JP3899246B2 - クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置に関し、特には、大型鋼塊を用いて製造される陸上発電用などの比較的大型のクランク軸をＲＲ鍛造法等によりピン部、アーム部、ジャーナル部を一体に鍛造成形する際にフィレット部を凹状に加工する鍛造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
陸上発電用などの比較的大型のクランク軸は、従来より大型鋼塊を棒状に鍛造し、その棒状の被鍛造材を、特開平２−１３３１３９号公報に開示されているようなＲＲ鍛造法等の鍛造により製造されている。
【０００３】
上記鍛造法の概要を図４を参照して説明する。まず棒状の被鍛造材１には前工程でピン部２、アーム部３、ジャーナル部４がそれぞれ成形されており、その内のジャーナル部４を把持ダイス５にて把持し、またピン部２をポンチ６にて把持する（図４ａ参照）。次いで、把持ダイス５をピン部２の方向（矢印７の方向）に駆動してアーム部３を膨出させるとともに、ポンチ６を被鍛造材１の軸直角方向（矢印８の方向）に押し下げ、鍛造を開始する（図４ｂ参照）。この後、把持ダイス５の駆動とポンチ６の押し下げを所定位置まで行うことでクランクスロー部９が鍛造成形される（図４ｃ参照）。なお、この鍛造は被鍛造材１を部分加熱して熱間で行われる。
【０００４】
上記鍛造後のクランク軸は、図５に示すもので、通常、ピン部２とアーム部３との境に十数ｍｍのフィレット半径Ｒからなるフィレット部１０が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、上記クランク軸が使用されているエンジンがコンパクト化される傾向にあり、図６に示すようなフィレット部１０をアーム部３側に凹状に深く形成し、ピン部２を有効に使用することが行われつつある。しかしながら、フィレット部１０をアーム部３側に凹状に形成する機械加工を施すと、材料強度の強固なメタルフローがフィレット形状に沿わず、あるいは表面層が薄くなるため偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づきやすくなり、強度の低下を招くといった問題が懸念される。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に加工し得るクランク軸の鍛造方法及び鍛造装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るクランク軸の鍛造方法（請求項１）は、ピン部、このピン部両側のアーム部、更にそのアーム部の外側のジャーナル部を形成し得る個所を備える棒状の被鍛造材の、前記ジャーナル部を把持ダイスにて把持し、この把持ダイスをピン部の方向に駆動するとともに、ピン部をポンチにて被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を鍛造成形するクランク軸の鍛造方法において、ピン部とアーム部の境のフィレット部を成形するポンチ部位に凸形状金型を進退可能に設けフィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工するものである。
【０００８】
そして、その鍛造装置（請求項２）は、棒状の被鍛造材のジャーナル部を把持する把持ダイスと、この把持ダイスをピン部の方向に駆動する駆動装置と、ピン部を被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を成形するポンチとを具えてなるクランク軸の鍛造装置において、前記ポンチのフィレット部を成形する部位に、当該フィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工するための凸形状金型を進退可能に設けてなるものである。
【０００９】
上記本発明の構成では、ポンチのフィレット部を成形する部位に凸形状金型を進退可能に設けているので、把持ダイスをピン部の方向に駆動するとともに、ピン部をポンチにて被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を鍛造成形した後、更にポンチを被鍛造材の軸直角方向に押し下げることで、凸形状金型をアーム部側に押し出すことができ、これにより鍛造と同時にフィレット部をアーム部側に凹状に加工することができる。またこのように鍛造と同時にフィレット部を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。またこれにより、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく歩留りのよい強度上健全なフィレット部を有するクランク軸を鍛造成形することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。図１に示すポンチ先端部を除く本発明に係る鍛造装置の基本構成は、上記図４に示す構成と同じものである。従って、図４と同じ構成部分については同じ符号をもって説明する。
【００１１】
ポンチ６の先端部１１のピン部２を把持する側の、被鍛造材１の軸方向の両側に凸形状金型１２を進退可能に収容し得る溝１３が形成されている。溝１３は、本体側の片勾配面１４と先端フランジ部１５とにより外向きに拡大開口する溝に形成されている。
【００１２】
凸形状金型１２は、上面１６を溝１３の片勾配面１４に沿う形状の片勾配面に形成し、また下面１７の一部をフランジ部１５に沿う形状に形成することで、上面１６と下面１７の間の一側面部１８が溝１３内に進退可能に収容し得る形状に形成されるとともに、下面１７の一部と他の一側面側とにフィレット部１９をアーム部３側に凹状に鍛造加工するための円弧状の凸形状部２０が形成されて構成されている。
【００１３】
