JP2006247729A - クランクシャフトの鍛造成形方法とそれに用いるトリム型構造 - Google Patents

Abstract

【課題】トリム工程でカウンタウエイトの形状矯正を行うことで、工程数の増加をもたらすことなく必要十分な矯正効果が得られるようにしたクランクシャフトの鍛造成形方法を提供する。
【解決手段】第１荒地、第２荒地、仕上げ、トリム、ツイストおよびリストライクの各工程を経て鍛造成形されるクランクシャフト粗材５について、トリム工程にて同時にカウンタウエイト３の形状矯正を行う。トリムダイ８に形状矯正用の矯正ローラ９，１０を付帯させておき、矯正ローラ９，１０によるしごき加工をもってカウンタウエイト３の形状を矯正する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、クランクシャフトの鍛造成形方法とそれに用いるトリム型構造に関し、特に熱間鍛造をもって製造される内燃機関用のクランクシャフト粗材についてトリム加工とカウンタウエイトの倒れ等の形状矯正を同時に且つ一工程にて行うようにした鍛造成形方法とそれに用いるトリム型構造に関するものである。

鍛造成形されたクランクシャフトの曲がり矯正に関する技術として特許文献１に記載のものが提案されている。

これは、例えば直列４気筒エンジンのクランクシャフトについて、鍛造工程の最終工程にて形状精度出しのためのリストライク加工を施すにあたり、クランクシャフトの軸直角方向から下降してきたパンチをもってこれに摺接することになるカムダイをクランクシャフトの長手方向にスライドさせ、もってカウンタウエイトをそれぞれ同方向に矯正して、クランクシャフトの曲がりのほかカウンタウエイトの長手方向での位置ずれや倒れ現象等を矯正するものである。
特開２００３−１３６１８１号公報（第４図）

上記特許文献１に記載の技術を例えばＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトに適用しようとする場合、かかるＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトの特殊性として、直列４気筒タイプのクランクシャフトに比べ隣り合うカウンタウエイト同士のなすピッチが小さくなるため、必然的に隣り合うカウンタウエイト同士に間に入り込むことになるカムダイも薄肉のものとなって剛性不足気味となるだけでなく、カウンタウエイトの幅寸法（肉厚寸法）もそれぞれに異なるために、カウンタウエイトの左右で矯正力に差異が生じて矯正不足となり、特にカウンタウエイトの長手方向での位置のばらつきが大きくなり、一工程での必要十分な矯正効果を期待することは難しい。その結果、カウンタウエイトは黒皮のままでも本来の機能を十分に発揮することができるにもかかわらず、上記の位置のばらつきを解消するために後工程にて機械加工を施す必要があり、工数増加が余儀なくされる。

そこで、上記のようなカウンタウエイトの矯正効果を大きくしてカウンタウエイトのいわゆる機械加工レス化を図るべく、リストライク工程とは別にカウンタウエイト等の矯正のみを目的とした矯正工程を付加することが有効であるが、この場合にも工程数の増加に伴いコストアップを招くこととなり、なおも改善の余地を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけトリム工程でカウンタウエイトの形状矯正を行うことで、工程数の増加をもたらすことなく必要十分な矯正効果が得られるようにしたクランクシャフトの鍛造成形方法とそれに用いるトリム型構造を提供しようとするものである。

請求項１に記載の発明は、少なくとも荒地、仕上げ、トリムおよびリストライクの各工程を経て製造されるクランクシャフトの鍛造成形方法であって、クランクシャフト粗材に付帯しているばりをトリム工程にて切り離す際に、トリム加工のためのトリム型をもってカウンタウエイトの形状矯正を同時に行うことを特徴とする。

ここに言うカウンタウエイトの形状矯正とは、後述するような型ずれ、ばり高さ過剰、長手方向寸法ずれ、倒れ等の矯正を言う。また、リストライクとは、トリム工程を経たクランクシャフト粗材の曲がり修正や形状精度出しを目的として行われるもので、先の仕上げと同等の再鍛造加工を言う。

さらに、上記カウンタウエイトの形状矯正は、請求項２に記載のように、上記トリム型に設けたローラのしごき加工をもって行うことが望ましい。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のクランクシャフトの鍛造成形方法に用いるトリム型の構造であって、トリム加工のためのトリム型を構成するダイまたはパンチの一部に、クランクシャフト粗材に付帯しているばりを切り離すのと同時にカウンタウエイトの形状矯正を行う矯正手段を設けたことを特徴とする。

