JP5902519B2 - クランクシャフトの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフトの製造方法に係り、特にウェイト部での欠肉発生の抑制技術に関するものである。

クランクシャフトの鍛造では、潰し成形、荒成形、および、仕上げ成形が順次行われる（たとえば特許文献１，２）。従来の量産での各工程で得られる素材形状は、仕上げ成形、荒成形、および、潰し成形の順に段階的にダラした形状に設定している。

この場合、鍛造金型の成形部内での材料の充填性が悪く、ウェイト部（カウンタウェイト部）での欠肉発生を抑制するために、ビレットのサイズを過剰に大きく設定する必要があった。その結果、バリが多く発生し、材料歩留まりが悪くなる虞があった。

そこで、材料歩留まりの向上を図るために、予備成形として、潰し成形前にロール成形を行うことにより、素材の各部位で軸方向の体積配分を行うことが考えられる。

特開平５−２２８５７４号公報 特開２０００−９４０８７号公報

しかしながら、上記技術を量産に適用すると、予備成形用装置が別途必要となるため、設備投資が必要となるのはもちろんのこと、予備成形を同一のプレス装置で行うことができない。その結果、全ての成形を連続して行うことができないため、生産効率が低下する。

したがって、本発明は、材料歩留まりの向上を図ることができるのはもちろんのこと、全ての成形を同一のプレス装置内で連続的に行うことにより、生産効率の向上を図ることができるクランクシャフトの製造方法を提供することを目的としている。

図１は、本発明のクランクシャフトの製造方法での潰し成形で形成される体積過剰肉部を説明するための概略構成図である。なお、破線で示される符号２Ａの部分は、従来のクランクシャフトの製造方法で形成される体積過剰肉部、破線で示される符号３の部分は、従来のクランクシャフトの他方のウェイト部である。たとえば図１に示すようにピン部１２の両方にウェイト部３，１３を有する従来のクランクシャフトの製造の潰し成形では、素材におけるピン部１２に相当する部分（ピン相当部）のみに体積過剰肉部２Ａ，１２Ａを設け、荒成形および仕上げ成形では、素材における体積過剰肉部２Ａ，１２Ａの材料をウェイト部３，１３に相当する部分（ウェイト相当部）に供給していた。

しかしながら、たとえば図１に示すようにピン部１２の一方にウェイト部１３を有するクランクシャフトの製造では、ウェイト部１３をピン部１２の一方にのみ形成するから、ピン部１２の両方にウェイト部３，１３を有するクランクシャフトの製造での体積過剰肉部２Ａ，１２Ａの供給手法をそのまま用いると、ピン部１２の他方の側（ピン部１２におけるウェイト相当部がない側（符号３の部分の側）へ材料が流動しやすくなる。このため、バリが多く発生するとともに、ウェイト部１３で欠肉が発生する虞がある。

本発明者は、そのような知見に基づき、ピン相当部の体積過剰肉部２Ａ，１２Ａのうちの過剰分２Ａを、ウェイト相当部に隣接するジャーナル軸相当部（ジャーナル軸部１１に相当する部分）に配分してそこに体積過剰肉部１１Ａを形成することにより、ピン部１２の他方の側（符号３の部分の側）でのバリの過剰発生を抑制するとともに、ウェイト部１３での欠肉発生を抑制することができることを見出し、本発明の完成に至った。

本発明のクランクシャフトの製造方法は、ピン部の一方にウェイト部を有するクランクシャフトの製造方法であって、クランクシャフトは、ジャーナル軸部と、該ジャーナル軸部の両端部から径方向に突出するアーム部と、該アーム部の一端部に架設されたピン部と、アーム部の一方の他端部に設けられたウェイト部とを備え、潰し成形、荒成形、および、仕上げ成形を素材に順次行い、潰し成形では、ピン部の素材となるピン相当部と、ウェイト部の素材となるウェイト相当部に隣接するジャーナル軸部の素材となるジャーナル軸相当部とに体積過剰肉部を設け、ピン相当部の体積過剰肉部は、ピン相当部の径方向外側における前記ジャーナル軸相当部の部分同士の間に形成され且つ前記ウェイト相当部側へ延在し、ジャーナル軸相当部の体積過剰肉部は、ジャーナル軸相当部の外周部に形成され、荒成形および仕上げ成形では、ピン相当部の体積過剰肉部の材料をウェイト相当部に供給し、荒成形ではジャーナル軸相当部の体積過剰部の材料をウェイト相当部に供給することを特徴とする。

本発明のクランクシャフトの製造方法では、潰し成形において、素材のピン相当部と、ウェイト相当部に隣接するジャーナル軸相当部とに体積過剰肉部を設け、荒成形および仕上げ成形において、素材における体積過剰肉部の材料をウェイト相当部に供給するから、ピン部の他方の側でのバリの過剰発生およびウェイト部での欠肉発生の抑制を図ることができる。その結果、潰し成形時に投入する素材としてのビレットのサイズを過剰に大きく設定する必要がないから、材料歩留まりの向上を図ることができる。しかも、そのような効果を得るために潰し成形前にロール成形を行う必要がないから、設備投資が不要となるのはもちろんのこと、全ての成形を同一のプレス装置内で連続的に行うことができる。したがって、生産効率の向上を図ることができる。

