KR20190047910A - Manufacturing method of crankshaft and crankshaft manufactured by the same method - Google Patents

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KR20190047910A
KR20190047910A KR1020170142282A KR20170142282A KR20190047910A KR 20190047910 A KR20190047910 A KR 20190047910A KR 1020170142282 A KR1020170142282 A KR 1020170142282A KR 20170142282 A KR20170142282 A KR 20170142282A KR 20190047910 A KR20190047910 A KR 20190047910A
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박정휘
조재민
이성철
배원일
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현대위아 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a crankshaft and a crankshaft manufactured by the same which can manufacture a crankshaft by a non-twist forging method. The manufacturing method of a crankshaft comprises: a first process of inserting a material heated to a prescribed temperature between an upper mold and a lower mold to distribute a volume; a second process of pressing the material in the upper mold and the lower mold to perform preliminary forming; a third process of pressing the material which has undergone the second process in the upper mold and the lower mold to perform final forming; and a fourth process of removing burrs of the crankshaft material which has undergone the third process to complete forming of a crankshaft. Forming of the crankshaft which has undergone the first to the fourth process is completed in a state where setting of the phase angle of a crank pin is completed.

Description

크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트{Manufacturing method of crankshaft and crankshaft manufactured by the same method}Technical Field The present invention relates to a crankshaft manufacturing method and a crankshaft manufactured by the manufacturing method,

본 발명은 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Non-twist 방식의 단조 공법으로 크랭크 샤프트를 제조할 수 있는 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트 에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crankshaft manufacturing method and a crankshaft manufactured by the manufacturing method. More particularly, the present invention relates to a crankshaft manufacturing method capable of manufacturing a crankshaft by a non- To a crankshaft.

차량의 크랭크 샤프트는 엔진 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 부품으로, 주축이 되는 크랭크 저널, 크랭크를 연결하는 커넥팅 로드의 빅 엔드가 장착되는 크랭크 핀, 크랭크 저널과 크랭크 핀을 연결하는 크랭크 암, 크랭크 암의 단부에 부착된 부채꼴 모양의 카운터 웨이트로 구성된다.The crankshaft of the vehicle is a part that converts the reciprocating motion of the engine piston into rotational motion. The crankshaft serves as a main shaft, a crank pin to which the big end of the connecting rod connecting the crank is mounted, And an annular counterweight attached to the end of the crank arm.

카운터 웨이트의 형상은 접합 부분이 작고 앞으로 갈수록 크고 두꺼워지는 형상으로, 동일한 무게라도 회전했을 때 관성력이 커지게 하기 위한 형상을 갖는다. 카운터 웨이트는 피스톤에 팽창력이 걸려 피스톤과 커넥팅 로드, 크랭크 샤프트가 일체화되어 회전할 때 큰 관성력이 작용하지 않도록 한다.The shape of the counterweight is a shape in which the joint portion is small and becomes larger and thicker as going forward, and has a shape for increasing the inertia force even when the same weight is rotated. The counter weight is inflated by the piston, so that the piston, the connecting rod, and the crankshaft are integrated so that a large inertia force does not act when rotating.

왕복 엔진은 피스톤이 팽창 행정을 할 때마다 커넥팅 로드를 경유하여 크랭크샤프트를 눌러 회전시키기 때문에 저널에 의해 확실히 보호 지지되지만 복잡한 굽힘과 비틀림이 작용한다. 이 때문에 크랭크샤프트는 특별한 강성이 필요하여 스틸의 단조와 주조에 의해 제작된다. 이러한 크랭크 샤프트의 제조 방법이 한국특허등록 제10-1645086호에 개시되어 있다.Since the reciprocating engine rotates the crankshaft via the connecting rod every time the piston performs the expansion stroke, it is reliably supported by the journal, but complicated bending and torsion acts. For this reason, the crankshaft requires special rigidity and is produced by forging and casting of steel. A method of manufacturing such a crankshaft is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1645086.

