JP5397957B2

JP5397957B2 - クランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフト

Info

Publication number: JP5397957B2
Application number: JP2010237793A
Authority: JP
Inventors: 徳亮眞砂; 章宇野
Original assignee: 株式会社メタルアート
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: KR20120088479A; KR101445672B1; JP2012086265A; CN102451876A; CN102451876B

Description

本発明は、クランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトに関し、特に、直列３気筒エンジンに用いられるクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトに関するものである。

直列気筒エンジンのピストンの往復運動を回転運動に変換するために用いられるクランクシャフトは、熱間鍛造で粗成形を行った後、軸（ジャーナル）やクランクピン等の各部に研削加工等を施して完成品とされる。

熱間鍛造によるクランクシャフトは、通常、誘導加熱等により所定温度に加熱した素材（鋼材）から粗成形のクランクシャフト粗材を成形する荒地・仕上げ成形工程、成形したクランクシャフト粗材から張り出したバリの大部分を除去するトリム工程、及び主として曲がり矯正を行って完成形状にサイジングするサイジング工程を経て、成形される。

ところで、直列３気筒エンジンに用いられるクランクシャフト１０（イーチバランスクランクシャフト）は、図２（ａ１）〜（ａ３）に示すように、形状が複雑なため、熱間鍛造により成形する場合には、完成形状のままでは型抜きが困難である。
このため、図２（ｂ１）〜（ｂ３）に示すように、クランクシャフト粗材１０’を型抜きの容易な形状、具体的には、成形金型（図示省略）のパーティングラインＬ’を挟んで、ウエブ４、クランクピン５及びカウンタウエイト６が抜け勾配を備えた形状に成形されるようにした成形金型を用いて鍛造成形した後、両端の第１気筒及び第３気筒を軸回りに正逆方向の所定の角度、この例では、６０°ずつ捩ってツイスト加工を施し、一般的に、ツイスト工程での回転方向の精度を向上させるために、ツイスト工程の後に、サイジング工程を行い、所望の形状を得るようにしている。

ここで、クランクシャフト粗材１０’にバリが残留していてツイスト加工が行われると、ツイスト加工によってパーティングラインが傾き姿勢となるので、サイジングダイのインプレッション（彫り込み）形状によってバリを潰すことになる。しかし、インプレッション形状でバリを潰すと、クランクシャフト粗材１０’の表面に小さなキズが発生する等の問題があった。
また、クランクシャフト１０としての所望の形状を得るために、ツイスト加工を必要とすることから、工程数が増える分、製造コストが嵩むという問題があった。

一方、バリによるキズの発生を防止しつつ、曲がり矯正力を確保することができ、しかもサイジングダイの角部の摩耗を回避することができるようにしたクランクシャフトの製造方法（特許文献１参照）も提案されているが、この製造方法の場合も、ツイスト加工を必要とするものであるため、製造コストの問題は解消できなかった。

特開２００９−２０８１４７号公報

本発明は、上記従来のクランクシャフトの製造方法の有する問題点に鑑み、ツイスト加工を必要とせず、ツイスト加工に伴う問題を解消するようにしたクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のクランクシャフトの製造方法は、直列３気筒エンジンに用いられるクランクシャフトの製造方法において、製造されるクランクシャフトが、１組のウエブ、該ウエブ間に挟まれて形成されたクランクピン及び各ウエブのクランクピンとクランクシャフトの軸心を挟んで対向する部位に軸心側から半径方向外側に向けて拡大する形状に形成されたカウンタウエイトからなる３個のクランク部の重心が、クランクシャフトの軸を中心として、１２０°回転対称の位置に存在するイーチバランスクランクシャフトであって、かつ、成形金型のパーティングラインを挟んで、すべてのウエブ及びカウンタウエイトが抜け勾配を備えた形状に成形されるようにした成形金型を用いて鍛造成形することを特徴とする。

この場合において、成形金型の各クランクピンの成形部のパーティングラインを、３個のクランクピンの中心を通る成形金型のパーティングラインと平行な面に設定するようにすることができる。

また、本発明のクランクシャフトは、上記クランクシャフトの製造方法によって製造されたものであることを特徴とする。

本発明のクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトによれば、直列３気筒エンジンに用いられるイーチバランスクランクシャフトを、ツイスト加工を必要とすることなく製造することができ、これにより、ツイスト加工に伴う成形精度（クランクシャフトの曲がり精度やクランクピンの位置精度）の悪化、製造コスト等の多くの問題点を解消することができる。

また、成形金型の各クランクピンの成形部のパーティングラインを、３個クランクピンの中心を通る成形金型のパーティングラインと平行な面に設定するようにすることにより、クランクピンの成形を他の部位の成形と同時に行うことができる。

