KR20210049100A - 밸런스 샤프트 - Google Patents

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Abstract

다음을 포함하는 밸런스 샤프트가 제안된다.
- 언밸런스 섹션(9, 10, 11, 12) 및 부분 원통형 원주만을 갖는 인접 베어링 핀(3, 4)을 포함하며, 원통형 부분 원주(7)가 샤프트 불균형을 형성하도록 배향되는 언밸런스 샤프트(1),
- 상기 베어링 핀을 둘러싸고, 상기 원통형 부분 원주에 대해 유지되며, 반경 방향 반대측에 배치된 베어링 핀 백에 의해 자유 공간을 한정하는 베어링 링(5), 및
- 상기 자유 공간 내에 클램핑되고, 상기 원통형 부분 원주에 대해 반경 방향으로 상기 베어링 링을 클램핑하는 클램핑 요소(15).
상기 클램핑 요소는 베어링 핀의 양측에서 축 방향 슬라이딩에 대해 상기 베어링 링을 고정하고, 상기 클램핑 요소는 일측이 상기 언밸런스 샤프트에 타측이 상기 베어링 링에 축 방향으로 맞물리는 방식으로 연결된다.

Description

밸런스 샤프트
본 발명은 왕복 피스톤 내연 기관의 질량력 및/또는 질량 모멘트를 보상하기 위한 밸런스 샤프트에 관한 것이다.
조립형 변형체는 다음의 구성 요소들을 포함한다:
- 언밸런스 섹션 및 원통형 부분 원주만을 가지며, 상기 원통형 부분 원주는 샤프트 불균형이 형성되도록 배향되는 인접 베어링 핀을 포함하는 언밸런스 샤프트,
- 상기 베어링 핀을 둘러싸고 상기 원통형 부분 원주에 대해 유지되며 반경 방향 반대측에 있는 베어링 핀 백(bearing pin back)을 이용하여 자유 공간을 제한하는 베어링 링, 및
- 상기 자유 공간 내에 클램핑되고, 상기 원통형 부분 원주에 대해 반경 방향으로 상기 베어링 링을 클램핑하는 클램핑 요소.
언밸런스 샤프트와 베어링 링을 가지며, 베어링 링과 베어링 핀 백 사이의 탄성 클램핑 요소를 통해 언밸런스 샤프트의 베어링 핀에 체결되는 일반적인 밸런스 샤프트는 DE 10 2016 210 480 A1에 공지되어 있다.
추가의 조립형 밸런스 샤프트가 예를 들어 EP 2 459 899 B1에 공지되어 있다. 베어링 링의 축 방향 외측 에지 영역이 원통형 부분 원주의 영역에서 축 방향 측면에 연결된다.
본 발명의 목적은 선택적으로 결합된 베어링 링을 갖는 조립형 밸런스 샤프트를 제공하는 것이다.
상기 목적의 해결책은 청구항 1항의 특징에 의해 제공된다. 따라서, 캠핑 요소는 베어링 핀의 양쪽에서 축 방향 슬라이딩에 대해 베어링 링을 고정하기 위한 것이며. 여기서 클램핑 요소의 일측은 언밸런스 샤프트와 타측은 베어링 링과 축 방향 맞물림 방식으로 연결된다.
즉, 베어링 링과 언밸런스 샤프트의 축 방향 맞물림 방식의 연결은 간접적으로, 즉, 클램핑 요소를 통해 형성된다.
바람직한 실시예에서, 원통형 부분 원주 및 결과적으로 베어링 링의 내부 원주 표면은 인접한 언밸런스 섹션에 대해 반경 방향으로 탄성적으로 인입될 수 있다. 이는 샤프트의 경량 구조를 위해 샤프트 질량 대비 샤프트 불균형의 비율을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
클램핑 요소와 언밸런스 샤프트 사이의 축 방향 맞물림은 베어링 핀 백 내의 홈에 의해 형성될 수 있으며, 상기 홈의 홈 벽들은 클램핑 요소의 축 방향 단부면들을 축 방향으로 둘러싼다. 이와는 반대로, 클램핑 요소가 베어링 핀 백 상에 배열된 돌출부를 축 방향으로 둘러싸는 리세스를 가질 수 있다.
클램핑 요소와 베어링 링 사이의 축 방향 맞물림은 베어링 링이 축 방향으로 클램핑 요소를 둘러싸거나, 반대로 클램핑 요소가 축 방향으로 베어링 링을 둘러싸는 방식으로 이루어질 수 있다.
선택적으로, 베어링 링은 축 방향과 원주 방향 모두에서 맞물림 방식으로 클램핑 요소에 연결될 수 있다. 원주 방향 맞물림은 특히 클램핑 요소 상의 반경 방향 외측 돌출부에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 돌출부는 베어링 링의 횡 방향 보어 내에 맞물리고, (또한) 클램핑 요소에 대한 따라서 베어링 핀에 대한 회전에 대해 이를 고정할 수 있다. 돌출부와 횡방향 보어는 베어링 핀의 무부하 원주 영역에 용이하게 배치된다.
본 발명의 추가 특징은 다음의 설명 및 본 발명에 따른 밸런스 샤프트의 예시적인 실시예가 도시된 도면을 통해 알 수 있다. 도면에서:
도 1은 밸런스 샤프트의 단부의 종단면도;
도 2는 도1에 도시된 언밸런스 샤프트를 개별 부품으로서 도시하는 도면;
도 3은 도 1의 X 부분에 대한 상세도.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 밸런스 샤프트의 구성 요소 및 조립체를 도시한다. 밸런스 샤프트는 주조 또는 단조 부품으로 제조되는 언밸런스 샤프트(1)를 포함하며, 상기 언밸런스 샤프트(1)는 구동 휠(도시되지 않음)이 장착될 엔드 드라이브 핀(2) 및 언밸런스 섹션들(9, 10, 11, 12)을 구비하고, 그리고 각각 2개의 언밸런스 섹션(9 ~ 12)에 연결되는 베어링 핀(3, 4)을 갖는다. 베어링 핀(3, 4)은 부분적으로만 원통형이며, 그 원통형 부분 원주(7)는 샤프트 불균형(도 3의 화살표 참조)을 최대화하도록 배향됨으로써, 언밸런스 섹션(9 ~ 12)의 불균형과 베어링 핀(3, 4)의 불균형이 본질적으로 평행하고, 동일한 방향으로 배향되며, 원통형 부분 원주(7)를 필수적으로 원주의 중심에 위치시킨다. 원통형 부분 원주(7)에 대해 반경 방향으로 대향되는 베어링 핀(3, 4)의 (비 원통형) 부분 원주는 이하 베어링 핀 백(8)으로 지칭되며, 샤프트 회전축(18)과 관련하여 원통형 부분 원주(7)의 원주 원에 대해 간극을 갖는다.
