JP5708893B2 - 鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間鍛造により２気筒以上の多気筒エンジン用のクランク軸（以下、「鍛造クランク軸」ともいう）を製造する技術に関し、特に、その鍛造クランク軸の製造過程において、鍛造クランク軸の最終形状を造形する仕上打ちに供する仕上打ち用素材を成形するための成形装置に関する。

クランク軸は、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を得るレシプロエンジンの基幹部品であり、鍛造によって製造されるものと、鋳造によって製造されるものとに大別される。乗用車や貨物車や特殊作業車などの自動車のエンジン、特に、気筒数が２以上の多気筒エンジンにおいては、クランク軸に高い強度と剛性が要求され、その要求に対して優位な鍛造クランク軸が多用されている。また、自動二輪車や農機や船舶などの多気筒エンジンでも鍛造クランク軸が用いられる。

一般に、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸は、断面が丸形または角形で全長にわたって断面積が一定のビレットを原材料とし、予備成形、型鍛造、バリ抜きおよび整形の各工程を順に経て製造される。予備成形工程は、ロール成形と曲げ打ちの各工程を含み、型鍛造工程は、荒打ちと仕上打ちの各工程を含む。

図１は、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。同図に例示するクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載されるものであり、５つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、およびジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ８枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ８から構成され、８枚の全てのアーム部Ａ１〜Ａ８にバランスウエイトを有する４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸である。以下、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、ピン部Ｐ１〜Ｐ４、およびアーム部Ａ１〜Ａ８それぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊ」、ピン部で「Ｐ」、アーム部で「Ａ」と記す。

図１に示す製造方法では、以下のようにして鍛造クランク軸１が製造される。先ず、予め所定の長さに切断した図１（ａ）に示すビレット２を誘導加熱炉やガス雰囲気加熱炉によって加熱した後、ロール成形を行う。ロール成形工程では、例えば孔型ロールによりビレット２を圧延して絞りつつその体積を長手方向に配分し、中間素材となるロール荒地１０３を成形する（図１（ｂ）参照）。次に、曲げ打ち工程では、ロール成形によって得られたロール荒地１０３を長手方向と直角な方向から部分的にプレス圧下してその体積を配分し、さらなる中間素材となる曲げ荒地１０４を成形する（図１（ｃ）参照）。

続いて、荒打ち工程では、曲げ打ちによって得られた曲げ荒地１０４を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸（最終鍛造製品）のおおよその形状が造形された鍛造材１０５を成形する（図１（ｄ）参照）。さらに、仕上打ち工程では、荒打ちによって得られた荒鍛造材１０５が供され、荒鍛造材１０５を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸と合致する形状が造形された鍛造材１０６を成形する（図１（ｅ）参照）。これら荒打ちおよび仕上打ちのとき、互いに対向する金型の型割面の間から、余材がバリとして流出する。このため、荒鍛造材１０５、仕上鍛造材１０６は、造形されたクランク軸の周囲にそれぞれバリ１０５ａ、１０６ａが大きく付いている。

バリ抜き工程では、仕上打ちによって得られたバリ１０６ａ付きの仕上鍛造材１０６を上下から金型で保持しつつ、刃物型によってバリ１０６ａを打ち抜き除去する。これにより、図１（ｆ）に示すように、鍛造クランク軸１が得られる。整形工程では、バリを除去した鍛造クランク軸１の要所、例えば、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌなどといった軸部、場合によってはアーム部Ａを上下から金型で僅かにプレスし、所望の寸法形状に矯正する。こうして、鍛造クランク軸１が製造される。

図１に示す製造工程は、例示する４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、８枚のアーム部Ａのうち、先頭の第１アーム部Ａ１、最後尾の第８アーム部Ａ８、および中央の２枚の第４、第５アーム部Ａ４、Ａ５にバランスウエイトを有する４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸であっても、同様である。その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン、８気筒エンジンなどに搭載されるクランク軸であっても、製造工程は同様である。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加される。

ところで、このような製造方法では、製品とはならない不要なバリが大量に発生することから、歩留りの低下は否めない。このため、鍛造クランク軸を製造する上では、従来から、バリの発生を極力抑え、歩留りの向上を実現することが至上の課題となっている。この課題に対応する従来の技術としては下記のものがある。

例えば、特許文献１には、クランク軸のジャーナル部とピン部に相当する部分が個々にくびれた段付きの丸棒を素材とし、ピン部相当部分を間に挟む一対のジャーナル部相当部分をそれぞれダイスで把持し、この状態から、両ダイスを軸方向に接近させて丸棒素材に圧縮変形を与えるとともに、ピン部相当部分に軸方向と直角な方向にポンチを押し付けてピン部相当部分を偏芯させ、これをすべてのクランクスローにわたって順次繰り返すことにより、ジャーナル部およびピン部が造形され、アーム部もそれなりに造形されたクランク軸を製造する技術が開示されている。

また、特許文献２には、単なる丸棒を素材とし、この丸棒素材の両端部のうちの一方を固定型で、その他方を可動型でそれぞれ保持するとともに、丸棒素材のジャーナル部相当部分をジャーナル型で、ピン部相当部分をピン型でそれぞれ保持し、この状態から、可動型、ジャーナル型およびピン型を固定型に向けて軸方向に移動させて丸棒素材に圧縮変形を与えると同時に、ピン型を軸方向と直角な偏芯方向に移動させてピン部相当部分を偏芯させることにより、ジャーナル部およびピン部が造形され、アーム部もそれなりに造形されたクランク軸を製造する技術が開示されている。

