CN115388082B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

一种内燃机，维持曲轴轴颈的轴承部分的润滑性，且抑制伴随曲柄轴的变形的曲轴轴颈的磨损。发动机(1)具备具有缸筒(2)以及活塞(21)的发动机主体(10)、曲柄轴(3)、经由润滑油对曲柄轴(3)进行轴支承的主轴承(4)。曲柄轴(3)包含被主轴承(4)的轴颈金属件(43)轴支承的曲轴轴颈(31)、以及从曲轴轴颈(31)的轴向端部向径向外侧延伸突出的配重(33)。曲轴轴颈(31)具备形成于与配重(33)的延伸突出位置对应的部分，且向径向内侧凹入的凹部(5)。凹部(5)为与曲轴轴颈31的轴向中央侧相比轴向端部更深的凹部。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及具备经由润滑油由轴承部件对曲柄轴的曲轴轴颈进行轴支承的构造的内燃机。

背景技术

内燃机具备将能够往返滑动地收容于缸筒的活塞的往返运动转换为旋转运动的曲柄轴。曲柄轴的曲轴轴颈经由润滑油被滑动轴承轴支承。在专利文献1中公开有在曲轴轴颈的外表面设置多个凹部，以提高润滑油的保持性的内燃机。

专利文献1：日本特开2021-25653号公报

发明内容

发明所要解决的课题

为了改善内燃机的油耗，需求减少各种机械式的损失。对于上述的润滑油，优选使用粘度较低的低粘度油，也是出于抑制滑动面的摩擦损失的观点。但是，在使用了低粘度油的情况下，担心在曲轴轴颈的轴承部分产生润滑不良，在曲轴轴颈产生磨损。此外，在活塞受到燃烧压力时被向与轴向交叉的方向按压，因此变形力作用于曲柄轴。因此，曲轴轴颈自身的变形引起的磨损的产生也成为问题。

本发明的目的在于提供能够维持曲轴轴颈的轴承部分的润滑性，且能够抑制伴随曲柄轴的变形的曲轴轴颈的磨损的内燃机。

用于解决课题的手段

本发明的一方面的内燃机的特征在于，具备：发动机主体，具备缸筒以及能够往返滑动地收容于该缸筒的活塞；曲柄轴，将所述活塞的往返运动转换为旋转运动；以及轴承部件，经由润滑油对所述曲柄轴进行轴支承，所述曲柄轴包含被所述轴承部件轴支承的曲轴轴颈、以及从所述曲轴轴颈的轴向端部向径向外侧延伸突出的配重，所述曲轴轴颈具备形成于与所述配重的延伸突出位置对应的部分、且向径向内侧凹入的凹部，所述凹部为与所述曲轴轴颈的轴向中央侧相比所述轴向端部更深的凹部。

若活塞承受燃烧压力，则对曲柄轴作用与轴向交叉的方向的按压力。另一方面，配重为相应的重量物，一般来说为了减轻惯性力而配置于活塞与曲柄轴的连结部的对面位置。因此，若来自活塞的按压力施加于曲柄轴，则产生配重向曲轴轴颈侧倾倒那样的变形力(负荷)。该变形力在使配重的延伸突出位置所对应的曲轴轴颈的周面接近轴承部件的方向上产生作用。即，在配重的延伸突出位置，形成曲轴轴颈的周面容易与轴承部件接触的状态。

根据上述的内燃机，在配重的延伸突出位置所对应的部分形成凹部，并且所述凹部为与曲轴轴颈的轴向中央侧相比所述轴向端部更深的凹部。因此，即使施加来自活塞的按压力，配重的延伸突出位置所对应的曲轴轴颈的周面与轴承部件之间的间隙也通过所述凹部得以确保，能够避免两者的接触。另一方面，在未设置所述凹部的区域，能够将曲轴轴颈的周面与轴承部件之间的间隙较小地设定。因此，即使将低粘度油用作润滑油，也难以发生漏油，能够确保润滑性。因而，能够在曲轴轴颈的轴承部分兼顾维持润滑性、与防止曲轴轴颈的磨损。

在上述的内燃机中，优选的是所述凹部为从所述曲轴轴颈的轴向中央侧去向所述轴向端部，深度逐渐变深的凹部。

若来自活塞的按压力施加于曲柄轴，则在配重的延伸突出位置，曲轴轴颈的轴向端部最向接近轴承部件的方向变形，随着去向轴向中央，变形量变少。根据上述的内燃机，能够设为具有与这样的曲轴轴颈的变形方式相符的深度分布的凹部，能够更适当地实现确保润滑性与防止磨损。

