JP2016123978A - Method for manufacturing forged crank shaft - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a forged crank shaft by which a forged crank shaft, in which both of weight saving and assurance of a rigidity are achieved, can be obtained.SOLUTION: A method for manufacturing a forged crank shaft includes: a die-forging process in which a forged material with a burr having a formed shape of a crank shaft is obtained; a deburring process in which a forged material with no burr is obtained by removing a burr from the forged material with a burr; and a pushing-in process in which a second metal mold 22 is pushed in a surface on a pin part side of a crank arm part A thereby forming a recess At in the state that the forged material 30 with no burr is so held as to be sandwiched between a pair of first metal molds 10. The recess At is formed between both side parts (Ac, Ad) of the crank arm part A in the pin part side surface of the crank arm part A.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、熱間鍛造によりクランク軸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft by hot forging.

自動車、自動二輪車、農業機械、船舶等のレシプロエンジンには、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を取り出すために、クランク軸が不可欠である。クランク軸は、型鍛造または鋳造によって製造できる。特に、高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、それらの特性に優れることから、型鍛造によって製造されたクランク軸（以下、「鍛造クランク軸」ともいう）が多用される。   In reciprocating engines such as automobiles, motorcycles, agricultural machines, and ships, a crankshaft is indispensable for converting the reciprocating motion of a piston into a rotational motion and taking out power. The crankshaft can be manufactured by die forging or casting. In particular, when high strength and high rigidity are required for a crankshaft, a crankshaft manufactured by die forging (hereinafter also referred to as “forged crankshaft”) is frequently used because of excellent characteristics.

一般に、鍛造クランク軸は、ビレットを原材料とし、そのビレットは、横断面が丸形または角形で全長にわたって断面積が一定である。鍛造クランク軸の製造工程では、予備成形工程、型鍛造工程、バリ抜き工程および整形工程がその順に設けられる。通常、予備成形工程は、ロール成形と曲げ打ちの各工程を含み、型鍛造工程は、荒打ちと仕上げ打ちの各工程を含む。   Generally, a forged crankshaft is made from a billet, and the billet has a round or square cross section and a constant cross-sectional area over the entire length. In the manufacturing process of a forged crankshaft, a preforming process, a die forging process, a deburring process, and a shaping process are provided in that order. Usually, the preforming process includes roll forming and bending processes, and the die forging process includes roughing and finishing processes.

図１は、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。同図に例示するクランク軸１（図１（ｆ）参照）は、４気筒エンジンに搭載され、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸である。そのクランク軸１は、５つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、および、８枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ８から構成される。アーム部Ａ１〜Ａ８は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ。また、８枚の全部のアーム部Ａ１〜Ａ８は、カウンターウエイト部（以下、単に「ウエイト部」ともいう）Ｗ１〜Ｗ８を一体で有する。   FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a conventional general forged crankshaft. A crankshaft 1 illustrated in FIG. 1 (see FIG. 1F) is a crankshaft of a 4-cylinder-8-counterweight mounted on a 4-cylinder engine. The crankshaft 1 includes five journal portions J1 to J5, four pin portions P1 to P4, a front portion Fr, a flange portion Fl, and eight crank arm portions (hereinafter also simply referred to as “arm portions”) A1. To A8. The arm portions A1 to A8 connect the journal portions J1 to J5 and the pin portions P1 to P4, respectively. Further, all the eight arm portions A1 to A8 integrally have counterweight portions (hereinafter also simply referred to as “weight portions”) W1 to W8.

以下では、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、ピン部Ｐ１〜Ｐ４、アーム部Ａ１〜Ａ８およびウエイト部Ｗ１〜Ｗ８のそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊ」、ピン部で「Ｐ」、アーム部で「Ａ」、ウエイト部で「Ｗ」とも記す。ピン部Ｐおよびこのピン部Ｐにつながる一組のアーム部Ａ（ウエイト部Ｗを含む）をまとめて「スロー」ともいう。   Hereinafter, when the journal portions J1 to J5, the pin portions P1 to P4, the arm portions A1 to A8, and the weight portions W1 to W8 are collectively referred to, the reference numerals are “J” for the journal portion and “P” for the pin portion. Also, “A” for the arm portion and “W” for the weight portion. The pin portion P and a pair of arm portions A (including the weight portion W) connected to the pin portion P are collectively referred to as “slow”.

図１に示す製造方法では、以下のようにして鍛造クランク軸１が製造される。先ず、図１（ａ）に示すような所定の長さのビレット２を誘導加熱炉やガス雰囲気加熱炉によって加熱した後、ロール成形を行う。ロール成形工程では、例えば孔型ロールを用いてビレット２を圧延して絞ることにより、その体積を長手方向に配分し、中間素材であるロール荒地３を成形する（図１（ｂ）参照）。次に、曲げ打ち工程では、ロール荒地３を長手方向と直角な方向から部分的にプレス圧下する。これにより、ロール荒地３の体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地４を成形する（図１（ｃ）参照）。   In the manufacturing method shown in FIG. 1, the forged crankshaft 1 is manufactured as follows. First, a billet 2 having a predetermined length as shown in FIG. 1A is heated by an induction heating furnace or a gas atmosphere heating furnace, and then roll forming is performed. In the roll forming step, for example, the billet 2 is rolled and squeezed using a perforated roll to distribute the volume in the longitudinal direction and form the roll waste land 3 as an intermediate material (see FIG. 1B). Next, in the bending step, the roll wasteland 3 is partially pressed down from a direction perpendicular to the longitudinal direction. Thereby, the volume of the roll wasteland 3 is allocated and the bending wasteland 4 which is the further intermediate material is shape | molded (refer FIG.1 (c)).

続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地４を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造することにより、荒鍛造材５を得る（図１（ｄ）参照）。その荒鍛造材５には、クランク軸（最終製品）のおおよその形状が成形されている。さらに、仕上げ打ち工程では、荒鍛造材５を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造することにより、仕上げ鍛造材６を得る（図１（ｅ）参照）。その仕上げ鍛造材６には、最終製品のクランク軸と合致する形状が成形されている。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、互いに対向する金型の型割面の間から、余材がバリとして流出する。このため、荒鍛造材５および仕上げ鍛造材６には、いずれも、成形されたクランク軸の周囲にバリＢが大きく付いている。   Subsequently, in the rough hitting process, the rough forged material 5 is obtained by press forging the bent rough ground 4 up and down using a pair of molds (see FIG. 1D). The rough forged material 5 is formed with the approximate shape of the crankshaft (final product). Further, in the finish punching process, the rough forging material 5 is press forged using a pair of upper and lower dies to obtain the finished forging material 6 (see FIG. 1 (e)). The finished forged material 6 has a shape that matches the crankshaft of the final product. At the time of roughing and finishing, surplus material flows out as burrs from between the split surfaces of the molds facing each other. For this reason, both the rough forged material 5 and the finished forged material 6 have large burrs B around the formed crankshaft.

