JP6160765B2 - 直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置、及びこれを用いた直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間鍛造により直列６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する。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、及びその成形装置を用いた予備成形工程を含む直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造方法に関する。

クランク軸は、レシプロエンジンの基幹部品であり、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を取り出す。そのクランク軸は、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、貨物車、特殊作業車等の自動車の直列６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、農業機械、船舶等の直列６気筒エンジンでも鍛造クランク軸が用いられる。

一般に、直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸は、ビレットを原材料とし、予備成形、型鍛造、バリ抜き及び整形の各工程を順に経て製造される。ビレットは、断面が丸形又は角形で全長にわたって断面積が一定である。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、従来の一般的な直列６気筒エンジン用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１に例示するクランク軸１は、直列６気筒エンジンに搭載されるものであり、７つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７、６つのピン部Ｐ１〜Ｐ６、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、及びジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７とピン部Ｐ１〜Ｐ６をそれぞれつなぐ１２枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ１２から構成される。このクランク軸１は、直列６気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸である。１２枚のアーム部Ａ１〜Ａ１２のうち、両端の第１、第６ピン部Ｐ１、Ｐ６につながる第１、第２アーム部Ａ１、Ａ２、及び第１１、第１２アーム部Ａ１１、Ａ１２、並びに中央の第３、第４ピン部Ｐ３、Ｐ４につながる第５〜第８アーム部Ａ５〜Ａ８が、バランスウエイトを有する。以下、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ７、ピン部Ｐ１〜Ｐ６、及びアーム部Ａ１〜Ａ１２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、更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）。更に、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）。これら荒打ち及び仕上打ちのとき、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及び仕上鍛造材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等といった軸部、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、例示する直列６気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、直列６気筒−１２枚カウンターウエイト（フル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。直列６気筒−１２枚カウンターウエイトのクランク軸は、１２枚のアーム部Ａの全てにバランスウエイトを有する。なお、ピン部Ｐ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、特開２００８−１５５２７５号公報（特許文献１）及び特開２０１１−１６１４９６号公報（特許文献２）は、ジャーナル部及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を開示する。特許文献１の技術では、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する。そして、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する。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。この変形付与とともに、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る。この動作をすべてのクランクスローにわたって順次繰り返す。

特許文献２の技術では、単なる丸棒を素材とする。そして、そ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する。この状態から、可動型、ジャーナル型及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。この変形付与と同時に、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。

特許文献１及び２のいずれの技術でも、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及び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、アーム部は、全てにバランスウエイトがない単純な形状のものに限られる。

また、前記特許文献１及び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る。本発明の目的は、直列６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。また、本発明の他の目的は、直列６気筒エンジン用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できる製造方法を提供することにある。

本発明の実施形態による成形装置は、直列６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、粗素材から成形する装置である。
粗素材は、
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と、
鍛造クランク軸のピン部と軸方向の長さが同じ粗ピン部と、
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と、を有する。
本実施形態による直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置は、更に下記（１）又は（２）の構成を備える。

（１）粗素材の粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が鍛造クランク軸のピン部の偏芯量よりも小さい。
成形装置は、下記の固定ジャーナル型と、可動ジャーナル型と、可動ピン型と、を備える。
固定ジャーナル型は、中央の第４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方向から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しつつ、軸方向の移動を拘束される。
可動ジャーナル型は、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方向から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。
可動ピン型は、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及び軸方向と直角な方向に移動する。
当該成形装置は、粗ジャーナル部を固定ジャーナル型及び可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、粗ピン部に可動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、可動ピン型を軸方向に移動させつつ軸方向と直角な方向に移動させる。これにより、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、粗ピン部を軸方向と直角な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。

上記（１）の成形装置において、前記可動ピン型は、前記粗ピン部それぞれにおける前記可動ピン型が宛がわれた側とは反対の外側に配置された補助ピン型を含んでおり、前記可動ジャーナル型、並びに前記可動ピン型及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及び前記可動ジャーナル型と、前記可動ピン型及び前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、押圧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、前記可動ピン型の軸方向と直角な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、前記可動ピン型の軸方向と直角な方向への総移動距離を１００％としたとき、当該可動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、当該可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動距離が総移動距離の９０％以下であり、この後に当該可動ピン型の軸方向と直角な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（１）の成形装置において、前記可動ピン型、前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型は、軸方向と直角な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及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、前記可動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、前記可動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。更に、前記可動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軸方向と直角な方向に移動する構成とすることが好ましい。

（２）粗素材の粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２よりも小さい。第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量がゼロ、又は第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量と同じである。
成形装置は、下記の固定ジャーナル型と、可動ジャーナル型と、第１可動ピン型と、第２可動ピン型と、を備える。
固定ジャーナル型は、中央の第４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方向から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しつつ、軸方向の移動を拘束される。
可動ジャーナル型は、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方向から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。
第１可動ピン型は、第２及び第５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て軸方向に移動する。
第２可動ピン型は、第１、第３、第４及び第６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及び軸方向と直角な方向に移動する。
当該成形装置は、粗ジャーナル部を固定ジャーナル型及び可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、粗ピン部に第１可動ピン型及び第２可動ピン型を宛がった状態から、可動ジャーナル型及び第１可動ピン型を軸方向に移動させるとともに、第２可動ピン型を軸方向に移動させつつ軸方向と直角な方向に移動させる。これにより、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、第１、第３、第４及び第６粗ピン部を軸方向と直角な方向で互いに反対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の√３／２まで増加させる。

本発明の実施形態による製造方法は、直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であり、下記（３）〜（６）のいずれか１つの構成を備える。

（３）直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む。
第１予備成形工程は、上記（１）の成形装置に供する前記粗素材を造形する。その粗素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部が、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じである。粗素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量よりも小さい。
第２予備成形工程は、上記（１）に記載の成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する。
仕上打ち工程は、前記仕上打ち用素材を仕上打ちし、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する。

（４）直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、仕上打ち工程、及び捩り工程、の一連の工程を含む。
第１予備成形工程は、上記（１）の成形装置に供する前記粗素材を造形する。その粗素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部が、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じ方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量よりも小さい。粗素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１、第３、第４及び第６粗ピン部の偏芯方向と反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量よりも小さい。
第２予備成形工程は、上記（１）の成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、ピン部の配置角度を除き鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する。
仕上打ち工程は、前記仕上打ち用素材を仕上打ちし、ピン部の配置角度を除き鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する。
捩り工程は、前記仕上材のピン部の配置角度を鍛造クランク軸のピン部の配置角度に調整する。

（５）直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む。
第１予備成形工程は、上記（２）の成形装置に供する前記粗素材を造形する。その粗素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２よりも小さい。粗素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量がゼロである。
第２予備成形工程は、上記（２）の成形装置を用い、前記仕上打ち用素材を成形する。その仕上げ打ち用素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部が、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じである。仕上げ打ち用素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記粗素材と同じままである。
仕上打ち工程は、前記仕上打ち用素材を両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちして、全ての粗ピン部を軸方向と直角な方向に押圧し、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する。

（６）直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む。
第１予備成形工程は、上記（２）の成形装置に供する前記粗素材を造形する。その粗素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部が、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２よりも小さい。粗素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量と同じである。
第２予備成形工程は、上記（２）の成形装置を用い、前記仕上打ち用素材を成形する。その仕上げ打ち用素材は、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じである。仕上げ打ち用素材の第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記粗素材と同じままである。
仕上打ち工程は、前記仕上打ち用素材を両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちして、第１、第３、第４及び第６粗ピン部を軸方向と直角な方向に押圧し、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する。