上記構成の鍛造装置による棒状の被鍛造材１からのクランク軸の鍛造は、従来同様図４に示す工程順に行われるが、その際、本発明においては、図２に示すように、アーム部３側に凹状のフィレット部１９が鍛造加工される。すなわち、ジャーナル部４を把持ダイス５にて把持し、またピン部２をポンチ６にて把持すると、本発明においては、ポンチ６がピン部２を把持する際に凸形状金型１２の円弧状凸形状部１９がピン部２に押圧される（図２ａ参照）。
【００１４】
次いで、把持ダイス５をピン部２の方向（矢印７の方向）に駆動してアーム部３を膨出させるとともに、ポンチ６を被鍛造材１の軸直角方向（矢印８の方向）に押し下げ、鍛造を開始すると、本発明においては、凸形状金型１２が反力を受けて、溝１３の本体側の片勾配面１４と凸形状金型１２の上面１６の片勾配面との間で外方に向く力を生じアーム部３側に滑り出て、凸形状金型１２の円弧状凸形状部２０がアーム部３側に突出する。（図２ｂ参照）。
【００１５】
この後、把持ダイス５の駆動とポンチ６の押し下げを所定位置まで行うと、本発明においては、アーム部３側に凹状にフィレット部１９が鍛造加工される。そして鍛造後、ポンチ６を開放すると、凸形状金型１２は円弧状凸形状部２０がアーム部３の内側面に押され、溝１３内に押し戻される（図２ｃ参照）。
【００１６】
上記の如きクランク軸の鍛造方法では、鍛造と同時にフィレット部１９を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。
【００１７】
なお、上記例では、凸形状金型１２をポンチ６の先端部１１に設ける例として図１に示す構造を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば図３に示す構造であってもよく、またポンチにシリンダなどの進退駆動装置を設けけて強制的に進退させてもよく、要は鍛造時に凸形状金型１２がポンチ６からアーム部３側に突出し得る構造であればよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鍛造と同時にフィレット部をアーム部側に凹状に加工することができる。また、鍛造と同時にフィレット部を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。また、フィレット部がアーム部側に凹状に形成されることから、エンジンのコンパクト化に十分対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。
【図２】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を説明するための工程順のポンチ先端部の断面説明図である。ａは据え付け、ｂは予備圧縮、ｃは鍛造終了の状態を示す。
【図３】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための別の実施形態を示す鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。
【図４】従来のクランク軸の鍛造工程を説明するための断面説明図である。ａは据え付け、ｂは予備圧縮、ｃは鍛造終了の状態を示す。
【図５】従来のクランク軸の説明図である。
【図６】従来のクランク軸の別の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１：被鍛造材 ２：ピン部 ３：アーム部
４：ジャーナル部 ５：把持ダイス ６：ポンチ
７：把持ダイスの駆動方向を示す矢印
８：ポンチの押し下げ方向を示す矢印 ９：クランクスロー部
１１：ポンチの先端部 １２：凸形状金型 １３：溝
１４：片勾配面 １５：フランジ部 １６：凸形状金型の上面
１７：凸形状金型の下面 １８：一側面部 １９：フィレット部
２０：円弧状凸形状部
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置に関し、特には、大型鋼塊を用いて製造される陸上発電用などの比較的大型のクランク軸をＲＲ鍛造法等によりピン部、アーム部、ジャーナル部を一体に鍛造成形する際にフィレット部を凹状に加工する鍛造技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
陸上発電用などの比較的大型のクランク軸は、従来より大型鋼塊を棒状に鍛造し、その棒状の被鍛造材を、特開平２−１３３１３９号公報に開示されているようなＲＲ鍛造法等の鍛造により製造されている。
【０００３】
上記鍛造法の概要を図４を参照して説明する。まず棒状の被鍛造材１には前工程でピン部２、アーム部３、ジャーナル部４がそれぞれ成形されており、その内のジャーナル部４を把持ダイス５にて把持し、またピン部２をポンチ６にて把持する（図４ａ参照）。次いで、把持ダイス５をピン部２の方向（矢印７の方向）に駆動してアーム部３を膨出させるとともに、ポンチ６を被鍛造材１の軸直角方向（矢印８の方向）に押し下げ、鍛造を開始する（図４ｂ参照）。この後、把持ダイス５の駆動とポンチ６の押し下げを所定位置まで行うことでクランクスロー部９が鍛造成形される（図４ｃ参照）。なお、この鍛造は被鍛造材１を部分加熱して熱間で行われる。
【０００４】
