往復式發動機的曲軸制造技術

曲軸具備成為旋轉中心軸的軸頸部(J)、相對于該軸頸部(J)偏心的銷部(P)、將軸頸部(J)和銷部(P)相連的曲臂部(A)以及與曲臂部(A)成為一體的配重部(W)，在曲臂部(A)的靠銷部(P)側的表面，在沿著該表面的輪廓的兩側的各自的緣部(11)的內側，沿著該緣部(11)形成有凹部(10)。該曲軸能夠實現輕量化和提高扭轉剛度及彎曲剛度。

Crankshaft of reciprocating engine

The crankshaft has become the shaft neck central axis of rotation (J), relative to the axis of the neck (J) of the eccentric pin (P), the shaft neck (J) and sales department (P) is the arm (A) and curved arm (A) has become one of the weight (W) in the song, the arm (A) by the sales department (P) side of the surface, the edge on both sides along the surface of the contour (11) on the inside, along the edge (11) forming a recess (10). The crankshaft can achieve lightweight and improve the torsional stiffness and bending stiffness.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及可搭載于汽車用發動機、船舶用發動機、發電機等通用發動機這樣的往復式發動機的曲軸。
技術介紹
往復式發動機將在缸(汽缸)內的活塞的往復運動變換成旋轉運動而輸出動力，因此需要曲軸。曲軸大致分成由模鍛制造的曲軸和由鑄造制造的曲軸。尤其是，在汽缸數為兩個以上的多缸發動機中，大多采用強度和剛度較優異的前者的模鍛曲軸。圖1是示意性地表示通常的多缸發動機用曲軸的一個例子的側視圖。圖1所示的曲軸1是搭載于四缸發動機的曲軸，包括5個軸頸部J1～J5、4個銷部P1～P4、前部Fr、凸緣部FI以及分別將軸頸部J1～J5和銷部P1～P4相連的8片曲臂部(以下也簡稱為“臂部”)A1～A8。該曲軸1在全部8片臂部A1～A8一體地具有配重部(日文：カウンターウエイト部)(以下也簡稱為“配重部(日文：ウエイト部)”)W1～W8，被稱為4缸－8片配重的曲軸。以下，在對軸頸部J1～J5、銷部P1～P4、臂部A1～A8以及配重部W1～W8分別進行統稱時，將軸頸部的附圖標記記為“J”，將銷部的附圖標記記為“P”，將臂部的附圖標記記為“A”，將配重部的附圖標記記為“W”。也將銷部P以及與該銷部P相連的一組臂部A(包括配重部W在內)統一稱為“曲拐”。軸頸部J、前部Fr以及凸緣部Fl配置于與曲軸1的旋轉中心相同的軸線上。銷部P自曲軸1的旋轉中心偏心活塞沖程的一半的距離地配置。軸頸部J被滑動軸承支承于發動機體，成為旋轉中心軸。銷部P通過滑動軸承與連接桿(以下也稱為“連桿”)的大端部連結，該連桿的小端部利用活塞銷與活塞連結。在發動機中，燃料在各缸內爆發。由該爆發形成的燃燒壓力引起活塞的往復運動，轉換成曲軸1的旋轉運動。此時，燃燒壓力借助連桿作用于曲軸1的銷部P，經由與該銷部P相連的臂部A向軸頸部J傳遞。由此，曲軸1一邊反復彈性變形一邊旋轉。在支承曲軸的軸頸部的軸承中存在潤滑油。根據曲軸的彈性變形，軸承內的油膜壓力以及油膜厚度與軸承載荷以及軸頸部的軸心軌跡相互關聯地變化。而且，根據軸承處的軸頸部的表面粗糙度和軸瓦的表面粗糙度，不僅產生油膜壓力，也產生局部的金屬接觸。確保油膜厚度對于防止由斷油導致的軸承燒粘并且防止局部的金屬接觸而言是重要的。這是因為會影響燃耗性能。另外，伴隨著曲軸的旋轉而產生的彈性變形以及在軸承內的間隙中移動的軸頸部的軸心軌跡使旋轉中心產生偏離，因此，對發動機振動(機架振動)產生影響。而且，該振動在車身上傳播而影響乘車室內的噪聲、乘車舒適度等。為了提高這樣的發動機性能，要求曲軸的剛度較高、難以變形。除此之外，還要求曲軸輕量化。在曲軸上負載有缸內壓力(缸內的燃燒壓力)的載荷，另外負載有旋轉離心力的載荷。為了施加相對于這些載荷的變形阻力，謀求曲軸的扭轉剛度以及彎曲剛度的提高。在曲軸的設計中，首先，確定軸頸部的直徑、銷部的直徑、活塞沖程等主要規格。在主要規格被確定之后，臂部的形狀設計成為剩下的設計區域。因此，通過臂部的形狀設計來使扭轉剛度和彎曲剛度一起提高成為重要的要件。此處所說的臂部如上所述，嚴格來講是限定于將軸頸部和銷部相連的區域的長圓形狀的部分，不包含配重部的區域的部分。另一方面，曲軸需要靜平衡以及動平衡獲得平衡的質量分配。這是為了在運動力學上能夠作為旋轉體進行順暢的旋轉。為了取得該靜平衡和動平衡，對于根據彎曲剛度和扭轉剛度的必要條件確定的臂部側的質量，基于輕量化而對配重部側的質量進行調整成為重要的必要條件。