JP2012057747A - Balancer shaft - Google Patents

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JP2012057747A JP2010202733A JP2010202733A JP2012057747A JP 2012057747 A JP2012057747 A JP 2012057747A JP 2010202733 A JP2010202733 A JP 2010202733A JP 2010202733 A JP2010202733 A JP 2010202733A JP 2012057747 A JP2012057747 A JP 2012057747A
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Takehiro Kudo
丈洋 工藤
Hirohide Ishida
博英 石田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost balancer shaft which significantly improves the silence of an engine by reducing the weight thereof and increasing the unbalance amount, while exhibiting excellent durability (rigidity) and posture stability.SOLUTION: The balancer shaft includes: shaft bodies 4a, 6a which rotate around rotation shafts 4r, 6r; annular journals 4b, 6b supported by a housing freely rotatably by a bearing 10; and balanced weights 4d, 6d set at a position where the centers of gravity of them are off-centered from the rotation shafts. A rolling surface Rs which is supported by the bearing and rolls along the bearing is continuously formed along a circumferential direction on the outer circumference of the cut journals. Each of the journal includes a recessed part 12 which is formed deeper than other surfaces by partially cutting off the center of the rolling surface along the circumferential direction and which is disposed on the side opposite to the center of gravity of balanced weight with respect to the rotation shaft of the shaft body.

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンで発生する振動を打ち消すために、エンジン内部に設けられるバランサーシャフトに関する。   The present invention relates to a balancer shaft provided inside an engine in order to cancel vibration generated in, for example, an automobile engine.

従来、例えば自動車のエンジンには、クランクシャフトと同期して回転させることで、エンジンから発生する振動を打ち消すための各種のバランサーシャフトが設けられている（例えば、特許文献１,２参照）。一例として図３(ａ)には、エンジン内部において、クランクシャフト２と平行に、一対のバランサーシャフト４,６が回転自在に配置された構成が示されている。なお、クランクシャフト２は、エンジンにおいて、ピストン（図示しない）の上下運動をコンロッド（図示しない）を介して回転運動に変えるクランク状の軸を指し、コンロッドとは、コネクティングロッドの略で、ピストンとクランクシャフト２とを連結している連結棒を指す。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an automobile engine is provided with various balancer shafts for canceling vibrations generated from the engine by rotating in synchronization with a crankshaft (see, for example, Patent Documents 1 and 2). As an example, FIG. 3A shows a configuration in which a pair of balancer shafts 4 and 6 are rotatably arranged in parallel with the crankshaft 2 inside the engine. The crankshaft 2 refers to a crank-shaped shaft that changes the vertical motion of a piston (not shown) into a rotational motion via a connecting rod (not shown) in an engine. The connecting rod is an abbreviation of a connecting rod. A connecting rod connecting the crankshaft 2 is indicated.

一対のバランサーシャフト４,６は、クランクシャフト２の回転運動が伝達されて共に回転する駆動バランサーシャフト４と、駆動バランサーシャフト４の回転運動が伝達されて共に回転する従動バランサーシャフト６とから構成されている。なお、クランクシャフト２及び駆動バランサーシャフト４の一端側には、それぞれ、スプロケット２ｓ,４ｓが設けられており、双方のスプロケット２ｓ,４ｓ相互に架け渡された無端状チェーン８を介して、クランクシャフト２の回転運動が駆動バランサーシャフト４に伝達される。   The pair of balancer shafts 4 and 6 includes a drive balancer shaft 4 that rotates when the rotational motion of the crankshaft 2 is transmitted, and a driven balancer shaft 6 that rotates when the rotational motion of the drive balancer shaft 4 is transmitted. ing. Sprockets 2s and 4s are provided on one end side of the crankshaft 2 and the drive balancer shaft 4, respectively, and the crankshaft is connected via an endless chain 8 spanned between the two sprockets 2s and 4s. 2 is transmitted to the drive balancer shaft 4.

図３(ｂ)に示すように、駆動バランサーシャフト４は、スプロケット４ｓが設けられた一端側から他端側に向って延出し、回転軸４ｒを中心に回転する１本のシャフト本体４ａと、各種軸受（例えば、すべり軸受、転がり軸受など：図示しない）によってエンジン内部のハウジング（図示しない）に回転自在に支持される複数（図面上では一例として、２つ）の円環状のジャーナル４ｂと、これらジャーナル４ｂ相互間に配置された１つの駆動ギヤ４ｃと、その重心が回転軸４ｒから偏心した位置に設定された複数（図面上では一例として、２つ）のバランスウエイト４ｄ（重り(錘)、アンバランスマスともいう）とを備えて構成されている。なお、上記した各種軸受で各ジャーナル４ｂが回転自在に支持されることにより、シャフト本体４ａは、エンジン内部のハウジングに対して回転自在に配置構成されている。   As shown in FIG. 3 (b), the drive balancer shaft 4 extends from one end side where the sprocket 4s is provided toward the other end side, and rotates around a rotating shaft 4r. A plurality (two by way of example in the figure) of annular journals 4b rotatably supported by a housing (not shown) inside the engine by various bearings (for example, sliding bearings, rolling bearings: not shown); One drive gear 4c disposed between the journals 4b, and a plurality of balance weights 4d (two as an example in the drawing) (weights (weights)) whose center of gravity is set at a position eccentric from the rotation shaft 4r. , Also called unbalanced mass). Note that the journal body 4b is rotatably supported by the various bearings described above, whereby the shaft body 4a is configured to be rotatable with respect to the housing inside the engine.

図３(ｃ)に示すように、従動バランサーシャフト６は、一端側から他端側に向って延出し、回転軸６ｒを中心に回転する１本のシャフト本体６ａと、各種軸受（例えば、すべり軸受、転がり軸受など：図示しない）によってエンジン内部のハウジング（図示しない）に回転自在に支持される複数（図面上では一例として、２つ）の円環状のジャーナル６ｂと、これらジャーナル６ｂ相互間に配置された１つの従動ギヤ６ｃと、その重心が回転軸６ｒから偏心した位置に設定された複数（図面上では一例として、２つ）のバランスウエイト６ｄ（重り(錘)、アンバランスマスともいう）とを備えて構成されている。なお、上記した各種軸受で各ジャーナル６ｂが回転自在に支持されることにより、シャフト本体６ａは、エンジン内部のハウジングに対して回転自在に配置構成されている。   As shown in FIG. 3 (c), the driven balancer shaft 6 extends from one end side to the other end side and rotates around a rotation shaft 6r, and various bearings (for example, slips). A plurality of (two as an example in the drawing) annular journals 6b rotatably supported by a housing (not shown) inside the engine by a bearing, a rolling bearing, etc. (not shown), and between these journals 6b One driven gear 6c arranged, and a plurality of balance weights 6d (two as an example in the drawing) that are set at positions where the center of gravity is eccentric from the rotation shaft 6r (also referred to as weight (weight), unbalance mass) ). Note that the journal body 6b is rotatably supported by the various bearings described above, whereby the shaft body 6a is rotatably arranged with respect to the housing inside the engine.

ここで、上記した駆動及び従動バランサーシャフト４,６において、その駆動ギヤ４ｃ及び従動ギヤ６ｃの歯数は互いに等しく設定されており、これら駆動ギヤ４ｃ及び従動ギヤ６ｃは、常時互いに歯合した状態に構成配置されている。また、駆動バランサーシャフト４に設けられたスプロケット４ｓの歯数は、エンジンの気筒数に応じて、例えばクランクシャフト２に設けられたスプロケット２ｓの歯数と同じか、或いは、２倍に設定される場合がある。更に、上記した駆動及び従動バランサーシャフト４,６において、各バランスウエイト４ｄ,６ｄは、一例として１つのジャーナル４ｂ,６ｂの両側に、互いに同位相となるように構成配置されている。   Here, in the drive and driven balancer shafts 4 and 6, the number of teeth of the drive gear 4c and the driven gear 6c are set to be equal to each other, and the drive gear 4c and the driven gear 6c are always in mesh with each other. Is arranged. Further, the number of teeth of the sprocket 4s provided on the drive balancer shaft 4 is set to be the same as or twice the number of teeth of the sprocket 2s provided on the crankshaft 2, for example, depending on the number of cylinders of the engine. There is a case. Further, in the above-described drive and driven balancer shafts 4 and 6, the balance weights 4d and 6d are configured and arranged on both sides of one journal 4b and 6b, for example, so as to be in phase with each other.

上記した構成によれば、エンジン駆動によってクランクシャフト２が回転すると、その回転運動が無端状チェーン８を介して駆動バランサーシャフト４に伝達され、駆動バランサーシャフト４を回転させると共に、駆動バランサーシャフト４の回転運動が駆動ギヤ４ｃから従動ギヤ６ｃを介して従動バランサーシャフト６に伝達され、従動バランサーシャフト６を回転させる。これにより、図３(ｄ)に示すように、駆動及び従動バランサーシャフト４,６は、クランクシャフト３と等速或いは２倍の速度で、互いに逆方向Ｇ４,Ｇ６に回転する。   According to the configuration described above, when the crankshaft 2 is rotated by driving the engine, the rotational motion is transmitted to the drive balancer shaft 4 via the endless chain 8 to rotate the drive balancer shaft 4 and to rotate the drive balancer shaft 4. The rotational motion is transmitted from the drive gear 4c to the driven balancer shaft 6 through the driven gear 6c, and the driven balancer shaft 6 is rotated. As a result, as shown in FIG. 3D, the drive and driven balancer shafts 4 and 6 rotate in the opposite directions G4 and G6 at a constant speed or twice the speed of the crankshaft 3.

このとき、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の各バランスウエイト４ｄ,６ｄは、各回転軸４ｒ,６ｒを中心にして、その重心が振り回されるように互いに逆方向Ｗ４,Ｗ６に同位相で旋回する。この場合、各バランスウエイト４ｄ,６ｄの旋回運動によって発生した振動と、上記したエンジンの振動とが、互いに逆位相となって相互に打ち消し合うことで、当該エンジン振動の低減（即ち、エンジンの静粛性）が実現されている。   At this time, the balance weights 4d and 6d of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 are rotated in the same phase in opposite directions W4 and W6 so that the center of gravity is swung around the rotation shafts 4r and 6r. . In this case, the vibration generated by the turning motion of the balance weights 4d and 6d and the above-described engine vibration cancel each other out of phase with each other, thereby reducing the engine vibration (that is, the quietness of the engine). Is realized.

具体的に説明すると、エンジンの振動には、例えば、ピストンの往復運動によってクランクシャフト１回転につき１回の周期で発生する一次振動や、ピストンの上下運動をコンロッドを介して回転運動に変える際に、クランクシャフト１回転につき２回の周期で発生する二次振動が含まれており、かかる一次振動や二次振動が、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の回転運動（即ち、各バランスウエイト４ｄ,６ｄの旋回運動）によって発生した振動によって打ち消されることになる。   More specifically, the vibration of the engine includes, for example, primary vibration that occurs once per crankshaft rotation due to the reciprocating motion of the piston, or when changing the vertical motion of the piston to rotational motion via the connecting rod. , Secondary vibrations generated at a cycle of two times per rotation of the crankshaft are included, and such primary vibrations and secondary vibrations are caused by the rotational movements of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 (that is, the balance weights 4d, The vibration generated by the 6d turning motion) is canceled out.

