジティブ接合および／または密着接合のために使用することが可能となる。本発明によるさらなる代替手段では、受入領域は、軸受けポイントの周囲面に、または周囲面上に形成され、レースウェイの少なくとも中央領域は、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合のために備えられる。軸受けポイントの周囲面の、または周囲面内の、または周囲面上の受入領域に関するこの可変性かつ汎用性のある設計は、非ポジティブ嵌合および／またはポジティブ嵌合および／または密着嵌合で固定したさまざまな形状や輪郭のレースウェイを受け入れることが可能となる。
【０００６】
本発明の好適な実施形態によれば、少なくとも１つのリバースドロー成形面は、軸受けポイントの周囲面に隣接して周囲方向に備えられ、軸受けポイントの断面積を減少させる。このリバースドロー成形面によって、簡単な方法でバランスシャフトにレースウェイを取り付けて、レースウェイを凹んだ受入領域に配置する前に軸受けポイントに対して配置することが可能となる。
【０００７】
受入領域は、軸受けポイントの周囲面に対して凹むように形成されるのが好ましく、少なくとも１つの接触面を含み、接触面は、環状であり、受入領域の幅に沿って一部のみ延伸する。このようにして、レースウェイの内側周囲面と、軸受けポイントまたは凹んだ受入領域の接触面とが、確実に接触する。
【０００８】
本発明のさらに好適な実施形態によれば、受入領域の接触面は、周囲面に対して半径方向に内側に向けてずらされ、レースウェイの滑走面が受入領域に隣接した周囲面に対して高くなる。このようにして、レースウェイと軸受けポイントとの間に最適な支持力および保持力を与えることが可能となる。
【０００９】
本発明のさらに好適な実施形態によれば、受入領域の半径方向の接触面は、受入領域の軸方向側面に支持され、接触肩部を形成する。このようにして、この実施形態では、レースウェイの半径方向内側の縁部領域のみが、受入領域に形成される肩部に支持され、少なくとも１つの凹部が肩部の間にさらに備えられ、これによりレースウェイに対する定義された接触は、凹んだ受入領域の外側の縁部領域のみに形成される。
【００１０】
本発明の好適な実施形態では、レースウェイの少なくとも１つの軸方向側面は、受入領域の少なくとも１つの軸方向側面に配置される。この実施形態では、レースウェイの軸方向側面が受入領域の軸方向側面に支持され、かつその上に配置されており、レースウェイの一種の片側軸受が可能となる。この実施形態では、レースウェイは、溶接接合または接着接合によって、本体または本体に配置した受入領域に接続されるのが好ましい。代替実施形態では、レースウェイの両方の軸方向端面は、圧入によって、受入領域の軸方向側面に対して配置される。このようにして、軸受けポイントに対するレースウェイの確実な位置決めが可能になる。また、圧入による位置決め後に、追加の工具を必要としないさらなる接合処理を実施してもよい。
【００１１】
レースウェイの周囲面と軸方向端面の受入領域から半径方向に突出した領域との間の領域に少なくとも沿って、溶接接合またはハンダ接合を備えることが好ましい。溶接処理によって発生する熱の侵入深さがレースウェイおよびバランスシャフトの周囲面の両方で低くなるように、レーザ溶接するのが好ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、レースウェイは、受入領域（特に凹部）に配置され、硬化処置により処理されており、特に未処理、好ましくは未硬化の肩領域、特に軸方向端面および内側の周囲縁部領域を含む。このようにして、レースウェイとバランスシャフトの本体との間を溶接することが可能となる。レースウェイは、レースウェイの縁部領域の少なくとも端部および内側の縁部領域が硬化処置による影響を受けないように硬化処置によって硬化されるのが好ましく、これによって効果的な溶接性を維持する。
【００１３】
本発明のさらなる代替実施形態によれば、受入領域の接触面は、バランスシャフトの隣接部に対して高いか、あるいは、半径方向に突出しているのが好ましい。受入領域の接触面の幅は、本体に対して半径方向に見て、少なくとも接触面の領域で、レースウェイの幅に適合されるのが好ましい。たとえば、受入領域の接触面と、これに支持されるレースウェイとの間に、半径方向に延伸する溶接シームを形成してもよい。本体に対して突出した接触面によって、この実施形態は、レースウェイを支持する領域がその内側表面から突出することを可能にする。
【００１４】
本発明のさらなる代替実施形態では、受入領域の接触面と軸方向側面との間に、周囲凹部または逃げ溝部を備える。たとえば、このようにして、レースウェイの内側周囲と受入領域との間に効果的な接触を実現することができる。受け入れ空間の軸方向側面と接触面との間の凹部のこの実施形態を使用する際は、フランジによって好ましくは凹んだ座部にレースウェイを固定するのが好ましい。この目的のために、周囲面の縁部領域は、好ましくはホゾ穴加工またはフランジ加工によって機械加工した周囲のビード部によって形成され、レースウェイの縁部領域は、凹んだ受入領域に対して所定の位置で固定して保持される。