在上述的内燃机中，优选的是所述凹部在所述曲轴轴颈的轴向以及周向上具有规定的轴向宽度以及周向宽度，所述凹部的所述轴向宽度在所述曲柄轴的旋转方向上游侧比下游侧更宽。

尤其优选的是，将所述曲轴轴颈沿周向展开后的平面形状中的所述凹部的俯视的形状为具有鼓出部和平缓弯曲部的形状，所述鼓出部在所述周向宽度的旋转方向上游端附近以陡峭的曲线向轴向中央侧鼓出，所述平缓弯曲部以平缓的曲线从所述鼓出部到达至所述周向宽度的旋转方向下游端。

根据本发明人们的分析判明了，通过配重的倾倒而作用于曲轴轴颈的负荷，在配重的延伸突出位置具有旋转方向上游侧部分比下游侧的部分大的趋势。更详细地说，判明了在旋转方向上游端附近施加最大的负荷，随着去向旋转方向下游端，所述负荷逐渐减小。根据上述的内燃机，能够设为具有沿着这种负荷趋势的轴向宽度的凹部，能够更可靠地防止曲轴轴颈与轴承部件的接触。

在上述的内燃机中，优选的是所述凹部为，越是所述轴向宽度长的部分，所述轴向端部中的深度越深。

根据该内燃机，在凹部的轴向宽度较长的部分，能够增大与轴承部件的间隙。通过将上述这样的轴向宽度长且凹入深的部分在曲轴轴颈上配置于从配重最承受倾倒负荷的部分，从而能够确切地避免曲轴轴颈的接触磨损。

在上述的内燃机中，优选的是所述凹部在所述曲轴轴颈的轴向以及周向上具有规定的轴向宽度以及周向宽度，所述凹部的深度具有下述轮廓：从所述周向宽度的旋转方向上游端向下游侧以第一斜率变深，与旋转方向中央部相比在上游侧形成最深部，从所述最深部向旋转方向下游端以第二斜率变浅，所述第一斜率为比所述第二斜率大的斜率。

根据本发明人们的分析，伴随曲柄轴的变形的曲轴轴颈与轴承部件的直接接触所致的能量损失显示出在接触的前半期间相对急剧地上升，在后半期间相对缓慢地下降的特性。所述直接接触是曲轴轴颈的磨损要因，因此在接触的前半期间，磨损量较大，在后半期间，磨损量较小。因此，通过在曲轴轴颈设置具有上述的深度轮廓的凹部，从而能够实施符合上述能量损失特性的接触磨损避免对策。

在上述的内燃机中，所述发动机主体能够设为下述构成，具有沿规定的排列方向排成一列的多个缸筒，位于两个缸筒之间的所述曲轴轴颈具备：第一配重，从轴向的一端侧端部向径向外侧延伸突出；第二配重，在与所述第一配重在周向上对置的位置或者周向的相同位置，从轴向的另一端侧端部向径向外侧延伸突出；第一凹部，形成在与所述第一配重的延伸突出位置对应的部分，从所述轴向的一端侧端部向所述轴向的中央凹陷设置；以及第二凹部，形成在与所述第二配重的延伸突出位置对应的部分，从所述轴向的另一端侧端部向所述轴向的中央凹陷设置。

根据该内燃机，对于具有全配重式的配重的曲柄轴的曲轴轴颈，能够兼顾维持润滑性与防止磨损。在上述的方式中，若燃烧压力施加于活塞，则以夹着曲轴轴颈的方式竖立设置的第一、第二配重之间产生变窄那样的变形行为。能够通过形成第一凹部以及第二凹部，事先防止伴随这种变形行为的曲轴轴颈与轴承部件的接触。

在上述的内燃机中，所述发动机主体能够设为下述构成，具有沿规定的排列方向排成一列的多个缸筒，与所述排列方向的一端侧或者另一端侧的缸筒相比位于轴向外侧的所述曲轴轴颈具备：端部配重，从轴向的内侧端部向径向外侧延伸突出；以及排列端凹部，形成在与所述端部配重的延伸突出位置对应的部分，从所述内侧端部向所述轴向的外侧凹陷设置。

在具有全配重式的配重的曲柄轴中，也对于与排列方向的一端侧或者另一端侧的缸筒相比位于轴向外侧的所述曲轴轴颈，仅存在从轴向的内侧端部延伸突出的端部配重。根据该内燃机，对于位于曲柄轴的端部的曲轴轴颈，仅形成与端部配重对应的排列端凹部。因而，在曲轴轴颈与轴承部件之间不会不必要地形成间隙，能够兼顾确保润滑性与防止曲轴轴颈的磨损。