この場合の矯正手段は、請求項２と同様に、しごき加工をもってカウンタウエイトの形状を矯正するローラであることが望ましい。

したがって、少なくとも請求項１，６に記載の発明では、トリム工程ではそのトリム加工時にカウンタウエイトの形状矯正が一次矯正として行われて、またリストライク工程でのリストライク加工が二次矯正として行われることから、例えばＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトのように隣り合うカウンタウエイト同士のなすピッチが小さい場合であっても、工程数の増加を招くことなしにカウンタウエイトの形状矯正を確実に行えるようになる。

請求項１，６に記載の発明によれば、リストライク加工に先立ってトリム加工と同時にカウンタウエイトの形状矯正を行うため、工程数を増加させることなくカウンタウエイトの十分な形状矯正効果が得られ、製造コストの増加を招くことなくクランクシャフトの形状精度が向上する効果がある。

図１以下の図面は本発明のより具体的な実施の形態を示す図であり、先に述べたようにＶ型６気筒エンジンのクランクシャフトを熱間にて鍛造成形する場合の例を示している。

図１に示すように、クランクシャフト１は４箇所のジャーナル部２のほか７枚のカウンタウエイト３を軸心方向で備えており、各カウンタウエイト３，３相互間にはジャーナル部２から偏心した位置に合計６箇所のクランクピン部４を設定してある。

そして、このようなクランクシャフト１となるべきクランクシャフト粗材５は、大別して図２に示すように、第１荒地、第２荒地、仕上げ、トリム、ツイスト、リストライクの各工程を経て鍛造成形される。上記各工程のうち第１荒地、第２荒地および仕上げの３工程を経ることにより丸棒状の素材からクランクシャフト１の粗形状がクランクシャフト粗材５として仕上げられ、トリム工程にてばり６が打ち抜かれることにより製品形状に近いクランクシャフト粗材５となる。ツイスト工程では長手方向の両端部に６０°のひねりを加え、さらに最後のリストライク工程では再打ちを行って曲がり矯正とともに全体の形状矯正を行うことになる。

このようなクランクシャフト粗材５の鍛造成形過程では、図３に示すように、特にカウンタウエイト３にドラフトアングル（抜き角度または抜け勾配）θを有しているほか、型ずれ、ばり高さ過剰、長手方向位置ずれ、カウンタウエイト３の倒れ等の現象が往々にして発生し、それらの相乗効果として特にカウンタウエイト３の長手方向での位置のばらつきが大きくなる傾向にあることは先に述べた。

そこで、本実施の形態では、図２に示した最終のリストライク工程においてクランクシャフト粗材５の形状矯正を行うことを前提としつつも、同図のトリム工程においても一次矯正として特にカウンタウエイト３の形状矯正を行うものとする。

図４は、図２に示したトリム工程でのトリミングを司るトリム型（抜き型）の要部の構造を示しており、このトリム型は下型としてのトリムパンチ７と切れ刃８ａを有する上型としてのトリムダイ８との組み合わせからなり、図２にも示したようにばり６が付帯している仕上げ加工後のクランクシャフト粗材５をトリムパンチ７上に位置決めした上でトリムダイ８を下降させて、製品形状部たるクランクシャフト粗材５からばり６を抜き落とす。

その際、トリムダイ８側に複数の矯正ローラ９，１０を予め付帯させておき、トリムダイ８の下降ストロークを有効利用しつつ、各矯正ローラ９，１０の転動をもってそれぞれのカウンタウエイト３を両側から挟圧するように加圧拘束して矯正するものとする。

より詳しくは、トリムダイ８のうちカウンタウエイト３を受容する空間には、各カウンタウエイト３を挟んでその両側に位置する矯正ローラ９，９同士および１０，１０同士をそれぞれ一組として上下二段にわたり合計で二組の矯正ローラ９，１０を配置しておき、同時に下段の矯正ローラ９，９よりも上段側の矯正ローラ１０，１０同士のなす対向間隙の方が小さくなるように設定してある。なお、それぞれの矯正ローラ９，９同士および１０，１０同士のなす対向間隙は対応するカウンタウエイト３の厚み寸法に応じて予め個別に調整してあり、一つのカウンタウエイト３に対して二組の矯正ローラ９，９および１０，１０が圧接することにより段階的に矯正代が増加するように設定してある。同時に、隣り合う二つのカウンタウエイト３，３間で矯正ローラ９，１０の位置を上下方向でずらすことで各矯正ローラ９，１０のレイアウトの自由度を確保してある。

