(57)【要約】  鍛造されたクランクシャフトは、複数のメインジャーナルと、該メインジャーナルによって画定された軸を中心とする円経路で回転可能な複数のクランクピンジャーナルと、複数のクランクウェブとを含む。複数のクランクウェブのうちの少なくとも１つのクランクウェブは、複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する中間クランクウェブを画定する。中間クランクウェブは、その中に鍛造されたストレスリリーフを有し、これは、第１及び第２の離間配置された側壁、内壁、並びに底壁によって画定される。中に鍛造されたストレスリリーフは、該中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する所定の深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを有する。中に鍛造されたストレスリリーフの形状は、クランクシャフト内の応力を減少させるように制御される。
2015518128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造されたクランクシャフトであって、
関連付けられたプーリに接続するように適合された第１の端部及び関連付けられたフライホイールに接続するように適合された第２の端部と、
複数のメインジャーナルと、
該メインジャーナルによって画定された軸を中心とする円経路で回転可能な複数のクランクピンジャーナルと、
複数のクランクウェブであって、前記複数のクランクウェブのうちの少なくとも１つのクランクウェブが、前記複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する中間クランクウェブを画定し、前記中間クランクウェブが、その中に鍛造されたストレスリリーフを有し、前記中に鍛造されたストレスリリーフが、第１及び第２の離間配置された側壁、内壁、及び底壁によって画定され、前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する所定の深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを有し、前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記形状が、前記クランクシャフト内の応力を減少させるように制御される、複数のクランクウェブと、を備える、クランクシャフト。
【請求項２】
前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記深さが、前記中間クランクウェブの厚さの約６５％以下である、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
前記全巻角度が、その中に鍛造された前記ストレスリリーフを有する前記中間クランクの側から延在する前記隣接するクランクピンジャーナルのうちの１つの周囲の角距離であり、前記全巻角度が、約１８０度以下である、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項４】
前記全巻角度が、前記ストレスリリーフの前記側壁のうちの１つへの応力の遷移を可能にするように、前記クランクシャフトの高応力領域を約１０度超えて延在する、請求項３に記載のクランクシャフト。
【請求項５】
前記内壁が、前記中に鍛造されたストレスリリーフの半径を画定するように弧状であり、かつ前記隣接するクランクピンジャーナルのうちの１つと実質的に同心円をなし、前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記半径が、前記１つの隣接するクランクピンジャーナルの半径以上である、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項６】
前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記アンダーカットが、前記内壁と前記底壁との交差点に提供され、前記アンダーカットが、約４５度以下である、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項７】
前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記クランクシャフトの前記第１及び第２の端部のうちの前記１つに面する前記中間ウェブの側に提供され、前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記内壁が、前記ストレスリリーフを有する前記中間ウェブの側に接続された前記隣接するクランクピンジャーナルの外周からオフセットされる、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項８】
前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記クランクシャフトによって画定された鍛造された分割線から半径方向にオフセットされる、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項９】
前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に位置する、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項１０】
