JP6424643B2 - Method of manufacturing forged crankshaft - Google Patents

Method of manufacturing forged crankshaft Download PDF

Info

Publication number
JP6424643B2
JP6424643B2 JP2015008396A JP2015008396A JP6424643B2 JP 6424643 B2 JP6424643 B2 JP 6424643B2 JP 2015008396 A JP2015008396 A JP 2015008396A JP 2015008396 A JP2015008396 A JP 2015008396A JP 6424643 B2 JP6424643 B2 JP 6424643B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
journal
pin
arm
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015008396A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016132005A (en
Inventor
憲司 田村
憲司 田村
潤一 大久保
潤一 大久保
吉野 健
健 吉野
訓宏 薮野
訓宏 薮野
黒川 宣幸
宣幸 黒川
智久 山下
智久 山下
奨 高本
奨 高本
広一郎 石原
広一郎 石原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2015008396A priority Critical patent/JP6424643B2/en
Publication of JP2016132005A publication Critical patent/JP2016132005A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6424643B2 publication Critical patent/JP6424643B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

本発明は、熱間鍛造によりクランク軸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a crankshaft by hot forging.

自動車、自動二輪車、農業機械、船舶等のレシプロエンジンには、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ために、クランク軸が不可欠である。クランク軸は、型鍛造または鋳造によって製造できる。特に、高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、それらの特性に優れることから、型鍛造によって製造されたクランク軸(以下、「鍛造クランク軸」ともいう)が多用される。   In reciprocating engines such as automobiles, motorcycles, agricultural machines, and ships, a crankshaft is essential in order to convert the reciprocating motion of the piston into rotational motion and extract power. The crankshaft can be manufactured by die forging or casting. In particular, when high strength and high rigidity are required for the crankshaft, a crankshaft manufactured by die forging (hereinafter, also referred to as "forged crankshaft") is often used because of its excellent properties.

一般に、鍛造クランク軸は、ビレットを原材料とし、そのビレットは、横断面が丸形または角形で全長にわたって断面積が一定である。鍛造クランク軸の製造では、予備成形工程、型鍛造工程、バリ抜き工程および整形工程がその順に設けられる。通常、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、荒打ちと仕上げ打ちの各工程を含む。   Generally, forged crankshafts are made of billets as raw materials, and the billets have a round or square cross section and a constant cross-sectional area over the entire length. In the manufacture of forged crankshafts, a preforming step, a die forging step, a deburring step and a shaping step are provided in that order. Usually, the preforming process includes the steps of roll forming and bending, and the die forging process includes the steps of roughing and finishing.

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(図1(f)参照)は、4気筒エンジンに搭載され、4気筒−8枚カウンターウエイトのクランク軸である。そのクランク軸1は、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、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から構成される。アーム部A1〜A8は、ジャーナル部J1〜J5とピン部P1〜P4をそれぞれつなぐ。また、8枚の全部のアーム部A1〜A8は、カウンターウエイト部(以下、単に「ウエイト部」ともいう)W1〜W8を一体で有する。   FIG. 1 is a schematic view for explaining a conventional general forged crankshaft manufacturing process. The crankshaft 1 (see FIG. 1 (f)) illustrated in the figure is a crankshaft of a four-cylinder eight-piece counterweight mounted on a four-cylinder engine. The crankshaft 1 has five journal portions J1 to J5, four pin portions P1 to P4, a front portion Fr, a flange portion Fl, and eight crank arm portions (hereinafter, also simply referred to as "arm portions") A1. To A8. The arm parts A1 to A8 connect the journal parts J1 to J5 and the pin parts P1 to P4, respectively. In addition, all the eight arm portions A1 to A8 integrally include counterweight portions (hereinafter, also simply referred to as "weight portions") W1 to W8.

以下では、ジャーナル部J1〜J5、ピン部P1〜P4、アーム部A1〜A8およびウエイト部W1〜W8の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」、ウエイト部で「W」とも記す。ピン部Pおよびこのピン部Pにつながる一組のアーム部A(ウエイト部Wを含む)をまとめて「スロー」ともいう。   Hereinafter, when the journals J1 to J5, the pins P1 to P4, the arms A1 to A8, and the weights W1 to W8 are collectively referred to, the reference numerals are “J” in the journal and “P” in the pins. Also described as “A” in the arm part and “W” in the weight part. The pin portion P and a pair of arm portions A (including the weight portion W) connected to the pin portion P are collectively referred to as "slow".

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、図1(a)に示すような所定の長さのビレット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、例えば孔型ロールを用いてビレット2を圧延して絞ることにより、その体積を長手方向に配分し、中間素材であるロール荒地3を成形する(図1(b)参照)。次に、曲げ打ち工程では、ロール荒地3を長手方向と直角な方向から部分的にプレス圧下する。これにより、ロール荒地3の体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地4を成形する(図1(c)参照)。   In the manufacturing method shown in FIG. 1, the forged crankshaft 1 is manufactured as follows. First, a billet 2 having a predetermined length as shown in FIG. 1A is heated by an induction heating furnace or a gas atmosphere heating furnace, and then roll forming is performed. In the roll forming step, for example, by rolling and squeezing the billet 2 using a hole-shaped roll, the volume is distributed in the longitudinal direction, and the roll stock 3 as an intermediate material is formed (see FIG. 1B). Next, in the bending process, the roll stock 3 is partially pressed from the direction perpendicular to the longitudinal direction. Thereby, the volume of the roll waste 3 is distributed, and the bending waste 4 which is a further intermediate material is formed (see FIG. 1 (c)).

続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地4を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造することにより、荒鍛造材5を得る(図1(d)参照)。その荒鍛造材5には、クランク軸(最終製品)のおおよその形状が成形されている。さらに、仕上げ打ち工程では、荒鍛造材5を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造することにより、仕上げ鍛造材6を得る(図1(e)参照)。その仕上げ鍛造材6には、最終製品のクランク軸と合致する形状が成形されている。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、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5および仕上げ鍛造材6には、いずれも、成形されたクランク軸の周囲にバリBが大きく付いている。   Subsequently, in the roughing process, the forged material 5 is obtained by press-forging the bending rougher 4 up and down using a pair of molds (see FIG. 1D). The rough forging material 5 is formed into an approximate shape of a crankshaft (final product). Furthermore, in the finish casting process, the rough forged material 5 is press-forged using a pair of molds up and down to obtain the finish forged material 6 (see FIG. 1E). The finish forging 6 is shaped to match the crankshaft of the final product. At the time of these roughing and finishing, excess material flows out as burrs from between the mold parting faces of the molds facing each other. For this reason, in each of the rough forging material 5 and the finish forging material 6, the burrs B are largely attached around the formed crankshaft.

バリ抜き工程では、バリ付きの仕上げ鍛造材6を例えば一対の金型によって挟んで保持した状態で、刃物型によってバリBを打ち抜き除去する。これにより、バリ無し鍛造材が得られ、そのバリ無し鍛造材は、図1(f)に示す鍛造クランク軸1とほぼ同じ形状である。   In the deburring step, the burr B is punched out and removed by the blade type in a state in which the finish forged material 6 with burrs is sandwiched and held by, for example, a pair of dies. Thereby, a burrless forged material is obtained, and the burrless forged material has substantially the same shape as the forged crankshaft 1 shown in FIG. 1 (f).

整形工程では、バリ無し鍛造材の要所を上下から金型で僅かに圧下し、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正する。ここで、バリ無し鍛造材の要所は、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、さらにはアーム部Aおよびウエイト部Wが該当する。こうして、鍛造クランク軸1が製造される。   In the shaping process, a key portion of the burr-free forging material is slightly pressed down from above and below by a mold, and the burr-free forging material is corrected to the dimensional shape and shape of the final product. Here, the essential parts of the burr-free forging material correspond to, for example, the shaft portion such as the journal portion J, the pin portion P, the front portion Fr, the flange portion Fl, and the arm portion A and the weight portion W. Thus, the forged crankshaft 1 is manufactured.

図1に示す製造工程は、図1(f)に示す4気筒−8枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、様々なクランク軸に適用できる。例えば、4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸にも適用できる。   The manufacturing process shown in FIG. 1 can be applied not only to the four-cylinder eight-piece counterweight crankshaft shown in FIG. 1 (f) but also to various crankshafts. For example, it can be applied to a four-cylinder four-piece counterweight crankshaft.

4気筒−4枚カウンターウエイトのクランク軸の場合、8枚のアーム部A1〜A8のうち、一部のアーム部にウエイト部Wが一体で設けられる。例えば先頭の第1アーム部A1、最後尾の第8アーム部A8および中央の2枚のアーム部(第4アーム部A4、第5アーム部A5)にウエイト部Wが一体で設けられる。また、残りのアーム部、具体的には、第2、第3、第6および第7のアーム部(A2、A3、A6、A7)は、ウエイト部を有さず、その形状が小判状となる。以下では、ウエイト部を有さないアーム部を、「小判状のアーム部」ともいう。   In the case of a four-cylinder / four-piece counterweight crankshaft, the weight portion W is integrally provided on a part of the eight arm portions A1 to A8. For example, the weight portion W is integrally provided on the first arm portion A1 at the top, the eighth arm portion A8 at the rear end, and the two arm portions in the center (the fourth arm portion A4 and the fifth arm portion A5). Further, the remaining arm portions, specifically, the second, third, sixth and seventh arm portions (A2, A3, A6, A7) do not have weight portions, and the shape is oval Become. Below, the arm part which does not have a weight part is also called "oblong arm part."

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気筒エンジン等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。   In addition, even in the case of a crankshaft mounted on a three-cylinder engine, in-line six-cylinder engine, V-type six-cylinder engine, eight-cylinder engine, etc., the manufacturing process is the same. In addition, when adjustment of the arrangement | positioning angle of a pin part is required, a twisting process is added after a burr removal process.

近年、特に自動車用のレシプロエンジンには、燃費の向上のために軽量化が求められている。このため、レシプロエンジンに搭載されるクランク軸にも、軽量化の要求が著しくなっている。   In recent years, weight reduction has been required for reciprocating engines, especially for automobiles, in order to improve fuel consumption. For this reason, the demand for weight reduction is also increasing for crankshafts mounted on reciprocating engines.

