JPWO2017110887A1 - 鍛造クランク軸の製造方法 - Google Patents

Abstract

開示される製造方法は、鍛造クランク軸の製造方法である。この製造方法は、一対の第１金型（１０）によって棒状部材（５１）の長手方向の一部（第１部位）を圧下することによって、当該第１部位の断面積を減少させる圧下ステップと、第１部位を保持した状態で、第２金型（２０）によって棒状部材（５１）の第２部位を偏心させる偏心ステップと、を含む。第２部位は、棒状部材（５１）のうちで第１部位を除いた部位の少なくとも一部である。第２金型（２０）による偏心方向は、第１金型（１０）による圧下方向、および、棒状部材の長手方向のそれぞれと垂直な方向である。

Description

本発明は、熱間鍛造によりクランク軸を製造する方法に関する。

自動車、自動二輪車、農業機械または船舶等のレシプロエンジンにおいて、ピストンの往復運動を回転運動に変換して動力を取り出すために、クランク軸が不可欠である。クランク軸は、型鍛造または鋳造によって製造できる。高強度と高剛性がクランク軸に要求される場合、型鍛造によって製造されたクランク軸（以下、「鍛造クランク軸」ともいう）が多用される。

一般に、鍛造クランク軸の原材料は、ビレットである。そのビレットでは、横断面が丸形または角形であり、断面積が全長にわたって一定である。鍛造クランク軸の製造工程は、予備成形工程、型鍛造工程およびバリ抜き工程を含む。必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程が追加される。通常、予備成形工程は、ロール成形と曲げ打ちの各工程を含み、型鍛造工程は、荒打ちと仕上げ打ちの各工程を含む。

図１Ａ〜図１Ｆは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程を説明するための模式図である。図１Ａはビレット、図１Ｂはロール荒地、図１Ｃは曲げ荒地、図１Ｄは荒鍛造材、図１Ｅは仕上げ鍛造材、図１Ｆはクランク軸（最終製品）をそれぞれ示す。図１Ｆに例示する鍛造クランク軸１は、４気筒エンジンに搭載される。そのクランク軸１は、５つのジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５と、４つのピン部Ｐ１〜Ｐ４と、フロント部Ｆｒと、フランジ部Ｆｌと、８枚のクランクアーム部（以下、単に「アーム部」ともいう）Ａ１〜Ａ８と、８枚のカウンターウエイト部（以下、単に「ウエイト部」ともいう）Ｗ１〜Ｗ８と、を備える。アーム部Ａ１〜Ａ８は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をそれぞれつなぐ。また、全部のアーム部Ａ１〜Ａ８は、ウエイト部Ｗ１〜Ｗ８をそれぞれ一体で有する。

以下では、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５、ピン部Ｐ１〜Ｐ４、アーム部Ａ１〜Ａ８およびウエイト部Ｗ１〜Ｗ８のそれぞれを総称するとき、その符号は、ジャーナル部で「Ｊ」、ピン部で「Ｐ」、アーム部で「Ａ」、ウエイト部で「Ｗ」とも記す。ピン部Ｐおよびそのピン部Ｐにつながる一組のアーム部Ａ（ウエイト部Ｗを含む）をまとめて「スロー」ともいう。

図１Ａ〜図１Ｆに示す製造方法では、以下のようにして鍛造クランク軸１が製造される。先ず、図１Ａに示すような所定の長さのビレット２を加熱炉（例えば誘導加熱炉またはガス雰囲気加熱炉等）によって加熱した後、ロール成形を行う。ロール成形工程では、例えば孔型ロールを用いてビレット２を圧延し、ビレット２の長手方向の一部で断面積を減少させる。これにより、ビレット２の体積を長手方向に配分し、中間素材であるロール荒地３を得る（図１Ｂ参照）。次に、曲げ打ち工程では、ロール荒地３を長手方向と垂直な方向から部分的に圧下し、ロール荒地３の長手方向の一部を偏心させる。これにより、ロール荒地３の体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地４を得る（図１Ｃ参照）。

続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地４を一対の金型（上型と下型）を用いてプレス鍛造することにより、荒鍛造材５を得る（図１Ｄ参照）。得られる荒鍛造材５は、クランク軸（最終製品）のおおよその形状を有する。さらに、仕上げ打ち工程では、荒鍛造材５を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造することにより、仕上げ鍛造材６を得る（図１Ｅ参照）。得られる仕上げ鍛造材６は、最終製品のクランク軸と合致する形状を有する。これら荒打ちおよび仕上げ打ちのとき、余材が、上型と下型の隙間から流出してバリとなる。このため、荒鍛造材５および仕上げ鍛造材６のいずれも、周囲に大きなバリＢを有する。

バリ抜き工程では、例えば、バリ付きの仕上げ鍛造材６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Ｂを打ち抜く。これにより、仕上げ鍛造材６からバリＢを除去し、バリ無し鍛造材を得る。そのバリ無し鍛造材は、図１Ｆに示す鍛造クランク軸１とほぼ同じ形状である。

整形工程では、バリ無し鍛造材の要所を上下から金型で僅かに圧下し、バリ無し鍛造材を最終製品の寸法形状に矯正する。ここで、バリ無し鍛造材の要所は、例えば、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒおよびフランジ部Ｆｌなどといった軸部、さらにはアーム部Ａおよびウエイト部Ｗである。こうして、鍛造クランク軸１が製造される。

図１Ａ〜図１Ｆに示す製造工程は、図１Ｆに示す４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、様々なクランク軸に適用できる。例えば、４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸にも適用できる。

４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸の場合、８枚のアーム部Ａのうちの一部のアーム部Ａがウエイト部Ｗを一体で有する。例えば、先頭の第１アーム部Ａ１、最後尾の第８アーム部Ａ８および中央の２枚のアーム部（第４アーム部Ａ４、第５アーム部Ａ５）がウエイト部Ｗを有する。また、残りのアーム部、具体的には、第２のアーム部Ａ２、第３のアーム部Ａ３、第６のアーム部Ａ６および第７のアーム部Ａ７は、ウエイト部を有さない。以下では、ウエイト部を有さないアーム部を、「ウエイト無しアーム部」ともいう。

その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジンおよび８気筒エンジン等に搭載されるクランク軸であっても、製造工程は同様である。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加される。

このような鍛造クランク軸の製造では、型鍛造におけるバリの流出を低減することにより、材料歩留りを向上することが望まれる。ここで、材料歩留りとは、鍛造クランク軸（最終製品）の体積がビレットの体積に占める割合（百分率）を意味する。この材料歩留りは、予備成形において、体積の配分を促進することにより、向上できる。

