JP6172377B2 - Ｖ型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ｖ型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Ｖ型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Ｖ型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、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、貨物車、特殊作業車等の自動車のＶ型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Ｖ型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、Ｖ型６気筒エンジン用の鍛造クランク軸は、断面が丸形又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、捩り成形及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Ｖ型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、Ｖ型６気筒エンジンに搭載されるものであり、４つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４、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〜Ｊ４とピン部Ｐ１〜Ｐ６をつなぐ９枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ９から構成される。このクランク軸１は、９枚のアーム部Ａ１〜Ａ９のうち、前端の第１ピン部Ｐ１につながる第１及び第２アーム部Ａ１、Ａ２と、後端の第６ピン部Ｐ６につながる第８及び第９アーム部Ａ８、Ａ９と、中央の第５アーム部Ａ５とにバランスウエイトを有するＶ型６気筒−５枚カウンターウエイトのクランク軸である。第３、第４、第６及び第７アーム部Ａ３、Ａ４、Ａ６、Ａ７は、バランスウエイトを有しないことから、小判形の形状である。以下、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ４、ピン部Ｐ１〜Ｐ６、及びアーム部Ａ１〜Ａ９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。また、バランスウエイトを有するアーム部は、バランスウエイトを有しないアーム部と区別する場合、ウエイト付きアーム部ともいう。一方、バランスウエイトを有しないアーム部は、ウエイト無しアーム部、又は小判形アーム部ともいう。

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、ピン部Ｐの配置角度を除きクランク軸（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、ピン部Ｐの配置角度を除き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には、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（図１（ｆ）参照）。

捩り工程では、バリ抜き後のクランク軸１０７に対し、第１及び第２ピン部と、第３及び第４ピン部と、第５及び第６ピン部とをそれぞれ個別に上下から金型で保持する。そして、中央の第３及び第４ピン部を保持する金型を固定した状態で、第１及び第２ピン部を保持する金型と、第５及び第６ピン部を保持する金型とをそれぞれジャーナル部の軸心回りに互いに反対方向に６０°回転させる。これにより、中央の第３及び第４ピン部を基準にして、第１及び第２ピン部が第２ジャーナル部で捩られると同時に、第５及び第６ピン部が第３ジャーナル部で捩られ、ピン部の配置角度が正規の位置に調整される。その結果、図１（ｇ）に示すように、鍛造クランク軸１が得られる。

そして、整形工程では、捩り成形後の鍛造クランク軸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。

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、すなわち小判形アーム部に限られる。

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、Ｖ型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、Ｖ型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、Ｖ型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。
鍛造クランク軸は、中央の第５クランクアーム部、並びに、前端の第１ピン部につながる第１及び第２クランクアーム部、及び後端の第６ピン部につながる第８及び第９クランクアーム部にバランスウエイトを有し、残りのクランクアーム部にバランスウエイトを有しない。
粗素材は、
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、
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、
鍛造クランク軸のバランスウエイトを有しないウエイト無しクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部と軸方向の厚みが同じウエイト無し粗クランクアーム部と、
鍛造クランク軸のバランスウエイトを有するウエイト付きクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚いウエイト付き粗クランクアーム部と、を有する。
本実施形態によるＶ型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）粗素材の粗ピン部のうち、第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、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の√３／２よりも小さい。粗素材の中央の第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が鍛造クランク軸の第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２よりも小さい。
成形装置は、下記の固定型と、ピン型と、ジャーナル型と、を備える。
固定型は、粗素材の中央の第５粗クランクアーム部の位置に配置され、その軸方向の厚みが鍛造クランク軸の第５クランクアーム部の厚みと同じである。
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、固定型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動する。
ジャーナル型は、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、固定型に向けて軸方向に移動する。
当該成形装置は、粗ジャーナル部をジャーナル型によって挟み込んで保持し、粗ピン部にピン型を宛がった状態から、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、ウエイト付き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ウエイト付き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２、第５及び第６粗ピン部と、第３及び第４粗ピン部と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。

上記（１）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における前記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、前記ジャーナル型、並びに前記ピン型及びこのピン型と対を成す前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記ジャーナル型と、前記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、当該ピン型に隣接する前記ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、当該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、前記固定型、前記ピン型及び前記ジャーナル型は、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、第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、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の√３／２と同じである。粗素材の中央の第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が鍛造クランク軸の第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じである。
成形装置は、下記の固定型と、ピン型と、ジャーナル型と、を備える。
固定型は、粗素材の中央の第５粗クランクアーム部の位置に配置され、その軸方向の厚みが鍛造クランク軸の第５クランクアーム部の厚みと同じである。
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、固定型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動する。
ジャーナル型は、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、固定型に向けて軸方向に移動する。
当該成形装置は、粗ジャーナル部をジャーナル型によって挟み込んで保持し、粗ピン部にピン型を宛がった状態から、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、ウエイト付き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ウエイト付き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。