バリ抜き工程では、バリ付きの仕上げ鍛造材６を例えば一対の金型によって挟んで保持した状態で、刃物型によってバリＢを打ち抜き除去する。これにより、バリ無し鍛造材が得られ、そのバリ無し鍛造材は、図１（ｆ）に示す鍛造クランク軸１とほぼ同じ形状である。   In the deburring process, the burrs B are punched and removed by the blade mold while the finished forged material 6 with burrs is held between a pair of molds, for example. Thereby, a burr-free forged material is obtained, and the burr-free forged material has substantially the same shape as the forged crankshaft 1 shown in FIG.

整形工程では、バリ無し鍛造材の要所を上下から金型で僅かに圧下し、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正する。ここで、バリ無し鍛造材の要所は、例えば、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌなどといった軸部、さらにはアーム部Ａおよびウエイト部Ｗが該当する。こうして、鍛造クランク軸１が製造される。   In the shaping process, the burrs-free forging material is slightly crushed from above and below with a mold to correct the burrs-free forging material to the dimensional shape of the final product. Here, the key points of the burr-free forging material include, for example, the shaft portion such as the journal portion J, the pin portion P, the front portion Fr, the flange portion Fl, the arm portion A, and the weight portion W. Thus, the forged crankshaft 1 is manufactured.

図１に示す製造工程は、図１（ｆ）に示す４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、様々なクランク軸に適用できる。例えば、４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸にも適用できる。   The manufacturing process shown in FIG. 1 is applicable not only to the crankshaft of the 4-cylinder-8-counterweight shown in FIG. 1 (f) but also to various crankshafts. For example, the present invention can be applied to a crankshaft of a 4-cylinder-4 counterweight.

４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸の場合、８枚のアーム部Ａのうち、一部のアーム部にウエイト部Ｗが一体で設けられる。例えば先頭の第１アーム部Ａ１、最後尾の第８アーム部Ａ８および中央の２枚のアーム部（第４アーム部Ａ４、第５アーム部Ａ５）にウエイト部Ｗが一体で設けられる。また、残りのアーム部、具体的には、第２、第３、第６および第７のアーム部（Ａ２、Ａ３、Ａ６、Ａ７）は、ウエイト部を有さず、その形状が小判状となる。以下では、ウエイト部を有さないアーム部を、「小判状のアーム部」ともいう。   In the case of a four-cylinder-four-counterweight crankshaft, a weight portion W is integrally provided in a part of the eight arm portions A. For example, the weight portion W is integrally provided on the first first arm portion A1, the last eighth arm portion A8, and the two central arm portions (fourth arm portion A4 and fifth arm portion A5). Further, the remaining arm portions, specifically, the second, third, sixth and seventh arm portions (A2, A3, A6, A7) do not have a weight portion, and the shape thereof is an oval shape. Become. Hereinafter, an arm portion that does not have a weight portion is also referred to as an “oval-shaped arm portion”.

その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、８気筒エンジン等に搭載されるクランク軸であっても、製造工程は同様である。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加される。   In addition, the manufacturing process is the same for crankshafts mounted on 3-cylinder engines, in-line 6-cylinder engines, V-type 6-cylinder engines, 8-cylinder engines, and the like. In addition, when adjustment of the arrangement angle of a pin part is required, a twist process is added after a deburring process.

近年、特に自動車用のレシプロエンジンには、燃費の向上のために軽量化が求められている。このため、レシプロエンジンに搭載されるクランク軸にも、軽量化の要求が著しくなっている。   In recent years, in particular, reciprocating engines for automobiles are required to be lighter in order to improve fuel efficiency. For this reason, the demand for weight reduction is also increasing in the crankshaft mounted on the reciprocating engine.

鍛造クランク軸の軽量化を図る従来技術として、ウエイト部を一体で有するアーム部において、ピン部側の表面に凹状の肉抜き部を設ける技術がある。その凹状の肉抜き部は、型鍛造によって成形されることから、金型の分割面（型割面）と直角な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と直角な方向に伸びる。この技術に関し、特許文献１および２がある。   As a conventional technique for reducing the weight of a forged crankshaft, there is a technique in which a concave portion is provided on the surface of the pin portion side in an arm portion integrally having a weight portion. Since the concave hollow portion is formed by die forging, it extends in a direction perpendicular to the die splitting surface (die splitting surface), that is, in a direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. Regarding this technology, there are Patent Documents 1 and 2.

特許文献１では、凹状の肉抜き部の底面を、少なくともジャーナル部の軸心よりピン部側の領域において、ピン部およびジャーナル部の各々とウェブとの接合面間をつなぐ仮想円柱状体の外周面に沿って、ピン部側からジャーナル部側へ漸次深さを増すように形成することが提案されている。これにより、クランク軸の剛性を低下させることなく、質量を低減できるとしている。   In Patent Document 1, the outer periphery of the virtual cylindrical body that connects the bottom surface of the concave hollow portion at least between the joint surface of each of the pin portion and the journal portion and the web in the region closer to the pin portion than the axis of the journal portion. It has been proposed that the depth is gradually increased from the pin part side to the journal part side along the surface. Thus, the mass can be reduced without reducing the rigidity of the crankshaft.

特許文献２では、ピン部のスラスト受け部の外周縁と、ジャーナル部のスラスト受け部の外周縁との間でジャーナル部の軸線を通過する仮想線を想定する。その仮想線とジャーナル部の軸線との間でアーム部に薄肉部を形成し、この薄肉部は金型の分割面と直角な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と直角な方向でアーム部の全幅にわたって延在する。このような薄肉部を設けることにより、ピストンの往復動作によってピン部に荷重が加わった際に、アーム部自体が撓むことにより応力を分散させることが可能となり、ピン部の長寿命化が図れるとしている。特許文献２では、肉抜き部をさらに設ければ、質量も軽減できるとしている。   In Patent Document 2, an imaginary line passing through the axis of the journal portion between the outer peripheral edge of the thrust receiving portion of the pin portion and the outer peripheral edge of the thrust receiving portion of the journal portion is assumed. A thin part is formed in the arm part between the imaginary line and the axis of the journal part, and this thin part is perpendicular to the dividing surface of the mold, that is, in the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin part. Extend across the entire width. By providing such a thin portion, when a load is applied to the pin portion due to the reciprocating motion of the piston, it is possible to disperse the stress by bending the arm portion itself, thereby extending the life of the pin portion. It is said. In Patent Document 2, it is described that mass can be reduced by further providing a lightening portion.

