JP2003529723A - 往復ピストン機関用平衡軸装置 - Google Patents
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Abstract
Description
される少なくとも1つの平衡軸と平衡軸上に取付けられる少なくとも1つの平衡
おもりとから成るものに関する。平衡軸は、往復ピストン機関において生じる慣
性力及び慣性モーメントを平衡させる目的を持っている。平衡軸はなるべく高速
で軽量の内燃機関特に直列の4つのシリンダを持つ機関において対をなして、2
次の慣性力を相殺するために使用される。平衡軸は一般にクランク軸により駆動
され、この使用事例では2倍の回転数従って10,000回転以上までの回転数
で駆動される。
製造及び組立においてできるだけ軽くかつ安価でなければならず、クランクケー
スにおいてできるだけ僅かな構造空間しか要求しないようにせねばならない。原
理的には2つの異なる構造が可能である。即ち平衡軸はその平衡おもりと一体に
構成されるか、又は取付けられており、平衡軸は完成した軸上に取付けられる。
に載され、第2のものは米国特許第4,425、821号明細書に記載されてい
る。一体の構造は非常に費用がかかり、最高の精度を必要とし、2つより多い軸
受を持つ軸の場合、高い回転数では潤滑技術上意のままにならない大きい軸受直
径を生じる。まさにこれらの理由から、ころがり軸受もいけない。これに対し取
付けられる平衡軸は、とりわけ一層小さい軸受直径を可能にするという利点を持
っているが、軸の充分な剛性のために考慮を払わねばならない。更に2つより多
い軸受でも、周囲を閉じられた軸受ブシユを持つ一体のハウジングを使用するこ
とができる。しかし限られた外側寸法で、最高の精度、確実な取付け及び充分な
平衡を得ることは困難である。例えば米国特許第4,425、821号明細書で
は、精度、最小の外径及び結合部の強度は疑わしい。
外側寸法への要求を満たすように、取付けられる平衡軸を構成することである。
央の範囲に切欠きを持つ実質的に円筒状の環であり、平衡おもりが、両方の端面
に続く2つの環部分とその間にある弓形部分とから成っている。ここでズボン吊
りのことが考えられる。閉じられた縁側の環は引張り力を受け止め、精確な固定
的結合を与え、支持部の近くで軸に荷重をかけるので、曲げ荷重は生じない。最
も簡単な場合環は焼きばめすることができる。長さの中央範囲にある切欠き(こ
の切欠きは実際上半周にわたって延びている)は、僅かな外径で大きい質量偏心
を可能にする。弓形部分は周囲の他の半分を包囲している。この弓形部分は、曲
げ荷重を受ける軸の引張り区域に接し、こうしてその剛性を著しく高める。抵抗
モーメントを高めることによるこの変形阻止は、軸(曲げ応力の減少)及び軸受
(僅かな曲げによる一層良好な荷重抵抗断面)にとって有利になる。従って軸は
一層小さい直径で構成可能である。
りが、切欠きとは反対の側に、偏心質量を増大する肥厚部を持っている(請求項
2)。
工された面と共に、段付き軸受を形成している(請求項3)。それにより付加的
な部分なしに、精確な軸線方向位置ぎめを保証する段付き軸受も形成される。
受の軸受面が、平衡ハウジング自体に構成されている(請求項4)ことも、本発
明の範囲内にある。こうして僅かな費用で、特に精確な支持が行われる。軸受面
は中断されない円筒面であり、最高の精度で軽金属ハウジングに直接加工される
範囲における軸の小さい直径のため、純流体力学的な潤滑が維持されることがわ
かった。
軸との公差部に形成されている高エネルギ溶接継目により、平衡軸に結合されて
いる(請求項5)。こうして特に速やかで確実な結合が行われて、なるべくレー
ザにより形成される対向溶接継目では、完全に歪みなしである。
第1の横穴が平衡おもりの少なくとも1つの第2の横穴と一直線をなし、両方の
横穴が実質的に円柱状の結合素子を受入れている。この結合素子はねじ(請求項
7)、取付けピン(請求項8)、締付けスリーブ(請求項9)又は鋲(請求項1
0)とすることができる。
のみによって示されている。主軸受3は、トンネル構造でも自由軸受ブリツジで