本発明の実施形態による製造方法は、Ｖ型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、更に下記（３）又は（４）の構成を備える。

（３）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。
第１予備成形工程は、上記（１）の成形装置に供する粗素材を造形する。粗素材の粗ピン部のうち、第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、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の√３／２よりも小さい。粗素材の中央の第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が鍛造クランク軸の第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、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予備成形工程は、上記（１）の成形装置を用い、仕上打ち用素材を成形する。仕上打ち用素材は、第１、第２、第５及び第６粗ピン部と、第３及び第４粗ピン部とは、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。
仕上打ち工程は、前記仕上打ち用素材を全ての粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちし、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。

（４）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。
第１予備成形工程は、上記（２）の成形装置に供する粗素材を造形する。粗素材の粗ピン部のうち、第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、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の√３／２と同じである。粗素材の中央の第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、鍛造クランク軸のピン部の偏芯量の√３／２と同じである。
第２予備成形工程は、上記（２）の成形装置を用い、仕上打ち用素材を成形する。仕上打ち用素材は、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、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。

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、ウエイト付きアーム部であってもアーム部の厚みが薄いＶ型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、Ｖ型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Ｖ型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、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。

本発明では、Ｖ型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Ｖ型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Ｖ型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、仕上材、及び捩り仕上材
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、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２には、Ｖ型６気筒−５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示す。また、図２には、各段階の形状の理解を容易にするため、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示す。

図２に示すように、第１実施形態の粗素材４は、図１（ｇ）に示すＶ型６気筒−５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、４つの粗ジャーナル部Ｊ１ａ〜Ｊ４ａ、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〜Ｊ４ａと粗ピン部Ｐ１ａ〜Ｐ６ａをつなぐ９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〜Ａ９ａから構成される。第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ａ、Ａ４ａ、Ａ６ａ、Ａ７ａは、バランスウエイトを有しないことから、小判形の形状である。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〜Ｊ４ａ、粗ピン部Ｐ１ａ〜Ｐ６ａ、及び粗アーム部Ａ１ａ〜Ａ９ａ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。また、バランスウエイトを有する第１、第２、第５、第８及び第９粗アーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ、Ａ８ａ、Ａ９ａは、ウエイト付き粗アーム部Ａａともいう。一方、バランスウエイトを有しない第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ａ、Ａ４ａ、Ａ６ａ、Ａ７ａは、ウエイト無し粗アーム部Ａａ、又は小判形粗アーム部Ａａともいう。

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ものである。仕上打ち用素材５は、４つの粗ジャーナル部Ｊ１ｂ〜Ｊ４ｂ、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〜Ｊ４ｂと粗ピン部Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂをつなぐ９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〜Ａ９ｂから構成される。第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ｂ、Ａ４ｂ、Ａ６ｂ、Ａ７ｂは、バランスウエイトを有しないことから、小判形の形状である。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〜Ｊ４ｂ、粗ピン部Ｐ１ｂ〜Ｐ６ｂ、及び粗アーム部Ａ１ｂ〜Ａ９ｂ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。また、バランスウエイトを有する第１、第２、第５、第８及び第９粗アーム部Ａ１ｂ、Ａ２ｂ、Ａ５ｂ、Ａ８ｂ、Ａ９ｂは、ウエイト付き粗アーム部Ａｂともいう。一方、バランスウエイトを有しない第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ｂ、Ａ４ｂ、Ａ６ｂ、Ａ７ｂは、ウエイト無し粗アーム部Ａｂ、又は小判形粗アーム部Ａｂともいう。

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ものである。仕上材６は、４つのジャーナル部Ｊ１ｃ〜Ｊ４ｃ、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〜Ｊ４ｃとピン部Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃをつなぐ９枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１ｃ〜Ａ９ｃから構成される。第３、第４、第６及び第７アーム部Ａ３ｃ、Ａ４ｃ、Ａ６ｃ、Ａ７ｃは、バランスウエイトを有しないことから、小判形の形状である。以下、仕上材６のジャーナル部Ｊ１ｃ〜Ｊ４ｃ、ピン部Ｐ１ｃ〜Ｐ６ｃ、及びアーム部Ａ１ｃ〜Ａ９ｃ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。また、バランスウエイトを有する第１、第２、第５、第８及び第９アーム部Ａ１ｃ、Ａ２ｃ、Ａ５ｃ、Ａ８ｃ、Ａ９ｃは、ウエイト付きアーム部Ａｃともいう。一方、バランスウエイトを有しない第３、第４、第６及び第７アーム部Ａ３ｃ、Ａ４ｃ、Ａ６ｃ、Ａ７ｃは、ウエイト無しアーム部Ａｃ、又は小判形アーム部Ａｃともいう。

