JP7090875B2 - バランスウェイト及びバランスウェイト付き回転シャフト - Google Patents

Description

本発明は、バランスウェイト及びバランスウェイト付き回転シャフトに関する。

従来のバランスウェイトには、バランスウェイトの中心部を除いて当該バランスウェイトに２つの切り込み（切断溝）を設け、前記中心部を連結部として残したものがある（例えば、特許文献１参照。）。前記特許文献１のバランスウェイトでは、回転シャフトとの溶接部は、前記連結部によって連結された２つのセグメントに設けられている。これにより、前記特許文献１のバランスウェイトでは、２つの溶接部の間に生じる剪断力が前記連結部にて吸収され、前記溶接部の破断が防止される。また従来のバランスウェイトには、バランスウェイトの溶接部（接合部）の間に孔を形成したものもある（例えば、特許文献２参照。）。これにより、前記特許文献２のバランスウェイトでは、２つの溶接部の間が前記孔によって断ち切られることにより、捻れに対する剛性が低下し、捻り疲労寿命が向上する。

実開平４－７１８４２号公報 特開２００５－２１４３３５号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載のバランスウェイトを回転シャフトに固定した場合であっても、捻れ等に起因する応力が、前記溶接部等の固定部に集中することがある。これは、バランスウェイト付き回転シャフトの製品寿命に影響を与える。

本発明の目的は、回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることができるバランスウェイトを提供することである。また本発明の他の目的は、製品寿命の向上が図られた、バランスウェイト付き回転シャフトを提供することである。

本発明に係るバランスウェイトは、回転シャフトの外面に固定されるバランスウェイトであって、互いに間隔を置いて配置されており、前記回転シャフトに固定可能な合わせ面を有する２つのセグメントと、前記２つのセグメントを連結する、少なくとも１つの連結部と、を有し、前記少なくとも１つの連結部は、前記セグメントの前記合わせ面よりも外側にアーチ状に突出する連結部である。
本発明に係るバランスウェイトによれば、前記連結部がアーチ状に突出した分、当該連結部の領域が広く大きな可動域となることにより、前記回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記セグメントは、前記アーチ状の一部を形作るように、前記少なくとも１つの連結部と共に突出する突出部を有するものとすることができる。
この場合、可動域が増加することにより、前記回転シャフトとの固定部に集中する応力をより緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記少なくとも１つの連結部は、前記２つのセグメントと共に隙間を区画し、前記隙間が、切り込みであるものとすることができる。
この場合、１つの連結部を主な可動域として、前記連結部が可動し易くなることにより、前記回転シャフトとの固定部に集中する応力をより緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記切り込みは、前記連結部を挟んだ二箇所の位置に配置されているものとすることができる。
この場合、１つの連結部を主な可動域として、複数の固定部に集中する応力を当該固定部のそれぞれに対してバランスよく分散させつつ、前記応力の集中を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記切り込みの先端側の輪郭形状は、平面視で、半円形状であるものとすることができる。
この場合、連結部と切り込みとの応力の集中を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記切り込みの先端側の輪郭形状は、平面視で、円形状であるものとすることができる。
この場合、連結部と切り込みとの応力の集中を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記少なくとも１つの連結部は、２つの連結部であり、前記２つの連結部は、前記２つのセグメントと共に隙間を区画し、前記隙間は、孔とすることができる。
この場合、バランスウェイトの剛性を十分に確保しつつ、回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記孔は長孔とすることができる。
この場合、連結部への応力の集中を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記セグメントは、当該セグメントの前記合わせ面に溶接用のプロジェクションを有するものとすることができる。
この場合、溶接を行う位置の選択の自由度を大きく確保しつつ、回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記セグメントは、平面視において、前記セグメントの輪郭線の一部を突出させてなる、溶接用の張出部を有するものとすることができる。
この場合、セグメントの輪郭線の一部を突出させて溶接部とすることにより、溶接幅が短く制限される。このため、回転シャフトに対してバランスウェイトを固定した状態では、当該バランスウェイトに対する回転シャフトの拘束力が弱まる。これにより、回転シャフトとの固定部に集中する応力を更に緩和させることができる。

本発明に係るバランスウェイトにおいて、前記セグメントは、板状のセグメントで構成されているものとすることができる。
この場合、バランスウェイトを一体物として容易に製造することができる。

本発明に係る、バランスウェイト付き回転シャフトでは、回転シャフトと、前記回転シャフトの外面に固定された、上記いずれかに記載のバランスウェイトと、を有する。
本発明に係るバランスウェイト付き回転シャフトによれば、バランスウェイトと回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることにより、製品寿命の向上が図られる。

