(57)【要約】  ２気筒以上のレシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸の製造方法は、全長にわたって断面積が一定のビレットを据え込み加工し、クランク軸の先頭のクランクアーム部に対応する位置から最後尾のクランクアーム部に対応する位置までの部分で断面積を拡大させた荒地を成形する据え込み工程と、据え込み工程で成形した荒地を型鍛造し、クランク軸の形状が造形されたバリ付きの鍛造材を成形する型鍛造工程と、型鍛造工程で成形した鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含む。これにより、歩留りを向上させるとともに、使用するビレットの断面サイズを小さなものに統合することができる。
2014016875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２気筒以上のレシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸を製造する方法であって、
全長にわたって断面積が一定のビレットを据え込み加工し、前記クランク軸の先頭のクランクアーム部に対応する位置から最後尾のクランクアーム部に対応する位置までの部分で断面積を拡大させた荒地を成形する据え込み工程と、
据え込み工程で成形した荒地を型鍛造し、前記クランク軸の形状が造形されたバリ付きの鍛造材を成形する型鍛造工程と、
型鍛造工程で成形した鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含むことを特徴とする型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項２】
前記クランク軸が自身の中心軸を中心とする円板状のクランクアーム部を有しており、
前記据え込み工程において、その円板状のクランクアーム部に対応する位置で前記荒地の断面積をさらに拡大させることを特徴とする請求項１に記載の型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
前記型鍛造工程の前に、前記クランク軸の形状に応じて前記荒地を部分的に圧下し、前記荒地の体積を長手方向および長手方向と直角な方向のうちの少なくとも長手方向に配分する予備成形工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の型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、熱間型鍛造によるクランク軸素材（以下、「型鍛造クランク軸」という）の製造方法に関し、特に、２気筒以上のレシプロ機器（例：自動車用レシプロエンジン、レシプロコンプレッサー、レシプロポンプ）に搭載される型鍛造クランク軸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク軸は、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を得るレシプロエンジンの主要部品であり、型鍛造によって製造されるものと、鋳造によって製造されるものとに大別される。乗用車や貨物車や特殊作業車などの自動車のエンジン、特に、気筒数が２以上の多気筒エンジンにおいては、クランク軸に高い強度と剛性が要求されることから、型鍛造クランク軸が多用されている。また、自動二輪車や農機や船舶などのエンジンでも型鍛造クランク軸が用いられる。また、動力の伝達がレシプロエンジンとは逆になる、回転運動を往復運動に変換するレシプロコンプレッサーやレシプロポンプ等でも型鍛造クランク軸が用いられる。【０００３】
一般に、これらのレシプロ機器に用いられる型鍛造クランク軸は、例えば特許文献１、２に記載されるように、断面が丸形または角形で全長にわたって断面積が一定のビレットを素材とし、予備成形、型鍛造、バリ抜きおよび整形の各工程を順に経て製造される。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、荒打ちと仕上打ちの各工程を含む。【０００４】
図１は、従来の一般的な型鍛造クランク軸の製造工程を模式的に示す図である。同図に例示するクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載されるものであり、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、およびジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ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、８枚の全てのアーム部Ａ１〜Ａ８にバランスウエイトを有する４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸である。以下、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、ピン部Ｐ１〜Ｐ４、およびアーム部Ａ１〜Ａ８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」と記す。【０００５】