第１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ものである。捩り仕上材７は、４つのジャーナル部Ｊ１ｄ〜Ｊ４ｄ、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〜Ｊ４ｄとピン部Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄをつなぐ９枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１ｄ〜Ａ９ｄから構成される。第３、第４、第６及び第７アーム部Ａ３ｄ、Ａ４ｄ、Ａ６ｄ、Ａ７ｄは、バランスウエイトを有しないことから、小判形の形状である。以下、捩り仕上材７のジャーナル部Ｊ１ｄ〜Ｊ４ｄ、ピン部Ｐ１ｄ〜Ｐ６ｄ、及びアーム部Ａ１ｄ〜Ａ９ｄ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。また、バランスウエイトを有する第１、第２、第５、第８及び第９アーム部Ａ１ｄ、Ａ２ｄ、Ａ５ｄ、Ａ８ｄ、Ａ９ｄは、ウエイト付きアーム部Ａｄともいう。一方、バランスウエイトを有しない第３、第４、第６及び第７アーム部Ａ３ｄ、Ａ４ｄ、Ａ６ｄ、Ａ７ｄは、ウエイト無しアーム部Ａｄ、又は小判形アーム部Ａｄともいう。

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）の形状と一致し、図１（ｇ）に示す鍛造クランク軸１に相当する。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、軸回りの配置角度も６０°ずつ等間隔にシフトして同じであり、正規の位置に配置されている。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）の形状と一致し、図１（ｆ）に示すバリ抜き後のクランク軸１０７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ている。具体的には、仕上材６のピン部Ｐｃのうち、アーム部Ａｃを介してつながるピン部Ｐｃ同士、すなわち第１及び第２ピン部Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ同士、第３及び第４ピン部Ｐ３ｃ、Ｐ４ｃ同士、第５及び第６ピン部Ｐ５ｃ、Ｐ６ｃ同士は、それぞれ、軸回りの配置角度が正規角度の６０°にシフトしているが、全体としてのピン部Ｐｃの配置角度は、最終形状の鍛造クランク軸と完全には一致していない。第１及び第５ピン部Ｐ１ｃ、Ｐ５ｃは軸回りの配置位置が同じであり、第２及び第６粗ピン部Ｐ２ｃ、Ｐ６ｃは軸回りの配置位置が同じである。そして、第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ、Ｐ５ｃ、Ｐ６ｃと、中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ｃ、Ｐ４ｃとは、仕上げ材６の中心軸を間に挟んで互いに反対方向に配置されている。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。

これに対し、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が、偏芯量も配置角度も正規の位置から外れている。具体的には、仕上打ち用素材５において、第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ５ｂ、Ｐ６ｂは、軸回りの配置位置が互いに同じで、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Ｐの偏芯量の√３／２と同じである。一方、中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂは、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ５ｂ、Ｐ６ｂに対して反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じである。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、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａは、軸回りの配置位置が互いに同じで、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Ｐの偏芯量の√３／２よりも小さい。一方、粗素材４の中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａは、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１、第２、第５及び第６ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａに対して反対方向で、鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２よりも小さい。

粗素材４の粗アーム部Ａａのうち、ウエイト付き粗アーム部Ａａ（第１、第２、第５、第８及び第９粗アーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ、Ａ８ａ、Ａ９ａ）は、各々に対応する仕上打ち用素材５のウエイト付き粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸のウエイト付きアーム部Ａ（仕上材６のウエイト付きアーム部Ａｃ）よりも軸方向の厚みが厚い。一方、粗素材４の小判形粗アーム部Ａａ（第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ａ、Ａ４ａ、Ａ６ａ、Ａ７ａ）は、各々に対応する仕上打ち用素材５の小判形粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸の小判形アーム部Ａ（仕上材６の小判形アーム部Ａｃ）と軸方向の厚みが同じである。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、ウエイト付き粗アーム部Ａａの厚みが厚い分だけ全長が長くて、粗ピン部Ｐａの偏芯量が小さい。このように、粗素材４は、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実施形態における鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。図３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、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、この丸ビレットを誘導加熱炉又はガス雰囲気加熱炉によって加熱した後に予備成形加工を施す。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う。これにより、粗素材４を造形することができる。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、全ての粗ピン部を水平に配置した姿勢の状態で、上下に一対の金型を用いてプレス鍛造する。すなわち、全ての粗ピン部を軸方向と直角な鉛直方向に押圧する。これにより、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６を得ることができる。

