JP7090876B2 - バランスウェイト、バランスウェイト付き回転シャフト及びバランスウェイト付き回転シャフトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バランスウェイト、バランスウェイト付き回転シャフト及びバランスウェイト付き回転シャフトの製造方法に関する。

従来のバランスウェイトには、長方形のバランスウェイトの四隅を回転シャフトの外面に各々スポット溶接し、当該溶接部の相互間に、回転シャフトの外面に発生する捩り荷重に対応した応力緩和手段を設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。これにより、前記特許文献１のバランスウェイトでは、前記溶接部の間に生じる剪断力が前記応力緩和手段にて吸収され、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、矩形のバランスウェイトの上縁部及び下縁部のそれぞれの中央位置が溶接部（接合部）とされ、当該溶接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溶接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、回転シャフトとの溶接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。更に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得ることができる、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法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溶接されるバランスウェイトであって、本体部と、平面視において、前記本体部の輪郭線の一部を突出させてなる、少なくとも１つの張出部と、を有し、前記張出部が溶接部である。
本発明に係るバランスウェイトによれば、回転シャフトとの溶接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、前記少なくとも１つの張出部は、２つの張出部であ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安定的に溶接しつつ、回転シャフトとの溶接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は、前記本体部に、２つのセグメントを連結する連結部を有し、前記本体部に伝わる力を逃がす逃げ構造を有することが好ましい。
この場合、回転シャフトとの溶接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つの張出部は、１つの張出部であるものとすることができる。
この場合、回転シャフトとの溶接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、前記本体部は、板状のセグメントであることが好ましい。
この場合、バランスウェイトは、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。

本発明に係るバランスウェイト付き回転シャフトは、回転シャフトと、前記回転シャフトの外面に溶接された、上記のいずれか１つ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、製品寿命の向上が図られる。

本発明に係る、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法は、回転シャフトの外面にバランスウェイトを溶接することにより、バランスウェイト付き回転シャフトを製造する方法であって、前記バランスウェイトとして、上記のいずれか１つのバランスウェイトを用い、前記バランスウェイトの前記張出部を前記回転シャフトの前記外面に溶接する。
本発明に係る、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法によれば、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得ることができる。

本発明によれば、回転シャフトとの溶接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。更に本発明によれば、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得ることができる、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法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。 本発明の第五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、本発明の第五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６Ａを示す正面図である。 参考例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、参考例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７Ａ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の外面に溶接（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が溶接されている（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、本実施形態に係るバランスウェイト１０は、本体部Ａと、平面視において、本体部Ａの輪郭線の一部を突出させてなる、少なくとも１つの張出部Ｂと、を有している。張出部Ｂは、溶接部である。符号７０は、溶接後の溶接部を示す。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、本体部Ａは、１つのセグメント１１で構成されている。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、短手方向に延びる輪郭線Ｌ１と、当該輪郭線Ｌ１に対して直交して長手方向に延びる輪郭線Ｌ２とで区画された、矩形状に形作られている。

本実施形態では、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、湾曲している。本実施形態では、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に溶接させた状態で、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、本実施形態に係るバランスウェイト１０では、少なくとも１つの張出部Ｂは、２つの張出部１４である。２つの張出部１４は、本体部Ａを挟んで対向する位置に配置されている。図２Ａに示すように、平面視において、２つの張出部１４は、セグメント１１の輪郭線Ｌ１の一部を突出させてなる。

張出部１４は、図２Ａ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１４は、図２Ａ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、２つの張出部１４それぞれ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１４の形状は、適宜選択することができる。例えば、張出部１４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１０は、セグメント１１に２つの張出部１４を設け、当該張出部１４それぞれを溶接部としている。この場合、バランスウェイト１０の溶接幅（溶接長さ）は、張出部１４の輪郭線Ｌ１方向における幅Ｗ１４となる。張出部１４の幅Ｗ１４は、バランスウェイト１０の輪郭線Ｌ１方向における全体幅Ｗ１０に比べて短く制限される。即ち、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溶接部７０とすることにより、溶接幅が短く制限される。このように、バランスウェイト１０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１０を溶接した状態では、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、当該バランスウェイト１０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１０によれば、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において、張出部Ｂは、上述のとおり、２つの張出部１４である。この場合、バランスウェイト１０を安定的に溶接しつつ、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。

