內燃機的曲軸支撐結構的製作方法
2023-06-12 02:51:21 2
專利名稱：內燃機的曲軸支撐結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機的曲軸支撐結構，用於可旋轉地支撐汽缸體下部的曲軸的軸頸部分。
背景技術：
多種類型的往復式發動機採用這樣的結構，其中曲軸被可旋轉地裝配在具有汽缸腔的汽缸體的下部，並且各個活塞在汽缸腔內部往復的運動被轉變為旋轉運動。
以前，在上述類型的發動機的曲軸的裝配結構中，例如，鞍形的軸承蓋被裝配到壁形的軸頸支撐基座的下表面，所述軸頸支撐基座被形成在一對從汽缸腔兩側向下延伸的裙部分(skirt portion)之間，由此曲軸的軸頸部分被可旋轉地支撐。
通常，每一個軸頸支撐基座被形成為如沿與曲軸的軸的方向(下稱「軸向」)垂直的方向延伸的壁的形狀。在軸頸支撐基座的下表面上形成半圓的軸承部分，在其中容納曲軸的各個軸頸部分的一半部分。隨著軸承蓋被安裝到各個軸頸支撐基座的下表面上，曲軸的軸頸部分被可旋轉地支撐。
通常，往復式發動機根據各種極限設計來設計。這樣，當發動機在例如接近最大輸出或高於最大輸出的高轉速區域連續工作時可能發生不希望有的情況，即裂紋可能出現在軸頸支撐基座上。這樣的情況被認為隨著由在軸頸支撐基座的高旋轉速度的操作而形成的過高的負載、激發力和/或類似的負載的施加而出現。
一般，在上面所述的這種情況中採用在軸頸支撐基座上設置加強件的結構。例如，在日本專利申請文獻公報號08-277747中揭示的結構中，加強件以這樣的方式設置，使得增加諸如形成軸承部分的整個軸承表面的寬度尺寸和具有軸承部分的整個軸頸支撐部分的寬度尺寸的各個尺寸。
然而，對於發動機要求結構緊湊。因此就希望防止發動機尺寸的增加。然而，根據這樣的加強件，曲軸的軸頸部分不得不構型成為為了適合軸承部分的被增加的寬度尺寸而將其寬度增加。這導致曲軸總長度的增加，因此導致汽缸體的尺寸增加。從而，發動機只得變大。甚至假設，考慮到軸承部分的增加的寬度尺寸，通過減小曲軸的銷部分的寬度尺寸形成該結構，從而防止曲軸總長度的增加。然而，在這種情況下會發生其他的問題，與銷部分緊密配合的連杆的強度被減小而顯得不夠。
發明內容
根據一個實施例，一種結構可以以這樣的方式被形成，在每個軸承蓋被通過其而裝配的每個軸頸支撐基座的下表面的與每個軸承蓋重疊的下表面部分被形成為厚於其他部分的厚部。另外，用於每個軸承蓋的安裝表面沿每個軸頸支撐基座的下表面的厚部形成。
該結構使得增加在發動機的高轉速工作過程中超高應力尤其被集中的下表面部分的剛性強度成為可能。更具體地，與每個軸承蓋的每一端(下稱「軸承蓋端」)的矩形部分重疊的下表面部分的剛性強度可以被增加。進一步，施加到每個軸頸支撐基座的厚部的負載可以被減少。另外，每個較厚部分只被形成在軸頸支撐基座的局部部分，因此汽缸體重量的增加小。
在本發明的一個實施例中，每個軸承蓋的整個外周邊緣部分相應於加厚的安裝表面被形成得較厚。該結構能減少從軸承蓋端施加到每個軸頸支撐基座的加厚下表面部分上的表面壓力。因此，施加在每個軸頸支撐基座的厚部上的負載可以減少，因此有助於厚部的加強作用。
進一步，在本發明的一個實施例中，厚部被形成到支撐設置於曲軸軸向中心的軸頸部分的軸頸支撐基座上。
根據該結構，加強件可以只設置在內燃機的高發動機速度區域的工作過程中其上被施加最大負荷並且因此被施加大應力負載的位置。因此，就能設置適合於抑制在內燃機的高發動機速度區域的工作過程中產生的裂紋的加強件。
