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JP7406085B2 - Crankshaft manufacturing method - Google Patents

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JP7406085B2
JP7406085B2 JP2020011445A JP2020011445A JP7406085B2 JP 7406085 B2 JP7406085 B2 JP 7406085B2 JP 2020011445 A JP2020011445 A JP 2020011445A JP 2020011445 A JP2020011445 A JP 2020011445A JP 7406085 B2 JP7406085 B2 JP 7406085B2
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pin
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将大 吉永
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Description

本発明は、クランク軸の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a crankshaft.

例えば自動車に搭載されるレシプロエンジンは、燃料の燃焼によるピストンの往復運動を回転運動に変換するために、クランク軸を備える。クランク軸は、ジャーナルと、ピンと、アームと、を有する。ジャーナル、ピン及びアームは、それぞれクランクジャーナル、クランクピン及びクランクアームとも称される。ジャーナルは、クランク軸の主軸部であり、軸心周りに回転する。ピンは、ジャーナルに対して偏心して配置され、コネクティングロッドを介してピストンに接続される。アームは、ジャーナルとピンとを連結する。 For example, a reciprocating engine installed in an automobile includes a crankshaft to convert reciprocating motion of a piston caused by combustion of fuel into rotational motion. The crankshaft has a journal, a pin, and an arm. The journal, pin, and arm are also referred to as a crank journal, crank pin, and crank arm, respectively. The journal is the main shaft of the crankshaft and rotates around its axis. The pin is arranged eccentrically with respect to the journal and is connected to the piston via a connecting rod. The arm connects the journal and the pin.

クランク軸は、型鍛造によって製造することができる。例えば、クランク軸を型鍛造によって製造する場合、まず、加熱されたビレットを予備成形して荒地を得る。次に、型鍛造(荒打ち及び仕上げ打ち)を行って荒地からバリ付きの仕上げ鍛造品を成形する。この仕上げ鍛造品に対してバリ抜きを実施する。その後、バリなしの仕上げ鍛造品の必要箇所(例:ジャーナル、ピン)を押圧し、仕上げ鍛造品を最終製品の寸法及び形状に整形する。 The crankshaft can be manufactured by die forging. For example, when manufacturing a crankshaft by die forging, a heated billet is first preformed to obtain a rough surface. Next, die forging (rough forging and finishing forging) is performed to form a finished forged product with burrs from the rough ground. This finished forged product is deburred. Thereafter, necessary parts (eg, journals, pins) of the finished forged product without burrs are pressed, and the finished forged product is shaped into the dimensions and shape of the final product.

クランク軸の製造プロセスに関して、従来、様々な提案がなされている。例えば、国際公開第2010/110133号(特許文献1)は、仕上げ打ち工程においてピンに孔部を形成する方法を提案する。特許文献1において、荒地(予備成形品)は、仕上げ打ちに用いられる金型(鍛造型)のキャビティよりも小さくなるように成形される。そのため、仕上げ打ち工程において予備成形品が金型内に配置された時点では、予備成形品と金型との間にクリアランスが存在する。予備成形品のピンにパンチが挿入されることにより、このクリアランスに材料が充填される。特許文献1によれば、パンチの挿入によってピンに孔部が形成されるため、クランク軸の軽量化を図ることができる。また、金型の閉塞空間内に材料を充填させて鍛造を行うため、クランク軸の寸法精度を向上させることができる。 Conventionally, various proposals have been made regarding the manufacturing process of crankshafts. For example, International Publication No. 2010/110133 (Patent Document 1) proposes a method of forming a hole in a pin in a finishing punching process. In Patent Document 1, the rough material (preformed product) is formed to be smaller than the cavity of a metal mold (forging mold) used for finishing punching. Therefore, a clearance exists between the preform and the mold when the preform is placed in the mold in the finishing stamping process. This clearance is filled with material by inserting a punch into the pin of the preform. According to Patent Document 1, since a hole is formed in the pin by inserting a punch, it is possible to reduce the weight of the crankshaft. Further, since forging is performed by filling the closed space of the mold with material, the dimensional accuracy of the crankshaft can be improved.

特開2006-247730号公報(特許文献2)は、アームに設けられたカウンターウエイトを矯正する方法を提案する。特許文献2では、バリなしの仕上げ鍛造品に対し、ツイスト工程でひねりを加え、リストライク工程で曲がり矯正を施す。その後、ピンを挟んで隣り合うカウンターウエイトの間に中間治具を挿入し、これらのカウンターウエイトを両側から加圧治具で加圧拘束することにより、カウンターウエイトの形状を矯正する。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-247730 (Patent Document 2) proposes a method of correcting a counterweight provided on an arm. In Patent Document 2, a finish forged product without burrs is twisted in a twisting process, and bent is corrected in a restriking process. Thereafter, an intermediate jig is inserted between adjacent counterweights with the pin in between, and the counterweights are pressurized and restrained from both sides by a pressure jig, thereby correcting the shape of the counterweights.

特開2012-97888号公報(特許文献3)は、クランク軸本体のアームにカウンターウエイトを接合する方法を提案する。特許文献3では、クランク軸本体及びカウンターウエイトがそれぞれ冷間鍛造で成形される。カウンターウエイトは、アームに対し、溶接及び塑性締結で接合される。特許文献3によれば、溶接による接合部が破壊された場合であっても、塑性締結による接合部によってカウンターウエイトがアームから分離するのを防ぐことができる。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-97888 (Patent Document 3) proposes a method of joining a counterweight to an arm of a crankshaft body. In Patent Document 3, the crankshaft body and the counterweight are each formed by cold forging. The counterweight is joined to the arm by welding and plastic fastening. According to Patent Document 3, even if the welded joint is destroyed, the counterweight can be prevented from separating from the arm by the plastically fastened joint.

国際公開第2010/110133号International Publication No. 2010/110133 特開2006-247730号公報Japanese Patent Application Publication No. 2006-247730 特開2012-97888号公報JP2012-97888A

クランク軸において、カウンターウエイトは、クランク軸の回転バランスを保つ錘である。このため、カウンターウエイトのモーメントを確保する観点から、カウンターウエイトの重心はクランク軸の回転軸から遠くにあることが好ましい。 In a crankshaft, a counterweight is a weight that maintains rotational balance of the crankshaft. Therefore, from the viewpoint of ensuring the moment of the counterweight, it is preferable that the center of gravity of the counterweight is located far from the rotation axis of the crankshaft.

特許文献3では、カウンターウエイトがアームと別個に成形される。これに対し、特許文献1及び2では、カウンターウエイトはアームと一体として成形される。この場合、仕上げ打ち工程では、アーム及びカウンターウエイトの縦軸を境に二分割する金型が用いられる。この金型から仕上げ鍛造品を取り出しやすくするため、カウンターウエイトの表面には抜け勾配が与えられる。 In Patent Document 3, the counterweight is molded separately from the arm. In contrast, in Patent Documents 1 and 2, the counterweight is molded integrally with the arm. In this case, in the finish punching process, a mold is used that divides the arm and counterweight into two along the vertical axis. In order to make it easier to remove the finished forging from the die, the surface of the counterweight is given a draft angle.

カウンターウエイトの表面に抜け勾配が与えられることにより、カウンターウエイトの幅方向の端部の厚みは、カウンターウエイトの幅方向の中央部の厚みよりも小さい。つまり、型鍛造時の抜け勾配に起因して、カウンターウエイトの幅方向の端部の重量は小さい。このため、カウンターウエイトの重心はクランク軸の回転軸寄りになりがちである。 By providing the surface of the counterweight with a draft angle, the thickness of the end portions of the counterweight in the width direction is smaller than the thickness of the center portion of the counterweight in the width direction. In other words, due to the draft during die forging, the weight of the widthwise ends of the counterweight is small. For this reason, the center of gravity of the counterweight tends to be closer to the rotation axis of the crankshaft.

カウンターウエイトの重心をクランク軸の回転軸から遠ざける手法として、カウンターウエイトの幅を拡大することが考えられる。しかしながら、この場合、カウンターウエイトが増量し、クランク軸も増量する。クランク軸の増量は、レシプロエンジンが搭載される自動車の燃費向上及び軽量化の観点から好ましくない。 One way to move the center of gravity of the counterweight away from the rotation axis of the crankshaft is to increase the width of the counterweight. However, in this case, the counterweight increases in weight and the crankshaft also increases in weight. Increasing the weight of the crankshaft is undesirable from the viewpoint of improving fuel efficiency and reducing weight of automobiles equipped with reciprocating engines.

