(57)【要約】  クランク軸の製造方法は、第１予備成形工程と、第２予備成形工程と、少なくとも１回の仕上げ鍛造工程と、を含む。第１予備成形工程は、一対の第１金型（４０）を用い、ジャーナル部となる部位をビレット（２２）の軸方向と垂直な方向から圧下することにより、扁平部（２３ａ）を形成する工程と、第１金型（４０）による圧下を開始後、第２金型（５０）を用い、ビレット（２２）の軸方向と垂直な方向を偏心方向にしてピン部となる部位を偏心させる工程とを含む。第２予備成形工程では、扁平部（２３ａ）の幅方向を圧下方向にして初期荒地（２３）のうちのピン部となる部位、および扁平部（２３ａ）を圧下する。最終荒地は、クランクアーム部となる部位の厚みが仕上げ寸法の厚みと同じである。
2019155847.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、前記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って、
当該製造方法は、
ビレットから初期荒地を得る第１予備成形工程と、
前記初期荒地から最終荒地を得る第２予備成形工程と、
少なくとも１回の型鍛造によって前記最終荒地を前記鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含み、
前記第１予備成形工程は、一対の第１金型を用い、前記ビレットのうちの前記ジャーナル部となる部位を前記ビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、前記ジャーナル部となる部位の断面積を減少させて扁平部を形成する工程と、前記第１金型による圧下を開始後、第２金型を用い、前記ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にして前記ピン部となる部位を偏心させる工程とを含み、
前記第２予備成形工程では、前記扁平部の幅方向を圧下方向にして前記初期荒地のうちの前記ピン部となる部位、および前記扁平部を圧下し、
前記最終荒地は、前記クランクアーム部となる部位の厚みが仕上げ寸法の厚みと同じである、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予備成形工程では、前記一対の第１金型による圧下が完了した後、前記第２金型による前記ピン部となる部位の偏心を開始する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記ピン部となる部位の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量と同じかまたはそれよりも小さい、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おいて、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。特に、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クランク軸（以下、「鍛造クランク軸」ともいう）が多用される。【０００３】
図１Ａおよび図１Ｂは、一般的な鍛造クランク軸の形状例を示す模式図である。これらの図のうち、図１Ａは全体図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面図である。図１Ｂに示す例では、代表的に、一つのクランクアーム部Ａ７と、そのクランクアーム部Ａ７と一体のカウンターウエイト部Ｗ７と、そのクランクアーム部Ａ７につながるピン部Ｐ４およびジャーナル部Ｊ４を示す。【０００４】
図１Ａおよび図１Ｂに示す鍛造クランク軸１１は、４気筒エンジンに搭載される４気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸である。鍛造クランク軸１１は、５つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５と、４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４と、フロント部Ｆｒと、フランジ部Ｆｌと、８枚のクランクアーム部（以下、「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ８とを備える。アーム部Ａ１〜Ａ８は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ。また、８枚（全部）のアーム部Ａ１〜Ａ８は、カウンターウエイト部（以下、「ウエイト部」ともいう）Ｗ１〜Ｗ８を一体で備える。鍛造クランク軸１１の軸方向の前端にはフロント部Ｆｒが設けられ、後端にはフランジ部Ｆｌが設けられる。フロント部Ｆｒは、先頭の第１ジャーナル部Ｊ１につながり、フランジ部Ｆｌは、最後尾の第５ジャーナル部Ｊ５につながる。【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。また、アーム部Ａおよびそのアーム部Ａと一体のウエイト部Ｗをまとめて「ウェブ」ともいう。【０００６】
図１Ｂに示すように、ウエイト部Ｗの幅Ｂｗは、アーム部Ａの幅Ｂａより大きい。このため、ウエイト部Ｗは、アーム部中心面（ピン部Ｐの中心軸とジャーナル部Ｊの中心軸とを含む面）から大きく張り出している。【０００７】
このような形状の鍛造クランク軸を製造する際、一般に、出発素材としてビレットが用いられる。ビレットの長手方向に垂直な断面、すなわち横断面は、丸形または角形である。その横断面の面積は、ビレットの全長にわたって一定である。本明細書において、「横断面」は、ビレット若しくは後述する各荒地の長手方向、または鍛造クランク軸の軸方向を法線とする断面を意味する。「縦断面」は、ビレット若しくは後述する各荒地の長手方向、または鍛造クランク軸の軸方向に平行、かつ、鉛直方向に平行な断面を意味する。また、横断面の面積を単に「断面積」ともいう。鍛造クランク軸は、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程をその順に経ることによって製造される。また、必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程を経る。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む。型鍛造工程は、荒打ちと仕上げ打ちの各工程を含む。【０００８】
図２Ａ〜図２Ｆ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。これらの図のうち、図２Ａはビレットを示す。図２Ｂはロール荒地を示す。図２Ｃは曲げ荒地を示す。図２Ｄは荒鍛造材を示す。図２Ｅは仕上げ鍛造材を示す。図２Ｆは鍛造クランク軸を示す。なお、図２Ａ〜図２Ｆは、前記図１Ａおよび図１Ｂに示す形状の鍛造クランク軸１１を製造する場合の一連の工程を示す。【０００９】
図２Ａ〜図２Ｆを参照し、鍛造クランク軸１１の製造方法を説明する。先ず、図２Ａに示すような所定の長さのビレット１２を加熱炉によって加熱した後、予備成形工程でロール成形および曲げ打ちをその順に行う。ロール成形では、例えば孔型ロールを用いてビレット１２を圧延して絞る。これにより、ビレット１２の体積を軸方向に配分し、中間素材であるロール荒地１３を得る（図２Ｂ参照）。次に、曲げ打ちでは、ロール荒地１３を軸方向と垂直な方向から部分的にプレスする。これにより、ロール荒地１３の体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地１４を得る（図２Ｃ参照）。【００１０】