進一步，在本發明的一個實施例中，厚部以這樣的方式形成，在每個軸頸支撐基座的側壁延伸的肋被形成在每個軸頸支撐基座的兩側上的每個邊緣的區域中。該區域相對於作為基準設定的位置從每個軸承蓋的內側到外側具有預定的長度，所述位置與每個軸承蓋的兩側上的每個端面的邊緣部分重疊。
根據該結構，加強件可以以簡化的結構設置以反抗從軸承蓋的矩形部分施加的應力，其中肋被形成在每個軸頸支撐基座的下表面的兩側的每個邊緣的局部部分。
進一步，在本發明的一個實施例中，肋線性地延伸到形成在汽缸體中的汽缸腔的附近。根據該結構，肋的特徵被有效地利用，由此可以提供足夠的加強作用。
本發明的其他目的和優點將在下面的說明中闡述，並且在某種程度上將從該說明中變得明顯，或者可以通過本發明的實踐了解。本發明的目的和優點可以通過下文具體指出的手段和組合實現和獲得。
從下面的只是說明性的而不是對本發明的限制的詳細說明和附圖中本發明將被充分地理解，其中，圖1是汽缸體的仰視圖，顯示根據本發明的一個實施例的曲軸支撐結構；圖2是汽缸體的仰視圖，其中軸承蓋被從軸頸支撐基座移去；圖3是顯示軸承蓋被從設置在汽缸體中心的軸頸支撐基座移去的部分的分解透視圖；圖4是被裝配到處於中心的軸頸支撐基座上的軸承蓋的仰視圖；和圖5是通過與處於中心的軸頸支撐基座相鄰設置的軸承支撐基座裝配的軸承蓋的仰視圖。
具體實施例方式
本發明的一個實施例將參照圖1到圖5描述。
圖1是從諸如往復式四缸發動機的發動機的汽缸體的下側看的仰視圖。圖2是汽缸體的仰視圖，其中軸承蓋被從軸頸支撐基座移去。圖3是圖2的一部分的透視圖。圖4和圖5均是軸承蓋的安裝部分的仰視圖。
參考圖1到圖3，標號1表示諸如鋁合金的材料的汽缸體2的主體部分。標號20表示裝配到在圖1中用雙點劃線顯示的主體1的下部的曲軸。標號30表示可旋轉地支撐曲軸20的各個軸承蓋。
如圖1所示，曲軸20包括五個連續排列的曲軸軸頸部分21a-21e(每一個相應於本發明的軸頸部分)。一對配重器23被整體形成在相鄰的曲軸軸頸部分21a-21e之間。曲柄銷部分22作為曲柄部分被插入各自的配重器23對之間。
如圖1到圖3所示，四個汽缸腔3以預定的間隔被連續設置在汽缸體2的主體部分1的頭部(在圖1、圖2的紙張厚度方向的內部部分)。另外，如圖3中部分地顯示，一對裙部分4(和4)被形成在主體1的底部(在圖1、2的紙張厚度方向的外部部分)。裙部分4從汽缸腔列(下稱「汽缸腔列」(cylinder bore train))的兩側向下延伸。水套(未顯示)被形成在汽缸腔3的周圍，通過這種方式圍繞汽缸腔3。法蘭形的安裝座5被形成在下端部，其與各自的裙部分4的末端相一致。
軸頸支撐基座6a-6e被分別整體形成在處於汽缸腔列的最前部分，互相相鄰的汽缸腔對之間和汽缸腔列的最後部分的裙部分4(成對)之間。每一個軸頸支撐基座6a-6e都被形成為類似於壁的形狀。每一個軸頸支撐基座6a-6e都沿與曲軸10的軸向垂直的方向遍布裙部分4之間的範圍延伸。在軸頸支撐基座6a-6e中，設置在最前部和最後部的軸頸支撐基座6a和6e分別從主體部分1的頭部延伸到其安裝座5。因此而形成汽缸體2的前面板和後面板。曲柄軸箱7被以這樣的方式形成在汽缸體2的下部，使得曲柄軸箱7被軸頸支撐基座6a-6e以及裙部分4包圍。每一個其他的軸頸支撐基座6b-6d都從汽缸腔3的下端部延伸到安裝座5，如圖3所示。
