JP2010131609A - Method for forming crank shaft having continuous hollow part - Google Patents

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Tadashi Takagaki
忠史 高垣
Osamu Maeda
治 前田
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
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    • B21K1/08Making machine elements axles or shafts crankshafts

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method where a crank shaft having a continuous hollow part is formed in an offset upsetting method by using a hollow material constituted so that the continuous hollow part is not clogged during the upsetting. <P>SOLUTION: The method includes a setting step of holding a middle portion of a hollow material 2 by a floating tool 6, and setting it to upper and lower dies 3, 4, an offset upsetting step of executing the upsetting with the middle portion of the hollow material 2 being offset by the floating tool 6 while lowering the upper die 3, and an offset upsetting completion step of forming arm parts 9, 9 of a crank shaft 5 by executing the upsetting by lowering the upper die 3 to the predetermined position. As the hollow material 2, the one where a clogging preventive means capable of preventing a hollow part 7 located inside the arm parts 9, 9 from being squeezed and clogged by the stress by reducing the stress exerted in the hollow material 2 during the upsetting is provided inside the hollow part 7 is used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、偏芯据え込み法によって連続中空部を有するクランクシャフトを成形する成形方法に関する。   The present invention relates to a molding method for molding a crankshaft having a continuous hollow portion by an eccentric upsetting method.

従来、据え込み成形法の一種である偏芯据え込み法により内燃機関の構成部品であるクランクシャフトを製造する方法や連続した中空部が形成された中空クランク軸に関する技術は公知となっている(特許文献1、2参照)。   Conventionally, a method for manufacturing a crankshaft which is a component of an internal combustion engine by an eccentric upsetting method which is a kind of upsetting method and a technique related to a hollow crankshaft in which a continuous hollow portion is formed are known ( (See Patent Documents 1 and 2).

特許文献1に記載されているクランクシャフトの製造方法は、偏芯据え込み法にてクランクシャフトを冷間鍛造により成形する方法であり、予め曲げ加工されたオフセット材料を作製し、このオフセット材料を据え込み工程により軸方向へ加圧してクランク本体を圧縮成形する方法である。   The manufacturing method of the crankshaft described in Patent Document 1 is a method of forming the crankshaft by cold forging by an eccentric upsetting method, and producing an offset material that has been bent in advance, In this method, the crank body is compression-molded by pressurizing in the axial direction by an upsetting process.

特許文献2に記載されている中空クランク軸は、その内部に油圧経路を兼ねる中空部が形成されたものである。この中空部の形成方法としては、鋳物として形成する場合、砂中子等の中子を用いることで中空部を有する鋳物クランクを形成する旨が記載されている。   The hollow crankshaft described in Patent Document 2 has a hollow portion that also serves as a hydraulic path formed therein. As a method for forming the hollow portion, it is described that when a casting is formed, a casting crank having a hollow portion is formed by using a core such as a sand core.

また、冷間鍛造で中空部(中空穴)を有するクランクシャフトを成形する技術として、図12に示すように、連続した中空部を有する円筒状の中空素材を用いて偏芯据え込み法によりクランクシャフトを成形することで、据え込み時の素材表面の引張応力を内部中空側に分散させて成形割れを抑制する技術があり、ピン部やジャーナル部を中空にすることができる。
特開2005−9595号公報 特開2004−340307号公報
As a technique for forming a crankshaft having a hollow portion (hollow hole) by cold forging, as shown in FIG. 12, a crank is formed by an eccentric upsetting method using a cylindrical hollow material having a continuous hollow portion. By forming the shaft, there is a technique for suppressing the cracking by dispersing the tensile stress on the material surface at the time of upsetting to the inner hollow side, and the pin portion and the journal portion can be made hollow.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-9595 JP 2004-340307 A

しかしながら、上述した特許文献1、2のように、従来技術として、クランクシャフトを偏芯据え込み法により製造する技術、クランクシャフトが具備するピン部やジャーナル部の内部に設けられる中空部や油穴を鋳造(パイプ鋳包みや中子)で形成する技術、及び中空部や油穴を機械加工により形成する技術はそれぞれ公知となっているが、連続中空部(油穴)を有したクランクシャフトを鍛造かつ偏芯据え込み法により成形する技術は確立されていない。   However, as described in Patent Documents 1 and 2 described above, as a conventional technique, a technique for manufacturing a crankshaft by an eccentric upsetting method, a hollow part or an oil hole provided in a pin part or a journal part provided in the crankshaft Are known in the art for forming a hollow part and an oil hole by machining (pipe casting and core), and a crankshaft having a continuous hollow part (oil hole) is known. A technique for forming by forging and eccentric upsetting has not been established.

また、上述した中空部を有するクランクシャフトの成形技術(冷鍛成形法)においては、図12のように、中空素材を用いた偏芯据え込み法によりクランクシャフトを成形することでクランクシャフトのピン部やジャーナル部を中空化することができるが(図13参照)、クランクシャフトのアーム部における中空部は潰れてしまう。ピン部やジャーナル部に形成された中空部(中空穴)を潤滑用油を供給する油穴として用いる場合、ピン部とジャーナル部の穴を繋ぐ穴加工等の工程を追加する必要が有り(図14参照)、高い製造コストとなる。また、現行クランクシャフトでは、図14に示すように、油穴がそれぞれ独立に配置されており、各ジャーナル部に個別に給油を行う為、給油機構が複雑になる。   Further, in the above-described forming technique (cold forging forming method) of a crankshaft having a hollow portion, as shown in FIG. 12, the crankshaft pin is formed by forming the crankshaft by an eccentric upsetting method using a hollow material. The hollow portion in the arm portion of the crankshaft is crushed, although the portion and the journal portion can be hollowed (see FIG. 13). When the hollow part (hollow hole) formed in the pin part or journal part is used as an oil hole for supplying lubricating oil, it is necessary to add a process such as a hole process for connecting the pin part and the journal part hole (Fig. 14), resulting in high manufacturing costs. Further, in the current crankshaft, as shown in FIG. 14, the oil holes are independently arranged, and the oil supply mechanism is complicated because each journal portion is individually supplied with oil.

上記中空部を有する成形技術は、具体的には、表面の引張応力を内径側に分散させることで成形割れを抑制する方法であり、偏芯量や据え込み量が大きい場合や鍛造性の悪い材料(カーボン量が多い材料)の場合、据え込み時の圧縮力や素材表面の応力が高くなるに伴い、内径中空部に分散させた応力も高くなり、その応力によりアーム部における中空部が潰されてしまい、成形前の状態において連続していた中空部が途中で閉塞してしまう。そのため、中空素材を用いて上述した偏芯据え込み法によりクランクシャフトを成形する場合に、据え込み時に発生する応力により据え込まれる部位であるアーム部の中空部が潰されて閉塞しないようにする技術が求められている。   Specifically, the molding technique having the hollow portion is a method of suppressing molding cracks by dispersing the tensile stress on the inner diameter side, and the case where the eccentricity amount or the upsetting amount is large or the forgeability is poor. In the case of materials (materials with a large amount of carbon), as the compressive force during installation and the stress on the surface of the material increase, the stress dispersed in the hollow portion of the inner diameter also increases, and the stress causes the hollow portion in the arm to collapse. As a result, the continuous hollow portion in the state before molding is blocked in the middle. Therefore, when a crankshaft is formed by the eccentric upsetting method described above using a hollow material, the hollow portion of the arm portion, which is a portion to be installed due to the stress generated during installation, is prevented from being crushed and blocked. Technology is required.

そこで、本発明では、据え込み時に連続中空部が閉塞しないようにした中空素材を用いることで、偏芯据え込み法で連続中空部を有したクランクシャフトを成形する方法を提案する。   Therefore, the present invention proposes a method of forming a crankshaft having a continuous hollow portion by an eccentric upsetting method by using a hollow material in which the continuous hollow portion is not closed during installation.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.