特許文献１、２に開示される技術では、いずれもバリが発生しないことから、歩留りの著しい向上が期待できる。

特開２００８−１５５２７５号公報 特開２０１１−１６１４９６号公報

上述のとおり、前記特許文献１、２に開示される技術は、丸棒の素材をいきなりクランク軸形状に成形するものである。しかし、鍛造クランク軸は高強度と高剛性が要求されるので、その素材は変形し難い。このため、実際に製造できるクランク軸は、アーム部の厚みが厚くて、ピン部の偏芯量も小さくならざるを得ず、比較的緩やかなクランク軸形状に限定される。しかも、アーム部の形状はバランスウエイトがない単純なものに限られてしまう。

また、前記特許文献１、２に開示される技術では、アーム部は、丸棒素材の軸方向の圧縮変形に伴う軸方向と直角な方向への自由膨張と、丸棒素材のピン部相当部分の偏芯移動に伴う引張変形によって造形される。このため、アーム部の輪郭形状は不定形になりがちであり、寸法精度を確保できない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を歩留り良く、しかも、その形状を問わずに高い寸法精度で製造するために、鍛造クランク軸の製造過程において、その最終形状を造形する仕上打ちを行うことを前提とし、その仕上打ちに供する仕上打ち用素材の成形に用いる成形装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、以下に示す鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置を要旨とする。

本発明の成形装置は、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する過程で、鍛造クランク軸の最終形状を造形する仕上打ちに供する仕上打ち用素材を成形する装置であって、
鍛造クランク軸のジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部、鍛造クランク軸のピン部と軸方向の長さが同じで軸方向と直角な偏芯方向の偏芯量が前記ピン部よりも小さい粗ピン部、および鍛造クランク軸のクランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚い粗クランクアーム部がそれぞれ造形されたクランク軸形状の粗素材から、仕上打ち用素材を成形する装置であり、以下の構成を具備する。

すなわち、本発明の成形装置は、
粗ジャーナル部のうちの１つの粗ジャーナル部の位置に配置され、当該粗ジャーナル部を軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触する固定ジャーナル型と、
固定ジャーナル型で挟み込まれる粗ジャーナル部以外の粗ジャーナル部それぞれの位置に配置され、当該粗ジャーナル部を個々に軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、各々が当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けて軸方向に移動する可動ジャーナル型と、
粗ピン部それぞれの位置に配置され、当該粗ピン部それぞれの偏芯中心側に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けた軸方向および軸方向と直角な偏芯方向に移動するピン型と、を備え、
粗ジャーナル部を固定ジャーナル型および可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、粗ピン部にピン型を宛がった状態から、可動ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、ピン型を軸方向と偏芯方向に移動させることにより、粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを鍛造クランク軸のクランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、粗ピン部を偏芯方向に押圧してその偏芯量を鍛造クランク軸のピン部の偏芯量まで増加させる構成である。

上記の成形装置において、前記ピン型は、前記粗ピン部それぞれの偏芯中心側とは反対の外側に、軸方向に移動する補助ピン型を含んでおり、前記可動ジャーナル型、並びに前記ピン型および前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型と、前記ピン型および前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、偏芯変形する前記粗ピン部が前記補助ピン型に到達するように、前記ピン型の偏芯方向への移動が制御される構成とすることが好ましい。

この成形装置の場合、前記ピン型の偏芯方向への総移動距離を１００％としたとき、当該ピン型に隣接する前記可動ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、前記ピン型の偏芯方向への移動距離が総移動距離の９０％以下であり、この後に前記ピン型の偏芯方向への移動が完了する構成とすることが好ましい。

また、上記の成形装置において、前記固定ジャーナル型、前記可動ジャーナル型および前記ピン型は、偏芯方向に沿った方向に圧下が可能なプレス機に取り付けられており、プレス機の圧下に伴って、前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型が前記粗ジャーナル部を挟み込んで保持するとともに、前記ピン型が前記粗ピン部に宛がわれ、そのままプレス機の圧下を継続するのに伴って、前記可動ジャーナル型が個々に楔機構により軸方向に移動すると同時に、この可動ジャーナル型の移動に伴って、前記ピン型が個々に軸方向に移動する構成とすることができる。

この成形装置の場合、前記楔機構の楔角度が前記可動ジャーナル型のそれぞれで互いに異なることが好ましい。さらに、前記ピン型が油圧シリンダに連結されており、この油圧シリンダの駆動により偏芯方向に移動する構成とすることが好ましい。

また、上記の成形装置は、前記粗ジャーナル部の断面積が鍛造クランク軸のジャーナル部の断面積よりも大きく、前記粗ピン部の断面積が鍛造クランク軸のピン部の断面積よりも大きい場合、前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型による前記粗ジャーナル部の挟み込み保持、およびこれに続く前記可動ジャーナル型の軸方向への移動に伴い、前記粗ジャーナル部の断面積を鍛造クランク軸のジャーナル部の断面積まで減少させ、前記ピン型の軸方向への移動および偏芯方向への移動に伴い、前記粗ピン部の断面積を鍛造クランク軸のピン部の断面積まで減少させることができる。