【００１５】
レースウェイの縁部領域を簡単に囲むために、また、受入領域にレースウェイの位置を固定するために、レースウェイの軸方向端面が、レースウェイの内側周囲面から外側周囲面または滑走面に向かって傾斜するのが好ましい。このようにして、レースウェイの端面は、フランジ後の周囲面の縁部領域の後方で最初に係合し、ここで確実に保持される。
【００１６】
フランジによって固定する際に、軸受けポイントに対する凹んだ受入領域のレースウェイの保持力を増大させるために、レースウェイの端面に、その周囲の少なくとも一部に単段状または多段状の肩部などの輪郭部を備えるのが好ましい。あるいは、輪郭部は、１または複数の円錐面、曲面部または上記の輪郭部の任意の組み合わせを含み、これによってレースウェイの軸方向端面に逃げ溝の輪郭部を形成してもよい。このようにして、フランジ後に、周囲面の縁部領域とレースウェイの反対側の縁部領域、特にレースウェイの軸方向端面との間にポジティブ接合および非ポジティブ接合が形成される。輪郭部または肩部は、周囲方向に高さ調整可能に、たとえば、起伏状または階段状の延伸によって形成してもよい。このようにして、受入位置は半径方向にさらに固定することができる。
【００１７】
本発明のさらなる代替実施形態によれば、レースウェイは滑走面に支持部を含み、支持部は、軸方向で隣接し、半径方向に少なくとも一部延伸するが、完全に周囲ではない。この支持部または締結部は、受入領域に、レースウェイの拡大した接触面を形成可能にし、レースウェイ自体は、周囲の滑走面に関して延伸の軸方向に狭くなってもよい。そのような実施形態は、この領域では、わずかな支持力を必要とするか、あるいは、支持力を必要としないため、たとえば受入領域に対して、すなわち、アンバランスに対して、きわめて狭い滑走面を形成できるという利点をもたらす。同時に、結果として重量の減少を同じように実現することができる。しかし、十分に大きい締結領域は、支持体表面によって備えられる。
【００１８】
レースウェイのこのさらなる支持部または締結部は、少なくとも１つの半径方向の端面または軸方向端面を介して本体に接続されることが好ましい。この締結によって、レースウェイの滑走面外側の領域でレースウェイと本体を接続できることから、簡易締結が可能になるという利点がもたらされる。この場合、上記の非ポジティブ接合、ポジティブ接合または密着接合を使用することができる。また、支持部または締結部は、点溶接、リベットまたはネジによって、レースウェイの滑走面外側の領域で、本体に接続してもよい。さらに、そのような配置は、締付接続を可能にし、さらなる締付要素は、支持部または締結部の特に軸方向の端面で係合し、受入領域に対して上記の部分を締付によって配置して固定する。
【００１９】
本発明が基づく目的は、以下の特徴を含む単気筒エンジンまたは多気筒エンジン用のバランスシャフトによってさらに実現される。
【００２０】
バランスシャフトは、少なくとも１つのアンバランスウェイト部と、少なくとも１つの軸受けポイントとを含み、軸受けポイントは、少なくとも１つのアンバランスウェイト部に関連し、軸受けポイントは、軸受けポイントの周囲に一部のみ延伸する周囲面を含み、これにより、バランスシャフトの回転から生じる遠心力は、軸受けポイントの周囲に一部延伸する周囲面によって形成される軸受けポイントの領域に作用する。バランスシャフトは、軸受けポイントの部分的に形成される周囲面を取り囲むレースウェイを含み、非ポジティブ接合および／またはポジティブ接合および／または密着接合によって軸受けポイントに接続される。バランスシャフトは、１８０°未満の外周角を有する軸受けポイントの半径方向の周囲面をさらに含む。このバランスシャフトは、さらなる軽量設計を実現することを可能にする。さらに、バランスシャフトの本体は、このような設計の結果、単純な製造方法によって作製することができる。
【００２１】
補強輪郭部は、軸受けポイントの周囲面の半径方向端部間で延伸する。この補強輪郭部は、軸受けポイントの領域に、必要とされるバランスシャフトの全体的な剛性に応じて形成してもよい。これに応じて、この補強輪郭部を適合させることができる。
【００２２】
屋根状の補強輪郭部を備えるのが好ましい。この屋根状の補強輪郭部は、たとえば切り妻屋根、勾配屋根、寄棟屋根またはかまぼこ屋根として、さらに、円錐型のブローチ屋根またはマンサード屋根として形成してもよい。さらにまた、軸受けポイントの周囲面に対して逆方向に延伸する補強輪郭部を備えてもよい。また、多角形または曲面状の補強輪郭部をさらに備えてもよい。
【００２３】
周囲面と共に、補強輪郭部は軸受けポイントの断面領域を形成するのが好ましく、回転軸は断面領域の外側に存在するか、または補強輪郭部に隣接する。このため、特に堅固な配置をもたらすことができる。
【００２４】