本発明のクランクシャフトの製造方法は、種々の構成を用いることができる。たとえば、潰し成形では、ピン相当部の体積過剰肉部を、その厚さがピン相当部と略等しくなるように形成し、ジャーナル軸相当部の体積過剰肉部を、その断面が円形状となるように形成する態様を用いることができる。この態様では、皺などの発生を抑制することができる。しかも、潰し成形用金型の成形部を軸対称な形状に近づけることができるから、潰し成形用型の成形部内でのビレットの位置が安定する。

本発明のクランクシャフトの製造方法によれば、材料歩留まりの向上を図ることができるのはもちろんのこと、全ての成形を同一のプレス装置内で連続的に行うことにより、生産効率の向上を図ることができる等の効果を得ることができる。

本発明のクランクシャフトの製造方法での潰し成形で形成される体積過剰肉部を説明するための概略構成図である。 本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法で用いるビレットを表す概略構成図である。 本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法の潰し成形で得られる素材の概略形状を表し、（Ａ）は素材全体の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視方向断面図である。 本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法の荒成形で得られる素材の概略形状を表し、（Ａ）は素材全体の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視方向断面図である。 本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法の仕上げ成形で得られる素材の概略形状を表し、（Ａ）は素材全体の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視方向断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図２は、本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法で用いるビレットを表す概略構成図である。図３〜５は、本発明に係る一実施形態のクランクシャフトの製造方法の潰し成形後、荒成形後、および、仕上げ成形後の素材の概略形状を表し、（Ａ）は素材全体の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視方向断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ矢視方向断面図である。なお、図４（Ｂ），４（Ｃ），５（Ｂ）では、各クランクシャフト素材において除去された体積過剰肉部（網目部分）を便宜的に示している。

実施形態のクランクシャフトの製造方法では、たとえばプレス装置（図示略）を用いる。プレス装置では、たとえばプレスボルスタの上側にプレスラムが対向して配置され、プレスボルスタとプレスラムの間には、たとえば、潰し成形、荒成形、仕上げ成形、およびトリム成形をクランクシャフト素材に順次行う上下分割可能な潰し型、荒型、仕上げ型、および、トリム型が順に配設されている。

まず、たとえば図２に示すように、ロッド状のビレット１１０を準備する。次いで、潰し型の成形部にビレット１１０をクランクシャフト素材として投入し、潰し成形を行う。これにより、たとえば図３（Ａ）に示すクランクシャフト素材１２０が得られる。クランクシャフト素材１２０は、たとえば体積過剰肉部１２１Ａを有するジャーナル軸相当部１２１、体積過剰肉部１２２Ａを有するピン相当部１２２、ウェイト相当部１２３、および、バリ１２４とを有する。

潰し成形では、たとえば図３（Ａ），３（Ｂ）に示すようにピン相当部１２２に体積過剰肉部１２２Ａを形成し、たとえば図３（Ａ），３（Ｃ）に示すようにウェイト相当部１２３に隣接するジャーナル軸相当部１２１に体積過剰肉部１２１Ａを形成している。

ピン相当部１２２の体積過剰肉部１２２Ａは、たとえばピン相当部１２２の径方向外側におけるジャーナル軸相当部１２１の部分同士の間に形成され、図１の体積過剰肉部１２Ａに対応する。この場合、たとえば図３（Ｂ）に示すようにピン相当部１２２の体積過剰肉部１２２Ａの厚さｔは、ピン相当部１２２の厚さｔａと略等しく設定されていることが好適である。なお、厚さｔ，ｔａは、図３（Ａ）の紙面垂直方向（ジャーナル軸相当部およびピン相当部が含まれる平面の法線方向）の各部位の厚さである。ジャーナル軸相当部１２１の体積過剰肉部１２１Ａは、ジャーナル軸相当部１２１の外周側に形成され、図１の体積過剰肉部１１Ａに対応する。この場合、たとえば図３（Ｃ）に示すように体積過剰肉部１２１Ａの断面形状は、円形状をなすことが好適である。

続いて、荒型の成形部にクランクシャフト素材１２０を投入し、荒成形を行う。これにより、たとえば図４（Ａ）に示すクランクシャフト素材１３０が得られる。クランクシャフト素材１３０は、たとえばジャーナル軸相当部１３１、体積過剰肉部１３２Ａを有するピン相当部１３２、ウェイト相当部１３３、および、バリ１３４とを有する。

荒成形では、図３に示すクランクシャフト素材１２０におけるピン相当部１２２の体積過剰肉部１２２Ａの材料の一部が、それに隣接するウェイト相当部に向かって流動して供給される。また、ジャーナル軸相当部１２１の体積過剰肉部１２１Ａの材料が、それに隣接するウェイト相当部に向かって流動して供給される。これにより、たとえば図４（Ｂ）に示すように張出し部を有するウェイト相当部１３３が形成される。ウェイト相当部１３３は、下記ウェイト部１４３に近似する形状を有する。

