(57)【要約】  開示される製造方法は、型鍛造により、クランク軸の形状に成形されたバリ付きの荒鍛造材（３０）を得る荒打ち工程と、荒鍛造材（３０）を一対の第１金型（１０）を用いて型鍛造することによってバリ付きの仕上げ鍛造材を得る仕上げ打ち工程とを含む。荒鍛造材（３０）の複数の粗クランクアーム部（Ａ’）の全部または一部が、粗ピン部（Ｐ’）近傍の２つの側部（Ａａ’、Ａｂ’）の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部（Ａａａ）を有する。仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、第１金型（１０）により、第１余肉部（Ａａａ）を変形させて粗ジャーナル部（Ｊ’）側に張り出させる。
2016159246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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複数の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の前記複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有し、
前記製造方法は、
型鍛造により、クランク軸の形状に成形されたバリ付きの荒鍛造材を得る荒打ち工程と、
前記荒鍛造材を一対の第１金型を用いて型鍛造することによってバリ付きの仕上げ鍛造材を得る仕上げ打ち工程とを含み、
前記荒鍛造材は、前記鍛造クランク軸の前記ジャーナル部、前記ピン部、前記複数のクランクアーム部、および前記カウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備え、
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有し、
前記仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、前記第１金型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第１余肉部が、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記仕上げ打ち工程において、第２金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ジャーナル部側の表面のうち前記第１余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記仕上げ打ち工程において、支持部材が前記バリの下面を支持している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させ、
前記支持部材は、前記第１金型の動作に伴って、前記バリの前記下面を支持している状態を維持しながら移動する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記仕上げ打ち工程での前記第１余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第２余肉部を有し、
前記仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、前記第１金型により、前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記仕上げ打ち工程において、第３金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ピン部側の表面のうち前記第２余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有する前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記仕上げ打ち工程での前記第２余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造によりクランク軸を製造する方法に関し、特に熱間鍛造によりクランク軸を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、自動二輪車、農業機械または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。高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、型鍛造によって製造された鍛造クランク軸が多用される。【０００３】
一般に、鍛造クランク軸の製造では、ビレットを原材料とする。そのビレットでは、横断面が丸形または角形であり、断面積が全長にわたって一定である。また、鍛造クランク軸の製造工程は、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程を含む。必要に応じ、バリ抜き工程の後工程として、整形工程が追加される。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。【０００４】
図１Ａ〜図１Ｆ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。図１Ｆに例示するクランク軸１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はそれぞれ、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をつなぐ。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。【０００５】
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。【０００６】
図１Ａ〜図１Ｆ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１Ａに示すような所定の長さのビレット２を加熱炉（例えば誘導加熱炉またはガス雰囲気加熱炉）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。これにより、ビレット２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を得る（図１Ｂ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を得る（図１Ｃ参照）。【０００７】
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圧下することにより、荒鍛造材５を得る（図１Ｄ参照）。得られる荒鍛造材５は、クランク軸（最終製品）のおおよその形状を有する。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圧下することにより、仕上げ鍛造材６を得る（図１Ｅ参照）。得られる仕上げ鍛造材６は、最終製品のクランク軸とほぼ合致する形状を有する。【０００８】
これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、余材が、互いに対向する金型の型割面の間から流出し、バリとなる。このため、荒鍛造材５および仕上げ鍛造材６では、バリＢがクランク軸の形状の周囲に大きく付いている。【０００９】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材６を一対の金型によって保持した状態で、刃物型によってバリＢを打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材６からバリＢを除去する。このようにしてバリ無し鍛造材が得られ、そのバリ無し鍛造材は、図１Ｆに示す鍛造クランク軸１とほぼ同じ形状である。【００１０】
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およびフランジ部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である。こうして、鍛造クランク軸１が製造される。【００１１】
図１Ａ〜図１Ｆに示す製造工程は、図１Ｆ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。【００１２】
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を一体で有する。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を有する。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およびＡ７は、ウエイト部を有さない。以下では、ウエイト部を有さないアーム部を、「ウエイト無しアーム部」ともいう。ウエイト無しアーム部の形状は、小判状（長円状）となる。【００１３】
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。【００１４】
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。鍛造クランク軸の軽量化を図る技術は、特開２０１２−７７２６号公報（特許文献１）および特開２０１０−２３００２７号公報（特許文献２）に開示される。【００１５】
特許文献１および２には、ジャーナル部側の表面に穴部が成形されたアーム部が記載され、このアーム部を有するクランク軸の製造方法も記載される。アーム部の穴部は、ジャーナル部の軸心とピン部の軸心とを結ぶ直線（以下、「アーム部中心線」ともいう）上に成形され、ピン部に向けて大きく深く窪む。このようなアーム部によれば、穴部の体積分が軽量化される。アーム部の軽量化は、アーム部と対をなすウエイト部の質量軽減につながり、ひいては鍛造クランク軸全体の軽量化につながる。また、穴部が成形されたアーム部は、アーム部中心線を間に挟むピン部近傍の両側部で厚みが厚く維持されていることから、剛性（ねじり剛性および曲げ剛性）も確保される。【００１６】
このように、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しながら、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを持たせれば、軽量化と剛性確保を同時に図ることができる。【００１７】
ただし、そのような独特な形状のアーム部を有する鍛造クランク軸は、従来の製造方法によって製造することが困難である。型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形しようとすれば、凹み部位の金型の型抜き勾配が逆勾配になるからである。この場合、成形された鍛造材が金型から抜けなくなる事態が生じる。【００１８】
そのような事態に対処するため、特許文献１および２に記載された製造方法では、型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形することなくアーム部を小さく成形する。また、バリ抜き工程の後に、アーム部の表面にパンチを押し込み、そのパンチの痕跡によって凹みを成形する。【００１９】