従属請求項に開示するバランスシャフトの他の実施形態は、軸受けポイントの周囲面がレースウェイを受け入れる受入領域を備え、１８０°未満の外周角を有する軸受けポイントの周囲面を有するバランスシャフトに適用される。
【００２５】
本発明のさらなる代替実施形態では、軸受けポイントに配置したレースウェイは、幅が減少した滑走面を有するレースウェイを含む。この幅の減少は、遠心力が作用する領域のレースウェイの幅に比して対称または非対称に幅を減少させることによって形成してもよい。また、遠心力の反対方向の軸受けポイントの領域に、２つ以上の幅が減少したレースウェイを形成してもよい。
【００２６】
さらに、軸受けポイントに配置されるレースウェイは、受入領域に固定可能な転がり軸受の内輪部であるのが好ましい。このようにして、バランスシャフトは、エンジンブロックに組み込まれる前に完全な転がり軸受を備えることができるのが好ましい。転がり軸受に関しては、エンジンブロックの軸受の用途および設計に照らして、典型的な設計の転がり軸受を選択してもよい。このようにして、深溝玉軸受または円筒ころ軸受などのほかに針状ころ軸受などのさまざまなラジアル軸受を使用することができる。
【００２７】
本発明のさらに好適な実施形態によれば、端部および／または端部に隣接するアンバランスウェイト部、および／または、端部に隣接するバランスシャフトの軸受けポイントはそれぞれ、レースウェイの内径または転がり軸受の内輪部より小さいリバースドロー成形した直径を有してもよい。このようにして、バランスシャフト上のレースウェイの軸位置決めを、最初に確実にし、上下運動によって、軸受けポイント、特に軸受けポイントの受け入れ座部に対してレースウェイを位置決めし、次いで非ポジティブな方法、および／または、ポジティブな方法、および／または、密着する方法でレースウェイを接合する。アンバランスウェイト部および軸受けポイントの端部のジオメトリは、互いに独立して、対象となるそれぞれの荷重または補償力に適合させることができる。
【００２８】
アンバランスウェイト部のリバースドロー成形部の直径は、少なくとも１つのリバースドロー成形面を有する周囲面によって形成されるのが好ましい。一般に、アンバランスウェイト部は、円弧の一部の形状にほぼ形成される断面を有し、少なくとも２つのリバースドロー成形面と周囲面とによって形成される。軸受けポイントの形状にも同じことが当てはまる。いくつかの実施形態では、レースウェイのリバースドロー成形部の直径が、転がり軸受の内輪部にも対応し、かつレースウェイの内径よりわずかに小さいという要求を満たすために、周囲面と周囲面に隣接するリバースドロー成形部の面との間に、さらなるリバースドロー成形面を、扁平部、湾曲部などの形状で備えてもよい。
【００２９】
本発明と、さらなる有利な実施形態と、それらの発展例は、図面で示す実施例を参照することによって、以下にさらに詳しく記載して説明する。記載および図面から得られる特徴は、本発明に従って、個々に、あるいは、あらゆる組み合わせて適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のバランスシャフトによる実施形態の斜視図である。
【図２】図１によるバランスシャフトの概略側面図である。
【図３】図２の線ＩＩ−ＩＩに沿った概略断面図である。
【図４】レースウェイの組立工程時の軸受けポイントの部分縦断面における図１によるバランスシャフトの簡略化した概略図である。
【図５】図１によるバランスシャフトの概略縦断面図である。
【図６ａ】図４による詳細Ａの概略拡大図である。
【図６ｂ】図６ａの代替実施形態の概略拡大詳細図である。
【図７ａ】図５の代替バランスシャフトの概略断面図である。
【図７ｂ】図７ａによる詳細Ｙの概略部分拡大図である。
【図８】図５の代替実施形態の概略断面図である。
【図９】図５のさらなる代替バランスシャフトの概略断面図である。
【図１０ａ】コーキング前の図９による詳細Ｂの概略拡大図である。
【図１０ｂ】コーキング後の図９による詳細Ｂの概略拡大図である。
【図１０ｃ】レースウェイの側面の概略部分拡大図である。
【図１０ｄ】レースウェイの側面の概略部分拡大図である。
【図１１】図５によるさらなる代替バランスシャフトの概略断面図である。
【図１２ａ】フランジ成形前の図１１による詳細Ｃの概略拡大図である。
【図１２ｂ】フランジ成形後の図１１による詳細Ｂの概略拡大図である。
【図１３ａ】さらなる代替バランスシャフトの概略図である。
【図１３ｂ】さらなる代替バランスシャフトの概略図である。
【図１３ｃ】さらなる代替バランスシャフトの概略図である。
【図１４ａ】図１３ａによる代替バランスシャフトのさらなる代替実施形態の概略図である。
【図１４ｂ】図１３ａによる代替バランスシャフトのさらなる代替実施形態の概略図である。
【図１４ｃ】図１３ａによる代替バランスシャフトのさらなる代替実施形態の概略図である。
【図１４ｄ】図１３ａによる代替バランスシャフトのさらなる代替実施形態の概略図である。
【図１４ｅ】図１３ａによる代替バランスシャフトのさらなる代替実施形態の概略図である。