も構成できる機関ブロツク全体を代表している。クランク軸2の下で機関ブロツ
クに取付けられる質量平衡装置は全体を4で示されている。この質量平衡装置4
は、平衡ハウジング5と、その中で互いに逆向きに回転して平衡おもり8を持つ
2つの平衡軸6,7とから成っている。主軸受3を通る法線面9は、鎖線で示さ
れ、この法線面9に質量平衡装置4の軸受もある。平衡軸6,7は、クランク軸
2に相対回転しないように結合される歯車10により、駆動歯車11を介して駆
動され、同期歯車12,13が互いに逆向きに同じ回転数を与える。
ら成る鋳造部分である。このハウジング5は、油流出穴16と多数の軸受ブリツ
ジ17,18,19を持つ底殻15から成っている。各軸受ブリツジは、その両
側に、概略的にのみ示すそれぞれ1つのボルト22用の垂直な穴21を有する付
加鋳造部20を持ち、このボルト22により平衡ハウジング5が機関ブロツクに
ねじ止めされる。このため穴21の周囲に立上がり面23が形成されている。こ
の立上がり面23を介して、組立てられた平衡ハウジング5が、軸受ブリツジを
持つ共通な法線面9にある機関ブロツクの適当な個所に結合されている。結合は
、図示してないが、主軸受のソケツトを形成する機関ブロツクの横ひれによるか
、又は主軸受の軸受ブリツジにより行われる。
ため、一定の直径の簡単な純円柱状軸とすることができる。3つの軸受ブリツジ
17,18,19は、平衡軸8を支持する滑り軸受30を形成している。これら
の軸受ブリツジは、平衡ハウジング5又は軸受ブリツジの基本材料に半径方向支
持のための軸受面31が加工され、固有の軸受ブシユを必要としない、という特
徴を持っている。両方の外側ブリツジ17,19には段付き軸受32が構成され
、そのため同様に基本材料に、精密加工される軸受面33が設けられている。
そのため図3,5及び7の縦断面には、それぞれ2つの異なる取付け方が示され
、それに応じて図4,6及び8において両方の平衡軸6,7は一方及び他方の実
施例のそれぞれ1つに対応している。しかし通常のように両方の平衡軸及びすべ
ての平衡おもりに対して、同じ種類の取付けを選ぶだろうことも明らかである。
では直径上に対向して設けられて縦方向に向く2つのレーザ溶接継目35,35
′により結合されている。溶接継目をこのように配置しかつ密に集束される高エ
ネルギ線を使用すると、平衡軸6は歪みなしのままである。
いる。左側では平衡軸6にねじ穴38が設けられ、平衡おもり8には凹所を持つ
はめ合い穴39が設けられ、これらの穴を通して1つ又は2つの取付けねじ40
が平衡おもり8の側からねじ込まれている。右側では逆である。即ち平衡軸6に
あるねじ穴42を通して取付けねじ43がねじ込まれる。
るなるべく段付きのはめ合い穴46を介して行われ、組立ての際少なくとも1つ
の取付けピン47(ここでは2つ)がこれらの穴へ打込まれる。右側では同じ直
径の2つのはめ合い穴48,49が設けられ、組立ての際2つの締付けスリーブ
50がこれらの穴へ差込まれる。
、円筒状環又は厚い壁を持つ中空円筒である。これは種々のやり方で製造するこ
とができ、例えば鋳造するか又は精密鋳物から製造することができる。それにも
かかわらず、形状の説明では、カンテラ状切欠き55について述べられ、この切
欠き55は長さの一部にわたってほぼ半周だけ延びている。切欠き55は2つの
切欠き平面56,57及び側方の切欠き面58により区画されている。軸との結
合がレーザ溶接により行われる時、切欠き平面56,57が重要であり、その場
合溶接継目は、切欠き平面56,57と平衡軸6の円柱との交線の所にある。縦
方向に両側で切欠き55に続いて、閉じた環である2つの環部分59,60が残
っており、遠心力及び焼きばめ結合の場合収縮応力を生じる周囲力も受止める。
環部分59,60はそれぞれ外側に端面61を持ち、これらの端面61が軸受ブ
リツジ17の軸受面33と共同作用して、段付き軸受32を形成している。切欠
き55はほぼ半円にわたって延び、残りの半円には弓形部分62があって、偏心
質量を形成している。切欠き55の側で環部分59,60の間に材料が全くない