本実施形態の成形装置、及びこれを用いた予備成形工程を含む製造方法によれば、バリのない粗素材から、アーム部の厚みが薄い直列６気筒エンジン用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。したがって、直列６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、従来の一般的な直列６気筒エンジン用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、第１実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態における鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。 図４は、第１実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。 図５Ａは、図４に示す第１実施形態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５Ｂは、図４に示す第１実施形態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、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、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。 図８は、第２実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、仕上打ち後の仕上材、及び捩り成形後の捩り仕上材の各形状を模式的に示す図である。 図９は、第２実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。 図１０は、第２実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。 図１１Ａは、図１０に示す第２実施形態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１１Ｂは、図１０に示す第２実施形態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１２は、第３実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。 図１３は、第３実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。 図１４は、第３実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。 図１５Ａは、図１４に示す第３実施形態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１５Ｂは、図１４に示す第３実施形態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１６は、第４実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。 図１７は、第４実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。

本発明では、直列６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する。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、本発明の直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置、及びこれを用いた予備成形工程を含む直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造方法について、その実施形態を詳述する。

１．第１実施形態
１−１．粗素材、仕上打ち用素材、及び仕上材
図２は、第１実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。図２では、直列６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状況を例示する。また、各段階の形状の理解を容易にするため、図２には、外観を示す平面図と、軸方向に沿って見たときのピン部の配置図を並べて表示する。

図２に示すように、第１実施形態の粗素材４は、図１（ｆ）に示す直列６気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸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る。粗素材４は、７つの粗ジャーナル部Ｊ１ａ〜Ｊ７ａ、６つの粗ピン部Ｐ１ａ〜Ｐ６ａ、粗フロント部Ｆｒａ、粗フランジ部Ｆｌａ、及び粗ジャーナル部Ｊ１ａ〜Ｊ７ａと粗ピン部Ｐ１ａ〜Ｐ６ａをそれぞれつなぐ１２枚の粗クランクアーム部（以下、単に「粗アーム部」ともいう）Ａ１ａ〜Ａ１２ａ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Ｊ１ａ〜Ｊ７ａ、粗ピン部Ｐ１ａ〜Ｐ６ａ、及び粗アーム部Ａ１ａ〜Ａ１２ａそれぞれを総称するとき、その符号は、粗ジャーナル部で「Ｊａ」、粗ピン部で「Ｐａ」、粗アーム部で「Ａａ」と記す。一部の粗アーム部Ａａは、粗形状のバランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ〜Ａ８ａ、Ａ１１ａ及びＡ１２ａは、それぞれ、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。

第１実施形態の仕上打ち用素材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。仕上打ち用素材５は、７つの粗ジャーナル部Ｊ１ｂ〜Ｊ７ｂ、６つの粗ピン部Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂ、粗フロント部Ｆｒｂ、粗フランジ部Ｆｌｂ、及び粗ジャーナル部Ｊ１ｂ〜Ｊ７ｂと粗ピン部Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂをそれぞれつなぐ１２枚の粗クランクアーム部（以下、単に「粗アーム部」ともいう）Ａ１ｂ〜Ａ１２ｂ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Ｊ１ｂ〜Ｊ７ｂ、粗ピン部Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂ、及び粗アーム部Ａ１ｂ〜Ａ１２ｂそれぞれを総称するとき、その符号は、粗ジャーナル部で「Ｊｂ」、粗ピン部で「Ｐｂ」、粗アーム部で「Ａｂ」と記す。一部の粗アーム部Ａｂは、粗形状のバランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部Ａ１ｂ、Ａ２ｂ、Ａ５ｂ〜Ａ８ｂ、Ａ１１ｂ及びＡ１２ｂは、それぞれ、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。

第１実施形態の仕上材６は、上記の仕上打ち用素材５を仕上打ちして得られる。仕上材６は、７つのジャーナル部Ｊ１ｃ〜Ｊ７ｃ、６つのピン部Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃ、フロント部Ｆｒｃ、フランジ部Ｆｌｃ、及びジャーナル部Ｊ１ｃ〜Ｊ７ｃとピン部Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃをそれぞれつなぐ１２枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１ｃ〜Ａ１２ｃから構成される。以下、仕上材６のジャーナル部Ｊ１ｃ〜Ｊ７ｃ、ピン部Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃ、及びアーム部Ａ１ｃ〜Ａ１２ｃそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊｃ」、ピン部で「Ｐｃ」、アーム部で「Ａｃ」と記す。一部のアーム部Ａｃは、バランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部（Ａ１ｃ、Ａ２ｃ、Ａ５ｃ〜Ａ８ｃ、Ａ１１ｃ及びＡ１２ｃ）は、それぞれ、バランスウエイトを一体で有する。

仕上材６の形状は、ピン部Ｐｃの配置角度を含めクランク軸（最終鍛造製品）の形状と一致し、図１（ｆ）に示す鍛造クランク軸１に相当する。すなわち、仕上材６のジャーナル部Ｊｃ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。仕上材６のピン部Ｐｃ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ある。更に、仕上材６のピン部Ｐｃは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐに対し、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じで、配置角度も同じ１２０°であり、正規の位置に配置されている。仕上材６のアーム部Ａｃ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。

仕上打ち用素材５の形状は、仕上材６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Ｊｂは、最終形状の鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊ（仕上材６のジャーナル部Ｊｃ）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Ｐｂは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）と軸方向の長さが同じである。更に、仕上打ち用素材５のピン部Ｐｂは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐに対し、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じで、配置角度も同じ１２０°であり、正規の位置に配置されている。仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂは、バランスウエイトの有無に依拠することなく、最終形状の鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）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Ｊａは、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂ、すなわち鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊ（仕上材６のジャーナル部Ｊｃ）と軸方向の長さが同じである。粗素材４の粗ピン部Ｐａは、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂ、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）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Ｐｂよりも小さい。具体的には、粗素材４の粗ピン部Ｐａのうち、両端の第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ６ａと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａの偏芯量は、互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じにされる。一方、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ、Ｐ５ａの偏芯量は、第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａの偏芯方向と直交する方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の１／２程度とされる。

粗素材４の粗アーム部Ａａは、バランスウエイトの有無に依拠することなく、仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）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及び仕上材６）と比較して、粗アーム部Ａａの厚みが厚い分だけ全長が長くて、粗ピン部Ｐａ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。

ただし、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及び仕上材６に対し、粗アーム部Ａｂの厚みが僅かに薄く、その分だけ粗ジャーナル部Ｊｂ及び粗ピン部Ｐｂの軸方向長さが僅かに大きい。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及び仕上材６に対し、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向長さが僅かに大きい。

１−２．鍛造クランク軸の製造工程
図３は、第１実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。同図に示すように、第１実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第１予備成形、第２予備成形、仕上打ちの各工程を含み、必要に応じて、バリ抜き、整形の各工程を含む。

第１予備成形工程は、上記の粗素材４を造形する工程である。第１予備成形工程では、断面が丸形の丸ビレットを原材料とし、この丸ビレットを加熱炉（例えば誘導加熱炉、ガス雰囲気加熱炉等）によって加熱した後に予備成形加工を施す。予備整形加工では、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及び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、閉塞鍛造等を採用してもよい。

第２予備成形工程は、上記の仕上げ打ち用素材５を成形する工程である。第２予備成形工程では、下記の図４に示す成形装置を用いて加工を行う。これにより、上記の粗素材４から、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上げ打ち用素材５を成形することができる。

仕上打ち工程は、上記の仕上材６を得る工程である。仕上打ち工程では、上記の仕上打ち用素材５が供され、上下に一対の金型を用いてプレス鍛造する。これにより、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された、クランク軸と合致する形状の仕上材６を得ることができる。

１−３．仕上打ち用素材の成形装置
図４は、第１実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。図４には、直列６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する。なお、図４に示す縦断面の中で、第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部の部分は、実際には、いずれか一方が紙面の手前に位置し他方が奥に位置するが、便宜上、同一面上に図示する。