この場合、駆動及び従動バランサーシャフト４,６において、一方（例えば、駆動バランサーシャフト４）が、エンジンの振動（上記した一次振動や二次振動）を打ち消し、他方（例えば、従動バランサーシャフト６）が、一方（即ち、駆動バランサーシャフト４）自体の振動を打ち消している。なお、駆動及び従動バランサーシャフト４,６は、それぞれ、各バランスウエイト４ｄ,６ｄの旋回運動による偏心荷重がかかるが、クランクシャフト２のように大きなトルク変動もなく、当該クランクシャフト２の回転速度に比例して回転する。   In this case, one of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 (for example, the drive balancer shaft 4) cancels the vibration of the engine (the above-described primary vibration or secondary vibration), and the other (for example, the driven balancer shaft 6) , One (ie, the drive balancer shaft 4) itself cancels the vibration. The drive and driven balancer shafts 4 and 6 are each subjected to an eccentric load due to the turning motion of the balance weights 4d and 6d, but there is no large torque fluctuation as in the crankshaft 2, and the rotational speed of the crankshaft 2 is increased. Rotate proportionally.

特開２００１−１２５５１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-12551 特開２００３−２０１８１６号公報JP 2003-201816 A

ところで、近年では、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の製造に要するコストを低減すると共に、エンジンの振動を効果的に打ち消すことで、当該エンジンの静粛性を飛躍的に向上させるため、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の軽量化を図りつつ同時に、駆動及び従動バランサーシャフト４,６のアンバランス量を増加させることが要望されている。   By the way, in recent years, the drive and driven balancer shafts 4 and 6 have been manufactured in order to reduce the cost required for manufacturing the drive and driven balancer shafts 4 and 6 and to effectively cancel the vibration of the engine, thereby dramatically improving the quietness of the engine. It is desired to increase the unbalance amount of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 while reducing the weight of the balancer shafts 4 and 6.

この場合、上記したバランスウエイト４ｄ,６ｄに加えて、駆動及び従動バランサーシャフト４,６に対して新たなバランスウエイトを増設するか、或いは、上記したバランスウエイト４ｄ,６ｄ自体の重量を増加することで、当該駆動及び従動バランサーシャフト４,６のアンバランス量を増加させることができる。しかしながら、新たなバランスウエイトの増設や、既存のバランスウエイト４ｄ,６ｄ自体の重量増加では、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の軽量化を図ることができない。   In this case, in addition to the balance weights 4d and 6d, a new balance weight is added to the drive and driven balancer shafts 4 and 6, or the weight of the balance weights 4d and 6d itself is increased. Thus, the unbalance amount of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 can be increased. However, the weight of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 cannot be reduced by adding new balance weights or increasing the weight of the existing balance weights 4d and 6d itself.

一方、駆動及び従動バランサーシャフト４,６の一部を切り欠いたり、或いは、切除したりすることで、当該駆動及び従動バランサーシャフト４,６の軽量化を図ることができる。しかしながら、駆動及び従動バランサーシャフト４,６をクランクシャフト２で駆動するバランサーシャフトドライブでは、高い慣性質量により一定回転し続ける当該駆動及び従動バランサーシャフト４,６に高い動的荷重が発生するため、上記した切欠部位或いは切除部位によっては、高い動的荷重に対する当該駆動及び従動バランサーシャフト４,６自体の耐久性（剛性）が低下してしまう虞がある。特に、各ジャーナル４ｂ,６ｂを切り欠いたり、或いは、切除したりした場合には、回転時における駆動及び従動バランサーシャフト４,６の姿勢を一定に維持することができなくなってしまう虞がある。   On the other hand, the driving and driven balancer shafts 4 and 6 can be lightened by cutting out or cutting out a part of the driving and driven balancer shafts 4 and 6. However, in the balancer shaft drive in which the drive and driven balancer shafts 4 and 6 are driven by the crankshaft 2, a high dynamic load is generated on the drive and driven balancer shafts 4 and 6 that keeps rotating at a constant rate due to a high inertial mass. Depending on the cutout portion or the cutout portion, there is a possibility that the durability (rigidity) of the drive and driven balancer shafts 4 and 6 themselves with respect to a high dynamic load may be reduced. In particular, when the journals 4b and 6b are cut out or cut off, there is a possibility that the posture of the driving and driven balancer shafts 4 and 6 during rotation cannot be maintained constant.

そこで、軽量化を図りつつ同時に、アンバランス量を増加させることで、エンジンの静粛性を飛躍的に向上させることを可能にする耐久性（剛性）並びに姿勢安定性に優れた低コストの駆動及び従動バランサーシャフト４,６の開発が望まれているが、現在そのような駆動及び従動バランサーシャフト４,６は知られていない。   Therefore, at the same time as reducing the weight, by increasing the unbalance amount, it is possible to drastically improve the quietness of the engine. Low cost driving with excellent durability (rigidity) and posture stability and Although development of driven balancer shafts 4 and 6 is desired, such drive and driven balancer shafts 4 and 6 are not currently known.

本発明は、このような要望に応えるためになされており、その目的は、軽量化を図りつつ同時に、アンバランス量を増加させることで、エンジンの静粛性を飛躍的に向上させることを可能にする耐久性（剛性）並びに姿勢安定性に優れた低コストのバランサーシャフトを提供することにある。   The present invention has been made to meet such demands, and its purpose is to make it possible to dramatically improve the quietness of the engine by increasing the unbalance while simultaneously reducing the weight. An object of the present invention is to provide a low-cost balancer shaft having excellent durability (rigidity) and posture stability.