前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記メインジャーナル及び前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に位置する、請求項９に記載のクランクシャフト。
【請求項１１】
前記第１の側壁及び第２の側壁の各々が、前記ストレスリリーフを有する前記中間ウェブの側に接続された前記隣接するクランクピンジャーナルから前記中間ウェブの外縁に概ね半径方向に延在し、各側壁によって画定された平面が、それぞれの隣接するクランクピンジャーナルの軸からオフセットされる、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項１２】
前記中に鍛造されたストレスリリーフを有する前記クランクシャフトの強度が、前記中に鍛造されたストレスリリーフを有しないクランクシャフトと比較して、約２０％増加する、請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項１３】
鍛造されたクランクシャフトであって、
関連付けられたプーリに接続するように適合された第１の端部及び関連付けられたフライホイールに接続するように適合された第２の端部と、
複数のメインジャーナルと、
該メインジャーナルによって画定された軸を中心とする円経路で回転可能な複数のクランクピンジャーナルと、
複数のクランクウェブであって、前記第１の端部に隣接して位置する前記クランクウェブのうちの１つが、第１の中間クランクウェブを画定し、前記第２の端部に隣接して位置する前記クランクウェブのうちの１つが、第２の中間クランクウェブを画定し、前記第１及び第２の中間クランクウェブの各々が、前記複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続し、前記第１及び第２の中間クランクウェブのうちの少なくとも１つが、その中に鍛造されたストレスリリーフを有し、前記中に鍛造されたストレスリリーフが、第１及び第２の離間配置された側壁、内壁、並びに底壁によって画定され、前記中に鍛造されたストレスリリーフが、所定のパラメータを有し、前記パラメータが、前記ストレスリリーフの深さ、前記ストレスリリーフが該ストレスリリーフを有する前記中間クランクに接続された前記隣接するクランクピンのうちの１つの周囲に延在する角距離である前記ストレスリリーフの全巻角度、前記内壁によって画定される前記ストレスリリーフの半径、並びに前記内壁と前記底壁との交差点に提供される前記ストレスリリーフのアンダーカットであり、前記パラメータが前記中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する、複数のクランクウェブと、を備える、クランクシャフト。
【請求項１４】
前記中に鍛造されたストレスリリーフの前記深さが、ストレスリリーフを有する前記中間クランクウェブの厚さの約６５％以下である、請求項１３に記載のクランクシャフト。
【請求項１５】
前記全巻角度が、約１８０度以下であり、かつ前記クランクシャフトの高応力領域を約１０度超えて延在する、請求項１３に記載のクランクシャフト。
【請求項１６】
前記内壁の前記半径が、前記ストレスリリーフを有する前記中間クランクウェブの側から延在する前記隣接するクランクピンジャーナルの半径以上である、請求項１３に記載のクランクシャフト。
【請求項１７】
前記アンダーカットが、約４５度以下である、請求項１３に記載のクランクシャフト。
【請求項１８】
前記中に鍛造されたストレスリリーフが、前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域、並びに前記メインジャーナル及び前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域の両方内に位置する、請求項１３に記載のクランクシャフト。
【請求項１９】
鍛造されたクランクシャフトの曲げ及びねじり強度を増加させる方法であって、
前記クランクシャフトの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する前記クランクシャフトのクランクウェブ上に、中に鍛造されたストレスリリーフを提供することと、
前記中に鍛造されたストレスリリーフによって画定された深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを制御することによって、前記中に鍛造されたストレスリリーフの形状を制御することと、
前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に、前記中に鍛造されたストレスリリーフを位置付けることと、を含む、方法。
【請求項２０】