特開２００９−１９７９２９号公報JP 2009-197929 A 特開２０１０−２５５８３４号公報JP 2010-255834 A

鍛造クランク軸には、前述の通り、軽量化が要求されている。特許文献１および２に記載されるような肉抜き部をアーム部のピン部側の表面に設ければ、質量を低減できるが、剛性が低下する。このため、肉抜き部による軽量化は、剛性を確保する観点から限界があり、さらなる軽量化の要求に応じることが困難である。   As described above, the forged crankshaft is required to be lightweight. If a thinned portion as described in Patent Documents 1 and 2 is provided on the surface of the arm portion on the pin portion side, the mass can be reduced, but the rigidity is lowered. For this reason, the weight reduction by the lightening part has a limit from a viewpoint of ensuring rigidity, and it is difficult to meet the demand for further weight reduction.

本発明の目的は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を得ることができる鍛造クランク軸の製造方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the manufacturing method of the forge crankshaft which can obtain the forge crankshaft which aimed at weight reduction and rigidity ensuring simultaneously.

本発明の一実施形態による鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、前記鍛造クランク軸は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部にカウンターウエイト部を一体で有し、当該製造方法は、クランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程と、前記バリ付き鍛造材からバリを除去することにより、バリ無し鍛造材を得るバリ抜き工程と、前記バリ無し鍛造材を、一対の第１金型で挟み込んで保持した状態で、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側の表面に第２金型を押し込んで凹みを成形する押し込み工程と、を含み、前記凹みは、前記クランクアーム部の前記ピン部側の表面のうちで前記クランクアーム部の両側部同士の間に成形される。   A method for manufacturing a forged crankshaft according to an embodiment of the present invention includes a journal part serving as a center of rotation, a pin part eccentric with respect to the journal part, and a crank arm part connecting the journal part and the pin part. The forged crankshaft includes a counterweight portion integrally formed on all or a part of the crank arm portion, and in the manufacturing method, the shape of the crankshaft is formed. A die forging step for obtaining a forged material with burr, a burr removing step for obtaining a burr-free forged material by removing a burr from the forged material with a burr, and the burr-free forged material with a pair of first molds In the state of being sandwiched and held, in the crank arm portion integrally having the counterweight portion, a second mold is pushed into the surface on the pin portion side to form a recess. Includes a was included step, wherein the recess is shaped between the side portions of the crank arm in one of the pin portion of the surface of the crank arm portion.

前記鍛造クランク軸は、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側の表面に肉抜き部を有し、前記押し込み工程では、前記凹みを、前記肉抜き部の底面のうちで前記両側部同士の間に成形するのが好ましい。   The forged crankshaft has a lightening portion on a surface on the pin portion side in a crank arm portion integrally including the counterweight portion, and in the pushing step, the recess is formed on a bottom surface of the lightening portion. It is preferable to form between the two side portions.

前記押し込み工程は、金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施するのが好ましい。   The pushing step is preferably performed in a shaping step of correcting the shape of the crankshaft by reduction using a mold.

本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、押し込み工程で、アーム部のピン部側の表面に第２金型を押し込んで凹みを成形する。その凹みにより、鍛造クランク軸の軽量化を図ることができる。また、凹みをアーム部の両側部同士の間に成形するので、両側部の厚みを厚く維持でき、鍛造クランク軸の剛性の確保を図ることができる。   The manufacturing method of the forged crankshaft of this invention forms a dent by pushing a 2nd metal mold | die into the surface at the side of the pin part of an arm part at a pushing process. The dent can reduce the weight of the forged crankshaft. Moreover, since the dent is formed between both side portions of the arm portion, the thickness of both side portions can be maintained thick, and the rigidity of the forged crankshaft can be ensured.

図１は、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a manufacturing process of a conventional general forged crankshaft. 図２は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）はピン部側表面を示す図、同図（ｃ）は側面を示す図、同図（ｄ）はＩ−Ｉ断面図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of the shape of the surface of the arm portion on the pin part side of the crankshaft targeted by the present invention, where FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is the pin part side surface. FIG. 4C is a diagram showing a side surface, and FIG. 図３は、アーム部が肉抜き部を有する場合について、ピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）はピン部側表面を示す図、同図（ｃ）は側面を示す図、同図（ｄ）はII−II断面図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the shape of the surface on the pin part side when the arm part has a lightening part, where FIG. 3 (a) is a perspective view and FIG. 3 (b) shows the pin part side surface. The figure and the figure (c) are figures which show a side, and the figure (d) is a II-II sectional view. 図４は、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適な小判状のアーム部の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）はピン部側表面を示す図、同図（ｂ）はIII−III断面図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of the shape of a preferred oval arm portion of the crankshaft according to the manufacturing method of the present invention. FIG. 4 (a) is a view showing the pin portion side surface, and FIG. 4 (b). FIG. 図５は、押し込み工程の処理フロー例におけるアーム部のピン部側表面を示す模式図であり、同図（ａ）は搬入時、同図（ｂ）は保持時、同図（ｃ）は押し込み終了時を示す。FIG. 5 is a schematic diagram showing the pin side surface of the arm portion in the processing flow example of the pushing process. FIG. 5 (a) shows a state during loading, FIG. 5 (b) shows a holding state, and FIG. Indicates the end time. 図６は、押し込み工程の処理フロー例におけるアーム部の側面を示す模式図であり、同図（ａ）は搬入時、同図（ｂ）は保持時、同図（ｃ）は押し込み終了時を示す。FIG. 6 is a schematic diagram showing the side surface of the arm portion in the processing flow example of the pushing process. FIG. 6 (a) shows the state at the time of loading, FIG. 6 (b) shows the holding state, and FIG. Show. 図７は、押し込み工程の処理フロー例におけるジャーナル部近傍の断面を示す模式図であり、同図（ａ）は搬入時、同図（ｂ）は保持時、同図（ｃ）は押し込み終了時を示す。FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross section in the vicinity of the journal portion in the processing flow example of the pushing process. FIG. 7 (a) is when loaded, FIG. 7 (b) is held, and FIG. Indicates.

以下に、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Below, the manufacturing method of the forged crankshaft of this embodiment is demonstrated, referring drawings.

１．クランク軸の形状
本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐアーム部と、を備える。また、鍛造クランク軸は、アーム部のうちの全部または一部にウエイト部を一体で有する。このような鍛造クランク軸として、例えば、図２に示す鍛造クランク軸を採用できる。 1. Shape of Crankshaft A forged crankshaft targeted by the present embodiment includes a journal portion serving as a rotation center, a pin portion eccentric to the journal portion, and an arm portion connecting the journal portion and the pin portion. The forged crankshaft has a weight portion integrally with all or a part of the arm portion. For example, a forged crankshaft shown in FIG. 2 can be employed as such a forged crankshaft.

図２は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）はピン部側表面を示す図、同図（ｃ）は側面を示す図、同図（ｄ）はＩ−Ｉ断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を１つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。なお、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の破線矢印で示す方向からの投影図である。   FIG. 2 is a schematic view showing an example of the shape of the surface of the arm portion on the pin part side of the crankshaft targeted by the present invention, where FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is the pin part side surface. FIG. 4C is a diagram showing a side surface, and FIG. In the figure, only one arm portion having an integral weight portion is extracted from the arm portions of the crankshaft, and the remaining crankshaft arm portions are omitted. FIG. 4C is a projection view from the direction indicated by the broken-line arrow in FIG.

同図に示す鍛造クランク軸は、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面に凹みＡｔを有する。その凹みＡｔは、ピン部Ｐ側表面のうちで両側部（Ａｃ、Ａｄ）同士の間、すなわち、一方の側部Ａｃと他方の側部Ａｄとの間に配置される。ここで、側部とは、アーム部Ａの幅方向（ピン部の偏心方向と直角な方向）の側面およびその周辺部分を意味し、換言すると、アーム部Ａの幅方向の端部を意味する。   The forged crankshaft shown in the figure has a recess At on the surface of the arm portion A on the pin portion P side. The recess At is disposed between both side portions (Ac, Ad) in the surface of the pin portion P side, that is, between one side portion Ac and the other side portion Ad. Here, the side portion means a side surface in the width direction of the arm portion A (a direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion) and its peripheral portion, in other words, an end portion in the width direction of the arm portion A. .

凹みＡｔは、曲面状であり、例えば、球面状や楕円面状、回転放物面状とすることができる。凹みＡｔの幅方向の位置は、例えば、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の中央とすることができる。   The dent At has a curved surface shape, and can be, for example, a spherical shape, an elliptical surface shape, or a parabolic surface shape. The position in the width direction of the dent At can be, for example, the center of both side portions (Ac, Ad).

このようなアーム部Ａのピン部Ｐ側表面に凹みＡｔを成形することにより、本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、軽量化を図ることができる。その凹みＡｔは、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の間に配置されるので、アーム部Ａは、その両側部（Ａｃ、Ａｄ）の厚みが厚く維持される。これにより、本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、剛性の確保を図ることができる。その理由を以下に説明する。   By forming the recess At on the surface of the arm portion A on the pin portion P side, the forged crankshaft targeted by the present embodiment can be reduced in weight. Since the dent At is disposed between both side portions (Ac, Ad), the arm portion A maintains the thickness of both side portions (Ac, Ad) thick. Thereby, the forged crankshaft targeted by the present embodiment can ensure rigidity. The reason will be described below.

本発明者らが、剛性について検討したところ、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の内側（中間）の厚みは剛性への影響が小さいが、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の厚みは剛性への影響が大きいことが明らかになった。本実施形態による鍛造クランク軸は、剛性への影響が小さい領域、すなわち、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の間に凹みＡｔを配置する。このため、凹みＡｔの成形に伴う剛性の低下を抑制でき、その結果、鍛造クランク軸の剛性を確保できる。なお、ここでいう剛性は、捩り剛性を意味する。   When the present inventors examined the rigidity, the thickness of the inner side (intermediate) of both side portions (Ac, Ad) has little influence on the rigidity, but the thickness of the both side portions (Ac, Ad) has an influence on the rigidity. It became clear that it was big. In the forged crankshaft according to the present embodiment, a recess At is arranged between regions where the influence on rigidity is small, that is, between both side portions (Ac, Ad). For this reason, the fall of the rigidity accompanying shaping | molding of the dent At can be suppressed, As a result, the rigidity of a forge crankshaft is securable. Here, the rigidity means torsional rigidity.

本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、軽量化の観点から、ウエイト部を一体で有するアーム部において、ピン部側の表面に肉抜き部を有するのが好ましい。このような鍛造クランク軸として、例えば、図３に示す鍛造クランク軸を採用できる。   The forged crankshaft targeted by the present embodiment preferably has a lightening portion on the surface on the pin portion side in the arm portion integrally including the weight portion, from the viewpoint of weight reduction. As such a forged crankshaft, for example, a forged crankshaft shown in FIG. 3 can be employed.

図３は、アーム部が肉抜き部を有する場合について、ピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）はピン部側表面を示す図、同図（ｃ）は側面を示す図、同図（ｄ）はII−II断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を１つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。なお、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の破線矢印で示す方向からの投影図である。   FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the shape of the surface on the pin part side when the arm part has a lightening part, where FIG. 3 (a) is a perspective view and FIG. 3 (b) shows the pin part side surface. The figure and the figure (c) are figures which show a side, and the figure (d) is a II-II sectional view. In the figure, only one arm portion having an integral weight portion is extracted from the arm portions of the crankshaft, and the remaining crankshaft arm portions are omitted. FIG. 4C is a projection view from the direction indicated by the broken-line arrow in FIG.

同図に示す鍛造クランク軸は、軽量化のため、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面に肉抜き部Ｓを有する。その肉抜き部Ｓは、同図（ｃ）に示すように形状が凹状であり、一方の側面から他方の側面まで貫通する。   The forged crankshaft shown in the figure has a lightening portion S on the surface of the arm portion A on the pin portion P side for weight reduction. As shown in FIG. 2C, the lightening portion S has a concave shape and penetrates from one side surface to the other side surface.

肉抜き部Ｓの底面には、凹みＡｔが成形されている。その凹みＡｔは、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の間に配置される。また、凹みＡｔは、曲面状であり、例えば、球面状や楕円面状、回転放物面状とすることができる。凹みＡｔの幅方向の位置は、例えば、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の中央とすることができる。   A recess At is formed on the bottom surface of the lightening portion S. The recess At is arranged between both side portions (Ac, Ad). In addition, the recess At has a curved surface shape, and can be, for example, a spherical shape, an elliptical surface shape, or a parabolic surface shape. The position in the width direction of the dent At can be, for example, the center of both side portions (Ac, Ad).

このようなアーム部Ａは、肉抜き部Ｓの底面に成形される凹みＡｔにより、鍛造クランク軸の軽量化をさらに図ることができる。その凹みＡｔは、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の間に配置されるので、両側部（Ａｃ、Ａｄ）の厚みが厚く維持される。このため、鍛造クランク軸の剛性の確保を図ることができる。   Such an arm portion A can further reduce the weight of the forged crankshaft by the recess At formed on the bottom surface of the lightening portion S. Since the recess At is disposed between both side portions (Ac, Ad), the thickness of both side portions (Ac, Ad) is maintained thick. For this reason, it is possible to ensure the rigidity of the forged crankshaft.

続いて、ウエイト部を一体で有さないアーム部、すなわち、小判状のアーム部について、その好ましい態様を説明する。   Next, a preferable aspect of an arm portion that does not have a weight portion, that is, an oval arm portion will be described.

図４は、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適な小判状のアーム部の形状例を示す模式図であり、同図（ａ）はピン部側表面を示す図、同図（ｂ）はIII−III断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、小判状のアーム部を１つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。   FIG. 4 is a schematic view showing an example of the shape of a preferred oval arm portion of the crankshaft according to the manufacturing method of the present invention. FIG. 4 (a) is a view showing the pin portion side surface, and FIG. 4 (b). FIG. In the figure, only one oval arm portion is extracted from the crankshaft arm portions, and the remaining crankshaft arm portions are omitted.

クランク軸が同図に示すような小判状のアーム部Ａを有する場合、前記図２に示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面に凹みＡｔを有するのが好ましい。その凹みＡｔは、ピン部Ｐ側表面のうちで両側部（Ａｃ、Ａｄ）同士の間に配置される。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。   When the crankshaft has an oval arm portion A as shown in the figure, the arm portion A has a recess At on the surface of the pin portion P side like the arm portion integrally including the weight portion shown in FIG. Is preferred. The recess At is arranged between both side portions (Ac, Ad) of the surface of the pin portion P side. Thereby, further weight reduction can be achieved while securing rigidity.

図２〜４に示すような本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、凹みＡｔの一部がジャーナル部Ｊの真裏に位置するのが好ましく、凹みＡｔの全部がジャーナル部の真裏に位置するのがより好ましい。これにより、軽量化しつつ鍛造クランク軸の剛性の低下をより抑制できる。   In the forged crankshaft targeted by this embodiment as shown in FIGS. 2 to 4, it is preferable that a part of the depression At is located directly behind the journal part J, and the whole of the depression At is located directly behind the journal part. Is more preferable. Thereby, the fall of the rigidity of a forge crankshaft can be suppressed more, reducing in weight.

例えば、凹みＡｔの深さは、０．５ｍｍ以上アーム部の厚み以下とし、凹みＡｔの最大直径は、ジャーナル部の直径以下とすることができる。加えて、第２金型の押し込みに要する力を低減する観点から、凹みＡｔの深さＤ（ｍｍ）を浅くするとともに、軽量化効果を確保するために凹みＡｔの面積Ｓ（ｍｍ2）を広くするのが好ましい。具体的には、Ｄ／（Ｓ）1/2を（３π）-1/2以下とするのが好ましい。この場合、凹みＡｔの接線の角度θ１（前記図２（ｃ）参照）を例えば６０°以下とすることが可能となり、これによっても押し込みに要する力を低減できる。また、疵の危険性も低減できる。 For example, the depth of the recess At can be 0.5 mm or more and not more than the thickness of the arm portion, and the maximum diameter of the recess At can be made not more than the diameter of the journal portion. In addition, from the viewpoint of reducing the force required to push the second mold, the depth D (mm) of the dent At is made shallow, and the area S (mm 2 ) of the dent At is set in order to secure a light weight effect. It is preferable to make it wide. Specifically, D / (S) 1/2 is preferably (3π) −1/2 or less. In this case, the angle θ1 (see FIG. 2C) of the tangent line of the recess At can be set to 60 ° or less, for example, and the force required for pushing can be reduced. In addition, the risk of drought can be reduced.

ここで、凹みＡｔの面積は、凹みＡｔをアーム部のピン部側の表面に設ける場合、当該表面での面積とし、凹みＡｔを肉抜き部の底面に設ける場合、当該底面での面積とする。また、凹みＡｔの接線の角度θ１は、凹みＡｔが成形される面において、凹みＡｔの接線と、凹みＡｔが成形される面とがなす角度を意味する。凹みＡｔが成形される面とは、肉抜き部Ｓを設けない場合はアーム部Ａのピン部Ｐ側表面が該当し、肉抜き部Ｓを設ける場合は肉抜き部Ｓの底面が該当する。   Here, the area of the recess At is the area on the surface when the recess At is provided on the surface of the arm portion on the pin portion side, and the area on the bottom surface when the recess At is provided on the bottom surface of the lightening portion. . Further, the angle θ1 of the tangent line of the recess At means an angle formed by the tangent line of the recess At and the surface where the recess At is formed on the surface where the recess At is formed. The surface on which the recess At is formed corresponds to the surface of the arm portion A on the pin portion P side when the thinned portion S is not provided, and corresponds to the bottom surface of the thinned portion S when the thinned portion S is provided.

２．鍛造クランク軸の製造方法
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程と、バリ抜き工程と、押し込み工程とをその順で含む。型鍛造工程の前工程として、例えば、予備成形工程を設けることができる。また、押し込み工程の後工程として、例えば、整形工程を設けることができる。また、整形工程で、押し込み工程を実施することもできる。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程と整形工程の間に、捩り工程が追加される。これらの工程は、いずれも、熱間で一連に行われる。 2. Manufacturing method of forged crankshaft The manufacturing method of the forged crankshaft of this embodiment includes a die forging step, a deburring step, and a pushing step in that order. As a pre-process of the die forging process, for example, a preforming process can be provided. Moreover, a shaping process can be provided as a post process of a pushing process, for example. Moreover, a pushing process can also be implemented at a shaping process. In addition, when adjustment of the arrangement angle of a pin part is required, a twist process is added between the deburring process and the shaping process. All of these steps are performed in a series of heat.

予備成形工程は、例えばロール成形工程と曲げ打ち工程とで構成できる。ロール成形工程および曲げ打ち工程では、ビレット（原材料）の体積を配分し、曲げ荒地を成形する。   The preforming process can be constituted by, for example, a roll forming process and a bending process. In the roll forming process and the bending process, the volume of the billet (raw material) is distributed and the bending waste is formed.

型鍛造工程では、曲げ荒地からクランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る。そのバリ付きの鍛造材には、例えば、前記図２〜４に示すクランク軸と同様に、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐおよびアーム部Ａの形状が型鍛造によって成形されている。ただし、バリ付き鍛造材には、型抜き勾配が逆勾配になることから、凹みＡｔが成形されない。   In the die forging step, a forged material with a burr in which the shape of the crankshaft is formed from a bent waste is obtained. In the forged material with burrs, for example, the shapes of the journal portion J, the pin portion P, and the arm portion A are formed by die forging, like the crankshaft shown in FIGS. However, the dent At is not formed in the forged material with burrs because the die-drawing gradient is reversed.

このようなバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程は、荒打ち工程および仕上げ打ち工程をその順で設けることによって構成できる。   The die forging process for obtaining such a forged material with burr can be configured by providing a roughing process and a finishing process in that order.