なお、図１Ｆに示すクランク軸では、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状が、全てのアーム部Ａで同じである。実際には、必要に応じ、アーム部Ａごとに、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状を異ならせる場合がある。この技術は、特開２００７−７１２２７号公報（特許文献３）および特開２０１４−４０８５６号公報（特許文献４）に開示される。【００２０】
特許文献３には、一端にフライホイールが装着される４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の厚さおよび重心、並びに、ウエイト部の質量が、全部のアーム部で同じでなく、アーム部ごとに異なる。これにより、アーム部ごとに必要最小限の剛性を確保でき、必要な剛性が低いアーム部で肉厚を薄くでき、その結果、軽量化を達成できるとしている。【００２１】
特許文献４には、一端にフライホイールが装着される多気筒エンジン用のクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がフライホイールに近いほど高い。また、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がアーム部ごとに異なることが好ましいとしている。これにより、曲げ振動およびねじり振動のいずれも軽減しつつ、軽量化を図ることができるとしている。【００２２】
このようにアーム部ごとに、アーム部およびそれと一体のウエイト部の形状が異なる場合、その形状に応じ、アーム部内で剛性が必要な部位が変化する。具体的には、アーム部のピン部近傍で剛性を確保することが重要となる場合がある。あるいは、アーム部のジャーナル部近傍で剛性を確保することが重要となる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２０１２−７７２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３００２７号公報
【特許文献３】特開２００７−７１２２７号公報
【特許文献４】特開２０１４−４０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
確かに、前記特許文献１および２に記載された製造方法によれば、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを成形することが可能となる。これにより、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できる。【００２５】
しかし、それらの製造方法では、アーム部表面に凹みを成形するために、アーム部表面にパンチを強く押し込んでアーム部全体を変形させることから、パンチの押し込みに多大な力を要する。このため、パンチに多大な力を付与するための格別な設備と金型が必要であり、パンチの耐久性に関しても配慮が必要となる。【００２６】
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簡便に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。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の一実施形態による製造方法は、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複数の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る。前記鍛造クランク軸の前記複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有する。前記製造方法は、型鍛造により、クランク軸の形状に成形されたバリ付きの荒鍛造材を得る荒打ち工程と、前記荒鍛造材を一対の第１金型を用いて型鍛造することによってバリ付きの仕上げ鍛造材を得る仕上げ打ち工程とを含む。前記荒鍛造材は、前記鍛造クランク軸の前記ジャーナル部、前記ピン部、前記複数のクランクアーム部、および前記カウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備える。前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有する。前記仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、前記第１金型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、荒打ち工程で、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部の外周から突出する余肉部を成形する。また、仕上げ打ち工程で、金型により、余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。これにより、アーム部のピン部近傍の側部の厚みを厚くしつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを設けることが可能となる。このため、得られる鍛造クランク軸において、軽量化と剛性確保を同時に図ることができる。また、仕上げ打ち工程の型鍛造で余肉部を変形させるので、既存の設備を利用して簡便に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるビレットを示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるロール荒地を示す模式図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における曲げ荒地を示す模式図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における荒鍛造材を示す模式図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における仕上げ鍛造材を示す模式図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるクランク軸を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の第１構成例におけるクランク軸のアーム部のジャーナル部側を模式的に示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのアーム部のジャーナル部側表面を示す模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａのアーム部の側面を示す模式図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２ＢのIIＤ−IIＤ断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の第１構成例における荒鍛造材の粗アーム部の粗ジャーナル部側表面を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの粗アーム部の側面を示す模式図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３ＡのIIIＣ−IIIＣ断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第２構成例におけるクランク軸のアーム部のピン部側を模式的に示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａのアーム部の側面を示す模式図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４ＢのIVＤ−IVＤ断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第２構成例における荒鍛造材の粗アーム部の粗ピン部側表面を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの粗アーム部の側面を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５ＡのＶＣ−ＶＣ断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第３構成例におけるクランク軸のアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６ＡのVIＢ−VIＢ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の第３構成例における荒鍛造材の粗アーム部の粗ピン部側表面を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７ＡのVIIＢ−VIIＢ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明による仕上げ打ちの処理フロー例における荒鍛造材の配置時を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明による仕上げ打ちの処理フロー例における圧下終了時を示す断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明による仕上げ打ち工程の一例の一工程を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示した一工程の側面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ａに示した一工程の断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明による仕上げ打ち工程の他の一例の一工程を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示した一工程の側面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ａに示した一工程の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について説明する。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。
【００３１】
（鍛造クランク軸の製造方法）
本発明の製造方法は、鍛造クランク軸の製造方法である。その鍛造クランク軸は、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複数のクランクアーム部と、を備える。鍛造クランク軸の複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有する。
【００３２】
本発明の製造方法は、荒打ち工程と仕上げ打ち工程とをこの順序で含む。荒打ち工程では、型鍛造により、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの荒鍛造材を得る。荒鍛造材は、鍛造クランク軸とほぼ同様の形状を有する。荒鍛造材は、鍛造クランク軸のジャーナル部、ピン部、複数のクランクアーム部、およびカウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備える。さらに、この荒鍛造材は、バリおよび後述する第１余肉部を含む。