図１に示す製造方法では、予め所定の長さに切断した図１（ａ）に示すビレット２を誘導加熱炉や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、例えば孔型ロールによりビレット２を圧延して絞りつつその体積を長手方向に配分し、中間素材となるロール荒地１０３を成形する（図１（ｂ）参照）。曲げ打ち工程では、ロール成形によって得られたロール荒地１０３を長手方向と直角な方向に部分的にプレス圧下してその体積を配分し、さらなる中間素材となる曲げ荒地１０４を成形する（図１（ｃ）参照）。【０００６】
荒打ち工程では、曲げ打ちによって得られた曲げ荒地１０４を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸（最終鍛造製品）のおおよその形状が造形された鍛造材６を成形する（図１（ｄ）参照）。さらに、仕上打ち工程では、荒打ちによって得られた荒鍛造材６を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸と合致する形状が造形された鍛造材７を成形する（図１（ｅ）参照）。これら荒打ちおよび仕上打ちのとき、互いに対向する金型の型割面の間から、余材がバリとして流出する。このため、荒鍛造材６、仕上鍛造材７は、造形されたクランク軸の周囲にそれぞれバリ６ａ、７ａが付いている。【０００７】
バリ抜き工程では、仕上打ちによって得られたバリ７ａ付きの仕上鍛造材７を上下から金型で保持しつつ、刃物型によってバリ７ａを打ち抜き除去する。これにより、図１（ｆ）に示すように、型鍛造クランク軸１が得られる。整形工程では、バリを除去した型鍛造クランク軸１の要所、例えば、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌなどといった軸部、場合によってはアーム部Ａを上下から金型で僅かにプレスし、所望の寸法形状に矯正する。こうして、型鍛造クランク軸が製造される。【０００８】
図１に示す製造工程は、例示する４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、８枚のアーム部Ａのうち、先頭のアーム部Ａ１、最後尾のアーム部Ａ８、および中央の２枚のアーム部Ａ４、Ａ５にバランスウエイトを有する４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸であっても、同様である。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気筒エンジンなど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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２２８５７４号公報
【特許文献２】特開平８−２４９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
型鍛造クランク軸の製造工程は、上記の通りに予備成形（ロール成形と曲げ打ち）、型鍛造（荒打ちと仕上打ち）、バリ抜きおよび整形の各工程を含み、これらの工程が一連に進行するオンラインとされるのが一般的であるが、そのうちの予備成形が排除される場合がある。予備成形のうちのロール成形で用いるロール設備は、専用の設備であり、構造が複雑で規模が大きく、その据え付けや管理に莫大なコストを要するからである。ちなみに、予備成形のうちの曲げ打ちは、型鍛造（荒打ちと仕上打ち）を行うプレス設備で実施することが可能である。【００１１】
図２は、予備成形を排除した場合の型鍛造クランク軸の製造工程を模式的に示す図である。予備成形を排除した場合、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、全長にわたって断面積が一定のビレット２を、直接、荒打ちして型鍛造することになる。【００１２】
通常、使用するビレットの断面サイズ（丸ビレットの場合：直径、角ビレットの場合：一辺の長さ）は、製造対象のクランク軸における長手方向と直角な方向での最大断面積、具体的にはバランスウエイトを有するアーム部（カウンターウエイト）の断面積を基準にして決定される。このため、予備成形を排除してクランク軸を製造する場合、クランク軸の断面積の小さい両端部分、すなわちフロント部、フランジ部およびこれらに隣接するジャーナル部に対応する部分で歩留りが極端に低下する。【００１３】
