(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大端部と小端部と大小両端部間の棹部とを有するコンロッドを鍛造で成形するための素材となるプリフォームであって、棹部に相当する軸部と、大端部に相当する軸部一端の大端用塊部と、小端部に相当する軸部他端の小端用塊部とを有するものを、軸部と軸部の軸方向先方にのびる延長部とから成る軸状部を押出し成形した大端用塊部を有するプリフォーム素材を製造する工程と、延長部を軸方向に押し潰して小端用塊部を成形する工程とで製造する方法において、
該小端用塊部の成形工程は、
ターンテーブル上に設けられている、プリフォーム素材の軸部を拘束する下型であって、小端用塊部の軸部側のアンダーカット部分に合致する成形部を上端に備えた下型で、プリフォーム素材の軸部を拘束し、
ターンテーブルを回転させると共に、ターンテーブルによる下型の回転軌跡に沿って間隔を存して列設されている、下端に拡開部が形成された複数の上型であって、該拡開部の軸長及び径が列設順に大きく形成されている複数の上型によって、拡開部の軸長及び径が小さい上型から順に延長部を軸方向に押し潰して鍛圧することを特徴とするコンロッド用プリフォームの製造方法。
【請求項２】
小端用塊部の成形工程は、延長部を軸部寄りの部分から前記複数の上型による複数回の鍛圧によって軸方向に押し潰して小端用塊部を成形するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のコンロッド用プリフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大端部と小端部と大小両端部間の棹部とを有するコンロッドを鍛造で成形するための素材となるコンロッド用プリフォームの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンロッドの製造方法として、コンロッドの棹部に相当する軸部と、大端部に相当する軸部一端の大端用塊部と、小端部に相当する軸部他端の小端用塊部とを有するプリフォームを鍛造用の金型装置の型内にセットし、鍛造でコンロッドを成形する方法が知られている（特開昭６１−１３７６４０号公報参照）。そして、プリフォームは、一般に、スウェージング成形で製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スウェージング成形は、ダイスまたは素材を回転させながら遂次成形を行うものであり、コンロッド用プリフォームでは大端用塊部と軸部との径差が大きいため、成形に時間がかかり設備も大形化する不具合がある。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、コンロッド用プリフォームの生産性を向上し得るようにした製造方法を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明のコンロッド用プリフォームの製造方法は、プリフォームの軸部と軸部の軸方向先方にのびる延長部とから成る軸状部を押出し成形した大端用塊部を有するプリフォーム素材を製造する工程と、延長部を軸方向に押し潰して小端用塊部を成形する工程とから成り、該小端用塊部の成形工程は、ターンテーブル上に設けられている、プリフォーム素材の軸部を拘束する下型であって、小端用塊部の軸部側のアンダーカット部分に合致する成形部を上端に備えた下型で、プリフォーム素材の軸部を拘束し、ターンテーブルを回転させると共に、ターンテーブルによる下型の回転軌跡に沿って間隔を存して列設されている、下端に拡開部が形成された複数の上型であって、該拡開部の軸長及び径が列設順に大きく形成されている複数の上型によって、拡開部の軸長及び径が小さい上型から順に延長部を軸方向に押し潰して鍛圧する。
【０００６】
本発明によれば、大端用塊部に対する径差の大きな軸部を小端用塊部となる延長部と共に押出し成形するため、軸部の成形に手間がかからず、プリフォームの生産性が向上する。
【０００７】