전술한 크랭크 샤프트의 제조 방법은 120도 간격의 핀 위상각 성형을 위해 단조공정 후 크랭크 샤프트의 양단을 서로 다른 방향으로 회전시키는 트위스트(twist) 및 코이닝(coining) 공정이 필수적이다. 그런데 트위스트 공정 시 크랭크 샤프트의 소재 변형이 발생해 제품 불량이 발생하기 쉬우며, 제조 공정이 복잡해 생산 비용이 상승하는 원인이 되고 있다.In the above-described method of manufacturing a crankshaft, twist and coining processes for rotating both ends of the crankshaft in different directions are necessary after the forging process for pin-phase angle forming at intervals of 120 degrees. However, the material of the crankshaft is deformed during the twist process, resulting in defective products, and the manufacturing process is complicated, which causes the production cost to increase.

한국특허등록 제10-1645086호 (등록일 2016.07.27)Korean Patent Registration No. 10-1645086 (Registered on July 27, 2016)

본 발명의 목적은 Non-twist 방식의 단조 공법으로 크랭크 샤프트를 제조할 수 있는 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트 를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a crankshaft capable of manufacturing a crankshaft by a non-twist method and a crankshaft manufactured by the method.

본 발명의 크랭크 샤프트의 제조 방법은, 소정 온도로 가열된 소재를 상부 금형 및 하부 금형 사이에 삽입해 체적을 분배하는 제1 공정, 상기 상부 금형 및 하부 금형 내의 상기 소재를 가압해 예비 성형하는 제2 공정, 상기 상부 금형 및 하부 금형 내의 상기 제2 공정을 거친 상기 소재를 가압해 최종 성형하는 제3 공정, 상기 제3 공정을 거친 크랭크 샤프트 조재의 돌출된 버(burr)를 제거해 크랭크 샤프트 성형을 완료하는 제4 공정을 포함하고, 상기 제1 공정 내지 제4 공정을 거친 상기 크랭크 샤프트는 크랭크 핀의 위상각 설정이 완료된 상태로 성형이 완료되는 것을 특징으로 한다.A method for manufacturing a crankshaft according to the present invention is a method for manufacturing a crankshaft comprising a first step of distributing a volume by inserting a material heated to a predetermined temperature between an upper mold and a lower mold, 2, a third step of press-molding the material through the second step in the upper mold and the lower mold, and a third step of molding the crankshaft by removing the burrs of the crankshaft material through the third step And the fourth step of completing the molding of the crankshaft, wherein the crankshaft having undergone the first to fourth steps is completed with the phase angle setting of the crank pin completed.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 상하 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The upper mold and the lower mold are vertically asymmetric.

상기 크랭크 샤프트는 제1 내지 제3 크랭크 핀과 복수의 카운터 웨이트를 갖는 3기통 크랭크 샤프트이고, 상기 크랭크 핀은 상호 120도 위상각을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.The crankshaft is a three-cylinder crankshaft having first to third crankpins and a plurality of counterweights, and the crankpins are arranged to have a phase angle of 120 degrees with respect to each other.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 제1 및 제3 크랭크 핀을 기준으로 파팅 라인이 상기 크랭크 핀 및 카운터 웨이트의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나도록 형성되는 것을 특징으로 한다.And the upper mold and the lower mold are formed such that a parting line is formed so as to pass through the center of the upper mold portion and the lower mold portion of the crank pin and the counterweight with reference to the first and third crank pins.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 크랭크 핀의 중앙을 지나는 상기 파팅 라인과 상기 카운터 웨이트의 중앙을 지나는 상기 파팅 라인이 단차지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The upper mold and the lower mold are formed such that the parting line passing through the center of the crankpin and the center of the counterweight is stepped.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 제2 크랭크 핀을 기준으로 파팅 라인이 상기 크랭크 핀의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나도록 형성되는 것을 특징으로 한다.And the upper mold and the lower mold are formed such that a parting line is formed so as to pass through the center of the upper portion and the lower portion of the crank pin with reference to the second crank pin.