本発明のクランクシャフトの製造方法によって製造されたクランクシャフトの一実施例を示す説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は斜視図、（ｅ）は（ｄ）を軸を中心に左回転方向に９０°回転させた状態の斜視図、（ｆ）は（ｄ）を軸を中心に右回転方向に９０°回転させた状態の斜視図である。従来のクランクシャフトの製造方法によって製造されるクランクシャフトの一例を示す説明図で、（ａ１）はクランクシャフトの正面図、（ａ２）は同側面図、（ａ３）は同斜視図、（ｂ１）はツイスト加工を施す前のクランクシャフト粗材の正面図、（ｂ２）は同側面図、（ｂ３）は同斜視図である。

以下、本発明のクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明のクランクシャフトの製造方法によって製造されたクランクシャフト（イーチバランスクランクシャフト）の一実施例を示す。

クランクシャフト１は、従来のクランクシャフトと同様に、断面が円形状の軸２を備えており、この軸２は、軸受（図示省略）を介して回転自在に軸支される。
軸２には、エンジンの気筒数に相当する３個のクランク部３が形成されている。
各クランク部３は、一組のウエブ４、４と、これらのウエブ４、４間に挟まれて形成されたクランクピン５（図１においては、５ａ、５ｂ、５ｃとして表示。）とから構成される。このクランクピン５は、軸２の軸心と偏心した位置に配置され、ピストンのコネクティングロッド（コンロッド）（図示省略）に連結され、断面が円形状に形成されている。また、各ウエブ４のクランクピン５と対向する（反対側の）部位には、重量バランスをとって回転誤差を軽減するカウンタウエイト６が形成されている。

そして、このクランクシャフト１は、１組のウエブ４、４、これらのウエブ４、４間に挟まれて形成されたクランクピン５及び各ウエブ４、４のクランクピン５と対向する部位に形成されたカウンタウエイト６、６からなる気筒数に対応した３個のクランク部３の重心が、クランクシャフト１の軸２を中心として、１２０°回転対称の位置に存在し、かつ、成形金型（図示省略）のパーティングラインＬを挟んで、ウエブ４、４及びカウンタウエイト６、６が抜け勾配を備えた形状に成形されるようにした成形金型を用いて鍛造成形されるものである。
なお、ウエブ４、４及びカウンタウエイト６、６の形状は、上記要件、すなわち、クランク部３の重心が、クランクシャフト１の軸２を中心として、１２０°回転対称の位置に存在し、かつ、成形金型のパーティングラインＬを挟んで抜け勾配を備えた形状となるものである限りにおいて、本実施例のものに限定されるものではない。

この場合において、成形金型のクランクピン５の成形部のパーティングラインＬ_５ａ、Ｌ_５ｂ、Ｌ_５ｃを、それぞれのクランクピン５ａ、５ｂ、５ｃの中心を通る成形金型のパーティングラインＬと平行な面に設定することができる。
これにより、クランクピン５ａ、５ｂ、５ｃの成形を他の部位の成形と同時に行うことができる。

このように、このクランクシャフトの製造方法は、直列３気筒エンジンに用いられるクランクシャフト１を、ツイスト加工を必要とすることなく鍛造で製造することができ（なお、鍛造工程は、従来汎用されている熱間鍛造等の公知の製造方法をそのまま適用することができる。）、これにより、ツイスト加工に伴う成形精度（クランクシャフト１の曲がり精度やクランクピン５の位置精度）の悪化、製造コスト等の多くの問題点を解消することができる。

以上、本発明のクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトについて、イーチバランスクランクシャフトを例に説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のクランクシャフトの製造方法及びその製法によって製造されたクランクシャフトは、ツイスト加工を必要とせず、ツイスト加工に伴う問題を解消するようにできることから、直列３気筒エンジンに用いられるイーチバランスクランクシャフトに好適に用いることができる。

１クランクシャフト
２軸
３クランク部
４ウエブ
５クランクピン
６カウンタウエイト
Ｌパーティングライン

Claims

直列３気筒エンジンに用いられるクランクシャフトの製造方法において、製造されるクランクシャフトが、１組のウエブ、該ウエブ間に挟まれて形成されたクランクピン及び各ウエブのクランクピンとクランクシャフトの軸心を挟んで対向する部位に軸心側から半径方向外側に向けて拡大する形状に形成されたカウンタウエイトからなる３個のクランク部の重心が、クランクシャフトの軸を中心として、１２０°回転対称の位置に存在するイーチバランスクランクシャフトであって、かつ、成形金型のパーティングラインを挟んで、すべてのウエブ及びカウンタウエイトが抜け勾配を備えた形状に成形されるようにした成形金型を用いて鍛造成形することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
成形金型の各クランクピンの成形部のパーティングラインを、３個のクランクピンの中心を通る成形金型のパーティングラインと平行な面に設定してなることを特徴とする請求項１記載のクランクシャフトの製造方法。
請求項１又は２記載のクランクシャフトの製造方法によって製造されたことを特徴とするクランクシャフト。