鍛造クランク軸の軽量化を図る従来技術として、ウエイト部を一体で有するアーム部において、そのピン部側表面に凹状の肉抜き部を設ける技術がある。その凹状の肉抜き部は、型鍛造によって成形されることから、金型の分割面(型割面)と直角な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と直角な方向に伸びる。この技術に関し、特許文献1および2がある。   As a conventional technique for reducing the weight of a forged crankshaft, there is a technique of providing a concave lightening portion on the surface of the pin portion side in an arm portion integrally having a weight portion. The concave lightening portion is formed by die forging, and thus extends in a direction perpendicular to the parting surface of the mold (the die surface), that is, in the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. Patent documents 1 and 2 are concerned with this technology.

特許文献1では、凹状の肉抜き部の底面を、少なくともジャーナル部の軸心よりピン部側の領域において、ピン部およびジャーナル部の各々とウェブとの接合面間をつなぐ仮想円柱状体の外周面に沿って、ピン部側からジャーナル部側へ漸次深さを増すように形成することが提案されている。これにより、クランク軸の剛性を低下させることなく、質量を軽減できるとしている。   In Patent Document 1, the outer periphery of a virtual cylindrical body connecting the joint surfaces of each of the pin portion and the journal portion to the web, at least in the region closer to the pin portion than the axial center of the journal portion. It has been proposed that the depth is gradually increased from the pin side to the journal side along the surface. As a result, the mass can be reduced without lowering the rigidity of the crankshaft.

特許文献2では、ピン部のスラスト受け部の外周縁と、ジャーナル部のスラスト受け部の外周縁との間でジャーナル部の軸線を通過する仮想線を想定する。その仮想線とジャーナル部の軸線との間でアーム部に薄肉部を形成し、この薄肉部は金型の分割面と直角な方向、すなわち、ピン部の偏心方向と直角な方向でアーム部の全幅にわたって延在する。このような薄肉部を設けることにより、ピストンの往復動作によってピン部に荷重が加わった際に、アーム部自体が撓むことにより応力を分散させることが可能となり、ピン部の長寿命化が図れるとしている。特許文献2では、肉抜き部をさらに設ければ、質量も軽減できるとしている。   In Patent Document 2, an imaginary line passing through the axis of the journal portion is assumed between the outer peripheral edge of the thrust receiving portion of the pin portion and the outer peripheral edge of the thrust receiving portion of the journal portion. A thin-walled portion is formed in the arm portion between the imaginary line and the axis of the journal portion, and the thin-walled portion is perpendicular to the parting surface of the mold, ie, in the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. It extends over the entire width. By providing such a thin portion, when a load is applied to the pin portion by the reciprocating motion of the piston, the arm portion itself can be flexed to disperse the stress, and the life of the pin portion can be prolonged. And According to Patent Document 2, the mass can also be reduced by further providing a lightening portion.

特開2009−197929号公報JP, 2009-197929, A 特開2010−255834号公報JP, 2010-255834, A

鍛造クランク軸には、前述の通り、軽量化が要求されている。特許文献1および2に記載されるような肉抜き部をアーム部のピン部側表面に設ければ、質量を軽減できるが、剛性が低下する。このため、肉抜き部による軽量化は、剛性を確保する観点から限界があり、さらなる軽量化の要求に応じることが困難である。   As described above, forged crankshafts are required to be reduced in weight. If a lightening portion as described in Patent Documents 1 and 2 is provided on the pin portion side surface of the arm portion, the mass can be reduced but the rigidity is reduced. For this reason, the weight reduction by a lightening part has a limit from a viewpoint of securing rigidity, and it is difficult to meet the demand for further weight reduction.

本発明の目的は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を得ることができる鍛造クランク軸の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a forged crankshaft which can obtain a forged crankshaft which can simultaneously achieve weight reduction and securing of rigidity.

本発明の一実施形態による鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、前記鍛造クランク軸は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部にカウンターウエイト部を一体で有し、当該製造方法は、クランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程と、前記バリ付き鍛造材からバリを除去することにより、バリ無し鍛造材を得るバリ抜き工程と、前記バリ無し鍛造材を、一対の第1金型で圧下した後、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側表面に第2金型を押し込んで凹部を成形する、押し込み工程と、を含み、前記型鍛造工程では、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ジャーナル部近傍の両側部それぞれの外周に当該外周から突出する第1余肉部をさらに成形し、前記押し込み工程において、前記バリ無し鍛造材を圧下する際に、前記第1金型で前記第1余肉部を押し潰し、前記ジャーナル部近傍の両側部の厚みを増加させるとともに、前記凹部を、前記ピン部側表面のうちで前記ジャーナル部近傍の前記両側部同士の間に成形する。   A manufacturing method of a forged crankshaft according to an embodiment of the present invention includes: a journal portion serving as a rotation center; a pin portion eccentric to the journal portion; and a crank arm portion connecting the journal portion and the pin portion In the method for manufacturing a forged crankshaft, the forged crankshaft has a counterweight portion integrally with all or part of the crank arm portion, and in the manufacturing method, the shape of the crankshaft is formed. Forming a forged material with burrs, removing the burrs from the forged material with burrs, deburring the forged material with no burrs, and using the forged materials without burrs with a pair of first dies A pressing step of pressing a second mold into the surface of the pin portion side to form a recess in a crank arm portion integrally having the counterweight portion after pressing; And in the mold forging step, in the crank arm portion integrally having the counterweight portion, a first excess thickness portion protruding from the outer periphery is further formed on the outer periphery of each side portion in the vicinity of the journal portion; In the process, when the burr-free forging material is pressed down, the first excess thickness portion is crushed with the first mold to increase the thickness of both side portions in the vicinity of the journal portion, and the concave portion is used as the pin. It shape | molds between the said both sides of the said journal part vicinity among the part side surfaces.

前記押し込み工程は、金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する。   The pressing step is carried out in a shaping step of correcting the shape of the crankshaft by pressure reduction using a mold.

本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程で、アーム部のジャーナル部近傍の両側部の外周から突出する第1余肉部を鍛造材に成形する。また、押し込み工程で、第1余肉部を押し潰すことにより、アーム部のジャーナル部近傍の両側部の厚みを増加させ、それに伴って両側部の内側に第1窪み部が成形される。さらに、押し込み工程では、アーム部のピン部側表面に第2金型を押し込み、ジャーナル部近傍の両側部の間に凹部を成形する。   In the method for manufacturing a forged crankshaft according to the present invention, in the die forging step, the first surplus portion projecting from the outer periphery of both side portions in the vicinity of the journal portion of the arm portion is formed into a forged material. Further, in the pushing step, by crushing the first excess thickness portion, the thickness of both side portions in the vicinity of the journal portion of the arm portion is increased, and accordingly, the first recessed portion is formed inside the both side portions. Furthermore, in the pushing step, the second mold is pushed into the pin portion side surface of the arm portion, and a recess is formed between both side portions in the vicinity of the journal portion.

本発明の鍛造クランク軸の製造方法は、アーム部のジャーナル部近傍の両側部で厚みを増加させることより、肉抜き部を設ける場合と比べ、剛性を効率的に確保できる。また、第1窪み部および凹部の成形により、軽量化を図ることができる。   The method of manufacturing a forged crankshaft according to the present invention can secure rigidity more efficiently than in the case of providing a hollow portion by increasing the thickness at both side portions near the journal portion of the arm portion. Moreover, weight reduction can be achieved by the formation of the first recess and the recess.

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。FIG. 1 is a schematic view for explaining a conventional general forged crankshaft manufacturing process. 図2は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はピン部側表面を示す図、同図(c)は側面を示す図、同図(d)はI−I断面図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface of the arm portion in the crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is the pin portion side surface , (C) is a side view, and (d) is an I-I sectional view. 図3は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はジャーナル部側表面を示す図、同図(c)はII−II断面図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of the shape of the surface on the side of the journal of the arm in the crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a perspective view, and FIG. 3 (b) is the surface on the journal side. FIG. 12C is a sectional view taken along the line II-II. 図4は、本発明が対象とするクランク軸について、小判状のアーム部の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)はIII−III断面図である。FIG. 4 is a schematic view showing an example of the shape of an oval arm portion of a crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 4 (a) is a view showing a surface on a pin portion side, and FIG. It is III sectional drawing. 図5は、ウエイト部を一体で有するアーム部について、押し込み工程前のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)は側面を示す図、同図(c)はIV−IV断面図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface before the pressing step for the arm portion integrally having the weight portion, and FIG. 5 (a) is a view showing the pin portion side surface, FIG. Is a side view, and (c) is a cross-sectional view taken along the line IV-IV. 図6は、ウエイト部を一体で有するアーム部について、押し込み工程前のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はジャーナル部側表面を示す図、同図(b)はV−V断面図である。FIG. 6 is a schematic view showing an example of the shape of the surface on the side of the journal part before the pushing process for the arm having the weight integrally, and FIG. 6 (a) shows the surface on the journal side, FIG. ) Is a V-V cross-sectional view. 図7は、小判状のアーム部について、押し込み工程前のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)はVI−VI断面図である。FIG. 7 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface before the pressing step for the oval arm portion, and FIG. 7 (a) is a view showing the pin portion side surface, and FIG. 7 (b) is VI. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI of FIG. 図8は、押し込み工程の処理フロー例におけるアーム部のピン部側表面を示す模式図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。FIG. 8 is a schematic view showing the pin portion side surface of the arm portion in the processing flow example of the pushing step, and FIG. 8 (a) shows the holding time, FIG. 8 (b) shows the drawing end, FIG. Indicates when pressing is complete. 図9は、押し込み工程の処理フロー例におけるアーム部のジャーナル部側表面を示す模式図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。FIG. 9 is a schematic view showing the surface on the side of the journal of the arm in the processing flow example of the pushing process, wherein FIG. 9 (a) shows the holding time, FIG. 9 (b) shows the drawing end, FIG. Indicates when pressing is complete. 図10は、押し込み工程の処理フロー例におけるアーム部の側面を示す模式図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。FIG. 10 is a schematic view showing the side of the arm portion in the processing flow example of the pushing step, and FIG. 10 (a) shows the holding time, FIG. 10 (b) shows the pressing end, and FIG. Indicates 図11は、押し込み工程の処理フロー例におけるジャーナル部位置の断面図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。FIG. 11 is a cross-sectional view of the position of the journal portion in the processing flow example of the pushing process, and FIG. 11 (a) shows the holding time, FIG. 11 (b) shows the drawing end, and FIG. . 図12は、押し込み工程の処理フロー例におけるピン部位置の断面図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。FIG. 12 is a cross-sectional view of the pin position in the process flow example of the pushing process, and FIG. 12 (a) shows the holding time, FIG. 12 (b) shows the drawing end, and FIG. . 図13は、第6金型を用いる場合のジャーナル部位置の断面図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。Fig. 13 is a cross-sectional view of the position of the journal in the case of using the sixth mold. Fig. 13 (a) shows the holding time, Fig. 13 (b) shows the pressing end, Fig. 13 (c) shows the pressing end Show.

以下に、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the forged crankshaft according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

1.クランク軸の形状
本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐアーム部と、を備える。また、鍛造クランク軸は、アーム部のうちの全部または一部にウエイト部を一体で有する。このような鍛造クランク軸として、例えば、図2〜4に示す鍛造クランク軸を採用できる。
1. Shape of Crankshaft The forged crankshaft targeted by the present embodiment includes a journal portion as a rotation center, a pin portion eccentric to the journal portion, and an arm portion connecting the journal portion and the pin portion. Further, the forged crankshaft has a weight portion integrally with all or a part of the arm portions. For example, a forged crankshaft shown in FIGS. 2 to 4 can be employed as such a forged crankshaft.

図2は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はピン部側表面を示す図、同図(c)は側面を示す図、同図(d)はI−I断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を1つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。なお、同図(c)は、同図(b)の破線矢印で示す方向からの投影図である。また、本発明において、ピン部の偏心方向のうちのピン部P側をトップ側(同図(b)の符号T参照)、ウエイト部W側をボトム側(同図(b)の符号B参照)という。   FIG. 2 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface of the arm portion in the crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 2 (a) is a perspective view and FIG. 2 (b) is the pin portion side surface , (C) is a side view, and (d) is an I-I sectional view. In the figure, among the arm portions of the crankshaft, only one arm portion having a weight portion is extracted and shown, and the arm portions of the remaining crankshafts are omitted. In addition, the figure (c) is a projection figure from the direction shown by the broken line arrow of the figure (b). In the present invention, the pin portion P side in the eccentric direction of the pin portion is on the top side (see symbol T in FIG. 7B), and the weight portion W is on the bottom side (see symbol B in FIG. ).

ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aは、同図に示すように、ピン部P側の表面のうち、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側に、第1窪み部Atを有する。また、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)がピン部P側に膨らみ、それらの両側部(Ac、Ad)の厚みは、第1窪み部Atの厚みと比べ、厚肉である。ここで、側部(Ac、Ad)とは、アーム部Aの幅方向(ピン部の偏心方向と直角な方向)の側面およびその周辺部分を意味し、換言すると、アーム部Aの幅方向の端部を意味する。   As shown in the figure, the arm portion A integrally including the weight portion W has the first recessed portion At inside the both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J in the surface on the pin portion P side. Have. Further, both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J bulge toward the pin portion P, and the thickness of the both side portions (Ac, Ad) is thicker than the thickness of the first hollow portion At. Here, the side portions (Ac, Ad) mean the side surfaces of the arm portion A in the width direction (the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion) and its peripheral portion, in other words, the width direction of the arm portion A Means the end.

また、アーム部Aのピン部P側の表面、より具体的には、第1窪み部Atの底面に凹部Auが設けられる。その凹部Auは、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)同士の間、すなわち、一方の側部Acと他方の側部Adの間に配置される。凹部Auは、曲面状であり、例えば、球面状や楕円面状、回転放物面状とすることができる。凹部Auの幅方向の位置は、例えば、両側部(Ac、Ad)の中央とすることができる。   Further, a concave portion Au is provided on the surface of the arm portion A on the side of the pin portion P, more specifically, on the bottom surface of the first hollow portion At. The recess Au is disposed between both sides (Ac, Ad) near the journal J, that is, between one side Ac and the other side Ad. The concave portion Au has a curved surface shape, and can be, for example, a spherical surface, an elliptical surface, or a paraboloid surface. The position in the width direction of the recess Au can be, for example, the center of both sides (Ac, Ad).

このようにアーム部Aは、ピン部P側表面に第1窪み部Atおよび凹部Auを有するので、本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、軽量化を図ることができる。また、アーム部Aは、そのジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みが厚く維持されるので、本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、剛性の確保を図ることができる。その理由を以下に説明する。   As described above, since the arm portion A has the first recessed portion At and the recessed portion Au on the surface on the side of the pin portion P, the forged crankshaft targeted by the present embodiment can achieve weight reduction. Further, since the thickness of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J of the arm portion A is maintained thick, the forged crankshaft targeted by the present embodiment can secure rigidity. The reason is explained below.

本発明者らが、剛性について検討したところ、両側部(Ac、Ad)の内側(間)の厚みは剛性への影響が小さいが、両側部(Ac、Ad)の厚みは剛性への影響が大きいことが明らかになった。具体的には、前述の特許文献1および2に記載されるような肉抜き部をアーム部のピン部側表面に設ける場合、凹状の肉抜き部がアーム部の幅方向の両側面まで貫通する。このため、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みも薄くなるので、剛性が低下する。なお、ここでいう剛性は、捩り剛性を意味する。   When the present inventors examined the rigidity, the thickness of the inner side (between) of the both sides (Ac, Ad) has little influence on the rigidity, but the thickness of the both sides (Ac, Ad) has an influence on the rigidity. It became clear that it was big. Specifically, in the case where the lightening portions as described in Patent Documents 1 and 2 described above are provided on the pin portion side surface of the arm portion, the concave lightening portions penetrate to both side surfaces in the width direction of the arm portion. . As a result, the thickness of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J also becomes thin, so the rigidity is reduced. In addition, rigidity here means torsional rigidity.

これに対し、本実施形態が対象とする鍛造クランク軸は、第1窪み部Atをジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側に成形するとともに、凹部Auを両側部(Ac、Ad)の間に成形する。このため、両側部(Ac、Ad)の厚みを厚く維持できるので、鍛造クランク軸の剛性の低下を抑制できる。その結果、本実施形態に係る鍛造クランク軸によれば、肉抜き部を設ける場合と比べ、剛性を効率的に確保しながら、第1窪み部Atとともに凹部Auを成形することによってさらなる軽量化を図ることができる。   On the other hand, in the forged crankshaft targeted by the present embodiment, the first depression At is formed inside the both sides (Ac, Ad) in the vicinity of the journal J, and the recess Au is formed in both sides (Ac, Ad). Molding between). For this reason, since the thickness of both side parts (Ac, Ad) can be maintained thick, the fall of the rigidity of a forged crankshaft can be controlled. As a result, according to the forged crankshaft according to the present embodiment, as compared with the case where the lightening portion is provided, the rigidity is efficiently ensured, and further weight reduction is achieved by forming the concave portion Au together with the first hollow portion At. Can be

ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みが厚い部位は、剛性を効率的に確保する観点から、ピンスラスト部(図示なし)のボトム側の外縁からジャーナル部の中心に至る範囲を含むのが好ましい。ここで、ピンスラスト部とは、アーム部のピン部側表面に設けられ、コネクティングロッドのスラスト方向の移動を制限する部位である。   The thick portions of both sides (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J range from the bottom outer edge of the pin thrust portion (not shown) to the center of the journal portion from the viewpoint of efficiently securing rigidity. It is preferable to include. Here, the pin thrust portion is a portion that is provided on the pin portion side surface of the arm portion and that restricts the movement of the connecting rod in the thrust direction.

後述の本実施形態の製造方法では、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)から突出する第1余肉部を押し潰すことにより、両側部(Ac、Ad)の厚みを増加させる。この場合、押し潰し時の変形の安定性を確保する観点から、ピン部P側表面の第1窪み部Atは、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みが厚い部位に応じ、その厚みが厚い部位の範囲と一致するように配置するのが好ましい。押し潰しの際に両側部の直近に第1窪み部Atが存在することで第1窪み部Atより側部側のみが、具体的には、両側部および第1余肉部のみが容易に変形可能となるためである。   In the manufacturing method of the embodiment described later, the thickness of the both side portions (Ac, Ad) is increased by crushing the first surplus portion protruding from the both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J. In this case, from the viewpoint of securing the stability of deformation at the time of crushing, the first depression At at the surface on the side of the pin P corresponds to a portion where the thickness of both sides (Ac, Ad) near the journal J is thick, It is preferable to arrange so that the thickness may correspond to the range of the thick part. The presence of the first recess At immediately in close proximity to both sides at the time of crushing makes it easy to deform only the side only from the first recess At, specifically, only the both sides and the first surplus portion. It is because it becomes possible.

凹部Auは、その一部がジャーナル部Jの真裏に位置するのが好ましく、全部がジャーナル部の真裏に位置するのがより好ましい。これにより、軽量化しつつ鍛造クランク軸の剛性の低下をより抑制できる。   It is preferable that a portion of the recessed portion Au be located directly behind the journal portion J, and it is more preferable that the recessed portion Au be located entirely behind the journal portion J. Thereby, it is possible to further suppress the reduction in the rigidity of the forged crankshaft while reducing the weight.

例えば、凹部Auの深さは、0.5mm以上アーム部の厚み以下とし、凹部Auの最大直径は、ジャーナル部の直径以下とすることができる。加えて、第2金型の押し込みに要する力を低減する観点から、凹部Auの深さD(mm)を浅くするとともに、軽量化効果を確保するために凹部Auの面積S(mm2)を広くするのが好ましい。具体的には、D/(S)1/2を(3π)-1/2以下とするのが好ましい。この場合、凹部Auの接線の角度θ1(前記図2(c)参照)を例えば60°以下とすることが可能となり、これによっても押し込みに要する力を低減できる。また、疵の危険性も低減できる。 For example, the depth of the concave portion Au can be 0.5 mm or more and the thickness of the arm portion or less, and the maximum diameter of the concave portion Au can be equal to or less than the diameter of the journal portion. In addition, from the viewpoint of reducing the force required to press the second mold, the depth D (mm) of the recess Au is made shallow and the area S (mm 2 ) of the recess Au is set to secure the weight reduction effect. It is preferable to widen. Specifically, it is preferable to set D / (S) 1/2 to (3π) −1/2 or less. In this case, the angle θ1 (see FIG. 2C) of the tangent of the recess Au can be set to, for example, 60 ° or less, which also reduces the force required for pushing. In addition, the risk of chewing can be reduced.

続いて、ウエイト部を一体で有するアーム部Aにおけるジャーナル部J側表面の形状について、その好ましい態様を説明する。   Then, the preferable aspect is demonstrated about the shape of the journal part J side in the arm part A which has a weight part integrally.

図3は、本発明が対象とするクランク軸について、アーム部のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はジャーナル部側表面を示す図、同図(c)はII−II断面図である。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of the shape of the surface on the side of the journal of the arm in the crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 3 (a) is a perspective view, and FIG. 3 (b) is the surface on the journal side. FIG. 12C is a sectional view taken along the line II-II.

ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aは、同図に示すように、ジャーナル部J側の表面のうち、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の内側に第2窪み部Asを有するのが好ましい。また、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)がジャーナル部J側に膨らみ、それらの両側部(Aa、Ab)の厚みは、第2窪み部Asの厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。この場合、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の厚み維持によって剛性を確保しながら、第2窪み部Asによってさらに軽量化を図ることができる。   The arm portion A integrally including the weight portion W has a second recessed portion As inside the both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P in the surface on the journal portion J side, as shown in the figure. Is preferred. Further, both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P bulge toward the journal portion J, and the thickness of the both sides (Aa, Ab) is thicker than the thickness of the second depression As. Is preferred. In this case, while the rigidity is maintained by maintaining the thickness of both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P, further weight reduction can be achieved by the second recessed portion As.

続いて、ウエイト部を一体で有さないアーム部、すなわち、小判状のアーム部について、その好ましい態様を説明する。   Then, the preferable aspect is demonstrated about the arm part which does not have a weight part integrally, ie, an oval arm part.

図4は、本発明が対象とするクランク軸について、小判状のアーム部の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)はIII−III断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、小判状のアーム部を1つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。   FIG. 4 is a schematic view showing an example of the shape of an oval arm portion of a crankshaft targeted by the present invention, wherein FIG. 4 (a) is a view showing a surface on a pin portion side, and FIG. It is III sectional drawing. In the figure, among the arm portions of the crankshaft, only one oval arm portion is extracted and shown, and the arm portions of the remaining crankshafts are omitted.

同図に示すように、小判状のアーム部Aは、前記図2に示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ピン部P側表面のうち、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側に、第1窪み部Atを有するのが好ましい。また、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)がピン部P側に膨らみ、それらの両側部(Ac、Ad)の厚みは、第1窪み部Atの厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。この場合、アーム部Aのジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚み維持によって剛性を確保しながら、アーム部Aのピン部P側表面の第1窪み部Atによってさらに軽量化を図ることができる。   As shown in the figure, the oval arm portion A is, like the arm portion integrally including the weight portion shown in FIG. It is preferable to have a first depression At at the inside of Ad). Further, both sides (Ac, Ad) in the vicinity of the journal J bulge toward the pin P, and the thickness of both sides (Ac, Ad) is thicker than the thickness of the first depression At. Is preferred. In this case, while maintaining rigidity by maintaining the thickness of both side portions (Ac, Ad) of the arm portion A in the vicinity of the journal portion J, further weight reduction is achieved by the first hollow portion At of the pin portion P side surface of the arm portion A. be able to.

図示を省略するが、小判状のアーム部Aは、前記図3に示すウエイト部を一体で有するアーム部と同様に、ジャーナル部J側表面のうち、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の内側に第2窪み部(図示なし)を有するのが好ましい。また、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)がジャーナル部J側に膨らみ、それらの両側部の厚みは、第2窪み部の厚みと比べ、厚肉であるのが好ましい。この場合、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の厚み維持によって剛性を確保しながら、ジャーナル部J側表面の第2窪み部によってさらに軽量化を図ることができる。   Although the illustration is omitted, the oval arm portion A, like the arm portion integrally having the weight portion shown in FIG. It is preferable to have a second recess (not shown) inside of. Further, both side portions (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P swell toward the journal portion J side, and the thickness of the both side portions is preferably thicker than the thickness of the second hollow portion. In this case, while maintaining rigidity by maintaining the thickness of both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P, further weight reduction can be achieved by the second depression portion on the surface on the journal portion J side.

続いて、押し込み工程前、換言すると、バリ抜き工程後のクランク軸(バリ無し鍛造材)の形状について、ウエイト部を一体で有するアーム部と、小判状のアーム部とを順に説明する。   Subsequently, before the pushing step, in other words, the shape of the crankshaft (the burr-free forging material) after the burr removing step, the arm portion integrally having the weight portion and the oval arm portion will be described in order.

図5は、ウエイト部を一体で有するアーム部について、押し込み工程前のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)は側面を示す図、同図(c)はIV−IV断面図である。同図では、クランク軸のアーム部のうちで、ウエイト部を一体で有するアーム部を1つだけ抽出して示しており、残りのクランク軸のアーム部を省略する。なお、同図(b)は、同図(a)の破線矢印で示す方向からの投影図である。   FIG. 5 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface before the pressing step for the arm portion integrally having the weight portion, and FIG. 5 (a) is a view showing the pin portion side surface, FIG. Is a side view, and (c) is a cross-sectional view taken along the line IV-IV. In the figure, among the arm portions of the crankshaft, only one arm portion having a weight portion is extracted and shown, and the arm portions of the remaining crankshafts are omitted. In addition, the figure (b) is a projection figure from the direction shown by the broken line arrow of the figure (a).

同図に示すように、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aにおいて、ピン部P側表面のうちでジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側領域は、押し込み工程後の第1窪み部の底面と合致する形状である。ただし、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側領域には、凹部が設けられていないので、凹部が設けられる領域は除かれる。また、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の領域には、その内側領域の形状が滑らかに広がっている。これにより、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みは、押し込み工程後の厚みよりも薄い。   As shown in the figure, in the arm portion A integrally including the weight portion W, the inner regions of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J in the surface of the pin portion P side are the first after the pressing step. It has a shape that matches the bottom of the recess. However, since the recess is not provided in the inner region of both sides (Ac, Ad) near the journal portion J, the region where the recess is provided is excluded. Further, in the area of both sides (Ac, Ad) near the journal portion J, the shape of the inner area is smoothly spread. Thereby, the thickness of the both sides (Ac, Ad) of journal part J vicinity is thinner than the thickness after a pushing process.

加えて、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aは、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の外周に第1余肉部(Aca、Ada)を有する。その第1余肉部(Aca、Ada)は、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の外周からアーム部Aの幅方向に突出する。また、第1余肉部(Aca、Ada)は、板状であり、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の外周に沿って設けられる。第1余肉部(Aca、Ada)の厚みは、その根元の両側部(Ac、Ad)の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。   In addition, the arm portion A integrally including the weight portion W has a first surplus portion (Aca, Ada) on the outer periphery of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J. The first surplus portion (Aca, Ada) protrudes in the width direction of the arm portion A from the outer periphery of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J. Further, the first surplus portions (Aca, Ada) are plate-like, and are provided along the outer periphery of both sides (Ac, Ad) near the journal portion J. The thickness of the first surplus portion (Aca, Ada) is comparable to or thinner than the thickness of both sides (Ac, Ad) of the root.

図6は、ウエイト部を一体で有するアーム部について、押し込み工程前のジャーナル部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はジャーナル部側表面を示す図、同図(b)はV−V断面図である。同図は、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aにおいて、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の厚みを厚く維持するとともに、ジャーナル部J側の表面に第2窪み部Asを成形する場合の形状例を示す。   FIG. 6 is a schematic view showing an example of the shape of the surface on the side of the journal part before the pushing process for the arm having the weight integrally, and FIG. 6 (a) shows the surface on the journal side, FIG. ) Is a V-V cross-sectional view. In the figure, in the arm portion A integrally including the weight portion W, the thickness of both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P is maintained thick and the second recessed portion As is formed on the surface on the journal portion J side. An example of the shape in the case of

この場合、ジャーナル部J側の表面のうちでピン部P近傍の両側部の内側領域は、押し込み工程後(最終製品)の第2窪み部Asの底面と合致する形状である。また、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の領域は、その内側領域の形状が滑らかに広がっている。これにより、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の厚みは、押し込み工程後の厚みよりも薄い。   In this case, of the surface on the journal portion J side, the inner regions on both sides in the vicinity of the pin portion P are shaped to match the bottom surface of the second depression As as after the pressing step (final product). Further, in the area of both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P, the shape of the inner area is smoothly spread. Thereby, the thickness of the both sides (Aa, Ab) of pin part P vicinity is thinner than the thickness after a pushing process.

また、アーム部Aは、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の外周にそれぞれ第2余肉部(Aaa、Aba)を有する。その第2余肉部(Aaa、Aba)は、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の外周からアーム部Aの幅方向に突出する。また、第2余肉部(Aaa、Aba)は、板状であり、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の外周に沿って設けられる。第2余肉部(Aaa、Aba)の厚みは、その根元の両側部(Aa、Ab)の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。   Further, the arm portion A has second surplus portions (Aaa, Aba) on the outer circumferences of both side portions (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P. The second excess thickness portions (Aaa, Aba) protrude in the width direction of the arm portion A from the outer periphery of both side portions (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P. The second excess thickness portions (Aaa, Aba) are plate-like, and are provided along the outer periphery of both side portions (Aa, Ab) near the pin portion P. The thickness of the second surplus portion (Aaa, Aba) is comparable to or thinner than the thickness of both sides (Aa, Ab) of its root.

図7は、小判状のアーム部について、押し込み工程前のピン部側表面の形状例を示す模式図であり、同図(a)はピン部側表面を示す図、同図(b)はVI−VI断面図である。同図は、小判状のアーム部Aにおいて、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みを維持するとともに、ピン部P側の表面に第1窪み部Atを成形する場合の形状例を示す。   FIG. 7 is a schematic view showing an example of the shape of the pin portion side surface before the pressing step for the oval arm portion, and FIG. 7 (a) is a view showing the pin portion side surface, and FIG. 7 (b) is VI. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI of FIG. In the figure, in the oval arm portion A, while maintaining the thickness of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J, a shape example in the case of forming the first recessed portion At on the surface on the pin portion P side. Indicates

この場合、前記図5のウエイト部Wを一体で有するアーム部Aと同様に、ピン部P側の表面のうちでジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の内側領域は、押し込み工程後の第1窪み部の底面と合致する形状である。また、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)には、前記図5のウエイト部Wを一体で有するアーム部Aと同様に、第1余肉部(Aca、Ada)を有する。   In this case, as in the case of the arm portion A integrally including the weight portion W in FIG. 5, the inner regions of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J in the surface on the pin portion P side And the bottom surface of the first recess of the Further, on both sides (Ac, Ad) in the vicinity of the journal J, as in the case of the arm A having the weight W integrally shown in FIG. 5, there are first surplus portions (Aca, Ada).

前述の通り、小判状のアーム部Aにおいて、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の厚みを厚く維持するとともに、ジャーナル部J側の表面に第2窪み部Asを成形するのが好ましい。この場合、前記図6のウエイト部Wを一体で有するアーム部Aと同様に、ジャーナル部J側の表面のうちでピン部P近傍の両側部の内側領域は、押し込み工程後の第2窪み部の底面と合致する形状である(図示なし)。また、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)には、前記図6のウエイト部Wを一体で有するアーム部Aと同様に、第2余肉部(Aaa、Aba)を有する。   As described above, in the oval arm portion A, it is preferable to maintain the thickness of both side portions (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P thick and to form the second recessed portion As on the surface on the journal portion J side. . In this case, as in the case of the arm portion A integrally including the weight portion W in FIG. 6, the inner region of both sides in the vicinity of the pin portion P in the surface on the journal portion J side is the second recessed portion after the pushing step. The shape matches the bottom of the (not shown). Further, on both sides (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P, second excess thickness portions (Aaa, Aba) are provided similarly to the arm portion A integrally including the weight portion W of FIG.

2.鍛造クランク軸の製造方法
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程と、バリ抜き工程と、押し込み工程とをその順で含む。型鍛造工程の前工程として、例えば、予備成形工程を設けることができる。押し込み工程の後工程として、例えば、整形工程を設けることができる。また、整形工程で、押し込み工程を実施することもできる。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程と整形工程の間に、捩り工程が追加される。これらの工程は、いずれも、熱間で一連に行われる。
2. Method of Manufacturing Forged Crankshaft The method of manufacturing a forged crankshaft of the present embodiment includes a die forging step, a deburring step, and a pushing step in that order. As a pre-process of the die forging process, for example, a pre-forming process can be provided. For example, a shaping process can be provided as a post-process of the pressing process. Moreover, a pushing process can also be implemented at a shaping process. In addition, when adjustment of the arrangement | positioning angle of a pin part is required, a twisting process is added between a burr removal process and a shaping process. All of these steps are carried out in series in hot.

予備成形工程は、ロール成形工程と曲げ打ち工程とで構成できる。ロール成形工程および曲げ打ち工程では、ビレット(原材料)の体積を配分し、曲げ荒地を成形する。   The preforming process can be configured by a roll forming process and a bending process. In the roll forming process and the bending process, the volume of billet (raw material) is distributed to form a bending waste.

型鍛造工程では、曲げ荒地からクランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る。そのバリ付きの鍛造材には、例えば、前記図5〜7に示すバリ無し鍛造材と同様に、ジャーナル部J、ピン部Pおよびアーム部Aの形状が型鍛造によって成形される。また、バリ付きの鍛造材は、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aにおいて、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の外周に第1余肉部(Aca、Ada)を有する。   In the die forging process, a burred forged material in which the shape of a crankshaft is formed from a bending waste is obtained. For example, the shapes of the journal portion J, the pin portion P and the arm portion A are formed on the burred forged material by die forging as in the case of the burrless forged material shown in FIGS. Further, the forged material with burrs has first excess thickness portions (Aca, Ada) on the outer periphery of both side portions (Ac, Ad) near the journal portion J in the arm portion A integrally including the weight portion W.

このようなバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程は、荒打ち工程および仕上げ打ち工程をその順で設けることによって構成できる。型鍛造工程の型抜き勾配は、アーム部のピン部P側表面に対応する部位、および、第1余肉部(Aca、Ada)に対応する部位のいずれでも、逆勾配にならない。このため、荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、支障なく行え、バリ付きの鍛造材を得ることができる。   A die forging process for obtaining such a burred forged material can be configured by providing a roughing process and a finishing process in this order. The die-cutting slope of the die forging process does not become reverse slope at any of a portion corresponding to the surface on the pin portion P side of the arm portion and a portion corresponding to the first excess thickness portion (Aca, Ada). For this reason, it is possible to perform the rough forging and the finish forging die without any trouble, and it is possible to obtain a forged material with a burr.

バリ抜き工程では、例えば、バリ付き鍛造材を一対の金型によって挟み込んだ状態で、その鍛造材からバリを除去する。これにより、バリ無し鍛造材を得ることができる。   In the deburring process, for example, the burr is removed from the forged material in a state in which the forged material with burrs is sandwiched between a pair of molds. Thereby, a burr-free forging material can be obtained.

押し込み工程では、バリ無し鍛造材を一対の第1金型で圧下する。その際に、第1金型で第1余肉部を押し潰し、アーム部のジャーナル部近傍の両側部の厚みを増加させる。その後、バリ無し鍛造材を一対の第1金型で圧下した状態で、ウエイト部を一体で有するアーム部において、ピン部側表面に第2金型を押し込んで凹部を成形する。その凹部を、アーム部のピン部側表面のうちでジャーナル部近傍の両側部の間に成形する。このような押し込み工程の詳細は、後述する。   In the pressing step, the burr-free forging material is pressed down by the pair of first dies. At that time, the first excess thickness portion is crushed by the first mold, and the thickness of both side portions in the vicinity of the journal portion of the arm portion is increased. Thereafter, in a state in which the burr-free forging material is pressed down by the pair of first dies, the second die is pushed into the surface of the pin portion side in the arm portion integrally having the weight portion to form the recess. The concave portion is formed on the pin portion side surface of the arm portion between both sides in the vicinity of the journal portion. Details of such a pushing process will be described later.

整形工程では、バリ無し鍛造材を一対の金型で圧下し、最終製品の寸法形状に矯正する。前述の通り、整形工程で押し込み工程を実施することもできる。従来と同様の製造工程を採用できるので、整形工程で押し込み工程を実施するのが好ましい。整形工程で押し込み工程を実施する場合、バリ無し鍛造材を第1金型で圧下する際に、バリ無し鍛造材を矯正する。   In the shaping process, the burr-free forging material is pressed down with a pair of molds to correct it to the dimensional shape of the final product. As mentioned above, the pressing process can also be performed in the shaping process. Since a manufacturing process similar to that of the prior art can be employed, it is preferable to carry out the pressing process in the shaping process. When the pressing process is performed in the shaping process, the burr-free forging material is corrected when the burr-free forging material is pressed by the first mold.

ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。このような工程により、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、鍛造クランク軸を得る。   If it is necessary to adjust the placement angle of the pin portion, the placement angle of the pin portion is adjusted in the twisting process. According to such a process, the manufacturing method of the forged crankshaft of the present embodiment obtains a forged crankshaft.

3.押し込み工程の処理フロー例
図8〜12は、押し込み工程の処理フロー例を示す模式図である。そのうちの図8は、アーム部のピン部側表面を示し、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。また、図9は、アーム部のジャーナル部側表面を示し、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。図8および9には、バリ無し鍛造材30と、上下で一対の第1金型10とを示し、図面の理解を容易にするため、第2金型および治具の図示を省略する。また、バリ無し鍛造材30は、アーム部のうちでウエイト部を一体で有するアーム部を1つだけ抽出して示す。
3. Example of Processing Flow of Pushing Step FIGS. 8 to 12 are schematic views showing an example of a processing flow of the pushing step. Among them, FIG. 8 shows the pin portion side surface of the arm portion, and FIG. 8A shows the time of holding, FIG. 8B shows the time of completion of the reduction, and FIG. Further, FIG. 9 shows the surface of the arm portion on the side of the journal portion, and FIG. 9 (a) shows the time of holding, FIG. 9 (b) shows the end of pressure reduction, and FIG. FIGS. 8 and 9 show a burr-free forging material 30 and a pair of first dies 10 at the top and bottom, and the second dies and jigs are omitted to facilitate understanding of the drawings. Further, the burr-free forging material 30 is shown by extracting only one arm portion having a weight portion integrally in the arm portions.

図10は、アーム部の側面を示す図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。同図には、バリ無し鍛造材30と、第2金型22と、治具26とを示し、図面の理解を容易にするため、第1金型の図示を省略する。   FIG. 10 is a view showing the side surface of the arm portion, and FIG. 10 (a) shows the time of holding, FIG. 10 (b) shows the time of end of pressing, and FIG. The figure shows the burr-free forging material 30, the second die 22, and the jig 26, and the first die is not shown to facilitate understanding of the drawing.

図11は、ジャーナル部位置の断面図であり、同図(a)は保持時(図8(a)のVII−VII位置)、同図(b)は圧下終了時(図8(b)のVIII−VIII位置)、同図(c)は押し込み終了時(図8(c)のIX−IX位置)を示す。同図には、バリ無し鍛造材30と、一対の第1金型10と、第2金型22とを示す。   11A and 11B are cross-sectional views of the position of the journal portion, where FIG. 11A is at the time of holding (the position VII-VII in FIG. 8A) and FIG. The VIII-VIII position) and the figure (c) show the end of pressing (IX-IX position in FIG. 8C). The figure shows a burr-free forging material 30, a pair of first molds 10, and a second mold 22.

図12は、ピン部位置の断面図であり、同図(a)は保持時(図9(a)のX−X位置)、同図(b)は圧下終了時(図9(b)のXI−XI位置)、同図(c)は押し込み終了時(図9(c)のXII−XII位置)を示す。同図には、バリ無し鍛造材30と、一対の第1金型10と、第3金型23とを示す。   12A and 12B are cross-sectional views of the pin portion position, where FIG. 12A is at the time of holding (X-X position of FIG. 9A) and FIG. (XI-XI position), the same figure (c) shows the end of pushing (XII-XII position in FIG. 9 (c)). The figure shows a burr-free forging material 30, a pair of first molds 10, and a third mold 23.

押し込み工程では、一対の第1金型10を用いる。第1金型10は、上型11と下型12とで構成でき、上型11および下型12には、それぞれ型彫刻部が彫り込まれている。その型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状のうちの一部が反映されている。具体的には、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aにおいて、第1余肉部(Aca、Ada)を押し潰すため、そのアーム部Aのジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の形状が型彫刻部に反映されている。   In the pushing step, a pair of first molds 10 is used. The first mold 10 can be composed of an upper mold 11 and a lower mold 12, and in the upper mold 11 and the lower mold 12, mold engraving portions are engraved respectively. The mold engraving portion reflects a part of the final product shape of the crankshaft. Specifically, in the arm portion A integrally including the weight portion W, in order to crush the first surplus portion (Aca, Ada), both sides (Ac, Ad) of the arm portion A in the vicinity of the journal portion J are The shape is reflected in the mold engraving section.

また、ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aに第2余肉部(Aaa、Aba)を設ける場合、その第2余肉部(Aaa、Aba)を押し潰すため、そのアーム部Aのピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)の形状が型彫刻部にさらに反映される。   In addition, when the second surplus portion (Aaa, Aba) is provided on the arm portion A integrally including the weight portion W, the pin portion of the arm portion A is pressed to crush the second surplus portion (Aaa, Aba). The shapes of both sides (Aa, Ab) near P are further reflected in the mold engraving.

図示を省略するが、小判状のアーム部Aに第1余肉部を設ける場合、その第1余肉部を押し潰すため、そのアーム部Aのジャーナル部J近傍の両側部の形状が型彫刻部にさらに反映される。また、小判状のアーム部Aに第2余肉部を設ける場合、その第2余肉部を押し潰すため、そのアーム部Aのピン部P近傍の両側部の形状が型彫刻部にさらに反映される。   Although illustration is omitted, in the case of providing the first excess thickness portion in the oval arm portion A, the shape of both side portions in the vicinity of the journal portion J of the arm portion A is mold engraving in order to crush the first excess thickness portion. It is further reflected in the department. In addition, when the second excess thickness portion is provided in the oval-shaped arm portion A, the shape of both side portions in the vicinity of the pin portion P of the arm portion A is further reflected in the mold engraving portion in order to crush the second excess thickness portion. Be done.

整形工程で押し込み工程を実施する場合、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正するため、例えば、上述の両側部以外のアーム部形状がさらに型彫刻部に反映される。また、ジャーナル部Jやピン部Pの形状も型彫刻部に反映される。一方、押し込み工程で整形加工を行わない場合、第2金型を押し込む過程で、第1金型を用いて圧下することによりバリ無し鍛造材を保持するため、例えば、ジャーナル部やピン部の形状がさらに型彫刻部に反映される。   When the pressing step is performed in the shaping step, in order to correct the burr-free forging material to the dimensional shape of the final product, for example, the arm portion shape other than the above-mentioned both side portions is further reflected in the mold engraving portion. Further, the shapes of the journal portion J and the pin portion P are also reflected in the mold engraving portion. On the other hand, when the shaping process is not performed in the pressing step, in order to hold the burrless forged material by pressing down using the first mold in the process of pressing the second mold, for example, the shapes of the journal portion and the pin portion Is further reflected in the type engraving department.

ただし、型抜き勾配が逆勾配となるのを防止するため、図11に示すように、第1金型(11、12)は、アーム部Aのピン部P側表面のうちで、少なくとも第1窪み部となる部分が開放されている。この開放された部分には、第2金型22が収容され、後述の第6金型(図示なし)をさらに収容しても良い。第2金型22には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、凹部Auの形状が反映されている。また、第2金型22は、第1金型(11、12)から独立し、アーム部Aのピン部P側表面に対して進退移動が可能である。   However, as shown in FIG. 11, the first mold (11, 12) is at least a portion of the surface of the arm portion A on the side of the pin portion P, in order to prevent the die-cutting slope from becoming reverse. The part which becomes a hollow part is open. The second mold 22 may be accommodated in the opened portion, and a sixth mold (not shown) described later may be further accommodated. The second mold 22 is engraved with a mold engraving, and the shape of the recess Au is reflected in the mold engraving. Further, the second mold 22 is independent of the first mold (11, 12), and can move back and forth with respect to the surface of the arm portion A on the side of the pin portion P.

ここで、第2金型22は、隣り合うアーム部の間に配置され、その配置スペースは狭小となる。そこで、第2金型22は、図10に示すように、ピン部の偏心方向に沿って移動可能な治具26と連結する構成を採用しても良い。この構成について、以下に詳述する。   Here, the second mold 22 is disposed between the adjacent arm portions, and the arrangement space thereof is narrowed. Therefore, as shown in FIG. 10, the second mold 22 may be connected to a jig 26 movable along the eccentric direction of the pin portion. This configuration will be described in detail below.

第2金型22の進退移動を実現するため、第2金型22は、案内部材(図示なし)によって案内方向(同図の実線矢印参照)に沿って移動可能に保持される。また、第2金型22は、スライド方向(同図の破線矢印参照)に沿ってスライド可能な状態で治具26と連結される。治具26は、油圧シリンダ等と連結され、その動作に伴ってピン部の偏心方向(同図のハッチングを施した矢印参照)に沿って移動可能である。   In order to realize the back and forth movement of the second mold 22, the second mold 22 is movably held along the guiding direction (see the solid arrow in the same figure) by the guide member (not shown). In addition, the second mold 22 is connected to the jig 26 in a slidable state along the sliding direction (see the broken arrow in the same drawing). The jig 26 is connected to a hydraulic cylinder or the like, and can move along the eccentric direction of the pin portion (refer to the hatched arrow in the same figure) in accordance with the operation.

このように治具26と第2金型22とを連結すれば、治具26がピン部の偏心方向に沿って移動するのに伴い、第2金型22が案内方向(同図の実線矢印参照)に沿って移動する。その際、第2金型22は、治具26に対してスライド方向(同図の破線矢印参照)に相対移動する。   By connecting the jig 26 and the second mold 22 in this manner, as the jig 26 moves along the eccentric direction of the pin portion, the second mold 22 is guided in the guiding direction (the solid arrow in FIG. Move along the reference). At that time, the second mold 22 moves relative to the jig 26 in the sliding direction (see the broken arrow in the same drawing).

ウエイト部Wを一体で有するアーム部Aに第2余肉部(Aaa、Aba)を設ける場合、第1金型(11、12)は、図12に示すように、アーム部Aのジャーナル部J側表面の第2窪み部に対応する部位が開放されている。これにより、型抜き勾配が逆勾配となるのを防止できる。その開放された部分には、第3金型23を収容しても良い。第3金型23には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、第2窪み部Asの形状が反映されている。この第3金型23は、進退移動が可能であり、その進退移動は連結される油圧シリンダ等の動作によって実現される。   When the second excess thickness portions (Aaa, Aba) are provided on the arm portion A integrally including the weight portion W, the first mold (11, 12) is formed of the journal portion J of the arm portion A as shown in FIG. The part corresponding to the 2nd hollow part of the side surface is open. Thereby, it is possible to prevent the die-cutting slope from being reverse. The third mold 23 may be accommodated in the opened portion. A mold engraving portion is engraved in the third mold 23, and the shape of the second depression portion As is reflected in the mold engraving portion. The third mold 23 can move back and forth, and the back and forth movement is realized by the operation of a hydraulic cylinder or the like connected thereto.

第3金型23は、第1金型10の圧下方向に移動可能としても良い。圧下方向への第3金型23の移動は、進退移動の駆動源とは別個にスプリングや油圧シリンダ等の適宜手段を用いて実行される。   The third mold 23 may be movable in the pressing direction of the first mold 10. The movement of the third mold 23 in the rolling direction is performed separately from the drive source of the forward and backward movement using appropriate means such as a spring or a hydraulic cylinder.

図示を省略するが、小判状のアーム部に第1余肉部を設ける場合、第1金型は、アーム部のピン部側表面の第1窪み部に対応する部位が開放されている。この開放された部分には、前述の第3金型と同様の第4金型を収容しても良い。また、小判状のアーム部に第2余肉部を設ける場合、アーム部のジャーナル部側表面の第2窪み部に対応する部位が開放されている。この開放された部分には、前述の第3金型と同様の第5金型を収容しても良い。   Although illustration is omitted, in the case where the oval-shaped arm portion is provided with the first excess thickness portion, a portion of the first mold corresponding to the first hollow portion on the pin portion side surface of the arm portion is opened. In the opened portion, a fourth mold similar to the above-described third mold may be accommodated. Moreover, when providing a 2nd excess thickness part in an oval-shaped arm part, the site | part corresponding to the 2nd hollow part of the surface by the side of the journal part of an arm part is open | released. In the opened portion, a fifth mold similar to the above-described third mold may be accommodated.

このような第1金型10および第2金型22を用いる本実施形態の押し込み工程の処理フロー例を説明する。先ず、第2金型22を後退させて退避させるとともに、第1金型10の上型11と下型12とを離間させる。第3金型〜第5金型を用いる場合、第3金型〜第5金型も後退させて退避させる。その状態でバリ無し鍛造材30を上型11と下型12の間に配置する。   An example of the processing flow of the pushing process of the present embodiment using the first mold 10 and the second mold 22 will be described. First, the second mold 22 is retracted and retracted, and the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10 are separated. When the third to fifth molds are used, the third to fifth molds are also retracted and retracted. In this state, the burr-free forging material 30 is disposed between the upper mold 11 and the lower mold 12.

次いで、第3金型〜第5金型を用いる場合、第3金型〜第5金型をそれぞれ進出させ、アーム部Aの各表面に押し付ける(図10(a)および図12(a)参照)。これにより、アーム部Aの各表面をそれぞれ保持する。ただし、アーム部の表面のうちで、第1余肉部が設けられたジャーナル部J近傍の両側部の領域と、第2余肉部が設けられたピン部P近傍の両側部の領域とについては、第3金型〜第5金型のいずれも押し当てない。それらの領域に金型を押し当てて保持すると、ジャーナル部近傍およびピン部近傍の両側部で厚みを増加させることが不可能となるからである。   Next, when using the third to fifth molds, the third to fifth molds are respectively advanced and pressed onto the surfaces of the arm portion A (see FIGS. 10A and 12A). ). Thereby, each surface of arm part A is held, respectively. However, of the surface of the arm portion, the regions on both sides near the journal J provided with the first excess thickness and the regions on both sides near the pin P provided with the second excess thickness There is no pressing of any of the third to fifth molds. If the mold is pressed against and held in these areas, it becomes impossible to increase the thickness on both sides near the journal and near the pin.

この状態で、第1金型10の上型11と下型12とが近接するように移動させ、より具体的には、上型11を下死点まで下降させる。これにより、バリ無し鍛造材30が第1金型10によって圧下される。その圧下の際に、図11(b)等に示すように、第1余肉部(Aca、Ada)を押し潰して第1金型10の型彫刻部に沿う形状とし、ピン部P側に張り出させる。その結果、アーム部のジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みが増加する。このため、得られるクランク軸は、アーム部のジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)で厚みが厚くなる。   In this state, the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10 are moved close to each other, and more specifically, the upper mold 11 is lowered to the bottom dead center. Thereby, the burr-free forging material 30 is pressed down by the first mold 10. At that time, as shown in FIG. 11 (b) etc., the first surplus portion (Aca, Ada) is crushed to have a shape along the mold engraving portion of the first mold 10, and on the pin portion P side. Make it overhang. As a result, the thickness of both sides (Ac, Ad) in the vicinity of the journal J of the arm increases. For this reason, the thickness of the obtained crankshaft is increased at both side portions (Ac, Ad) near the journal portion J of the arm portion.