図４に示すように、成形装置は、プレス機を利用したものである。成形装置は、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る。この下側金型支持台２２は、上下方向に移動が許容される。弾性部材２４としては、皿ばね、コイルばね、空気ばね等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が固定される。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４に示す成形装置では、粗素材４を金型内に収容し、仕上打ち用素材に成形する。その際、金型内に収容された粗素材４の姿勢は、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａを水平に配置し、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａを鉛直方向の下向きに配置する。このため、下側金型支持台２２と上側金型支持台２３には、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型（第２可動ピン型）１２及び補助ピン型１３が取り付けられている。固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型（第２可動ピン型）１２及び補助ピン型１３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９Ｕ、９Ｂは、粗素材４における粗ジャーナル部Ｊａのうちの中央の第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの位置に配置される。固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂは、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられる。特に、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂは、上下のいずれも、上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に対して完全に固定され、軸方向への移動が拘束される。

固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂには、それぞれ、半円筒状の第１彫り込み部９Ｕａ、９Ｂａと、第２彫り込み部９Ｕｂ、９Ｂｂが形成されている。第２彫り込み部９Ｕｂ、９Ｂｂは、第１彫り込み部９Ｕａ、９Ｂａの前後（図４では左右）に隣接する。第１彫り込み部９Ｕａ、９Ｂａの長さは、仕上打ち用素材５における第４粗ジャーナル部Ｊ４ｂの軸方向の長さと同じである。第２彫り込み部９Ｕｂ、９Ｂｂの長さは、仕上打ち用素材５におけるその粗ジャーナル部Ｊ４ｂにつながる粗アーム部Ａｂ（第６、第７粗アーム部Ａ６ｂ、Ａ７ｂ）の軸方向の厚みと同じである。

固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ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９Ｕａ、９Ｂａで第４粗ジャーナル部Ｊ４ａ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９Ｕ、９Ｂは、第２彫り込み部９Ｕｂ、９Ｂｂの第１彫り込み部９Ｕａ、９Ｂａ側の面が、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａにつながる粗アーム部Ａａ（第６、第７粗アーム部Ａ６ｂ、Ａ７ｂ）における第４粗ジャーナル部Ｊ４ａ側の側面に接触する。

可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂで挟み込まれる粗素材４における粗ジャーナル部Ｊａ以外の粗ジャーナル部Ｊａ（第１〜第３、及び第５〜第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ〜Ｊ３ａ、Ｊ５ａ〜Ｊ７ａ）の位置に配置される。可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられる。特に、可動ジャーナル型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、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けての軸方向に移動が許容される。

可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂには、それぞれ、半円筒状の第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａと、第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂが形成される。第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂは、第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａの前後（図４では左右）に隣接する。第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａの長さは、仕上打ち用素材５における粗ジャーナル部Ｊｂ（第１〜第３、及び第５〜第７粗ジャーナル部Ｊ１ｂ〜Ｊ３ｂ、Ｊ５ｂ〜Ｊ７ｂ）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におけるその粗ジャーナル部Ｊｂにつながる粗アーム部Ａｂ（第１〜第５、及び第８〜第１２粗アーム部Ａ１ｂ〜Ａ５ｂ、Ａ８ｂ〜Ａ１２ｂ）の軸方向の厚みと同じである。

可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、プレス機の圧下により、第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａで各々に対応する各粗ジャーナル部Ｊａ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、各々に対応する各粗ジャーナル部Ｊａにつながる粗アーム部Ａａにおける各粗ジャーナル部Ｊａ側の側面に接触する。

ここで、両端の第１及び第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ及びＪ７ａの位置に配置された可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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７粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの位置に対応して、個々に、第１楔２６が立設される。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る。第１及び第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ及びＪ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂのうち、下側の可動ジャーナル型１０Ｂの傾斜面１４Ｂは、初期状態で第１楔２６の斜面に接触する。一方、上側の可動ジャーナル型１０Ｕの傾斜面１４Ｕは、プレス機の圧下により、第１楔２６の斜面に接触する。

また、その内側の第２及び第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ及びＪ６ａの位置に配置された可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂには、図示しないブロックが固定されている。ブロックは、第１彫り込み部１０Ｕａ、１０Ｂａ及び第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂから外れた側部（図４では紙面の手前と奥）に、傾斜面１５Ｕ、１５Ｂを有する。これに対し、下側ハードプレート２０上には、それらの第２及び第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの位置に対応して、個々に、第２楔２７が立設される。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る。第２及び第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ及びＪ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂのうち、下側の可動ジャーナル型１０Ｂの傾斜面１５Ｂは、初期状態で第２楔２７の斜面に接触する。一方、上側の可動ジャーナル型１０Ｕの傾斜面１５Ｕは、プレス機の圧下により、第２楔２７の斜面に接触する。更に内側の第３及び第５粗ジャーナル部Ｊ３ａ、Ｊ５ａの位置に配置された可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂにも、図示しない同様の楔機構が設けられる。

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１０Ｕが下側の可動ジャーナル型１０Ｂと一体で押し下げられる。これにより、第１及び第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ及びＪ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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。これに伴い、その可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これと同時に、第２及び第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ及びＪ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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。これに伴い、その可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂも、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。第３及び第５粗ジャーナル部Ｊ３ａ及びＪ５ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂも同様に固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。要するに、第１〜第３、及び第５〜第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ〜Ｊ３ａ、Ｊ５ａ〜Ｊ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、個々に楔機構により軸方向に移動することができる。

上下で対を成す可動ピン型１２と補助ピン型１３は、粗素材４における粗ピン部Ｐａそれぞれの位置に配置される。可動ピン型１２と補助ピン型１３は、上下のそれぞれが上側金型支持台２３、下側金型支持台２２に取り付けられる。第１実施形態の可動ピン型１２は、粗ピン部Ｐａの正規の位置となる側とは反対側に配置され、他方の補助ピン型１３は、その粗ピン部Ｐａの正規の位置となる側の外側に配置される。例えば、第１粗ピン部Ｐ１ａの位置では、第１粗ピン部Ｐ１ａの正規の位置が上側である。このため、可動ピン型１２が下側金型支持台２２に取り付けられるとともに、これと対を成す補助ピン型１３が上側金型支持台２３に取り付けられる。

特に、可動ピン型１２と補助ピン型１３は、上下のいずれも、下側金型支持台２２、上側金型支持台２３に対し、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けての軸方向に移動が許容される。可動ピン型１２に限っては、軸方向とは直角な方向であって、粗ピン部Ｐａの正規の位置に向く方向（図４では上下方向）に移動が許容される。

可動ピン型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が形成される。彫り込み部１２ａ、１３ａの長さは、仕上打ち用素材５における各粗ピン部Ｐｂの軸方向の長さと同じである。

可動ピン型１２は、プレス機の圧下により、彫り込み部１２ａが各粗ピン部Ｐａに宛がわれ、可動ピン型１２の両側面が、各粗ピン部Ｐａにつながる粗アーム部Ａａにおける各粗ピン部Ｐａ側の側面に接触する。

そして、可動ピン型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、可動ピン型１２と補助ピン型１３は、上記したように可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが軸方向に移動するのに連れて、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａ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、可動ピン型１２の軸方向と直角な方向への移動は、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、可動ピン型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１０Ｕ、１０Ｂと同様の楔機構、油圧シリンダ、サーボモータ等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１０Ｕ、１０Ｂのうちの一方、又は固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂのうちの一方と一体化されていても構わない。

図４に示す初期状態では、個々に軸方向に連なる可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂと、可動ピン型１２及び補助ピン型１３との間に、隙間が確保される。これは、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動を許容するためである。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Ａｂの厚みと粗素材４における粗アーム部Ａａ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５Ａ及び図５Ｂは、図４に示す第１実施形態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る。これらの図のうち、図５Ａは成形初期の状態を示し、図５Ｂは成形完了時の状態を示す。

前記図４に示す下側の可動ジャーナル型１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｂ、可動ピン型１２及び補助ピン型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５Ａに示すように、上側の可動ジャーナル型１０Ｕ及び固定ジャーナル型９Ｕが、それぞれ、下側の可動ジャーナル型１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｂに当接する。