【図１５ａ】バランスシャフトのためのレースウェイの代替実施形態の概略側面図である。
【図１５ｂ】バランスシャフトのためのレースウェイの代替実施形態の概略側面図である。
【図１５ｃ】バランスシャフトのためのレースウェイの代替実施形態の概略側面図である。
【図１５ｄ】バランスシャフトのためのレースウェイの代替実施形態の概略側面図である。
【図１５ｅ】バランスシャフトのためのレースウェイの代替実施形態の概略側面図である。
【図１６ａ】バランスシャフトのさらなる代替実施形態の部分斜視図を示す。
【図１６ｂ】バランスシャフトのさらなる代替実施形態の部分断面図を示す。
【図１６ｃ】バランスシャフトのさらなる代替実施形態の部分断面図を示す。
【図１６ｄ】バランスシャフトのさらなる代替実施形態の部分断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、バランスシャフト１１の一実施形態の斜視図を示す。このようなバランスシャフト１１は、単気筒エンジンまたは多気筒エンジンに備えられ、二次慣性力を相殺する。多気筒エンジンでは通常、２つのバランスシャフト１１が、互いからずらして配置され、それぞれ反対の方向にエンジン速度の２倍で回転する。チェーンホイールなどの駆動部（詳細には示さず）は、図１に示すバランスシャフト１１の端部１２に備えられ、バランスシャフト１１を駆動する。バランスシャフト１１は、第１の軸受けポイント１６および第２の軸受けポイント１７を有する本体１４を含む。これらは、エンジンブロックにバランスシャフト１１を取り付けるのに使用される。これらの軸受けポイント１６および１７は周囲面１８を有し、その周囲は、本体１４の他の部分の周囲として形成されるのが好ましい。このようにして、エンジンブロックの軸受または軸受箱にバランスシャフト１１を、具体的には端部１３を前面にした状態で、容易に挿入することができる。
【００３２】
バランスシャフト１１のこの実施形態では、本体１４は、第１の軸受けポイント１６および第２の軸受けポイント１７の周りに、アンバランスウェイト部２１〜２４を対称的に含む。アンバランスウェイト部２１〜２４は、少なくとも複数の部分にわたって、周囲面３０および特に円弧の一部のような形状の断面を形成する２つのリバースドロー成形面３４によって形成されるのが好ましい。アンバランスウェイト部２１〜２４と同じように、端部１２、１３と軸受けポイント１６、１７との間に流れ遷移部を備えるのが好ましい。アンバランスウェイト部２１〜２４を寸法設計する場合は、端部１２および１３も考慮に入れる。接続部１９は、アンバランスウェイト部２２と２３の間で形成され、第１の軸受けポイント１６および第２の軸受けポイント１７の対称配置を接続する。
【００３３】
第１の軸受けポイント１６および第２の軸受けポイント１７は、軸受けポイント１６、１７の周囲に一部延伸する周囲面１８を有し、好ましくは、第１の実施形態に従って、１８０°〜３５９°の外周角に形成してもよい。あるいは、これらの周囲面１８は、図１３ａ〜図１３ｃ、図１４ａ〜図１４ｅおよび図１６ａ〜図１６ｄに示すように、１８０°未満の外周角で延伸してもよい。「部分的な軸受けポイント」は、両方の実施形態で形成される。
【００３４】
第１の軸受けポイント１６および第２の軸受けポイント１７はそれぞれ、周囲面１８を半径方向に囲むレースウェイ２５によって囲まれる。このようにして、バランスシャフト１１を、上記の軸受の配置を使用して、そのようなレースウェイ２５と共にエンジンブロックに挿入することができ、ここでレースウェイ２５は、滑り軸受、特にころ軸受と、転がり軸受の両方と共に使用することができる。あるいは、レースウェイ２５は、完全な転がり軸受の内輪部であってもよく、バランスシャフト１１を、少なくとも１つの転がり軸受が固定された状態でエンジンブロックに挿入してもよい。同時に、レースウェイ２５と軸受けポイント１６、１７との間で形成される凹部３１によるこの配置によって、軸受けポイント１６、１７を軽量化してもよい。たとえば、図３に示すように、凹部３１は、コップ状または皿状に形成してもよい。この実施形態は、１８０°超の外周角を有する軸受けポイント１６、１７を備えるのが好ましい。１８０°の外周角の場合は、回転軸２７に位置する平面を備える。あるいは、そのような平面は、回転軸２７の上方または下方にあってもよい。１８０°未満の外周角の場合は、本体の一部が、回転軸まで、あるいは、回転軸を越えて延伸する場合、凹部３１は屋根形であってもよい。
【００３５】
バランスシャフト１１を設計するためのさらなる可能性に関して、国際公開第２００７／１２１８６１（Ａ１）号パンフレットの開示内容は、参照によって本明細書の一部をなす。本発明では、バランスシャフト１１および本体の実施形態を提供してもよい。
【００３６】