尚、小端用塊部の据込み比（小端用塊部の成形に必要な延長部の軸長／延長部の径）はかなり大きくなり、そのため、延長部の押し潰しに際し座屈を生じ易くなる。座屈は偏肉や皺等の成形不良の原因となるため、座屈を防止することが望まれる。この場合、延長部を軸部寄りの部分から複数回に分けて軸方向に押し潰して小端用塊部を成形すれば、１回当りの据込み比（延長部の押し潰し長さ／延長部の径）が小さくなり、座屈の発生が防止されて、小端用塊部を精度良く成形できるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）は、クランクピンに対する連結部となる大端部Ｗａとピストンピンに対する連結部となる小端部Ｗｂと大小両端部Ｗａ，Ｗｂ間の棹部Ｗｃとを有するエンジン用のコンロッドＷを示している。このコンロッドＷは、図１（Ｂ）に示すプリフォームＷ′を素材とし、図２に示す鍛造金型装置により冷間の閉塞鍛造で成形される。
【０００９】
プリフォームＷ′は、棹部Ｗｃに相当する軸部Ｗ′ｃと、大端部Ｗａに相当する軸部Ｗ′ｃの一端の大端用塊部Ｗ′ａと、小端部Ｗｂに相当する軸部Ｗ′ｃの他端の小端用塊部Ｗ′ｂとを有しており、これら大端用塊部Ｗ′ａと小端用塊部Ｗ′ｂと軸部Ｗ′ｃとの体積比は大端部Ｗａと小端部Ｗｂと棹部Ｗｃとの体積比と略同等に設定されている。
【００１０】
鍛造金型装置は、可動型たる上ダイ１と、固定型たる下ダイ２と、コンロッドＷの輪郭に合致する形状の成形穴３ａを形成した中間ダイ３とを備えており、下ダイ２を囲うダイリング４上に設けた上ダイ１用のガイドリング５により中間ダイ３を下ダイ２上に押え付けている。また、上ダイ１と下ダイ２とに、夫々、大端用パンチ６1，６2と小端用パンチ７1，７2とを上下動自在に挿設している。
【００１１】
コンロッドＷの成形に際しては、先ず、図２（Ａ）に示す如く、下ダイ２上にプリフォームＷ′を中間ダイ３の成形穴３ａに収まるようにセットし、次に、図２（Ｂ）に示す如く、上ダイ１を下降させて型締めし、プリフォームＷ′の第１段階の鍛造を行う。次に、図２（Ｃ）に示す如く、上ダイ１側のパンチ６1，７1を押下げると共に下ダイ２側のパンチ６2，７2を押上げて、第２段階の鍛造を行う。これによれば、コンロッドＷの大端部Ｗａの穴明け部分と小端部Ｗｂの穴明け部分とが鍛圧され、上下のダイ１，２と中間ダイ３とで画定される成形空間に残っている欠肉部に肉が流れて欠肉部が埋められ、上下の各ダイ１，２に合致する側面形状と中間ダイ３に合致する輪郭形状を持つコンロッドＷが成形される。次に、上ダイ１側のパンチ６1，７1の押下げを継続したまま下ダイ２側のパンチ６2、７2の押上げを解除し、図２（Ｄ）に示す如く、大端用のパンチ６1，６2間と小端用のパンチ７1，７2間に残された余肉を打ち抜いて、大端部Ｗａと小端部Ｗｂの穴明けを行う。
【００１２】
ところで、下ダイ２にセットしたプリフォームＷ′が転動して位置ずれすると、鍛造に際し偏肉を生じて、コンロッドＷの成形精度が悪くなる。そこで、本実施形態では、プリフォームＷ′の大端用塊部Ｗ′ａを、その周面の一部に軸部Ｗ′ｃの軸線に平行な平坦面Ｗ′ａ1を有する非円形の断面形状、例えば、対向する２つの平坦面Ｗ′ａ1を有する長円形の断面形状に形成している。これによれば、下ダイ２に平坦面Ｗ′ａ1が着座するようにプリフォームＷ′をセットすることでプリフォームＷ′が下ダイ２上で転動しなくなり、プリフォームＷ′の位置ずれによる成形精度の悪化が防止される。
【００１３】
プリフォームＷ′は、図３（Ａ）に示す丸棒状のビレットＷ″から製造される。これを詳述するに、先ず、図３（Ｂ）に示す如く、ビレットＷ″を用いて、軸部Ｗ′ｃと軸部Ｗ′ｃの軸方向先方に小端用塊部Ｗ′ｂと同体積分の長さだけのびる延長部Ｗ′ｄとから成る軸状部を押出し成形し、次に、ビレットＷ″の非押出し部を据込み成形して、前記軸状部と大端用塊部Ｗ′ａとを有する図３（Ｃ）に示す如きプリフォーム素材を製造する。尚、大端用塊部Ｗ′ａは、この据込み成形で上記の如き長円形の断面形状に形成される。次に、プリフォーム素材の延長部Ｗ′ｄを、図３（Ｄ）〜（Ｈ）に示す如く、軸部Ｗ′ｃ寄りの部分から複数回に分けて軸方向に押し潰して小端用塊部Ｗ′ｂを成形する。
【００１４】