これにより、粗素材４は、各粗ジャーナル部Ｊａが可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂによって上下から保持され、各粗ピン部Ｐａに可動ピン型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Ａａにおける粗ジャーナル部Ｊａ側の側面には、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂが接触し、各粗アーム部Ａａにおける粗ピン部Ｐａ側の側面には、可動ピン型１２が接触する。また、この状態のとき、第１、第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが第１楔２６の斜面に接触し、第２、第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂが第２楔２７の斜面に接触する。第３及び第５粗ジャーナル部Ｊ３ａ及びＪ５ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂも、図示しない傾斜面が図示しない楔の斜面に接触する。

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及び第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ及びＪ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、各々の傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが第１楔２６の斜面に沿って摺動する。この楔機構により、その可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これと同時に、第２及び第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ及びＪ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、各々の傾斜面１５Ｕ、１５Ｂが第２楔２７の斜面に沿って摺動する。この楔機構により、その可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。同様に、第３及び第５粗ジャーナル部Ｊ３ａ及びＪ５ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂも、楔機構により、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ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１０Ｕ、１０Ｂが個々に楔機構により軸方向に移動するのに伴って、可動ピン型１２と補助ピン型１３も、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。

これにより、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂと、可動ピン型１２及び補助ピン型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、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ、及び可動ピン型１２により、粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧され、粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する（図５Ｂ参照）。その際、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さは、維持される。なお、粗アーム部Ａａの挟圧は、バランスウエイトの有無に依拠することなく、全ての粗アーム部Ａａで行われる。

また、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、可動ピン型１２それぞれの油圧シリンダ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Ｐａを軸方向と直角な方向に押圧する。これにより、粗素材４の粗ピン部Ｐａは、軸方向と直角な鉛直方向にずれるため、その偏芯量が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂの偏芯量まで増加させられ、いずれの粗ピン部Ｐｂも正規の位置に配置される（図２、図５Ｂ参照）。

このようにして、バリのない粗素材４から、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。仕上打ち用素材５は、アーム部Ａの厚みが薄く、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致した形状である。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及びピン部の配置角度を含めて直列６気筒エンジン用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、直列６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。また、図２や図４等で例示するように、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４、図５Ａ及び図５Ｂに示す成形装置では、第１粗ジャーナル部Ｊ１ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂ及びこれと接触する第１楔２６の斜面と、第７粗ジャーナル部Ｊ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂ及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る。また、第２粗ジャーナル部Ｊ２ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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６粗ジャーナル部Ｊ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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る。さらに、第１楔２６の斜面の角度（第１、第７粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ７ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの角度）は、第２楔２７の斜面の角度（第２、第６粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ６ａの可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの角度）よりも大きい。このように、各可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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１０Ｕ、１０Ｂごとに異ならせる理由は、粗アーム部Ａａ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Ａａで一定にするためである。

前記図４、図５Ａ及び図５Ｂに示す成形装置で用いる粗素材４は、粗ジャーナル部Ｊａの断面積が、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂ、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Ｐａの断面積は、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂ、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Ｊａの断面積が仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂの断面積よりも大きい場合であっても、粗ジャーナル部Ｊａの断面積を仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂの断面積まで減少させることができる。これは、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂによる粗ジャーナル部Ｊａの挟み込み保持、及びこれに続く可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの軸方向への移動による。また、粗素材４の粗ピン部Ｐａの断面積が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂの断面積よりも大きい場合であっても、粗ピン部Ｐａの断面積を仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂの断面積まで減少させることができる。これは、可動ピン型１２の軸方向への移動及びこれと直角な方向への移動による。

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、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及び図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１０Ｕ、１０Ｂが軸方向へ移動するとともに、可動ピン型１２及び補助ピン型１３が軸方向及びこれと直角な方向へ移動する。その後、図６（ｂ）に示すように、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動が完了する前に、すなわち、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂと、可動ピン型１２及び補助ピン型１３との隙間が閉ざされる前に、軸方向と直角な方向に押圧変形する粗ピン部Ｐａが補助ピン型１３に到達すると、以下に示す事態が生じる。補助ピン型１３と可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂとの隙間に、粗ピン部Ｐａの肉が流入する。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Ｐｂの外側には、隣接する粗アーム部Ａａ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、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂと、可動ピン型１２及び補助ピン型１３との隙間が閉ざされた後に、押圧変形する粗ピン部Ｐａが補助ピン型１３に到達するように、可動ピン型１２の軸方向と直角な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１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及びこの可動ピン型１２と対を成す補助ピン型１３の軸方向への移動が完了した後に、可動ピン型１２の軸方向と直角な方向への移動を完了させればよい。例えば、可動ピン型１２の軸方向と直角な方向への総移動距離を１００％としたとき、その可動ピン型１２に隣接する可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの軸方向への移動が完了した時点で、可動ピン型１２の軸方向と直角な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、更に好適には６０％以下）であることが好ましい。この後に可動ピン型１２のその方向への移動が完了すればよい。

例えば、図７（ａ）に示すように、成形を開始する。その後、図７（ｂ）に示すように、可動ピン型１２の軸方向と直角な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１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及び補助ピン型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、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂと、可動ピン型１２及び補助ピン型１３との隙間が閉ざされているものの、押圧変形する粗ピン部Ｐａが補助ピン型１３に到達していない。そして、可動ピン型１２の軸方向と直角な方向への移動に伴って粗ピン部Ｐａ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と可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂとの隙間に、粗ピン部Ｐａ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可動ピン型の軸方向と直角な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、可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動は、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、又は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、可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動は、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。

２．第２実施形態
第２実施形態は、上記の第１実施形態の構成を基本とする。第２実施形態は、鍛造クランク軸の製造過程に捩り成形工程を付加するとともに、これに関連する構成を変形したものである。

２−１．粗素材、仕上打ち用素材、仕上材、及び捩り仕上材
図８は、第２実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、仕上打ち後の仕上材、及び捩り成形後の捩り仕上材の各形状を模式的に示す図である。同図では、直列６気筒−１２枚カウンターウエイトのクランク軸を製造する場合の状況を例示する。なお、第１実施形態と重複する事項は適宜省略する。後述する第３及び第４実施形態でも同様とする。

図８に示すように、第２実施形態の粗素材４は、直列６気筒−１２枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸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る。粗素材４は、７つの粗ジャーナル部Ｊａ、６つの粗ピン部Ｐａ、粗フロント部Ｆｒａ、粗フランジ部Ｆｌａ、及び１２枚の粗アーム部Ａａから構成される。粗素材４は、全部（第１〜第１２）の粗アーム部Ａａに、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。第２実施形態の仕上打ち用素材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。仕上打ち用素材５は、７つの粗ジャーナル部Ｊｂ、６つの粗ピン部Ｐｂ、粗フロント部Ｆｒｂ、粗フランジ部Ｆｌｂ、及び１２枚の粗アーム部Ａｂから構成される。仕上打ち用素材５は、全部（第１〜第１２）の粗アーム部Ａｂに、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。第２実施形態の仕上材６は、上記の仕上打ち用素材５を仕上打ちして得られる。仕上材６は、７つのジャーナル部Ｊｃ、６つのピン部Ｐｃ、フロント部Ｆｒｃ、フランジ部Ｆｌｃ、及び１２枚のアーム部Ａｃから構成される。仕上材６は、全部（第１〜第１２）のアーム部Ａｃに、バランスウエイトを一体で有する。

第２実施形態の捩り仕上材７は、上記の仕上材６を捩り成形して得られる。捩り仕上材７は、７つのジャーナル部Ｊ１ｄ〜Ｊ７ｄ、６つのピン部Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄ、フロント部Ｆｒｄ、フランジ部Ｆｌｄ、及びジャーナル部Ｊ１ｄ〜Ｊ７ｄとピン部Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄをそれぞれつなぐ１２枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１ｄ〜Ａ１２ｄから構成される。以下、捩り仕上材７のジャーナル部Ｊ１ｄ〜Ｊ７ｄ、ピン部Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄ、及びアーム部Ａ１ｄ〜Ａ１２ｄそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊｄ」、ピン部で「Ｐｄ」、アーム部で「Ａｄ」と記す。捩り仕上材７は、全部（第１〜第１２）のアーム部Ａｄに、バランスウエイトを一体で有する。

