CN105697143A - 曲轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于直列四缸发动机的平面曲轴，该平面曲轴包括八个曲柄臂。第四曲柄臂(A4)和第五曲柄臂分别设置有配重。第四曲柄臂(A4)的宽度(H4)和第五曲柄臂的宽度(H5)中的每一者均设定成比第二曲柄臂(A2)的宽度(H2)小。第三曲柄臂(A3)的宽度(H3)和第六曲柄臂的宽度(H6)中的每一者均设定成比第二曲柄臂(A2)的宽度(H2)大。

Description

曲轴
技术领域
本发明涉及一种用于直列四缸发动机的曲轴。
背景技术
用于直列四缸发动机的曲轴包括：用作曲轴的旋转中心的曲柄轴颈；曲柄销，曲柄销设置在与对应的曲柄轴颈偏心的位置处并且联接有连杆；以及将各曲柄轴颈联接至对应的曲柄销的曲柄臂。
曲轴没有足够的刚度将在其旋转期间引起振动等，因此，通常为曲轴提供局部加强以确保足够的刚度。用于确保刚度的这种局部加强的示例可以包括日本专利申请公报No.2012-172797中描述的曲轴。在JP.2012-172797中描述的曲轴中，为了抑制由于设置在曲轴的轴端部处的飞轮的振动而在靠近飞轮的曲柄臂处产生扭转振动，靠近飞轮的曲柄臂设置有局部加强部以增强曲柄臂的刚度。
发明内容
通过为曲轴提供局部加强可以确保曲轴的刚度。不幸的是，简单地提供该加强进一步导致增大曲轴的重量。曲轴的重量的增大引起曲轴的惯性力矩的增大，从而引起诸如燃料效率的下降和发动机重量增大之类的不便。因此，在曲轴设计中需要确保刚度和最大程度地减小重量两者。
本发明提供了具有较轻重量和较高刚度的曲轴。
用于解决上述问题的曲轴为用于直列四缸发动机的平面曲轴，该平面曲轴包括：五个曲柄轴颈；四个曲柄销；以及八个曲柄臂。第四曲柄臂为位于从曲轴的两个轴端部中的一个轴端部计数的第四位置处的曲柄臂，第五曲柄臂为位于从所述轴端部计数的第五位置处的曲柄臂，第四曲柄臂和第五曲柄臂分别设置有配重。
在从曲轴的轴端部观察曲柄臂的情况下，在每个曲柄臂的宽度限定成所述曲柄臂在曲柄轴颈的中心轴线与曲柄销的中心轴线之间的在与下述线段正交的方向上的尺寸的最大值：所述线段垂直地延伸穿过曲柄轴颈的中心轴线和曲柄销的中心轴线，第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度小，第二曲柄臂为位于从轴端部计数的第二位置处的曲柄臂。第三曲柄臂为位于从轴端部计数的第三位置处的曲柄臂，第六曲柄臂为位于从轴端部计数的第六位置处的曲柄臂，第三曲柄臂和第六曲柄臂的各自的宽度均设定成比第二曲柄臂的宽度大。
上述构型中上文描述的“宽度”不包括突出部(例如提供标记等的凸起部等)的尺寸，该突出部为从曲柄臂突出的部分，并且对该曲柄臂的刚度和重量没有太大的影响。
曲柄臂可以在相对于对应的轴颈与对应的曲柄销相反的一侧设置有配重。由于曲柄臂具有更小的重量从而减小了该曲柄臂的旋转力矩，因此可以使针对该曲柄臂设置的配重减小更多的重量和更多的尺寸。
设置有配重的第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度小。因此，与将第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度均设定成与第二曲柄臂的宽度相等的情况相比，可以减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，位于对应的曲柄轴颈与对应的曲柄销之间的曲柄臂的重量变小，并且因此，如上文所述的，可以减小分别针对第四曲柄臂和第五曲柄臂设置的配重的各自的重量。通过将第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度小，可以不仅减小第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的重量，还可以减小其配重的各自的重量，从而有效地减小曲轴的重量。
在第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度小的情况下，第四曲柄臂的刚度和第五曲柄臂的刚度变得下降。
