(57)【要約】  第１予備成形工程と、第２予備成形工程と、最終予備成形工程と、を含む。第１予備成形工程では、被加工材を一対の第１金型で圧下する。これにより、ピン部となる部位およびジャーナル部となる部位で断面積を減少させて扁平部（２３ａ）を形成しながら、第２位置（Ｌ２）に配置されるピン部となる部位（ＰＡ２）を偏心させる。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、第２金型で圧下する。これにより、第１位置（Ｌ１）に配置されるピン部となる部位（ＰＡ１）を偏心させるとともに、第３位置（Ｌ３）に配置されるピン部となる部位（ＰＡ３）を、第１位置に配置されるピン部となる部位（ＰＡ１）の反対側に、偏心させる。その結果、荒地において、ピン部となる部位を偏心させるとともに絞ることができ、材料歩留りを向上できる。
2016152933.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、かつ、位相差が１２０°である第１位置、第２位置および第３位置にそれぞれ位置するピン部と、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のうちの全部または一部が有するカウンターウエイト部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、
当該鍛造クランク軸の製造方法は、
被加工材を一対の第１金型で圧下することにより、前記ピン部となる部位および前記ジャーナル部となる部位で断面積を減少させて扁平部を形成しながら、前記扁平部のうちの前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させる第１予備成形工程と、
前記第１予備成形工程で得られた初期荒地を、前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位の偏心方向と垂直な方向を圧下方向にし、第２金型で圧下することにより、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させるとともに、前記第３位置に配置される前記ピン部となる部位を、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位の反対側に、偏心させる第２予備成形工程と、
前記第２予備成形工程で得られた中間荒地を第３金型で圧下することにより、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位をさらに偏心させるとともに、前記第３位置に配置される前記ピン部となる部位をさらに偏心させる最終予備成形工程と、を含み、
前記被加工材は、ビレットまたは段付き素材であり、
前記段付き素材では、前記ピン部となる部位および前記ジャーナル部となる部位の断面積は、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位の合計の断面積と比べ、小さく、
前記一対の第１金型は、前記ピン部となる部位と当接するピン加工部、および、前記ジャーナル部となる部位と当接するジャーナル加工部を有し、
前記第１予備成形工程では、前記ピン加工部および前記ジャーナル加工部により、前記被加工材を圧下して前記扁平部を形成する、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、
前記最終予備成形工程では、前記第３金型による圧下方向が、前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位の偏心方向と垂直な方向である、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、
前記鍛造クランク軸は、軸方向の前端にフロント部をさらに備え、
前記一対の第１金型は、前記フロント部となる部位と当接するフロント加工部をさらに有し、
前記第１予備成形工程では、前記フロント加工部により、前記フロント部となる部位の断面積を減少させて扁平部としながら、前記フロント部となる部位を前記軸方向に延伸させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項４】
請求項３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、前記初期荒地において、前記フロント部となる部位の端面に近づくに従って前記フロント部となる部位の断面積が減少するように、前記フロント部となる部位を前記フロント加工部によって圧下する、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、
前記鍛造クランク軸は、軸方向の後端にフランジ部をさらに備え、
前記一対の第１金型は、前記フランジ部となる部位と当接するフランジ加工部をさらに有し、
前記第１予備成形工程では、前記扁平部の形成に伴って前記フランジ部となる部位の端面を前記フランジ加工部に当接させ、前記フランジ部となる部位の断面積を増加させる、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、
前記第２予備成形工程では、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位で厚さを仕上げ寸法よりも厚くし、
前記最終予備成形工程では、前記第３金型で圧下する際に、前記中間荒地のうちで前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記中間荒地の軸方向から圧下する、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であって、
前記第２予備成形工程の前記一対の第２金型は、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位と当接するウェブ加工部を有し、
前記ウェブ加工部は、前記一対の第２金型のうちの一方が、前記クランクアーム部となる部位と当接するアーム加工部と、前記カウンターウエイト部となる部位と当接するウエイト加工部とを有し、
前記アーム加工部および前記ウエイト加工部は、全体として凹状であり、かつ、前記凹状の底面側に前記アーム加工部が位置するとともに、前記凹状の開口側に前記ウエイト加工部が位置し、
前記ウエイト加工部の開口幅は、前記凹状の底面から遠ざかるに従って広くなり、
前記第２予備成形工程で、前記第１および第３位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させるのに伴い、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記凹状のウェブ加工部の底面側に押し込んで変形させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項８】
請求項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予備成形工程で、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記凹状のウェブ加工部の底面側に押し込んで変形させる際に、当該部位を前記凹状のウェブ加工部の開口側から圧下して体積を配分する、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、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。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〜図１Ｃ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。そのうちの図１Ａは全体図、図１ＢはIＢ−IＢ断面図、図１Ｃはピン部の位相を示す図である。図１Ｂでは、クランク軸の形状の理解を容易にするため、一つのクランクアーム部Ａ１と、そのクランクアーム部Ａ１と一体のカウンターウエイト部Ｗ１と、クランクアーム部Ａ１と繋がるピン部Ｐ１およびジャーナル部Ｊ１と抽出して示す。【０００４】
図１Ａ〜図１Ｃに例示するクランク軸１１は、３気筒エンジンに搭載され、４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１１は、４つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４、３つのピン部Ｐ１〜Ｐ３、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、および、６枚のクランクアーム部（以下、「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ６から構成される。アーム部Ａ１〜Ａ６は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４とピン部Ｐ１〜Ｐ３をそれぞれつなぐ。また、６枚のアーム部Ａ１〜Ａ６のうちで一部のアーム部は、カウンターウエイト部（以下、「ウエイト部」ともいう）Ｗ１〜Ｗ４を一体で有する。具体的には、第１アーム部Ａ１、第２アーム部Ａ２、第５アーム部Ａ５および第６アーム部Ａ６は、それぞれウエイト部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３またはＷ４を一体で有する。第３アーム部Ａ３および第４アーム部Ａ４は、ウエイト部を有さない。【０００５】
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とつながり、フランジ部Ｆｌは、最後尾の第４ジャーナル部Ｊ４とつながる。【０００６】
以下では、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４、ピン部Ｐ１〜Ｐ３、アーム部Ａ１〜Ａ６およびウエイト部Ｗ１〜Ｗ４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。【０００７】
ピン部Ｐ１〜Ｐ３は、図１Ｃに示すように、ジャーナル部を中心として１２０°ごとに配置される。すなわち、ピン部Ｐ１〜Ｐ３は、第１位置Ｌ１、第２位置Ｌ２、および、第３位置Ｌ３のいずれかに配置され、第１位置Ｌ１〜第３位置Ｌ３の位相差はいずれも１２０°である。【０００８】
ウエイト部Ｗの幅Ｂｗは、図１Ｂに示すように、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の中心とジャーナル部の中心とを含む面）から大きく張り出す。【０００９】
このような形状の鍛造クランク軸の原材料は、一般に、ビレットである。そのビレットでは、ビレットの長手方向に垂直な断面、すなわち横断面が丸形または角形であり、全長にわたって断面積が一定である。以下、ビレットや荒地の長手方向、クランク軸の軸方向に垂直な断面を「横断面」、平行な断面を「縦断面」という。また、横断面の断面積を単に「断面積」という。鍛造クランク軸の製造では、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程がその順に設けられる。また、必要に応じ、整形工程がバリ抜き工程の後に設けられる。通常、予備成形工程は、ロール成形工程と曲げ打ち工程を含み、型鍛造工程は、荒打ち工程と仕上げ打ち工程を含む。【００１０】
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。そのうちの図２Ａはビレット、図２Ｂはロール荒地、図２Ｃは曲げ荒地、図２Ｄは荒鍛造材、図２Ｅは仕上げ鍛造材、図２Ｆは鍛造クランク軸をそれぞれ示す。図２Ａ〜図２Ｆは、前記図１Ａ〜図１Ｃに示すクランク軸の製造工程を示す。【００１１】
図２Ａ〜図２Ｆに示す製造方法では、以下のようにして鍛造クランク軸１１が製造される。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圧下する。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）。【００１２】
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、クランク軸（最終製品）のおおよその形状が造形されている。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、最終製品のクランク軸と合致する形状が造形されている。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流出することにより、バリＢが形成される。このため、荒鍛造材１５および仕上げ鍛造材１６の周囲には、いずれも、バリＢが大きく付いている。【００１３】
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。【００１４】
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。なお、３気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸のようにピン部をジャーナル部を中心として１２０°ごとに配置する場合、ピン部の配置角度を調整するため、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加されることがある。【００１５】
図２Ａ〜図２Ｆに示す製造工程は、前記図１Ａ〜図１Ｃに示す３気筒−４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。【００１６】