【００３３】
仕上げ打ち工程では、荒鍛造材を一対の第１金型（第１上型および第１下型）を用いて型鍛造することによってバリ付きの仕上げ鍛造材を得る。前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部は、粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有する。すなわち、前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部は、少なくとも１つの第１余肉部を有する。仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、第１金型により、第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。
【００３４】
複数の粗クランクアーム部の全てが第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を一体で有する粗クランクアーム部の全部または一部が第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を一体で有する粗クランクアーム部のみが第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部の全部または一部が第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部のみが第１余肉部を有してもよい。
【００３５】
前記第１余肉部が、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出してもよい。前記粗クランクアーム部は、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部の外周から突出する２つの第１余肉部を有してもよい。この構成によれば、ピン部近傍の両側部の剛性を確保できる。２つの第１余肉部の間には、後述する領域Ａｓ（凹みを有する領域）となる部分が存在する。凹みとなる部分の表面形状は、後述するように、幅方向の中央が膨らむような凸状であってもよい。
【００３６】
前記仕上げ打ち工程において、第２金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ジャーナル部側の表面のうち前記第１余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させてもよい。この構成によれば、後述する凹みの部分の表面形状（第１余肉部が張り出す側の表面形状）が変形することを抑制できる。なお、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のいずれか一方のみに第１余肉部を設ける場合には、前記バリを境として第１余肉部を設ける側にのみ第２金型を当接させてもよい。前記粗ピン部近傍の前記２つの側部の両方から前記第１余肉部が突出している場合、第２金型として一対の第２金型を用いてもよい。また、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部の両方から前記第１余肉部が突出している場合、先端が二又に分かれた第２金型を用いてもよい。一対の第２金型は、バリを挟んで対向するように配置された状態で粗クランクアーム部の表面に当接する。例えば、前記仕上げ打ち工程において、一対の第２金型が、前記バリを挟んで対向し、且つ、前記粗クランクアーム部の前記粗ジャーナル部側の表面のうち前記第１余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させてもよい。また、先端が二又に分かれた第２金型を用いる場合、二又に分かれた先端が、バリを挟んだ状態で粗クランクアーム部の表面に当接する。そして、先端が二又に分かれた第２金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ジャーナル部側の表面のうち前記第１余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させてもよい。
【００３７】
前記仕上げ打ち工程において、支持部材が前記バリの下面を支持している状態で、前記第１金型によって前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させてもよい。第１余肉部は第１金型によって変形されるため、仕上げ打ち工程の初期段階では、第１金型の形状と第１余肉部の形状とは一致していない。そのため、変形前の第１余肉部が存在する荒鍛造材を第１金型の下型のみで支持すると、荒鍛造材の姿勢が安定しない。この問題は、第１余肉部を粗クランクアーム部の一部のみに形成する場合に特に顕著になる。支持部材を用いることによって、荒鍛造材の姿勢が安定した状態で仕上げ打ち工程を行うことができる。具体的には、荒鍛造材のバリが水平に沿って配置された状態で仕上げ打ち工程を行うことができる。さらに、支持部材を用いて、上型と下型との間の中央に荒鍛造材を保持してもよい。
【００３８】
前記支持部材は、前記第１金型の動作に伴って、前記バリの前記下面を支持している状態を維持しながら移動してもよい。第１金型の動作に伴ってバリが下方または上方に移動する場合がある。そのような場合には、バリの移動に伴って支持部材が移動（下降または上昇）することが好ましい。
【００３９】
通常、複数の支持部材によって、バリの下面の複数箇所が支持される。仕上げ打ち工程において、２つ以上（例えば３つ以上や４つ以上）の支持部材を用いてもよい。４つ以上の支持部材を用いることによって、荒鍛造材の姿勢を特に安定させることができる。支持部材は、荒鍛造材のうち質量の偏りが大きい部分（例えば粗カウンターウエイト部の近傍）を支持することが好ましい。複数の支持部材の高さは、仕上げ打ち工程開始時の荒鍛造材の姿勢が安定するように、個々の支持部材ごとに異なっていてもよい。例えば、３気筒用や６気筒用のクランク軸の場合には、バリが同一平面上に形成されない場合がある。この場合は、個々の支持部材の高さを、求められる支持位置に応じた高さとすればよい。
【００４０】
支持部材は、上記の所定の動作をするように移動・保持される。支持部材を移動・保持する機構に特に限定はなく、公知の機構を用いてもよい。例えば、油圧シリンダ、弾性体（バネなど）などの少なくとも１つを用いて支持部材を移動・保持してもよい。支持部材は、ノックアウトピンに用いられる公知の機構で移動・保持してもよい。また、ノックアウトピンを支持部材として用いてもよい。
【００４１】
前記仕上げ打ち工程での前記第１余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行ってもよい。
【００４２】
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第２余肉部を有してもよい。すなわち、前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部は、少なくとも１つの第２余肉部を有してもよい。この場合、前記仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、前記第１金型により、前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる。複数の粗クランクアーム部の全てが第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有する粗クランクアーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有する粗クランクアーム部のみが第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部のみが第２余肉部を有してもよい。
【００４３】
前記仕上げ打ち工程において、第３金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ピン部側の表面のうち前記第２余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させてもよい。この構成によれば、仕上げ打ち工程において、荒鍛造材の位置を安定させることができる。さらに、この構成によれば、後述する凹みの部分の表面形状（第２余肉部が張り出す側の表面形状）が変形することを抑制できる。なお、粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のいずれか一方のみに第２余肉部を設ける場合には、前記バリを境として第２余肉部を設ける側にのみ第３金型を当接させてもよい。前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部の両方から前記第２余肉部が突出している場合、第３金型として一対の第３金型を用いてもよい。また、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部の両方から前記第２余肉部が突出している場合、先端が二又に分かれた第３金型を用いてもよい。一対の第３金型は、バリを挟んで対向するように配置された状態で粗クランクアーム部の表面に当接する。例えば、前記仕上げ打ち工程において、一対の第３金型が、前記バリを挟んで対向し、且つ、前記粗クランクアーム部の前記粗ピン部側の表面のうち前記第２余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させてもよい。また、先端が二又に分かれた第３金型を用いる場合、二又に分かれた先端が、バリを挟んだ状態で粗クランクアーム部の表面に当接する。そして、先端が二又に分かれた第３金型が、前記粗クランクアーム部の前記粗ピン部側の表面のうち前記第２余肉部と前記バリとの間の表面に当接している状態で、前記第１金型によって前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させてもよい。
【００４４】
前記第２余肉部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出してもよい。前記粗クランクアーム部は、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部の外周から突出する２つの第２余肉部を有してもよい。この構成によれば、ジャーナル部近傍の両側部の剛性を確保できる。２つの第２余肉部の間には、後述する領域Ａｔ（凹みを有する領域）となる部分が存在する。凹みとなる部分の表面形状は、後述するように、幅方向の中央が膨らむような凸状であってもよい。
【００４５】
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有する前記粗クランクアーム部であってもよい。
【００４６】
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部であってもよい。この場合、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの前記側部のそれぞれの外周から突出する前記第２余肉部を有してもよい。
【００４７】
前記仕上げ打ち工程での前記第２余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行ってもよい。
