(57)【要約】【課題】小型化及び軽量化されると共に熱間鍛造成形の工程を廃止して安価に製造することができるクランクシャフト及びその製造方法を提供する。【解決手段】曲げ工程によりビレット材７が曲げ加工されてオフセット材料が形成され、該オフセット材料が据え込み工程により軸線方向へ加圧されてクランク本体２が圧縮成形される。従って、ビレット材を軸直角方向へ加圧する従来のクランクシャフト１と比較して成形圧力が小さくて済み、冷間鍛造による成形が可能になり、熱間鍛造成形の工程を廃止してクランクシャフト１を安価に製造することができる。また、クランク本体２とカウンターウェイト３とが別個に形成されるので、クランク本体２が簡素化して成形の自由度が拡大し、カウンターウェイト３間の間隔を狭めることができ、クランクシャフト１を小型化且つ軽量化することが可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カウンターウェイトが、ジャーナルと該ジャーナルの軸線回りに配設されるピン部と前記ジャーナルと前記ピン部との間に介設される連接壁とを含んでなるクランク本体と別個に形成されることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２】
前記カウンターウェイトが前記連接壁に塑性締結されて前記クランク本体に接合されることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
請求項１及び２に記載のクランクシャフトの製造方法であって、ジャーナルと該ジャーナルの軸線回りに配設されるピン部と前記ジャーナルと前記ピン部との間に介設される連接壁とを含んでなるクランク本体を形成するクランク本体形成工程と、カウンターウェイトを形成するカウンターウェイト形成工程と、該カウンターウェイト形成工程で形成された前記カウンターウェイトを前記クランク本体に接合させる接合工程と、を含んで構成されることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項４】
前記クランク本体形成工程は、ビレット材を曲げ加工して前記ジャーナルと前記ピン部とを軸直角方向へオフセットさせる曲げ工程と、該曲げ工程により曲げ加工が施された前記ビレット材を軸方向に加圧してクランク本体を成形する据え込み工程と、を具備することを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項５】
前記接合工程は、前記カウンターウェイトを前記連接壁に塑性締結させて前記クランク本体に接合させることを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランクシャフト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、クランクシャフトは、ビレット材をプレス成形して形成されている。この場合、クランクシャフトは、ビレット材を軸直角方向へ加圧して圧縮成形される。そして、クランクシャフトの成形には大きな成形圧力を要し、その成形には４０００〜５０００トンクラスの大型の熱間鍛造成形機が用いられていた。上記大型の熱間鍛造成形機は多大な設備コスト及び維持コストを要し、クランクシャフトの製造コストが増大される要因になっていた。また、熱間鍛造により成形されたクランクシャフトは、精度を高めるための切削加工も多くなり、工数が増えて製造コストを削減するのが困難であった。さらに、熱間鍛造成形では、型抜き性を容易にするためにカウンターウェイト等に抜き勾配を設ける必要があり、クランクシャフトに駄肉が付いてクランクシャフトが重量化及び大型化されていた。
【０００３】
そこで、成形工程により、軸心を有するジャーナルと軸心の周方向に所定間隔を隔てて配置された少なくとも１個のピンと複数個のカウンターウェイトとを備えた金属製のクランクシャフト材を成形し、該クランクシャフト材を、加圧工程により、軸方向に加圧して相互に対面する少なくとも２個のカウンターウェイト間の間隔を挟小化してクランクシャフトを小型化及び軽量化させるクランクシャフトの製造方法が特許文献１に記載されている。しかしながら、このクランクシャフトの製造方法においても、ビレット材が熱間鍛造成形されてクランクシャフト材が形成されるため、依然として熱間鍛造成形機による工程を要し、製造コストを削減するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１６９１７７号公報（段落番号００１４〜００１９、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型化及び軽量化されると共に熱間鍛造成形の工程を廃止して安価に製造することができるクランクシャフト及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、カウンターウェイトが、ジャーナルと該ジャーナルの軸線回りに配設されるピン部とジャーナルとピン部との間に介設される連接壁とを含んでなるクランク本体と別個に形成されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、カウンターウェイトが連接壁に塑性締結されてクランク本体に接合されることを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、請求項１及び２に記載のクランクシャフトの製造方法であって、ジャーナルと該ジャーナルの軸線回りに配設されるピン部とジャーナルとピン部との間に介設される連接壁とを含んでなるクランク本体を形成するクランク本体形成工程と、カウンターウェイトを形成するカウンターウェイト形成工程と、該カウンターウェイト形成工程で形成されたカウンターウェイトをクランク本体に接合させる接合工程と、を含んで構成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、クランク本体形成工程は、ビレット材を曲げ加工してジャーナルとピン部とを軸直角方向へオフセットさせる曲げ工程と、該曲げ工程により曲げ加工が施されたビレット材を軸方向に加圧してクランク本体を成形する据え込み工程と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、接合工程は、カウンターウェイトを連接壁に塑性締結させてクランク本体に接合させることを特徴とする。
【００１１】
