(57)【要約】  【課題】鍛造工程の工程数を増加させることなく既存の鍛造工程のなかで必要十分な矯正効果が得られるようにしたカウンタウエイトの形状矯正方法とそれに用いるツイスト加工装置を提供する。  【解決手段】ツイスト加工のための可動側ツイストダイ７Ａを、カウンタウエイト３ａの両側に位置することになるダイセグメント１０ａ，１０ｂとそれ以外のダイセグメント１０ｃ，１０ｄとに分割し、ツイストダイ１０ａ，１０ｂとそれを支持するガイドローラ９ａに互いに噛み合うねじ１１，１２を形成する。ツイスト加工のための可動側ツイストダイ７Ａの揺動回転に応じツイストダイ１０ａ，１０ｂにてカウンタウエイト３ａをその両側から加圧拘束し、倒れ等のカウンタウエイト３ａの形状を矯正する。  【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも荒地、仕上げ、トリムおよびツイストの各工程を経て鍛造成形されるクランクシャフト粗材についてそのカウンタウエイトの形状を矯正する方法であって、
ツイスト加工型に保持されているクランクシャフト粗材のカウンタウエイトにその両側からクランクシャフト粗材の軸心方向の加圧拘束力を作用させて、
ツイスト加工と並行してカウンタウエイトの形状矯正を行うことを特徴とするクランクシャフトにおけるカウンタウエイトの形状矯正方法。
【請求項２】
ツイスト加工を司るツイスト加工型をカウンタウエイトの両側に位置する型要素部分とそれ以外の型要素部分とに予め分割しておき、
カウンタウエイトの両側に位置する型要素部分をもってカウンタウエイトを加圧拘束して形状矯正を行うことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトにおけるカウンタウエイトの形状矯正方法。
【請求項３】
ツイスト加工型を固定側ツイストダイとそれに隣接しつつ回転駆動される可動側ツイストダイとをもって形成し、
可動側ツイストダイをカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分とそれ以外のダイ構成要素部分とに予め分割しておき、
可動側ツイストダイの回転変位に応じてカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分をクランクシャフト粗材の軸心方向に変位させて、その加圧拘束力をもってカウンタウエイトの形状矯正を行うことを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフトにおけるカウンタウエイトの形状矯正方法。
【請求項４】
クランクシャフト粗材はＶ型６気筒エンジン用のものである一方、
ツイスト加工型は、固定側ツイストダイの両側にそれに隣接しつつ回転駆動される一対の可動側ツイストダイを配置してあることを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトにおけるカウンタウエイトの形状矯正方法。
【請求項５】
請求項１に記載のカウンタウエイトの形状矯正方法に用いるツイスト加工装置であって、
ツイスト加工型は、固定側ツイストダイとそれに隣接しつつ回転駆動される可動側ツイストダイとを備えているとともに、
可動側ツイストダイはカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分とそれ以外のダイ構成要素部分とに分割されていて、
可動側ツイストダイの回転変位に応じてカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分をクランクシャフト粗材の軸心方向に変位させて、その加圧拘束力をもってカウンタウエイトの形状矯正を行うようになっていることを特徴とするツイスト加工装置。
【請求項６】
少なくとも可動側ツイストダイのダイ構成要素部分はそれぞれに独立していて且つ円筒外周面を有しているとともに、その円筒外周面を案内面としてガイドローラに回転可能に案内支持されていて、
カウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分とガイドローラとの間には、そのダイ構成要素部分の回転変位をもって当該ダイ要素をクランクシャフト粗材の軸心方向に変位させる変換機構を設けてあることを特徴とする請求項５に記載のツイスト加工装置。
【請求項７】
上記変換機構は、ダイ構成要素部分の円筒外周面に形成したねじとそれに噛み合うようにガイドローラの外周面に形成したねじとをもって形成してあることを特徴とする請求項６に記載のツイスト加工装置。
【請求項８】
クランクシャフト粗材はＶ型６気筒エンジン用のものである一方、