続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地１４を上下に一対の金型を用いて鍛造することにより、荒鍛造材１５を得る（図２Ｄ参照）。その荒鍛造材１５には、鍛造クランク軸１１（最終製品）のおおよその形状が造形される。さらに、仕上げ打ち工程では、荒鍛造材１５を上下に一対の金型を用いて鍛造することにより、仕上げ鍛造材１６を得る（図２Ｅ参照）。その仕上げ鍛造材１６には、最終製品の鍛造クランク軸１１と合致する形状が造形される。これら荒打ちおよび仕上げ打ち工程のとき、互いに対向する金型の型割面の間から余材が流出し、その余材がバリＢとなる。このため、荒鍛造材１５および仕上げ鍛造材１６は、いずれも、周囲にバリＢが大きく付いている。【００１１】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材１６を一対の金型によって挟んで保持した状態で、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１６からバリＢが除去され、バリ無し鍛造材が得られる。そのバリ無し鍛造材は、図２Ｆに示す鍛造クランク軸１１とほぼ同じ形状である。【００１２】
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、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１１が製造される。【００１３】
図２Ａ〜図２Ｆに示す製造工程は、前記図１Ａおよび図１Ｂに示す４気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸に限らず、様々な鍛造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鍛造クランク軸にも適用できる。【００１４】
４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸の場合、８枚のアーム部Ａ１〜Ａ８のうち、一部のアーム部がウエイト部Ｗを一体で備える。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および第５アーム部Ａ５）がウエイト部Ｗを一体で有する。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、ウエイト部を備えず、その形状は長円状となる。【００１５】
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鍛造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。【００１６】
予備成形工程の主目的は、ビレットの体積を配分することである。予備成形工程でビレットの体積を配分することにより、後工程の型鍛造工程でバリの形成を低減でき、材料歩留りを向上できる。ここで、材料歩留りとは、ビレットの体積に対する鍛造クランク軸（最終製品）の体積の割合（百分率）を意味する。【００１７】
また、予備成形によって得られる荒地は、後工程の型鍛造工程で鍛造クランク軸に成形される。精密な形状の鍛造クランク軸を得るため、予備成形工程では精密な形状の荒地を成形する必要がある。【００１８】
鍛造クランク軸の製造に関する技術は、例えば、特開２００１−１０５０８７号公報（特許文献１）、特開平２−２５５２４０号公報（特許文献２）、特開昭６２−２４４５４５号公報（特許文献３）および特開昭５９−４５０５１号公報（特許文献４）に開示される。特許文献１は、一対からなる上型と下型を用いた予備成形方法を開示する。その予備成形方法では、上型と下型とで棒状の被加工物を圧下する際に、被加工物の一部を軸方向に延ばすとともに、その一部を軸心に対してオフセットする。これにより、特許文献１では、延ばしと曲げを同時に実施できることから、設備投資を少なくできるとしている。【００１９】
特許文献２の予備成形方法は、従来の２パスのロール設備に代え、４パスの高速ロール設備を用いる。その予備成形方法では、ロール荒地の断面積が、鍛造クランク軸（最終製品）のウエイト部、アーム部およびジャーナル部の断面積の分布に合わせて決められる。これにより、特許文献２では、材料歩留りを向上できるとしている。【００２０】
特許文献３の予備成形方法は、転造により、ビレットの軸方向および径方向にビレットの一部の体積を配分する。体積配分されたビレットを型鍛造することによって、鍛造クランク軸が得られる。これにより、特許文献３では、材料歩留りを向上できるとしている。【００２１】
特許文献４の製造方法では、一対からなる上型と下型とポンチとを用いた１回の型鍛造により、ビレットを鍛造クランク軸に成形する。型鍛造工程では、まず、ビレットのうちのジャーナル部となる領域およびピン部となる領域を別個に稼働するポンチによって圧下する。圧下によりビレットの体積が配分される。その後、上型および下型によって型鍛造が実施される。すなわち、１工程で、予備成形および型鍛造ができる。これにより、特許文献４では、複雑な形状の鍛造クランク軸を単一の設備で効率よく製造できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００１−１０５０８７号公報
【特許文献２】特開平２−２５５２４０号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４４５４５号公報
【特許文献４】特開昭５９−４５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
鍛造クランク軸の製造では、前述の通り、バリの形成を低減して材料歩留りを向上させることが望まれている。また、予備成形工程において、精密な形状の荒地を成形することが望まれている。前記特許文献１に記載の予備成形方法では、ビレットの体積の配分とオフセットをある程度行うことができる。【００２４】
しかしながら、前記特許文献１の予備成形方法では、ウェブとなる部位において、ウエイト部となる部位の体積と、ウエイト部を一体で備えるアーム部となる部位の体積と、の配分が検討されていない。そのため、後工程の型鍛造工程において、アーム部中心面から大きく張り出すウエイト部で、材料の充満性が不十分となり、欠肉が生じ易い。ウエイト部の欠肉を防止するには、簡便には、荒地で余剰の体積を増加させればよい。しかし、この場合、材料歩留りが低下する。以下では、ウエイト部となる部位を「ウエイト相当部」ともいう。ウエイト部を一体で備えるアーム部（ウエイト部を除く）となる部位を「アーム相当部」ともいう。ウエイト相当部とアーム相当部をまとめて「ウェブ相当部」ともいう。【００２５】
前記特許文献２の予備成形方法では、ウェブ相当部でウエイト相当部とアーム相当部との体積配分を行えない。ロール成形によるからである。そのため、後工程の型鍛造工程において、ウエイト部の材料の充満性が不十分となる。その結果、欠肉が生じ易い。【００２６】
前記特許文献３の予備成形方法では、転造を実施するための設備が必要となる。そのため、設備費用が高くなり、また、生産効率の向上も難しい。【００２７】
前記特許文献４の製造方法では、単一の設備で予備成形および型鍛造を実施するため、ビレットを大きく変形させる予備成形を実施できない。そのため、前記特許文献４の製造方法では、材料歩留りを向上させることは難しい。【００２８】