【００４８】
第２金型、第３金型、および支持部材は、いずれか１つを単独で用いることも可能であるし、任意の組み合わせで用いることも可能である。例えば、第２金型のみを用いてもよいし、第３金型のみを用いてもよいし、支持部材のみを用いてもよい。あるいは、第２金型と支持部材との組み合わせ、第３金型と支持部材との組み合わせ、第２金型と第３金型との組み合わせ、第２金型と第３金型と支持部材との組み合わせで用いてもよい。
【００４９】
第２金型は、バリを挟んで荒鍛造材に当接するように、水平方向（第１金型の移動方向と垂直な方向）に移動する。第３金型についても同様である。さらに、仕上げ打ち工程で荒鍛造材が上下方向に移動する場合には、第２金型および第３金型は、仕上げ打ち工程での荒鍛造材の移動に伴って移動する。具体的には、仕上げ打ち工程において荒鍛造材が下方に移動する場合には、第２金型および第３金型もそれに伴って下降する。第２および第３金型を移動・保持する機構に限定はなく、公知の機構を適用してもよい。第２金型および第３金型はそれぞれ、水平移動機構と、その水平移動機構を垂直方向（上下方向）に移動させる機構とを備えてもよい。それらの機構には、例えば複動式のプレス装置で用いられる機構を適用してもよい。
【００５０】
１つの観点では、本発明は、鍛造クランク軸の製造方法の一例を提供する。この一例の製造方法は、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る。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する。この一例の製造方法は、型鍛造により、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの荒鍛造材を得る荒打ち工程と、前記荒鍛造材を素材とし、一対の金型を用いる型鍛造によってバリ付きの仕上げ鍛造材を得る仕上げ打ち工程とを含む。この一例の荒打ち工程では、前記荒鍛造材のクランクアーム部（粗クランクアーム部）のピン部（粗ピン部）近傍の両側部それぞれの外周に当該外周から突出する第１余肉部をさらに成形する。この一例では、前記仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、前記金型によって前記第１余肉部を変形させ、前記クランクアーム部（粗クランクアーム部）の前記ピン部（粗ピン部）近傍の両側部の厚みを増加させる。
【００５１】
上記の説明では、荒鍛造材が第１余肉部を必ず含む場合について説明した。しかし、荒鍛造材が第１余肉部を含まず第２余肉部のみを含む場合でも、本発明の製造方法を適用できる。この場合、上述したように、仕上げ打ち工程での型鍛造の過程で、第１金型によって第２余肉部を変形させて粗ピン部側に張り出させる。
【００５２】
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。以下の説明では、図１Ａ〜図１Ｆに関して説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。
【００５３】
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。アーム部のうちの全部または一部は、ウエイト部を一体で有する。
【００５４】
１つの観点では、本実施形態で製造される鍛造クランク軸の一例は、エンジンの気筒数に対応する数のユニット（「スロー」とも称される）を含む。１つのユニットは、１つのピン部と、ピン部を挟むように配置された２つのアーム部とを含む。１つのユニットの両端には、２つのジャーナル部が配置される。隣接する２つのユニットは、ジャーナル部によって接続されている。Ｖ型６気筒の場合は、２つのピン部の間にアーム部が１つある構造を１つの小ユニットとし、この小ユニットを挟むように２つのアーム部が配置されて大ユニットとなる。さらに、この大ユニットを挟むようにジャーナル部が配置される。
【００５５】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、例えば、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸および４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸に適用できる。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にも適用できる。
【００５６】
より具体的には、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、図２Ａ〜図２Ｄに示す第１構成例の鍛造クランク軸、図４Ａ〜図４Ｄに示す第２構成例の鍛造クランク軸、並びに、図６Ａおよび図６Ｂに示す第３構成例の鍛造クランク軸に適用できる。
【００５７】
第１〜第３構成例の鍛造クランク軸では、いずれも、ウエイト部の有無に依拠することなく、全部のアーム部のジャーナル部側の表面に凹みが設けられる。なお、後述するように、一部のアーム部のジャーナル部側の表面に、凹みを設けてもよい。第２構成例では、さらに、ウエイト部を一体で有するアーム部のピン部側の表面に凹みが設けられる。第３構成例は、ウエイト無しアーム部を有する。その第３構成例では、上述のジャーナル部側の表面の凹みに加え、ウエイト無しアーム部のピン部側の表面に凹みが設けられる。
【００５８】
本実施形態のクランク軸の製造方法は、アーム部に凹みを設けるため、荒鍛造材を得る荒打ち工程と、その荒鍛造材から仕上げ鍛造材を得る仕上げ打ち工程とを含む。また、荒鍛造材のアーム部は、第１余肉部を有し、仕上げ打ち工程でその第１余肉部をジャーナル部側に張り出させる。以下に、鍛造クランク軸（最終製品）および荒鍛造材におけるアーム部の形状をそれぞれ説明する。
【００５９】
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第１構成例におけるクランク軸のアーム部を示す模式図である。図２Ａは斜視図、図２Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図２Ｃは側面を示す図である。図２Ｄは、図２Ｂの線IIＤ−IIＤにおける断面図である。図２Ａ〜図２Ｄに示すクランク軸は、最終製品であり、例えば、仕上げ鍛造材にバリ抜きを施すことによって得られる。また、図２Ａ〜図２Ｄでは、クランク軸のアーム部（ウエイト部を含む）の１つを代表的に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、図２Ｃは、図２Ｂの破線矢印で示す方向から見た図である。
【００６０】
第１構成例のアーム部Ａでは、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部（２つの側部）ＡａおよびＡｂの内側の領域Ａｓに凹みを有する。また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂがジャーナル部Ｊ側に張り出し、それらの両側部（Ａａ、Ａｂ）の厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。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垂直な方向）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。領域Ａｓは、アーム部Ａの表面のうち、ピン部Ｐとは反対側の表面、すなわちジャーナル部Ｊ側表面に位置する。
【００６１】
このような第１構成例のアーム部Ａでは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが、凹みを有さないアーム部のように、厚く維持される。また、そのアーム部Ａには、結果的にジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。このため、第１構成例の鍛造クランク軸は、アーム部Ａの凹みによって軽量化を図ることができる。加えて、アーム部Ａの両側部ＡａおよびＡｂの厚み維持によって剛性の確保を図ることができる。換言すると、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。
【００６２】
両側部ＡａおよびＡｂの内側領域Ａｓの断面形状（凹みの底面形状）は、図２Ｄに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｓの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。
【００６３】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１構成例における荒鍛造材の粗アーム部を示す模式図である。図３Ａは粗ジャーナル部側の表面を示す図である。図３Ｂは側面を示す図である。図３Ｃは、図３Ａの線IIIＣ−IIIＣにおける断面図である。図３Ａ〜図３Ｃでは、荒鍛造材に成形されたクランク軸の形状のうち、粗アーム部（粗ウエイト部Ｗ’を含む）の１つを抽出して示す。なお、図３Ｂは、図３Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。
【００６４】
仕上げ打ち工程前（荒打ち工程後）の粗アーム部Ａ’は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’が、仕上げ打ち工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を有する。その表面形状は粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みは、仕上げ打ち工程後の厚みよりも薄い。
【００６５】
さらに、粗アーム部Ａ’は、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’のそれぞれの外周に第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａはそれぞれ、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の外周から突出する。この第１余肉部ＡａａおよびＡｂａは、板状であり、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の外周に沿って設けられる。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａの厚みは、その根元の両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。
【００６６】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第２構成例におけるクランク軸のアーム部を示す模式図である。図４Ａは斜視図、図４Ｂはピン部側表面を示す図、図４Ｃは側面を示す図である。図４Ｄは、図４Ｂの線IVＤ−IVＤにおける断面図である。図４Ａ〜図４Ｄには、クランク軸のアーム部（ウエイト部を含む）の１つを抽出して示す。なお、図４Ｃは、図４Ｂの破線矢印で示す方向から見た図である。
【００６７】
