JP2011143428A - クランクシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】さらなるクランクシャフトの軽量化を図るためにプロジェクション溶接を採用した溶接方法を採用しつつ、必要な接合強度を確実に確保できるクランクシャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】カウンターウェイト５の接合面６ａから突設される２箇所の突起部７・７と、隣り合う突起部７・７の間に形成される溝部８と、クランクアーム４の接合面６ｂから突設される３箇所の突起部９・９・９と、隣り合う突起部９・９・９の間に形成される２箇所の溝部１０・１０と、を形成しておき、突起部７・７を溝部１０・１０に圧入するとともに、最も外側に形成される二つの外壁部９ａ・９ｂ以外の突起部９である内壁部９ｃを、溝部８に据え込みつつ、各部材４・５をプロジェクション溶接する工程と、その後、外壁部９ａ・９ｂを、それぞれが隣接する突起部７・７に向けて押圧して、各部材４・５をかしめる工程と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、クランクシャフトの製造方法の技術に関する。

従来、クランクシャフトの製造方法に係る技術において、クランクアームを有するクランクシャフト本体とカウンターウェイトをそれぞれ別体で製造して、後からクランクアームにカウンターウェイトを接合して、クランクシャフトを製造する技術が公知となっている。
クランクアームを有するクランクシャフト本体とカウンターウェイトをそれぞれ別体で製造すれば、各部品を冷間鍛造で製造することが可能になるため、従来の熱間鍛造で一体的に製造されるクランクシャフトに比して、低コスト化を図ることができる等の利点がある。

そして、このようなクランクシャフト本体とカウンターウェイトをそれぞれ別体とする場合におけるクランクアームに対するカウンターウェイトの接合方法が種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献１および特許文献２にその技術が開示されている。
例えば、特許文献１に記載された従来技術では、クランクシャフトの回転軸心にほぼ直交する平面にて構成されるクランクピンに対する加工空間領域にカウンタウェイトが存在せず、このカウンタウェイトの一部位をクランクシャフト本体と別体に形成して、この別体のカウンタウェイトを締結具にてクランクシャフト本体に取り付けるようにしたクランクシャフトにおいて、別体のカウンタウェイトは、クランクシャフト本体におけるカウンタウェイトの少なくともクランクシャフト径方向外側にあって、この径方向外側から締結具により接合する構造としたクランクシャフトが開示されている。

また、特許文献２に記載された従来技術では、クランクアームに対し、一本のボルトと、その両側に平行状に配置される二本の位置決めピンを介して、カウンターウェイトをボルトで締結して接合する構造のクランクシャフトが開示されている。

クランクアームに対するカウンターウェイトの接合部位は、クランクシャフトの回転によって生じる遠心力が作用する部位であるため、その遠心力に抗し得る固着力を確実に確保する必要がある。このため従来、クランクアームに対するカウンターウェイトの接合部位の構造は、特許文献１および２の各従来技術等に示されるようにボルト等を用いた締結による接合構造を採用するのが一般的であった。
一方、溶接による接合構造は、クランクアームとカウンターウェイトとの溶接部位の接合強度を確実に確保することができる技術が確立されていなかったため、実用的には積極的に採用されることがなかった。

ところで近年、エンジンの高機能化や製造コストのさらなる低減を図るために、クランクシャフトのさらなる軽量化へのニーズが高まっている。
クランクシャフトの軽量化を図るためにはクランクアーム等の肉厚を削減する（肉盗みをする）ことが有効であるが、クランクアームの肉厚を削減した場合、クランクアームの断面積が減少するため、クランクアームとカウンターウェイトの接合部位の面積が小さくならざるを得ない。そして、クランクアームとカウンターウェイトの接合部位の面積が小さくなると、ボルト径を小さくせざるを得なくなり、接合部位における締結強度が低下する。また、ボルトの本数を増やして締結強度を確保しようとすると、生産性が低下し、生産コストも増加する。このため、ボルト等を用いた締結による接合構造を採用する場合には、さらなるクランクシャフトの軽量化を図ることが困難であった。

特開平３−２４９４４６号公報 特開２００５−１４０３３７号公報

そこで、さらなるクランクシャフトの軽量化を図るためには、ボルト等を用いた締結による接合構造に替わって、溶接による接合構造を採用することが考えられる。
溶接による接合構造では、クランクアームとカウンターウェイトの接合部位の面積が小さくても、適切な溶接を行えば、溶接部位における接合強度を確保し得るため、さらなるクランクシャフトの軽量化を図るための接合構造として有利である。
このため、さらなるクランクシャフトの軽量化を図るために、接合強度を確実に確保することができる溶接による接合技術の確立が望まれている状況であった。

ここで、溶接による接合構造において採用し得る具体的な溶接方法についてさらに検討すると、例えば、抵抗溶接が挙げられ、特に抵抗溶接の方法の中でも、所謂プロジェクション溶接を採用するのが好適である。

プロジェクション溶接とは、抵抗溶接の方法の一種であって、溶接対象となる各部材の一方の部材に突起部を形成しておき、突起部を他方の部材に当接させた状態で、各部材に通電し、当接部において発生するジュール熱によって、各部材を軟化させるとともに、加圧する（各部材を押圧し合う）ことによって、各部材を塑性流動させて新生面を形成しつつ接合する溶接方法である。プロジェクション溶接では、各部材を局部的にしか加熱しないため、熱歪みが抑えられる等のメリットもある。

プロジェクション溶接では、複数のクランクアームおよびカウンターウェイトが隣接している状況であっても、カウンターウェイトおよびクランクアームの各部を押圧する電極部材を配置するスペースが確保でき、カウンターウェイトおよびクランクアームに対して適切な押圧力を付与することができれば、均質な溶接部位を形成し得るためカウンターウェイトを溶接する用途に好適である。

本発明は、係る現状の課題を鑑みて成されたものであり、さらなるクランクシャフトの軽量化を図るためにプロジェクション溶接を採用した溶接方法を採用しつつ、必要な接合強度を確実に確保できるクランクシャフトの製造方法を提供することを目的としている。

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。

即ち、請求項１においては、クランクアームにカウンターウェイトを接合してクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、前記クランクアームあるいは前記カウンターウェイトのいずれか一方の接合面において、該接合面から突設される複数の平行な第一の壁部と、隣り合う前記第一の壁部の間に形成される第一の凹部と、を形成するとともに、他方の前記接合面において、該接合面から突設される複数の平行な第二の壁部と、隣り合う前記第二の壁部の間に形成される、複数の前記第一の壁部と同じ数の複数の第二の凹部と、を形成しておき、複数の前記第一の壁部を複数の前記第二の凹部に圧入するとともに、複数の前記第二の壁部のうち最も外側に形成される二つの前記第二の壁部以外の前記第二の壁部を、前記第一の凹部に据え込みつつ、前記カウンターウェイトと前記クランクアームをプロジェクション溶接する工程と、その後、前記最も外側に形成される二つの第二の壁部を、それぞれが隣接する前記第一の壁部に向けて押圧して、前記カウンターウェイトと前記クランクアームをかしめる工程と、を備えるものである。

請求項２においては、複数の前記第二の凹部の底部において、該第二の凹部の圧入方向視における断面積を拡大する拡大部を形成するものである。

請求項３においては、前記第一の壁部を形成する、幅方向における一方の側面が圧入方向に対して成す第一の角度が、前記第一の壁部を形成する、幅方向における他方の側面が圧入方向に対して成す第二の角度に比して大きい場合において、前記第二の凹部の前記一方の側面に対面する内側面側の深さが、前記第二の凹部の前記他方の側面に対面する内側面側の深さに比して深くなるように、前記第二の凹部の底部を幅方向に対して傾斜させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、クランクアームとカウンターウェイトに作用する遠心力方向への引き抜き力に耐えうる接合強度を確実に確保できる。