本発明によれば、回転シャフトとの固定部に集中する応力を緩和させることができるバランスウェイトを提供することができる。また本発明によれば、製品寿命の向上が図られた、バランスウェイト付き回転シャフトを提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係るバランスウェイトを適用した、本発明の第一の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトを示す平面図である。 図１のバランスウェイト付き回転シャフトの要部を示す平面図である。 図２Ａを示す正面図である。 本発明の第二の実施形態に係るバランスウェイトを図１の回転シャフトに適用した、本発明の第二の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトの要部を示す平面図である。 図３Ａを示す正面図である。 本発明の第三の実施形態に係るバランスウェイトを図１の回転シャフトに適用した、本発明の第三の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトの要部を示す平面図である。 図４Ａを示す正面図である。 本発明の第四の実施形態に係るバランスウェイトを図１の回転シャフトに適用した、本発明の第四の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトの要部を示す平面図である。 図５Ａを示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の様々な実施形態について説明する。

図１中、符号１００は、本発明の第一の実施形態に係るバランスウェイト１０を適用した、本発明の第一の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトである。バランスウェイト付き回転シャフト１００は、回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０の外面に固定されたバランスウェイト１０と、を有している。回転シャフト１１０は、軸線Ｏに沿って延在している。回転シャフト１１０は、軸線Ｏの周りに回転可能である。回転シャフト１１０は、軸線Ｏ周りに回転させたとき、バランスウェイト１０によって、回転バランスが安定的に保たれる。

本実施形態では、回転シャフト１１０は、車両の動力伝達系に採用可能なプロペラシャフトである。本実施形態では、回転シャフト１１０は、円筒形のシャフト本体１１１と、シャフト本体１１１の一端に固定された端部１１２と、シャフト本体１１１の他端に固定された端部１１３と、で構成されている。本実施形態では、回転シャフト１１０の端部１１２及び１１３が自在継手の一部を構成している。回転シャフト１１０の端部１１２及び１１３の構成は、動力伝達系内に回転シャフト１１０を接続する方法に応じて、適宜変更することができる。

本実施形態では、図１に示すように、回転シャフト１１０のシャフト本体１１１の一方の側（本実施形態では、図面手前側）には、２つのバランスウェイト１０が固定されている。２つのバランスウェイト１０は、軸線Ｏの方向に間隔を置いて固定されている。本実施形態では、シャフト本体１１１の他方の側（本実施形態では、図面裏側）にも、図示の一方の側と同様に、２つのバランスウェイト１０が固定されている（図示省略。）。即ち、本実施形態では、回転シャフト１１０に対して、合計４つのバランスウェイト１０が固定されている。

図１に示すバランスウェイト１０は、本発明の第一の実施形態に係るバランスウェイトである。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、バランスウェイト１０は、互いに間隔を置いて配置されており、回転シャフト１１０（本実施形態では、シャフト本体１１１）に固定可能な２つのセグメント１１を有している。セグメント１１は、図２Ｂに示すように、外面１２と内面１３とを有している。本実施形態において、セグメント１１は、図２Ｂに示すように、外面１２と内面１３との間の厚みが薄い、板状のセグメントである。本実施形態では、セグメント１１は、図２Ａに示すように、平面視で、長手方向（バランスウェイト１０の短手方向）に延びる輪郭線Ｌ１と、当該輪郭線Ｌ１に対して直交する短手方向（バランスウェイト１０の長手方向）に延びる輪郭線Ｌ２とで区画された、矩形状の形状に形作られている。

本実施形態に係るバランスウェイト１０では、セグメント１１は、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、回転シャフト１１０（本実施形態では、シャフト本体１１１）の外面Ｆに合わさるように、湾曲した合わせ部１１ａを有している。セグメント１１の合わせ部１１ａでは、当該セグメント１１の内面１３は、回転シャフト１１０の外面Ｆと合わさる、合わせ面１３ａで構成されている。セグメント１１の合わせ面１３ａは、例えば、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト１０を回転シャフト１１０に固定させた状態で、回転シャフト１１０の外面Ｆに一致させることができる。

また、バランスウェイト１０は、２つのセグメント１１を連結する、少なくとも１つの連結部Ｃを有している。連結部Ｃは、図２Ｂに示すように、各セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部である。ここで、「外側」とは、セグメント１１の内面１３から外面１２に向かう側である。

連結部Ｃは、図２Ｂに示すように、２つのセグメント１１の間からアーチ状に突出し、回転シャフト１１０との間に空間Ｓを形成している。詳細には、連結部Ｃの内面１４は、例えば、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト１０を回転シャフト１１０に固定させた状態で、回転シャフト１１０の外面Ｆとの間に、空間Ｓを形成している。即ち、本発明において、「セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部Ｃ」とは、図２Ｂに示すように、セグメント１１を回転シャフト１１０に固定した状態で、バランスウェイト１０と回転シャフト１１０との間に空間Ｓが形成されるような形状の連結部である。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、セグメント１１は、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、前記アーチ状の一部を形作るように、連結部Ｃと共に突出する突出部１１ｂを有している。

