往复式发动机的曲轴制造技术

曲轴具备成为旋转中心轴的轴颈部(J)、相对于该轴颈部(J)偏心的销部(P)、将轴颈部(J)和销部(P)相连的曲臂部(A)以及与曲臂部(A)成为一体的配重部(W)，在曲臂部(A)的靠销部(P)侧的表面，在沿着该表面的轮廓的两侧的各自的缘部(11)的内侧，沿着该缘部(11)形成有凹部(10)。该曲轴能够实现轻量化和提高扭转刚度及弯曲刚度。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可搭载于汽车用发动机、船舶用发动机、发电机等通用发动机这样的往复式发动机的曲轴。
技术介绍
往复式发动机将在缸(汽缸)内的活塞的往复运动变换成旋转运动而输出动力，因此需要曲轴。曲轴大致分成由模锻制造的曲轴和由铸造制造的曲轴。尤其是，在汽缸数为两个以上的多缸发动机中，大多采用强度和刚度较优异的前者的模锻曲轴。图1是示意性地表示通常的多缸发动机用曲轴的一个例子的侧视图。图1所示的曲轴1是搭载于四缸发动机的曲轴，包括5个轴颈部J1～J5、4个销部P1～P4、前部Fr、凸缘部FI以及分别将轴颈部J1～J5和销部P1～P4相连的8片曲臂部(以下也简称为“臂部”)A1～A8。该曲轴1在全部8片臂部A1～A8一体地具有配重部(日文：カウンターウエイト部)(以下也简称为“配重部(日文：ウエイト部)”)W1～W8，被称为4缸－8片配重的曲轴。以下，在对轴颈部J1～J5、销部P1～P4、臂部A1～A8以及配重部W1～W8分别进行统称时，将轴颈部的附图标记记为“J”，将销部的附图标记记为“P”，将臂部的附图标记记为“A”，将配重部的附图标记记为“W”。也将销部P以及与该销部P相连的一组臂部A(包括配重部W在内)统一称为“曲拐”。轴颈部J、前部Fr以及凸缘部Fl配置于与曲轴1的旋转中心相同的轴线上。销部P自曲轴1的旋转中心偏心活塞冲程的一半的距离地配置。轴颈部J被滑动轴承支承于发动机体，成为旋转中心轴。销部P通过滑动轴承与连接杆(以下也称为“连杆”)的大端部连结，该连杆的小端部利用活塞销与活塞连结。在发动机中，燃料在各缸内爆发。由该爆发形成的燃烧压力引起活塞的往复运动，转换成曲轴1的旋转运动。此时，燃烧压力借助连杆作用于曲轴1的销部P，经由与该销部P相连的臂部A向轴颈部J传递。由此，曲轴1一边反复弹性变形一边旋转。在支承曲轴的轴颈部的轴承中存在润滑油。根据曲轴的弹性变形，轴承内的油膜压力以及油膜厚度与轴承载荷以及轴颈部的轴心轨迹相互关联地变化。而且，根据轴承处的轴颈部的表面粗糙度和轴瓦的表面粗糙度，不仅产生油膜压力，也产生局部的金属接触。确保油膜厚度对于防止由断油导致的轴承烧粘并且防止局部的金属接触而言是重要的。这是因为会影响燃耗性能。另外，伴随着曲轴的旋转而产生的弹性变形以及在轴承内的间隙中移动的轴颈部的轴心轨迹使旋转中心产生偏离，因此，对发动机振动(机架振动)产生影响。而且，该振动在车身上传播而影响乘车室内的噪声、乘车舒适度等。为了提高这样的发动机性能，要求曲轴的刚度较高、难以变形。除此之外，还要求曲轴轻量化。在曲轴上负载有缸内压力(缸内的燃烧压力)的载荷，另外负载有旋转离心力的载荷。为了施加相对于这些载荷的变形阻力，谋求曲轴的扭转刚度以及弯曲刚度的提高。在曲轴的设计中，首先，确定轴颈部的直径、销部的直径、活塞冲程等主要规格。在主要规格被确定之后，臂部的形状设计成为剩下的设计区域。因此，通过臂部的形状设计来使扭转刚度和弯曲刚度一起提高成为重要的要件。此处所说的臂部如上所述，严格来讲是限定于将轴颈部和销部相连的区域的长圆形状的部分，不包含配重部的区域的部分。另一方面，曲轴需要静平衡以及动平衡获得平衡的质量分配。这是为了在运动力学上能够作为旋转体进行顺畅的旋转。为了取得该静平衡和动平衡，对于根据弯曲刚度和扭转刚度的必要条件确定的臂部侧的质量，基于轻量化而对配重部侧的质量进行调整成为重要的必要条件。对于静平衡而言，调整为使臂部以及配重部的各部分的质量矩(质量×重心半径)的全部的和成为零。另外，对于动平衡而言，调整为，以曲轴的旋转轴线上的某一点为基准，以使从该基准点到各部分的重心的轴向上的距离乘以各部分的质量矩(质量×重心半径×轴向距离)，并使这些积的全部的和成为零。而且，为了在一曲拐内(与一汽缸相对应的曲轴的区域)相对于燃烧压力载荷保持平衡，对平衡率进行调整。平衡率是配重部侧的质量矩相对于曲轴的包括销部的(严格地说也包括连杆的一部分在内的)臂部侧的质量矩的比例。进行调整以使该平衡率处于某恒定范围内。