(57)【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、前記クランクアーム部と一体に設けられる扇形状のカウンターウエイト部と、を有する鍛造クランク軸の製造方法であって、
当該製造方法は、
型鍛造により、前記鍛造クランク軸の形状とともに、前記カウンターウエイト部の外周面から前記扇形状の径方向に沿って突出する余肉部が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、
前記バリ付きの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バリ抜き工程と、
第１金型を前記外周面側から前記ジャーナル部側に向けて移動させることにより、前記第１金型を前記余肉部に押し当てて前記余肉部を折り曲げ、前記カウンターウエイト部の外周面の縁部自身の厚みを増加させる折り曲げ工程と、を含む、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において、
前記折り曲げ工程では、前記余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ピン部側の表面に向けて折り曲げる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記余肉部を折り曲げた後の前記カウンターウエイト部の前記外周面の縁部の厚さは、当該縁部の前記ピン部側の表面がピンスラスト面の位置を越えないように設定される、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記型鍛造工程では、前記余肉部として、前記カウンターウエイト部の厚さ方向位置を前記ピン部側表面寄りにして第１余肉部を成形するとともに、前記厚さ方向位置を前記ジャーナル部側表面寄りにして第２余肉部を成形し、
前記折り曲げ工程では、前記第１金型を移動させることにより、前記第１余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ピン部側の表面に向けて折り曲げるとともに、前記第２余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記折り曲げ工程では、前記余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記余肉部を折り曲げた後の前記カウンターウエイト部の前記外周面の縁部の厚さは、当該縁部の前記ジャーナル部側の表面がジャーナルスラスト面の位置を越えないように設定される、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記折り曲げ工程では、前記余肉部が折り曲げられる側の前記カウンターウエイト部の表面のうちで、前記外周面の縁部を少なくとも除く領域を、第２金型の押し当てにより保持する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記折り曲げ工程は、一対の金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する、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】
自動車や自動二輪車、農業機械、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。特に、高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、それらの特性に優れることから、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】
一般に、鍛造クランク軸は、ビレットを原材料とする。そのビレットの横断面は、形状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。鍛造クランク軸の製造工程では、予備成形工程、型鍛造工程、バリ抜き工程および整形工程がその順に設けられる。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１Ａはビレット、図１Ｂはロール荒地、図１Ｃは曲げ荒地、図１Ｄは荒鍛造材、図１Ｅは仕上げ鍛造材、および、図１Ｆは鍛造クランク軸をそれぞれ示す。
【０００５】
図１Ｆに例示するクランク軸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、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ。また、クランク軸１は、８枚の全てのアーム部Ａ１〜Ａ８に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を有する。このような図１Ｆに示すクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載される。
【０００６】
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。
【０００７】
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、例えば孔型ロールを用いてビレット２を圧延して絞ることにより、そ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を成形する（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を成形する（図１Ｃ参照）。
【０００８】
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プレス鍛造することにより、荒鍛造材５を得る（図１Ｄ参照）。その荒鍛造材５には、クランク軸（最終製品）のおおよその形状が成形されている。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プレス鍛造することにより、仕上げ鍛造材６を得る（図１Ｅ参照）。その仕上げ鍛造材６には、最終製品のクランク軸と合致する形状が成形されている。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、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５および仕上げ鍛造材６は、いずれも、成形されたクランク軸の周囲にバリＢが大きく付いている。
【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挟んで保持した状態で、刃物型によってバリＢを打ち抜き除去する。これにより、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、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が該当する。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に示すような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。４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸では、８枚のアーム部Ａのうちで一部のアーム部にウエイト部Ｗが一体で設けられる。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。
【００１２】
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ている。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に対し、扇形状のウエイト部のうちで外周面の周辺部を厚肉化することが有効である。外周面の周辺部の厚肉化に関する従来技術として特許文献１および２がある。
【００１３】