本発明の目的は、精密な形状の鍛造クランク軸の成形ができ、かつ、材料歩留りを向上できる鍛造クランク軸の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、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。【００３０】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、ビレットから初期荒地を得る第１予備成形工程と、初期荒地から最終荒地を得る第２予備成形工程と、少なくとも１回の型鍛造によって最終荒地を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含む。
第１予備成形工程は、一対の第１金型を用い、ビレットのうちのジャーナル部となる部位をビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、ジャーナル部となる部位の断面積を減少させて扁平部を形成する工程と、第１金型による圧下を開始後、第２金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にしてピン部となる部位を偏心させる工程とを含む。
第２予備成形工程では、扁平部の幅方向を圧下方向にして初期荒地のうちのピン部となる部位、および扁平部を圧下する。
最終荒地は、クランクアーム部となる部位の厚みが仕上げ寸法の厚みと同じである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の実施形態による鍛造クランク軸の製造方法は、第１予備成形工程および第２予備成形工程により、軸方向の体積の配分が促進された最終荒地を得ることができる。また、最終荒地は、ジャーナル部となる部位の体積と、ピン部となる部位の体積と、アーム部となる部位の体積とが適切に配分される。仕上げ鍛造工程により、その最終荒地から鍛造クランク軸の形状を造形できる。これらより、材料歩留りを向上させることができる。また、本発明によれば、第１予備成形工程および第２予備成形工程により精密な形状の荒地を成形できる。そのため、精密な形状の鍛造クランク軸を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】図１Ａは、一般的な鍛造クランク軸の全体形状の一例を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来の製造工程におけるビレットを示す模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、従来の製造工程におけるロール荒地を示す模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、従来の製造工程における曲げ荒地を示す模式図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、従来の製造工程における荒鍛造材を示す模式図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、従来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２Ｆ】図２Ｆは、従来の製造工程における鍛造クランク軸を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態の製造工程例におけるビレットを示す模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本実施形態の製造工程例における初期荒地を示す模式図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本実施形態の製造工程例における最終荒地を示す模式図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本実施形態の製造工程例における仕上げ鍛造材を示す模式図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本実施形態の製造工程例における鍛造クランク軸を示す模式図である。
【図４】図４は、１つの金型で第１予備成形工程を実施する場合を示す縦断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の第１金型および第２金型を示す縦断面図である。
【図６】図６は、図５とは異なる本実施形態の第１金型および第２金型を示す縦断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程開始時の状況を示す縦断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程終了時の状況を示す縦断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、第１予備成形工程の加工フロー例における偏心工程終了時の状況を示す縦断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程開始時のジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程終了時のジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例における偏心工程開始時のピン部となる部位を示す横断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例における偏心工程終了時のピン部となる部位を示す横断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程開始時のアーム部となる部位を示す横断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例における扁平部形成工程終了時のアーム部となる部位を示す横断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下前の状況を模式的に示す縦断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下終了時の状況を模式的に示す縦断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下前のジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下終了時のジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下前のピン部となる部位を示す横断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下終了時のピン部となる部位を示す横断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下前のア−ム相当部を示す横断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例における圧下終了時のアーム相当部を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、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。