本発明の成形装置によれば、バリのない粗素材から、アーム部の厚みが薄い鍛造クランク軸の形状と概ね一致した形状で、バリのない仕上打ち用素材を成形することができる。このようなバリなしの仕上打ち用素材を仕上打ちすれば、多少のバリは発生するが、アーム部の輪郭形状を含めて鍛造クランク軸の最終形状を造形することができるので、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を歩留り良く、しかも、その形状を問わずに高い寸法精度で製造することが可能になる。

図１は、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。 図２は、本発明の成形装置で被成形対象とする粗素材と、成形された仕上打ち用素材の各形状を模式的に示す平面図である。 図３は、本発明の成形装置の構成を示す縦断面図である。 図４は、図３に示す本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法を説明するための縦断面図であり、成形初期の状態を示す。 図５は、図３に示す本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法を説明するための縦断面図であり、成形完了時の状態を示す。 図６は、本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形で噛み出しが発生する状況を説明するための図である。 図７は、本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形で噛み出しの対応策を施した場合の状況を説明するための図である。

本発明では、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造するに際し、その製造過程で仕上打ちを行うことを前提としており、本発明の成形装置は、仕上打ちの前工程で、その仕上打ちに供する仕上打ち用素材を粗素材から成形するために用いられる。以下に、本発明の鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置について、その実施形態を詳述する。

１．被成形対象の粗素材と、成形された仕上打ち用素材
図２は、本発明の成形装置で被成形対象とする粗素材と、成形された仕上打ち用素材の各形状を模式的に示す平面図である。同図では、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸を製造する場合の粗素材と仕上打ち用素材を例示している。

同図に示すように、粗素材４は、図１（ｆ）に示す鍛造クランク軸１の形状に依拠しつつも全体として粗いクランク軸形状であり、５つの粗ジャーナル部Ｊ１’〜Ｊ５’、４つの粗ピン部Ｐ１’〜Ｐ４’、粗フロント部Ｆｒ’、粗フランジ部Ｆｌ’、および粗ジャーナル部Ｊ１’〜Ｊ５’と粗ピン部Ｐ１’〜Ｐ４’をそれぞれつなぐ８枚の粗クランクアーム部（以下、単に「粗アーム部」ともいう）Ａ１’〜Ａ８’から構成される。粗素材４にはバリはついていない。以下、粗素材４の粗ジャーナル部Ｊ１’〜Ｊ５’、粗ピン部Ｐ１’〜Ｐ４’、および粗アーム部Ａ１’〜Ａ８’それぞれを総称するとき、その符号は、粗ジャーナル部で「Ｊ’」、粗ピン部で「Ｐ’」、粗アーム部で「Ａ’」と記す。

仕上打ち用素材５は、上記の粗素材４から、詳細は後述する成形装置によって成形されるものであり、５つの粗ジャーナル部Ｊ１”〜Ｊ５”、４つの粗ピン部Ｐ１”〜Ｐ４”、粗フロント部Ｆｒ”、粗フランジ部Ｆｌ”、および粗ジャーナル部Ｊ１”〜Ｊ５”と粗ピン部Ｐ１”〜Ｐ４”をそれぞれつなぐ８枚の粗クランクアーム部（以下、単に「粗アーム部」ともいう）Ａ１”〜Ａ８”から構成される。仕上打ち用素材５にはバリはついていない。以下、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ１”〜Ｊ５”、粗ピン部Ｐ１”〜Ｐ４”、および粗アーム部Ａ１”〜Ａ８”それぞれを総称するとき、その符号は、粗ジャーナル部で「Ｊ”」、粗ピン部で「Ｐ”」、粗アーム部で「Ａ”」と記す。

仕上打ち用素材５の形状は、クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致し、丁度、図１（ｄ）に示す荒鍛造材１０５のバリ１０５ａを除いた部分に相当する。すなわち、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ”は、最終形状の鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊと軸方向の長さが同じである。仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”は、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐと軸方向の長さが同じで、軸方向と直角な偏芯方向の偏芯量も同じである。仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａ”は、最終形状の鍛造クランク軸のアーム部Ａと軸方向の厚みが同じである。

これに対し、粗素材４の粗ジャーナル部Ｊ’は、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ”、すなわち鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊと軸方向の長さが同じである。粗素材４の粗ピン部Ｐ’は、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐと軸方向の長さが同じであるが、偏芯量が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”よりも小さい。粗素材４の粗アーム部Ａ’は、仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａ”、すなわち鍛造クランク軸のアーム部Ａよりも軸方向の厚みが厚い。要するに、粗素材４は、仕上打ち用素材５（最終形状の鍛造クランク軸）と比較して、粗アーム部Ａ’の厚みが厚い分だけ全長が長くて、粗ピン部Ｐ’の偏芯量が小さく、比較的緩やかなクランク軸形状となっている。

もっとも、厳密に言えば、仕上打ち用素材５は、最終形状の鍛造クランク軸に対し、粗アーム部Ａ”の厚みが僅かに薄くされ、その分だけ粗ジャーナル部Ｊ”および粗ピン部Ｐ”の軸方向長さが僅かに大きくされている。仕上打ちの際に仕上打ち用素材５を金型内に収容し易くし、かじり疵の発生を防止するためである。これに応じて、粗素材４も、最終形状の鍛造クランク軸に対し、粗アーム部Ａ’の厚みが僅かに薄くされ、その分だけ粗ジャーナル部Ｊ’および粗ピン部Ｐ’の軸方向長さが僅かに大きくされている。