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、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捩り仕上材７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、Ｖ型６気筒−５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、粗ピン部Ｐａを鉛直方向に沿って配置した姿勢で金型内に収容する。この姿勢の粗素材４を仕上打ち用素材に成形する。図４では、第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａが鉛直方向の上向きに配置され、中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａが鉛直方向の下向きに配置された態様を示す。このため、下側金型支持台２２と上側金型支持台２３とには、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型９Ｕ、９Ｂ、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型１２及び補助ピン型１３が取り付けられる。

固定型９Ｕ、９Ｂは、粗素材４における中央の第５粗アーム部Ａ５ａ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に完全に取り付けられる。特に、固定型９Ｕ、９Ｂは、上下のいずれも、仕上打ち用素材５における第５アーム部Ａ５ｂの厚みと同じであり、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Ｐａ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及び下側金型支持台２２に取り付けられる。第１実施形態のピン型１２は、粗ピン部Ｐａそれぞれの偏芯中心側に配置される。他方の補助ピン型１３は、粗ピン部Ｐａそれぞれの偏芯中心側とは反対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の配置が上側である。このため、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、ピン型１２及び補助ピン型１３は、上下のいずれも、下側金型支持台２２及び上側金型支持台２３の上で、固定型９Ｕ、９Ｂに向けての軸方向に移動が許容される。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に向けての偏芯方向（図４では上下方向）にも移動が許容される。

ピン型１２及び補助ピン型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における各粗ピン部Ｐｂの軸方向の長さと同じである。

互いに粗アーム部Ａａを挟んで隣接する粗ピン部Ｐのピン型１２同士の間、例えば、第１粗ピン部Ｐ１ａのピン型１２と第２粗ピン部Ｐ２ａのピン型１２との間には、いずれか一方のピン型１２から突出した凸部１２ｃが設けられる。図４には、第１粗ピン部Ｐ１ａのピン型１２に凸部１２ｃが設けられた態様を示す。同様に、第５粗ピン部Ｐ５ａのピン型１２と第６粗ピン部Ｐ６ａのピン型１２とにも凸部１２ｃが設けられる。凸部１２ｃの突出量は、粗ピン部Ｐ同士の間に挟まれた粗アーム部Ａａに対応する仕上打ち用素材５における粗アーム部Ａｂの軸方向の厚みと同じである。ピン型１２と対をなす補助ピン型１３にも、同様の凸部１３ｃが設けられる。

ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、粗素材４における粗ジャーナル部Ｊａの位置に配置され、上下のそれぞれが上側金型支持台２３及び下側金型支持台２２に取り付けられる。特に、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、上下のいずれも、上側金型支持台２３及び下側金型支持台２２の上で、固定型９Ｕ、９Ｂに向けての軸方向に移動が許容される。

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４では左右）に隣接して第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂ及び第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃが形成される。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の軸方向の長さと同じである。第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂは、粗素材４におけるウエイト付き粗アーム部Ａａを収容するためのものである。第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂの長さは、仕上打ち用素材５におけるそれらの粗ジャーナル部Ｊｂにつながるウエイト付き粗アーム部Ａｂの軸方向の厚みと同じである。第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃは、粗素材４における小判形粗アーム部Ａａを収容するためのものである。第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃ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Ｊｂにつながる小判形粗アーム部Ａｂの軸方向の厚みと同じである。

両端の第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａにつながる粗アーム部Ａａは、いずれもウエイト付き粗アーム部である。そのため、第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａの位置に配置されたジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂ及び第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃのうちで第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂを備える。一方、第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａにつながる粗アーム部Ａａは、いずれも小判形粗アーム部である。そのため、第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａの位置に配置されたジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂ及び第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃのうちで第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃを備える。

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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、第２彫り込み部１０Ｕｂ、１０Ｂｂ及び第３彫り込み部１０Ｕｃ、１０Ｂｃ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につながるウエイト付き粗アーム部Ａａ及び小判形粗アーム部Ａａにおける各粗ジャーナル部Ｊａ側の側面に接触する。

その際、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、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。

ここで、両端の第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａの位置に配置されたジャーナル型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及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの位置に対応して、個々に、第１楔２６が立設されている。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す。第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂのうち、下側のジャーナル型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、中央寄りの第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａの位置に配置されたジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂには、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を有する図示しないブロックが固定される。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３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの位置に対応して、個々に、第２楔２７が立設されている。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す。第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂのうち、下側のジャーナル型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。