要するに、カウンターウエイトには、モーメントの確保とともに軽量化が求められる。 In short, the counterweight is required to have a sufficient moment and be lightweight.

本発明の1つの目的は、カウンターウエイトのモーメントを確保しつつ、カウンターウエイトを軽量化することができるクランク軸の製造方法を提供することである。 One object of the present invention is to provide a method of manufacturing a crankshaft that can reduce the weight of the counterweight while ensuring the moment of the counterweight.

本発明の実施形態によるクランク軸の製造方法は、工程(a)と、工程(b)と、工程(c)と、を備える。工程(a)では、型鍛造によって、バリ付きの仕上げ鍛造品を成形する。この仕上げ鍛造品は、ジャーナルと、ピンと、アームと、カウンターウエイトと、余肉部と、を有する。ピンは、ジャーナルに対して偏心する。アームは、ジャーナルとピンとを連結する。カウンターウエイトは、アームに連結される。余肉部は、カウンターウエイトの幅方向の端部からカウンターウエイトの長手方向の外側に突出する。工程(b)では、上記の仕上げ鍛造品からバリを除去する。工程(c)では、バリが除去された仕上げ鍛造品を整形する。工程(c)では、一対の金型を用いて、カウンターウエイトの長手方向に沿って余肉部を圧下するとともにジャーナルを押圧する。これにより、余肉部の材料をカウンターウエイトの端部に流入させつつ仕上げ鍛造品の曲がりを矯正する。 A method for manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention includes a step (a), a step (b), and a step (c). In step (a), a finished forged product with burrs is formed by die forging. This finished forged product has a journal, a pin, an arm, a counterweight, and an extra wall portion. The pin is eccentric relative to the journal. The arm connects the journal and the pin. A counterweight is connected to the arm. The surplus portion projects outward in the longitudinal direction of the counterweight from the widthwise end of the counterweight. In step (b), burrs are removed from the finished forged product. In step (c), the finished forged product from which burrs have been removed is shaped. In step (c), a pair of metal molds are used to roll down the excess wall portion along the longitudinal direction of the counterweight and press the journal. As a result, the bending of the finished forged product is corrected while allowing the material of the excess thickness to flow into the end of the counterweight.

本発明の実施形態によるクランク軸の製造方法によれば、カウンターウエイトのモーメントを確保しつつ、カウンターウエイトを軽量化することができる。 According to the crankshaft manufacturing method according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the weight of the counterweight while ensuring the moment of the counterweight.

図1は、本実施形態によるクランク軸の製造方法において工程(a)及び(b)を経て得られる仕上げ鍛造品の側面図である。FIG. 1 is a side view of a finished forged product obtained through steps (a) and (b) in the crankshaft manufacturing method according to the present embodiment. 図2は、図1に示す仕上げ鍛造品に含まれるクランクウェブの正面図である。FIG. 2 is a front view of a crank web included in the finish forging shown in FIG. 1. 図3は、図2に示すクランクウェブの底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the crank web shown in FIG. 2. 図4は、本実施形態によるクランク軸の製造方法において工程(c)で使用される加工装置の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a processing device used in step (c) in the crankshaft manufacturing method according to the present embodiment. 図5は、図4に示す加工装置に含まれる金型を構成する上型の下面図である。FIG. 5 is a bottom view of an upper mold that constitutes a mold included in the processing apparatus shown in FIG. 4. FIG. 図6は、図4に示す加工装置に含まれる金型を構成する下型の上面図である。FIG. 6 is a top view of a lower mold that constitutes a mold included in the processing apparatus shown in FIG. 4. 図7は、図5及び図6の線VII-VIIにおける金型の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the mold along line VII-VII in FIGS. 5 and 6. 図8Aは、工程(c)における加工装置の動作を説明するための模式図である。FIG. 8A is a schematic diagram for explaining the operation of the processing device in step (c). 図8Bは、工程(c)における加工装置の動作を説明するための別の模式図である。FIG. 8B is another schematic diagram for explaining the operation of the processing device in step (c). 図9は、工程(c)において金型による余肉部の圧下の様子を説明するための模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining how the excess thickness is rolled down by the mold in step (c). 図10は、図9の線X-Xにおける断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 図11は、工程(c)の後のクランクウェブの背面図である。FIG. 11 is a rear view of the crank web after step (c). 図12は、図11に示すクランクウェブの底面図である。FIG. 12 is a bottom view of the crank web shown in FIG. 11. 図13は、本実施形態の変形例1によるクランク軸の製造方法において加工装置に含まれる金型を構成する上型の下面図である。FIG. 13 is a bottom view of an upper mold that constitutes a mold included in a processing device in a crankshaft manufacturing method according to Modification 1 of the present embodiment. 図14は、本実施形態の変形例1によるクランク軸の製造方法において加工装置に含まれる金型を構成する下型の上面図である。FIG. 14 is a top view of a lower mold that constitutes a mold included in a processing device in a crankshaft manufacturing method according to Modification 1 of the present embodiment. 図15は、図13及び図14に示す金型による余肉部の圧下の様子を説明するための模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining how the excess thickness is rolled down by the mold shown in FIGS. 13 and 14. 図16は、本実施形態の変形例2によるクランク軸の製造方法において加工装置に含まれる金型を構成する上型の下面図である。FIG. 16 is a bottom view of an upper mold that constitutes a mold included in a processing device in a crankshaft manufacturing method according to Modification 2 of the present embodiment. 図17は、本実施形態の変形例2によるクランク軸の製造方法において加工装置に含まれる金型を構成する下型の上面図である。FIG. 17 is a top view of a lower mold that constitutes a mold included in a processing device in a crankshaft manufacturing method according to modification 2 of the present embodiment. 図18は、図16及び図17に示す金型による余肉部の圧下の様子を説明するための模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram for explaining how the excess thickness is rolled down by the mold shown in FIGS. 16 and 17. 図19は、本実施形態の変形例3によるクランク軸の製造方法において工程(c)で使用される加工装置の模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram of a processing device used in step (c) in the crankshaft manufacturing method according to Modification 3 of the present embodiment.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明はそれらの例示に限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description, embodiments of the present invention will be described using examples, but the present invention is not limited to the examples described below. Although specific numerical values and specific materials may be illustrated in the following description, the present invention is not limited to those examples.

本実施形態によるクランク軸の製造方法は、工程(a)と、工程(b)と、工程(c)と、を備える。工程(a)では、型鍛造によって、バリ付きの仕上げ鍛造品を成形する。この仕上げ鍛造品は、ジャーナルと、ピンと、アームと、カウンターウエイトと、余肉部と、を有する。ピンは、ジャーナルに対して偏心する。アームは、ジャーナルとピンとを連結する。カウンターウエイトは、アームに連結される。余肉部は、カウンターウエイトの幅方向の端部からカウンターウエイトの長手方向の外側に突出する。工程(b)では、上記の仕上げ鍛造品からバリを除去する。工程(c)では、バリが除去された仕上げ鍛造品を整形する。工程(c)では、一対の金型を用いて、カウンターウエイトの長手方向に沿って余肉部を圧下するとともにジャーナルを押圧する。これにより、余肉部の材料をカウンターウエイトの端部に流入させつつ仕上げ鍛造品の曲がりを矯正する(第1の構成)。 The method for manufacturing a crankshaft according to the present embodiment includes a step (a), a step (b), and a step (c). In step (a), a finished forged product with burrs is formed by die forging. This finished forged product has a journal, a pin, an arm, a counterweight, and an extra wall portion. The pin is eccentric relative to the journal. The arm connects the journal and the pin. A counterweight is connected to the arm. The surplus portion projects outward in the longitudinal direction of the counterweight from the widthwise end of the counterweight. In step (b), burrs are removed from the finished forged product. In step (c), the finished forged product from which burrs have been removed is shaped. In step (c), a pair of metal molds are used to roll down the excess wall portion along the longitudinal direction of the counterweight and press the journal. Thereby, the bending of the finished forged product is corrected while the material of the excess wall portion flows into the end of the counterweight (first configuration).