第２構成例のアーム部Ａでは、上記の第１構成例と同様に、ピン部Ｐ近傍の両側部の厚みが厚く維持されるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを有する。加えて、第２構成例では、ウエイト部を一体で有するアーム部Ａは、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部（２つの側部）ＡｃおよびＡｄの内側の領域Ａｔに、凹みを有する。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。領域Ａｔは、アーム部Ａの表面のうち、ジャーナル部Ｊとは反対側の表面、すなわちピン部Ｐ側表面に位置する。
【００６８】
このような第２構成例のアーム部Ａでは、ピン部Ｐ近傍の両側部の厚みが厚くされるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。さらに、ウエイト部を一体で有するアーム部Ａでは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みを有さないアーム部のように、厚く維持される。また、アーム部Ａには、結果的にピン部Ｐ側の表面に凹みが設けられる。
【００６９】
このため、第２構成例による鍛造クランク軸は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の凹みおよびピン部Ｐ側の凹みによって軽量化をさらに図ることができる。加えて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが維持されることにより、剛性の確保を図ることができる。換言すると、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。
【００７０】
ウエイト部を一体で有するアーム部Ａでは、両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの断面形状（凹みの底面形状）が、図４Ｄに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｔの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。
【００７１】
図５Ａ〜５Ｃは、本発明の第２構成例における荒鍛造材の粗アーム部を示す模式図である。図５Ａは粗ピン部側表面を示す図、図５Ｂは側面を示す図である。図５Ｃは、図５Ａの線ＶＣ−ＶＣにおける断面図である。図５Ａ〜図５Ｃでは、クランク軸の粗アーム部（粗ウエイト部を含む）の１つを抽出して示す。なお、図５Ｂは、図５Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。
【００７２】
第２構成例において、仕上げ打ち工程前（荒打ち工程後）の粗アーム部Ａ’は、上記の第１構成例と同様に、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’に、仕上げ打ち工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。また、粗アーム部Ａ’は、上記の第１構成例のように、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’のそれぞれの外周に第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａはそれぞれ、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の外周から突出する。
【００７３】
加えて、粗ウエイト部Ｗ’を一体で有する粗アーム部Ａ’は、粗ピン部Ｐ’側の表面のうち、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の内側領域Ａｔ’に、仕上げ打ち工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状は粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みは、仕上げ打ち工程後の厚みよりも薄い。
【００７４】
また、粗ウエイト部Ｗ’を一体で有する粗アーム部Ａ’は、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’のそれぞれの外周に、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａはそれぞれ、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。図５Ａ〜図５Ｃに示す第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、板状であり、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周に沿って設けられる。第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａの厚みは、その根元の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。
【００７５】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第３構成例におけるクランク軸のアーム部を示す模式図である。図６Ａはピン部側の表面を示す図である。図６Ｂは、図６Ａの線VIＢ−VIＢにおける断面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すクランク軸は、最終製品であり、例えば、仕上げ鍛造材にバリ抜きを施すことによって得られる。
【００７６】
第３構成例のクランク軸は、複数のアーム部を備え、そのうちの一部のアーム部がウエイト部を一体で有する。図６Ａおよび図６Ｂには、ウエイト部を有さないアーム部、すなわち、ウエイト無しアーム部の１つを抽出して示す。
【００７７】
第３構成例のアーム部Ａでは、図示を省略するが、ウエイト部の有無に依拠することなく、上記の第１構成例と同様に、ピン部Ｐ近傍の両側部の厚みが厚くされるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを有する。加えて、第３構成例のウエイト無しアーム部Ａは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔに、凹みを有する。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。
【００７８】
このような第３構成例のアーム部Ａでは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが厚く維持されるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。ウエイト無しアーム部Ａでは、さらに、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みを有さないアーム部のように、厚く維持される。また、ウエイト無しアーム部Ａでは、結果的にピン部Ｐ側の表面に凹みが設けられる。
【００７９】
このため、第３構成例による鍛造クランク軸は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の凹みおよびピン部Ｐ側の凹みによって軽量化をさらに図ることができる。加えて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みを維持することによって剛性の確保を図ることができる。換言すると、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。
【００８０】
ウエイト無しアーム部Ａでは、両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの形状（凹みの底面形状）が、図６Ｂに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｔの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。
【００８１】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第３構成例における荒鍛造材の粗アーム部を示す模式図である。図７Ａは粗ピン部側表面を示す図である。図７Ｂは、図７Ａの線VIIＢ−VIIＢにおける断面図である。図７Ａおよび図７Ｂでは、荒鍛造材に成形されたクランク軸の形状のうち、ウエイト無し粗アーム部の１つを抽出して示す。
【００８２】
仕上げ打ち工程前（荒打ち工程後）の粗アーム部Ａ’は、図示を省略するが、粗ウエイト部の有無に依拠することなく、上記の第１構成例と同様に、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部の内側領域に、仕上げ打ち後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。また、その粗アーム部Ａ’は、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部のそれぞれの外周に、上記の第１構成例と同様に、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａはそれぞれ、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部の外周から突出する。
【００８３】
第３構成例では、仕上げ打ち工程前のウエイト無し粗アーム部Ａ’が、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、粗ピン部Ｐ’側の表面のうち、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の内側領域Ａｔ’に、仕上げ打ち工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状は粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みは、仕上げ打ち工程後の厚みよりも薄い。
【００８４】
また、ウエイト無し粗アーム部Ａ’は、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’のそれぞれの外周に、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａはそれぞれ、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。この第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、板状であり、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周に沿って設けられる。第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａの厚みは、その根元の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。
【００８５】
２．鍛造クランク軸の製造工程