請求項２においては、接合部位における遠心力方向への係止力を増大させることができ、接合強度を確実に確保できる。

請求項３においては、接合部位における遠心力方向への係止力を増大させることができ、接合強度を確実に確保できる。

本発明に一実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するクランクシャフトを示す模式図、（ａ）全体構成を示す模式図、（ｂ）部分拡大正面模式図、（ｃ）図１（ａ）におけるА−Ａ断面図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するカウンターウェイトおよびクランクアームを示す模式図、（ａ）カウンターウェイトを示す正面模式図、（ｂ）クランクアームを示す正面模式図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法の各時刻における電流値および押圧力の変化を表すタイムチャート図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況（時刻０〜時刻ｔ_２）を示す模式図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況（時刻ｔ_２〜時刻ｔ_４）を示す模式図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況（時刻ｔ_４〜時刻ｔ_６）を示す模式図。 本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況（時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_１２）を示す模式図。 本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するクランクアームを示す模式図。 本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するクランクアームの他の実施態様を示す模式図。 本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況を示す模式図。 本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するカウンターウェイトおよびクランクアームを示す模式図、（ａ）カウンターウェイトを示す模式図、（ｂ）クランクアームを示す模式図。 本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法における接合状況を示す模式図。 本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法を適用するカウンターウェイトおよびクランクアームの別実施態様を示す模式図、（ａ）カウンターウェイトの別実施態様を示す模式図、（ｂ）クランクアームの別実施態様を示す模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施例に係るクランクシャフトの製造方法により製造されるクランクシャフトについて、図１を用いて説明をする。
図１（ａ）〜（ｃ）に示す如く、本発明の一実施例に係るクランクシャフトの製造方法により製造されるクランクシャフトの一例であるクランクシャフト１は、ジャーナル（主軸）２・２・・・、ピン３・３・・・、クランクアーム４・４・・・、カウンターウェイト５・５・・・等によって構成される。
尚、本実施例では、図１（ａ）〜（ｃ）に示すような座標系を規定しており、ジャーナル２に平行な方向にＸ軸を規定し、図１の紙面に垂直な方向（即ち、平面視においてＸ軸と直交する方向）にＹ軸を規定している。また、正面視において、Ｘ軸と直交する方向にＺ軸を規定している。そして、図１以外の各図に示す座標系も、同様に規定している。
また、以下の各説明では、クランクアーム４およびカウンターウェイト５のジャーナル２の軸心に対する回転位相が、Ｚ軸に平行で、かつ、Ｚ軸の正方向向きの回転位相に位置している場合を例示して説明をする。

クランクシャフト１は、自動車等のエンジンに内蔵されるピストンの往復運動を回転運動に変換するための部品であり、ピン３・３・・・に図示しないコンロッドを介して図示しないピストンが接続されるとともに、ウェッブ状のクランクアーム４・４・・・によってジャーナル２・２・・・とピン３・３・・・とを連結する構成としている。
また、クランクアーム４・４・・・には、該クランクアーム４・４・・・に連結されるピン３・３・・・の軸心と、クランクアーム４・４・・・の回転軸心（即ち、ジャーナル２・２・・・の軸心）に対して１８０°位相が異なる方向にカウンターウェイト５・５・・・が突設されている。

ここで、クランクアーム４とカウンターウェイト５は最終的には一体として構成されるが、本発明の一実施例に係るクランクシャフトの製造方法によって製造するクランクシャフト１では、クランクアーム４・４・・・（より詳しくは、クランクシャフト１を構成するカウンターウェイト５・５・・・以外の部位）とカウンターウェイト５・５・・・は別体の部品として製造して準備され、クランクアーム４・４・・・とカウンターウェイト５・５・・・とを接合部位６・６・・・において溶接することにより一体化する構成としている。

尚、カウンターウェイト５を別体の部品とすることによって、より複雑な形状のカウンターウェイト５を冷間鍛造で製造することが可能になる。これにより、軽量で回転バランスの良いクランクシャフト１をより容易に、低コストで製造することが可能になる。

尚、本実施例では、４箇所にピン３・３・・・を備え、８箇所にクランクアーム４・４・・・およびカウンターウェイト５・５・・・を備える４気筒エンジン用のクランクシャフト１を例示して説明をしているが、本発明に係るクランクシャフトの製造方法によって製造するクランクシャフトの構成を本実施例の構成に限定するものではなく、クランクアームおよびカウンターウェイトの個数（対応する気筒数）に係わらず本発明を適用することができる。

次に、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイトおよびクランクアームについて、図２を用いて説明をする。
図２（ａ）に示す如く、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイト５である第一の態様に係るカウンターウェイト５Ａは、その接合部位６に２箇所の突起部７・７を備えている。
突起部７・７は、接合面６ａからＺ軸の負側に向けて突設される部位であり、Ｙ軸に対して平行な壁部を形成している。そして、各突起部７・７の間に、Ｙ軸に対して平行な凹状の溝部８を形成している。

尚、本実施例では、突起部７・７を、Ｙ軸に対して平行な壁部として形成しているが、Ｘ軸に対して平行な壁部として突起部７・７を形成することも可能であり、この場合には、Ｘ軸に対して平行な凹部として溝部８が形成される。そして、突起部７・７の接合面６ａからの突設高さをＨ_１として規定している。

また、図２（ａ）に示すように、突起部７の外側の側面である外側面７ａが圧入方向（本実施例では、Ｚ軸に対して平行な方向）に対して成す角度をθ_１とし、内側の側面である内側面７ｂが圧入方向に対して成す角度をθ_２として規定している。そして、本実施例で示すカウンターウェイト５Ａでは、θ_１とθ_２を同じ角度としている。

また、図２（ｂ）に示す如く、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるクランクアーム４である第一の態様に係るクランクアーム４Ａは、その接合部位６に三つの突起部９・９・９を備えている。
突起部９・９・９は、接合面６ｂからＺ軸の正側に向けて突設される部位であり、Ｙ軸に対して平行に突設される壁部を形成している。そして、各突起部９・９・９の間にＹ軸に対して平行な凹状の溝部１０・１０を形成している。