突出部１１ｂは、各セグメント１１の連結部Ｃ側に設けられている。突出部１１ｂは、連結部Ｃに繋がっている。これによって、本実施形態では、連結部Ｃは、２つのセグメント１１の突出部１１ｂと共に、セグメント１１の合わせ面１３ａから立ち上がり、セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出している。言い換えれば、セグメント１１の突出部１１ｂでは、当該セグメント１１の内面１３は、セグメント１１の合わせ面１３ａと連結部Ｃの内面１４とを繋ぐ、立ち上り面１３ｂで構成されている。セグメント１１の突出部１１ｂにおける立ち上り面１３ｂは、例えば、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、セグメント１１の合わせ面１３ａから連結部Ｃの内面１４に向かって立ち上がっている。セグメント１１の立ち上り面１３ｂは、例えば、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト１０を回転シャフト１１０に固定させた状態で、連結部Ｃの内面１４と共に、空間Ｓを形成している。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、連結部Ｃは、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、前記隙間Ｇは、切り込み１８である。このように、連結部Ｃは、少なくとも１つの切り込み１８によって形作ることができる。切り込み１８は、２つのセグメント１１それぞれの外面１２から内面１３まで至っている。言い換えれば、切り込み１８は、バランスウェイト１０を貫通している。

本実施形態に係るバランスウェイト１０では、切り込み１８は、図２Ａに示すように、連結部Ｃを挟んだ二箇所の位置に配置されている。２つの切り込み１８は、図２Ａに示すように、平面視で、バランスウェイト１０の両側に、互いの切り込み１８の先端１８ｅが向かい合わせになるように配置されている。本実施形態では、連結部Ｃは、２つの切り込み１８の先端１８ｅ側の相互間に位置し、セグメント１１の輪郭線Ｌ１方向における全体幅Ｗ１０よりも狭幅の連結部である。この場合、連結部１５は、図２Ａに示すように、平面視で、２つの切り込み１８の先端１８ｅ側の形状によって、その外縁が輪郭付けられた連結部となる。連結部１５は、図２Ａに示すように、平面視で、互いに接近する２つの曲線（切り込み１８の先端１８ｅ側の形状を描く線）によって、その外縁が輪郭付けられている。このため、図２Ａに示すように、平面視で、当該連結部１５の幅がアーチ状の上部に向かうに従って、両側から均等に狭くなるような、立体形状を有している。

また、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、２つの切り込み１８は、セグメント１１の輪郭線Ｌ２の方向の、バランスウェイト１０の中心の位置に配置されている。ただし、２つの切り込み１８は、セグメント１１の輪郭線Ｌ２の方向の、バランスウェイト１０の任意の位置に配置することができる。また、２つの切り込み１８の先端１８ｅは、セグメント１１の輪郭線Ｌ２を基点に任意の位置に配置することができる。切り込み１８の長さ（切り込み１８の先端１８ｅとセグメント１１の輪郭線Ｌ２との間の長さ）Ｌも、適宜調整することができる。更に、本実態形態に係るバランスウェイト１０では、切り込み１８の長さＬは、２つの切り込み１８の長さＬが等しくなるように設定されている。ただし、切り込み１８の幅ｄ、長さＬ及びバランスウェイト１０全体における位置は、適宜選択することができる。２つの切り込み１８は、輪郭線Ｌ１に沿う方向に延在している。ただし、切り込み１８は、平面視で、輪郭線Ｌ１及びＬ２に対し、斜めであってもよい。

ところで、本実態形態に係るバランスウェイト１０では、切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、図２Ａに示すように、平面視で、半円形状である。切り込み１８は、図２Ａに示すように、同一の幅ｄで延在する切り込み本体部１８ａと、切り込み本体部１８ａと繋がる切り込み先端部１８ｂと、を有している。切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、切り込み先端部１８ｂの輪郭形状で形作られている。本実施形態では、切り込み先端部１８ｂの輪郭形状は、半径ｒ＝ｄ／２の半円形状となっている。

本実施形態では、バランスウェイト１０は、回転シャフト１１０の外面Ｆに対して溶接によって固定されている。本実施形態では、２つのセグメント１１は、それぞれ、図２Ｂ等に示すように、当該セグメント１１の合わせ面１３ａに溶接用のプロジェクションＰを有している。