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、荒打ち工程と、仕上げ打ち工程とを含む。荒打ち工程の前工程として、例えば、従来の製造工程と同様に、予備成形工程を追加できる。また、仕上げ打ち工程の後工程として、例えば、従来の製造工程と同様に、バリ抜き工程を追加できる。必要に応じ、バリ抜き工程の後工程として、整形工程を追加できる。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程の後に、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。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法のうち、本発明の特徴部分を除く部分には、従来の製造方法を適用してもよい。例えば、本発明の特徴部分を除く部分には、図１Ａ〜図１Ｆで説明した工程のうちの少なくとも１つの工程、またはそれを本発明に適合するように修正した工程を適用してもよい。
【００８６】
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。
【００８７】
荒打ち工程では、例えば、予備成形工程で得られた曲げ荒地を素材とし、型鍛造によってバリ付きの荒鍛造材を得る。得られる荒鍛造材には、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すように、クランク軸のおおよその形状が成形され、その荒鍛造材は、粗ジャーナル部Ｊ’や粗ピン部Ｐ’、粗アーム部Ａ’等を有する。加えて、荒鍛造材の粗アーム部Ａ’は、ピン部近傍の側部Ａａ’およびＡｂ’の外周から突出する第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。すなわち、荒打ち工程では、余肉部（第１余肉部、第２余肉部、または、第１余肉部および第２余肉部）を形成できる金型を用いて型鍛造が行われる。
【００８８】
荒打ち工程の型抜き勾配は、逆勾配にならない。具体的には、粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’側表面に設けられる凹みの底面（内側領域Ａｓ’）に対応する部位、並びに、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａに対応する部位のいずれでも、型抜き勾配は逆勾配にならない。換言すれば、上記形状を有する荒鍛造材は、型抜き勾配が逆勾配にならない金型を用いて形成できる。このため、型鍛造による荒打ちを支障なく行え、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すような荒鍛造材を得ることができる。また、前記図５Ａ〜図５Ｃ並びに図７Ａおよび図７Ｂに示すような荒鍛造材であっても、粗ピン部Ｐ’側の表面に設けられる凹みの底面（内側領域Ａｔ’）に対応する部位、並びに、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａに対応する部位のいずれでも逆勾配にならない。換言すれば、上記形状を有する荒鍛造材は、型抜き勾配が逆勾配にならない金型を用いて形成できる。このため、型鍛造による荒打ちを支障なく行える。
【００８９】
仕上げ打ち工程では、荒鍛造材を素材とし、一対の金型を用いて型鍛造を行う。これにより、バリ付きの仕上げ鍛造材を得る。その仕上げ鍛造材は、最終製品のクランク軸とほぼ合致する形状に成形されている。加えて、仕上げ打ち工程では、金型によって第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。これにより、粗アーム部の粗ピン部近傍の両側部の厚みを増加させる。仕上げ打ち工程の詳細は、後述する。
【００９０】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材を保持した状態で、バリを打ち抜く。これにより、仕上げ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。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してもよい。本発明の製造方法によれば、鍛造クランク軸が得られる。
【００９１】
３．仕上げ打ち工程の処理フロー例
図８Ａおよび図８Ｂは、本発明のクランク軸の製造方法による仕上げ打ちの処理フロー例を示す断面図である。図８Ａは荒鍛造材の配置時を示し、図８Ｂは圧下終了時を示す。図８Ａおよび図８Ｂは、前記図３ＡのIIIＣ−IIIＣ位置に相当する位置の断面図である。
【００９２】
図８Ａには、バリ付きの荒鍛造材３０と、上下で一対の第１金型１０とを示す。バリ付きの荒鍛造材３０の形状は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示す荒鍛造材３０の形状と同様である。荒鍛造材３０にはクランク軸の形状が成形されている。図８Ａでは、１つの粗ピン部Ｐ’とその粗ピン部Ｐ’に接続された２つの粗アーム部Ａ’を抽出して示す。
【００９３】
一対の第１金型１０は、上型（第１上型）１１と下型（第１下型）１２とからなる。上型１１および下型１２は、離間するように移動可能であるとともに近接するように移動可能である。このような第１金型１０を用いる型鍛造では、上型１１と下型１２との間に荒鍛造材３０を配置した状態で、上型１１および下型１２が近接するようにそれらを移動させる。これにより、上型１１および下型１２を荒鍛造材３０に押し当て、荒鍛造材３０を圧下する。
【００９４】
上型１１および下型１２のそれぞれには、荒鍛造材３０を成形するとともに突出する余肉部を変形させるため、型彫刻部が彫り込まれている。それらの型彫刻部には、最終製品のクランク軸とほぼ合致する形状が反映されている。ただし、クランク軸の形状のうちの一部は、型彫刻部に反映されない。
【００９５】
具体的には、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを設ける場合（前記図２Ａ〜図２Ｄ参照）、型彫刻部には、アーム部のジャーナル部側の表面における凹みの形状が反映されない。また、アーム部のピン部側の表面に凹みを設ける場合（前記図４Ａ〜図４Ｄ並びに図６Ａおよび図６Ｂ参照）、型彫刻部には、アーム部のピン部側の表面における凹みの形状が反映されない。これらの凹みの形状を型彫刻部に反映すると、型彫刻部の一部が逆勾配となるからである。
【００９６】
このような第１金型１０を用いる処理フロー例では、先ず、上型１１と下型１２とを離間させる。そして、図８Ａに示すように、バリ付きの荒鍛造材３０を上型１１と下型１２の間に配置する。
【００９７】
続いて、上型１１と下型１２とを近接させる。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、図８Ｂに示すように、上型１１および下型１２を荒鍛造材３０と当接させ、上型１１と下型１２とで荒鍛造材３０を圧下する。第１金型１０による圧下に伴い、荒鍛造材３０が最終製品のクランク軸とほぼ合致する形状に成形される。具体的には、図８Ｂに示すように、仕上げ鍛造材３１が得られる。図８Ｂに示す各部の形状は、最終製品である鍛造クランク軸の各部の形状に実質的に対応する。そのため、図８Ｂでは、仕上げ鍛造材３１の符号を、最終製品である鍛造クランク軸の各部の符号と同じとしている。
【００９８】
加えて、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、型鍛造の過程（第１金型１０による圧下過程）で、第１金型１０によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させる。例えば、第１金型１０によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを押し潰す、または、第１金型１０に沿って第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを粗ジャーナル部側に折り曲げる。これらにより、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを第１金型１０に沿う形状とし、粗ジャーナル部側に張り出させる。その結果、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みが増加する。このため、荒鍛造材３０は、圧下に伴い、粗アーム部Ａ’の粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’で厚みが厚くなる。
【００９９】
また、荒鍛造材３０では、図８Ａに示すように、粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’が、凹みの底面と合致する表面形状を有する。その内側領域Ａｓ’の表面形状は、型鍛造の過程で維持される。一方で、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’は、型鍛造に伴って粗ジャーナル部側に張り出す。その結果、仕上げ打ち後の荒鍛造材（得られる仕上げ鍛造材）では、両側部の内側領域Ａｓに凹みが設けられる。
【０１００】
領域Ａｓの凹みの中央部は、図８Ｂに示すように膨らんでいる。この中央部におけるバリＢと他の部分との境界線は、仕上げ鍛造材３１における両側部ＡａおよびＡｂの先端を結ぶ線よりも外側にあってもよい。この構成によれば、バリ抜きの工程が容易になる。
【０１０１】
続いて、上型１１と下型１２とを離間させる。より具体的には、上型１１を上死点まで上昇させる。この状態で、圧下済みの荒鍛造材（仕上げ鍛造材）を取り出す。
【０１０２】
このような仕上げ打ち工程を含む本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法によれば、仕上げ鍛造材において、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くできる。また、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを設けることが可能となる。本発明によれば、仕上げ打ち工程も、型抜き勾配が逆勾配とならない金型を用いて行うことが可能である。
【０１０３】
仕上げ打ち工程の後工程（例えばバリ抜き工程および整形工程）では、アーム部のジャーナル部側の表面における凹み形状を維持する。また、アーム部のピン部側の表面に凹みを設ける場合（前記図４Ａ〜図４Ｄ並びに図６Ａおよび図６Ｂ参照）は、アーム部のピン部側の表面における凹み形状を維持する。例えば、バリ抜き工程で仕上げ鍛造材を保持する金型の型彫刻部において、仕上げ打ち工程の金型と同様に、凹み形状を反映しなければ、バリ抜き工程で凹み形状を維持できる。また、整形工程でバリ無し鍛造材を圧下する金型の型彫刻部において、仕上げ打ち工程の金型と同様に、凹み形状を反映しなければ、整形工程で凹み形状を維持できる。
【０１０４】
このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、最終製品において、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くしながら、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを設けることが可能となる。従って、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。