尚、本実施例では、突起部７・７を、Ｙ軸に対して平行な壁部として形成しているため、突起部９・９・９も、Ｙ軸に対して平行な壁部として形成しているが、突起部７・７を、Ｘ軸に対して平行な壁部として形成している場合には、突起部９・９・９を、Ｘ軸に対して平行な壁部として形成する。またこの場合、各突起部９・９・９の間にＸ軸に対して平行な凹部として溝部１０・１０を形成する。

また本実施例では、突起部９・９・９のうち、最も外側に位置する２箇所の各突起部９・９を外壁部９ａ・９ｂとして規定し、外壁部９ａ・９ｂの間に形成される突起部９を内壁部９ｃとして規定している。そして、外壁部９ａ・９ｂの接合面６ｂからの突設高さをＨ_２として、内壁部９ｃの接合面６ｂからの突設高さをＨ_３として規定している。

さらに本実施例では、カウンターウェイト５Ａに形成される突起部７が２箇所である場合を例示しているが、本発明に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイトに形成される突起部の箇所数をこれに限定するものではなく、２箇所以上であればよい。
即ち、本発明に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイトに形成する突起部の箇所数が、例えば３箇所であれば、クランクアームにおいて、カウンターウェイトに形成する突起部の箇所数と同じ３箇所の溝部が形成されるように、クランクアームに４箇所の突起部を形成する構成とすればよい。この場合には、最も外側に位置する２箇所の各突起部が外壁部となり、外壁部の間に形成される２箇所の突起部が内壁部となる。

次に、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法における一連の接合工程の流れについて、図３〜図７を用いて説明をする。

（プロジェクション溶接工程）
本発明の一実施例に係るクランクシャフトの製造方法では、まず始めに、図３および図４に示す如く、時刻０から時刻ｔ_１の間において、クランクアーム４Ａおよびカウンターウェイト５Ａに通電しない状態でカウンターウェイト５Ａの突起部７・７をクランクアーム４Ａの溝部１０・１０に当接させる。

カウンターウェイト５Ａに形成される突起部７・７をクランクアーム４Ａに形成される溝部１０・１０に挿入すると、最も外側に位置する突起部７・７のさらに外側に外壁部９ａ・９ｂが配置されるとともに、溝部８に対応する位置に内壁部９ｃが配置される。
またこのとき、溝部８の底面と内壁部９ｃの頂面は、（Ｈ_１−Ｈ_３）の距離だけ離間している。
そして、カウンターウェイト５ＡをＺ軸に対して平行な方向にクランクアーム４Ａに対して押圧する。そして、押圧力がＦ_１となるまで、押圧力を徐々に増大させていく。

次に、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２の間において、押圧力Ｆ_１を保持しておく。
これにより、各部材４Ａ・５Ａの間でスパークを生じさせることなく、各部材４・５を押圧力Ｆ_１で押圧し合う状態に保持することができる。

次に、図３および図５に示す如く、時刻ｔ_２から時刻ｔ_３の間において、押圧力Ｆ_１を保持しつつ、各部材４Ａ・５Ａに通電する。
そして、電流値が所定の電流値Ａ_１となるまで、徐々に電流値を増大させていく。

次に、時刻ｔ_３から時刻ｔ_４の間において、押圧力Ｆ_１および電流値Ａ_１を保持する。
すると、カウンターウェイト５Ａの突起部７・７とクランクアーム４Ａの溝部１０・１０の当接部においてジュール熱が発生し、突起部７・７が電流値Ａ_１に応じた所定の温度まで昇温して軟化される。そして、軟化された突起部７・７が、押圧力Ｆ_１によって押し潰される。

ここでカウンターウェイト５Ａは、溝部８が内壁部９ｃと当接するまで押し潰されるため、このときのカウンターウェイト５ＡのＺ軸に平行な方向への変位量はΔＺ_１となる。このときの変位量ΔＺ_１は、（Ｈ_１−Ｈ_３）の値に等しくなる。
つまり、各部材４・５の材質を考慮しつつ、突設高さＨ_１・Ｈ_３や押圧力Ｆ_１および電流値Ａ_１の値を種々調整することによって、変位量ΔＺ_１を調整することができる。

次に、図３および図６に示す如く、時刻ｔ_４から時刻ｔ_５の間において、押圧力Ｆ_１を保持しつつ、電流値が所定の電流値Ａ_２となるまで、さらに電流値を増大させていく。