図２Ａおよび図２Ｂは、特許文献１に記載されるクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、図２Ａはジャーナル部側表面を、図２Ｂは側面をそれぞれ示す。図２Ａおよび図２Ｂでは、クランク軸のうちで、１つのウエイト部Ｗと、そのウエイト部Ｗと一体であるアーム部Ａを抽出して示しており、残りのクランク軸の形状を省略する。なお、図２Ｂは、図２Ａの破線矢印で示す方向からの投影図である。
【００１４】
図２Ａに示すように、ウエイト部Ｗは、例えば、ジャーナル部Ｊの軸心（回転中心）を中心とする扇形状であり、ジャーナル部Ｊの軸心とピン部Ｐの軸心とを含む面Ｃ（以下、「ウエイト部中心面」ともいう）の両側にそれぞれ所定の角度で広がる。
【００１５】
特許文献１では、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａ周辺に凸部Ｗｚを設けることが提案されており、その凸部Ｗｚは、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面からウエイト部Ｗの厚さ方向（クランク軸の軸方向）に突出する。このような凸部Ｗｚを設けることによってウエイト部Ｗの外周面Ｗａの周辺部を厚肉化すれば、その外周面Ｗａの周辺部はジャーナル部Ｊの軸心（回転中心）と距離があることから、ウエイト部Ｗの重心半径が大きくなる。これに応じ、ウエイト部Ｗのうちでジャーナル部Ｊの周辺部を薄肉化できる。このため、ウエイト部Ｗの質量を低減でき、その結果、鍛造クランク軸を軽量化できる。
【００１６】
ウエイト部の凸部Ｗｚは、厚みやピン部の偏心方向に沿う長さが、圧下方向（ウエイト部の幅方向、図２Ａのハッチングを施した矢印参照）で一定、または、ウエイト部中心面Ｃから遠ざかるのに従って小さくなる。これは、型鍛造工程で型抜き勾配が逆勾配となるのを防止し、鍛造材を金型から取り出し可能とするためである。
【００１７】
特許文献２では、クランク軸を、ウエイト部以外の部分が一体成形された本体と、本体と別個に成形されたウエイト部と、本体とウエイト部とを連結する連結部材とで構成することが提案されている。このような特許文献２に提案されるクランク軸によれば、ウエイト部を別個に成形するので、ウエイト部の設計自由度を向上できるとともに軽量化を図ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１５−１０６４２号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
前述の通り、鍛造クランク軸の軽量化に対しては、前記図２Ａおよび図２Ｂに示すようにウエイト部の外周面Ｗａの周辺部を厚肉化することが有効である。ここで、ウエイト部の外周面Ｗａの周辺部を厚肉化する場合、外周面の縁部Ｗｂ（図２Ａの二点鎖線の外側）と比べ、その縁部の内周側領域Ｗｃ（図２Ａの二点鎖線の内側）は、バランス率向上（重心半径の拡大）への寄与が小さく、軽量化を阻害する。特許文献１に記載されるクランク軸では、型抜き勾配が逆勾配となるのを防止する必要があることから、ウエイト部の外周面Ｗａと幅方向に沿って伸びる直線Ｗｙとで挟まれた部位が厚肉化される。その結果、特許文献１に記載されるクランク軸のウエイト部では、外周面の縁部の内周側領域Ｗｃも厚肉化せざるを得ない。このため、バランス率向上への寄与が大きい部位、すなわち、外周面の縁部Ｗｂのみを厚肉化することにより、さらに軽量化を図ることが望まれていた。
【００２０】
また、前述の特許文献２に記載されるクランク軸では、本体以外に別体でウエイト部を製作する必要がある。このため、製作すべき部品点数が増える上に、本体とウエイト部を連結する工程が必要となる。その結果、製造工程が大幅に増加し、製造コストが著しく増加する。
【００２１】
本発明の目的は、ウエイト部を一体で有する鍛造クランク軸において、製造工程を大幅に増加させることなく、軽量化を図った鍛造クランク軸を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】
【００２２】
本発明の一実施形態による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、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、前記クランクアーム部と一体に設けられる扇形状のカウンターウエイト部と、を有する鍛造クランク軸の製造方法である。
【００２３】
当該製造方法は、型鍛造により、前記鍛造クランク軸の形状とともに、前記カウンターウエイト部の外周面から前記扇形状の径方向に沿って突出する余肉部が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、前記バリ付きの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バリ抜き工程と、第１金型を前記外周面側から前記ジャーナル部側に向けて移動させることにより、前記第１金型を前記余肉部に押し当てて前記余肉部を折り曲げ、前記カウンターウエイト部の外周面の縁部で厚みを増加させる折り曲げ工程と、を含む。
【００２４】
前記折り曲げ工程では、前記余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ピン部側の表面に向けて折り曲げてもよい。
【００２５】
前記型鍛造工程では、前記余肉部として、前記カウンターウエイト部の厚さ方向位置を前記ピン部側表面寄りにして第１余肉部を成形するとともに、前記厚さ方向位置を前記ジャーナル部側表面寄りにして第２余肉部を成形してもよい。この場合、前記折り曲げ工程では、前記第１金型を移動させることにより、前記第１余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ピン部側の表面に向けて折り曲げるとともに、前記第２余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げる。
【００２６】
前記折り曲げ工程では、前記余肉部を前記カウンターウエイト部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げてもよい。
【００２７】
前記折り曲げ工程では、前記余肉部が折り曲げられる側の前記カウンターウエイト部の表面のうちで、前記外周面の縁部を少なくとも除く領域を、第２金型の押し当てにより保持するのが好ましい。
【００２８】
前記折り曲げ工程は、一対の金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程で、ウエイト部の外周面から突出する余肉部を成形し、折り曲げ工程で、第１金型によって余肉部を折り曲げ、ウエイト部の外周面の縁部で厚みを増加させる。これにより、ウエイト部の他の部位を薄肉化でき、その結果、鍛造クランク軸を軽量化できる。また、ウエイト部をアーム部と一体に設けるので、ウエイト部を本体と別個に成形し、ウエイト部を本体と連結する必要がない。このため、製造工程が大幅に増加して製造コストが著しく増加するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の鍛造クランク軸の製造工程におけるビレットを示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の鍛造クランク軸の製造工程におけるロール荒地を示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来の鍛造クランク軸の製造工程における曲げ荒地を示す。
【図１Ｄ】図１Ｄは、従来の鍛造クランク軸の製造工程における荒鍛造材を示す。
【図１Ｅ】図１Ｅは、従来の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。