即ち、請求項1においては、
連続した中空部を有する中空素材を用いて冷間鍛造によって偏芯据え込み成形を行うことでクランクシャフトを成形する方法であって、
前記中空素材の中途部を偏芯治具により保持し、成形装置の上下型に前記中空素材の中心軸方向における両端をセットするセット工程と、
前記成形装置の上型を下降させつつ、前記偏芯治具を前記中空素材の中心軸方向に対して鉛直方向に移動させることで、前記偏芯治具が保持する前記中空素材の中途部を前記中空素材の中心軸に対して偏芯させて据え込み成形を行う偏芯据え込み工程と、
前記上型を所定位置まで下降させて据え込み成形を行うことで、前記偏芯治具に保持された前記中空素材の中途部の両端に前記クランクシャフトのアーム部を連続して形成する偏芯据え込み完了工程と、を備え、
前記中空素材として、前記中空部の内部に前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力を低減させることで、当該応力により前記アーム部の内部に位置する中空部が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が設けられたものを用いるものである。
That is, in claim 1,
A method of forming a crankshaft by performing eccentric upsetting by cold forging using a hollow material having a continuous hollow portion,
A set step of holding the middle part of the hollow material with an eccentric jig, and setting both ends in the central axis direction of the hollow material on the upper and lower molds of the molding device,
While lowering the upper mold of the molding apparatus, the eccentric jig is moved in the vertical direction with respect to the central axis direction of the hollow material, whereby the middle part of the hollow material held by the eccentric jig is An eccentric upsetting process in which the hollow material is eccentric with respect to the central axis to perform upsetting;
Eccentricity in which the crankshaft arm is continuously formed on both ends of the hollow portion held by the eccentric jig by lowering the upper mold to a predetermined position and performing upsetting. An upsetting completion process,
As the hollow material, by reducing the stress acting on the hollow material during the upsetting in the hollow portion, the hollow portion located inside the arm portion is crushed and closed by the stress. What is provided with the blockage | prevention prevention means which prevents this is used.

請求項2においては、
前記閉塞防止手段は、
前記中空部の内壁面に前記中空素材の中心軸方向と略平行に設けられた複数の溝部であり、前記複数の溝部が前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力の方向に対して意図的に潰れ易い方向に設けられた溝部と潰れ難い方向に設けられた溝部と、からなるものである。
In claim 2,
The blocking prevention means includes
A plurality of groove portions provided on the inner wall surface of the hollow portion substantially in parallel with the central axis direction of the hollow material, and the plurality of groove portions against the direction of stress acting on the hollow material during the upsetting Thus, the groove portion is provided in a direction that is intentionally easily crushed and the groove portion is provided in a direction that is not easily crushed.

請求項3においては、
前記閉塞防止手段は、
前記中空部の中心軸方向と同方向に貫通する貫通孔を備え、前記中空素材よりも高硬度であり、かつ前記中空部の所定位置に支持される支持部材と、
前記支持部材の外周面と前記中空部の内壁面との間に形成され、前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力により潰れて閉塞する隙間と、からなるものである。
In claim 3,
The blocking prevention means includes
A support member provided with a through-hole penetrating in the same direction as the central axis direction of the hollow part, having a higher hardness than the hollow material, and supported at a predetermined position of the hollow part;
It is formed between an outer peripheral surface of the support member and an inner wall surface of the hollow portion, and includes a gap that is crushed and closed by stress acting on the hollow material during the upsetting.

請求項4においては、
前記閉塞防止手段は、
前記中空部に鋳込み、冷却して固められて、前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力により潰れて閉塞する貫通孔が設けられた低融点合金であり、前記据え込み成形後に、前記低融点合金を加熱融解して前記中空部から排出するものである。
In claim 4,
The blocking prevention means includes
A low melting point alloy that is cast into the hollow part, cooled and solidified, and provided with a through-hole that is crushed and closed by stress acting on the hollow material during the upsetting, and after the upsetting, The low melting point alloy is heated and melted and discharged from the hollow portion.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項1においては、据え込み成形時に中空素材に対して作用する応力を低減することが可能となり、連続した中空部を有する中空クランクシャフトを成形することができる。   According to the first aspect, the stress acting on the hollow material during upsetting can be reduced, and a hollow crankshaft having a continuous hollow portion can be formed.

請求項2においては、偏芯据え込み時に表面に発生する引張力を内部中空部に分散させる際に、その引張力や据え込み時の過大な圧縮力を低減させる為に潰れる溝と、座屈により引張力が働く方向に空けた溝(潰され難い溝)により、成形性を損ねることなく、連続中空部を有するクランクシャフトを偏芯据え込み法で冷鍛成形できる。   In claim 2, when the tensile force generated on the surface during eccentric installation is dispersed in the internal hollow portion, a groove that is crushed to reduce the tensile force and excessive compressive force during installation, and buckling Thus, a crankshaft having a continuous hollow portion can be cold-forged by an eccentric upsetting method without losing formability by a groove vacated in a direction in which a tensile force acts (groove that is not easily crushed).

請求項3においては、偏芯量(ストローク長)が大きいクランクシャフトの場合やカウンターウエイトを張り出させる為に据え込み量を高めた場合等中空部(内径部)に作用する荷重が高くなった時でも、高硬度の支持部材が成形荷重を支えることで、確実に連続中空部を有するクランクシャフトを偏芯据え込み法で冷鍛成形できる。   In claim 3, the load acting on the hollow portion (inner diameter portion) becomes high, such as in the case of a crankshaft with a large eccentric amount (stroke length) or when the amount of upsetting is increased to extend the counterweight. Even when the support member having high hardness supports the molding load, the crankshaft having the continuous hollow portion can be surely cold forged by the eccentric upsetting method.

請求項4においては、低融点合金に設けた貫通孔により、内部中空部に分散させた力を低減させることで成形性を確保し、且つ成形したクランクシャフトの内部に残った低融点合金を溶解して排出させることで、成形荷重が高い場合でも比較的低コストで連続中空部を有するクランクシャフトを偏芯据え込み法で冷鍛成形できる。   According to the fourth aspect of the present invention, the formability is ensured by reducing the force dispersed in the internal hollow portion by the through hole provided in the low melting point alloy, and the low melting point alloy remaining inside the molded crankshaft is dissolved. As a result, the crankshaft having the continuous hollow portion can be cold forged by the eccentric upsetting method at a relatively low cost even when the molding load is high.

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明に係る連続中空部を有するクランクシャフトの成形方法が適用される成形装置の構成について図1を用いて説明する。
なお、同様の用途及び機能を有する部材には同符号を付してその説明を省略する。
Next, embodiments of the invention will be described.
First, the structure of the shaping | molding apparatus with which the shaping | molding method of the crankshaft which has the continuous hollow part which concerns on this invention is applied is demonstrated using FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same use and function, and the description is abbreviate | omitted.

成形装置1は、中空素材2を用いて冷間鍛造によりクランクシャフト5の偏芯据え込み成形を行う装置であり、図1(a)に示すように、主として上型3、下型4、及び偏芯治具であるフローティング治具6を具備する。上型3と下型4とは、上下に対向して配置され、上下型3・4の間にフローティング治具6が配置される。   The molding apparatus 1 is an apparatus that performs eccentric upsetting of the crankshaft 5 by cold forging using a hollow material 2, and as shown in FIG. 1 (a), mainly an upper mold 3, a lower mold 4, and A floating jig 6 that is an eccentric jig is provided. The upper mold 3 and the lower mold 4 are disposed so as to face each other vertically, and the floating jig 6 is disposed between the upper and lower molds 3 and 4.

中空素材2は、丸棒状であり、軸方向の略中心部を貫通する中空部7を有する。中空素材2は、偏芯据え込み法により成形されるクランクシャフト5の素材である。
中空素材2は、該中空素材2が有する中空部7に後述する閉塞防止手段が設けられている。
閉塞防止手段は、据え込み成形時に中空素材2に対して作用する応力を低減する(緩和する)ことで、前記応力によりクランクシャフト5が有するアーム部9・9の内部に位置する中空部7が潰れて閉塞することを防止するものである。
The hollow material 2 has a round bar shape and has a hollow portion 7 penetrating a substantially central portion in the axial direction. The hollow material 2 is a material of the crankshaft 5 that is formed by an eccentric upsetting method.
The hollow material 2 is provided with a blockage prevention means described later in the hollow part 7 of the hollow material 2.
The clogging prevention means reduces (relaxes) the stress acting on the hollow material 2 during upsetting, so that the hollow portion 7 positioned inside the arm portions 9 and 9 of the crankshaft 5 is caused by the stress. It prevents crushing and blocking.