図３（Ｄ）〜（Ｈ）に示す工程は、図４に示す如く、ターンテーブル１００上に等ピッチで複数の下型１０１を配置したロータリ式のプレス装置を用いて行われる。下型１０１は、図５及び図６に示す如く、プリフォーム素材を大端用塊部Ｗ′ａにおいて上方から挿入セット自在な型本体１０２と、型本体１０２上に開閉自在に設けた複数（図示例では４個）の分割ダイ１０３とを備えている。分割ダイ１０３には、軸部Ｗ′ｃを拘束するチャッキング部１０３ａと、小端用塊部Ｗ′ｂの軸部Ｗ′ｃ側のアンダーカット部分Ｗ′ｂ1の形状に合致する上端の成形部１０３ｂとが形成されている。また、分割ダイ１０３は、型本体１０２の上端外周部に取付けた、上方に向って拡開するテーパーコーン１０４に収納されており、各分割ダイ１０３間にばね１０５を縮設し、分割ダイ１０３をテーパーコーン１０４内で押し下げることにより分割ダイ１０３がばね１０５の付勢力に抗して型締めされ、テーパーコーン１０４に挿設したロックピン１０６で型締め状態にロックされるようにしている。型本体１０２には、更に、ノックアウト１０７が設けられており、ロックピン１０６によるロックを解除した状態でノックアウト１０７を上動させることにより、プリフォームＷ′と共に分割ダイ１０３が押し上げられて型開きされるようにしている。
【００１５】
プレス装置には、ターンテーブル１００による下型１０１の回転軌跡に沿って、着脱ステーションＳ０と第１乃至第５の鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ５との計６個のステーションが６０°間隔で設置されており、ターンテーブル１００の６０°宛の間歇回転で下型１０１が着脱ステーションＳ０から第１乃至第５鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ５に順送りされて着脱ステーションＳ０に戻されるようにしている。
【００１６】
第１乃至第４鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ４には、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す如く、下型１０１に保持されるプリフォーム素材の延長部Ｗ′ｄに外嵌する昇降自在な上ダイ１１０，１２０，１３０，１４０と、延長部Ｗ′ｄを上方から鍛圧する上ダイに対し昇降自在なパンチ１１１，１２１，１３１，１４１とが配置されており、第５鍛圧ステーションＳ５には、図７（Ｅ）に示す如く、小端用塊部Ｗ′ｂのアンダーカット部分Ｗ′ｂ1以外の部分の形状に合致する下向きに開口する成形部１５０ａを有する昇降自在な上パンチ１５０が配置されている。
【００１７】
各上ダイ１１０，１２０，１３０，１４０の下部内周には、下方に向って拡開する拡開部１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａが形成されている。ここで、第１鍛圧ステーションＳ１に配置する上ダイ１１０の拡開部１１０ａの軸長Ｌ１及び径Ｄ１、第２鍛圧ステーションＳ２に配置する上ダイ１２０の拡開部１２０ａの軸長Ｌ２及び径Ｄ２、第３鍛圧ステーションＳ３に配置する上ダイ１３０の拡開部１３０ａの軸長Ｌ３及び径Ｄ３、第４鍛圧ステーションＳ４に配置する上ダイ１４０の拡開部１４０ａの軸長Ｌ４及び径Ｄ４の関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４及びＤ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４になっている。更に、第１と第２の鍛圧ステーションＳ１，Ｓ２に配置する上ダイ１１０，１２０の下端には、分割ダイ１０３の成形部１０３ｂに入り込む、拡開部１１０ａ，１２０ａを開口させた環状突起１１０ｂ，１２０ｂが形成されている。
【００１８】
小端用塊部Ｗ′ｂの成形に際しては、先ず、着脱ステーションＳ０において、下型１０１の型本体１０２にプリフォーム素材の大端用塊部Ｗ′ａを挿入した後、分割ダイ１０３を型締めしてこの状態にロックピン１０６でロックし、プリフォーム素材の軸部Ｗ′ｃを分割ダイ１０３のチャッキング部１０３ａで拘束する。