发明效果

根据本发明，可提供能够维持曲轴轴颈的轴承部分的润滑性，且能够抑制伴随曲柄轴的变形的曲轴轴颈的磨损的内燃机。

附图说明

图1是表示本发明的内燃机的一例的发动机的外观的立体图。

图2是沿着上述发动机的缸筒列方向的纵剖面图。

图3是四缸发动机的曲柄轴的侧视图。

图4是用于说明曲轴轴颈的变形的示意图。

图5是表示由于燃烧压力而对曲轴轴颈施加的负荷的图。

图6的(A)是表示设于曲轴轴颈的凹部的一例的简略剖面图，图6的(B)是表示所述凹部的作用的图。

图7是附加了所述凹部的配置位置的曲柄轴的侧视图。

图8的(A)～(C)是表示具有所述凹部的曲轴轴颈的具体例的侧视图。

图9是表示所述凹部的轴向轮廓的、曲轴轴颈表面的展开图。

图10是表示所述凹部的深度方向轮廓的、曲轴轴颈的侧视图。

图11是六缸发动机的曲柄轴的侧视图。

图12的(A)～(C)是表示所述凹部的变形例的概略剖面图。

附图标记说明

1 发动机(内燃机)

10 发动机主体

2 缸筒

21 活塞

22 连杆

3 曲柄轴

31、31A～31E 曲轴轴颈

31f F侧端部(轴向的一端侧端部)

31r R侧端部(轴向的另一端侧端部)

33 配重

33A 第一配重(端部配重)

33E 第四配重(端部配重)

4 主轴承

43 轴颈金属件(轴承部件)

5、5A、5B、5C 凹部

51 鼓出部

52 平缓弯曲部

53 上游倾斜部

54 下游倾斜部

55 水平部

56 下降倾斜部

57 水平部

58 下降倾斜部

59 凹凸倾斜部

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式的内燃机。在本实施方式中，作为内燃机的一例，例示出作为汽车等车辆的行驶驱动用的动力源而搭载于所述车辆的发动机。

[发动机的构造]

图1是表示本实施方式的发动机1的外观的立体图。图2是沿着发动机1的缸筒列方向的纵剖面图。发动机1是四循环直列四缸的发动机。在图1以及其他几个图中，附加了分别表示发动机1的前侧、后侧的F、R的方向显示。发动机1包含发动机主体10、组入发动机主体10内的曲柄轴3、以及对曲柄轴3进行轴支承的主轴承4。

发动机主体10具备气缸体11、气缸头12以及下部气缸体13。气缸体11具有沿发动机前后方向F-R(规定的排列方向)排成一列的四个缸筒2。在各缸筒2的内部能够往返滑动地收容有活塞21。气缸体11也可以包含更多的缸筒2，例如也可以为直列六缸的发动机用气缸体。

气缸头12安装于气缸体11的上表面，封堵缸筒2的上部开口。在气缸头12形成有向缸筒2内取入进气的进气端口14、以及图1以及图2中未出现的排气端口。各缸筒2以进气两气门×排气两气门的四气门形式与进气***以及排气***连接。图1以及图2示出由第一进气端口14A以及第二进气端口14B的对构成的进气端口14沿缸筒排列方向排列四组的情形。而且，在气缸头12组入有使进气阀动作的进气阀用凸轮轴15、以及使排气阀动作的排气阀用凸轮轴16。在气缸头12的上表面安装省略图示的气缸罩。

下部气缸体13安装于气缸体11的下表面，是支承曲柄轴3的缸体。下部气缸体13具有支承曲柄轴3的部分沿发动机前后方向排列的梯架构造。

曲柄轴3是将活塞21的往返运动转换为旋转运动的发动机1的旋转输出轴。图3是曲柄轴3的侧视图，图示的旋转方向的相位与图2的剖面图相同。曲柄轴3包含曲轴轴颈31、曲柄销32、配重33以及曲柄臂34。这里例示的曲柄轴3为全配重式。

曲轴轴颈31是成为曲柄轴3的旋转轴的部分，并且是被主轴承4轴支承的部分。曲柄销32是经由连杆22与活塞21连结的部分。连杆22在上端侧具备小端部23，在下端侧具备大端部24。小端部23经由活塞销25与活塞21结合。大端部24结合于曲柄销32。曲柄臂34是将曲轴轴颈31与曲柄销32相连的部分。

配重33是减轻伴随活塞21以及连杆22的运动的惯性力的部件。配重33配置为从曲轴轴颈31的轴向(F-R方向)端部向径向外侧延伸突出。配置配重33的周向位置是曲柄销32的对面位置。换言之，配重33从曲柄臂34中与曲柄销32连结的部分的相反一侧的部分，向径向外侧延伸突出。

曲柄轴3与直列四缸的发动机1对应。图3所示的#1、#2、#3、#4的箭头示出了配置四个缸筒2的各连杆22的位置。#1缸筒2为轴向(缸筒排列方向)的前端侧(一端侧)缸筒，#4缸2为缸筒排列方向的后端侧(另一端侧)缸筒。与各个#1～#4缸2对应地，曲柄轴3具备第一、第二、第三、第四曲柄销32A、32B、32C、32D作为曲柄销32。