【図１Ｆ】図１Ｆは、従来の鍛造クランク軸の製造工程における鍛造クランク軸を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、特許文献１に記載されるクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、ジャーナル部側表面を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのウエイト部の側面を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、ピン部側表面を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３ＡのＩ−Ｉ断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、ピン部側表面を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４ＡのII−II断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、ウエイト部のピン部側表面を示す模式図であり、第１実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における第２金型の押し当て時を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ウエイト部のピン部側表面を示す模式図であり、第１実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における折り曲げ終了時を示す。
【図６Ａ】図６Ａは、ウエイト部の断面図であり、第１実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における第２金型の押し当て時を示す。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ウエイト部の断面図であり、第１実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における折り曲げ終了時を示す。
【図７Ａ】図７Ａは、第２実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、ピン部側表面を示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａのウエイト部のジャーナル部側表面を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７ＡのIII−III断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、ピン部側表面を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａのウエイト部のジャーナル部側表面を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図８ＡのIV−IV断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、ウエイト部の断面図であり、第２実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における第２金型の押し当て時を示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは、ウエイト部の断面図であり、第２実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における折り曲げ終了時を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第３実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、ジャーナル部側表面を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０ＡのＶ−Ｖ断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第３実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、ジャーナル部側表面を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１ＡのVI−VI断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、ウエイト部の断面図であり、第３実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における第２金型の押し当て時を示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ウエイト部の断面図であり、第３実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例における折り曲げ終了時を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明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、アーム部と一体に設けられるウエイト部とを有する。そのウエイト部は、全部のアーム部に設けてもよく、一部のアーム部に設けてもよい。
【００３２】
このような鍛造クランク軸を対象とする本発明は、例えば、第１〜第３の実施形態を採用できる。第１〜３実施形態では、いずれも、ウエイト部の外周面の縁部を厚肉化するが、その厚肉化に伴って外周面の縁部が張り出す方向（側）が異なる。以下に、第１〜第３実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第２実施形態および第３実施形態の説明では、第１実施形態と共通する部分の説明を適宜省略する。
【００３３】
１．第１実施形態
［クランク軸の形状］
図３Ａおよび図３Ｂは、第１実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、図３Ａはピン部側表面を示す図、図３ＢはＩ−Ｉ断面図（ウエイト部中心面の断面図）である。図３Ａおよび図３Ｂでは、折り曲げ後（最終製品）のクランク軸のうちで、扇形状のウエイト部Ｗと、そのウエイト部Ｗと一体であるアーム部Ａを抽出して示しており、残りのクランク軸の形状を省略する。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂが、ジャーナル部Ｊの周辺部と比べ、厚さ方向に沿ってピン部Ｐ側に張り出し、厚肉である。ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂは、図３Ａに示すように、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに沿う形状であり、外周面Ｗａから内周側（ジャーナル部Ｊ側）に所定の長さで広がる。
【００３５】
このような第１実施形態が対象とするクランク軸は、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂが厚肉化され、その外周面の縁部Ｗｂは、ジャーナル部Ｊの軸心（回転中心）と距離がある。また、外周面の縁部Ｗｂは、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに沿う形状であり、前述の特許文献１に記載のクランク軸のように、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃを含まない。すなわち、内周側領域Ｗｃは、厚肉化しない。これにより、ウエイト部Ｗの重心半径が大きくなるので、ウエイト部Ｗの他の部位、例えば、ジャーナル部Ｊの周辺部や、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃを薄肉化できる。このため、ウエイト部の質量を低減でき、その結果、鍛造クランク軸を軽量化できる。
【００３６】
［折り曲げ前の形状］
