JP2001030039A - 冷間鍛造用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラック等が入りにくい冷間鍛造用金型を提
供する。 【解決手段】 ニブ３６は内側ニブ３７と外側ニブ３８
とに分割され、内側ニブ３７及び外側ニブ３８の下面
は、クランクシャフトのウェイト部とピン穴部（後にピ
ン穴を形成する部分）を成形する成形面３７ａ，３８ａ
となっており、これら内側ニブ３７と外側ニブ３８との
分割面３９は、成形時に径方向応力が主として作用する
部分と軸方向応力が主として作用する部分との境界部近
傍に設定されている。

Description

【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の
ウェイト部等のように円盤状部を有する部材を冷間鍛造
にて成形する金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動二輪車等のエンジンに組み込むクラ
ンクシャフトは、一端を円盤状のウェイト部とした分割
型クランクシャフトを一対成形し、それぞれの円盤状の
ウェイト部に形成したピン穴にピンを嵌合させて左右の
分割型クランクシャフトを連結してクランクシャフトと
している。

【０００３】斯かるクランク軸に関する鍛造技術として
特開昭６０−１０２２４５号公報に開示されるものが知
られている。特開昭６０−１０２２４５号公報には、分
割型クランクシャフトの軸部に鍛造によってスプライン
を成形する技術が開示されている。具体的には、熱間鍛
造にて全体形状の成形が終了した分割型クランクシャフ
トの軸部を下型にセットし、この分割型クランクシャフ
トのウェイト部を上型の加圧子（ニブ）で押圧し、下型
に設けた歯型で軸部にスプラインを形成するにあたり、
前記加圧子を分割するとともに分割した加圧子の裏側に
弾性体を介在せしめ、段差を有するウェイト部を介して
押圧する場合でも、軸部中心を均等加圧して、軸側端面
振れを是正するようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クランクシ
ャフト等のように軸部と円板状部とを備えた形状の部材
については、従来から熱間鍛造によって製造している。
熱間鍛造による成形は、金型表面が摩耗しやすく、その
結果鍛造品の精度が悪くなり、鍛造後の機械加工による
取代が大きくなって加工効率が低下する。そして、レー
ス加工代が大きい為に機械台数も多くなり初期投資が膨
大になる。また、熱間鍛造にあっては、加熱後に鍛造す
るためにスケールが発生し、更に離型剤等の塗布が必須
になるので作業環境を最適に保つことが困難である。

【０００５】冷間鍛造によれば、成形精度や作業環境、
更には初期投資の問題を解消することができるのである
が、金型への負担も大きく金型の寿命が短く、この点で
コストがかかるという問題がある。また、前記した先行
技術のように、ウェイト部の高さに対応してニブを分割
しても、これは既に形成されたウェイト部にどのように
対応するかの解決策であり、これからウェイト部を成形
する場合には当てはまらない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、パンチとダイス間で冷間鍛造用素材を据え込み
成形する冷間鍛造用金型装置において、前記パンチはニ
ブとニブの外側に嵌合する補強リングを備え、更に前記
ニブを互いに嵌合する内側ニブと外側ニブに分割し、こ
れら内側ニブと外側ニブとの分割面を成形時に径方向応
力が主として作用する部分と軸方向応力が主として作用
する部分との境界部近傍に設定した。

【０００７】このように、金型（ニブ）に異なる方向の
応力が働く場合、ニブが一体であると、これら応力の境
界に対応するニブの部位には、引張り応力が生じ、クラ
ックが発生しやすくなる。そこで、上述の部位を予め分
割しておくと、同部位の応力は緩和され、型寿命が延長
される。

【０００８】また、異なる方向の応力が作用する境界部
を内側ニブと外側ニブの分割面とすると、成形の際に段
差が生じ、これが製品に転写される。このため、成形時
に軸方向応力が主として作用する内側ニブの軸方向寸法
を、成形時の軸方向変形量を見込んで外側ニブよりも軸
方向に突出するように設定することが好ましい。

【０００９】本発明に係る冷間鍛造用金型装置は、クラ
ンクシャフトのウェイト部を成形するのに適している
が、これ以外の部材にも適用することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る冷間鍛造
用金型装置の断面図、図２は本発明に係る冷間鍛造用金
型装置のパンチの断面図、図３は図２のＡ方向矢視図、
図４は図２のＢ部拡大図、図５は図２のＣ部拡大図であ
る。