【０１０５】
また、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、仕上げ打ち工程で、型鍛造に用いる金型によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させ、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部の厚みを増加させる。このため、パンチ等の特別な工具は不要であり、既存の設備を利用して簡便に行える。また、従来の製造工程を変更する必要もない。
【０１０６】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、前記図４Ａ〜図４Ｄに示すような第２構成例の鍛造クランク軸を対象とすることもできる。この場合、荒鍛造材では、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部が、前記図５Ａ〜図５Ｃに示すような第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部の外周から突出する。
【０１０７】
加えて、仕上げ打ち工程の型鍛造の過程では、金型によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させるのみならず、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’の第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａも変形させて粗ピン部Ｐ’側に張り出させればよい。これにより、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’において、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部Ａｃ’およびＡｄ’でも厚みを増加させる。その第２余肉部の変形は、例えば、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行うことができる。その結果、前記図４Ａ〜図４Ｄに示すような、剛性を確保しつつ、より軽量化を図ったクランク軸を得ることができる。
【０１０８】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すような第３構成例の鍛造クランク軸を対象とすることもできる。その鍛造クランク軸は、アーム部Ａのうちの一部のみがウエイト部を一体で有する。すなわち、残りのアーム部Ａは、ウエイト部を有さないウエイト無しアーム部である。
【０１０９】
この場合、荒打ち工程では、ウエイト無し粗アーム部Ａ’において、前記図７Ａおよび図７Ｂに示すような第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａをさらに成形すればよい。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、ウエイト無し粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部の外周から突出する。
【０１１０】
加えて、仕上げ打ち工程の型鍛造の過程では、金型によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させるのみならず、金型によってウエイト無し粗アーム部Ａ’の第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａも変形させて粗ピン部Ｐ’側に張り出させればよい。これにより、ウエイト無し粗アーム部Ａ’において、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部Ａｃ’およびＡｄ’でも厚みを増加させる。その第２余肉部の変形は、例えば、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行うことができる。その結果、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すような、剛性を確保しつつ、より軽量化を図ったクランク軸を得ることができる。
【０１１１】
本実施形態の仕上げ打ち工程において、第１金型とともに、上述した第２金型を用いてもよい。あるいは、仕上げ打ち工程において、第１金型とともに、上述した第２金型および支持部材を用いてもよい。
【０１１２】
第１金型とともに第２金型および支持部材を用いる仕上げ打ち工程の一例について、図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃを用いて説明する。以下では、図３Ａ〜図３Ｃに示した第１構成例の荒鍛造材に対して仕上げ打ち工程を行う一例について説明する。しかし、他の荒鍛造材（例えば第２構成例および第３構成例の荒鍛造材）についても、同様に、第２金型および支持部材を用いて仕上げ打ち工程を行うことができる。以下の説明では第２金型および支持部材の両方を用いる場合について説明するが、第２金型のみを用いてもよい。
【０１１３】
図９Ａは、荒鍛造材の粗アーム部Ａ’を粗ジャーナル部Ｊ’側から見た図である。図９Ｂは、図９Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。図９Ｃは、図９Ａの線IXＣ−IXＣにおける断面図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂで説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。
【０１１４】
この実施形態では、第２金型２０を用いる。さらに、バリＢの下面を支持する支持部材２３を用いる。この実施形態では、複数の支持部材２３を用いる一例について説明する。なお、以下の図では、荒鍛造材の一部のみを図示しているため、図示される支持部材２３は１つのみとなっている。
【０１１５】
先ず、図９Ａ〜図９Ｃに示すように金型を配置する。具体的には、一対の第１金型１０（上型１１および下型１２）の間に荒鍛造材３０を配置する。このとき、複数の支持部材２３によって、バリＢの下面を支持する。複数の支持部材２３は、バリＢが水平になるように荒鍛造材３０を支持する。さらに、一対の第２金型２０（第２金型２１および第２金型２２）を、バリＢを挟んで対向するように配置する。このとき、第２金型２０を、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する粗クランクアーム部Ａ’の表面のうちの粗ピン部Ｐ’とは反対側の表面に当接させる。より具体的には、粗クランクアーム部Ａ’の表面であって粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部（２つの側部）Ａａ’およびＡｂ’の内側の領域Ａｓ’に当接するように第２金型２０が配置される。この構成によれば、仕上げ打ち工程における領域Ａｓ’の変形を、第２金型２０によって抑制できる。領域Ａｓ’の変形を抑制するために、第２金型２０の表面のうち領域Ａｓ’と接触する面は、領域Ａｓ’に対応する形状、すなわち、領域Ａｓ’と密着する形状を有することが好ましい。なお、２つの側部の一方のみに第１余肉部が形成されている場合には、第１余肉部が形成されている側のみに第２金型を当接させてもよい。
【０１１６】
金型を配置する順序に特に限定はない。好ましい一例では、上型１１と下型１２との間にある荒鍛造材３０を支持部材２３によって支持してから、第２金型２０を荒鍛造材３０に当接させる。
【０１１７】
次に、図８Ｂで説明したように、上型１１と下型１２とを近接させ、上型１１と下型１２とで荒鍛造材３０を圧下する。第１金型１０による圧下に伴い、荒鍛造材３０が最終製品である鍛造クランク軸とほぼ合致する形状に成形される。このとき、上述したように、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させて粗ジャーナル部Ｊ’側に張り出させる。
【０１１８】
上型１１を下降させて仕上げ打ち工程を行う場合、上型１１が先ず荒鍛造材３０と接触し、荒鍛造材３０の下降に伴って下型１２と荒鍛造材３０とが接触する。さらに、上型１１が下降するのに伴って、荒鍛造材３０が変形される。この場合、第１金型１０の動作（上型１１の下降）に伴ってバリＢが下降する。そのため、支持部材２３は、バリＢの下降に伴って、バリＢの下面を支持している状態を維持しながら下降する。換言すれば、支持部材２３は、第１金型１０の動作に伴って位置が変動するバリＢに追従して移動する。支持部材２３を用いることによって、荒鍛造材３０の姿勢が安定している状態で仕上げ打ち工程を行うことができる。
【０１１９】
以上のようにして仕上げ打ち工程が行われ、バリ付きの仕上げ鍛造材が得られる。仕上げ打ち工程後は、必要に応じて第２金型２０および支持部材２３を退避させ、仕上げ鍛造材が搬出される。
【０１２０】
荒鍛造材が第２余肉部を有する場合、仕上げ打ち工程において、第１金型とともに、上述した第３金型を用いてもよい。あるいは、仕上げ打ち工程において、第１金型とともに、第２金型および第３金型を用いてもよい。あるいは、仕上げ打ち工程において、第１金型とともに、第２金型、支持部材、および第３金型を用いてもよい。
【０１２１】
第１金型とともに支持部材および第３金型を用いる仕上げ打ち工程の一例について、図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃを用いて説明する。以下では、図５Ａ〜図５Ｃに示した第２構成例の荒鍛造材に対して仕上げ打ち工程を行う一例について説明する。しかし、他の荒鍛造材（例えば第３構成例の荒鍛造材）についても、同様に、支持部材および第３金型を用いて仕上げ打ち工程を行うことができる。以下の説明では支持部材および第３金型の両方を用いる場合について説明するが、第３金型のみを用いてもよい。なお、いずれの場合でも、さらに第２金型を用いることができる。
【０１２２】
図１０Ａは、荒鍛造材の粗アーム部Ａ’の表面の粗ピン部Ｐ’側の表面を示す図である。図１０Ｂは、図１０Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。図１０Ｃは、図１０Ａの線ＸＣ−ＸＣにおける断面図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂで説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。
【０１２３】
この実施形態では、第３金型３５を用いる。さらに、バリＢの下面を支持する複数の支持部材２３を用いる。なお、以下の図では、荒鍛造材の一部のみを図示しているため、図示される支持部材２３は１つのみとなっている。
【０１２４】