为了应对该问题，在用于直列四缸发动机的曲轴中，为位于从轴端部计数的第三位置处的曲柄臂的第三曲柄臂固定至曲柄销，该曲柄销固定至第四曲柄臂，并且第三曲柄臂和第四曲柄臂用作支承曲柄销的一对曲柄臂。类似地，为位于从轴端部计数的第六位置处的曲柄臂的第六曲柄臂固定至曲柄销，该曲柄销固定至第五曲柄臂，并且第五曲柄臂和第六曲柄臂也用作支承曲柄销的一对曲柄臂。
在上述构型中，与第四曲柄臂成一对的第三曲柄臂的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度大。因此，与将第三曲柄臂的宽度设定成与第二曲柄臂的宽度相等的情况相比，第三曲柄臂具有更大的刚度。即使第四曲柄臂的刚度变小，但第三曲柄臂的刚度变大，从而抑制了一对曲柄臂的整体刚度的下降。因此，可以抑制由于第四曲柄臂的重量的减小而引起的曲轴的刚度的下降。
类似的，在上述构型中，与第五曲柄臂成一对的第六曲柄臂的宽度设定成比第二曲柄臂的宽度大，因此，与将第六曲柄臂的宽度设定成与第二曲柄臂的宽度相等的情况相比，第六曲柄臂具有更大的刚度。即使第五曲柄臂的刚度变小，但第六曲柄臂的刚度变大，从而抑制了一对曲柄臂的整体刚度的下降。因此，可以抑制由于第五曲柄臂的重量的减小而引起的曲轴的刚度的下降。
根据上述构型，可以减小曲轴的重量，并且抑制曲轴由于其重量的减小而引起的刚度的下降；因此可以获得具有较轻的重量和较高的刚度的曲轴。
另一方面，在曲柄臂的宽度减小时，该曲柄臂的刚度下降。应该注意的是，在曲柄臂的宽度变得比对应的曲柄轴颈的直径小的情况下，曲柄臂的刚度趋于变得明显下降。为了应对该问题，在上述曲轴中，优选的是，第四曲柄臂和第五曲柄臂的各自的宽度均设定成比设置在第四曲柄臂与第五曲柄臂之间的第三轴颈的直径大。
根据上述构型，可以抑制由于曲柄臂的宽度的减小而引起的曲柄臂的刚度的下降。在上述曲轴中，优选的是，第三曲柄臂的宽度相对于第四曲柄臂的宽度的比值和第六曲柄臂的宽度相对于第五曲柄臂的宽度的比值均设定成在1.03至1.26范围内的相同的比值。
根据上述构型，与将第三曲柄臂的宽度、第四曲柄臂的宽度、第五曲柄臂的宽度和第六曲柄臂的宽度设定成全部相同的情况相比，可以在保持曲轴的刚度与对比情况相同的同时减小曲轴的重量。
在上述构型中，在第四曲柄臂的宽度限定为H4以及第三曲柄臂的宽度限定为H3的情况下，第三曲柄臂的宽度相对于第四曲柄臂的宽度的比值指代由(H3/H4)所表示的比值。类似的，在第五曲柄臂的宽度限定为H5以及第六曲柄臂的宽度限定为H6的情况下，第六曲柄臂的宽度相对于第五曲柄臂的宽度的比值指代由(H6/H5)所表示的比值。
附图说明
将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术意义以及工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1为示出了根据一个实施方式的曲轴的结构的侧视图；
图2中的(D2)为沿如图1中所示的线D2-D2截取的截面图，图2中的(D3)为沿如图1中所示的线D3-D3截取的截面图，以及图2中的(D4)为沿如图1中所示的线D4-D4截取的截面图；
图3为示出了按单个气缸计算的曲柄臂和曲柄销的总重量与曲柄臂的不对称性之间的关系的曲线图；以及
图4为示出了作用在曲轴的各轴颈上的载荷的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1至图4对实施曲轴的一个实施方式进行描述。如图1中所示，本实施方式的曲轴1为用于直列四缸发动机的平面曲轴。曲轴由锰钢制成并且通过锻造制造，锰钢是用于机械结构用途的合金钢中的一种合金钢。
例如，用于驱动正时皮带或风扇皮带的滑轮等附接至附图的左侧的曲轴1的轴端部4。对发动机的轴扭矩进行平均以实现平稳旋转的飞轮附接至附图的右侧的曲轴1的轴端部5。
曲轴1设置有用作曲轴1的旋转中心的五个曲柄轴颈(下文中称为轴颈)。在下文中，位于从轴端部4计数的第一位置处的轴颈被称为第一轴颈J1，位于从轴端部4计数的第二位置处的轴颈被称为第二轴颈J2。位于从轴端部4计数的第三位置处的轴颈被称为第三轴颈J3，位于从轴端部4计数的第四位置处的轴颈被称为第四轴颈J4，以及位于从轴端部4计数的第五位置处的轴颈被称为第五轴颈J5。轴颈J1至轴颈J5中的每一者均具有相同的轴直径。轴颈J1至轴颈J5的各自的中心轴线是共轴的，并且与曲轴1的旋转中心轴线是一致的。上述构造的曲轴1的旋转中心轴线在下文中被称为轴颈中心轴线JL。