予備成形工程は、ビレットの体積を配分することを主な目的とするので、得られる荒地には、鍛造クランク軸の形状がほとんど造形されない。このように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流出を低減でき、材料歩留りを向上できる。ここで、材料歩留りとは、鍛造クランク軸（最終製品）の体積がビレットの体積に占める割合（百分率）を意味する。【００１７】
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）および特開昭６２−２４４５４５号公報（特許文献３）に開示される。特許文献１には、一対の上型と下型を用いる予備成形方法が記載される。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、被加工物の一部を伸ばすとともに、一部に連続した他部を軸心に対してオフセットする。このような特許文献１に記載の予備成形方法では、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。【００１８】
特許文献２に記載される予備成形では、従来の２パスのロール成形に代え、４パスの高速ロール設備が用いられる。その予備成形では、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。【００１９】
特許文献３に提案される予備成形では、相対移動する少なくとも２つのダイスにより、ビレットを挟んだ状態で圧下する。そのダイスの転造作用により軸方向および径方向に材料の配分を行う。これにより、クランク軸の概略形状に応じた軸非対称な荒地を成形する。このような特許文献３に記載の方法によれば、上述の予備成形だけで軸非対称な荒地が得られ、直ちに型鍛造に移行できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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】ＷＯ２０１４／０９１７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
鍛造クランク軸の製造では、前述の通り、バリの流出を低減して材料歩留りを向上させることが望まれる。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ピン部となる部位（以下、「ピン相当部」ともいう）の偏心をある程度行うことができる。しかしながら、ピン相当部の偏心および体積の配分は、不十分であり、後工程の型鍛造で、ピン部の造形に伴って大きくバリが形成される。【００２２】
前記特許文献２に記載の予備成形方法は、ロール成形であることから、ピン相当部を偏心させることができない。このため、後工程の型鍛造で、ピン部を造形する際に大きくバリが形成される。【００２３】
前記特許文献３に記載の方法によれば、バリを形成することなく、ピン相当部の偏心およびビレットの体積の配分をある程度行うことができる。しかしながら、転造専用の設備が必要となり、簡便に行うことができない。また、ピン相当部の偏心および体積の配分は、不十分であり、後工程の型鍛造で、ピン部の造形に伴って大きくバリが形成される。【００２４】
本発明の目的は、荒地において、ピン部となる部位を偏心させるとともに絞ることにより、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にある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
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、かつ、位相差が１２０°である第１位置、第２位置および第３位置にそれぞれ位置するピン部と、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のうちの全部または一部が有するカウンターウエイト部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法である。【００２６】
当該鍛造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、最終予備成形工程と、を含む。前記第１予備成形工程では、被加工材を一対の第１金型で圧下する。これにより、前記ピン部となる部位および前記ジャーナル部となる部位で断面積を減少させて扁平部を形成しながら、前記扁平部のうちの前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させる。前記第２予備成形工程では、前記第１予備成形工程で得られた初期荒地を、前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位の偏心方向と垂直な方向を圧下方向にし、第２金型で圧下する。これにより、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させるとともに、前記第３位置に配置される前記ピン部となる部位を、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位の反対側に、偏心させる。前記最終予備成形工程では、前記第２予備成形工程で得られた中間荒地を第３金型で圧下する。これにより、前記第１位置に配置される前記ピン部となる部位をさらに偏心させるとともに、前記第３位置に配置される前記ピン部となる部位をさらに偏心させる。【００２７】
前記被加工材は、ビレットまたは段付き素材である。前記段付き素材では、前記ピン部となる部位および前記ジャーナル部となる部位の断面積は、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位の合計の断面積と比べ、小さい。【００２８】
前記一対の第１金型は、前記ピン部となる部位と当接するピン加工部、および、前記ジャーナル部となる部位と当接するジャーナル加工部を有する。前記第１予備成形工程では、前記ピン加工部および前記ジャーナル加工部により、前記被加工材を圧下して前記扁平部を形成する。【００２９】
前記最終予備成形工程では、前記第３金型による圧下方向が、前記第２位置に配置される前記ピン部となる部位の偏心方向と垂直な方向である態様を採用できる。【００３０】
前記鍛造クランク軸は、軸方向の前端にフロント部をさらに備えてもよい。この場合、前記一対の第１金型は、前記フロント部となる部位と当接するフロント加工部をさらに有するのが好ましい。また、前記第１予備成形工程では、前記フロント加工部により、前記フロント部となる部位の断面積を減少させて扁平部としながら、前記フロント部となる部位を前記軸方向に延伸させるのが好ましい。【００３１】
前記一対の第１金型が前記フロント加工部を有する場合、前記第１予備成形工程では、前記初期荒地において、前記フロント部となる部位の端面に近づくに従って前記フロント部となる部位の断面積が減少するように、前記フロント部となる部位を前記フロント加工部によって圧下するのが好ましい。【００３２】
前記鍛造クランク軸は、軸方向の後端にフランジ部をさらに備えてもよい。この場合、前記一対の第１金型は、前記フランジ部となる部位と当接するフランジ加工部をさらに有するのが好ましい。前記第１予備成形工程では、前記扁平部の形成に伴って前記フランジ部となる部位の端面を前記フランジ加工部に当接させ、前記フランジ部となる部位の断面積を増加させるのが好ましい。【００３３】
前記第２予備成形工程では、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位で厚さを仕上げ寸法よりも厚くするのが好ましい。この場合、前記最終予備成形工程では、前記第３金型で圧下する際に、前記中間荒地のうちで前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記中間荒地の軸方向から圧下する。【００３４】
前記第２予備成形工程の前記一対の第２金型は、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位と当接するウェブ加工部を有するのが好ましい。この場合、前記ウェブ加工部は、前記一対の第２金型のうちの一方が、前記クランクアーム部となる部位と当接するアーム加工部と、前記カウンターウエイト部となる部位と当接するウエイト加工部とを有する。また、前記アーム加工部および前記ウエイト加工部は、全体として凹状であり、かつ、前記凹状の底面側に前記アーム加工部が位置するとともに、前記凹状の開口側に前記ウエイト加工部が位置する。前記ウエイト加工部の開口幅は、前記凹状の底面から遠ざかるに従って広くなる。前記第２予備成形工程では、前記第１および第３位置に配置される前記ピン部となる部位を偏心させるのに伴い、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記凹状のウェブ加工部の底面側に押し込んで変形させる。【００３５】
前記第２予備成形工程で、前記カウンターウエイト部を一体で有する前記クランクアーム部となる部位および前記クランクアーム部が一体で有する前記カウンターウエイト部となる部位を前記凹状のウェブ加工部の底面側に押し込んで変形させる際に、当該部位を前記凹状のウェブ加工部の開口側から圧下して体積を配分するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、第２位置に配置されるピン部となる部位について、第１予備成形工程で偏心させるとともに、第１および第２予備成形工程で断面積を減少させる。また、第１および第３位置に配置されるピン部となる部位について、第２および最終予備成形工程で偏心させるとともに、第１および第２予備成形工程で断面積を減少させる。このため、後工程の型鍛造（仕上げ鍛造）でピン部を造形する際に、ほとんどバリが発生しないことから、材料歩留りを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】図１Ａは、一般的な鍛造クランク軸の形状例を模式的に示す全体図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１ＡのIＢ−IＢ断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａのクランク軸についてピン部の位相を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａ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２Ｂ】図２Ｂ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２Ｃ】図２Ｃ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２Ｄ】図２Ｄ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２Ｅ】図２Ｅ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２Ｆ】図２Ｆは、従来の一般的な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模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の鍛造クランク軸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、本発明の鍛造クランク軸の製造工程例における初期荒地を示す正面図、および、その初期荒地のピン相当部の配置を示す側面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の鍛造クランク軸の製造工程例における中間荒地を示す正面図、および、その中間荒地のピン相当部の配置を示す側面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の鍛造クランク軸の製造工程例における最終荒地を示す正面図、および、その最終荒地のピン相当部の配置を示す側面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の鍛造クランク軸の製造工程例における仕上げ鍛造材を示す平面図、および、その仕上げ鍛造材のピン部の配置を示す側面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の鍛造クランク軸の製造工程例における鍛造クランク軸を示す平面図、および、その鍛造クランク軸のピン部の配置を示す側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時を模式的に示す縦断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時を模式的に示す縦断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時におけるウエイト部を一体で有するアーム部となる部位を示す横断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるウエイト部を一体で有するアーム部となる部位を示す横断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時を模式的に示す縦断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時を模式的に示す縦断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時における第３位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時における第２位置に配置されるピン部となる部位を示す横断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