前記クランクシャフトのメインジャーナル及び前記隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に、前記中に鍛造されたストレスリリーフを位置付けることを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の例示的な実施形態は、概してクランクシャフトに関し、より詳細には、鍛造されたストレスリリーフを有する中間ウェブのクランクシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くのＯＥＭがエンジンに鍛造されたクランクシャフトを使用している。１つのタイプのクランクシャフトは、２つの隣接するピンの間に位置し、かつそれらを接続する少なくとも１つの完全なクランクウェブを有する中間ウェブのクランクシャフトである。このタイプのクランクシャフトでは、ピンとピンとの重複領域及びピンとジャーナルとの重複領域がある。中間ウェブのクランクシャフトの剛性及び強度は、ピンとピンとの重複領域及びピンとジャーナルとの重複領域で達成され得る重複の量に依存している。しかしながら、多くの場合、ピンとピンとの重複領域及びピンとジャーナルとの重複領域は平衡を保てず、クランクシャフト内の不均一な応力集中を引き起こす。鍛造されたクランクシャフトの強度が問題であるとき、クランクシャフトの材料強度は典型的に、必要とされる安全率を達成するように調節される必要がある。例えば、応力を分散するために応力ノッチ又はストレスリリーフ溝をクランクシャフトのクランクウェブに機械加工することは既知である。しかしながら、この応力ノッチ又はストレスリリーフ溝は概して、クランクシャフトの１つの分離された領域内の応力を減少させるだけであり、更なる機械加工工程が、クランクシャフトと関連付けられた製造コストを増加させる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様によれば、鍛造されたクランクシャフトは、関連付けられたプーリに接続するように適合された第１の端部及び関連付けられたフライホイールに接続するように適合された第２の端部と、複数のメインジャーナルと、該メインジャーナルによって画定された軸を中心とする円経路で回転可能な複数のクランクピンジャーナルと、複数のクランクウェブとを備える。複数のクランクウェブのうちの少なくとも１つのクランクウェブは、複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する中間クランクウェブを画定する。中間クランクウェブは、その中に鍛造されたストレスリリーフを有する。中に鍛造されたストレスリリーフは、第１及び第２の離間配置された側壁、内壁、及び底壁によって画定される。中に鍛造されたストレスリリーフは、該中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する所定の深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを有する。中に鍛造されたストレスリリーフの形状は、クランクシャフト内の応力を減少させるように制御される。
【０００４】
別の態様によれば、鍛造されたクランクシャフトは、関連付けられたプーリに接続するように適合された第１の端部及び関連付けられたフライホイールに接続するように適合された第２の端部と、複数のメインジャーナルと、該メインジャーナルによって画定された軸を中心とする円経路で回転可能な複数のクランクピンジャーナルと、複数のクランクウェブとを備える。第１の端部に隣接して位置するクランクウェブのうちの１つは、第１の中間クランクウェブを画定し、第２の端部に隣接して位置するクランクウェブのうちの１つは、第２の中間クランクウェブを画定する。第１及び第２の中間クランクウェブの各々は、複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する。第１及び第２の中間クランクウェブのうちの少なくとも１つは、その中に鍛造されたストレスリリーフを有する。中に鍛造されたストレスリリーフは、第１及び第２の離間配置された側壁、内壁、及び底壁によって画定される。中に鍛造されたストレスリリーフは、深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットである、所定のパラメータを有する。ストレスリリーフの全巻角度は、ストレスリリーフがストレスリリーフを有する中間クランクに接続された隣接するクランクピンのうちの１つの周囲に延在する角距離である。ストレスリリーフの半径は、内壁によって画定される。ストレスリリーフのアンダーカットは、内壁と底壁との交差点に提供される。パラメータは、中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する。中に鍛造されたストレスリリーフの形状は、クランクシャフト内の応力を減少させるように制御される。
【０００５】
更に別の態様によれば、鍛造されたクランクシャフトの曲げ及びねじり強度を増加させる方法は、クランクシャフトの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続するクランクシャフトのクランクウェブ上に、中に鍛造されたストレスリリーフを提供することと、中に鍛造されたストレスリリーフによって画定された深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを制御することによって、中に鍛造されたストレスリリーフの形状を制御することと、隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に、中に鍛造されたストレスリリーフを位置付けることとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続するクランクウェブであって、中に鍛造されたストレスリリーフを有する、クランクウェブを有する例示的な中間ウェブのクランクシャフトの側面図である。