捩り仕上材７の形状は、ピン部Ｐｄの配置角度を含めクランク軸（最終鍛造製品）の形状と一致する。すなわち、捩り仕上材７のジャーナル部Ｊｄ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。捩り仕上材７のピン部Ｐｄ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ある。更に、捩り仕上材７のピン部Ｐｄは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐに対し、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じで、配置角度も同じ１２０°であり、正規の位置に配置される。捩り仕上材７のアーム部Ａｄ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。

仕上材６の形状は、ピン部Ｐｃの配置角度を除きクランク軸（最終鍛造製品）の形状と一致する。すなわち、仕上材６のジャーナル部Ｊｃ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。仕上材６のピン部Ｐｃ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あり、軸方向と直角な方向の偏芯量も同じである。ただし、仕上材６のピン部Ｐｃの配置角度は、正規の位置から外れる。具体的には、仕上材６のピン部Ｐｃのうち、両端の第１及び第６ピン部Ｐ１ｃ及びＰ６ｃと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ｃ及びＰ４ｃは、軸方向と直角な方向で同じ方向に偏芯する。また、第２及び第５ピン部Ｐ２ｃ及びＰ５ｃは、第１、第３、第４及び第６ピン部Ｐ１ｃ、Ｐ３ｃ、Ｐ４ｃ及びＰ６ｃの偏芯方向とは反対方向に偏芯する。仕上材６のアーム部Ａｃ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。

仕上打ち用素材５の形状は、仕上材６の形状と概ね一致する。すなわち、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂは、最終形状の鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊ（仕上材６のジャーナル部Ｊｃ）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Ｐｂは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）に対し、軸方向の長さが同じであり、軸方向と直角な方向の偏芯量も同じである。しかし、粗ピン部Ｐｂの配置角度は仕上材６と同様に正規の位置から外れる。仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂは、最終形状の鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）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Ｊａは、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂ、すなわち鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊ（仕上材６のジャーナル部Ｊｃ）と軸方向の長さが同じである。粗素材４の粗ピン部Ｐａは、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂ、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）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Ｐｂよりも小さい。具体的には、粗素材４の粗ピン部Ｐａのうち、両端の第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａの偏芯量は、同じ方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の１／２程度とされる。一方、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａの偏芯量は、第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａの偏芯方向と反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の１／２程度とされる。

粗素材４の粗アーム部Ａａは、仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）よりも軸方向の厚みが厚い。

２−２．鍛造クランク軸の製造工程
図９は、第２実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。同図に示すように、第２実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第１予備成形、第２予備成形、仕上打ち、捩り成形の各工程を含み、必要に応じて、捩り成形前のバリ抜き、捩り成形後の整形の各工程を含む。

第１予備成形工程は、上記の粗素材４を造形する工程である。第２予備成形工程は、下記の図１０に示す成形装置を用いることにより、上記の粗素材４から、上記の仕上げ打ち用素材５を成形する工程である。仕上げ打ち用素材５には、ピン部の配置角度を除き鍛造クランク軸の最終形状が造形される。仕上打ち工程は、上記の仕上打ち用素材５が供され、上記の仕上材６を得る工程である。仕上材６には、ピン部の配置角度を除き鍛造クランク軸の最終形状が造形される。

捩り成形工程は、上記の捩り仕上材７を得る工程である。捩り成形工程では、上記の仕上材６のジャーナル部及びピン部を保持した状態でジャーナル部の軸心を中心にして捩る。これにより、ピン部の配置角度を鍛造クランク軸のピン部の配置角度に調整し、捩り仕上材７を得る。捩り仕上材７は、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形されるとともに、クランク軸と合致する形状である。

２−３．仕上打ち用素材の成形装置
図１０は、第２実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。図１０には、直列６気筒−１２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８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する。図１０に示す縦断面には、実際に全ての粗ピン部の部分が同一面上で含まれている。

図１０に示す第２実施形態の成形装置では、粗素材４を金型内に収容し、仕上打ち用素材５に成形する。その際、金型内に収容された粗素材４の姿勢は、粗ピン部Ｐａの偏芯方向を鉛直方向に合わせる。例えば、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａを上に配置し、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａを下に配置する。この点以外の構成は、前記図４に示す第１実施形態の成形装置と共通するので、詳しい説明は省略する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０に示す第２実施形態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る。そのうちの図１１Ａは成形初期の状態を示し、図１１Ｂは成形完了時の状態を示す。

同図に示すように、下側の可動ジャーナル型１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｂ、可動ピン型１２及び補助ピン型１３に粗素材４を収容し、プレス機の圧下を行う。すると、各粗ジャーナル部Ｊａを保持した可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これに伴って、各粗ピン部Ｐａに宛がわれた可動ピン型１２と補助ピン型１３も、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これにより、粗素材４は、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ、及び可動ピン型１２により、粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧され、粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する（図１１Ｂ参照）。その際、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さは維持される。

また、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに可動ピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、可動ピン型１２は、それぞれの油圧シリンダ１６の駆動に伴い、個々に、粗素材４の粗ピン部Ｐａを軸方向と直角な方向に押圧する。これにより、粗素材４の粗ピン部Ｐａは、軸方向と直角な方向にずれるため、その配置角度が正規の位置から外れていながらも、その偏芯量が仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂの偏芯量まで増加する（図８、図１１Ｂ参照）。

このようにして、バリのない粗素材４から、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。仕上打ち用素材５は、アーム部Ａの厚みが薄く、ピン部Ｐの配置角度を除いて、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致した形状である。次いで、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、仕上材６を造形することができる。仕上材６は、ピン部の配置角度を除き、アーム部の輪郭形状を含めて直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の最終形状と一致する。そして、この仕上材６に捩り成形を施せば、ピン部の配置角度も含めて直列６気筒エンジン用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、直列６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。

３．第３実施形態
第３実施形態は、上記の第１及び第２実施形態の構成を基本とする。第３実施形態は、鍛造クランク軸の製造過程に捩り成形工程を付加することなく、仕上打ち工程でクランク軸の最終形状を意図的に造形すべく、これに関連する構成を変形したものである。

３−１．粗素材、仕上打ち用素材、及び仕上材
図１２は、第３実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。同図では、直列６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状況を例示する。

図１２に示すように、第３実施形態の粗素材４は、直列６気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸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る。粗素材４は、７つの粗ジャーナル部Ｊａ、６つの粗ピン部Ｐａ、粗フロント部Ｆｒａ、粗フランジ部Ｆｌａ、及び１２枚の粗アーム部Ａａから構成される。粗素材４の一部の粗アーム部Ａａは、粗形状のバランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ〜Ａ８ａ、Ａ１１ａ及びＡ１２ａは、それぞれ、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。第３実施形態の仕上打ち用素材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。仕上打ち用素材５は、７つの粗ジャーナル部Ｊｂ、６つの粗ピン部Ｐｂ、粗フロント部Ｆｒｂ、粗フランジ部Ｆｌｂ、及び１２枚の粗アーム部Ａｂから構成される。仕上打ち用素材５の一部の粗アーム部Ａｂは、粗形状のバランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ〜Ａ８ａ、Ａ１１ａ及びＡ１２ａは、それぞれ、粗形状のバランスウエイトを一体で有する。第３実施形態の仕上材６は、上記の仕上打ち用素材５を仕上打ちして得られる。仕上打ち用素材５は、７つのジャーナル部Ｊｃ、６つのピン部Ｐｃ、フロント部Ｆｒｃ、フランジ部Ｆｌｃ、及び１２枚のアーム部Ａｃから構成される。仕上打ち用素材５の一部のアーム部Ａｃは、バランスウエイトを一体で有し、具体的には、第１、第２、第５、第６、第７、第８、第１１及び第１２のアーム部は、それぞれ、バランスウエイトを一体で有する。