図４Ａおよび図４Ｂは、第１実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、図４Ａはピン部側表面を示す図、図４ＢはII−II断面図である。図４Ａおよび４Ｂでは、クランク軸の形状のうちで１つのウエイト部Ｗと、そのウエイト部Ｗと一体であるアーム部Ａとを抽出して示しており、残りのクランク軸の形状を省略する。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、折り曲げ前のウエイト部Ｗは、折り曲げ後のウエイト部と比べ、外周面の縁部Ｗｂのピン部Ｐ側表面の形状が異なり、加えて余肉部Ｅａを有する点でも異なる。すなわち、折り曲げ前のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂのピン部Ｐ側表面の形状、および、余肉部Ｅａを除けば、折り曲げ後のウエイト部の形状と合致する。外周面の縁部Ｗｂにおけるピン部Ｐ側表面の形状が異なるので、折り曲げ前の縁部Ｗｂの厚さは、折り曲げ後の縁部Ｗｂの厚さより薄い。
【００３８】
余肉部Ｅａは、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａから扇形状の径方向に沿って突出する。また、同図に示す余肉部Ｅａは、ウエイト部の厚さ方向の位置が、外周面Ｗａのうち、ピン部Ｐ側表面寄りに配置される。すなわち、余肉部Ｅａは、ウエイト部の折り曲げられる側の表面寄りに配置される。
【００３９】
本発明において、余肉部Ｅａは、バリとして流出する部位でなく、折り曲げ後のウエイト部の外周面Ｗａ位置より突出している部位を意味する。
【００４０】
［製造方法］
第１実施形態は、型鍛造工程と、バリ抜き工程と、折り曲げ工程とをその順で含む。型鍛造工程の前工程として、例えば、予備成形工程を設けることができる。また、折り曲げ工程の後工程として、例えば、整形工程を設けることができる。また、整形工程において、折り曲げ工程を実施することもできる。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程と整形工程の間に、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。
【００４１】
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。
【００４２】
型鍛造工程では、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る。そのバリ付きの鍛造材には、前記図４Ａおよび図４Ｂに示すようなジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐおよびアーム部Ａの形状が成形されるとともに、余肉部Ｅａが成形される。このようなバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程は、荒打ち工程および仕上げ打ち工程をその順で設けることによって構成できる。
【００４３】
型鍛造工程の型抜き勾配は、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂおよび余肉部Ｅａに対応する部位のいずれでも、逆勾配にならない。このため、荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、支障なく行え、バリ付きの鍛造材を得ることができる。
【００４４】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの鍛造材を一対の金型によって挟んで保持した状態で、その鍛造材からバリを除去する。これにより、バリ無し鍛造材を得ることができる。
【００４５】
折り曲げ工程では、第１金型をウエイト部の外周面側からジャーナル部側に向けて移動させることにより、第１金型を余肉部に押し当てる。これにより、余肉部をウエイト部のピン部側表面に向けて折り曲げ、ウエイト部の外周面の縁部で厚みを増加させる。折り曲げ工程の加工フロー例については、後述する。
【００４６】
整形工程では、バリ無し鍛造材を一対の金型で圧下し、最終製品の寸法形状に矯正する。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。このような工程により、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、鍛造クランク軸を得る。
【００４７】
［折り曲げ工程］
図５Ａ〜図６Ｂは、折り曲げ工程の加工フロー例を示す模式図である。そのうちの図５Ａおよび図５Ｂは、ウエイト部のピン部側表面を示し、図５Ａは第２金型の押し当て時、図５Ｂは折り曲げ終了時を示す。図５Ａおよび図５Ｂには、バリ無し鍛造材４０と、余肉部Ｅａに押し当てられる第１金型１０と、上下で一対の保持用金型３０とを示し、図面の理解を容易にするため、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面を保持する第２金型２１を省略する。
【００４８】
図６Ａおよび図６Ｂは、ウエイト部中心面におけるウエイト部の断面図であり、図６Ａは第２金型の押し当て時、図６Ｂは折り曲げ終了時を示す。同図には、バリ無し鍛造材４０と、第１金型１１と、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面を保持する第２金型２１とを示し、図面の理解を容易にするため、上下で一対の保持用金型３０を省略する。
【００４９】
折り曲げ工程では、余肉部Ｅａを折り曲げるために第１金型１１を用いる。第１金型１１には、型彫刻部が彫り込まれている。その型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状のうちの一部が反映されている。具体的には、余肉部Ｅａを折り曲げるため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａの形状が型彫刻部に反映されている。また、型彫刻部のうちで余肉部Ｅａの折り曲げに寄与する部位は、余肉部Ｅａをピン部Ｐ側表面に向けて案内するように傾斜している。
【００５０】
このような第１金型１１は、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａ側からジャーナル部Ｊ側に向けて進退移動が可能である。その第１金型１１の進退移動は、例えば、第１金型１１に油圧シリンダを連結することによって実現できる。この場合、油圧シリンダの作動に伴い、第１金型１１をピン部Ｐの偏心方向に沿って移動させればよい（図５Ａの太線矢印参照）。また、第１金型１１は、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに沿うようなＵ字状としてもよい。
【００５１】
同図に示す加工フロー例では、折り曲げの際にバリ無し鍛造材４０を上下で一対の保持用金型３０で保持する。その保持用金型３０は、上型３１と、下型３２とで構成される。上型３１および下型３２には、型彫刻部が彫り込まれている。その型彫刻部には、クランク軸の形状の一部が反映されている。例えば、ピン部Ｐやジャーナル部Ｊ、アーム部Ａの形状が型彫刻部に反映されている。また、ウエイト部Ｗのうちでジャーナル部Ｊ周辺の形状を型彫刻部に反映してもよい。この保持用金型３０は、第１金型１１による余肉部の折り曲げを可能とするため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに対応する部位が開放されている。
【００５２】
また、保持用金型３０の型彫刻部には、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面のうちで外周面の縁部の内周側領域Ｗｃの形状が反映されることなく、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃに対応する部位が開放されている。これは、型抜き勾配が逆勾配となるのを防止するためである。その開放部には、図６Ａおよび図６Ｂに示すような第２金型２１を配置してもよい。第２金型２１には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面のうちで内周側領域Ｗｃの形状が反映されている。
【００５３】