バリ抜き工程では、バリ付き鍛造材を例えば一対の金型によって挟み込んだ状態で、その鍛造材からバリを除去する。これにより、バリ無し鍛造材を得ることができる。   In the deburring process, the burrs are removed from the forged material in a state where the forged material with burrs is sandwiched between, for example, a pair of molds. Thereby, a burr-free forging material can be obtained.

押し込み工程では、得られたバリ無し鍛造材を一対の第１金型で挟み込んで保持する。その状態で、ウエイト部を一体で有するアーム部において、ピン部側の表面に第２金型を押し込んで凹みを成形する。押し込み工程の詳細は、後述する。   In the pushing step, the obtained burr-free forging material is sandwiched and held between the pair of first dies. In this state, in the arm part integrally having the weight part, the second mold is pushed into the surface on the pin part side to form a dent. Details of the pushing process will be described later.

整形工程では、バリ無し鍛造材を一対の金型で圧下し、最終製品の寸法形状に矯正する。前述の通り、整形工程で押し込み工程を実施することもできる。従来と同様の製造工程を採用できるので、整形工程で押し込み工程を実施するのが好ましい。整形工程で押し込み工程を実施する場合、バリ無し鍛造材を第１金型で保持する際に、バリ無し鍛造材を矯正する。   In the shaping process, the burr-free forging material is crushed with a pair of molds and corrected to the dimensional shape of the final product. As described above, the pressing step can be performed in the shaping step. Since a manufacturing process similar to the conventional one can be adopted, it is preferable to perform the pushing process in the shaping process. When the pressing step is performed in the shaping step, the burr-free forging material is corrected when the burr-free forging material is held by the first mold.

ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。このような工程により、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、鍛造クランク軸を得る。   When adjustment of the pin portion arrangement angle is necessary, the pin portion arrangement angle is adjusted in the twisting process. With such a process, the forged crankshaft manufacturing method of the present embodiment obtains a forged crankshaft.

３．押し込み工程の処理フロー例
図５〜７は、押し込み工程の処理フロー例を示す模式図である。そのうちの図５は、アーム部のピン部側表面を示し、同図（ａ）は搬入時、同図（ｂ）は保持時、同図（ｃ）は押し込み終了時を示す。同図には、バリ無し鍛造材３０と、上下で一対の第１金型１０とを示し、図面の理解を容易にするため、第２金型および治具の図示を省略する。同図に示すバリ無し鍛造材３０は、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面に肉抜き部Ｓを有する。 3. Process Flow Example of Pushing Process FIGS. 5 to 7 are schematic diagrams illustrating a process flow example of the pushing process. FIG. 5 shows the pin side surface of the arm part, FIG. 5A shows the state at the time of carrying in, FIG. 5B shows the state at the time of holding, and FIG. In the drawing, a forged material 30 without burrs and a pair of first molds 10 are shown at the top and bottom, and the second mold and jig are not shown for easy understanding of the drawings. The burrless forged material 30 shown in the figure has a lightening portion S on the surface of the arm portion A on the pin portion P side.

図６は、アーム部の側面を示す図であり、同図（ａ）は搬入時、同図（ｂ）は保持時、同図（ｃ）は押し込み終了時を示す。同図には、バリ無し鍛造材３０と、第２金型２２と、治具２６とを示し、図面の理解を容易にするため、第１金型の図示を省略する。   FIGS. 6A and 6B are views showing the side of the arm portion. FIG. 6A shows the state when the load is carried in, FIG. 6B shows the state when the holding is performed, and FIG. In the figure, the forged material 30 without burrs, the second mold 22 and the jig 26 are shown, and the first mold is not shown for easy understanding of the drawing.

図７は、ジャーナル部近傍の断面図であり、同図（ａ）は搬入時（図５（ａ）のIV−IV位置）、同図（ｂ）は保持時（図５（ｂ）のＶ−Ｖ位置）、同図（ｃ）は押し込み終了時（図５（ｃ）のVI−VI位置）を示す。同図には、バリ無し鍛造材３０と、一対の第１金型（１１、１２）と、第２金型２２とを示す。   7A and 7B are cross-sectional views of the vicinity of the journal portion, where FIG. 7A is a state during loading (IV-IV position in FIG. 5A), and FIG. 7B is a holding state (V in FIG. 5B). -C position), (c) shows the end of pushing (VI-VI position in FIG. 5 (c)). In the figure, a forged material 30 without burr, a pair of first molds (11, 12), and a second mold 22 are shown.

押し込み工程では、一対の第１金型１０を用いる。第１金型１０は、上型１１と下型１２とで構成され、上型１１および下型１２には、それぞれ型彫刻部が彫り込まれている。その型彫刻部には、バリ無し鍛造材を挟み込んで保持するため、クランク軸の最終製品形状のうちの一部が反映されている。例えば、ジャーナル部やピン部、ウエイト部の形状が型彫刻部に反映される。また、アーム部のジャーナル部側表面や側面の形状を型彫刻部に反映しても良い。さらに、アーム部のピン部側表面のうちで両側部やその周辺の形状を型彫刻部に反映しても良い。   In the pushing process, a pair of first molds 10 is used. The first mold 10 includes an upper mold 11 and a lower mold 12, and a mold engraving portion is engraved on each of the upper mold 11 and the lower mold 12. The mold engraving portion reflects a part of the final product shape of the crankshaft in order to sandwich and hold the forged material without burr. For example, the shapes of the journal part, the pin part, and the weight part are reflected in the mold engraving part. Moreover, the shape of the journal part side surface or side surface of the arm part may be reflected in the mold engraving part. Further, the shape of both side portions and the periphery thereof in the pin portion side surface of the arm portion may be reflected in the mold engraving portion.

ただし、図７に示すように、第１金型１０は、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面のうちで、少なくとも凹みを成形する部分が開放されている。この開放された部分には、第２金型２２が収容される。第２金型２２には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹み形状が反映されている。また、第２金型２２は、第１金型１０から独立し、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面に対して進退移動が可能である。   However, as shown in FIG. 7, the first mold 10 has at least a portion of the surface of the pin portion P side of the arm portion A where the recess is formed. The second mold 22 is accommodated in the opened part. A mold engraving portion is engraved in the second mold 22, and the concave shape of the surface of the arm portion A on the pin portion P side is reflected in the mold engraving portion. The second mold 22 is independent of the first mold 10 and can move forward and backward with respect to the surface of the arm part A on the pin part P side.

ここで、第２金型２２は、隣り合うアーム部の間に配置され、その配置スペースは狭小となる。そこで、第２金型２２は、図６に示すように、ピン部の偏心方向に沿って移動可能な治具２６と連結する構成を採用しても良い。この構成について、以下に詳述する。   Here, the 2nd metal mold | die 22 is arrange | positioned between adjacent arm parts, and the arrangement | positioning space becomes narrow. Therefore, as shown in FIG. 6, the second mold 22 may be configured to be connected to a jig 26 that can move along the eccentric direction of the pin portion. This configuration will be described in detail below.