フローティング治具6は、扁平な形状であり、所定箇所に開口部6aが開口されており、該開口部6aに中空素材2を挿入して、中空素材2の中途部(本実施形態においてはクランクシャフト5のピン部8となる部分)を保持することが可能である。また、フローティング治具6は、中空素材2を成形装置1にセットする初期状態(図1(a))において、上下型3・4の間の略中間位置に配置されており、成形装置1の上型3が下降するに応じてフローティング治具6も下降し(図1(b))、常に上下型3・4の上下方向中間位置にフローティング治具6を保持可能であるフローティング機構(図示せず)を有している。また、フローティング治具6は、中空素材2の中途部(ピン部8)を保持した状態で、中空素材2の中心軸方向に対して鉛直方向に移動可能(スライド可能)である。   The floating jig 6 has a flat shape, and an opening 6a is opened at a predetermined location. A hollow material 2 is inserted into the opening 6a, and a midway portion of the hollow material 2 (in this embodiment, a crank) It is possible to hold the portion of the shaft 5 that becomes the pin portion 8. In addition, the floating jig 6 is disposed at a substantially intermediate position between the upper and lower molds 3 and 4 in the initial state (FIG. 1A) in which the hollow material 2 is set in the molding apparatus 1. As the upper die 3 is lowered, the floating jig 6 is also lowered (FIG. 1 (b)), and a floating mechanism (not shown) that can always hold the floating jig 6 at an intermediate position in the vertical direction of the upper and lower dies 3 and 4. Z). Further, the floating jig 6 is movable (slidable) in the vertical direction with respect to the central axis direction of the hollow material 2 in a state where the midway portion (pin portion 8) of the hollow material 2 is held.

このように成形装置1を構成することで、偏芯治具であるフローティング治具6の所定箇所に開口された開口部6aに中空素材2を挿通し、該中空素材2の一端(ジャーナル部10となる部分)を上型3の所定箇所に固定し、かつ、前記中空素材2の他端(ジャーナル部10となる部分)を下型4の所定箇所に固定した状態で、上型3を下降させて中空素材2を軸方向に圧縮しつつ、中空素材2の中途部を軸方向に対して鉛直方向に移動(偏芯)することで、上型3とフローティング治具6との間に位置する中空素材2と、下型4とフローティング治具6との間に位置する中空素材2とが、据え込まれてクランクシャフト5のアーム部9・9(図1(c))を形成することが可能となる。   By forming the molding device 1 in this way, the hollow material 2 is inserted into the opening 6a opened at a predetermined position of the floating jig 6 that is an eccentric jig, and one end (the journal portion 10) of the hollow material 2 is inserted. The upper die 3 is lowered in a state where the upper portion 3 is fixed to a predetermined position of the upper die 3 and the other end of the hollow material 2 (the portion that becomes the journal portion 10) is fixed to a predetermined portion of the lower die 4. Then, while compressing the hollow material 2 in the axial direction, the middle part of the hollow material 2 is moved (eccentric) in the vertical direction with respect to the axial direction, thereby being positioned between the upper die 3 and the floating jig 6. And the hollow material 2 positioned between the lower mold 4 and the floating jig 6 are installed to form the arm portions 9 and 9 of the crankshaft 5 (FIG. 1C). Is possible.

すなわち、図1(c)に示すように、本実施形態に係る成形装置1によって成形されるクランクシャフト5は、一対の扁平な形状であるアーム部9・9、アーム部9・9の間に配置されるピン部8、及び上下型3・4に固定されるジャーナル部10・10を具備する。
なお、本実施形態で示すクランクシャフト5は、ピン部8と該ピン部8の両側に配置されるアーム部9・9の例を示したものであるが、この形状に特に限定するものではなく、例えば、クランクシャフト5のジャーナル部と該ジャーナル部の両側に形成されるアーム部であってもかまわない。
That is, as shown in FIG.1 (c), the crankshaft 5 shape | molded by the shaping | molding apparatus 1 which concerns on this embodiment is between the arm part 9 * 9 and arm part 9 * 9 which are a pair of flat shapes. The pin part 8 to be disposed and the journal parts 10 and 10 fixed to the upper and lower molds 3 and 4 are provided.
In addition, although the crankshaft 5 shown by this embodiment shows the example of the arm part 9 * 9 arrange | positioned on the both sides of the pin part 8 and this pin part 8, it does not specifically limit to this shape. For example, a journal portion of the crankshaft 5 and arm portions formed on both sides of the journal portion may be used.

次に、上述した成形装置1を用いたクランクシャフトの成形方法について説明する。   Next, a crankshaft forming method using the above-described forming apparatus 1 will be described.

クランクシャフトの成形方法は、図2に示すように、セット工程S10、偏芯据え込み工程S20及び偏芯据え込み完了工程S30、を具備している。以下、各工程について説明する。   As shown in FIG. 2, the crankshaft forming method includes a setting step S10, an eccentric upsetting step S20, and an eccentric upsetting completion step S30. Hereinafter, each step will be described.

セット工程S10は、中空素材2の中途部を偏芯治具であるフローティング治具6により保持し、成形装置1の上下型3・4に前記中空素材2の中心軸方向における両端をセットする工程である。   In the setting step S10, the middle part of the hollow material 2 is held by the floating jig 6 that is an eccentric jig, and both ends of the hollow material 2 in the central axis direction are set in the upper and lower molds 3 and 4 of the molding apparatus 1. It is.

すなわち、セット工程S10では、図1(a)に示すように、据え込み成形完了後にクランクシャフト5のピン部8となる中空素材2の中途部をフローティング治具6の開口部6aに挿入保持するとともに、据え込み成形完了後にクランクシャフト5のジャーナル部10となる中空素材2の一端を下型4の所定位置に固定し、同じくジャーナル部10となる中空素材2の他端を上型3の所定位置に固定して、中空素材2を成形装置1の上下型3・4にセットして、据え込み成形を開始する準備を行って、据え込み成形開始の初期状態とするものである。
セット工程S10が終了したら、偏芯据え込み工程S20に移行する。
That is, in the setting step S10, as shown in FIG. 1A, the midway part of the hollow material 2 that becomes the pin part 8 of the crankshaft 5 after the upsetting is completed is inserted and held in the opening part 6a of the floating jig 6. At the same time, one end of the hollow material 2 that becomes the journal portion 10 of the crankshaft 5 is fixed to a predetermined position of the lower die 4 after the upsetting is completed, and the other end of the hollow material 2 that also becomes the journal portion 10 is fixed to the predetermined portion of the upper die 3. The hollow material 2 is set in the upper and lower molds 3 and 4 of the molding apparatus 1 and is prepared to start upsetting, thereby setting the initial state of upsetting.
When the setting step S10 is completed, the process proceeds to the eccentric upsetting step S20.

偏芯据え込み工程S20は、成形装置1の上型3を下降させつつ、フローティング治具6を中空素材2の中心軸方向に対して鉛直方向に移動させることで、フローティング治具6が保持する中空素材2の中途部を前記中空素材2の中心軸に対して偏芯させて据え込み成形を行う工程である。   In the eccentric upsetting step S <b> 20, the floating jig 6 is held by moving the floating jig 6 in the vertical direction with respect to the central axis direction of the hollow material 2 while lowering the upper mold 3 of the molding apparatus 1. This is a step of performing upsetting by decentering the middle part of the hollow material 2 with respect to the central axis of the hollow material 2.

すなわち、偏芯据え込み工程S20では、成形装置1の上型3を下降しながら中空素材2を軸方向に圧縮しつつ、フローティング治具6により中空素材2の中途部を軸方向に対して鉛直方向に移動(偏芯)させることで、上型3とフローティング治具6との間に位置する中空素材2と、下型4とフローティング治具6との間に位置する中空素材2とが、据え込まれる。
偏芯据え込み工程S20が終了したら、偏芯据え込み完了工程S30に移行する。
That is, in the eccentric upsetting step S20, the hollow material 2 is compressed in the axial direction while lowering the upper mold 3 of the molding apparatus 1, and the midway portion of the hollow material 2 is perpendicular to the axial direction by the floating jig 6. By moving (eccentric) in the direction, the hollow material 2 positioned between the upper mold 3 and the floating jig 6 and the hollow material 2 positioned between the lower mold 4 and the floating jig 6 are Be put in.
When the eccentric upsetting step S20 is completed, the process proceeds to the eccentric upsetting completion step S30.