本実施形態に係るバランスウェイト１０では、プロジェクションＰは、セグメント１１と一体に構成されている。プロジェクションＰは、セグメント１１の合わせ面１３ａから突出し、回転シャフト１１０の外面Ｆに接触させることができる。図２Ｂに示すように、本実施形態では、バランスウェイト１０は、プロジェクションＰを回転シャフト１１０の外面Ｆに接触させた状態で、当該プロジェクションＰに通電させることで、回転シャフト１１０に対して溶接される。即ち、溶接後のプロジェクションＰは、バランスウェイト１０と回転シャフト１１０との溶接部（固定部）７０になる。これにより、バランスウェイト付き回転シャフト１００は、軸線Ｏ周りに回転させたとき、バランスウェイト１０によって、回転バランスが安定的に保たれる。

本実施形態に係るバランスウェイト１０は、２つのセグメント１１を連結する連結部１５を有し、バランスウェイト１０に伝わる力を逃がす、逃げ構造を有している。本実施形態では、連結部１５は、図２Ａに示すように、平面視で、切り込み１８で形作られている。更に、連結部１５は、アーチ状に突出している。本実施形態に係るバランスウェイト１０によれば、回転シャフト１１０からの力が２つのセグメント１１それぞれの溶接部７０に対して相対的に加わったとき、具体的には、溶接部７０の相互間に、捻り力等が加わったときも、図２Ｂに示すように、連結部１５がアーチ状に突出した分、当該連結部１５の領域が広く大きな可動域となる。これにより、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

また、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、セグメント１１は、前記アーチ状の一部を形作るように、連結部Ｃと共に突出する突出部１１ｂを有している。この場合、可動域が増加することにより、回転シャフト１１０との溶接部７０に集中する応力をより緩和させることができる。

また、本実施形態に係るバランスウェイト１０において、連結部１５は、図２Ａに示すように、平面視で、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、前記隙間Ｇは、切り込み１８である。この場合、１つの連結部１５を主な可動域として、連結部１５が可動し易くなることにより、溶接部７０に集中する応力をより緩和させることができる。

特に、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、切り込み１８は、連結部１５を挟んだ二箇所の位置に配置されている。この場合、１つの連結部１５を主な可動域として、複数の溶接部７０に集中する応力を当該溶接部７０のそれぞれに対してバランスよく分散させつつ、前記応力の集中を緩和させることができる。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、図２Ａに示すように、平面視で、半円形状である。この場合、連結部１５と切り込み１８との応力の集中を緩和させることができる。

また、本実施形態に係るバランスウェイト１０において、セグメント１１は、図２Ｂに示すように、軸線方向視で、当該セグメント１１の合わせ面１３ａに溶接用のプロジェクションＰを有している。この場合、溶接部７０は、平面視でセグメント１１の任意の位置に配置することができる。従って、溶接を行う位置の選択の自由度を大きく確保しつつ、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

ところで、本実施形態に係るバランスウェイト１０は、他の溶接方法を用いて、回転シャフト１１０の外面Ｆに対して固定することもできる。例えば、バランスウェイト１０は、輪郭線Ｌ１の少なくとも一部を溶接することにより、回転シャフト１１０に対して固定することができる。

図３Ａ及び図３Ｂ中、符号２００は、本発明の第二の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトである。バランスウェイト付き回転シャフト２００は、図３Ｂに示すように、図１の回転シャフト１１０の外面Ｆにバランスウェイト２０を溶接したものである。バランスウェイト２０は、本発明の第二の実施形態に係るバランスウェイトである。バランスウェイト２０は、バランスウェイト１０の変形例である。以下、図１、図２Ａ及びＢと実質的に同一の部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

本実施形態に係るバランスウェイト２０では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、セグメント１１は、溶接用の張出部２１を有している。張出部２１は、図３Ａに示すように、セグメント１１の平面視における輪郭線Ｌ１の一部を突出させてなる。図３Ｂに示すように、張出部２１は、回転シャフト１１０の外面Ｆに溶接するための溶接部である。符号７０は、溶接後の溶接部を示す。

張出部２１は、図３Ａに示すように、平面視で、セグメント１１の輪郭線Ｌ１から、セグメント１１の輪郭線Ｌ２が延在する方向に沿って突出している。本実施形態では、張出部２１は、図３Ａに示すように、平面視で、セグメント１１の輪郭線Ｌ１から矩形状をなして突出している。本実施形態のように、張出部２１を矩形状に突出させれば、溶接領域（溶接面積）を広く確保することができる。なお、張出部２１の形状は、適宜選択することができる。例えば、張出部２１は、平面視で、半円形状、ドーム形状等の曲線形状等に突出させることができる。