この目的を達成するために、本発明は、回転軸を中心に回転するシャフト本体と、軸受によってハウジングに回転自在に支持される円環状のジャーナルと、その重心が回転軸から偏心した位置に設定されたバランスウエイトとを備えたバランサーシャフトであって、ジャーナルの外周には、軸受によって支持されつつ当該軸受に沿って転走する転走面が円周方向に沿って連続して形成されていると共に、ジャーナルには、シャフト本体の回転軸に対してバランスウエイトの重心とは反対側の部位に、転走面の中央を円周方向に沿って一部切り欠くことで他の面よりも窪ませて形成した凹部が設けられている。
本発明において、凹部は、転走面の全周のうち、回転軸を中心とした円周方向の１８度〜１８０度の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されている。
本発明において、凹部は、転走面の全幅うち、軸受によって支持される幅方向領域の５％〜９０％の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されている。
本発明において、凹部は、転走面の直径のうち、転走面から５％〜５０％の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されている。 In order to achieve this object, the present invention sets a shaft body that rotates about a rotation shaft, an annular journal that is rotatably supported by a housing by a bearing, and a center of gravity that is offset from the rotation shaft. A balancer shaft provided with a balance weight that is formed, and a rolling surface that rolls along the bearing while being supported by the bearing is continuously formed on the outer periphery of the journal along the circumferential direction. At the same time, in the journal, the center of the rolling surface is partly cut out along the circumferential direction at a portion opposite to the center of gravity of the balance weight with respect to the rotation axis of the shaft body, so that it is recessed from the other surfaces. A recessed portion is formed.
In the present invention, the recess is formed by cutting out a portion of the entire circumference of the rolling surface ranging from 18 degrees to 180 degrees in the circumferential direction around the rotation axis.
In the present invention, the recess is formed by cutting out a portion of the entire width of the rolling surface that covers 5% to 90% of the width direction region supported by the bearing.
In the present invention, the recess is formed by cutting out a part of the diameter of the rolling surface that ranges from 5% to 50% from the rolling surface.

本発明によれば、軽量化を図りつつ同時に、アンバランス量を増加させることで、エンジンの静粛性を飛躍的に向上させることを可能にする耐久性（剛性）並びに姿勢安定性に優れた低コストのバランサーシャフトを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to drastically improve the quietness of the engine by increasing the unbalance while simultaneously reducing the weight, and the durability (rigidity) and the posture stability are excellent. A cost balancer shaft can be realized.

(ａ)は、本発明の一実施形態に係るバランサーシャフトの構成を一部拡大して示す斜視図、(ｂ)は、同図(ａ)に示されたバランサーシャフトの構成を示す側面図、(ｃ)は、同図(ｂ)のＣ−Ｃ線に沿うバランサーシャフトの構成を一部拡大して示す断面図。(a) is a partially enlarged perspective view showing the configuration of the balancer shaft according to an embodiment of the present invention, (b) is a side view showing the configuration of the balancer shaft shown in FIG. (c) is sectional drawing which expands partially the structure of the balancer shaft in alignment with the CC line of the same figure (b). (ａ)は、図１(ｂ)のＣ−Ｃ線に沿うバランサーシャフトの他の構成を一部拡大して示す断面図、(ｂ)は、軸受によって支持された部分におけるバランサーシャフトの構成を一部拡大して示す断面図。(a) is sectional drawing which expands and partially shows the other structure of the balancer shaft in alignment with CC line of FIG.1 (b), (b) is a structure of the balancer shaft in the part supported by the bearing. Sectional drawing which expands and shows a part. (ａ)は、自動車のエンジン内部において、クランクシャフトと平行に一対のバランサーシャフトが配置された構成を示す図、(ｂ)は、従来の駆動バランサーシャフトの構成を示す側面図、(ｃ)は、従来の従動バランサーシャフトの構成を示す側面図、(ｄ)は、駆動及び従動バランサーシャフトの回転状態を示す図。(a) is a diagram showing a configuration in which a pair of balancer shafts are arranged in parallel with a crankshaft inside an engine of an automobile, (b) is a side view showing the configuration of a conventional drive balancer shaft, and (c) is The side view which shows the structure of the conventional driven balancer shaft, (d) is a figure which shows the rotation state of a drive and a driven balancer shaft.

以下、本発明の一実施形態に係るバランサーシャフトについて、添付図面を参照して説明する。
なお、本実施形態は、図３に示された一対のバランサーシャフト４,６の改良であるため、以下、改良部分の説明にとどめる。この場合、上記した一対のバランサーシャフト４,６（図３）と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施形態に用いた図面上に付すことで、その説明を省略する。 Hereinafter, a balancer shaft according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Since the present embodiment is an improvement of the pair of balancer shafts 4 and 6 shown in FIG. 3, only the improved portion will be described below. In this case, with respect to the same configuration as the above-described pair of balancer shafts 4 and 6 (FIG. 3), the same reference numerals as the reference numerals attached to the configuration are attached to the drawings used in the present embodiment. Description is omitted.

図１(ａ),(ｂ)に示すように、本実施形態のバランサーシャフト４,６において、ジャーナル４ｂ,６ｂの外周には、軸受１０によって支持されつつ当該軸受１０に沿って転走する転走面Ｒｓが円周方向に沿って連続して形成されている。また、ジャーナル４ｂ,６ｂには、シャフト本体４ａ,６ａの回転軸４ｒ,６ｒに対してバランスウエイト４ｄ,６ｄの重心とは反対側の部位に、転走面Ｒｓの中央を円周方向に沿って一部切り欠くことで他の面よりも窪ませて形成した凹部１２が設けられている。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), in the balancer shafts 4 and 6 of the present embodiment, the outer circumferences of the journals 4b and 6b are supported by the bearings 10 while rolling along the bearings 10 respectively. The running surface Rs is continuously formed along the circumferential direction. Further, the journals 4b and 6b have a center in the circumferential direction along the center of the rolling surface Rs at a portion opposite to the center of gravity of the balance weights 4d and 6d with respect to the rotation axes 4r and 6r of the shaft bodies 4a and 6a. Thus, a recess 12 formed by being partially cut away from the other surface is provided.