予備成形に関する技術が、特開２００１−１０５０８７号公報（特許文献１）、特開平２−２５５２４０号公報（特許文献２）および特開昭６２−２４４５４５号公報（特許文献３）に記載される。

特許文献１には、一対の上型と下型を用いる予備成形方法が記載される。その予備成形方法では、上型と下型とで棒状の被加工物を圧下する際に、被加工物の一部を伸ばして断面積を減少させながら、一部に連続した他部をすべらせながら動かして偏心させる。このような特許文献１に記載の予備成形方法では、延ばしと曲げを同時に実施できることから、設備投資の少ない予備成形方法を提供できるとしている。

特許文献２に記載の予備成形では、従来の２パスのロール成形に代え、４パスの高速ロール設備を用いる。その予備成形において、ロール荒地の断面積を、鍛造クランク軸（最終製品）のウエイト部、アーム部およびジャーナル部の断面積の分布に合わせて決めることが提案されている。これにより、特許文献２では、材料歩留りを向上できるとしている。

特許文献３に記載の予備成形では、クロスローリング法によって体積を軸方向および径方向に配分し、軸非対称な中間素材を得る。クロスローリング法では、２つのダイスで丸棒状の素材を圧下し、そのダイスの転造作用によって体積を配分する。

特開２００１−１０５０８７号公報 特開平２−２５５２４０号公報 特開昭６２−２４４５４５号公報 ＷＯ２０１４／０３８１８３号公報

鍛造クランク軸の製造では、前述の通り、型鍛造でのバリの流出を低減し、材料歩留りを向上させることが望まれる。この材料歩留りは、予備成形で体積の配分を促進することにより、向上できる。

図１Ａ〜図１Ｆに示す製造工程のように、予備成形がロール成形および曲げ打ちからなる場合がある。この場合、以下の方法により、体積の配分を促進することが考えられる。
（１）ロール成形では、ビレットのうちでジャーナル部となる部位で断面積を減少させる。
（２）続く、曲げ打ちでは、ピン部となる部位、および、そのピン部とつながる１組のウエイト部を有するアーム部となる部位を部分的に圧下してウエイト部となる部位側に偏心させる。

なお、以下では、ジャーナル部となる部位を「ジャーナル相当部」、ピン部となる部位を「ピン相当部」、ピン相当部およびそのピン相当部とつながる１組のアーム部（ウエイト部となる部位を含む）となる部位を「スロー相当部」、ウエイト部を有するアーム部となる部位を「ウエイト有りアーム相当部」ともいう。

しかしながら、上記の方法では、ロール成形でジャーナル相当部の断面積を大きく減少させると、曲げ打ちでスロー相当部を偏心させる際に、スロー相当部からジャーナル相当部への材料流動が不可避となる。その材料流動により、ジャーナル相当部の周辺で疵（いわゆる、被さり疵）が発生する場合がある。また、その材料流動は、予備成形での体積の配分を阻害する。これらから、予備成形がロール成形および曲げ打ちからなる場合、ロール成形におけるジャーナル相当部の断面積の減少量と、曲げ打ちにおけるスロー相当部の偏心量が十分でない。このため、体積の配分をさらに促進することが望まれていた。

前記特許文献１に記載の予備成形方法では、一対の上型と下型とで圧下する際に、棒状の被加工物の一部で断面積を減少させながら、他部を偏心させる。しかしながら、一対の上型と下型とによって断面積の減少と偏心を同時に行うので、断面積の減少量および偏心量が十分でない。このため、体積の配分をさらに促進することが望まれていた。

前記特許文献２に記載の予備成形方法では、ロール成形であることから、ビレットの一部を偏心させることができない。このため、得られるロール荒地に、曲げ打ち等をさらに施す必要がある。この場合、前述の通り、断面積の減少量および偏心量が十分でない。

前記特許文献３に記載の予備成形では、クロスローリング法によって体積を軸方向および径方向に配分する。クロスローリング法では、曲げ打ちや型鍛造等で使用されるプレス機でなく、特別な設備を用いる。また、クロスローリング法では、複数箇所を同時に加工することが困難であり、例えば、複数のジャーナル相当部および複数のスロー相当部を順に、加工することとなる。このため、ダイスが大型化する。これらから、設備コストが増大する。

本発明の目的は、設備コストの増大を抑制しながら、予備成形で体積の配分を促進することにより、材料歩留りを向上できる鍛造クランク軸の製造方法を提供することにある。

本発明の一実施形態による鍛造クランク軸の製造方法は、回転中心となる複数のジャーナル部と、前記複数のジャーナル部に対して偏心した複数のピン部と、前記複数のジャーナル部と前記複数のピン部とをつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法である。前記複数のクランクアーム部の少なくとも１つはカウンターウエイト部を有するウエイト有りアーム部である。前記製造方法は、一対の第１金型によって棒状部材の長手方向の一部である第１部位を圧下することによって、前記第１部位の断面積を減少させる圧下ステップと、圧下された前記第１部位を前記第１金型によって保持した状態で、前記棒状部材の第２部位を第２金型によって偏心させる偏心ステップと、を含む。前記第２部位は、前記棒状部材のうちで前記第１部位を除いた部位の少なくとも一部である。前記第２金型による偏心方向は、前記第１金型による圧下方向、および、前記棒状部材の長手方向のそれぞれと垂直な方向である。

鍛造クランク軸を製造するための本発明の製造方法によれば、偏心させる第２部位から、圧下されて保持された第１部位への材料流動を抑制できる。このため、体積の配分が促進され、材料歩留りを向上できる。また、本発明の製造方法は、プレス機を用いて実施できる。このため、設備コストの増大を抑制できる。

図１Ａは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるビレットを示す模式図である。 図１Ｂは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるロール荒地を示す模式図である。 図１Ｃは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における曲げ荒地を示す模式図である。 図１Ｄは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における荒鍛造材を示す模式図である。 図１Ｅは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程における仕上げ鍛造材を示す模式図である。 図１Ｆは、従来の一般的な鍛造クランク軸の製造工程におけるクランク軸を示す模式図である。 図２Ａは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における圧下開始時を示す縦断面図である。 図２Ｂは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における圧下終了時を示す縦断面図である。 図３Ａは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における圧下終了時を示す上面図である。 図３Ｂは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における偏心終了時を示す上面図である。 図４Ａは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における圧下終了時の棒状部材を示す側面図である。 図４Ｂは、図４Ａに示す棒状部材の上面図である。 図４Ｃは、図４ＡのIVＣ−IVＣ断面図である。 図４Ｄは、図４ＡのIVＤ−IVＤ断面図である。 図５Ａは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例における偏心終了時の棒状部材を示す側面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示す棒状部材の上面図である。 図６Ａは、第３金型を用いる加工フロー例における圧下開始時を示す縦断面図である。 図６Ｂは、第３金型を用いる加工フロー例における圧下終了時を示す縦断面図である。 図７Ａは、第３金型を用いる加工フロー例における圧下終了時を示す上面図である。 図７Ｂは、第３金型を用いる加工フロー例における偏心終了時を示す上面図である。 図８Ａは、第３金型を用いる加工フロー例における圧下終了時の棒状部材を示す側面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す棒状部材の上面図である。 図９Ａは、第３金型を用いる加工フロー例における偏心終了時の棒状部材を示す側面図である。 図９Ｂは、図９Ａに示す棒状部材の上面図である。 図１０Ａは、楔機構を利用する構成例における圧下前を示す横断面図である。 図１０Ｂは、楔機構を利用する構成例における圧下終了時を示す横断面図である。 図１０Ｃは、楔機構を利用する構成例における第２金型の動作時を示す横断面図である。 図１１は、型鍛造ステップによって形成される荒鍛造材の一例を示す上面図である。 図１２Ａは、本実施形態の製造方法で製造される鍛造クランク軸の他の一例を示す模式図である。 図１２Ｂは、図１２Ａに示した鍛造クランク軸の製造工程において圧下された棒状部材の一例を示す模式図である。 図１２Ｃは、図１２Ｂに示した棒状部材を偏心することによって得られた荒地５２の一例を示す模式図である。 図１３Ａは、図１２Ａに示した鍛造クランク軸の製造工程において圧下された棒状部材の他の一例を示す模式図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに示した棒状部材を偏心することによって得られた荒地５２の他の一例を示す模式図である。 図１４Ａは、本実施形態の製造方法で製造される鍛造クランク軸の他の一例を示す模式図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに示した鍛造クランク軸の製造工程において圧下された棒状部材の一例を示す模式図である。 図１４Ｃは、図１４Ｂに示した棒状部材を偏心することによって得られた荒地５２の他の一例を示す模式図である。

本発明の実施の形態について以下に説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。

本実施形態の製造方法は、鍛造クランク軸の製造方法である。その鍛造クランク軸は、回転中心となる複数のジャーナル部Ｊと、複数のジャーナル部Ｊに対して偏心した複数のピン部Ｐと、複数のジャーナル部Ｊと複数のピン部Ｐとをつなぐ複数のクランクアーム部Ａと、を備える。複数のクランクアーム部Ａの少なくとも１つはカウンターウエイト部Ｗを有するウエイト有りアーム部ＡＷである。本実施形態の製造方法は、圧下ステップと偏心ステップとを含む。

圧下ステップは、一対の第１金型によって棒状部材の長手方向の一部である第１部位を圧下することによって、その第１部位の断面積を減少させるステップである。第１部位が第１金型によって圧下されて保持された状態で、次の偏心ステップが行われる。

圧下ステップで圧下される棒状部材は、鍛造クランク軸の材料となる部材である。当該棒状部材には、上述したビレットと呼ばれる材料を用いることができる。

圧下ステップでは、第１部位が１回だけ圧下されてもよいし、第１部位が複数回（たとえば２回）圧下されてもよい。第１部位が２回圧下される場合の一例は、以下のように行われる。まず、第１回目の圧下によって、棒状部材の第１部位を圧下する。この圧下によって、第１部位の断面を、圧下方向に縮めるとともに、圧下方向および棒状部材の長手方向の両方に垂直な方向に伸ばす。次の第２回目の圧下では、棒状部材を９０°回転させて、第１部位を再度圧下する。例えば、棒状部材の断面が丸形である場合には、第１回目の圧下によってその断面が楕円状になる。第２回目の圧下は、楕円状の断面の長軸の方向が鉛直方向（重力の方向）となるように配置した状態で行う。このように２回の圧下を行うことによって、第１部位の断面積を大きく減少させることが可能である。

偏心ステップは、圧下された第１部位を第１金型によって保持した状態で、棒状部材の第２部位を第２金型によって偏心させるステップである。当該第２部位は、棒状部材のうちで第１部位を除いた部位の少なくとも一部である。すなわち、棒状部材のうちで第１部位を除いた部位の一部または全部が第２部位である。一例では、第１部位に挟まれている部位の全てを第２部位とする。

第２金型による偏心方向（偏心ステップにおける偏心方向）は、第１金型による圧下方向（圧下ステップにおける圧下方向）、および、棒状部材の長手方向のそれぞれと垂直な方向である。この構成によれば、第１金型や長手方向の材料移動の影響などを受けることなく、第２金型による偏心量を任意に設定することが可能となる。典型的な一例において、圧下ステップでは、第１金型が鉛直方向に移動し、偏心ステップでは第２金型が主に水平方向に移動する。

第２部位は、ウエイト有りアーム部ＡＷとなるウエイト有りアーム相当部ＡＷＣを含んでもよい。ウエイト有りアーム部ＡＷにおいて、ウエイト部Ｗは、そのウエイト有りアーム部ＡＷが接するピン部Ｐとは反対側に偏心している。ウエイト部Ｗは体積が大きいため、ウエイト有りアーム部ＡＷとなるウエイト有りアーム相当部ＡＷＣを偏心ステップで偏心させることが好ましい。

ウエイト有りアーム部ＡＷにおいて、カウンターウエイト部Ｗは、ウエイト有りアーム部ＡＷが接するピン部Ｐとは反対の方向に偏心している。第２部位がウエイト有りアーム相当部ＡＷＣを含む場合、本実施形態の製造方法は以下の条件（１）を満たしてもよい。以下の偏心ステップによれば、その後の工程におけるウエイト部Ｗの形成が容易になり、材料歩留りを向上できる。
（１）偏心ステップにおいて、第２部位をカウンターウエイト部Ｗの偏心方向に対応する方向に偏心させる。

ここで、「カウンターウエイト部Ｗの偏心方向に対応する方向」は、後に捩り工程が設けられない場合では、カウンターウエイト部Ｗの偏心方向に等しい。一方、後に捩り工程が設けられる場合では、「カウンターウエイト部Ｗの偏心方向に対応する方向」は、カウンターウエイト部Ｗの偏心方向に近い側の方向を意味する。

第２部位がウエイト有りアーム相当部ＡＷＣを含む場合、本実施形態の製造方法は、以下の（２）および／または（３）の条件をさらに満たしてもよい。
（２）第１部位が、ジャーナル部Ｊとなる部位を含む。
（３）第２部位が、ピン部Ｐとなるピン相当部、および、ウエイト有りアーム相当部ＡＷＣを含む。