【図２】図１のクランクシャフトのピンとピンとの重複領域及びピンとジャーナルとの重複領域の概略図である。
【図３】加えられた荷重として重複領域の底部及び同じ平面での応力集中を描写する図１のクランクシャフトの概略図である。
【図４】荷重平面及び鍛造分割線からオフセットされた応力集中を描写する図１のクランクシャフトの概略図である。
【図５】中に鍛造されたストレスリリーフを有する図１のクランクシャフトのクランクウェブの拡大図である。
【図６】図５の線６−６に沿って取られた図５のクランクウェブの部分断面図である。
【図７】図６の線７−７によって特定されるような図６の一部分の拡大図である。
【図８】中に鍛造されたストレスリリーフを有する図１のクランクシャフトのクランクウェブの部分側面斜視図である。
【図９】中に鍛造されたストレスリリーフを有する図１のクランクシャフトのクランクウェブの部分側面図である。
【図１０】図９の斜視図である。
【図１１】図１のクランクシャフト及び中に鍛造されたストレスリリーフを有するクランクウェブを欠いたクランクシャフトのそれぞれの安全率を示すグラフである。
【図１２】機械加工されたストレスリリーフを有するクランクウェブを有する既知のクランクシャフトの部分斜視図である。
【図１３】図１のクランクシャフト及び図１２のクランクシャフトのそれぞれの安全率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
当然ながら、本明細書における説明及び図面は、単に例証的であり、様々な修正及び改変が、本開示から逸脱することなく開示される構造物においてなされ得ることを理解されたい。概して、例示的な中間ウェブのクランクシャフトの図は、一定の比率の縮尺ではない。本明細書に開示される例示的な中間ウェブのクランクシャフトの様々な特定される構成要素は、単に製造者によって変化し得る当該技術分野の用語であり、本開示を制限するものと見なされるべきではないことも認識されるであろう。
【０００８】
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同じ番号が同じ部品を指し、図１は、第１の端部１０２と、第２の端部１０４とを備えるクランクシャフト１００を示す。第１の端部１０２は、プーリ（図示せず）に接続するように適合されたクランクノーズ１０６を含む。クランクノーズ１０６上に、ドライブスプロケット１１０のためのマウント１０８が提供される。クランクシャフト１００の第２の端部１０４は、フライホイール１１６（図９及び１０）に接続するように適合されたフライホイール取り付けフランジ１１４を含む。クランクシャフト１００は、複数のメインジャーナル１２０、１２２、１２４、１２６と、複数のクランクピンジャーナル１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０とを含み、各クランクピンジャーナルは、複数のメインジャーナルのそれぞれの軸からオフセットされた軸を有する。複数のメインジャーナル１２０、１２２、１２４、１２６は、メインベアリング（図示せず）を介して回転し、これは同様に、複数のクランクピンジャーナル１３０、１３２、１３４、１３６、１３８、１４０を、メインジャーナルによって画定された軸を中心として円経路で回転させる。メインジャーナルの各々は、クランクピンジャーナルへの潤滑剤の通過のための油通路１４２を含み、クランクピンジャーナルの各々は、油穴１４４を含む。
【０００９】
クランクシャフト１００は、クランクシャフト１００の第１の端部１０２と第２の端部１０４との間に提供された複数のクランクウェブ１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６４、１６６を更に含む。クランクウェブ１５０、１５２、１６４、１６６の各々は、カウンターウエイトとも称される。図示されるように、隣接するクランクウェブは、メインジャーナル及びクランクピンジャーナルのうちの１つを介して離間配置された関係である。具体的には、クランクピンジャーナル１３０は、クランクウェブ１５０とクランクウェブ１５２との間に位置し、クランクピンジャーナル１３２は、クランクウェブ１５２とクランクウェブ１５４との間に位置し、メインジャーナル１２２は、クランクウェブ１５４とクランクウェブ１５６との間に位置し、クランクピンジャーナル１３４は、クランクウェブ１５６とクランクウェブ１５８との間に位置し、クランクピンジャーナル１３６は、クランクウェブ１５８とクランクウェブ１６０との間に位置し、メインジャーナル１２４は、クランクウェブ１６０とクランクウェブ１６２との間に位置し、クランクピンジャーナル１３８は、クランクウェブ１６２とクランクウェブ１６４との間に位置し、クランクピンジャーナル１４０は、クランクウェブ１６４とクランクウェブ１６６との間に位置する。第１の端部１０２に隣接して位置するクランクウェブのうちの１つは、第１の中間クランクウェブを画定し、第２の端部１０４に隣接して位置するクランクウェブのうちの１つは、第２の中間クランクウェブを画定する。具体的には、クランクウェブ１５２は、第１の中間クランクウェブを画定し、クランクウェブ１６４は、第２の中間クランクウェブを画定する。第１及び第２の中間クランクウェブ１５２、１６４の各々は、複数のクランクピンジャーナルのうちの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続する。