次に、時刻ｔ_５から時刻ｔ_６の間において、押圧力Ｆ_１および電流値Ａ_２を保持する。
すると、突起部７・７が電流値Ａ_２に応じてさらに高い所定の温度まで昇温して軟化される。そして、さらに軟化された突起部７・７が、押圧力Ｆ_１によってさらに押し潰されて、カウンターウェイト５ＡはＺ軸に平行な方向へさらに変位量ΔＺ_２だけ変位する。

またこのとき、クランクアーム４Ａの内壁部９ｃが、溝部８と当接して押圧力Ｆ_１によって押し潰されて、逆楔状に変形した溝部８に据え込まれる。これにより、カウンターウェイト５Ａの変形した溝部８によってクランクアーム４Ａの内壁部９ｃを係止することができる。
尚、ここでいう「据え込み」とは、ある材料を長さ方向に加圧（圧縮）して、その長さの一部あるいは全部を、加圧軸方向に対して垂直な方向に潰して流動させることにより材料の断面積を拡大する作業、あるいは、そのような加工をいう。

このように、クランクアーム４Ａとカウンターウェイト５Ａの接合部位６を電流値Ａ_２に応じた所定の温度まで昇温させるとともに、カウンターウェイト５Ａを所定の変位量（ΔＺ_１＋ΔＺ_２）で変位させて、突起部７・７と内壁部９ｃを押し潰すことにより、各部材４・５を接合部位６において塑性流動させて、溝部８によって内壁部９ｃを係止しつつ、プロジェクション溶接を行うようにしている。

次に、時刻ｔ_６から時刻ｔ_７の間に、各部材４・５に通電する電流値を電流値Ａ_２から「０」まで減少させるとともに、時刻ｔ_７から時刻ｔ_８の間において、電流値「０」および押圧力Ｆ_１の状態を保持する。
そして次に、時刻ｔ_８から時刻ｔ_９の間に、押圧力Ｆ_１を「０」まで減少させて、プロジェクション溶接工程を完了する。

尚、本実施例では、カウンターウェイト５Ａをクランクアーム４Ａに対して変位させる場合を例示しているが、本発明に係るクランクシャフトの製造方法において、プロジェクション溶接工程の際に変位する対象を限定するものではなく、クランクアーム側（即ち、クランクシャフト本体側）を変位させる構成とすることも可能である。

図３に示す如く、プロジェクション溶接工程が完了すると、時刻ｔ_９から時刻ｔ_１０の間だけ間隔をおいて、かしめ工程に移行する。尚、この時刻ｔ_９から時刻ｔ_１０の移行期間を必ずしも確保する必要はない。

（かしめ工程）
次に、図３および図７に示す如く、時刻ｔ_１０から時刻ｔ_１１の間において、クランクアーム４Ａに形成される外壁部９ａ・９ｂを、Ｘ軸に対して平行な方向にカウンターウェイト５Ａの突起部７・７に対して押圧する。そして、押圧力がＦ_２となるまで、押圧力を徐々に増大させていく。

次に、時刻ｔ_１１から時刻ｔ_１２の間において、押圧力Ｆ_２で外壁部９ａ・９ｂをカウンターウェイト５Ａの突起部７・７側に押圧する状態を保持して、外壁部９ａ・９ｂをカウンターウェイト５Ａの突起部７・７に対してかしめる。
これにより、カウンターウェイト５Ａがクランクアーム４Ａの外壁部９ａ・９ｂによって係止される。

かしめ工程は、各部材４Ａ・５Ａが軟化している状態で行うのが望ましいため、前述したプロジェクション溶接工程に引き続いて（即ち、各部材４Ａ・５Ａの温度が低下しないうちに）かしめ工程を行うことが望ましい。あるいは、プロジェクション溶接工程の後も各部材４Ａ・５Ａへの通電を継続しつつ、かしめ工程を行ってもよい。

尚、本実施例では、外壁部９ａ・９ｂをＸ軸に対して平行な方向に押圧して、外壁部９ａ・９ｂと突起部７・７をかしめる場合を例示しているが、本発明に係るクランクシャフトの製造方法における外壁部９ａ・９ｂの押圧方向をＸ軸に対して平行な方向に限定するものではなく、押圧方向をＸ軸方向とＺ軸方向の成分を含む斜め方向等とすることも可能であり、かしめに適した押圧方向を適宜選択することができる。

次に、時刻ｔ_１２から時刻ｔ_１３の間に、外壁部９ａ・９ｂに対する押圧力を徐々に弱めていき、最終的に押圧力Ｆ_２を「０」まで減少させて、かしめ工程を完了する。
そして以上により、本発明の一実施例に係るクランクシャフトの製造方法による一連の接合工程を完了する。