上記鍛造後のクランク軸は、図５に示すもので、通常、ピン部２とアーム部３との境に十数ｍｍのフィレット半径Ｒからなるフィレット部１０が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、上記クランク軸が使用されているエンジンがコンパクト化される傾向にあり、図６に示すようなフィレット部１０をアーム部３側に凹状に深く形成し、ピン部２を有効に使用することが行われつつある。しかしながら、フィレット部１０をアーム部３側に凹状に形成する機械加工を施すと、材料強度の強固なメタルフローがフィレット形状に沿わず、あるいは表面層が薄くなるため偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づきやすくなり、強度の低下を招くといった問題が懸念される。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に加工し得るクランク軸の鍛造方法及び鍛造装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るクランク軸の鍛造方法（請求項１）は、ピン部、このピン部両側のアーム部、更にそのアーム部の外側のジャーナル部を形成し得る個所を備える棒状の被鍛造材の、前記ジャーナル部を把持ダイスにて把持し、この把持ダイスをピン部の方向に駆動するとともに、ピン部をポンチにて被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を鍛造成形するクランク軸の鍛造方法において、ピン部とアーム部の境のフィレット部を成形するポンチ部位に凸形状金型を進退可能に設けフィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工するものである。
【０００８】
そして、その鍛造装置（請求項２）は、棒状の被鍛造材のジャーナル部を把持する把持ダイスと、この把持ダイスをピン部の方向に駆動する駆動装置と、ピン部を被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を成形するポンチとを具えてなるクランク軸の鍛造装置において、前記ポンチのフィレット部を成形する部位に、当該フィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工するための凸形状金型を進退可能に設けてなるものである。
【０００９】
上記本発明の構成では、ポンチのフィレット部を成形する部位に凸形状金型を進退可能に設けているので、把持ダイスをピン部の方向に駆動するとともに、ピン部をポンチにて被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を鍛造成形した後、更にポンチを被鍛造材の軸直角方向に押し下げることで、凸形状金型をアーム部側に押し出すことができ、これにより鍛造と同時にフィレット部をアーム部側に凹状に加工することができる。またこのように鍛造と同時にフィレット部を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。またこれにより、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく歩留りのよい強度上健全なフィレット部を有するクランク軸を鍛造成形することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。図１に示すポンチ先端部を除く本発明に係る鍛造装置の基本構成は、上記図４に示す構成と同じものである。従って、図４と同じ構成部分については同じ符号をもって説明する。
【００１１】
ポンチ６の先端部１１のピン部２を把持する側の、被鍛造材１の軸方向の両側に凸形状金型１２を進退可能に収容し得る溝１３が形成されている。溝１３は、本体側の片勾配面１４と先端フランジ部１５とにより外向きに拡大開口する溝に形成されている。
【００１２】
凸形状金型１２は、上面１６を溝１３の片勾配面１４に沿う形状の片勾配面に形成し、また下面１７の一部をフランジ部１５に沿う形状に形成することで、上面１６と下面１７の間の一側面部１８が溝１３内に進退可能に収容し得る形状に形成されるとともに、下面１７の一部と他の一側面側とにフィレット部１９をアーム部３側に凹状に鍛造加工するための円弧状の凸形状部２０が形成されて構成されている。
【００１３】
上記構成の鍛造装置による棒状の被鍛造材１からのクランク軸の鍛造は、従来同様図４に示す工程順に行われるが、その際、本発明においては、図２に示すように、アーム部３側に凹状のフィレット部１９が鍛造加工される。すなわち、ジャーナル部４を把持ダイス５にて把持し、またピン部２をポンチ６にて把持すると、本発明においては、ポンチ６がピン部２を把持する際に凸形状金型１２の円弧状凸形状部１９がピン部２に押圧される（図２ａ参照）。
【００１４】
次いで、把持ダイス５をピン部２の方向（矢印７の方向）に駆動してアーム部３を膨出させるとともに、ポンチ６を被鍛造材１の軸直角方向（矢印８の方向）に押し下げ、鍛造を開始すると、本発明においては、凸形状金型１２が反力を受けて、溝１３の本体側の片勾配面１４と凸形状金型１２の上面１６の片勾配面との間で外方に向く力を生じアーム部３側に滑り出て、凸形状金型１２の円弧状凸形状部２０がアーム部３側に突出する。（図２ｂ参照）。
【００１５】
この後、把持ダイス５の駆動とポンチ６の押し下げを所定位置まで行うと、本発明においては、アーム部３側に凹状にフィレット部１９が鍛造加工される。そして鍛造後、ポンチ６を開放すると、凸形状金型１２は円弧状凸形状部２０がアーム部３の内側面に押され、溝１３内に押し戻される（図２ｃ参照）。
【００１６】
上記の如きクランク軸の鍛造方法では、鍛造と同時にフィレット部１９を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。
【００１７】
なお、上記例では、凸形状金型１２をポンチ６の先端部１１に設ける例として図１に示す構造を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えば図３に示す構造であってもよく、またポンチにシリンダなどの進退駆動装置を設けけて強制的に進退させてもよく、要は鍛造時に凸形状金型１２がポンチ６からアーム部３側に突出し得る構造であればよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鍛造と同時にフィレット部をアーム部側に凹状に加工することができる。また、鍛造と同時にフィレット部を加工するので、フィレット形状に沿ったメタルフローが形成され、また偏析の多い鋼塊中心部が製品表面に近づくことなく、フィレット部をアーム部側に凹状に形成することができる。また、フィレット部がアーム部側に凹状に形成されることから、エンジンのコンパクト化に十分対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。