또한, 본 발명은 제1항 내지 제6항에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트에 있어서, 상기 크랭크 샤프트는 상기 상부 금형에 배치되는 상형부와, 상기 하부 금형에 배치되는 하형부로 구분되고, 주축이 되는 크랭크 저널과, 엔진의 크랭크를 연결하는 커넥팅 로드의 빅 엔드가 장착되고 상호 소정 각도의 위상각을 갖는 복수의 크랭크 핀과, 상기 크랭크 저널과 크랭크 핀을 연결하는 크랭크 암과, 상기 크랭크 핀의 단부에 구비되는 복수의 카운터 웨이트를 포함하고, 상기 상형부와 하형부는 비대칭의 파팅 라인을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트를 제공한다.Further, the present invention is a crankshaft manufactured by the method of manufacturing a crankshaft according to any one of claims 1 to 6, wherein the crankshaft includes an upper mold portion disposed in the upper mold and a lower mold portion disposed in the lower mold A plurality of crank pins each having a crank journal as a main shaft and a big end of a connecting rod connecting a crank of the engine and having a phase angle with respect to each other; And a plurality of counterweights provided at the ends of the crankpins, wherein the upper and lower parts are formed to have asymmetric parting lines.

상기 크랭크 샤프트는 상기 크랭크 핀과 상기 카운터 웨이트 사이에 살빼기가 이루어진 경량화 부위(A)를 구비한 것을 특징으로 한다.And the crankshaft is provided with a light weighted portion (A) in which the crank pin is separated from the counterweight.

상기 경량화 부위는 상기 크랭크 샤프트의 중심축에 수직인 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.And the weighted portion is formed in a direction perpendicular to the central axis of the crankshaft.

상기 크랭크 샤프트는 상기 제2 크랭크 핀 쪽의 상기 상형부의 경계면 쪽, 상기 제1 및 제3 크랭크 핀의 좌우 크랭크 암 단부 일측에 역구배 형상 제거 부위(B)를 구비한 것을 특징으로 한다.And the crankshaft is provided with a reverse gradient shape removing portion B on the side of the interface between the upper crank pin and the crank pin, and on one side of the left and right crank arm ends of the first and third crank pins.

본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트는 Non-twist 방식의 단조 공법으로 크랭크 샤프트를 제조하므로 트위스트 공정 시 발생하는 소재 변형을 방지해 정확한 제품 형상을 구현해 단조 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 제조 공정이 기존 6개의 공정에서 4개의 공정으로 축소되므로 생산성이 향상되고 제조 원가를 절감하는 효과가 있다.The crankshaft manufactured by the manufacturing method of the crankshaft according to the embodiment of the present invention and the crankshaft manufactured by the manufacturing method of the crankshaft are manufactured by the non-twist method forging method, And the forging quality can be improved. In addition, since the manufacturing process is reduced to four processes in the existing six processes, the productivity is improved and the manufacturing cost is reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법 중 단조공정을 도시한 모식도,
도 2는 도 1에 따른 상부 및 하부 금형을 도시한 모식도,
도 3은 도 2에 따른 상부 및 하부 금형의 결합 상태를 도시한 모식도,
도 4는 도 3의 각 섹션에 따른 섹션 뷰를 도시한 모식도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트를 도시한 사시도,
도 6은 도 3에 따른 크랭크 샤프트의 크랭크 핀 위치를 도시한 도면,
도 7은 도 3에 따른 크랭크 샤프트의 특징부를 도시한 도면,
도 8은 일반적인 크랭크 샤프트의 형상에 따른 금형의 역구배 발생 위치를 도시한 모식도,
도 9는 도 5에 따른 크랭크 샤프트의 역구배 형상 제거 위치를 도시한 모식도이다.
1 is a schematic view showing a forging process in a method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic view showing upper and lower molds according to FIG. 1,
FIG. 3 is a schematic view showing a combined state of the upper and lower dies according to FIG. 2,
FIG. 4 is a schematic view showing a section view according to each section of FIG. 3;
5 is a perspective view illustrating a crankshaft manufactured by a method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention,
6 is a view showing the crank pin position of the crankshaft according to FIG. 3,
Figure 7 shows the features of the crankshaft according to Figure 3,
FIG. 8 is a schematic view showing a reverse gradient position of a mold according to the shape of a general crankshaft,
Fig. 9 is a schematic diagram showing a reverse gradient shape removal position of the crankshaft according to Fig. 5;