ところで、本発明に係るバランスウェイトによれば、後述するように、本体部Ａに、当該本体部Ａに伝わる力を逃がす逃げ構造Ｃを設けることができる。

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。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、バランスウェイト２０では、本体部Ａは、２つのセグメント１１を有している。２つのセグメント１１は、互いに間隔を置いて配置されている。セグメント１１は、それぞれ、図３Ｂ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、それぞれ、図３Ｂ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、それぞれ、図３Ａに示すように、平面視で、長手方向に延びる輪郭線（バランスウェイト２０の短手方向）Ｌ３と、当該輪郭線Ｌ３に対して直交して短手方向に延びる輪郭線（バランスウェイト２０の長手方向）Ｌ４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２０では、各セグメント１１は、図３Ｂ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。各セグメント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。各セグメント１１の合わせ面１３ａは、例えば、図３Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト２０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に一致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２０では、本体部Ａ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２１を有している。本実施形態では、本体部Ａは、２つのセグメント１１と、１つの連結部２１とで構成されている。また、本実施形態では、逃げ構造Ｃとして、連結部２１を有している。連結部２１は、図３Ｂ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２１は、図３Ｂ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２１の内面２２は、例えば、図３Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト２０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。即ち、「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２１」とは、図２Ｂに示すように、バランスウェイト２０を回転シャフト１１０に溶接した状態で、バランスウェイト２０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２０では、セグメント１１は、図３Ｂ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２１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２１側に設けられている。突出部１１ｂは、連結部２１に繋がっている。これによって、本実施形態では、連結部２１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２１の内面２２とを繋ぐ、立ち上り面１３ｂで構成されている。セグメント１１の立ち上り面１３ｂは、例えば、図３Ｂ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２１の内面２２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３Ｂに示すように、軸線方向視で、バランスウェイト２０を回転シャフト１１０に溶接させた状態で、連結部２１の内面２２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２０では、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、連結部２１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２３である。即ち、本実施形態では、逃げ構造Ｃは、少なくとも１つの切り込み２３によって形作られた連結部２１で構成されている。切り込み２３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２３は、バランスウェイト２０を貫通している。

本実施形態に係るバランスウェイト２０では、図３Ａに示すように、平面視で、２つの切り込み２３は、連結部２１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２３は、図３Ａに示すように、平面視で、バランスウェイト２０の両側に、互いの切り込み２３の先端２３ｅ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２１は、２つの切り込み２３の先端２３ｅ側の相互間に位置し、セグメント１１の輪郭線Ｌ３方向における全体幅Ｗ２０よりも狭幅の連結部である。この場合、連結部２１は、図３Ａに示すように、平面視で、２つの切り込み２３の先端２３ｅ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２１は、図３Ａ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２３の先端２３ｅ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２１は、図３Ａに示すように、平面視で、当該連結部２１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２０では、２つの切り込み２３は、セグメント１１の輪郭線Ｌ４の方向の、バランスウェイト２０の中心の位置に配置されている。ただし、２つの切り込み２３は、セグメント１１の輪郭線Ｌ４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２３の先端２３ｅは、セグメント１１の輪郭線Ｌ４を基点に任意の位置に配置することができる。切り込み２３の長さ（切り込み２３の先端２３ｅとセグメント１１の輪郭線Ｌ４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２０では、切り込み２３の長さＬは、２つの切り込み２３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２３の幅ｄ、長さＬ及びバランスウェイト２０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２３は、輪郭線Ｌ３に沿う方向に延在している。ただし、切り込み２３は、平面視で、輪郭線Ｌ３及びＬ４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２０では、切り込み２３の先端２３ｅ側の輪郭形状は、図３Ａに示すように、平面視で、半円形状である。切り込み２３は、図３Ａに示すように、同一の幅ｄで延在する切り込み本体部２３ａと、切り込み本体部２３ａと繋がる切り込み先端部２３ｂと、を有している。切り込み２３の先端２３ｅ側の輪郭形状は、切り込み先端部２３ｂ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２３ｂ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２０でも、張出部Ｂは、２つの張出部１４である。本実施形態では、張出部１４は、平面視において、各セグメント１１の輪郭線Ｌ３の一部を突出させてなる。本実施形態でも、バランスウェイト２０の溶接幅（溶接長さ）は、セグメント１１の輪郭線Ｌ３方向における張出部１４の幅Ｗ１４となる。張出部１４の幅Ｗ１４は、バランスウェイト２０の輪郭線Ｌ３方向における全体幅Ｗ２０に比べて短く制限される。即ち、平面視において、セグメント１１の輪郭線Ｌ３の一部を突出させて溶接部７０とすることにより、溶接幅が短く制限される。このように、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を溶接した状態では、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、当該バランスウェイト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によっても、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２０では、２つのセグメント１１を連結する連結部２１を有し、本体部Ａに伝わる力を逃がす、逃げ構造Ｃを有している。連結部２１は、図３Ａ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２３である。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る場合も、１つの連結部２１を主な可動域として、連結部２１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２０では、上述のとおり、連結部２１は、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２０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る場合も、図３Ｂに示すように、連結部２１がアーチ状に突出した分、当該連結部２１の領域が広く大きな可動域となることにより、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。