第２金型２１は、第１金型１１および保持用金型３０から独立し、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面に対して接触したり離間したりするように進退移動が可能である。第２金型２１の進退移動は、第２金型２１に連結された油圧シリンダ等によって実行される。
【００５４】
このような第１金型１１、第２金型２１および保持用金型３０を用いる折り曲げ工程の加工フロー例を説明する。先ず、保持用金型３０の上型３１と下型３２とを離間させ、その状態でバリ除去後の鍛造材４０を上型３１と下型３２の間に配置する。この状態で、保持用金型３０の上型３１と下型３２とを近接するように移動させ、より具体的には、上型３１を下死点まで下降させる。これにより、バリ無し鍛造材４０を上型３１と下型３２とで挟み込んで保持する。
【００５５】
次いで、第２金型２１を用いる場合、第２金型２１を進出させ、図６Ａに示すように、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面に押し付ける。これにより、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面を第２金型２１で保持する。ただし、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面のうちで外周面の縁部Ｗｂの領域については、第２金型２１を押し当てない（図６Ａ参照）。その領域に金型を押し当てて保持すると、余肉部Ｅａの折り曲げによってウエイト部の外周面の縁部Ｗｂで厚みを増加させることが不可能となるからである。
【００５６】
続いて、図５Ｂおよび図６Ｂに示すように、第１金型１１をウエイト部Ｗの外周面Ｗａ側からジャーナル部Ｊ側に向けて移動（進出）させる。これにより、余肉部Ｅａを第１金型１１の型彫刻部に沿ってウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面に向けて折り曲げ、ピン部Ｐ側に張り出させる。その結果、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂで厚みが増加する。余肉部Ｅａは第１金型１１によって折り曲げられるので、第１金型１１の進出に要する力は、型鍛造やポンチの押し込みによる穴開けと比べ、小さくなる。
【００５７】
続いて、第１金型１１を後退させて退避させる。第２金型２１を用いる場合、第２金型２１も後退させて退避させる。そして、保持用金型３０の上型３１と下型３２とを離間させ、より具体的には、上型３１を上死点まで上昇させる。上型３１と下型３２とを離間させた状態で、折り曲げ済みのバリ無し鍛造材を搬出する。
【００５８】
このような第１実施形態は、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂが厚肉化されたクランク軸を得ることができる。これにより、ウエイト部の重心半径が大きくなるので、ウエイト部Ｗの他の部位を薄肉化でき、その結果、鍛造クランク軸を軽量化できる。
【００５９】
また、第１実施形態は、折り曲げによってウエイト部の外周面の縁部Ｗｂを厚肉化するので、ウエイト部を本体と別個に成形し、ウエイト部を本体と連結する必要がない。このため、製造工程が大幅に増加して製造コストが著しく増加するのを防止できる。
【００６０】
２．第２実施形態
［クランク軸の形状］
図７Ａ〜図７Ｃは、第２実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、図７Ａはピン部側表面を示す図、図７Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図７ＣはIII−III断面図である。
【００６１】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、第２実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂが、前述の第１実施形態と同様に、ジャーナル部Ｊの周辺部と比べ、厚肉である。第２実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂが、前述の第１実施形態と異なり、ピン部Ｐ側のみならず、ジャーナル部Ｊ側にも厚さ方向に沿って張り出す。このようなウエイト部Ｗを有する第２実施形態のクランク軸は、前述の第１実施形態と同様に、ウエイト部Ｗの他の部位を薄肉化でき、鍛造クランク軸を軽量化できる。
【００６２】
［折り曲げ前の形状］
図８Ａ〜図８Ｃは、第２実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、図８Ａはピン部側表面を示す図、図８Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図８ＣはIV−IV断面図である。
【００６３】
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、第２実施形態の折り曲げ前のウエイト部Ｗは、第１実施形態と同様に、折り曲げ後のウエイト部と比べ、外周面の縁部Ｗｂにおけるピン部Ｐ側表面の形状が異なり、加えてピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａを有する点でも異なる。さらに、第２実施形態の折り曲げ前のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂにおけるジャーナル部Ｊ側表面の形状が異なるとともに、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂを有する点で異なる。
【００６４】
このような折り曲げ前のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂにおけるピン部Ｐ側表面の形状、外周面の縁部Ｗｂにおけるジャーナル部Ｊ側表面の形状、および、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）を除けば、折り曲げ後のウエイト部の形状と合致する。折り曲げ前の外周面の縁部Ｗｂの厚さは、折り曲げ後の外周面の縁部の厚さより薄い。
【００６５】
また、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａ、および、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂは、いずれも、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａから扇形状の径方向に沿って突出する。このようなピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａと、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂとは、ウエイト部Ｗの厚さ方向に並べて配置される。
【００６６】
［製造方法］
第２実施形態は、前述の第１実施形態と同様の製造工程を採用できる。第２実施形態の型鍛造工程では、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得るが、そのバリ付きの鍛造材には、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａのみならず、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂを成形する。折り曲げ工程では、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａをウエイト部Ｗのピン部Ｐ側に向けて折り曲げるのみならず、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂをウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側に向けて折り曲げる。これにより、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂで厚みを増加させる。折り曲げ工程の加工フロー例については、後述する。
【００６７】
［折り曲げ工程］