如圖3所示，半圓軸承部分9被形成在沿汽缸腔列排列的每個軸頸支撐基座6a-6e的下表面的中心或者中心附近。圖3中，標號9a表示軸承部分9的圓弓形軸承表面。曲軸軸頸部分21a 21e被容納在各自的軸承部分9中。另外，每一個曲軸銷部分22被設置在汽缸腔3的下部。
在軸頸支撐基座6a-6e的下表面部分的軸承部分的兩端所在處以及安裝軸承蓋30的位置形成從不同的下表面部分凹進的凹陷部10，如圖3所示。
如圖3所示，各個軸承蓋30的主體部分30a被成形為鞍狀。半圓的軸承表面31被形成在主體部分30a的凹陷部中。一對安裝表面32被分別形成在軸承表面31的兩側。圖3中，標號33表示從安裝表面32延伸到相對側的側面部分的螺栓孔。
如圖3所示，例如，各個軸承蓋30與軸頸支撐基座6a-6e適配，由此各個軸承蓋30被裝配到軸頸支撐基座6a-6e的下表面。在這種情況下，各個軸承蓋30被以這樣的方式安裝，使其跨騎在被容納在各自的軸承軸頸9中的曲軸軸頸部分21a-21e上。
更具體地，例如，如圖3所示，各個軸承蓋30與凹陷部10適配，因此使各個軸承蓋30的安裝表面32與凹陷的下表面部分重疊。然後，諸如螺栓構件34的緊固件被從螺栓孔33中沿螺紋旋入形成在凹陷的下表面部分中的螺紋孔10b中。因此，各個軸承蓋30的整體被安裝在每個軸頸支撐基座6a-6e的下表面上。因此，曲軸軸頸部分21a-21e分別由軸頸支撐基座6a-6e和軸承蓋30可旋轉地支撐。
然後，儘管沒有被顯示，曲軸20的各個軸銷部22被可旋轉地支撐到往復運動地在各汽缸腔3中從活塞(未顯示)延伸的連杆(未顯示)上。因此，各個活塞的往復直線運動被轉換成旋轉運動。
在這樣形成的四缸曲軸支撐機構中，第三軸頸支撐基座的軸頸支撐基座6c支撐設置在軸向中心的曲軸軸頸部21c。由於在高轉速工作過程中的慣性力，軸頸支撐基座6c往往接受最超量的負荷，激發力以及類似的負荷，因此軸頸支撐基座6c配備下述加強件。
如圖2、3所示，在軸頸支撐基座6c中，加強件結構被以這樣的方式設置，每一個比其他下表面部分的厚度尺寸厚的厚部36被形成在與各個軸承蓋30的前後端重疊的各個下表面部分中。厚部36被分別定位在與最前和最後端面30x，30y的各個邊緣部分30z重疊的下表面部分中，其中軸承表面31、軸承部9以及曲軸軸頸部21c被夾在中間。另外，各個厚部36被定位在外周的下表面部分中，該部分包括凹陷部分10的邊界部分10a。
厚部36由沿軸頸支撐基座6c的側壁延伸的肋37形成。例如，如圖2、3所示，每個在軸頸支撐基座6c的下表面上的寬度方向的兩邊緣的肋37被設置在從各個軸承蓋30的內側到外側具有預定長度A的區域內。軸承蓋30相對於作為基準的邊界部分10a跨騎在該邊界部分10a上。另外，肋37被從螺紋孔10b的中心向外定位。
由肋37這樣形成的各個厚部36用來增加與在軸承蓋30的端部(或者下面稱「軸承蓋端」)及其外周部分的矩形部分30b重疊的下表面部分的剛性強度，尤其在發動機的高轉速工作過程中應力集中在該部分。在圖2中，字母B表示厚部36的厚度尺寸。
各個肋37具有例如矩形的截面，併線性地延伸到汽缸腔3的下端附近的部分，如圖3所示。因此，軸頸支撐基座6c就有了高剛性強度。肋37被部分切除用來防止對平衡配重器23的幹擾。被切除的部分用標號37a表示。