軸受１０としては、例えばすべり軸受や転がり軸受などを適用することができるが、ここでは転がり軸受の一例として、針状ころ軸受（ニードルベアリング）１０を適用する。針状ころ軸受１０は、エンジン内部のハウジング（図示しない）に嵌合される環状の外輪１４と、外輪１４とジャーナル４ｂ,６ｂの外周（転走面Ｒｓ）との間に沿って配列された複数の転動体（ころ）１６と、これら複数の転動体（ころ）１６を１つずつ回転可能に保持しながら、当該各転動体（ころ）１６と共に外輪１４とジャーナル４ｂ,６ｂ（転走面Ｒｓ）との間に沿って公転する保持器１８とを備えている。   As the bearing 10, for example, a slide bearing or a rolling bearing can be applied. Here, a needle roller bearing (needle bearing) 10 is applied as an example of a rolling bearing. Needle roller bearings 10 are arranged along an annular outer ring 14 fitted in a housing (not shown) inside the engine, and between the outer ring 14 and the outer periphery (rolling surface Rs) of the journals 4b and 6b. While holding the plurality of rolling elements (rollers) 16 and the plurality of rolling elements (rollers) 16 one by one, the outer ring 14 and the journals 4b and 6b (rolling surfaces) together with the rolling elements (rollers) 16. Rs) and a cage 18 that revolves along.

また、針状ころ軸受１０としては、鋼材を削り出して外輪１４を形成したソリッド型軸受、及び、薄い鋼板をプレス成形して外輪１４を形成したシェル型軸受のいずれも適用することができる。いずれの軸受でも、複数の転動体（ころ）１６は、その直径が小さく、長さが直径の３〜１０倍という細長いころとして構成されている。この場合、外輪１４とジャーナル４ｂ,６ｂの外周（転走面Ｒｓ）との間に沿って配列することが可能な転動体（ころ）１６の数を増やすことができるため、外径寸法のコンパクト化を図りつつ同時に、負荷能力の大きな針状ころ軸受１０を実現することができる。   Further, as the needle roller bearing 10, any of a solid type bearing in which a steel material is machined to form the outer ring 14 and a shell type bearing in which a thin steel plate is press-formed to form the outer ring 14 can be applied. In any of the bearings, the plurality of rolling elements (rollers) 16 are configured as elongated rollers having a small diameter and a length of 3 to 10 times the diameter. In this case, since the number of rolling elements (rollers) 16 that can be arranged along the outer ring 14 and the outer periphery (rolling surface Rs) of the journals 4b and 6b can be increased, the outer diameter is compact. At the same time, the needle roller bearing 10 having a large load capacity can be realized.

ここで、ジャーナル４ｂ,６ｂに設けられた凹部１２は、転走面Ｒｓの中央を円周方向に沿って一部切り欠くことで他の面よりも窪ませて形成されているため、転走面Ｒｓ上に凹部１２が開口されることになる。そうなると、転走面Ｒｓのうち凹部１２が開口された部位は、上記した針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によって負荷されない領域となる。   Here, the recesses 12 provided in the journals 4b and 6b are formed so as to be recessed from other surfaces by partially cutting the center of the rolling surface Rs along the circumferential direction. The recess 12 is opened on the surface Rs. If it becomes so, the site | part in which the recessed part 12 was opened among rolling surfaces Rs will become an area | region which is not loaded with the above-mentioned needle roller bearing 10 (several rolling elements (rollers) 16).

しかしながら、各バランサーシャフト４,６の回転中に（図３(ｄ)参照）、バランスウエイト４ｄ,６ｄによる偏心荷重が発生する部位は、常に、バランスウエイト４ｄ,６ｄ側（重心寄り）にある。このため、針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によってジャーナル４ｂ,６ｂの外周（転走面Ｒｓ）が負荷される部位（負荷圏という）は、常に、バランスウエイト４ｄ,６ｄ側（重心寄り）となる。なお、シャフト本体４ａ,６ａの回転軸４ｒ,６ｒに対してバランスウエイト４ｄ,６ｄの重心とは反対側の部位は、バランスウエイト４ｄ,６ｄによる偏心荷重が発生しない非負荷圏となる。   However, while the balancer shafts 4 and 6 are rotating (see FIG. 3D), the portion where the eccentric load is generated by the balance weights 4d and 6d is always on the balance weights 4d and 6d side (close to the center of gravity). For this reason, the portions (referred to as load zones) where the outer circumferences (rolling surfaces Rs) of the journals 4b and 6b are loaded by the needle roller bearing 10 (a plurality of rolling elements (rollers) 16) are always balanced weights 4d and 6d. On the side (close to the center of gravity). In addition, the site | part on the opposite side to the gravity center of balance weight 4d, 6d with respect to the rotating shaft 4r, 6r of shaft main body 4a, 6a becomes a non-load zone where the eccentric load by balance weight 4d, 6d does not generate | occur | produce.

この場合、ジャーナル４ｂ,６ｂの転走面Ｒｓについては、上記した負荷圏と非負荷圏とに区分けされ、負荷圏に対する針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）の負荷性能（負荷能力）を一定に維持できれば、非負荷圏の転走面Ｒｓの構成如何に関わらず、針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によってジャーナル４ｂ,６ｂを安定して支持することができる。   In this case, the rolling surfaces Rs of the journals 4b and 6b are divided into the above-mentioned load zone and non-load zone, and the load performance of the needle roller bearing 10 (a plurality of rolling elements (rollers) 16) with respect to the load zone ( If the load capacity) can be maintained constant, the journals 4b and 6b are stably supported by the needle roller bearing 10 (a plurality of rolling elements (rollers) 16) regardless of the configuration of the rolling surface Rs in the non-load zone. be able to.