【００１９】
下型１０１は次に第１鍛圧ステーションＳ１に送られ、該ステーションＳ１において、上ダイ１１０がプリフォーム素材の延長部Ｗ′ｄに外嵌され、パンチ１１１により延長部Ｗ′ｄが上方から鍛圧される。これによれば、分割ダイ１０３の成形部１０３ｂと上ダイ１１０の拡開部１１０ａとで画定される据込み空間に肉が張り出すように延長部Ｗ′ｄが軸方向に押し潰される。その後、第２乃至第４鍛圧ステーションＳ２〜Ｓ４においても延長部Ｗ′ｄの押し潰しが行われる。
【００２０】
そして、第１乃至第４鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ４の配置する上ダイ１１０，１２０，１３０，１４０の拡開部１１０ａ，１２０ａ，１３０ａ，１４０ａの軸長及び径に上記の如き寸法差を付けているため、延長部Ｗ′ｄは第１乃至第４鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ４において軸部Ｗ′ｃ寄りの部分から段階的に押し潰され、最終的に第５鍛圧ステーションＳ５での上パンチ１５０による鍛圧により小端用塊部Ｗ′ｂが成形される。そのため、各鍛圧ステーションＳ１〜Ｓ５での据込み比（延長部Ｗ′ｄの押し潰し長さ／延長部Ｗ′ｄの径）が小さくなり、押し潰しに際しての座屈が抑制されて、偏肉や皺等の成形不良を生ずることなく小端用塊部Ｗ′ｂが成形される。
【００２１】
尚、第１や第２の鍛圧ステーションＳ１，Ｓ２では、分割ダイ１０３の成形部１０３ｂの内容積が大きいため、据込み比が過大になって座屈を生ずる可能性がある。然し、本実施形態では、第１と第２の鍛圧ステーションＳ１，Ｓ２に配置する上ダイ１１０，１２０に上記の如く環状突起１１０ｂ，１２０ｂを形成しているため、成形部１０３ｂの実質的な内容積が環状突起１１０ｂ，１２０ｂによって縮小され、その結果、第１と第２の鍛圧ステーションＳ１，Ｓ２での据込み比が小さくなり、座屈の発生が防止される。
【００２２】
上記の如く小端用塊部Ｗ′ｂを成形した後、下型１０１が着脱ステーションＳ０に戻されると、ロックピン１０６によるロックを解除してノックアウト１０７を上動させ、成形済みのプリフォームＷ′を下型１０１から取出すと共に、下型１０１に次のプリフォーム素材をセットする。そして、以上の作業の繰返しでプリフォームＷ′を連続して製造する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、軸部の成形に手間がかからず、プリフォームの生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）コンロッドの斜視図、（Ｂ）プリフォームの斜視図
【図２】  （Ａ）コンロッド成形用鍛造金型装置の鍛造開始前の状態を示す断面図、（Ｂ）前記金型装置の第１段階の鍛造完了時点の状態を示す断面図、（Ｃ）前記金型装置の第２段階の鍛造完了時点の状態を示す断面図、（Ｄ）前記金型装置の鍛造終了時点の状態を示す断面図
【図３】  （Ａ）〜（Ｈ）本発明によるプリフォームの製造手順の一例を示す工程図
【図４】  本発明の実施に用いる装置の下半部の平面図
【図５】  図４の装置で用いる下型の断面図
【図６】  下型に設ける分割ダイの平面図
【図７】  （Ａ）第１鍛圧ステーションでの成形状態を示す断面図、（Ｂ）第２鍛圧ステーションでの成形状態を示す断面図、（Ｃ）第３鍛圧ステーションでの成形状態を示す断面図、（Ｄ）第４鍛圧ステーションでの成形状態を示す断面図、（Ｅ）第５鍛圧ステーションでの成形状態を示す断面図
【符号の説明】
Ｗ  コンロッド        Ｗａ  大端部            Ｗｂ  小端部
Ｗｃ  棹部              Ｗ′  プリフォーム    Ｗ′ａ  大端用塊部
Ｗ′ｂ  小端用塊部      Ｗ′ｃ  軸部            Ｗ′ｄ  延長部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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