図９Ａおよび図９Ｂは、第２実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例を模式的に示すウエイト部の断面図であり、図９Ａは第２金型の押し当て時、図９Ｂは折り曲げ終了時をそれぞれ示す。なお、同図は、ウエイト部中心面における断面図である。同図には、バリ無し鍛造材４０と、第１金型１１と、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面を保持する第２金型２１と、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面を保持する第２金型２２とを示し、図面の理解を容易にするため、保持用金型の図示を省略する。
【００６８】
第１金型１１の型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状のうちの一部が反映されている。具体的には、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａ、および、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂを折り曲げるため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａの形状が型彫刻部に反映されている。また、型彫刻部のうちで、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａの折り曲げに寄与する部位は、その余肉部Ｅａをピン部Ｐ側表面に向けて案内するように傾斜している。加えて、型彫刻部のうちで、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂの折り曲げに寄与する部位は、その余肉部Ｅｂをジャーナル部Ｊ側表面に向けて案内するように傾斜している。このような第１金型１１は、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａ側からジャーナル部Ｊ側に向けて進退移動が可能である。
【００６９】
同図に示す加工フロー例では、第１実施形態と同様に、折り曲げの際にバリ無し鍛造材４０を上下で一対の保持用金型（図示なし）で保持する。保持用金型の上型および下型には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、クランク軸の形状の一部が反映されている。
【００７０】
この第２実施形態の保持用金型は、第１実施形態と同様に、第１金型１１による余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）の折り曲げを可能とするため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに対応する部位が開放されている。また、保持用金型の型彫刻部には、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面のうちで縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃの形状が反映されることなく、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃに対応する部位が開放されている。この開放部には、同図に示すような第２金型２１を配置し、第２金型２１でウエイト部Ｗのピン部側表面を保持してもよい。
【００７１】
加えて、第２実施形態の保持用金型の型彫刻部には、前述の第１実施形態と異なり、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面のうちで縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃの形状が反映されることなく、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃに対応する部位も開放されている。これは、型抜き勾配が逆勾配となるのを防止するためである。この開放部には、同図に示すような第２金型２２を配置し、第２金型２２でウエイト部Ｗのジャーナル部側表面を保持してもよい。第２金型２２には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、ウエイト部のジャーナル部Ｊ側表面のうちで外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃの形状が反映されている。
【００７２】
いずれの第２金型（２１、２２）も、第１金型１１および保持用金型からそれぞれ独立し、ウエイト部の各表面に対して接触したり離間したりするように進退移動が可能である。
【００７３】
このような第１金型１１、第２金型（２１、２２）および保持用金型を用いる折り曲げ工程の加工フロー例を説明する。先ず、保持用金型の上型と下型とを離間させ、その状態でバリ除去後の鍛造材４０を上型と下型の間に配置する。この状態で、保持用金型の上型と下型とを近接するように移動させ、バリ無し鍛造材４０を上型と下型とで保持する。
【００７４】
次いで、第２金型（２１、２２）を用いる場合、第２金型（２１、２２）を進出させ、図９Ａに示すように、ウエイト部Ｗの各表面に押し付けることにより、ウエイト部Ｗの各表面を第２金型（２１、２２）で保持する。ただし、ウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面およびジャーナル部Ｊ側表面のうちで外周面の縁部Ｗｂの領域については、第２金型（２１、２２）を押し当てない（図９Ａ参照）。その領域に第２金型（２１、２２）を押し当てて保持すると、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）の折り曲げによってウエイト部の外周面の縁部Ｗｂで厚みを増加させることが不可能となるからである。
【００７５】
この状態で、第１金型１１をウエイト部Ｗの外周面Ｗａ側からジャーナル部Ｊ側に向けて移動（進出）させる。これにより、第１実施形態と同様に、ピン部Ｐ側表面寄りの余肉部Ｅａを第１金型１１の型彫刻部に沿ってウエイト部Ｗのピン部Ｐ側表面に向けて折り曲げ、ピン部Ｐ側に張り出させる。第２実施形態では、さらに、ジャーナル部Ｊ側表面寄りの余肉部Ｅｂを第１金型１１の型彫刻部に沿ってウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面に向けて折り曲げ、ジャーナル部Ｊ側に張り出させる。その結果、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂで厚みが増加する。
【００７６】
続いて、第１金型１１を後退させて退避させる。第２金型（２１、２２）を用いる場合、第２金型（２１、２２）も後退させて退避させる。そして、保持用金型の上型と下型とを離間させた後、折り曲げ済みのバリ無し鍛造材を搬出する。
【００７７】
このような第２実施形態は、第１実施形態と同様に、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂが厚肉化されたクランク軸を得ることができる。これにより、鍛造クランク軸を軽量化できる。また、製造工程が大幅に増加して製造コストが著しく増加するのを防止できる。
【００７８】
３．第３実施形態
［クランク軸の形状］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第３実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部の形状を示す模式図であり、図１０Ａはジャーナル部側表面を示す図、図１０ＢはＶ−Ｖ断面図である。
【００７９】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、第３実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂが、前述の第１実施形態と同様に、ジャーナル部Ｊの周辺部と比べ、厚肉である。第３実施形態が対象とするクランク軸のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂが、前述の第１実施形態の反対側、すなわち、ジャーナル部Ｊ側に厚さ方向に沿って張り出す。このようなウエイト部Ｗを有する第３実施形態のクランク軸は、前述の第１実施形態と同様に、ウエイト部Ｗの他の部位を薄肉化でき、鍛造クランク軸を軽量化できる。