第1の構成では、工程(a)及び工程(b)を経ることによって得られたバリなしの仕上げ鍛造品において、型鍛造時の抜け勾配に起因して、カウンターウエイトの幅方向の端部の厚みは、カウンターウエイトの幅方向の中央部の厚みよりも小さい。この仕上げ鍛造品を工程(c)で整形する。このとき、カウンターウエイトの端部から突出する余肉部が金型によって圧下されて、余肉部の材料がカウンターウエイトの端部に流入する。これにより、カウンターウエイトの端部が回転軸方向に膨らみ、その厚みが増量する。別の観点では、カウンターウエイトの厚みが均一化される。この場合、カウンターウエイトの重心がクランク軸の回転軸から遠ざかり、回転軸回りにおけるカウンターウエイトのモーメントが大きくなる。すなわち、第1の構成の製造方法で製造されたクランク軸では、一般的な型鍛造で製造されたクランク軸と比較して、モーメントが同程度であればカウンターウエイトの重量が小さい。したがって、第1の構成によれば、カウンターウエイトのモーメントを確保しつつ、カウンターウエイトを軽量化することができる。 In the first configuration, in the burr-free finish forged product obtained through steps (a) and (b), due to the draft during die forging, the ends of the counterweight in the width direction The thickness is smaller than the thickness of the central portion of the counterweight in the width direction. This finished forged product is shaped in step (c). At this time, the excess thickness protruding from the end of the counterweight is pressed down by the mold, and the material of the excess thickness flows into the end of the counterweight. As a result, the end of the counterweight swells in the direction of the rotation axis, increasing its thickness. In another aspect, the thickness of the counterweight is made uniform. In this case, the center of gravity of the counterweight moves away from the rotation axis of the crankshaft, and the moment of the counterweight around the rotation axis increases. That is, in the crankshaft manufactured by the manufacturing method of the first configuration, the weight of the counterweight is smaller if the moment is about the same, compared to the crankshaft manufactured by general die forging. Therefore, according to the first configuration, the weight of the counterweight can be reduced while ensuring the moment of the counterweight.

第1の構成の製造方法において、好ましくは、金型のキャビティは、カウンターウエイトのピン側の表面と対向する第1の平面を含む。工程(c)では、カウンターウエイトのうちで材料が流入した端部が第1の平面に接触する(第2の構成)。 In the manufacturing method of the first configuration, preferably, the mold cavity includes a first plane facing the pin-side surface of the counterweight. In step (c), the end of the counterweight into which the material has flowed comes into contact with the first plane (second configuration).

金型による余肉部の圧下により、カウンターウエイトの端部はピン側に向けて変形しやすい。第2の構成によれば、工程(c)で、カウンターウエイトの端部のピン側に向かう変形が第1の平面によって制限される。したがって、寸法精度が向上する。 The end of the counterweight tends to deform toward the pin side due to the reduction of the excess thickness by the mold. According to the second configuration, in step (c), the deformation of the end portion of the counterweight toward the pin side is limited by the first plane. Therefore, dimensional accuracy is improved.

第2の構成の製造方法において、好ましくは、金型のキャビティは、カウンターウエイトのジャーナル側の表面と対向する第2の平面を含む。工程(c)では、カウンターウエイトのうちで材料が流入した端部が第2の平面に接触する(第3の構成)。 In the manufacturing method of the second configuration, preferably the mold cavity includes a second plane facing the journal side surface of the counterweight. In step (c), the end of the counterweight into which the material has flowed comes into contact with the second plane (third configuration).

第3の構成によれば、工程(c)で、さらにカウンターウエイトの端部のジャーナル側に向かう変形が第2の平面によって制限される。したがって、寸法精度が一層向上する。 According to the third configuration, in step (c), the deformation of the end portion of the counterweight toward the journal side is further restricted by the second plane. Therefore, dimensional accuracy is further improved.

以下に、図面を参照しながら、本実施形態によるクランク軸の製造方法の具体例を説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 A specific example of the method for manufacturing a crankshaft according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or equivalent components are designated by the same reference numerals, and the same description will not be repeated.

[クランク軸の製造方法]
本実施形態によるクランク軸の製造方法は、典型的には、熱間鍛造によるクランク軸の製造方法である。本実施形態によるクランク軸の製造方法は、バリ付きのクランク軸の仕上げ鍛造品を成形する工程(a)と、当該仕上げ鍛造品からバリを除去する工程(b)と、バリが除去された仕上げ鍛造品を整形する工程(c)と、を備える。以下、各工程について説明する。
[Crankshaft manufacturing method]
The method for manufacturing a crankshaft according to this embodiment is typically a method for manufacturing a crankshaft by hot forging. The crankshaft manufacturing method according to the present embodiment includes a step (a) of forming a finished forged crankshaft with burrs, a step (b) of removing burrs from the finished forging, and a finishing step from which the burrs are removed. and (c) shaping the forged product. Each step will be explained below.

工程(a)及び工程(b)
本実施形態によるクランク軸の製造方法では、まず、工程(a)において、バリ付きの仕上げ鍛造品を成形する。この仕上げ鍛造品は、一般的な型鍛造によって成形される。すなわち、加熱されたビレットを予備成形して荒地を得た後、この荒地に型鍛造(荒打ち及び仕上げ打ち)を行ってバリ付きの仕上げ鍛造品を成形する。その後、工程(b)において、仕上げ鍛造品のバリ抜きを実施し、バリなしの仕上げ鍛造品を得る。
Step (a) and step (b)
In the method for manufacturing a crankshaft according to the present embodiment, first, in step (a), a finished forged product with burrs is formed. This finished forged product is formed by general die forging. That is, after a heated billet is preformed to obtain a rough area, die forging (rough punching and finishing punching) is performed on the rough blank to form a finished forged product with burrs. Thereafter, in step (b), the finished forged product is deburred to obtain a finished forged product without burrs.

図1は、バリ抜き後の仕上げ鍛造品10を模式的に示す側面図である。仕上げ鍛造品10は、最終製品であるクランク軸とほとんど同一の寸法及び形状を有する。仕上げ鍛造品10は、複数のジャーナル11と、複数のピン12と、複数のアーム13と、複数のカウンターウエイト14と、を有する。仕上げ鍛造品10はさらに、後述する余肉部18を有する。図1では、4気筒エンジン用のクランク軸の仕上げ鍛造品10を例示する。ただし、本実施形態の製造方法で製造されるクランク軸は、4気筒エンジン用のクランク軸に限られない。 FIG. 1 is a side view schematically showing a finished forged product 10 after deburring. The finished forged product 10 has almost the same dimensions and shape as the final product, the crankshaft. The finished forged product 10 includes a plurality of journals 11, a plurality of pins 12, a plurality of arms 13, and a plurality of counterweights 14. The finished forged product 10 further has an extra wall portion 18, which will be described later. FIG. 1 illustrates a finished forged product 10 of a crankshaft for a four-cylinder engine. However, the crankshaft manufactured by the manufacturing method of this embodiment is not limited to a crankshaft for a four-cylinder engine.

複数のジャーナル11は、それぞれ、仕上げ鍛造品10の中心軸X1を軸心とする概略円柱状をなす。中心軸X1は、仕上げ鍛造品10から製造されるクランク軸の回転軸X1となる。ジャーナル11は、回転軸X1に沿って配列され、クランク軸の主軸部を構成する。 Each of the plurality of journals 11 has a substantially cylindrical shape with the central axis X1 of the finished forged product 10 as the axis. The central axis X1 becomes the rotation axis X1 of the crankshaft manufactured from the finished forged product 10. The journals 11 are arranged along the rotation axis X1 and constitute a main shaft portion of the crankshaft.

複数のピン12は、それぞれ概略円柱状をなし、ジャーナル11に対して偏心する。すなわち、複数のピン12は、回転軸X1の周りに所定の位相差で配置される。本実施形態において、回転軸X1方向で両端に位置するピン12は、中央の2つのピン12と180°の位相差を有する。 Each of the plurality of pins 12 has a substantially cylindrical shape and is eccentric with respect to the journal 11. That is, the plurality of pins 12 are arranged around the rotation axis X1 with a predetermined phase difference. In this embodiment, the pins 12 located at both ends in the direction of the rotation axis X1 have a phase difference of 180° from the two central pins 12.

アーム13の各々は、回転軸X1方向においてジャーナル11とピン12との間に配置される。アーム13は、ジャーナル11とピン12とを連結する。アーム13は、回転軸X1方向と交差する表面131,132を有する。表面131,132のうち、一方の表面131にはジャーナル11が接続され、他方の表面132にはピン12が接続される。本実施形態では、必要に応じ、回転軸X1方向に並ぶ8枚のアーム13を、フロント16側からフランジ17側に向かって順に、第1~第8アーム13a~13hと称して区別する。 Each of the arms 13 is arranged between the journal 11 and the pin 12 in the direction of the rotation axis X1. Arm 13 connects journal 11 and pin 12. The arm 13 has surfaces 131 and 132 that intersect with the rotation axis X1 direction. Of the surfaces 131 and 132, one surface 131 is connected to the journal 11, and the other surface 132 is connected to the pin 12. In this embodiment, eight arms 13 lined up in the direction of the rotation axis X1 are referred to as first to eighth arms 13a to 13h in order from the front 16 side to the flange 17 side to distinguish them as necessary.