時における第２位置に配置されるピン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の圧下開始時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるジャーナル部となる部位を示す横断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下開始時におけるウエイト部を一体で有するアーム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の圧下終了時におけるウエイト部を一体で有するアーム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の圧下開始時におけるウエイト部を有さないアーム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の圧下終了時におけるウエイト部を有さないアーム部となる部位を示す横断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、最終予備成形工程の加工フロー例の圧下前を模式的に示す縦断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、最終予備成形工程の加工フロー例における上型の下死点到達時を模式的に示す縦断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、最終予備成形工程の加工フロー例における軸方向の移動終了時を模式的に示す縦断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第２予備成形工程で凹状のウェブ加工部の開口側から圧下する場合の圧下前を示す横断面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、第２予備成形工程で凹状のウェブ加工部の開口側から圧下する場合の圧下終了時を示す横断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第２予備成形工程でピン加工部によって閉断面を形成することなく、ピン相当部を圧下する場合の圧下開始時を示す横断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第２予備成形工程でピン加工部によって閉断面を形成することなく、ピン相当部を圧下する場合の圧下終了時を示す横断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第２予備成形工程でジャーナル加工部によって閉断面を形成することなく、ジャーナル相当部を圧下する場合の圧下開始時を示す横断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第２予備成形工程でジャーナル加工部によって閉断面を形成することなく、ジャーナル相当部を圧下する場合の圧下終了時を示す横断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第１予備成形工程でジャーナル加工部によって部分圧下する加工フロー例の圧下前を示す横断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第１予備成形工程でジャーナル加工部によって部分圧下する加工フロー例の圧下終了時を示す横断面図である。
【図１９】図１９は、段付き素材の形状例を示す模式図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフロント相当部およびフランジ相当部を模式的に示す縦断面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフロント相当部およびフランジ相当部を模式的に示す縦断面図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフロント相当部を示す横断面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフロント相当部を示す横断面図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフランジ相当部を示す横断面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、第１予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフランジ相当部を示す横断面図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフロント相当部およびフランジ相当部を模式的に示す縦断面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフロント相当部およびフランジ相当部を模式的に示す縦断面図である。
【図２４Ａ】図２４Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフロント相当部を示す横断面図である。
【図２４Ｂ】図２４Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフロント相当部を示す横断面図である。
【図２５Ａ】図２５Ａは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下前におけるフランジ相当部を示す横断面図である。
【図２５Ｂ】図２５Ｂは、第２予備成形工程の加工フロー例の圧下終了時におけるフランジ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】
【００３８】
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。
【００３９】
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、そのジャーナル部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、アーム部Ａのうちの全部または一部が一体で有するウエイト部Ｗと、を備える（前記図１Ａ〜図１Ｃ参照）。ピン部（Ｐ１〜Ｐ３）は、第１位置Ｌ１、第２位置Ｌ２および第３位置Ｌ３にそれぞれ位置する。第１位置Ｌ１、第２位置Ｌ２および第３位置Ｌ３の位相差は、いずれも１２０°である。本実施形態の製造方法は、例えば、前記図１Ａ〜図１Ｃに示す３気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸を対象とすることができる。
【００４０】
本実施形態の鍛造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、最終予備成形工程とをその順で含む。最終予備成形工程の後工程として、仕上げ鍛造工程と、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は、仕上げ鍛造工程で行うことができる。あるいは、バリ抜き工程の後に、ピン部の配置角度の調整を行う捩り工程を追加してもよい。これらの工程は、いずれも、熱間で一連に行われる。
【００４１】
図３Ａ〜図３Ｆは、本発明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。そのうちの図３Ａはビレットを示す。また、図３Ｂは初期荒地、図３Ｃは中間荒地、図３Ｄは最終荒地について、正面図および側面図をそれぞれ示す。図３Ｅは仕上げ鍛造材、図３Ｆは鍛造クランク軸について平面図および側面図をそれぞれ示す。図３Ａ〜図３Ｆは、前記図１Ａ〜図１Ｃに示す形状のクランク軸の製造工程例を示す。図３Ｂ〜図３Ｄの右側の側面図は、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）の中心に対するピン相当部ＰＡ１〜ＰＡ３の配置を示す。図３Ｅおよび図３Ｆの右側の側面図は、ジャーナル部の中心に対するピン部Ｐ１〜Ｐ３の配置を示す。また、図３Ｂ〜図３Ｄの右側の側面図には、最終製品である鍛造クランク軸のピン部の第１位置Ｌ１〜第３位置Ｌ３を想像線で併せて示す。
【００４２】
第１予備成形工程では、被加工材を第１金型で圧下する。本製造工程例の第１予備成形工程では、ビレット２２を第１金型で圧下する。これにより、ビレット２２のうちでピン相当部およびジャーナル相当部を押し潰す。これに伴って、ビレット２２に扁平部２３ａが形成される。
【００４３】
ビレット２２に扁平部２３ａを形成する際、扁平部２３ａのうちで第２位置Ｌ２に配置されるピン相当部（以下、「第２位置用ピン相当部」ともいう、符号：ＰＡ２）を圧下方向に沿って偏心させる。このようにして得られる初期荒地２３では、ピン相当部およびジャーナル相当部が絞られることにより、体積が配分される。また、第２位置用ピン相当部は偏心している。第１予備成形工程は、例えば、後述の加工フロー例に従って行うことができる。
【００４４】
第２予備成形工程では、体積をさらに配分するため、初期荒地２３を一対の第２金型で圧下する。その際の圧下方向は、第２位置用ピン相当部ＰＡ２の偏心方向と垂直な方向とする。これにより、中間荒地２４を得る。その中間荒地２４は、第１位置Ｌ１に配置されるピン相当部（以下、「第１位置用ピン相当部」ともいう）ＰＡ１が圧下方向に沿って偏心する。第３位置Ｌ３に配置されるピン相当部（以下、「第３位置用ピン相当部」ともいう）ＰＡ３は、圧下方向に沿って第１位置用ピン相当部ＰＡ１の反対側に偏心する。中間荒地２４では、第１位置用ピン相当部ＰＡ１と第２位置用ピン相当部ＰＡ２との位相差は９０°である。また、第１位置用ピン相当部ＰＡ１と第３位置用ピン相当部ＰＡ３との位相差は１８０°である。第２予備成形工程の詳細は、後述する。
【００４５】
最終予備成形工程では、第３金型により、中間荒地２４を圧下する。第３金型による圧下方向は、第２位置用ピン相当部ＰＡ２の偏心方向と垂直な方向とすることができる。これにより、第１位置用ピン相当部ＰＡ１および第３位置用ピン相当部ＰＡ３をさらに偏心させ、最終荒地２５を得る。その際、前述の第１〜第３位置用ピン相当部ＰＡ１〜ＰＡ３の位相差は、維持される。併せて、最終荒地２５には、鍛造クランク軸のおおよその形状が造形される。最終予備成形工程では、例えば、ＷＯ２０１４／０９１７３０号公報（以下、「特許文献４」という）に記載の成形装置を応用できる。最終予備成形工程の加工フロー例については後述する。
【００４６】
仕上げ鍛造工程では、第２位置用ピン相当部ＰＡ２の偏心方向を圧下方向にし、一対の金型を用いて鍛造することにより、最終荒地２５から仕上げ鍛造材２６を得る。その際、余材が流出し、バリＢが形成される。その仕上げ鍛造材２６には、最終製品のクランク軸と合致する形状が造形されている。前述の通り、最終荒地２５には、クランク軸のおおよその形状が造形されているとともに、第１〜第３位置用ピン相当部ＰＡ１〜ＰＡ３がそれぞれ偏心している。これにより、仕上げ鍛造工程において、バリＢの流出を低減して最小限に留めることができる。
【００４７】
また、本製造工程例では、ピン部の配置角度を調整するため、仕上げ鍛造工程で第１位置用ピン相当部ＰＡ１を最終製品である鍛造クランク軸のピン部の第１位置Ｌ１まで圧下方向に沿って第２位置用ピン相当部ＰＡ２の反対側にオフセットする。また、第３位置用ピン相当部ＰＡ３を最終製品である鍛造クランク軸のピン部の第３位置Ｌ３まで圧下方向に沿って第２位置用ピン相当部ＰＡ２の反対側にオフセットする。これにより、ピン部Ｐ１〜Ｐ３の位相差は、いずれも１２０°となる。
【００４８】
バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材２６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２６からバリＢが除去され、鍛造クランク軸２１（最終製品）が得られる。
【００４９】
なお、特許文献４には、クランク軸の粗形状が造形された粗素材から仕上打ち用素材を成形する成形装置が提案される。その粗素材は、丸ビレットに、絞り圧延および曲げ打ち等を繰り返して施すことによって得られる。また、後工程において、仕上げ打ち用素材に、仕上げ鍛造およびバリ抜きがその順に施される。
【００５０】
本実施形態では、上述の特許文献４の製造工程と比べ、ビレットから粗素材を得るための加工、より具体的には、ビレットに繰り返して施される絞り圧延および曲げ打ち等に代え、第１予備成形および第２予備成形を採用する。本実施形態の最終予備成形は、特許文献４の成形装置による加工に相当し、すなわち、粗素材から仕上打ち用素材を得る成形に相当する。また、本実施形態では、特許文献４と同様に、最終荒地（特許文献４の仕上げ打ち用素材）に仕上げ鍛造およびバリ抜きをその順に施す。
【００５１】
本実施形態および特許文献４の製造工程における仕上げ鍛造は、前記図２Ａ〜図２Ｆを用いて説明した従来の製造工程における型鍛造に相当する。ただし、従来の製造工程では、型鍛造が荒打ちおよび仕上げ打ちで構成される。これに対し、本実施形態および特許文献４の製造工程では、型鍛造が仕上げ打ちのみで構成される。
【００５２】
２．第１予備成形工程の加工フロー例
図４Ａ〜図７Ｂ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。そのうちの図４Ａは圧下開始時の縦断面図であり、図４Ｂは圧下終了時の縦断面図である。
【００５３】
図５Ａおよび図５Ｂは、第２位置に配置されるピン部となる部位（第２位置用ピン相当部）を示す横断面図である。そのうちの図５Ａは圧下開始時、図５Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図５Ａは、前記図４ＡのVＡ−VＡ断面図であり、図５Ｂは、前記図４ＢのVＢ−VＢ断面図である。