【図２】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を説明するための工程順のポンチ先端部の断面説明図である。ａは据え付け、ｂは予備圧縮、ｃは鍛造終了の状態を示す。
【図３】本発明に係るクランク軸の鍛造方法を適用するための別の実施形態を示す鍛造装置のポンチ先端部の断面説明図である。
【図４】従来のクランク軸の鍛造工程を説明するための断面説明図である。ａは据え付け、ｂは予備圧縮、ｃは鍛造終了の状態を示す。
【図５】従来のクランク軸の説明図である。
【図６】従来のクランク軸の別の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１：被鍛造材 ２：ピン部 ３：アーム部
４：ジャーナル部 ５：把持ダイス ６：ポンチ
７：把持ダイスの駆動方向を示す矢印
８：ポンチの押し下げ方向を示す矢印 ９：クランクスロー部
１１：ポンチの先端部 １２：凸形状金型 １３：溝
１４：片勾配面 １５：フランジ部 １６：凸形状金型の上面
１７：凸形状金型の下面 １８：一側面部 １９：フィレット部
２０：円弧状凸形状部
Claims (2)
- ピン部、このピン部両側のアーム部、更にそのアーム部の外側のジャーナル部を形成し得る個所を備える棒状の被鍛造材の、前記ジャーナル部を把持ダイスにて把持し、この把持ダイスをピン部の方向に駆動するとともに、ピン部をポンチにて被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を鍛造成形するクランク軸の鍛造方法において、ピン部とアーム部の境のフィレット部を成形するポンチ部位に凸形状金型を進退可能に設けフィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工することを特徴とするクランク軸の鍛造方法。
- 棒状の被鍛造材のジャーナル部を把持する把持ダイスと、この把持ダイスをピン部の方向に駆動する駆動装置と、ピン部を被鍛造材の軸直角方向に押し下げてクランクスロー部を成形するポンチとを具えてなるクランク軸の鍛造装置において、前記ポンチのフィレット部を成形する部位に、当該フィレット部をアーム部側に凹状に鍛造加工するための凸形状金型を進退可能に設けてなることを特徴とするクランク軸の鍛造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278606A JP3899246B2 (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278606A JP3899246B2 (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003088933A JP2003088933A (ja) | 2003-03-25 |
| JP3899246B2 true JP3899246B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=19102947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001278606A Expired - Fee Related JP3899246B2 (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | クランク軸の鍛造方法及び鍛造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3899246B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016168605A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 本田技研工業株式会社 | クランクシャフトのフィレット部の強化方法および強化装置 |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR101467041B1 (ko) * | 2012-09-27 | 2014-12-02 | 현대제철 주식회사 | 크랭크 샤프트 제조방법 |
| CN106233008B (zh) * | 2014-03-20 | 2019-03-01 | 本田技研工业株式会社 | 曲轴的压缩残余应力施加装置以及轴部件的增强方法 |
| JP6208062B2 (ja) * | 2014-03-25 | 2017-10-04 | 株式会社神戸製鋼所 | クランクスローの鍛造方法及びクランクスローの製造方法 |
| EP3296036B1 (en) * | 2015-05-14 | 2019-07-03 | Nippon Steel Corporation | Apparatus for manufacturing forged crankshaft |
-
2001
- 2001-09-13 JP JP2001278606A patent/JP3899246B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016168605A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 本田技研工業株式会社 | クランクシャフトのフィレット部の強化方法および強化装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003088933A (ja) | 2003-03-25 |
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