如圖3和圖4所示，軸承蓋30的兩端每一端的安裝表面32被相應於厚部36成形。這樣，類似於厚部36，在安裝表面32的前後方向的各個端部的寬度尺寸被形成得相對厚。更具體地，安裝表面32被形成字母T的形狀，其中外側寬於內側。另外，主體部分30a的整個外周邊緣部分相應於厚的安裝表面32也被形成得較厚。在附圖中，標號38表示變厚的主體部分30a的外周邊緣部分。
另外，肋47被形成到各個軸頸支撐基座6b、6d的下表面的兩個邊緣，軸頸支撐基座6b、6d相鄰於軸頸支撐基座6c，也就是四缸發動機的第二和第四軸頸支撐基座，如圖2所示。肋47被形成在與軸頸支撐基座6c的肋37相似的位置。各個厚部36由肋47構成。肋47被形成為其外輪廓小於具有長度A和寬度B的肋37。肋47能提高反抗例如在主發動機的爆發過程中被傳遞到汽缸體2的負荷和激發力的剛性。因此，該結構被形成為使這些肋被設置為從位於汽缸體2的中心的軸頸支撐基座6c向兩端的方向在它們的外輪廓上按順序變小。因此，汽缸體2的剛性強度被加強，同時又有良好的平衡。進一步，如圖5所示，與上述類似，每一個被裝配在軸頸支撐基座6b、6d上的軸承蓋30被構型為具有厚安裝表面32，並且外周邊緣部分38被增厚。
圖3中，標號39表示用於止推軸承的形成在圍繞第三軸頸支撐基座6c的軸承表面9a的側壁部分中的凹陷部分。
因此，厚部36僅被形成在軸承蓋30的前後端的矩形部分30b被安裝在其上的下表面部分中，因此軸頸支撐基座6c可被加強而不影響軸承部分9。更具體地，儘管例如軸頸支撐基座6c的軸承部分9和軸承表面9a的寬度尺寸沒有增加，但是仍能提供對付例如從軸承蓋端的矩形部分30a施加的負載和應力集中的足夠的強度。因此，儘管曲軸20的總長度沒有增加，但是軸頸支撐基座6c的強度可以增加。因此，在高發動機速度區域，可以期望發動機進行穩定的工作。進一步，被增厚的部分只被形成在局部部分，因此汽缸體2的重量增加小。尤其是，由於厚部36被形成在軸頸支撐基座6c的下表面部分，合理的強度可以只被提供在發動機在高發動機速度區域中工作的過程中高應力負荷被施加在其上的部分。因此，能夠提供適合於抑制發動機在高發動機速度區域中工作的過程中曲軸出現裂紋的加強結構。
進一步，由於結構被以這樣的方式形成，除了位於兩端的軸頸支撐基座以外，在從中心向兩端的方向，各個軸頸支撐基座6b-6d的外輪廓變小，因此，汽缸體2可以被加強，同時具有良好的平衡。
另外，在該結構中，各個厚部36由形成在軸頸支撐基座6c的下表面邊緣部分中的肋37構成。這樣，對於該結構，提供反抗從軸承蓋端的矩形部分30b施加的負載的適當的功能變得容易。因此，軸頸支撐基座6c可以用簡單的結構加強。尤其是，由於肋37以線性方式連續地延伸到汽缸腔3的下端部分的附近，肋37的特徵可以被有效地利用。因此，可以期望提供足夠的強度。
進一步，在各個軸承蓋30的結構中，相應於被添加肋37或用肋37增強的軸頸支撐基座6c，安裝表面32被形成得較厚。這個結構可以減少從軸承蓋端施加在例如軸頸支撐基座6c的厚部36和肋37上的表面壓力。因此，軸頸支撐基座6c的厚部36上的重負被減少，因此有助於由厚部36進行的加強作用。尤其是，軸承蓋30的整個外周邊緣部分相應於安裝表面32的厚部被形成得較厚，因此穩定的強度可以用軸承蓋30保證。
