(57)【要約】  型鍛造により、クランク軸の形状に成形された鍛造材を得る型鍛造工程と、一対の第１金型（１０）により、鍛造材（３０）を圧下する圧下工程と、を含む。鍛造材（３０）は、ウエイト部（Ｗ）を一体で有するアーム部（Ａ）のうちの全部または一部に、ジャーナル部（Ｊ）近傍の側部（Ａｃ、Ａｄ）の外周から突出する第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）を有する。圧下工程では、第１金型（１０）により第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）を圧下して変形させ、第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）をピン部（Ｐ）側に張り出させる。これにより、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を簡便に得ることができる。
2016092850.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、その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のうちの全部または一部が一体で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、
当該製造方法は、
型鍛造により、クランク軸の形状に成形された鍛造材を得る型鍛造工程と、
一対の第１金型により、前記鍛造材を圧下する圧下工程と、を含み、
前記鍛造材は、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のうちの全部または一部に、前記ジャーナル部近傍の側部の外周から突出する第１余肉部を有し、
前記圧下工程では、前記第１金型により前記第１余肉部を圧下して変形させ、前記第１余肉部を前記ピン部側に張り出させる、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において、
前記第１金型は、前記第１余肉部と対向する傾斜面を備え、
前記圧下工程では、前記第１余肉部を前記傾斜面に沿って変形させる、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において、
当該製造方法は、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程を含み、
前記型鍛造工程では、バリ付きの前記鍛造材を得て、
前記バリ抜き工程では、前記バリ付きの前記鍛造材からバリ無しの鍛造材を得て、
前記圧下工程では、前記バリ無しの前記鍛造材を圧下する、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において、
前記圧下工程では、前記第１余肉部を有する前記クランクアーム部の前記ピン部側の表面のうちで前記ジャーナル部近傍の前記側部の領域を少なくとも除く表面を、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５】
請求項４に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記圧下工程では、前記第１金型の圧下に追従して前記第２金型を前記第１金型の圧下方向に移動させ、前記クランクアーム部への前記第２金型の押し当て位置を一定の位置に維持する、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において、
前記第１余肉部は、前記ジャーナル部近傍の前記側部の両方からそれぞれ突出する、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において、
前記圧下工程は、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。
【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、
前記鍛造材は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部に、前記ピン部近傍の側部の外周から突出する第２余肉部を有し、
前記圧下工程では、前記第１金型により前記第２余肉部を圧下して変形させ、前記第２余肉部を前記ジャーナル部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記第２余肉部は、前記ピン部近傍の前記側部の両方からそれぞれ突出する、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】
一般に、鍛造クランク軸の原材料は、ビレットである。そのビレットでは、横断面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は、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程を含む。必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程を行う場合もある。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１Ｆに例示するクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載され、４気筒−８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、８枚の全部のアーム部Ａ１〜Ａ８は、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を一体で有する。【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。【０００６】
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を長手方向と垂直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）。【０００７】
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は、クランク軸（最終製品）のおおよその形状に成形されている。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は、最終製品のクランク軸と合致する形状に成形されている。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、余材が、互いに対向する金型の型割面の間から流出してバリとなる。このため、荒鍛造材５および仕上げ鍛造材６のいずれにおいても、バリＢがクランク軸の形状の周囲に大きく付いている。【０００８】
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を打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材６からバリＢを除去する。このようにして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。【０００９】
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およびフランジ部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１が製造される。【００１０】
図１Ａ〜図１Ｆに示す製造工程は、図１Ｆに示す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。【００１１】
４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸の場合、８枚のアーム部Ａのうち、一部のアーム部にウエイト部Ｗが一体で設けられる。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、第５アーム部Ａ５）にウエイト部Ｗが一体で設けられる。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、ウエイト部を有さず、その形状が小判状（長円状）となる。以下では、ウエイト部を有さないアーム部を、「ウエイト無しアーム部」ともいう。【００１２】
その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジンおよび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。【００１３】
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。【００１４】
鍛造クランク軸の軽量化を図る従来技術として、ウエイト部を一体で有するアーム部において、そのピン部側の表面に肉抜き部を設ける技術がある。その凹状の肉抜き部は、型鍛造によって成形されることから、金型の分割面と垂直な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と垂直な方向に伸び、アーム部の両側面まで広がる。この技術は、特開２００９−１９７９２９号公報（特許文献１）および特開２０１０−２５５８３４号公報（特許文献２）に開示される。【００１５】
特許文献１に提案されるクランク軸では、凹状の肉抜き部が、ピン部の偏心方向と垂直な方向に伸び、アーム部の両側面まで広がる。その肉抜き部のうちで少なくともジャーナル部の軸心よりピン部側の領域において、肉抜き部の底面の深さが、ピン部側からジャーナル部側へ漸次増加する。また、その肉抜き部の底面は、仮想円柱の外周面に沿うように形成される。ここで、仮想円柱は、ピン部とアーム部（ウェブ）の接合面からジャーナル部とアーム部（ウェブ）の接合面まで伸びる。これにより、クランク軸の剛性を低下させることなく、質量を低減できるとしている。【００１６】
特許文献２に提案されるクランク軸では、薄肉部がアーム部のピン部側の表面に形成され、その薄肉部は、ジャーナル部側に仮想線内まで窪む。ここで、仮想線は、ピン部のスラスト受け部の外周縁と、ジャーナル部のスラスト受け部の外周縁との間でジャーナル部の軸線を通過する直線である。薄肉部は金型の分割面と垂直な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と垂直な方向に伸び、アーム部の両側面まで広がる。このような薄肉部を設けることにより、ピストンの往復動作によってピン部に荷重が加わった際に、アーム部自体が撓むことにより応力を分散させることが可能となり、ピン部の長寿命化が図れるとしている。特許文献２では、肉抜き部をさらに設ければ、質量も軽減できるとしている。【００１７】
また、鍛造クランク軸の軽量化を図る従来技術として、パンチによって穴部を成形する技術がある。この技術は、特開２０１２−７７２６号公報（特許文献３）および特開２０１０−２３００２７号公報（特許文献４）に開示される。【００１８】
特許文献３および４には、ジャーナル部側の表面に穴部が成形されたアーム部が記載され、このアーム部を有するクランク軸の製造方法も記載されている。アーム部の穴部は、ジャーナル部の軸心とピン部の軸心とを結ぶ直線（以下、「アーム部中心線」ともいう）上に成形され、ピン部に向けて大きく深く窪む。このようなアーム部によれば、穴部の体積分の質量を軽量化できる。アーム部の軽量化は、アーム部と対をなすウエイト部の質量軽減につながり、ひいては鍛造クランク軸全体の軽量化につながる。また、アーム部のピン部近傍の両側部において、厚みが厚く維持されているので、剛性（ねじり剛性および曲げ剛性）も確保される。ここで、アーム部の側部とは、アーム部の幅方向（ピン部の偏心方向と垂直な方向）の側面およびその周辺部分を意味する。【００１９】
このように、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを持たせれば、軽量化と剛性確保を同時に図ることができる。【００２０】