このように、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法によれば、クランクシャフト１の接合部位６が、プロジェクション溶接による接合構造と、かしめによる接合構造を複合した構造となるため、遠心力方向（ここでは、Ｚ軸の正方向）への引き抜き強度をかしめ構造によって増強することができ、溶接による接合方法を採用した場合であっても、確実に接合強度を確保することが可能になる。

即ち、本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、クランクアーム４Ａにカウンターウェイト５Ａを接合してクランクシャフト１を製造するクランクシャフトの製造方法であって、クランクアーム４Ａあるいはカウンターウェイト５Ａのいずれか一方（本実施例ではカウンターウェイト５Ａ）の接合面６ａにおいて、該接合面６ａから突設される複数の（本実施例では２箇所）平行な第一の壁部である突起部７・７と、隣り合う突起部７・７の間に形成される第一の凹部である溝部８と、を形成するとともに、他方（本実施例ではクランクアーム４Ａ）の接合面６ｂにおいて、該接合面６ｂから突設される複数（本実施例では３箇所）の平行な第二の壁部である突起部９・９・９と、隣り合う第二の突起部９・９・９の間に形成される、複数（本実施例では２箇所）の突起部７・７と同じ数の複数（本実施例では２箇所）の第二の凹部である溝部１０・１０と、を形成しておき、突起部７・７を溝部１０・１０に圧入するとともに、突起部９・９・９のうち最も外側に形成される二つの突起部９・９である外壁部９ａ・９ｂ以外の突起部９である内壁部９ｃを、溝部８に据え込みつつ、カウンターウェイト５Ａとクランクアーム４Ａをプロジェクション溶接する工程（プロジェクション溶接工程）と、その後、外壁部９ａ・９ｂを、それぞれが隣接する突起部７・７に向けて押圧して、カウンターウェイト５Ａとクランクアーム４Ａをかしめる工程（かしめ工程）と、を備えるものである。
このような構成により、クランクアーム４Ａとカウンターウェイト５Ａに作用する遠心力方向（本実施例では、Ｚ軸の正方向）への引き抜き力に耐えうる接合強度を確実に確保できる。

次に、本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法について、図８〜図１０を用いて説明をする。
本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、クランクアーム４の接合部位６に形成される溝部１０を改良して、クランクアーム４とカウンターウェイト５の接合強度をより確実に確保できるようにしたものであり、一連の接合工程の流れは、前述した本発明の第一実施例に係るクランクシャフトの製造方法と共通している。

図８に示す如く、本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるクランクアーム４である第二の態様に係るクランクアーム４Ｂは、その接合部位６に２箇所の溝部１０・１０を備えている。
そして溝部１０・１０の底部には、溝部１０・１０に対する突起部７・７の圧入方向視（Ｚ軸方向視）において、溝部１０・１０の断面積を拡大する拡大部１０ａ・１０ａを形成している。

拡大部１０ａ・１０ａは、図８に示すように溝を円弧状に形成する態様だけでなく、例えば、図９（ａ）に示すようなＶ字溝状に形成する態様や、図９（ｂ）に示すような溝を略矩形状に形成する態様等、種々の溝形状を採用することが可能である。

図１０に示す如く、拡大部１０ａ・１０ａを備えるクランクアーム４Ｂと、カウンターウェイト５Ａを用いて、前述したプロジェクション溶接工程（図３および図４〜図６参照）を行うと、押し潰されて変形した突起部７・７が、拡大部１０ａ・１０ａに据え込まれるため、突起部７・７と拡大部１０ａ・１０ａが係止し合うようになり、突起部７・７の遠心力方向（ここでは、Ｚ軸の正方向）に対する引き抜き強度を増大させることができる。
尚、このように突起部７・７の先端部と拡大部１０ａ・１０ａを係止させることによって生じる突起部７・７の遠心力方向に対する引き抜き強度を増大させる効果を、以後アンカー効果と呼ぶ。

このように、本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法では、接合部位６において、プロジェクション溶接による溶接構造と、かしめ構造を複合させるとともに、さらに突起部７・７を拡大部１０ａ・１０ａに据え込むことによるアンカー効果を生じさせることができるため、より確実に接合強度を確保することが可能になる。

即ち、本発明の第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、溝部１０・１０の底部において、該溝部１０・１０の圧入方向視（本実施例では、Ｚ軸方向視）における断面積を拡大する拡大部１０ａ・１０ａを形成するものである。
このような構成により、接合部位６における遠心力方向（本実施例では、Ｚ軸の正方向）への係止力を増大させることができ、接合強度を確実に確保できる。