また、現実のビレットの断面サイズは、段階的にクラス分けされている。このため、予備成形を排除してクランク軸を製造する場合、製造対象のクランク軸の最大断面積から決定されるビレットの理想的な断面サイズがクラス間にあると、その理想的な断面サイズよりも大きいクラスのビレットを使用せざるを得ない。例えば、丸ビレットを使用するとして、直径９０ｍｍのクラスの次に大きいクラスが直径９５ｍｍである場合、理想的な断面サイズがそれらのクラス間の直径９３ｍｍであると、より大きいクラスの直径９５ｍｍのビレットを採用せざるを得ない。そうすると、ますます歩留りが低下する。【００１４】
さらに、クランク軸の寸法形状は、エンジンの種別に応じて様々である。このため、ビレットの断面サイズは、製造対象のクランク軸の寸法形状ごとに異なり、小さなものから大きなものまで多岐にわたる。しかも、ビレットの加熱を誘導加熱炉で行う場合、使用するビレットの断面サイズに応じて、都度、適切な大きさの電磁コイルを準備し設置する必要がある。【００１５】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、歩留りを向上させるとともに、使用するビレットの断面サイズを小さなものに統合することができる多気筒レシプロ機器用の型鍛造クランク軸の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するため、型鍛造クランク軸の製造工程のうち、歩留りに寄与する荒地を成形する工程に注目し、鋭意検討を重ねた。その結果、型鍛造（荒打ちと仕上打ち）の前に、ビレットを長手方向に圧縮する据え込み加工を行うことにより、両端部分、すなわちクランク軸のフロント部、フランジ部およびこれらに隣接するジャーナル部に対応する部分でビレットの断面サイズを維持しつつ、それ以外の中間部分、すなわちクランク軸の先頭のアーム部に対応する位置から最後尾のアーム部に対応する位置までの部分で断面積を拡大させた荒地（以下、「据え込み荒地」ともいう）を成形し、この据え込み荒地を型鍛造するのが有効であることを知見した。【００１７】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであり、その要旨は下記の型鍛造クランク軸の製造方法にある。すなわち、多気筒レシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸を製造する方法であって、全長にわたって断面積が一定のビレットを据え込み加工し、前記クランク軸の先頭のアーム部に対応する位置から最後尾のアーム部に対応する位置までの部分で断面積を拡大させた荒地を成形する据え込み工程と、据え込み工程で成形した荒地を型鍛造し、前記クランク軸の形状が造形されたバリ付きの鍛造材を成形する型鍛造工程と、型鍛造工程で成形した鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含むことを特徴とする型鍛造クランク軸の製造方法である。【００１８】
この型鍛造クランク軸の製造方法は、前記クランク軸が２気筒以上の多気筒エンジン用である場合に有用である。前記クランク軸が自身の中心軸を中心とする円板状のアーム部を有する場合は、前記据え込み工程において、その円板状のアーム部に対応する位置で前記荒地の断面積をさらに拡大させる構成とすることができる。【００１９】
これらの型鍛造クランク軸の製造方法は、前記型鍛造工程の前に、前記クランク軸の形状に応じて前記荒地を部分的に圧下し、前記荒地の体積を長手方向および長手方向と直角な方向のうちの少なくとも長手方向に配分する予備成形工程を含む構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の型鍛造クランク軸の製造方法によれば、製造対象のクランク軸の最大断面積から決定される理想的な断面サイズよりも小さいビレットを据え込み加工することにより、製造対象のクランク軸における断面積の小さい両端部分で断面積を小さく確保しつつ、製造対象のクランク軸における最大断面積の部分を含む中間部分で理想的な断面積に拡大した据え込み荒地を成形することができ、この据え込み荒地を型鍛造するので、クランク軸の全域にわたって歩留りを向上させることが可能になり、使用するビレットの断面サイズを小さなものに統合することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、従来の一般的な型鍛造クランク軸の製造工程を模式的に示す図である。
【図２】図２は、予備成形を排除した場合の型鍛造クランク軸の製造工程を模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法による製造工程の一例を模式的に示す図である。
【図４】図４は、円板状のアーム部を有する型鍛造クランク軸を製造する場合の据え込み荒地およびクランク軸の各形状を模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法による製造工程の変形例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法における据え込み加工の一例を模式的に示す図である。