ただし、そのような独特な形状のアーム部を有する鍛造クランク軸は、従来の製造方法では製造することが困難である。型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形しようとすれば、金型の型抜き勾配が凹み部位で逆勾配になり、成形された鍛造材が金型から抜けなくなる事態が生じるからである。【００２１】
そのような事態に対処するため、特許文献３および４に記載された製造方法では、型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形することなくアーム部を小さく成形する。そして、バリ抜き工程の後に、アーム部の表面にパンチを押し込み、そのパンチの痕跡によって凹みを成形する。【００２２】
なお、図１Ｆに示すクランク軸では、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状が、全て同じである。実際には、必要に応じ、アーム部Ａごとに、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状を異ならせる場合がある。この技術は、特開２００７−７１２２７号公報（特許文献５）および特開２０１４−４０８５６号公報（特許文献６）に開示される。【００２３】
特許文献５には、一端にフライホイールが装着される４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の厚さおよび重心、並びに、ウエイト部の質量が、全部のアーム部で同じでなく、アーム部ごとに異なる。これにより、アーム部ごとに必要最小限の剛性を確保でき、必要な剛性が低いアーム部で肉厚を薄くでき、その結果、軽量化を達成できるとしている。【００２４】
特許文献６には、一端にフライホイールが装着される多気筒エンジン用のクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がフライホイールに近いほど高い。また、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がアーム部ごとに異なるのが好ましいとしている。これにより、曲げ振動およびねじり振動のいずれも軽減しつつ、軽量化を図ることができるとしている。【００２５】
このようにアーム部ごとに、アーム部およびそれと一体のウエイト部の形状が異なる場合、その形状に応じ、アーム部内で剛性が必要な部位が変化する。具体的には、アーム部のピン部近傍で剛性を確保することが重要となる場合がある。あるいは、アーム部のジャーナル部近傍で剛性を確保することが重要となる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２００９−１９７９２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５５８３４号公報
【特許文献３】特開２０１２−７７２６号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３００２７号公報
【特許文献５】特開２００７−７１２２７号公報
【特許文献６】特開２０１４−４０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
前述の特許文献１および２に記載されるような肉抜き部をアーム部のピン部側の表面に設ければ、質量を低減できるが、剛性が低下する。このため、単純な肉抜き部による軽量化は、剛性を確保する観点から限界があり、さらなる軽量化の要求に応じることが困難である。【００２８】
また、前述の特許文献３および４に記載されるように、アーム部の表面にパンチによって穴部を成形すれば、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。しかし、この製造方法では、アーム部表面に穴部を成形する際にアーム部表面にパンチを強く押し込んでアーム部全体を変形させることから、パンチの押し込みに多大な力を要する。このため、パンチに多大な力を付与するための格別な設備と金型が必要であり、パンチの耐久性に関しても配慮が必要となる。【００２９】
本発明の目的は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を簡便に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】
【００３０】
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、その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のうちの全部または一部が一体で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。当該製造方法は、型鍛造により、クランク軸の形状に成形された鍛造材を得る型鍛造工程と、一対の第１金型により、前記鍛造材を圧下する圧下工程と、を含む。前記鍛造材は、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のうちの全部または一部に、前記ジャーナル部近傍の側部の外周から突出する第１余肉部を有する。前記圧下工程では、前記第１金型により前記第１余肉部を圧下して変形させ、前記第１余肉部を前記ピン部側に張り出させる。【００３１】
前記第１金型は、前記第１余肉部と対向する傾斜面を備え、前記圧下工程では、前記第１余肉部を前記傾斜面に沿って変形させるのが好ましい。【００３２】
当該製造方法は、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程を含み、前記型鍛造工程では、バリ付きの前記鍛造材を得て、前記バリ抜き工程では、前記バリ付きの前記鍛造材からバリ無しの鍛造材を得て、前記圧下工程では、前記バリ無しの前記鍛造材を圧下するのが好ましい。【００３３】
前記圧下工程で、前記バリ無しの前記鍛造材を圧下する場合、前記圧下工程では、前記第１余肉部を有する前記クランクアーム部の前記ピン部側の表面のうちで前記ジャーナル部近傍の前記側部の領域を少なくとも除く表面を、第２金型の押し当てにより保持するのが好ましい。【００３４】
前記第２金型を用いる場合、前記圧下工程では、前記第１金型の圧下に追従して前記第２金型を前記第１金型の圧下方向に移動させ、前記クランクアーム部への前記第２金型の押し当て位置を一定の位置に維持するのが好ましい。【００３５】
前記第１余肉部は、前記ジャーナル部近傍の前記側部の両方からそれぞれ突出するのが好ましい。【００３６】
前記圧下工程は、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。【００３７】
前記鍛造材は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部に、前記ピン部近傍の側部の外周から突出する第２余肉部を有するのが好ましい。この場合、前記圧下工程では、前記第１金型により前記第２余肉部を圧下して変形させ、前記第２余肉部を前記ジャーナル部側に張り出させる。【００３８】
前記第２余肉部は、前記ピン部近傍の前記側部の両方からそれぞれ突出するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程で、ジャーナル部近傍の側部の外周から突出する第１余肉部を鍛造材のアーム部に成形する。また、圧下工程で、第１余肉部をピン部側に張り出させることにより、アーム部のジャーナル部近傍の側部の厚みを増加させる。このため、単に肉抜き部を設ける場合と比べ、剛性を効率的に確保できるとともに、その側部の内側の凹みによって軽量化を図ることができる。また、パンチを用いることがないので、多大な力を要することなく簡便に行える。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】図１Ａ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１Ｂ】図１Ｂ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１Ｃ】図１Ｃ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１Ｄ】図１Ｄ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１Ｅ】図１Ｅ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１Ｆ】図１Ｆは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるクランク軸を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の製造方法によるクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を模式的に示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すアーム部のピン部側表面を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示すアーム部の側面を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２ＢのIIＤ−IIＤ断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適なアーム部のジャーナル部側表面の形状例を模式的に示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示すアーム部のジャーナル部側表面を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３ＢのIIIＣ−IIIＣ断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適なウエイト無しアーム部の形状例のピン部側表面を模式的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４ＡのIVＢ−IVＢ断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、アーム部がウエイト部を一体で有する場合について、圧下工程前の形状例のピン部側表面を示す模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示すアーム部の側面を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５ＡのＶＣ−ＶＣ断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、アーム部がウエイト部を一体で有する場合について、圧下工程前の形状例のジャーナル部側表面を示す模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６ＡのVIＢ−VIＢ断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ウエイト無しアーム部について、圧下工程前の形状例のピン部側表面を示す模式図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７ＡのVIIＢ−VIIＢ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、ウエイト部を一体で有するアーム部について、第１余肉部を折り曲げる場合の圧下工程の処理フロー例（第１処理フロー例）における第２金型の押し当て時のアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第１処理フロー例における圧下終了時のアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第１処理フロー例における第２金型の押し当て時のアーム部のジャーナル部側表面を示す模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第１処理フロー例における圧下終了時のアーム部のジャーナル部側表面を示す模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