次に、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法について、図１１〜図１３を用いて説明をする。
本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、カウンターウェイト５に形成される突起部７・７の両側面７ａ・７ｂが圧入方向に対して成す角度θ_１・θ_２を種々変更するとともに、クランクアーム４の接合部位６に形成される溝部１０を改良して、クランクアーム４とカウンターウェイト５の接合強度を確実に確保できるようにしたものであり、一連の接合工程の流れは、前述した本発明の第一実施例および第二実施例に係るクランクシャフトの製造方法と共通している。

図１１（ａ）に示す如く、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイト５である第二の態様に係るカウンターウェイト５Ｂは、その接合部位６に２箇所の突起部７・７を備えている。
突起部７・７は、接合面６ａからＺ軸の負側に向けて突設される部位であり、Ｙ軸に対して平行な壁部を形成している。そして、各突起部７・７の間に、Ｙ軸に対して平行な凹状の溝部８を形成している。

本実施例で示すカウンターウェイト５Ｂでは、図１１（ａ）に示すように、突起部７の外側の外側面７ａが圧入方向に対して成す角度をθ_１とし、内側の内側面７ｂが圧入方向（本実施例では、Ｚ軸に対して平行な方向）に対して成す角度をθ_２として規定しており、θ_１＝０、θ_１＜θ_２としている。

図１１（ｂ）に示す如く、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるクランクアーム４である第三の態様に係るクランクアーム４Ｃは、カウンターウェイト５Ｂに対応するものであり、その接合部位６に２箇所の溝部１０・１０を備えている。
クランクアーム４Ｃでは、溝部１０の底部１０ｂを、突起部７の外側面７ａと対面する内側面１０ｃ側の溝部１０の深さが、突起部７の内側面７ｂと対面する内側面１０ｄ側の溝部１０の深さに比して浅くなるように、溝部１０の幅方向（本実施例では、Ｙ軸に対して平行な方向）に対して角度φ_１だけ傾斜させている。そして、溝部１０の深さが浅くなる内側面１０ｃ側に、拡大部１０ａ・１０ａを形成している。

図１２に示す如く、各溝部１０・１０の各底部１０ｂ・１０ｂを角度φ_１だけ傾斜させたクランクアーム４Ｃと、カウンターウェイト５Ｂを用いて、前述したプロジェクション溶接工程（図３および図４〜図６参照）を行うと、傾斜した各底部１０ｂ・１０ｂによって、拡大部１０ａ・１０ａが形成されていない方向に突起部７・７が流動することが規制されるため、押し潰されて変形した突起部７・７が、底部１０ｂ・１０ｂに沿って拡大部１０ａ・１０ａに流入する方向に確実に流動して据え込まれる。
このため、突起部７・７と拡大部１０ａ・１０ａがより強力に係止し合うようになり、突起部７・７の遠心力方向（ここでは、Ｚ軸の正方向）に対する引き抜き強度を増大させることができる。

また、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法で用いるカウンターウェイト５は、図１３（ａ）に示すようなカウンターウェイト５Ｃとすることもできる。
本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるカウンターウェイト５である第三の態様に係るカウンターウェイト５Ｃは、その接合部位６に２箇所の突起部７・７を備えている。
突起部７・７は、接合面６ａからＺ軸の負側に向けて突設される部位であり、Ｙ軸に対して平行な壁部を形成している。そして、各突起部７・７の間に、Ｙ軸に対して平行な凹状の溝部８を形成している。

本実施例で示すカウンターウェイト５Ｃでは、図１３（ａ）に示すように、突起部７の外側寄りの外側面７ａが圧入方向（本実施例では、Ｚ軸に対して平行な方向）に対して成す角度をθ_１とし、内側寄りの内側面７ｂが圧入方向に対して成す角度をθ_２として規定しており、θ_２＝０、θ_１＞θ_２としている。

図１３（ｂ）に示す如く、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法に用いるクランクアーム４である第四の態様に係るクランクアーム４Ｄは、カウンターウェイト５Ｃに対応するものであり、その接合部位６に２箇所の溝部１０・１０を備えている。
クランクアーム４Ｄでは、溝部１０の底部１０ｂを、突起部７の外側面７ａと対面する内側面１０ｃ側の溝部１０の深さが、突起部７の内側面７ｂと対面する内側面１０ｄ側の溝部１０の深さに比して深くなるように、溝部１０の幅方向（本実施例では、Ｙ軸に対して平行な方向）に対して角度φ_２だけ傾斜させている。そして、溝部１０の深さが浅くなる内側面１０ｄ側に、拡大部１０ａ・１０ａを形成している。