【００５４】
図６Ａおよび図６Ｂは、ジャーナル部となる部位（ジャーナル相当部）を示す横断面図である。そのうちの図６Ａは圧下開始時、図６Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図６Ａは、前記図４ＡのVIＡ−VIＡ断面図であり、図６Ｂは、前記図４ＢのVIＢ−VIＢ断面図である。
【００５５】
図７Ａおよび図７Ｂは、ウエイト部を一体で有するアーム部となる部位を示す横断面図である。そのうちの図７Ａは圧下開始時、図７Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図７Ａは、前記図４ＡのVIIＡ−VIIＡ断面図であり、図７Ｂは、前記図４ＢのVIIＢ−VIIＢ断面図である。ここで、「ウエイト部を一体で有するアーム部となる部位」とは、そのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位を含む。以下では、アーム部となる部位およびそのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位を、まとめて「ウェブ相当部」ともいう。
【００５６】
図４Ａ〜図７Ｂには、横断面が丸形であるビレット２２と、上下で一対の第１金型３０とを示す。第１金型３０は、第１上型３１と、第１下型３２とからなる。なお、図５Ａ〜図７Ｂには、図面の理解を容易にするため、ジャーナル相当部の軸位置を黒塗りの丸印（符号Ｃ参照）で示す。また、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂには、圧下開始時の第１上型３１、第１下型３２およびビレット２２を二点鎖線で示す。一対の第１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有する。
【００５７】
本加工フロー例のピン加工部は、図５Ａに太線で示すように、一対の第１金型のうちの一方に設けられる第１ピン加工部３１ｂ、および、他方に設けられる第２ピン加工部３２ｂからなる。その第１ピン加工部３１ｂは、凹状であり、ビレット２２を収容可能である。本加工フロー例では、上型３１のピン加工部が、ビレット２２を収容可能な凹状であり、第１ピン加工部３１ｂとなる。また、下型３２のピン加工部は、第２ピン加工部３２ｂとなり、凸部の先端面に設けられる。なお、上型および下型のいずれをビレットを収容可能な凹状（第１ピン加工部）とするかは、特に制限はない。すなわち、下型がビレットを収容可能な凹状（第１ピン加工部）であってもよい。
【００５８】
第１および第３位置用ピン相当部と当接するピン加工部は、横断面図を省略するが、図５Ａおよび図５Ｂに示すような第２位置用ピン相当部と当接するピン加工部と同様の構成である。ただし、第１および第３位置用ピン相当部と当接するピン加工部は、第２位置用ピン相当部と当接するピン加工部と、圧下方向の位置が異なる（図４Ａおよび図４Ｂ参照）。
【００５９】
本加工フロー例のジャーナル加工部は、図６Ａに太線で示すように、一対の第１金型のうちの一方に設けられる第１ジャーナル加工部３１ａ、および、他方に設けられる第２ジャーナル加工部３２ａからなる。第１ジャーナル加工部３１ａは、凹状であり、ビレット２２を収容可能である。本加工フロー例では、上型３１のジャーナル加工部が、ビレット２２を収容可能な凹状であり、第１ジャーナル加工部３１ａとなる。また、下型３２のジャーナル加工部は、第２ジャーナル加工部３２ａとなり、凸部の先端面に設けられる。なお、上型および下型のいずれをビレットを収容可能な凹状（第１ジャーナル加工部）とするかは、特に制限はない。すなわち、下型がビレットを収容可能な凹状（第１ジャーナル加工部）であってもよい。
【００６０】
本加工フロー例の第１予備成形では、上型３１を上昇させて離間させた状態で、ビレット２２を上型３１と下型３２の間に配置する。この状態で、上型３１を下降させると、図５Ａに示すように、ビレット２２のうちのピン相当部が凹状の第１ピン加工部３１ｂに収容される。また、図６Ａに示すように、ジャーナル相当部は、凹状の第１ジャーナル加工部３１ａに収容される。上型３１をさらに下降させると、ピン加工部３１ｂおよび３２ｂ並びにジャーナル加工部３１ａおよび３２ａにより、ビレット２２が圧下される。このため、ピン相当部およびジャーナル相当部の断面積が減少する。その結果、図５Ｂおよび図６Ｂに示すような扁平部が形成される。
【００６１】
また、ピン加工部およびジャーナル加工部のうちで第２位置用ピン相当部と当接するピン加工部は、図４Ａに示すように、第１および第３位置用ピン相当部と比べて圧下方向の位置が異なる。このため、第２位置用ピン相当部は、変形しながら圧下方向に沿って偏心する。第１金型３０による圧下の終了後、上型３１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。
【００６２】
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、ピン相当部およびジャーナル相当部の材料が、ビレット２２の軸方向に移動し、ウエイト部を有さないアーム部となる部位（以下、「ウエイト無しアーム相当部」ともいう）およびウェブ相当部に流入する。これにより、体積が軸方向に配分された初期荒地２３を得ることができる。その際、第２位置用ピン相当部を偏心させることもできる。
【００６３】
また、本加工フロー例の第１予備成形工程によれば、上型を下降させる過程で、凹状の第１ピン加工部３１ｂの開口が、第２ピン加工部３２ｂで塞がれ、第１および第２ピン加工部で閉断面が形成される（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。また、凹状の第１ジャーナル加工部３１ａの開口が、第２ジャーナル加工部３２ａで塞がれ、第１および第２ジャーナル加工部で閉断面が形成される（図６Ａおよび図６Ｂ参照）。これにより、上型３１と下型３２の間にバリが流出することがないので、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。
【００６４】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、後述するように、ジャーナル加工部でジャーナル相当部を部分圧下することにより、バリの流出を防止してもよい。また、ピン加工部でピン相当部を部分圧下することにより、バリの流出を防止してもよい。
【００６５】
第１予備成形では、体積の軸方向の配分を促進する観点から、ウェブ相当部を第１金型で圧下しなくてよい。また、ウェブ相当部の形状（寸法）を整えるため、部分的に第１金型で圧下してもよい（図７Ａおよび図７Ｂ参照）。
【００６６】
また、ウエイト無しアーム相当部は、その形状（寸法）を整えるため、部分的に第１金型で圧下してもよい。
【００６７】
扁平部の断面形状は、圧下方向と垂直な方向の幅Ｂａが圧下方向の厚さｔａより大きければよく、例えば、楕円状または長円状とすることができる（図５Ｂおよび図６Ｂ参照）。
【００６８】
３．第２予備成形工程の加工フロー例
図８Ａ〜図１３Ｂ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。そのうちの図８Ａは圧下開始時の縦断面図であり、図８Ｂは圧下終了時の縦断面図である。
【００６９】
図９Ａおよび図９Ｂは、第３位置に配置されるピン部となる部位（第３位置用ピン相当部）を示す横断面図である。そのうちの図９Ａは圧下開始時、図９Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図９Ａは、前記図８ＡのIXＡ−IXＡ断面図であり、図９Ｂは、前記図８ＢのIXＢ−IXＢ断面図である。
【００７０】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、第２位置に配置されるピン部となる部位（第２位置用ピン相当部）を示す横断面図である。そのうちの図１０Ａは圧下開始時、図１０Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図１０Ａは、前記図８ＡのXＡ−XＡ断面図であり、図１０Ｂは、前記図８ＢのXＢ−XＢ断面図である。
【００７１】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、ジャーナル部となる部位（ジャーナル相当部）を示す横断面図である。そのうちの図１１Ａは圧下開始時、図１１Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図１１Ａは、前記図８ＡのXIＡ−XIＡ断面図であり、図１１Ｂは、前記図８ＢのXIＢ−XIＢ断面図である。
【００７２】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、ウエイト部を一体で有するアーム部となる部位（ウェブ相当部）を示す横断面図である。そのうちの図１２Ａは圧下開始時、図１２Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図１２Ａは、前記図８ＡのXIIＡ−XIIＡ断面図であり、図１２Ｂは、前記図８ＢのXIIＢ−XIIＢ断面図である。
【００７３】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、ウエイト部を有さないアーム部となる部位（ウエイト無しアーム相当部）を示す横断面図である。そのうちの図１３Ａは圧下開始時、図１３Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図１３Ａは、前記図８ＡのXIIIＡ−XIIIＡ断面図であり、図１３Ｂは、前記図８ＢのXIIIＢ−XIIIＢ断面図である。
【００７４】
図８Ａ〜図１３Ｂには、前述の第１予備成形工程で得られる初期荒地２３と、上下で一対の第２金型４０とを示す。第２金型４０は、第２上型４１と、第２下型４２とからなる。なお、図９Ａ〜図１３Ｂには、図面の理解を容易にするため、ジャーナル相当部の軸位置を黒塗りの丸印（符号Ｃ参照）で示す。また、図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂおよび図１３Ｂには、圧下開始時の第２上型４１、第２下型４２および初期荒地２３を二点鎖線で示す。一対の第２金型４０は、初期荒地２３のピン相当部と当接するピン加工部４１ｂ、４２ｂ、４１ｆおよび４２ｆ、ジャーナル相当部と当接するジャーナル加工部４１ａおよび４２ａ、並びに、ウェブ相当部と当接するウェブ加工部４１ｃおよび４２ｃを有する。
【００７５】
本加工フロー例のピン加工部は、一対の第２金型４１および４２のうちの一方に設けられる第１ピン加工部４１ｂおよび４２ｆ、並びに、他方に設けられる第２ピン加工部４２ｂおよび４１ｆからなる（図９Ａおよび図１０Ａの太線部参照）。第１ピン加工部４１ｂおよび４２ｆは、凹状であり、初期荒地２３の扁平部を収容可能である。上型および下型のいずれを初期荒地の扁平部を収容可能な凹状（第１ピン加工部）とするかについては、特に制限はない。
【００７６】
本加工フロー例において、第３位置用ピン相当部では、図９Ａに太線で示すように、上型４１のピン加工部が、初期荒地２３の扁平部を収容可能な凹状であり、第１ピン加工部４１ｂとなる。また、下型４２のピン加工部は、第２ピン加工部４２ｂとなり、図９Ａに太線で示すように、凸部の先端面に設けられる。一方、第２位置用ピン相当部では、図１０Ａに太線で示すように、下型４２のピン加工部が、凹状の第１ピン加工部４２ｆであり、上型４１のピン加工部が、第２ピン加工部４１ｆとなる。
【００７７】
図１０Ａおよび図１０Ｂに示す第２位置用ピン相当部と当接するピン加工部は、図９Ａおよび図９Ｂに示す第３位置用ピン相当部と当接するピン加工部と比べ、圧下方向およびそれと垂直な方向（第２位置用ピン相当部の偏心方向）の位置が異なる。また、第１位置用ピン相当部と当接するピン加工部は、横断面図を省略するが、第３位置用ピン相当部と当接するピン加工部と比べ、圧下方向の位置が異なる。
【００７８】
本加工フロー例のジャーナル加工部は、図１１Ａに太線に示すように、一対の第２金型４１および４２のうちの一方に設けられる第１ジャーナル加工部４１ａ、および、他方に設けられる第２ジャーナル加工部４２ａからなる。第１ジャーナル加工部４１ａは、凹状であり、初期荒地２３の扁平部を収容可能である。本加工フロー例では、上型４１のジャーナル加工部が、初期荒地２３の扁平部を収容可能な凹状であり、第１ジャーナル加工部４１ａとなる。また、下型４２のジャーナル加工部は、第２ジャーナル加工部４２ａとなり、凸部の先端面に設けられる。なお、上型および下型のいずれを初期荒地の扁平部を収容可能な凹状（第１ジャーナル加工部）とするかについては、特に制限はない。すなわち、下型を初期荒地の扁平部を収容可能な凹状（第１ジャーナル加工部）としてもよい。
【００７９】
ウェブ加工部の横断面形状は、図１２Ａに太線で示すように、上型４１および下型４２のうちの一方が全体として凹状である。本加工フロー例では、下型のウェブ加工部４２ｃが全体として凹状であり、他方の上型のウェブ加工部４１ｃは、平面状である。なお、上型および下型のいずれを凹状のウェブ加工部とするかは、鍛造クランク軸の形状に応じて適宜設定できる。
【００８０】
この凹状（図１２Ａでは下型）のウェブ加工部４２ｃは、アーム部となる部位（以下、「アーム相当部」ともいう）と当接するアーム加工部４２ｄと、ウエイト部となる部位（以下、「ウエイト相当部」ともいう）と当接するウエイト加工部４２ｅを有する。アーム加工部４２ｄは、凹状のウェブ加工部４２ｃの底面側に位置し、ウエイト加工部４２ｅは凹状のウェブ加工部４２ｃの開口側に位置する。また、ウエイト加工部４２ｅの開口幅Ｂｗは、凹状のウェブ加工部の底面から遠ざかるに従って広くなる。本加工フロー例では、図１２Ａに示すように、ウエイト加工部４２ｅは、両側面がいずれも傾斜面である。また、アーム加工部４２ｄは、両側面が平行であり、開口幅Ｂｗが一定である。
