JP6179659B2 - 4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置、及びこれを用いた4気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造方法 - Google Patents
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Description
鍛造クランク軸は、
中央の第3ジャーナル部につながる第4及び第5クランクアーム部にバランスウエイトを有し、
前端の第1ピン部につながる第1及び第2クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部、並びに、後端の第4ピン部につながる第7及び第8クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部にバランスウエイトを有し、
残りのクランクアーム部にバランスウエイトを有しない。
粗素材は、
鍛造クランク軸の各ジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部と、
鍛造クランク軸の各ピン部と軸方向の長さが同じで軸方向と直角な偏芯方向の偏芯量が前記ピン部よりも小さい粗ピン部と、
鍛造クランク軸のクランクアーム部のうち、バランスウエイトを有しないウエイト無しクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部と軸方向の厚みが同じウエイト無し粗クランクアーム部、及びバランスウエイトを有するウエイト付きクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚いウエイト付き粗クランクアーム部と、を有する。
固定ジャーナル型は、第3粗ジャーナル部の位置に配置され、当該粗ジャーナル部を軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、軸方向の移動を拘束される。
可動ジャーナル型は、固定ジャーナル型で挟み込まれる粗ジャーナル部以外の粗ジャーナル部それぞれの位置に配置され、当該粗ジャーナル部を個々に軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、各々が当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けて軸方向に移動する。
ピン型は、粗ピン部それぞれの位置に配置され、当該粗ピン部それぞれの偏芯中心側に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けた軸方向及び軸方向と直角な偏芯方向に移動する。
当該成形装置は、
粗ジャーナル部を固定ジャーナル型及び可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、粗ピン部にピン型を宛がった状態から、可動ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、ピン型を軸方向に移動させつつ偏芯方向に移動させる。これにより、ウエイト付き粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを鍛造クランク軸のウエイト付きクランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、粗ピン部を偏芯方向に押圧してその偏芯量を鍛造クランク軸のピン部の偏芯量まで増加させる。
第1予備成形工程は、上記の成形装置に供する粗素材を造形する。
第2予備成形工程は、上記の成形装置を用い、鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する。
仕上打ち工程は、仕上打ち用素材を仕上打ちし、鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する。
1−1.粗素材、及び仕上打ち用素材
図2は、第1実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、及び成形された仕上打ち用素材の各形状を模式的に示す平面図である。図2には、4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸であって、第1、第4、第5及び第8アーム部にバランスウエイトを有するクランク軸を製造する場合の状況を示す。
図3は、第1実施形態における4気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。図3に示すように、第1実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第1予備成形、第2予備成形、仕上打ちの各工程を含み、必要に応じて、バリ抜き、整形の各工程を含む。
図4は、第1実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。図4には、第1、第4、第5及び第8アーム部にバランスウエイトを有する4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸を製造する場合の成形装置を例示する。すなわち前記図2に示す粗素材4から仕上打ち用素材5を成形する。
図5A及び図5Bは、図4に示す第1実施形態の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法を説明するための縦断面図である。これらの図のうち、図5Aは成形初期の状態を示し、図5Bは成形完了時の状態を示す。
第2実施形態は、上記の第1実施形態の構成を基本とし、製造対象である4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸の態様を変形し、これに関連する構成を変更したものである。なお、以下では図面を参照して第2実施形態の構成を説明するが、第1実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、重複する事項の説明は適宜省略する。
図8は、第2実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、及び成形された仕上打ち用素材の各形状を模式的に示す平面図である。第2実施形態の製造対象は、4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸であり、そのクランク軸は、第2、第4、第5及び第7アーム部にバランスウエイトを有する。
前記図3に示す第1実施形態の製造工程と同じである。
図9は、第2実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。図10A及び図10Bは、図9に示す第2実施形態の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法を説明するための縦断面図である。これらの図のうち、図10Aは成形初期の状態を示し、図10Bは成形完了時の状態を示す。
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、
2:ビレット、
4:粗素材、 Ja、J1a〜J5a:粗素材の粗ジャーナル部、
Pa、P1a〜P4a:粗素材の粗ピン部、
Fra:粗素材の粗フロント部、 Fla:粗素材の粗フランジ部、
Aa、A1a〜A8a:粗素材の粗クランクアーム部、
5:仕上打ち用素材、
Jb、J1b〜J5b:仕上打ち用素材の粗ジャーナル部、
Pb、P1b〜P4b:仕上打ち用素材の粗ピン部、
Frb:仕上打ち用素材の粗フロント部、
Flb:仕上打ち用素材の粗フランジ部、
Ab、A1b〜A8b:仕上打ち用素材の粗クランクアーム部、
5a:噛み出し部、
10U、10B:固定ジャーナル型、
10Ua、10Ba:固定ジャーナル型の第1彫り込み部、
10Ub、10Bb:固定ジャーナル型の第2彫り込み部、
11U、11B:可動ジャーナル型、
11Ua、11Ba:可動ジャーナル型の第1彫り込み部、
11Ub、11Bb:可動ジャーナル型の第2彫り込み部、
11Uc、11Bc:可動ジャーナル型の第3彫り込み部、
12:ピン型、 12a:彫り込み部、
13:補助ピン型、 13a:彫り込み部、
14U、14B:第1、第5粗ジャーナル部の可動ジャーナル型の傾斜面、
15U、15B:第2、第4粗ジャーナル部の可動ジャーナル型の傾斜面、
16:油圧シリンダ、