谋求提高曲轴的臂部的刚度和轻量化处于无法两全的关系，但为了同时达成两者的要求，以往以来提出了各种与臂部形状有关的技术。作为现有技术，存在下述技术。日本专利第4998233号公报(专利文献1)公开了一种臂部，其中，在臂部的靠销部侧的表面以及靠轴颈部侧的表面上，在将轴颈部的轴心和销部的轴心连结的直线(以下也称为“臂部中心线”)上集中地设置有较大程度地凹陷的凹槽。在专利文献1中公开的臂部的目的在于轻量化和提高刚度。轴颈部侧表面的凹槽有助于通过质量的减小来实现的轻量化，而且，该凹槽的周围的厚壁部有助于扭转刚度的提高。不过，由于在臂部中心线上集中地存在较大程度地凹陷的凹槽，实际上并不怎么能够期待弯曲刚度的提高。日本特表2004－538429号公报(专利文献2)、日本特表2004－538430号公报(专利文献3)、日本特开2012－7726号公报(专利文献4)以及日本特开2010－230027号公报(专利文献5)公开了一种臂部，其中，在臂部的轴颈部侧的表面上，在臂部中心线上设置有较大面积地较深凹陷的孔部。在专利文献2～5中公开的臂部中也可谋求轻量化和提高扭转刚度。但是，由于在臂部中心线上存在较大面积地较深凹陷的孔部，实际上弯曲刚度降低。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4998233号公报专利文献2：日本特表2004－538429号公报专利文献3：日本特表2004－538430号公报专利文献4：日本特开2012－7726号公报专利文献5：日本特开2010－230027号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题的确，根据所述专利文献1～5所公开的技术，能够谋求曲轴的轻量化和提高扭转刚度。但是，对于曲轴的弯曲刚度的提高，在这些现有技术中存在极限，强烈期望对其进行技术革新。本专利技术是鉴于这样的实际情况而做成的，其目的在于提供一种能够实现曲轴的轻量化和提高扭转刚度及弯曲刚度的往复式发动机的曲轴。用于解决问题的方案本专利技术的一实施方式的往复式发动机的曲轴包括：轴颈部，其成为旋转中心轴；销部，其相对于该轴颈部偏心；曲臂部，其将所述轴颈部和所述销部相连；以及与所述曲臂部成为一体的配重部。所述曲轴搭载于往复式发动机。在所述曲臂部的靠所述销部侧的表面上，在沿着该表面的轮廓的两侧的各自的缘部的内侧，沿着该缘部形成有凹部。在上述的曲轴中，能够设为如下结构：所述凹部在曲轴的旋转中心的位置处相连。也能够设为如下结构：所述凹部在比曲轴的旋转中心靠所述销部的位置处相连。还能够设为如下结构：所述凹部在比曲轴的旋转中心靠所述配重部的位置处沿着所述轴颈部的轮廓相连。在上述的曲轴中，优选的是，所述凹部构成为相对于将所述轴颈部的轴心和所述销部的轴心连结起来的直线对称。专利技术的效果根据本专利技术，在臂部的靠销部侧的表面形成有凹部。由此，臂部的两侧的缘部被厚壁化，缘部的内侧由于凹部而被薄壁化。而且该凹部的内侧的中央部被厚壁化，因此能够实现曲轴的轻量化和提高扭转刚度及弯曲刚度。附图说明图1是示意性地表示通常的多缸发动机用曲轴的一个例子的侧视图。图2是用于说明臂部的弯曲刚度的评价法的示意图。图3是用于说明臂部的扭转刚度的评价法的示意图，图3的(a)表示一曲拐的侧视图，图3的(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复式发动机的曲轴，其中，该曲轴包括：轴颈部，其成为旋转中心轴；销部，其相对于该轴颈部偏心；曲臂部，其将所述轴颈部和所述销部相连；以及与所述曲臂部成为一体的配重部，该曲轴搭载于往复式发动机，在所述曲臂部的靠所述销部侧的表面上，在沿着该表面的轮廓的两侧的各自的缘部的内侧，沿着该缘部形成有凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.07 JP 2014-1616541.一种往复式发动机的曲轴，其中，该曲轴包括：轴颈部，其成为旋转中心轴；销部，其相对于该轴颈部偏心；曲臂部，其将所述轴颈部和所述销部相连；以及与所述曲臂部成为一体的配重部，该曲轴搭载于往复式发动机，在所述曲臂部的靠所述销部侧的表面上，在沿着该表面的轮廓的两侧的各自的缘部的内侧，沿着该缘部形成有凹部。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原广一郎，今西宪治，吉野健，薮野训宏，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP