JP7485951B2 - Manufacturing method of crankshaft - Google Patents

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Description

本開示は、クランク軸の製造方法に関し、より詳細には、ジャーナルと、ジャーナルに対して偏心して配置されるピンと、ジャーナルとピンとを接続するアームと、アームと一体的に形成されたカウンターウエイトと、を含むクランク軸の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a crankshaft, and more specifically, to a method for manufacturing a crankshaft that includes a journal, a pin that is eccentrically disposed relative to the journal, an arm that connects the journal and the pin, and a counterweight that is integrally formed with the arm.

例えば、自動車、自動二輪車、農業機械、又は船舶等に搭載されるレシプロエンジンは、燃料の燃焼によるピストンの往復運動を回転運動に変換するため、クランク軸を備えている。クランク軸は、複数のジャーナルと、複数のピンと、複数のアームとを含む。ジャーナルは、クランク軸の主軸部であり、その中心軸周りに回転する。ピンは、ジャーナルに対して偏心して配置され、コネクティングロッドを介してピストンに接続される。ジャーナルとピンとの間にはそれぞれアームが配置され、当該アームによって隣り合うジャーナルとピンとが接続される。クランク軸に含まれる複数のアームのうち、少なくとも一部のアームには、カウンターウエイトが設けられることがある。 For example, reciprocating engines mounted on automobiles, motorcycles, agricultural machinery, ships, etc., are equipped with a crankshaft to convert the reciprocating motion of pistons caused by fuel combustion into rotational motion. The crankshaft includes multiple journals, multiple pins, and multiple arms. The journal is the main shaft part of the crankshaft and rotates around its central axis. The pins are arranged eccentrically with respect to the journals and are connected to the pistons via connecting rods. An arm is arranged between each of the journals and pins, and the arms connect adjacent journals and pins. At least some of the multiple arms included in the crankshaft may be provided with counterweights.

クランク軸は、一般に、型鍛造又は鋳造によって製造される。例えば、高強度及び高剛性がクランク軸に要求される場合、クランク軸の製造方法として型鍛造が多用される。型鍛造によってクランク軸を製造する場合、予備成形工程、型鍛造工程、及びバリ抜き工程が順に実施される。また、必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程が実施される。 Crankshafts are generally manufactured by die forging or casting. For example, when high strength and high rigidity are required for the crankshaft, die forging is often used as a manufacturing method for the crankshaft. When manufacturing a crankshaft by die forging, a preforming process, a die forging process, and a deburring process are carried out in that order. In addition, if necessary, a shaping process is carried out after the deburring process.

通常、予備成形工程は、ロール成形工程と、曲げ打ち工程とを含む。予備成形工程では、加熱したビレットにロール成形及び曲げ打ちを施し、中間素材としての荒地を得る。ロール成形工程では、例えば孔型ロールを用い、ビレットを圧延して絞ることにより、ビレットの体積を軸方向に配分してロール荒地を得る。曲げ打ち工程では、ロール荒地をその軸方向に垂直な方向から部分的にプレス圧下する。これにより、ロール荒地の体積が軸方向に配分され、曲げ荒地が形成される。 The preforming process usually includes a roll forming process and a bending process. In the preforming process, a heated billet is rolled and bent to obtain a rough surface as an intermediate material. In the roll forming process, the billet is rolled and squeezed using, for example, a grooved roll, to distribute the volume of the billet in the axial direction to obtain a rolled rough surface. In the bending process, the rolled rough surface is partially pressed down in a direction perpendicular to the axial direction. This distributes the volume of the rolled rough surface in the axial direction to form a bent rough surface.

予備成形工程に続く型鍛造工程は、荒打ち工程と、仕上げ打ち工程とを含んでいる。荒打ち工程では、曲げ荒地を上下一対の金型を用いて鍛造することにより、荒鍛造材を得る。荒鍛造材は、最終製品であるクランク軸のおおよその形状に造形されている。仕上げ打ち工程では、荒鍛造材を上下一対の金型を用いて鍛造することにより、仕上げ鍛造材を得る。仕上げ鍛造材は、最終製品であるクランク軸と合致する形状に造形されている。荒打ち工程及び仕上げ打ち工程では、金型の型割面の間に材料が流出し、荒鍛造材及び仕上げ鍛造材の周囲にバリが形成される。 The die forging process that follows the preforming process includes a rough forging process and a finish forging process. In the rough forging process, the bent rough material is forged using a pair of upper and lower dies to obtain a rough forged material. The rough forged material is shaped into the approximate shape of the final product, the crankshaft. In the finish forging process, the rough forged material is forged using a pair of upper and lower dies to obtain a finish forged material. The finish forged material is shaped into a shape that matches the final product, the crankshaft. In the rough forging process and finish forging process, material flows out between the parting surfaces of the dies, and burrs are formed around the rough forged material and the finish forged material.

バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材を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を打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材からバリが除去され、バリなしの鍛造材が得られる。その後の整形工程において、バリなしの鍛造材の必要箇所が圧下され、この鍛造材が仕上げ寸法及び仕上げ形状に矯正される。 In the burr removal process, for example, the burred finished forged material is held between a pair of dies and the burrs are punched out with a blade die. This removes the burrs from the finished forged material, resulting in a burr-free forged material. In the subsequent shaping process, the necessary areas of the burr-free forged material are pressed down, and the forged material is corrected to the finished dimensions and shape.

クランク軸を型鍛造によって製造する方法に関し、従来、様々な提案がなされている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、第1予備成形工程と、第2予備成形工程とを含むクランク軸の製造方法が提案されている。 Various proposals have been made in the past regarding methods for manufacturing crankshafts by die forging. For example, Patent Documents 1 and 2 propose a method for manufacturing a crankshaft that includes a first preforming step and a second preforming step.

特許文献1の製造方法では、第1予備成形工程においてビレットから初期荒地が成形された後、第2予備成形工程において初期荒地から最終荒地が成形される。第1予備成形工程では、ビレットのうちジャーナルとなる各部位及びピンとなる各部位を圧下することにより、複数の扁平部を形成する。第2予備成形工程では、第1予備成形工程で形成された扁平部の幅広方向を圧下方向として、初期荒地のうちジャーナルとなる各部位を圧下する。また、第2予備成形工程では、扁平部の幅広方向を偏心方向にして、初期荒地のうちピンとなる各部位を偏心させる。その後の仕上げ鍛造工程では、型鍛造により、第2予備成形工程で得られた最終荒地がクランク軸の仕上げ寸法に成形される。 In the manufacturing method of Patent Document 1, an initial rough is formed from a billet in a first preforming process, and then a final rough is formed from the initial rough in a second preforming process. In the first preforming process, the parts of the billet that will become journals and the parts that will become pins are pressed down to form multiple flat sections. In the second preforming process, the wide direction of the flat sections formed in the first preforming process is set as the pressing direction, and the parts of the initial rough that will become journals are pressed down. In the second preforming process, the wide direction of the flat sections is set as the eccentric direction, and the parts of the initial rough that will become pins are eccentric. In the subsequent finish forging process, the final rough obtained in the second preforming process is formed into the finishing dimensions of the crankshaft by die forging.

特許文献2の製造方法は、第1及び第2予備成形工程に加え、最終予備成形工程を含んでいる。この最終予備成形工程では、第2予備成形工程で得られた荒地のうち、カウンターウエイトとなる部位、及びこのカウンターウエイトを一体で備えるクランクアームとなる部位を軸方向に圧下する。これにより、これらの部位の厚みが仕上げ寸法の厚みまで小さくなる。 The manufacturing method of Patent Document 2 includes a final preforming step in addition to the first and second preforming steps. In this final preforming step, the portion of the rough area obtained in the second preforming step that will become the counterweight and the portion that will become the crank arm integral with the counterweight are pressed down in the axial direction. This reduces the thickness of these portions to the thickness of the finished dimensions.

国際公開第2019/039199号International Publication No. 2019/039199 国際公開第2018/056135号International Publication No. 2018/056135

クランク軸を型鍛造によって製造する際、予備成形工程を実施して荒地を得た後、荒地に対して型鍛造工程が施される。型鍛造工程では、一対の金型を用い、荒地から、クランク軸の形状と実質的に合致する形状を有する鍛造材を成形する。荒地の形状が鍛造材の形状と大きく異なる場合、つまり荒地の形状がクランク軸の形状からかけ離れている場合、型鍛造工程において、荒地を金型上に安定して配置することが難しい。荒地の配置が不安定であれば、荒地から成形される鍛造材に疵が発生しやすくなる。 When manufacturing a crankshaft by die forging, a preforming process is carried out to obtain a rough surface, and then the rough surface is subjected to a die forging process. In the die forging process, a pair of dies is used to form a forging material having a shape that substantially matches the shape of the crankshaft from the rough surface. If the shape of the rough surface is significantly different from the shape of the forging material, that is, if the shape of the rough surface is far removed from the shape of the crankshaft, it is difficult to stably position the rough surface on the dies in the die forging process. If the positioning of the rough surface is unstable, defects are likely to occur in the forging material formed from the rough surface.

特許文献1及び特許文献2には、第1予備成形工程及び第2予備成形工程により、材料の軸方向の体積配分が促進され、クランク軸の形状に近い形状の最終荒地を得ることができると記載されている。しかしながら、これらの特許文献では、軸方向に対して垂直な方向、特にカウンターウエイト付きアームとなる部位の長手方向の体積配分については言及されていない。クランク軸にさらに近い形状を荒地に与え、型鍛造工程における荒地の配置の安定性を向上させるため、予備成形工程では、材料の体積配分をより精密に行うことが好ましい。 Patent Documents 1 and 2 state that the first preforming step and the second preforming step promote the axial volume distribution of the material, and a final rough shape close to the shape of the crankshaft can be obtained. However, these patent documents do not mention the volume distribution in the direction perpendicular to the axial direction, particularly in the longitudinal direction of the portion that will become the counterweighted arm. In order to give the rough shape a shape closer to the crankshaft and improve the stability of the rough shape in the die forging step, it is preferable to perform the volume distribution of the material more precisely in the preforming step.

本開示は、予備成形工程において材料の体積配分をより精密に行うことができるクランク軸の製造方法を提供することを課題とする。 The objective of this disclosure is to provide a method for manufacturing a crankshaft that allows for more precise volumetric distribution of material during the preforming process.

本開示に係る製造方法は、クランク軸の製造方法である。クランク軸は、ジャーナルと、ピンと、アームと、カウンターウエイトと、を含む。ピンは、ジャーナルに対して偏心して配置される。アームは、ジャーナルとピンとを接続する。カウンターウエイトは、アームと一体的に形成される。製造方法は、ビレットから第1荒地を得る第1予備成形工程と、第1荒地から第2荒地を得る第2予備成形工程と、第2荒地から第3荒地を得る第3予備成形工程と、を備える。 The manufacturing method according to the present disclosure is a method for manufacturing a crankshaft. The crankshaft includes a journal, a pin, an arm, and a counterweight. The pin is disposed eccentrically with respect to the journal. The arm connects the journal and the pin. The counterweight is formed integrally with the arm. The manufacturing method includes a first preforming step of obtaining a first rough surface from a billet, a second preforming step of obtaining a second rough surface from the first rough surface, and a third preforming step of obtaining a third rough surface from the second rough surface.

第1予備成形工程では、一対の第1金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向から、ビレットのうちジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位を圧下することにより、ジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位の各断面積を減少させて当該部位をそれぞれ扁平状に成形する。また、第1予備成形工程では、ビレットのうち、アーム及びカウンターウエイトで構成されるクランクウェブに相当する部位を、第1金型の圧下方向においてアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短くなるように、一対の第1金型で圧下する。 In the first preforming process, a pair of first dies are used to press down the portions of the billet corresponding to the journal and the pin in a direction perpendicular to the axial direction of the billet, thereby reducing the cross-sectional area of the portions corresponding to the journal and the pin, and forming each of these portions into a flat shape. Also, in the first preforming process, the portion of the billet corresponding to the crank web, which is composed of an arm and a counterweight, is pressed down by the pair of first dies so that the length of the portion corresponding to the arm in the pressing direction of the first dies is shorter than the length of the portion corresponding to the counterweight.

第2予備成形工程では、一対の第2金型を用い、第1金型の圧下方向及び第1荒地の軸方向と垂直な方向を圧下方向として、第1荒地のうちジャーナルに相当する部位を圧下する。また、第2予備成形工程では、偏心型を用い、第2金型による圧下方向と平行な方向を偏心方向として、第1荒地のうちピンに相当する部位をジャーナルに相当する部位に対して偏心させる。さらに、第2予備成形工程では、第1荒地のうちクランクウェブに相当する部位を、第1金型の圧下方向におけるアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短い状態に維持されるように、一対の第2金型によって支持する。 In the second preforming process, a pair of second dies are used to press down the portion of the first roughness that corresponds to the journal, with the pressing direction being perpendicular to the pressing direction of the first die and the axial direction of the first roughness. In the second preforming process, an eccentric die is used to make the portion of the first roughness that corresponds to the pin eccentric relative to the portion that corresponds to the journal, with the eccentric direction being parallel to the pressing direction of the second die. Furthermore, in the second preforming process, the portion of the first roughness that corresponds to the crank web is supported by the pair of second dies so that the length of the portion that corresponds to the arm in the pressing direction of the first die is maintained shorter than the length of the portion that corresponds to the counterweight.

第3予備成形工程では、第3金型を用い、第2荒地のうちクランクウェブに相当する部位を第2荒地の軸方向から圧下することにより、当該部位の厚みを減少させる。 In the third preforming process, a third mold is used to reduce the thickness of the portion of the second roughness that corresponds to the crank web by pressing down the portion in the axial direction of the second roughness.

本開示に係るクランク軸の製造方法によれば、予備成形工程において材料の体積配分をより精密に行うことができる。 The crankshaft manufacturing method disclosed herein allows for more precise volume distribution of material during the preforming process.

図1は、実施形態に係る製造方法によって製造されるクランク軸を模式的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view that typically illustrates a crankshaft manufactured by a manufacturing method according to an embodiment. 図2は、図1のII-II断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 図3Aは、実施形態に係る製造方法で用いられるビレットを模式的に示す側面図である。FIG. 3A is a side view that illustrates a billet used in the manufacturing method according to the embodiment. 図3Bは、実施形態に係る製造方法において、中間素材である第1荒地を模式的に示す側面図である。FIG. 3B is a side view that illustrates a first rough base material that is an intermediate material in the manufacturing method according to the embodiment. 図3Cは、実施形態に係る製造方法において、中間素材である第2荒地を模式的に示す側面図である。FIG. 3C is a side view that illustrates a second rough base material that is an intermediate material in the manufacturing method according to the embodiment. 図3Dは、実施形態に係る製造方法において、中間素材である第2荒地を模式的に示す側面図である。FIG. 3D is a side view that illustrates a second rough base material that is an intermediate material in the manufacturing method according to the embodiment. 図4Aは、実施形態に係る製造方法に含まれる第1予備成形工程を説明するための模式図である。FIG. 4A is a schematic diagram for explaining a first preforming step included in the manufacturing method according to the embodiment. 図4Bは、第1予備成形工程を説明するための別の模式図である。FIG. 4B is another schematic diagram for explaining the first preforming step. 図5Aは、図4AのVA-VA断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view taken along line VA-VA of FIG. 4A. 図5Bは、図4BのVB-VB断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line VB-VB of FIG. 4B. 図6Aは、図4AのVIA-VIA断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line VIA-VIA in FIG. 4A. 図6Bは、図4BのVIB-VIB断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB of FIG. 4B. 図7Aは、図4AのVIIA-VIIA断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view taken along line VIIA-VIIA of FIG. 4A. 図7Bは、図4BのVIIB-VIIB断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIB-VIIB of FIG. 4B. 図8Aは、実施形態に係る製造方法に含まれる第2予備成形工程を説明するための模式図である。FIG. 8A is a schematic diagram for explaining a second preforming step included in the manufacturing method according to the embodiment. 図8Bは、第2予備成形工程を説明するための別の模式図である。FIG. 8B is another schematic diagram for explaining the second preforming step. 図8Cは、第2予備成形工程を説明するためのさらに別の模式図である。FIG. 8C is yet another schematic diagram for explaining the second preforming step. 図9Aは、図8AのIXA-IXA断面図である。FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line IXA-IXA of FIG. 8A. 図9Bは、図8CのIXB-IXB断面図である。FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IXB-IXB of FIG. 8C. 図10Aは、図8AのXA-XA断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view taken along the line XA-XA of FIG. 8A. 図10Bは、図8CのXB-XB断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XB-XB of FIG. 8C. 図11Aは、図8AのXIA-XIA断面図である。FIG. 11A is a cross-sectional view taken along the line XIA-XIA of FIG. 8A. 図11Bは、図8CのXIB-XIB断面図である。FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line XIB-XIB of FIG. 8C. 図12Aは、実施形態に係る製造方法に含まれる第3予備成形工程を説明するための模式図である。FIG. 12A is a schematic diagram for explaining a third preforming step included in the manufacturing method according to the embodiment. 図12Bは、第3予備成形工程を説明するための別の模式図である。FIG. 12B is another schematic diagram for explaining the third preforming step. 図12Cは、第3予備成形工程を説明するためのさらに別の模式図である。FIG. 12C is yet another schematic diagram for explaining the third preforming step. 図13Aは、図12Bを水平面で切断したときの断面を模式的に示す図である。FIG. 13A is a schematic cross-sectional view of FIG. 12B taken along a horizontal plane. 図13Bは、図12Cを水平面で切断したときの断面を模式的に示す図である。FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of FIG. 12C taken along a horizontal plane. 図14は、第3予備成形工程で使用可能なプレス装置の縦断面図である。FIG. 14 is a vertical sectional view of a press device that can be used in the third preforming step. 図15は、図14に示すプレス装置の横断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the press apparatus shown in FIG. 図16Aは、第3予備成形工程に供される第2荒地のうち、クランクウェブに相当する部位の横断面図である。FIG. 16A is a cross-sectional view of a portion of the second preform subjected to the third preforming step, the portion corresponding to the crank web. 図16Bは、第3予備成形工程で成形される第3荒地のうち、クランクウェブに相当する部位の横断面図である。FIG. 16B is a cross-sectional view of a portion of the third preform formed in the third preforming step, the portion corresponding to the crank web. 図17は、第3予備成形工程後の型鍛造工程で成形される鍛造材のクランクウェブを例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a crank web of a forged material formed in the die forging process after the third preforming process. 図18は、実施形態に係る製造方法の変形例において、製造対象となるクランク軸を模式的に示す側面図である。FIG. 18 is a side view that illustrates a crankshaft to be manufactured in a modified example of the manufacturing method according to the embodiment. 図19は、実施形態に係る製造方法の変形例において、第1予備成形工程で使用される金型を模式的に示す縦断面図である。FIG. 19 is a vertical cross-sectional view that illustrates a mold used in the first preforming step in the modified example of the manufacturing method according to the embodiment. 図20は、実施形態に係る製造方法の変形例において、第2予備成形工程で使用される金型を模式的に示す縦断面図である。FIG. 20 is a vertical cross-sectional view that illustrates a mold used in the second preforming step in the modified example of the manufacturing method according to the embodiment. 図21は、実施形態に係る製造方法の変形例において、第3予備成形工程で使用される金型を模式的に示す縦断面図である。FIG. 21 is a vertical cross-sectional view that illustrates a mold used in the third preforming step in the modified example of the manufacturing method according to the embodiment.

第1の構成に係る製造方法は、クランク軸の製造方法である。クランク軸は、ジャーナルと、ピンと、アームと、カウンターウエイトと、を含む。ピンは、ジャーナルに対して偏心して配置される。アームは、ジャーナルとピンとを接続する。カウンターウエイトは、アームと一体的に形成される。製造方法は、ビレットから第1荒地を得る第1予備成形工程と、第1荒地から第2荒地を得る第2予備成形工程と、第2荒地から第3荒地を得る第3予備成形工程と、を備える。 The manufacturing method according to the first configuration is a method for manufacturing a crankshaft. The crankshaft includes a journal, a pin, an arm, and a counterweight. The pin is eccentrically disposed with respect to the journal. The arm connects the journal and the pin. The counterweight is formed integrally with the arm. The manufacturing method includes a first preforming step for obtaining a first rough surface from a billet, a second preforming step for obtaining a second rough surface from the first rough surface, and a third preforming step for obtaining a third rough surface from the second rough surface.

第1予備成形工程では、一対の第1金型を用い、ビレットの軸方向と垂直な方向から、ビレットのうちジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位を圧下することにより、ジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位の各断面積を減少させて当該部位をそれぞれ扁平状に成形する。また、第1予備成形工程では、ビレットのうち、アーム及びカウンターウエイトで構成されるクランクウェブに相当する部位を、第1金型の圧下方向においてアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短くなるように、一対の第1金型で圧下する。 In the first preforming process, a pair of first dies are used to press down the portions of the billet corresponding to the journal and the pin in a direction perpendicular to the axial direction of the billet, thereby reducing the cross-sectional area of the portions corresponding to the journal and the pin, and forming each of these portions into a flat shape. Also, in the first preforming process, the portion of the billet corresponding to the crank web, which is composed of an arm and a counterweight, is pressed down by the pair of first dies so that the length of the portion corresponding to the arm in the pressing direction of the first dies is shorter than the length of the portion corresponding to the counterweight.

第2予備成形工程では、一対の第2金型を用い、第1金型の圧下方向及び第1荒地の軸方向と垂直な方向を圧下方向として、第1荒地のうちジャーナルに相当する部位を圧下する。また、第2予備成形工程では、偏心型を用い、第2金型による圧下方向と平行な方向を偏心方向として、第1荒地のうちピンに相当する部位をジャーナルに相当する部位に対して偏心させる。さらに、第2予備成形工程では、第1荒地のうちクランクウェブに相当する部位を、第1金型の圧下方向におけるアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短い状態に維持されるように、一対の第2金型によって支持する。 In the second preforming process, a pair of second dies are used to press down the portion of the first roughness that corresponds to the journal, with the pressing direction being perpendicular to the pressing direction of the first die and the axial direction of the first roughness. In the second preforming process, an eccentric die is used to make the portion of the first roughness that corresponds to the pin eccentric relative to the portion that corresponds to the journal, with the eccentric direction being parallel to the pressing direction of the second die. Furthermore, in the second preforming process, the portion of the first roughness that corresponds to the crank web is supported by the pair of second dies so that the length of the portion that corresponds to the arm in the pressing direction of the first die is maintained shorter than the length of the portion that corresponds to the counterweight.

第3予備成形工程では、第3金型を用い、第2荒地のうちクランクウェブに相当する部位を第2荒地の軸方向から圧下することにより、当該部位の厚みを減少させる。 In the third preforming process, a third mold is used to reduce the thickness of the portion of the second roughness that corresponds to the crank web by pressing down the portion in the axial direction of the second roughness.

型鍛造工程で得られる鍛造材のうち、アームとカウンターウエイトとで構成されるクランクウェブでは、通常、その長手方向に体積が配分されている。すなわち、鍛造材のクランクウェブでは、カウンターウエイト側の体積が大きく、アーム側の体積が小さい。そこで、第1の構成に係るクランク軸の製造方法では、型鍛造工程の前工程である予備成形工程において、予めこの体積配分を反映した荒地を形成する。具体的には、ビレットから第1荒地を得る第1予備成形工程において、ビレットのうちクランクウェブに相当する部位を一対の第1金型で圧下する。第1予備成形工程において、ビレットのうちクランクウェブに相当する部位は、鍛造材のクランクウェブの体積配分にしたがって、第1金型の圧下方向においてアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短くなるように圧下される。また、第1予備成形工程では、ビレットのうち、ジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位が一対の第1金型によって圧下され、扁平状に成形される。これにより、ジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位からクランクウェブに相当する部位へと余剰材料が流入し、軸方向の体積配分も行われる。 In the crank web, which is composed of an arm and a counterweight, of the forged material obtained in the die forging process, the volume is usually distributed in the longitudinal direction. That is, in the crank web of the forged material, the volume of the counterweight side is large and the volume of the arm side is small. Therefore, in the manufacturing method of the crankshaft according to the first configuration, a rough surface reflecting this volume distribution is formed in advance in the preforming process, which is a process before the die forging process. Specifically, in the first preforming process in which a first rough surface is obtained from the billet, a portion of the billet corresponding to the crank web is pressed down by a pair of first dies. In the first preforming process, the portion of the billet corresponding to the crank web is pressed down so that the length of the portion corresponding to the arm in the pressing direction of the first dies is shorter than the length of the portion corresponding to the counterweight according to the volume distribution of the crank web of the forged material. In the first preforming process, the portion of the billet corresponding to the journal and the portion corresponding to the pin are pressed down by a pair of first dies and formed into a flat shape. This allows excess material to flow from the area corresponding to the journal and the area corresponding to the pin into the area corresponding to the crank web, and also distributes the volume in the axial direction.

第1荒地から第2荒地を得る第2予備成形工程では、一対の第2金型により、第1予備成形工程で得られた第1荒地のうち、ジャーナルに相当する部位が圧下されるとともに、偏心型により、第1荒地のうちピンに相当する部位が偏心させられる。このとき、第1荒地のうちクランクウェブに相当する部位では、第1予備成形工程で行った体積配分が実質的に維持される。すなわち、第2予備成形工程において、第2荒地のうちクランクウェブに相当する部位は、第1金型の圧下方向におけるアームに相当する部位の長さがカウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短い状態に維持されるように、一対の第2金型で支持される。また、第2予備成形工程において、クランクウェブに相当する部位には、ジャーナルに相当する部位の圧下及びピンに相当する部位の偏心に伴い、ジャーナルに相当する部位及びピンに相当する部位から余剰材料が流入する。そのため、さらなる軸方向の体積配分が行われる。 In the second preforming process to obtain the second rough from the first rough, the pair of second dies press down the portion of the first rough obtained in the first preforming process that corresponds to the journal, and the eccentric die eccentrically displaces the portion of the first rough that corresponds to the pin. At this time, the volume distribution performed in the first preforming process is substantially maintained in the portion of the first rough that corresponds to the crank web. That is, in the second preforming process, the portion of the second rough that corresponds to the crank web is supported by the pair of second dies so that the length of the portion that corresponds to the arm in the pressing direction of the first die is maintained shorter than the length of the portion that corresponds to the counterweight. In addition, in the second preforming process, surplus material flows into the portion that corresponds to the crank web from the portion that corresponds to the journal and the portion that corresponds to the pin due to the pressing down of the portion that corresponds to the journal and the eccentricity of the portion that corresponds to the pin. Therefore, further volume distribution in the axial direction is performed.

このように、第1の構成に係る製造方法によれば、第1及び第2予備成形工程の段階で、ジャーナルに相当する部位、ピンに相当する部位、及びクランクウェブに相当する部位に対して軸方向の体積配分が行われるだけでなく、クランクウェブに相当する部位において、カウンターウエイトに相当する部位の体積が大きく、アームに相当する部位の体積が小さくなるような体積配分が行われる。よって、予備成形工程において、より精密に材料の体積配分を行うことができる。 Thus, according to the manufacturing method of the first configuration, not only is axial volume distribution performed for the portion corresponding to the journal, the portion corresponding to the pin, and the portion corresponding to the crank web in the first and second preforming steps, but volume distribution is also performed in the portion corresponding to the crank web such that the volume of the portion corresponding to the counterweight is large and the volume of the portion corresponding to the arm is small. Therefore, more precise volume distribution of material can be performed in the preforming step.

第1及び第2予備成形工程を経て得られた第2荒地のうち、クランクウェブに相当する部位では、カウンターウエイトに相当する部位の体積が大きく、アームに相当する部位の体積が小さくなるような体積配分がなされている。そのため、第1及び第2予備成形工程に続く第3予備成形工程において、第3金型の型割面への材料の噛み出しが生じにくい。よって、第3予備成形工程において、クランクウェブに相当する部位に対し、比較的自由な形状を与えることが可能となる。 In the second rough part obtained through the first and second preforming steps, the volume of the part corresponding to the crank web is distributed so that the part corresponding to the counterweight has a large volume and the part corresponding to the arm has a small volume. Therefore, in the third preforming step following the first and second preforming steps, the material is less likely to be trapped at the parting surface of the third mold. Therefore, in the third preforming step, it is possible to give a relatively free shape to the part corresponding to the crank web.

第3予備成形工程では、第3金型によって第2荒地のうちクランクウェブに相当する部位の外周を拘束し、当該部位をクランクウェブの仕上げ形状に相当する形状に形成することが好ましい(第2の構成)。 In the third preforming step, it is preferable to use a third mold to constrain the outer periphery of the portion of the second roughness that corresponds to the crank web, and to form that portion into a shape that corresponds to the finished shape of the crank web (second configuration).

第3予備成形工程後の型鍛造工程では、クランク軸の仕上げ形状と概略合致した鍛造材が成形される。そこで、第2の構成では、第3予備成形工程において、第2予備成形工程で得られた第2荒地のうち、クランクウェブに相当する部位の外周を第3金型で拘束しながら、当該部位をクランクウェブの仕上げ形状に相当する形状に形成する。これにより、第3予備成形工程で得られる第3荒地の形状を鍛造材の形状、すなわち型鍛造工程で使用される金型の形状に近づけることができる。よって、型鍛造工程において、第3荒地を金型上に安定して配置することができ、鍛造材における疵の発生を抑制することができる。また、鍛造材の成形精度を向上させることもできる。 In the die forging process after the third preforming process, a forged material that roughly matches the finished shape of the crankshaft is formed. Therefore, in the second configuration, in the third preforming process, the outer periphery of the portion of the second roughness obtained in the second preforming process that corresponds to the crank web is constrained by the third die, and this portion is formed into a shape that corresponds to the finished shape of the crank web. This makes it possible to make the shape of the third roughness obtained in the third preforming process closer to the shape of the forged material, i.e., the shape of the die used in the die forging process. Therefore, in the die forging process, the third roughness can be stably arranged on the die, and the occurrence of defects in the forged material can be suppressed. It is also possible to improve the forming accuracy of the forged material.

鍛造材及び最終的なクランク軸のクランクウェブでは、アームの幅よりもカウンターウエイトの幅の方が大きい。また、クランクウェブは、アームとカウンターウエイトとの間に括れ部を有することがある。さらに、クランクウェブには、肉抜き部が設けられていることもある。第2の構成では、第3荒地のうちクランクウェブに相当する部位を、このようなクランクウェブの仕上げ形状に相当する形状に成形する。これにより、第3予備成形工程後の型鍛造工程において、第3荒地のクランクウェブに相当する部位を型鍛造する際、金型から流出する余剰材料を減少させることができる。そのため、型鍛造工程においてバリの量を低減することができ、材料歩留りを向上させることができる。材料歩留りとは、ビレットの体積に対するクランク軸(最終製品)の体積の割合(百分率)である。 In the crank web of the forged material and the final crankshaft, the width of the counterweight is greater than the width of the arm. The crank web may have a constricted portion between the arm and the counterweight. Furthermore, the crank web may have a hollowed-out portion. In the second configuration, the portion of the third rough ground corresponding to the crank web is formed into a shape corresponding to the finished shape of such a crank web. This makes it possible to reduce the amount of surplus material that flows out of the die when die forging the portion of the third rough ground corresponding to the crank web in the die forging process after the third preforming process. Therefore, the amount of burrs can be reduced in the die forging process, and the material yield can be improved. The material yield is the ratio (percentage) of the volume of the crankshaft (final product) to the volume of the billet.

第2予備成形工程において、ピンに相当する部位の偏心量は、好ましくは、ピンの仕上げ寸法の偏心量の40%以下である(第3の構成)。 In the second preforming process, the amount of eccentricity of the portion corresponding to the pin is preferably 40% or less of the amount of eccentricity of the finished dimensions of the pin (third configuration).

第3の構成では、第2予備成形工程において、ピンに相当する部位の偏心量をピンの仕上げ寸法の偏心量の40%以下に制限している。これにより、第2予備成形工程において、ピンに相当する部位からクランクウェブに相当する部位へと材料が流入しやすくなる。そのため、クランクウェブに相当する部位において、軸方向に垂直な方向の体積配分を促進することができる。 In the third configuration, in the second preforming process, the amount of eccentricity in the area corresponding to the pin is limited to 40% or less of the amount of eccentricity in the finished dimensions of the pin. This makes it easier for material to flow from the area corresponding to the pin to the area corresponding to the crank web in the second preforming process. This promotes volume distribution in the direction perpendicular to the axial direction in the area corresponding to the crank web.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent components are given the same reference numerals, and the same description will not be repeated.

[クランク軸の構成]
図1は、本実施形態に係る製造方法によって製造されるクランク軸10を模式的に示す側面図である。図1に示すクランク軸10は、4気筒エンジンに搭載されるクランク軸である。クランク軸10は、複数のジャーナルJ1~J5と、複数のピンP1~P4と、複数のアームA1~A8と、複数のカウンターウエイトWとを含む。
[Configuration of crankshaft]
Fig. 1 is a side view showing a crankshaft 10 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment. The crankshaft 10 shown in Fig. 1 is a crankshaft mounted on a four-cylinder engine. The crankshaft 10 includes a plurality of journals J1 to J5, a plurality of pins P1 to P4, a plurality of arms A1 to A8, and a plurality of counterweights W.

第1ジャーナルJ1~第5ジャーナルJ5は、それぞれ、X1を中心軸とする概略円柱状をなす。第1ジャーナルJ1~第5ジャーナルJ5は、中心軸X1が延びる方向(軸方向)に沿ってこの順で配列され、クランク軸10の主軸部を構成する。第1ジャーナルJ1は、フロントFrに連結される。第5ジャーナルJ5は、フランジFlに連結されている。以下、4つのジャーナルJ1~J4を特に区別する必要がないときは、これらをジャーナルJと総称する。 The first journal J1 to the fifth journal J5 each have a roughly cylindrical shape with X1 as the central axis. The first journal J1 to the fifth journal J5 are arranged in this order along the direction in which the central axis X1 extends (axial direction) and form the main shaft portion of the crankshaft 10. The first journal J1 is connected to the front Fr. The fifth journal J5 is connected to the flange Fl. Hereinafter, when there is no need to particularly distinguish between the four journals J1 to J4, they will be collectively referred to as journal J.

第1ピンP1~第4ピンP4は、それぞれ概略円柱状をなし、軸方向においてジャーナルJと交互に配置される。ただし、第1ピンP1~第4ピンP4の各々は、ジャーナルJに対して偏心している。第1ピンP1~第4ピンP4は、中心軸X1の周りに所定の位相差で配置される。本実施形態では、第1ピンP1及び第4ピンP4と、第2ピンP2及び第3ピンP3とが180°の位相差で中心軸X1の周りに配置されている。以下、4つのピンP1~P4を特に区別する必要がないときは、これらをピンPと総称する。 The first pin P1 to the fourth pin P4 are each roughly cylindrical and are arranged alternately with the journal J in the axial direction. However, each of the first pin P1 to the fourth pin P4 is eccentric with respect to the journal J. The first pin P1 to the fourth pin P4 are arranged around the central axis X1 with a predetermined phase difference. In this embodiment, the first pin P1 and the fourth pin P4, and the second pin P2 and the third pin P3 are arranged around the central axis X1 with a phase difference of 180°. Hereinafter, when there is no need to particularly distinguish between the four pins P1 to P4, they will be collectively referred to as pins P.

第1アームA1~第8アームA8の各々は、軸方向においてジャーナルJとピンPとの間に配置される。第1アームA1~第8アームA8は、それぞれ、ジャーナルJとピンPとを接続する。 Each of the first arm A1 to the eighth arm A8 is disposed between the journal J and the pin P in the axial direction. The first arm A1 to the eighth arm A8 each connect the journal J and the pin P.

第1アームA1は、第1ジャーナルJ1と第1ピンP1との間に配置され、第1ジャーナルJ1と第1ピンP1とを接続する。第2アームA2は、第1ピンP1と第2ジャーナルJ2との間に配置され、第1ピンP1と第2ジャーナルJ2とを接続する。第3アームA3は、第2ジャーナルJ2と第2ピンP2との間に配置され、第2ジャーナルJ2と第2ピンP2とを接続する。第4アームA4は、第2ピンP2と第3ジャーナルJ3との間に配置され、第2ピンP2と第3ジャーナルJ3とを接続する。第5アームA5は、第3ジャーナルJ3と第3ピンP3との間に配置され、第3ジャーナルJ3と第3ピンP3とを接続する。第6アームA6は、第3ピンP3と第4ジャーナルJ4との間に配置され、第3ピンP3と第4ジャーナルJ4とを接続する。第7アームA7は、第4ジャーナルJ4と第4ピンP4との間に配置され、第4ジャーナルJ4と第4ピンP4とを接続する。第8アームA8は、第4ピンP4と第5ジャーナルJ5との間に配置され、第4ピンP4と第5ジャーナルJ5とを接続する。 The first arm A1 is disposed between the first journal J1 and the first pin P1, and connects the first journal J1 and the first pin P1. The second arm A2 is disposed between the first pin P1 and the second journal J2, and connects the first pin P1 and the second journal J2. The third arm A3 is disposed between the second journal J2 and the second pin P2, and connects the second journal J2 and the second pin P2. The fourth arm A4 is disposed between the second pin P2 and the third journal J3, and connects the second pin P2 and the third journal J3. The fifth arm A5 is disposed between the third journal J3 and the third pin P3, and connects the third journal J3 and the third pin P3. The sixth arm A6 is disposed between the third pin P3 and the fourth journal J4, and connects the third pin P3 and the fourth journal J4. The seventh arm A7 is disposed between the fourth journal J4 and the fourth pin P4, and connects the fourth journal J4 and the fourth pin P4. The eighth arm A8 is disposed between the fourth pin P4 and the fifth journal J5, and connects the fourth pin P4 and the fifth journal J5.

第1アームA1~第8アームA8には、それぞれ、カウンターウエイトWが設けられている。カウンターウエイトWの各々は、アームA1~A8のいずれかと一体的に形成されている。カウンターウエイトW付きの第1アームA1~第8アームA8をそれぞれ第1クランクウェブCw1~第8クランクウェブCw8ともいい、クランクウェブCw1~Cw8を特に区別する必要がないときは、これらをクランクウェブCwと総称する。また、8つのアームA1~A8を特に区別する必要がないときは、これらをアームAと総称する。 Each of the first arm A1 to the eighth arm A8 is provided with a counterweight W. Each of the counterweights W is formed integrally with one of the arms A1 to A8. The first arm A1 to the eighth arm A8 with the counterweight W are also referred to as the first crank web Cw1 to the eighth crank web Cw8, respectively, and when there is no need to particularly distinguish between the crank webs Cw1 to Cw8, they are collectively referred to as the crank web Cw. Also, when there is no need to particularly distinguish between the eight arms A1 to A8, they are collectively referred to as the arms A.

図2は、図1のII-II断面図であり、ピンP側から見たクランクウェブCwを模式的に示す。図2を参照して、カウンターウエイトWの幅Bwは、アームAの幅Baよりも大きい。カウンターウエイトWは、アームAと比較し、クランクウェブCwの中心面から幅方向の外側に張り出している。クランクウェブCwの中心面とは、ジャーナルJの中心軸X1とピンPの中心軸X2とを含む平面である。クランクウェブCwの幅方向とは、この中心面に対して垂直な方向をいう。また、クランクウェブCwの中心面に平行な方向をクランクウェブCwの長手方向という。 Figure 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of Figure 1, and shows the crank web Cw as viewed from the pin P side. Referring to Figure 2, the width Bw of the counterweight W is greater than the width Ba of the arm A. Compared to the arm A, the counterweight W protrudes outward in the width direction from the center plane of the crank web Cw. The center plane of the crank web Cw is a plane that includes the center axis X1 of the journal J and the center axis X2 of the pin P. The width direction of the crank web Cw is the direction perpendicular to this center plane. The direction parallel to the center plane of the crank web Cw is called the longitudinal direction of the crank web Cw.

[クランク軸の製造方法]
次に、上述のように構成されたクランク軸10を製造する方法について説明する。クランク軸10の製造方法は、第1予備成形工程と、第2予備成形工程と、第3予備成形工程とを備えている。
[Manufacturing method of crankshaft]
Next, a description will be given of a method for manufacturing the crankshaft 10 configured as described above. The method for manufacturing the crankshaft 10 includes a first preforming step, a second preforming step, and a third preforming step.

図3A~図3Dは、各予備成形工程における素材又は成形品を模式的に示す図である。クランク軸10を製造する際、通常、出発素材として、図3Aに示すビレット11が用いられる。ビレット11の軸方向に垂直な断面(横断面)は、円形状又は角形状を有する。ビレット11の横断面の面積は、その全長にわたって実質的に一定である。第1予備成形工程では、ビレット11から、第1の中間素材として図3Bに示す荒地12を得る。第2予備成形工程では、第1予備成形工程で得られた荒地12から、第2の中間素材として図3Cに示す荒地13を得る。第3予備成形工程では、第2予備成形工程で得られた荒地13から、第3の中間素材として図3Dに示す荒地14を得る。以下、各工程について具体的に説明する。 Figures 3A to 3D are diagrams that show the materials or formed products in each preforming step. When manufacturing the crankshaft 10, the billet 11 shown in Figure 3A is usually used as the starting material. The cross section (transverse section) perpendicular to the axial direction of the billet 11 has a circular or angular shape. The area of the transverse section of the billet 11 is substantially constant over its entire length. In the first preforming step, the rough surface 12 shown in Figure 3B is obtained from the billet 11 as the first intermediate material. In the second preforming step, the rough surface 13 shown in Figure 3C is obtained from the rough surface 12 obtained in the first preforming step as the second intermediate material. In the third preforming step, the rough surface 14 shown in Figure 3D is obtained from the rough surface 13 obtained in the second preforming step as the third intermediate material. Each step will be specifically described below.

(第1予備成形工程)
図4A及び図4Bは、第1予備成形工程を説明するための模式図である。図4A及び図4Bでは、ビレット11及び荒地12の中心軸にジャーナルJの中心軸と同じ符号X1を付している。第1予備成形工程では、一対の金型21,22を用いてビレット11を圧下する。金型21,22は、一般的なプレス装置に取り付けることができる。本実施形態の例では、金型21が上型であり、金型22が金型21とともに用いられる下型である。
(First preforming step)
4A and 4B are schematic diagrams for explaining the first preforming step. In Fig. 4A and 4B, the central axis of the billet 11 and the rough part 12 is denoted by the same reference symbol X1 as the central axis of the journal J. In the first preforming step, the billet 11 is pressed down using a pair of dies 21 and 22. The dies 21 and 22 can be attached to a general press device. In the example of this embodiment, the die 21 is an upper die, and the die 22 is a lower die used together with the die 21.

図4Aに示すように、第1予備成形工程を開始する際には、金型21を上昇させて金型22から離間させた状態で、ビレット11を金型21と金型22との間に配置する。ビレット11は、下型である金型22上に載置される。金型21を下降させると、金型21,22により、ビレット11がその軸方向と垂直な方向から圧下される。図4Bに示すように、金型21を下死点に到達させることにより、ビレット11が荒地12に成形される。その後、金型21を上昇させ、成形された荒地12を金型21,22から取り出す。 As shown in FIG. 4A, when the first preforming step is started, the billet 11 is placed between the die 21 and the die 22 with the die 21 raised and separated from the die 22. The billet 11 is placed on the die 22, which is the lower die. When the die 21 is lowered, the dies 21 and 22 press the billet 11 down in a direction perpendicular to its axial direction. As shown in FIG. 4B, the die 21 is brought to the bottom dead center, whereby the billet 11 is formed into the rough 12. Thereafter, the die 21 is raised, and the formed rough 12 is removed from the dies 21 and 22.

図5A及び図5Bは、それぞれ、図4AのVA-VA断面図及び図4BのVB-VB断面図である。図5A及び図5Bでは、ビレット11又は荒地12のうち、ジャーナルJに相当する部位の横断面を示す。ジャーナルJに相当する部位とは、各素材が最終的にクランク軸10に成形されたとき、ジャーナルJとなる部位である。以下、各素材においてジャーナルJに相当する各部位をジャーナル相当部JAという。なお、素材における各部位の位置関係を理解しやすくするため、図5A及び図5B、並びに後述する図6A、図6B、図7A、及び図7Bには、ジャーナルJの中心軸X1を併記している。 Figures 5A and 5B are cross-sectional views taken along lines VA-VA and VB-VB in Figure 4A and 4B, respectively. Figures 5A and 5B show cross-sections of the portion of the billet 11 or the rough land 12 that corresponds to the journal J. The portion that corresponds to the journal J is the portion that will become the journal J when each material is finally formed into the crankshaft 10. Hereinafter, each portion of each material that corresponds to the journal J is referred to as the journal-equivalent portion JA. Note that in order to make it easier to understand the positional relationship of each portion of the material, the central axis X1 of the journal J is also shown in Figures 5A and 5B, as well as Figures 6A, 6B, 7A, and 7B described below.

図5Aを参照して、ビレット11のジャーナル相当部JAは、第1予備成形工程の開始に際し、金型21に設けられたジャーナル加工部21a、及び金型22に設けられたジャーナル加工部22aに対応する位置に配置される。金型21のジャーナル加工部21aは、ビレット11のジャーナル相当部JAを収容可能な凹状を有する。金型22のジャーナル加工部22aは、金型21のジャーナル加工部21aに対向し、ジャーナル加工部21aよりも浅い凹状を有する。ジャーナル加工部22aは、金型22に設けられた突出部の先端面に形成されている。ただし、本実施形態とは逆に、金型22のジャーナル加工部22aが横断面視でビレット11を収容可能な凹状を有し、金型21に、浅凹状のジャーナル加工部21aを有する突出部が形成されていてもよい。 Referring to FIG. 5A, the journal equivalent portion JA of the billet 11 is placed at a position corresponding to the journal processing portion 21a provided on the die 21 and the journal processing portion 22a provided on the die 22 at the start of the first preforming step. The journal processing portion 21a of the die 21 has a concave shape capable of accommodating the journal equivalent portion JA of the billet 11. The journal processing portion 22a of the die 22 faces the journal processing portion 21a of the die 21 and has a shallower concave shape than the journal processing portion 21a. The journal processing portion 22a is formed on the tip surface of a protrusion provided on the die 22. However, contrary to this embodiment, the journal processing portion 22a of the die 22 may have a concave shape capable of accommodating the billet 11 in a cross-sectional view, and the die 21 may have a protrusion having a shallow concave journal processing portion 21a.

図5Aに示すように、第1予備成形工程の開始時において、ジャーナル相当部JAは、金型22のジャーナル加工部22a上に載置されている。金型21を金型22に向かって下降させることにより、ジャーナル相当部JAが金型21のジャーナル加工部21a内に収容される。図5Bに示すように、金型21をさらに下降させることにより、ジャーナル加工部21a,22aでジャーナル相当部JAが圧下される。金型21を下降させる過程で、金型21のジャーナル加工部21a内に金型22のジャーナル加工部22aが進入し、金型21のジャーナル加工部21aの開口が金型22のジャーナル加工部22aで塞がれて閉断面が形成される。これにより、第1予備成形工程において、ジャーナル相当部JAを圧下した際にバリが発生するのを抑制することができ、材料歩留りを向上させることができる。 As shown in FIG. 5A, at the start of the first preforming step, the journal equivalent portion JA is placed on the journal processing portion 22a of the die 22. By lowering the die 21 toward the die 22, the journal equivalent portion JA is accommodated in the journal processing portion 21a of the die 21. As shown in FIG. 5B, by further lowering the die 21, the journal equivalent portion JA is pressed down by the journal processing portions 21a and 22a. In the process of lowering the die 21, the journal processing portion 22a of the die 22 enters the journal processing portion 21a of the die 21, and the opening of the journal processing portion 21a of the die 21 is blocked by the journal processing portion 22a of the die 22 to form a closed cross section. As a result, in the first preforming step, it is possible to suppress the generation of burrs when the journal equivalent portion JA is pressed down, and the material yield can be improved.

第1予備成形工程では、金型21,22を用い、ジャーナル相当部JAをビレット11の軸方向と垂直な方向から圧下することにより、ジャーナル相当部JAの断面積を減少させて、ジャーナル相当部JAを扁平状に成形する。第1予備成形工程では、ビレット11に含まれる全てのジャーナル相当部JAが同様に加工される。第1予備成形工程後の荒地12において、ジャーナル相当部JAは、金型21,22による圧下方向の寸法が小さく、当該圧下方向と垂直な方向の寸法が大きい横断面を有する。荒地12において、ジャーナル相当部JAの横断面の形状は、例えば、楕円状又は長円状である。 In the first preforming process, the dies 21 and 22 are used to press down the journal equivalent portion JA in a direction perpendicular to the axial direction of the billet 11, thereby reducing the cross-sectional area of the journal equivalent portion JA and forming the journal equivalent portion JA into a flat shape. In the first preforming process, all of the journal equivalent portions JA included in the billet 11 are processed in the same manner. In the rough form 12 after the first preforming process, the journal equivalent portion JA has a cross section whose dimension in the pressing direction by the dies 21 and 22 is small and whose dimension in the direction perpendicular to the pressing direction is large. In the rough form 12, the cross section of the journal equivalent portion JA has, for example, an elliptical or oval shape.

図6A及び図6Bは、それぞれ、図4AのVIA-VIA断面図及び図4BのVIB-VIB断面図である。図6A及び図6Bでは、ビレット11又は荒地12のうち、ピンPに相当する部位の横断面を示す。ピンPに相当する部位とは、各素材が最終的にクランク軸10に成形されたとき、ピンPとなる部位である。以下、各素材においてピンPに相当する各部位をピン相当部PAという。 Figures 6A and 6B are respectively a VIA-VIA cross-sectional view of Figure 4A and a VIB-VIB cross-sectional view of Figure 4B. Figures 6A and 6B show cross sections of the portion of the billet 11 or the rough surface 12 that corresponds to the pin P. The portion that corresponds to the pin P is the portion that will become the pin P when each material is finally formed into the crankshaft 10. Hereinafter, each portion of each material that corresponds to the pin P will be referred to as the pin-equivalent portion PA.

図6Aを参照して、ビレット11のピン相当部PAは、第1予備成形工程に際し、金型21に設けられたピン加工部21b、及び金型22に設けられたピン加工部22bに対応する位置に配置される。金型21のピン加工部21bは、ビレット11のピン相当部PAを収容可能な凹状を有する。金型22のピン加工部22bは、金型21のピン加工部21bに対向し、ピン加工部21bよりも浅い凹状を有する。ピン加工部22bは、金型22に設けられた突出部の先端面に形成されている。ただし、本実施形態とは逆に、金型22のピン加工部22bが横断面視でビレット11を収容可能な凹状を有し、金型21に、浅凹状のピン加工部21bを有する突出部が形成されていてもよい。 Referring to FIG. 6A, the pin-equivalent portion PA of the billet 11 is disposed at a position corresponding to the pin processing portion 21b provided in the die 21 and the pin processing portion 22b provided in the die 22 during the first preforming step. The pin processing portion 21b of the die 21 has a concave shape capable of accommodating the pin-equivalent portion PA of the billet 11. The pin processing portion 22b of the die 22 faces the pin processing portion 21b of the die 21 and has a shallower concave shape than the pin processing portion 21b. The pin processing portion 22b is formed on the tip surface of a protrusion provided in the die 22. However, contrary to this embodiment, the pin processing portion 22b of the die 22 may have a concave shape capable of accommodating the billet 11 in a cross-sectional view, and the die 21 may have a protrusion having a shallow concave pin processing portion 21b.

図6Aに示すように、金型21を金型22に向かって下降させることにより、ピン相当部PAが金型21のピン加工部21b内に収容される。図6Bに示すように、金型21をさらに下降させることにより、金型21,22のピン加工部21b,22bでピン相当部PAが圧下される。金型21を下降させる過程で、金型21のピン加工部21b内に金型22のピン加工部22bが進入し、金型21のピン加工部21bの開口が金型22のピン加工部22bで塞がれて閉断面が形成される。これにより、第1予備成形工程において、ピン相当部PAを圧下した際にバリが発生するのを抑制することができ、材料歩留りを向上させることができる。 As shown in FIG. 6A, by lowering the die 21 toward the die 22, the pin equivalent portion PA is accommodated in the pin processing portion 21b of the die 21. As shown in FIG. 6B, by further lowering the die 21, the pin equivalent portion PA is pressed down by the pin processing portions 21b and 22b of the die 21 and 22. In the process of lowering the die 21, the pin processing portion 22b of the die 22 enters the pin processing portion 21b of the die 21, and the opening of the pin processing portion 21b of the die 21 is blocked by the pin processing portion 22b of the die 22 to form a closed cross section. This makes it possible to suppress the generation of burrs when the pin equivalent portion PA is pressed down in the first preforming process, and improves the material yield.

第1予備成形工程では、金型21,22を用い、ピン相当部PAをビレット11の軸方向と垂直な方向から圧下することにより、ピン相当部PAの断面積を減少させて、ピン相当部PAを扁平状に成形する。第1予備成形工程では、ビレット11に含まれる全てのピン相当部PAが同様に加工される。第1予備成形工程後の荒地12において、ピン相当部PAは、金型21,22による圧下方向の寸法が小さく、当該圧下方向と垂直な方向の寸法が大きい横断面を有する。荒地12において、ピン相当部PAの横断面の形状は、例えば、楕円状又は長円状である。ピン相当部PAの横断面は、ジャーナル相当部JAの横断面と同一の形状又は寸法を有していてもよいし、異なる形状又は寸法を有していてもよい。 In the first preforming step, the pin-equivalent portion PA is pressed down in a direction perpendicular to the axial direction of the billet 11 using the dies 21 and 22, thereby reducing the cross-sectional area of the pin-equivalent portion PA and forming the pin-equivalent portion PA into a flat shape. In the first preforming step, all the pin-equivalent portions PA included in the billet 11 are processed in the same manner. In the rough 12 after the first preforming step, the pin-equivalent portion PA has a cross section whose dimension in the pressing direction by the dies 21 and 22 is small and whose dimension in the direction perpendicular to the pressing direction is large. In the rough 12, the cross section of the pin-equivalent portion PA has, for example, an elliptical or oval shape. The cross section of the pin-equivalent portion PA may have the same shape or dimensions as the cross section of the journal-equivalent portion JA, or may have a different shape or dimensions.

図7A及び図7Bは、それぞれ、図4AのVIIA-VIIA断面図及び図4BのVIIB-VIIB断面図である。図7A及び図7Bでは、ビレット11又は荒地12のうち、クランクウェブCwに相当する部位の横断面を示す。クランクウェブCwに相当する部位とは、各素材が最終的にクランク軸10に成形されたとき、クランクウェブCwとなる部位である。以下、各素材においてクランクウェブCwに相当する各部位をウェブ相当部CAという。 Figures 7A and 7B are cross-sectional views taken along lines VIIA-VIIA in Figure 4A and VIIB-VIIB in Figure 4B, respectively. Figures 7A and 7B show cross-sections of the portion of the billet 11 or the rough area 12 that corresponds to the crank web Cw. The portion that corresponds to the crank web Cw is the portion that will become the crank web Cw when each material is finally formed into the crankshaft 10. Hereinafter, each portion of each material that corresponds to the crank web Cw will be referred to as the web-equivalent portion CA.

図7Aを参照して、ビレット11のウェブ相当部CAは、第1予備成形工程に際し、金型21に設けられたウェブ加工部21c、及び金型22に設けられたウェブ加工部22cに対応する位置に配置される。 Referring to FIG. 7A, during the first preforming process, the web-corresponding portion CA of the billet 11 is positioned at a position corresponding to the web processing portion 21c provided on the die 21 and the web processing portion 22c provided on the die 22.

一方の金型21におけるウェブ加工部21cは、アーム加工部211cと、ウエイト加工部212cとを含む。アーム加工部211cは、ビレット11のうち、クランクウェブCwの一部であるアームAに相当する部位(アーム相当部)AAを加工する部分である。ウエイト加工部212cは、ビレット11のうち、アームAに一体的に設けられるカウンターウエイトWに相当する部位(ウエイト相当部)WAを加工する部分である。アーム加工部211c及びウエイト加工部212cは、それぞれ凹状を有する。アーム加工部211c及びウエイト加工部212cの各々は、例えば、金型21の下面に形成された凹曲面である。ただし、ウエイト加工部212cは、アーム加工部211cよりも深い。 The web processing section 21c in one of the molds 21 includes an arm processing section 211c and a weight processing section 212c. The arm processing section 211c processes a portion (arm equivalent portion) AA of the billet 11 that corresponds to the arm A, which is a part of the crank web Cw. The weight processing section 212c processes a portion (weight equivalent portion) WA of the billet 11 that corresponds to the counterweight W that is integrally provided on the arm A. The arm processing section 211c and the weight processing section 212c each have a concave shape. Each of the arm processing section 211c and the weight processing section 212c is, for example, a concave curved surface formed on the lower surface of the mold 21. However, the weight processing section 212c is deeper than the arm processing section 211c.

他方の金型22におけるウェブ加工部22cは、アーム加工部221cと、ウエイト加工部222cとを含む。アーム加工部221cは、金型21のアーム加工部211cとともに、ビレット11のアーム相当部AAを加工する部分である。ウエイト加工部222cは、金型21のウエイト加工部212cとともに、ビレット11のウエイト相当部WAを加工する部分である。アーム加工部221c及びウエイト加工部222cは、それぞれ凹状を有する。アーム加工部221c及びウエイト加工部222cの各々は、例えば、金型22の下面に形成された凹曲面である。ただし、ウエイト加工部222cは、アーム加工部221cよりも深い。本実施形態の例において、金型22のウェブ加工部22cは、ジャーナル相当部JAの中心軸X1を含む水平面に関し、金型21のウェブ加工部21cと実質的に対称の形状を有している。 The web processing section 22c in the other die 22 includes an arm processing section 221c and a weight processing section 222c. The arm processing section 221c, together with the arm processing section 211c of the die 21, is a section that processes the arm equivalent section AA of the billet 11. The weight processing section 222c, together with the weight processing section 212c of the die 21, is a section that processes the weight equivalent section WA of the billet 11. The arm processing section 221c and the weight processing section 222c each have a concave shape. Each of the arm processing section 221c and the weight processing section 222c is, for example, a concave curved surface formed on the lower surface of the die 22. However, the weight processing section 222c is deeper than the arm processing section 221c. In this embodiment, the web processing portion 22c of the mold 22 has a shape that is substantially symmetrical to the web processing portion 21c of the mold 21 with respect to a horizontal plane that includes the central axis X1 of the journal equivalent portion JA.

図7Aに示すように、第1予備成形工程の開始時において、ウェブ相当部CAは、金型22のウェブ加工部22cに載置されている。図7Bに示すように、金型21を金型22に向かって下降させることにより、金型21のウェブ加工部21cと金型22のウェブ加工部22cとの間でウェブ相当部CAが圧下される。ウェブ加工部21c,22cによる圧下方向は、クランクウェブCwの幅方向と概略一致している。 As shown in FIG. 7A, at the start of the first preforming step, the web corresponding portion CA is placed on the web processing portion 22c of the mold 22. As shown in FIG. 7B, by lowering the mold 21 toward the mold 22, the web corresponding portion CA is pressed down between the web processing portion 21c of the mold 21 and the web processing portion 22c of the mold 22. The pressing direction by the web processing portions 21c, 22c roughly coincides with the width direction of the crank web Cw.

第1予備成形工程では、金型21,22での圧下により、金型21,22の圧下方向におけるアーム相当部AAの長さ(幅)Laがウエイト相当部WAの長さ(幅)Lwよりも短くなる。より具体的には、アーム相当部AAは、浅凹状のアーム加工部211c,221cで圧下されてその断面積が減少する。アーム相当部AAは、アーム加工部211c,221cに沿って成形される。アーム相当部AAの断面積の減少に伴い、アーム相当部AA側から深凹状のウエイト加工部212c,222cへと材料が流動する。また、ウェブ相当部CAに隣接するジャーナル相当部JA及びピン相当部PAの断面積が減少することに伴い、ジャーナル相当部JA及びピン相当部PAからウエイト加工部212c,222cへと材料が流入する。これにより、アーム相当部AAの体積と比較し、ウエイト相当部WAの体積が大きくなる。ウエイト相当部WAは、ウエイト加工部212c,222cに沿って成形される。 In the first preforming process, the length (width) La of the arm equivalent part AA in the pressing direction of the dies 21 and 22 becomes shorter than the length (width) Lw of the weight equivalent part WA by pressing down with the dies 21 and 22. More specifically, the arm equivalent part AA is pressed down by the shallow concave arm processing parts 211c and 221c to reduce its cross-sectional area. The arm equivalent part AA is molded along the arm processing parts 211c and 221c. As the cross-sectional area of the arm equivalent part AA decreases, material flows from the arm equivalent part AA side to the deeply concave weight processing parts 212c and 222c. In addition, as the cross-sectional areas of the journal equivalent part JA and the pin equivalent part PA adjacent to the web equivalent part CA decrease, material flows from the journal equivalent part JA and the pin equivalent part PA to the weight processing parts 212c and 222c. As a result, the volume of the weight equivalent part WA becomes larger than the volume of the arm equivalent part AA. The weight equivalent portion WA is molded along the weight processing portions 212c and 222c.

第1予備成形工程において、ビレット11に含まれる全てのウェブ相当部CAは、同様に加工される。ただし、クランクウェブCw1,CW2,Cw7,Cw8に相当する部位と、クランクウェブCw3~Cw6に相当する部位とでは、180°反転した加工が行われる。 In the first preforming step, all web-corresponding portions CA included in the billet 11 are processed in the same manner. However, the processing is reversed by 180° between the portions corresponding to the crank webs Cw1, CW2, Cw7, and Cw8 and the portions corresponding to the crank webs Cw3 to Cw6.

(第2予備成形工程)
図8A~図8Cは、第2予備成形工程を説明するための模式図である。図8Aを参照して、第2予備成形工程では、一対の金型31,32を用い、第1予備成形工程で得られた荒地12の各ジャーナル相当部JAを圧下する。また、第2予備成形工程では、複数の偏心型41,42を用い、荒地12の各ピン相当部PAの偏心を実施する。
(Second preforming step)
8A to 8C are schematic diagrams for explaining the second preforming step. Referring to FIG. 8A, in the second preforming step, a pair of dies 31 and 32 are used to press down the journal-corresponding portions JA of the rough base 12 obtained in the first preforming step. In addition, in the second preforming step, a plurality of eccentric dies 41 and 42 are used to perform eccentricity of the pin-corresponding portions PA of the rough base 12.

金型31,32は、プレス装置に取り付けることができる。本実施形態の例では、金型31が上型であり、金型32が金型31とともに用いられる下型である。複数の偏心型41は、荒地12のうち、第1ピンP1に相当する部位(第1ピン相当部)PA1、及び第4ピンP4に相当する部位(第4ピン相当部)PA4を偏心させるための部材である。偏心型41の各々は、金型31から独立して昇降できるように構成されている。複数の偏心型42は、荒地12のうち、第2ピンP2に相当する部位(第2ピン相当部)PA2、及び第3ピンP3に相当する部位(第3ピン相当部)PA3を偏心させるための部材である。偏心型42の各々は、金型32から独立して昇降できるように構成されている。 The dies 31 and 32 can be attached to a press machine. In this embodiment, the die 31 is an upper die, and the die 32 is a lower die used together with the die 31. The multiple eccentric dies 41 are members for eccentrically moving the portion (first pin equivalent) PA1 corresponding to the first pin P1 and the portion (fourth pin equivalent) PA4 corresponding to the fourth pin P4 in the rough surface 12. Each of the eccentric dies 41 is configured to be able to rise and fall independently of the die 31. The multiple eccentric dies 42 are members for eccentrically moving the portion (second pin equivalent) PA2 corresponding to the second pin P2 and the portion (third pin equivalent) PA3 corresponding to the third pin P3 in the rough surface 12. Each of the eccentric dies 42 is configured to be able to rise and fall independently of the die 32.

本実施形態の例において、各偏心型41,42は、緩衝機能を有するダイクッション51により、金型31,32と独立して昇降するように制御される。金型31,32は、それぞれ、ダイクッション51を介してボルスタベース52に支持される。偏心型41,42は、それぞれ、ピンベース53を介してボルスタベース52に支持されている。 In this embodiment, the eccentric dies 41, 42 are controlled to rise and fall independently of the dies 31, 32 by a die cushion 51 with a cushioning function. The dies 31, 32 are each supported by a bolster base 52 via the die cushion 51. The eccentric dies 41, 42 are each supported by the bolster base 52 via a pin base 53.

図8Aに示すように、第2予備成形工程を開始する際には、金型31を上昇させて金型32から離間させた状態で、荒地12を金型31と金型32との間に配置する。荒地12は、下型である金型32上に載置される。初期状態では、各偏心型41の下端は、金型31の圧下面以上の高さに配置されており、当該圧下面から下方に突出していない。また、各偏心型42は、金型32の圧下面以下の高さに配置されており、当該圧下面から上方に突出していない。そのため、荒地12を金型32上に載置したとき、荒地12の姿勢が実質的に水平に保たれる。 As shown in FIG. 8A, when starting the second preforming process, the rough work 12 is placed between the die 31 and the die 32 with the die 31 raised and separated from the die 32. The rough work 12 is placed on the die 32, which is the lower die. In the initial state, the lower end of each eccentric die 41 is placed at a height equal to or higher than the pressing surface of the die 31 and does not protrude downward from the pressing surface. In addition, each eccentric die 42 is placed at a height equal to or lower than the pressing surface of the die 32 and does not protrude upward from the pressing surface. Therefore, when the rough work 12 is placed on the die 32, the posture of the rough work 12 is kept substantially horizontal.

荒地12は、第1予備成形工程の終了時における状態から軸回りに90°回転した姿勢で金型31と金型32との間に配置される。これにより、金型31,32による圧下方向は、第1予備成形工程における圧下方向、及び荒地12の軸方向の双方と実質的に垂直な方向になる。 The rough material 12 is placed between the dies 31 and 32 in a position rotated 90° about the axis from the state at the end of the first preforming process. As a result, the pressing direction by the dies 31 and 32 is substantially perpendicular to both the pressing direction in the first preforming process and the axial direction of the rough material 12.

図8Bを参照して、金型31を下降させることにより、金型31,32で荒地12を圧下する。金型31,32による圧下が開始された後、偏心型41,42による偏心が行われる。例えば、ダイクッション51の設定により、金型31,32が荒地12に当接した後で、偏心型41,42を荒地12に当接させることができる。すなわち、金型31,32が荒地12の圧下を開始すると、各ダイクッション51の緩衝機能により、各偏心型41が金型31から突出し始め、また、各偏心型42が金型32から突出し始める。 Referring to FIG. 8B, the die 31 is lowered, and the dies 31 and 32 press down the rough land 12. After the dies 31 and 32 start pressing down, the eccentric dies 41 and 42 perform eccentricity. For example, by setting the die cushion 51, the eccentric dies 41 and 42 can be brought into contact with the rough land 12 after the dies 31 and 32 have come into contact with the rough land 12. That is, when the dies 31 and 32 start pressing down the rough land 12, the cushioning function of each die cushion 51 causes each eccentric die 41 to start protruding from the die 31, and each eccentric die 42 to start protruding from the die 32.

このように、金型31,32による圧下を開始した後に偏心型41,42による偏心を開始することにより、荒地12を金型31,32で拘束した状態で偏心を実施することができる。そのため、偏心の実施中における荒地12の移動を抑制することができ、各偏心型41,42が荒地12の不適切な部位、すなわちピン相当部PA~PA4以外の部位を圧下するのを防止することができる。その結果、第2予備成形工程において欠肉等が発生するのを抑制することができる。また、金型31,32による圧下が開始される前に、偏心型42を支点、偏心型41を力点とする曲げモーメントが荒地12に発生することがなく、当該曲げモーメントに起因する荒地12の湾曲が生じない。よって、金型31,32により、荒地12のうちピン相当部PA~PA4以外の部位を実質的に均等に圧下することができる。偏心型41,42による偏心は、金型31,32による圧下を開始した後、金型31が下死点に到達するまでの間に開始されてもよいし、金型31が下死点に到達した後で開始されてもよい。 In this way, by starting the eccentricity by the eccentric dies 41 and 42 after starting the pressing by the dies 31 and 32, the eccentricity can be performed while the rough land 12 is restrained by the dies 31 and 32. Therefore, the movement of the rough land 12 during the eccentricity can be suppressed, and each eccentric die 41 and 42 can be prevented from pressing down inappropriate parts of the rough land 12, that is, parts other than the pin-corresponding parts PA to PA4. As a result, it is possible to suppress the occurrence of underfill in the second preforming process. In addition, before the pressing down by the dies 31 and 32 is started, a bending moment with the eccentric die 42 as the fulcrum and the eccentric die 41 as the force point is not generated in the rough land 12, and the rough land 12 does not bend due to the bending moment. Therefore, the dies 31 and 32 can press down the parts of the rough land 12 other than the pin-corresponding parts PA to PA4 substantially evenly. The eccentricity caused by the eccentric dies 41, 42 may start after the pressing by the dies 31, 32 starts and before the die 31 reaches the bottom dead center, or it may start after the die 31 reaches the bottom dead center.

図8Cを参照して、各偏心型41が金型31から所定量突出することにより、荒地12のうち、第1ピン相当部PA1及び第4ピン相当部PA4の偏心が完了する。また、各偏心型42が金型32から所定量突出することにより、荒地12のうち、第2ピン相当部PA2及び第3ピン相当部PA3の偏心が完了する。第2予備成形工程では、ピン相当部PA1,PA4とピン相当部PA2,PA3とを、互いに反対方向に偏心させる。各偏心型41,42による偏心方向は、金型31,32による圧下方向と実質的に平行である。 Referring to FIG. 8C, when each eccentric die 41 protrudes a predetermined amount from the die 31, the eccentricity of the first pin corresponding portion PA1 and the fourth pin corresponding portion PA4 of the rough land 12 is completed. When each eccentric die 42 protrudes a predetermined amount from the die 32, the eccentricity of the second pin corresponding portion PA2 and the third pin corresponding portion PA3 of the rough land 12 is completed. In the second preforming process, the pin corresponding portions PA1 and PA4 and the pin corresponding portions PA2 and PA3 are eccentric in opposite directions. The eccentricity direction of each eccentric die 41 and 42 is substantially parallel to the pressing direction of the dies 31 and 32.

例えば、第2予備成形工程におけるピン相当部PA1~PA4の偏心量は、それぞれピンP1~P4の仕上げ寸法の偏心量の60%以下である。また、例えば、第2予備成形工程におけるピン相当部PA1~PA4の偏心量は、それぞれピンP1~P4の仕上げ寸法の偏心量の20%以上である。第2予備成形工程におけるピン相当部PA1~PA4の偏心量は、それぞれピンP1~P4の仕上げ寸法の40%以下であることが好ましい。最も好ましくは、第2予備成形工程におけるピン相当部PA1~PA4の偏心量は、それぞれピンP1~P4の仕上げ寸法の実質40%である。 For example, the amount of eccentricity of the pin equivalent parts PA1 to PA4 in the second preforming process is 60% or less of the amount of eccentricity of the finished dimensions of the pins P1 to P4, respectively. Also, for example, the amount of eccentricity of the pin equivalent parts PA1 to PA4 in the second preforming process is 20% or more of the amount of eccentricity of the finished dimensions of the pins P1 to P4, respectively. It is preferable that the amount of eccentricity of the pin equivalent parts PA1 to PA4 in the second preforming process is 40% or less of the finished dimensions of the pins P1 to P4, respectively. Most preferably, the amount of eccentricity of the pin equivalent parts PA1 to PA4 in the second preforming process is substantially 40% of the finished dimensions of the pins P1 to P4, respectively.

金型31,32による圧下及び偏心型41,42による偏心により、荒地12から荒地13が成形される。荒地13は、金型31,32から取り出され、続く第3予備成形工程に供される。 The rough material 12 is pressed down by the dies 31 and 32 and eccentrically moved by the eccentric dies 41 and 42 to produce the rough material 13. The rough material 13 is removed from the dies 31 and 32 and is then subjected to the third preforming process.

図9A及び図9Bは、それぞれ、図8AのIXA-IXA断面図及び図8CのIXB-IXB断面図である。図9A及び図9Bでは、荒地12又は荒地13のジャーナル相当部JAの横断面を示す。 Figures 9A and 9B are cross-sectional views taken along the lines IXA-IXA in Figure 8A and IXB-IXB in Figure 8C, respectively. Figures 9A and 9B show cross-sections of the journal-equivalent portion JA of the rough land 12 or rough land 13.

図9Aを参照して、荒地12のジャーナル相当部JAは、第2予備成形工程の開始に際し、金型31に設けられたジャーナル加工部31a、及び金型32に設けられたジャーナル加工部32aに対応する位置に配置される。金型31のジャーナル加工部31aは、荒地12のジャーナル相当部JAを収容可能な凹状を有する。金型32のジャーナル加工部32aは、金型31のジャーナル加工部31aに対向し、ジャーナル加工部31aよりも浅い凹状を有する。ジャーナル加工部32aは、金型32に設けられた突出部の先端面に形成されている。ただし、本実施形態とは逆に、金型32のジャーナル加工部32aが横断面視で荒地12を収容可能な凹状を有し、金型31に、浅凹状のジャーナル加工部31aを有する突出部が形成されていてもよい。 Referring to FIG. 9A, the journal equivalent portion JA of the rough land 12 is placed at a position corresponding to the journal processing portion 31a provided on the mold 31 and the journal processing portion 32a provided on the mold 32 at the start of the second preforming process. The journal processing portion 31a of the mold 31 has a concave shape capable of accommodating the journal equivalent portion JA of the rough land 12. The journal processing portion 32a of the mold 32 faces the journal processing portion 31a of the mold 31 and has a shallower concave shape than the journal processing portion 31a. The journal processing portion 32a is formed on the tip surface of a protrusion provided on the mold 32. However, contrary to this embodiment, the journal processing portion 32a of the mold 32 may have a concave shape capable of accommodating the rough land 12 in a cross-sectional view, and a protrusion having a shallow concave journal processing portion 31a may be formed on the mold 31.

図9Aに示すように、第2予備成形工程の開始時において、ジャーナル相当部JAは、横断面視でその長軸方向(楕円状の場合は長径方向)が金型31,32の圧下方向となるように、ジャーナル加工部31a,32aの間に配置されている。図9Bに示すように、第2予備成形工程では、金型31を金型32に向かって下降させることにより、ジャーナル加工部31a,32aでジャーナル相当部JAを圧下し、扁平状のジャーナル相当部JAの断面積を減少させる。 As shown in Figure 9A, at the start of the second preforming process, the journal equivalent portion JA is disposed between the journal processing portions 31a, 32a so that its major axis direction (major axis direction in the case of an ellipse) in cross-sectional view is the pressing direction of the dies 31, 32. As shown in Figure 9B, in the second preforming process, the die 31 is lowered toward the die 32, whereby the journal equivalent portion JA is pressed down by the journal processing portions 31a, 32a, thereby reducing the cross-sectional area of the flattened journal equivalent portion JA.

金型31が下降する過程で、金型31のジャーナル加工部31a内に金型32のジャーナル加工部32aが進入し、金型31のジャーナル加工部31aの開口が金型32のジャーナル加工部32aで塞がれて閉断面が形成される。これにより、第2予備成形工程において、ジャーナル相当部JAを圧下した際にバリが発生するのを抑制することができ、材料歩留りを向上させることができる。第2予備成形工程では、荒地12に含まれる全てのジャーナル相当部JAが同様に加工される。 As the die 31 descends, the journal processing portion 32a of the die 32 enters the journal processing portion 31a of the die 31, and the opening of the journal processing portion 31a of the die 31 is blocked by the journal processing portion 32a of the die 32, forming a closed cross section. This makes it possible to suppress the generation of burrs when the journal equivalent portion JA is pressed down in the second preforming process, thereby improving material yield. In the second preforming process, all journal equivalent portions JA included in the rough area 12 are processed in the same way.

図10A及び図10Bは、それぞれ、図8AのXA-XA断面図及び図8CのXB-XB断面図である。図10A及び図10Bでは、荒地12又は荒地13のうち、第4ピン相当部PA4の横断面を示す。 Figures 10A and 10B are cross-sectional views taken along lines XA-XA in Figure 8A and XB-XB in Figure 8C, respectively. Figures 10A and 10B show a cross section of the fourth pin-equivalent portion PA4 of the rough land 12 or 13.

図10Aを参照して、荒地12の第4ピン相当部PA4は、第2予備成形工程に際し、偏心型41に設けられたピン加工部41b、及び金型32に設けられたピン加工部32bに対応する位置に配置される。偏心型41のピン加工部41b及び金型32のピン加工部32bは、それぞれ凹状を有し、互いに対向する。第2予備成形工程において、扁平状の第4ピン相当部PA4は、横断面視でその長軸方向(楕円状の場合は長径方向)が偏心型41による偏心方向となるように、偏心型41のピン加工部41bと金型32のピン加工部32bとの間に配置される。 Referring to FIG. 10A, the fourth pin equivalent portion PA4 of the rough surface 12 is placed at a position corresponding to the pin processing portion 41b provided on the eccentric mold 41 and the pin processing portion 32b provided on the mold 32 during the second preforming process. The pin processing portion 41b of the eccentric mold 41 and the pin processing portion 32b of the mold 32 each have a concave shape and face each other. In the second preforming process, the flattened fourth pin equivalent portion PA4 is placed between the pin processing portion 41b of the eccentric mold 41 and the pin processing portion 32b of the mold 32 so that its major axis direction (major axis direction in the case of an ellipse) is the eccentric direction of the eccentric mold 41 in a cross-sectional view.

図10A及び図10Bに示すように、金型31,32による圧下が開始された後、偏心型41による偏心が開始される。偏心型41は、第4ピン相当部PA4に向かって下降する。偏心型41の下降に伴い、第4ピン相当部PA4がピン加工部41bによって圧下され、下方に偏心する。第2予備成形工程において、荒地12の第1ピン相当部PA1は、対応する偏心型41により、第4ピン相当部PA4と同様に加工される。 As shown in Figures 10A and 10B, after pressing by the dies 31 and 32 begins, eccentricity by the eccentric die 41 begins. The eccentric die 41 descends toward the fourth pin equivalent portion PA4. As the eccentric die 41 descends, the fourth pin equivalent portion PA4 is pressed down by the pin processing portion 41b and becomes eccentric downward. In the second preforming process, the first pin equivalent portion PA1 of the rough area 12 is processed by the corresponding eccentric die 41 in the same manner as the fourth pin equivalent portion PA4.

第2予備成形工程において、荒地12の第2ピン相当部PA2及び第3ピン相当部PA3は、それぞれ対応する偏心型42により、第1ピン相当部PA1及び第4ピン相当部PA4と反対方向に偏心させられる。各偏心型42は、金型31,32による圧下が開始された後、第2ピン相当部PA2又は第3ピン相当部PA3に向かって上昇し、当該部位を上方に偏心させる。図示を省略するが、各偏心型42、及び金型31のうち当該偏心型42に対応する部分は、偏心型41及び金型32のピン加工部32b(図10A及び図10B)と上下反転した構成を有する。 In the second preforming step, the second pin corresponding portion PA2 and the third pin corresponding portion PA3 of the rough surface 12 are eccentric in the opposite direction to the first pin corresponding portion PA1 and the fourth pin corresponding portion PA4 by the corresponding eccentric dies 42. After the pressing by the dies 31 and 32 starts, each eccentric die 42 rises toward the second pin corresponding portion PA2 or the third pin corresponding portion PA3, eccentricating the corresponding portion upward. Although not shown, each eccentric die 42 and the portion of the die 31 corresponding to the eccentric die 42 have a configuration that is upside down from the eccentric die 41 and the pin processing portion 32b of the die 32 (FIGS. 10A and 10B).

図11A及び図11Bは、それぞれ、図8AのXIA-XIA断面図及び図8CのXIB-XIB断面図である。図11A及び図11Bでは、荒地12又は荒地13のウェブ相当部CAの横断面を示す。金型31,32によるウェブ相当部CAの圧下方向は、クランクウェブCwの長手方向と概略一致している。 Figures 11A and 11B are cross-sectional views taken along lines XIA-XIA in Figure 8A and XIB-XIB in Figure 8C, respectively. Figures 11A and 11B show a cross section of the web-equivalent portion CA of the rough land 12 or 13. The pressing direction of the web-equivalent portion CA by the dies 31 and 32 roughly coincides with the longitudinal direction of the crank web Cw.

図11A及び図11Bでは、荒地12又は荒地13に含まれる複数のウェブ相当部CAのうち、第7クランクウェブCw7に相当する部位(第7ウェブ相当部)CA7を例示する。図11Aを参照して、荒地12の第7ウェブ相当部CA7は、第2予備成形工程に際し、金型31,32の一方に設けられたウェブ加工部内に配置される。図11A及び図11Bに示す例では、下型である金型32にウェブ加工部32cが設けられている。 11A and 11B show an example of a portion (seventh web equivalent portion) CA7 corresponding to the seventh crank web Cw7 among the multiple web equivalent portions CA included in the rough land 12 or the rough land 13. Referring to FIG. 11A, the seventh web equivalent portion CA7 of the rough land 12 is placed in a web processing portion provided in one of the molds 31, 32 during the second preforming step. In the example shown in FIG. 11A and 11B, the web processing portion 32c is provided in the mold 32, which is the lower mold.

図11Aに示すように、ウェブ加工部32cは凹状を有する。ウェブ加工部32cは、カウンターウエイトW付きの第7アームA7に対応する形状に形成されている。ウェブ加工部32cは、第7アームA7に対応するアーム加工部321cと、カウンターウエイトWに対応するウエイト加工部322cとを有する。ウエイト加工部322cは、アーム加工部321cの上方に配置されている。金型32の横断面視で、ウエイト加工部322cの幅は、アーム加工部321cの幅よりも大きい。ウエイト加工部322cの幅は、ウェブ加工部32cの底面から遠ざかるにつれて大きくなる。例えば、ウエイト加工部322cの両側面は、上方に向かうにしたがって互いに離間する傾斜面である。アーム加工部321cの両側面は、金型31,32による圧下方向と実質的に平行である。ただし、アーム加工部321c及びウエイト加工部322cの形状は、本実施形態における例に限定されるものではない。ウェブ加工部32cの底面は、金型32の横断面視で、例えば円弧状を有する。ウェブ加工部32cの底面の高さは、例えば、偏心後の第4ピン相当部PA4(図10B)の下端の高さと実質的に等しい。 11A, the web processing portion 32c has a concave shape. The web processing portion 32c is formed in a shape corresponding to the seventh arm A7 with the counterweight W. The web processing portion 32c has an arm processing portion 321c corresponding to the seventh arm A7 and a weight processing portion 322c corresponding to the counterweight W. The weight processing portion 322c is disposed above the arm processing portion 321c. In a cross-sectional view of the mold 32, the width of the weight processing portion 322c is larger than the width of the arm processing portion 321c. The width of the weight processing portion 322c increases as it moves away from the bottom surface of the web processing portion 32c. For example, both side surfaces of the weight processing portion 322c are inclined surfaces that move away from each other as they go upward. Both side surfaces of the arm processing portion 321c are substantially parallel to the pressing direction by the molds 31 and 32. However, the shapes of the arm processing portion 321c and the weight processing portion 322c are not limited to the examples in this embodiment. The bottom surface of the web processing portion 32c has, for example, an arc shape in a cross-sectional view of the mold 32. The height of the bottom surface of the web processing portion 32c is, for example, substantially equal to the height of the lower end of the fourth pin equivalent portion PA4 (FIG. 10B) after eccentricity.

図11Aに示すように、第2予備成形工程では、ウェブ加工部32c内に荒地12の第7ウェブ相当部CA7を配置し、金型31を金型32に向かって下降させる。図11Bに示すように、金型31が下死点に到達したとき、金型31でウェブ加工部32cが閉じられて空間Sが形成される。この空間S内には、第7ウェブ相当部CA7に隣接するジャーナル相当部JA及び第4ピン相当部PA4の断面積が減少することに伴い、ジャーナル相当部JA及び第4ピン相当部PA4から材料が流入する。ただし、第2予備成形工程の間、第7ウェブ相当部CA7は、第1予備成形工程での金型21,22の圧下方向における第7アームに相当する部位の長さ(幅)Baaが、カウンターウエイトWに相当する部位の長さ(幅)Bwaよりも短い状態に維持されるように、金型31,32に支持される。 As shown in FIG. 11A, in the second preforming step, the seventh web equivalent portion CA7 of the rough ground 12 is placed in the web processing portion 32c, and the die 31 is lowered toward the die 32. As shown in FIG. 11B, when the die 31 reaches the bottom dead center, the die 31 closes the web processing portion 32c to form a space S. In this space S, material flows from the journal equivalent portion JA and the fourth pin equivalent portion PA4 adjacent to the seventh web equivalent portion CA7 as the cross-sectional areas of the journal equivalent portion JA and the fourth pin equivalent portion PA4 decrease. However, during the second preforming step, the seventh web equivalent portion CA7 is supported by the die 31, 32 so that the length (width) Baa of the portion corresponding to the seventh arm in the pressing direction of the die 21, 22 in the first preforming step is maintained shorter than the length (width) Bwa of the portion corresponding to the counterweight W.

具体的には、空間S内では、主として幅広のウエイト加工部322c側に材料が流動する。一方、幅狭のアーム加工部321c側にも若干の材料が流動し、アーム加工部321c内に材料が充填される。これにより、第7ウェブ相当部CA7では、カウンターウエイトWに相当する部位の体積が大きく、第7アームA7に相当する部位の体積が小さくなるような材料の体積配分が進行する。図11Bに示すように、第2予備成形工程後も、第7アームA7に相当する部位の幅Baaは、カウンターウエイトWに相当する部位の幅Bwaよりも短いままである。 Specifically, in the space S, the material flows mainly toward the wider weight processing section 322c. Meanwhile, some material also flows toward the narrower arm processing section 321c, filling the arm processing section 321c with material. As a result, in the seventh web corresponding section CA7, the volume of the material is distributed such that the volume of the section corresponding to the counterweight W is large and the volume of the section corresponding to the seventh arm A7 is small. As shown in FIG. 11B, even after the second preforming process, the width Baa of the section corresponding to the seventh arm A7 remains shorter than the width Bwa of the section corresponding to the counterweight W.

荒地12のうち、クランクウェブCw1,CW2,Cw8に相当する部位は、第7ウェブ相当部CA7と同様に加工される。荒地12のうち、クランクウェブCw3~Cw6に相当する部位には、第7ウェブ相当部CA7と上下反転した加工が施される。 The portions of the rough land 12 that correspond to the crank webs Cw1, CW2, and Cw8 are processed in the same manner as the seventh web corresponding portion CA7. The portions of the rough land 12 that correspond to the crank webs Cw3 to Cw6 are processed upside down compared to the seventh web corresponding portion CA7.

(第3予備成形工程)
図12A~図12Cは、第3予備成形工程を説明するための模式図である。図13A及び図13Bは、それぞれ、図12A及び図12Bを水平面で切断したときの断面を模式的に示す図である。図12A~図12Cに示すように、第3予備成形工程では、金型60を用い、第2予備成形工程で得られた荒地13のうち、各ウェブ相当部CAを荒地13の軸方向から圧下することにより、当該部位の厚みを減少させる。また、第3予備成形工程では、金型60を用い、荒地13の各ピン相当部PAを、水平方向であって荒地13の軸方向と実質的に垂直な方向に偏心させる。
(Third preforming step)
12A to 12C are schematic diagrams for explaining the third preforming step. FIG. 13A and FIG. 13B are schematic diagrams showing cross sections of FIG. 12A and FIG. 12B cut on a horizontal plane, respectively. As shown in FIG. 12A to FIG. 12C, in the third preforming step, a mold 60 is used to press down each web-corresponding portion CA of the rough ground 13 obtained in the second preforming step from the axial direction of the rough ground 13, thereby reducing the thickness of the corresponding portion. In addition, in the third preforming step, a mold 60 is used to eccentrically displace each pin-corresponding portion PA of the rough ground 13 in a horizontal direction substantially perpendicular to the axial direction of the rough ground 13.

金型60は、プレス装置に取り付けることができる。図14及び図15は、金型60が取り付けられるプレス装置80の例を示す模式図である。図14は、荒地13の中心軸を含む鉛直平面でプレス装置80を切断したときの断面図(縦断面図)であり、図15は、荒地13の中心軸に垂直な平面でプレス装置80を切断したときの断面図(横断面図)である。まず、図14及び図15を参照して、第3予備成形工程で用いられるプレス装置80の構成を説明する。 The die 60 can be attached to a press device. Figures 14 and 15 are schematic diagrams showing an example of a press device 80 to which the die 60 can be attached. Figure 14 is a cross-sectional view (longitudinal cross-sectional view) of the press device 80 cut along a vertical plane including the central axis of the rough land 13, and Figure 15 is a cross-sectional view (transverse cross-sectional view) of the press device 80 cut along a plane perpendicular to the central axis of the rough land 13. First, the configuration of the press device 80 used in the third preforming step will be described with reference to Figures 14 and 15.

図14に示すように、プレス装置80は、プレート81と、ボルスタベース82と、ダイクッションシリンダ83と、ダイクッションベース84と、油圧シリンダ85と、楔86とを備える。プレート81は、上側プレート811と、下側プレート812とを含む。ボルスタベース82は、上側ボルスタベース821と、下側ボルスタベース822とを含む。 As shown in FIG. 14, the press device 80 includes a plate 81, a bolster base 82, a die cushion cylinder 83, a die cushion base 84, a hydraulic cylinder 85, and a wedge 86. The plate 81 includes an upper plate 811 and a lower plate 812. The bolster base 82 includes an upper bolster base 821 and a lower bolster base 822.

上側プレート811は、上側ボルスタベース821を支持している。ダイクッションベース84は、ダイクッションシリンダ83を介し、上側ボルスタベース821に支持されている。上側プレート811は、ラム(図示略)の作動に伴って上下動する。上側プレート811の上下動に伴い、上側ボルスタベース821及びダイクッションベース84が上下動する。下側ボルスタベース822は、下側プレート812上に配置されている。 The upper plate 811 supports the upper bolster base 821. The die cushion base 84 is supported by the upper bolster base 821 via a die cushion cylinder 83. The upper plate 811 moves up and down with the operation of a ram (not shown). As the upper plate 811 moves up and down, the upper bolster base 821 and the die cushion base 84 move up and down. The lower bolster base 822 is disposed on the lower plate 812.

金型60は、上型61と、下型62とを含む。上型61は、ダイクッションベース84によって支持されている。上型61は、ダイクッションベース84の上下動に伴い、上下方向に移動する。下型62は、下側ボルスタベース822上に配置されている。 The mold 60 includes an upper mold 61 and a lower mold 62. The upper mold 61 is supported by a die cushion base 84. The upper mold 61 moves up and down in accordance with the up and down movement of the die cushion base 84. The lower mold 62 is disposed on a lower bolster base 822.

上型61は、保持型611と、複数の偏心型612とを含む。下型62は、保持型621と、複数の偏心型622とを含む。 The upper mold 61 includes a retaining mold 611 and a number of eccentric molds 612. The lower mold 62 includes a retaining mold 621 and a number of eccentric molds 622.

保持型611,621は、主として、荒地13のうちジャーナルJに相当する部位を保持するために用いられる。保持型611は、固定保持型611aと、2つの可動保持型611bと、フロント側保持型611cと、フランジ側保持型611dとを含む。荒地13の軸方向において、固定保持型611aと一方の可動保持型611bとの間、及び固定保持型611aと他方の可動保持型611bとの間には、それぞれ偏心型612が配置されている。また、一方の可動保持型611bとフロント側保持型611cとの間、及び他方の可動保持型611bとフランジ側保持型611dとの間にも、それぞれ偏心型612が配置されている。固定保持型611aは、荒地13の軸方向に移動不能となっている。可動保持型611b、フロント側保持型611c、フランジ側保持型611d、及び偏心型612は、荒地13の軸方向に移動可能である。 The retaining dies 611 and 621 are mainly used to retain the part of the rough ground 13 that corresponds to the journal J. The retaining dies 611 include a fixed retaining die 611a, two movable retaining dies 611b, a front side retaining die 611c, and a flange side retaining die 611d. In the axial direction of the rough ground 13, an eccentric die 612 is arranged between the fixed retaining die 611a and one of the movable retaining dies 611b, and between the fixed retaining die 611a and the other movable retaining die 611b. In addition, an eccentric die 612 is also arranged between one of the movable retaining dies 611b and the front side retaining die 611c, and between the other movable retaining die 611b and the flange side retaining die 611d. The fixed retaining die 611a is immovable in the axial direction of the rough ground 13. The movable retaining mold 611b, the front side retaining mold 611c, the flange side retaining mold 611d, and the eccentric mold 612 are movable in the axial direction of the rough surface 13.

保持型621は、固定保持型621aと、2つの可動保持型621bと、フロント側保持型621cと、フランジ側保持型621dとを含む。固定保持型621a、可動保持型621b、フロント側保持型621c、及びフランジ側保持型621dは、それぞれ、上型61側の固定保持型611a、可動保持型611b、フロント側保持型611c、及びフランジ側保持型611dに対向して設けられている。また、上型61側の偏心型612のそれぞれに対向して、偏心型622が設けられている。固定保持型621aは、荒地13の軸方向に移動不能となっている。可動保持型621b、フロント側保持型621c、フランジ側保持型621d、及び偏心型622は、荒地13の軸方向に移動可能である。 The retaining mold 621 includes a fixed retaining mold 621a, two movable retaining molds 621b, a front side retaining mold 621c, and a flange side retaining mold 621d. The fixed retaining mold 621a, the movable retaining mold 621b, the front side retaining mold 621c, and the flange side retaining mold 621d are provided facing the fixed retaining mold 611a, the movable retaining mold 611b, the front side retaining mold 611c, and the flange side retaining mold 611d on the upper mold 61 side, respectively. In addition, the eccentric molds 622 are provided facing each of the eccentric molds 612 on the upper mold 61 side. The fixed retaining mold 621a is not movable in the axial direction of the rough base 13. The movable retaining mold 621b, the front side retaining mold 621c, the flange side retaining mold 621d, and the eccentric mold 622 are movable in the axial direction of the rough base 13.

荒地13の軸方向において金型60の両側には、油圧シリンダ85が設けられている。各油圧シリンダ85は、荒地13の軸方向に伸縮可能となっている。この油圧シリンダ85が伸長することにより、可動保持型611b,621b、フロント側保持型611c,621c、フランジ側保持型611d,621d、及び偏心型612,622がそれぞれ移動し、固定保持型611a,621aに接近する。 Hydraulic cylinders 85 are provided on both sides of the mold 60 in the axial direction of the rough surface 13. Each hydraulic cylinder 85 is extendable in the axial direction of the rough surface 13. When the hydraulic cylinders 85 extend, the movable holding dies 611b, 621b, the front side holding dies 611c, 621c, the flange side holding dies 611d, 621d, and the eccentric dies 612, 622 move, respectively, and approach the fixed holding dies 611a, 621a.

楔86は、水平方向であって荒地13の軸方向と垂直な方向に偏心型612,622を移動させるために用いられる。楔86は、水平方向であって荒地13の軸方向と垂直な方向において、荒地13の両側に設けられる。図15に示すように、楔86の各々は、プレス装置80において、上側ボルスタベース821に支持されている。ただし、楔86は、ダイクッションベース84を貫通するように設けられている。そのため、楔86は、ダイクッションベース84とは独立して移動する。すなわち、ダイクッションベース84を支持するダイクッションシリンダ83の伸縮により、ダイクッションベース84に対して相対的に楔86を上下動させることができる。各楔86は、傾斜面861を有する。 The wedges 86 are used to move the eccentric dies 612, 622 in a horizontal direction perpendicular to the axial direction of the rough land 13. The wedges 86 are provided on both sides of the rough land 13 in a horizontal direction perpendicular to the axial direction of the rough land 13. As shown in FIG. 15, each of the wedges 86 is supported by the upper bolster base 821 in the press device 80. However, the wedges 86 are provided so as to penetrate the die cushion base 84. Therefore, the wedges 86 move independently of the die cushion base 84. That is, the wedges 86 can be moved up and down relative to the die cushion base 84 by the expansion and contraction of the die cushion cylinder 83 that supports the die cushion base 84. Each wedge 86 has an inclined surface 861.

偏心型612,622の一端部は、それぞれ、楔受け部材871,872に接触している。楔受け部材871,872は、楔86の傾斜面861に対応して、それぞれ傾斜面871a,872aを有する。傾斜面871a,872aは、楔受け部材871,872において偏心型612,622と反対側の表面に設けられている。楔86の傾斜面861が楔受け部材871,872の傾斜面871a,872a上を摺動することにより、楔受け部材871,872及び各偏心型612,622が偏心方向に沿って移動する。 One end of the eccentric dies 612, 622 contacts the wedge receiving members 871, 872, respectively. The wedge receiving members 871, 872 have inclined surfaces 871a, 872a, respectively, corresponding to the inclined surface 861 of the wedge 86. The inclined surfaces 871a, 872a are provided on the surfaces of the wedge receiving members 871, 872 opposite the eccentric dies 612, 622. The inclined surface 861 of the wedge 86 slides on the inclined surfaces 871a, 872a of the wedge receiving members 871, 872, causing the wedge receiving members 871, 872 and each of the eccentric dies 612, 622 to move along the eccentric direction.

図12A~図12Cに戻り、このように構成された金型60及びプレス装置80を用いて行われる第3予備成形工程について説明する。図12A~図12Cでは、プレス装置80の構成部品又は関連部品を鉛直平面に沿って切断した断面で示す。図12A~図12Cでは、プレス装置80の構成部品の一部を省略している。 Returning to Figures 12A to 12C, the third preforming step performed using the mold 60 and press device 80 configured in this manner will be described. In Figures 12A to 12C, components or related parts of the press device 80 are shown in cross section taken along a vertical plane. Some of the components of the press device 80 have been omitted from Figures 12A to 12C.

図12Aを参照して、第3予備成形工程を開始する際には、ダイクッションベース84とともに上型61を上昇させ、下型62から離間させた状態で、第2予備成形工程で得られた荒地13を上型61と下型62との間に配置する。荒地13は、下型62上に載置される。この段階では、固定保持型611a,621a、可動保持型611b,621b、フロント側保持型611c,621c、フランジ側保持型611d,621d、及び偏心型612,622は、荒地13の軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。 Referring to FIG. 12A, when starting the third preforming process, the upper die 61 is raised together with the die cushion base 84, and in a state separated from the lower die 62, the rough material 13 obtained in the second preforming process is placed between the upper die 61 and the lower die 62. The rough material 13 is placed on the lower die 62. At this stage, the fixed holding dies 611a, 621a, the movable holding dies 611b, 621b, the front side holding dies 611c, 621c, the flange side holding dies 611d, 621d, and the eccentric dies 612, 622 are arranged at intervals from each other in the axial direction of the rough material 13.

次に、ダイクッションベース84とともに上型61を下降させ、保持型611,621により、荒地13のうちジャーナルJに相当する各部位を鉛直方向から挟んで保持する。図12Bに示すように、荒地13のうち、第3ジャーナルJ3に相当する部位(第3ジャーナル相当部)JA3は、固定保持型611a,621aによって保持される。荒地13のうち、第2ジャーナルJ2に相当する部位(第2ジャーナル相当部)JA2は、一方の可動保持型611b,621bによって保持される。荒地13のうち、第4ジャーナルJ4に相当する部位(第4ジャーナル相当部)JA4は、他方の可動保持型611b,621bによって保持される。荒地13のうち、第1ジャーナルJ1に相当する部位(第1ジャーナル相当部)JA1は、フロント側保持型611c,621cによって保持される。荒地13のうち、第5ジャーナルJ5に相当する部位(第5ジャーナル相当部)JA5は、フランジ側保持型611d,621dによって保持される。 Next, the upper die 61 is lowered together with the die cushion base 84, and the holding dies 611 and 621 hold the portions of the rough land 13 corresponding to the journals J by sandwiching them vertically. As shown in FIG. 12B, the portion of the rough land 13 corresponding to the third journal J3 (third journal portion) JA3 is held by the fixed holding dies 611a and 621a. The portion of the rough land 13 corresponding to the second journal J2 (second journal portion) JA2 is held by one of the movable holding dies 611b and 621b. The portion of the rough land 13 corresponding to the fourth journal J4 (fourth journal portion) JA4 is held by the other movable holding dies 611b and 621b. The portion of the rough land 13 corresponding to the first journal J1 (first journal portion) JA1 is held by the front side holding dies 611c and 621c. Of the rough area 13, the portion (fifth journal equivalent portion) JA5 corresponding to the fifth journal J5 is held by the flange side holding dies 611d and 621d.

この状態で、図12Cに示すように、荒地13の各ウェブ相当部CAを軸方向から圧下する。すなわち、各油圧シリンダ85(図14)を駆動して伸長させることにより、フロント側保持型611c,621cと、フランジ側保持型611d,621dとが互いに接近するように、これらを荒地13の軸方向に移動させる。フロント側保持型611c,621c及びフランジ側保持型611d,621dの移動に伴い、可動保持型611b,621b及び偏心型612,622も荒地13の軸方向に移動する。フロント側保持型611c,621c、フランジ側保持型611d,621d、可動保持型611b,621b、及び偏心型612,622は、隣接する型同士が互いに当接するまで移動する。これにより、荒地13のうち、各ウェブ相当部CAの厚みが減少する。各ウェブ相当部CAの厚みは、例えば、クランクウェブCwの仕上げ寸法の厚みまで小さくなる。 In this state, as shown in FIG. 12C, each web-equivalent portion CA of the rough ground 13 is pressed down from the axial direction. That is, by driving and extending each hydraulic cylinder 85 (FIG. 14), the front side holding molds 611c, 621c and the flange side holding molds 611d, 621d are moved in the axial direction of the rough ground 13 so that they approach each other. As the front side holding molds 611c, 621c and the flange side holding molds 611d, 621d move, the movable holding molds 611b, 621b and the eccentric molds 612, 622 also move in the axial direction of the rough ground 13. The front side holding molds 611c, 621c, the flange side holding molds 611d, 621d, the movable holding molds 611b, 621b, and the eccentric molds 612, 622 move until the adjacent molds abut against each other. As a result, the thickness of each web-equivalent portion CA of the rough ground 13 is reduced. The thickness of each web-equivalent portion CA is reduced, for example, to the finished dimension thickness of the crank web Cw.

また、図13A及び図13Bに示すように、保持型611,621によって荒地13のジャーナル相当部JA1~JA4が保持された状態で、ピン相当部PA1~PA4の偏心が行われる。図13A及び図13Bでは、プレス装置80の構成部品又は関連部品を金型60の型割面に沿って切断した断面で示す。図13A及び図13Bでは、プレス装置80の構成部品の一部を省略している。 As shown in Figures 13A and 13B, the pin equivalent parts PA1 to PA4 are decentered while the journal equivalent parts JA1 to JA4 of the rough surface 13 are held by the holding dies 611 and 621. In Figures 13A and 13B, the components of the press device 80 or related parts are shown in cross section cut along the parting surface of the die 60. Some of the components of the press device 80 are omitted in Figures 13A and 13B.

荒地13のジャーナル相当部JA1~JA4を保持型611,621が保持した状態で、上側プレート811を下降させることにより、ダイクッションシリンダ83が縮み、ダイクッションベース84に対して楔86が下降する(図15)。これに伴い、図13A及び図13Bに示すように、下型62側の楔受け部材872が対応するピン相当部PA1~PA4の偏心方向に移動する。上型61側の楔受け部材871も、対応するピン相当部PA1~PA4の偏心方向に移動する。このときの偏心方向は、保持型611,621による荒地13の保持方向、及び荒地13の軸方向の双方と実質的に垂直な方向である。 When the upper plate 811 is lowered while the journal equivalent parts JA1 to JA4 of the rough land 13 are held by the holding dies 611, 621, the die cushion cylinder 83 contracts and the wedge 86 descends relative to the die cushion base 84 (FIG. 15). As a result, as shown in FIGS. 13A and 13B, the wedge receiving member 872 on the lower die 62 side moves in the eccentric direction of the corresponding pin equivalent parts PA1 to PA4. The wedge receiving member 871 on the upper die 61 side also moves in the eccentric direction of the corresponding pin equivalent parts PA1 to PA4. The eccentric direction at this time is substantially perpendicular to both the holding direction of the rough land 13 by the holding dies 611, 621 and the axial direction of the rough land 13.

楔受け部材871,872の移動に伴い、偏心型612,622が偏心方向に移動する。偏心型612,622の各々は、荒地13のうち、対応するピン相当部PA1~PA4のを水平方向に偏心させる。第3予備成形工程において、荒地13のうち、第1ピン相当部PA1及び第4ピン相当部PA4は、第2ピン相当部PA2及び第3ピン相当部PA3と反対方向に偏心する。 As the wedge receiving members 871, 872 move, the eccentric dies 612, 622 move in the eccentric direction. Each of the eccentric dies 612, 622 horizontally eccentricates the corresponding pin-equivalent portion PA1 to PA4 of the rough base 13. In the third preforming process, the first pin-equivalent portion PA1 and the fourth pin-equivalent portion PA4 of the rough base 13 are eccentric in the opposite direction to the second pin-equivalent portion PA2 and the third pin-equivalent portion PA3.

偏心型612,622による偏心の完了時点で、各ピン相当部PA1~PA4の偏心量は、少なくともピンPの仕上げ寸法の偏心量の60%であることが好ましい。最も好ましくは、偏心の完了時点で、各ピン相当部PA1~PA4の偏心量がピンPの仕上げ寸法の偏心量の100%である。偏心型612,622による偏心は、保持型611,621及び偏心型612,622による軸方向の圧下が完了するよりも前に完了してもよいし、軸方向の圧下が完了した後に完了してもよい。 At the completion of the eccentricity by the eccentric dies 612, 622, it is preferable that the amount of eccentricity of each pin equivalent portion PA1 to PA4 is at least 60% of the amount of eccentricity of the finished dimension of the pin P. Most preferably, at the completion of the eccentricity, the amount of eccentricity of each pin equivalent portion PA1 to PA4 is 100% of the amount of eccentricity of the finished dimension of the pin P. The eccentricity by the eccentric dies 612, 622 may be completed before the axial pressing by the retaining dies 611, 621 and the eccentric dies 612, 622 is completed, or it may be completed after the axial pressing is completed.

第3予備成形工程では、荒地13のうち、ウェブ相当部CAの圧下も行われる。図16A及び図16Bは、ウェブ相当部CAの横断面図であり、それぞれ第3予備成形工程での成形前後の断面形状を示す。 In the third preforming step, the web-corresponding portion CA of the rough area 13 is also compressed. Figures 16A and 16B are cross-sectional views of the web-corresponding portion CA, showing the cross-sectional shapes before and after molding in the third preforming step, respectively.

図16Aに示すように、金型60のうちウェブ相当部CAに対向する部分には、クランクウェブCwの仕上げ形状に相当する形状が型彫りされている。例えば、上型61のうちウェブ相当部CAに対向する部分は、アーム加工部613と、ウエイト加工部614とを有している。下型62のうちウェブ相当部CAに対向する部分は、アーム加工部623と、ウエイト加工部624とを有している。 As shown in FIG. 16A, the portion of the mold 60 facing the web corresponding portion CA is engraved with a shape corresponding to the finished shape of the crank web Cw. For example, the portion of the upper mold 61 facing the web corresponding portion CA has an arm processing portion 613 and a weight processing portion 614. The portion of the lower mold 62 facing the web corresponding portion CA has an arm processing portion 623 and a weight processing portion 624.

アーム加工部613,623は、ウェブ相当部CAのうち、アームAに相当する部位を加工する部分である。ウエイト加工部614,624は、ウェブ相当部CAのうち、カウンターウエイトWに相当する部位を加工する部分である。アーム加工部613,623及びウエイト加工部614,624は、それぞれ凹状を有している。ただし、アーム加工部613,623よりもウエイト加工部614,624の方が若干深い。アーム加工部613,623とウエイト加工部614,624との境界には、クランクウェブCwの括れ部に対応して、荒地13側に突出する部分が形成されている。 The arm processing parts 613, 623 are parts of the web corresponding part CA that process the part that corresponds to the arm A. The weight processing parts 614, 624 are parts of the web corresponding part CA that process the part that corresponds to the counterweight W. The arm processing parts 613, 623 and the weight processing parts 614, 624 each have a concave shape. However, the weight processing parts 614, 624 are slightly deeper than the arm processing parts 613, 623. At the boundary between the arm processing parts 613, 623 and the weight processing parts 614, 624, a part that protrudes toward the rough ground 13 is formed in correspondence with the narrowed part of the crank web Cw.

図16A及び図16Bに示すように、第3予備成形工程において、ウェブ相当部CAは、アーム加工部613,623及びウエイト加工部614,624によって成形される。ウェブ相当部CAは、アーム加工部613,623及びウエイト加工部614,624でその外周を拘束されながら、例えば、クランクウェブCwの仕上げ形状に相当する形状に成形される。クランクウェブCwの仕上げ形状に相当する形状とは、クランクウェブCwの仕上げ形状と同一又は類似の形状である。 As shown in Figures 16A and 16B, in the third preforming step, the web corresponding portion CA is formed by the arm processing portions 613, 623 and the weight processing portions 614, 624. The web corresponding portion CA is formed, for example, into a shape corresponding to the finished shape of the crank web Cw while its outer periphery is restrained by the arm processing portions 613, 623 and the weight processing portions 614, 624. The shape corresponding to the finished shape of the crank web Cw is a shape that is the same as or similar to the finished shape of the crank web Cw.

金型60による加工により、荒地13から荒地14が成形される。第3予備成形工程の完了後、荒地14が金型60から取り出される。荒地14は、型鍛造工程に供される。すなわち、荒地14に対して荒打ち及び仕上げ打ちを行ってバリ付きの鍛造材を得る。続いて、この鍛造材に対してバリ抜き工程を実施する。その後、必要に応じて整形工程を実施することで、最終製品としてのクランク軸10(図1)が製造される。 The rough material 13 is processed by the die 60 to produce the rough material 14. After the third preforming step is completed, the rough material 14 is removed from the die 60. The rough material 14 is then subjected to a die forging step. That is, the rough material 14 is subjected to rough striking and finish striking to obtain a forged material with burrs. The forged material is then subjected to a burr removal step. After that, a shaping step is performed as necessary to produce the crankshaft 10 (Figure 1) as the final product.

[効果]
図17は、4気筒エンジンや8気筒エンジン等に搭載されるクランク軸の粗鍛造材又は仕上げ鍛造材20を模式的に示す図である。図17に示すように、型鍛造工程で得られる鍛造材20において、クランクウェブCwの長手方向の体積配分は、アームA側の体積が少なく、カウンターウエイトW側の体積が多いものとなっている。すなわち、鍛造材20のクランクウェブCwでは、アームAの幅が大きく、カウンターウエイトWの幅が小さい。鍛造材20のクランクウェブCwは、最終的なクランク軸10におけるクランクウェブCwの仕上げ形状と概略合致した形状を有する。
[effect]
Fig. 17 is a schematic diagram showing a rough forged material or a finish forged material 20 of a crankshaft to be mounted on a four-cylinder engine, an eight-cylinder engine, or the like. As shown in Fig. 17, in the forged material 20 obtained in the die forging process, the volume distribution in the longitudinal direction of the crank web Cw is such that the volume on the arm A side is small and the volume on the counterweight W side is large. That is, in the crank web Cw of the forged material 20, the width of the arm A is large and the width of the counterweight W is small. The crank web Cw of the forged material 20 has a shape that roughly matches the finished shape of the crank web Cw in the final crankshaft 10.

本実施形態に係る製造方法では、このような鍛造材20におけるクランクウェブCwの長手方向の体積配分を考慮し、型鍛造工程の前工程である予備成形工程を実施する。すなわち、出発素材としてのビレット11から荒地12を得る第1予備成形工程において、ビレット11のうちクランクウェブCwに相当する各部位を圧下する。ビレット11のうちクランクウェブCwに相当する各部位(ウェブ相当部)CAは、金型21,22の圧下方向における長さがアームAに相当する部位(アーム相当部)AAで小さく、カウンターウエイトWに相当する部位(ウエイト相当部)WAで大きくなるように圧下される。すなわち、第1予備成形工程の段階で、ビレット11の各ウェブ相当部CAにおいて、鍛造材20のクランクウェブCwに合わせた体積配分が行われる。 In the manufacturing method according to the present embodiment, the volume distribution of the crank web Cw in the forging material 20 in the longitudinal direction is taken into consideration, and a preforming process, which is a process prior to the die forging process, is carried out. That is, in the first preforming process in which the rough 12 is obtained from the billet 11 as the starting material, each portion of the billet 11 corresponding to the crank web Cw is pressed down. Each portion (web-equivalent portion) CA of the billet 11 corresponding to the crank web Cw is pressed down so that the length in the pressing direction of the dies 21, 22 is small at the portion (arm-equivalent portion) AA corresponding to the arm A and large at the portion (weight-equivalent portion) WA corresponding to the counterweight W. That is, in the first preforming process, the volume distribution is performed in each web-equivalent portion CA of the billet 11 according to the crank web Cw of the forging material 20.

さらに、第1予備成形工程では、ビレット11のうち、ジャーナルJに相当する部位(ジャーナル相当部)JA及びピンPに相当する部位(ピン相当部)PAが金型21,22によって圧下され、当該部位が扁平状に成形される。これにより、ジャーナル相当部JA及びピン相当部PAからウェブ相当部CAへと余剰材料が流入する。よって、ジャーナル相当部JA、ピン相当部PA、及びウェブ相当部CAの間で軸方向の体積配分も行われる。 Furthermore, in the first preforming process, the portion of the billet 11 that corresponds to the journal J (journal equivalent portion) JA and the portion that corresponds to the pin P (pin equivalent portion) PA are pressed down by the dies 21, 22, and these portions are formed into a flat shape. As a result, excess material flows from the journal equivalent portion JA and the pin equivalent portion PA to the web equivalent portion CA. Therefore, the volume is also distributed in the axial direction between the journal equivalent portion JA, the pin equivalent portion PA, and the web equivalent portion CA.

第1予備成形工程に続く第2予備成形工程では、一対の金型31,32により、第1予備成形工程で得られた荒地12のうち、各ジャーナル相当部JAが圧下される。また、偏心型41,42により、荒地12の各ピン相当部PAが偏心させられる。第2予備成形工程では、各ウェブ相当部CAについて、第1予備成形工程で行った体積配分が維持される。すなわち、第2予備成形工程の完了後も、荒地13のうちウェブ相当部CAにおいて、アーム相当部AAの幅Baaがウエイト相当部WAの幅Bwaよりも短い状態に維持される。 In the second preforming process following the first preforming process, a pair of dies 31, 32 press down each journal equivalent portion JA of the rough land 12 obtained in the first preforming process. In addition, the eccentric dies 41, 42 make each pin equivalent portion PA of the rough land 12 eccentric. In the second preforming process, the volume distribution performed in the first preforming process is maintained for each web equivalent portion CA. That is, even after the second preforming process is completed, the width Baa of the arm equivalent portion AA is maintained shorter than the width Bwa of the weight equivalent portion WA in the web equivalent portion CA of the rough land 13.

第2予備成形工程では、各ジャーナル相当部JAの圧下、及び各ピン相当部PAの偏心に伴い、ジャーナル相当部JA及びピン相当部PAから各ウェブ相当部CAへと余剰材料が流入する。そのため、ジャーナル相当部JA、ピン相当部PA、及びウェブ相当部CAの間における軸方向の体積配分を進行させることができる。 In the second preforming process, as each journal-equivalent portion JA is pressed down and each pin-equivalent portion PA is eccentric, excess material flows from the journal-equivalent portion JA and the pin-equivalent portion PA to each web-equivalent portion CA. This allows the axial volume distribution to progress between the journal-equivalent portion JA, the pin-equivalent portion PA, and the web-equivalent portion CA.

このように、本実施形態に係る製造方法によれば、予備成形工程の段階で、素材の軸方向の体積配分だけでなく、クランクウェブCwの長手方向の体積配分も実施される。よって、予備成形工程においてより精密な体積配分を実現することができる。 In this way, according to the manufacturing method of this embodiment, not only is the material volume-distributed in the axial direction during the preforming process, but the volume-distributed in the longitudinal direction of the crank web Cw is also carried out. This makes it possible to achieve more precise volume distribution during the preforming process.

第2予備成形工程で使用される金型31,32のうち、下型である金型32は、荒地12のウェブ相当部CAを収容するウェブ加工部32cを有している。ウェブ加工部32cは、アーム加工部321cと、アーム加工部321cと比較して幅広のウエイト加工部322cとを含んでいる。ウェブ加工部32cではウエイト加工部322c側に比較的広い空間が存在するため、ジャーナル相当部JA及びピン相当部PAからウェブ加工部32cに流入した材料は、主としてウエイト加工部322c側に流動する。これにより、第2予備成形工程で成形される荒地13のうち、ウェブ相当部CAにおいて、ウエイト相当部WAの体積をさらに増加させることができる。よって、ウェブ相当部CAにおいて、ウエイト相当部WAをアーム相当部AAよりも外側に張り出させることができる。その結果、型鍛造工程においてカウンターウエイトWの欠肉が生じるのを抑制することができる。また、各ウェブ相当部CAの形状を鍛造材20のクランクウェブCwの形状に近づけることができる。 Of the dies 31 and 32 used in the second preforming process, the lower die 32 has a web processing section 32c that accommodates the web equivalent part CA of the rough ground 12. The web processing section 32c includes an arm processing section 321c and a weight processing section 322c that is wider than the arm processing section 321c. Since a relatively large space exists on the weight processing section 322c side in the web processing section 32c, the material that flows into the web processing section 32c from the journal equivalent part JA and the pin equivalent part PA mainly flows to the weight processing section 322c side. As a result, the volume of the weight equivalent part WA can be further increased in the web equivalent part CA of the rough ground 13 formed in the second preforming process. Therefore, in the web equivalent part CA, the weight equivalent part WA can be protruded outward from the arm equivalent part AA. As a result, it is possible to suppress the occurrence of underfill of the counterweight W in the die forging process. In addition, the shape of each web equivalent portion CA can be made closer to the shape of the crank web Cw of the forging material 20.

第2予備成形工程では、金型31,32による圧下方向と実質的に平行な方向において、ピン相当部PAが隣接するウェブ相当部CAよりも外側に突出しないよう、各ピン相当部PAの偏心量が制限されることが好ましい。例えば、各ピン相当部PAの偏心量は、最終的なクランク軸10におけるピンPの仕上げ寸法の偏心量の40%以下に制限される。これにより、第2予備成形工程において、ピン相当部PAから、ウェブ相当部CAが配置されるウェブ加工部32c内に材料が流入しやすくなる。よって、第2予備成形工程において、ウェブ相当部CAに材料をより配分することができ、ウェブ相当部CAの形状を整えやすくなる。例えば、ピン相当部PAからウェブ加工部32c内に流入する材料が増加すると、幅広のウエイト加工部322cに向かって流動する材料の量も多くなるため、ウエイト相当部WAの張り出しをより促進することができる。よって、各ウェブ相当部CAの形状を鍛造材20のクランクウェブCwの形状により近づけることができる。 In the second preforming step, it is preferable to limit the amount of eccentricity of each pin equivalent part PA so that the pin equivalent part PA does not protrude outward beyond the adjacent web equivalent part CA in a direction substantially parallel to the pressing direction of the dies 31 and 32. For example, the amount of eccentricity of each pin equivalent part PA is limited to 40% or less of the amount of eccentricity of the finished dimension of the pin P in the final crankshaft 10. This makes it easier for material to flow from the pin equivalent part PA into the web processing part 32c in which the web equivalent part CA is located in the second preforming step. Therefore, in the second preforming step, material can be more distributed to the web equivalent part CA, making it easier to shape the web equivalent part CA. For example, if the amount of material flowing from the pin equivalent part PA into the web processing part 32c increases, the amount of material flowing toward the wide weight processing part 322c also increases, so that the protrusion of the weight equivalent part WA can be further promoted. Therefore, the shape of each web equivalent part CA can be made closer to the shape of the crank web Cw of the forged material 20.

本実施形態に係る製造方法では、第1予備成形工程及び第2予備成形工程において材料の体積配分が精密に実施されている。そのため、第3予備成形工程において、保持型611,621の型割面の間への材料の噛み出しを抑制しつつ、ウェブ相当部CAの外周を拘束して成形を行うことができる。 In the manufacturing method according to this embodiment, the volume distribution of the material is precisely performed in the first preforming step and the second preforming step. Therefore, in the third preforming step, the outer periphery of the web-equivalent portion CA can be constrained and molded while preventing the material from being caught between the parting surfaces of the holding dies 611 and 621.

第3予備成形工程では、金型60によってウェブ相当部CAの外周を拘束し、このウェブ相当部CAをクランクウェブCwの仕上げ形状に相当する形状に形成することができる。例えば、第3予備成形工程において、カウンターウエイトWの仕上げ形状を反映させた上型61及び下型62により、ウェブ相当部CAを成形することができる。また、例えば、図17に示す鍛造材20は、アームAと、このアームAと一体のカウンターウエイトWとの境界に括れ部を有する。第3予備成形工程では、この括れ部の形状を上型61及び下型62に反映させて、ウェブ相当部CAを成形することができる。あるいは、鍛造材20においてクランクウェブCwのピンP側の表面に肉抜き部が存在する場合、第3予備成形工程では、この肉抜き部の形状を上型61及び下型62に反映させて、ウェブ相当部CAを成形することもできる。よって、各ウェブ相当部CAの形状を鍛造材20のクランクウェブCwの形状にさらに近づけることができる。 In the third preforming step, the outer periphery of the web-equivalent part CA is constrained by the die 60, and the web-equivalent part CA can be formed into a shape corresponding to the finished shape of the crank web Cw. For example, in the third preforming step, the web-equivalent part CA can be formed by the upper die 61 and the lower die 62 that reflect the finished shape of the counterweight W. Also, for example, the forging material 20 shown in FIG. 17 has a constricted part at the boundary between the arm A and the counterweight W that is integral with the arm A. In the third preforming step, the shape of this constricted part can be reflected in the upper die 61 and the lower die 62 to form the web-equivalent part CA. Alternatively, if a hollow part exists on the surface of the crank web Cw on the pin P side in the forging material 20, in the third preforming step, the shape of this hollow part can be reflected in the upper die 61 and the lower die 62 to form the web-equivalent part CA. Thus, the shape of each web-equivalent part CA can be made even closer to the shape of the crank web Cw of the forging material 20.

各ウェブ相当部CAの形状を鍛造材20のクランクウェブCwの形状に近づけることにより、型鍛造工程において型鍛造用の金型に荒地14を配置したとき、荒地14の姿勢が安定する。これにより、荒地14を安定して型鍛造することができ、鍛造材20における疵の発生を抑制することができる。 By making the shape of each web equivalent portion CA closer to the shape of the crank web Cw of the forging material 20, the posture of the rough land 14 is stabilized when the rough land 14 is placed in the die forging mold in the die forging process. This allows the rough land 14 to be stably die forged, and the occurrence of defects in the forging material 20 can be suppressed.

また、各ウェブ相当部CAの形状をクランクウェブCwの形状に予め近づけておくことで、型鍛造工程において発生するバリの量を低減することができ、材料歩留りを向上させることができる。さらに、各ウェブ相当部CAの形状をクランクウェブCwの形状に近づけることにより、型鍛造工程における成形精度も向上する。 Also, by making the shape of each web equivalent part CA similar to the shape of the crank web Cw in advance, the amount of burrs generated in the die forging process can be reduced, and material yield can be improved. Furthermore, by making the shape of each web equivalent part CA similar to the shape of the crank web Cw, the forming accuracy in the die forging process can also be improved.

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

上記実施形態では、第2予備成形工程において、偏心型41,42を金型31,32と独立して昇降させるため、ダイクッション51で制御する例について説明した。しかしながら、ダイクッション51以外の制御機構を利用することもできる。例えば、偏心型41,42は、油圧シリンダによって金型31,32と独立して昇降させられてもよい。 In the above embodiment, an example was described in which the eccentric dies 41, 42 are raised and lowered independently of the dies 31, 32 in the second preforming step, and are controlled by the die cushion 51. However, a control mechanism other than the die cushion 51 can also be used. For example, the eccentric dies 41, 42 may be raised and lowered independently of the dies 31, 32 by a hydraulic cylinder.

上記実施形態では、第3予備成形工程において、各ピン相当部PAの偏心を行う例について説明した。ただし、第3予備成形工程では、必ずしも各ピン相当部PAの偏心を行う必要はない。例えば、第3予備成形工程を開始する前の時点で各ピン相当部PAの偏心量がピンPの仕上げ寸法の偏心量の60%に到達している場合、第3予備成形工程におけるピン相当部PAの偏心を省略することができる。また、複数のピン相当部PAのうち、一部のピン相当部PAの偏心のみを第3予備成形工程で実施することもできる。 In the above embodiment, an example was described in which the pin equivalent parts PA are decentered in the third preforming process. However, it is not necessary to decenter each pin equivalent part PA in the third preforming process. For example, if the amount of eccentricity of each pin equivalent part PA reaches 60% of the amount of eccentricity of the finished dimension of the pin P before the third preforming process is started, the eccentricity of the pin equivalent parts PA in the third preforming process can be omitted. Also, it is possible to only decenter some of the pin equivalent parts PA among the multiple pin equivalent parts PA in the third preforming process.

上記実施形態では、4気筒エンジンに搭載されるクランク軸10を製造する方法について説明した。上記実施形態において製造されるクランク軸10は、4気筒-8枚カウンターウエイトのクランク軸である。すなわち、上記実施形態では、クランク軸10に含まれるアームAのうち、全てのアームAにカウンターウエイトWが一体で設けられている。しかしながら、クランク軸10に含まれるアームAのうち、一部のアームAにのみカウンターウエイトWを一体で設けることもできる。 In the above embodiment, a method for manufacturing a crankshaft 10 to be mounted on a four-cylinder engine has been described. The crankshaft 10 manufactured in the above embodiment is a four-cylinder, eight-counterweight crankshaft. That is, in the above embodiment, counterweights W are integrally provided on all of the arms A included in the crankshaft 10. However, it is also possible to provide counterweights W integrally on only some of the arms A included in the crankshaft 10.

例えば、第1~第3予備成形工程で使用する各金型の形状をすることにより、図18に示す4気筒-4枚カウンターウエイトのクランク軸10Aを製造することができる。クランク軸10Aでは、第1アームA1、第4アームA4、第5アームA5、及び第8アームA8にカウンターウエイトWが一体で設けられている一方、第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7にはカウンターウエイトWが設けられていない。このクランク軸10Aを製造する場合に使用される各金型の例を図19~図21に示す。 For example, by using the shapes of the dies used in the first to third preforming steps, it is possible to manufacture the 4-cylinder, 4-counterweight crankshaft 10A shown in FIG. 18. In the crankshaft 10A, the first arm A1, the fourth arm A4, the fifth arm A5, and the eighth arm A8 are integrally provided with counterweights W, while the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7 are not provided with counterweights W. Examples of the dies used to manufacture this crankshaft 10A are shown in FIGS. 19 to 21.

図19は、クランク軸10Aの製造に際し、第1予備成形工程で用いる金型21A,22Aを例示する図である。金型21A,22Aは、上記実施形態における金型21,22と同様、ビレット11のうち、カウンターウエイトW付きの第1アームA1、第4アームA4、第5アームA5、及び第8アームA8に相当する部位を、アームA側の幅LaがカウンターウエイトW側の幅Lwよりも短くなるように圧下する(図7A及び図7B)。一方、ビレット11のうち、カウンターウエイトWのない第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7に相当する部位について、金型21A,22Aは、ジャーナル相当部JAと同様の加工を行う(図5A及び図5B)。 Figure 19 is a diagram illustrating the dies 21A and 22A used in the first preforming step in manufacturing the crankshaft 10A. As with the dies 21 and 22 in the above embodiment, the dies 21A and 22A press down the parts of the billet 11 corresponding to the first arm A1, the fourth arm A4, the fifth arm A5, and the eighth arm A8 with the counterweight W so that the width La on the arm A side is shorter than the width Lw on the counterweight W side (Figures 7A and 7B). On the other hand, the dies 21A and 22A process the parts of the billet 11 corresponding to the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7 without the counterweight W in the same way as the journal corresponding part JA (Figures 5A and 5B).

図20は、クランク軸10Aの製造に際し、第2予備成形工程で用いる金型31A,32Aを例示する図である。金型21A,22Aは、上記実施形態における金型31,32と同様、第1予備成形工程で得られた荒地12のうち、カウンターウエイトW付きの第1アームA1、第4アームA4、第5アームA5、及び第8アームA8に相当する部位を、アームA側の幅がカウンターウエイトW側の幅よりも短い状態を維持するように支持する。すなわち、カウンターウエイトW付きの第1アームA1、第4アームA4、第5アームA5、及び第8アームA8では、第2予備成形工程後も、アームA側の幅BaaがカウンターウエイトW側の幅Bwaよりも短い状態が保たれる(図11A及び図11B)。一方、荒地12のうち、カウンターウエイトWのない第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7に相当する部位については、金型31A,32Aにより、ジャーナル相当部JAと同様の加工が行われる(図9A及び図9B)。あるいは、第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7に相当する部位は、金型31A,32Aで圧下されなくてもよい。 20 is a diagram illustrating the molds 31A and 32A used in the second preforming step in the manufacture of the crankshaft 10A. The molds 21A and 22A, like the molds 31 and 32 in the above embodiment, support the portions of the rough surface 12 obtained in the first preforming step corresponding to the first arm A1, the fourth arm A4, the fifth arm A5, and the eighth arm A8 with the counterweight W, so that the width of the arm A side is maintained shorter than the width of the counterweight W side. That is, in the first arm A1, the fourth arm A4, the fifth arm A5, and the eighth arm A8 with the counterweight W, the width Baa of the arm A side is maintained shorter than the width Bwa of the counterweight W side even after the second preforming step (FIGS. 11A and 11B). On the other hand, the portions of the rough surface 12 corresponding to the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7, which do not have the counterweight W, are machined by the dies 31A and 32A in the same manner as the journal portion JA (FIGS. 9A and 9B). Alternatively, the portions corresponding to the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7 do not need to be pressed down by the dies 31A and 32A.

図21は、クランク軸10Aの製造に際し、第3予備成形工程で用いる金型60Aを例示する図である。金型60Aは、上型61Aと、下型62Aとを含んでいる。上型61A及び下型62Aは、上記実施形態における上型61及び下型62と同様、第2予備成形工程で得られた荒地13のうち、カウンターウエイトW付きの第1アームA1、第4アームA4、第5アームA5、及び第8アームA8に相当する部位の外周を拘束しながら、クランクウェブCwの仕上げ形状に相当する形状に成形することができる。すなわち、上型61A及び下型62Aは、それぞれ、上型61及び下型62と同様のアーム加工部613,623及びウエイト加工部614,624を有することができる(図16A及び図16B)。 21 is a diagram illustrating a mold 60A used in the third preforming step in the manufacture of the crankshaft 10A. The mold 60A includes an upper mold 61A and a lower mold 62A. As with the upper mold 61 and the lower mold 62 in the above embodiment, the upper mold 61A and the lower mold 62A can mold the rough surface 13 obtained in the second preforming step into a shape corresponding to the finished shape of the crank web Cw while constraining the outer periphery of the parts corresponding to the first arm A1 with the counterweight W, the fourth arm A4, the fifth arm A5, and the eighth arm A8. That is, the upper mold 61A and the lower mold 62A can have the arm processing parts 613, 623 and the weight processing parts 614, 624 similar to the upper mold 61 and the lower mold 62, respectively (FIGS. 16A and 16B).

一方、上型61A及び下型62Aは、荒地13のうち、カウンターウエイトWのない第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7に相当する部位を実質的に圧下しない。言い換えると、荒地13のうち、第2アームA2、第3アームA3、第6アームA6、及び第7アームA7に相当する各部位の外周は、第3予備成形工程の間、上型61A及び下型62Aによって拘束されない。 On the other hand, the upper die 61A and the lower die 62A do not substantially press down the portions of the rough surface 13 corresponding to the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7 that do not have the counterweight W. In other words, the outer periphery of each portion of the rough surface 13 corresponding to the second arm A2, the third arm A3, the sixth arm A6, and the seventh arm A7 is not restrained by the upper die 61A and the lower die 62A during the third preforming step.

このように、本開示に係る製造方法は、カウンターウエイトWを有するアームAの数にかかわらず、様々なクランク軸に適用することができる。例えば、8気筒エンジンに搭載されるクランク軸等にも、本開示に係る製造方法を適用することができる。 In this way, the manufacturing method according to the present disclosure can be applied to various crankshafts regardless of the number of arms A having counterweights W. For example, the manufacturing method according to the present disclosure can be applied to crankshafts mounted on eight-cylinder engines.

10,10A:クランク軸
J,J1~J5:ジャーナル
P,P1~P4:ピン
A,A1~A8:アーム
W:カウンターウエイト
Cw,Cw1~Cw8:クランクウェブ
11:ビレット
12:第1荒地
13:第2荒地
14:第3荒地
21,22,21A,22A:第1金型
31,32,31A,32A:第2金型
41,42:偏心型
60,60A:第3金型
10, 10A: Crankshaft J, J1 to J5: Journal P, P1 to P4: Pin A, A1 to A8: Arm W: Counterweight Cw, Cw1 to Cw8: Crank web 11: Billet 12: First die 13: Second die 14: Third die 21, 22, 21A, 22A: First die 31, 32, 31A, 32A: Second die 41, 42: Eccentric die 60, 60A: Third die

Claims (3)

ジャーナルと、前記ジャーナルに対して偏心して配置されるピンと、前記ジャーナルと前記ピンとを接続するアームと、前記アームと一体的に形成されたカウンターウエイトと、を含むクランク軸の製造方法であって、
ビレットから第1荒地を得る第1予備成形工程と、
前記第1荒地から第2荒地を得る第2予備成形工程と、
前記第2荒地から第3荒地を得る第3予備成形工程と、
を備え、
前記第1予備成形工程では、一対の第1金型を用い、前記ビレットの軸方向と垂直な方向から、前記ビレットのうち前記ジャーナルに相当する部位及び前記ピンに相当する部位を圧下することにより、前記ジャーナルに相当する部位及び前記ピンに相当する部位の各断面積を減少させて当該部位をそれぞれ扁平状に成形するとともに、前記ビレットのうち、前記アーム及び前記カウンターウエイトで構成されるクランクウェブに相当する部位を、前記第1金型の圧下方向において前記アームに相当する部位の長さが前記カウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短くなるように、前記一対の第1金型で圧下し、
前記第2予備成形工程では、一対の第2金型を用い、前記第1金型の圧下方向及び前記第1荒地の軸方向と垂直な方向を圧下方向として、前記第1荒地のうち前記ジャーナルに相当する部位を圧下し、偏心型を用い、前記第2金型による圧下方向と平行な方向を偏心方向として、前記第1荒地のうち前記ピンに相当する部位を前記ジャーナルに相当する部位に対して偏心させるとともに、前記第1荒地のうち前記クランクウェブに相当する部位を、前記第1金型の圧下方向における前記アームに相当する部位の長さが前記カウンターウエイトに相当する部位の長さよりも短い状態に維持されるように、前記一対の第2金型によって支持し、
前記第3予備成形工程では、第3金型を用い、前記第2荒地のうち前記クランクウェブに相当する部位を前記第2荒地の軸方向から圧下することにより、当該部位の厚みを減少させる、製造方法。
A manufacturing method of a crankshaft including a journal, a pin disposed eccentrically with respect to the journal, an arm connecting the journal and the pin, and a counterweight formed integrally with the arm, comprising:
a first preforming step of obtaining a first rough shape from the billet;
A second preforming step of obtaining a second rough base from the first rough base;
A third preforming step of obtaining a third rough base from the second rough base;
Equipped with
In the first preforming step, a pair of first dies are used to press down the portions of the billet corresponding to the journal and the portions of the pin in a direction perpendicular to the axial direction of the billet, thereby reducing the cross-sectional areas of the portions corresponding to the journal and the portions corresponding to the pin to form the portions into flat shapes, and a portion of the billet corresponding to a crank web constituted by the arm and the counterweight is pressed down by the pair of first dies such that the length of the portion corresponding to the arm in the pressing direction of the first dies is shorter than the length of the portion corresponding to the counterweight,
In the second preforming step, a pair of second dies are used to press down a portion of the first roughness corresponding to the journal in a pressing direction perpendicular to the pressing direction of the first die and the axial direction of the first roughness, and an eccentric die is used to eccentrically displace a portion of the first roughness corresponding to the pin relative to a portion of the first roughness corresponding to the journal in an eccentric direction parallel to the pressing direction of the second die, and a portion of the first roughness corresponding to the crank web is supported by the pair of second dies so that a length of a portion of the first roughness corresponding to the arm in the pressing direction of the first die is maintained shorter than a length of a portion of the first roughness corresponding to the counterweight,
In the third pre-forming step, a third mold is used to press down a portion of the second rough sheet corresponding to the crank web in the axial direction of the second rough sheet, thereby reducing a thickness of the portion.
請求項1に記載の製造方法であって、
前記第3予備成形工程では、前記第3金型によって前記第2荒地のうち前記クランクウェブに相当する部位の外周を拘束し、当該部位を前記クランクウェブの仕上げ形状に相当する形状に形成する、製造方法。
The method according to claim 1,
In the third pre-forming step, the outer periphery of a portion of the second roughness corresponding to the crank web is constrained by the third mold, and the portion is formed into a shape corresponding to a finished shape of the crank web.
請求項1又は2に記載の製造方法であって、
前記第2予備成形工程において、前記ピンに相当する部位の偏心量は、前記ピンの仕上げ寸法の偏心量の40%以下である、製造方法。
The method according to claim 1 or 2,
a manufacturing method in which, in the second preforming step, an amount of eccentricity of the portion corresponding to the pin is 40% or less of an amount of eccentricity of a finished dimension of the pin.
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