仕上材６の形状は、ピン部Ｐｃの配置角度を含めクランク軸（最終鍛造製品）の形状と一致する。すなわち、仕上材６のジャーナル部Ｊｃ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。仕上材６のピン部Ｐｃ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ある。更に、仕上材６のピン部Ｐｃは、最終形状の鍛造クランク軸のピン部Ｐに対し、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じで、配置角度も同じ１２０°であり、正規の位置に配置される。仕上材６のアーム部Ａｃ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、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂは、仕上材６のジャーナル部Ｊｃ、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。仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂは、仕上材６のピン部Ｐｃ、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、偏芯量も配置角度も正規の位置から外れる。具体的には、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂのうち、両端の第１及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ６ｂと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂの偏芯量は、互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じにされる。一方、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ｂ、Ｐ５ｂは偏芯されることなく、偏芯量がゼロにされる。仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂは、最終形状の鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）と軸方向の厚みが同じである。

また、粗素材４の粗ジャーナル部Ｊａは、仕上打ち用素材５の粗ジャーナル部Ｊｂ、すなわち鍛造クランク軸のジャーナル部Ｊ（仕上材６のジャーナル部Ｊｃ）と軸方向の長さが同じである。粗素材４の粗ピン部Ｐａは、仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂ、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）と軸方向の長さが同じである。ただし、粗素材４の粗ピン部Ｐａのうち、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ６ａと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａの偏芯量は、仕上打ち用素材５のそれよりも小さくされ、互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２よりも小さくされる。一方、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ、Ｐ５ａの偏芯量は、仕上打ち用素材５のそれと同様に、ゼロにされる。

粗素材４の粗アーム部Ａａは、仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸のアーム部Ａ（仕上材６のアーム部Ａｃ）よりも軸方向の厚みが厚い。

３−２．鍛造クランク軸の製造工程
図１３は、第３実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。同図に示すように、第３実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、第１予備成形、第２予備成形、仕上打ちの各工程を含み、必要に応じて、バリ抜き、整形の各工程を含む。

第１予備成形工程は、上記の粗素材４を造形する工程である。第２予備成形工程は、下記の図１４に示す成形装置を用いることにより、上記の粗素材４から、上記の仕上げ打ち用素材５を成形する工程である。仕上げ打ち用素材５には、全てのピン部の偏芯量及び配置角度を除き鍛造クランク軸の最終形状が造形されている。

仕上打ち工程は、上記の仕上材６を得る工程である。仕上打ち工程では、上記の仕上打ち用素材５が供され、その第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部を水平に配置した姿勢で、上下に一対の金型を用いてプレス鍛造する。これにより、全ての粗ピン部を軸方向と直角な鉛直方向に押圧し、仕上材６を得る。得られる仕上材６は、ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形され、クランク軸と合致する形状である。

３−３．仕上打ち用素材の成形装置
図１４は、第３実施形態における成形装置の構成を示す縦断面図である。図１４には、前記図１２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する。図１４に示す縦断面には、実際に全ての粗ピン部の部分が同一面上で含まれる。

図１４に示す第３実施形態の成形装置は、前記図４に示す第１実施形態の成形装置及び前記図１０に示す第２実施形態の成形装置と比較し、大きくは、次の点で相違する。第３実施形態の成形装置は、粗素材４を金型内に収容し、仕上打ち用素材５に成形する際の粗素材４の姿勢が相違する。具体的には、金型内に収容される粗素材４の姿勢を、互いに反対方向に偏芯している第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａを鉛直方向に沿って配置する。この成形装置では、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａそれぞれの位置に配置された可動ピン型（第１可動ピン型）１１は、軸方向への移動が許容されるが、軸方向とは直角な方向への移動が拘束される。このため、第３実施形態の第１可動ピン型１１は、第１及び第２実施形態のような油圧シリンダが連結されておらず、上側金型支持台２３及び下側金型支持台２２のうちの一方に直に取り付けられる。その他方には、この第１可動ピン型１１と対を成す補助ピン型１３が直に取り付けられている。図１４では、第１可動ピン型１１が上側金型支持台２３に取り付けられ、補助ピン型１３が下側金型支持台２２に取り付けられる。

また、第３実施形態の成形装置では、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａそれぞれの位置に配置された第２可動ピン型１２と補助ピン型１３は、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ６ａの位置と第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａの位置で上下の配置が入れ替わっている。これは、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａが鉛直方向で互いに反対方向に偏芯しているからである。図１４では、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａの位置の補助ピン型１３、並びに第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａの位置の第２可動ピン型１２が上側に配置される。また、第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａの位置の第２可動ピン型１２、並びに第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａの位置の補助ピン型１３が下側に配置される。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１４に示す第３実施形態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る。図１５Ａは成形初期の状態を示し、図１５Ｂは成形完了時の状態を示す。

図１５Ａに示すように、下側の可動ジャーナル型１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｂ、第１可動ピン型１１、第２可動ピン型１２及び補助ピン型１３に粗素材４を収容し、プレス機の圧下を行う。すると、先ず、粗素材４は、各粗ジャーナル部Ｊａが可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂによって上下から挟み込まれて保持される。これと同時に、第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａが第１可動ピン型１１及び補助ピン型１３によって上下から挟み込まれて保持される状態になる。その状態では、第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａに第２可動ピン型１２が宛がわれる。この状態から、そのままプレス機の圧下を継続すると、各粗ジャーナル部Ｊａを保持した可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これに伴って、各粗ピン部Ｐａに宛がわれた可動ピン型１１、１２と補助ピン型１３も、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これにより、粗素材４は、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂ、第１可動ピン型１１及び第２可動ピン型１２により、粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧され、粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する（図１５Ｂ参照）。その際、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さは維持される。

また、可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びに第１可動ピン型１１、可動ピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、第２可動ピン型１２は、それぞれの油圧シリンダ１６の駆動に伴い、個々に、粗素材４の第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａを軸方向と直角な鉛直方向に押圧する。これにより、粗素材４の第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａは、軸方向と直角な鉛直方向にずれる。その結果、第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａの偏心量は、互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じになる（図１２、図１５Ｂ参照）。一方、粗素材４の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａは、成形の前後で、その軸方向とは直角な方向の位置が変わらずに維持され、偏芯量がゼロのままとなる。

このようにして、バリのない粗素材４から、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。仕上打ち用素材５は、アーム部Ａの厚みが薄く、全てのピン部Ｐの偏芯量及び配置角度を除いて、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致した形状である。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、その第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部を水平に配置した姿勢で仕上打ちを行う。このとき、仕上打ち用素材５の全ての粗ピン部を軸方向と直角な鉛直方向に押圧して、正規の位置まで変位させるようにする。これにより、多少のバリは発生するが、アーム部の輪郭形状、ピン部の偏芯量及び配置角度を含めて直列６気筒エンジン用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、直列６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。

４．第４実施形態
第４実施形態は、上記の第３実施形態の構成を変形したものである。

４−１．粗素材、仕上打ち用素材、及び仕上材
図１６は、第４実施形態の製造方法において、成形装置で被成形対象とする粗素材、成形された仕上打ち用素材、及び仕上打ち後の仕上材の各形状を模式的に示す図である。

図１６に示すように、第４実施形態の仕上材６は、前記図１２に示す第３実施形態の仕上材６と同じ形状である。

これに対し、第４実施形態の仕上打ち用素材５は、前記図１２に示す第３実施形態の仕上打ち用素材５と比較し、次の点が異なる。図１６に示すように、第４実施形態の仕上打ち用素材５における中央の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ｂ及びＰ５ｂは、両端の第１及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ及びＰ６ｂと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ｂ及びＰ４ｂの偏芯方向と直交する方向に偏芯する。また、中央の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ｂ及びＰ５ｂの偏芯量は、仕上材６のピン部Ｐｃ、すなわち鍛造クランク軸のピン部Ｐと同じにされる。