本実施形態に係るバランスウェイト２０では、セグメント１１に張出部２１を設け、当該張出部２１を溶接部としている。この場合、セグメント１１の溶接幅（固定幅）は、張出部２１の輪郭線Ｌ１方向における幅Ｗ２１となる。張出部２１の幅Ｗ２１は、セグメント１１の輪郭線Ｌ１方向における全体幅Ｗ２０にくらべて短く制限される。即ち、セグメント１１の輪郭線Ｌ１の一部を突出させて溶接部とすることにより、溶接幅が短く制限される。このように、セグメント１１の溶接幅、即ち、バランスウェイト２０の溶接幅を短く制限すれば、回転シャフト１１０に対してバランスウェイト２０を固定した状態では、回転シャフト１１０からの力が２つのセグメント１１それぞれの溶接部７０に対して相対的に加わったとき、具体的には、溶接部７０の相互間に、捻り力等が加わったときの、バランスウェイト２０に対する回転シャフト１１０の拘束力が弱まる。従って、本実施形態に係るバランスウェイト２０によれば、溶接部７０に集中する応力を更に緩和させることができる。

次いで、図４Ａ及び図４Ｂ中、符号３００は、本発明の第三の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトである。バランスウェイト付き回転シャフト３００は、図４Ｂに示すように、図１の回転シャフト１１０の外面Ｆにバランスウェイト３０を溶接したものである。バランスウェイト３０は、本発明の第三の実施形態に係るバランスウェイトである。バランスウェイト３０は、バランスウェイト２０の変形例である。以下、図１、図２Ａ及びＢ、図３Ａ及びＢと実質的に同一の部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

本実施形態に係るバランスウェイト３０もまた、２つのセグメント１１を連結する、少なくとも１つの連結部３５を有している。また、本実施形態では、逃げ構造として、連結部３５を有している。連結部３５は、第一の実施形態に係る連結部１５と同様、図４Ｂに示すように、各セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部である。

本実施形態に係るバランスウェイト３０も、バランスウェイト２０と同様、連結部３５は、２つのセグメント１１の間からアーチ状に突出し、回転シャフト１１０との間に空間Ｓを形成している。詳細には、連結部３５の内面３４は、例えば、図４Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト３０を回転シャフト１１０に溶接させた状態で、回転シャフト１１０の外面Ｆとの間に、空間Ｓを形成している。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト３０でも、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、連結部３５は、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、前記隙間Ｇは、切り込み１８である。即ち、本実施形態もまた、前記逃げ構造は、少なくとも１つの切り込み１８によって形作られた連結部３５で構成されている。

本実施形態に係るバランスウェイト３０も、他のバランスウェイト１０及び２０と同様、切り込み１８は、図４Ａに示すように、連結部Ｃを挟んだ二箇所の位置に配置されている。即ち、本実施形態では、連結部３５は、セグメント１１の輪郭線Ｌ１方向における全体幅Ｗ３０よりも狭幅の連結部である。この場合も、連結部３５は、図４Ａに示すように、平面視で、２つの切り込み１８の先端１８ｅ側の形状によって、その外縁が輪郭付けられた連結部となる。連結部３５は、図４Ａに示すように、平面視で、互いに接近する２つの曲線（切り込み１８の先端１８ｅ側の形状を描く線）によって、その外縁が輪郭付けられている。このため、連結部３５は、図４Ａに示すように、平面視で、当該連結部１６の幅がアーチ状の上部に向かうに従って、両側から均等に狭くなるような、立体形状を有している。但し、本実施形態では、以下の点が、バランスウェイト１０及び２０と異なる。

本実態形態に係るバランスウェイト３０では、切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、図４Ａに示すように、平面視で、円形状である。切り込み１８は、図４Ａに示すように、平面視で、同一の幅ｄで延在する切り込み本体部１８ａと、切り込み本体部１８ａと繋がる切り込み先端部１８ｃと、を有している。切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、切り込み先端部１８ｃで形作られている。切り込み先端部１８ｃの輪郭形状は、切り込み本体部１８ａ側の一部を除き、ｄ／２よりも大きな半径Ｒの円形状となっている。

本実施形態に係るバランスウェイト３０も、２つのセグメント１１を連結する連結部３５を有し、バランスウェイト３０に伝わる力を逃がす、逃げ構造を有している。本実施形態でも、連結部３５は、図４Ａに示すように、平面視で、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、前記隙間Ｇは、切り込み１８である。更に、連結部３５も、各セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部である。本実施形態に係るバランスウェイト３０によれば、回転シャフト１１０からの力が２つのセグメント１１それぞれの溶接部７０に対して相対的に加わったとき、具体的には、溶接部７０の相互間に、捻り力等が加わったときも、図４Ｂに示すように、連結部１６がアーチ状に突出した分、当該連結部１６の領域が広く大きな可動域となる。これにより、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