作为曲轴轴颈31，具备与#1缸筒2相比位于更靠轴向的F侧的第一曲轴轴颈31A、位于第一～第四曲柄销32A～32D的各销之间的第二、第三、第四曲轴轴颈31B、31C、31D、以及与#4缸2相比位于更靠轴向的R侧的第五曲轴轴颈31E。作为配重33，具备以夹着第一曲柄销32A的方式配置的第一、第二配重33A、33B、以夹着第二曲柄销32B的方式配置的第三、第四配重33C、33D、以夹着第三曲柄销32C的方式配置的第五、第六配重33E、33F、以及以夹着第四曲柄销32D的方式配置的第七、第八配重33G、33H。

主轴承4包含轴颈支承部41以及轴承盖42。轴颈支承部41是形成于在下部气缸体13呈梯状配置有多个的框架的半圆状的腔室部分，从下方支承曲轴轴颈31。轴承盖42是以相对于各轴颈支承部41从上侧覆盖的方式安装的半圆形的凹部。通过由轴颈支承部41与轴承盖42的卡合形成的轴支承体，保持曲轴轴颈31

在轴颈支承部41以及轴承盖42与曲轴轴颈31之间夹设有轴颈金属件43(轴承部件)。轴颈金属件43为滑动轴承，是经由润滑油直接对曲轴轴颈31的外周面进行轴支承的轴承部件。轴颈金属件43由通过两片式的环状金属片的组合构成的圆环体构成。对轴颈金属件43的内周面与曲轴轴颈31的外周面之间供给润滑油。若曲柄轴3(曲轴轴颈31)绕轴旋转，则产生所述润滑油的油膜压力，通过该油膜支承曲轴轴颈31的旋转。

在连杆22的大端部24与曲柄销32之间也夹设有由与轴颈金属件43同样的滑动轴承构成的连杆金属件44。也对连杆金属件44的内周面与曲柄销32的外周面之间供给润滑油。

[对曲轴轴颈施加的负荷]

接下来，说明在曲柄轴3旋转时对曲轴轴颈31施加的负荷。图4是将图3的第一曲柄销32A(曲柄销32)以及第二曲轴轴颈31B(曲轴轴颈31)放大后的示意图，是附记了轴颈金属件43的剖面的图。如上述那样，示出了在轴颈金属件43与第二曲轴轴颈31B之间形成有润滑油的油膜LB的状态。

第二曲轴轴颈31B是位于#1缸筒2与#2缸筒2之间的曲轴轴颈(图3)。第二配重33B从第二曲轴轴颈31B的F侧端部31f(轴向的一端侧端部)向径向外侧的下方延伸突出。另一方面，与第二配重33B在周向上180°对置的位置，第三配重33C从第二曲轴轴颈31B的R侧端部31r(轴向的另一端侧端部)向径向外侧的上方延伸突出。另外，从第三曲轴轴颈31C的F侧端部31f、以及R侧端部31r向径向外侧延伸突出的第四、第五配重33D、33E是配置于周向的相同位置的配重对的例子。

#1缸筒2的活塞21受到的燃烧压力从连杆22的大端部24输入第一曲柄销32A。图4的箭头示意性地示出了燃烧压力施加于第一曲柄销32A的情况下的力线F。力线F从第一曲柄销32A穿过曲柄臂34朝向第二曲轴轴颈31B。若燃烧压力沿着力线F施加于第二曲轴轴颈31B，则产生处于与第一曲柄销32A对面位置的第二配重33B倒向第二曲轴轴颈31B侧那样的变形力(负荷)。换言之，产生隔着第一曲柄销32A配置的第一配重33A(图3)与第二配重33B的间隔被扩大那样的变形力。在图4中，夸张地通过虚线示出上述这样的第二配重33B的变形。

上述的变形力在使第二配重33B的延伸突出位置所对应的第二曲轴轴颈31B的外周面、换句话说是F侧端部31f附近的外周面接近轴颈金属件43的内周面的方向上发挥作用。即，在第二配重33B的延伸突出位置，形成第二曲轴轴颈31B的F侧端部31f容易与轴颈金属件43接触的状态。

抑制机械阻力优选的是减小曲轴轴颈31与轴颈金属件43之间的间隙，由此使油膜LB尽可能地薄。但是，若减小所述间隙，则由施加燃烧压力的负荷所引起的曲轴轴颈31的变形，导致发生曲轴轴颈31与轴颈金属件43的接触，可能反而造成机械阻力增大、促进磨损。

图5是表示由燃烧压力对曲轴轴颈31施加的负荷的测定例的图表。所述图表将曲轴轴颈31的外周面展开，以浓度分布示出对其外周面施加的负荷。浓度越浓的部分，表示作用越高的负荷。所述图表的横轴相当于曲轴轴颈31的轴向宽度，纵轴相当于周向宽度。此外，在纵轴附记了曲轴轴颈31的旋转方向。图5中示出的曲轴轴颈31设想第四、第五配重33D、33E从周向的相同位置延伸突出的第三曲轴轴颈31C。