このような粗素材４は、断面が丸形の丸ビレットを原材料とし、この丸ビレットに予備成形を施すことにより造形することができる。例えば、孔型ロールにより丸ビレットを絞り圧延してその体積を長手方向に配分するロール成形を行い、これによって得られたロール荒地を長手方向と直角な方向から部分的にプレス圧下してその体積を配分する曲げ打ち（通称「平押し」ともいう）を繰り返し行えば、粗素材４を造形することが可能である。そのほかに、前記特許文献１、２に開示される技術を用いても、粗素材４の造形は可能である。また、クロスロールや閉塞鍛造を採用してもよい。

２．仕上打ち用素材の成形装置
図３は、本発明の成形装置の構成を示す縦断面図である。同図には、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸を製造する場合の成形装置、すなわち前記図２に示す粗素材４から仕上打ち用素材５を成形する成形装置を例示している。

同図に示すように、成形装置は、プレス機を利用したものであり、基礎となる固定の下側ハードプレート２０と、プレス機のラムの駆動に伴って下降する上側ハードプレート２１を有する。下側ハードプレート２０の真上には、弾性部材２４を介して下側金型支持台２２が弾性的に支持されており、この下側金型支持台２２は、上下方向に移動が許容されている。弾性部材２４としては、皿ばねやコイルばねや空気ばねなどを適用することができ、そのほかにも油圧ばねシステムを適用することができる。上側ハードプレート２１の真下には、支柱２５を介して上側金型支持台２３が固定されており、この上側金型支持台２３は、プレス機（ラム）の駆動により上側ハードプレート２１と一体で下降する。

図３に示す成形装置では、粗素材４を、粗ピン部Ｐ’の偏芯方向を鉛直方向に合わせ、第１、第４粗ピン部Ｐ１’、Ｐ４’を上に配置した姿勢、言い換えれば第２、第３粗ピン部Ｐ２’、Ｐ３’を下に配置した姿勢で金型内に収容し、仕上打ち用素材に成形する。このため、下側金型支持台２２と上側金型支持台２３には、粗素材４の軸方向に沿って分割され、それぞれ上下で対を成す固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３が取り付けられている。

固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、粗素材４における粗ジャーナル部Ｊ’のうちの１つの粗ジャーナル部Ｊ’の位置、例えば図３では、中央の第３粗ジャーナル部Ｊ３’の位置に配置され、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられている。特に、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、上下のいずれも、上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に対し完全に固定されている。

固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂには、それぞれ、半円筒状の第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａと、この第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａの前後（図３では左右）に隣接して第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂが形成されている。第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａの長さは、仕上打ち用素材５における第３粗ジャーナル部Ｊ３”の軸方向の長さと同じである。第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂの長さは、仕上打ち用素材５におけるそのジャーナル部Ｊ３”につながる粗アーム部Ａ”（第４、第５粗アーム部Ａ４”、Ａ５”）の軸方向の厚みと同じである。

固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、プレス機の駆動に伴う上側金型支持台２３の下降、すなわちプレス機の圧下により、第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａで第３粗ジャーナル部Ｊ３’を上下から挟み込んで保持する。これと同時に、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂの第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａ側の面が、第３粗ジャーナル部Ｊ３’につながる第４、第５粗アーム部Ａ４’、Ａ５’における第３粗ジャーナル部Ｊ３’側の側面に接触した状態にされる。

可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂで挟み込まれる粗素材４における粗ジャーナル部Ｊ’以外の粗ジャーナル部Ｊ’それぞれの位置、例えば図３では、第１、第２、第４、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ２’、Ｊ４’、Ｊ５’それぞれの位置に配置され、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられている。特に、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、上下のいずれも、上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に対し、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けての軸方向に移動が許容されている。

可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂには、それぞれ、半円筒状の第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａと、この第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａの前後（図３では左右）に隣接して第２彫り込み部１１Ｕｂ、１１Ｂｂが形成されている。第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａの長さは、仕上打ち用素材５における第１、第２、第４および第５粗ジャーナル部Ｊ１”、Ｊ２”、Ｊ４”、Ｊ５”の軸方向の長さと同じである。第２彫り込み部１１Ｕｂ、１１Ｂｂの長さは、仕上打ち用素材５におけるそれらの粗ジャーナル部Ｊ１”、Ｊ２”、Ｊ４”、Ｊ５”につながる粗アーム部Ａ”の軸方向の厚みと同じである。

可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、プレス機の駆動に伴う上側金型支持台２３の下降、すなわちプレス機の圧下により、第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａで各粗ジャーナル部Ｊ’を個々に上下から挟み込んで保持する。これと同時に、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、第２彫り込み部１１Ｕｂ、１１Ｂｂの第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａ側の面が、各粗ジャーナル部Ｊ’につながる粗アーム部Ａ’における各粗ジャーナル部Ｊ’側の側面に接触した状態にされる。

ここで、両端の第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の位置に配置された可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの端面は、傾斜面１４Ｕ、１４Ｂとなっている。これに対し、下側ハードプレート２０上には、それらの第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの位置に対応して、個々に、第１楔２６が立設されており、各第１楔２６は、下側金型支持台２２を貫通して上方に突き出している。第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂのうち、下側の可動ジャーナル型１１Ｂの傾斜面１４Ｂは、初期状態で第１楔２６の斜面に接触している。一方、上側の可動ジャーナル型１１Ｕの傾斜面１４Ｕは、プレス機の駆動に伴う上側金型支持台２３の下降、すなわちプレス機の圧下により、第１楔２６の斜面に接触した状態にされる。

また、中央寄りの第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の位置に配置された可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂには、第１彫り込み部１１Ｕａ、１１Ｂａおよび第２彫り込み部１１Ｕｂ、１１Ｂｂから外れた側部（図３では紙面の手前と奥）に、傾斜面１５Ｕ、１５Ｂを有する図示しないブロックが固定されている。これに対し、下側ハードプレート２０上には、それらの第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの位置に対応して、個々に、第２楔２７が立設されており、各第２楔２７は、下側金型支持台２２を貫通して上方に突き出している。第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂのうち、下側の可動ジャーナル型１１Ｂの傾斜面１５Ｂは、初期状態で第２楔２７の斜面に接触している。一方、上側の可動ジャーナル型１１Ｕの傾斜面１５Ｕは、プレス機の駆動に伴う上側金型支持台２３の下降、すなわちプレス機の圧下により、第２楔２７の斜面に接触した状態にされる。

そして、プレス機の圧下の継続に伴って、上側の可動ジャーナル型１１Ｕが下側の可動ジャーナル型１１Ｂと一体で押し下げられる。これにより、第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、上下のいずれも、その傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが第１楔２６の斜面に沿って摺動することから、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動するようになる。これと同時に、第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、上下のいずれも、その傾斜面１５Ｕ、１５Ｂが第２楔２７の斜面に沿って摺動することから、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動するようになる。要するに、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、個々に楔機構により軸方向に移動することができる。

上下で対を成すピン型１２と補助ピン型１３は、粗素材４における粗ピン部Ｐ’それぞれの位置に配置され、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられている。ピン型１２は、粗ピン部Ｐ’それぞれの偏芯中心側に配置されるものであり、他方の補助ピン型１３は、粗ピン部Ｐ’それぞれの偏芯中心側とは反対の外側に配置されるものである。例えば、第１粗ピン部Ｐ１’の位置では、第１粗ピン部Ｐ１’の配置が上側であることから、ピン型１２が下側金型支持台２２に取り付けられるとともに、補助ピン型１３が上側金型支持台２３に取り付けられる。

特に、ピン型１２と補助ピン型１３は、上下のいずれも、上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に対し、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けての軸方向に移動が許容されている。さらに、ピン型１２に限っては、粗ピン部Ｐ’に向けての偏芯方向にも移動が許容されている。

ピン型１２、補助ピン型１３には、それぞれ、半円筒状の彫り込み部１２ａ、１３ａが形成されている。彫り込み部１２ａ、１３ａの長さは、仕上打ち用素材５における粗ピン部Ｐ”の軸方向の長さと同じである。

ピン型１２は、プレス機の駆動に伴う上側金型支持台２３の下降、すなわちプレス機の圧下により、彫り込み部１２ａが各粗ピン部Ｐ’の偏芯中心側に宛がわれ、ピン型１２の両側面が、各粗ピン部Ｐ’につながる粗アーム部Ａ’における各粗ピン部Ｐ’側の側面に接触した状態にされる。

そして、ピン型１２と補助ピン型１３は、プレス機の圧下の継続に伴って一体で押し下げられる。これにより、ピン型１２と補助ピン型１３は、上記したように可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂが軸方向に移動するのに連れて、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動する。また、ピン型１２の偏芯方向への移動は、各ピン型１２に連結された油圧シリンダ１６の駆動により行われる。

なお、ピン型１２と補助ピン型１３の軸方向への移動は、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと同様の楔機構や、油圧シリンダや、サーボモータなどの別途の機構を用いて、強制的に行ってもよい。補助ピン型１３は、隣接する一対の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂのうちの一方と一体化されていても構わない。

図３に示す初期状態では、個々に軸方向に連なる固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと、ピン型１２および補助ピン型１３との間に、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３の軸方向への移動を許容するために、隙間が確保されている。これらの各隙間の寸法は、仕上打ち用素材５における粗アーム部Ａ”の厚みと粗素材４における粗アーム部Ａ’の厚みの差である。

次に、このような構成の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法について説明する。
図４および図５は、図３に示す本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形方法を説明するための縦断面図であり、図４は成形初期の状態を、図５は成形完了時の状態をそれぞれ示す。

前記図３に示す下側の固定ジャーナル型１０Ｂ、可動ジャーナル型１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３に粗素材４を収容し、プレス機の圧下を開始する。すると、先ず、図４に示すように、上側の固定ジャーナル型１０Ｕおよび可動ジャーナル型１１Ｕが、それぞれ、下側の固定ジャーナル型１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｂに当接する。

これにより、粗素材４は、各粗ジャーナル部Ｊ’が固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂによって上下から保持され、各粗ピン部Ｐ’の偏芯中心側にピン型１２が宛がわれた状態になる。この状態のとき、粗素材４の各粗アーム部Ａ’における粗ジャーナル部Ｊ’側の側面には、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂが接触し、各粗アーム部Ａ’における粗ピン部Ｐ’側の側面には、ピン型１２が接触している。また、この状態のとき、第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが第１楔２６の斜面に接触し、第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂが第２楔２７の斜面に接触している。