上記（２）の条件において、第１部位がすべてのジャーナル相当部を含んでもよい。その場合、偏心ステップにおいてジャーナル相当部を偏心させることなく第２部位を偏心させることができる。

上記（３）の条件（たとえば（２）および（３）の条件）を満たす製造方法は、以下の（４）および（５）の条件をさらに満たしてもよい。
（４）圧下ステップでは、一対の第３金型によって棒状部材のピン相当部を圧下することによってピン相当部の断面積を減少させる。
（５）偏心ステップでは、第３金型によってピン相当部を保持した状態で、第２金型によって第３金型を移動させながらピン相当部を偏心させる。

ウエイト部Ｗを含む１つのスローにおいて、ピン部Ｐとウエイト部Ｗとは、反対の方向に偏心している。そのため、上記（３）の条件（たとえば（２）および（３）の条件）を満たす製造方法では、偏心ステップの後の工程において、ピン相当部をウエイト有りアーム相当部と反対の方向に偏心させることが必要になる。その場合、本実施形態の製造方法は、以下の（６）および（７）の条件を満たしてもよい。
（６）本実施形態の製造方法は、偏心ステップの後に、偏心ステップによって形成された荒地を型鍛造することによって荒鍛造材を形成する型鍛造ステップをさらに含む。
（７）型鍛造ステップにおいて、第２部位を型鍛造することによって、ピン部Ｐとなる粗ピン部を、偏心ステップにおける第２部位の偏心方向とは逆の方向に形成する。

型鍛造ステップで形成される荒鍛造材は、最終製品である鍛造クランク軸の形状とほぼ等しい形状か、それに近い形状を有する。上記（６）および（７）の型鍛造ステップを実施する場合、荒鍛造材にバリが形成されてもよい。本実施形態の製造方法では偏心ステップにおいて十分な体積配分がなされている。そのため、上記型鍛造ステップにおいてバリが生じる場合であっても、従来の製造方法と比較してバリの量を低減できる。

上記（３）の条件（たとえば（２）および（３）の条件）を満たす製造方法において、ピン相当部は、型鍛造ステップ以外のステップで偏心させてもよい。

以下に、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。以下で説明する実施形態は例示であり、以下の実施形態の構成の少なくとも一部を、上述した構成に置き換えることができる。

１．製造工程例
本実施形態の製造方法が対象とする鍛造クランク軸は、回転中心となるジャーナル部Ｊと、ジャーナル部Ｊに対して偏心したピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとをつなぐアーム部Ａと、を備える。アーム部Ａの一部または全部は、ウエイト部Ｗを備える。本実施形態の製造方法は、例えば、前記図１Ｆに示す４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸を対象とすることができる。また、前述の４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸を対象とすることもできる。その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジンまたは８気筒エンジン等に搭載されるクランク軸を対象とすることもできる。

本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、圧下ステップと、偏心ステップと、を含む。圧下ステップでは、一対の第１金型によって棒状部材の長手方向の一部（第１部位）を圧下し、当該一部の断面積を減少させる。偏心ステップでは、第１金型によって圧下された第１部位を保持した状態で、第２金型によって、棒状部材の長手方向の一部（第２部位）を偏心させる。これにより、棒状部材の体積の配分を促進できる。圧下ステップおよび偏心ステップの詳細は、後述する。

本実施形態の圧下ステップおよび偏心ステップからなる加工は、従来の製造工程の予備成形に相当し、より具体的には、ロール成形および曲げ打ちからなる予備成形に相当する。ロール成形および曲げ打ちは、異なる設備によってそれぞれ行うが、本実施形態の製造方法では、圧下ステップおよび偏心ステップからなる加工は、後述の通り、単一のプレス機内で行うことができる。

被加工材である棒状部材は、例えば、ビレットとすることができる。あるいは、長手方向の一部で断面積を減少させた初期荒地とすることができる。その初期荒地は、例えば、ビレットにロール成形等を施すことによって得られる。

予備成形の後に、例えば、前記図１Ｄ〜図１Ｆに示す製造工程と同様に、型鍛造工程およびバリ抜き工程を追加でき、必要に応じ、バリ抜き工程の後に整形工程を追加できる。型鍛造工程は、荒打ちと仕上げ打ちから構成できる。なお、ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、バリ抜き工程の後に、捩り工程が追加される。これらの工程は、いずれも、熱間で一連に行われる。

あるいは、予備成形の後工程として、ＷＯ２０１４／０３８１８３号公報（特許文献４）に記載される成形装置によって加工する工程を追加してもよい。特許文献４には、クランク軸の粗形状が造形された粗素材から仕上打ち用素材を成形する成形装置が提案される。その粗素材として、圧下ステップおよび偏心ステップによって得られた荒地を用いる。この場合、上記の成形装置によって加工する工程の後に、仕上げ鍛造工程およびバリ抜き工程を追加してもよく、必要に応じて整形工程を追加してもよい。これらの工程は、いずれも、熱間で一連に行われる。

２．圧下ステップおよび偏心ステップ
圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例について、図面を参照しながら説明する。本加工フロー例は、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸を対象とする。

図２Ａ〜図５Ｂは、圧下ステップおよび偏心ステップによる加工フロー例を示す模式図である。そのうちの図２Ａおよび図２Ｂは、縦断面図であり、図２Ａは圧下開始時、図２Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。図２Ａおよび図２Ｂには、棒状部材５１（ビレット）と、一対の第１金型１０とを示し、図面の理解を容易にするため、後述の第２金型を省略する。

図３Ａおよび図３Ｂは、上面図であり、図３Ａは圧下終了時、図３Ｂは偏心終了時をそれぞれ示す。図３Ａおよび図３Ｂには、棒状部材５１、荒地５２、一対の第１金型１０のうちの第１上型１１、および、第２金型２０を示す。図面の理解を容易にするため、図３Ａおよび図３Ｂでは、第１上型１１および第２金型２０にそれぞれハッチングを施す。

図４Ａ〜図４Ｄは、圧下終了時の棒状部材を示す模式図であり、図４Ａは側面図、図４Ｂは上面図、図４ＣはIVＣ−IVＣ断面図、図４ＤはIVＤ−IVＤ断面図である。また、図５Ａおよび図５Ｂは、偏心終了時の棒状部材（荒地５２）を示す模式図であり、図５Ａは側面図、図５Ｂは上面図である。図５Ｂの下側には、荒地５２の各部位と、鍛造クランク軸（最終製品）の各部位との対応を示すため、鍛造クランク軸１の形状を想像線で示す。