负荷较高的高负荷位置PA在旋转方向的180度附近产生。在旋转方向＝180度附近，第四、第五配重33D、33E位于下方，并且对第二、第三曲柄销32B、32C施加燃烧压力。在这种旋转方向的定时，从图5中可判断出，从第四、第五配重33D、33E对第三曲轴轴颈31C作用有高负荷。

高负荷位置PA具备重心向旋转方向上游侧偏心的液滴型的负荷分布，而不仅是描绘出单纯的半圆状的波纹的负荷分布。可以认为这是因为在缸筒2内主要在压缩上止点附近产生的燃烧所生成的较大的燃烧压力，经由活塞21以及连杆22一下子施加于第三曲轴轴颈31C。即，在所述燃烧压力一下子施加的高负荷位置PA的旋转方向上游侧，对第三曲轴轴颈31C施加的负荷相对变大。而且，随着旋转向旋转方向下游侧进行，负荷逐渐变小。当然，在高负荷位置PA中，在施加更大的负荷的旋转方向上游侧，第三曲轴轴颈31C的变形量相对较大。即，旋转方向上游侧成为第三曲轴轴颈31C更容易向轴颈金属件43接近的状态。

[本实施方式的曲轴轴颈]

在本实施方式中，示出即使产生上述那样的高负荷位置PA，也能够避免曲轴轴颈31与轴颈金属件43的接触，并且不损害润滑油的维持性的曲轴轴颈31的具体例。参照图6，本实施方式的曲轴轴颈31具备向径向内侧凹入的凹部5。凹部5形成于与配重33的延伸突出位置对应的部分。此外，凹部5是与曲轴轴颈31的轴向中央侧相比，所述轴向端部较深的凹部。

图6的(A)是表示设于第二曲轴轴颈31B(曲轴轴颈31)的凹部5的一例的简略剖面图，图6的(B)是表示凹部5的作用的图。在第二曲轴轴颈31B中，如图4所示，在F侧端部31f处的第二配重33B的延伸突出位置附近，产生图5所示那样的高负荷位置PA。凹部5以使第二曲轴轴颈31B中的与所述延伸突出位置对应的部分凹陷的方式设置。

凹部5具有深度从第二曲轴轴颈31B的轴向中央侧向F侧端部31f(轴向端部)逐渐加深的斜率的剖面形状。即，在F侧端部31f，凹部5向径向内侧凹入最深。这对应于，如图5的负荷分布中说明那样，若施加燃烧压力，则F侧端部31f处的第二配重33B的延伸突出位置附近的负荷变得最大即F侧端部31f附近的变形量变得最大。另外，在图6中，夸张地描绘出凹部5的深度，凹部5的最深部的实际深度为数微米～几十微米左右。

图6的(A)示出了轴颈金属件43的内周面与第二曲轴轴颈31B的外周面之间的间隙G1、G2。靠近未形成有凹部5的R侧端部31r的位置的间隙G1，设定为考虑了滑动轴承的润滑油粘度等而设定的标准间隙。另一方面，靠近形成有凹部5的F侧端部31f的位置的间隙G2与G1相比较大，在F侧端部31f附近变得最大。

图6的(B)通过虚线示出了施加了燃烧压力时的、第二配重33B以及第二曲轴轴颈31B的变形方式。若燃烧压力施加于第一曲柄销32A，则第二配重33B以向第二曲轴轴颈31B的R侧端部31r的方向倾倒的方式变形。与之相应地，第二曲轴轴颈31B的靠近F侧端部31f的部分向接近轴颈金属件43的方向变形。

在产生这种变形的情况下，若不存在凹部5，则第二曲轴轴颈31B的F侧端部31f附近可能与轴颈金属件43接触。但是，若存在凹部5，则即使产生所述变形，第二曲轴轴颈31B与轴颈金属件43之间的间隙G3也得到确保，能够避免两者的接触。

凹部5并非设于第二曲轴轴颈31B中的靠近F侧端部31f的部分的整周上，而是以仅使高负荷位置PA所对应的位置凹陷的方式设置。在第二曲轴轴颈31B形成凹部5，将扩大与对置的轴颈金属件43之间的间隙，从而发生润滑油从所述间隙溢出的漏油。在本实施方式中，仅在高负荷位置PA所对应的位置设置凹部5，在未设置凹部5的区域，第二曲轴轴颈31B的周面与轴颈金属件43之间被设定为标准的间隙G1。因而，所述漏油被抑制为最小限度。

此外，如图4中虚线所示那样，在燃烧压力施加于第一曲柄销32A的情况下，F侧端部31f最向接近轴颈金属件43的方向变形，随着向轴向中央变形量变少。为了符合该变形趋势，凹部5具有深度从第二曲轴轴颈31B的轴向中央侧向F侧端部31f逐渐加深的轮廓。在这一点上，所述间隙也被设计成不会不必要地扩张。因此，例如即使将0W20级的低粘度油用作润滑油，也难以发生所述漏油，能够确保润滑性。因而，能够兼顾维持轴颈金属件43中的润滑性、与防止曲轴轴颈31的磨损。