【００１１】冷間鍛造用金型装置１は下型１０と上型３
０とから構成されている。下型１０はベース２上にバッ
クアップブロック１１を固定し、このバックアップブロ
ック１１上にハードプレート１２を配置し、このハード
プレート１２の外側にハードプレートガイドリング１３
を設け、前記ハードプレート１２上にダイアンビル１４
を配置し、このダイアンビル１４の外側にダイアンビル
ガイドリング１５を設け、ダイアンビル１４の上に絞り
ダイスインサート１６を配置し、この絞りダイスインサ
ート１６の外側に絞りダイス補強リング１７を設け、絞
りダイスインサート１６の上に据込ダイスインサート１
８を配置し、据込ダイスインサート１８の外側に据込ダ
イスインサート補強リング１９を設け、更に前記絞りダ
イス補強リング１７及び据込ダイスインサート補強リン
グ１９の外側にダイスガイドリング２０を設けている。

【００１２】一方、上型３０は上型調整プレート３１に
上型バックアップブロック３２を取り付け、この上型バ
ックアップブロック３２の外側にガイドリング３３を設
け、このガイドリング３３の下端に螺合した上型固定リ
ング３４にて成形パンチ補強リング３５とこの内側に設
けられたニブ３６を保持している。

【００１３】ニブ３６は図２及び図３にも示すように、
内側ニブ３７と外側ニブ３８とに分割され、夫々の下面
は、クランクシャフトのウェイト部とピン穴部（後にピ
ン穴を形成する部分）を成形する成形面３７ａと３８ａ
となっている。成形面３８ａには、成形時径方向外側に
向かう力が作用するため、この力によって外側ニブ３８
内部に引張りの円周方向応力が生じ、成形パンチ補強リ
ング３５は、この応力を緩和するため、すなわち、予め
外側ニブ３８の内部に圧縮の円周方向応力を付与するた
めに使用される。一方、外側ニブ３８に内側ニブ３７を
焼き嵌めすると、外側ニブ３８は径方向外側に押し広げ
られるため、内部に引張りの円周方向応力が生じる。以
上のように、外側ニブ３８に対する内側ニブ３７の焼き
嵌めは、成形パンチ補強リング３５の効果を打ち消すよ
うに作用するため、補強の効果が得られるようにするた
め、内側ニブ３７と外側ニブ３８の焼き嵌め代は０．２
％、外側ニブ３８と成形パンチ補強リング３５との焼き
嵌め代は０．５％としている。

【００１４】内側ニブ３７と外側ニブ３８との分割面３
９は、成形時に径方向応力が主として作用する部分と軸
方向応力が主として作用する部分との境界近傍に設定し
ている。

【００１５】以上において、上型３０を上昇させた状態
で、予備成形されたクランクシャフト素材Ｗの軸部を据
込ダイスインサート１８内に挿入し、この状態で上型３
０を下降せしめ、据込ダイスインサート１８とニブ３６
との間で、クランクシャフトのウェイト部を据え込み成
形する。

【００１６】ところで、上記の位置に分割面３９を設定
した理由を図６に基づいて説明する。ここで、図６は成
形パンチの径方向位置と成形時の金型の変形量との関係
を模式的に拡大したものであり、図６から、外側ニブ３
８のコーナ部３８ａには成形時に径方向外側に向かう力
と、軸方向上方に向かう力とが合成された力、つまり図
６において右斜め上方向の力が作用し、内側ニブ３７の
下面３７ａには軸方向上方に向かう力が作用することが
分る。

【００１７】したがって、ニブ３６を分割しない場合に
は、これら異なる方向の力の境界部でクラック等が発生
しやすいことが理解できる。そして、クラック等が発生
しやすい箇所を分割面３９とすることで、内側ニブ３７
と外側ニブ３８のいずれにも無理な力が作用しなくな
る。

【００１８】ところで、異なる方向の力の境界部の観点
からは、図２において、分割面３９は更に外側位置３９
ａにする方が有利である。しかしながら、分割面を実施
例の位置よりも外側に移動すると、図５に示すように内
側ニブ３７の一部に薄肉部３７ｂが存在することにな
り、この部分３７ｂに欠け等が発生しやすくなる。そこ
で、異なる方向の力の境界部から若干内側に寄った部分
を本実施例では分割面３９としている。尚、薄肉部３７
ｂが生じない場合には、なるべく異なる方向の力の境界
部を分割面３９にすることが好ましい。