図１〜図３による本発明によるバランスシャフト１１は、バランスシャフト１１でレースウェイ２５を組み立てる際に、断面図である図４と、図１によるバランスシャフトの大幅に簡略化した概略縦断面図である図５とに示すように、レースウェイ２５を受け入れて位置決めするために、軸受けポイント１６、１７に凹んだ受入領域３３を含む。この凹んだ受入領域３３は、軸受けポイント１６、１７の周囲面１８に形成される。凹んだ受入領域３３は、軸方向に見た場合、周囲面１８の一部分によって、周囲面１８で区切られるか、または、周囲面１８に隣接する。半径方向で見ると、軸受けポイント１６、１７の周囲面１８は、周囲の断面が縮小することによって形成されるリバースドロー成形面３４を含み、バランスシャフト１１の本体１４にレースウェイ２５を取り付けることを可能にし、図４に示すように、軸受けポイント１６、１７の凹んだ受入領域３３にレースウェイ２５を配置する。
【００３７】
凹んだ受入領域３３は、半径方向に向いている接触面３６を含み、周囲面１８に対して凹んでいるか、または、小さな直径を有する。このようにして、軸方向側面３７が形成されることにより、凹んだ受入領域３３は、溝状、Ｕ字状または皿状などとなる。接触面３６は、周囲面１８に対して凹んでおり、これにより受入領域３３に配置したレースウェイ２５は、周囲面１８に対して滑走面３８によって高くなる。このようにして、レースウェイ２５は、軸方向の受入領域３３に正しく配置される。半径方向かつ周囲方向に見て、軸受けポイントの外周角およびリバースドロー成形面３４の大きさに従って、レースウェイ２５と受入領域３３との間の係合位置を確認することが可能である。
【００３８】
バランスシャフト１１の本体１４にレースウェイ２５を挿入するために、レースウェイ２５は、挿入前に硬化処置によって前処理するのが好ましいが、レースウェイ２５の外側の縁部領域、特に軸方向側面４６および内側周囲の隣接する縁部領域は、処理しないか、あるいは、未処理の状態にして、溶接性を確実にする。硬化処置による前処理の後に、レースウェイ２５は、バランスシャフト１１の本体１４に取り付けられ、受入領域３３に対して配置される。レースウェイ２５は、受入領域３３に配置されるが、特に、非ポジティブおよび／またはポジティブな嵌合をもたらすように押し込まれるのが好ましい。次いで、レースウェイ２５と受入領域３３との間の接着接合が形成され、特にレーザ溶接法が選択される。バランスシャフト１１はポイント間で固定され、これにより、軸受の座部の円筒研削および円筒仕上げなどのさらなる作業工程を実施することができる。
【００３９】
図６ａは、図５のＡによって表す受入領域３３の角領域の概略拡大詳細図を示す。この第１の代替実施形態では、接触面３６は、環状であり、側面３７に支持され、これにより、周囲の肩部４２は形成される。受入領域３３の左右に形成される２つの肩部４２の間にさらなる凹部４３を備え、これにより、レースウェイ２５は、半径方向の外側の縁部領域のみによって受入領域３３の肩部４２に支持される。レースウェイ２５の受入領域３３に圧入部を挿入した後に、レースウェイ２５の軸方向端面４６と、受入領域３３の側面３７との間に圧入部を形成することにより、レースウェイ２５は、少なくとも受入領域３３に予め固定される。側面３７と端面４６との間で形成されるギャップは、好ましくは少なくとも複数の部分にわたる溶接シーム４８によって密閉されてもよく、これにより、レースウェイ２５が本体１４に密着して接合される。レーザ溶接を実施するのが好ましい。
【００４０】
受入領域３３の代替実施形態では、より詳細には示さないが、側面３７は放射面に対して外側に傾斜する。このようにして、側面３７と軸方向端面４６との間に拡大した開口部ギャップを備え、溶接シーム４８を配置する。
【００４１】
図６ｂに示すように、受入領域３３の接触面３６は、肩部４２の角領域に逃げ溝部３９を備えるように設計してもよい。その他の点に関しては、上記の実施形態を適用する。
【００４２】
図７ａは、図５によるバランスシャフトの代替実施形態の概略断面図である。図７ａによるこの実施形態は、受入領域がただ１つの接触面３６によって形成されるという点において異なる。このようにして、レースウェイ２５は、この１つの接触面３６により、バランスシャフトに対して軸方向の定義した位置に配置される。
【００４３】
図７ａの詳細Ｘは、図６ａ、６ｂに対応しており、したがって、ここで参照することができる。レースウェイ２５の反対の軸方向端面４６は、受入領域３３に対して自由であり、接触面３６の上方に高くなる。図７ｂは、図７ａの詳細Ｙの概略拡大図を示す。この実施形態では、軸方向端面４６と受入領域３３の接触面３６との間の遷移領域に、溶接接合、ハンダ付け接合または接着接合を用いることができる。さらにまた、接触面３６は、軸方向端面４６のレースウェイ２５まで延伸するのみであり、これにより、レースウェイ２５と本体１４との間の溶接シームを形成するための接近性が改善可能となる。受入領域３３に軸方向側面３７を１つのみ配置することは、使用目的によっては十分となりうる。
【００４４】