先ず、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように金型を配置する。具体的には、一対の第１金型１０（上型１１および下型１２）の間に荒鍛造材３０を配置する。このとき、複数の支持部材２３によって、バリＢの下面を支持する。さらに、一対の第３金型３５（第３金型３６および第３金型３７）を、バリＢを挟んで対向するように配置する。このとき、第３金型３５を、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する粗クランクアーム部Ａ’の表面のうちの粗ジャーナル部Ｊ’とは反対側の表面に当接させる。より具体的には、粗クランクアーム部Ａ’の表面であって粗ピン部Ｐ’側の表面のうち、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部（２つの側部）Ａｃ’およびＡｄ’の内側の領域Ａｔ’に当接するように第３金型３５が配置される。この構成によれば、仕上げ打ち工程における領域Ａｔ’の変形を、第３金型３５によって抑制できる。領域Ａｔ’の変形を抑制するために、第３金型３５の表面のうち領域Ａｔ’と接触する面は、領域Ａｔ’に対応する形状、すなわち、領域Ａｔ’と密着する形状を有することが好ましい。なお、２つの側部の一方のみに第２余肉部が形成されている場合には、第２余肉部が形成されている側のみに第３金型を当接させてもよい。
【０１２５】
金型を配置する順序に特に限定はない。上型１１と下型１２との間に配置した荒鍛造材３０を支持部材２３によって支持してから第３金型３５を荒鍛造材３０に当接させてもよい。なお、第３金型３５とともに第２金型２０を用いる場合、第２金型２０は、図９Ａ〜図９Ｃに示したように配置される。
【０１２６】
次に、図８Ｂで説明したように、上型１１と下型１２とを近接させ、上型１１と下型１２とで荒鍛造材３０を圧下する。第１金型１０による圧下に伴い、荒鍛造材３０が最終製品である鍛造クランク軸とほぼ合致する形状に成形される。このとき、上述したように、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを変形させて粗ピン部Ｐ’側に張り出させる。なお、支持部材２３は、上述したように移動する。
【０１２７】
以上のようにして仕上げ打ち工程が行われ、バリ付きの仕上げ鍛造材が得られる。上述したように、本発明の製造方法の仕上げ打ち工程では、第１金型１０による１回の圧下によって荒鍛造材３０の成形を行うことが可能であり、その成形の際に余肉部（第１余肉部、第２余肉部、または、第１余肉部および第２余肉部）の変形を行うことが可能である。仕上げ打ち工程後は、必要に応じて第３金型３５および支持部材２３を退避させ、仕上げ鍛造材が搬出される。
【０１２８】
第１金型１０、第２金型２０、支持部材２３、および第３金型３５は、互いの動作を阻害しない形状を有し、互いの動作を阻害しないように移動する。これらの金型は、上述した動作が可能なように移動される。これらの金型の移動は、公知の機構で行ってもよい。例えば、第２金型２０、支持部材２３、および第３金型３５は、公知の複動式のプレス装置で用いられる機構によって移動させてもよい。
【０１２９】
第１〜第３構成例のクランク軸は、ウエイト部の有無に依拠することなく、複数のアーム部の全部が、ピン部近傍のジャーナル部側の表面に凹みを有する。本実施形態のクランク軸の製造方法では、複数のアーム部の一部が、ピン部近傍のジャーナル部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、荒鍛造材の複数の粗アーム部の全部または一部が第１余肉部を有すればよい。第１余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１３０】
前述の通り、ウエイト部を一体で有するアーム部（以下、「ウエイト付きアーム部」ともいう）は、ジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを有することが好ましい。複数のウエイト付きアーム部を備えるクランク軸において、ウエイト付きアーム部のジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを設ける場合、ウエイト付きアーム部の全部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。あるいは、ウエイト付きアーム部の一部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、荒鍛造材では、ウエイト付き粗アーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１３１】
前述の通り、ウエイト無しアーム部は、ジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを有することが好ましい。複数のウエイト無しアーム部を備えるクランク軸において、ウエイト無しアーム部のジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを設ける場合、ウエイト無しアーム部の全部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。あるいは、ウエイト無しアーム部の一部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、荒鍛造材のウエイト無し粗アーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１３２】
前述の第１〜第３構成例のように、粗アーム部は、第１余肉部を粗ピン部近傍の両方の側部（両側部）に有してもよく、あるいは、第１余肉部を粗ピン部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第１余肉部を粗ピン部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第１余肉部を粗ジャーナル部側に張り出させることにより、仕上げ打ち後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第１余肉部を設ける粗ピン部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１３３】
粗アーム部の側部の一方のみに第１余肉部が形成されている場合、粗クランクアーム部の粗ジャーナル部側表面の第１余肉部とバリとの間に第２金型が当接している状態で、第１金型によって第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させることが好ましい。
【０１３４】
ウエイト付き粗アーム部が第２余肉部を有する場合、ウエイト付き粗アーム部は、前述の第２構成例のように、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の両方の側部に有してもよい。あるいは、ウエイト付き粗アーム部は、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第２余肉部を粗ピン部側に張り出させることにより、仕上げ打ち後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第２余肉部を設ける粗ジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。粗アーム部の側部の一方のみに第２余肉部が形成されている場合、粗クランクアーム部の粗ピン部側表面の第２余肉部とバリとの間に第３金型が当接している状態で、第１金型によって第２余肉部を変形させて粗ピン部側に張り出させることが好ましい。
【０１３５】
ウエイト無し粗アーム部が第２余肉部を有する場合、ウエイト無し粗アーム部は、前述の第３構成例のように、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の両方の側部に有してもよい。あるいは、ウエイト無し粗アーム部は、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第２余肉部を粗ピン部側に張り出させることにより、仕上げ打ち後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第２余肉部を設ける粗ジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。粗アーム部の側部の一方のみに第２余肉部が形成されている場合、粗クランクアーム部の粗ピン部側表面の第２余肉部とバリとの間に第３金型が当接している状態で、第１金型によって第２余肉部を変形させて粗ピン部側に張り出させることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、鍛造クランク軸の製造に有効に利用でき、例えば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。
【符号の説明】
【０１３７】
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、
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ８：カウンターウエイト部、
Ｊ’：粗ジャーナル部、  Ｐ’：粗ピン部、  Ａ’：粗クランクアーム部、
Ｗ’：粗カウンターウエイト部
Ａａ、Ａｂ：アーム部のピン部近傍の側部、
Ａａ’、Ａｂ’：粗アーム部の粗ピン部近傍の側部、
Ａａａ、Ａｂａ：第１余肉部、
Ａｃ、Ａｄ：アーム部のジャーナル部近傍の側部、
Ａｃ’、Ａｄ’：粗アーム部の粗ジャーナル部近傍の側部、
Ａｃａ、Ａｄａ：第２余肉部、
Ａｓ：アーム部のジャーナル部側表面における両側部の内側領域、
Ａｓ’：粗アーム部の粗ジャーナル部側表面における両側部の内側領域、
Ａｔ：アーム部のピン部側表面における両側部の内側領域、
Ａｔ’：粗アーム部の粗ピン部側表面における両側部の内側領域、
Ｂ：バリ、  １０：第１金型、  １１：上型、  １２：下型、
２０、２１、２２：第２金型、  ２３：支持部材
３０：荒鍛造材、  ３１：仕上げ鍛造材、  ３５、３６、３７：第３金型
【図１Ａ】
2016159246.tif 000003
【図１Ｂ】
2016159246.tif 000004
【図１Ｃ】
2016159246.tif 000005
【図１Ｄ】
2016159246.tif 000006
【図１Ｅ】
2016159246.tif 000007
【図１Ｆ】
2016159246.tif 000008
【図２Ａ】
2016159246.tif 000009
【図２Ｂ】
2016159246.tif 000010
【図２Ｃ】
2016159246.tif 000011
【図２Ｄ】
2016159246.tif 000012
【図３Ａ】
2016159246.tif 000013
【図３Ｂ】
2016159246.tif 000014
【図３Ｃ】
2016159246.tif 000015
【図４Ａ】
2016159246.tif 000016
【図４Ｂ】
2016159246.tif 000017
【図４Ｃ】
2016159246.tif 000018
【図４Ｄ】
2016159246.tif 000019
【図５Ａ】
2016159246.tif 000020
【図５Ｂ】
2016159246.tif 000021
【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2016159246.tif 000023
【図６Ｂ】
2016159246.tif 000024
【図７Ａ】
2016159246.tif 000025
【図７Ｂ】
2016159246.tif 000026
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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