20:下側ハードプレート、 21:上側ハードプレート、
22:下側金型支持台、 23:上側金型支持台、
24:弾性部材、 25:支柱、
26:第1楔、 27:第2楔
Claims (9)
- 4気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する過程で、鍛造クランク軸の最終形状を造形する仕上打ちに供する仕上打ち用素材を、粗素材から成形する装置であって、
前記鍛造クランク軸は、
中央の第3ジャーナル部につながる第4及び第5クランクアーム部に、バランスウエイトを有し、
前端の第1ピン部につながる第1及び第2クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部、並びに、後端の第4ピン部につながる第7及び第8クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部に、バランスウエイトを有し、
残りのクランクアーム部に、バランスウエイトを有しない、
前記粗素材は、
前記鍛造クランク軸の各ジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部と、
前記鍛造クランク軸の各ピン部と軸方向の長さが同じで軸方向と直角な偏芯方向の偏芯量が前記ピン部よりも小さい粗ピン部と、
前記鍛造クランク軸の前記クランクアーム部のうち、前記バランスウエイトを有しないウエイト無しクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部と軸方向の厚みが同じウエイト無し粗クランクアーム部、及び前記バランスウエイトを有するウエイト付きクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚いウエイト付き粗クランクアーム部と、を有し、
前記成形装置は、
第3粗ジャーナル部の位置に配置され、当該粗ジャーナル部を軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、当該粗ジャーナル部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、軸方向の移動を拘束された固定ジャーナル型と、
前記固定ジャーナル型で挟み込まれる前記粗ジャーナル部以外の前記粗ジャーナル部それぞれの位置に配置され、当該粗ジャーナル部を個々に軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、各々が当該粗ジャーナル部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記固定ジャーナル型に向けて軸方向に移動する可動ジャーナル型と、
前記粗ピン部それぞれの位置に配置され、当該粗ピン部それぞれの偏芯中心側に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記固定ジャーナル型に向けた軸方向及び軸方向と直角な偏芯方向に移動するピン型と、を備え、
前記粗ジャーナル部を前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、前記粗ピン部に前記ピン型を宛がった状態から、前記可動ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、前記ピン型を軸方向に移動させつつ偏芯方向に移動させることにより、前記ウエイト付き粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを前記鍛造クランク軸の前記ウエイト付きクランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、前記粗ピン部を偏芯方向に押圧してその偏芯量を前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量まで増加させる、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項1に記載の成形装置において、
前記ピン型は、前記粗ピン部それぞれの偏芯中心側とは反対の外側に、軸方向に移動する補助ピン型を含んでおり、
前記可動ジャーナル型、並びに前記ピン型及び前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型と、前記ピン型及び前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、偏芯変形する前記粗ピン部が前記補助ピン型に到達するように、前記ピン型の偏芯方向への移動が制御される、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項2に記載の成形装置において、
前記ピン型の偏芯方向への総移動距離を100%としたとき、当該ピン型に隣接する前記可動ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、前記ピン型の偏芯方向への移動距離が総移動距離の90%以下であり、この後に前記ピン型の偏芯方向への移動が完了する、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の成形装置において、
前記固定ジャーナル型、前記可動ジャーナル型及び前記ピン型は、偏芯方向に沿った方向に圧下が可能なプレス機に取り付けられており、
プレス機の圧下に伴って、前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型が前記粗ジャーナル部を挟み込んで保持するとともに、前記ピン型が前記粗ピン部に宛がわれ、そのままプレス機の圧下を継続するのに伴って、前記可動ジャーナル型が個々に楔機構により軸方向に移動すると同時に、この可動ジャーナル型の移動に伴って、前記ピン型が個々に軸方向に移動する、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項4に記載の成形装置において、
前記楔機構の楔角度が前記可動ジャーナル型のそれぞれで互いに異なる、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項4又は5に記載の成形装置において、
前記ピン型が油圧シリンダに連結されており、この油圧シリンダの駆動により偏芯方向に移動する、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の成形装置において、
前記鍛造クランク軸は、第1、第4、第5及び第8クランクアーム部にバランスウエイトを有し、残りの第2、第3、第6及び第7クランクアーム部にバランスウエイトを有しない、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の成形装置において、
前記鍛造クランク軸は、第2、第4、第5及び第7クランクアーム部にバランスウエイトを有し、残りの第1、第3、第6及び第8クランクアーム部にバランスウエイトを有しない、4気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。 - 4気筒エンジン用の鍛造クランク軸であって、中央の第3ジャーナル部につながる第4及び第5クランクアーム部に、バランスウエイトを有し、前端の第1ピン部につながる第1及び第2クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部、並びに、後端の第4ピン部につながる第7及び第8クランクアーム部のうちのいずれか1つのクランクアーム部に、バランスウエイトを有し、残りのクランクアーム部に、バランスウエイトを有しない鍛造クランク軸を製造する方法であって、
前記製造方法は、下記の第1予備成形工程、第2予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む:
請求項1〜8のいずれか1項に記載の成形装置に供する前記粗素材を造形する第1予備成形工程;
請求項1〜8のいずれか1項に記載の成形装置を用い、前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する第2予備成形工程;及び
前記仕上打ち用素材を仕上打ちし、前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する仕上打ち工程。
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