曲軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于直列四缸發(fā)動機(jī)的曲軸。
【背景技術(shù)】
[0002]用于直列四缸發(fā)動機(jī)的曲軸包括:用作曲軸的旋轉(zhuǎn)中心的曲柄軸頸；曲柄銷，曲柄銷設(shè)置在與對應(yīng)的曲柄軸頸偏心的位置處并且聯(lián)接有連桿；以及將各曲柄軸頸聯(lián)接至對應(yīng)的曲柄銷的曲柄臂。
[0003]曲軸沒有足夠的剛度將在其旋轉(zhuǎn)期間引起振動等，因此，通常為曲軸提供局部加強(qiáng)以確保足夠的剛度。用于確保剛度的這種局部加強(qiáng)的示例可以包括日本專利申請公報(bào)N0.2012-172797中描述的曲軸。在JP.2012-172797中描述的曲軸中，為了抑制由于設(shè)置在曲軸的軸端部處的飛輪的振動而在靠近飛輪的曲柄臂處產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，靠近飛輪的曲柄臂設(shè)置有局部加強(qiáng)部以增強(qiáng)曲柄臂的剛度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]通過為曲軸提供局部加強(qiáng)可以確保曲軸的剛度。不幸的是，簡單地提供該加強(qiáng)進(jìn)一步導(dǎo)致增大曲軸的重量。曲軸的重量的增大引起曲軸的慣性力矩的增大，從而引起諸如燃料效率的下降和發(fā)動機(jī)重量增大之類的不便。因此，在曲軸設(shè)計(jì)中需要確保剛度和最大程度地減小重量兩者。
[0005]本發(fā)明提供了具有較輕重量和較高剛度的曲軸。
[0006]用于解決上述問題的曲軸為用于直列四缸發(fā)動機(jī)的平面曲軸，該平面曲軸包括:五個(gè)曲柄軸頸；四個(gè)曲柄銷；以及八個(gè)曲柄臂。第四曲柄臂為位于從曲軸的兩個(gè)軸端部中的一個(gè)軸端部計(jì)數(shù)的第四位置處的曲柄臂，第五曲柄臂為位于從所述軸端部計(jì)數(shù)的第五位置處的曲柄臂，第四曲柄臂和第五曲柄臂分別設(shè)置有配重。
[0007]在從曲軸的軸端部觀察曲柄臂的情況下，在每個(gè)曲柄臂的寬度限定成所述曲柄臂在曲柄軸頸的中心軸線與曲柄銷的中心軸線之間的在與下述線段正交的方向上的尺寸的最大值:所述線段垂直地延伸穿過曲柄軸頸的中心軸線和曲柄銷的中心軸線，第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度小，第二曲柄臂為位于從軸端部計(jì)數(shù)的第二位置處的曲柄臂。第三曲柄臂為位于從軸端部計(jì)數(shù)的第三位置處的曲柄臂，第六曲柄臂為位于從軸端部計(jì)數(shù)的第六位置處的曲柄臂，第三曲柄臂和第六曲柄臂的各自的寬度均設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度大。
[0008]上述構(gòu)型中上文描述的“寬度”不包括突出部(例如提供標(biāo)記等的凸起部等)的尺寸，該突出部為從曲柄臂突出的部分，并且對該曲柄臂的剛度和重量沒有太大的影響。
[0009]曲柄臂可以在相對于對應(yīng)的軸頸與對應(yīng)的曲柄銷相反的一側(cè)設(shè)置有配重。由于曲柄臂具有更小的重量從而減小了該曲柄臂的旋轉(zhuǎn)力矩，因此可以使針對該曲柄臂設(shè)置的配重減小更多的重量和更多的尺寸。
[0010]設(shè)置有配重的第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度小。因此，與將第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度均設(shè)定成與第二曲柄臂的寬度相等的情況相比，可以減小第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的重量。在第四曲柄臂和第五曲柄臂中的每一者中，位于對應(yīng)的曲柄軸頸與對應(yīng)的曲柄銷之間的曲柄臂的重量變小，并且因此，如上文所述的，可以減小分別針對第四曲柄臂和第五曲柄臂設(shè)置的配重的各自的重量。通過將第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度小，可以不僅減小第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的重量，還可以減小其配重的各自的重量，從而有效地減小曲軸的重量。