【００３４】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、ビレットから初期荒地を得る第１予備成形工程と、初期荒地から最終荒地を得る第２予備成形工程と、少なくとも１回の型鍛造によって最終荒地を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する仕上げ鍛造工程と、を含む。
第１予備成形工程は、一対の第１金型を用い、ビレットのうちのジャーナル部となる部位をビレットの軸方向と垂直な方向から圧下することにより、ジャーナル部となる部位の断面積を減少させて扁平部を形成する工程と、第１金型による圧下を開始後、第２金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向を偏心方向にしてピン部となる部位を偏心させる工程とを含む。
第２予備成形工程では、扁平部の幅方向を圧下方向にして初期荒地のうちのピン部となる部位、および扁平部を圧下する。
最終荒地は、クランクアーム部となる部位の厚みが仕上げ寸法の厚みと同じである。
【００３５】
本実施形態の製造方法によれば、第１予備成形工程および第２予備成形工程により、軸方向の体積の配分が促進された最終荒地を得ることができる。また、最終荒地は、ジャーナル部となる部位の体積と、ピン部となる部位の体積と、アーム部となる部位の体積とが適切に配分される。そのため、第２予備成形工程においても、鍛造クランク軸の形状に近い形状の最終荒地を得ることができる。そして、仕上げ鍛造工程により、その最終荒地から鍛造クランク軸の形状を造形できる。これらより、材料歩留りを向上させることができる。
【００３６】
また、第１予備成形工程では、ジャーナル部となる部位を圧下する第１金型とは別動の第２金型がピン部となる部位を偏心させる。第１金型が第２金型と一体であれば、ピン部となる部位を偏心させる部分が、ジャーナル部となる部位を圧下する部分よりも突出する。そのため、成形が開始されれば、ピン部となる部位のみが偏心され、ビレットが湾曲しやすい。しかし、第２金型が第１金型と別動であれば、ピン部となる部位を偏心させる第２金型を、ジャーナル部となる部位を圧下する部分よりも突出させないことができる。そのため、成形が開始されても、まず、ジャーナル部となる部位が圧下され、ジャーナル部となる部位の圧下後に、ピン部となる部位を偏心させることができる。そのため、ピン部となる部位の偏心中にビレットが湾曲しにくい。ビレットが、第１金型の所定の位置で圧下されるため、圧下後の初期荒地に欠肉等が生じにくい。
【００３７】
好ましくは、第１予備成形工程では、一対の第１金型による圧下が完了した後、第２金型によるピン部となる部位の偏心を開始する。
【００３８】
好ましくは、ピン部となる部位の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量と同じかまたはそれよりも小さい。
【００３９】
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。
【００４０】
１．製造工程例
本実施形態の製造方法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Ｊと、ジャーナル部Ｊに対して偏心したピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐをつなぐアーム部Ａと、を備える。鍛造クランク軸は、複数のジャーナル部Ｊ、複数のピン部Ｐ、複数のアーム部Ａを備えていてもよい。例えば、前記図１Ａおよび図１Ｂに示す４気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１１が製造対象である。４気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１１の場合、複数のアーム部Ａのうちの全部がウエイト部Ｗを一体で備える。前述の４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸等も製造対象である。４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸の場合、複数のアーム部Ａのうちの一部がウエイト部Ｗを一体で備える。また、全てのアーム部Ａがウエイト部Ｗを備えていなくてもよい。ウエイト部Ｗを備えないアーム部Ａの形状は長円状である。
【００４１】
本実施形態の製造方法は、第１予備成形工程と、第２予備成形工程と、仕上げ鍛造工程とを含む。仕上げ鍛造工程の後工程として、バリ抜き工程を追加してもよい。また、必要に応じて、バリ抜き工程の後に、整形工程を追加してもよい。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、捩り工程を追加してもよい。これらの一連の工程は、熱間で実施される。
【００４２】
図３Ａ〜図３Ｅは、本実施形態の鍛造クランク軸の製造工程例を説明するための模式図である。これらの図のうち、図３Ａはビレットを示す。図３Ｂは初期荒地を示す。図３Ｃは最終荒地を示す。図３Ｄは仕上げ鍛造材を示す。図３Ｅは鍛造クランク軸を示す。なお、図３Ａ〜図３Ｅは、前記図１Ａに示す形状の鍛造クランク軸１１を製造する場合の一連の工程を示す。
【００４３】
第１予備成形工程は、扁平部形成工程と、偏心工程とを含む。扁平部形成工程では、一対の第１金型を用いてビレット２２のジャーナル部となる部位（以下、「ジャーナル相当部」ともいう）を圧下する。これにより、ジャーナル相当部の断面積が減少する。これに伴って、ビレットのジャーナル相当部の位置に扁平部２３ａが形成される。扁平部２３ａは、後述の図８Ｂに示すように、圧下方向の厚さｔａよりも圧下方向と垂直な方向の幅Ｂｆが大きい。このようにして体積が配分された初期荒地２３を得る。偏心工程では、第１金型による圧下を開始後、第２金型を用いてピン部となる部位（以下、「ピン相当部」ともいう）を偏心させる。第１予備成形工程において、圧下方向および偏心方向は、ビレットの軸方向と垂直な方向である。
【００４４】
第２予備成形工程では、初期荒地２３のうち、ピン相当部、および扁平部２３ａ（ジャーナル相当部）を圧下する。第２予備成形工程において、圧下方向は、扁平部２３ａの幅方向である。すなわち、第２予備成形工程では、第１予備成形工程で得られた初期荒地２３を軸方向周りに９０°回転させた後、圧下する。これにより、鍛造クランク軸のおおよその形状が造形された最終荒地２４が得られる。最終荒地２４において、アーム相当部の軸方向の厚さｔ１（図３Ｃ参照）は、仕上げ寸法の厚さｔ０（図３Ｅ参照）と同じである。仕上げ寸法の厚さｔ０とは、鍛造クランク軸１１（最終製品）のアーム部の軸方向の厚さを意味する。また、最終荒地２４のピン相当部の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量と同じかまたは小さい。仕上げ寸法の偏心量とは、鍛造クランク軸のピン部の偏心量を意味する。第２予備成形工程の詳細については、後述する。
【００４５】
仕上げ鍛造工程では、前述の従来の仕上げ打ち工程と同様に、型鍛造によって最終荒地２４を鍛造クランク軸の仕上げ寸法に成形する。具体的には、上下に一対の金型が用いられる。最終荒地２４は、ピン相当部が水平面内で並ぶような姿勢で、下型の上に配置される。そして、上型の下降により鍛造が実施される。これにより、余材の流出に伴ってバリＢが形成され、バリ付きの仕上げ鍛造材２５が得られる（図３Ｄ参照）。仕上げ鍛造材２５には、最終製品の鍛造クランク軸と合致する形状が造形されている。最終荒地２４に鍛造クランク軸のおおよその形状が造形されているので、仕上げ鍛造工程で最終荒地２４に鍛造を施す際、バリＢの形成を最小限に留めることができる。仕上げ鍛造工程は、１回でもよいし、複数回に分けてもよい。