本加工フロー例において、一対の第１金型１０は、第１上型１１および第１下型１２で構成される。第１上型１１は、プレス機の上側ベースプレート（図示なし）に固定され、第１下型１２は、プレス機の下側ベースプレート（図示なし）に固定される。

このような一対の第１金型１０により、棒状部材５１（ビレット）の長手方向の一部を圧下し、第１部位５１ａ（以下、「圧下部」ともいう）の断面積を減少させる。本加工フロー例では、ジャーナル部となる部位（ジャーナル相当部）およびフロント部となる部位（以下、「フロント相当部」ともいう）が圧下部５１ａとなる（図５Ａおよび図５Ｂ参照）。

第１上型１１および第１下型１２は、上述の圧下部５１ａを圧下するために凹状の型彫刻部をそれぞれ有する。その型彫刻部の横断面形状は、例えば、放物線状または半楕円状である。

第１金型１０は、棒状部材５１の長手方向の一部が大きく開放される。より具体的には、第１金型１０は、圧下されない部位（以下、「非圧下部」ともいう）に対応する範囲が開放される。本加工フロー例では、ピン部となる部位（ピン相当部）およびそのピン相当部とつながる１組のウエイト有りアーム相当部（ウエイト部を有するアーム部となる部位）に対応する範囲が開放される。すなわち、スロー相当部に対応する範囲が開放される。また、フランジ部となる部位（以下、「フランジ相当部」ともいう）に対応する範囲も開放される。

それらの開放された範囲の少なくとも一部には、第２金型２０が配置される。その第２金型２０により、棒状部材５１のうちで第２金型２０が押し当てられる第２部位５１ｂ（以下、「偏心部」ともいう）を偏心させる。その偏心部５１ｂは、非圧下部のうちの少なくとも一部である。本加工フロー例では、偏心部５１ｂは、非圧下部（フランジ相当部およびスロー相当部）のうちのスロー相当部となる。また、第２金型２０は、第１金型１０による圧下方向、および、棒状部材５１の長手方向のそれぞれと垂直な方向（図３Ｂのハッチングを施した矢印参照）に沿って移動可能である。

圧下ステップおよび偏心ステップは、上述の第１金型１０および第２金型２０を用いて以下のように行うことができる。

プレス機の動作に伴い、第１上型１１と第１下型１２とを離間させ、第１下型１２上に、断面形状が円形である棒状部材５１を載置する。その際、第２金型２０は、棒状部材５１の干渉を防止するため、退避させる。

続いて、圧下ステップでは、プレス機の動作に伴って第１上型１１を下降させ、棒状部材５１を第１上型１１と当接させ、第１金型１０による圧下を開始する（図２Ａ参照）。第１上型１１をさらに下降させると、第１金型１０の圧下により、棒状部材５１の長手方向の一部（前述の圧下部５１ａ）で断面積が減少する。第１上型１１をさらに下降させて下死点に到達させ、圧下を終了する（図２Ｂおよび図３Ａ参照）。その結果、圧下部５１ａの断面形状は、円形状から扁平状に変形する（図４Ｄ参照）。

圧下部５１ａで断面積が減少する際、圧下部５１ａの材料は、バリとして流出することなく、非圧下部に流動する。このため、前述の非圧下部で断面積が増加し、棒状部材５１の体積が長手方向に配分される（図４Ａ〜図４Ｄ参照）。

偏心ステップでは、第１上型１１の位置を下死点に維持することにより、一対の第１金型１０で棒状部材５１の圧下部５１ａを挟んで保持する。この状態で、第２金型２０を移動させて棒状部材５１に押し当てることにより（図３Ｂ参照）、前述の偏心部５１ｂを偏心させる（図５Ｂ参照）。これにより、体積の配分を促進できる。このようにして、図５Ａおよび図５Ｂに示す荒地５２が形成される。

偏心終了後、第２金型２０を退避させるとともに、第１上型１１を上昇させる。この状態で、荒地５２を取り出し、次工程に搬送する。

このような加工フロー例を採用できる本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、圧下ステップで第１金型１０によって圧下部５１ａの断面積を減少させるとともに、偏心ステップで第２金型２０によって偏心部５１ｂを偏心させる。このため、体積の配分を促進できる。

また、偏心ステップでは、第１金型１０で棒状部材５１の圧下部５１ａを保持するため、偏心部５１ｂから圧下部５１ａへの材料流動を抑制できる。このため、圧下ステップで圧下部５１ａの断面積を大きく減少させても、偏心ステップでの被さり疵の発生を防止できる。これらによっても、体積の配分を促進できる。

このように本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、予備成形での体積の配分を促進できることから、後工程の荒打ちや仕上げ打ちでバリの流出を低減でき、材料歩留りを向上できる。

上述の通り、一対の第１金型１０による圧下は、プレス機によって実現できる。第２金型２０の動作は、例えば、後述の楔機構、または、油圧シリンダ等によって実現できる。このため、圧下ステップおよび偏心ステップには、既存のプレス機を利用でき、クロスローリング法のように特別な設備が不要である。このため、設備コストの増大を抑制できる。

また、上述の加工フロー例のように、プレス機の１ストローク（１往復運動）内で、圧下ステップおよび偏心ステップを行うことができる。このため、製造効率を維持または向上させながら、材料歩留りを向上できる。

本加工フロー例のように、第１金型によって圧下される第１部位５１ａ（圧下部）は、ジャーナル相当部を含み、第２金型によって偏心させる第２部位５１ｂ（偏心部）は、ピン相当部およびウエイト有りアーム相当部を含むのが好ましい。これにより、予備成形で、ジャーナル相当部の断面積を減少できるとともに、スロー相当部を偏心させることができる。このため、予備成形での体積の配分をさらに促進できる。

偏心部５１ｂがピン相当部およびウエイト有りアーム相当部、すなわちスロー相当部を含む場合、偏心部５１ｂをウエイト部となる部位側（ピン相当部の反対側）に偏心させるのが好ましい（図５Ｂ参照）。ここで、クランク軸（最終製品）では、ピン部の断面積と比べ、ウエイト部の断面積が大きい場合が多い。この場合に偏心部５１ｂをウエイト部となる部位側に偏心させれば、ピン相当部の体積を抑えながら、ウエイト部となる部位で体積を確保できる。その結果、材料歩留りを向上できる。

予備成形での体積の配分をさらに促進する観点から、圧下部５１ａは、フロント相当部を含むのがより好ましい。鍛造クランク軸がウエイト無しアーム部を備える場合、予備成形での体積の配分をさらに促進する観点から、圧下部５１ａは、ウエイト無しアーム部となる部位を含むのがより好ましい。