【００８０】
［折り曲げ前の形状］
図１１Ａおよび図１１Ｂは、第３実施形態における折り曲げ前のウエイト部の形状を示す模式図であり、図１１Ａはジャーナル部側表面を示す図、図１１ＢはVI−VI断面図である。
【００８１】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第３実施形態の折り曲げ前のウエイト部Ｗは、折り曲げ後のウエイト部と比べ、外周面の縁部Ｗｂにおけるジャーナル部Ｊ側表面の形状が異なり、加えて余肉部Ｅｂを有する点でも異なる。このような折り曲げ前のウエイト部Ｗは、外周面の縁部Ｗｂにおけるジャーナル部Ｊ側表面の形状、および、余肉部Ｅｂを除けば、折り曲げ後のウエイト部の形状と合致する。折り曲げ前の外周面の縁部Ｗｂの厚さは、折り曲げ後の外周面の縁部Ｗｂの厚さより薄い。
【００８２】
余肉部Ｅｂは、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａから扇形状の径方向に沿って突出する。また、同図に示す余肉部Ｅｂは、ウエイト部の厚さ方向の位置が、外周面Ｗａのうち、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置される。
【００８３】
［製造方法］
第３実施形態は、前述の第１実施形態と同様の製造工程を採用できる。第３実施形態の型鍛造工程では、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得るが、そのバリ付きの鍛造材には、ピン部Ｐ側表面寄りに配置された余肉部Ｅａに代えて、ジャーナル部Ｊ側表面寄りに配置された余肉部Ｅｂが成形される。折り曲げ工程では、その余肉部Ｅｂを、前述の第１実施形態の反対側、具体的には、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面に向けて折り曲げる。これにより、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂの厚みを増加させる。折り曲げ工程の加工フロー例については、後述する。
【００８４】
［折り曲げ工程］
図１２Ａおよび図１２Ｂは、第３実施形態の折り曲げ工程の加工フロー例を模式的に示すウエイト部の断面図であり、図１２Ａは第２金型の押し当て時、図１２Ｂは折り曲げ終了時をそれぞれ示す。なお、同図は、ウエイト部中心面における断面図である。図１２Ａおよび図１２Ｂには、バリ無し鍛造材４０と、第１金型１１と、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面を保持する第２金型２２とを示し、図面の理解を容易にするため、保持用金型の図示を省略する。
【００８５】
第１金型１１の型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状のうちの一部が反映されている。具体的には、余肉部Ｅｂを折り曲げるため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａの形状が型彫刻部に反映されている。また、型彫刻部のうちで余肉部Ｅｂの折り曲げに寄与する部位は、その余肉部Ｅｂをジャーナル部Ｊ側表面に向けて案内するように傾斜している。
【００８６】
第３実施形態の加工フロー例では、第１実施形態と同様に、折り曲げの際にバリ無し鍛造材４０を上下で一対の保持用金型で保持する。その保持用金型の上型および下型には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、クランク軸の形状の一部が反映されている。この保持用金型は、第１金型１１による余肉部Ｅｂの折り曲げを可能とするため、ウエイト部Ｗの外周面Ｗａに対応する部位が開放されている。
【００８７】
また、保持用金型の型彫刻部には、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面のうちで縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃの形状が反映されることなく、外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃに対応する部位が開放されている。この開放部には、同図に示すような第２金型２２を配置してもよい。第２金型２２には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面のうちで外周面の縁部Ｗｂの内周側領域Ｗｃの形状が反映されている。第２金型２２は、第１金型１１および保持用金型３０から独立し、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面に対して接触したり離間したりするように進退移動が可能である。
【００８８】
このような第１金型１１、第２金型２２および保持用金型を用いる折り曲げ工程の加工フロー例を説明する。先ず、保持用金型の上型と下型とを離間させ、その状態でバリ除去後の鍛造材４０を上型と下型の間に配置する。この状態で、保持用金型の上型と下型とを近接するように移動させ、バリ無し鍛造材４０を上型と下型とで保持する。
【００８９】
次いで、第２金型２２を用いる場合、第２金型２２を進出させ、図１２Ａに示すように、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面に押し付ける。これにより、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面を第２金型２２で保持する。ただし、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面のうちで外周面の縁部Ｗｂの領域については、第２金型２２を押し当てない（図１２Ａ参照）。その領域に第２金型２２を押し当てて保持すると、余肉部Ｅｂの折り曲げによってウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂで厚みを増加させることが不可能となるからである。
【００９０】
この状態で、第１金型１１をウエイト部Ｗの外周面Ｗａ側からジャーナル部Ｊ側に向けて移動（進出）させる。これにより、第１実施形態と同様に、第１金型１１の型彫刻部に沿って余肉部Ｅｂを折り曲げる。ただし、第３実施形態では、前述の第１実施形態の反対側、具体的には、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ側表面に向けて余肉部Ｅｂを折り曲げ、ジャーナル部Ｊ側に張り出させる。その結果、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂで厚みが増加する。
【００９１】
続いて、第１金型１１を後退させて退避させる。第２金型２２を用いる場合、第２金型２２も後退させて退避させる。そして、保持用金型の上型と下型とを離間させた後、折り曲げ済みのバリ無し鍛造材を搬出する。
【００９２】
このような第３実施形態は、第１実施形態と同様に、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂが厚肉化されたクランク軸を得ることができる。これにより、鍛造クランク軸を軽量化できる。また、製造工程が大幅に増加して製造コストが著しく増加するのを防止できる。
【００９３】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂが厚さ方向に沿ってピン部Ｐ側およびジャーナル部Ｊ側のいずれか一方に張り出してもよく、両方に張り出してもよい。すなわち、第１〜第３実施形態のいずれも採用できる。クランク軸のバランスを向上させる観点では、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂは、第１実施形態のようにピン部Ｐ側に厚さ方向に沿って張り出すのが好ましい。これにより、ピン部Ｐの重心からウエイト部Ｗの重心までのクランク軸の軸心方向の距離が短くなり、クランク軸のバランスが向上する。