對于靜平衡而言，調整為使臂部以及配重部的各部分的質量矩(質量×重心半徑)的全部的和成為零。另外，對于動平衡而言，調整為，以曲軸的旋轉軸線上的某一點為基準，以使從該基準點到各部分的重心的軸向上的距離乘以各部分的質量矩(質量×重心半徑×軸向距離)，并使這些積的全部的和成為零。而且，為了在一曲拐內(與一汽缸相對應的曲軸的區域)相對于燃燒壓力載荷保持平衡，對平衡率進行調整。平衡率是配重部側的質量矩相對于曲軸的包括銷部的(嚴格地說也包括連桿的一部分在內的)臂部側的質量矩的比例。進行調整以使該平衡率處于某恒定范圍內。謀求提高曲軸的臂部的剛度和輕量化處于無法兩全的關系，但為了同時達成兩者的要求，以往以來提出了各種與臂部形狀有關的技術。作為現有技術，存在下述技術。日本專利第4998233號公報(專利文獻1)公開了一種臂部，其中，在臂部的靠銷部側的表面以及靠軸頸部側的表面上，在將軸頸部的軸心和銷部的軸心連結的直線(以下也稱為“臂部中心線”)上集中地設置有較大程度地凹陷的凹槽。在專利文獻1中公開的臂部的目的在于輕量化和提高剛度。軸頸部側表面的凹槽有助于通過質量的減小來實現的輕量化，而且，該凹槽的周圍的厚壁部有助于扭轉剛度的提高。不過，由于在臂部中心線上集中地存在較大程度地凹陷的凹槽，實際上并不怎么能夠期待彎曲剛度的提高。日本特表2004－538429號公報(專利文獻2)、日本特表2004－538430號公報(專利文獻3)、日本特開2012－7726號公報(專利文獻4)以及日本特開2010－230027號公報(專利文獻5)公開了一種臂部，其中，在臂部的軸頸部側的表面上，在臂部中心線上設置有較大面積地較深凹陷的孔部。在專利文獻2～5中公開的臂部中也可謀求輕量化和提高扭轉剛度。但是，由于在臂部中心線上存在較大面積地較深凹陷的孔部，實際上彎曲剛度降低。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本專利第4998233號公報專利文獻2：日本特表2004－538429號公報專利文獻3：日本特表2004－538430號公報專利文獻4：日本特開2012－7726號公報專利文獻5：日本特開2010－230027號公報
技術實現思路
專利技術要解決的問題的確，根據所述專利文獻1～5所公開的技術，能夠謀求曲軸的輕量化和提高扭轉剛度。但是，對于曲軸的彎曲剛度的提高，在這些現有技術中存在極限，強烈期望對其進行技術革新。本專利技術是鑒于這樣的實際情況而做成的，其目的在于提供一種能夠實現曲軸的輕量化和提高扭轉剛度及彎曲剛度的往復式發動機的曲軸。用于解決問題的方案本專利技術的一實施方式的往復式發動機的曲軸包括：軸頸部，其成為旋轉中心軸；銷部，其相對于該軸頸部偏心；曲臂部，其將所述軸頸部和所述銷部相連；以及與所述曲臂部成為一體的配重部。所述曲軸搭載于往復式發動機。在所述曲臂部的靠所述銷部側的表面上，在沿著該表面的輪廓的兩側的各自的緣部的內側，沿著該緣部形成有凹部。在上述的曲軸中，能夠設為如下結構：所述凹部在曲軸的旋轉中心的位置處相連。也能夠設為如下結構：所述凹部在比曲軸的旋轉中心靠所述銷部的位置處相連。還能夠設為如下結構：所述凹部在比曲軸的旋轉中心靠所述配重部的位置處沿著所述軸頸部的輪廓相連。在上述的曲軸中，優選的是，所述凹部構成為相對于將所述軸頸部的軸心和所述銷部的軸心連結起來的直線對稱。專利技術的效果根據本專利技術，在臂部的靠銷部側的表面形成有凹部。由此，臂部的兩側的緣部被厚壁化，緣部的內側由于凹部而被薄壁化。而且該凹部的內側的中央部被厚壁化，因此能夠實現曲軸的輕量化和提高扭轉剛度及彎曲剛度。附圖說明圖1是示意性地表示通常的多缸發動機用曲軸的一個例子的側視圖。圖2是用于說明臂部的彎曲剛度的評價法的示意圖。圖3是用于說明臂部的扭轉剛度的評價法的示意圖，圖3的(a)表示一曲拐的側視圖，圖3的(本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種往復式發動機的曲軸，其中，該曲軸包括：軸頸部，其成為旋轉中心軸；銷部，其相對于該軸頸部偏心；曲臂部，其將所述軸頸部和所述銷部相連；以及與所述曲臂部成為一體的配重部，該曲軸搭載于往復式發動機，在所述曲臂部的靠所述銷部側的表面上，在沿著該表面的輪廓的兩側的各自的緣部的內側，沿著該緣部形成有凹部。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.08.07 JP 2014-1616541.一種往復式發動機的曲軸，其中，該曲軸包括：軸頸部，其成為旋轉中心軸；銷部，其相對于該軸頸部偏心；曲臂部，其將所述軸頸部和所述銷部相連；以及與所述曲臂部成為一體的配重部，該曲軸搭載于往復式發動機，在所述曲臂部的靠所述銷部側的表面上，在沿著該表面的輪廓的兩側的各自的緣部的內側，沿著該緣部形成有凹部。2.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石原廣一郎，今西憲治，吉野健，藪野訓宏，
申請(專利權)人：新日鐵住金株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP