KR20120088479A - 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트 - Google Patents

Abstract

트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따르는 과제를 해소하도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(1)의 제조 방법에 있어서 1세트의 웨브(4, 4), 상기 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5) 및 각 웨브(4, 4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트(6, 6)로 이루어지는 3개의 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 웨브(4, 4) 및 카운터 웨브(6, 6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형한다.

Description

크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트{MANUFACTURING METHOD OF CRANKSHAFT AND CRANKSHAFT MANUFACTURED BY THE SAME METHOD}

본 발명은 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 관한 것이고, 특히 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 관한 것이다.

직렬 기통 엔진의 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하기 위해서 사용되는 크랭크샤프트는 열간 단조로 조(粗)성형을 행한 후 축(저널)이나 크랭크 핀 등의 각 부에 연삭 가공 등을 실시해서 완성품이 된다.

열간 단조에 의한 크랭크샤프트는 통상 유도 가열 등에 의해 소정 온도로 가열한 소재(강재)로 조성형의 크랭크샤프트 조재(粗材)를 성형하는 블록·마무리(block·finish) 성형 공정, 성형한 크랭크샤프트 조재로부터 돌출된 버(burr)의 대부분을 제거하는 트림(trim) 공정 및 주로 구부러짐 교정을 행해서 완성 형상으로 사이징(sizing)하는 사이징 공정을 거쳐 성형된다.

그런데, 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(10)(이치 밸런스 크랭크샤프트)는, 도 2(a1)~(a3)에 나타내는 바와 같이, 형상이 복잡하기 때문에 열간 단조에 의해 성형되는 경우에는 완성 형상인 채로는 탈형(demold)이 곤란하다.

이 때문에, 도 2(b1)~(b3)에 나타내는 바와 같이, 크랭크샤프트 조재(10')를 탈형이 용이한 형상, 구체적으로는 성형 금형(도시 생략)의 파팅 라인(L')을 사이에 두고 웨브(4), 크랭크 핀(5) 및 카운터 웨이트(6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형한 후 양 단의 제 1 기통 및 제 3 기통을 축 둘레에서 정역 방향의 소정의 각도, 이 예에서는 60°씩 비틀어 트위스트 가공을 실시하고, 일반적으로 트위스트 공정에서의 회전 방향의 정밀도를 향상시키기 위해서 트위스트 공정 후에 사이징 공정을 행하여 소망의 형상을 얻도록 하고 있다.

여기서, 크랭크샤프트 조재(10')에 버가 잔류하고 있어서 트위스트 가공이 행해지면 트위스트 가공에 의해 파팅 라인이 경사 자세가 되므로 사이징 다이의 임프레션(새김) 형상에 의해 버를 찌부러뜨리게 된다. 그러나, 임프레션 형상으로 버를 찌부러뜨리면 크랭크샤프트 조재(10')의 표면에 작은 스크래치가 발생하는 등의 문제가 있었다.

또한, 크랭크샤프트(10)로서의 소망의 형상을 얻기 위해서 트위스트 가공을 필요로 하므로 공정 수가 증가하는 만큼 제조 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

한편, 버에 의한 스크래치의 발생을 방지하면서 구부러짐 교정력을 확보할 수 있고, 또한 사이징 다이의 모서리부의 마모를 회피할 수 있도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법(특허문헌 1 참조)도 제안되어 있지만, 이 제조 방법의 경우도 트위스트 가공을 필요로 하는 것이기 때문에 제조 비용의 문제는 해소할 수 없었다.

일본 특허 공개 2009-208147호 공보

본 발명은 상기 종래의 크랭크샤프트의 제조 방법이 갖는 문제점을 감안하여 트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따른 문제를 해소하도록 한 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법은 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법에 있어서 1세트의 웨브, 상기 웨브 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀 및 각 웨브의 크랭크 핀과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트로 이루어지는 3개의 크랭크부의 무게 중심이 크랭크샤프트의 축을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인을 사이에 두고 웨브 및 카운터 웨이트가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형하는 것을 특징으로 한다.

이 경우에 있어서 성형 금형의 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인을 크랭크 핀의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인과 평행한 면에 설정되도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 크랭크샤프트는 상기 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 의하면 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트를 트위스트 가공을 필요로 하지 않고 제조할 수 있고, 이것에 의해 트위스트 가공에 따르는 성형 정밀도(크랭크샤프트의 구부러짐 정밀도나 크랭크 핀의 위치 정밀도)의 악화, 제조 비용 등의 많은 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 성형 금형의 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인을 크랭크 핀의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인과 평행한 면에 설정되도록 함으로써 크랭크 핀의 성형을 다른 부위의 성형과 동시에 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크샤프트의 일실시예를 나타내는 설명도로 (a)는 정면도, (b)는 평면도, (c)는 측면도, (d)는 사시도, (e)는 (d)를 축을 중심으로 좌회전 방향으로 90°회전시킨 상태의 사시도, (f)는 (d)를 축을 중심으로 우회전 방향으로 90°회전시킨 상태의 사시도이다.
도 2는 종래의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조되는 크랭크샤프트의 일례를 나타내는 설명도로 (a1)은 크랭크샤프트의 정면도, (a2)는 동 측면도, (a3)는 동 사시도, (b1)은 트위스트 가공을 실시하기 전의 크랭크샤프트 조재의 정면도, (b2)는 동 측면도, (b3)는 동 사시도이다.