【図７】図７は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法における据え込み加工の別例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法について、その実施形態を詳述する。
【００２３】
図３は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法による製造工程の一例を模式的に示す図である。同図に例示するクランク軸は、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸であり、その製造工程は、断面が丸形または角形で全長にわたって断面積が一定のビレット２を素材とし、据え込み加工、型鍛造（荒打ちと仕上打ち）、バリ抜きおよび整形の各工程を含む。
【００２４】
本発明の型鍛造クランク軸の製造方法では、予め所定の長さに切断した図３（ａ）に示すビレット２を誘導加熱炉やガス雰囲気加熱炉によって加熱した後、据え込み加工を行う。据え込み工程では、詳細は後述するが、ビレット２を長手方向に圧縮する据え込み加工を行い、中間素材となる荒地３を成形する（図３（ｂ）参照）。この据え込み荒地３は、両端部分、すなわちクランク軸１のフロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌおよびこれらに隣接するジャーナル部Ｊ１、Ｊ５に対応する部分でビレット２の断面サイズを出来るだけ維持しつつ、それ以外の中間部分、すなわちクランク軸１の先頭のアーム部Ａ１に対応する位置から最後尾のアーム部Ａ８に対応する位置までの部分で断面積を拡大させたものである。
【００２５】
据え込み荒地３の中間部分の断面積は、製造対象のクランク軸１におけるアーム部Ａの必要断面積を確保するように据え込み加工で拡大させる。
【００２６】
荒打ち工程では、据え込み加工によって得られた据え込み荒地３を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸（最終鍛造製品）のおおよその形状が造形されたバリ６ａ付きの鍛造材６を成形する（図３（ｃ）参照）。さらに、仕上打ち工程では、荒打ちによって得られた荒鍛造材６を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸と合致する形状が造形されたバリ７ａ付きの鍛造材７を成形する（図３（ｄ）参照）。
【００２７】
バリ抜き工程では、仕上打ちによって得られたバリ７ａ付きの仕上鍛造材７を上下から金型で保持しつつ、刃物型によってバリ７ａを打ち抜き除去する。これにより、図３（ｅ）に示すように、型鍛造クランク軸１が得られる。整形工程では、バリを除去した型鍛造クランク軸１の要所を上下から金型で僅かにプレスし、所望の寸法形状に矯正する。こうして、型鍛造クランク軸が製造される。
【００２８】
このような本発明の型鍛造クランク軸の製造方法によれば、例えば、丸ビレットを使用するとして、直径９０ｍｍのクラスの次に大きいクラスが直径９５ｍｍである場合、製造対象のクランク軸の最大断面積から決定される理想的な断面サイズがそれらのクラス間の直径９３ｍｍであっても、より小さいクラスの直径９０ｍｍのビレットを採用したり、さらに小さいクラスの直径８５ｍｍのビレットを採用し、この断面サイズの小さいビレットを据え込み加工することにより、製造対象のクランク軸における断面積の小さい両端部分で断面積を小さく確保しつつ、製造対象のクランク軸における最大断面積の部分を含む中間部分で理想的な断面積に拡大した据え込み荒地を成形することができる。この据え込み荒地を型鍛造するので、クランク軸の全域にわたって歩留りを向上させることが可能になる。
【００２９】
また、使用するビレットの断面サイズは、製造対象のクランク軸の最大断面積に制約されないので、小さなものに統合することも可能になる。このため、ビレットの加熱を誘導加熱炉で行う場合、設置する電磁コイルも小さいものに統合することができる。
【００３０】
図３に示す製造工程は、例示する４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸であっても、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気筒エンジンなどに搭載されるクランク軸であっても、適用できる。また、同製造工程は、自動車用エンジンのみならず、自動二輪車や農機や船舶などのエンジン、さらにはレシプロコンプレッサーやレシプロポンプなどといったように、あらゆるレシプロ機器に搭載されるクランク軸の製造に適用できる。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。
【００３１】
本発明の型鍛造クランク軸の製造方法は、クランク軸が２気筒以上の多気筒エンジン用である場合に有用である。また、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法は、丸ビレットを使用する場合に好適である。丸ビレットの方が、角ビレットよりも、据え込み加工時に安定して断面積が拡大するからである。