そして、プレス機の圧下の継続に伴って、上側のジャーナル型１０Ｕが下側のジャーナル型１０Ｂと一体で押し下げられる。これにより、第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、上下のいずれも、その傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが楔２６の斜面に沿って摺動することから、中央の第５粗アーム部Ａ５ａの位置に配置された固定型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３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型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とから、同じく固定型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。要するに、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、個々に楔機構により軸方向に移動できる。

また、ピン型１２及び補助ピン型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及び補助ピン型１３は、上記したようにジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが軸方向に移動するのに連れて、固定型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。また、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、ピン型１２と補助ピン型１３の軸方向への移動は、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂと同様の楔機構を用いたり、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、隣接するジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂと一体化されても構わない。

図４に示す初期状態では、個々に軸方向に連なるジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、固定型９Ｕ、９Ｂ、並びにピン型１２及び補助ピン型１３の間に、隙間が確保される。ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型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の厚みとの差である。

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に示す下側のジャーナル型１０Ｂ、固定型９Ｂ、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、上側のジャーナル型１０Ｕが、それぞれ、下側のジャーナル型１０Ｂに当接する。

これにより、粗素材４は、各粗ジャーナル部Ｊａがジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂによって上下から保持され、各粗ピン部Ｐａ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Ａａにおける粗ジャーナル部Ｊａ側の側面には、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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、ピン型１２が接触している。また、この状態のとき、第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂは、第１楔２６の斜面に接触している。第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂは、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及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、各々の傾斜面１４Ｕ、１４Ｂが楔２６の斜面に沿って摺動し、この楔機構により、第５粗アーム部Ａ５ａの固定型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３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型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し、この楔機構により、第５粗アーム部Ａ５ａの固定型９Ｕ、９Ｂ向けて軸方向に移動する。このようにジャーナル型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、ピン型１２及び補助ピン型１３も、固定型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。

その際、小判形粗アーム部Ａｂにつながる粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａにおいて、それぞれのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、ピン型１２及び補助ピン型１３は、一体で軸方向に移動する。例えば、第３粗アーム部Ａ３ｂは小判形粗アーム部であるので、この第３粗アーム部Ａ３ｂにつながる第２粗ピン部Ｐ２ａ及び第２粗ジャーナル部Ｊ２ａそれぞれのピン型１２及び補助ピン型１３、並びにジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂは、一体で軸方向に移動する。更に、その第２粗ジャーナル部Ｊ２ａにつながる第４粗アーム部Ａ４ｂも小判形粗アーム部であるので、この第４粗アーム部Ａ４ｂにつながる第３粗ピン部Ｐ３ａのピン型１２及び補助ピン型１３も含めて、一体で軸方向に移動する。

これにより、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及び固定型９Ｕ、９Ｂと、ピン型１２（凸部１２ｃを含む）及び補助ピン型１３（凸部１３ｃを含む）との隙間が次第に狭まり、終には各型同士が接触してそれらの各隙間がなくなる。その際、粗素材４は、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ及びピン型１２により、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さが維持されながら、ウエイト付き粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧される。そして、ウエイト付き粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５のウエイト付き粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する（図５Ｂ参照）。

また、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、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を軸方向と直角な鉛直方向に押圧する。これにより、粗素材４の第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａと、第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａとは、軸方向と直角な鉛直方向にずれるため、その偏芯量が互いに反対方向で仕上打ち用素材５の粗ピン部Ｐｂの偏芯量の√３／２と同じ偏芯量まで増加する（図２、図５Ｂ参照）。

このようにして、バリのない粗素材４から、ピン部Ｐの偏芯量及び配置角度を除いて、ウエイト付きアーム部Ａであってもアーム部Ａの厚みが薄いＶ型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、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。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、全ての粗ピン部を水平に配置した姿勢の状態で仕上打ちを行う。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すれば、多少のバリは発生するが、ピン部の配置角度を除き、アーム部の輪郭形状を含めてＶ型６気筒エンジン用鍛造クランク軸の最終形状の仕上材６を造形することができる。そして、この仕上材６に捩り成形を施せば、ピン部の配置角度を含めてＶ型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、Ｖ型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。