【００８１】
本加工フロー例の第２予備成形では、ウェブ相当部の軸方向の厚さｔ１を仕上げ寸法ｔ０よりも厚くする（図３Ｃおよび図３Ｆ参照）。このため、ウェブ加工部４１ｃおよび４２ｃの軸方向の長さは、ウエイト部を一体で有するアーム部（ウエイト部を含む）の仕上げ寸法の厚さより大きく設定される。ここで、仕上げ寸法ｔ０とは、鍛造クランク軸（最終製品）のアーム部およびウエイト部の厚さを意味する。
【００８２】
このような第２金型４０を用いる第２予備成形の加工フロー例では、上型４１を上昇させて下型４２から離間させた状態で、初期荒地２３を上型４１と下型４２の間に配置する。その際、初期荒地２３は、第１予備成形の終了時における初期荒地２３（ビレット）の姿勢から軸回りに９０°回転させられて配置されている。このため、第２金型４０による圧下方向は、第２位置用ピン相当部の偏心方向と垂直な方向となる。
【００８３】
続いて、上型４１を下降させ、図９Ａ、図１０Ａおよび図１１Ａに示すように、初期荒地２３の扁平部を凹状の第１ジャーナル加工部４１ａ並びに凹状の第１ピン加工部４１ｂおよび４２ｆに収容する。その際、図１２Ａに示すように、ウェブ相当部は、ウェブ加工部の底面と接触することなく、大部分がウェブ加工部のうちのウエイト加工部４２ｅ内に配置される。
【００８４】
上型４１をさらに下降させると、第１ピン加工部４１ｂおよび４２ｆと、第２ピン加工部４２ｂおよび４１ｆとで閉断面が形成される。また、第１ジャーナル加工部４１ａと第２ジャーナル加工部４２ａとで閉断面が形成される。この状態で、上型４１をさらに下降させて下死点に到達させると、第１ピン加工部４１ｂおよび４２ｆと、第２ピン加工部４２ｂおよび４１ｆとにより、その内部の扁平部が圧下される。また、第１ジャーナル加工部４１ａと第２ジャーナル加工部４２ａとにより、その内部の扁平部が圧下される。このようにして初期荒地２３の扁平部が第２金型によって圧下され、その結果、ジャーナル相当部およびピン相当部で断面積が減少する。これに伴い、余剰となった材料は、軸方向に流動してウェブ相当部に流入し、体積の配分が進行する。
【００８５】
また、第１位置用ピン相当部は圧下方向に沿って偏心するとともに、第３位置用ピン相当部は圧下方向に沿って第１位置用ピン相当部の反対側に偏心する。
【００８６】
ウェブ相当部には、他方（図１２Ａおよび図１２Ｂでは上型）のウェブ加工部４１ｃが押し当てられることなく、ウェブ相当部が凹状のウェブ加工部４２ｃの底面側に押し込まれる。この押し込みは、主に、ウェブ相当部の前後に位置する第１および第３位置用ピン相当部の偏心に伴って発生する。押し込みの際に、ウェブ相当部は、前述のアーム加工部４２ｄおよびウエイト加工部４２ｅに沿って変形する。すなわち、ウェブ相当部の幅は、凹状の底面側（アーム相当部）で狭くなり、凹状の開口側（ウエイト相当部）で広くなる。また、ウェブ相当部の開口側の側面２３ｂは、横断面形状が円弧状となる。
【００８７】
第２金型４０による圧下の終了後、上型４１を上昇させ、加工済みの初期荒地２３（中間荒地２４）を取り出す。
【００８８】
上述の第２予備成形によれば、バリを形成することなく、第１および第３位置用ピン相当部をそれぞれ偏心させることができる。また、ピン相当部からウェブ相当部に材料を流動させることにより、体積を軸方向に配分できる。必要に応じ、ジャーナル相当部からもウェブ相当部に材料を流動させれば、これによっても体積を軸方向に配分できる。
【００８９】
ウエイト無しアーム相当部は、その形状（寸法）を整えるため、部分的に第２金型４０で圧下してもよい（図１３Ａおよび図１３Ｂ参照）。また、ウエイト無しアーム相当部へ材料を流入させたい場合は、ウエイト無しアーム相当部を第２金型４０で圧下しなくてもよい。
【００９０】
４．最終予備成形工程の加工フロー例
図１４Ａ〜図１４Ｃは、最終予備成形工程の加工フロー例を示す模式的に示す縦断面図である。そのうちの図１４Ａは圧下前、図１４Ｂは上型の下死点到達時、図１４Ｃは軸方向の移動終了時をそれぞれ示す。なお、実際の第２位置用ピン相当部は、第１および第３位置用ピン相当部の手前または奥に位置するが、図１４Ａ〜図１４Ｃでは、便宜上、第１〜第３位置用ピン相当部を同一面上に図示する。
【００９１】
図１４Ａ〜図１４Ｃには、前述の第２予備成形工程で得られる中間荒地２４と、上下で一対の第３金型５１と、上側プレート５２と、下側プレート５３とを示す。第３金型５１は、第３上型６０と、第３下型７０とからなる。第３上型６０は、上側プレート５２に保持され、その上側プレート５２はプレス機（図示なし）の作動に伴って上下動する。第３下型７０は、下側プレート５３に保持され、その下側プレート５３はプレス機（図示なし）に固定される。
【００９２】
ウェブ相当部（アーム部となる部位およびそのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位）を中間荒地２４の軸方向に圧下するため、第３上型６０および第３下型７０は、いずれも、複数の部材からなる。それらの部材は、中間荒地２４の軸方向に沿って並べて配置される。このため、第３上型６０および第３下型７０は、それぞれ、固定ピン形部材６４および７４と、固定ジャーナル型部材６１および７１と、可動ジャーナル型部材６２および７２と、可動ピン型部材６３および７３とを備える。
【００９３】
固定ピン形部材６４および７４は、中間荒地２４のうちで中央のピン相当部（第２位置用ピン相当部）を圧下し、軸方向に移動不能である。固定ジャーナル型部材６１および７１は、固定ピン形部材６４および７４の軸方向の前後に配置され、軸方向に移動不能である。固定ジャーナル型部材６１および７１は、中央のピン相当部につながるウエイト無しアーム相当部、そのウエイト無しアーム相当部とつながるジャーナル部、および、そのジャーナル部とつながるウェブ相当部を圧下する。
【００９４】
可動ジャーナル型部材６２および７２は、複数配置され、軸方向に移動可能である。図１４Ａ〜図１４Ｃに示す第３上型６０および第３下型７０では、可動ジャーナル型部材６２および７２がそれぞれ２個配置される。そのうちの一方は、フロント相当部、第１ジャーナル相当部および第１ウェブ相当部（第１アーム相当部）を圧下する。他方は、第６ウェブ相当部（第６アーム相当部）、第４ジャーナル相当部およびフランジ相当部を圧下する。
【００９５】
可動ピン型部材６３および７３は、複数配置され、いずれも、軸方向に移動可能である。可動ピン型部材６３および７３は、第１および第３位置用ピン相当部（中央のピン相当部以外のピン相当部）をそれぞれ圧下する。加えて、第１および第３位置用ピン相当部を偏心させるため、上型６０の可動ピン型部材６３および下型７０の可動ピン型部材７３のうちでいずれか一方は、保持されるプレート５２および５３に対して軸と垂直方向に相対移動可能である。この相対移動の方向は、圧下方向に沿う方向となる。この相対移動は、例えば油圧シリンダ５４によって実現できる。上型６０の可動ピン型部材６３および下型７０の可動ピン型部材７３のいずれを相対移動可能とするかは、鍛造クランク軸の形状に応じて適宜設定できる。
【００９６】
このような部材からなる第３上型６０および第３下型７０は、それを構成する部材に型彫刻部（図１４Ａの符号６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ、７１ａ、７２ａ、７３ａおよび７４ａ参照）が設けられる。その型彫刻部には、クランク軸（最終製品）のおおよその形状が反映されている。
【００９７】
最終予備成形では、上型６０を上昇させた状態で、上型６０と下型７０の間に中間荒地２４を配置する（図１４Ａ参照）。その際、圧下方向が第２位置用ピン相当部の偏心方向と垂直な方向となるように中間荒地２４の姿勢を調整する。続いて、上型６０を下降させ、上型６０および下型７０で中間荒地２４を圧下する（図１４Ｂ参照）。その際、中間荒地２４のジャーナル相当部、第２位置用ピン相当部、および、ウエイト無しアーム相当部が圧下され、おおよその形状が造形される。
【００９８】
中間荒地２４のジャーナル相当部が圧下によって保持された状態で、可動ジャーナル型部材６２および７２並びに可動ピン型部材６３および７３を、中央の固定ピン形部材６４および７４に向けて軸方向に沿って移動させる。この移動は、例えば、くさび機構や油圧シリンダによって実現できる。
【００９９】
可動ジャーナル型部材６２および７２並びに可動ピン型部材６３および７３の軸方向の移動に伴い、ウェブ相当部が中間荒地２４の軸方向に圧下される。これにより、ウェブ相当部に、アーム部およびウエイト部のおおよその形状が造形される。また、ウェブ相当部の厚さは、仕上げ寸法となる。
【０１００】
可動ジャーナル型部材６２および７２並びに可動ピン型部材６３および７３の軸方向の移動に応じ、上型６０の可動ピン型部材６３および下型７０の可動ピン型部材７３の一方を軸と垂直方向に相対移動させる。これにより、第１および第３位置用ピン相当部を圧下方向に沿ってさらに偏心させる。これに伴い、可動ピン型部材６３および７３によって第１および第３位置用ピン相当部が圧下され、ピン相当部におおよその形状が造形される（図１４Ｃ参照）。
【０１０１】
第３金型５１による圧下の終了後、上型６０を上昇させ、加工済みの中間荒地２４（最終荒地）を取り出す。
【０１０２】
このような最終予備成形によれば、バリを形成することなく、または、バリをほとんど形成することなく、第１および第３位置用ピン相当部をさらに偏心させることができる。併せて、鍛造クランク軸のおおよその形状を造形できる。
【０１０３】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第２位置用ピン相当部について、前述の第１予備成形工程で偏心させるとともに、第１および第２予備成形工程で絞って断面積を減少させる。また、第１および第３位置用ピン相当部について、第２および最終予備成形工程で偏心させるとともに、第１および第２予備成形工程で絞って断面積を減少させる。その結果、第１、第２および最終予備成形によって得られる最終荒地において、全てのピン相当部は、偏心するとともに、絞られて断面積が減少している。このため、最終予備成形後の型鍛造（仕上げ鍛造）でピン部を造形する際に、ほとんどバリが発生しないことから、材料歩留りを向上できる。
【０１０４】
加えて、第１および第２予備成形工程でバリを形成しないとともに、最終予備成形工程でバリの形成を抑制する。これによっても、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、体積の配分を促進できるとともに、材料歩留りをさらに向上できる。また、いずれの予備成形工程も、プレス機を用いて圧下することにより実現できる。このため、専用の設備を用いる必要がなく、設備コストを抑えることができる。
【０１０５】
５．ウェブ相当部の厚さおよび体積配分
前述の第２予備成形工程の加工フロー例では、ウェブ相当部の厚さを仕上げ寸法よりも厚くする。このため、最終予備成形工程で、ウェブ相当部を中間荒地の軸方向に圧下する。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、この構成に限定されず、第２予備成形工程でウェブ相当部の厚さを仕上げ寸法とし、最終予備成形工程で、ウェブ相当部を中間荒地の軸方向に圧下しなくてもよい。
【０１０６】
前述の通り、鍛造クランク軸の形状は、ウエイト部がアーム部中心面から大きく張り出す。このため、仕上げ鍛造において、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、荒地で余剰体積を増加させることとなるが、それに伴って材料歩留りが低下する。これを防止するため、第２予備成形工程で、ウェブ相当部の厚さを仕上げ寸法よりも厚くし、最終予備成形工程で、ウェブ相当部を中間荒地の軸方向に圧下するのが好ましい。この場合、第２予備成形工程で、ウエイト無しアーム部も厚さを仕上げ寸法よりも厚くし、最終予備成形工程で、ウエイト無しアーム部も中間荒地の軸方向に圧下してもよい。この場合、固定ジャーナル型部材６１および７１は可動ジャーナル型部材に変更する。
【０１０７】
前述の第２予備成形工程の加工フロー例では、ウェブ加工部を有する第２金型を用いるが、この構成に本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は限定されない。すなわち、第２予備成形工程でも、第１予備成形工程と同様に、ウェブ相当部を圧下することなく、ピン相当部およびジャーナル相当部から材料を流入させてもよい。
【０１０８】
前述の第２予備成形工程の加工フロー例のように、ウェブ加工部を有する第２金型を用いるのが好ましい。これにより、ピン相当部およびジャーナル相当部からウェブ相当部に材料が流入するのを促進しながら、ウェブ相当部の幅を、アーム相当部で狭く、ウエイト相当部で広くできる。すなわち、ウェブ相当部内で体積を配分できる。このため、後工程の最終予備成形工程で、ウエイト部の材料の充満性を向上できる。また、仕上げ鍛造工程で、ウエイト部の材料の充満性を向上できるとともに、バリの流出を最小限に留めることができる。
【０１０９】
ウェブ加工部を有する第２金型を用いる場合、ウェブ相当部内の体積配分は、鍛造クランク軸（最終製品）の形状に応じてアーム加工部の形状を適宜変更することにより、調整することができる。例えば、アーム加工部の開口幅の変更やアーム加工部を傾斜面とすることにより、アーム相当部の体積を変更し、ウェブ相当部内の体積配分を調整すればよい。なお、圧下終了後に第２金型から加工済みの初期荒地（中間荒地）をスムーズに取り出すために、アーム加工部を傾斜面とすることによって抜き勾配を設けてもよい。
【０１１０】