このようなクランクアーム４Ｄと、カウンターウェイト５Ｃを用いて、前述したプロジェクション溶接工程（図３および図４〜図６参照）を行った場合（図示せず）にも、クランクアーム４Ｃと、カウンターウェイト５Ｂを用いた場合（図１２参照）と同様に、突起部７・７と拡大部１０ａ・１０ａをより強力に係止し合うようにすることができ、突起部７・７の遠心力方向（ここでは、Ｚ軸の正方向）に対する引き抜き強度を増大させることができる。

このように、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法では、突起部７・７の両側面７ａ・７ｂが圧入方向（本実施例では、Ｚ軸に対して平行な方向）に対して成す角度θ_１・θ_２を調整するとともに、溝部１０の底部１０ｂを溝部１０の幅方向（本実施例では、Ｙ軸に対して平行な方向）に対して角度φ_１・φ_２だけ傾斜させる構成としている。これにより、接合部位６において、プロジェクション溶接による溶接構造と、かしめ構造を複合させるとともに、さらに突起部７・７を拡大部１０ａ・１０ａにより強力に据え込むことによってより強力なアンカー効果を生じさせることができるため、より確実に接合強度を確保することが可能になる。

即ち、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、突起部７を形成する幅方向における一方の外側面７ａが圧入方向に対して成す第一の角度である角度θ_１が、突起部７を形成する幅方向における他方の内側面７ｂが圧入方向に対して成す第二の角度である角度θ_２に比して大きい場合において、溝部１０の外側面７ａに対面する内側面１０ｃ側の深さが、溝部１０の内側面７ｂに対面する内側面１０ｄ側の深さに比して深くなるように、溝部１０・１０の底部１０ｂ・１０ｂを幅方向に対して傾斜させるものである。

あるいは、本発明の第三実施例に係るクランクシャフトの製造方法は、突起部７を形成する幅方向における一方の内側面７ｂが圧入方向に対して成す第一の角度である角度θ_２が、突起部７を形成する幅方向における他方の外側面７ａが圧入方向に対して成す第二の角度である角度θ_１に比して大きい場合において、溝部１０の内側面７ｂに対面する内側面１０ｄ側の深さが、溝部１０の外側面７ａに対面する内側面１０ｃ側の深さに比して深くなるように、溝部１０・１０の底部１０ｂ・１０ｂを幅方向に対して傾斜させるものである。
このような構成により、接合部位６における遠心力方向（本実施例では、Ｚ軸の正方向）への係止力を増大させることができ、接合強度を確実に確保できる。

１ クランクシャフト
４ クランクアーム
５ カウンターウェイト
６ 接合部位
７ 突起部
７ａ 外側面
７ｂ 内側面
８ 溝部
９ 突起部
１０ 溝部
１０ａ 拡大部
１０ｂ 底部

Claims (3)

1. クランクアームにカウンターウェイトを接合してクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法であって、
   前記クランクアームあるいは前記カウンターウェイトのいずれか一方の接合面において、該接合面から突設される複数の平行な第一の壁部と、
   隣り合う前記第一の壁部の間に形成される第一の凹部と、
   を形成するとともに、
   他方の前記接合面において、
   該接合面から突設される複数の平行な第二の壁部と、
   隣り合う前記第二の壁部の間に形成される、複数の前記第一の壁部と同じ数の複数の第二の凹部と、
   を形成しておき、
   複数の前記第一の壁部を複数の前記第二の凹部に圧入するとともに、
   複数の前記第二の壁部のうち最も外側に形成される二つの前記第二の壁部以外の前記第二の壁部を、前記第一の凹部に据え込みつつ、
   前記カウンターウェイトと前記クランクアームをプロジェクション溶接する工程と、
   その後、前記最も外側に形成される二つの第二の壁部を、それぞれが隣接する前記第一の壁部に向けて押圧して、
   前記カウンターウェイトと前記クランクアームをかしめる工程と、
   を備える、
   ことを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
2. 複数の前記第二の凹部の底部において、
   該第二の凹部の圧入方向視における断面積を拡大する拡大部を形成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの製造方法。
3. 前記第一の壁部を形成する、幅方向における一方の側面が圧入方向に対して成す第一の角度が、
   前記第一の壁部を形成する、幅方向における他方の側面が圧入方向に対して成す第二の角度に比して大きい場合において、
   前記第二の凹部の前記一方の側面に対面する内側面側の深さが、
   前記第二の凹部の前記他方の側面に対面する内側面側の深さに比して深くなるように、
   前記第二の凹部の底部を幅方向に対して傾斜させる、
   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製造方法。

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