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４粗ジャーナル部Ｊ４ａのジャーナル型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のジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂ及びこれと接触する第２楔２７の斜面と、第３粗ジャーナル部Ｊ３ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂ及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。更に、第１楔２６の斜面の角度（第１及び第４粗ジャーナル部Ｊ１ａ、Ｊ４ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１４Ｕ、１４Ｂの角度）は、第２楔２７の斜面の角度（第２及び第３粗ジャーナル部Ｊ２ａ、Ｊ３ａのジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの傾斜面１５Ｕ、１５Ｂの角度）よりも大きくされる。このように、各ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂを軸方向に移動させる楔機構の楔角度をジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂごとに異ならせる理由は、ウエイト付き粗アーム部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ウエイト付き粗アーム部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、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、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、ウエイト付き粗アーム部Ａａに対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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが軸方向へ移動するとともに、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、ウエイト付き粗アーム部Ａａにおいて、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂと、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とジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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、隣接するウエイト付き粗アーム部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、ウエイト付き粗アーム部Ａａにおいて、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂと、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、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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型１２及びこのピン型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、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、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、そのピン型１２に隣接するジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂの軸方向への移動が完了した時点で、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、ウエイト付き粗アーム部Ａａにおいて、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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型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、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、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、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とジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ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。

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、ピン型の軸方向と直角な方向への移動は、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、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。図８には、前記図２と同様に、Ｖ型６気筒−５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示す。なお、第１実施形態と重複する事項は適宜省略する。

図８に示すように、第２実施形態の粗素材４は、Ｖ型６気筒−５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、４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９枚の粗アーム部Ａａから構成される。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ものである。仕上打ち用素材５は、４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９枚の粗アーム部Ａｂから構成される。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ものである。仕上材６は、４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９枚のアーム部Ａｃから構成される。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ものである。捩り仕上材７は、４つのジャーナル部Ｊｄ、６つのピン部Ｐｄ、フロント部Ｆｒｄ、フランジ部Ｆｌｄ、及び９枚のアーム部Ａｄから構成される。

捩り仕上材７及び仕上材６の形状は、上記第１実施形態と同様である。

これに対し、仕上打ち用素材５の形状は、上記第１実施形態とは異なり、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）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が、その配置角度は仕上材６と同様に正規の位置から外れている。

すなわち、仕上打ち用素材５のピン部Ｐｂのうち、アーム部Ａｂを介してつながるピン部Ｐｂ同士、すなわち第１及び第２ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ同士、第３及び第４ピン部Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂ同士、第５及び第６ピン部Ｐ５ｂ、Ｐ６ｂ同士は、それぞれ、軸回りの配置角度が正規角度の６０°にシフトしている。しかし、全体としてのピン部Ｐｂの配置角度は、最終形状の鍛造クランク軸と完全には一致していない。第１及び第５ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ５ｂは軸回りの配置位置が同じであり、第２及び第６粗ピン部Ｐ２ｂ、Ｐ６ｂは軸回りの配置位置が同じである。そして、第１、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ｂ、Ｐ２ｂ、Ｐ５ｂ、Ｐ６ｂと、中央の第３、第４粗ピン部Ｐ３ｂ、Ｐ４ｂとは、仕上打ち用素材５の中心軸を間に挟んで互いに反対方向に配置される。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、第２、第５及び第６粗ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａは、軸回りの配置位置が互いに同じで、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Ｐの偏芯量の√３／２と同じである。一方、中央の第３及び第４粗ピン部Ｐ３ａ、Ｐ４ａは、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が第１、第２、第５及び第６ピン部Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ５ａ、Ｐ６ａに対して反対方向で鍛造クランク軸のピン部Ｐの偏芯量の√３／２と同じである。

粗素材４の粗アーム部Ａａのうち、ウエイト付き粗アーム部Ａａ（第１、第２、第５、第８及び第９粗アーム部Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ５ａ、Ａ８ａ、Ａ９ａ）は、各々に対応する仕上打ち用素材５のウエイト付き粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸のウエイト付きアーム部Ａ（仕上材６のウエイト付きアーム部Ａｃ）よりも軸方向の厚みが厚い。一方、粗素材４の小判形粗アーム部Ａａ（第３、第４、第６及び第７粗アーム部Ａ３ａ、Ａ４ａ、Ａ６ａ、Ａ７ａ）は、各々に対応する仕上打ち用素材５の小判形粗アーム部Ａｂ、すなわち鍛造クランク軸の小判形アーム部Ａ（仕上材６の小判形アーム部Ａｃ）と軸方向の厚みが同じである。

２−２．鍛造クランク軸の製造工程
図９は、第２実施形態における鍛造クランク軸の製造工程を示す模式図である。図９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、上記第１実施形態と同様に、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、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上記の仕上げ打ち用素材５を成形する工程である。仕上打ち工程は、上記の仕上打ち用素材５が供され、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上記の仕上材６を得る工程である。捩り成形工程は、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た、クランク軸と合致する形状を有する上記の捩り仕上材７を得る工程である。