偏芯据え込み完了工程S30は、上型3を所定位置まで下降させて据え込み成形を行うことで、フローティング治具6に保持された中空素材2の中途部の両端にクランクシャフト5のアーム部9・9を連続して形成する工程である。   In the eccentric upsetting completion step S30, the upper die 3 is lowered to a predetermined position to perform upsetting, so that the arm portions of the crankshaft 5 are provided at both ends of the midway portion of the hollow material 2 held by the floating jig 6. This is a step of continuously forming 9 · 9.

すなわち、偏芯据え込み完了工程S30では、成形装置1の上型3の下面とフローティング治具6の上面との距離が形成されるアーム部9の所定の厚さ相当となる位置まで上型3を下降させて据え込み成形を行うと同時に、前述したようにフローティング治具6はフローティング機構により上下型3・4の間の上下方向中間位置に配置されるようになっており、成形装置1の下型4の上面とフローティング治具6の下面との距離も形成されるアーム部9の所定の厚さ相当となる。   That is, in the eccentric installation completion step S30, the upper mold 3 is moved to a position corresponding to a predetermined thickness of the arm portion 9 where the distance between the lower surface of the upper mold 3 of the molding apparatus 1 and the upper surface of the floating jig 6 is formed. At the same time, the floating jig 6 is arranged at the intermediate position in the vertical direction between the upper and lower molds 3 and 4 by the floating mechanism as described above. The distance between the upper surface of the lower mold 4 and the lower surface of the floating jig 6 is also equivalent to a predetermined thickness of the arm portion 9 to be formed.

従来のクランクシャフトの成形方法によれば、図13に示すように中空素材2の中途部となるピン部8もしくはジャーナル部10の内部に中空部を形成することが可能であるが、据え込み成形時に中空素材2に対して作用する応力によりアーム部9・9の内部の中空部は潰れてしまいクランクシャフト5内に連続した中空部7を形成することができない。
これに対して、本実施形態に係る閉塞防止手段を予め設けた中空素材2を用いて、上述したクランクシャフトの成形方法において据え込み成形を行った場合、前記応力を低減する(逃がす)ことによりアーム部9・9の内部に位置する中空部が潰れて閉塞することを防止することが可能となる。そのため、据え込み成形時にアーム部9・9の内部に位置する中空部を残すことが可能となり、連続した中空部7を有するクランクシャフト5を成形することが可能となる。
つまり、閉塞防止手段を有した中空素材2を用いて成形装置1により成形を行うことで、冷間鍛造の偏芯据え込み成形法により丸棒状の中空素材2から一体型、かつ連続中空部を有するクランクシャフト5を成形することができる。
According to the conventional method for forming a crankshaft, as shown in FIG. 13, it is possible to form a hollow portion inside the pin portion 8 or the journal portion 10 which is the middle portion of the hollow material 2, but upsetting molding Sometimes the hollow portions inside the arm portions 9 and 9 are crushed by the stress acting on the hollow material 2, and the continuous hollow portion 7 cannot be formed in the crankshaft 5.
On the other hand, when the upholstery molding is performed in the above-described crankshaft molding method using the hollow material 2 provided with the blocking prevention means according to the present embodiment in advance, the stress is reduced (relieved). It is possible to prevent the hollow portion located inside the arm portions 9 and 9 from being crushed and closed. For this reason, it is possible to leave a hollow portion located inside the arm portions 9 and 9 during upsetting, and it is possible to form the crankshaft 5 having the continuous hollow portion 7.
That is, by forming with the molding apparatus 1 using the hollow material 2 having the clogging prevention means, an integrated and continuous hollow portion is formed from the round bar-shaped hollow material 2 by the eccentric upsetting method of cold forging. The crankshaft 5 having it can be formed.

このように、連続した中空部7を有する中空素材2を用いて冷間鍛造によって偏芯据え込み成形を行うことでクランクシャフト5を成形する方法であって、
前記中空素材2の中途部を偏芯治具であるフローティング治具6により保持し、成形装置1の上下型3・4に前記中空素材2の中心軸方向における両端をセットするセット工程S10と、
前記成形装置1の上型3を下降させつつ、前記フローティング治具6を前記中空素材2の中心軸方向に対して鉛直方向に移動させることで、前記フローティング治具6が保持する前記中空素材2の中途部を前記中空素材2の中心軸に対して偏芯させて据え込み成形を行う偏芯据え込み工程S20と、
前記上型3を所定位置まで下降させて据え込み成形を行うことで、前記フローティング治具6に保持された前記中空素材2の中途部の両端に前記クランクシャフト5のアーム部9・9を連続して形成する偏芯据え込み完了工程S30と、を備え、
前記中空素材2として、前記中空部7の内部に前記据え込み成形時に前記中空素材2に対して作用する応力を低減させることで、当該応力により前記アーム部9・9の内部に位置する中空部7が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が設けられたものを用いるクランクシャフト5の成形方法を適用することにより、据え込み成形時に中空素材2に対して作用する応力を低減することが可能となり、連続した中空部7を有する中空クランクシャフト5を成形することができる。
本実施形態に係る閉塞防止手段の具体的な実施例を、以下に説明する。
Thus, a method of forming the crankshaft 5 by performing eccentric upsetting by cold forging using the hollow material 2 having a continuous hollow portion 7,
A setting step S10 for holding the middle part of the hollow material 2 by a floating jig 6 that is an eccentric jig, and setting both ends of the hollow material 2 in the central axis direction of the upper and lower molds 3 and 4;
The hollow material 2 held by the floating jig 6 is moved by moving the floating jig 6 in a direction perpendicular to the central axis direction of the hollow material 2 while lowering the upper mold 3 of the molding apparatus 1. An eccentric upsetting step S20 in which an intermediate part is eccentric with respect to the central axis of the hollow material 2 to perform upsetting;
The upper mold 3 is lowered to a predetermined position to perform upsetting, so that the arms 9 and 9 of the crankshaft 5 are continuously connected to both ends of the hollow material 2 held by the floating jig 6. An eccentric upsetting completion step S30 to be formed,
As the hollow material 2, by reducing the stress acting on the hollow material 2 during the upsetting in the hollow portion 7, the hollow portion positioned inside the arm portions 9 and 9 by the stress. By applying a method of forming the crankshaft 5 using a means provided with a blocking prevention means for preventing the block 7 from being crushed and blocked, the stress acting on the hollow material 2 during upsetting can be reduced. It becomes possible and the hollow crankshaft 5 which has the continuous hollow part 7 can be shape | molded.
Specific examples of the blocking prevention means according to the present embodiment will be described below.

次に、前述した閉塞防止手段が設けられた中空素材2を用いたクランクシャフト5の成形方法について説明する。
本実施例に係るクランクシャフト5の成形方法は、上述した成形方法と同様であり、ここでは、この成形方法で用いられる閉塞防止手段が設けられた中空素材の例について具体的に説明する。
Next, a method for forming the crankshaft 5 using the hollow material 2 provided with the above-described blocking prevention means will be described.
The method for forming the crankshaft 5 according to the present embodiment is the same as the above-described forming method. Here, an example of a hollow material provided with a blocking prevention means used in this forming method will be specifically described.

中空素材12は、図3に示すように、丸棒状部材であり、その内部に一端から他端まで連続して貫通する断面視十字形状の中空部17を有する。   As shown in FIG. 3, the hollow material 12 is a round bar-like member, and has a hollow portion 17 having a cross-shaped cross section that penetrates continuously from one end to the other end.

中空素材12には、据え込み成形時に中空素材12に対して作用する応力を低減する(逃がす)ことで、前記応力によりアーム部9・9の内部に位置する中空部17が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が予め設けられている。   By reducing (releasing) the stress that acts on the hollow material 12 during upsetting, the hollow material 17 is crushed and closed by the stress. A blockage prevention means for preventing this is provided in advance.