【００３２】
ここで、自動車用エンジンには、振動および騒音を防止するために、バランスシャフトが設けられることがある。このバランスシャフトは、クランク軸のアーム部の１つに取り付けられたリングギヤによって駆動する。この場合、クランク軸は、リングギヤを取り付けるために、自身の中心軸を中心とする円板状のアーム部を有する。この円板状のアーム部は、他のアーム部と比べてはるかに大きく、クランク軸の各部のうちで最大断面積となる。
【００３３】
このような円板状のアーム部を有する型鍛造クランク軸を製造する場合も、前記図３に示す製造工程で対応できる。もっとも、この場合は、その製造工程のうちの据え込み工程において、据え込み荒地の中間部分の断面積を円板状のアーム部に対応する位置でさらに拡大させることができる。
【００３４】
図４は、円板状のアーム部を有する型鍛造クランク軸を製造する場合の据え込み荒地およびクランク軸の各形状を模式的に示す図である。同図に例示するクランク軸１は、先頭から２番目のアーム部Ａ２が円板状となっている。このクランク軸１の型鍛造に用いる据え込み荒地３は、ビレットを据え込み加工することにより、両端部分でビレットの断面サイズを維持しつつ、クランク軸１の先頭のアーム部Ａ１に対応する位置から最後尾のアーム部Ａ８に対応する位置までの中間部分で断面積を拡大させるとともに、その中間部分のうち円板状のアーム部Ａ２に対応する位置でさらに断面積を拡大させたものである。すなわち、この場合の据え込み荒地３は、断面積が２段に拡大している。
【００３５】
据え込み荒地３における円板状のアーム部Ａ２に対応する位置の断面積は、製造対象のクランク軸１における円板状アーム部Ａ２の必要断面積を確保する。それを除く据え込み荒地３の中間部分の断面積は、円板状アーム部Ａ２以外のアーム部Ａの必要断面積を確保する。
【００３６】
この据え込み荒地３を型鍛造すれば、円板状のアーム部Ａ２を有するクランク軸であっても、全域にわたって歩留りを向上させて製造することができる。
【００３７】
上述の通り、前記図３に示す製造工程は、あらゆる自動車用エンジンに搭載される型鍛造クランク軸の製造に適用できる。ただし、バランスウエイトのない小判状のアーム部を備えるクランク軸、具体的には、４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸、Ｖ型６気筒エンジンに搭載されるクランク軸などの場合、小判状のアーム部は断面積が小さいため、前記図３に示す製造工程では、小判状のアーム部に対応する部分で十分に歩留りの向上が図れない。そこで、製造対象のクランク軸の形状によっては、前記図３に示す製造工程において、型鍛造工程の前に、据え込み荒地をさらに塑性加工する予備成形を行うことができる。
【００３８】
図５は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法による製造工程の変形例を模式的に示す図である。同図に例示するクランク軸１は、４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸であり、先頭から２番目、３番目、６番目および７番目の各アーム部Ａが小判状となっている（図５（ｇ）参照）。このクランク軸１の製造工程は、据え込み加工、予備成形、型鍛造（荒打ちと仕上打ち）、バリ抜きおよび整形の各工程を含み、前記図３に示す製造工程の据え込み工程と型鍛造工程の間に予備成形工程を追加したものである。予備成形工程は、第１の予備成形と第２の予備成形の各工程を含む。
【００３９】
第１の予備成形工程では、型鍛造を行うプレス設備を共用し、据え込み加工によって得られた図５（ｂ）に示す据え込み荒地３を長手方向と直角な方向に部分的にプレス圧下し、その体積を長手方向に配分する（図５（ｃ）参照）。このときの圧下は、クランク軸の小判状アーム部Ａに対応する部分に行う。
【００４０】
続く第２の予備成形工程では、同じく型鍛造を行うプレス設備を共用し、第１の予備成形工程によって得られた図５（ｃ）に示す据え込み荒地４を自身の中心軸周りに９０°回転させた状態で、長手方向と直角な方向に部分的にプレス圧下し、その体積を長手方向および長手方向と直角な方向に配分する（図５（ｄ）参照）。このときの圧下は、前記図１（ｃ）に示す曲げ打ちに相当する。
【００４１】
そして、第２の予備成形工程によって得られた図５（ｄ）に示す据え込み荒地５を型鍛造する。
【００４２】
このような図５に示す製造工程を経る製造方法では、製造対象のクランク軸１の形状に応じ、クランク軸１における断面積の小さい部分、例えば、小判状アーム部Ａに対応する部分で据え込み荒地５の断面積を減少させることができるので、その部分でも十分に歩留りの向上を図ることが可能になる。
【００４３】