[凹部的配置位置与具体的形状]

接着，对凹部5相对于曲柄轴3的配置位置、以及凹部5的具体的形状进行说明。图7是附记了直列四缸用的全配重式曲柄轴3的、凹部5相对于曲轴轴颈31的配置位置的侧视图。图8的(A)～(C)是表示具有凹部5的曲轴轴颈31的具体例的侧视图。

在曲柄轴3所具备的第一～第五曲轴轴颈31A～31E分别配设有一个或者两个凹部5。详细而言，对于与缸筒排列方向的F侧端的#1缸筒2的配置位置相比位于轴向外侧(F侧)的第一曲轴轴颈31A，第一配重33A(端部配重)从轴向的内侧端部(R侧端部31r)向径向外侧延伸突出。图8的(A)为第一曲轴轴颈31A单体的侧视图。在第一曲轴轴颈31A的与第一配重33A的延伸突出位置对应的部分，设有一个凹部5(排列端凹部)。凹部5从R侧端部31r向轴向的中央侧(F侧)凹陷设置。凹部5具有在R侧端部31r最深，向F侧逐渐变浅的形状。

对于与缸筒排列方向的R侧端的#4缸2的配置位置相比位于轴向外侧(R侧)的第五曲轴轴颈31E，与第一曲轴轴颈31A对称地配置凹部5。在第五曲轴轴颈31E，第八配重33H(端部配重)从轴向的内侧端部(F侧端部31f)向径向外侧延伸突出。第五曲轴轴颈31A在与第八配重33H的延伸突出位置对应的部分，形成有一个凹部5(排列端凹部)。

如此，对于仅具备一个配重33A、33H的第一、第五曲轴轴颈31A、31E，仅形成与该配重33A、33H对应的一个凹部5。因而，未在曲轴轴颈31A、31E与轴颈金属件43之间不必要地形成大的间隙，因此能够确保润滑性，并且能够实现防止曲轴轴颈31A、31E的磨损。

关于第二曲轴轴颈31B，第二配重33B与第三配重33C在周向上彼此相位相差180度，第二配重33B从第二曲轴轴颈31B的F侧端部31f向径向外侧延伸突出，第三配重33C从第二曲轴轴颈31B的R侧端部31r向径向外侧延伸突出。图8的(B)为第二曲轴轴颈31B单体的侧视图。第二曲轴轴颈31B具有两个凹部5。即，与第二配重33B的延伸突出位置对应地，一个凹部5(第一凹部)从F侧端部31f向轴向的中央凹陷设置。此外，与第三配重33C的延伸突出位置对应地，另一个凹部5(第二凹部)从R侧端部31r向轴向的中央凹陷设置。第四曲轴轴颈31D也具备与第二曲轴轴颈31B同样的两个凹部5。

关于第三曲轴轴颈31C，第四配重33D与第五配重33E在周向的相同位置，第四配重33D从第三曲轴轴颈31C的F侧端部31f向径向外侧延伸突出，第五配重33E从R侧端部31r向径向外侧延伸突出。图8的(C)为第三曲轴轴颈31C单体的侧视图。第三曲轴轴颈31C也具有两个凹部5。即，与第四配重33D的延伸突出位置对应地，一个凹部5(第一凹部)从F侧端部31f向轴向的中央凹陷设置。此外，与第五配重33E的延伸突出位置对应地，另一个凹部5(第二凹部)从R侧端部31r向轴向的中央凹陷设置。

接下来，对凹部5的具体的形状进行说明。图9是表示凹部5的轴向轮廓的、曲轴轴颈31的表面的展开图，即是表示将曲轴轴颈31在周向展开的平面形状的图。这里示出的曲轴轴颈31例示出与图7所示的第二曲轴轴颈31B或者第四曲轴轴颈31D对应的、相差180度相位地配置两个凹部5的类型。

凹部5在曲轴轴颈31的轴向(宽度方向)以及周向(旋转方向)上具有规定的轴向宽度以及周向宽度。凹部5的所述轴向宽度具有曲柄轴3的旋转方向上游侧比下游侧更宽的形状。即，在将凹部5的俯视的形状在旋转方向上区分为上游侧和下游侧(与旋转方向的前半侧和后半侧同义)这两个的情况下，凹部5具有与所述下游侧相比所述上游侧相对较宽的所述轴向宽度。另外，轴向宽度是从曲轴轴颈31的F侧端部31f或者R侧端部31r至凹部5的轴向中央侧的边缘的长度。此外，周向宽度是沿着旋转方向的凹部的宽度。