この状態から、そのままプレス機の圧下を継続する。すると、第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、各々の傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが第１楔２６の斜面に沿って摺動し、この楔機構により、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動する。これと同時に、第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂは、各々の傾斜面１５Ｕ、１５Ｂが第２楔２７の斜面に沿って摺動し、この楔機構により、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動する。このように可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂが個々に楔機構により軸方向に移動するのに伴って、ピン型１２と補助ピン型１３も、第３粗ジャーナル部Ｊ３’の固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂに向けて軸方向に移動する。

これにより、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと、ピン型１２および補助ピン型１３との隙間が次第に狭まり、終にはそれらの各隙間がなくなる。その際、粗素材４は、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂおよびピン型１２により、粗ジャーナル部Ｊ’および粗ピン部Ｐ’の軸方向の長さが維持されながら、粗アーム部Ａ’が軸方向に挟圧され、粗アーム部Ａ’の厚みが仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａ”の厚みまで減少させられる（図５参照）。

また、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、各ピン型１２の油圧シリンダ１６を駆動する。すると、各ピン型１２は、個々に、粗素材４の粗ピン部Ｐ’を偏芯方向に押圧する。これにより、粗素材４の粗ピン部Ｐ’は偏芯方向にずれ、その偏芯量が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”の偏芯量まで増加させられる（図５参照）。

このようにして、バリのない粗素材４から、アーム部Ａの厚みが薄い鍛造クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致した形状で、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。そして、このようなバリなしの仕上打ち用素材５を仕上打ちに供して仕上打ちを行えば、多少のバリは発生するが、アーム部の輪郭形状を含めて鍛造クランク軸の最終形状を造形することができる。したがって、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を歩留り良く、しかも、その形状を問わずに高い寸法精度で製造することが可能になる。もっとも、粗素材の段階でアーム部にバランスウエイトに相当する部分を造形しておけば、バランスウエイトを有する鍛造クランク軸の製造も可能である。

前記図３〜図５に示す成形装置では、第１粗ジャーナル部Ｊ１’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂおよびこれと接触する第１楔２６の斜面と、第５粗ジャーナル部Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂおよびこれと接触する第１楔２６の斜面とは、傾斜角度が鉛直面を基準に正反対とされている。また、第２粗ジャーナル部Ｊ２’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂおよびこれと接触する第２楔２７の斜面と、第４粗ジャーナル部Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂおよびこれと接触する第２楔２７の斜面とは、傾斜角度が鉛直面を基準に正反対とされている。さらに、第１楔２６の斜面の角度（第１、第５粗ジャーナル部Ｊ１’、Ｊ５’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの角度）は、第２楔２７の斜面の角度（第２、第４粗ジャーナル部Ｊ２’、Ｊ４’の可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの角度）よりも大きくされている。このように、各可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂを軸方向に移動させる楔機構の楔角度を可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂごとに異ならせている理由は、粗アーム部Ａ’を軸方向に挟圧して厚みを減少させる変形速度をすべての粗アーム部Ａ’で一定にするためである。

前記図３〜図５に示す成形装置で用いる粗素材４は、粗ジャーナル部Ｊ’の断面積が、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ”、すなわち鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊの断面積と同じであるか、それよりも大きい。同様に、粗素材４の粗ピン部Ｐ’の断面積は、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐの断面積と同じであるか、それよりも大きい。粗素材４の粗ジャーナル部Ｊ’の断面積が仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ”の断面積よりも大きく、粗素材４の粗ピン部Ｐ’の断面積が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”の断面積よりも大きい場合であっても、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂによる粗ジャーナル部Ｊ’の挟み込み保持、およびこれに続く可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの軸方向への移動に伴い、粗ジャーナル部Ｊ’の断面積を仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊ”の断面積まで減少させることができ、ピン型１２の軸方向への移動および偏芯方向への移動に伴い、粗ピン部Ｐ’の断面積を仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”の断面積まで減少させることができる。

以上説明した仕上打ち用素材の成形で留意すべき点として、局部的な噛み出しの発生がある。以下に、噛み出しの発生原理とその対応策について説明する。

図６は、本発明の成形装置による仕上打ち用素材の成形で噛み出しが発生する状況を説明するための図であり、図７は、その対応策を施した場合の状況を説明するための図である。図６および図７中、（ａ）は成形初期の状態を、（ｂ）は成形途中の状態を、（ｃ）は成形完了時の状態を、（ｄ）は成形完了後に成形装置から取り出した仕上打ち用素材をそれぞれ示す。

図６（ａ）に示すように、成形が開始されると、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂが軸方向へ移動するとともに、ピン型１２および補助ピン型１３が軸方向と偏芯方向へ移動する。その後、図６（ｂ）に示すように、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３の軸方向への移動が完了する前に、すなわち、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと、ピン型１２および補助ピン型１３との隙間が閉ざされる前に、偏芯変形する粗ピン部Ｐ’が補助ピン型１３に到達すると、この補助ピン型１３と、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂとの隙間に、粗ピン部Ｐ’の肉が流入してしまう。この流入した肉は、成形の進行に伴って薄く延ばされていくものの、図６（ｃ）に示すように、成形完了時にも残存する。こうして、図６（ｄ）に示すように、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐ”の外側には、隣接する粗アーム部Ａ’との境界に局所的な噛み出し部５ａが現れる。