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트에 대해 상세히 설명하기로 한다(이하에서는 편의상 3기통 크랭크 샤프트를 기준으로 하여 설명하나, 크랭크 핀의 위상각 위치가 상이한 5, 6, 8기통 크랭크 샤프트에도 동일한 방법으로 적용이 가능하다).Hereinafter, a method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention and a crankshaft manufactured by the method will be described in detail with reference to the drawings (hereinafter, referred to as a three-cylinder crankshaft as a reference, However, the same method can be applied to 5, 6, and 8 cylinder crankshafts with different crank pin phase angles).

일반적으로 크랭크 샤프트의 단조 공정은 크랭크 핀의 위상각이 0도 및 180도로 상하 대칭면에 위치하는 4기통 크랭크 샤프트의 단조 공정과, 상하 비대칭 형상이고 크랭크 핀의 위상각이 다양한 각도에 위치하는 3, 5, 6, 8기통 크랭크 샤프트의 단조 공정으로 구분될 수 있다.In general, the forging process of a crankshaft is a forging process of a four-cylinder crankshaft in which the phase angle of the crankpin is located at a 0 ° and 180 ° symmetrical plane, and a forging process in which the phase angle of the crankpin is 3, 5, 6, 8 cylinder crankshaft forging process.

4기통 크랭크 샤프트의 경우 트위스트 및 코이닝(twist and coining) 공정이 불필요하나, 3, 5, 6, 8기통 크랭크 샤프트의 경우 트위스트 및 코이닝 공정이 필수적이다.The four-cylinder crankshaft does not require a twist and coining process, but a twist and coining process is essential for 3, 5, 6, and 8-cylinder crankshafts.

트위스트 및 코이닝 공정이 필요한 단조 공정의 경우 통상 열간 단조로 진행되며, 소정 온도로 가열된 소재(예를 들면, 섭씨 1230도)를 상부 및 하부 금형(이하 상형, 하형)에 체적을 분배하고(buster, 제1 공정), 예비 성형(blocker, 제2 공정) 및 최종 성형(finisher, 제3 공정)을 거쳐 크랭크 샤프트 조재(제조중인 물품)를 성형한 후 돌출된 버(burr)를 제거하는 공정(trimming, 제4 공정)을 거친다. 그 후 트위스트 금형에 크랭크 샤프트 조재를 넣고 회전시켜 크랭크 핀의 위상각을 성형하고(twist 공정), 성형된 크랭크 핀의 위상각을 교정하는 공정(coining 공정)을 거쳐 크랭크 샤프트를 완성하게 된다.In the case of a forging process requiring a twist and a coining process, the material is heated for a predetermined period of time, usually by hot forging. The material (for example, 1230 degrees centigrade) heated to a predetermined temperature is divided into upper and lower dies a step of molding a crankshaft preparation (an article being manufactured) through a buster (first step), a preliminary molding (blocker) and a final molding (finisher), and then removing a protruding burr (trimming, fourth step). Thereafter, the crankshaft is inserted into the twist mold and rotated to form the phase angle of the crank pin (twist process), and the phase angle of the formed crank pin is corrected (coining process) to complete the crankshaft.