更に、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は、前記アーチ状の一部を形作るように、連結部２１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に集中する応力を更に緩和させることができる。

加えて、本実施形態に係るバランスウェイト２０では、切り込み２３は、連結部２１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２１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２０では、切り込み２３の先端２３ｅ側の輪郭形状は、図３Ａに示すように、平面視で、半円形状である。この場合、連結部２１と切り込み２３との応力の集中を緩和することができる。

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、本発明の第二の実施形態に係るバランスウェイト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では、本体部Ａ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３１を有している。本実施形態では、本体部Ａは、２つのセグメント１１と、１つの連結部３１とで構成されている。また、本実施形態では、逃げ構造Ｃとして、連結部３１を有している。連結部３１は、第一の実施形態に係る連結部２１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３１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３１の内面３２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３１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２３である。即ち、本実施形態もまた、逃げ構造Ｃは、少なくとも１つの切り込み２３によって形作られた連結部３１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、バランスウェイト２０と同様、２つの切り込み２３は、図４Ａに示すように、連結部３１を挟んだ二箇所の位置に配置されている。即ち、本実施形態においても、連結部３１は、バランスウェイト３０の輪郭線Ｌ３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３１は、図４Ａに示すように、平面視で、２つの切り込み２３の先端２３ｅ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３１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２３の先端２３ｅ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３１は、図４Ａに示すように、平面視で、当該連結部３１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２３の先端２３ｅ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２３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２３ａと、切り込み本体部２３ａと繋がる切り込み先端部２３ｃと、を有している。切り込み２３の先端２３ｅ側の輪郭形状は、切り込み先端部２３ｃで形作られている。切り込み先端部２３ｃの輪郭形状は、切り込み本体部２３ａ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３１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Ｃを有している。本実施形態でも、連結部３１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２３である。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、１つの連結部３１を主な可動域として、連結部３１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３０も、連結部３１は、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３１がアーチ状に突出した分、当該連結部３１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。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト３０では、切り込み２３の先端２３ｅ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３１と切り込み２３との応力の集中を緩和することができる。

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、前記連結部は、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、本体部Ａ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４１を有している。本実施形態では、本体部Ａは、２つのセグメント１１と、２つの連結部４１とで構成されている。また、本実施形態では、逃げ構造Ｃとして、連結部４１を有している。連結部４１は、他の実施形態に係る連結部２１及び３１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４１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４１の内面４２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４１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４３である。即ち、本実施形態では、逃げ構造Ｃは、少なくとも１つの孔４３によって形作られた複数の連結部４１で構成されている。このように、複数の連結部４１は、少なくとも１つの孔４３によって形作ることができる。孔４３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４３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４３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。また、本実施形態でも、連結部４１は、セグメント１１の輪郭線Ｌ４と孔４３との相互間に位置し、セグメント１１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４１は、セグメント１１の輪郭線Ｌ４と孔４３の先端４３ｅ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４１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４３の先端４３ｅ側の形状を描く線）及び直線（本実施形態では、セグメント１１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４１は、図５Ａに示すように、平面視で、当該連結部４１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４３は、セグメント１１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４３は、セグメント１１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４３のそれぞれの先端４３ｅは、セグメント１１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４３の長さ（２つの先端４３ｅ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４３は、セグメント１１の輪郭線Ｌ３の中心を通り、セグメント１１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４３は、２つの連結部４１の幅が等しくなるように配置されている。孔４３の幅ｄ、長さＬ及びバランスウェイト４０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４３は、輪郭線Ｌ３に沿う方向に延在している。ただし、孔４３は、平面視で、セグメント１１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４３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４３は、図５Ａに示すように、同一の幅ｄで延在する孔本体部４３ａと、孔本体部４３ａと繋がる孔先端部４３ｂと、を有している。孔４３の両方の先端４３ｅ側の輪郭形状は、孔先端部４３ｂの輪郭形状で形作られている。本実施形態では、孔先端部４３ｂ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では、２つのセグメント１１を連結する連結部４１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Ｃを有している。２つの連結部４１は、孔４３で形作られている。２つの連結部４１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４３としている。この場合も、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。