噛み出し部５ａは、次工程の仕上打ちで製品に打ち込まれてかぶり疵となる。したがって、製品品質を確保する観点から、噛み出しの発生を防止する必要がある。

噛み出しの発生を防止する対応策としては、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと、ピン型１２および補助ピン型１３との隙間が閉ざされた後に、偏芯変形する粗ピン部Ｐ’が補助ピン型１３に到達するように、ピン型１２の偏芯方向への移動を制御すればよい。具体的には、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３の軸方向への移動が完了した後に、ピン型１２の偏芯方向への移動を完了させればよい。例えば、ピン型１２の偏芯方向への総移動距離を１００％としたとき、そのピン型１２に隣接する可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂの軸方向への移動が完了した時点で、ピン型１２の偏芯方向への移動距離が総移動距離の９０％以下（より好適には８３％以下、さらに好適には６０％以下）であり、この後にピン型１２の偏芯方向への移動が完了することが好ましい。

すなわち、図７（ａ）に示すように、成形を開始し、その後、図７（ｂ）に示すように、ピン型１２の偏芯方向への移動距離が総移動距離の９０％に達するまでに、可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂ、並びにピン型１２および補助ピン型１３の軸方向への移動を完了させる。そうすると、この時点では、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂと、ピン型１２および補助ピン型１３との隙間が閉ざされているものの、偏芯変形する粗ピン部Ｐ’が補助ピン型１３に到達していない。そして、ピン型１２の偏芯方向への移動に伴って粗ピン部Ｐ’が補助ピン型１３に到達し、その移動が完了すると、図７（ｃ）に示すように、成形が完了する。このため、補助ピン型１３と、固定ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂおよび可動ジャーナル型１１Ｕ、１１Ｂとの隙間に、粗ピン部Ｐ’の肉が流入する事態は起こらない。こうして、図７（ｄ）に示すように、噛み出しのない高品位の仕上打ち用素材５を得ることができる。

可動ジャーナル型の軸方向への移動が完了するまでのピン型の偏芯方向への移動過程は、任意に変更することが可能である。例えば、ピン型の偏芯方向への移動は、可動ジャーナル型の軸方向への移動開始と同時に開始してもよいし、それよりも前に開始してもよく、逆に可動ジャーナル型の軸方向への移動がある程度進行してから開始してもよい。また、ピン型の偏芯方向への移動は、開始後、一定量移動した位置で一旦停止させ、可動ジャーナル型の軸方向への移動が完了した後に再開してもよい。

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、可動ジャーナル型を軸方向へ移動させる機構としては、上記の実施形態ではプレス機を利用した楔機構を採用しているが、これに限らず、リンク機構を採用してもよいし、プレス機の利用に代えて油圧シリンダやサーボモータを利用しても構わない。また、ピン型を偏芯方向へ移動させる機構としては、油圧シリンダに限らず、サーボモータであってもよい。

また、上記の実施形態では、上側金型支持台を上側ハードプレートに固定するとともに、下側金型支持台を下側ハードプレートで弾性的に支持し、当該下側ハードプレートに楔を設置して、この楔で上下の可動ジャーナル型を移動させるようにした構成であるが、これとは上下を反転させた構成でも構わない。上下の各金型支持台をそれぞれのハードプレートで弾性的に支持し、ハードプレートにそれぞれ楔を設置して、各楔で上下の各可動ジャーナル型を移動させるように構成することもできる。

また、上記の実施形態では、補助ピン型は、軸方向にのみ移動が許容されているが、これに加えて偏芯方向とは逆方向にも移動が許容される構成とし、これにより、ピン型と補助ピン型が各粗ピン部Ｐ’を個々に上下から挟み込んで保持しながら、互いに連動して偏芯方向に移動するようにしてもよい。

本発明の効果を確認するため、前記図３に示す成形装置を用い、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸を製造する場合の仕上打ち用素材を成形した。その結果、素材の全長を３３８ｍｍから２７０ｍｍに圧縮することができた。細かく言えば、第１、第８粗アーム部の各厚みを２０．８５ｍｍから１０．４ｍｍに薄くすることができ、第２〜第７アーム部の各厚みを１７．５５ｍｍから９．７ｍｍに薄くすることができた。また、ピン型の偏芯方向への移動距離が総移動距離の６０％に達する前に、可動ジャーナル型、並びにピン型および補助ピン型の軸方向への移動を完了させたので、噛み出しは発生しなかった。さらに、ピン型の偏芯方向への移動距離が総移動距離の８３％に達する前に、可動ジャーナル型、並びにピン型および補助ピン型の軸方向への移動を完了させた場合でも、噛み出しは発生しなかった。