밸런스 샤프트는 각 베어링 핀(3, 4)을 동일하게 둘러싸는 베어링 링(5), 상기 베어링 링(5)을 베어링 핀(3, 4)에 (비파괴적으로) 분리 가능하게 결속시키는 클램핑 요소(15), 니들 롤러, 및 내연 기관의 하우징 내의 밸런스 샤프트의 레이디얼 니들 베어링 용 케이지 조립체(6)를 더 포함한다. 니들 롤러 및 케이지 조립체(6)의 내부 트랙은 베어링 링(5)에 의해 형성된다.
원통형 부분 원주(7)의 원주 원은 인접한 언밸런스 섹션(9 및 10 또는 11 및 12)의 원주 원보다 작으며, 여기서 원통형 부분 원주(7)와 베어링 링(5)의 내부 트랙은 모두 언밸런스 섹션(9 ~ 12)의 축 방향 숄더(13, 14)에 대해 반경 방향으로 탄성적으로 인입될 수 있다. 각각의 베어링 링(5)의 폭은 축 방향 숄더(13, 14)의 상호 간격보다 작으며, 상기 축 방향 숄더(13, 14)는 각각 원주각을 갖고 연장되는데, 이 경우, 부분적으로만 그리고 필수적으로 원통형 부분 원주(7)의 하중 영역에 대해 거울 대칭 방식으로 180° 미만의 원주각으로 연장되고, 그 상부에 배치된 베어링 링(5)의 불균형으로 인해 점 하중을 받는다. 각 베어링 링(5)은 축 방향 숄더(13, 14) 사이에 양측에서 거의 동일한 거리로 결속된다(도 3 참조). 베어링 링(5)은 언밸런스 샤프트(1)에 나사 결합시킨 후, 베어링 핀(3 또는 4) 상에 위치시킴으로써 조립된다.
언밸런스 섹션(9 ~ 12)의 불균형과 이에 인접한 베어링 핀 (3, 4)의 불균형은 본질적으로 평행하고, 동일한 방향으로 배향되어 샤프트 불균형을 최대화하며(도 3의 화살표 참조), 여기서 각 원통형 부분 원주(7)는 본질적으로 중앙에 광범위하게 배치되도록 정렬된다.
플라스틱으로 제조되고, 선택적으로 스프링 경질 판금으로 제작되는 클램핑 요소(15)는 대략 초승달 모양의 단면을 가지며, 탄성 변형에 의해 베어링 핀 백(8)과 베어링 링(5)의 내주면에 의해 한정되는 반경 방향 자유 공간 내로 삽입된다. 클램핑 요소(15)의 반경 방향 사전 클램핑력은 샤프트 불균형 방향과 반대 방향으로 베어링 링(5)에 작용하여, 베어링 링(5)이 원통형 부분 원주(7)와 밀착 접촉 상태로 유지된다.
베어링 핀(3, 4) 상에 베어링 링(5)을 축 방향으로 결속하는 것은 (클램핑 력에 의한 정적 마찰을 통해) 일측으로 클램핑 요소(15)와 언밸런스 샤프트(1) 사이의 축 방향 맞물림을 통해 그리고 타측으로 클램핑 요소(15)와 베어링 링(5)의 축 방향 맞물림을 통해 이루어 진다. 따라서, 한편으로 클램핑 요소(15)의 양측이 언밸런스 샤프트(1)에 대해 축 방향 슬라이딩이 고정되고, 다른 한편으로 각 베어링 링(5)의 양측이 클램핑 요소(15)에 대해 축 방향 슬라이딩이 고정되며, 결과적으로 또한 클램핑 요소(15)에 의해 언밸런스 샤프트(1)에 대해 축 방향 슬라이딩이 고정된다. 베어링 링(5)과 언밸런스 샤프트(1) 사이에 직접적인 축 방향 맞물림은 없다.
예시된 실시예에서, 클램핑 요소(15)와 언밸런스 샤프트(1) 사이의 축 방향 맞물림은, 실질적으로 축 방향 유격이 없는 클램핑 요소(15)의 축 방향 단부면(20)을 축 방향으로 둘러싸는 샤프트 회전축(18)에 횡방향으로 이어지는 홈 벽들을 갖는 베어링 핀 백(8)으로 제조되는 홈(16)에 의해 이루어진다. 클램핑 요소(15)와 베어링 링(5) 사이의 축 방향 맞물림은 클램핑 요소(15) 상의 반경 방향 외측 돌출부(17)에 의해 이루어지며, 이는 또한 실질적으로 축 방향 유격이 없는 베어링 링(5)의 단부면을 축 방향으로 둘러싼다.
"실질적으로 축 방향 유격이 없는"이라는 용어는 축 방향 유격이 없는 외함 또는 축 방향 유격을 갖는 외함으로 이해되어야 하며, 그 최대 축 방향 간극은 언밸런스 샤프트(1) 상에서 베어링 링(5)의 직접적인 축 방향 이동이 배제될 수 있도록 설정된다.
돌출부(17)는, 클램핑 요소(15)가 베어링 핀 백(8)과 베어링 링(5) 사이에 클립될 때 반경 내측 방향으로 탄성적으로 절곡될 수 있는 삽입 베벨을 갖는 스냅 후크로서 설계된다.
대안적인 실시예에서, 스냅 후크는 도 3에서 클램핑 요소(15) 상에 점선으로 표시된 돌출부(17)로 보충되거나 대체될 수 있으며, 상기 돌출부는 베어링 링(5)의 횡 방향 홀(19) 내에 맞물리고, 따라서 -원통형 부분 원주(7)에서 베어링 링(5)의 정적 마찰을 통해- 베어링 핀(3, 4)에 대한 비틀림에 대해 맞물림 방식으로 동일하게 고정된다. 돌출부(17') 및 횡 방향 보어(19) 또한 베어링 핀(3, 4)의 무부하 원주 영역에서 하중 영역에 대해 대향하여 위치된다.