更详细地说，在将曲轴轴颈31沿周向展开的俯视的形状中，凹部5具有具备旋转方向上游侧的鼓出部51、以及旋转方向下游侧的平缓弯曲部52的液滴型的形状。鼓出部51是在凹部5的所述周向宽度的旋转方向上游端附近，以陡峭的曲线向轴向中央侧鼓出的部分。平缓弯曲部52是以平缓的曲线从鼓出部51到达至所述周向宽度的旋转方向下游端的部分。即，凹部5的轴向中央侧的边缘具有下述曲线形状，即从旋转方向上游端相对于F侧端部31f或者R侧端部31r急剧地上升，在旋转方向上游侧的区域中到达至最大宽度的峰值位置，以后缓慢地接近F侧端部31f或者R侧端部31r。

这种凹部5的俯视形状对应于图5所示的曲轴轴颈31的高负荷位置PA的俯视形状。如上所述，由于配重33的倾倒而作用于曲轴轴颈31的负荷，在配重33的延伸突出位置，具有旋转方向上游侧部分比下游侧部分大的趋势。详细而言，具有在旋转方向上游端附近施加最大的负荷，随着向旋转方向下游端所述负荷逐渐减小的趋势。因此，高负荷位置PA具有负荷重心向旋转方向上游侧偏心的液滴型的分布。按照上述这样的高负荷位置PA的负荷趋势，凹部5的轴向轮廓也具有旋转方向上游侧较宽那样的液滴型的形状。由此，能够可靠地防止曲轴轴颈31与轴颈金属件43的接触。

凹部5的凹入深度也按照高负荷位置PA的负荷趋势那样设定。即，在曲轴轴颈31中越被施加较大负荷的部分，凹部5的深度越深地设定。图10是表示沿着旋转方向的凹部5的深度方向轮廓的、曲轴轴颈31的侧视图。该轮廓是F侧端部31f或者R侧端部31r的凹部5的深度方向轮廓。另外，该轮廓也夸张了深度方向的尺寸。

凹部5在凹入形状中，具备旋转方向上游侧的上游倾斜部53、以及旋转方向下游侧的下游倾斜部54。上游倾斜部53具有在从凹部5的周向宽度的旋转方向上游端朝向旋转方向中央部LC的方向上以第一斜率L1变深的倾斜面。凹部5的最深部MD与旋转方向中央部LC相比位于上游侧。下游倾斜部54具有从最深部MD向旋转方向下游端以第二斜率L2变浅的倾斜面。第一斜率L1与第二斜率L2的关系在使两者的斜率方向一致的情况下，为L1＞L2的关系。即，凹部5具有在旋转方向的上游侧急剧地变深，在与最深部MD相比靠下游侧，缓慢地变浅的凹入形状。例如在通过与曲轴轴颈31的周面的切线所成的角来比较L1、L2的情况下，L1能够设定为L2的1.2倍～3倍左右。

根据本发明人们的分析，伴随曲柄轴3的变形的曲轴轴颈31与轴颈金属件43的直接接触所致的能量损失，显示出接触的前半期间相对急剧地上升，后半期间相对缓慢地下降的特性。所述直接接触是曲轴轴颈31的磨损要因，因此在接触的前半期间中，磨损量较大，在后半期间中，磨损量较小。因此，通过在曲轴轴颈31设置具有具备第一斜率L1以及第二斜率L2的深度轮廓的凹部5，从而能够实施依据上述能量损失特性的接触磨损避免对策。

若将上述的凹部5的旋转方向的深度轮廓与图9所示的轴向轮廓相关联，则成为越是凹部5的轴向宽度长的部分，凹部5的轴向端部(F侧端部31f或者R侧端部31r)的深度越深的关系。另外，在轴向的深度轮廓为从轴向中央侧(液滴型的边缘)向F侧端部31f或者R侧端部31r深度逐渐加深的凹部5这点上与图6所示的基本例相同。

即，沿着高负荷位置PA的负荷分布，以负荷较大的位置相对较深，负荷较小处相对变浅的方式，设定凹部5的深度轮廓。根据该实施方式，凹部5的轴向宽度较长且凹入较深的部分，在曲轴轴颈31中配置于从配重33最承受倾倒负荷的部分。因而，能够确切地避免曲轴轴颈31向轴颈金属件43的接触所致的磨损。

[变形例]

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述的实施方式，例如能够采用下述那样的变形实施方式。

(1)在上述实施方式中，例示出具有全配重式的配重33的曲柄轴3。曲柄轴3也可以为半配重式。在将图7所示的曲柄轴3变为半配重式的情况下，例如省去了第三、第五、第七配重33C、33E、33G。在这种半配重式的曲柄轴3中，也在与图7相同的位置在第一～第五曲轴轴颈31A～31E设置凹部5即可。另外，对于省去了配重的位置，将凹部5的轴向宽度、周向宽度以及凹入深度较小地设定，或者也可以省去形成凹部5本身。

(2)在上述实施方式中，例示出与直列四缸的发动机1对应的曲柄轴3。图11是表示与直列六缸的发动机1对应的全配重式的曲柄轴3A的侧视图。在直列六缸用的曲柄轴3A中，凹部5的配置的构思也与上述的曲柄轴3相同。在曲轴轴颈31的与配重33的延伸突出位置对应的部分形成各个凹部5。另外，在图11中通过虚线示出的凹部5表示配置于曲轴轴颈31的露出部分的背面侧。