閉塞防止手段は、図3に示すように、中空部17の内壁面に中空素材12の中心軸方向と略平行に設けられた複数の溝部であり、該複数の溝部が据え込み成形時に中空素材12に対して作用する応力の方向に対して意図的に潰れ易い方向(据え込みによる圧縮力が作用する方向)に設けられた第一溝部13・13と潰れ難い方向(座屈による引張力が作用する方向)に設けられた第二溝部14・14と、からなるものである。
なお、本実施例においては2つの第一溝部13・13と2つの第二溝部14・14とをそれぞれにおいて対向して配置して、断面視十字形状となるように構成したが、特に限定するものではなく、溝の形状や中空部17内における溝の配置構成等は適宜変更することが可能である。また、閉塞防止手段を構成する溝部としては、方向性を持った一体、もしくは別体となるように構成することが可能である。
As shown in FIG. 3, the blocking prevention means is a plurality of groove portions provided on the inner wall surface of the hollow portion 17 substantially in parallel with the central axis direction of the hollow material 12, and the plurality of groove portions are hollow materials during upsetting. 12 and the first groove portions 13 and 13 provided in a direction that tends to be intentionally crushed with respect to the direction of stress acting on 12 (a direction in which a compressive force acts by upsetting) and a direction that is difficult to be crushed (a tensile force due to buckling). And second groove portions 14 and 14 provided in the direction of action).
In the present embodiment, the two first groove portions 13 and 13 and the two second groove portions 14 and 14 are arranged so as to face each other so as to have a cross shape in cross section. Instead, the shape of the groove, the arrangement configuration of the groove in the hollow portion 17, and the like can be changed as appropriate. Moreover, as a groove part which comprises an obstruction | occlusion prevention means, it is possible to comprise so that it may become the directionally integrated or separate body.

次に、閉塞防止手段として第一溝部13・13及び第二溝部14・14が形成された中空素材12を用いて上述したクランクシャフトの成形方法により偏芯据え込み成形を行った場合の成形方法について図1を用いて説明する。   Next, a molding method when eccentric upsetting is performed by the above-described crankshaft molding method using the hollow material 12 in which the first groove portions 13 and 13 and the second groove portions 14 and 14 are formed as the blocking prevention means. Will be described with reference to FIG.

セット工程S10(成形初期状態)では、図1(a)に示すように、中空素材12が成形装置1にセットされる。この状態においては、中空素材12の断面視は、第一溝部13・13及び第二溝部14・14とから十字形状となっている(図4(a))。   In the setting step S10 (initial molding state), the hollow material 12 is set in the molding apparatus 1 as shown in FIG. In this state, the cross-sectional view of the hollow material 12 has a cross shape from the first groove portions 13 and 13 and the second groove portions 14 and 14 (FIG. 4A).

続いて、偏芯据え込み工程S20では、図1(b)に示すように、中空素材12に対して据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用し、意図的に潰す溝である第一溝部13・13が潰れ始める(図4(b))。   Subsequently, in the eccentric upsetting step S20, as shown in FIG. 1 (b), the compressive force due to the upsetting and the tensile force of the dispersed surface act on the hollow material 12 as stress, intentionally. The first groove portions 13 and 13 that are crushed grooves start to be crushed (FIG. 4B).

続いて、偏芯据え込み完了工程S30では、図1(c)に示すように、据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用したことで、第一溝部13・13は完全に潰れてしまい(図4(c)点線矢印参照)、一方、第二溝部14・14は残る((図4(c))。このように、据え込み成形時に第一溝部13・13が潰れることで応力を低減する(応力を逃がす)ことが可能となり、第二溝部14・14を残すことが可能となる。これにより、クランクシャフト5の内部には、連続した中空部17が形成される。   Subsequently, in the eccentric upsetting completion step S30, as shown in FIG. 1C, the first groove portions 13 and 13 are caused by the compressive force due to the upsetting and the tensile force of the dispersed surface acting as stress. Is completely crushed (see the dotted arrow in FIG. 4 (c)), while the second groove portions 14 and 14 remain ((FIG. 4 (c)). It is possible to reduce the stress (relieve the stress) and to leave the second grooves 14 and 14. As a result, a continuous hollow portion 17 is formed inside the crankshaft 5. Is done.

このように、前記閉塞防止手段は、前記中空部17の内壁面に前記中空素材12の中心軸方向と略平行に設けられた複数の溝部であり、前記複数の溝部が前記据え込み成形時に前記中空素材12に対して作用する応力の方向に対して意図的に潰れ易い方向に設けられた溝部である第一溝部13・13と潰れ難い方向に設けられた溝部である第二溝部14・14と、からなることにより、偏芯据え込み時に表面に発生する引張力を内部中空部17に分散させる際に、その引張力や据え込み時の過大な圧縮力を低減させる為に潰れる溝である第一溝部13・13と、座屈により引張力が働く方向に空けた溝(潰され難い溝)である第二溝部14・14により、成形性を損ねることなく、連続中空部17を有するクランクシャフト5を偏芯据え込み法で冷鍛成形できる。
また、中空部17を潤滑用の油穴として利用する場合、後工程(ドリル加工等)が不要となり低コスト化が図れる。
また、中空部17がクランクシャフト5の内部に多く形成されるため、通常の鍛造より軽量なクランクシャフトが成形できる。
Thus, the blocking prevention means is a plurality of groove portions provided on the inner wall surface of the hollow portion 17 substantially in parallel with the central axis direction of the hollow material 12, and the plurality of groove portions are formed during the upsetting process. The first groove portions 13 and 13 that are grooves provided in a direction that is intentionally easily crushed with respect to the direction of the stress acting on the hollow material 12 and the second groove portions 14 and 14 that are grooves provided in a direction that is not easily crushed. When the tensile force generated on the surface at the time of eccentric installation is dispersed in the internal hollow portion 17, the groove is crushed to reduce the tensile force and excessive compression force at the time of installation. A crank having a continuous hollow portion 17 without sacrificing formability by the first groove portions 13 and 13 and the second groove portions 14 and 14 which are grooves (grooves which are difficult to be crushed) which are vacated in a direction in which a tensile force is exerted by buckling. Eccentric installation of shaft 5 In it can be cold 鍛成 form.
Further, when the hollow portion 17 is used as an oil hole for lubrication, a post process (drilling or the like) is not required, and cost reduction can be achieved.
Moreover, since many hollow parts 17 are formed in the inside of the crankshaft 5, a lighter crankshaft than normal forging can be shape | molded.

つまり、意図的に潰れ易い方向に空けた溝と潰れ難い方向に空けた溝が設けられた中空素材12を用いて、偏芯据え込み法により成形する構成としたことにより、潰れ難い部分である第二溝部14・14により形成される空間を油穴として利用するために残すことが可能となる。   In other words, the hollow material 12 provided with grooves that are intentionally easily crushed and grooves that are not easily crushed is used to form by the eccentric upsetting method. It becomes possible to leave the space formed by the second groove portions 14 and 14 for use as an oil hole.

次に、閉塞防止手段が設けられた中空素材を用いたクランクシャフトの成形方法の別実施例について説明する。   Next, another embodiment of a method for forming a crankshaft using a hollow material provided with blocking prevention means will be described.

中空素材22は、図5に示すように、丸棒状部材であり、その内部に一端から他端まで連続して貫通する断面視丸形状の中空部27を有する。   As shown in FIG. 5, the hollow material 22 is a round bar-like member, and has a hollow portion 27 having a round shape in cross section, which penetrates continuously from one end to the other end.

中空素材22には、据え込み成形時に中空素材22に対して作用する応力を低減する(逃がす)ことで、前記応力によりアーム部9・9の内部に位置する中空部27が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が予め設けられている。   In the hollow material 22, the stress acting on the hollow material 22 during upsetting is reduced (released), so that the hollow portion 27 located inside the arm portions 9 and 9 is crushed and closed by the stress. A blockage prevention means for preventing this is provided in advance.