鍛造クランク軸（最終製品）のウエイト部は、種々の形状があり、例えば、幅方向に大きく張り出すとともに、ピン部の偏心方向の長さが短い場合もある。このような場合に対応するため、第２予備成形において、ウエイト加工部の形状を適宜変更することにより、ウエイト相当部内で幅方向およびピン部の偏心方向に体積を配分してもよい。ウエイト加工部の形状変更として、例えば、傾斜面の角度調整やウエイト加工部を曲面とすることを採用できる。また、ウェブ相当部を凹状のウェブ加工部の開口側から圧下することにより、ウエイト相当部内で体積を配分してもよい。
【０１１１】
図１５Ａおよび図１５Ｂは、ウエイト部を一体で有するアーム部となる部位（ウェブ相当部）を凹状のウェブ加工部の開口側から圧下する場合を示す横断面図である。そのうちの図１５Ａは圧下前、図１５Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図１５Ａおよび図１５Ｂでは、前記図１２Ａおよび図１２Ｂと比べ、凹状のウェブ加工部４２ｃの深さが、変更されて浅い。
【０１１２】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示す加工フロー例では、前記図１２Ａおよび図１２Ｂに示す加工フロー例と同様に、ウェブ相当部が凹状のウェブ加工部４２ｃの底面側に押し込まれ、凹状のウェブ加工部４２ｃに沿って変形する。加えて、凹状のウェブ加工部４２ｃの深さが浅いので、第２金型による圧下の終盤に、ウェブ相当部の開口側の側面に平面状のウェブ加工部４１ｃが押し当てられる。これにより、ウェブ相当部は、凹状のウェブ加工部４２ｃの開口側から圧下され、幅が広くなるとともに偏心方向の長さが短くなる。その結果、ウエイト相当部内で体積が配分される。
【０１１３】
このようにウェブ相当部の開口側の側面を圧下する場合、ウェブ相当部への材料流入が阻害されるのを防止する観点から、軽圧下とするのが好ましい。この軽圧下は、例えば、ウェブ相当部の開口側の側面２３ｂ（図１２Ｂ参照）の一部だけを圧下することによって実現できる。この場合、金型と接触しない部位に材料が逃げることによって軽圧下となる。
【０１１４】
６．第２予備成形工程の別態様
前述の第２予備成形工程の加工フロー例では、ピン相当部を第１および第２ピン加工部で閉断面を形成した状態で圧下する。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、バリが流出しなければ、ピン加工部で閉断面を形成することなく、ピン相当部を圧下してもよい。
【０１１５】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、ピン加工部で閉断面を形成することなく、ピン相当部を圧下する場合を示す横断面図である。図１６Ａは圧下開始時、図１６Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図１６Ａおよび図１６Ｂでは、前記図９Ａおよび図９Ｂと比べ、ピン加工部４１ｂおよび４２ｂの形状が異なる。図１６Ａおよび図１６Ｂに示す上型４１のピン加工部４１ｂおよび下型４２のピン加工部４２ｂは、いずれも凹状である。上型４１のピン加工部４１ｂの深さが下型４２のピン加工部４２ｂよりも深い。
【０１１６】
このようなピン加工部４１ｂおよび４２ｂによれば、上型４１の下降に伴い、第３位置用ピン相当部（扁平部）の大部分が上型４１のピン加工部４１ｂ内に収容される。その状態で、第３位置用ピン相当部（扁平部）が圧下方向に沿って偏心する。その際、上型４１のピン加工部４１ｂおよび下型４２のピン加工部４２ｂが、いずれも、部分的に初期荒地２３のピン相当部と当接する。換言すると、ピン加工部４１ｂおよび４２ｂは、型割り面の周辺でピン相当部と当接しない。また、ピン相当部の偏心に伴って材料が軸方向に流出し、ピン相当部が絞られて断面積が減少する。このため、バリを形成することなく、ピン相当部を偏心させるとともに絞ることができる。
【０１１７】
第２予備成形工程で、体積の配分を促進したい場合は、第１および第２ピン加工部で閉断面を形成した状態でピン相当部を圧下するのが好ましい。噛み出しを防止する観点では、ピン加工部でピン相当部を部分的に圧下するのが好ましい。ピン加工部で部分的に圧下することにより、バリの流出を防止する場合、ピン加工部は、後述の図１７に示すジャーナル相当部と同様の構成としてもよい。
【０１１８】
前述の第２予備成形工程の加工フロー例では、ジャーナル相当部も、第１および第２ジャーナル加工部で閉断面を形成した状態で圧下する。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、バリが流出しなければ、ジャーナル加工部で閉断面を形成することなく、ピン相当部を圧下してもよい。例えば、前記図１６Ａおよび図１６Ｂに示すピン加工部と同様の構成を採用してもよい。
【０１１９】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、ジャーナル加工部で閉断面を形成することなく、ジャーナル相当部を圧下する場合を示す横断面図である。図１７Ａは圧下開始時、図１７Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図１７Ａおよび図１７Ｂでは、前記図１１Ａおよび図１１Ｂと比べ、ジャーナル加工部４１ａおよび４２ａの形状が異なる。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すジャーナル加工部４１ａおよび４２ａでは、上型４１のジャーナル加工部が、図１７Ａに太線で示すように、初期荒地２３の扁平部の全体を収容可能な凹状であり、第１ジャーナル加工部４１ａとなる。また、下型４２の円弧状のジャーナル加工部は、第２ジャーナル加工部４２ａとなり、図１７Ａに太線で示すように、凸部の先端面に設けられる。ジャーナル加工部４１ａおよび４２ａは、幅方向の両端に逃げ部４１ｇおよび４２ｇをそれぞれ有し、その逃げ部４１ｇおよび４２ｇは、幅方向に突き出る。
【０１２０】
このようなジャーナル加工部４１ａおよび４２ａによれば、上型４１の下降に伴い、凹状の第１ジャーナル加工部４１ａに初期荒地２３の扁平部の全体が収容される。その状態で、上型４１をさらに下降させると、第１ジャーナル加工部４１ａが扁平部と当接し、続いて第２ジャーナル加工部４２ａが扁平部と当接する。この当接に伴って扁平部が圧下されて断面積が減少し、材料が軸方向に流出して体積が配分される。その際、一部の材料は、逃げ部４１ｇおよび４２ｇに流入するが、逃げ部４１ｇおよび４２ｇの一部は扁平部と当接しない。このため、扁平部は部分的に圧下され、バリが流出しない。
【０１２１】
第２予備成形工程で、体積の配分を促進したい場合は、第１および第２ジャーナル加工部で閉断面を形成した状態でジャーナル相当部を圧下するのが好ましい。噛み出しを防止する観点では、ジャーナル加工部でジャーナル相当部を部分的に圧下するのが好ましい。
【０１２２】
７．第１予備成形工程の別態様
前述の第１予備成形工程の加工フロー例では、第１金型３０を用い、第１ジャーナル加工部３１ａおよび第２ジャーナル加工部３２ａで閉断面を形成する。また、第１ピン加工部３１ｂおよび第２ピン加工部３２ｂで閉断面を形成する。その状態で、ビレットのジャーナル相当部およびピン相当部の全周を圧下することにより、バリの流出を防止できる。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第１金型のジャーナル加工部でジャーナル相当部を部分的に圧下することにより、バリの流出を防止してもよい。また、第１金型のピン加工部でピン相当部を部分的に圧下することにより、バリの流出を防止してもよい。
【０１２３】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、第１予備成形工程でジャーナル加工部によって部分圧下する加工フロー例を示す横断面図である。そのうちの図１８Ａは圧下前、図１８Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図１８Ａおよび図１８Ｂでは、前記図６Ａおよび図６Ｂと比べ、ジャーナル加工部３１ａおよび３２ａの形状が異なる。図１８Ａに太線で示すように、上型３１のジャーナル加工部３１ａおよび下型３２のジャーナル加工部３２ａのいずれも、凹状であり、同じ深さである。
【０１２４】
このようなジャーナル加工部３１ａおよび３２ａによれば、上型３１の下降に伴い、上型３１のジャーナル加工部３１ａおよび下型３２のジャーナル加工部３２ａの最深部がビレット２２と当接する。その状態で、上型３１をさらに下降させると、上型３１のジャーナル加工部３１ａおよび下型３２のジャーナル加工部３２ａが、いずれも、部分的にビレット２２と当接する。換言すると、ジャーナル加工部３１ａおよび３２ａが型割り面の周辺でビレット２２と当接しない。このため、バリを形成することなく、断面積を減少させて扁平部を形成できる。
【０１２５】
体積の配分を促進したい場合は、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ジャーナル加工部で閉断面を形成した状態で、ビレットの全体を圧下するのが好ましい。噛み出しを防止する観点では、前記図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、ジャーナル加工部でビレットを部分的に圧下するのが好ましい。
【０１２６】
第１金型のピン加工部は、図示を省略するが、前記図１８Ａおよび図１８Ｂに示すジャーナル加工部と同様の構成を採用し、ビレットを部分的に圧下してもよい。体積の配分を促進する観点では、前記図５Ａおよび図５Ｂに示すように、ピン加工部で閉断面を形成した状態で、ビレットの全体を圧下するのが好ましい。噛み出しを防止する観点では、ピン加工部でビレットを部分的に圧下するのが好ましい。
【０１２７】
８．好ましい態様等
後工程で形成されるバリを低減する観点から、中間荒地のピン相当部の断面積Ｓｐ２（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）のピン部の断面積Ｓｐ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｐ２／Ｓｐ０）で、０．７〜１．９とするのが好ましい。同様の観点から、初期荒地のピン相当部の断面積Ｓｐ１（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）のピン部の断面積Ｓｐ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｐ１／Ｓｐ０）で、０．９〜１．９とするのが好ましい。
【０１２８】
第１予備成形工程で、第２位置用ピン相当部を偏心させる量（ｍｍ）、すなわち初期荒地２３の第２位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）は、鍛造クランク軸（最終製品）の偏心量（ｍｍ）の２０％以上とするのが好ましく、５０％以上がより好ましく、１００％とするのが最も好ましい。第１予備成形工程での偏心量が小さいと、最終予備成形後の仕上げ鍛造で偏心させなければならなくなり、仕上げ鍛造での偏心量の増加に従ってバリの流出も増加するからである。
【０１２９】
最終予備成形工程後、すなわち、最終荒地２５の第１および第３位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）は、後工程での配置角度の調整方法に応じて調整する。最終製品である鍛造クランク軸（最終製品）の偏心量をＥ（ｍｍ）とすると、仕上げ鍛造で配置角度を調整する（図３Ｄおよび図３Ｅ）場合、第１および第３位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）は、Ｅ×３1/2／２とする。また、捩り工程で配置角度を調整する場合、第１および第３位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）はＥとする。
【０１３０】
仕上げ鍛造でピン相当部の配置角度を調整する場合、第２予備成形工程で、第１および第３位置用ピン相当部を偏心させる量（ｍｍ）、すなわち中間荒地２４の第１位置用ピン相当部および第３位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）は、ウェブ部内での体積配分を促進する観点から、鍛造クランク軸（最終製品）の偏心量（ｍｍ）の２０〜７０％とするのが好ましく、４０〜５０％とするのがより好ましい。捩り工程でピン相当部の配置角度を調整する場合、第２予備成形工程で、第１および第３位置用ピン相当部を偏心させる量（ｍｍ）、すなわち中間荒地２４の第１位置用ピン相当部および第３位置用ピン相当部の偏心量（ｍｍ）は、ウェブ部内での体積配分を促進する観点から、鍛造クランク軸（最終製品）の偏心量（ｍｍ）の２０〜７０％とするのが好ましく、４０〜５０％とするのがより好ましい。
【０１３１】
後工程でウエイト部の材料の充満性を向上させる観点から、第２予備成形において、中間荒地のウェブ相当部（アーム部となる部位およびそのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位）の厚みｔ１（ｍｍ）は、仕上げ寸法ｔ０（ｍｍ）に対する比（ｔ１／ｔ０）で、１．１以上とするのが好ましく、１．５以上とするのがより好ましい。一方、比（ｔ１／ｔ０）が３．５を超えると、材料表面のバルジ変形領域が大きくなることから、アーム部外周で形状精度が低下するおそれがある。このため、比（ｔ１／ｔ０）を３．５以下とするのが好ましい。
【０１３２】