したがって、このような構造によれば、先に述べたようにトリムダイ８の下降動作に伴いその切れ刃８ａにてクランクシャフト粗材５からばり６を切断して抜き落とすことになるが、それと並行してそれぞれの矯正ローラ９，１０が各クランクシャフト３に圧接し、いわゆるしごき加工をもって各カウンタウエイト３を矯正することになる。この場合、各カウンタウエイト３に対して対向間隙を異ならせた上下二組の矯正ローラ９，９および１０，１０が圧接することでその矯正代が段階的に増加し、各カウンタウエイト３を複数回にわたってしごき加工を施すことでその矯正効果が顕著となる。これにより、図３に示したようなカウンタウエイト３の型ずれ、ばり高さ過剰、長手方向位置ずれ、倒れ等の形状に関する不具合が矯正される。

ここで、図２に示したように、トリム加工を終えたクランクシャフト粗材５はツイスト工程を経た上で、リストライク工程にて再度曲がり修正等の形状矯正が行われることから、上記のリストライク工程での形状矯正が一次矯正として、またリストライク工程での形状矯正が二次矯正としてそれぞれ行われることになり、カウンタウエイト３の形状矯正効果が一段と顕著となる。

このように本実施の形態によれば、トリム工程にて同時にクランクシャフト粗材５の形状矯正を行うことで工程数を増加することなしに必要な形状矯正効果を得ることができ、従来のように鍛造成形後のカウンタウエイト３に機械加工を施す必要がなくなり、黒皮のままでカウンタウエイト３本来の機能を発揮させることが可能となる。

Ｖ型６気筒エンジン用のクランクシャフトの一例を示す斜視図。 図１に示したクランクシャフトの鍛造成形工程の工程説明図。 図２に示した鍛造成形工程で発生するカウンタウエイトの不具合の説明図。 本発明の実施の形態としてトリム工程の概略を示す工程説明図。

符号の説明

１…クランクシャフト
３…カウンタウエイト
５…クランクシャフト粗材
６…ばり
７…トリムパンチ
８…トリムダイ
９，１０…矯正ローラ（矯正手段）

Claims (8)

1. 少なくとも荒地、仕上げ、トリムおよびリストライクの各工程を経て製造されるクランクシャフトの鍛造成形方法であって、
   クランクシャフト粗材に付帯しているばりをトリム工程にて切り離す際に、トリム加工のためのトリム型をもってカウンタウエイトの形状矯正を同時に行うことを特徴とするクランクシャフトの鍛造成形方法。
2. 上記トリム型に設けたローラのしごき加工をもってカウンタウエイトの形状矯正を行うことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの鍛造成形方法。
3. 単一のカウンタウエイトについて複数組のローラにて段階的にしごき加工を施すことを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフトの鍛造成形方法。
4. 上記クランクシャフトはＶ型の内燃機関用のものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクランクシャフトの鍛造成形方法。
5. 請求項１に記載のクランクシャフトの鍛造成形方法に用いるトリム型の構造であって、
   トリム加工のためのトリム型を構成するダイまたはパンチの一部に、クランクシャフト粗材に付帯しているばりを切り離すのと同時にカウンタウエイトの形状矯正を行う矯正手段を設けたことを特徴とするクランクシャフトの鍛造成形に用いるトリム型構造。
6. 上記矯正手段は、しごき加工をもってカウンタウエイトの形状を矯正するローラであることを特徴とする請求項５に記載のクランクシャフトの鍛造成形に用いるトリム型構造。
7. 単一のカウンタウエイトについて段階的にしごき加工を施すべく、ダイまたはパンチに各カウンタウエイトごとに複数組のローラを装着してあることを特徴とする請求項６に記載のクランクシャフトの鍛造成形に用いるトリム型構造。
8. 隣り合う二つのカウンタウエイト間でしごき加工のための複数組のローラの位置を相互にずらしてあることを特徴とする請求項７に記載のクランクシャフトの鍛造成形に用いるトリム型構造。

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