本發明並不限於上述的一個實施例，可以通過不同方式進行變化或修改而實現而不背離本發明的範圍和精神。例如，根據一個實施例的結構，厚部形成到汽缸體軸向中心的軸頸支撐基座和其兩側的軸承支撐基座上，但是也不限於此。該結構可以是，厚部只設置到支撐處於曲軸的軸向中心的軸承支撐基座的一個軸頸支撐基座上。另外，雖然該實施例被參考利用插入型軸承蓋的例子描述，但也可以用通過在軸頸支撐基座的下表面上的安裝而設定的其他類型的軸承蓋。進一步，根據該實施例，雖然利用了四缸發動機的汽缸體，但並不限於此。本發明可以適用於其他多缸發動機的汽缸體。當然，本發明可以適用於除汽油發動機以外的其他往復式發動機。
很明顯，這樣被描述的本發明可以在很多方式上進行變化。這樣的變化並不被認為是與本發明的精神背離，並且對於本技術領域的熟練技術人員來說是顯而易見的所有這樣的修改都被包括在附後的權利要求的範圍中。
權利要求
1.一種內燃機曲軸支撐結構，其特徵在於，包括汽缸體(2)；具有裝配到汽缸體(2)的下部的軸頸部分(21a-21e)的曲軸(20)；形成在汽缸體(2)下部並且沿與曲軸(20)的軸線交叉的方向延伸的壁形的軸頸支撐基座(6a-6e)；分別被形成到軸頸支撐基座(6a-6e)的下表面的半圓形的軸承部分(9)，該軸承部分(9)容納每個軸頸部分(21a-21e)的一半部分；以及分別被以跨騎在被容納在軸承部分(9)中的軸頸部分(21a-21e)上的方式安裝在軸頸支撐基座(6a-6e)的下表面上的鞍形的軸承蓋(30)，由此軸頸部分(21a-21e)被可旋轉地支撐，其中，每個軸頸支撐基座(6a-6e)的與每個軸承蓋(30)的兩側上的每個端面(30x，30y)的邊緣部分(30z)重疊的下表面部分被形成為厚於其他部分的厚部(36)，並且被定位在每個軸頸支撐基座(6a-6e)的下表面上的安裝表面(32)沿該厚部(36)形成。
2.如權利要求1所述的內燃機曲軸支撐結構，其特徵在於，所述厚部(36)被形成到支撐設置於所述曲軸(20)的軸向中心的軸頸部分(21c)的軸頸支撐基座(6c)上。
3.如權利要求1或2所述的內燃機曲軸支撐結構，其特徵在於，所述厚部(36)被以這樣的方式形成，沿每個軸頸支撐基座(6a-6e)的側壁延伸的肋(37、47)被形成在每個軸頸支撐基座(6a-6e)的兩側上的每個邊緣的區域中，其中所述區域相對於設定為為基準的位置從每個軸承蓋(30)的內側到外側具有預定的長度，所述位置與每個軸承蓋(30)的兩側上的每個端面(30x，30y)的邊緣部分(30z)重疊。
4.如權利要求3所述的內燃機曲軸支撐結構，其特徵在於，肋(37，47)線性地延伸到形成在汽缸體(2)內的汽缸腔(3)的附近。
全文摘要
本發明提供一種結構，其中厚於其他部分的厚部(36)被形成在每個軸頸支撐基座(6a－6e)的下表面的下表面部分中，每個軸承蓋(30)被裝配在該每個軸頸支撐基座(6a－6e)上。所述下表面部分與在兩側上的每個端面(30x，30y)的邊緣部分(30z)重疊，每個軸承蓋(30)的每個軸頸部分(21a－21e)被夾在該兩側之間。該結構使得增加每個軸頸支撐基座(6a－6e)的與軸承蓋邊緣的矩形部分(30b)重疊的應力特別集中的下表面部分的剛性強度成為可能，而不需要改變每個軸頸支撐基座(6a－6e)的軸承部分(9)的軸承表面(9a)的寬度方向的尺寸。
文檔編號F16C9/00GK1766352SQ200510118818
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者吉原昭, 西田剛, 東出哲司, 石山修平, 古川欽一 申請人:三菱自動車工業株式會社