、第１処理フロー例における第２金型の押し当て時のアーム部の側面を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、第１処理フロー例における圧下終了時のアーム部の側面を示す模式図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１処理フロー例における第２金型の押し当て時のジャーナル部近傍の断面図（図８ＡのXIＡ−XIＡ断面図）である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第１処理フロー例における圧下終了時のジャーナル部近傍の断面図（図８ＢのXIＢ−XIＢ断面図）である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第１処理フロー例における第２金型の押し当て時のピン部近傍の断面図（図９ＡのXIIＡ−XIIＡ断面図）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第１処理フロー例における圧下終了時のピン部近傍の断面図（図９ＢのXIIＢ−XIIＢ断面図）である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、段差を設けない場合の余肉部の変形の起点を模式的に示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、段差を設ける場合の余肉部の変形の起点を模式的に示す断面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第１余肉部を押し潰す場合におけるアーム部のピン部側表面の形状例を模式的に示す斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａに示すアーム部のピン部側表面を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ａに示すアーム部の側面を示す図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、図１４ＢのXIVＤ−XIVＤ断面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、第１余肉部を押し潰す場合における好適なアーム部のジャーナル部側表面の形状例を模式的に示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、図１５Ａに示すアーム部のジャーナル部側表面を示す図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、図１５ＢのXVＣ−XVＣ断面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第１余肉部を押し潰す場合における好適なウエイト無しアーム部の形状例のピン部側表面を示す模式図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６ＡのXVIＢ−XVIＢ断面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第１余肉部を押し潰す場合の圧下工程の処理フロー例（第２処理フロー例）における第２金型の押し当て時のジャーナル部近傍の断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第２処理フロー例における圧下終了時のジャーナル部近傍の断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第２処理フロー例における第２金型の押し当て時のピン部近傍の断面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第２処理フロー例における圧下終了時のピン部近傍の断面図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、第１金型の圧下方向がピン部の偏心方向と垂直でない場合について、圧下前のアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、第１金型の圧下方向がピン部の偏心方向と垂直でない場合について、圧下終了時のアーム部のピン部側表面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
１．クランク軸の形状
本実施形態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、アーム部のうちの全部または一部が一体で有するウエイト部と、を備える。このような鍛造クランク軸として、例えば、図２Ａ〜図４Ｂに示す鍛造クランク軸を採用できる。
【００４３】
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の製造方法によるクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂはピン部側表面を示す図、図２Ｃは側面を示す図、図２ＤはIIＤ−IIＤ断面図である。図２Ａ〜図２Ｄでは、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を１つだけ抽出して示す。なお、図２Ｃは、図２Ｂの破線矢印で示す方向からの投影図である。また、本発明において、ピン部の偏心方向のうちのピン部Ｐ側をトップ側（図２Ｂの符号Ｔ参照）、ウエイト部Ｗ側をボトム側（図２Ｂの符号Ｂ参照）という。
【００４４】
ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側の領域Ａｔに、凹みを有する。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。ここで、側部とは、アーム部Ａの幅方向（ピン部の偏心方向と垂直な方向）の側面およびその周辺部分を意味し、換言すると、アーム部Ａの幅方向の端部を意味する。
【００４５】
このようなアーム部Ａは、肉抜き部を有さないアーム部のように、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚く維持される。また、結果的にピン部Ｐ側の表面に凹みが形成されている。そのアーム部Ａを備えるクランク軸では、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹みによって軽量化を図ることができる。加えて、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、肉抜き部を有さないアーム部のように維持されることにより、剛性の確保を図ることができる。換言すると、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。
【００４６】
ここで、本発明者らが、剛性について検討したところ、内側領域Ａｔの厚みは剛性への影響が小さいが、幅方向の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは剛性への影響が大きいことが明らかになった。
【００４７】
具体的には、前述の特許文献１および２に記載されるような肉抜き部をアーム部のピン部側の表面に設ける場合、凹状の肉抜き部が幅方向の両側面まで広がる。このため、幅方向の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みも薄くなるので、剛性が低下する。これに対し、本実施形態に係るクランク軸は、ピン部Ｐ側表面の凹みが両側部の中間にのみ設けられる。さらに、幅方向の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが肉抜き部を有さないアーム部のように厚く維持されるので、剛性の低下を抑制できる。その結果、本実施形態に係るクランク軸によれば、単に肉抜き部を設ける場合と比べ、剛性を効率的に確保でき、両側部ＡｃおよびＡｄの内側の凹みの拡大によってさらなる軽量化を図ることができる。
【００４８】
ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位は、剛性を効率的に確保する観点から、ピンスラスト部（図示なし）のボトム側の外縁からジャーナル部の中心に至る範囲を含むのが好ましい。ここで、ピンスラスト部とは、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。
【００４９】
ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの形状（凹みの底面形状）は、図２Ｄに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であるのが好ましい。換言すると、内側領域Ａｔの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少するのが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、剛性、特に曲げ剛性をより向上できる。
【００５０】
続いて、ウエイト部を一体で有するアーム部Ａにおけるジャーナル部Ｊ側表面の形状について、その好ましい態様を説明する。
【００５１】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適なアーム部のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、図３Ａは斜視図、図３Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図３ＣはIIIＣ−IIIＣ断面図である。
【００５２】
ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側の領域Ａｓに凹みを有するのが好ましい。また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂがジャーナル部Ｊ側に張り出し、それらの両側部ＡａおよびＡｂの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。
【００５３】
これにより、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが、肉抜き部を有さないアーム部のように、厚く維持される。また、結果的にジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが形成されている。このため、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚み維持によって剛性を確保できる。換言すると、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂが内側領域Ａｓより厚肉であることにより、剛性を確保できる。また、ジャーナル部Ｊ側表面の凹みによってさらに軽量化を図ることができる。
【００５４】
ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側領域Ａｓの形状（凹みの底面形状）は、図３Ｃに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であるのが好ましい。換言すると、内側領域Ａｓの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少するのが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、剛性、特に曲げ剛性をより向上できる。
【００５５】
続いて、ウエイト部を有さないアーム部、すなわち、ウエイト無しアーム部について、その好ましい態様を説明する。
【００５６】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の製造方法によるクランク軸について、好適なウエイト無しアーム部の形状例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IVＢ−IVＢ断面図である。図４Ａおよび図４Ｂでは、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト無しアーム部を１つだけ抽出して示す。