図８は、バランスシャフト１１の代替実施形態を縦断面で示す。この実施形態で、バランスシャフト１１の受入領域３３は、本体１４に対して明確に選択されるか、あるいは、半径方向に外側にずれて配置される。受入領域３３の接触面３６は、レースウェイ２５の幅に従って形成されるのが好ましく、これにより接触領域を完全に支持することが可能となる。実施例として示す溶接接合またはハンダ接合は、レースウェイ２５の軸方向端面４６に接触してもよい。この設計により、必要であれば、バランスシャフト全体の材料をさらに減少することが可能となる。また、この接触面３６は、受入領域３３のレースウェイ２５の幅より大きくても、小さくてもよい。
【００４５】
図９は、バランスシャフト１１の代替実施形態を縦断面で示す。この実施形態では、本体１４または軸受けポイント１６、１７に対してレースウェイ２５を配置するために、非ポジティブな接合および／またはポジティブな接合が提供される。上に示した溶接またはハンダ付けによる接着接合の代わりに、図１０ａおよび１０ｂの拡大図に示すように、この実施形態では、レースウェイ２５は圧締またはコーキングによって固定される。このようにして、受入領域３３および受入領域３３に支持される周囲面１８は互いに適合される。この実施形態では、接触面３６は、側面３７に直接支持されないが、逃げ溝部３９によって分離する。たとえば、接触面３６は軸方向に連続している。あるいは、独立した接触部のみを備えていることもある。レースウェイ２５は、第１の実施形態（図１０ａおよび１０ｂ）に従って、少なくとも、レースウェイ２５の滑走面３８に向かってわずかに傾斜する軸方向端面４６を含む。圧締またはコーキングのために、受入領域３３に対してレースウェイ２５を配置した後に、縁部領域５１およびその隣接部に切込み部５２が形成され、これによって材料圧縮を実現し、これにより、受入領域３３の側面３７は、非ポジティブ嵌合およびポジティブ嵌合により、レースウェイ２５の傾斜する軸方向端面４６に支持されて係合し、このようにして、受入領域３３にレースウェイ２５を固定する。
【００４６】
図１０ｃおよび図１０ｄは、レースウェイ２５の端面４６の代替実施形態に関する概略詳細図を示す。この代替実施形態では、端面４６は、たとえば単段状の肩部４７を含む。この肩部４７は、たとえば、レースウェイ２５の厚さの４分の１、３分の１または半分に延伸する。縁部領域５１がコーキングされると、材料圧縮により、受入領域３３に対するレースウェイ２５の非ポジティブな嵌合および／またはポジティブな嵌合が実現される。この肩部４７は、効果に関しては傾斜した端面４６と同じである。また、肩部４７に代わる手段として、多段状の肩部を形成してもよい。また、側面に、さまざまな輪郭部を個別または互いに組み合わせて備えてもよく、これは、縁部領域５１の圧締またはコーキングの後に縁部領域５１に固定されること、あるいは、この輪郭部が受入領域３３の縁部領域を後方から係合することを意味する。さらに、輪郭部により形成される側面は、半径方向かつ周囲方向に凸部または凹部を含んでもよく、これにより、さらに半径方向に固定される。
【００４７】
図１１は、バランスシャフト１１のさらなる代替実施形態の縦方向断面図を示す。この実施形態では、レースウェイ２５は、受入領域３３に対してフランジによって固定される。図１１による詳細Ｃは図１２ａおよび図１２ｂにさらに詳細に示し、図１２ａは第１の製造工程を示し、図１２ｂは軸受けポイント１６、１７にレースウェイ２５を固定するための完全なフランジを示す。フランジを作製するために、周囲のビード部５１が、受入領域３３に支持される周囲面１８の縁部領域に備えられる。このビード部５１により、その後のフランジ成形工程のために材料が圧縮される。受入領域３３にレースウェイ２５を効果的に確実に固定するために、レースウェイ２５は、滑走面３８に対して傾斜する端面４６を含む。レースウェイ２５の位置決めおよび可能であれば圧締後、ビード部５１は端面４６に向かって打ち込まれ、これにより、端面４６は、受入領域３３の所定の位置にフランジを付けたビード部５１によって形成される一種の逃げ溝部によって保持固定される。
【００４８】
または、図１１、図１２ａおよび図１２ｂに示す実施形態に対して、受入領域３３は、回転加工により逃げ溝部を形成した側面３７を有してもよく、これにより、反対側にはフランジ処理が１回しか必要でない。
【００４９】
図１３ａ〜図１３ｃにバランスシャフト１１のさらなる代替実施形態を示す。このバランスシャフト１１により、本体１４は軸受けポイント１６、１７の領域に周囲面１８を含み、周囲面は１８０°未満の角度を成し、その周囲面１８は遠心力が作用する領域にある。補強輪郭部５４は、示した実施形態により屋根形であり、特に２つのリバースドロー成形面３４によって形成され、周囲面１８の２つの外側端部の間に延伸する。周囲面１８と共に、この補強輪郭部５２は、その外側に回転軸２７がある断面領域を形成するのが好ましい。そのような実施形態は、鍛造技術を使用することにより、そのようなバランスシャフト１１を容易に作製できるという利点をもたらす。あるいは、補強輪郭部は、周囲面と共に断面領域を形成してもよく、回転軸は断面領域内にある。補強輪郭部５４と、アンバランスウェイト部２１、２２、２３、２４の周囲面３０または周囲面１８との間に、片側または両側にさらなるリバースドロー成形面３４’を隣接して備えてもよい。図１３ａ〜図１３ｃのこの実施形態では、レースウェイ２５は、図１０ｃおよび図１０ｄによる上記の実施形態に基づいて周囲面１８に締結される。上記の他の実施形態および以下に記載される実施形態に従ってレースウェイ２５を締結して形成してもよい。