在每两个相邻的轴颈J1至轴颈J5之间，联接有连杆的曲柄销设置在与所述两个相邻的轴颈偏心的位置处。在下文中，位于从轴端部4计数的第一位置处的曲柄销被称为第一曲柄销CP1，位于从轴端部4计数的第二位置处的曲柄销被称为第二曲柄销CP2，位于从轴端部4计数的第三位置处的曲柄销被称为第三曲柄销CP3，以及位于从轴端部4计数的第四位置处的曲柄销被称为第四曲柄销CP4。曲柄销CP1至曲柄销CP4中的每一者均具有相同的轴直径。
由于曲轴1为平面曲轴，因此，第一曲柄销CP1和第四曲柄销CP4在曲轴1的旋转方向上具有相同的设置相位。因此，第一曲柄销CP1的中心轴线CS和第四曲柄销CP4的中心轴线CS共轴。在曲轴1的旋转方向上，第二曲柄销CP2具有与第一曲柄销CP1的设置相位偏离180°的设置相位，并且第三曲柄销CP3具有与第二曲柄销CP2的设置相位相同的设置相位。因此，第二曲柄销CP2的中心轴线CS和第三曲柄销CP3的中心轴线CS共轴。
假定直列四缸发动机的相应的四个气缸按其布置顺序被称为第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸，为发动机的第一气缸设置的连杆联接至第一曲柄销CP1，为发动机的第二气缸设置的连杆联接至第二曲柄销CP2。为发动机的第三气缸设置的连杆联接至第三曲柄销CP3，以及为发动机的第四气缸设置的连杆联接至第四曲柄销CP4。
各个轴颈J1至轴颈J5通过八个曲柄臂联接至对应的曲柄销CP1至曲柄销CP4。在下文中，位于从轴端部4计数的第一位置处的曲柄臂被称为第一曲柄臂A1，位于从轴端部4计数的第二位置处的曲柄臂被称为第二曲柄臂A2，位于从轴端部4计数的第三位置处的曲柄臂被称为第三曲柄臂A3，以及位于从轴端部4计数的第四位置处的曲柄臂被称为第四曲柄臂A4。位于从轴端部4计数的第五位置处的曲柄臂被称为第五曲柄臂A5，位于从轴端部4计数的第六位置处的曲柄臂被称为第六曲柄臂A6，位于从轴端部4计数的第七位置处的曲柄臂被称为第七曲柄臂A7，以及位于从轴端部4计数的第八位置处的曲柄臂被称为第八曲柄臂A8。
第一轴颈J1和第一曲柄销CP1通过第一曲柄臂A1彼此联接。第一曲柄销CP1和第二轴颈J2通过第二曲柄臂A2彼此联接。第二轴颈J2和第二曲柄销CP2通过第三曲柄臂A3彼此联接。第二曲柄销CP2和第三轴颈J3通过第四曲柄臂A4彼此联接。第三轴颈J3和第三曲柄销CP3通过第五曲柄臂A5彼此联接。第三曲柄销CP3和第四轴颈J4通过第六曲柄臂A6彼此联接。第四轴颈J4和第四曲柄销CP4通过第七曲柄臂A7彼此联接。第四曲柄销CP4和第五轴颈J5通过第八曲柄臂A8彼此联接。
第二曲柄臂A2、第三曲柄臂A3和第四曲柄臂A4各自具有不同的形状。第二曲柄臂A2和第七曲柄臂A7以相同的形状形成。第三曲柄臂A3和第六曲柄臂A6以相同的形状形成。第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5以相同的形状形成。
基于先前进行的测试和模拟的结果，第二曲柄臂A2和第七曲柄臂A7的各自的形状限定成在确保每个曲柄臂中要求的例如抗挠刚度和抗扭刚度的各种刚度性能的同时具有尽可能小的重量。
除了第三曲柄臂A3和第六曲柄臂A6之外的每个曲柄臂在相对于对应的轴颈与对应的曲柄销相反的一侧设置有配重。这些配重为用于恢复对由活塞和连杆的运动产生的旋转惯性力的平衡的配重部，并且这些配重设置成用于减小作用在相应的轴颈上的载荷。在下文中，为第一曲柄臂A1设置的配重被称为第一配重CW1，为第二曲柄臂A2设置的配重被称为第二配重CW2，以及为第四曲柄臂A4设置的配重被称为第四配重CW4。为第五曲柄臂A5设置的配重被称为第五配重CW5，为第七曲柄臂A7设置的配重被称为第七配重CW7，以及为第八曲柄臂A8设置的配重被称为第八配重CW8。
第四配重CW4和第五配重CW5以相同的形状形成。在本实施方式中，第一配重CW1、第二配重CW2、第七配重CW7以及第八配重CW8各自具有不同的形状。然而，可以适当地改变第一配重CW1、第二配重CW2、第七配重CW7以及第八配重CW8的各自的形状。