【００５７】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ウエイト無しアーム部Ａは、前記図２Ａ〜図２Ｄに示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側の領域Ａｔに、凹みを有するのが好ましい。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。この場合、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みを、従来の肉抜き部を有さないアーム部のように維持することにより、剛性を確保できる。換言すると、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄが凹みより厚肉であることにより、剛性を確保できる。また、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹みによってさらに軽量化を図ることができる。
【００５８】
ウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ウエイト無しアーム部Ａにおいても、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの形状（凹みの底面形状）は、図４Ｂに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であるのが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、剛性、特に曲げ剛性をより向上できる。
【００５９】
また、図示を省略するが、ウエイト無しアーム部Ａは、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側の領域Ａｓに凹みを有するのが好ましい。また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂがジャーナル部Ｊ側に張り出し、それらの両側部ＡａおよびＡｂの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。この場合、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みを、肉抜き部を有さないアーム部のように維持することにより、剛性を確保できる。換言すると、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂがその内側領域Ａｓより厚肉であることにより、剛性を確保できる。また、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側表面の凹みによってさらに軽量化を図ることができる。
【００６０】
図３Ｃに示すウエイト部を一体で有するアーム部のように、ウエイト無しアーム部Ａにおいても、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側領域Ａｓの形状（凹みの底面形状）は、幅方向の中央が膨らむような凸状であるのが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、剛性、特に曲げ剛性をより向上できる。
【００６１】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、鍛造材を圧下する圧下工程で、ウエイト部を一体で有するアーム部のジャーナル部近傍の側部の厚みを増加させる。また、圧下工程で、ウエイト部を一体で有するアーム部のピン部近傍の側部の厚みをさらに増加させてもよい。また、圧下工程で、ウエイト部を有さないアーム部において、ピン部近傍の側部およびジャーナル部近傍の側部のいずれか一方または両方で厚みを増加させてもよい。その圧下工程前のクランク軸のアーム部形状について、ウエイト部を一体で有する場合と、ウエイト部を有さない場合とを順に説明する。
【００６２】
図５Ａ〜図５Ｃは、アーム部がウエイト部を一体で有する場合について、圧下工程前のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、図５Ａはピン部側表面を示す図、図５Ｂは側面を示す図、図５ＣはＶＣ−ＶＣ断面図である。図５Ａ〜図５Ｃでは、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を１つだけ抽出して示す。なお、図５Ｂは、図５Ａの破線矢印で示す方向からの投影図である。
【００６３】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、圧下工程前に、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔに、圧下工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状はジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの領域まで滑らかに広がる。これにより、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、圧下工程後の厚みよりも薄い。
【００６４】
また、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの外周にそれぞれ第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。その第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの外周から幅方向に沿って突出する。図５Ａ〜図５Ｃに示す第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、板状であり、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの外周に沿って設けられる。第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａの厚みは、その根元の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。
【００６５】
図６Ａおよび図６Ｂは、アーム部がウエイト部を一体で有する場合について、圧下工程前のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、図６Ａはジャーナル部側表面を示す図、図６ＢはVIＢ−VIＢ断面図である。
【００６６】
前述の通り、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａにおいて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くするとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成するのが好ましい。この場合、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側領域に、圧下工程後（最終製品）の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状はピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの領域まで滑らかに広がる。これにより、両側部ＡａおよびＡｂの厚みは、圧下工程後の厚みよりも薄い。
【００６７】
また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂには、それぞれの外周から突出する第２余肉部ＡａａおよびＡｂａが成形される。この第２余肉部ＡａａおよびＡｂａは、板状であり、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの外周に沿って設けられる。第２余肉部ＡａａおよびＡｂａの厚みは、その根元の両側部ＡａおよびＡｂの厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。
【００６８】
図７Ａおよび図７Ｂは、ウエイト無しアーム部について、圧下工程前のピン部側表面の形状例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VIIＢ−VIIＢ断面図である。
【００６９】
前述の通り、ウエイト無しアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みを厚くするとともに、ピン部Ｐ側の表面に凹みを形成するのが好ましい。この場合、圧下工程前のウエイト無しアーム部Ａは、前記図５Ａ〜図５Ｃのウエイト部Ｗを有するアーム部Ａと同様に、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔに、圧下工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの外周にそれぞれ第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有し、その第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの外周から突出する。
【００７０】
前述の通り、ウエイト無しアーム部Ａにおいて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くするとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成するのが好ましい。この場合、圧下工程前のウエイト無しアーム部Ａは、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａと同様に、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部の内側領域に、圧下工程後（最終製品）の凹部の底面形状と合致する表面形状を持つ（図示なし）。また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの外周に第２余肉部ＡａａおよびＡｂａを有し、その第２余肉部ＡａａおよびＡｂａは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの外周から突出する。
【００７１】
２．鍛造クランク軸の製造方法
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程と、圧下工程とをその順で含む。後述の第１工程例のように、型鍛造工程と圧下工程の間に、バリ抜き工程を追加してもよい。あるいは、後述の第２工程例のように、圧下工程の後工程として、バリ抜き工程を追加してもよい。あるいは、後述の第３工程例のように、バリ抜き工程において、圧下工程を実施することもできる。
【００７２】
型鍛造工程の前工程として、例えば、予備成形工程を追加できる。型鍛造工程と圧下工程の間に、バリ抜き工程を追加する場合、圧下工程の後工程として、例えば、整形工程を追加できる。あるいは、整形工程において、圧下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。
【００７３】
［第１工程例］
型鍛造工程と圧下工程の間にバリ抜き工程を追加する場合の工程例について、以下に説明する。
【００７４】
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。
【００７５】