第２金型２２の進退移動を実現するため、第２金型２２は、案内部材（図示なし）によって押し込み方向（図６（ａ）の実線矢印参照）に沿って移動可能に保持される。また、第２金型２２は、スライド方向（図６（ａ）の破線矢印参照）に沿ってスライド可能な状態で治具２６と連結される。治具２６は、油圧シリンダ等と連結され、その動作に伴ってピン部の偏心方向（図６（ａ）のハッチングを施した矢印参照）に沿って移動可能である。   In order to realize the advance / retreat movement of the second mold 22, the second mold 22 is held by a guide member (not shown) so as to be movable along the push-in direction (see the solid line arrow in FIG. 6A). Moreover, the 2nd metal mold | die 22 is connected with the jig | tool 26 in the state which can be slid along a sliding direction (refer broken line arrow of Fig.6 (a)). The jig 26 is connected to a hydraulic cylinder or the like, and is movable along the eccentric direction of the pin portion (see the hatched arrow in FIG. 6A) in accordance with its operation.

このように治具２６と第２金型２２とを連結すれば、治具２６がピン部の偏心方向に沿って移動するのに伴い、第２金型２２が押し込み方向（図６（ａ）の実線矢印参照）に沿って移動する。その際、第２金型２２は、治具２６に対してスライド方向（図６（ａ）の破線矢印参照）に相対移動する。   If the jig 26 and the second mold 22 are connected in this way, the second mold 22 is pushed in as the jig 26 moves along the eccentric direction of the pin portion (FIG. 6A). Move along the solid arrows). In that case, the 2nd metal mold | die 22 moves relatively with respect to the jig | tool 26 in a sliding direction (refer the broken line arrow of Fig.6 (a)).

このような第１金型１０および第２金型２２を用いる本実施形態の押し込み工程の処理フロー例を説明する。先ず、第２金型２２を後退させて退避させるとともに、第１金型１０の上型１１と下型１２とを離間させる。その状態でバリ無し鍛造材３０を上型１１と下型１２の間に配置する。   An example of the processing flow of the pushing process of the present embodiment using the first mold 10 and the second mold 22 will be described. First, the second mold 22 is retracted and retracted, and the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10 are separated. In this state, the burr-free forging material 30 is disposed between the upper die 11 and the lower die 12.

次いで、第１金型１０の上型１１と下型１２とが近接するように移動させ、より具体的には、上型１１を下死点まで下降させる。これにより、バリ無し鍛造材３０を第１金型１０の上型１１と下型１２で挟み込んで保持する。整形工程で押し込み工程を実施する場合、第１金型１０で保持する際に、バリ無し鍛造材３０の要所を第１金型１０で圧下することにより、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正する。   Next, the first mold 10 is moved so that the upper mold 11 and the lower mold 12 are close to each other, and more specifically, the upper mold 11 is lowered to the bottom dead center. As a result, the burr-free forging material 30 is sandwiched and held between the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10. When the pressing step is carried out in the shaping step, when the first die 10 is used to hold the first burr-less forging material 30, the first burr-less forging material 30 is crushed by the first die 10 so that the burr-free forging material is dimensioned to the final product. Correct to shape.

第１金型１０でバリ無し鍛造材３０を保持した状態で、第２金型２２を進出させる。これにより、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面のうちで両側部（Ａｃ、Ａｄ）の間に第２金型２２が押し込まれ、凹みＡｔが成形される。   The second die 22 is advanced with the first die 10 holding the burr-free forging material 30. Thereby, the 2nd metal mold | die 22 is pushed in between both sides (Ac, Ad) among the pin part P side surfaces of the arm part A, and the dent At is shape | molded.

続いて、第２金型２２を後退させて退避させた後、第１金型１０の上型１１と下型１２とを離間させ、より具体的には、上型１１を上死点まで上昇させる。その後、加工済みのバリ無し鍛造材３０を搬出する。   Subsequently, after the second mold 22 is retracted and retracted, the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10 are separated, and more specifically, the upper mold 11 is raised to the top dead center. Let Thereafter, the processed burr-free forging material 30 is carried out.

このような本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法によれば、ウエイト部Ｗを一体で有するアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部（Ａｃ、Ａｄ）の厚みを厚く維持しながら、ピン部Ｐ側の表面に凹みを設けることが可能となる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。   According to such a forged crankshaft manufacturing method of the present embodiment, in the arm part A integrally having the weight part W, the thickness of both side parts (Ac, Ad) in the vicinity of the journal part J is maintained while the pins are pinned. It becomes possible to provide a dent on the surface on the part P side. For this reason, the forged crankshaft manufacturing method of the present embodiment can manufacture a forged crankshaft that simultaneously achieves weight reduction and rigidity.

押し込み工程では、第２金型２２に代えて、形状が円柱状であるポンチ、または、先端に円錐状部が設けられた円柱状のポンチを用いることも考えられる。しかしながら、ポンチは、押し込みに多大な力が必要であり、設備負荷やポンチの寿命が問題となることから、不適である。第２金型２２の押し込みに要する力を低減する観点から、第２金型の型彫刻部の形状は、凸な曲面状とするのが好ましく、例えば、球面状や楕円面状、回転放物面状とすることができる。   In the pushing step, instead of the second mold 22, it is conceivable to use a punch having a cylindrical shape or a cylindrical punch having a conical portion at the tip. However, punches are unsuitable because they require a great deal of force to push in, and equipment load and punch life are problems. From the viewpoint of reducing the force required to push the second mold 22, the shape of the mold engraving portion of the second mold is preferably a convex curved surface, for example, a spherical shape, an elliptical shape, a paraboloid of revolution. It can be planar.

第２金型２２の押し込み方向と、凹みＡｔが成形される面とがなす角度θ２（図６（ａ）参照）は、鋭角とするのが好ましい。θ２を鋭角とすれば、単位押し込み量あたりの加工度が低下することから、第２金型２２の押し込みに要する力をより低減できる。この効果は、θ２を７０°以下とすれば、顕著となる。一方、θ２が３０°未満であれば、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面を削ぐような（せん断するような）変形が過多となり、所望の変形が得られないおそれがある。これらから、θ２を３０〜７０°とするのがより好ましい。ここで、押し込み量は、第２金型の押し込み方向の移動量（ｍｍ）を意味する。   The angle θ2 (see FIG. 6A) formed by the pressing direction of the second mold 22 and the surface on which the recess At is formed is preferably an acute angle. If θ2 is an acute angle, the degree of processing per unit push-in amount is reduced, so that the force required to push the second mold 22 can be further reduced. This effect becomes significant when θ2 is 70 ° or less. On the other hand, if θ2 is less than 30 °, there is an excessive deformation (shearing) such as scraping (shearing) the surface of the arm portion A on the pin portion P side, and there is a possibility that a desired deformation cannot be obtained. From these, it is more preferable that θ2 is 30 to 70 °. Here, the amount of pushing means the amount of movement (mm) in the pushing direction of the second mold.