【００４６】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材２５を一対の金型によって挟んで保持した状態で、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２５からバリＢが除去される。その結果、鍛造クランク軸１１（最終製品）が得られる。
【００４７】
２．第１予備成形工程で用いられる第１金型および第２金型
本実施形態の第１予備成形工程では、ジャーナル相当部の圧下と、ピン相当部の偏心とを実施する。ジャーナル相当部の圧下と、ピン相当部の偏心とは別個の金型によって実施される。
【００４８】
ジャーナル相当部の圧下と、ピン相当部の偏心とを１つの金型で実施すると、以下に示す問題が生じる可能性がある。
【００４９】
図４は、１つの金型で第１予備成形工程を実施する場合を示す縦断面図である。図４を参照して、第１上型４１と第１下型４２を離間させた状態で、ビレット２２は第１下型４２上に配置される。上述したように、第１予備成形工程では、ピン相当部を偏心させる。ビレット２２のピン相当部を加工する第１下型４２の下型ピン加工部４２ｂは、下型ジャーナル加工部４２ａよりも突出している。したがって、第１下型４２にビレット２２を配置すると、ビレット２２は２つの下型ピン加工部４２ｂによって２点で支持される。また、第１上型４１の上型ピン加工部４１ｂは、下型ピン加工部４２ｂよりもビレット２２の端部側に配置される。この状態で、第１金型４０がビレット２２を圧下すると、下型ピン加工部４２ｂを支点、上型ピン加工部４１ｂを力点として、ビレット２２に曲げモーメントが作用する。ビレット２２に作用する曲げモーメントが過剰に大きければ、ビレット２２は湾曲する。ビレット２２が湾曲した状態で第１上型４１が下死点に到達すると、第１金型４０が圧下するビレット２２の位置が、予定の位置からずれる。すなわち、第１金型４０のピン加工部がビレット２２のアーム相当部を圧下する等の事態が生じ得る。そのため、圧下後の初期荒地に、欠肉等が生じることがある。これを防止するため、本実施形態の第１予備成形工程では、２つの金型を用いる。
【００５０】
図５は、本実施形態の第１金型および第２金型を示す縦断面図である。図５を参照して、本実施形態の製造装置は、第１金型４０と第２金型５０とを含む。第２金型５０は、第２上型５１と、第２下型５２とを含む。４気筒エンジンの鍛造クランク軸の場合、第２金型５０は、２つの第２上型５１と、２つの第２下型５２とを含む。第２上型５１および第２下型５２は、第１金型４０とは独立して昇降できる。ビレット２２の圧下前では、第２下型５２は下型ジャーナル加工部４２ａと同じ高さもしくは下方に配置され、第２上型５１は上型ジャーナル加工部４１ａと同じ高さもしくは上方に配置されている。すなわち、第２下型５２および第２上型５１は下型ジャーナル加工部４２ａおよび上型ジャーナル加工部４１ａよりも突出していない。したがって、圧下開始前に、第１下型４２にビレット２２を配置しても、ビレット２２は第２下型５２に支持されない。ビレット２２は、複数の下型ジャーナル加工部４２ａに支持される。複数の下型ジャーナル加工部４２ａがビレット２２を支持する面積は、第２下型５２がビレットを支持する面積よりも広い。第１上型４１および第２上型５１についても同様である。この状態で、第１金型４０がビレット２２を圧下すると、ジャーナル相当部が均等に圧下される。すなわち、ビレット２２に曲げモーメントが作用しにくい。
【００５１】
また、第１金型４０の下型ジャーナル加工部４２ａによるビレット２２のジャーナル相当部の圧下開始後に、第２金型５０の第２下型５２によるビレット２２のピン相当部の偏心が開始される。加えて、第１金型４０の上型ジャーナル加工部４１ａによるビレット２２の圧下開始後に、第２金型５０の第２上型５１によるビレット２２のピン相当部の偏心が開始される。したがって、ピン相当部の偏心中に、上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａによってビレット２２のジャーナル相当部が圧下されている。すなわち、ビレット２２のジャーナル相当部が上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａによって拘束されている。そのため、ピン相当部の偏心中にビレット２２が動きにくく、安定した状態でピン相当部を偏心させることができる。
【００５２】
さらに、第２金型５０によるピン相当部の偏心は、ビレット２２に対して行われる。そのため、ピン相当部またはアーム相当部に第２金型５０による疵が生じにくい。具体的に説明すると、仮に、第２金型５０によるピン相当部の偏心が、予備成形された（ある程度体積配分された）荒地に対して行われるとする。予備成形された荒地ではピン及びアーム部がある程度形成されているので、予備成形された荒地の第１下型４２への配置がずれると、第２金型５０がピン相当部以外の領域と接触する可能性がある。この場合、アーム相当部等に疵が残る可能性がある。しかしながら、本実施形態の製造方法によれば、第２金型５０によるピン相当部の偏心は、ビレット２２に対して行われる。ビレット２２は予備成形されていないので、本実施形態の製造方法によれば、予備成形された荒地のピン相当部を偏心させる場合のような疵が生じることが少ない。
【００５３】
要するに、第２上型５１および第２下型５２が独立して昇降すること、およびビレット２２のジャーナル相当部がピン相当部に先行して圧下されること、により、ピン相当部の偏心中にビレット２２が湾曲しにくい。これにより、ビレット２２が第１金型４０の所定の位置で圧下されるため、圧下後の初期荒地に欠肉等が生じにくい。また、予備成形された荒地ではなく、ビレット２２に対してピン相当部の偏心を行うため、ピン相当部またはアーム相当部に疵が生じにくい。
【００５４】
第１金型４０および第２金型５０の構成について説明する。第２金型５０は、第２上型５１および第２下型５２を独立して昇降させるために、制御機構を備える。制御機構は、例えばダイクッション、油圧シリンダである。
【００５５】
図５を参照して、制御機構がダイクッション８１である場合について説明する。第１下型４２はダイクッション８１を介してボルスタベース８２に支持される。ダイクッション８１は緩衝機能を有する。第２下型５２はピンベース８３を介してボルスタベース８２に支持される。第１下型４２がビレット２２を圧下し始めると、ダイクッション８１の緩衝機能により、第２下型５２が第１下型４２から突出し始める。上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａがビレット２２のジャーナル相当部と当接した後に、第２下型５２がビレット２２のピン相当部と当接するようにダイクッション８１は設定される。第１上型４１および第２上型５１についても同様である。これにより、ビレット２２のピン相当部が、ジャーナル相当部の圧下開始後に偏心される。
【００５６】