【００５０】
図１４ａおよび図１４ｂは、バランスシャフト１１のさらなる代替実施形態を側面図および斜視図で示す。この実施形態では、レースウェイ２５のジオメトリは、支持部６１または締結部のさらなる配置によって変わる。支持部６１は、周囲全体に延伸するレースウェイ２５に向かって片側または両側で軸方向に延伸してもよく、支持部は、半径方向に少なくとも一部延伸するが、周囲全体に形成されない。支持部６１は、リバースドロー成形面３４が後に続くまで、受入領域３３がその上に延伸する周囲領域に、半径方向かつ周囲方向に延伸するのが好ましい。支持部６１の設計により、拡大した締結領域を形成して、受入領域３３にレースウェイ２５を固定することができる。たとえば、半径方向の端面６１に沿って、本体１４にさらに締結可能であってもよい。さらに、このようにして、レースウェイ２５の滑走面３８の外側に締結領域が形成され、その設計は、レースウェイ２５の滑走面３８から独立しているという利点をもたらすことができる。受入領域３３に対するレースウェイ２５の配置は、上に示した実施形態を含んでもよい。図１３ａおよび図１３ｂに示す実施形態は、図７ａおよび図７ｂに示す実施形態と、配置および成形に関して記載した代替実施形態とに基本的に対応している。
【００５１】
図１４ｃおよび図１４ｄは、図１４ａおよび図１４ｂに対する代替実施形態の斜視図を示す。図１４ｃおよび図１４ｄに示す実施形態では、支持部６１は周囲全体に延伸するレースウェイ２５の両側に備えられる。これらの実施形態では、溶接シームは、たとえば、半径方向の端面６２に沿って取り付け可能となる。あるいは、またはさらに、軸方向端面６３に沿って軸方向に延伸する溶接シームを代わりに備えてもよい。さらにまた、広い領域にわたってレースウェイ２５が接触するために、接着接合が可能であってもよい。あるいは、またはさらに、たとえば図に示す点６４によって表されるように、スポット溶接してもよい。また、上記の締結可能性を多用途に組み合わせてもよい。
【００５２】
図１４ｄは、受入領域３３にレースウェイ２５を固定するためのさらなる代替実施形態を示し、端面６２にフランジを付け、これにより、受入領域３３に対してレースウェイ２５の半径方向および／または軸方向に固定する。フランジ成形に加えて、溶接シーム、接着接合および／またはスポット溶接接合を実施してもよい。
【００５３】
図１４ｅは、バランスシャフト１１にレースウェイ２５を締結するさらなる代替設計の、簡略化した概略図を示す。この実施形態では、タブとして形成される支持部または締結部６１は、レースウェイ２５に備えられ、点溶接、リベット、ネジなどによってバランスシャフト１１の本体１４に固定される。
【００５４】
図１５ａ〜図１５ｄは、実施例としてレースウェイ２５のさまざまな実施形態を示す。固定幅のレースウェイ２５の代わりに、アンバランスウェイト部２１、２２、２３、２４の領域および反対側の領域または効果的な遠心力の反対方向の領域に固定幅で形成されるレースウェイ２５は、先端部７１まで延伸する縮小したウェブ部を有し、これは例えば図１５ａに従って備えられてもよい。この実施形態では、レースウェイ２５の幅は、受入領域３３の外側にのみ減少する。レースウェイ２５の狭い部分と広い部分との間に遷移領域を備えられた図１５ａに示す輪郭部の代わりに、漸減領域は、図に示す漸減の代わりに、先端部７１まで連続的にも非連続的にも漸減してもよい。図１５ｂは、図１５ａと比較したレースウェイ２５の代替実施形態を示す。この場合、たとえば受入領域３３の外側に２つのウェブ状のレースウェイ部を形成する。
【００５５】
図１５ｃは、レースウェイ２５のさらなる代替実施形態を示す。この場合、レースウェイの幅は、受入領域３３内のアンバランスの最も少ない点から先端部７１まで連続的に漸減する。また、この漸減は不連続でも非対称でもよい。たとえば、図１５ｄに代替実施形態を示しているが、レースウェイ２５の幅の片側のみが減少し、連続でも不連続でもよい。
【００５６】
図１５ｅは、図１４ａおよび１４ｂに対する代替実施形態を示し、受入領域３３の外側に配置されるレースウェイ２５の滑走面３８は、固定幅の代わりに、先端７１に向かって幅が減少するように形成される。受入領域３３の外側のレースウェイ１５ａ〜１５ｄの上記の代替実施形態は、両側に延伸する支持部６１と、片側のみに延伸する支持部６１とを図１５ｅによる実施形態に備えてもよい。
【００５７】