圧下ステップでは、一対の第３金型によってピン相当部を圧下し、ピン相当部の断面積を減少させるのが好ましい。この場合、偏心ステップでは、第３金型によってピン相当部を保持した状態で、第２金型により、第３金型を移動させながらピン相当部を偏心させればよい。第３金型を用いる場合の加工フロー例について、図面を参照しながら説明する。

図６Ａ〜図９Ｂは、第３金型を用いる加工フロー例を示す模式図である。そのうちの図６Ａおよび図６Ｂは、縦断面図であり、図６Ａは圧下開始時、図６Ｂは圧下終了時をそれぞれ示す。また、図７Ａおよび図７Ｂは、上面図であり、図７Ａは圧下終了時、図７Ｂは偏心終了時をそれぞれ示す。図６Ａ〜図７Ｂには、前述の図２Ａ〜図３Ｂと比べ、一対の第３金型３０が追加される。図面の理解を容易にするため、図７Ａおよび図７Ｂでは、第１上型１１、第２金型２０および第３上型３１にそれぞれハッチングを施す。

図８Ａおよび図８Ｂは、第３金型を用いる加工フロー例における圧下終了時の棒状部材を示す模式図であり、図８Ａは側面図、図８Ｂは上面図である。また、図９Ａおよび図９Ｂは、第３金型を用いる加工フロー例における偏心終了時の棒状部材（荒地５２）を示す模式図であり、図９Ａは側面図、図９Ｂは上面図である。

本加工フロー例において、一対の第３金型３０は、第３上型３１および第３下型３２から構成される。第３上型３１は、プレス機の上側ベースプレート（図示なし）に保持され、第３下型３２は、プレス機の下側ベースプレート（図示なし）に保持される。これにより、圧下ステップにおいて、プレス機の動作に伴い、ピン相当部５１ｃを第１金型１０による圧下方向と同じ方向から第３金型３０によって圧下できる。第３上型３１および第３下型３２は、いずれも、第１金型１０による圧下方向、および、棒状部材５１の長手方向のそれぞれと垂直な方向（図７Ｂのハッチングを施した矢印参照）に沿って移動可能な状態で保持される。この移動に伴い、偏心ステップにおいて、ピン相当部５１ｃを偏心させる。このようにして荒地５２が形成される。

第３上型３１および第３下型３２は、ピン相当部５１ｃを圧下するために凹状の型彫刻部をそれぞれ有する。その型彫刻部の横断面形状は、例えば、放物線状または半楕円状である。

第３金型３０を用いる場合の圧下ステップでは、プレス機の動作に伴い、第１上型１１とともに第３上型３１を下降させ、第１上型１１および第３上型３１を下死点まで到達させる（図６Ｂおよび図７Ａ参照）。その際、第１金型１０により、棒状部材５１の圧下部５１ａ（ジャーナル相当部およびフロント相当部）が圧下され、それらの部位の断面積が減少する。加えて、第３金型３０により、棒状部材５１のピン相当部５１ｃを圧下し、ピン相当部５１ｃの断面積が減少する。その結果、棒状部材５１のピン相当部５１ｃの断面形状は、前記図４Ｄに示すジャーナル相当部と同様に、円形状から扁平状に変形する。

第１上型１１と第３上型３１とは必ずしも同時に下降しなくてもよい。例えば第１上型１１が先に下死点まで下降したのち、第３上型３１が下降してもよい。このようにすることにより、第１上型１１で圧下されて軸方向に押出される材料と第３上型３１で圧下されて押出される材料が干渉しあって、必要荷重が増加することを抑制するなどの効果がある。

偏心ステップでは、第１上型１１および第３上型３１の位置を下死点に維持することにより、一対の第１金型１０で棒状部材５１のジャーナル相当部およびフロント相当部を保持するとともに、一対の第３金型３０で棒状部材５１のピン相当部５１ｃを保持する。この状態で、第２金型２０を移動させ、棒状部材５１に押し当てることにより、偏心部５１ｂ（ピン相当部５１ｃおよびウエイト有りアーム相当部）を偏心させる（図７Ｂ参照）。その際、ピン相当部５１ｃは一対の第３金型３０で保持されるので、第２金型２０と棒状部材５１のピン相当部５１ｃの間には、第３金型３０が介在する。また、第２金型２０の押し当てに伴い、第３金型３０が移動しながら棒状部材５１のピン相当部５１ｃが偏心する。このようにして荒地５２が形成される。

このように一対の第３金型３０を用いれば、ピン相当部５１ｃの断面積を減少させた状態で、ピン相当部５１ｃを偏心させることができる。また、偏心ステップでは、一対の第３金型によってピン相当部５１ｃを保持するので、ウエイト有りアーム相当部からピン相当部５１ｃへ材料が流動するのを防止できる。このため、体積の配分をさらに促進することができる。

第２金型２０の動作は、例えば、後述の楔機構、または、油圧シリンダ等によって実現できる。プレス機の往復運動と確実に同期して第２金型を動作させるとともに、高速な動作を実現する観点から、楔機構によって第２金型を動作させるのが好ましい。以下に、楔機構によって第２金型を動作させる場合の構成例について、図面を参照しながら説明する。

図１０Ａ〜図１０Ｃは、楔機構によって第２金型を動作させる場合の構成例を模式的に示す横断面図であり、図１０Ａは圧下前、図１０Ｂは圧下終了時、図１０Ｃは第２金型の動作時をそれぞれ示す。図１０Ａ〜図１０Ｃには、プレス機４０の一部と、棒状部材５１（ビレット）と、一対の第１金型１０と、第２金型２０と、楔４４とを示す。プレス機４０は、ベッド４３と、上下に往復運動する上側ベースプレート４１と、下側ベースプレート４２と、弾性部材４５（例えばばね）とを備える。下側ベースプレート４２は、弾性部材４５を介してベッド４３に上下動可能に保持される。

第１金型１０のうちの第１上型１１は、上側ベースプレート４１に固定され、第１下型１２は、下側ベースプレート４２に固定される。第２金型２０は、第１金型の圧下方向と垂直な方向（本構成例では水平方向）に沿って移動可能な状態で、下側ベースプレート４２に保持される。第２金型２０の底面の一部は、傾斜面２０ａであり、その傾斜面２０ａの高さは、第１金型１０から遠ざかるに従って高くなる。楔４４は、上下方向に伸び、その楔４４の下端は、ベッド４３に固定される。また、楔４４の上面は、傾斜面４４ａであり、その傾斜面４４ａの高さは、第１金型１０から遠ざかるに従って高くなる。