閉塞防止手段は、図5に示すように、中空部27の中心軸方向と同方向に貫通する貫通孔23aを備え、中空素材22よりも高硬度であり、かつ中空部27の所定位置に支持される支持部材23と、前記支持部材23の外周面と前記中空部27の内壁面との間に形成され、前記据え込み成形時に前記中空素材22に対して作用する応力により潰れて閉塞する隙間24と、からなるものである。
また、本実施例における支持部材23は、図5(a)に示すように、アーム部9・9を形成する部位9a・部位9aにおける中空部27内に支持される。
なお、中空素材22よりも高硬度材の例としては、熱処理した高炭素鋼材、超硬合金、セラミック等の中空素材22よりも高硬度かつ高強度材を用いることが可能である。
また、本実施例においては、支持部材23を、中空部27内に4個挿入しているが、特に限定するものではなく、少なくとも1個以上挿入していればよい。
また、支持部材23には、貫通孔23aが少なくとも1つ以上設けられており、貫通孔23aが据え込み成形完了時に連続した中空部27を形成できればよい。
As shown in FIG. 5, the blocking prevention means includes a through hole 23 a penetrating in the same direction as the central axis direction of the hollow portion 27, is harder than the hollow material 22, and is supported at a predetermined position of the hollow portion 27. And a gap formed between the outer peripheral surface of the support member 23 and the inner wall surface of the hollow portion 27 and crushed and closed by stress acting on the hollow material 22 during the upsetting. 24.
Further, as shown in FIG. 5A, the support member 23 in the present embodiment is supported in the hollow portion 27 in the portions 9 a and 9 a forming the arm portions 9 and 9.
In addition, as an example of a material harder than the hollow material 22, it is possible to use a material having higher hardness and strength than the hollow material 22 such as a heat-treated high carbon steel material, cemented carbide or ceramic.
In the present embodiment, four support members 23 are inserted into the hollow portion 27, but there is no particular limitation, and at least one support member 23 may be inserted.
Further, it is only necessary that the support member 23 is provided with at least one through hole 23a and the through hole 23a can form a continuous hollow portion 27 when the upsetting is completed.

次に、閉塞防止手段として支持部材23及び隙間24が形成された中空素材22を用いて上述したクランクシャフトの成形方法により偏芯据え込み成形を行った場合の成形方法について図6を用いて説明する。   Next, a forming method in the case where the eccentric upsetting is performed by the above-described crankshaft forming method using the hollow material 22 in which the support member 23 and the gap 24 are formed as the blocking prevention means will be described with reference to FIG. To do.

セット工程(成形初期状態)では、図6(a)に示すように、中空素材22が成形装置1にセットされる。この状態においては、中空素材22の断面視は、支持部材23が配置された部分では、支持部材23が中空部27内に挿入(圧入)されたことで、支持部材23の断面視長手方向の両端部が中空素材22の内壁に当接支持されている(図5(b)の符号25部分)。また、支持部材23の外周面と中空素材22の内壁面との間には隙間24が設けられた状態となっている。   In the setting step (initial molding state), the hollow material 22 is set in the molding apparatus 1 as shown in FIG. In this state, the cross-sectional view of the hollow material 22 shows that the support member 23 is inserted (press-fitted) into the hollow portion 27 at the portion where the support member 23 is disposed, so Both end portions are in contact with and supported by the inner wall of the hollow material 22 (reference numeral 25 in FIG. 5B). Further, a gap 24 is provided between the outer peripheral surface of the support member 23 and the inner wall surface of the hollow material 22.

続いて、偏芯据え込み工程S20では、図6(b)に示すように、中空素材22に対して据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用し、意図的に潰す空間である隙間24が潰れ始める(図7(b))。   Subsequently, in the eccentric upsetting step S20, as shown in FIG. 6 (b), the compressive force due to the upsetting and the tensile force of the dispersed surface act on the hollow material 22 as stress, intentionally. The gap 24, which is the space to be crushed, begins to collapse (FIG. 7B).

続いて、偏芯据え込み完了工程S30では、図6(c)に示すように、据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用したことで、隙間24は完全に潰れて閉塞されてしまい(図7(c)点線矢印参照)、一方、支持部材23の貫通孔23aは残る。このように、据え込み成形時に隙間24が潰れることで応力を低減する(応力を逃がす)ことが可能となる。これにより、クランクシャフト5には、連続した中空部27が形成される。   Subsequently, in the eccentric installation completion step S30, as shown in FIG. 6C, the gap 24 is completely crushed because the compression force by the installation and the tensile force of the dispersed surface act as stresses. (See the dotted arrow in FIG. 7C.) On the other hand, the through hole 23a of the support member 23 remains. In this way, the stress can be reduced (stress can be released) by crushing the gap 24 during upsetting. As a result, a continuous hollow portion 27 is formed in the crankshaft 5.

このように、前記閉塞防止手段は、前記中空部27の中心軸方向と同方向に貫通する貫通孔23aを備え、前記中空素材22よりも高硬度であり、かつ前記中空部27の所定位置に支持される支持部材23と、前記支持部材23の外周面と前記中空部27の内壁面との間に形成され、前記据え込み成形時に前記中空素材22に対して作用する応力により潰れて閉塞する隙間24と、からなることにより、偏芯量(ストローク長)が大きいクランクシャフトの場合やカウンターウエイトを張り出させる為に据え込み量を高めた場合等中空部27(内径部)に作用する荷重が高くなった時でも、高硬度の支持部材23が成形荷重を支えることで、確実に連続中空部27を有するクランクシャフト5を偏芯据え込み法で成形できる。
また、中空部27を潤滑用の油穴として利用する場合、後工程(ドリル加工等)が不要となり低コスト化が図れる。
また、中空部27がクランクシャフト5の内部に多く形成されるため、通常の鍛造より軽量なクランクシャフトが成形できる。
Thus, the blocking prevention means includes the through hole 23a penetrating in the same direction as the central axis direction of the hollow portion 27, is harder than the hollow material 22, and is located at a predetermined position of the hollow portion 27. The support member 23 is supported, and is formed between the outer peripheral surface of the support member 23 and the inner wall surface of the hollow portion 27, and is crushed and closed by the stress acting on the hollow material 22 during the upsetting. The load acting on the hollow portion 27 (inner diameter portion) such as in the case of a crankshaft with a large eccentric amount (stroke length) or when the amount of upsetting is increased in order to extend the counterweight. Even when the height of the crankshaft 5 increases, the support member 23 having high hardness supports the molding load, so that the crankshaft 5 having the continuous hollow portion 27 can be reliably molded by the eccentric upsetting method.
Further, when the hollow portion 27 is used as an oil hole for lubrication, a post-process (drilling or the like) is not necessary, and the cost can be reduced.
Moreover, since many hollow parts 27 are formed inside the crankshaft 5, a lighter crankshaft than normal forging can be formed.

つまり、据え込まれる部位(アーム部9成形部)に高硬度材で製作した貫通孔23aを有した支持部材23を少なくとも一個以上挿入し、前記貫通孔23aが少なくとも1つ以上は空けられており、かつ中空素材22と支持部材23との間に応力を逃がすための隙間24が設けられた状態となるように支持部材23を挿入した中空素材22を用いて、偏芯据え込み法により成形する構成としたことにより、潰れ難い部分である貫通孔23aを油穴として利用するために残すことが可能となる。   In other words, at least one supporting member 23 having a through hole 23a made of a high hardness material is inserted into a portion to be installed (arm portion 9 molding portion), and at least one of the through holes 23a is opened. In addition, the hollow material 22 in which the support member 23 is inserted is formed by the eccentric upsetting method so that a gap 24 for releasing stress is provided between the hollow material 22 and the support member 23. With the configuration, it is possible to leave the through hole 23a, which is a portion that is not easily crushed, in order to use it as an oil hole.

次に、閉塞防止手段が設けられた中空素材を用いたクランクシャフトの成形方法の別実施例について説明する。   Next, another embodiment of a method for forming a crankshaft using a hollow material provided with blocking prevention means will be described.

中空素材22は、図5に示すように、丸棒状部材であり、その内部に一端から他端まで連続して貫通する断面視丸形状の中空部27を有する。   As shown in FIG. 5, the hollow material 22 is a round bar-like member, and has a hollow portion 27 having a round shape in cross section, which penetrates continuously from one end to the other end.