本実施形態において、上記した凹部１２は、偏心荷重が発生しない非負荷圏に形成されているため、針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によるジャーナル４ｂ,６ｂの負荷性能（負荷能力）を低下させることは無い。ただし、バランサーシャフト４,６を常にクランクシャフト２（図３(ａ)参照）と平行に回転させる必要上、非負荷圏において複数の転動体（ころ）１６それぞれの姿勢が一定に維持される程度の転走面Ｒｓを残存させる必要がある。そこで、当該凹部１２の具体的な構成が設定されている。   In the present embodiment, since the above-described recess 12 is formed in a non-load zone where no eccentric load is generated, the load performance of the journals 4b and 6b by the needle roller bearing 10 (a plurality of rolling elements (rollers) 16) ( Load capacity) is not reduced. However, the balancer shafts 4 and 6 must always be rotated in parallel with the crankshaft 2 (see FIG. 3A), so that the posture of each of the plurality of rolling elements (rollers) 16 is kept constant in the non-load zone. It is necessary to leave the rolling surface Rs. Therefore, a specific configuration of the recess 12 is set.

即ち、凹部１２は、転走面Ｒｓの全周（θ＝３６０°）のうち、回転軸４ｒ,６ｒを中心とした円周方向の１８°〜１８０°の範囲（１８°≦θ≦１８０°）に亘る部分を切り欠いて形成されている。一例として、図１(ｃ)には、転走面Ｒｓ上に周方向に沿ってθ＝６０°で開口された凹部１２の構成が、また、図２(ａ)には、転走面Ｒｓ上に周方向に沿ってθ＝１８０°で開口された凹部１２の構成がそれぞれ示されている。   That is, the recess 12 has a range of 18 ° to 180 ° (18 ° ≦ θ ≦ 180 °) in the circumferential direction around the rotation shafts 4r and 6r, out of the entire circumference (θ = 360 °) of the rolling surface Rs. ) Is cut out. As an example, FIG. 1C shows the configuration of the recess 12 opened at θ = 60 ° along the circumferential direction on the rolling surface Rs, and FIG. 2A shows the rolling surface Rs. The configurations of the recesses 12 opened at θ = 180 ° along the circumferential direction are shown respectively.

この場合、凹部１２の開口角度θは、１８０°（転走面Ｒｓの円周を１００％とすると５０％）以下に設定することが好ましい。１８０°を越えると、凹部１２が負荷圏にかかる可能性がある。また、アンバランス量を増加させるために、開口角度θは、少なくとも１８°（転走面Ｒｓの円周を１００％とすると５％）以上に設定することが好ましい。   In this case, the opening angle θ of the recess 12 is preferably set to 180 ° (50% when the circumference of the rolling surface Rs is 100%) or less. If the angle exceeds 180 °, the recess 12 may enter the load zone. Further, in order to increase the unbalance amount, the opening angle θ is preferably set to at least 18 ° (5% when the circumference of the rolling contact surface Rs is 100%) or more.

また、凹部１２は、転走面Ｒｓの全幅（回転軸４ｒ,６ｒ方向に沿った転走面Ｒｓの幅方向領域）うち、針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によって支持される幅方向領域Ｔ（図１(ｂ)）の５％〜９０％の範囲（５％≦Ｐ≦９０％）に亘る部分Ｐ（図１(ｂ)）を切り欠いて形成されている。   The recess 12 is supported by a needle roller bearing 10 (a plurality of rolling elements (rollers) 16) out of the entire width of the rolling surface Rs (the width direction region of the rolling surface Rs along the rotation shafts 4r and 6r). A portion P (FIG. 1 (b)) is formed by cutting out a range (5% ≦ P ≦ 90%) of 5% to 90% of the width direction region T (FIG. 1 (b)).

この場合、凹部１２の開口幅Ｐ（軸方向幅Ｔの範囲に亘る部分）は、当該軸方向幅Ｔを１００％とすると、９０％以下に設定することが好ましい。９０％以下にすることで、開口幅Ｐの軸方向両側Ｈに、複数の転動体（ころ）１６それぞれの姿勢が一定に維持される程度の転走面Ｒｓを残存させることができる。これに対して、９０％を越えると、複数の転動体（ころ）１６が回転軸４ｒ,６ｒ方向に沿って変位した際に、当該転動体（ころ）１６が凹部１２内に脱落する可能性がある。   In this case, it is preferable to set the opening width P of the recess 12 (portion extending over the range of the axial width T) to 90% or less, where the axial width T is 100%. By setting it to 90% or less, it is possible to leave the rolling surfaces Rs to the extent that the postures of the plurality of rolling elements (rollers) 16 are kept constant on both axial sides H of the opening width P. On the other hand, if it exceeds 90%, when the plurality of rolling elements (rollers) 16 are displaced along the directions of the rotation shafts 4r and 6r, the rolling elements (rollers) 16 may drop into the recess 12. There is.

また、アンバランス量を増加させるために、開口幅Ｐは、軸方向幅Ｔを１００％とすると、少なくとも５％以上に設定することが好ましい。なお、開口幅Ｐは、５％〜８０％の範囲に設定することがより好ましい。８０％以下に設定することで、非負荷圏において複数の転動体（ころ）１６それぞれの姿勢制御をより安定化させることができる。   In order to increase the amount of unbalance, the opening width P is preferably set to at least 5% or more when the axial width T is 100%. The opening width P is more preferably set in the range of 5% to 80%. By setting it to 80% or less, it is possible to further stabilize the posture control of each of the plurality of rolling elements (rollers) 16 in the non-load zone.