特に、本実施形態に係るバランスウェイト３０では、切り込み１８の先端１８ｅ側の輪郭形状は、図４Ａに示すように、平面視で、円形状である。この場合、連結部３５と切り込み１８との応力の集中を緩和させることができる。

次いで、図５Ａ及び図５Ｂ中、符号４００は、本発明の第四の実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフトである。バランスウェイト付き回転シャフト４００は、図５Ｂに示すように、図１の回転シャフト１１０の外面Ｆにバランスウェイト４０を溶接したものである。バランスウェイト４０は、本発明の第四の実施形態に係るバランスウェイトである。バランスウェイト４０は、バランスウェイト２０の他の変形例である。以下、図１、図２Ａ及びＢ、図３Ａ及びＢ、図４Ａ及びＢと実質的に同一の部分は、同一の符号をもって、その説明を省略する。

本発明によれば、連結部Ｃは、少なくとも１つとすることができる。本実施形態に係るバランスウェイト４０では、図５Ａに示すように、連結部Ｃは、２つの連結部４５である。また、本実施形態では、前記逃げ構造として、連結部４５を有している。連結部４５は、他の実施形態に係る連結部１５及び３５と同様、図５Ｂに示すように、各セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部である。

本実施形態に係るバランスウェイト４０もまた、図５Ｂに示すように、連結部４５は、２つのセグメント１１の間からアーチ状に突出し、回転シャフト１１０との間に空間Ｓを形成している。詳細には、連結部４５の内面４４は、例えば、図５Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト４０を回転シャフト１１０に溶接させた状態で、回転シャフト１１０の外面Ｆとの間に、空間Ｓを形成している。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト４０では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、２つの連結部４５は、図５Ａに示すように、平面視で、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、隙間Ｇは、孔１９である。即ち、本実施形態では、前記逃げ構造は、少なくとも１つの孔１９によって形作られた複数の連結部４５で構成されている。このように、複数の連結部４５は、少なくとも１つの孔１９によって形作ることができる。孔１９は、２つのセグメント１１それぞれの外面１２から内面１３まで至っている。言い換えれば、孔１９は、バランスウェイト４０を貫通している。

本実施形態に係るバランスウェイト４０では、図５Ａに示すように、平面視で、孔１９は、２つのセグメント１１の間に配置されている。本実施形態では、バランスウェイト４０の中心に配置されている。本実施形態では、バランスウェイト４０は、図５Ａに示すように、平面視で、短手方向に延びる輪郭線Ｌ３と、長手方向に延びる輪郭線Ｌ４とで区画された本体部を有している。前記本体部は、図５Ａに示すように、平面視で、矩形の形状に形作られている。本実施形態では、連結部４５は、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４と孔１９との相互間に位置し、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ３方向における全体幅Ｗ４０よりも狭幅の連結部である。この場合、連結部４５は、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４と孔１９の先端１９ｅ側の形状とによって、その外縁が輪郭付けられた連結部となる。連結部４５は、図５Ａに示すように、平面視で、一方が他方に接近する、曲線（本実施形態では、孔１９の先端１９ｅ側の形状を描く線）及び直線（本実施形態では、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４）によって、その外縁が輪郭付けられている。このため、連結部４５は、図５Ａに示すように、平面視で、当該連結部４５の幅がアーチ状の上部に向かうに従って、片側に偏って狭くなるような、立体形状を有している。

また、本実施形態に係るバランスウェイト４０では、孔１９は、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４の方向の、当該輪郭線Ｌ４の中心の位置に配置されている。ただし、孔１９は、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４の方向の、任意の位置に配置することができる。また、孔１９のそれぞれの先端１９ｅは、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４に向かって、任意の位置に配置することができる。孔１９の長さ（２つの先端１９ｅの間の長さ）Ｌも、適宜調整することができる。更に、本実態形態に係るバランスウェイト４０では、孔１９は、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ３の中心を通り、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ４に沿って伸びる線に対して線対称となっている。言い換えれば、孔１９は、２つの連結部４５の幅が等しくなるように配置されている。孔１９の幅ｄ、長さＬ及びバランスウェイト１０全体における位置は、適宜選択することができる。２つの孔１９は、輪郭線Ｌ３に沿う方向に延在している。ただし、孔１９は、平面視で、バランスウェイト４０の輪郭線Ｌ３及びＬ４に対し、斜めであってもよい。

特に、本実施形態では、孔１９は、図５Ａに示すように、平面視で、長孔である。より具体的には、孔１９は、図５Ａに示すように、同一の幅ｄで延在する孔本体部１９ａと、孔本体部１９ａの各側と繋がる孔先端部１９ｂと、を有している。孔１９の両方の先端１９ｅ側の輪郭形状は、孔先端部１９ｂの輪郭形状で形作られている。本実施形態では、孔先端部１９ｂの輪郭形状は、半径ｒ＝ｄ／２の半円形状となっている。