【００１９】また、図６から明らかなように、内側ニブ
３７には外側ニブ３８よりも強く軸方向力が作用するの
で、内側ニブ３７の軸方向変形量が外側ニブ３８の軸方
向変形量より大きくなり、段差が生じる。

【００２０】上記の段差をそのままにしておくと、段差
が成形品（クランクシャフト）に転写されてしまう。そ
こで、本実施例にあっては、図４に示すように、内側ニ
ブ３７と外側ニブ３８の下端成形面を面一とした状態
で、内側ニブ３７の上端面３７ｃを外側ニブ３８の上端
面３８ｃよりも若干上方に突出（実施例では０．２ｍ
ｍ）せしめている。

【００２１】このようにすることで、成形時には内側ニ
ブ３７の上端面３７ｃ及び外側ニブ３８の上端面３８ｃ
はともに上型バックアップブロック３２の平坦な下面に
当接して面一となるので、内側ニブ３７の成形面３７ａ
が外側ニブ３８の成形面３８ａよりも若干下方に突出す
ることになるが、前記したように内側ニブ３７には外側
ニブ３８よりも大きな軸方向力が作用するため、軸方向
変形量も大きく、結果としてそれぞれの成形面３７ａ，
３８ａが一致し、段差を形成することがなくなる。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
クランクシャフト等を冷間鍛造する金型装置として、成
形パンチを構成するニブを内側ニブと外側ニブに分割
し、しかもこの分割面を、成形時にニブに作用する異な
る方向の力の境界部の近傍に設定したので、金型にクラ
ック等が入りにくく熱間鍛造よりも成形に負担がかかる
冷間鍛造用金型の寿命を延ばすことができる。

【００２３】また、内側ニブの寸法の軸方向寸法を、成
形時の軸方向変形量を見込んで外側ニブよりも軸方向に
突出するように設定することで、成形時に分割面に段差
が生じることがなくなり、後加工も省略することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷間鍛造用金型装置の断面図

【図２】本発明に係る冷間鍛造用金型装置のパンチの断
面図

【図３】図２のＡ方向矢視図

【図４】図２のＢ部拡大図

【図５】図２のＣ部拡大図

【図６】成形パンチの径方向位置と成形時の金型の変形
量との関係を模式的に拡大して説明した図

【符号の説明】

１…冷間鍛造用金型装置、２…ベース、１０…下型、１
１…バックアップブロック、１２…ハードプレート、１
３…ハードプレートガイドリング、１４…ダイアンビ
ル、１５…ダイアンビルガイドリング、１６…絞りダイ
スインサート、１７…絞りダイス補強リング、１８…据
込ダイスインサート、１９…据込ダイスインサート補強
リング、２０…ダイスガイドリング、３０…上型、３１
…上型調整プレート、３２…上型バックアップブロッ
ク、３３…ガイドリング、３４…上型固定リング、３５
…成形パンチ補強リング、３６…ニブ、３７…内側ニ
ブ、３７ａ…内側ニブの成形面、３７ｃ…内側ニブの上
端面、３８…外側ニブ、３８ａ…外側ニブの成形面、３
８ｃ…外側ニブの上端面、３９…分割面、Ｗ…クランク
シャフト素材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上川 満 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E087 CB03 EC13 EC38 EC39 HA32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パンチとダイス間で冷間鍛造用素材を据
   え込み成形する冷間鍛造用金型装置において、前記パン
   チはニブとニブの外側に嵌合する補強リングを備え、更
   に前記ニブを互いに嵌合する内側ニブと外側ニブに分割
   し、これら内側ニブと外側ニブとの分割面を成形時に径
   方向応力が主として作用する部分と軸方向応力が主とし
   て作用する部分との境界部近傍に設定したことを特徴と
   する冷間鍛造用金型装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷間鍛造用金型装置に
   おいて、成形時に軸方向応力が主として作用する内側ニ
   ブの軸方向寸法を、成形時の軸方向変形量を見込んで外
   側ニブよりも軸方向に突出するように設定したことを特
   徴とする冷間鍛造用金型装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の冷間鍛造用金型装置に
   おいて、この金型装置は、クランクシャフトのウェイト
   部を成形することを特徴とする冷間鍛造用金型装置。