Claims (5)

  1. 밸런스 샤프트로서,
    - 언밸런스 섹션(9, 10, 11, 12) 및 부분 원통형 원주만을 갖는 인접 베어링 핀(3, 4)을 포함하며, 원통형 부분 원주(7)가 샤프트 불균형이 형성되도록 배향되는, 언밸런스 샤프트(1),
    - 상기 베어링 핀(3, 4)을 둘러싸고, 상기 원통형 부분 원주(7)에 대해 유지되며, 반경 방향 반대측에 배치된 베어링 핀 백(8)에 의해 자유 공간을 한정하는 베어링 링(5), 및
    - 상기 자유 공간 내에 클램핑되고, 상기 원통형 부분 원주(7)에 대해 반경 방향으로 상기 베어링 링(5)을 클램핑하는 클램핑 요소(15)를 포함하며,
    상기 클램핑 요소(15)는 상기 베어링 핀(3, 4)의 양측에서 축 방향 슬라이딩에 대해 상기 베어링 링(5)을 고정하고, 상기 클램핑 요소(15)는 일측이 상기 언밸런스 샤프트(1)에 타측이 상기 베어링 링(5)에 축 방향으로 맞물리는 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 밸런스 샤프트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통형 부분 원주(7)는 상기 언밸런스 섹션들(9, 10, 11, 12)에 대해 반경 방향으로 탄성적으로 인입되는 것을 특징으로하는, 밸런스 샤프트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 클램핑 요소(15)와 상기 언밸런스 샤프트(1) 사이의 맞물림은 상기 베어링 핀 백(8)의 홈(16)에 의해 형성되고, 상기 홈의 홈 벽들은 상기 클램핑 요소(15)의 축 방향 단부면들(20)을 축 방향으로 둘러싸는 것을 특징으로하는, 밸런스 샤프트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 요소(15)와 상기 베어링 링(5) 사이의 맞물림은 상기 베어링 링(5)의 단부면들을 축 방향으로 둘러싸는 상기 클램핑 요소(15) 상의 반경 방향 외측 돌출부(17)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 밸런스 샤프트.
  5. 제1 항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램핑 요소(15)와 상기 베어링 링(5) 사이의 맞물림은 상기 클램핑 요소(15) 상의 반경 방향 외측 돌출부(17')에 의해 형성되며, 상기 반경 방향 외측 돌출부(17')는 상기 베어링 링(5)의 횡방향 보어(19)에 맞물리고, 이를 베어링 핀(3, 4)에 대한 회전에 대해 맞물림 방식으로 고정하는 것을 특징으로 하는, 밸런스 샤프트.
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