図６は、図５と異なる本実施形態の第１金型および第２金型を示す縦断面図である。図６を参照して、制御機構が油圧シリンダ８４である場合について説明する。油圧シリンダ８４は、第２下型５２を昇降させることができる。第２下型５２は油圧シリンダ８４を介してボルスタベース８２に支持される。第１下型４２がビレット２２を圧下し始めると、油圧シリンダ８４が作動し、第２下型５２が第１下型４２から突出し始める。上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａがビレット２２のジャーナル相当部と当接した後に、第２下型５２がビレット２２のピン相当部と当接するように油圧シリンダ８４は設定される。第１上型４１および第２上型５１についても同様である。これにより、ビレット２２のピン相当部が、ジャーナル相当部の圧下開始後に偏心される。
【００５７】
制御機構がダイクッション８１または油圧シリンダ８４のいずれの場合であっても、第２下型５２が第１下型４２から突出するタイミングは適宜設定される。第１上型４１および第２上型５１についても同様である。すなわち、ピン相当部は、ジャーナル相当部の圧下開始後から圧下完了までの間に偏心されてもよい。ピン相当部は、ジャーナル相当部の圧下完了後に偏心されてもよい。
【００５８】
３．第１予備成形工程の加工フロー例
図７Ａ〜図１０Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例を示す模式図である。これらの図のうち、図７Ａは、扁平部形成工程開始時の状況を示す縦断面図であり、図７Ｂは扁平部形成工程終了時の状況を示す縦断面図であり、図７Ｃは偏心工程終了時の状況を示す縦断面図である。
【００５９】
図８Ａおよび図８Ｂは、ジャーナル相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図８Ａは扁平部形成工程開始時の状況を示し、図８Ｂは扁平部形成工程終了時の状況を示す。なお、図８Ａは、前記図７ＡのＶＩＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ断面図であり、図８Ｂは、前記図７ＣのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ断面図である。
【００６０】
図９Ａおよび図９Ｂは、ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図９Ａは偏心工程開始時の状況を示し、図９Ｂは偏心工程終了時の状況を示す。なお、図９Ａは、前記図７ＡのＩＸＡ−ＩＸＡ断面図であり、図９Ｂは、前記図７ＣのＩＸＢ−ＩＸＢ断面図である。
【００６１】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、アーム相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図１０Ａは扁平部形成工程開始時の状況を示し、図１０Ｂは扁平部形成工程終了時の状況を示す。なお、図１０Ａは、前記図７ＡのＸＡ−ＸＡ断面図であり、図１０Ｂは、前記図７ＣのＸＢ−ＸＢ断面図である。
【００６２】
図９Ａおよび図９Ｂには、ビレット２２と、第２金型５０とを示す。状況の理解を容易にするため、図８Ｂ、図９Ｂおよび図１０Ｂには、圧下開始時の第１金型４０または第２金型５０およびビレット２２を二点鎖線で併記するとともに、ジャーナル相当部の軸心位置Ｃを黒塗りの丸印で示す。
【００６３】
図７Ａを参照して、一対の第１金型４０は、ジャーナル相当部と当接する上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａを備える。一対の第１金型４０は、ビレット２２のアーム相当部と当接する上型アーム加工部４１ｃおよび下型アーム加工部４２ｃを備える。第２金型５０は、第２上型５１と、第２下型５２とを備える。一つの第２上型５１は第１ピン部となる部位（第１ピン相当部）と当接し、もう一つの第２上型５１は第４ピン部となる部位（第４ピン相当部）と当接する。一つの第２下型５２は第２ピン部となる部位（第２ピン相当部）と当接し、もう一つの第２下型５２は第３ピン部となる部位（第３ピン相当部）と当接する。
【００６４】
なお、本実施形態では図７Ａ〜図７Ｃに示すように、複数のピン相当部の全てを偏心させる場合を示すが、本実施形態のクランク軸の製造方法はこれに限定されない。本実施形態のクランク軸の製造方法では、第１予備成形工程で１つのピン相当部を偏心させてもよいし、２つ以上のピン相当部を偏心させてもよい。第１予備成形工程で偏心させなかったピン相当部は、後工程で周知の方法により偏心させればよい。
【００６５】
ジャーナル加工部は、図８Ａに太線で示すように、上型ジャーナル加工部４１ａ、および、下型ジャーナル加工部４２ａからなる。上型ジャーナル加工部４１ａは、第１上型４１に設けられる。下型ジャーナル加工部４２ａは、第１下型４２に設けられる。上型ジャーナル加工部４１ａは、凹状であり、ビレット２２のジャーナル相当部の全体を収容可能である。下型ジャーナル加工部４２ａは、凸部の先端面に設けられる。なお、上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａのいずれを凹状とするかは、特に制限はない。つまり、下型ジャーナル加工部４２ａがビレット２２のジャーナル相当部の全体を収容可能な凹状であってもよい。
【００６６】
第２金型５０の第２上型５１は、図９Ａに太線で示すように、凹状であり、ビレット２２のピン相当部の全体を収容可能である。第２下型５２は、第２上型５１の上下が反転した構成である。
【００６７】
第１予備成形工程では、図７Ａに示すように、第１上型４１を上昇させて第１上型４１と第１下型４２を離間させた状態で、ビレット２２を第１上型４１と第１下型４２の間に配置する。
【００６８】
この状態から第１金型４０の第１上型４１を下降させる。すると、図８Ａに示すように、ビレット２２のジャーナル相当部が凹状の上型ジャーナル加工部４１ａに収容される。図９Ａに示すように、ビレット２２のピン相当部が第２上型５１に収容される。
【００６９】
第１上型４１をさらに下降させると、上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａによって閉断面が形成される。この状態で、第１上型４１をさらに下降させて下死点に到達させると、上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａの内部のジャーナル相当部全体が圧下される。このようにしてビレット２２のジャーナル相当部が第１金型４０によって圧下され、その結果、ジャーナル相当部で断面積が減少し、扁平部２３ａが形成される。これに伴い、余剰となった材料が軸方向に流動してアーム相当部に流入し、体積の配分が進行する。
【００７０】
図９Ａおよび図９Ｂを参照して、第１金型による圧下が開始した後、好ましくは圧下が終了した後、第２金型５０の第２上型５１および第２下型がピン相当部を偏心させる。ピン相当部の重心は、ピン部の偏心方向（図１Ｂのハッチングを施した矢印参照）に移動する。そして、ピン相当部の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量と同じになる。しかしながら、ピン相当部の偏心量は、これに限定されない。ピン相当部の偏心量は、仕上げ寸法の偏心量よりも小さくてもよい。この場合、仕上げ鍛造工程で、ピン相当部の偏心量を仕上げ寸法の偏心量とする。
【００７１】
アーム加工部の横断面形状は、図１０Ａに太線で示すように、上型アーム加工部４１ｃおよび下型アーム加工部４２ｃは凹状である。第１予備成形工程では、アーム部は積極的には加工しない。したがって、第１上型４１が下死点に到達しても上型アーム加工部４１ｃは、ビレット２２のアーム相当部に当接しない。