그러나 본 발명에서는 금형의 설계를 변경함으로써 단조 공정에서 크랭크 핀의 위상각을 성형함으로써 트위스트 공정 및 코이닝 공정을 삭제할 수 있는 크랭크 샤프트의 제조 방법 및 그에 따른 크랭크 샤프트를 제안한다.However, the present invention proposes a method for manufacturing a crankshaft and a crankshaft therefor, which can eliminate the twisting process and the coining process by forming the phase angle of the crank pin in the forging process by changing the design of the mold.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법 중 단조공정을 도시한 모식도이다.1 is a schematic view showing a forging process in a method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법은 buster 공정 - blocker 공정 - finisher 공정 - trimming 공정의 4단계 단조 공정을 거쳐 크랭크 샤프트 완제품이 생산될 수 있다. 크랭크 샤프트는 단조 공정만으로 크랭크 핀의 위상각이 120도 간격으로 배치된다.As shown in FIG. 1, the method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention can produce an end crankshaft product through a four step forging process of a buster process, a blocker process, a finisher process, and a trimming process. The crankshaft is arranged with the crank pin phase angle being 120 degrees apart only forging process.

도 2는 도 1에 따른 상부 및 하부 금형을 도시한 모식도이다.Fig. 2 is a schematic view showing upper and lower dies according to Fig. 1;

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 크랭크 샤프트 제조 방법은 제1 공정 내지 제4 공정에 각각 사용되는 상형(10) 및 하형(30)이 비대칭 구조를 갖는다. 이는 별도의 트위스트 공정 없이 단조 공정만을 통해 크랭크 샤프트의 크랭크 핀 간 위상각을 성형하기 위한 것이다.As shown in FIG. 2, in the crankshaft manufacturing method of the present invention, the upper and lower molds 10 and 30 used in the first to fourth processes have an asymmetric structure. This is for forming the phase angle between the crank pins of the crankshaft through only a forging process without a separate twist process.

각 공정 별 상형(10)과 하형(30)의 간격과 성형 하중에 따라 금형 내 크랭크 샤프트 조재가 금형과 접촉되는 부분, 미접촉되는 부분을 분석한 뒤 금형 설계를 개선하였다. 또한, 각 단계에서 성형 하중이 부족한 경우와 과다한 경우를 나누어 성형해석을 한 결과를 바탕으로 결육 부위를 찾아내고 적절한 성형 하중을 도출하였다. 이러한 실험을 바탕으로 제1 공정에서 크랭크 샤프트를 성형하는 형상부의 체적을 증대시켜 과도한 성형 하중을 감소할 수 있도록 하고(2천톤 이하로 관리), 제2 공정의 상형과 하형 금형 간격을 축소(1mm 축소)함으로써 금형의 최적화 설계를 도출하였다. The mold design was improved by analyzing the part of the mold crankshaft contact with the mold and the part which is not in contact with the mold according to the gap between the upper mold (10) and the lower mold (30) and the molding load. In addition, based on the result of the forming analysis by dividing the case where the molding load is insufficient and the case where the molding load is insufficient at each step, the meat part is found and a proper molding load is derived. Based on these experiments, it is possible to reduce the excessive molding load by increasing the volume of the crankshaft forming part in the first step (less than 2,000 tons), reducing the gap between the upper mold and the lower mold in the second step And the optimum design of the mold was derived.

도 3은 도 2에 따른 상부 및 하부 금형의 결합 상태를 도시한 모식도, 도 4는 도 3의 각 섹션에 따른 섹션 뷰를 도시한 모식도이다.FIG. 3 is a schematic view showing a combined state of the upper and lower molds according to FIG. 2, and FIG. 4 is a schematic view showing a section view according to each section of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 상형(10)과 하형(30)이 결합된 상태에서 A, B, C 각 섹션 별로 섹션 뷰를 살펴보면 도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 크랭크 핀(110)이 각각 120도의 위상각을 갖도록 배치됨을 알 수 있다.3, in a state in which the upper mold 10 and the lower mold 30 are coupled to each other, a section view of each of the sections A, B, and C is shown. As shown in FIG. 4, three crank pins 110 Are arranged to have a phase angle of 120 degrees each.