图2示出了从曲轴1的轴端部4观察的每个曲柄臂的正视图。更具体地，图2的(D2)示出了从轴端部4观察的第二曲柄臂A2的正视图。图2的(D3)示出了从轴端部4观察的第三曲柄臂A3的正视图。图2的(D4)示出了从轴端部4观察的第四曲柄臂A4的正视图。
如图2中所示，在下文中，在从曲轴1的轴端部4观察曲柄臂中的一个曲柄臂的情况下，所涉及的曲柄臂的宽度限定成在轴颈中心轴线JL与曲柄销的中心轴线CS之间的范围R内所述曲柄臂在与线段CL正交的方向上的尺寸的最大值，该线段CL垂直地延伸穿过轴颈中心轴线JL和曲柄销的中心轴线CS。
因此，如图2的(2D)中所示，在从曲轴1的轴端部4观察第二曲柄臂A2的情况下，第二曲柄臂A2的宽度H2限定成在轴颈中心轴线JL与第一曲柄销CP1的中心轴线CS之间的范围R内第二曲柄臂A2在与线段CL正交的方向上的尺寸的最大值，该线段CL垂直地延伸穿过轴颈中心轴线JL和第一曲柄销CP1的中心轴线CS。如上文所述的，第二曲柄臂A2和第七曲柄臂A7具有相同的形状，并且因此，第七曲柄臂A7的宽度H7和第二曲柄臂A2的宽度H2相同。
如图2的(D3)中所示，在从曲轴1的轴端部4观察第三曲柄臂A3的情况下，第三曲柄臂A3的宽度H3限定成在轴颈中心轴线JL与第二曲柄销CP2的中心轴线CS之间的范围R内第三曲柄臂A3在与线段CL正交的方向上的尺寸的最大值，该线段CL垂直地延伸穿过轴颈中心轴线JL和第二曲柄销CP2的中心轴线CS。如上文所述的，第三曲柄臂A3和第六曲柄臂A6具有相同的形状，因此，第六曲柄臂A6的宽度H6和第三曲柄臂A3的宽度H3相同。
此外，如图2的(D4)所示，在从曲轴1的轴端部4观察第四曲柄臂A4的情况下，第四曲柄臂A4的宽度H4限定成在轴颈中心轴线JL与第二曲柄销CP2的中心轴线CS之间的范围R内第四曲柄臂A4在与线段CL正交的方向上的尺寸的最大值，该线段CL垂直地延伸穿过轴颈中心轴线JL和第二曲柄销CP2的中心轴线CS。如上文所述的，第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5具有相同的形状，并且因此，第五曲柄臂A5的宽度H5和第四曲柄臂A4的宽度H4相同。如图2的(D4)中的双点划线所指示的，曲柄臂的每个上述宽度不包括突出部B的尺寸(例如提供标记等的凸起部等)，该突出部B为从曲柄臂突出的部分，并且对曲柄臂的刚度和重量的影响较小。
对于如上文限定的曲柄臂的每个宽度而言，在本实施方式中，第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2小。如图2的(D4)中所示，第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比设置在第四曲柄臂A4与第五曲柄臂A5之间的第三轴颈J3的直径T大。
第三曲柄臂A3的宽度H3和第六曲柄臂A6的宽度H6中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2大。第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值即由(H3/H4)所表示的比值和第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值即由(H6/H5)所表示的比值限定成1.03至1.26范围内的相同的比值。
如上文所述的，曲轴1构造成包括具有不同宽度的曲柄臂，并且因此获得下述效果。具体地，由于所涉及的曲柄臂的重量减小以减小曲柄臂的旋转力矩，因此可以使为曲柄臂设置的配重减小更多的重量和更多的尺寸。设置有第四配重CW4的第四曲柄臂A4的宽度H4和设置有第五配重CW5的第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2小。因此，与将第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成与第二曲柄臂A2的宽度H2相等的情况相比，可以减小第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的重量。