カウンターウエイト14の各々は、アーム13と一体で成形される。必要な場合、第1~第8アーム13a~13hの各カウンターウエイト14を第1~第8カウンターウエイト14a~14hと称して区別する。本実施形態では、全てのアーム13がカウンターウエイト14を一体で有する。ただし、カウンターウエイト14は、一部のアーム13にのみ設けられていてもよい。各カウンターウエイト14の形状は、相互に同一であってもよいが、相互に異なっていてもよい。 Each of the counterweights 14 is molded integrally with the arm 13. If necessary, each of the counterweights 14 of the first to eighth arms 13a to 13h will be referred to as first to eighth counterweights 14a to 14h to distinguish them. In this embodiment, all the arms 13 integrally include a counterweight 14. However, the counterweight 14 may be provided only on some of the arms 13. The shapes of each counterweight 14 may be the same or different.

カウンターウエイト14は、回転軸X1方向と交差する表面141,142を有する。一方の表面141は、アーム13のジャーナル11側の表面131と連続する。他方の表面142は、アーム13のピン12側の表面132と連続する。 The counterweight 14 has surfaces 141 and 142 that intersect with the rotation axis X1 direction. One surface 141 is continuous with the surface 131 of the arm 13 on the journal 11 side. The other surface 142 is continuous with the surface 132 of the arm 13 on the pin 12 side.

一体で成形されたアーム13及びカウンターウエイト14は、一般に、クランクウェブ15と称される。図2は、クランクウェブ15をジャーナル11側から見た図である。図3は、クランクウェブ15をカウンターウエイト14側から見た図である。図2では、最終製品であるクランク軸の形状を二点鎖線で示す。 The integrally molded arm 13 and counterweight 14 are commonly referred to as a crank web 15. FIG. 2 is a diagram of the crank web 15 viewed from the journal 11 side. FIG. 3 is a diagram of the crank web 15 viewed from the counterweight 14 side. In FIG. 2, the shape of the crankshaft, which is the final product, is shown by a two-dot chain line.

図2を参照して、本明細書では、説明の便宜上、アーム13、カウンターウエイト14及びクランクウェブ15において、ジャーナル11側の表面を正面、ピン12側の表面を背面と言う場合がある。クランクウェブ15において、ピン12の中心軸X2及び回転軸X1に直交する軸を縦軸Zと定義する。縦軸Zが延びる方向が長手方向であり、縦軸Z及び回転軸X1に垂直な方向が幅方向である。長手方向に関してアーム13側を上、カウンターウエイト14側を下と言い、幅方向の両側を左右と言う場合がある。また、カウンターウエイト14の長手方向に関して、ピン12側(上側)を内側、それとは反対側(下側)を外側と言う場合がある。また、カウンターウエイトの幅方向に関して、縦軸Z側を内側、それとは反対側を外側と言う場合がある。 Referring to FIG. 2, in this specification, for convenience of explanation, the surface of the arm 13, the counterweight 14, and the crank web 15 on the journal 11 side is sometimes referred to as the front surface, and the surface on the pin 12 side is sometimes referred to as the rear surface. In the crank web 15, an axis perpendicular to the central axis X2 of the pin 12 and the rotational axis X1 is defined as a vertical axis Z. The direction in which the vertical axis Z extends is the longitudinal direction, and the direction perpendicular to the vertical axis Z and the rotation axis X1 is the width direction. In the longitudinal direction, the arm 13 side is called the top, the counterweight 14 side is called the bottom, and both sides in the width direction are sometimes called the left and right sides. Further, with respect to the longitudinal direction of the counterweight 14, the pin 12 side (upper side) is sometimes called the inside, and the opposite side (lower side) is sometimes called the outside. Further, with respect to the width direction of the counterweight, the vertical axis Z side is sometimes called the inside, and the opposite side is sometimes called the outside.

図2に示すカウンターウエイト14は、アーム13から下方に向かって拡幅する。カウンターウエイト14は、正面視で概略扇状をなす。すなわち、カウンターウエイト14は、主として、外側面143aと、端側面143bと、内側面143cと、を有する。外側面143aは、正面視で例えば円弧状をなす。内側面143cは、アーム13の側面につながる。端側面143bは、外側面143aと内側面143cとを滑らかにつなぐ。端側面143bは、平面であってもよいし、凸曲面であってもよい。 The counterweight 14 shown in FIG. 2 widens downward from the arm 13. The counterweight 14 has a generally fan shape when viewed from the front. That is, the counterweight 14 mainly has an outer surface 143a, an end surface 143b, and an inner surface 143c. The outer surface 143a has, for example, an arc shape when viewed from the front. The inner surface 143c is connected to the side surface of the arm 13. The end surface 143b smoothly connects the outer surface 143a and the inner surface 143c. The end side surface 143b may be a flat surface or a convex curved surface.

カウンターウエイト14の幅方向の両端部14sそれぞれから長手方向の外側に余肉部18が突出する。すなわち、余肉部18は、カウンターウエイト14の外側面143aのうちの端側面143b近傍に設けられる。余肉部18はカウンターウエイト14と一体で成形される。 Excess portions 18 protrude outward in the longitudinal direction from both ends 14s of the counterweight 14 in the width direction. That is, the extra wall portion 18 is provided near the end side surface 143b of the outer surface 143a of the counterweight 14. The extra wall portion 18 is molded integrally with the counterweight 14.

本実施形態では、カウンターウエイト14の両端部14sそれぞれに余肉部18が設けられる。ただし、余肉部18はカウンターウエイト14の両端部14sの一方にのみ設けられてもよい。また、余肉部18は、全てのカウンターウエイト14に設けられてもよいし、一部のカウンターウエイト14にのみ設けられてもよい。 In this embodiment, extra thickness portions 18 are provided at both ends 14s of the counterweight 14, respectively. However, the extra wall portion 18 may be provided only on one of both ends 14s of the counterweight 14. Moreover, the excess portion 18 may be provided on all the counterweights 14 or only on some of the counterweights 14.

図3を参照して、カウンターウエイト14の表面141,142には、抜け勾配が与えられている。通常、抜け勾配は最小でも1.0°である。工程(a)の型鍛造時に仕上げ鍛造品を金型から取り出しやすくするためである。このため、カウンターウエイト14の表面141,142は、それぞれ、幅方向の中央から左右に向かって下降傾斜している。このため、カウンターウエイト14の厚み(回転軸X1方向の寸法)は、幅方向の中央部側で大きく、幅方向の両端部14s側で小さい。 Referring to FIG. 3, surfaces 141 and 142 of counterweight 14 are provided with a draft angle. Typically, the draft angle is a minimum of 1.0°. This is to make it easier to take out the finished forged product from the die during die forging in step (a). Therefore, the surfaces 141 and 142 of the counterweight 14 are each inclined downward from the center in the width direction toward the left and right. Therefore, the thickness of the counterweight 14 (dimension in the direction of the rotation axis X1) is large at the central portion in the width direction and small at both end portions 14s in the width direction.

工程(c)
工程(c)では、バリなしの仕上げ鍛造品10を整形する。より詳細には、余肉部18を圧下することにより、表面141,142に抜け勾配が存在するカウンターウエイト14を加工する。さらに、各ジャーナル11を押圧することにより、仕上げ鍛造品10の曲がりを矯正する。
Process (c)
In step (c), the finished forged product 10 without burrs is shaped. More specifically, the counterweight 14 having draft slopes on the surfaces 141 and 142 is processed by pressing down the excess wall portion 18 . Furthermore, by pressing each journal 11, the bending of the finished forged product 10 is corrected.

まず、バリなしの仕上げ鍛造品10を整形するための装置について、図4を参照しつつ説明する。図4は、工程(c)で使用される加工装置20の模式図である。 First, a device for shaping a burr-free finish forged product 10 will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a schematic diagram of the processing device 20 used in step (c).