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、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に示す縦断面の中で、第１、第４及び第５粗ピン部の部分と第２、第３及び第６粗ピン部の部分とは、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１０に示す第２実施形態の成形装置では、粗素材４を、全ての粗ピン部を水平に配置した姿勢で金型内に収容する。この姿勢の粗素材４を仕上打ち用素材５に成形する。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。これらの図のうち、図１１Ａは成形初期の状態を、図１１Ｂは成形完了時の状態をそれぞれ示す。

図１１Ａに示すように、下側のジャーナル型１０Ｂ、固定型９Ｂ、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を保持したジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂが、中央の第５粗アーム部Ａ５ａの位置に配置された固定型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動し、これに伴って、各粗ピン部Ｐａに宛がわれたピン型１２及び補助ピン型１３も、固定型９Ｕ、９Ｂに向けて軸方向に移動する。これにより、粗素材４は、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、固定型９Ｕ、９Ｂ、及びピン型１２により、粗ジャーナル部Ｊａ及び粗ピン部Ｐａの軸方向の長さが維持されながら、ウエイト付き粗アーム部Ａａが軸方向に挟圧される。そして、ウエイト付き粗アーム部Ａａの厚みが仕上打ち用素材５のウエイト付き粗アーム部Ａｂの厚みまで減少する（図１１Ｂ参照）。

また、ジャーナル型１０Ｕ、１０Ｂ、並びにピン型１２及び補助ピン型１３の軸方向への移動に応じ、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の偏芯量まで増加した状態となる（図８、図１１Ｂ参照）。

このようにして、バリのない粗素材４から、ピン部Ｐの配置角度を除きＶ型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、バリのない仕上打ち用素材５を成形することができる。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、ピン部の配置角度を除きＶ型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た仕上材６を得ることができる。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Ｖ型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、Ｖ型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。

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、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、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るが、対を成すピン型に向く方向にも移動が許容される構成としても構わない。この場合、ピン型と補助ピン型とが各粗ピン部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。

また、上記の実施形態では、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、Ｖ型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〜Ｊ４：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〜Ａ９：クランクアーム部、
２：ビレット、
４：粗素材、 Ｊａ、Ｊ１ａ〜Ｊ４ａ：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〜Ａ９ａ：粗素材の粗クランクアーム部、
５：仕上打ち用素材、
Ｊｂ、Ｊ１ｂ〜Ｊ４ｂ：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〜Ａ９ｂ：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〜Ｊ４ｃ：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〜Ａ９ｃ：仕上材のクランクアーム部、
７：捩り仕上材、 Ｊｄ、Ｊ１ｄ〜Ｊ４ｄ：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〜Ａ９ｄ：捩り仕上材のクランクアーム部、
９Ｕ、９Ｂ：固定型、
１０Ｕ、１０Ｂ：ジャーナル型、
１０Ｕａ、１０Ｂａ：ジャーナル型の第１彫り込み部、
１０Ｕｂ、１０Ｂｂ：ジャーナル型の第２彫り込み部、
１０Ｕｃ、１０Ｂｃ：ジャーナル型の第３彫り込み部、
１２：ピン型、 １２ａ：彫り込み部、 １２ｃ：凸部、
１３：補助ピン型、 １３ａ：彫り込み部、 １３ｃ：凸部、
１４Ｕ、１４Ｂ：第１、４粗ジャーナル部のジャーナル型の傾斜面、
１５Ｕ、１５Ｂ：第２、３粗ジャーナル部の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 (14)