如图2中所示，减小了所涉及的曲柄臂在轴颈中心轴线JL与曲柄销的中心轴线CS之间的范围R内的宽度；因此，在第四曲柄臂A4中，第三轴颈J3和第二曲柄销CP2之间的重量变小。因此，如上文所述的，还能够减小为第四曲柄臂A4设置的第四配重CW4的重量。类似地，在第五曲柄臂A5中，减小了第三轴颈J3与第三曲柄销CP3之间的重量。因此，如上文所述的，还能够减小为第五曲柄臂A5设置的第五配重CW5的重量。
通过将第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2小，可以不仅减小第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的重量，还可以减小为相应的曲柄臂设置的配重中的每一者的重量。因此，可以有效地减小曲轴1的重量。
在第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的宽度均设定成比第二曲柄臂A2的宽度小的情况下，与将第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的宽度均设定成与第二曲柄臂A2的宽度H2相等的情况相比，第四曲柄臂A4的刚度和第五曲柄臂A5的刚度下降。
为了应对该问题，在曲轴1中，第三曲柄臂A3固定至第二曲柄销CP2，该第二曲柄销CP2固定至第四曲柄臂A4，并且第三曲柄臂A3和第四曲柄臂A4用作支承第二曲柄销CP2的一对曲柄臂。类似地，第六曲柄臂A6固定至第三曲柄销CP3，该第三曲柄销CP3固定至第五曲柄臂A5，并且第五曲柄臂A5和第六曲柄臂A6用作支承曲柄销CP3的一对曲柄臂。
与第四曲柄臂A4成一对的第三曲柄臂A3的宽度H3设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2大。因此，与将第三曲柄臂A3的宽度设定成与第二曲柄臂A2的宽度H2相等的情况相比，第三曲柄臂A3具有更大的刚度。即使第四曲柄臂A4的刚度变小，但第三曲柄臂A3的刚度变大，从而抑制了一对曲柄臂的整体刚度的下降。因此，可以抑制由于第四曲柄臂A4的重量的减小而引起的曲轴1的刚度的下降。
类似地，与第五曲柄臂A5成一对的第六曲柄臂A6的宽度H6设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2大。因此，与将第六曲柄臂A6的宽度H6设定成与第二曲柄臂A2的宽度H2相等的情况相比，第六曲柄臂A6具有更大的刚度。即使第五曲柄臂A5的刚度变小，但第六曲柄臂A6的刚度变大，从而抑制了一对曲柄臂的整体刚度的下降。因此，可以抑制由于第五曲柄臂A5的重量的减小而引起的曲轴1的刚度的下降。
同时，随着所涉及的曲柄臂的宽度减小，所述曲柄臂的刚度减小。应该注意的是，在曲柄臂的宽度变得比对应的轴颈的直径小的情况下，曲柄臂的刚度趋于变得明显下降。为了应对该问题，如上文所述的，在根据本实施方式的曲轴1中，第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比设置在第四曲柄臂A4与第五曲柄臂A5之间的第三轴颈J3的直径T大。因此，可以抑制由于将第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的宽度设定成比第二曲柄臂A2的宽度小而引起第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5的刚度的明显下降。
图3示出了：在确保曲轴的刚度与通过将第四曲柄臂A4的宽度H4和第三曲柄臂A3的宽度H3中的每一者设定成与第二曲柄臂A2的宽度H2相等而获得曲轴的刚度相等的条件下，在改变第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值(H3/H4)的情况下，关于按单个气缸计算的曲轴1的重量变化的检测结果。如图3中所示的“不对称性”表示第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的上述比值。如图3的曲线中所示的“按单个气缸计算的重量”表示曲轴1的对应于第二气缸的的重量，更具体地，表示第三曲柄臂A3、第四曲柄臂A4、第四配重CW4和第二曲柄销CP2的各个重量的总值。如图3的曲线中所示的“对比重量W1”为相对于本实施方式的曲轴1的对比示例，并且对应于“按单个气缸计算的重量”，其中，“不对称性”为“1”，即，第四曲柄臂A4和第三曲柄臂A3具有相同的形状，并且第四曲柄臂A4的宽度H4和第三曲柄臂A3的宽度H3相同。