本実施形態に係るバランスウェイト４０も、２つのセグメント１１を連結する連結部４５を有し、バランスウェイト４０に伝わる力を逃がす、逃げ構造を有している。２つの連結部４５は、孔１９で形作られている。更に、連結部４５も、各セグメント１１の合わせ面１３ａよりも外側にアーチ状に突出する連結部である。本実施形態に係るバランスウェイト４０によっても、回転シャフト１１０からの力が２つの溶接部７０に対して相対的に加わったとき、具体的には、溶接部７０の相互間に、捻り力等が加わったとき、図５Ｂに示すように、連結部１７がアーチ状に突出した分、当該連結部１７の領域が広く大きな可動域となる。これにより、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

特に、本実施形態に係るバランスウェイト４０では、２つの連結部４５は、２つのセグメント１１と共に隙間Ｇを区画し、前記隙間Ｇは、孔１９としている。この場合、回転シャフト１１０からの力が２つのセグメント１１それぞれの溶接部７０に対して相対的に加わったとき、具体的には、溶接部７０の相互間に、捻り力等が加わったときも、バランスウェイト４０の剛性を十分に確保しつつ、回転シャフト１１０との溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト４０では、孔１９は長孔である。この場合、連結部４５への応力の集中を緩和させることができる。

なお、本発明によれば、孔１９の形状は、特に限定されない。例えば、楕円形孔、長方形孔等の多角形長孔等とすることができる。また、孔１９は、長孔ではなく、円形孔、正方形孔等の正多角形孔等とすることができる。

上述した各実施形態に係るバランスウェイト１０～４０ではいずれも、セグメント１１は、板状のセグメントで構成されている。この場合、バランスウェイト１０～４０は、例えば、１枚の板状部材を用いたプレス加工等により、一体物として容易に製造することができる。

また、上述した各実施形態では、セグメント１１の基本形状は、平面視で、矩形の形状を基本としているが、矩形の形状以外の多角形状、円形状、楕円形状等、様々な形状とすることができる。即ち、上述した各実施形態では、バランスウェイト１０～４０全体の輪郭形状は、平面視で、２つの矩形のセグメント１１を合わせた矩形の形状を基本としているが、本発明に係るバランスウェイトの基本的な輪郭形状は、矩形の形状に限定されるものではない。例えば、本発明に係るバランスウェイトの基本的な輪郭形状も、矩形の形状以外の多角形状、円形状、楕円形状等、様々な形状とすることができる。

また、上述した各実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフト１００～４００は、回転シャフト１１０と、回転シャフト１１０の外面Ｆに固定された、バランスウェイト１０～４０のいずれかと、を有している。本実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフト１００～４００によれば、溶接部７０に集中する応力を緩和させることにより、製品寿命の向上が図られる。

上述のとおり、本発明によれば、回転シャフト１１０との溶接部７０に集中する応力を緩和させることができるバランスウェイト１０～４０を提供することができる。また本発明によれば、製品寿命の向上が図られた、バランスウェイト付き回転シャフト１００～４００を提供することができる。

上述したところは、本発明の様々な実施形態の一例であって、特許請求の範囲の記載によれば、種々の変更が可能である。例えば、上述した各実施形態に係るバランスウェイト１０～４０では、連結部Ｃは、セグメント１１の突出部１１ｂに接続されているが、セグメント１１の合わせ部１１ａに直結することができる。即ち、本発明によれば、セグメント１１の突出部１１ｂ（立ち上り面１３ｂ）は省略することができる。

また、上述した各実施形態に係るバランスウェイト１０～４０は、セグメント１１の輪郭線Ｌ１（バランスウェイトの輪郭線Ｌ３）が軸線Ｏに対して平行に配置されるように、回転シャフト１１０の外面Ｆに対して固定されている。しかしながら、本発明に係るバランスウェイトは、セグメント１１の輪郭線Ｌ２（バランスウェイトの輪郭線Ｌ４）が軸線Ｏに対して平行に配置されるように、回転シャフト１１０の外面Ｆに対して固定することもできる。

また、上述した各実施形態に係るバランスウェイト１０～４０では、隙間Ｇは、それぞれの平面視で、セグメント１１の輪郭線Ｌ１（バランスウェイトの輪郭線Ｌ３）に沿った方向に延在している。しかしながら、隙間Ｇの延在方向は、回転シャフト１１０に対して固定されるバランスウェイト１０～４０の向きに応じて適宜変更することができる。また、隙間Ｇの形状、個数及び配置も、連結部Ｃの形状、個数及び配置に応じて、適宜変更することができる。