同様に、ウエイト部を一体で有するアーム部に第2余肉部を設ける場合、圧下の際に、第1金型10で第2余肉部(Aaa、Aba)を押し潰してジャーナル部J側に張り出させ、ピン部P近傍の両側部(Aa、Ab)で厚みを増加させる(図12(b)等参照)。   Similarly, in the case where the second excess thickness portion is provided in the arm portion integrally having the weight portion, the second excess thickness portions (Aaa, Aba) are crushed by the first mold 10 during the pressing and the journal portion J side The thickness is increased at both side portions (Aa, Ab) in the vicinity of the pin portion P (see FIG. 12 (b) and the like).

図示を省略するが、小判状のアーム部に第1余肉部を設ける場合、圧下の際に、第1金型10で第1余肉部を押し潰してピン部P側に張り出させ、アーム部のジャーナル部J近傍の両側部で厚みを増加させる。また、小判状のアーム部に第2余肉部を設ける場合、圧下の際に、第1金型10で第2余肉部を押し潰してジャーナル部J側に張り出させ、ピン部P近傍の両側部で厚みを増加させる。   Although the illustration is omitted, when the first extra thickness portion is provided in the oval arm portion, the first extra thickness portion is crushed by the first mold 10 to be protruded to the pin portion P side during reduction. The thickness is increased on both sides near the journal J of the arm. When the second excess thickness portion is provided in the oval arm portion, the second excess thickness portion is crushed by the first mold 10 to be protruded to the journal portion J side during the reduction, and the vicinity of the pin portion P is obtained. Increase the thickness on both sides of the

整形工程で押し込み工程を実施する場合、圧下の際にクランク軸の形状を矯正し、最終製品から凹部が除かれた形状とする。   When the pressing process is performed in the shaping process, the shape of the crankshaft is corrected during pressure reduction to obtain a shape in which the recess is removed from the final product.

続いて、バリ無し鍛造材30を第1金型10の上型11と下型12で圧下した状態で、すなわち、第1金型10で挟み込んで保持した状態で、第2金型22を進出させる。これにより、第2金型22が、アーム部Aのピン部P側表面のうちで両側部(Ac、Ad)の中間、より具体的には、第1窪み部Atの底面に押し込まれ、凹部Auが成形される(図11(c)等参照)。   Subsequently, in a state where the burr-free forging material 30 is pressed down by the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10, that is, in a state of being sandwiched and held by the first mold 10, the second mold 22 is advanced Let As a result, the second mold 22 is pressed into the middle of both side portions (Ac, Ad) of the pin portion P side surface of the arm portion A, more specifically, to the bottom surface of the first hollow portion At, Au is formed (see FIG. 11 (c) etc.).

凹部Auを成形した後、第2金型22を後退させて退避させる。第3金型〜第5金型を用いる場合、第3金型〜第5金型もそれぞれ後退させて退避させる。続いて、第1金型10の上型11と下型12とを離間させ、より具体的には、上型11を上死点まで上昇させる。その状態で、加工済みのバリ無し鍛造材を搬出する。   After molding the recess Au, the second mold 22 is retracted and retracted. When using the third to fifth molds, the third to fifth molds are also retracted and retracted respectively. Subsequently, the upper mold 11 and the lower mold 12 of the first mold 10 are separated, and more specifically, the upper mold 11 is raised to the top dead center. In that state, the processed burr-free forging material is carried out.

このような本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法によれば、ウエイト部を一体で有するアーム部Aにおいて、ジャーナル部J近傍の両側部(Ac、Ad)の厚みを厚く維持しながら、ピン部P側の表面に第1窪み部Atおよび凹部Auを設けることが可能となる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。   According to the manufacturing method of the forged crankshaft of this embodiment, in the arm portion A integrally including the weight portion, the pin portion is maintained while maintaining a large thickness of both side portions (Ac, Ad) in the vicinity of the journal portion J. It is possible to provide the first recess At and the recess Au on the surface on the P side. For this reason, the manufacturing method of the forged crankshaft of this embodiment can manufacture the forged crankshaft which aimed at weight reduction and rigidity ensuring simultaneously.

押し込み工程では、第2金型22に代えて、形状が円柱状であるポンチ、または、先端に円錐状部が設けられた円柱状のポンチを用いることも考えられる。しかしながら、ポンチは、押し込みに多大な力が必要であり、設備負荷やポンチの寿命が問題となることから、不適である。第2金型22の押し込みに要する力を低減する観点から、第2金型の型彫刻部の形状は、凸な曲面状とするのが好ましく、例えば、球面状や楕円面状、回転放物面状とすることができる。   In the pressing step, it is also conceivable to use a punch whose shape is a cylindrical shape, or a cylindrical punch having a conical portion at its tip, instead of the second mold 22. However, punches are not suitable because they require a great deal of force for pushing, and the equipment load and the life of the punch become problems. From the viewpoint of reducing the force required to press the second mold 22, the shape of the mold engraving portion of the second mold is preferably a convex curved surface, for example, a spherical shape, an elliptical surface, or a paraboloid of revolution. It can be planar.

第2金型22の押し込み方向と、凹部Auが成形される面(第1窪み部Atの底面)とがなす角度θ2(図10(a)参照)は、鋭角とするのが好ましい。θ2を鋭角とすれば、単位押し込み量あたりの加工度が低下することから、第2金型22の押し込みに要する力をより低減できる。この効果は、θ2を70°以下とすれば、顕著となる。一方、θ2が30°未満であれば、凹部Auが成形される面(第1窪み部Atの底面)を削ぐような(せん断するような)変形が過多となり、所望の変形が得られないおそれがある。これらから、θ2を30〜70°とするのがより好ましい。ここで、押し込み量は、第2金型の押し込み方向の移動量(mm)を意味する。   It is preferable that an angle θ2 (see FIG. 10A) formed by the pressing direction of the second mold 22 and the surface (bottom surface of the first recess At) where the recess Au is formed be an acute angle. If the angle θ2 is an acute angle, the degree of processing per unit pressing amount decreases, so that the force required to press the second mold 22 can be further reduced. This effect is remarkable when θ2 is 70 ° or less. On the other hand, if θ2 is less than 30 °, excessive deformation (such as shearing) to scrape the surface on which the recessed portion Au is formed (the bottom of the first depression At) may not be obtained, and the desired deformation may not be obtained. There is. From these, it is more preferable to set θ2 to 30 to 70 °. Here, the pressing amount means the moving amount (mm) of the second mold in the pressing direction.

ピン部P側の第1窪み部Atを精密に仕上げる観点から、前述の第6金型を用いるのが好ましい。   It is preferable to use the above-mentioned sixth mold from the viewpoint of precisely finishing the first hollow portion At on the pin portion P side.

図13は、第6金型を用いる場合のジャーナル部位置の断面図であり、同図(a)は保持時、同図(b)は圧下終了時、同図(c)は押し込み終了時を示す。同図は、前記図11に第6金型24を追加したものである。   Fig. 13 is a cross-sectional view of the position of the journal in the case of using the sixth mold. Fig. 13 (a) shows the holding time, Fig. 13 (b) shows the pressing end, Fig. 13 (c) shows the pressing end Show. This figure is obtained by adding a sixth mold 24 to FIG.

第6金型24には、型彫刻部が彫り込まれており、その型彫刻部には、第1窪み部Atの形状が反映されている。ただし、図13に示すように、第6金型24は、アーム部Aのピン部P側表面のうちで、少なくとも凹部Auとなる部分が開放されている。その開放された部分には、前述の第2金型22が収容される。   A mold engraving portion is engraved in the sixth mold 24, and the shape of the first hollow portion At is reflected in the mold engraving portion. However, as shown in FIG. 13, in the surface of the pin portion P side of the arm portion A of the sixth mold 24, at least a portion to be the recessed portion Au is opened. The second mold 22 described above is accommodated in the opened portion.

この第6金型24は、進退移動が可能であり、その進退移動は、例えば、連結される油圧シリンダ等の動作によって実現される。第6金型24は、第1金型10の圧下方向(ピン部の偏心方向と直角な方向)に移動可能としても良い。圧下方向への第6金型24の移動は、例えば、進退移動の駆動源とは別個にスプリングや油圧シリンダ等の適宜手段を用いて実行される。押し込み工程において、第6金型24は、前述の第3金型〜第5金型と同様に、進退移動を行えばよい。   The sixth mold 24 can move back and forth, and the back and forth movement is realized by, for example, an operation of a hydraulic cylinder or the like connected thereto. The sixth mold 24 may be movable in the pressure reduction direction of the first mold 10 (the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion). The movement of the sixth mold 24 in the rolling direction is performed, for example, using an appropriate means such as a spring or a hydraulic cylinder separately from the drive source for the forward and backward movement. In the pressing step, the sixth mold 24 may move forward and backward as in the case of the third to fifth molds described above.

このような第6金型24を用いる場合、押し込み工程では、アーム部のピン部側表面を第6金型24の押し当てによって保持する。ただし、アーム部のピン部側表面のうちで、第1余肉部が設けられたジャーナル部近傍の両側部の領域は、第6金型24を押し当てない。その領域に第6金型を押し当てて保持すると、ジャーナル部近傍の両側部で厚みを増加させることが不可能となるからである。   When using such a 6th metal mold | die 24, the pin part side surface of an arm part is hold | maintained by pressing of the 6th metal mold | die 24 in a pushing process. However, of the pin portion side surface of the arm portion, the region of both sides in the vicinity of the journal portion provided with the first excess thickness portion does not press the sixth mold 24. When the sixth mold is pressed against and held in the area, it is impossible to increase the thickness on both sides in the vicinity of the journal portion.

アーム部のピン部側表面を第6金型で保持する際、ピン部P側の第1窪み部Atをより精密に仕上げる観点から、第1金型(11、12)の圧下に追従して第6金型24を第1金型(11、12)の圧下方向に移動させ、アーム部への第6金型24の押し当て位置を一定の位置に維持するのが好ましい。   When holding the pin-part-side surface of the arm part with the sixth mold, the pressure of the first mold (11, 12) is followed in order to finish the first depression At at the pin part P more precisely. It is preferable to move the sixth mold 24 in the direction of pressure reduction of the first mold (11, 12) and maintain the pressing position of the sixth mold 24 on the arm portion at a fixed position.