【００９４】
クランク軸の軽量化の観点では、ウエイト部の外周面の縁部Ｗｂは、第２実施形態のようにピン部Ｐ側およびジャーナル部Ｊ側の両方に厚さ方向に沿って張り出すのが好ましい。これにより、外周面の縁部Ｗｂをより厚肉化できるとともに、ウエイト部Ｗの他の部位をより薄肉化できる。その結果、鍛造クランク軸をさらに軽量化できる。
【００９５】
第１〜第３実施形態では、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）が折り曲げられる側のウエイト部Ｗの表面のうちで、外周面の縁部Ｗｂを少なくとも除く領域を、第２金型（２１、２２）の押し当てにより保持するのが好ましい。これにより、ウエイト部Ｗの表面形状を精密に仕上げることができる。なお、第２金型（２１、２２）は、ウエイト部Ｗの表面を保持するのみで、押し込むことがないので、第２金型（２１、２２）の押し当てに要する力は小さくて済む。
【００９６】
第１〜第３実施形態では、折り曲げ工程を、金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施するのが好ましい。これにより、従来と同様の製造工程を採用できる。この場合、一対の保持用金型に代えて一対の整形用金型を用いればよい。一対の整形用金型は、上型と下型とで構成でき、上型および下型には、型彫刻部がそれぞれ彫り込まれる。その型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状の一部が反映され、具体的には、型彫刻部には、アーム部Ａやジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、ウエイト部Ｗ、フランジ部Ｆｌ、フロント部Ｆｒ等の形状が反映される。また、整形用金型は、前述の保持用金型と同様に、第１金型１１や第２金型（２１、２２）を配置するために開放部が設けられる。
【００９７】
このような整形用金型を用いる場合、以下のような加工フローを採用できる。先ず、整形用金型の上型と下型とを離間させ、その状態でバリ除去後の鍛造材を上型と下型の間に配置する。この状態で、整形用金型の上型と下型とを近接するように移動させ、バリ無し鍛造材４０を上型と下型とで圧下する。その際、クランク軸の形状を矯正し、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂを除いて最終製品形状とする。次いで、第２金型（２１、２２）を用いる場合、第２金型（２１、２２）を進出させる。その後、第１金型１１を進出させて余肉部を折り曲げる。続いて、第１金型１１を後退させて退避させる。第２金型（２１、２２）を用いる場合、第２金型（２１、２２）も後退させて退避させる。そして、整形用金型の上型と下型とを離間させた後、折り曲げおよび整形済みのバリ無し鍛造材を搬出する。
【００９８】
第１〜第３実施形態では、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）を、ウエイト部の外周面から扇形状の径方向に沿って突出するように成形する。その際、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）は、ウエイト部Ｗの厚さ方向の位置を、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）が折り曲げられる側のウエイト部Ｗの表面寄りに配置するのが好ましい。これにより、所定の方向への折り曲げ変形を容易に行うことができるとともに、折り曲げの際に外周面の縁部Ｗｂ以外が変形するのを抑制でき、加えて、加工負荷も軽減できる。
【００９９】
第１および第２実施形態のように外周面の縁部Ｗｂがピン部Ｐ側に厚さ方向に沿って張り出す場合がある。この場合、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂの厚さｔｐ（ｍｍ、図３Ｂ参照）を厚くし、外周面の縁部Ｗｂのピン部Ｐ側表面がピンスラスト面（図示なし）の位置を超えると、使用時に他の部材と干渉するおそれがある。このため、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂの厚さｔｐ（ｍｍ）は、外周面の縁部Ｗｂのピン部側表面がピンスラスト面の位置を超えないように設定するのが好ましい。ここで、ピンスラスト面とは、アーム部のピン部側表面に設けられ、コネクティングロッドのスラスト方向の移動を制限する部位である。
【０１００】
また、第２および第３実施形態のように外周面の縁部ＷｂがジャーナルＪ部側に厚さ方向に沿って張り出す場合がある。この場合、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂの厚さｔｐ（ｍｍ）を厚くし、外周面の縁部Ｗｂのジャーナル部Ｊ側表面がジャーナルスラスト面（図示なし）の位置を超えると、使用時に他の部材と干渉するおそれがある。このため、ウエイト部Ｗの外周面の縁部Ｗｂの厚さｔｐ（ｍｍ）は、外周面の縁部Ｗｂのジャーナル部側表面がジャーナルスラスト面の位置を超えないように設定するのが好ましい。ここで、ジャーナルスラスト面とは、アーム部のジャーナル部側表面に設けられ、エンジン本体に対してクランク軸がスラスト方向に移動するのを制限する。
【０１０１】
軽量化を促進する観点から、縁部Ｗｂの径方向の長さＬ１（ｍｍ、図３Ａ参照）は、ウエイト部Ｗの径方向の長さＬ２（ｍｍ）に対する割合（Ｌ１／Ｌ２）で、１％以上とするのが好ましく、３％以上がより好ましい。一方、割合（Ｌ１／Ｌ２）で、Ｌ１が５０％を超えると、ウエイト部Ｗのジャーナル部Ｊ周辺が縁部Ｗｂに含まれ、軽量化を阻害するおそれがある。このため、５０％以下とするのが好ましく、３５％以下がより好ましい。ここで、ウエイト部Ｗの径方向の長さＬ２は、ウエイト部の外周面Ｗａの半径Ｒ１（ｍｍ、図３Ａ参照）とジャーナル部の半径Ｒ２（ｍｍ、図３Ａ参照）の差（Ｒ１−Ｒ２）である。
【０１０２】
第１〜第３実施形態では、ウエイト部の外周部（円弧部）を厚肉化する技術を組み合わせてもよい。具体的には、前記図２Ａおよび２Ｂに示すクランク軸において、ウエイト部の外周面の縁部をさらに厚肉化してもよい。
【０１０３】
第１〜第３実施形態では、外周面Ｗａの周方向の全範囲で、すなわち、ウエイト部Ｗの一方の頂部から他方の頂部に至る範囲で、縁部Ｗｂを厚肉化する。このような形態は、アーム部Ａ（ウエイト部Ｗを含む）の形状がウエイト部中心面Ｃに対して対称なクランク軸に好適である。ここで、ウエイト部Ｗの頂部とは、幅方向に最も出っ張る箇所である。
【０１０４】
縁部Ｗｂは、外周面Ｗａの周方向の一部で厚肉化してもよい。このような形態は、アーム部Ａ（ウエイト部Ｗを含む）の形状がウエイト部中心面Ｃに対して非対称となるクランク軸、例えば、Ｖ６エンジンに搭載されるクランク軸に好適である。外周面の縁部Ｗｂを厚肉化する範囲の変更は、余肉部（Ｅａ、Ｅｂ）を成形する周方向の範囲を適宜調整することで行える。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
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】
【０１０６】
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、  Ｗａ：ウエイト部の外周面、
Ｗｂ：ウエイト部の外周面の縁部、  Ｗｃ：縁部の内周側領域、
Ｅａ、Ｅｂ：余肉部、  １１：第１金型、  ２１、２２：第２金型、
３０：保持用金型、  ３１：上型、  ３２：下型、  ４０：バリ無し鍛造材
【図１Ａ】
0006561575.tif 000002
【図１Ｂ】
0006561575.tif 000003
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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