型鍛造工程では、クランク軸の形状に成形されたバリ付きの鍛造材を得る。その鍛造材には、例えば、前記図５Ａ〜図５Ｃに示すバリ無し鍛造材と同様に、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐおよびアーム部Ａの形状が成形されている。また、鍛造材は、ウエイト部Ｗを一体で有するアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の側部ＡｃおよびＡｄの外周から突出する第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。鍛造材は、アーム部Ａにおいて、ピン部Ｐ近傍の側部ＡａおよびＡｂの外周から突出する第２余肉部ＡａａおよびＡｂａを有してもよい。
【００７６】
このような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。
【００７７】
型鍛造工程の型抜き勾配は、アーム部のピン部Ｐ側表面における両側部の内側領域Ａｔに対応する部位および第１余肉部Ａｃａ、Ａｄａ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、鍛造材を得ることができる。
【００７８】
同様の理由により、前記図３Ａ〜図３Ｃまたは図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａにおいて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くするとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成する場合も、逆勾配が生じない。また、ウエイト無しアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みを厚くするとともに、ピン部Ｐ側の表面に凹みを形成する場合も、逆勾配が生じない。さらに、ウエイト無しアーム部Ａにおいて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くするとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成する場合も、逆勾配が生じない。これらの場合も、荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、支障なく行える。
【００７９】
バリ抜き工程では、バリ付きの鍛造材を例えば一対の金型によって挟んで保持した状態で、バリを打ち抜くことにより、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。
【００８０】
圧下工程では、得られたバリ無し鍛造材を一対の第１金型で圧下する。その際、第１余肉部を第１金型で圧下して変形させることにより、第１余肉部をアーム部のピン部側に張り出させる。これにより、アーム部のジャーナル部近傍の側部において、厚みを増加させる。また、バリ無し鍛造材が第２余肉部を有する場合、圧下の際に、第２余肉部をアーム部のジャーナル部側に張り出させる。これにより、アーム部のピン部近傍の側部において、厚みを増加させる。圧下工程の処理フローについては、後述する。
【００８１】
また、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。前述の通り、圧下工程は、整形工程で実施できる。従来と同様の製造工程を採用できるので、圧下工程は、整形工程で実施するのが好ましい。
【００８２】
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（整形工程の前）に、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では、鍛造クランク軸を得る。
【００８３】
［第２工程例］
圧下工程の後工程として、バリ抜き工程を追加する場合の工程例について、以下に説明する。
【００８４】
型鍛造工程の前工程として、第１工程例と同様の予備成形工程を追加できる。型鍛造工程では、クランク軸の形状に成形されたバリ付きの鍛造材を得る。その鍛造材は、第１工程例と同様に、第１余肉部を有している。鍛造材は、さらに、第２余肉部を有してもよい。このような鍛造材を得る型鍛造工程は、従来の製造工程の荒打ち工程に相当する。
【００８５】
圧下工程では、得られたバリ付き鍛造材を一対の第１金型で圧下する。その際、第１余肉部を第１金型で圧下して変形させることにより、第１余肉部をアーム部のピン部側に張り出させる。また、鍛造材が第２余肉部を有する場合、圧下の際に、第２余肉部をアーム部のジャーナル部側に張り出させる。加えて、第１金型で圧下する際に、バリ付き鍛造材を最終製品と合致する形状に成形する。この場合の圧下工程は、従来の製造工程の仕上げ打ち工程に相当する。
【００８６】
続くバリ抜き工程では、圧下工程後の鍛造材から、第１工程例と同様にバリを除去することにより、バリ無し鍛造材を得る。必要に応じ、バリ抜き工程の後に、整形工程を実施してもよい。また、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（整形工程の前）に、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。
【００８７】
［第３工程例］
バリ抜き工程において、圧下工程を実施する場合の工程例について、以下に説明する。
【００８８】
型鍛造工程の前工程として、第１工程例と同様の予備成形工程を追加できる。型鍛造工程では、第１工程例と同様に、クランク軸の形状に成形された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。その鍛造材は、第１工程例と同様に、第１余肉部を有している。鍛造材は、さらに、第２余肉部を有してもよい。
【００８９】
バリ抜き工程で圧下工程を実施する場合、バリ付きの鍛造材を一対の第１金型によって挟んで保持する。その際、バリ付きの鍛造材を圧下し、第１余肉部を変形させることにより、第１余肉部をアーム部のピン部側に張り出させる。また、鍛造材が第２余肉部を有する場合、併せて、第２余肉部をアーム部のジャーナル部側に張り出させる。続いて、鍛造材を一対の第１金型で保持した状態で、刃物型でバリを打ち抜くことにより、鍛造材からバリを除去する。必要に応じ、バリ抜き工程の後に、整形工程を実施してもよい。また、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（整形工程の前）に、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。
【００９０】
３．圧下工程の処理フロー例
圧下工程では、前述の通り、余肉部を第１金型で圧下することにより、アーム部の側部で厚みを増加させる。この余肉部の変形態様は、折り曲げまたは押し潰しとなる。
【００９１】
［第１処理フロー例］
先ず、圧下工程で余肉部を折り曲げる場合の処理フロー例（第１処理フロー例）を説明する。なお、第１処理フロー例は、前記第１工程例での圧下工程の処理フローである。
【００９２】
図８Ａ〜１２Ｂは、ウエイト部を一体で有するアーム部について、圧下工程で第１余肉部を折り曲げる場合の処理フロー例を示す模式図である。そのうちの図８Ａおよび図８Ｂは、アーム部のピン部側表面を示し、図８Ａは第２金型の押し当て時、図８Ｂは圧下終了時を示す。また、図９Ａおよび図９Ｂは、アーム部のジャーナル部側表面を示し、図９Ａは第２金型の押し当て時、図９Ｂは圧下終了時を示す。図８Ａ〜図９Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、上下で一対の第１金型１０とを示し、図面の理解を容易にするため、後述する第２金型、第３金型および治具の図示を省略する。
【００９３】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、アーム部の側面を示す図であり、図１０Ａは第２金型の押し当て時、図１０Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図１０Ａおよび図１０Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、押し当て時の第２金型２２と、第３金型２３と、治具２６とを示し、図面の理解を容易にするため、第１金型の図示を省略する。また、図１０Ａには、退避時の第２金型２２を二点鎖線で示す。
【００９４】
図１１Ａおよび図１１Ｂは、ジャーナル部近傍の断面図であり、図１１Ａは第２金型の押し当て時のXIＡ−XIＡ断面図（図８Ａ参照）、図１１Ｂは圧下終了時のXIＢ−XIＢ断面図（図８Ｂ参照）である。図１１Ａおよび図１１Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、一対の第１金型１１および１２と、第２金型２２とを示す。
【００９５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、ピン部近傍の断面図であり、図１２Ａは第２金型の押し当て時のXIIＡ−XIIＡ断面図（図９Ａ参照）、図１２Ｂは圧下終了時のXIIＢ−XIIＢ断面図（図９Ｂ参照）である。図１２Ａおよび図１２Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、一対の第１金型１１および１２と、第３金型２３とを示す。
【００９６】
圧下工程では、一対の第１金型１０を用いる。第１金型１０は、上型１１と下型１２とで構成され、上型１１および下型１２には、それぞれ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る。具体的には、ウエイト部を一体で有するアーム部において、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを折り曲げるため、アーム部の両側部のうちでジャーナル部近傍の形状が型彫刻部に反映される。また、型彫刻部のうちで第１余肉部の折り曲げに寄与する部位は、第１余肉部と対向する傾斜面１１ａおよび１２ａを有する。その傾斜面１１ａおよび１２ａは、第１余肉部をピン部側表面に向けて案内するように傾斜する（図１１Ａ参照）。
【００９７】
また、ウエイト部を一体で有するアーム部に第２余肉部ＡａａおよびＡｂａをさらに設ける場合、その第２余肉部を折り曲げるため、アーム部の両側部のうちでピン部近傍の形状が型彫刻部にさらに反映される。また、型彫刻部のうちで第２余肉部の折り曲げに寄与する部位は、第２余肉部と対向する傾斜面１１ｂおよび１２ｂを有する。その傾斜面１１ｂおよび１２ｂは、第２余肉部をジャーナル部側表面に向けて案内するように傾斜する（図１２Ａ参照）。
【００９８】
図示を省略するが、ウエイト無しアーム部に第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａをさらに設ける場合、その第１余肉部を折り曲げるため、アーム部の両側部のうちでジャーナル部近傍の形状が型彫刻部にさらに反映される。また、型彫刻部のうちで第１余肉部の折り曲げに寄与する部位は、第１余肉部と対向する傾斜面を有する。その傾斜面は、第１余肉部をピン部側表面に向けて案内するように傾斜する。
【００９９】
ウエイト無しアーム部に第２余肉部ＡａａおよびＡｂａをさらに設ける場合、その第２余肉部を折り曲げるため、アーム部の両側部のうちでピン部近傍の形状が型彫刻部にさらに反映される。また、型彫刻部のうちで第２余肉部の折り曲げに寄与する部位は、第２余肉部と対向する傾斜面を有する。その傾斜面は、第２余肉部をジャーナル部側表面に向けて案内するように傾斜する。
【０１００】
圧下工程を整形工程で実施する場合、上述の両側部以外のアーム部形状がさらに型彫刻部に反映される。また、ジャーナル部およびピン部等の形状も型彫刻部に反映される。
【０１０１】
ただし、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第１金型１１および１２では、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面における両側部の内側領域Ａｔに対応する部位が開放される。この開放された部分には、第２金型２２を収容してもよい。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、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹み形状が反映される。また、第２金型２２は、第１金型１０から独立し、アーム部表面における両側部の内側領域Ａｔ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。