中空素材22には、据え込み成形時に中空素材22に対して作用する応力を低減する(逃がす)ことで、前記応力によりアーム部9・9の内部に位置する中空部27が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が予め設けられている。   In the hollow material 22, the stress acting on the hollow material 22 during upsetting is reduced (released), so that the hollow portion 27 located inside the arm portions 9 and 9 is crushed and closed by the stress. A blockage prevention means for preventing this is provided in advance.

閉塞防止手段は、図8に示すように、中空部27に鋳込み、冷却して固められて、前記据え込み成形時に前記中空素材22に対して作用する応力により潰れて閉塞する貫通孔28が設けられた低融点合金29であり、据え込み成形後に、前記低融点合金29を加熱融解して中空部27から排出するものである。
なお、低融点合金としては、例えば、ロウ、ハンダ、スズ等が挙げられる。
As shown in FIG. 8, the blocking prevention means is provided with a through hole 28 that is cast into the hollow portion 27, cooled and solidified, and is crushed and closed by the stress acting on the hollow material 22 during the upsetting. The low-melting-point alloy 29 is obtained, and after the upsetting, the low-melting-point alloy 29 is heated and melted and discharged from the hollow portion 27.
Examples of the low melting point alloy include brazing, solder, and tin.

次に、閉塞防止手段として中空部27に貫通孔28を有する低融点合金29が設けられた中空素材22を用いて上述したクランクシャフトの成形方法により偏芯据え込み成形を行った場合の成形方法について図9を用いて説明する。   Next, a forming method in which the eccentric upsetting is performed by the above-described forming method of the crankshaft using the hollow material 22 in which the low melting point alloy 29 having the through hole 28 in the hollow portion 27 is provided as a blocking prevention means. Will be described with reference to FIG.

セット工程(成形初期状態)では、図9(a)に示すように、中空素材22が成形装置1にセットされる。この状態においては、中空素材22の断面視は、低融点合金29が中空素材22の内壁面に沿って被装されており、中央部に貫通孔28を有している(図8(b))。   In the setting step (molding initial state), the hollow material 22 is set in the molding apparatus 1 as shown in FIG. In this state, the hollow material 22 has a cross-sectional view in which the low melting point alloy 29 is covered along the inner wall surface of the hollow material 22 and has a through hole 28 in the center (FIG. 8B). ).

続いて、偏芯据え込み工程S20では、図9(b)に示すように、中空素材22に対して据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用し、意図的に潰す孔である貫通孔28が潰れ始める(図10(b))。   Subsequently, in the eccentric upsetting step S20, as shown in FIG. 9 (b), the compressive force due to the upsetting and the tensile force of the dispersed surface act on the hollow material 22 as stress, intentionally. The through hole 28 which is a hole to be crushed starts to be crushed (FIG. 10B).

続いて、偏芯据え込み完了工程S30では、図9(c)に示すように、据え込みによる圧縮力と分散させた表面の引張力とが応力として作用したことで、貫通孔28は完全に潰れて閉塞されてしまう(図10(c)点線矢印参照)。このように、据え込み成形時に貫通孔28が潰れることで応力を低減する(応力を逃がす)ことが可能となる。そうして、据え込み成形後に、成形されたクランクシャフト5を所定温度にて加熱することで、中空部27内の低融点合金29を融解して中空部27から排出する(図9(d))。これにより、クランクシャフト5には、連続した中空部27が形成される。   Subsequently, in the eccentric installation completion step S30, as shown in FIG. 9 (c), the through-hole 28 is completely formed because the compression force by the installation and the tensile force of the dispersed surface act as stresses. It is crushed and closed (see the dotted line arrow in FIG. 10C). In this way, the stress can be reduced (stress can be released) by crushing the through hole 28 during upsetting. Then, after upsetting, the molded crankshaft 5 is heated at a predetermined temperature, so that the low melting point alloy 29 in the hollow portion 27 is melted and discharged from the hollow portion 27 (FIG. 9D). ). As a result, a continuous hollow portion 27 is formed in the crankshaft 5.

このように、前記閉塞防止手段は、前記中空部27に鋳込み、冷却して固められて、前記据え込み成形時に前記中空素材22に対して作用する応力により潰れて閉塞する貫通孔28が設けられた低融点合金29であり、前記据え込み成形後に、前記低融点合金29を加熱融解して前記中空部27から排出することにより、低融点合金29に設けた貫通孔28により、内部中空部27に分散させた力を低減させることで成形性を確保し、且つ成形したクランクシャフト5の内部に残った低融点合金29を溶解して排出させることで、成形荷重が高い場合でも比較的低コストで連続中空部27を有するクランクシャフト5を偏芯据え込み法で冷鍛成形できる。
また、中空部27を潤滑用の油穴として利用する場合、後工程(ドリル加工等)が不要となり低コスト化が図れる。
また、中空部27がクランクシャフト5の内部に多く形成されるため、通常の鍛造より軽量なクランクシャフトが成形できる。
As described above, the blocking prevention means is provided with the through hole 28 which is cast into the hollow portion 27 and cooled and solidified, and is crushed and closed by the stress acting on the hollow material 22 during the upsetting. After the upsetting, the low melting point alloy 29 is heated and melted and discharged from the hollow portion 27, so that the internal hollow portion 27 is formed by the through hole 28 provided in the low melting point alloy 29. Reducing the force dispersed in the mold ensures the formability, and melts and discharges the low melting point alloy 29 remaining in the molded crankshaft 5, thereby reducing the cost even when the molding load is high. The crankshaft 5 having the continuous hollow portion 27 can be cold forged by an eccentric upsetting method.
Further, when the hollow portion 27 is used as an oil hole for lubrication, a post-process (drilling or the like) is not necessary, and the cost can be reduced.
Moreover, since the hollow part 27 is formed in the inside of the crankshaft 5, many crankshafts lighter than normal forging can be formed.

こうして、本発明を適用することで、図11に示すように、連続した中空孔を有するクランクシャフトを製造することができるため、この中空孔を利用してクランクシャフトへの集中給油が可能となり給油機構及びブロック構造そのものも簡素化することができる。   In this way, by applying the present invention, a crankshaft having continuous hollow holes can be manufactured as shown in FIG. 11. Therefore, concentrated oil supply to the crankshaft becomes possible using the hollow holes. The mechanism and the block structure itself can be simplified.