後工程でウエイト部の材料の充満性を確保しつつウエイト部の欠肉を防止する観点から、中間荒地のウェブ相当部の断面積Ｓｗ２（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）のウェブの断面積Ｓｗ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｗ２／Ｓｗ０）で、０．３〜０．９とするのが好ましい。同様の観点から、初期荒地のウェブ相当部の断面積Ｓｗ１（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）の断面積Ｓｗ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｗ１／Ｓｗ０）で、０．２〜０．８とするのが好ましい。ここで、ウェブ相当部の断面積は、アーム部となる部位の断面積と、そのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位の断面積との合計である。また、ウェブの断面積は、アーム部の断面積と、そのアーム部が一体で有するウエイト部の断面積との合計である。
【０１３３】
後工程で形成されるバリを低減する観点から、中間荒地のジャーナル相当部の断面積Ｓｊ２（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）のジャーナル部の断面積Ｓｊ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｊ２／Ｓｊ０）で、１．０〜１．９とするのが好ましい。同様の観点から、初期荒地のジャーナル相当部の断面積Ｓｊ１（ｍｍ2）は、鍛造クランク軸（最終製品）の断面積Ｓｊ０（ｍｍ2）に対する比（Ｓｊ１／Ｓｊ０）で、１．２〜１．９とするのが好ましい。
【０１３４】
前記図１４Ａ〜図１４Ｃに示す最終予備成形の加工フロー例では、可動ピン型部材６３および７３の一方が、保持されるプレート５２および５３に対して軸と垂直方向に相対移動可能である。この場合、上型６０および下型７０で中間荒地２４を圧下した後、可動ジャーナル型部材６２および７２と、可動ピン型部材６３および７３とを軸方向に移動させる。この軸方向の移動に応じ、上型６０の可動ピン型部材６３および下型７０の可動ピン型部材７３の一方を軸と垂直方向に移動させることにより、ピン相当部を偏心させる。すなわち、第１および第３位置用ピン相当部の偏心量を増加させる。この構成に本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は限定されない。
【０１３５】
すなわち、可動ピン型部材６３および７３の両方を、保持されるプレート５２および５３に対して軸と垂直方向に相対移動不能にしてもよい。この場合、油圧シリンダ５４と接続される可動ピン型部材６３および７３に代え、軸と垂直方向に相対移動不能である可動ピン型部材６３および７３が配置される。上型６０および下型７０で中間荒地２４を圧下する際に、第１および第３位置用ピン相当部も圧下される。これに伴い、第１および第３位置用ピン相当部が偏心するとともに、それらのピン相当部におおよその形状が造形される。
【０１３６】
第１および第３位置用ピン相当部の加工精度を向上させる観点から、前記図１４Ａ〜図１４Ｃに示す最終予備成形の加工フロー例のように、軸方向の圧下に応じて可動ピン型部材６３および７３の一方を軸と垂直方向に移動させ、ピン相当部を圧下するのが好ましい。その圧下により、ピン相当部を偏心させるとともに、ピン相当部におおよその形状を造形する。
【０１３７】
前記図３Ａ〜図３Ｆに示す製造工程例では、被加工材をビレット２２としたが、被加工材を段付き素材とすることもできる。
【０１３８】
図１９は、段付き素材の形状例を示す模式図である。図１９に示す段付き素材２６において、前記図３Ｂに示す初期荒地２３と同様に、ピン相当部およびジャーナル相当部は、ウェブ相当部と比べて絞られている。すなわち、ピン相当部およびジャーナル相当部の断面積は、ウェブ相当部の断面積（アーム部となる部位およびそのアーム部が一体で有するウエイト部となる部位の合計の断面積）より小さい。段付き素材２６は、前記図３Ｂに示す初期荒地２３と異なり、いずれのピン相当部も偏心していない。段付き素材２６は、例えば、レデュースロールやクロスロールを用いてビレットの軸方向の一部を絞ることによって得られる。
【０１３９】
このような段付き素材を被加工材とする場合、第１予備成形では、上述の一対の第１金型で段付き素材を圧下する。具体的には、ピン加工部でピン相当部を圧下し、ピン相当部の断面積をさらに減少させて扁平部を形成する。また、ジャーナル加工部でジャーナル相当部を圧下し、ジャーナル相当部の断面積をさらに減少させて扁平部を形成する。さらに、第２位置用ピン相当部を偏心させる。
【０１４０】
前述の通り、ピン部の配置角度の調整は、仕上げ鍛造工程または捩り工程で行うことができる。工程を集約する観点から、仕上げ鍛造工程で、第１位置用ピン相当部を圧下して圧下方向にオフセットすることにより、第１位置用ピン相当部を第１位置に配置するのが好ましい。この場合、第３位置用ピン相当部を圧下して圧下方向にオフセットすることにより、第３位置用ピン相当部を第３位置に配置する。
【０１４１】
前記図１４Ａ〜図１４Ｃに示す最終予備成形の加工フロー例では、固定ピン形部材６４および７４と固定ジャーナル型部材６１および７１とを別部材としたが、一体化して単一の部材で構成してもよい。また、前記図１４Ａ〜図１４Ｃに示す最終予備成形の加工フロー例では、ウエイト無しアーム相当部を固定ジャーナル型部材６１および７１で圧下するが、ウエイト無しアーム相当部を圧下しなくてもよい。
【０１４２】
前記図１４Ａ〜図１４Ｃに示す最終予備成形の加工フロー例では、第３金型５１による圧下方向が、第２位置用ピン相当部の偏心方向と垂直な方向であるが、第２位置用ピン相当部の偏心方向に沿う方向であってもよい。第３金型５１による圧下方向を第２位置用ピン相当部の偏心方向に沿う方向とする場合、第１および第３位置用ピン相当部を偏心させるため、可動ピン型部材６３および７３は、第３金型５１の圧下方向に沿う方向に代え、第３金型５１の圧下方向と垂直な方向に沿って移動可能とする。この場合、可動ピン型部材６３および７３の両方を第３金型５１の圧下方向と垂直な方向に沿って移動可能とする。
【０１４３】
クランク軸では、ピン部の先端の位置は種々の要因によって変化する。具体的には、ピン部の先端がアーム部の先端と同じ位置である場合と、ピン部の先端がアーム部の先端より偏心方向の内側に位置する場合とがある。いずれの場合にも、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法を適用できる。ここで、ピン部の先端ＰＴは、図１Ｂに示すように、ピン部Ｐ１のうちでジャーナル部Ｊ１の中心から最も遠い部位である。また、アーム部の先端ＡＴは、図１Ｂに示すように、アーム部Ａ１（ウエイト部Ｗ１を除く）のうちでジャーナル部Ｊ１の中心から最も遠い部位である。
【０１４４】
９．フロント部およびフランジ部
続いて、フロント部となる部位（以下、「フロント相当部」ともいう）およびフランジ部となる部位（以下、「フランジ相当部」ともいう）の加工フロー例について説明する。
【０１４５】
図２０Ａ〜図２２Ｂは、第１予備成形工程におけるフロント相当部およびフランジ相当部の加工フロー例を示す模式図である。そのうちの図２０Ａは圧下前の縦断面図であり、図２０Ｂは圧下終了時の縦断面図である。
【０１４６】
図２１Ａおよび図２１Ｂは、フロント相当部を示す横断面図である。そのうちの図２１Ａは圧下前、図２１Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図２１Ａは、前記図２０ＡのXXIＡ−XXIＡ断面図であり、図２１Ｂは、前記図２０ＢのXXIＢ−XXIＢ断面図である。
【０１４７】
図２２Ａおよび図２２Ｂは、フランジ相当部を示す横断面図である。そのうちの図２２Ａは圧下前、図２２Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図２２Ａは、前記図２０ＡのXXIIＡ−XXIIＡ断面図であり、図２２Ｂは、前記図２０ＢのXXIIＢ−XXIIＢ断面図である。
【０１４８】
図２０Ａ〜図２２Ｂには、横断面が丸形であるビレット２２と、上下で一対の第１金型３０とを示す。図面の理解を容易にするため、図２１Ｂおよび図２２Ｂでは、圧下前の第１上型３１および第１下型３２を二点鎖線で示すとともに、ジャーナル相当部の軸位置Ｃを黒塗りの丸印で示す。図２２Ｂでは、さらに、ビレット２２を二点鎖線で示す。図２０Ａ〜図２２Ｂに示す一対の第１金型３０は、前記図４Ａ〜図７Ｂに示す一対の第１金型３０と同様に、ピン加工部、および、ジャーナル加工部を有する。また、第１金型３０は、フロント相当部と当接するフロント加工部をさらに有する。
【０１４９】
本加工フロー例のフロント加工部は、図２０Ａおよび図２１Ａに太線で示すような内面３１ｃおよび３２ｃと、図２０Ａに示すような端面３２ｄとを有する。フロント加工部の内面３１ｃおよび３２ｃは、フロント相当部の外周と相対する。また、フロント加工部の端面３２ｄは、フロント相当部の端面と相対する。フロント加工部の横断面形状は、図２１Ａに太線で示すように、上型３１および下型３２のいずれも、凹状であり、深さが同じである。
【０１５０】
このようなフロント加工部によれば、上型３１の下降に伴い、上型３１および下型３２のフロント加工部（本加工フロー例ではフロント加工部の内面３１ｃおよび３２ｃ）の最深部がビレット２２のフロント相当部の外周と当接する。その状態で、上型３１をさらに下降させると、上型３１および下型３２のフロント加工部（内面３１ｃおよび３２ｃ）が、いずれも、部分的にビレットの外周と当接する。換言すると、フロント加工部（内面３１ｃおよび３２ｃ）が型割り面の周辺でビレット２２と当接しない。このため、バリを形成することなく、断面積を減少させて扁平部を形成できる。また、扁平部の形成に伴い、フロント相当部を軸方向に延伸させれば、体積を軸方向に配分できる。これらより、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１５１】
第１金型３０のフロント加工部は、図２１Ａおよび図２１Ｂに示すようなビレットの外周を部分圧下する構成に限定されることなく、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すようなジャーナル加工部と同様の構成としてもよい。この場合、フロント加工部は、一対の第１金型のうちの一方に設けられる第１フロント加工部、および、他方に設けられる第２フロント加工部からなる。その第１フロント加工部は、凹状であり、ビレットのフロント相当部を収容可能である。第１金型によってビレットを圧下する際には、フロント加工部で閉断面を形成した状態で、ビレットのフロント相当部の全体（全周）を圧下する。このため、バリを形成することなく、断面積を減少させて扁平部を形成できる。また、扁平部の形成に伴い、フロント相当部を軸方向に延伸させれば、体積を軸方向に配分できる。これらより、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１５２】
第１予備成形の圧下過程で、フロント相当部の端面の全部がフロント加工部と当接すると、フロント相当部の延伸が止まり、材料の一部が隙間に噛み出すおそれがある。これを防止するため、第１予備成形の圧下過程では、フロント相当部の端面をフロント加工部（本加工フロー例ではフロント加工部の端面３２ｄ）と当接させないのが好ましい。すなわち、フロント相当部の端面とフロント加工部（端面３２ｄ）の間に隙間を設けるのが好ましい。あるいは、フロント相当部の端面がフロント加工部（端面３２ｄ）と部分的に当接するのが好ましい。
【０１５３】
第１予備成形でフロント相当部の断面積の減少率を大きく設定すると、端部でフィッシュテールが発生し、後工程で疵を発生させるおそれがある。ここで、フィッシュテールとは、フロント相当部の端面に窪みが形成されることにより、フロント相当部の端部が尾ひれ形状となることを意味する。このフィッシュテールの発生を防止するため、第１予備成形では、得られる初期荒地２３において、フロント相当部の端面に近づくのに従い、フロント相当部の断面積が減少するように圧下するのが好ましい。フロント相当部の断面積の減少は、例えば、圧下方向の厚さｔａを線形状や曲線状、階段状に薄くすることによって実現できる。図２０Ｂおよび図２１Ｂに示すフロント相当部の厚さｔａは、軸方向の一部で線形状に薄くなり、残部で一定である。フロント相当部の厚さｔａは、第１金型３０のフロント加工部（本加工フロー例ではフロント加工部の内面３１ｃおよび３２ｃ）の形状を適宜設定することによって調整できる。
【０１５４】
初期荒地２３のフロント相当部の厚さｔａをフロント相当部の端面に近づくのに従って薄くすると、ジャーナル部側のフロント相当部の断面積は、端面側のフロント相当部と比べ、若干広くなる。後述の第２予備成形で圧下することにより、バリを形成することなく、端面側のフロント相当部およびジャーナル部側のフロント相当部で、断面積を同程度とすることが可能となる。このため、初期荒地２３のフロント相当部の厚さｔａをフロント相当部の端面に近づくのに従って薄くしても、材料歩留りを維持できる。
【０１５５】
本加工フロー例のフランジ加工部は、図２０Ａおよび図２２Ａに太線で示すような内面３１ｅおよび３２ｅと、図２０Ａに示すような端面３２ｆとを有する。フランジ加工部の内面３１ｅおよび３２ｅは、フランジ相当部の外周と相対する。また、フランジ加工部の端面３２ｆは、フランジ相当部の端面と相対する。
【０１５６】
フランジ相当部は、材料歩留りをさらに向上させる観点から、第１予備成形で断面積を増加させることが望まれる。このため、第１金型での圧下に伴い、フランジ相当部の端面をフランジ加工部（本加工フロー例ではフランジ加工部の端面３２ｆ）に当接させるのが好ましい。この場合、フランジ相当部とつながるジャーナル相当部で断面積を減少させて扁平部を形成するのに伴い、フランジ相当部に材料が流入する。その際、フランジ相当部の端面が拘束されていることから、フランジ相当部の断面積が増加する。このため、体積が軸方向に配分され、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１５７】