図６は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法における据え込み加工の一例を模式的に示す図である。同図に例示する据え込み加工は、断面積が一律に拡大した前記図３に示す据え込み荒地３を成形するものである。
【００４４】
据え込み加工は、専用のプレス設備を用いて行う場合、そのプレス設備としては、スクリュープレス、油圧プレス、クランクプレスなどを適用できる。ただし、据え込み加工は、他の工程と一連のオンラインの中で行われ、長尺のビレットを長手方向に圧縮する加工であることから、そのプレス設備には、高速化およびストロークの長尺化に対応可能であることが要求される。
【００４５】
図６に示すように、据え込み加工に用いるプレス設備は、基礎となる固定のハードプレート１１に保持された下型１２と、上下方向に可動するハードプレート２１に保持された上型２２を備える。下型１２および上型２２には、互いに対向する彫り込み穴１３、２３がそれぞれ形成されている。
【００４６】
下型１２の彫り込み穴１３は、底側と開口側に区分された段付き穴とされる。この下型１２の彫り込み穴１３の底側は、断面がビレット２の断面形状と一致し、開口側の断面は、所望する据え込み荒地３の中間部分の断面形状と一致する。一方、上型２２の彫り込み穴２３は、断面がビレット２の断面形状と一致する単純な穴とされる。なお、厳密には、これらの彫り込み穴１３、２３のいずれにも、開口側に向けて僅かに拡大する勾配が設けられている。ビレット２の挿入と据え込み荒地３の取り出しに支障を来たさないようにするためである。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、据え込み加工に際し、下型１２の彫り込み穴１３にビレット２が挿入され、その彫り込み穴１３の底側によってビレット２の一端部２ａが拘束される。次に、図６（ｂ）に示すように、上型２２を下降させると、上型２２の彫り込み穴２３がビレット２の他端部２ｂを受け入れ、その彫り込み穴２３によってビレット２の他端部２ｂが拘束される。引き続き上型２２を下降させると、ビレット２は、その両端部２ａ、２ｂが拘束されているため、その両端部２ａ、２ｂ以外の部分が長手方向に圧縮され、長手方向と直角な方向に次第に拡大する。
【００４８】
このとき、上型２２の下死点の調整により、ビレット２の最終拡大量およびその拡大部分の最終長さが決まる。もっとも、ビレット２の拡大量は、下型１２の彫り込み穴１３の開口側との接触によっても制限される。これにより、図６（ｃ）に示すように、両端部分でビレット２の断面サイズを維持しつつ、それ以外の中間部分で断面積を一律に拡大させた据え込み荒地３を成形できる。
【００４９】
図７は、本発明の型鍛造クランク軸の製造方法における据え込み加工の別例を模式的に示す図である。同図に例示する据え込み加工は、断面積が２段に拡大した前記図４に示す据え込み荒地３を成形するものである。
【００５０】
図７に示す据え込み加工では、前記図６に示す据え込み加工と比較し、上型２２の彫り込み穴２３も、下型１２の彫り込み穴１３と同様に、底側と開口側に区分された段付き穴とされる点で相違する。この場合、図７（ｂ）に示すように、ビレット２の一端部２ａを下型１２の彫り込み穴１３の底側によって拘束するとともに、ビレット２の他端部２ｂを上型２２の彫り込み穴２３の底側によって拘束し、引き続き上型２２を下降させると、ビレット２は、拘束された両端部２ａ、２ｂ以外の部分が長手方向に圧縮され次第に拡大する。
【００５１】
このとき、ビレット２の拡大量は、先ず、下型１２の彫り込み穴１３の開口側との接触、および上型２２の彫り込み穴２３の開口側との接触によって制限される。そして、上型２２の下死点の調整により、ビレット２は、互いに対向する下型１２と上型２２の型割面の間から拡大し、その部分の最終拡大量およびその拡大部分の最終長さが決まり、これと同時に、拡大部分全体の最終長さが決まる。これにより、図７（ｃ）に示すように、両端部分でビレット２の断面サイズを維持しつつ、それ以外の中間部分で断面積を２段に拡大させた据え込み荒地３を成形できる。
【００５２】
以上説明した据え込み加工で留意すべき点としては、ビレットの座屈がある。本発明の型鍛造クランク軸の製造方法では、長尺なビレットを長手方向の広範囲にわたり拡大させるため、座屈が発生するおそれがあるからである。座屈が発生すると、所望する形状寸法の据え込み荒地を得ることができない。このため、予め、種々の条件で試験を行い、例えば、丸ビレットを使用する場合にあっては、前記図６に示すように、ビレットの直径Ｄ０と据え込み加工後の拡大部分の直径Ｄ１との比で表される拡径率「Ｄ０／Ｄ１」、およびビレットの自由長さＬｆとビレットの直径Ｄ０との比で表される細長比「Ｌｆ／Ｄ０」の関係から座屈の発生限界の条件を把握しておき、その関係を踏まえて据え込み加工の条件設定を行うことが好ましい。
【００５３】