更に、凹部１２は、転走面Ｒｓの直径のうち、転走面Ｒｓから５％〜５０％の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されている。一例として、図１(ｃ)には、転走面Ｒｓから５０％の範囲（転走面Ｒｓから回転軸４ｒ,６ｒまでの範囲）に亘って開口された凹部１２の構成が示されている。   Furthermore, the recessed part 12 is formed by notching a part of the diameter of the rolling surface Rs ranging from 5% to 50% from the rolling surface Rs. As an example, FIG. 1C shows the configuration of the recess 12 that is open over a range of 50% from the rolling surface Rs (the range from the rolling surface Rs to the rotating shafts 4r and 6r). .

この場合、凹部１２の開口深さは、転走面Ｒｓから５０％の範囲（即ち、転走面Ｒｓの直径の５０％以下）に設定することで、アンバランス量の増加と共に、各バランサーシャフト４,６の耐久性（剛性）或いは強度を一定に維持することができる。これに対して、５０％を越えると、アンバランス量が少なくなる可能性があると共に、各バランサーシャフト４,６の耐久性（剛性）或いは強度が低下してしまう可能性がある。また、アンバランス量を増加させるために、凹部１２の深さは、少なくとも転走面Ｒｓの直径の５％以上に設定することが好ましい。   In this case, the opening depth of the recess 12 is set to a range of 50% from the rolling surface Rs (that is, 50% or less of the diameter of the rolling surface Rs). The durability (rigidity) or strength of 4, 6 can be kept constant. On the other hand, if it exceeds 50%, the amount of unbalance may be reduced, and the durability (rigidity) or strength of each balancer shaft 4, 6 may be reduced. In order to increase the unbalance amount, the depth of the recess 12 is preferably set to at least 5% of the diameter of the rolling contact surface Rs.

以上、本実施形態によれば、シャフト本体４ａ,６ａの回転軸４ｒ,６ｒに対してバランスウエイト４ｄ,６ｄの重心とは反対側の部位（非負荷圏）に、転走面Ｒｓの中央を円周方向に沿って一部切り欠くことで他の面よりも窪ませて形成した凹部１２を設けたことにより、各バランサーシャフト４,６の軽量化を図りつつ同時に、当該バランサーシャフト４,６のアンバランス量を増加させることができる。これにより、エンジンの静粛性を飛躍的に向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the center of the rolling contact surface Rs is located at a portion (non-load zone) opposite to the center of gravity of the balance weights 4d and 6d with respect to the rotation axes 4r and 6r of the shaft bodies 4a and 6a. The balancer shafts 4, 6 are simultaneously made lighter while reducing the weight of the balancer shafts 4, 6 by providing the recesses 12 that are formed by notching partly along the circumferential direction so as to be recessed from other surfaces. The amount of unbalance can be increased. Thereby, the quietness of the engine can be dramatically improved.

この場合、凹部１２の構成（開口角度θ、開口幅Ｐ、開口深さ）については、ジャーナル４ｂ,６ｂ（転走面Ｒｓ）を切り欠くだけで任意に増減変更することができ、これにより、各バランサーシャフト４,６の軽量化の程度、及び、アンバランス量の増加の程度を同時に実現することができる。また、凹部１２の形成（製造）に要するコストを低く抑えることができるため、各バランサーシャフト４,６の製造コストを大幅に低減することができる。   In this case, the configuration (opening angle θ, opening width P, opening depth) of the recess 12 can be arbitrarily increased or decreased by simply cutting out the journals 4b and 6b (rolling surface Rs). The degree of weight reduction of the balancer shafts 4 and 6 and the degree of increase in the unbalance amount can be realized simultaneously. Moreover, since the cost required for formation (manufacture) of the recessed part 12 can be restrained low, the manufacturing cost of each balancer shaft 4 and 6 can be reduced significantly.

更に、非負荷圏に凹部１２を設けると共に、その軸方向両側Ｈに転走面Ｒｓを残存させたことにより、ジャーナル４ｂ,６ｂの外周（転走面Ｒｓ）を支持する複数の転動体（ころ）１６それぞれの姿勢を一定に維持することができるため、バランサーシャフト４,６を常にクランクシャフト２と平行に回転させることができる。   Further, the recesses 12 are provided in the non-load zone, and the rolling surfaces Rs are left on both sides H in the axial direction, whereby a plurality of rolling elements (rollers) supporting the outer circumferences (rolling surfaces Rs) of the journals 4b and 6b. 16) Since each posture can be kept constant, the balancer shafts 4 and 6 can always be rotated in parallel with the crankshaft 2.

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、以下の技術思想も本発明の技術的範囲に含まれる。
例えば、針状ころ軸受１０（複数の転動体（ころ）１６）によって支持される幅方向領域Ｔの中央と、凹部１２の開口幅Ｐの中央とを、略一致させることが好ましい。これにより、その軸方向両側Ｈに、回転軸４ｒ,６ｒ方向に沿って互いに同一の幅方向領域となる転走面Ｒｓを残存させることができるため、複数の転動体（ころ）１６それぞれの姿勢制御をより高めることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following technical idea is also included in the technical scope of the present invention.
For example, it is preferable that the center of the width direction region T supported by the needle roller bearing 10 (the plurality of rolling elements (rollers) 16) and the center of the opening width P of the recess 12 are substantially matched. Thereby, since the rolling surface Rs which becomes the mutually same width direction area | region along the rotating shaft 4r, 6r direction can be made to remain on both axial direction H, each attitude | position of several rolling elements (roller) 16 is possible. Control can be further increased.