【００７２】
第１金型４０による圧下の終了後、第１上型４１および第２上型５１を上昇させ、加工済みのビレット２２（初期荒地２３）を取り出す。
【００７３】
第１予備成形工程によれば、ジャーナル相当部からアーム相当部に材料が流動する。これにより、軸方向に体積を配分できる。その結果、後工程の仕上げ鍛造工程において、アーム部で欠肉が生じるのを抑制できる。また、アーム相当部に設ける余剰の材料を低減でき、材料歩留りを向上できる。さらに、第２金型５０の第２上型５１および第２下型５２が独立して昇降すること、およびビレット２２のジャーナル相当部がピン相当部に先行して圧下されること、により、ピン相当部の偏心中にビレット２２が湾曲しにくい。これにより、体積配分されたビレット２２が、第１金型の所定の位置で圧下されるため、圧下後の初期荒地２３に欠肉等が生じにくい。
【００７４】
４．第２予備成形工程の加工フロー例
図１１Ａ〜図１４Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例を示す模式図である。これらの図のうち、図１１Ａは、圧下前の状況を示す縦断面図であり、図１１Ｂは圧下終了時の状況を示す縦断面図である。
【００７５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、ジャーナル相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図１２Ａは圧下前の状況を示し、図１２Ｂは圧下終了時の状況を示す。なお、図１２Ａは、前記図１１ＡのＸＩＩＡ−ＸＩＩＡ断面図であり、図１２Ｂは、前記図１１ＢのＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ断面図である。
【００７６】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、ピン相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図１３Ａは圧下前の状況を示し、図１３Ｂは圧下終了時の状況を示す。なお、図１３Ａは、前記図１１ＡのＸＩＩＩＡ−ＸＩＩＩＡ断面図であり、図１３Ｂは、前記図１１ＢのＸＩＩＩＢ−ＸＩＩＩＢ断面図である。
【００７７】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、アーム相当部を示す横断面図である。これらの図のうち、図１４Ａは圧下前の状況を示し、図１４Ｂは圧下終了時の状況を示す。なお、図１４Ａは、前記図１１ＡのＸＩＶＡ−ＸＩＶＡ断面図であり、図１４Ｂは、前記図１１ＢのＸＩＶＢ−ＸＩＶＢ断面図である。
【００７８】
図１１Ａ〜図１４Ｂには、初期荒地２３と、上下で一対の第３金型３０とを示す。第３金型３０は、第３上型３１と、第３下型３２とを備える。状況の理解を容易にするため、図１２Ｂ、図１３Ｂおよび図１４Ｂには、圧下前の第３上型３１、第３下型３２および初期荒地２３を二点鎖線で併記するとともに、ジャーナル相当部の軸心位置Ｃを黒塗りの丸印で示す。一対の第３金型３０は、ピン相当部と当接するピン加工部、および、ジャーナル相当部と当接するジャーナル加工部を備える。
【００７９】
ジャーナル加工部は、図１２Ａに太線で示すように、上型ジャーナル加工部３１ａ、および、下型ジャーナル加工部３２ａからなる。上型ジャーナル加工部３１ａは、第３上型３１に設けられる。下型ジャーナル加工部３２ａは、第３下型３２に設けられる。上型ジャーナル加工部３１ａおよび下型ジャーナル加工部３２ａは、凹状であり、初期荒地２３のジャーナル相当部を収容可能である。
【００８０】
ピン加工部は、図１３Ａに太線で示すように、上型ピン加工部３１ｂ、および、下型ピン加工部３２ｂからなる。上型ピン加工部３１ｂは、第３上型３１に設けられる。下型ピン加工部３２ｂは、第３下型３２に設けられる。上型ピン加工部３１ｂおよび下型ピン加工部３２ｂは、凹状であり、初期荒地２３のピン相当部を収容可能である。
【００８１】
鍛造クランク軸のアーム部がウエイト部を含む場合、上型アーム加工部３１ｃおよび下型アーム加工部３２ｃは、ウエイト部となる部位（ウエイト相当部）と当接するウエイト加工部３２ｅを有する（図１４Ａ参照）。ウエイト加工部３２ｅは凹状の下型アーム加工部３２ｃのピン相当部の偏心方向と反対側の端部に位置する。ウエイト加工部３２ｅの開口幅Ｂｐ（図１４Ｂ参照）は、ピン相当部の偏心方向と反対方向に向かって広くなる。例えば図１４Ａに示すように、ウエイト加工部３２ｅは、圧下方向の両側面がいずれも傾斜面である。
【００８２】
第１予備成形工程では、前述の通り、アーム相当部の厚さを仕上げ寸法の厚さと同じにする。このため、上型アーム加工部３１ｃおよび下型アーム加工部３２ｃの軸方向の長さは、アーム部の仕上げ寸法の厚さと同じである。
【００８３】
第２予備成形工程では、図１１Ａに示すように、第３上型３１を上昇させて第３上型３１と第３下型３２を離間させた状態で、初期荒地２３を第３上型３１と第３下型３２の間に配置する。この状態から第３上型３１を下降させると、初期荒地２３のうちのピン相当部が凹状の上型ピン加工部３１ｂに収容され（図１３Ａ参照）、ジャーナル相当部が凹状の上型ジャーナル加工部３１ａに収容される（図１２Ａ参照）。第３上型３１をさらに下降させると、上型ピン加工部３１ｂおよび下型ピン加工部３２ｂ、並びに上型ジャーナル加工部３１ａおよび下型ジャーナル加工部３２ａによって初期荒地２３が圧下され、圧下された部位の断面積が減少する。
【００８４】
このような加工フロー例を採用すれば、ピン相当部およびジャーナル相当部を圧下するのに伴い、ビレットの軸方向に材料が移動する。これにより、材料がピン相当部とジャーナル相当部との間のアーム相当部に流入する。その結果、体積が軸方向に配分された最終荒地２４を得ることができる。
【００８５】
また、図１１Ａ〜図１４Ｂに示す加工フロー例によれば、第３上型３１を下降させる過程で、凹状の上型ピン加工部３１ｂの開口が、下型ピン加工部３２ｂで塞がれ、上型ピン加工部３１ｂおよび下型ピン加工部３２ｂによって閉断面が形成される。また、凹状の上型ジャーナル加工部３１ａの開口が、下型ジャーナル加工部３２ａで塞がれ、上型ジャーナル加工部３１ａおよび下型ジャーナル加工部３２ａによって閉断面が形成される。これにより、第３上型３１と第３下型３２との間にバリが形成されることがない。したがって、材料歩留りを向上できるとともに、体積の軸方向の配分を促進できる。
【００８６】
第２予備成形工程で一対の第３金型３０を用いる場合、体積の軸方向の配分を促進する観点から、アーム相当部を第３金型３０によって圧下しなくてもよい。また、アーム相当部の形状（寸法）を整えるため、アーム相当部を部分的に第３金型によって圧下してもよい（図１４Ａおよび図１４Ｂ参照）。
【００８７】
本実施形態の製造方法によれば、前述の第１予備成形工程および第２予備成形工程により、最終荒地を得ることができる。このため、材料歩留りを向上できる。
【００８８】
さらに、本実施形態の製造方法によれば、第１予備成形工程および第２予備成形工程により、軸方向の体積の配分を促進できる。つまり、ピン相当部およびジャーナル相当部の断面積を減少できるとともに、アーム相当部の断面積を増加できる。この鍛造クランク軸のおおよその形状が造形された最終荒地を用いるので、仕上げ鍛造工程でも、バリの形成を最小限に留めることができる。これらによって、材料歩留りを向上できる。仕上げ鍛造工程は、周知の型鍛造工程であるので、詳細な説明は省略する。