좀더 상세히 살펴보면, 섹션 A는 후술할 크랭크 샤프트(도 5 참조)의 중심축(크랭크 샤프트의 일측 단부 축을 의미함) 인접한 첫번째 크랭크 핀(110) 부근이고, 섹션 B는 두번째 크랭크 핀(110) 부근이고, 섹션 C는 세번째 크랭크 핀(110) 부근이다. Section A is adjacent to the first crank pin 110 adjacent to the center axis (meaning one end axis of the crankshaft) of the crankshaft (to be described later) (to be described later), section B is adjacent to the second crank pin 110 , And section C is in the vicinity of the third crank pin 110.

상형(10) 및 하형(30)은, 첫번째 크랭크 핀(110)을 기준으로 파팅 라인(상형과 하형의 경계를 이루는 가상의 라인, 106)이 크랭크 핀(110)의 상형 부분과 하형 부분의 중앙(상형부와 하형부의 사이)을 지나고, 단차를 이루며 꺾인 후 카운터 웨이트를 기준으로 파팅 라인(106)이 중앙을 지나도록 형성된다. 이때 첫번째 크랭크 핀(110)은 섹션 A를 기준으로 우측에 위치한다.The upper mold 10 and the lower mold 30 are formed such that a parting line (an imaginary line 106 forming a boundary between upper and lower molds) is formed on the upper side of the crankpin 110, (Between the upper and lower mold portions), and is formed such that the parting line 106 passes through the center of the counterweight with reference to the counterweight after being bent. At this time, the first crank pin 110 is located on the right side with respect to the section A.

또한, 상형(10) 및 하형(30)은, 두번째 크랭크 핀(110)을 기준으로 파팅 라인(106)이 크랭크 핀(110)의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나도록 형성된다. 이때 두번째 크랭크 핀(110)은 섹션 B를 기준으로 하부에 위치하며, 카운터 웨이트는 상부에 위치하여 파팅 라인(106)이 지나가지 않는다.The upper mold 10 and the lower mold 30 are formed such that the parting line 106 passes through the center of the upper mold portion and the lower mold portion of the crank pin 110 with reference to the second crank pin 110. At this time, the second crank pin 110 is located at the lower portion with respect to the section B, and the counterweight is located at the upper portion, and the parting line 106 does not pass.

마지막으로 세번째 크랭크 핀(110)을 기준으로 파팅 라인(106)이 크랭크 핀(110)의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나고, 단차를 이루며 꺾인 후 카운터 웨이트를 기준으로 파팅 라인(106)이 중앙을 지나도록 형성된다. 이때 세번째 크랭크 핀(110)은 섹션 C를 기준으로 좌측부에 위치한다.Finally, the parting line 106 passes through the center of the upper portion and the lower portion of the crank pin 110 on the basis of the third crank pin 110, As shown in FIG. At this time, the third crank pin 110 is located on the left side with respect to the section C.

이와 같이 상형(10)과 하형(30)이 상하 비대칭으로 형성되고, 금형 내에서 각 크랭크 핀(110)이 서로 120도의 위상각 차이를 갖도록 배치되며, 금형 내에서 크랭크 핀(110)의 높이 역시 상이하게 배치되는 것이 본원의 상형(10) 및 하형(30)의 특징이다. 따라서 금형 내의 배치만으로 트위스트 공정 없이 크랭크 핀(110)이 상호 120도의 위상각을 갖도록 배치할 수 있다. 또한, 동일한 원리로 금형을 설계하여 다른 각도의 위상각을 갖는 크랭크 샤프트 역시 제조 가능하다.The upper mold 10 and the lower mold 30 are vertically asymmetric and the crank pins 110 are arranged to have a phase angle difference of 120 degrees with each other in the mold. The upper and lower molds 10 and 30 are different from each other. Therefore, the crank pins 110 can be arranged so as to have a phase angle of 120 degrees with each other without a twist process only in the mold. It is also possible to manufacture a crankshaft having a different angle of phase angle by designing the mold on the same principle.