図4では、加工装置20が加工する仕上げ鍛造品10を二点鎖線で示す。図4において、仕上げ鍛造品10は、第3~第6カウンターウエイト14c~14fが上向き、残りのカウンターウエイト14が下向きに位置するように、加工装置20内に配置されている。すなわち、仕上げ鍛造品10が加工装置20内に配置された状態で、カウンターウエイト14の長手方向は加工装置20の上下方向(鉛直方向)と一致し、カウンターウエイト14の幅方向は加工装置20の奥行き方向(水平方向)と一致する。 In FIG. 4, the finish forged product 10 processed by the processing device 20 is indicated by a chain double-dashed line. In FIG. 4, the finished forged product 10 is arranged in the processing device 20 so that the third to sixth counterweights 14c to 14f are positioned upward and the remaining counterweights 14 are positioned downward. That is, when the finished forged product 10 is placed in the processing device 20, the longitudinal direction of the counterweight 14 coincides with the vertical direction (vertical direction) of the processing device 20, and the width direction of the counterweight 14 coincides with the vertical direction of the processing device 20. Matches the depth direction (horizontal direction).

加工装置20は、例えば、プレス機械である。加工装置20は、スライド21aと、ベッド21bと、金型ホルダ22a,22bと、金型23と、を有する。 The processing device 20 is, for example, a press machine. The processing device 20 includes a slide 21a, a bed 21b, mold holders 22a and 22b, and a mold 23.

スライド21aは、金型ホルダ22aを上方から支持する。スライド21aは、図示しないガイドに沿って昇降可能に構成されている。スライド21aは、例えば、機械式、油圧式、又は液圧式等の駆動機構によって駆動することができる。ベッド21bは、金型ホルダ22bを下方から支持する。スライド21a、ベッド21b、及び金型ホルダ22a,22bの基本構成は、公知のプレス機械におけるスライド、ベッド、及び金型ホルダと同様である。そのため、本実施形態ではこれらに関する詳細な説明を省略する。 The slide 21a supports the mold holder 22a from above. The slide 21a is configured to be movable up and down along a guide (not shown). The slide 21a can be driven by a mechanical, hydraulic, or hydraulic drive mechanism, for example. Bed 21b supports mold holder 22b from below. The basic structure of the slide 21a, bed 21b, and mold holders 22a and 22b is the same as that of a slide, bed, and mold holder in a known press machine. Therefore, in this embodiment, detailed explanations regarding these will be omitted.

金型23は、仕上げ鍛造品10を最終製品の形状及び寸法に整形する。このため、金型23は、最終製品の形状及び寸法に対応するキャビティを有する。 The mold 23 shapes the finish forged product 10 into the shape and dimensions of the final product. For this purpose, the mold 23 has a cavity that corresponds to the shape and dimensions of the final product.

金型23は、上型23aと、下型23bと、を有する。すなわち、金型23は一対からなる。上型23aは、金型ホルダ22aの下面に取り付けられる。下型23bは、金型ホルダ22bの上面に取り付けられる。 The mold 23 has an upper mold 23a and a lower mold 23b. That is, the mold 23 consists of a pair. The upper mold 23a is attached to the lower surface of the mold holder 22a. The lower mold 23b is attached to the upper surface of the mold holder 22b.

図5は、金型23を構成する上型23aの下面図である。図6は、金型23を構成する下型23bの上面図である。図7は、図5及び図6の線VII-VIIにおける金型23の断面図である。図7には、クランクウェブ15の正面視での輪郭を形成するキャビティが示される。図7では、最終製品であるクランク軸の形状を二点鎖線で示す。 FIG. 5 is a bottom view of the upper mold 23a that constitutes the mold 23. FIG. 6 is a top view of the lower mold 23b that constitutes the mold 23. FIG. 7 is a cross-sectional view of the mold 23 taken along line VII-VII in FIGS. 5 and 6. FIG. 7 shows a cavity forming the contour of the crank web 15 in front view. In FIG. 7, the shape of the crankshaft, which is the final product, is shown by a two-dot chain line.

図5に示すように、上型23aは下面に開放するキャビティを有する。図6に示すように、下型23bは上面に開放するキャビティを有する。上型23aと下型23bが接触するとき、上型23aのキャビティと下型23bのキャビティによって、最終製品のクランク軸の形状及び寸法に対応するキャビティが形成される。 As shown in FIG. 5, the upper mold 23a has a cavity that opens on the lower surface. As shown in FIG. 6, the lower mold 23b has a cavity open to the upper surface. When the upper mold 23a and the lower mold 23b come into contact, the cavity of the upper mold 23a and the cavity of the lower mold 23b form a cavity corresponding to the shape and dimensions of the crankshaft of the final product.

図5を参照して、上型23aのキャビティは、ジャーナル底面231を含む。ジャーナル底面231は、ジャーナル11に対応する位置に配置される。ジャーナル底面231は、最終製品のジャーナルの形状及び寸法に対応する半円筒状をなす。本実施形態では、上型23aのキャビティは、ピン底面232を含む。ピン底面232は、ピン12に対応する位置に配置される。ピン底面232は、最終製品のピンの形状及び寸法に対応する半円筒状をなす。図6に示す下型23bのキャビティも同様のジャーナル底面231及びピン底面232を含む。 Referring to FIG. 5, the cavity of upper mold 23a includes a journal bottom surface 231. As shown in FIG. The journal bottom surface 231 is arranged at a position corresponding to the journal 11. The journal bottom surface 231 has a semi-cylindrical shape that corresponds to the shape and dimensions of the final product journal. In this embodiment, the cavity of the upper mold 23a includes a pin bottom surface 232. The pin bottom surface 232 is arranged at a position corresponding to the pin 12. The pin bottom surface 232 has a semi-cylindrical shape that corresponds to the shape and dimensions of the final product pin. The cavity of the lower mold 23b shown in FIG. 6 also includes a similar journal bottom surface 231 and pin bottom surface 232.

さらに、図5を参照して、上型23aのキャビティは第1の平面233を含む。上型23aのキャビティにおいて、第1の平面233は、上向きのカウンターウエイト14のピン12側の表面142に対応する位置に配置される。上型23aと下型23bが接触するとき、第1の平面233は、上向きのカウンターウエイト14のピン12側の表面142と対向する。第1の平面233は、仕上げ鍛造品10の中心軸X1に垂直な面である。仕上げ鍛造品10の中心軸X1に垂直な面は、仕上げ鍛造品10の中心軸X1に対して厳密に垂直な面のみならず、当該垂直な面に対して0.5°以下の小さな勾配で傾いた面を含む。すなわち、第1の平面233には、仕上げ鍛造品10の抜け勾配に対応する大きな勾配は与えられていない。別の観点では、第1の平面233は平坦な壁面である。図6に示す下型23bのキャビティも同様の第1の平面233を含む。ただし、下型23bのキャビティにおいて、第1の平面233は、下向きのカウンターウエイト14のピン12側の表面142に対応する位置に配置される。 Furthermore, referring to FIG. 5, the cavity of upper mold 23a includes a first plane 233. As shown in FIG. In the cavity of the upper die 23a, the first plane 233 is arranged at a position corresponding to the surface 142 of the upwardly facing counterweight 14 on the pin 12 side. When the upper die 23a and the lower die 23b come into contact, the first plane 233 faces the surface 142 of the upwardly facing counterweight 14 on the pin 12 side. The first plane 233 is a plane perpendicular to the central axis X1 of the finished forged product 10. The plane perpendicular to the central axis X1 of the finished forged product 10 is not only a strictly perpendicular plane to the central axis X1 of the finished forged product 10, but also a small slope of 0.5° or less with respect to the perpendicular plane. Including tilted surfaces. That is, the first plane 233 is not provided with a large slope corresponding to the draft of the finished forging 10. In another aspect, the first plane 233 is a flat wall surface. The cavity of the lower die 23b shown in FIG. 6 also includes a similar first plane 233. However, in the cavity of the lower mold 23b, the first plane 233 is arranged at a position corresponding to the surface 142 of the downward counterweight 14 on the pin 12 side.