【００８９】
５．好ましい態様等
図５を参照して、クランク軸のクランクアーム部がカウンターウエイト部を有する場合、ビレット２２を加工する前、第２上型５１は上型ジャーナル加工部４１ａよりも高い位置であるのが好ましく、第２下型５２は下型ジャーナル加工部４２ａよりも低い位置であるのが好ましい。この理由は次のとおりである。
【００９０】
図７Ｂを参照して、上述したように、第１予備成形工程ではピン相当部の偏心よりも先行して、上型ジャーナル加工部４１ａおよび下型ジャーナル加工部４２ａによってジャーナル相当部が圧下される。ジャーナル相当部が圧下されると、ビレット２２の材料がアーム相当部およびピン相当部に流れ込む。第２上型５１が上型ジャーナル加工部４１ａよりも上方に位置していれば、第２上型５１とビレット２２との間に空間が形成されている。そのため、ジャーナル相当部からの材料が第２上型５１に邪魔されずにスムーズにこの空間に流れ込むことができる。したがって、第１予備成形工程において、より体積配分がし易くなり、カウンターウエイト部の体積分の材料を確保しやすい。第２下型５２についても同様である。
【００９１】
図５を参照して、クランク軸のクランクアーム部がカウンターウエイト部を有さない場合、ビレット２２を加工する前、第２上型５１は上型ジャーナル加工部４１ａと同じ高さであるのが好ましく、第２下型５２は下型ジャーナル加工部４２ａと同じ高さであるのが好ましい。この理由は次のとおりである。
【００９２】
図７Ｂを参照して、カウンターウエイト部を有さないクランクアーム部は体積が小さいため、カウンターウエイト部を有するクランクアーム部の場合と比べて、予備成形工程での体積配分は小さくて済む。第２上型５１が上型ジャーナル加工部４１ａと同じ高さに位置していれば、第２上型５１とビレット２２との間に空間が形成されない。そのため、ジャーナル相当部からの材料がスムーズにこの空間に流れ込みにくくなる。そのため、ジャーナル相当部から過剰に材料が流れ込むことを抑制できる。
【００９３】
前述の通り、第１予備成形工程では、アーム相当部を形成する際に、上型ジャーナル加工部４１ａの上側の部位が材料の軸方向の流動を制限する仕切りとして作用する。この作用を増大させるには、凹状の上型ジャーナル加工部４１ａにおいて、開口幅（Ｂｊ：図１２Ａ参照）を狭くすることが重要となる。一方で、凹状の上型ジャーナル加工部の開口幅Ｂｊが狭すぎると、後工程で負荷が大きくなる。
【００９４】
これらから、凹状の上型ジャーナル加工部の開口幅Ｂｊ（ｍｍ）は、鍛造クランク軸（最終製品）のジャーナル部の直径（ｍｍ）に対する比で、０．５〜１．５とするのが好ましい。
【００９５】
前述の第２予備成形工程では、第３金型３０を用い、ビレットの全周を圧下する。その圧下の際に、上型ジャーナル加工部３１ａおよび下型ジャーナル加工部３２ａによって閉断面が形成された状態とし、上型ピン加工部３１ｂおよび下型ピン加工部３２ｂによって閉断面が形成された状態とする。これにより、バリの形成を防止できる。ジャーナル加工部によってジャーナル相当部を部分圧下することにより、バリの形成を防止してもよい。また、ピン加工部によってピン相当部を部分圧下することにより、バリの形成を防止してもよい。
【００９６】
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。例えば、ウエイト部を備えない長円状のアーム部（以下、「ウエイト無しアーム部」ともいう。）を備えた鍛造クランク軸（例：４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸）を製造する場合であっても、上記の実施形態の第１予備成形工程、第２予備成形工程、および仕上げ鍛造工程を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、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】
【００９８】
１１  鍛造クランク軸
２２  ビレット
２３  初期荒地
２３ａ  扁平部
２４  最終荒地
２５  仕上げ鍛造材
３０  第３金型
３１  第３上型
３１ａ  第３金型の上型ジャーナル加工部
３１ｂ  第３金型の上型ピン加工部
３２  第３下型
３２ａ  第３金型の下型ジャーナル加工部
３２ｂ  第３金型の下型ピン加工部
４０  第１金型
４１  第１上型
４１ａ  第１金型の上型ジャーナル加工部
４１ｂ  第１金型の上型ピン加工部
４１ｃ  第１金型の上型アーム加工部
４２  第１下型
４２ａ  第１金型の下型ジャーナル加工部
４２ｂ  第１金型の下型ピン加工部
４２ｃ  第１金型の下型アーム加工部
５０  第２金型
５１  第２上型
５２  第２下型
Ａ、Ａ１〜Ａ８  クランクアーム部
Ｊ、Ｊ１〜Ｊ５  ジャーナル部
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４  ピン部
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ８  カウンターウエイト部
Ｂ  バリ
【図１Ａ】
2019155847.tif 000003
【図１Ｂ】
2019155847.tif 000004
【図２Ａ】
2019155847.tif 000005
【図２Ｂ】
2019155847.tif 000006
【図２Ｃ】
2019155847.tif 000007
【図２Ｄ】
2019155847.tif 000008
【図２Ｅ】
2019155847.tif 000009
【図２Ｆ】
2019155847.tif 000010
【図３Ａ】
2019155847.tif 000011
【図３Ｂ】
2019155847.tif 000012
【図３Ｃ】
2019155847.tif 000013
【図３Ｄ】
2019155847.tif 000014
【図３Ｅ】
2019155847.tif 000015
【図４】
2019155847.tif 000016
【図５】
2019155847.tif 000017
【図６】
2019155847.tif 000018
【図７Ａ】
2019155847.tif 000019
【図７Ｂ】
2019155847.tif 000020
【図７Ｃ】
2019155847.tif 000021
【図８Ａ】
2019155847.tif 000022
【図８Ｂ】
2019155847.tif 000023
【図９Ａ】
2019155847.tif 000024
【図９Ｂ】
2019155847.tif 000025
【図１０Ａ】
2019155847.tif 000026
【図１０Ｂ】
2019155847.tif 000027
【図１１Ａ】
2019155847.tif 000028
【図１１Ｂ】
2019155847.tif 000029
【図１２Ａ】
2019155847.tif 000030
【図１２Ｂ】
2019155847.tif 000031
【図１３Ａ】
2019155847.tif 000032
【図１３Ｂ】
2019155847.tif 000033
【図１４Ａ】
2019155847.tif 000034
【図１４Ｂ】
2019155847.tif 000035
【国際調査報告】
2019155847.tif 000036
2019155847.tif 000037
2019155847.tif 000038
2019155847.tif 000039