ツイスト加工型は、固定側ツイストダイの両側にそれに隣接しつつ回転駆動される一対の可動側ツイストダイを配置してあることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のツイスト加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトにおけるカウンタウエイトの形状矯正方法とそれに用いるツイスト加工装置に関し、特に熱間鍛造をもって製造される内燃機関用のクランクシャフト粗材についてカウンタウエイトの倒れ等の形状を矯正する方法とそれに用いるツイスト加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鍛造成形されたクランクシャフト粗材の曲がりもしくは形状矯正に関する技術として特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
これは、例えば直列４気筒エンジンのクランクシャフト粗材について、鍛造工程の最終工程にて形状精度出しのためのリストライク加工を施すにあたり、クランクシャフト粗材の軸直角方向から下降してきたパンチをもってこれに摺接することになるカムダイをクランクシャフト粗材の長手方向にスライドさせ、もってカウンタウエイトをそれぞれ同方向に矯正して、クランクシャフト粗材の曲がりのほかカウンタウエイトの倒れ等を矯正するものである。
【特許文献１】特開２００３−１３６１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、カウンタウエイトの側面のうちごく一部をカムダイにて部分的に矯正するだけであるため、十分な矯正効果が期待できない。
【０００５】
さらに、上記特許文献１に記載の技術を例えばＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトに適用しようとする場合、かかるＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトの特殊性として、直列４気筒タイプのクランクシャフトに比べ隣り合うカウンタウエイト同士のなすピッチが小さくなるため、必然的に隣り合うカウンタウエイト同士に間に入り込むことになるカムダイも薄肉のものとなって剛性不足気味となるだけでなく、カウンタウエイトの幅寸法（肉厚寸法）もそれぞれに異なるために、カウンタウエイトの左右で矯正力に差異が生じて矯正不足となり、特にカウンタウエイトの長手方向での位置のばらつきが大きくなり、この場合にも一工程での必要十分な矯正効果を期待することは難しい。その結果、カウンタウエイトは黒皮のままでも本来の機能を十分に発揮することができるにもかかわらず、上記の位置のばらつきを解消するために後工程にて機械加工を施す必要があり、工数増加が余儀なくされる。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、上記のようなカウンタウエイトの矯正効果を大きくしてカウンタウエイトのいわゆる機械加工レス化を図るとともに、鍛造工程の工程数を増加させることなく既存の鍛造工程のなかで必要十分な矯正効果が得られるようにしたカウンタウエイトの形状矯正方法とそれに用いるツイスト加工装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、少なくとも荒地、仕上げ、トリムおよびツイストの各工程を経て鍛造成形されるクランクシャフト粗材についてそのカウンタウエイトの形状を矯正する方法であって、ツイスト加工型に保持されているクランクシャフト粗材のカウンタウエイトにその両側からクランクシャフト粗材の軸心方向の加圧拘束力を作用させて、ツイスト加工と並行してカウンタウエイトの形状矯正を行うことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記ツイスト加工の後にクランクシャフト粗材の曲がり矯正を目的としてリストライク加工（再打ち）が施されることもある。
【０００９】
具体的には、請求項２に記載のように、ツイスト加工を司るツイスト加工型をカウンタウエイトの両側に位置する型要素部分とそれ以外の型要素部分とに予め分割しておき、カウンタウエイトの両側に位置する型要素部分をもってカウンタウエイトを加圧拘束して形状矯正を行うものとする。
【００１０】
より具体的には、請求項３に記載のように、ツイスト加工型を固定側ツイストダイとそれに隣接しつつ回転駆動される可動側ツイストダイとをもって形成し、可動側ツイストダイをカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分とそれ以外のダイ構成要素部分とに予め分割しておき、可動側ツイストダイの回転変位に応じてカウンタウエイトの両側に位置するダイ構成要素部分をクランクシャフト粗材の軸心方向に変位させて、その加圧拘束力をもってカウンタウエイトの形状矯正を行うものとする。