さらに、図5を参照して、上型23aのキャビティは第2の平面234を含む。上型23aのキャビティにおいて、第2の平面234は、上向きのカウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141に対応する位置に配置される。上型23aと下型23bが接触するとき、第2の平面234は、上向きのカウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141と対向する。第2の平面234は、仕上げ鍛造品10の中心軸X1に垂直な面である。すなわち、第2の平面234には、仕上げ鍛造品10の抜け勾配に対応する勾配は与えられていない。別の観点では、第2の平面234は平坦な壁面である。図6に示す下型23bのキャビティも同様の第2の平面234を含む。ただし、下型23bのキャビティにおいて、第2の平面234は、下向きのカウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141に対応する位置に配置される。 Furthermore, referring to FIG. 5, the cavity of upper mold 23a includes a second plane 234. As shown in FIG. In the cavity of the upper mold 23a, the second plane 234 is arranged at a position corresponding to the surface 141 of the upwardly facing counterweight 14 on the journal 11 side. When the upper die 23a and the lower die 23b come into contact, the second plane 234 faces the journal 11 side surface 141 of the upward counterweight 14. The second plane 234 is a plane perpendicular to the central axis X1 of the finished forged product 10. That is, the second plane 234 is not provided with a slope corresponding to the draft of the finished forging 10. In another aspect, second plane 234 is a flat wall surface. The cavity of the lower die 23b shown in FIG. 6 also includes a similar second plane 234. However, in the cavity of the lower die 23b, the second plane 234 is arranged at a position corresponding to the surface 141 of the downward counterweight 14 on the journal 11 side.

図7を参照して、金型23のキャビティはカウンターウエイト底面235を含む。カウンターウエイト底面235は、カウンターウエイト14に対応する位置に配置される。カウンターウエイト底面235は、最終製品のカウンターウエイトの形状及び寸法に対応する形状及び寸法を有する。より具体的には、カウンターウエイト底面235は、外側底面235aと、端側底面235bと、内側底面235cと、を有する。外側底面235aの形状及び寸法は、カウンターウエイト14の外側面143aの形状及び寸法と一致する。端側底面235bの形状及び寸法は、カウンターウエイト14の端側面143bの形状及び寸法と一致する。内側底面235cの形状及び寸法は、カウンターウエイト14の内側面143cの形状及び寸法と一致する。 Referring to FIG. 7, the cavity of mold 23 includes a counterweight bottom surface 235. The counterweight bottom surface 235 is arranged at a position corresponding to the counterweight 14. The counterweight bottom surface 235 has a shape and dimensions that correspond to the shape and dimensions of the final product counterweight. More specifically, the counterweight bottom surface 235 has an outer bottom surface 235a, an end side bottom surface 235b, and an inner bottom surface 235c. The shape and dimensions of the outer bottom surface 235a match the shape and dimensions of the outer surface 143a of the counterweight 14. The shape and dimensions of the end side bottom surface 235b match the shape and dimensions of the end side surface 143b of the counterweight 14. The shape and dimensions of the inner bottom surface 235c match the shape and dimensions of the inner surface 143c of the counterweight 14.

上型23aのキャビティにおいて、外側底面235aは、上向きのカウンターウエイト14の外側面143aに対応する位置に配置される。端側底面235bは、上向きのカウンターウエイト14の端側面143bに対応する位置に配置される。一方、内側底面235cは、下向きのカウンターウエイト14の内側面143cに対応する位置に配置される。 In the cavity of the upper mold 23a, the outer bottom surface 235a is arranged at a position corresponding to the outer surface 143a of the counterweight 14 facing upward. The end side bottom surface 235b is arranged at a position corresponding to the end side surface 143b of the counterweight 14 facing upward. On the other hand, the inner bottom surface 235c is arranged at a position corresponding to the inner surface 143c of the counterweight 14 facing downward.

下型23bのキャビティにおいて、外側底面235aは、下向きのカウンターウエイト14の外側面143aに対応する位置に配置される。端側底面235bは、下向きのカウンターウエイト14の端側面143bに対応する位置に配置される。一方、内側底面235cは、上向きのカウンターウエイト14の内側面143cに対応する位置に配置される。 In the cavity of the lower mold 23b, the outer bottom surface 235a is arranged at a position corresponding to the outer surface 143a of the counterweight 14 facing downward. The end side bottom surface 235b is arranged at a position corresponding to the end side surface 143b of the counterweight 14 facing downward. On the other hand, the inner bottom surface 235c is arranged at a position corresponding to the inner surface 143c of the counterweight 14 facing upward.

次に、図8A~図10を参照して、加工装置20を用いて、バリなしの仕上げ鍛造品10を整形する方法について説明する。図8A~図10は、工程(c)で仕上げ鍛造品10を整形する際、加工装置20の動作を説明するための模式図である。 Next, with reference to FIGS. 8A to 10, a method for shaping a burr-free finish forged product 10 using the processing device 20 will be described. 8A to 10 are schematic diagrams for explaining the operation of the processing device 20 when shaping the finished forged product 10 in step (c).

図8Aに示すように、まず、バリなしの仕上げ鍛造品10を加工装置20内に配置する。仕上げ鍛造品10は、下型23bのキャビティ上に載置される。このとき、カウンターウエイト14は、中心軸X1の上方又は下方に位置付けられる。すなわち、カウンターウエイト14の長手方向は上下方向(鉛直方向)に位置する。 As shown in FIG. 8A, first, the finish forged product 10 without burrs is placed in the processing device 20. The finished forged product 10 is placed on the cavity of the lower die 23b. At this time, the counterweight 14 is positioned above or below the central axis X1. That is, the longitudinal direction of the counterweight 14 is located in the up-down direction (vertical direction).

図8Aの例では、第3~第6カウンターウエイト14c~14fが中心軸X1よりも上方に位置付けられている。残りのカウンターウエイト14は、中心軸X1よりも下方に位置付けられている。 In the example of FIG. 8A, the third to sixth counterweights 14c to 14f are positioned above the central axis X1. The remaining counterweight 14 is positioned below the central axis X1.

加工装置20内に仕上げ鍛造品10を配置したら、スライド21aを下降させる。これにより、図8Bに示すように、上型23aが下降して下型23bに接触し、金型23が閉じられる。すなわち、金型23によって、最終製品のクランク軸の形状及び寸法に対応するキャビティが形成される。このとき、仕上げ鍛造品10のジャーナル11は、ジャーナル底面231により、カウンターウエイト14の長手方向に沿って押圧される。さらに、仕上げ鍛造品10のピン12は、ピン底面232によって押圧される。これにより、仕上げ鍛造品10の曲がりが矯正される。 After placing the finished forged product 10 in the processing device 20, the slide 21a is lowered. As a result, as shown in FIG. 8B, the upper mold 23a descends and contacts the lower mold 23b, and the mold 23 is closed. That is, the mold 23 forms a cavity that corresponds to the shape and dimensions of the crankshaft of the final product. At this time, the journal 11 of the finished forged product 10 is pressed along the longitudinal direction of the counterweight 14 by the journal bottom surface 231. Further, the pin 12 of the finished forged product 10 is pressed by the pin bottom surface 232. As a result, the bending of the finished forged product 10 is corrected.

また、金型23が閉じられるとき、仕上げ鍛造品10のカウンターウエイト14は、金型23のカウンターウエイト底面235により、カウンターウエイト14の長手方向に沿って圧下される。厳密には、仕上げ鍛造品10の余肉部18が圧下される。その際、上型23aの下降に伴い、余肉部18が圧下され、その後にジャーナル11が押圧される。 Further, when the mold 23 is closed, the counterweight 14 of the finished forged product 10 is rolled down along the longitudinal direction of the counterweight 14 by the counterweight bottom surface 235 of the mold 23. Strictly speaking, the extra wall portion 18 of the finished forged product 10 is rolled down. At this time, as the upper mold 23a descends, the extra wall portion 18 is pressed down, and then the journal 11 is pressed.

図9及び図10は、金型23による余肉部18の圧下の様子を説明するための模式図である。図9及び図10には、加工後の様子が示される。図10は、図9の線X-Xにおける断面図である。図9では、加工前の余肉部18を二点鎖線で示す。 9 and 10 are schematic diagrams for explaining how the excess thickness portion 18 is rolled down by the mold 23. FIG. 9 and 10 show the state after processing. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. In FIG. 9, the surplus portion 18 before processing is shown by a two-dot chain line.