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。例えば、据え込み荒地は、中間部分で断面積が一律に拡大したものに限らず、中間部分で断面積がなだらかに拡大したものでも構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、２気筒以上のレシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸の製造、特に自動車用多気筒エンジンに搭載される型鍛造クランク軸の製造に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００５５】
１：型鍛造クランク軸、    Ｊ１〜Ｊ５：ジャーナル部、
Ｐ１〜Ｐ４：ピン部、    Ｆｒ：フロント部、    Ｆｌ：フランジ部、
Ａ１〜Ａ８：クランクアーム部、    ２：ビレット、
２ａ：一端部、    ２ｂ：他端部、    ３，４，５：据え込み荒地、
６：荒鍛造材、    ６ａ：バリ、
７：仕上鍛造材、    ７ａ：バリ、
１１：ハードプレート、    １２：下型、    １３：彫り込み穴、
２１：ハードプレート、    ２２：上型、    ２３：彫り込み穴
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月16日(2015.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２気筒以上のレシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸を製造する方法であって、
全長にわたって断面積が一定のビレットを加熱する加熱工程と、
前記ビレットを据え込み加工し、前記ビレットの両端部分以外の中間部分であって、前記クランク軸の先頭のクランクアーム部に対応する位置から最後尾のクランクアーム部に対応する位置までの中間部分で断面積を拡大させた荒地を成形する据え込み工程と、
据え込み工程で成形した荒地を型鍛造し、前記クランク軸の形状が造形されたバリ付きの鍛造材を成形する型鍛造工程と、
型鍛造工程で成形した鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含むことを特徴とする型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項２】
前記クランク軸が自身の中心軸を中心とする円板状のクランクアーム部を有しており、
前記据え込み工程において、その円板状のクランクアーム部に対応する位置で前記荒地の断面積をさらに拡大させることを特徴とする請求項１に記載の型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
前記型鍛造工程の前に、前記クランク軸の形状に応じて前記荒地を部分的に圧下し、前記荒地の体積を長手方向および長手方向と直角な方向のうちの少なくとも長手方向に配分する予備成形工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の型鍛造クランク軸の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月29日(2015.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２気筒以上のレシプロ機器に搭載される型鍛造クランク軸を製造する方法であって、
全長にわたって断面積が一定のビレットを加熱する加熱工程と、
前記ビレットを据え込み加工し、前記ビレットの両端部分以外の中間部分であって、前記クランク軸の先頭のクランクアーム部に対応する位置から最後尾のクランクアーム部に対応する位置までの中間部分で断面積を一律に拡大させた荒地を成形する据え込み工程と、
据え込み工程で成形した荒地を型鍛造し、前記クランク軸の形状が造形されたバリ付きの鍛造材を成形する型鍛造工程と、
型鍛造工程で成形した鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含むことを特徴とする型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項２】
前記クランク軸が自身の中心軸を中心とする円板状のクランクアーム部を有しており、
前記据え込み工程において、その円板状のクランクアーム部に対応する位置で前記荒地の断面積をさらに拡大させることを特徴とする請求項１に記載の型鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
前記型鍛造工程の前に、前記クランク軸の形状に応じて前記荒地を部分的に圧下し、前記荒地の体積を長手方向および長手方向と直角な方向のうちの少なくとも長手方向に配分する予備成形工程を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の型鍛造クランク軸の製造方法。
【国際調査報告】
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