【００１０】
周知であるように、例示的な中間ウェブのクランクシャフト１００等のクランクシャフトの剛性及び／又は強度は、クランクピンジャーナルとクランクピンジャーナルとの重複領域、及びクランクピンジャーナルとメインジャーナルとの重複領域のために達成され得るそれぞれの重複領域の量に概ね依存している。しかしながら、多くのクランクシャフトの場合、これらの重複領域は平衡を保てず、これは同様に、クランクシャフト内の不均一な応力集中を引き起こし得る。例えば、図２は、メインジャーナル１２６及びクランクピンジャーナル１３８、１４０と関連付けられた、クランクピンジャーナルとクランクピンジャーナルとの重複領域１７０並びにクランクピンジャーナルとメインジャーナルとの重複領域１７２、１７４を概略的に描写する。図３は、クランクシャフト１００の分割線／中心軸１８０に沿ってクランクピンジャーナル１３８に加えられた荷重又は力Ｆを概略的に描写する。この加えられた力は、クランクピンジャーナルとメインジャーナルとの重複領域１７２の底部及び加えられた力と概ね同じ平面で応力集中をもたらす。図４は再び、分割線／中心軸１８０に沿ってクランクピンジャーナル１３８に加えられた力Ｆを概略的に描写する。加えられた力は、荷重平面及び分割線／中心軸１８０からオフセットされた応力集中をもたらす。重複領域内のこれらの応力集中に適応するために、例示的なクランクシャフト１００の第１及び第２の中間クランクウェブ１５２、１６４のうちの少なくとも１つは、その中に鍛造されたストレスリリーフを有する。
【００１１】
より具体的には、図５は、クランクウェブ１６４内に鍛造されたストレスリリーフ１９０を描写し、これは再び、クランクシャフト１００の第２の端部１０４に隣接して位置する。しかしながら、ストレスリリーフはまた、クランクウェブ１５２内に鍛造され得ることを理解されるべきである。図示されるように、第２の端部１０４に面するクランクウェブ１６４の側１９２内に位置し得る中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、第１及び第２の離間配置された側壁２００及び２０２、内壁２０４、並びに実質的に平面の底壁２０６によって画定される。第１の側壁２００及び第２の側壁２０２の各々は、中間クランクウェブ１６４の側１９２に接続された隣接するクランクピンジャーナル１４０からクランクウェブ１６４の外縁２１０に概ね半径方向に延在する。内壁２０４は、弧状であり、かつ隣接するクランクピンジャーナル１４０の中心軸２１２と実質的に同心円をなし、内壁の半径は、クランクピンジャーナル１４０の半径以上である。描写される実施形態では、内壁２０４は、クランクピンジャーナル１４０の外周からオフセットされる。図８〜１０に最良に示されるように、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、隣接するクランクピンジャーナル１３８、１４０によって画定された重複領域内に位置する。中に鍛造されたストレスリリーフ１９０はまた、メインジャーナル１２６及び隣接するクランクピンジャーナル１３８、１４０によって画定された重複領域内に位置する。中に鍛造されたストレスリリーフ１９０の形状は、ストレスリリーフのいくつかの重要なパラメータ、即ち、深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを制御することによってクランクシャフト１００内の応力を減少させるように制御される。換言すれば、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、中に鍛造されたストレスリリーフの形状を共に画定する所定の深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを有する。これらのパラメータの各々は、クランクピンジャーナル１４０の底部で応力の最良の平衡を達成するように最適化され得る。
【００１２】
図５に戻って参照すると、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、第１の側壁２００と内壁２０４との間の遷移を画定する第１の弧状部２２０と、第２の側壁２０２と内壁２０４との間の遷移を画定する第２の弧状部２２２とを更に含む。全巻角度は、隣接するクランクピンジャーナル１４０の周囲の角距離である。この角距離は、第１の接線２３０（ピンジャーナル１４０の中心軸２１２から延在し、第１の弧状部２２０を画定する半径に接する）から第２の接線２３２（ピンジャーナル１４０の中心軸２１２から延在し、第２の弧状部２２２を画定する半径に接する）に測定される。しかしながら、各側壁２００、２０２によって画定された平面は、それぞれの第１及び第２の接線に平行に配向されないが、クランクピンジャーナル１４０の軸からオフセットされることを理解されるべきである。更に、第１の接線２３０は、クランクシャフト１００によって画定された分割線１８０から角度をなして離間配置されるか、又はそこからオフセットされる。例示的な実施形態では、このオフセットは、約５度である。しかし、第１の接線２３０は、概ね５度オフセットされ得ることを理解されるべきである。第１の接線２３０はまた、分割線１８０まで延在することができる（即ち、分割線１８０とほぼ同一直線上であり得る）が、分割線を超えて延在するべきではない。全巻角度は、約１８０度以下であり、ストレスリリーフ１９０の側壁２００、２０２のうちの１つへの応力の遷移を可能にするように、クランクシャフト１００の高応力領域を約１０度超えて延在するべきである。