図9を参照して、上型23aの下降に伴い、カウンターウエイト底面235のうちの外側底面235aが余肉部18に接触し、その余肉部18を圧下する。このとき、余肉部18には、外側底面235aからカウンターウエイト14に向けて圧力が与えられる。カウンターウエイト14の内側面143cは金型23の内側底面235cによって拘束され、カウンターウエイト14の端側面143bは金型23の端側底面235bによって拘束される。これにより、余肉部18の材料は、カウンターウエイト14に向けて流動し、カウンターウエイト14の端部14sに流入する(図9中の矢印参照)。その結果、図10に示すように、カウンターウエイト14の端部14sが回転軸X1方向に膨らみ、カウンターウエイト14の端部14sが厚肉化される。すなわち、カウンターウエイト14の厚みが均一化される。 Referring to FIG. 9, as the upper die 23a descends, the outer bottom surface 235a of the counterweight bottom surface 235 comes into contact with the excess thickness portion 18, and lowers the excess thickness portion 18. At this time, pressure is applied to the extra wall portion 18 from the outer bottom surface 235a toward the counterweight 14. The inner side surface 143c of the counterweight 14 is restrained by the inner bottom surface 235c of the mold 23, and the end side surface 143b of the counterweight 14 is restrained by the end side bottom surface 235b of the mold 23. As a result, the material of the surplus portion 18 flows toward the counterweight 14 and flows into the end portion 14s of the counterweight 14 (see the arrow in FIG. 9). As a result, as shown in FIG. 10, the end portion 14s of the counterweight 14 bulges in the direction of the rotation axis X1, and the end portion 14s of the counterweight 14 becomes thicker. That is, the thickness of the counterweight 14 is made uniform.

その際、カウンターウエイト14における回転軸X1方向に膨らんだ端部14sは、第1の平面233に接触する。これにより、端部14sのピン12側に向かう膨らみ変形が第1の平面233によって制限される。すなわち、端部14sの過剰な膨らみ変形が抑えられる。このため、カウンターウエイト14のピン12側の表面142の寸法精度が確実に確保される。 At this time, the end portion 14s of the counterweight 14 that bulges in the direction of the rotation axis X1 contacts the first plane 233. As a result, the first plane 233 limits the bulging deformation of the end portion 14s toward the pin 12 side. That is, excessive bulging deformation of the end portion 14s is suppressed. Therefore, the dimensional accuracy of the surface 142 of the counterweight 14 on the pin 12 side is ensured.

また、カウンターウエイト14における回転軸X1方向に膨らんだ端部14sは、第2の平面234に接触する。これにより、端部14sのジャーナル11側に向かう膨らみ変形が第2の平面234によって制限される。すなわち、端部14sの過剰な膨らみ変形が抑えられる。このため、カウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141の寸法精度が確実に確保される。 Further, the end portion 14s of the counterweight 14 that bulges in the direction of the rotation axis X1 contacts the second plane 234. As a result, the second plane 234 limits the bulging deformation of the end portion 14s toward the journal 11 side. That is, excessive bulging deformation of the end portion 14s is suppressed. Therefore, the dimensional accuracy of the surface 141 of the counterweight 14 on the journal 11 side is ensured.

このように金型23が閉じられた後、スライド21aとともに金型ホルダ22aを上昇させ、上型23aを下型23bから離間させる。その後、加工装置20から仕上げ鍛造品10を取り出す。これにより、工程(c)における仕上げ鍛造品10の整形が完了する。 After the mold 23 is closed in this manner, the mold holder 22a is raised together with the slide 21a, and the upper mold 23a is separated from the lower mold 23b. Thereafter, the finished forged product 10 is taken out from the processing device 20. This completes the shaping of the finished forged product 10 in step (c).

図11及び図12は、それぞれ、工程(c)の後のクランクウェブ15の背面図及び底面図である。図11及び図12を参照して、カウンターウエイト14の端部14sが回転軸X1方向に膨らんでいる。すなわち、カウンターウエイト14の端部14sにおいて、ジャーナル11側及びピン12側それぞれの表面141,142から抜け勾配がなくなり、厚みが増量されている。別の観点では、カウンターウエイト14の端部14sが厚肉化されている。 11 and 12 are a rear view and a bottom view, respectively, of the crank web 15 after step (c). Referring to FIGS. 11 and 12, the end portion 14s of the counterweight 14 is bulged in the direction of the rotation axis X1. That is, at the end portion 14s of the counterweight 14, there is no draft slope from the surfaces 141 and 142 on the journal 11 side and the pin 12 side, respectively, and the thickness is increased. From another point of view, the end portion 14s of the counterweight 14 is thickened.

[本実施形態の効果]
本実施形態によるクランク軸の製造方法では、バリを除去した後の仕上げ鍛造品10に整形を行う。このとき、カウンターウエイト14の端部14sから突出する余肉部18を金型23によって圧下する。これにより、余肉部18の材料がカウンターウエイト14の端部14sに流入し、カウンターウエイト14の端部14sが厚肉化される。この場合、カウンターウエイト14の重心が回転軸X1から遠ざかり、回転軸X1回りにおけるカウンターウエイト14のモーメントが大きくなる。このため、カウンターウエイト14を増量せずに所望のモーメントを確保することが可能となり、カウンターウエイト14のモーメント確保及び軽量化の双方を実現することができる。
[Effects of this embodiment]
In the crankshaft manufacturing method according to the present embodiment, the finished forged product 10 after removing burrs is shaped. At this time, the excess wall portion 18 protruding from the end portion 14s of the counterweight 14 is rolled down by the mold 23. As a result, the material of the excess wall portion 18 flows into the end portion 14s of the counterweight 14, and the end portion 14s of the counterweight 14 is thickened. In this case, the center of gravity of the counterweight 14 moves away from the rotation axis X1, and the moment of the counterweight 14 around the rotation axis X1 increases. Therefore, it is possible to secure a desired moment without increasing the weight of the counterweight 14, and it is possible to both secure the moment and reduce the weight of the counterweight 14.

[本実施形態の変形例1]
図13~図15を参照して、本実施形態の変形例1によるクランク軸の製造方法について説明する。図13及び図14は、工程(c)で使用される加工装置20に含まれる金型23の模式図である。図13には、上型23aの下面図が示される。図14には、下型23bの上面図が示される。図15は、金型23による余肉部18の圧下の様子を説明するための模式図である。図15には、加工後の様子が示される。
[Modification 1 of this embodiment]
A method for manufacturing a crankshaft according to modification example 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15. 13 and 14 are schematic diagrams of a mold 23 included in the processing device 20 used in step (c). FIG. 13 shows a bottom view of the upper die 23a. FIG. 14 shows a top view of the lower mold 23b. FIG. 15 is a schematic diagram for explaining how the excess thickness portion 18 is rolled down by the mold 23. FIG. 15 shows the state after processing.

図13に示すように、上型23aのキャビティは、ジャーナル底面231、ピン底面232、第1の平面233、及びカウンターウエイト底面235(外側底面235a、端側底面235b及び内側底面235c)を含む。ただし、上型23aのキャビティにおいて、カウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141に対応する位置は開放されて、大きく凹んでいる。別の観点では、第2の平面のような壁面が設けられていない。図14に示す下型23bのキャビティも上型23aのキャビティと同様である。 As shown in FIG. 13, the cavity of the upper mold 23a includes a journal bottom surface 231, a pin bottom surface 232, a first plane 233, and a counterweight bottom surface 235 (outer bottom surface 235a, end side bottom surface 235b, and inner bottom surface 235c). However, in the cavity of the upper die 23a, a position corresponding to the surface 141 of the counterweight 14 on the journal 11 side is open and largely recessed. In another aspect, a wall surface like the second plane is not provided. The cavity of the lower mold 23b shown in FIG. 14 is also similar to the cavity of the upper mold 23a.

図15を参照して、工程(c)では、余肉部18が金型23によって圧下されたとき、カウンターウエイト14の端部14sは回転軸X1方向のジャーナル11側に自由に膨らむ。この場合であっても、カウンターウエイト14の端部14sが厚肉化される。すなわち、カウンターウエイト14の厚みが均一化される。 Referring to FIG. 15, in step (c), when the extra wall portion 18 is pressed down by the mold 23, the end portion 14s of the counterweight 14 freely swells toward the journal 11 side in the direction of the rotation axis X1. Even in this case, the end portion 14s of the counterweight 14 is made thicker. That is, the thickness of the counterweight 14 is made uniform.

[本実施形態の変形例2]
図16~図18を参照して、本実施形態の変形例2によるクランク軸の製造方法について説明する。図16及び図17は、工程(c)で使用される加工装置20に含まれる金型23の模式図である。図16には、上型23aの下面図が示される。図17には、下型23bの上面図が示される。図18は、金型23による余肉部18の圧下の様子を説明するための模式図である。図18には、加工後の様子が示される。
[Modification 2 of this embodiment]
A method for manufacturing a crankshaft according to a second modification of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 18. 16 and 17 are schematic diagrams of the mold 23 included in the processing device 20 used in step (c). FIG. 16 shows a bottom view of the upper die 23a. FIG. 17 shows a top view of the lower mold 23b. FIG. 18 is a schematic diagram for explaining how the excess thickness portion 18 is rolled down by the mold 23. FIG. 18 shows the state after processing.