【００１１】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、ツイスト工程にてクランクシャフト粗材に「ひねり」もしく「ねじり」を加える際に、同時にカウンタウエイトがクランクシャフトの軸心方向に加圧拘束されて、カウンタウエイトの倒れ等が矯正されることになる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ツイスト加工の際にカウンタウエイトの倒れ等の矯正が同時に行われるため、カウンタウエイトの形状矯正のための工程を別途設定する必要がなく、カウンタウエイトの機械加工レス化とともに加工工数を削減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１以下の図面は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、先に述べたようにＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトを熱間にて鍛造成形する場合の例を示している。
【００１４】
図１に示すように、クランクシャフト１は４箇所のジャーナル部２のほか７枚のカウンタウエイト３を軸心方向で備えており、各カウンタウエイト３，３相互間にはジャーナル部２から偏心した位置に合計６箇所のクランクピン部４を設定してある。
【００１５】
そして、このようなクランクシャフト１となるべきクランクシャフト粗材５は、大別して図２に示すように、第１荒地、第２荒地、仕上げ、トリム、ツイスト、リストライクの各工程を経て鍛造成形される。上記各工程のうち第１荒地、第２荒地および仕上げの３工程を経ることにより丸棒状の素材からクランクシャフト１の粗形状がクランクシャフト粗材５として仕上げられ、トリム工程にてばり６が打ち抜かれることにより製品形状に近いクランクシャフト粗材５となる。ツイスト工程では長手方向の両端部にそれぞれ逆位相方向に６０°ずつのひねりを加え、さらに最後のリストライク工程では再打ちを行って主として曲がり矯正を行うことになる。なお、ツイスト工程での詳細な加工手順としては、例えば特許第２７８５５５８号公報あるいは特開２００４−２３０３９０号公報に記載のものと同様な手順による。
【００１６】
このようなクランクシャフト粗材５の鍛造成形過程では、図３に示すように、特にカウンタウエイト３にドラフトアングル（抜き角度または抜け勾配）θを有しているほか、型ずれ、ばり高さ過剰、長手方向位置ずれ、カウンタウエイト３の倒れ等の現象が往々にして発生し、それらの相乗効果として特にカウンタウエイト３の長手方向での位置のばらつきが大きくなる傾向にある。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、図２に示したツイスト工程にて熱間鍛造のかたちでカウンタウエイト３の形状矯正を行うものとする。
【００１８】
図４は図２のツイスト工程を拡大した図であり、クランクシャフト粗材５の長手方向に沿ってツイスト加工型としての円筒状の３組のツイストダイ７Ａ，７Ｂ，７Ｃを並設してある。より具体的には、固定側ツイストダイ７Ｂをはさんでその両側に可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃを横一列に近接配置してあり、これらの固定側ツイストダイ７Ｂおよび可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃの全長をもってクランクシャフト粗材５の全長をカバーしている。固定側ツイストダイ７Ｂおよび可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃ共に図５に示すように半割り円柱状のアッパダイ８ａとロアダイ８ｂとの組み合わせからなり、両者を型締めすることによりクランクシャフト粗材５の該当部分をそれぞれ加圧拘束しつつ保持することになる。同時に、両側の可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃについては、それらの軸心を回転中心として揺動回転可能なように、ロアダイ８ｂの円筒外周面１３を少なくとも一対のガイドローラ９にて支持させてある。
【００１９】
そして、固定側ツイストダイ７Ｂおよび可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃを共に型締め状態とするとともに、固定側ツイストダイ７Ａを定位置固定式のものとした上で例えば一方の可動側ツイストダイ７Ａを正転方向に６０°だけ揺動回転させる一方、それと並行して他方の可動側ツイストダイ７Ｃを逆転方向に６０°だけ揺動回転させてひねりを加える。こうすることにより、クランクシャフト粗材５の両端部において二つで対をなすカウンタウエイト３ａが初めて中央部のカウンタウエイト３ｂに対して所定の位相角を有するようになる。