このような構成例を採用する場合、圧下ステップでは、上側ベースプレート４１の下降に伴って第１上型１１が下降する。これに伴い、一対の第１金型１０により、棒状部材５１が圧下される。弾性部材４５のばね定数等は、圧下過程で下側ベースプレート４２に付加される荷重に基づいて適宜調整されているので、圧下過程の弾性部材４５はあまり縮まない。このため、圧下過程で下側ベースプレート４２はほとんど下降しないので、第２金型２０も水平方向にほとんど移動しない。

上側ベースプレート４１をさらに下降させると、第１上型１１の型割り面と、第１下型１２の型割り面とが当接し、圧下が終了する（図１０Ｂ参照）。圧下終了後、上側ベースプレート４１をさらに下降させると、下側ベースプレート４２に付加される荷重が、圧下過程と比べて大きく増加し、弾性部材４５が縮む（図１０Ｃ参照）。これに伴い、第１上型１１、第１下型１２および第２金型２０が下降する。その際、第２金型２０の傾斜面２０ａが楔４４の傾斜面４４ａに押され、第２金型２０が水平方向に移動する（図１０Ｃのハッチングを施した矢印参照）。これにより、第２金型２０が棒状部材５１に押し当てられ、棒状部材５１の一部が偏心する。このように楔機構を採用すれば、上側ベースプレート４１の往復運動に伴って第２金型を動作させることができる。

前述の加工フロー例および楔機構を用いる構成例では、一対の第１金型１０による圧下の終了後に、第２金型２０による偏心を開始する。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、一対の第１金型１０による圧下の終盤で、第２金型２０による偏心を開始してもよい。すなわち、圧下ステップの終盤に、偏心ステップを開始してもよい。

圧下ステップの終盤に偏心ステップを開始する場合、偏心ステップの開始時における第１金型の移動距離を７５％以上１００％未満とするのが好ましい。ここで、第１金型の移動距離は、第１上型または第１下型の一方が他方に対して相対的に移動した距離（ｍｍ）であり、圧下開始時を０％、圧下終了時を１００％とする。偏心ステップの開始時における第１金型の移動距離が７５％以上であれば、第１金型１０による棒状部材５１の保持が十分となり、かつ、第１上型１１の型彫刻部および第１下型１２の型彫刻部で構成する金型空間が十分狭くなるため、偏心部から圧下部への材料流動を確実に抑制できる。

設備負荷を低減する観点では、前述の加工フロー例および楔機構を用いる構成例と同様に、圧下ステップの終了後に、偏心ステップを開始するのが好ましい。これは、第１金型で圧下するエネルギーと、第２金型の水平方向移動のためのエネルギーが同時に必要となり、設備能力が大きくなるためである。

前述の加工フロー例および楔機構を用いる構成例では、第２金型２０のうちで、棒状部材５１と当接する部位の形状を平面状とし、その結果、階段状の段差Ｓが圧下部５１ａと偏心部５１ｂとの境界に形成される（図５Ｂ参照）。その段差Ｓの高さは、偏心部５１ｂの偏心量となる。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、圧下部５１ａと偏心部５１ｂとの境界で段差Ｓをなくしてもよい。すなわち、圧下部５１ａと偏心部５１ｂとの境界の周辺で偏心量を漸次変化させてもよい。例えば、第２金型２０（棒状部材５１と当接する部位）の形状を適宜変更することにより、段差Ｓをなくすことができる。

前述の加工フロー例では、第１金型１０による圧下方向、および、棒状部材５１の長手方向のそれぞれと垂直な方向（図３Ｂおよび図７Ｂのハッチングを施した矢印参照）に沿って、第２金型２０を移動させる。第２金型２０の移動方向、すなわち、棒状部材の偏心部５１ｂを偏心させる方向は、例えば、鍛造クランク軸の形状（製品形状）に応じて適宜設定すればよい。

上記の偏心ステップによって形成された荒地を上述した（７）の条件で型鍛造してもよい。例えば、型鍛造ステップにおいて、図５Ｂに示した荒地５２の第２部位（偏心部５１ｂ）を型鍛造することによって、ピン部Ｐとなる粗ピン部を、偏心部５１ｂの偏心方向とは逆の方向に形成してもよい。そのような型鍛造ステップによって形成される荒鍛造材５３を図１１に示す。図１１は荒鍛造材５３の上面図であり、図１１における荒鍛造材５３の配置方向と、図５Ｂにおける荒地５２の配置方向とは同じである。

図１１の荒鍛造材５３は、図５Ｂに示した荒地５２を型鍛造することによって得られる。荒鍛造材５３は、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５に対応する粗ジャーナル部Ｊ１’〜Ｊ５’、ピン部Ｐ１〜Ｐ４に対応する粗ピン部Ｐ１’〜Ｐ４’、アーム部Ａ１〜Ａ８に対応する粗アーム部Ａ１’〜Ａ８’、カウンターウエイト部Ｗ１〜Ｗ８に対応する粗カウンターウエイト部Ｗ１’〜Ｗ８’、フロント部Ｆｒに対応する粗フロント部Ｆｒ’、および、フランジ部Ｆｌに対応する粗フランジ部Ｆｌ’を含む。各スローにおいて、粗ピン部の偏心方向と粗カウンターウエイト部の偏心方向とは逆である。すなわち、粗カウンターウエイト部の偏心方向と、当該粗カウンターウエイト部を有する粗アーム部が接する粗ピン部の偏心方向とは逆である。

荒地５２から荒鍛造材５３を形成する型鍛造は、バリＢが生じる一般的な型鍛造によって実施できる。バリＢが生じる場合でも、カウンターウエイト部Ｗ側に材料を移動させる偏心ステップを予め行うことによって、材料歩留りを向上できる。荒鍛造材５３を、所定の工程（例えば、仕上げ鍛造工程およびバリ抜き工程）に供することによって、図９Ｂの点線に示す鍛造クランク軸１を得ることができる。なお、図９Ｂに示した荒地５２を同様に型鍛造してもよい。

上記の例では、４気筒−８枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸について図示した。上述したように、本実施形態の製造方法は、他の鍛造クランク軸の製造に用いることが可能である。例えば、ウエイト部Ｗを有さないアーム部Ａを含む鍛造クランク軸の製造方法に用いることができる。そのような例として、４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸を製造する一例について、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して説明する。

図１２Ａは、４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１の上面図である。図１２Ａに示す鍛造クランク軸１では、アーム部Ａ１、Ａ４、Ａ５、およびＡ８がそれぞれ、ウエイト部Ｗ１、Ｗ４、Ｗ５、およびＷ８を有する。他のアーム部はウエイト部を有さず、その断面は例えば楕円状である。