如图3中所示，在不对称性在大于“1”但不大于“1.14”的范围内的情况下，随着不对称性变大，“按单个气缸计算的重量”变得小于对比重量W1。在不对称性变得大于“1.14”的情况下，已经呈减小趋势的“按单个气缸计算的重量”相反地变大，并且在不对称性进一步变大从而超过“1.29”附近的情况下，“按单个气缸计算的重量”变得大于对比重量W1。
第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5具有相同的形状，并且第三曲柄臂A3和第六曲柄臂A6也具有相同的形状。因此，如图3中所示的检测结果相当于在改变第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值(H6/H5)的情况下按单个气缸计算的曲轴1的重量的变化。在这种情况下的“按单个气缸计算的重量”为曲轴1的对应于第三气缸的重量，更具体地对应于第五曲柄臂A5、第六曲柄臂A6、第五配重CW5和第三曲柄销CP3的各个重量的总值。
考虑到如图3中所示的检测结果，在本实施方式的曲轴1中，第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值(H3/H4)和第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值(H6/H5)两者均设定成在1.03至1.26范围内的相同的比值。与将第三曲柄臂、第四曲柄臂、第五曲柄臂和第六曲柄臂的各个宽度设定成全部相同的情况相比，可以在保持曲轴1的刚度与对比情况相等的同时减小曲轴1的重量。
曲轴1的第三轴颈J3固定至第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5。第二曲柄销CP2固定至第四曲柄臂A4，并且第三曲柄销CP3固定至第五曲柄臂A5。因此，作用在第二曲柄销CP2上的载荷和作用在第三曲柄销CP3上的载荷两者都作用在第三轴颈J3上。如上文所述的，在平面曲轴1中，曲柄销CP2和曲柄销CP3在曲轴1的旋转方向上具有相同的设置相位。因此，两个载荷沿相同的方向作用在第三轴颈J3上。
因此，如图4中所示，在平面曲轴1中，作用在第三轴颈J3上的载荷变得比作用在其他轴颈中的每个轴颈上的载荷大，为了尽可能地减小作用在第三轴颈J3上的较大载荷，为第四曲柄臂A4设置的第四配重CW4和为第五曲柄臂A5设置的第五配重CW5构造成大于其他曲柄臂中的每个曲柄臂的配重。
锻造之前的曲轴1的起始材料的直径根据锻造后的曲轴1的径向方向上的最大尺寸来限定，因此，第四配重CW4的尺寸和第五配重CW5的尺寸通常成为用来确定曲轴1的起始材料的直径的因素。
根据这一点，如上文所述的，在本实施方式的曲轴1中，通过减小第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的重量，可以减小第四配重CW4和第五配重CW5中的每一者的重量。因此，可以减小第四配重CW4的尺寸和第五配重CW5的尺寸。因此，可以减小锻造前的曲轴1的起始材料的直径，从而减小曲轴1的制造成本。
根据上述实施方式，可以实现下述有利效果。(1)第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2小。第三曲柄臂A3的宽度H3和第六曲柄臂A6的宽度H6中的每一者均设定成比第二曲柄臂A2的宽度H2大。因此，可以减小曲轴1的重量，并且抑制由于曲轴的重量减小而引起曲轴1的刚度的下降，从而获得具有较轻重量和较高刚度的曲轴1。
(2)第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均设定成比设置在第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5之间的第三轴颈J3的直径T大。因此，可以抑制由于第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5各自的宽度的减小而引起的第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5的各自的刚度的明显下降。