図５〜図７に示す処理フロー例は、前記図３に示すような肉抜き部Ｓを有するアーム部を対象とする。その処理フロー例は、前記図２に示すような肉抜き部Ｓを有さないアーム部、および、前記図４に示すような小判状のアーム部にも、適用できる。この場合、第１金型１０および第２金型２２の形状を適宜変更すればよい。   The processing flow examples shown in FIG. 5 to FIG. 7 target the arm portion having the lightening portion S as shown in FIG. The processing flow example can be applied to an arm portion that does not have the lightening portion S as shown in FIG. 2 and an oval arm portion as shown in FIG. In this case, the shapes of the first mold 10 and the second mold 22 may be changed as appropriate.

図５〜図７に示す処理フロー例は、４気筒エンジンに搭載されるクランク軸を対象とし、そのクランク軸は、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに１８０°の等間隔にシフトする。このように１８０°の等間隔にシフトする場合、いずれのアーム部も、第１金型によってピン部の偏心方向と直角な方向から圧下される。この場合、第１金型の圧下方向は、クランク軸の軸方向とも直角である。   The processing flow examples shown in FIGS. 5 to 7 target a crankshaft mounted on a four-cylinder engine, and the crankshaft shifts the eccentric direction of the pin portion at equal intervals of 180 ° for each arm portion. When shifting to an equal interval of 180 ° in this way, all the arm portions are pressed down from the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion by the first mold. In this case, the reduction direction of the first mold is also perpendicular to the axial direction of the crankshaft.

ただし、第１金型による圧下方向は、ピン部の偏心方向と直角な方向に限定されない。例えば、３気筒エンジンに搭載されるクランク軸の場合、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに１２０°または６０°の等間隔にシフトする。このように１８０°の等間隔にシフトしない場合、第１金型による圧下方向は、一部のアーム部でピン部の偏心方向と直角な方向にならない。この場合であっても、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法を適用でき、具体的には、バリ無し鍛造材を第１金型で挟み込んで保持できる。したがって、第１金型による圧下方向は、バリ無し鍛造材を第１金型で挟み込んで保持できる限り、限定されない。   However, the reduction direction by the first mold is not limited to a direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. For example, in the case of a crankshaft mounted on a three-cylinder engine, the eccentric direction of the pin portion is shifted at equal intervals of 120 ° or 60 ° for each arm portion. Thus, when not shifting at equal intervals of 180 °, the reduction direction by the first mold does not become a direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion in some arm portions. Even in this case, the method for manufacturing a forged crankshaft according to the present embodiment can be applied. Specifically, the forged material without burr can be sandwiched and held by the first mold. Therefore, the reduction direction by the first mold is not limited as long as the burr-free forging material can be sandwiched and held by the first mold.

本発明は、レシプロエンジンに搭載される鍛造クランク軸の製造に有効に利用できる。   The present invention can be effectively used for manufacturing a forged crankshaft mounted on a reciprocating engine.

１：鍛造クランク軸、 Ｊ、Ｊ１〜Ｊ５：ジャーナル部、
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４：ピン部、 Ｆｒ：フロント部、 Ｆｌ：フランジ部、
Ａ、Ａ１〜Ａ８：クランクアーム部、 Ｓ：肉抜き部、
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ８：カウンターウエイト部、
Ａｃ、Ａｄ：アーム部のジャーナル部近傍の側部、 Ａｔ：凹み、
１０：第１金型、 １１：上型、 １２：下型、 ２２：第２金型、 ２６：治具、
３０：バリ無し鍛造材
1: Forged crankshaft, J, J1-J5: Journal part,
P, P1 to P4: Pin part, Fr: Front part, Fl: Flange part,
A, A1-A8: Crank arm part, S: Meat removal part,
W, W1-W8: counterweight part,
Ac, Ad: side part of the arm part near the journal part, At: dent,
10: first mold, 11: upper mold, 12: lower mold, 22: second mold, 26: jig
30: Forged material without burr

Claims (3)

回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記鍛造クランク軸は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部にカウンターウエイト部を一体で有し、
当該製造方法は、
クランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程と、
前記バリ付き鍛造材からバリを除去することにより、バリ無し鍛造材を得るバリ抜き工程と、
前記バリ無し鍛造材を、一対の第１金型で挟み込んで保持した状態で、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側の表面に第２金型を押し込んで凹みを成形する押し込み工程と、を含み、
前記凹みは、前記クランクアーム部の前記ピン部側の表面のうちで前記クランクアーム部の両側部同士の間に成形される、鍛造クランク軸の製造方法。 A method for producing a forged crankshaft comprising a journal part serving as a center of rotation, a pin part eccentric with respect to the journal part, and a crank arm part connecting the journal part and the pin part,
The forged crankshaft has a counterweight portion integrally with all or a part of the crank arm portion,
The manufacturing method is
A die forging process to obtain a forged material with a burr in which the shape of the crankshaft is formed,
By removing burrs from the forged material with burrs, a deburring step for obtaining a burrs-free forged material,
In a state where the forged material without burrs is sandwiched and held between a pair of first molds, in the crank arm part integrally having the counterweight part, the second mold is pushed into the surface on the pin part side to form a dent. An indentation step to form,
The method of manufacturing a forged crankshaft, wherein the recess is formed between both side portions of the crank arm portion of the surface of the crank arm portion on the pin portion side. 請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記鍛造クランク軸は、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側の表面に肉抜き部を有し、
前記押し込み工程では、前記凹みを、前記肉抜き部の底面のうちで前記両側部同士の間に成形する、鍛造クランク軸の製造方法。 In the manufacturing method of the forged crankshaft of Claim 1,
The forged crankshaft, in the crank arm portion integrally having the counterweight portion, has a lightening portion on the surface of the pin portion side,
The forging crankshaft manufacturing method, wherein, in the pushing step, the dent is formed between the two side portions of the bottom surface of the lightening portion. 請求項１または２に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記押し込み工程は、金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する、鍛造クランク軸の製造方法。
In the manufacturing method of the forged crankshaft of Claim 1 or 2,
The forging process is a method for manufacturing a forged crankshaft, wherein the pushing process is performed in a shaping process in which the shape of the crankshaft is corrected by reduction using a mold.
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