図１２Ａに示す鍛造クランク軸１の製造でも、上述した圧下ステップおよび偏心ステップを行う。図１２Ｂは、図４Ａに対応する側面図であり、圧下ステップ終了時の棒状部材５１の形状を示す。圧下ステップでは、第１部位（圧下部５１ａ）が圧下される。この一例における圧下部５１ａは、ウエイト無しアーム相当部、および、ジャーナル相当部を含み、ピン相当部の少なくとも一部をさらに含んでもよい。

次の偏心ステップでは、図１２Ｃに示すように、第２部位（偏心部５１ｂ）を偏心させることによって荒地５２を形成する。図１２Ｃは、図５Ｂに対応する上面図である。この一例における偏心部５１ｂは、ウエイト有りアーム相当部を含む。このようにして、鍛造クランク軸１（４気筒−４枚カウンターウエイト）を製造するための荒地５２が得られる。

図１２Ａに示した４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１を製造する他の一例について、図１３Ａ〜図１３Ｂを参照して説明する。この一例でも、上述した圧下ステップおよび偏心ステップを行う。

図１３Ａは、図４Ａに対応する側面図であり、圧下ステップ終了時の棒状部材５１の形状を示す。圧下ステップでは、第１部位（圧下部５１ａ）が圧下される。この一例における第１部位は、ウエイト無しアーム相当部、および、ジャーナル相当部の一部を含み、ピン相当部の少なくとも一部をさらに含んでもよい。この第１部位は、ジャーナル相当部のうち、ジャーナル部Ｊ３となる部分を含まない。

次の偏心ステップでは、図１３Ｂに示すように、第２部位（偏心部５１ｂ）を偏心させることによって、荒地５２を形成する。図１３Ｂは、図５Ｂに対応する上面図である。この一例の偏心部５１ｂは、ウエイト有りアーム相当部、および、ジャーナル部Ｊ３となるジャーナル相当部を含む。このようにして、４気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１の荒地５２が得られる。

３気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸を製造する一例について、図１４Ａ〜図１４Ｃを参照して説明する。図１４Ａは、３気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１の上面図である。図１４Ａに示す鍛造クランク軸１では、アーム部Ａ１、Ａ２、Ａ５、およびＡ６がそれぞれ、ウエイト部Ｗ１、Ｗ２、Ｗ５、およびＷ６を有する。アーム部Ａ３およびＡ４はウエイト部を有さず、その断面は例えば楕円状である。アーム部Ａ３とアーム部Ａ４との間のピン部Ｐ２は、紙面に垂直な方向に偏心している。

図１４Ａに示す鍛造クランク軸１の製造でも、上述した圧下ステップおよび偏心ステップを行う。図１４Ｂは、図４Ａに対応する側面図であり、圧下ステップ終了時の棒状部材５１の形状を示す。圧下ステップでは、第１部位（圧下部５１ａ）が圧下される。この一例における圧下部５１ａは、ウエイト無しアーム相当部、ウエイト無しアーム相当部に挟まれたピン相当部、およびジャーナル相当部を含む。

次の偏心ステップでは、図１４Ｃに示すように、第２部位（偏心部５１ｂ）を偏心させることによって、荒地５２を形成する。図１４Ｃは、図５Ｂに対応する上面図である。この一例の偏心部５１ｂは、ウエイト有りアーム相当部、および、ウエイト有りアーム相当部に挟まれたピン相当部を含む。このようにして、３気筒−４枚カウンターウエイトの鍛造クランク軸１の荒地５２が得られる。

本発明は、レシプロエンジンに搭載される鍛造クランク軸の製造に有効に利用できる。

１：鍛造クランク軸
１０：第１金型、 １１：第１上型、 １２：第１下型、 ２０：第２金型、
２０ａ：傾斜面、 ３０：第３金型、 ３１：第３上型、 ３２：第３下型、
４０：プレス機、 ４１：上側ベースプレート、 ４２：下側ベースプレート、
４３：ベッド、 ４４：楔、 ４４ａ：傾斜面、 ４５：弾性部材、
５１：棒状部材、５１ａ：第１部位（圧下部）、
５１ｂ：第２部位（偏心部）、
５１ｃ：ピン部となる部位（ピン相当部）、
５２：荒地
Ａ、Ａ１〜Ａ８：クランクアーム部、 Ｂ：バリ、
Ｊ、Ｊ１〜Ｊ５：ジャーナル部、 Ｐ、Ｐ１〜Ｐ４：ピン部、 Ｆｒ：フロント部、
Ｆｌ：フランジ部、 Ｗ、Ｗ１〜Ｗ８：カウンターウエイト部

Claims (5)

1. 回転中心となる複数のジャーナル部と、前記複数のジャーナル部に対して偏心した複数のピン部と、前記複数のジャーナル部と前記複数のピン部とをつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える鍛造クランク軸の製造方法であって、
   前記複数のクランクアーム部の少なくとも１つはカウンターウエイト部を有するウエイト有りアーム部であり、
   前記製造方法は、
   一対の第１金型によって棒状部材の長手方向の一部である第１部位を圧下することによって、前記第１部位の断面積を減少させる圧下ステップと、
   圧下された前記第１部位を前記第１金型によって保持した状態で、前記棒状部材の第２部位を第２金型によって偏心させる偏心ステップと、を含み、
   前記第２部位は、前記棒状部材のうちで前記第１部位を除いた部位の少なくとも一部であり、
   前記第２金型による偏心方向は、前記第１金型による圧下方向、および、前記棒状部材の長手方向のそれぞれと垂直な方向である、鍛造クランク軸の製造方法。
2. 請求項１に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
   前記第２部位は、前記ウエイト有りアーム部となるウエイト有りアーム相当部を含む、鍛造クランク軸の製造方法。
3. 請求項２に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
   前記ウエイト有りアーム部において、前記カウンターウエイト部は、前記ウエイト有りアーム部が接する前記ピン部とは反対の方向に偏心しており、
   前記偏心ステップにおいて、前記第２部位を前記カウンターウエイト部の偏心方向に対応する方向に偏心させる、鍛造クランク軸の製造方法。
4. 請求項２または３に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
   前記第１部位は、前記ジャーナル部となる部位を含み、
   前記第２部位は、前記ピン部となるピン相当部、および、前記ウエイト有りアーム相当部を含む、鍛造クランク軸の製造方法。
5. 請求項４に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
   前記圧下ステップでは、一対の第３金型によって前記棒状部材の前記ピン相当部を圧下することによって前記ピン相当部の断面積を減少させ、
   前記偏心ステップでは、前記第３金型によって前記ピン相当部を保持した状態で、前記第２金型によって前記第３金型を移動させながら前記ピン相当部を偏心させる、鍛造クランク軸の製造方法。
   

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