また、例えば図２(ｂ)に示すように、転走面Ｒｓから凹部１２に移行する部位（境界）に沿って、当該部位（境界）に面取りＦを施すことが好ましい。なお、面取りＦの大きさや傾斜角については、特に限定しない。これにより、ジャーナル４ｂ,６ｂの外周（転走面Ｒｓ）に沿って、複数の転動体（ころ）１６を滑らかに転動させることができる。   Further, for example, as shown in FIG. 2B, it is preferable to chamfer F on the portion (boundary) along the portion (boundary) where the rolling surface Rs moves to the recess 12. Note that the size and inclination angle of the chamfer F are not particularly limited. Thereby, the some rolling element (roller) 16 can be smoothly rolled along the outer periphery (rolling surface Rs) of the journals 4b and 6b.

また、凹部１２の形状は、矩形状（図１(ｂ),(ｃ)参照）、三角形状、楕円形状、円弧形状など、任意に設定することができる。この場合、凹部１２の形成方法としては、例えばドリル等によって、転走面Ｒｓから回転軸４ｒ,６ｒ方向に孔を空けるだけでもよい。更に、凹部１２の形成位置は、ジャーナル４ｂ,６ｂだけで無く、その他の部位におけるバランサーシャフト４,６に形成してもよい。また、凹部１２の個数は、バランサーシャフト４,６（ジャーナル４ｂ,６ｂ）の大きさや個数、或いは、バランスウエイト４ｄ,６ｄの重量や個数に応じて、１個又は２個以上任意に設定することができる。   Moreover, the shape of the recessed part 12 can be arbitrarily set, such as a rectangular shape (see FIGS. 1B and 1C), a triangular shape, an elliptical shape, and an arc shape. In this case, as a method of forming the recess 12, for example, a hole may be simply formed from the rolling surface Rs in the direction of the rotation shafts 4r and 6r by a drill or the like. Furthermore, the recess 12 may be formed not only in the journals 4b and 6b but also in the balancer shafts 4 and 6 in other parts. The number of recesses 12 is arbitrarily set to one or two or more according to the size and number of balancer shafts 4 and 6 (journals 4b and 6b) or the weight and number of balance weights 4d and 6d. Can do.

また、本実施形態の針状ころ軸受１０としては、保持器１８を備えた針状ころ軸受１０としたが、保持器１８の無い総ころ型でもよい。また、外輪１４、保持器１８は、分割型であってもよい。ここで、保持器１８が分割型の場合、樹脂製の保持器１８では、１つ割れ、又は、２つ割れであってもよく、また、金属製の保持器１８では、２つ割れであってもよい。なお、外輪１４が分割型の場合、その分割部分が負荷圏に位置付けられないようにすることが好ましい。例えばアンバランス側から９０°の位置に分割部分を位置付ければよい。また、各転動体（ころ）１６に対して、その転動面中央を膨らませるクラウニング処理を施してもよい。   Moreover, as the needle roller bearing 10 of this embodiment, although it was set as the needle roller bearing 10 provided with the holder | retainer 18, the full roller type | mold without the holder | retainer 18 may be sufficient. Moreover, the outer ring 14 and the cage 18 may be of a split type. Here, when the cage 18 is a split type, the resin cage 18 may be divided into one or two, and the metal cage 18 may be broken into two. May be. In addition, when the outer ring | wheel 14 is a division | segmentation type | mold, it is preferable not to position the division part in a load zone. For example, the divided portion may be positioned at a position of 90 ° from the unbalance side. Further, each rolling element (roller) 16 may be subjected to a crowning process for expanding the center of the rolling surface.

４ａ,６ａ シャフト本体
４ｂ,６ｂ ジャーナル
４ｄ,６ｄ バランスウエイト
４ｒ,６ｒ 回転軸
１０ 軸受
１２ 凹部 4a, 6a Shaft body 4b, 6b Journal 4d, 6d Balance weight 4r, 6r Rotating shaft 10 Bearing 12 Recess

Claims (4)

回転軸を中心に回転するシャフト本体と、
軸受によってハウジングに回転自在に支持される円環状のジャーナルと、
その重心が回転軸から偏心した位置に設定されたバランスウエイトとを備えたバランサーシャフトであって、
ジャーナルの外周には、軸受によって支持されつつ当該軸受に沿って転走する転走面が円周方向に沿って連続して形成されていると共に、
ジャーナルには、シャフト本体の回転軸に対してバランスウエイトの重心とは反対側の部位に、転走面の中央を円周方向に沿って一部切り欠くことで他の面よりも窪ませて形成した凹部が設けられていることを特徴とするバランサーシャフト。 A shaft body that rotates around a rotation axis;
An annular journal rotatably supported on the housing by a bearing;
A balancer shaft having a balance weight set at a position where the center of gravity is eccentric from the rotation axis,
On the outer periphery of the journal, a rolling surface that rolls along the bearing while being supported by the bearing is continuously formed along the circumferential direction,
In the journal, the center of the rolling surface is partly cut out along the circumferential direction on the opposite side of the center of gravity of the balance weight with respect to the rotation axis of the shaft body so that it is recessed from other surfaces. A balancer shaft characterized in that a formed recess is provided. 凹部は、転走面の全周のうち、回転軸を中心とした円周方向の１８°〜１８０°の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバランサーシャフト。   The concave portion is formed by cutting out a portion of the entire circumference of the rolling surface ranging from 18 ° to 180 ° in the circumferential direction around the rotation axis. Balancer shaft. 凹部は、転走面の全幅うち、軸受によって支持される幅方向領域の５％〜９０％の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバランサーシャフト。   The concave portion is formed by cutting out a portion ranging from 5% to 90% of the width direction region supported by the bearing among the entire width of the rolling surface. Balancer shaft. 凹部は、転走面の直径のうち、転走面から５％〜５０％の範囲に亘る部分を切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバランサーシャフト。   The balancer according to any one of claims 1 to 3, wherein the concave portion is formed by cutting out a portion ranging from 5% to 50% of the diameter of the rolling surface from the rolling surface. shaft.
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