本発明の一実施形態に係るクランクシャフトの成形方法を示す図であり、(a)はセット工程を示す模式側面断面図、(b)は偏芯据え込み工程を示す模式側面断面図、(c)は偏芯据え込み完了工程を示す模式側面断面図。It is a figure which shows the shaping | molding method of the crankshaft which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a typical side sectional view which shows a setting process, (b) is a typical side sectional view which shows an eccentric upsetting process, (c) ) Is a schematic side cross-sectional view showing an eccentric installation completion process. 同じくクランクシャフトの成形フローを示す図。The figure which similarly shows the shaping | molding flow of a crankshaft. 中空素材を示す図であり、(a)は正面図、(b)は(a)におけるA−A矢視断面図。It is a figure which shows a hollow raw material, (a) is a front view, (b) is AA arrow sectional drawing in (a). 図1に示す各工程における中空素材の断面視を示す図であり、(a)は図1(a)におけるA1−A1矢視断面図、(b)は図1(b)におけるA2−A2矢視断面図、(c)は図1(c)におけるA3−A3矢視断面図。It is a figure which shows the cross sectional view of the hollow raw material in each process shown in FIG. 1, (a) is A1-A1 arrow sectional drawing in Fig.1 (a), (b) is A2-A2 arrow in FIG.1 (b). FIG. 3C is a sectional view taken along the line A3-A3 in FIG. 中空素材の別実施例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は(a)におけるA−A矢視断面図。It is a figure which shows another Example of a hollow raw material, (a) is front sectional drawing, (b) is the AA arrow sectional drawing in (a). クランクシャフトの成形方法の別実施例を示す図であり、(a)はセット工程を示す模式側面断面図、(b)は偏芯据え込み工程を示す模式側面断面図、(c)は偏芯据え込み完了工程を示す模式側面断面図。It is a figure which shows another Example of the shaping | molding method of a crankshaft, (a) is a typical side surface sectional view which shows a setting process, (b) is a schematic side surface sectional view which shows an eccentric installation process, (c) is eccentricity The schematic side surface sectional drawing which shows an upsetting completion process. 図6における中空素材の断面視を示す図であり、(a)は図6(a)におけるA1−A1矢視断面図、(b)は図6(b)におけるA2−A2矢視断面図、(c)は図6(c)におけるA3−A3矢視断面図。It is a figure which shows the cross sectional view of the hollow raw material in FIG. 6, (a) is A1-A1 arrow sectional drawing in FIG.6 (a), (b) is A2-A2 arrow sectional drawing in FIG.6 (b), (C) is A3-A3 arrow sectional drawing in FIG.6 (c). 中空素材の別実施例を示す図であり、(a)は正面断面図、(b)は(a)におけるA−A矢視断面図。It is a figure which shows another Example of a hollow raw material, (a) is front sectional drawing, (b) is the AA arrow sectional drawing in (a). クランクシャフトの成形方法の別実施例を示す図であり、(a)はセット工程を示す模式側面断面図、(b)は偏芯据え込み工程を示す模式側面断面図、(c)は偏芯据え込み完了工程を示す模式側面断面図、(d)は低融点合金の排出時を示す模式側面断面図。It is a figure which shows another Example of the shaping | molding method of a crankshaft, (a) is a typical side surface sectional view which shows a setting process, (b) is a schematic side surface sectional view which shows an eccentric installation process, (c) is eccentricity The schematic side surface sectional view which shows an upsetting completion process, (d) is a schematic side surface sectional view which shows the time of discharge | emission of a low melting-point alloy. 図9における中空素材の断面視を示す図であり、(a)は図9(a)におけるA1−A1矢視断面図、(b)は図9(b)におけるA2−A2矢視断面図、(c)は図9(c)におけるA3−A3矢視断面図。It is a figure which shows the cross sectional view of the hollow raw material in FIG. 9, (a) is A1-A1 arrow sectional drawing in FIG.9 (a), (b) is A2-A2 arrow sectional drawing in FIG.9 (b), (C) is A3-A3 arrow sectional drawing in FIG.9 (c). 本発明に係るクランクシャフトの成形方法により成形されたクランクシャフトを示す説明図。Explanatory drawing which shows the crankshaft shape | molded with the shaping | molding method of the crankshaft which concerns on this invention. 従来のクランクシャフトの成形方法(成形メカニズム)を示す図であり、(a)はセット工程を示す模式側面断面図、(b)は偏芯据え込み工程を示す模式側面断面図、(c)は偏芯据え込み完了工程を示す模式側面断面図。It is a figure which shows the shaping | molding method (formation mechanism) of the conventional crankshaft, (a) is a typical side sectional view which shows a setting process, (b) is a typical side sectional view which shows an eccentric upsetting process, (c) is The schematic side surface sectional drawing which shows an eccentric upsetting completion process. 従来法により成形されたクランクシャフトを示す図。The figure which shows the crankshaft shape | molded by the conventional method. 従来法により成形されたクランクシャフトの課題を説明する図。The figure explaining the subject of the crankshaft shape | molded by the conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

1 成形装置
2・12・22 中空素材
3 上型
4 下型
5 クランクシャフト
6 フローティング治具
7・17・27 中空部
9 アーム部
13 第一溝部
14 第二溝部
23 支持部材
24 隙間
28 貫通孔
29 低融点合金
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molding apparatus 2.12 / 22 Hollow material 3 Upper mold | type 4 Lower mold | type 5 Crankshaft 6 Floating jig | tool 7.17.27 Hollow part 9 Arm part 13 1st groove part 14 2nd groove part 23 Support member 24 Crevice 28 Through-hole 29 Low melting point alloy

Claims (4)

連続した中空部を有する中空素材を用いて冷間鍛造によって偏芯据え込み成形を行うことでクランクシャフトを成形する方法であって、
前記中空素材の中途部を偏芯治具により保持し、成形装置の上下型に前記中空素材の中心軸方向における両端をセットするセット工程と、
前記成形装置の上型を下降させつつ、前記偏芯治具を前記中空素材の中心軸方向に対して鉛直方向に移動させることで、前記偏芯治具が保持する前記中空素材の中途部を前記中空素材の中心軸に対して偏芯させて据え込み成形を行う偏芯据え込み工程と、
前記上型を所定位置まで下降させて据え込み成形を行うことで、前記偏芯治具に保持された前記中空素材の中途部の両端に前記クランクシャフトのアーム部を連続して形成する偏芯据え込み完了工程と、を備え、
前記中空素材として、前記中空部の内部に前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力を低減させることで、当該応力により前記アーム部の内部に位置する中空部が潰れて閉塞することを防止する閉塞防止手段が設けられたものを用いることを特徴とする連続中空部を有するクランクシャフトの成形方法。
A method of forming a crankshaft by performing eccentric upsetting by cold forging using a hollow material having a continuous hollow portion,
A set step of holding the middle part of the hollow material with an eccentric jig, and setting both ends in the central axis direction of the hollow material on the upper and lower molds of the molding device,
While lowering the upper mold of the molding apparatus, the eccentric jig is moved in the vertical direction with respect to the central axis direction of the hollow material, whereby the middle part of the hollow material held by the eccentric jig is An eccentric upsetting process in which the hollow material is eccentric with respect to the central axis to perform upsetting;
Eccentricity in which the crankshaft arm is continuously formed on both ends of the hollow portion held by the eccentric jig by lowering the upper mold to a predetermined position and performing upsetting. An upsetting completion process,
As the hollow material, by reducing the stress acting on the hollow material during the upsetting in the hollow portion, the hollow portion located inside the arm portion is crushed and closed by the stress. A method for forming a crankshaft having a continuous hollow portion, characterized in that a block provided with a blocking prevention means for preventing the above is used.
前記閉塞防止手段は、
前記中空部の内壁面に前記中空素材の中心軸方向と略平行に設けられた複数の溝部であり、前記複数の溝部が前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力の方向に対して意図的に潰れ易い方向に設けられた溝部と潰れ難い方向に設けられた溝部と、からなることを特徴とする請求項1に記載の連続中空部を有するクランクシャフトの成形方法。
The blocking prevention means includes
A plurality of groove portions provided on the inner wall surface of the hollow portion substantially in parallel with the central axis direction of the hollow material, and the plurality of groove portions against the direction of stress acting on the hollow material during the upsetting 2. The method for forming a crankshaft having a continuous hollow portion according to claim 1, comprising: a groove portion provided in a direction that is intentionally easily crushed and a groove portion provided in a direction that is not easily crushed.
前記閉塞防止手段は、
前記中空部の中心軸方向と同方向に貫通する貫通孔を備え、前記中空素材よりも高硬度であり、かつ前記中空部の所定位置に支持される支持部材と、
前記支持部材の外周面と前記中空部の内壁面との間に形成され、前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力により潰れて閉塞する隙間と、からなることを特徴とする請求項1に記載の連続中空部を有するクランクシャフトの成形方法。
The blocking prevention means includes
A support member provided with a through-hole penetrating in the same direction as the central axis direction of the hollow part, having a higher hardness than the hollow material, and supported at a predetermined position of the hollow part;
A gap formed between an outer peripheral surface of the support member and an inner wall surface of the hollow portion and crushed and closed by stress acting on the hollow material during the upsetting. A method for forming a crankshaft having a continuous hollow portion according to Item 1.
前記閉塞防止手段は、
前記中空部に鋳込み、冷却して固められて、前記据え込み成形時に前記中空素材に対して作用する応力により潰れて閉塞する貫通孔が設けられた低融点合金であり、前記据え込み成形後に、前記低融点合金を加熱融解して前記中空部から排出することを特徴とする請求項1に記載の連続中空部を有するクランクシャフトの成形方法。
The blocking prevention means includes
It is a low melting point alloy that is cast into the hollow part, cooled and solidified, and provided with a through-hole that is crushed and closed by stress acting on the hollow material during the upsetting, after the upsetting, The method for forming a crankshaft having a continuous hollow portion according to claim 1, wherein the low-melting-point alloy is heated and melted and discharged from the hollow portion.
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JP5246898B1 (en) * 2012-05-15 2013-07-24 株式会社 吉村カンパニー Crankshaft manufacturing method and crankshaft

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