이하, 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트의 실시의 형태를 도면에 의거해서 설명한다.

도 1에 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크샤프트(이치 밸런스 크랭크샤프트)의 일실시예를 나타낸다.

크랭크샤프트(1)는 종래의 크랭크샤프트와 마찬가지로 단면이 원형상인 축(2)을 구비하고 있고, 이 축(2)은 베어링(도시 생략)을 개재하여 회전 가능하게 축지지된다.

축(2)에는 엔진의 기통 수에 상당하는 3개의 크랭크부(3)가 형성되어 있다.

각 크랭크부(3)는 1세트의 웨브(4, 4)와 이들의 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5)(도 1에 있어서는 5a, 5b, 5c로서 표시.)으로 구성된다. 이 크랭크 핀(5)은 축(2)의 축심과 편심된 위치에 배치되고, 피스톤의 커넥팅 로드(콘로드)(도시 생략)에 연결되고, 단면이 원형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 웨브(4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는(반대측의) 부위에는 중량 밸런스를 잡아서 회전 오차를 경감하는 카운터 웨이트(6)가 형성되어 있다.

그리고, 이 크랭크샤프트(1)는 1세트의 웨브(4, 4), 이들의 웨브(4, 4) 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀(5) 및 각 웨브(4, 4)의 크랭크 핀(5)과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트(6, 6)로 이루어지는 기통 수에 대응된 3개의 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형(도시 생략)의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 웨브(4, 4) 및 카운터 웨이트(6, 6)가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형되는 것이다.

또한, 웨브(4, 4) 및 카운터 웨이트(6, 6)의 형상은 상기 요건, 즉 크랭크부(3)의 무게 중심이 크랭크샤프트(1)의 축(2)을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인(L)을 사이에 두고 빼기 구배를 구비한 형상이 되는 한에 있어서 본 실시예의 것에 한정되는 것은 아니다.

이 경우에 있어서 성형 금형의 크랭크 핀(5)의 성형부의 파팅 라인(L_5a, L_5b, L_5C)을 각각의 크랭크 핀(5a, 5b, 5c)의 중심을 지나는 성형 금형의 파팅 라인(L)과 평행한 면에 설정할 수 있다.

이것에 의해 크랭크 핀(5a, 5b, 5c)의 성형을 다른 부위의 성형과 동시에 행할 수 있다.

이와 같이 이 크랭크샤프트의 제조 방법은 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트(1)를 트위스트 가공을 필요로 하지않고 단조로 제조할 수 있고(또한, 단조 공정은 종래 범용되어 있는 열간 단조 등의 공지의 제조 방법을 그대로 적용할 수 있다.), 이것에 의해 트위스트 가공에 따르는 성형 정밀도(크랭크샤프트(1)의 구부러짐 정밀도나 크랭크 핀(5)의 위치 정밀도)의 악화, 제조 비용 등이 많은 문제점을 해소할 수 있다.

이상, 본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트에 대해서 이치 밸런스 크랭크샤프트를 예로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 기재된 구성에 한정되지 않고, 예를 들면 종래 트위스트 가공을 필요로 한 세미 이치 밸런스 크랭크샤프트에도 적용할 수 있는 등 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적당히 그 구성을 변경할 수 있는 것이다.

본 발명의 크랭크샤프트의 제조 방법 및 그 제법에 의해 제조된 크랭크샤프트는 트위스트 가공을 필요로 하지 않고, 트위스트 가공에 따르는 문제를 해소하도록 할 수 있으므로 직렬 3기통 엔진에 사용되는 이치 밸런스 크랭크샤프트나 세미 이치 밸런스 크랭크샤프트에 바람직하게 사용할 수 있다.

1: 크랭크샤프트 2: 축
3: 크랭크부 4: 웨브
5: 크랭크 핀 6: 카운터 웨이트
L: 파팅 라인

Claims (3)

1. 직렬 3기통 엔진에 사용되는 크랭크샤프트의 제조 방법에 있어서:
   1세트의 웨브, 상기 웨브 사이에 끼워져 형성된 크랭크 핀 및 각 웨브의 크랭크 핀과 대향하는 부위에 형성된 카운터 웨이트로 이루어지는 3개의 크랭크부의 무게 중심은 크랭크샤프트의 축을 중심으로 해서 120°회전 대칭의 위치에 존재하고, 또한 성형 금형의 파팅 라인을 사이에 두고 상기 웨브 및 상기 카운터 웨이트가 빼기 구배를 구비한 형상으로 성형되도록 한 성형 금형을 사용해서 단조 성형하는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형 금형의 크랭크 핀의 성형부의 파팅 라인을 상기 크랭크 핀의 중심을 지나는 상기 성형 금형의 파팅 라인과 평행한 면에 설정해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 크랭크샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트.
   

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