更に、バランスウェイトは、回転シャフト１１０に対して溶接する以外にも、ボルト等の締結要素を用いて締結することもできる。更に上述した各実施形態に係る、バランスウェイト置及びバランスウェイト付き回転シャフトの各構成は、互いに適宜に置き換えて、又は、組み合わせて使用することができる。

１０：バランスウェイト（第一の実施形態）， １１：セグメント， １１ａ：合わせ部， １１ｂ：突出部， １２：セグメントの外面， １３：セグメントの内面， １３ａ：合わせ面， １３ｂ：立ち上り面， １４：連結部の内面， １５：連結部， １８：切り込み， １８ａ：切り込み本体部， １８ｂ：切り込み先端部（切り込みの先端側）， １８ｃ：切り込み先端部（切り込みの先端側）， １８ｅ：切り込みの先端， １９：孔， １９ａ：孔本体部， １９ｂ：孔先端部（孔の先端側）， １９ｅ：孔の先端， ２０：バランスウェイト（第二の実施形態）， ２１：張出部， ３０：バランスウェイト（第三の実施形態）， ３４：連結部の内面， ３５：連結部， ４０：バランスウェイト（第四の実施形態）， ４４：連結部の内面， ４５：連結部，１００：バランスウェイト付き回転シャフト（第一の実施形態）， １１０：回転シャフト， ２００：バランスウェイト付き回転シャフト（第二の実施形態）， ３００：バランスウェイト付き回転シャフト（第三の実施形態）， ４００：バランスウェイト付き回転シャフト（第四の実施形態）， Ｃ：連結部， ｄ：切り込み（孔）の幅， Ｇ：隙間， Ｌ：切り込み（孔）の長さ， Ｌ１：セグメントの（長辺側の）輪郭線， Ｌ２：セグメントの（短辺側の）輪郭線， Ｌ３：バランスウェイトの（短辺側の）輪郭線， Ｌ４：バランスウェイトの（長辺側の）輪郭線， Ｐ：プロジェクション， Ｒ：切り込み先端部の半径， ｒ：切り込み先端部（孔先端部）の半径， Ｓ：空間， ７０：溶接部（固定部）

Claims (11)

1. 回転シャフトの外面に固定されるバランスウェイトであって、
   互いに間隔を置いて配置されており、前記回転シャフトに固定可能な合わせ面を有する２つのセグメントと、前記２つのセグメントを連結する、少なくとも１つの連結部と、を有し、
   前記少なくとも１つの連結部は、前記セグメントの前記合わせ面よりも外側にアーチ状に突出する連結部であり、
   前記セグメントは、前記アーチ状の一部を形作るように、前記少なくとも１つの連結部と共に突出する突出部を有し、前記突出部では、前記セグメントの内面は、前記セグメントの前記合わせ面と、前記連結部の内面とを繋ぐ、立ち上がり面で構成されており、前記立ち上がり面は、軸線方向視で、前記セグメントの前記合わせ面から前記連結部の内面に向かって内側に湾曲しながら立ち上がっている、バランスウェイト。
2. 請求項１において、前記少なくとも１つの連結部は、前記２つのセグメントと共に隙間を区画し、前記隙間は、切り込みである、バランスウェイト。
3. 請求項２において、前記切り込みは、前記連結部を挟んだ二箇所の位置に配置されている、バランスウェイト。
4. 請求項２又は３において、前記切り込みの先端側の輪郭形状は、平面視で、半円形状である、バランスウェイト。
5. 請求項２又は３において、前記切り込みの先端側の輪郭形状は、平面視で、円形状である、バランスウェイト。
6. 請求項１において、前記少なくとも１つの連結部は、２つの連結部であり、前記２つの連結部は、前記２つのセグメントと共に隙間を区画し、前記隙間は、孔である、バランスウェイト。
7. 請求項６において、前記孔は、長孔である、バランスウェイト。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項において、前記セグメントは、当該セグメントの前記合わせ面に溶接用のプロジェクションを有する、バランスウェイト。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項において、前記セグメントは、前記セグメントの平面視における輪郭線の一部を突出させてなる、溶接用の張出部を有し、
   前記セグメントは、互いに直交する方向に延びる２種類の輪郭線で区画された矩形状に形作られており、
   前記張出部は、平面視において、前記２種類の輪郭線の一方の輪郭線から、前記２種類の輪郭線の他方が延在する方向に沿って突出している、バランスウェイト。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項において、前記セグメントは、板状のセグメントで構成されている、バランスウェイト。
11. 回転シャフトと、前記回転シャフトの外面に固定された、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のバランスウェイトと、を有するバランスウェイト付き回転シャフト。

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