ウエイト部を一体で有するアーム部において、型鍛造工程では、前述の第2余肉部をさらに成形し、押し込み工程では、第1金型で第2余肉部を押し潰し、ピン部近傍の両側部の厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ジャーナル部側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第3金型を用いるのが好ましい。   In the arm portion having the weight portion integrally, in the die forging step, the above-mentioned second excess thickness portion is further formed, and in the pressing step, the second excess thickness portion is crushed with the first mold and both sides in the vicinity of the pin portion Preferably, the thickness of the part is increased. Thereby, the weight can be further reduced while securing the rigidity. In this case, it is preferable to use the above-mentioned third mold from the viewpoint of precisely finishing the concave shape of the surface on the journal side.

小判状のアーム部において、型鍛造工程では、前述の第1余肉部をさらに成形し、押し込み工程では、第1金型で第1余肉部を押し潰し、ジャーナル部近傍の両側部の厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ピン部側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第4金型を用いるのが好ましい。   In the oval-shaped arm part, in the die forging step, the above-mentioned first extra thickness part is further formed, and in the pressing process, the first extra thickness part is crushed with the first mold, and the thickness of both sides near the journal part It is preferable to increase the Thereby, the weight can be further reduced while securing the rigidity. In this case, it is preferable to use the above-mentioned fourth mold from the viewpoint of precisely finishing the concave shape on the surface on the pin portion side.

また、小判状のアーム部において、型鍛造工程では、前述の第2余肉部をさらに成形し、押し込み工程では、第1金型で第2余肉部を押し潰し、ピン部近傍の両側部の厚みを増加させるのが好ましい。これにより、剛性を確保しながら、さらに軽量化を図ることができる。この場合、ジャーナル部側表面の凹み形状を精密に仕上げる観点から、前述の第5金型を用いるのが好ましい。   Further, in the oval arm portion, in the die forging step, the above-mentioned second excess thickness portion is further formed, and in the pressing step, the second excess thickness portion is crushed with the first mold, and both side portions in the vicinity of the pin portion It is preferable to increase the thickness of Thereby, the weight can be further reduced while securing the rigidity. In this case, it is preferable to use the above-mentioned fifth mold from the viewpoint of precisely finishing the concave shape on the surface on the journal side.

図8〜図12に示す処理フロー例は、4気筒エンジンに搭載されるクランク軸を対象とし、そのクランク軸は、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに180°の等間隔にシフトする。このように180°の等間隔にシフトする場合、いずれのアーム部も、第1金型によってピン部の偏心方向と直角な方向から圧下される。この場合、第1金型の圧下方向は、クランク軸の軸方向とも直角である。   The processing flow examples shown in FIGS. 8 to 12 are directed to a crankshaft mounted on a four-cylinder engine, and in the crankshaft, the eccentric direction of the pin portion is shifted at equal intervals of 180 ° for each arm portion. In this case, in the case of shifting at an equal interval of 180 °, any arm portion is pressed down by the first mold from the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. In this case, the pressing direction of the first mold is also perpendicular to the axial direction of the crankshaft.

ただし、第1金型による圧下方向は、ピン部の偏心方向と直角な方向に限定されない。例えば、3気筒エンジンに搭載されるクランク軸の場合、ピン部の偏心方向がアーム部ごとに120°または60°の等間隔にシフトする。このように180°の等間隔にシフトしない場合、第1金型による圧下方向は、一部のアーム部でピン部の偏心方向と直角な方向にならない。この場合であっても、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法を適用できる。すなわち、第1金型で第1余肉部を押し潰すことにより、アーム部の両側部の厚みを増加させることができる。したがって、第1金型による圧下方向は、第1金型で第1余肉部を押し潰すことによってアーム部の両側部の厚みを増加させることができる限り、限定されない。   However, the reduction direction by the first mold is not limited to the direction perpendicular to the eccentric direction of the pin portion. For example, in the case of a crankshaft mounted on a three-cylinder engine, the eccentric direction of the pin portion is shifted at equal intervals of 120 ° or 60 ° for each arm portion. As described above, when not shifting at an equal interval of 180 °, the rolling direction by the first mold does not become perpendicular to the eccentric direction of the pin portion at a part of the arm portions. Even in this case, the manufacturing method of the forged crankshaft of the present embodiment can be applied. That is, the thickness of the both sides of the arm can be increased by crushing the first surplus portion with the first mold. Therefore, the reduction direction by the first mold is not limited as long as the thickness of the both sides of the arm can be increased by crushing the first excess thickness portion with the first mold.

本発明は、レシプロエンジンに搭載される鍛造クランク軸の製造に有効に利用できる。   The present invention can be effectively used for the manufacture of forged crankshafts mounted on reciprocating engines.

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、
W、W1〜W8:カウンターウエイト部、
Aa、Ab:アーム部のピン部近傍の側部、
Aaa、Aba:第2余肉部、 Ac、Ad:アーム部のジャーナル部近傍の側部、
Aca、Ada:第1余肉部、 As:第2窪み部、 At:第1窪み部、
Au:凹部、 10:第1金型、 11:上型、 12:下型、 22:第2金型、
23:第3金型、 24:第6金型、 26:治具、 30:バリ無し鍛造材
1: Forged crankshaft, J, J1 to J5: Journal section, P, P1 to P4: Pin section,
Fr: front part, Fl: flange part, A, A1 to A8: crank arm part,
W, W1 to W8: counter weight section,
Aa, Ab: the side portion near the pin portion of the arm portion,
Aaa, Aba: second excess, Ac, Ad: side of the arm near the journal,
Aca, Ada: 1st surplus, As: 2nd hollow, At: 1st hollow,
Au: recess, 10: first mold, 11: upper mold, 12: lower mold, 22: second mold,
23: 3rd mold, 24: 6th mold, 26: Jig, 30: Forgings without burrs

Claims (2)

回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記鍛造クランク軸は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部にカウンターウエイト部を一体で有し、
当該製造方法は、
クランク軸の形状が成形されたバリ付き鍛造材を得る型鍛造工程と、
前記バリ付き鍛造材からバリを除去することにより、バリ無し鍛造材を得るバリ抜き工程と、
前記バリ無し鍛造材を、一対の第1金型で圧下した後、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、前記ピン部側表面に第2金型を押し込んで凹部を成形する、押し込み工程と、を含み、
前記型鍛造工程では、前記カウンターウエイト部を一体で有するクランクアーム部において、当該クランクアーム部の幅方向の端部のうち前記ジャーナル部の両側に位置する部分である両側部それぞれの外周に当該外周から突出する第1余肉部をさらに成形し、
前記押し込み工程において、前記バリ無し鍛造材を圧下する際に、前記第1金型で前記第1余肉部を押し潰し、前記側部の厚みを増加させるとともに、
前記凹部を、前記ピン部側表面のうちで、前記ピン部の前記ジャーナル部側の端よりも前記ジャーナル部側であって、厚みを増加させた前記両側部同士の間に成形する、鍛造クランク軸の製造方法。
A manufacturing method of a forged crankshaft comprising: a journal portion serving as a rotation center; a pin portion eccentric to the journal portion; and a crank arm portion connecting the journal portion and the pin portion,
The forged crankshaft has a counterweight portion integrally with all or part of the crank arm portion,
The manufacturing method is
A die forging process for obtaining a burred forged material in which a shape of a crankshaft is formed;
Deburring process for obtaining a burrless forged material by removing burrs from the burred forging material;
After pressing down the burr-free forging material with a pair of first molds, in a crank arm section integrally having the counterweight section, the second mold is pushed into the surface of the pin section side to form a recess Process, and
In the die forging step, the crank arm portion having the counterweight unit integrally, on both sides of each outer peripheral is a portion located on both sides of the journal portion of the end portion in the width direction of the crank arm, the Further forming a first surplus portion projecting from the outer periphery,
In the push-step, when the reduction of the burr without forging squashed said first excess thickness portion in the first mold, with increasing thickness of the both side portions,
A forged crank, in which the recess is formed on the pin portion side surface closer to the journal portion side than the end on the journal portion side of the pin portion and between the side portions having an increased thickness. Axis manufacturing method.
請求項1に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
前記押し込み工程は、金型を用いた圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する、鍛造クランク軸の製造方法。
In the method of manufacturing a forged crankshaft according to claim 1,
The method of manufacturing a forged crankshaft, wherein the pushing step is performed in a shaping step of correcting the shape of the crankshaft by pressure reduction using a mold.
JP2015008396A 2015-01-20 2015-01-20 Method of manufacturing forged crankshaft Active JP6424643B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015008396A JP6424643B2 (en) 2015-01-20 2015-01-20 Method of manufacturing forged crankshaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015008396A JP6424643B2 (en) 2015-01-20 2015-01-20 Method of manufacturing forged crankshaft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016132005A JP2016132005A (en) 2016-07-25
JP6424643B2 true JP6424643B2 (en) 2018-11-21

Family

ID=56437207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015008396A Active JP6424643B2 (en) 2015-01-20 2015-01-20 Method of manufacturing forged crankshaft

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6424643B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108672634A (en) * 2018-08-15 2018-10-19 山东千里马锻压自动化设备有限公司 Crank roller forging sheet stamping shaping dies

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61143727U (en) * 1985-02-27 1986-09-05
JPS63180336A (en) * 1987-01-23 1988-07-25 Honda Motor Co Ltd Manufacture of crank shaft
JP4998233B2 (en) * 2007-11-28 2012-08-15 住友金属工業株式会社 Crankshaft for multi-cylinder engine
JP5776893B2 (en) * 2011-07-20 2015-09-09 トヨタ自動車株式会社 Crankshaft manufacturing method and manufacturing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016132005A (en) 2016-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6344485B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6132030B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6384592B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6024832B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6245369B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6037049B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6561576B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
WO2016147674A1 (en) Method for manufacturing forged crankshaft
WO2018056135A1 (en) Method for manufacturing forged crankshaft
JP6493516B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6561577B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6561575B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6287631B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6439863B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6424643B2 (en) Method of manufacturing forged crankshaft
JP6417967B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6447117B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP6380670B2 (en) Forging crankshaft manufacturing equipment
JP6550919B2 (en) Forging crankshaft manufacturing equipment
JP6387721B2 (en) Manufacturing method of forged crankshaft
JP2020127951A (en) Manufacturing method of crank shaft
JP2018144110A (en) Manufacturing method of forged crank shaft

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170906

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180621

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180717

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180907

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180925

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181008

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6424643

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350