(3)在上述实施方式中，例示出从曲轴轴颈31的轴向中央侧向轴向端部(F侧端部31f或者R侧端部31r)深度逐渐变深的凹部5。凹部5只要满足与曲轴轴颈31的轴向中央侧相比轴向端部较深这一关系，则能够采用各种变形实施方式。图12的(A)～(C)示出变形例的凹部5A、5B、5C。

图12的(A)是表示具有阶梯型的凹入形状的凹部5A的第二曲轴轴颈31B的概略剖面图。凹部5A具有无倾斜的水平部55、与向下方倾斜的下降倾斜部56交替地相连的凹入形状，第二曲轴轴颈31B的与轴向中央侧相比轴向端部的凹入深度变深。图12的(B)示出了由一个水平部57与一个下降倾斜部58构成的凹部5B。下降倾斜部58配置于第二曲轴轴颈31B的轴向中央侧，水平部57从下降倾斜部58的最深端到达至轴向端部。图12的(C)示出了具有凹凸倾斜部59的凹部5C。凹凸倾斜部59是一边反复升降一边从第二曲轴轴颈31B的轴向中央侧向轴向端部在整体上变深的倾斜部。这种凹部5A、5B、5C也起到与上述的凹部5相同的作用效果。

Claims (7)

1.一种内燃机，其特征在于，具备：

发动机主体，具备缸筒以及能够往返滑动地收容于该缸筒的活塞；

曲柄轴，将所述活塞的往返运动转换为旋转运动；以及

轴承部件，经由润滑油对所述曲柄轴进行轴支承，

所述曲柄轴包含被所述轴承部件轴支承的曲轴轴颈、以及从所述曲轴轴颈的轴向端部向径向外侧延伸突出的配重，

所述曲轴轴颈具备形成在与所述配重的延伸突出位置对应的部分、且向径向内侧凹入的凹部，

所述凹部为与所述曲轴轴颈的轴向中央侧相比所述轴向端部更深的凹部，

所述凹部在所述曲轴轴颈的轴向以及周向上具有规定的轴向宽度以及周向宽度，

所述凹部的所述轴向宽度在所述曲柄轴的旋转方向上游侧比下游侧更宽。

2.如权利要求1所述的内燃机，其中，

所述凹部为深度随着从所述曲轴轴颈的轴向中央侧去向所述轴向端部而逐渐变深的凹部。

3.如权利要求1所述的内燃机，其中，

将所述曲轴轴颈沿周向展开后的平面形状中的所述凹部的俯视的形状为具有鼓出部和平缓弯曲部的形状，所述鼓出部在所述周向宽度的旋转方向上游端附近以陡峭的曲线向轴向中央侧鼓出，所述平缓弯曲部以平缓的曲线从所述鼓出部到达至所述周向宽度的旋转方向下游端。

4.如权利要求3所述的内燃机，其中，

所述凹部为，越是所述轴向宽度长的部分，所述轴向端部的深度越深。

5.如权利要求1所述的内燃机，其中，

所述凹部在所述曲轴轴颈的轴向以及周向上具有规定的轴向宽度以及周向宽度，

所述凹部的深度具有下述轮廓：从所述周向宽度的旋转方向上游端向下游侧以第一斜率变深，与旋转方向中央部相比在上游侧形成最深部，从所述最深部向旋转方向下游端以第二斜率变浅，

所述第一斜率为比所述第二斜率大的斜率。

6.如权利要求1～5中任一项所述的内燃机，其中，

所述发动机主体具有沿规定的排列方向排成一列的多个缸筒，

位于两个缸筒之间的所述曲轴轴颈具备：

第一配重，从轴向的一端侧端部向径向外侧延伸突出；

第二配重，在与所述第一配重在周向上对置的位置或者周向的相同位置，从轴向的另一端侧端部向径向外侧延伸突出；

作为所述凹部的第一凹部，形成在与所述第一配重的延伸突出位置对应的部分，从所述轴向的一端侧端部向所述轴向的中央凹陷设置；以及

作为所述凹部的第二凹部，形成在与所述第二配重的延伸突出位置对应的部分，从所述轴向的另一端侧端部向所述轴向的中央凹陷设置。

7.如权利要求1～5中任一项所述的内燃机，其中，

所述发动机主体具有沿规定的排列方向排成一列的多个缸筒，

与所述排列方向的一端侧或者另一端侧的缸筒相比位于轴向外侧的所述曲轴轴颈具备：

端部配重，从轴向的内侧端部向径向外侧延伸突出；以及

作为所述凹部的排列端凹部，形成在与所述端部配重的延伸突出位置对应的部分，从所述内侧端部向所述轴向的外侧凹陷设置。