フランジ相当部の断面積の増加を促進するため、第１予備成形では、フランジ相当部の外周が第１金型（本加工フロー例ではフランジ加工部の内面３１ｅおよび３２ｅ）と当接しないのが好ましい。あるいは、フランジ相当部の形状（寸法）を整えるため、フランジ相当部の外周の一部が第１金型（フランジ加工部の内面３１ｅおよび３２ｅ）と当接するのが好ましい（図２２Ａおよび図２２Ｂ参照）。
【０１５８】
第１予備成形の圧下開始時に、フランジ相当部の端面をフランジ加工部（本加工フロー例ではフランジ加工部の端面３２ｆ）に当接させてもよい。また、圧下開始時は、フランジ相当部の端面とフランジ加工部（端面３２ｆ）に隙間を設け、圧下過程でフランジ相当部の端面をフランジ加工部（端面３２ｆ）に当接させてもよい。クランク軸（最終製品）のフランジ部の外径（断面積）に応じて前者および後者のいずれかを適宜選択すればよい。
【０１５９】
続いて、第２予備成形でのフロント相当部およびフランジ相当部の加工フロー例について説明する。
【０１６０】
図２３Ａ〜図２５Ｂは、第２予備成形工程におけるフロント相当部およびフランジ相当部の加工フロー例を示す模式図である。そのうちの図２３Ａは圧下前の縦断面図であり、図２３Ｂは圧下終了時の縦断面図である。
【０１６１】
図２４Ａおよび図２４Ｂは、第２予備成形工程のフロント相当部を示す横断面図である。そのうちの図２４Ａは圧下前、図２４Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図２４Ａは、前記図２３ＡのXXIVＡ−XXIVＡ断面図であり、図２４Ｂは、前記図２３ＢのXXIVＢ−XXIVＢ断面図である。
【０１６２】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、第２予備成形工程のフランジ相当部を示す横断面図である。図２５Ａは圧下前、図２５Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。なお、図２５Ａは、前記図２３ＡのXXVＡ−XXVＡ断面図であり、図２５Ｂは、前記図２３ＢのXXVＢ−XXVＢ断面図である。
【０１６３】
図２３Ａ〜図２５Ｂには、初期荒地２３と、上下で一対の第２金型４０とを示す。図面の理解を容易にするため、図２４Ｂおよび図２５Ｂでは、圧下前の第２上型４１、第２下型４２および初期荒地２３を二点鎖線で示すとともに、ジャーナル相当部の軸位置Ｃを黒塗りの丸印で示す。図２３Ａ〜図２５Ｂに示す一対の第２金型４０は、前記図８Ａ〜図１３Ｂに示す第２金型４０と同様に、ウェブ加工部、ピン加工部、および、ジャーナル加工部を有する。また、第２金型４０は、フロント相当部と当接するフロント加工部をさらに有する。
【０１６４】
本加工フロー例のフロント加工部は、図２３Ａおよび図２４Ａに太線で示すような内面４１ｈおよび４２ｈと、図２３Ａに示すような端面４２ｉとを有する。フロント加工部の内面４１ｈおよび４２ｈは、フロント相当部の外周と相対する。また、フロント加工部の端面４２ｉは、フロント相当部の端面と相対する。フロント加工部の横断面形状は、図２４Ａに太線で示すように、上型４１および下型４２のいずれも、凹状であり、同じ深さである。
【０１６５】
このようなフロント加工部によれば、上型４１の下降に伴い、上型４１および下型４２のフロント加工部（本加工フロー例ではフロント加工部の内面４１ｈおよび４２ｈ）の最深部が初期荒地２３の扁平部（フロント相当部）と当接する。その状態で、上型４１をさらに下降させると、上型４１および下型４２のフロント加工部（内面４１ｈおよび４２ｈ）が、いずれも、部分的にフロント相当部の外周と当接する。換言すると、フロント加工部（内面４１ｈおよび４２ｈ）が型割り面の周辺でフロント相当部の外周と当接しない。このため、バリを形成することなく、圧下によってフロント相当部の断面積を減少できる。また、フロント相当部の断面積の減少に伴い、フロント相当部を軸方向に延伸させれば、体積を軸方向に配分できる。これらより、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１６６】
第２金型４０のフロント加工部は、図２４Ａおよび図２４Ｂに示すようなフロント相当部の外周を部分圧下する構成に限定されることなく、前記図１１Ａおよび図１１Ｂに示すようなジャーナル加工部と同様の構成を採用してもよい。この場合、フロント加工部は、一対の第２金型のうちの一方に設けられる第１フロント加工部、および、他方に設けられる第２フロント加工部からなる。その第１フロント加工部は、凹状であり、フロント相当部を収容可能である。第２金型による圧下では、フロント加工部で閉断面を形成した状態で、フロント相当部の全体（全周）を圧下する。これによっても、バリを形成することなく、フロント相当部の断面積を減少できる。また、フロント相当部の断面積の減少に伴い、フロント相当部を軸方向に延伸させれば、体積を軸方向に配分できる。これらより、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１６７】
第２予備成形の圧下過程で、フロント相当部の端面の全部がフロント加工部と当接すると、フロント相当部の延伸が止まり、材料の一部が噛み出すおそれがある。これを防止するため、第２予備成形の圧下過程では、フロント相当部の端面をフロント加工部（本加工フロー例ではフロント加工部の端面４２ｉ）と当接させないのが好ましい。すなわち、フロント相当部の端面とフロント加工部（端面４２ｉ）の間に隙間を設けるのが好ましい。あるいは、フロント相当部の端面がフロント加工部（端面４２ｉ）と部分的に当接するのが好ましい。
【０１６８】
本加工フロー例のフランジ加工部は、図２３Ａおよび図２５Ａに太線で示すような内面４１ｊおよび４２ｊと、図２３Ａに示すような端面４２ｋとを有する。フランジ加工部の内面４１ｊおよび４２ｊは、フランジ相当部の外周と相対する。また、フランジ加工部の端面４２ｋは、フランジ相当部の端面と相対する。
【０１６９】
フランジ相当部は、材料歩留りをさらに向上させる観点から、第２予備成形で断面積を増加させることが望まれる。このため、第２予備成形工程では、扁平部の圧下に伴い、フランジ相当部の端面をフランジ加工部（本加工フロー例ではフランジ加工部の端面４２ｋ）に当接させるのが好ましい。この場合、フランジ相当部とつながるジャーナル相当部（扁平部）を圧下して断面積を減少させるのに伴い、フランジ相当部に材料が流入する。その際、フランジ相当部の端面がフランジ加工部（端面４２ｋ）で拘束されていることから、フランジ相当部の断面積が増加する。このため、体積が軸方向に配分され、材料歩留りをさらに向上できる。
【０１７０】
フランジ相当部の断面積の増加を促進するため、第２予備成形では、フランジ相当部の外周がフランジ加工部（本加工フロー例ではフランジ加工部の内面４１ｊおよび４２ｊ）と当接しないのが好ましい。あるいは、フランジ相当部の形状（寸法）を整えるため、フランジ相当部の外周の一部がフランジ加工部（内面４１ｊおよび４２ｊ）と当接するのが好ましい（図２５Ａおよび図２５Ｂ参照）。
【０１７１】
第２予備成形の圧下開始時に、フランジ相当部の端面をフランジ加工部（本加工フロー例ではフランジ加工部の端面４２ｋ）に当接させてもよい。また、圧下開始時は、フランジ相当部の端面とフランジ加工部（端面４２ｋ）に隙間を設け、圧下過程でフランジ相当部の端面をフランジ加工部（端面４２ｋ）に当接させてもよい。クランク軸（最終製品）のフランジ部の外径（断面積）に応じて前者および後者のいずれかを適宜選択すればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
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】
【０１７３】
１１、２１：鍛造クランク軸、  １２、２２：ビレット、
１３：ロール荒地、  １４：曲げ荒地、  １５：荒鍛造材、
１６、２６：仕上げ鍛造材、  ２３：初期荒地、  ２３ａ：扁平部、
２３ｂ：ウェブ相当部の開口側の側面、  ２４：中間荒地、
２５：最終荒地、  ２６：段付き素材、  ３０：第１金型、
３１：第１上型、  ３１ａ：第１ジャーナル加工部、
３１ｂ：第１ピン加工部、  ３１ｃ：フロント加工部の内面、
３１ｅ：フランジ加工部の内面、  ３２：第１下型、
３２ａ：第２ジャーナル加工部、  ３２ｂ：第２ピン加工部、
３２ｃ：フロント加工部の内面、  ３２ｄ：フロント加工部の端面、
３１ｅ：フランジ加工部の内面、  ３２ｆ：フランジ加工部の端面、
４０：第２金型、  ４１：第２上型、  ４１ａ：第１ジャーナル加工部、
４１ｂ：第１ピン加工部、  ４１ｃ：平面状のウェブ加工部、
４１ｆ：第２ピン加工部、  ４１ｇ：逃げ部、
４１ｈ：フロント加工部の内面、  ４１ｊ：フランジ加工部の内面、
４２：第２下型、  ４２ａ：第２ジャーナル加工部、
４２ｂ：第２ピン加工部、  ４２ｃ：凹状のウェブ加工部、
４２ｄ：アーム加工部、  ４２ｅ：ウエイト加工部、
４２ｆ：第１ピン加工部、  ４２ｇ：逃げ部、
４２ｈ：フロント加工部の内面、  ４２ｉ：フロント加工部の端面、
４２ｊ：フランジ加工部の内面、  ４２ｋ：フランジ加工部の端面、
５１：第３金型、  ５２：上側プレート、  ５３：下側プレート、
５４：油圧シリンダ、  ６０：第３上型、
６１：固定ジャーナル型部材、  ６２：可動ジャーナル型部材、
６３：可動ピン型部材、  ６４：固定ピン型部材、  ７０：第３下型、
７１：固定ジャーナル型部材、  ７２：可動ジャーナル型部材、
７３：可動ピン型部材、  ７４：固定ピン型部材、
Ａ、Ａ１〜Ａ８：クランクアーム部、  Ｂ：バリ、
Ｊ、Ｊ１〜Ｊ４：ジャーナル部、  Ｐ、Ｐ１〜Ｐ３：ピン部、
Ｆｒ：フロント部、  Ｆｌ：フランジ部、
Ｗ、Ｗ１〜Ｗ４：カウンターウエイト部、
ＰＡ、ＰＡ１〜ＰＡ３：ピン相当部
【図１Ａ】
2016152933.tif 000003
【図１Ｂ】
2016152933.tif 000004
【図１Ｃ】
2016152933.tif 000005
【図２Ａ】
2016152933.tif 000006
【図２Ｂ】
2016152933.tif 000007
【図２Ｃ】
2016152933.tif 000008
【図２Ｄ】
2016152933.tif 000009
【図２Ｅ】
2016152933.tif 000010
【図２Ｆ】
2016152933.tif 000011
【図３Ａ】
2016152933.tif 000012
【図３Ｂ】
2016152933.tif 000013
【図３Ｃ】
2016152933.tif 000014
【図３Ｄ】
2016152933.tif 000015
【図３Ｅ】
2016152933.tif 000016
【図３Ｆ】
2016152933.tif 000017
【図４Ａ】
2016152933.tif 000018
【図４Ｂ】
2016152933.tif 000019
【図５Ａ】
2016152933.tif 000020
【図５Ｂ】
2016152933.tif 000021
【図６Ａ】
2016152933.tif 000022
【図６Ｂ】
2016152933.tif 000023
【図７Ａ】
2016152933.tif 000024
【図７Ｂ】
2016152933.tif 000025
【図８Ａ】
2016152933.tif 000026
【図８Ｂ】
2016152933.tif 000027
【図９Ａ】
2016152933.tif 000028
【図９Ｂ】
2016152933.tif 000029
【図１０Ａ】
2016152933.tif 000030
【図１０Ｂ】
2016152933.tif 000031
【図１１Ａ】
2016152933.tif 000032
【図１１Ｂ】
2016152933.tif 000033
【図１２Ａ】
2016152933.tif 000034
【図１２Ｂ】
2016152933.tif 000035
【図１３Ａ】
2016152933.tif 000036
【図１３Ｂ】
2016152933.tif 000037
【図１４Ａ】
2016152933.tif 000038
【図１４Ｂ】
2016152933.tif 000039
【図１４Ｃ】
2016152933.tif 000040
【図１５Ａ】
2016152933.tif 000041
【図１５Ｂ】
2016152933.tif 000042
【図１６Ａ】
2016152933.tif 000043
【図１６Ｂ】
2016152933.tif 000044
【図１７Ａ】
2016152933.tif 000045
【図１７Ｂ】
2016152933.tif 000046
【図１８Ａ】
2016152933.tif 000047
【図１８Ｂ】
2016152933.tif 000048
【図１９】
2016152933.tif 000049
【図２０Ａ】
2016152933.tif 000050
【図２０Ｂ】
2016152933.tif 000051
【図２１Ａ】
2016152933.tif 000052
【図２１Ｂ】
2016152933.tif 000053
【図２２Ａ】
2016152933.tif 000054
【図２２Ｂ】
2016152933.tif 000055
【図２３Ａ】
2016152933.tif 000056
【図２３Ｂ】
2016152933.tif 000057
【図２４Ａ】
2016152933.tif 000058
【図２４Ｂ】
2016152933.tif 000059
【図２５Ａ】
2016152933.tif 000060
【図２５Ｂ】
2016152933.tif 000061
【国際調査報告】
2016152933.tif 000062
2016152933.tif 000063
2016152933.tif 000064
2016152933.tif 000065