図１６ａは、バランスシャフト１１の代替実施形態の、図１と比較した詳細斜視図を示す。このバランスシャフト１１は、図１のバランスシャフト１１の基本構造に対応しており、アンバランスウェイト部２４が接続する端部１３を含む。軸受けポイント１６は、レースウェイ２５の代わりに転がり軸受７６を受け入れる。さらなるアンバランスウェイト部２３および／または接続部１９が接続される。図１〜図１３ｃによる上記の実施形態に記載したように、転がり軸受７６は、レースウェイ２５の締結と同じように、機能に関してレースウェイ２５と同じと考えられる内輪部を介して締結される。
【００５８】
図１６ｂは、軸受けポイント１６の受入領域３３に転がり軸受７６を配置して固定するための、転がり軸受７６の第１の組み立て位置７７および第２の組み立て位置７８を示す概略部分断面図である。図１６ｃは第１の組み立て位置７７の概略断面図を示し、図１６ｄは軸受けポイント１６と第２の組み立て位置７８の断面図を示す。
【００５９】
この実施形態では、たとえば、軸受けポイント１６の周囲面１８が延伸する外周角は、アンバランスウェイト部２４の周囲面３０の外周角より大きい。この実施形態では、アンバランスウェイト部２４の周囲面３０は、端部１３の端面までまっすぐ延伸する。あるいは、逆に周囲面３０の外周角は周囲面１８の外周角より大きくてもよく、同じであってもよい。図１６ｃに示すように、端部１３の領域のリバースドロー成形した直径は、レースウェイ２５の内径や、転がり軸受７６の内輪部より小さい。図１６ｃにも示すように、軸受けポイント１６の周囲面１８およびリバースドロー成形面３４の設計にも同じことが当てはまる。転がり軸受７６またはレースウェイ２５は、最初に端部１３を越えて第１の組み立て位置７７に移動してもよい。軸受けポイント１６まで軸方向に、転がり軸受７６またはレースウェイ２５をさらに位置決めしてもよい。レースウェイ２５または転がり軸受７６は、垂直方向の位置に配置され、これにより、第２の組み立て位置７８を用いる。上記の実施形態によれば、受入領域３３のレースウェイ２５または転がり軸受７６のその後の締結を実現する。図１６ｄは、図１６ｂの線Ｉ−Ｉに沿った断面図であり、ここでも組み立て位置７８を示す。
【００６０】
あるいは、たとえば図１３ｃに示すように、さらなるリバースドロー成形面３４’を、図１６ａによるバランスシャフトのこのような実施形態に備えてもよい。軸受けポイント１６にも同じことが当てはまる。
【００６１】
また、アンバランスウェイト部が軸受けポイント１６に接続され、次いで、接続点１９の代わりにさらなる軸受けポイントが形成される一実施形態でも、リバースドロー成形した直径を維持することができる。また、上に示す特徴および代替手段は、そのような実施形態にも適用される。
【００６２】
受入領域ならびに、受入領域３３に非ポジティブ嵌合および／またはポジティブ嵌合および／または密着嵌合したレースウェイ２５の実施例として記載した実施形態は、すべての実施形態に備えてもよく、国際公開第２００７／１２１８６１（Ａ１）号パンフレットに記載のバランスシャフトに備えてもよい。
【図１】
0005518190.tif 000002
【図２】
0005518190.tif 000003
【図３】
0005518190.tif 000004
【図４】
0005518190.tif 000005
【図５】
0005518190.tif 000006
【図６ａ】
0005518190.tif 000007
【図６ｂ】
0005518190.tif 000008
【図７ａ】
0005518190.tif 000009
【図７ｂ】
0005518190.tif 000010
【図８】
0005518190.tif 000011
【図９】
0005518190.tif 000012
【図１０ａ】
0005518190.tif 000013
【図１０ｂ】
0005518190.tif 000014
【図１０ｃ】
0005518190.tif 000015
【図１０ｄ】
0005518190.tif 000016
【図１１】
0005518190.tif 000017
【図１２ａ】
0005518190.tif 000018
【図１２ｂ】
0005518190.tif 000019
【図１３ａ】
0005518190.tif 000020
【図１３ｂ】
0005518190.tif 000021
【図１３ｃ】
0005518190.tif 000022
【図１４ａ】
0005518190.tif 000023
【図１４ｂ】
0005518190.tif 000024
【図１４ｃ】
0005518190.tif 000025
【図１４ｄ】
0005518190.tif 000026
【図１４ｅ】
0005518190.tif 000027
【図１５ａ−１５ｂ】
0005518190.tif 000028
【図１５ｃ−１５ｄ】
0005518190.tif 000029
【図１５ｅ】
0005518190.tif 000030
【図１６ａ】
0005518190.tif 000031
【図１６ｂ】
0005518190.tif 000032
【図１６ｃ】
0005518190.tif 000033
【図１６ｄ】
0005518190.tif 000034