従って、請求項１に記載の発明では、カウンターウェイトがクランク本体と別個で形成される。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、カウンターウェイトは、連接壁に塑性締結されてクランク本体に接合される。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、クランク本体形成工程によりジャーナルとピン部と連接壁とを含んでなるクランク本体が形成され、またカウンターウェイト形成工程によりカウンターウェイトがクランク本体と別個に形成され、さらに接合工程によりカウンターウェイト形成工程で形成されたカウンターウェイトがクランク本体に接合されてクランクシャフトが形成される。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、曲げ工程によりビレット材を曲げ加工しジャーナルとピン部とを軸直角方向へ所定量オフセットさせて成形材料を形成し、該成形材料を鍛造工程により軸方向に加圧してクランク本体を形成する。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、カウンターウェイトを連接壁に塑性締結させてクランク本体に接合させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。本クランクシャフト１は、クランク本体２と別個に形成された複数個（シリンダ数×２個）のカウンターウェイト３がクランク本体２に接合されて形成される構造になっている。図１及び図２に示すように、本クランクシャフト１は、エンジンブロックに配設される各ジャーナル軸受けで回転可能に支持されるジャーナル４とコンロッドの一端が回転可能に連結されるピン部５とが連接壁６を介して交互に設けられている。そして、各カウンターウェイト３は、連接壁６に塑性締結されることでクランク本体２に接合されている。
【００１７】
次に、本クランクシャフト１の製造方法を説明する。まず、図３に示すように、冷間鍛造用材料からなる丸棒を切断して所定長さのビレット材７を形成する。そして、該ビレット材７を油圧ベンダで曲げ加工し、図４に示すように、各ジャーナル４と各ピン部５とが軸直角方向へ図４に示す距離Ｌだけオフセットされたオフセット材料８を形成する（曲げ工程）。次に、該オフセット材料８を軸方向（図４における紙面視左右方向）に加圧して、図５に示すように、連接壁６間のピッチＰが所定寸法に形成されたクランク本体２を圧縮成形する（据え込み工程）。そして、図６に示すように、クランク本体２とは別個に冷間鍛造成形された各カウンターウェイト３をクランク本体２の各連接壁６に対して位置決めさせた状態で図６における紙面視上下方向へ加圧して仮圧入する。各カウンターウェイト３を各連接壁６に仮圧入後、各カウンターウェイト３を図６における紙面視左右方向へ圧縮して各連接壁６に塑性締結させる。これにより、図１及び図２に示すように、クランク本体２とカウンターウェイト３とが一体化されてクランクシャフト１が形成される。
【００１８】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本クランクシャフト１は、クランク本体２と別個に形成されたカウンターウェイト３がクランク本体２に接合されて形成される。
従って、本クランクシャフト１は、ビレット材７を圧縮成形してカウンターウェイト３を含むクランクシャフト１を形成する従来のクランクシャフト１と比較して、従来のクランクシャフト１のカウンターウェイト３部分、即ち本クランクシャフト１の連接壁６の形状が簡素化して成形が容易になり、金型の負担が軽減されることにより製品精度を向上させることができると共に金型寿命が延びて設備コスト並びに製造コストを削減することができる。また、成形（形状）の自由度が拡大し、従来のクランクシャフト１と比較してカウンターウェイト３間の間隔を小さく設定することで、クランクシャフト１を小型化且つ軽量化することができる。
本クランクシャフト１は、カウンターウェイト３がクランク本体２に塑性締結されて接合されるので、溶接等の他の接合方法と比較して信頼性が高く、且つ製造コストの増大を抑制することができる。
本クランクシャフト１は、曲げ工程によりビレット材７が曲げ加工されてオフセット材料８が形成され、該オフセット材料８が据え込み工程により軸線方向へ加圧されてクランク本体２が圧縮成形される。
従って、本クランクシャフト１は、ビレット材７を軸直角方向へ加圧することで成形される従来のクランクシャフト１と比較して成形圧力が小さくて済み、且つ上述したようにクランク本体２の形状が簡素であるので、冷間鍛造による成形が可能になる。これにより、熱間鍛造成形機による工程が廃止され、製造コストを削減することができる。また、本クランクシャフト１は、上記軸直角方向に加圧されて圧縮成形される従来のクランクシャフト１と比較して、型抜きのための駄肉が激減して大幅に軽量化することができる。さらに、本クランクシャフト１は、上記従来の熱間鍛造により成形されたクランクシャフト１と比較して高い精度に成形され、切削加工による仕上げ工程が低減して製造コストを削減することができる。
【００１９】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
図７に示すように、カウンターウェイト３を略扇形にクランク本体２と別個に形成し、当該カウンターウェイト３をクランク本体２の連接壁６に図７における紙面視上或いは下方向から差込んで、この状態でカウンターウェイト３を図７における紙面視上下方向に加圧して連接壁６に塑性締結させてクランク本体２に接合させてもよい。
カウンターウェイト３は、プレス成形して製造するに限らず、例えば切削加工により形成してもよく、要するにクランク本体２と別個に形成されるものであれば、カウンターウェイト３の形状、製造方法及びクランク本体２への接合方法の形態はどのようなものであってもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、小型化及び軽量化されると共に熱間鍛造成形の工程を廃止して安価に製造することができるクランクシャフト及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のクランクシャフトの平面図である。
【図２】本実施の形態のクランクシャフトの側面図である。
【図３】ビレット材を示す図である。
【図４】オフセット材料を示す図である。
【図５】クランク本体の平面図である。
【図６】カウンターウェイトをクランク本体に塑性締結させる際の説明図である。
【図７】他の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
１          クランクシャフト
２          クランク本体
３          カウンターウェイト
４          ジャーナル
５          ピン部
６          連接壁
７          ビレット材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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