また、第４実施形態の粗素材４は、前記図１２に示す第３実施形態の粗素材４と比較し、次の点が異なる。図１６に示すように、第４実施形態の粗素材４における中央の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ、Ｐ５ａは、両端の第１及び第６粗ピン部Ｐ１ａ及びＰ６ａと中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ及びＰ４ａの偏芯方向と直交する方向に偏芯する。中央の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａの偏芯量は、仕上打ち用素材５と同様に、鍛造クランク軸のピン部Ｐ（仕上材６のピン部Ｐｃ）と同じにされる。

４−２．鍛造クランク軸の製造工程
図１７は、第４実施形態における直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。同図に示すように、第４実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、前記図１３に示す第３実施形態と同様に、第１予備成形、第２予備成形、仕上打ちの各工程を含み、必要に応じて、バリ抜き、整形の各工程を含む。

第１予備成形工程は、上記の粗素材４を造形する工程である。

第２予備成形工程は、上記の仕上げ打ち用素材５を成形する工程である。第２予備成形工程では、前記図１４、図１５Ａ及び図１５Ｂに示す第３実施形態の成形装置と同様のものを用いる。なお、第４実施形態では、前記図１４に示す縦断面の中で、第２、第５粗ピン部の部分は、実際には、紙面の手前又は奥に位置している。

第４実施形態の第２予備成形工程では、前記図１４、図１５Ａ及び図１５Ｂに示す第３実施形態と同様に、下側の可動ジャーナル型１０Ｂ、固定ジャーナル型９Ｂ、第１可動ピン型１１、第２可動ピン型１２及び補助ピン型１３に粗素材４を収容し、プレス機の圧下を行う。これにより、粗素材４は、各粗ジャーナル部Ｊａを保持した可動ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、及び各粗ピン部Ｐａに宛がわれた可動ピン型１１、１２と補助ピン型１３が、第４粗ジャーナル部Ｊ４ａの固定ジャーナル型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これに伴って、粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧され、粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５の粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する。その際、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さは、維持される。

また、第２可動ピン型１２が第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａを軸方向と直角な鉛直方向に押圧する。これにより、粗素材４の第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ３ａ、Ｐ４ａ及びＰ６ａは、互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じ偏芯量まで増加する。その一方で、粗素材４の第２及び第５粗ピン部Ｐ２ａ及びＰ５ａは、成形の前後で、その軸方向とは直角な方向の位置が変わらずに維持され、その偏芯量が鍛造クランク軸のピン部の偏芯量と同じままとなる。

このようにして、バリのない粗素材４から、バリのない上記の仕上打ち用素材５を成形することができる。仕上打ち用素材５には、第１、第３、第４及び第６ピン部Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４ａ及びＰ６ａの偏芯量及び配置角度を除いて、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸（最終鍛造製品）の形状と概ね一致した形状が造形される。また、仕上打ち用素材５は、アーム部Ａの厚みが薄い。

仕上打ち工程は、上記の仕上材６を得る工程である。仕上打ち工程では、上記の仕上打ち用素材５が供され、その第１、第３、第４及び第６粗ピン部を水平に配置した姿勢で仕上打ちを行い、仕上材６を得る。このとき、仕上打ち用素材５の第１、第３、第４及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂ及びＰ６ｂを軸方向と直角な鉛直方向に押圧して、正規の位置まで変位させるようにする。これにより、仕上材６には、多少のバリが発生するが、アーム部の輪郭形状、ピン部の偏芯量及び配置角度を含めて直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の最終形状が造形される。すなわち、仕上材６は、クランク軸と合致する形状である。

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、サーボモータ等を利用しても構わない。また、可動ピン型を軸方向と直角な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、対を成す可動ピン型に向く方向にも移動が許容される構成とし、これにより、可動ピン型と補助ピン型が各粗ピン部Ｐａを個々に上下から挟み込んで保持しながら、互いに連動して軸方向と直角な方向に移動するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態では、ピン型を軸方向と直角な鉛直方向に移動させて粗ピン部Ｐａを鉛直方向に押圧する構成であるが、粗ピン部Ｐａを水平方向に押圧するようにピン型及びジャーナル型の配置を変形することもできる。

本発明は、上記の実施形態に示す通り、アーム部の一部または全部がバランスウエイトを一体で有するクランク軸を対象にできる。この場合、粗素材の粗アーム部は、上記の実施形態に示す通り、一部または全部が粗形状のバランスウエイトを一体で有してもよい。

本発明は、直列６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〜Ｊ７：ジャーナル部、
Ｐ、Ｐ１〜Ｐ６：ピン部、 Ｆｒ：フロント部、
Ｆｌ：フランジ部、 Ａ、Ａ１〜Ａ１２：クランクアーム部、
２：ビレット、
４：粗素材、 Ｊａ、Ｊ１ａ〜Ｊ７ａ：粗素材の粗ジャーナル部、
Ｐａ、Ｐ１ａ〜Ｐ６ａ：粗素材の粗ピン部、
Ｆｒａ：粗素材の粗フロント部、 Ｆｌａ：粗素材の粗フランジ部、
Ａａ、Ａ１ａ〜Ａ１２ａ：粗素材の粗クランクアーム部、
５：仕上打ち用素材、
Ｊｂ、Ｊ１ｂ〜Ｊ７ｂ：仕上打ち用素材の粗ジャーナル部、
Ｐｂ、Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂ：仕上打ち用素材の粗ピン部、
Ｆｒｂ：仕上打ち用素材の粗フロント部、
Ｆｌｂ：仕上打ち用素材の粗フランジ部、
Ａｂ、Ａ１ｂ〜Ａ１２ｂ：仕上打ち用素材の粗クランクアーム部、
５ａ：噛み出し部、
６：仕上材、 Ｊｃ、Ｊ１ｃ〜Ｊ７ｃ：仕上材のジャーナル部、
Ｐｃ、Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃ：仕上材のピン部、
Ｆｒｃ：仕上材のフロント部、 Ｆｌｃ：仕上材のフランジ部、
Ａｃ、Ａ１ｃ〜Ａ１２ｃ：仕上材のクランクアーム部、
７：捩り仕上材、
Ｊｄ、Ｊ１ｄ〜Ｊ７ｄ：捩り仕上材のジャーナル部、
Ｐｄ、Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄ：捩り仕上材のピン部、
Ｆｒｄ：捩り仕上材のフロント部、
Ｆｌｄ：捩り仕上材のフランジ部、
Ａｄ、Ａ１ｄ〜Ａ１２ｄ：捩り仕上材のクランクアーム部、
９Ｕ、９Ｂ：固定ジャーナル型、
９Ｕａ、９Ｂａ：固定ジャーナル型の第１彫り込み部、
９Ｕｂ、９Ｂｂ：固定ジャーナル型の第２彫り込み部、
１０Ｕ、１０Ｂ：可動ジャーナル型、
１０Ｕａ、１０Ｂａ：可動ジャーナル型の第１彫り込み部、
１０Ｕｂ、１０Ｂｂ：可動ジャーナル型の第２彫り込み部、
１１：第１可動ピン型、 １１ａ：彫り込み部、
１２：第２可動ピン型、 １２ａ：彫り込み部、
１３：補助ピン型、 １３ａ：彫り込み部、
１４Ｕ、１４Ｂ：第１、第７粗ジャーナル部の可動ジャーナル型の傾斜面、
１５Ｕ、１５Ｂ：第２、第６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 (17)