1. Ｖ型６気筒エンジン用の鍛造クランク軸であって、中央の第５クランクアーム部、並びに、前端の第１ピン部につながる第１及び第２クランクアーム部、及び後端の第６ピン部につながる第８及び第９クランクアーム部にバランスウエイトを有し、残りのクランクアーム部にバランスウエイトを有しない鍛造クランク軸を製造する過程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前記バランスウエイトを有しないウエイト無しクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部と軸方向の厚みが同じウエイト無し粗クランクアーム部と、
   前記鍛造クランク軸の前記バランスウエイトを有するウエイト付きクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚いウエイト付き粗クランクアーム部と、を有し、
   前記粗素材の前記粗ピン部のうち、前記第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が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、中央の前記第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記鍛造クランク軸の前記第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２よりも小さくされており、
   前記成形装置は、
   前記粗素材の中央の前記第５粗クランクアーム部の位置に配置され、その軸方向の厚みが前記鍛造クランク軸の前記第５クランクアーム部の厚みと同じ固定型と、
   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、前記固定型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動するピン型と、
   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、前記固定型に向けて軸方向に移動するジャーナル型と、を備え、
   前記粗ジャーナル部を前記ジャーナル型によって挟み込んで保持し、前記粗ピン部に前記ピン型を宛がった状態から、前記ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、前記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、前記ウエイト付き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ウエイト付き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２、第５及び第６粗ピン部と、前記第３及び第４粗ピン部と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、Ｖ型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、
   前記ピン型は、前記粗ピン部それぞれにおける前記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、
   前記ジャーナル型、並びに前記ピン型及びこのピン型と対を成す前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記ジャーナル型と、前記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、前記ピン型の軸方向と直角な方向への移動が制御される、Ｖ型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、当該ピン型に隣接する前記ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、当該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、この後に当該ピン型の軸方向と直角な方向への移動が完了する、Ｖ型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、
   前記固定型、前記ピン型及び前記ジャーナル型は、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、
   前記プレス機の圧下に伴って、前記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、そのまま前記プレス機の圧下を継続するのに伴って、前記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、Ｖ型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ジャーナル型のそれぞれで互いに異なる、Ｖ型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、Ｖ型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. Ｖ型６気筒エンジン用の鍛造クランク軸であって、中央の第５クランクアーム部、並びに、前端の第１ピン部につながる第１及び第２クランクアーム部、及び後端の第６ピン部につながる第８及び第９クランクアーム部にバランスウエイトを有し、残りのクランクアーム部にバランスウエイトを有しない鍛造クランク軸を製造する過程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前記クランクアーム部のうち、前記バランスウエイトを有しないウエイト無しクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部と軸方向の厚みが同じウエイト無し粗クランクアーム部と、
   前記鍛造クランク軸の前記バランスウエイトを有するウエイト付きクランクアーム部に対応して当該クランクアーム部よりも軸方向の厚みが厚いウエイト付き粗クランクアーム部と、を有し、
   前記粗素材の前記粗ピン部のうち、前記第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が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、中央の前記第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記鍛造クランク軸の前記第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２と同じにされており、
   前記成形装置は、
   前記粗素材の中央の前記第５粗クランクアーム部の位置に配置され、その軸方向の厚みが前記鍛造クランク軸の前記第５クランクアーム部の厚みと同じ固定型と、
   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、前記固定型に向けた軸方向及び軸方向と直角な方向に移動するピン型と、
   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、前記固定型に向けて軸方向に移動するジャーナル型と、を備え、
   前記粗ジャーナル部を前記ジャーナル型によって挟み込んで保持し、前記粗ピン部に前記ピン型を宛がった状態から、前記ジャーナル型を軸方向に移動させるとともに、前記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、前記ウエイト付き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ウエイト付き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、Ｖ型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、
   前記ピン型は、前記粗ピン部それぞれにおける前記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、
   前記ジャーナル型、並びに前記ピン型及びこのピン型と対を成す前記補助ピン型の軸方向への移動に伴って、前記ジャーナル型と、前記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、前記ピン型の軸方向と直角な方向への移動が制御される、Ｖ型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８に記載の成形装置において、
   前記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、当該ピン型に隣接する前記ジャーナル型の軸方向への移動が完了した時点で、当該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、この後に当該ピン型の軸方向と直角な方向への移動が完了する、Ｖ型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７〜９のいずれか１項に記載の成形装置において、
    前記固定型、前記ピン型及び前記ジャーナル型は、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、
    前記プレス機の圧下に伴って、前記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、そのまま前記プレス機の圧下を継続するのに伴って、前記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、Ｖ型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１０に記載の成形装置において、
    前記楔機構の楔角度が前記ジャーナル型のそれぞれで互いに異なる、Ｖ型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１０又は１１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軸方向と直角な方向に移動する、Ｖ型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. Ｖ型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、前記第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が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、前記粗素材の中央の前記第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記鍛造クランク軸の前記第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２よりも小さくされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形装置を用い、前記仕上打ち用素材として、前記第１、第２、第５及び第６粗ピン部と、前記第３及び第４粗ピン部とは、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全ての前記粗ピン部を水平姿勢にした状態で仕上打ちし、仕上材を成形する仕上打ち工程；及び
    前記仕上材の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。
14. Ｖ型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７〜１２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、前記第１、第２、第５及び第６粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が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、前記粗素材の中央の前記第３及び第４粗ピン部は、軸回りの配置位置が互いに同じで、軸方向と直角な方向の偏芯量が前記第１、第２、第５及び第６ピン部に対して反対方向で、前記鍛造クランク軸の前記ピン部の偏芯量の√３／２と同じにされた粗素材を造形する第１予備成形工程；
    請求項７〜１２のいずれか１項に記載の成形装置を用い、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、仕上材を成形する仕上打ち工程；及び
    前記仕上材の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。
    

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