ことによって、弓形部分62の僅かな厚さで大きい偏心が得られる。これでも充
分でない場合、付加的に肥厚部63を構成することもできる。
全体が概略的にのみ示されている。主軸受自体は図より上方にあり、もはや見え
ない。平衡ハウジング5も一部だけ示され、平衡ハウジングを機関ブロツク又は
主軸受3にねじ止めするボルト22は、鎖線により示されている。断面は軸受ブ
リツジ19(図2)を通っている。平衡ハウジング5には第1の垂直な潤滑通路
70があり、これはねじ穴21(図2)に対して平行であり、これらのねじ穴と
の締付け部において穴あけすることができる。主軸受3又は機関ブロツクには第
2の垂直な潤滑通路71が設けられて、第1の潤滑通路70と一直線をなしてい
るが、小さい間隔72をおいて終っている。それにより万一の熱膨張により生じ
る移動が受止められて、平行ハウジング5の歪みを引き起こすことがない。両方
の潤滑通路70,71は、差込まれるスリーブ73により接続されている。第1
の垂直な潤滑通路70は盲穴として構成することができるけれども、両方の平行
軸6,7が存在する面の下へ通じている。軸受30への接続は、再び上方へ延び
る油出し穴74,75により行われる。これらの油出し穴74,75は、潤滑通
路70と交差し、下から平衡ハウジング5へ穴あけされることができる。これら
の潤滑通路は、押込まれた玉76により閉鎖され、滑り軸受30の油分配溝77
へ開口している。
Claims (10)
- 【請求項1】 往復ピストン機関用平衡軸装置であって、平衡ハウジング(
5)内に支持される少なくとも1つの平衡軸(6,7)と平衡軸上に取付けられ
る少なくとも1つの平衡おもり(8)とから成るものにおいて、平衡おもり(8
)が、軸線に対して直角な2つの端面(61)及び縦方向中央の範囲に切欠き(
55)を持つ実質的に円筒状の環であり、平衡おもり(8)が、両方の端面(6
1)に続く2つの環部分(59,60)とその間にある弓形部分(62)とから
成っていることを特徴とする、往復ピストン内燃機関用平衡軸装置。 - 【請求項2】 平衡おもり(8)が、切欠き(55)とは反対の側に、偏心
質量を増大する肥厚部(63)を持っていることを特徴とする、請求項1に記載
の平衡軸装置。 - 【請求項3】 平衡軸装置が平衡ハウジング(5)内で滑り軸受(30)に
支持されているものにおいて、平衡おもり(8)の端面(61)の少なくとも1
つが、平衡ハウジング(5)の加工された面(33)と共に、段付き軸受(32
)を形成していることを特徴とする、請求項1に記載の平衡軸装置。 - 【請求項4】 平衡軸が軽金属から成る平衡ハウジング(5)内に支持され
ているものにおいて、滑り軸受の軸受面(31)が、平衡ハウジング(5)自体
に構成されていることを特徴とする、請求項3に記載の平衡軸装置。 - 【請求項5】 平衡おもり(8)が、切欠き(55)において両側で切欠き
平面(56,57)と平衡軸(6,7)との交差部に形成されている高エネルギ
溶接継目(35,35′)により、平衡軸(6,7)に結合されていることを特
徴とする、請求項1に記載の平衡軸装置。 - 【請求項6】 平衡軸(6,7)が少なくとも1つの第1の横穴(38;4
1,45;48)を持ち、この第1の横穴(38;41,45;48)が平衡お
もり(8)の少なくとも1つの第2の横穴(39;42,46;49)と一直線
をなし、両方の横穴が実質的に円柱状の結合素子(40;43,47;50)を
受入れていることを特徴とする、請求項1に記載の平衡軸装置。 - 【請求項7】 円柱状結合素子がねじ(40)であることを特徴とする、請
求項6に記載の平衡軸装置。 - 【請求項8】 円柱状結合素子が取付けピン(47)であることを特徴とす
る、請求項6に記載の平衡軸装置。 - 【請求項9】 円柱状結合素子が締付けスリーブ(50)であることを特徴
とする、請求項6に記載の平衡軸装置。 - 【請求項10】 円柱状結合素子が鋲であることを特徴とする、請求項6に
記載の平衡軸装置。
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