図16に示すように、上型23aのキャビティは、ジャーナル底面231、ピン底面232、及びカウンターウエイト底面235(外側底面235a、端側底面235b及び内側底面235c)を含む。ただし、上型23aのキャビティにおいて、カウンターウエイト14のジャーナル11側の表面141に対応する位置は開放されて、大きく凹んでいる。さらに、上型23aのキャビティにおいて、カウンターウエイト14のピン12側の表面142に対応する位置は開放されて、大きく凹んでいる。別の観点では、第1の平面及び第2の平面のような壁面が設けられていない。図17に示す下型23bのキャビティも上型23aのキャビティと同様である。 As shown in FIG. 16, the cavity of the upper die 23a includes a journal bottom surface 231, a pin bottom surface 232, and a counterweight bottom surface 235 (outer bottom surface 235a, end side bottom surface 235b, and inner bottom surface 235c). However, in the cavity of the upper die 23a, a position corresponding to the surface 141 of the counterweight 14 on the journal 11 side is open and largely recessed. Furthermore, in the cavity of the upper mold 23a, a position corresponding to the surface 142 of the counterweight 14 on the pin 12 side is open and largely recessed. In another aspect, walls such as the first plane and the second plane are not provided. The cavity of the lower mold 23b shown in FIG. 17 is also similar to the cavity of the upper mold 23a.

図18を参照して、工程(c)では、余肉部18が金型23によって圧下されたとき、カウンターウエイト14の端部14sは回転軸X1方向のジャーナル11側及びピン12側に自由に膨らむ。この場合であっても、カウンターウエイト14の端部14sが厚肉化される。すなわち、カウンターウエイト14の厚みが均一化される。 Referring to FIG. 18, in step (c), when the excess wall portion 18 is pressed down by the mold 23, the end portion 14s of the counterweight 14 is freely moved toward the journal 11 side and the pin 12 side in the rotation axis X1 direction. Inflates. Even in this case, the end portion 14s of the counterweight 14 is made thicker. That is, the thickness of the counterweight 14 is made uniform.

[本実施形態の変形例3]
図19を参照して、本実施形態の変形例3によるクランク軸の製造方法について説明する。図19は、工程(c)で使用される加工装置20の模式図である。図19では、加工装置20が加工する仕上げ鍛造品10を二点鎖線で示す。
[Modification 3 of this embodiment]
With reference to FIG. 19, a method for manufacturing a crankshaft according to modification example 3 of the present embodiment will be described. FIG. 19 is a schematic diagram of the processing device 20 used in step (c). In FIG. 19, the finish forged product 10 processed by the processing device 20 is indicated by a two-dot chain line.

図19に示すように、上型23aのキャビティは、ジャーナル底面231及びピン底面232を含む。ただし、上型23aのキャビティにおいて、上向きのカウンターウエイト14と一体のアーム13のうちで同一のピン12に接続された2つのアーム13の間に対応する位置が開放されている。別の観点では、上向きのカウンターウエイト14と一体のアーム13に接続されたピン12に対応する位置には、ピン底面が設けられていない。 As shown in FIG. 19, the cavity of the upper mold 23a includes a journal bottom surface 231 and a pin bottom surface 232. However, in the cavity of the upper mold 23a, a position corresponding to between two arms 13 connected to the same pin 12 among the arms 13 integral with the upward counterweight 14 is open. From another point of view, no pin bottom surface is provided at a position corresponding to the pin 12 connected to the arm 13 integral with the upward counterweight 14.

下型23bのキャビティも同様のジャーナル底面231及びピン底面232を含む。ただし、下型23bのキャビティにおいて、下向きのカウンターウエイト14と一体のアーム13のうちで同一のピン12に接続された2つのアーム13の間に対応する位置が開放されている。別の観点では、下向きのカウンターウエイト14と一体のアーム13に接続されたピン12に対応する位置には、ピン底面が設けられていない。 The cavity of the lower mold 23b also includes a similar journal bottom surface 231 and pin bottom surface 232. However, in the cavity of the lower mold 23b, a position corresponding to between two arms 13 connected to the same pin 12 among the arms 13 integrated with the downward counterweight 14 is open. From another point of view, no pin bottom surface is provided at a position corresponding to the pin 12 connected to the arm 13 integral with the downward counterweight 14.

図19に示す金型23(加工装置20)を使用した工程(c)では、上記と同様に、仕上げ鍛造品10の余肉部18が金型23によって圧下される。また、仕上げ鍛造品10のジャーナル11がジャーナル底面231によって押圧される。この場合、仕上げ鍛造品10のピン12への押圧は行われないが、ジャーナル11への押圧により、仕上げ鍛造品10の曲がりが矯正される。 In the step (c) using the mold 23 (processing device 20) shown in FIG. 19, the excess wall portion 18 of the finished forged product 10 is rolled down by the mold 23 in the same manner as described above. Further, the journal 11 of the finished forged product 10 is pressed by the journal bottom surface 231. In this case, the finishing forged product 10 is not pressed against the pin 12, but the bending of the finished forged product 10 is corrected by pressing the journal 11.

その他、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.

10:仕上げ鍛造品
11:ジャーナル
12:ピン
13:アーム
14:カウンターウエイト
14s:端部
143a:外側面
143b:端側面
143c:内側面
15:クランクウェブ
18:余肉部
20:加工装置
23:金型
23a:上型
23b:下型
231:ジャーナル底面
232:ピン底面
233:第1の平面
234:第2の平面
235:カウンターウエイト底面
235a:外側底面
235b:端側底面
235c:内側底面
10: Finished forged product 11: Journal 12: Pin 13: Arm 14: Counterweight 14s: End 143a: Outer surface 143b: End surface 143c: Inner surface 15: Crank web 18: Extra thickness 20: Processing device 23: Gold Mold 23a: Upper mold 23b: Lower mold 231: Journal bottom surface 232: Pin bottom surface 233: First plane 234: Second plane 235: Counterweight bottom surface 235a: Outside bottom surface 235b: End side bottom surface 235c: Inside bottom surface

Claims (1)

クランク軸の製造方法であって、
(a)型鍛造によって、バリ付きの仕上げ鍛造品を成形する工程であって、前記仕上げ鍛造品は、ジャーナルと、ジャーナルに対して偏心したピンと、前記ジャーナルと前記ピンとを連結するアームと、前記アームに連結されたカウンターウエイトと、前記カウンターウエイトの幅方向の端部から前記カウンターウエイトの長手方向の外側に突出する余肉部と、を有する工程と、
(b)前記仕上げ鍛造品から前記バリを除去する工程と、
(c)前記バリが除去された前記仕上げ鍛造品を整形する工程であって、一対の金型を用いて、前記カウンターウエイトの前記長手方向に沿って前記余肉部を圧下するとともに前記ジャーナルを押圧することにより、前記余肉部の材料を前記カウンターウエイトの前記端部に流入させつつ前記仕上げ鍛造品の曲がりを矯正する工程と、を備え
前記金型のキャビティは、前記カウンターウエイトの前記ピン側の表面と対向し、前記仕上げ鍛造品の中心軸に垂直な第1の平面と、前記カウンターウエイトの前記ジャーナル側の表面と対向し、前記仕上げ鍛造品の前記中心軸に垂直な第2の平面とを含み、
前記工程(c)では、前記カウンターウエイトのうちで前記材料が流入した前記端部が前記第1の平面と前記第2の平面に接触する、製造方法。
A method for manufacturing a crankshaft, the method comprising:
(a) A step of forming a finish forged product with burrs by die forging, the finish forging including a journal, a pin eccentric to the journal, an arm connecting the journal and the pin, and the a step of comprising: a counterweight connected to an arm; and an excess portion protruding outward in the longitudinal direction of the counterweight from an end in the width direction of the counterweight;
(b) removing the burr from the finish forging;
(c) a step of shaping the finished forged product from which the burr has been removed, using a pair of dies to reduce the excess wall portion along the longitudinal direction of the counterweight and to remove the journal; straightening the bending of the finished forged product while causing the material of the excess thickness to flow into the end of the counterweight by pressing ;
The cavity of the mold faces the pin-side surface of the counterweight, faces a first plane perpendicular to the central axis of the finished forging, and faces the journal-side surface of the counterweight; a second plane perpendicular to the central axis of the finished forging;
In the step (c), the end portion of the counterweight into which the material has flowed is in contact with the first plane and the second plane .
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