【００２０】
図６は図４に示した可動側ツイストダイ７Ａの詳細を示しており、同可動側ツイストダイ７Ａのアッパダイ８ａおよびロアダイ８ｂについて、各カウンタウエイト３ａの両側に位置することになるダイ構成要素部分としての複数のダイセグメント１０ａ，１０ｂとそれ以外のダイ構成要素部分としての複数のダイセグメント１０１０ｃ，１０ｄとに細分割しておき、各ダイセグメント１０ａ〜１０ｄは図４の正転方向に一斉に揺動回転駆動されることになるものの、カウンタウエイト３ａの両側に位置することになるダイセグメント１０ａ，１０ｂにはクランクシャフト粗材５の軸心方向に変位可能なように積極的に同方向での微少なスライド自由度を具備させてある。
【００２１】
より具体的には、図６のほか図７に示すように、各カウンタウエイト３ａの両側に位置してそれぞれに対をなすダイセグメント１０ａおよび１０ｂの円筒外周面１３にはねじ１１を刻設してある一方、それらのダイセグメント１０ａ，１０ｂを支持しているガイドローラ９ａにはダイセグメント１０ａ，１０ｂ側のねじ１１と噛み合うねじ１２を刻設してある（なお、図６ではガイドローラ９ａにハッチングを付してガイドローラ９とは区別してある）。そして、カウンタウエイト３ａをはさんでその両側に位置するダイセグメント１０ａ，１０ｂとガイドローラ９ａのうち一方のダイセグメント１０ａとガイドローラ９ａのねじ１１，１２の組み合わせと他方のダイセグメント１０ｂとガイドローラ９ａのねじ１１，１２の組み合わせとでは、ねじ１１，１２の関係を互いに逆ねじの関係としてある。
【００２２】
例えば可動側ツイストダイ７Ａがツイスト加工に際して図４の正転方向に揺動回転駆動されるものと仮定した場合に、その揺動回転に応じねじ１１，１２同士の噛み合いに基づく螺進作用のために一方のダイセグメント１０ａが矢印ａ方向に、他方のダイセグメント１０ｂが矢印ｂ方向にそれぞれスライド変位して、該当するカウンタウエイト１０ａを両側から加圧拘束するようになっている。
【００２３】
なお、上記可動側ツイストダイ７Ａの構成はもう一方の可動側ツイストダイ７Ｃについても基本的に同様である。
【００２４】
したがって、このような構造によれば、先にも述べたように、固定側ツイストダイ７Ｂを定位置固定式のものとした上で例えば一方の可動側ツイストダイ７Ａを正転方向に６０°だけ揺動回転させる一方、それと並行して他方の可動側ツイストダイ７Ｃを逆転方向に６０°だけ揺動回転させてひねりを加えることにより、ツイスト加工が施される。
【００２５】
その際に、図６，７に示すように、可動側ツイストダイ７Ａ，７Ｃのうちカウンタウエイト１０ａの両側にあるダイセグメント１０ａ，１０ｂ同士が矢印ａ，ｂ方向に微少量だけ変位してカウンタウエイト３ａをその両側から加圧拘束することにより、カウンタウエイト３ａとダイセグメント１０ａ，１０ｂとの相対回転を許容しながらクランクシャフト粗材５の軸心方向におけるカウンタウエイト３ａの形状を矯正する。すなわち、図３に示したようなドラフトアングルθ、型ずれ、ばり高さ過剰、長手方向位置ずれ、カウンタウエイト３ａの倒れ等が矯正される。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、ツイスト加工と並行してカウンタウエイト３ａの形状矯正を同時に行うことにより、別工程にてカウンタウエイト３ａの形状矯正を行う必要がなく、併せてカウンタウエイト３ａの加工レス化を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ｖ型６気筒エンジン用のクランクシャフトの一例を示す斜視図。
【図２】図１に示したクランクシャフトの鍛造成形工程の工程説明図。
【図３】図２に示した鍛造成形工程で発生するカウンタウエイトの不具合の説明図。
【図４】図２に示したツイスト工程を拡大した概略説明図。
【図５】図４に示したツイスト加工用の可動側および固定側のツイストダイの側面説明図。
【図６】図４に示した可動側ツイストダイの詳細を示す拡大平面図。
【図７】図６に示したダイセグメントの拡大斜視図。
【符号の説明】
【００２８】
３，３ａ…カウンタウエイト
５…クランクシャフト粗材
７Ａ，７Ｃ…可動側ツイストダイ（ツイスト加工型）
７Ｂ…固定側ツイストダイ（ツイスト加工型）
８ａ…アッパダイ
８ｂ…ロアダイ
１０ａ，１０ｂ…ダイセグメント（型要素部分またはダイ構成要素部分）
１１，１２…ねじ（変換機構）
１３…円筒外周面
【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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