【０１０２】
ここで、第２金型２２は、隣り合うアーム部の間に配置され、その配置スペースは狭小となる。そこで、第２金型２２は、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ピン部の偏心方向に沿って移動可能な治具２６と連結する構成を採用してもよい。この構成について、以下に詳述する。
【０１０３】
第２金型２２の進退移動を実現するため、第２金型２２は、案内部材（図示なし）によって案内方向（図１０Ａの実線矢印参照）に沿って移動可能に保持される。また、第２金型２２は、スライド方向（図１０Ａの破線矢印参照）に沿ってスライド可能な状態で治具２６と連結される。治具２６は、油圧シリンダ等と連結され、その動作に伴ってピン部の偏心方向（図１０Ａのハッチングを施した矢印参照）に沿って移動可能である。
【０１０４】
このように治具２６と第２金型２２とを連結すれば、治具２６がピン部の偏心方向に沿って移動するのに伴い、第２金型２２が押し当て時の位置から退避時の位置に至る区間を案内方向（同図の実線矢印参照）に沿って移動する。その際、第２金型２２は、治具２６に対してスライド方向（同図の破線矢印参照）に相対移動する。
【０１０５】
第２金型２２は、上述の進退移動に加えて、第１金型１０の圧下方向に移動可能としてもよい。第２金型２２の圧下方向への移動は、スプリングまたは油圧シリンダ等の手段によって適宜実行される。その圧下方向へ移動させる手段は、進退移動の駆動源とは別個に設けられる。
【０１０６】
ウエイト部を一体で有するアーム部に第２余肉部を設ける場合、第１金型１０では、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側表面における両側部の内側領域Ａｓに対応する部位が開放される。この開放された部分には、第３金型２３を収容してもよい。第３金型２３には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側表面の凹み形状が反映される。この第３金型２３は、進退移動が可能であり、その進退移動は連結される油圧シリンダ等の動作によって実現される。また、第３金型２３は、第２金型と同様に、第１金型１０の圧下方向に移動可能としてもよい。
【０１０７】
図示を省略するが、ウエイト無しアーム部に第１余肉部を設ける場合、第１金型１１および１２では、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面における両側部の内側領域Ａｔに対応する部位が開放される。この開放された部分には、前述の第２金型２２と同様の第４金型を収容してもよい。また、ウエイト無しアーム部に第２余肉部を設ける場合、第１金型１１および１２では、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側表面における両側部の内側領域Ａｓに対応する部位が開放される。この開放された部分には、前述の第３金型２３と同様の第５金型を収容してもよい。
【０１０８】
このような第１金型１０を用いる本実施形態の圧下工程の処理フロー例を説明する。先ず、第１金型１０の上型１１と下型１２とを離間させ、その状態でバリ除去後のバリ無し鍛造材３０を上型１１と下型１２の間に配置する。第２金型〜第５金型を用いる場合、バリ無し鍛造材３０を配置する前に、第２金型〜第５金型を後退させて退避させる。
【０１０９】
次いで、第２金型〜第５金型を用いる場合、第２金型〜第５金型をそれぞれ進出させ、図１０Ａ、図１１Ａおよび図１２Ａに示すように、アーム部Ａの各表面に押し付ける。これにより、アーム部Ａの各表面をそれぞれ保持する。ただし、アーム部の表面のうちで、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａが設けられたジャーナル部近傍の両側部の領域と、第２余肉部ＡａａおよびＡｂａが設けられたピン部近傍の両側部の領域とについては、第２金型〜第５金型のいずれも押し当てない（図１１Ａおよび図１２Ａ参照）。それらの領域に金型を押し当てて保持すると、ジャーナル部近傍およびピン部近傍の両側部で厚みを増加させることが不可能となるからである。
【０１１０】
この状態で、第１金型１０の上型１１と下型１２とが近接するように移動させ、より具体的には、上型１１を下死点まで下降させる。これにより、バリ無し鍛造材３０が第１金型１０によって圧下される。その圧下の際に、図１１Ｂに示すように、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを第１金型１０の型彫刻部の傾斜面に沿ってアーム部Ａのピン部Ｐ側表面に向けて折り曲げ、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａをピン部Ｐ側に張り出させる。その結果、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが増加する。このため、得られるクランク軸は、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄで厚みが厚くなる。
【０１１１】
同様に、ウエイト部を一体で有するアーム部に第２余肉部を設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第２余肉部ＡａａおよびＡｂａをアーム部Ａ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、第２余肉部ＡａａおよびＡｂａをジャーナル部Ｊ側に張り出させ、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂで厚みを増加させる。
【０１１２】
図示を省略するが、ウエイト無しアーム部に第１余肉部を設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第１余肉部をアーム部Ａのピン部Ｐ側表面に向けて折り曲げる。これにより、第１余肉部をピン部Ｐ側に張り出させ、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部で厚みを増加させる。また、ウエイト無しアーム部に第２余肉部を設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第２余肉部をアーム部Ａ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、第２余肉部をジャーナル部Ｊ側に張り出させ、ピン部Ｐ近傍の両側部で厚みを増加させる。
【０１１３】
圧下工程を整形工程で実施する場合、圧下の際にクランク軸の形状をさらに矯正し、最終製品形状とする。
【０１１４】
続いて、第１金型の上型１１と下型１２とを離間させ、より具体的には、上型１１を上死点まで上昇させる。第２金型〜第５金型を用いる場合、上型１１と下型１２とを離間させさせる前に、第２金型〜第５金型をそれぞれ後退させて退避させる。上型１１と下型１２とを離間させた状態で、加工済みのバリ無し鍛造材３０を搬出する。
【０１１５】
このような本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法によれば、ウエイト部を一体で有するアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の側部ＡｃおよびＡｄの厚みを厚くしながら、ピン部Ｐ側の表面に凹みを設けることが可能となる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。
【０１１６】
また、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第１金型１０によって第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを折り曲げる。または、後述するように、第１金型１０によって第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを押し潰す。これにより、アーム部のジャーナル部近傍の側部ＡｃおよびＡｄの厚みを増加させる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、多大な力を要することなく簡便に行える。
【０１１７】
図２Ａ〜図２Ｄに示すアーム部Ａでは、ピン部Ｐ側表面に凹みを設ける範囲は、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位の範囲と同じである。ここで、範囲は、ピン部の偏心方向の範囲を意味する。ピン部Ｐ側表面に凹みを設ける範囲は、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位の範囲と、異なってもよい。折り曲げを確実に行う観点から、ピン部Ｐ側表面の凹みは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位に応じ、その厚みが厚い部位の範囲と一致するように配置するのが好ましい。
【０１１８】
第１金型１０が余肉部Ａａａ、Ａｂａ、ＡｃａおよびＡｄａと当接する傾斜面を有する場合、傾斜面の角度α（図１１Ａ参照）は、３〜２０°とするのが好ましい。ここで、傾斜面の角度αは、型割面と傾斜面がなす角度である。傾斜面の角度αを３°以上とすることにより、折り曲げを促進でき、折り曲げの際に凹み形状が変形するのを抑制できる。また、傾斜面の角度αを２０°以下とすることにより、折り曲げによってアーム部の両側部の厚みを容易に確保でき、剛性の確保と軽量化を促進できる。
【０１１９】
折り曲げを促進する観点から、圧下工程前のアーム部は、余肉部の変形、すなわち折り曲げの起点を有するのが好ましい。
【０１２０】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、折り曲げの起点を模式的に示す断面図であり、図１３Ａは起点に段差を設けない場合、図１３Ｂは起点に段差を設ける場合を示す。図１３Ａおよび図１３Ｂは、いずれも、図５ＡのＶＣ−ＶＣ位置に相当する位置での断面図である。図１３Ａおよび図１３Ｂには、ジャーナル部Ｊ近傍における圧下工程前のアーム部Ａの断面形状を示す。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すアーム部Ａは、いずれも、圧下工程前に、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔに、圧下工程後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その内側領域Ａｔにおける勾配（°）は、アーム部中心面（図１３Ａの符号Ｓ参照）から遠ざかるのに従って連続的に大きくなる。その表面形状はジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの領域まで広がる。その両側部ＡｃおよびＡｄの領域における勾配（°）は一定である。
【０１２１】
ここで、勾配（単位：°、θａおよびθｂ参照）は、アーム部の表面が、ジャーナル部の軸心と垂直な平面となす角度である。また、アーム部中心面は、ジャーナル部の軸心とピン部の軸心とを含む平面である。
【０１２２】
図１３Ａに示すアーム部Ａは、ピン部Ｐ側の表面に起点Ｏを有する。その起点Ｏでは、アーム部中心面からの距離と勾配の関係が不連続となる。このような起点Ｏを有すれば、起点Ｏで第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａが折り曲がりやすくなり、折り曲げを促進でき、折り曲げの際に凹み形状が変形するのを抑制できる。
【０１２３】