本発明は、多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する際に有用である。

１：鍛造クランク軸、 Ｊ、Ｊ１〜Ｊ５：ジャーナル部、
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４：ピン部、 Ｆｒ：フロント部、
Ｆｌ：フランジ部、 Ａ、Ａ１〜Ａ８：クランクアーム部、
２：ビレット、
４：粗素材、 Ｊ’、Ｊ１’〜Ｊ５’：粗ジャーナル部、
Ｐ’、Ｐ１’〜Ｐ４’：粗ピン部、 Ｆｒ’：粗フロント部、
Ｆｌ’：粗フランジ部、
Ａ’、Ａ１’〜Ａ８’：粗クランクアーム部、
５：仕上打ち用素材、 Ｊ”、Ｊ１”〜Ｊ５”：粗ジャーナル部、
Ｐ”、Ｐ１”〜Ｐ４”：粗ピン部、 Ｆｒ”：粗フロント部、
Ｆｌ”：粗フランジ部、
Ａ”、Ａ１”〜Ａ８”：粗クランクアーム部、
５ａ：噛み出し部、
１０Ｕ、１０Ｂ：固定ジャーナル型、
１１Ｕ、１１Ｂ：可動ジャーナル型、
１２：ピン型、 １２ａ：彫り込み部、
１３：補助ピン型、 １３ａ：彫り込み部、
１０Ｕａ、１０Ｂａ：固定ジャーナル型の第１彫り込み部、
１０Ｕｂ、１０Ｂｂ：固定ジャーナル型の第２彫り込み部、
１１Ｕａ、１１Ｂａ：可動ジャーナル型の第１彫り込み部、
１１Ｕｂ、１１Ｂｂ：可動ジャーナル型の第２彫り込み部、
１４Ｕ、１４Ｂ：第１、５粗ジャーナル部の可動ジャーナル型の傾斜面、
１５Ｕ、１５Ｂ：第２、４粗ジャーナル部の可動ジャーナル型の傾斜面、
１６：油圧シリンダ、
２０：下側ハードプレート、 ２１：上側ハードプレート、
２２：下側金型支持台、 ２３：上側金型支持台、
２４：弾性部材、 ２５：支柱、
２６：第１楔、 ２７：第２楔

Claims (7)

1. 多気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する過程で、鍛造クランク軸の最終形状を造形する仕上打ちに供する仕上打ち用素材を成形する装置であって、
   鍛造クランク軸のジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部、鍛造クランク軸のピン部と軸方向の長さが同じで軸方向と直角な偏芯方向の偏芯量が前記ピン部よりも小さい粗ピン部、および鍛造クランク軸のクランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚い粗クランクアーム部がそれぞれ造形されたクランク軸形状の粗素材から、仕上打ち用素材を成形する装置であり、
   当該成形装置は、
   粗ジャーナル部のうちの１つの粗ジャーナル部の位置に配置され、当該粗ジャーナル部を軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触する固定ジャーナル型と、
   固定ジャーナル型で挟み込まれる粗ジャーナル部以外の粗ジャーナル部それぞれの位置に配置され、当該粗ジャーナル部を個々に軸方向と直角な偏芯方向に沿って挟み込んで保持するとともに、各々が当該粗ジャーナル部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けて軸方向に移動する可動ジャーナル型と、
   粗ピン部それぞれの位置に配置され、当該粗ピン部それぞれの偏芯中心側に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、固定ジャーナル型に向けた軸方向および軸方向と直角な偏芯方向に移動するピン型と、を備え、
   粗ジャーナル部を固定ジャーナル型および可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、粗ピン部にピン型を宛がった状態から、可動ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、ピン型を軸方向と偏芯方向に移動させることにより、粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを鍛造クランク軸のクランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、粗ピン部を偏芯方向に押圧してその偏芯量を鍛造クランク軸のピン部の偏芯量まで増加させる、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
2. 請求項１に記載の成形装置において、
   前記ピン型は、前記粗ピン部それぞれの偏芯中心側とは反対の外側に、軸方向に移動する補助ピン型を含んでおり、
   前記可動ジャーナル型、並びに前記ピン型および前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型と、前記ピン型および前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、偏芯変形する前記粗ピン部が前記補助ピン型に到達するように、前記ピン型の偏芯方向への移動が制御される、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
3. 請求項２に記載の成形装置において、
   前記ピン型の偏芯方向への総移動距離を１００％としたとき、当該ピン型に隣接する前記可動ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、前記ピン型の偏芯方向への移動距離が総移動距離の９０％以下であり、この後に前記ピン型の偏芯方向への移動が完了する、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の成形装置において、
   前記固定ジャーナル型、前記可動ジャーナル型および前記ピン型は、偏芯方向に沿った方向に圧下が可能なプレス機に取り付けられており、
   プレス機の圧下に伴って、前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型が前記粗ジャーナル部を挟み込んで保持するとともに、前記ピン型が前記粗ピン部に宛がわれ、そのままプレス機の圧下を継続するのに伴って、前記可動ジャーナル型が個々に楔機構により軸方向に移動すると同時に、この可動ジャーナル型の移動に伴って、前記ピン型が個々に軸方向に移動する、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
5. 請求項４に記載の成形装置において、
   前記楔機構の楔角度が前記可動ジャーナル型のそれぞれで互いに異なる、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
6. 請求項４または５に記載の成形装置において、
   前記ピン型が油圧シリンダに連結されており、この油圧シリンダの駆動により偏芯方向に移動する、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の成形装置において、
   前記粗ジャーナル部の断面積が鍛造クランク軸のジャーナル部の断面積よりも大きく、前記粗ピン部の断面積が鍛造クランク軸のピン部の断面積よりも大きい場合、
   前記固定ジャーナル型および前記可動ジャーナル型による前記粗ジャーナル部の挟み込み保持、およびこれに続く前記可動ジャーナル型の軸方向への移動に伴い、前記粗ジャーナル部の断面積を鍛造クランク軸のジャーナル部の断面積まで減少させ、
   前記ピン型の軸方向への移動および偏芯方向への移動に伴い、前記粗ピン部の断面積を鍛造クランク軸のピン部の断面積まで減少させる、鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。

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