【００１３】
中に鍛造されたストレスリリーフ１９０の深さに関して、図６を参照すると、内壁２０４の下部２４０は、半径を画定し、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０の深さは、この半径の寸法に少なくとも部分的に依存している。半径が増大すると、深さもまた、クランクピンジャーナル上の応力集中を防ぐために増大する。中間クランクウェブ１６４上に位置する例示的な中に鍛造されたストレスリリーフ１９０の深さは、クランクウェブ１６４の厚さの約６５％以下であり、これは、クランクシャフト１００の回転軸に平行に測定される。中に鍛造されたストレスリリーフ１９０のアンダーカットに関して、図７に描写されるように、アンダーカットは、内壁２０４と底壁２０６との交差点に提供される。例示的な中に鍛造されたストレスリリーフ１９０の場合、アンダーカットは、約４５度以下である。
【００１４】
図１１は、中に鍛造されたストレスリリーフを有する例示的なクランクシャフト１００及び中に鍛造されたストレスリリーフを有するクランクウェブを欠いた既知のクランクシャフトのそれぞれの安全率（即ち、疲労率）を示すグラフである。描写されるように、１８０度未満の全巻角度を有する中に鍛造されたストレスリリーフを用いると、例示的なクランクシャフト１００は、安全率限界を超える。クランクシャフト１００の強度は、既知のクランクシャフトと比較して約２０％増加する。更に、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、９０度〜１８０度の全巻角度にわたる応力を改善する（図５参照）。
【００１５】
図１２は、既知のクランクシャフト３０２の中間ウェブ３００の一部分を描写する。クランクシャフト３０２は、クランクピンジャーナル３０４を含む。中間ウェブ３００は、クランクピンジャーナル３０４の外周に隣接して位置する機械加工されたストレスリリーフ３１０を有する。このストレスリリーフ３１０は典型的に、中間ウェブ３００の特定の領域内に機械加工される。したがって、ストレスリリーフ３１０は、小さい領域にわたってのみ有効である。これは、例示的なクランクシャフト１００及び既知のクランクシャフト３０２のそれぞれの安全率を示すグラフである、図１３に最良に示される。再び、クランクシャフト１００は、安全率限界を超える。それに対して、クランクピンジャーナル３０４の周囲に１００度〜１３０度で位置する機械加工されたストレスリリーフ３１０を有するクランクシャフト３０２は、安全率限界を超えることができない。
【００１６】
本開示は、鍛造されたクランクシャフトの曲げ及びねじり強度を増加させる方法を提供する。本方法は、クランクシャフトの２つの隣接するクランクピンジャーナル間に位置し、かつそれらを接続するクランクシャフトのクランクウェブ上に、中に鍛造されたストレスリリーフを提供することと、中に鍛造されたストレスリリーフによって画定された深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットを制御することによって中に鍛造されたストレスリリーフの形状を制御することと、隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に、中に鍛造されたストレスリリーフを位置付けることとを含む。本方法は、クランクシャフトのメインジャーナル及び隣接するクランクピンジャーナルによって画定された重複領域内に、中に鍛造されたストレスリリーフを位置付けることを更に含む。
【００１７】
前述から明白であるように、本開示は、クランクウェブ１６４の中に、例えば、高応力を受けているクランクピンジャーナル１４０の下に鍛造される中に鍛造されたストレスリリーフ１９０を有するクランクシャフト１００を提供する。この中に鍛造された形状と関連付けられたストレスリリーフは、ストレスリリーフ１９０の深さ、全巻角度、半径、及びアンダーカットによって制御される。４つのパラメータの全ては、クランクピンジャーナル１４０の底部で応力の最良の平衡を達成するように最適化され得る。提案された中に鍛造されたストレスリリーフ１９０は、クランクシャフト１００内のこの応力を効果的に減少させ、ストレスリリーフの形状として１つの分離された領域内だけでなく、より広範な領域に及ぶように調節され得る。更に、中に鍛造されたストレスリリーフ１９０がクランクウェブ１６４の中に鍛造されることにより、更なる費用のかかる機械加工の必要性がない。中に鍛造されたストレスリリーフを適用することは、クランクシャフトの強度を著しく増加させ、同様に、クランクシャフトの強度を増加させるためにクランクシャフト材料を増加させるための必要性を減少させることができる。
【００１８】
上で開示される様々な特徴及び機能並びに他の特徴及び機能、又はその代替物を、多くの他の異なるシステム又は応用に望ましく組み合わせ得ることが認識されるであろう。また、種々の現在予期されていない、若しくは予想されていない代替案、修正、変形、又は改善が、後に当業者によって行われてもよく、それらも、以下の特許請求の範囲によって包含されるよう意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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