アーム部中心面から起点Ｏまでの距離ｄ１（単位：ｍｍ、図１３Ａ参照）は、アーム部中心面から第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａの根元（点Ｂ）までの距離ｄ２（単位：ｍｍ、図１３Ｂ参照）より小さいのが好ましい。これにより、起点Ｏよりアーム部の側面側の部位のみが折れ曲がりやすくなり、折り曲げの際に凹み形状が変形するのを抑制できる。ここで、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａの根元（点Ｂ）は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面における第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａの根元であり、例えば、ジャーナルスラスト部の外縁に設定できる。この場合、距離ｄ２は、例えば、ジャーナルスラスト部の半径（ｍｍ）となる。
【０１２４】
アーム部中心面側における起点Ｏの勾配θａ（°）は、アーム部の側面側における起点の勾配θｂ（°）以下であるのが好ましい。これにより、第１余肉部の厚みが薄くなるので、起点Ｏよりアーム部中心面側の部位が変形し難くなる。このため、起点Ｏよりアーム部の側面側の部位のみが折れ曲がりやすくなり、折り曲げを促進でき、折り曲げの際に凹み形状が変形するのを抑制できる。
【０１２５】
折り曲げの起点Ｏにおいて、図１３Ｂに示すように、厚さを階段状に薄くすることによって段差を形成してもよい。これによっても、起点Ｏよりアーム部の側面側の部位のみが折れ曲がりやすくなり、折り曲げを促進でき、折り曲げの際に凹み形状が変形するのを抑制できる。
【０１２６】
［第２処理フロー例］
圧下工程で第１余肉部の変形を押し潰しで行う場合について、クランク軸の形状および処理フロー例（第２処理フロー例）を以下に説明する。押し潰す場合のクランク軸の形状および処理フロー例は、前述の折り曲げる場合と基本構成が同じであるので、共通する部分の説明を適宜省略し、異なる部分について主に説明する。
【０１２７】
第１余肉部を押し潰す場合、アーム部の側面の形状が、折り曲げる場合と比べ、異なる。このことを図面を参照しながら以下に説明する。
【０１２８】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、第１余肉部を押し潰す場合におけるアーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、図１４Ａは斜視図、図１４Ｂはピン部側表面を示す図、図１４Ｃは側面を示す図、図１４ＤはXIVＤ−XIVＤ断面図である。図１４Ａ〜図１４Ｄに示すアーム部Ａのピン部Ｐ側表面の形状は、前記図２Ａ〜図２Ｄに示すアーム部Ａと同じである。押し潰す場合、図１４Ｄに示すように、アーム部Ａのうちでジャーナル部Ｊ近傍の側面が、傾斜することなく、アーム部中心面とほぼ平行である。
【０１２９】
図１５Ａ〜図１５Ｃは、第１余肉部を押し潰す場合における好適なアーム部のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、図１５Ａは斜視図、図１５Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図１５ＣはXVＣ−XVＣ断面図である。図１５Ａ〜図１５Ｃに示すアーム部Ａのジャーナル部Ｊ側表面の形状は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すアーム部Ａと同じである。押し潰す場合、図１５Ｃに示すように、アーム部Ａのうちのピン部Ｐ近傍の側面が、傾斜することなく、アーム部中心面とほぼ平行である。
【０１３０】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、第１余肉部を押し潰す場合における好適なウエイト無しアーム部の形状例を示す模式図であり、図１６Ａはピン部側表面を示す図、図１６ＢはXVIＢ−XVIＢ断面図である。図１６Ａおよび図１６Ｂに示すアーム部Ａのピン部Ｐ側表面の形状は、図４Ａおよび図４Ｂに示すアーム部Ａと同じである。押し潰す場合、図１６Ｂに示すように、アーム部Ａのうちのジャーナル部Ｊ近傍の側面が、傾斜することなく、アーム部中心面とほぼ平行である。
【０１３１】
前述の通り、ウエイト無しアーム部Ａは、前記図１５Ａ〜図１５Ｃに示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの内側領域Ａｓに凹みを有するのが好ましい。押し潰しの場合、ウエイト無しアーム部Ａにおいて、ジャーナル部Ｊ近傍の側面は、傾斜することなく、アーム部中心面とほぼ平行となる。
【０１３２】
押し潰しの際に第１余肉部の変形を促進する観点から、圧下工程前のアーム部は、余肉部の変形、すなわち押し潰しの起点を有するのが好ましい。押し潰しの起点は、前記図１３Ａおよび図１３Ｂに示すような折り曲げの起点と、同様の形態を採用できる。
【０１３３】
押し潰しの場合には、アーム部中心面側における起点Ｏの勾配θａ（°）は、アーム部の側面側における起点の勾配θｂ（°）以上であるのが好ましい（前記図１３Ａ参照）。これにより、第１余肉部の厚みが厚くなるので、起点Ｏよりアーム部側面側の部位がジャーナル部側に変形し難くなる。このため、起点Ｏよりアーム部の側面側の部位を安定してピン部側に張り出させることができる。
【０１３４】
図１７Ａ〜図１８Ｂは、圧下工程で第１余肉部を押し潰す場合の処理フロー例を示す模式図である。そのうちの図１７Ａおよび図１７Ｂは、ジャーナル部近傍の断面図であり、図１７Ａは第２金型の押し当て時、図１７Ｂは圧下終了時を示す。図１７Ａおよび図１７Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、一対の第１金型１１および１２と、第２金型２２とを示す。
【０１３５】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、ピン部近傍の断面図であり、図１８Ａは第２金型の押し当て時、図１８Ｂは圧下終了時を示す。図１８Ａおよび図１８Ｂには、バリ無し鍛造材３０と、一対の第１金型１１および１２と、第３金型２３とを示す。
【０１３６】
図１７Ａ〜図１８Ｂに示す押し潰す場合の第２処理フロー例は、前述の折り曲げる場合（第１処理フロー例）と、基本構成が同じである。このため、潰す場合の処理フロー例において、ピン部側表面を示す図は、図８Ａおよび図８Ｂと同じとなることから、省略する。また、ジャーナル部側表面を示す図は、図９Ａおよび図９Ｂと同じとなることから、省略する。アーム部の側面を示す図も、図１０Ａおよび図１０Ｂと同じとなることから、省略する。なお、図１７Ａは、図８ＡのXIＡ−XIＡ位置の断面図に相当し、図１７Ｂは、図８ＢのXIＢ−XIＢ位置の断面図に相当する。また、図１８Ａは、図９ＡのXIIＡ−XIIＡ位置の断面図に相当し、図１８Ｂは、図９ＢのXIIＢ−XIIＢ位置の断面図に相当する。
【０１３７】
押し潰す場合でも、第１金型１０を構成する上型１１と下型１２には、それぞれ型彫刻部が彫り込まれる。また、ウエイト部を一体で有するアーム部において、第１余肉部を押し潰すため、アーム部の両側部のうちでジャーナル部近傍の形状が型彫刻部に反映される。型彫刻部のうちで第１余肉部の押し潰しに寄与する部位は、傾斜することなく、型割面とほぼ平行である。ウエイト部を一体で有するアーム部にさらに第２余肉部を設ける場合、ウエイト無しアーム部に第１余肉部を設ける場合、および、ウエイト無しアーム部に第２余肉部を設ける場合のいずれでも、押し潰しに寄与する部位は、傾斜することなく、型割面とほぼ平行である。
【０１３８】
バリ無し鍛造材３０を第１金型１０によって圧下する際、図１７Ｂに示すように、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを押し潰す。これに伴い、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａを第１金型１０の型彫刻部に沿う形状に変形させ、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａをピン部Ｐ側に張り出させる。その結果、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが増加する。このため、得られるクランク軸は、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄで厚みが厚くなる。
【０１３９】
ウエイト部を一体で有するアーム部に第２余肉部を設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第２余肉部ＡａａおよびＡｂａを押し潰す。これにより、第２余肉部ＡａａおよびＡｂａを第１金型１０の型彫刻部に沿ってジャーナル部Ｊ側に張り出させ、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂで厚みを増加させる。
【０１４０】
図示を省略するが、ウエイト無しアーム部に第１余肉部をさらに設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第１余肉部を押し潰す。これにより、第１余肉部をピン部Ｐ側に張り出させ、アーム部のジャーナル部Ｊ近傍の両側部で厚みを増加させる。また、ウエイト無しアーム部に第２余肉部をさらに設ける場合、圧下の際に、第１金型１０で第２余肉部を押し潰す。これにより、第２余肉部ＡａａおよびＡｂａをジャーナル部Ｊ側に張り出させ、ピン部Ｐ近傍の両側部で厚みを増加させる。
【０１４１】
図１４Ａ〜図１４Ｄに示すアーム部Ａでは、ピン部Ｐ側表面に凹みを設ける範囲は、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位の範囲と同じである。ピン部Ｐ側表面に凹みを設ける範囲は、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位の範囲と、異なってもよい。押し潰し時の変形の安定性を確保する観点から、ピン部Ｐ側表面の凹みは、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが厚い部位に応じ、その厚みが厚い部位の範囲と一致するように配置するのが好ましい。押し潰しの際に両側部の直近に凹みが存在することで凹みより側部側のみが、具体的には、両側部および第１余肉部のみが容易に変形可能となるためである。
【０１４２】
４．好ましい態様等
クランク軸（最終製品）がウエイト部を一体で有するアーム部（以下、「ウエイト付きアーム部」ともいう）を複数備える場合、鍛造材において、ウエイト付きアーム部の全部が第１余肉部を有してもよく、ウエイト付きアーム部の一部が第１余肉部を有してもよい。第１余肉部を設けるウエイト付きアーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４３】
複数のウエイト付きアーム部を備えるクランク軸（最終製品）において、鍛造材のウエイト付きアーム部に第２余肉部を設ける場合、鍛造材のウエイト付きアーム部の全部が第２余肉部を有してもよく、ウエイト付きアーム部の一部が第２余肉部を有してもよい。また、図５Ａに示すように、同一のウエイト付きアーム部が第１余肉部および第２余肉部をともに有してもよく、第１余肉部を有するウエイト付きアーム部と別のウエイト付きアーム部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設けるウエイト付きアーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４４】
複数のウエイト部を有さないアーム部（ウエイト無しアーム部）を備えるクランク軸（最終製品）において、鍛造材のウエイト無しアーム部に第１余肉部を設ける場合、鍛造材のウエイト無しアーム部の全部が第１余肉部を有してもよく、ウエイト無しアーム部の一部が第１余肉部を有してもよい。第１余肉部を設けるウエイト無しアーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４５】
複数のウエイト無しアーム部を備えるクランク軸（最終製品）において、鍛造材のウエイト無しアーム部に第２余肉部を設ける場合、鍛造材のウエイト無しアーム部の全部が第２余肉部を有してもよく、ウエイト無しアーム部の一部が第２余肉部を有してもよい。また、図７Ａに示すように、同一のウエイト無しアーム部が第１余肉部および第２余肉部をともに有してもよく、第１余肉部を有するウエイト無しアーム部と別のウエイト無しアーム部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設けるウエイト無しアーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４６】