(3)第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值(H3/H4)和第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值(H6/H5)均设定成在1.03至1.26范围内的相同的比值。因此，与将第三曲柄臂A3至第六曲柄臂A6的宽度均设定成相同的情况相比，可以在保持曲轴1的刚度与对比情况下的刚度相等的同时减小曲轴1的重量。
(4)在平面曲轴1中，可以减小为第四曲柄臂A4设置的第四配重CW4和为第五曲柄臂A5设置的第五配重CW5中的每一者的尺寸，从而实现曲轴1的制造成本的降低。
本实施方式可以按如下改变和实施。-第四曲柄臂A4的宽度H4和第五曲柄臂A5的宽度H5中的每一者均可以设定成不大于设置在第四曲柄臂A4与第五曲柄臂A5之间的第三轴颈J3的直径T。在这种情况下，也可以获得除了上述第(2)项之外的有利效果。
-第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值(H3/H4)和第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值(H6/H5)两者均设定成相同的比值，并且该比值还可以设定成不同的比值。
-第三曲柄臂A3的宽度H3相对于第四曲柄臂A4的宽度H4的比值(H3/H4)和第六曲柄臂A6的宽度H6相对于第五曲柄臂A5的宽度H5的比值(H6/H5)中的每一者均设定成在1.03至1.26范围内的值。除了该构型之外，所述比值中的每一者均可以设定成在1.03至1.26的范围外的值，只要可以减小曲轴1的重量并且可以抑制曲轴1由于其重量减小而引起刚度下降即可。
-可以构造成为第三曲柄臂A3和第六曲柄臂A6中的每一者均设置有下述曲柄配重：所述曲柄配重足够小而不会抵消通过减小第四曲柄臂A4和第五曲柄臂A5中的每一者的宽度而获得的重量减小效果。
曲轴1由锰钢形成，但也可以由用于机械结构用途的其他合金钢形成。在这种情况下，可以采用下述合金钢：铬钢、锰铬钢、钒钢、含铅易车钢以及硫系易切钢。在用于机械结构用途的这些合金钢中，优选使用含碳量为0.5或更少的合金钢。曲轴1还可以由用于机械结构用途的碳钢形成。
-曲轴1通过锻造形成，并且也可以通过铸造形成。

Claims (3)

1.一种用于直列四缸发动机的平面曲轴，所述曲轴的特征在于包括：
五个曲柄轴颈；
四个曲柄销；以及
八个曲柄臂，所述八个曲柄臂包括：
第二曲柄臂，所述第二曲柄臂为位于从所述曲轴的两个轴端部中的一个轴端部计数的第二位置处的曲柄臂；
第三曲柄臂，所述第三曲柄臂为位于从所述曲轴的所述一个轴端部计数的第三位置处的曲柄臂；
第四曲柄臂，所述第四曲柄臂为位于从所述曲轴的所述一个轴端部计数的第四位置处的曲柄臂，所述第四曲柄臂包括配重；
第五曲柄臂，所述第五曲柄臂为位于从所述曲轴的所述一个轴端部计数的第五位置处的曲柄臂，所述第五曲柄臂包括配重；以及
第六曲柄臂，所述第六曲柄臂为位于从所述曲轴的所述一个轴端部计数的第六位置处的曲柄臂，
所述第四曲柄臂和所述第五曲柄臂中的每一者均具有比所述第二曲柄臂的宽度小的宽度，
所述第三曲柄臂和所述第六曲柄臂中的每一者均具有比所述第二曲柄臂的宽度大的宽度，以及
每个曲柄臂的宽度为：在从所述曲轴的所述一个轴端部观察所述曲柄臂时，所述曲柄臂在所述曲柄轴颈的中心轴线与所述曲柄销的中心轴线之间的在与下述线段正交的方向上的尺寸的最大值，所述线段垂直延伸穿过所述曲柄轴颈的所述中心轴线和所述曲柄销的所述中心轴线。
2.根据权利要求1所述的曲轴，其特征在于，
所述第四曲柄臂和所述第五曲柄臂中的每一者的宽度均比设置在所述第四曲柄臂与所述第五曲柄臂之间的曲柄轴颈的直径大。
3.根据权利要求1或2所述的曲轴，其特征在于，
所述第三曲柄臂的宽度相对于所述第四曲柄臂的宽度的比值和所述第六曲柄臂的宽度相对于所述第五曲柄臂的宽度的比值均设定成在1.03至1.26范围内的相同的比值。
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