クランクシャフト素材１２０の体積過剰肉部１２２Ａの一部（図４（Ｂ）の網目部分）が上記のように流動し、クランクシャフト素材１３０のピン相当部１３２では体積過剰肉部１３２Ａが体積過剰肉部１２２Ａの残部として残る。クランクシャフト素材１２０の体積過剰肉部１２１Ａ（図４（Ｃ）の網目部分）が除去され、クランクシャフト素材１３０のジャーナル軸相当部１３１は、下記ジャーナル軸部１４１と略同じ形状を有する。

続いて、仕上げ型の成形部にクランクシャフト素材１３０を投入し、仕上げ成形を行う。これにより、たとえば図５（Ａ）に示すクランクシャフト素材１４０が得られる。クランクシャフト素材１４０は、たとえばジャーナル軸部１４１、ピン部１４２、および、ウェイト部１４３からなる製品部とバリ１４４とを有する。

仕上げ成形では、クランクシャフト素材１３０のピン相当部１３２の体積過剰肉部１３２Ａの材料がウェイト相当部に向かって流動して供給される。これにより、先端が張り出したウェイト部１４３が形成される。クランクシャフト素材１３０の体積過剰肉部１３２Ａ（図５（Ｂ）の網目部分）が上記のように流動するから、クランクシャフト素材１４０のピン部１３２では体積過剰肉部１３２Ａが除去されている。

次いで、トリム型の成形部にクランクシャフト素材１４０を投入し、トリム成形を行うことにより、クランクシャフト素材１４０のバリ１４４を除去する。これにより、クランクシャフトの鍛造品が得られる。

以上のように実施形態では、潰し成形において、クランクシャフト素材１２０のウェイト相当部１２３に隣接するジャーナル軸相当部１２１とピン相当部１２２とに体積過剰肉部１２１Ａ，１２２Ａを設け、荒成形および仕上げ成形において、クランクシャフト素材における体積過剰肉部１２１Ａ，１２２Ａの材料をウェイト相当部に供給するから、ピン部１４２の他方の側（ウェイト部１４３が形成されない側）でのバリの過剰発生およびウェイト部１４３での欠肉発生の抑制を図ることができる。

その結果、潰し成形時に投入するクランクシャフト素材としてのビレット１１０のサイズを過剰に大きく設定する必要がないから、材料歩留まりの向上を図ることができる。しかも、そのような効果を得るために潰し成形前にロール成形を行う必要がないから、設備投資が不要となるのはもちろんのこと、全ての成形を同一のプレス装置内で連続的に行うことができる。したがって、生産効率の向上を図ることができる。

２２の体積過剰肉部１２２Ａを、その厚さｔがピン相当部１２２と厚さｔａと略等しくなるように形成し、ジャーナル軸相当部１２１の体積過剰肉部１２１Ａを、その断面が円形状となるように形成することにより、皺などの発生を抑制することができる。しかも、潰し成形用金型の成形部を軸対称な形状に近づけることができるから、潰し成形用型の成形部内でのビレット１１０の位置が安定する。

１００…ビレット（素材）、１２０，１３０，１４０…クランクシャフト素材（素材）、１２１，１３１…ジャーナル軸相当部、１１，１４１…ジャーナル軸部、１２２，１３２…ピン相当部、１２，１４２…ピン部、１２３，１３３…ウェイト相当部、１３，１４３…ウェイト部、１１Ａ，１２Ａ，１２１Ａ，１２２Ａ，１３２Ａ…体積過剰肉部、１２４，１３４，１４４…バリ

Claims (2)

1. ピン部の一方にウェイト部を有するクランクシャフトの製造方法であって、前記クランクシャフトは、ジャーナル軸部と、該ジャーナル軸部の両端部から径方向に突出するアーム部と、該アーム部の一端部に架設されたピン部と、前記アーム部の一方の他端部に設けられたウェイト部とを備え、
   潰し成形、荒成形、および、仕上げ成形を素材に順次行い、
   前記潰し成形では、前記ピン部の素材となるピン相当部と、前記ウェイト部の素材となるウェイト相当部に隣接する前記ジャーナル軸部の素材となるジャーナル軸相当部とに体積過剰肉部を設け、
   前記ピン相当部の前記体積過剰肉部は、前記ピン相当部の径方向外側における前記ジャーナル軸相当部の部分同士の間に形成され且つ前記ウェイト相当部側へ延在し、前記ジャーナル軸相当部の体積過剰肉部は、前記ジャーナル軸相当部の外周部に形成され、
   前記荒成形および前記仕上げ成形では、前記ピン相当部の前記体積過剰肉部の材料を前記ウェイト相当部に供給し、前記荒成形では前記ジャーナル軸相当部の前記体積過剰部の材料を前記ウェイト相当部に供給することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
2. 前記潰し成形では、前記ピン相当部の前記体積過剰肉部を、その厚さが前記ピン相当部と略等しくなるように形成し、前記ジャーナル軸相当部の前記体積過剰肉部を、その断面が円形状となるように形成することを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法。

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