前述の形状例および処理フロー例のように、ウエイト付きアーム部は、第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）をジャーナル部近傍の両方の側部（両側部ＡｃおよびＡｄ）に有してもよく、あるいは、第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）をジャーナル部近傍の一方の側部（ＡｃまたはＡｄ）に有してもよい。ウエイト付きアーム部が第１余肉部をジャーナル部近傍の一方の側部（ＡｃまたはＡｄ）に有する場合であっても、その第１余肉部をピン部側に張り出させることにより、圧下工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第１余肉部を設けるジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４７】
ウエイト付きアーム部がピン部近傍の側部（Ａａ、Ａｂ）に第２余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を有する場合、前述の形状例および処理フロー例のように、両方の側部（両側部ＡａおよびＡｂ）に有してもよく、あるいは、一方の側部（ＡａまたはＡｂ）に有してもよい。ウエイト付きアーム部が第２余肉部をピン部近傍の一方の側部（ＡａまたはＡｂ）に有する場合であっても、その第２余肉部をジャーナル部側に張り出させることにより、圧下工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第２余肉部を設けるピン部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４８】
ウエイト無しアーム部のジャーナル部近傍の側部（Ａｃ、Ａｄ）に第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）を有する場合、前述の形状例および処理フロー例のように、両方の側部（両側部ＡｃおよびＡｄ）に有してもよく、あるいは、一方の側部（ＡｃまたはＡｄ）に有してもよい。ウエイト無しアーム部が第１余肉部をジャーナル部近傍の一方の側部（ＡｃまたはＡｄ）に有する場合であっても、その第１余肉部をピン部側に張り出させることにより、圧下工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第１余肉部を設けるジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１４９】
ウエイト無しアーム部のピン部近傍の側部（Ａａ、Ａｂ）に第２余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を有する場合、前述の形状例および処理フロー例のように、両方の側部（両側部ＡａおよびＡｂ）に有してもよく、一方の側部（ＡａまたはＡｂ）に有してもよい。ウエイト無しアーム部が第２余肉部をピン部近傍の一方の側部（ＡａまたはＡｂ）に有する場合であっても、その第２余肉部をジャーナル部側に張り出させることにより、圧下工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第２余肉部を設けるピン部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。
【０１５０】
前述の通り、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、第１余肉部ＡｃａおよびＡｄａをジャーナル部近傍の両側部ＡｃおよびＡｄに有してもよい。この場合、圧下工程では、図１０Ａ〜図１１Ｂに示すように、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａについて、そのピン部Ｐ側の表面のうちでジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの領域を少なくとも除く表面を、第２金型２２の押し当てにより保持するのが好ましい。これにより、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹み形状を精密に仕上げることができる。ただし、第２および第３工程例のように、圧下工程に供される鍛造材にバリが付いている場合、第２金型２２は適用できない。
【０１５１】
また、ウエイト部Ｗを有するアーム部Ａは、第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）をジャーナル部近傍の側部ＡｃおよびＡｄの一方に有してもよい。この場合、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄのうちで外周から第１余肉部が突出する側部の領域を少なくとも除くアーム部Ａのピン部Ｐ側の表面を、第２金型２２の押し当てにより保持するのが好ましい。これにより、アーム部Ａのピン部Ｐ側表面の凹み形状を精密に仕上げることができる。
【０１５２】
圧下工程で第２金型２２を用いる場合、第１金型１０の圧下に追従して第２金型２２を第１金型１０の圧下方向に移動させ、アーム部Ａへの第２金型２２の押し当て位置を一定の位置に維持するのが好ましい。これにより、ピン部Ｐ側表面の凹み形状をさらに精密に仕上げることができる。
【０１５３】
ウエイト部を一体で有するアーム部において、型鍛造工程では、前述の第２余肉部をさらに成形し、圧下工程では、第１金型で第２余肉部を変形させ、ピン部Ｐ近傍の側部（ＡａおよびＡｂ）の一方または両方で厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ジャーナル部Ｊ側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第３金型を用いるのが好ましい。ただし、第２および第３工程例のように、圧下工程に供される鍛造材にバリが付いている場合、第３金型は適用できない。
【０１５４】
ウエイト無しアーム部において、型鍛造工程では、前述の第１余肉部をさらに成形し、圧下工程では、第１金型で第１余肉部を変形させ、ジャーナル部Ｊ近傍の側部（ＡｃおよびＡｄ）の一方または両方で厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ピン部Ｐ側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第４金型を用いるのが好ましい。ただし、第２および第３工程例のように、圧下工程に供される鍛造材にバリが付いている場合、第４金型は適用できない。
【０１５５】
また、ウエイト無しアーム部において、型鍛造工程では、前述の第２余肉部をさらに成形し、圧下工程では、第１金型で第２余肉部を変形させ、ピン部Ｐ近傍の側部（ＡａおよびＡｂ）の一方または両方で厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ジャーナル部Ｊ側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第５金型を用いるのが好ましい。ただし、第２および第３工程例のように、圧下工程に供される鍛造材にバリが付いている場合、第５金型は適用できない。
【０１５６】
第２金型〜第５金型を用いる場合、アーム部Ａの各表面に第２金型〜第５金型を押し当てる。第２金型〜第５金型は、アーム部Ａの各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〜第５金型の押し当てに要する力は小さくて済む。
【０１５７】
前述の第１および第２処理フロー例は、いずれも、４気筒エンジンに搭載されるクランク軸を対象とし、そのクランク軸は、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに１８０°の等間隔にシフトする。このように１８０°の等間隔にシフトする場合、いずれのアーム部も、第１金型によってピン部の偏心方向と垂直な方向から圧下される。この場合、第１金型の圧下方向は、クランク軸の軸方向とも垂直である。
【０１５８】
ただし、第１金型による圧下方向は、ピン部の偏心方向と垂直な方向に限定されない。例えば、３気筒エンジンに搭載されるクランク軸の場合、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに１２０°または６０°の等間隔にシフトする。このように１８０°の等間隔にシフトしないクランク軸の製造では、捩り工程を追加することによってピン部の配置角度を調整する場合がある。また、ピン部の配置角度を仕上げ打ちで調整する場合もある。例えば、第１工程例でピン部の配置角度の調整を捩り工程で行う場合、圧下工程での第１金型による圧下方向は、一部のアーム部でピン部の偏心方向と垂直な方向にならない。この場合の状況を以下に説明する。
【０１５９】
図１９Ａおよび図１９Ｂは、第１金型の圧下方向がピン部の偏心方向と垂直でない場合のアーム部のピン部側表面を示す模式図であり、図１９Ａは圧下前を示し、図１９Ｂは圧下終了時を示す。図１９Ａおよび図１９Ｂに示すアーム部Ａを備えるクランク軸は、３気筒エンジンに搭載されるクランク軸であり、ピン部Ｐの配置角度が１２０°の等間隔にシフトする。このため、圧下工程では、一部のピン部Ｐの偏心方向は、水平方向から３０°傾斜する。したがって、第１金型１０の圧下方向（図１９Ａおよび図１９Ｂでは上下方向）は、ピン部Ｐの偏心方向から６０°ずれた方向となる。
【０１６０】
このように第１金型１０による圧下方向がピン部Ｐの偏心方向と垂直な方向にならない場合であっても、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法を適用できる。すなわち、第１金型１０で第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）または第２余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を変形させることにより、アーム部の両側部の厚みを増加させることができる。したがって、第１金型による圧下方向は、第１金型１０で第１余肉部（Ａｃａ、Ａｄａ）または第２余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を変形させることによってアーム部の両側部の厚みを増加させることができる限り、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
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】
【０１６２】
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、
Ａａ、Ａｂ：アーム部のピン部近傍の側部、
Ａａａ、Ａｂａ：第２余肉部、
Ａｃ、Ａｄ：アーム部のジャーナル部近傍の側部、
Ａｃａ、Ａｄａ：第１余肉部、
Ａｓ：アーム部のジャーナル部側表面における両側部の内側領域、
Ａｔ：アーム部のピン部側表面における両側部の内側領域、
１０：第１金型、  １１：上型、  １１ａ、１１ｂ：傾斜面、
１２：下型、  １２ａ、１２ｂ：傾斜面、  ２２：第２金型、
２３：第３金型、  ２６：治具、  ３０：バリ無し鍛造材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【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２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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５Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【国際調査報告】
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