[0011]在第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度小的情況下，第四曲柄臂的剛度和第五曲柄臂的剛度變得下降。
[0012]為了應(yīng)對該問題，在用于直列四缸發(fā)動機(jī)的曲軸中，為位于從軸端部計(jì)數(shù)的第三位置處的曲柄臂的第三曲柄臂固定至曲柄銷，該曲柄銷固定至第四曲柄臂，并且第三曲柄臂和第四曲柄臂用作支承曲柄銷的一對曲柄臂。類似地，為位于從軸端部計(jì)數(shù)的第六位置處的曲柄臂的第六曲柄臂固定至曲柄銷，該曲柄銷固定至第五曲柄臂，并且第五曲柄臂和第六曲柄臂也用作支承曲柄銷的一對曲柄臂。
[0013]在上述構(gòu)型中，與第四曲柄臂成一對的第三曲柄臂的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度大。因此，與將第三曲柄臂的寬度設(shè)定成與第二曲柄臂的寬度相等的情況相比，第三曲柄臂具有更大的剛度。即使第四曲柄臂的剛度變小，但第三曲柄臂的剛度變大，從而抑制了一對曲柄臂的整體剛度的下降。因此，可以抑制由于第四曲柄臂的重量的減小而引起的曲軸的剛度的下降。
[0014]類似的，在上述構(gòu)型中，與第五曲柄臂成一對的第六曲柄臂的寬度設(shè)定成比第二曲柄臂的寬度大，因此，與將第六曲柄臂的寬度設(shè)定成與第二曲柄臂的寬度相等的情況相比，第六曲柄臂具有更大的剛度。即使第五曲柄臂的剛度變小，但第六曲柄臂的剛度變大，從而抑制了一對曲柄臂的整體剛度的下降。因此，可以抑制由于第五曲柄臂的重量的減小而引起的曲軸的剛度的下降。
[0015]根據(jù)上述構(gòu)型，可以減小曲軸的重量，并且抑制曲軸由于其重量的減小而引起的剛度的下降；因此可以獲得具有較輕的重量和較高的剛度的曲軸。
[0016]另一方面，在曲柄臂的寬度減小時(shí)，該曲柄臂的剛度下降。應(yīng)該注意的是，在曲柄臂的寬度變得比對應(yīng)的曲柄軸頸的直徑小的情況下，曲柄臂的剛度趨于變得明顯下降。為了應(yīng)對該問題，在上述曲軸中，優(yōu)選的是，第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的寬度均設(shè)定成比設(shè)置在第四曲柄臂與第五曲柄臂之間的第三軸頸的直徑大。
[0017]根據(jù)上述構(gòu)型，可以抑制由于曲柄臂的寬度的減小而引起的曲柄臂的剛度的下降。在上述曲軸中，優(yōu)選的是，第三曲柄臂的寬度相對于第四曲柄臂的寬度的比值和第六曲柄臂的寬度相對于第五曲柄臂的寬度的比值均設(shè)定成在1.03至1.26范圍內(nèi)的相同的比值。
[0018]根據(jù)上述構(gòu)型，與將第三曲柄臂的寬度、第四曲柄臂的寬度、第五曲柄臂的寬度和第六曲柄臂的寬度設(shè)定成全部相同的情況相比，可以在保持曲軸的剛度與對比情況相同的同時(shí)減小曲軸的重量。
[0019]在上述構(gòu)型中，在第四曲柄臂的寬度限定為H4以及第三曲柄臂的寬度限定為H3的情況下，第三曲柄臂的寬度相對于第四曲柄臂的寬度的比值指代由(H3/H4)所表示的比值。類似的，在第五曲柄臂的寬度限定為H5以及第六曲柄臂的寬度限定為H6的情況下，第六曲柄臂的寬度相對于第五曲柄臂的寬度的比值指代由(H6/H5)所表示的比值。
【附圖說明】
[0020]將參照附圖對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)意義以及工業(yè)意義進(jìn)行描述，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0021]圖1為示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的曲軸的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0022]圖2中的(D2)為沿如圖1中所示的線D2-D2截取的截面圖，圖2中的(D3)為沿如圖1中所示的線D3-D3截取的截面圖，以及圖2中的(D4)為沿如圖1中所示的線D4-D4截取的截面圖；
[0023]圖3為示出了按單個(gè)氣缸計(jì)算的曲柄臂和曲柄銷的總重量與曲柄臂的不對稱性之間的關(guān)系的曲線圖；以及
[0024]圖4為示出了作用在曲軸的各軸頸上的載荷的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下文中，將參照圖1至圖4對實(shí)施曲軸的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行描述。如圖1中所示，本實(shí)施方式的曲軸I為用于直列四缸發(fā)動機(jī)的平面曲軸。曲軸由錳鋼制成并且通過鍛造制造