特に、本実施形態に係るバランスウェイト４０も、連結部４１は、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５Ｂに示すように、連結部４１がアーチ状に突出した分、当該連結部４１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。

更に、本実施形態に係るバランスウェイト４０では、孔４３は長孔である。この場合、連結部４１と孔４３との応力の集中を緩和することができる。

なお、本発明によれば、孔４３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４３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。

更に、図６Ａ及び図６Ｂ中、符号５００は、本発明の第五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５００は、図６Ｂ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５０を溶接したものである。バランスウェイト５０は、本発明の第五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５０は、第一の実施形態に係るバランスウェイト１０の変形例である。以下、図１、図２Ａ及びＢ、図３Ａ及びＢ、図４Ａ及びＢ、図５Ａ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５０では、本体部Ａは、１つのセグメント１１で構成されている。セグメント１１は、図６Ａに示すように、平面視で、セグメント１１の輪郭線Ｌ３及びＬ４で区画された矩形状に形作られている。また、本実施形態では、少なくとも１つの張出部Ｂは、１つの張出部１５である。本実施形態では、１つの張出部１５は、セグメント１１の平面視における、２つの輪郭線Ｌ３のうちの一方の輪郭線Ｌ３の一部を突出させてなる。張出部１５は、図６Ａに示すように、平面視で、上述の張出部１４と同様に構成することができる。

本実施形態に係るバランスウェイト付き回転シャフト５００では、２つのバランスウェイト５０を、軸線Ｏ周りに間隔を置いて溶接している。詳細には、図６Ａ等に示すように、２つのバランスウェイト５０は、互いの張出部１５が軸線Ｏ周り（周方向）で逆向きに延在して配置されるように、回転シャフト１１０に対して溶接されている。従って、２つのバランスウェイト５０は、張出部１５によって一方の輪郭線Ｌ３側が回転シャフト１１０に対して溶接されている一方、互いに向かい合う他方の輪郭線Ｌ３側が回転シャフト１１０に対して開放された状態に構成されている。

本実施形態でも、バランスウェイト５０の溶接幅は、張出部１５の輪郭線Ｌ３方向における幅Ｗ１５となる。張出部１５の幅Ｗ１５は、バランスウェイト１０の輪郭線Ｌ３方向における全体幅Ｗ５０に比べて短く制限される。即ち、セグメント１１の平面視における輪郭線Ｌ３の一部を突出させて溶接部７０とすることにより、溶接幅が短く制限される。このように、バランスウェイト５０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５０を溶接した状態では、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、当該バランスウェイト５０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５０によっても、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

なお、本実施形態では、２つのバランスウェイト５０を軸線Ｏの周りに並列に溶接させたが、バランスウェイト５０は、２つ以上の組み合わせることなく、１つのバランスウェイト５０で使用することも可能である。

上述した各実施形態に係るバランスウェイト１０～５０ではいずれも、本体部Ａは、板状のセグメント１１で構成されている。この場合、バランスウェイト１０～５０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、本体部Ａの基本形状は、平面視で、矩形の形状としているが、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、バランスウェイト１０～５０全体の輪郭形状は、平面視で、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。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１００～５００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１０～５０のいずれかと、を有している。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１００～５００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。

更に、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１００～５００は、回転シャフト１１０の外面Ｆに、上述したいずれかのバランスウェイト１０～５０を溶接することにより、製造することができる。

本発明の一実施形態に係る、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法では、バランスウェイトとして、上記のいずれか１つのバランスウェイト１０～５０を用い、当該バランスウェイト１０～５０の張出部１４、１５を回転シャフト１１０の外面Ｆに溶接する。本実施形態に係る、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法によれば、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１００～５００を得ることができる。

なお、図７Ａ及び図７Ｂは、参考例に係るバランスウェイト６０を図１の回転シャフト１１０に適用した、参考例に係るバランスウェイト付き回転シャフト６００である。バランスウェイト付き回転シャフト６００は、図７Ｂ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６０を溶接したものである。以下、図１、図２Ａ及びＢ、図３Ａ及びＢ、図４Ａ及びＢ、図５Ａ及びＢ、図６Ａ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。

バランスウェイト付き回転シャフト６００は、バランスウェイト６０の中心部で、当該バランスウェイト６０を回転シャフト１１０に対してスポット溶接したものである。この例では、符号６１は、スポット溶接部である。また、符号７０は、スポット溶接後の溶接部である。このように、バランスウェイト６０を１箇所のみで溶接すれば、溶接部７０に集中する応力を緩和させることができる。

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、上述の実施形態のように、連結部２１，３１及び４１は、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させることが好ましい。ただし、連結部２１、３１及び４１は、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させなくともよい。即ち、連結部２１の内面２２、連結部３１の内面３２及び連結部４１の内面４２はそれぞれ、軸線方向視で、各バランスウェイト２０，３０及び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に一致させることができる。

また上述した実施形態に係るバランスウェイト２０～４０では、連結部２１，３１，４１は、それぞれ、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１０～５０は、セグメント１１の輪郭線Ｌ１（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に対して溶接されている。しかしながら、本発明に係るバランスウェイトは、例えば、セグメント１１の輪郭線Ｌ２（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に対して溶接することもできる。

また、上述した実施形態に係るバランスウェイト２０～４０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（輪郭線Ｌ３）に沿って延在している。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２０～４０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２１，３１．４１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。

更に上述した各実施形態に係る、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：張出部， １５：張出部， ２０：バランスウェイト（第二の実施形態）， ２１：連結部， ２２：連結部の内面， ２３：切り込み， ２３ａ：切り込み本体部， ２３ｂ：切り込み先端部（切り込みの先端側）， ２３ｃ：切り込み先端部（切り込みの先端側）， ２３ｅ：切り込みの先端， ３０：バランスウェイト（第三の実施形態）， ３１：連結部， ３２：連結部の内面， ４０：バランスウェイト（第四の実施形態）， ４１：連結部， ４２：連結部の内面， ４３：孔， ４３ａ：孔本体部， ４３ｂ：孔先端部（孔の片側端側）， ４３ｅ：孔の先端， ５０：バランスウェイト（第五の実施形態）， ６０：バランスウェイト， ６１：溶接部， 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）， ５００：バランスウェイト付き回転シャフト（第五の実施形態）， ６００：バランスウェイト付き回転シャフト， Ａ：本体部， Ｂ：張出部， Ｃ：逃げ構造， ｄ：切り込み（孔）の幅， Ｆ：回転シャフトの外面， Ｇ：隙間， Ｌ：切り込み（孔）の長さ， Ｌ１：セグメントの（短辺側の）輪郭線， Ｌ２：セグメントの（長辺側の）輪郭線， Ｌ３：セグメントの（長辺側の）輪郭線， Ｌ４：セグメントの（短辺側の）輪郭線， Ｏ：軸線， 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

Claims (7)

1. 回転シャフトの外面に溶接されるバランスウェイトであって、
   本体部と、平面視において、前記本体部の輪郭線の一部を突出させてなる、少なくとも１つの張出部と、を有し、
   前記張出部が溶接部であり、
   前記本体部は、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おり、
   さらに、前記本体部の内面は、前記張出部を前記回転シャフトに溶接させた状態で、前記張出部の内面とともに、前記回転シャフトの外面に合わさる合わせ面で構成されている、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つの張出部は、２つの張出部である、バランスウェイト。
3. 請求項２において、前記本体部に、２つのセグメントを連結する連結部を有し、前記本体部に伝わる力を逃がす逃げ構造を有する、バランスウェイト。
4. 請求項１において、前記少なくとも１つの張出部は、１つの張出部である、バランスウェイト。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項において、前記本体部は、板状のセグメントである、バランスウェイト。
6. 回転シャフトと、前記回転シャフトの外面に溶接された、請求項１乃至５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。
7. 回転シャフトの外面にバランスウェイトを溶接することにより、バランスウェイト付き回転シャフトを製造する方法であって、
   前記バランスウェイトとして、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバランスウェイトを用い、
   前記バランスウェイトの前記張出部を前記回転シャフトの前記外面に溶接する、バランスウェイト付き回転シャフトの製造方法。

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