1. 直列６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、粗素材から成形する装置であって、
   前記粗素材は、
   前記鍛造クランク軸の各ジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部と、
   前記鍛造クランク軸の各ピン部と軸方向の長さが同じ粗ピン部と、
   前記鍛造クランク軸の各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と、を有し、
   前記粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記鍛造クランク軸のピン部の偏芯量よりも小さくされており、
   前記成形装置は、
   前記粗ジャーナル部のうちで中央の第４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方向から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前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、軸方向の移動を拘束された固定ジャーナル型と、
   前記固定ジャーナル型で挟み込まれる前記粗ジャーナル部以外の前記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方向から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前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記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、
   前記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に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記固定ジャーナル型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動する可動ピン型と、を備え、
   前記粗ジャーナル部を前記固定ジャーナル型及び可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、前記粗ピン部に前記可動ピン型を宛がった状態から、前記可動ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、前記可動ピン型を軸方向に移動させつつ軸方向と直角な方向に移動させることにより、前記粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを前記鍛造クランク軸の前記クランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、前記粗ピン部を軸方向と直角な方向に押圧してその偏芯量を前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量まで増加させる、直列６気筒エンジン用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、
   前記可動ピン型は、前記粗ピン部それぞれにおける前記可動ピン型が宛がわれた側とは反対の外側に配置された補助ピン型を含んでおり、
   前記可動ジャーナル型、並びに前記可動ピン型及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及び前記可動ジャーナル型と、前記可動ピン型及び前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、押圧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、前記可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動が制御される、直列６気筒エンジン用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、
   前記可動ピン型の軸方向と直角な方向への総移動距離を１００％としたとき、当該可動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、当該可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動距離が総移動距離の９０％以下であり、この後に当該可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動が完了する、直列６気筒エンジン用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１項に記載の成形装置において、
   前記可動ピン型、前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型は、軸方向と直角な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及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、前記可動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、前記可動ピン型が個々に軸方向に移動する、直列６気筒エンジン用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、直列６気筒エンジン用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又は５に記載の成形装置において、
   前記可動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軸方向と直角な方向に移動する、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
7. 直列６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、粗素材から成形する装置であって、
   前記粗素材は、
   前記鍛造クランク軸の各ジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部と、
   前記鍛造クランク軸の各ピン部と軸方向の長さが同じ第１〜第６粗ピン部と、
   前記鍛造クランク軸の各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と、を有し、
   前記成形装置は、
   前記粗ジャーナル部のうちで中央の第４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方向から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前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、軸方向の移動を拘束された固定ジャーナル型と、
   前記固定ジャーナル型で挟み込まれる前記粗ジャーナル部以外の前記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方向から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前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記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、
   前記第２及び第５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に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記固定ジャーナル型に向けて軸方向に移動する第１可動ピン型と、
   前記第１、第３、第４及び第６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に宛がわれるとともに、各々が当該粗ピン部につながる前記粗クランクアーム部の側面に接触しつつ、前記固定ジャーナル型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動する第２可動ピン型と、を備え、
   前記粗ジャーナル部を前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型で挟み込んで保持し、前記粗ピン部に前記第１可動ピン型及び前記第２可動ピン型を宛がった状態から、前記可動ジャーナル型及び前記第１可動ピン型を軸方向に移動させるとともに、前記第２可動ピン型を軸方向に移動させつつ軸方向と直角な方向に移動させることにより、前記粗クランクアーム部を軸方向に挟圧してその厚みを前記鍛造クランク軸の前記クランクアーム部の厚みまで減少させるとともに、前記第１、第３、第４及び第６粗ピン部を軸方向と直角な方向で互いに反対方向に押圧してその偏芯量を前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２まで増加させる、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
8. 請求項７に記載の成形装置において、
   前記成形装置は、仕上打ち用素材を、粗素材から成形する装置であって、
   前記粗素材は、
   前記鍛造クランク軸の各ジャーナル部と軸方向の長さが同じ粗ジャーナル部と、
   前記鍛造クランク軸の各ピン部と軸方向の長さが同じ第１〜第６粗ピン部と、
   前記鍛造クランク軸の各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と、を有し、
   前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２よりも小さくされ、第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量がゼロ、又は前記第１及び第６粗ピン部と前記第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量と同じにされている、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
9. 請求項７又は８に記載の成形装置において、
   前記第１可動ピン型及び前記第２可動ピン型は、前記粗ピン部それぞれにおける前記第１可動ピン型及び前記第２可動ピン型が宛がわれた側とは反対の外側に配置された補助ピン型を含んでおり、
   前記可動ジャーナル型、並びに前記第１可動ピン型、前記第２可動ピン型及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及び前記可動ジャーナル型と、前記第１可動ピン型、前記第２可動ピン型及び前記補助ピン型との隙間が閉ざされた後に、押圧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、前記第２可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動が制御される、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
10. 請求項９に記載の成形装置において、
    前記第２可動ピン型の軸方向と直角な方向への総移動距離を１００％としたとき、当該第２可動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、当該第２可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動距離が総移動距離の９０％以下であり、この後に当該第２可動ピン型の軸方向と直角な方向への移動が完了する、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
11. 請求項７〜１０のいずれか１項に記載の成形装置において、
    前記第１可動ピン型、前記第２可動ピン型、前記固定ジャーナル型及び前記可動ジャーナル型は、軸方向と直角な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及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、前記第１可動ピン型及び前記第２可動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、前記第１可動ピン型及び前記第２可動ピン型が個々に軸方向に移動する、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
12. 請求項１１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、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の成形装置において、
    前記第２可動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軸方向と直角な方向に移動する、直列６気筒エンジン用鍛造クランク軸の仕上打ち用素材の成形装置。
14. 直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、
    前記製造方法は、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む：
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形装置に供する前記粗素材として、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２と同じにされ、第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記第１及び第６粗ピン部と前記第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量よりも小さくされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    前記成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、前記ピン部の配置角度を含め前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する第２予備成形工程；及び
    前記仕上打ち用素材を仕上打ちし、前記ピン部の配置角度を含め鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する仕上打ち工程。
15. 直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、
    前記製造方法は、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、仕上打ち工程、及び捩り工程、の一連の工程を含む：
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形装置に供する前記粗素材として、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が同じ方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量よりも小さくされ、第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記第１、第３、第４及び第６粗ピン部の偏芯方向と反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量よりも小さくされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    前記成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、前記ピン部の配置角度を除き前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上打ち用素材を成形する第２予備成形工程；
    前記仕上打ち用素材を仕上打ちし、前記ピン部の配置角度を除き前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する仕上打ち工程；及び
    前記仕上材の前記ピン部の配置角度を前記鍛造クランク軸の前記ピン部の配置角度に調整する捩り工程。
16. 直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、
    当該製造方法は、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む：
    請求項７〜１３のいずれか１項に記載の成形装置に供する前記粗素材として、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２よりも小さくされ、第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量がゼロにされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    前記成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、前記粗ピン部のうち、前記両端の第１及び第６粗ピン部と前記中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２と同じにされ、前記第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記粗素材と同じままにされた仕上打ち用素材を成形する第２予備成形工程；及び
    前記仕上打ち用素材を前記両端の第１及び第６粗ピン部と前記中央の第３及び第４粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちして、全ての前記粗ピン部を軸方向と直角な方向に押圧し、前記ピン部の配置角度を含め前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する仕上打ち工程。
17. 直列６気筒エンジン用の鍛造クランク軸を製造する方法であって、
    当該製造方法は、下記の第１予備成形工程、第２予備成形工程、及び仕上打ち工程、の一連の工程を含む：
    請求項７〜１３のいずれか１項に記載の成形装置に供する前記粗素材として、前記粗ピン部のうち、両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２よりも小さくされ、第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記第１及び第６粗ピン部と第３及び第４粗ピン部の偏芯方向と直交する方向で前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量と同じにされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    前記成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、前記粗ピン部のうち、前記両端の第１及び第６粗ピン部と中央の第３及び第４粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が互いに反対方向で鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じにされ、前記第２及び第５粗ピン部は、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記粗素材と同じままにされた仕上打ち用素材を成形する第２予備成形工程；及び
    前記仕上打ち用素材を前記両端の第１及び第６粗ピン部と前記中央の第３及び第４粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちして、前記第１、第３、第４及び第６粗ピン部を軸方向と直角な方向に押圧し、前記ピン部の配置角度を含め前記鍛造クランク軸の最終形状が造形された仕上材を成形する仕上打ち工程。

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