이하에서는 본 발명의 크랭크 샤프트 제조 방법으로 만들어진 크랭크 샤프트에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a crankshaft manufactured by the crankshaft manufacturing method of the present invention will be described.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트를 도시한 사시도, 도 6은 도 3에 따른 크랭크 샤프트의 크랭크 핀 위치를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a perspective view of a crankshaft manufactured by a method of manufacturing a crankshaft according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a view illustrating a crank pin position of the crankshaft according to FIG.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 3기통 크랭크 샤프트(100)는 상형(10)에 배치되는 상형부(102)와, 하형(30)에 배치되는 하형부(104)로 구분할 수 있으며(편의상 서로 다른 색상으로 도시함), 상호 120도의 위상각을 갖는 3개의 크랭크 핀(110)과, 크랭크 핀(110)의 하부에 배치되는 복수의 카운터 웨이트(170), 복수의 크랭크 저널(130) 및 크랭크 암(150)으로 구성된다. 크랭크 저널(130)은 주축이 되며, 크랭크 핀(110)에는 엔진의 크랭크를 연결하는 커넥팅 로드의 빅 엔드가 장착된다. 크랭크 암(150)은 크랭크 핀(110)을 연결하며, 크랭크 암(150)의 단부에 부채꼴 모양의 카운터 웨이트(170)가 일체로 형성된다.As shown in FIGS. 5 and 6, the three-cylinder crankshaft 100 can be divided into an upper portion 102 disposed in the upper mold 10 and a lower portion 104 disposed in the lower mold 30 Three crank pins 110 having a phase angle of 120 degrees with each other, a plurality of counterweights 170 disposed below the crank pins 110, a plurality of crank journals 130, And a crank arm (150). The crank journal 130 becomes the main shaft, and the big end of the connecting rod connecting the crank of the engine is mounted on the crank pin 110. The crank arm 150 connects the crank pin 110 and the counterweight 170 is integrally formed at the end of the crank arm 150.

파팅 라인(106)은 전술한 금형의 설명에서와 같이 상형부(102)와 하형부(104)의 중앙이 아닌 상형부(102)와 하형부(104)를 비대칭으로 가로지르도록 형성된다.The parting line 106 is formed to asymmetrically cross the upper and lower mold sections 102 and 104 which are not the center of the upper mold section 102 and the lower mold section 104 as described in the above description of the mold.

도 6을 기준으로 두번째 크랭크 핀(110)이 6시 방향(도 6의 하측 방향)에 위치하도록 금형을 설계할 때 최소한의 형상 변경으로 트위스트 공정 없이 크랭크 샤프트(100)를 단조할 수 있다. 또한, 전술한 금형 설명에서와 같이, 두번째 크랭크 핀(110) 방향 및 그에 대향되는 방향에서 볼 때 외형선과 파팅 라인이 일치하도록 만들어지는 것이 바람직하다.When the mold is designed so that the second crank pin 110 is located at the 6 o'clock position (the lower side in Fig. 6), the crankshaft 100 can be forged without a twist process with minimum shape change based on Fig. Also, as in the above-described mold description, it is preferable that the contour line and the parting line coincide with each other when viewed from the direction of the second crank pin 110 and the direction opposite thereto.

한편, 본 발명의 크랭크 샤프트는 카운터 웨이트의 기능을 충분히 확보하기 위해 반경 방향의 바깥쪽에 충분한 중량을 확보할 필요가 있다.On the other hand, in the crankshaft of the present invention, it is necessary to secure a sufficient weight on the outside in the radial direction in order to sufficiently secure the function of the counterweight.

도 7은 도 3에 따른 크랭크 샤프트의 특징부를 도시한 도면이다.Fig. 7 is a view showing a characteristic portion of the crankshaft according to Fig. 3;

도 7에 도시된 바와 같이, 카운터 웨이트(170)의 충분한 중량 확보를 위해 크랭크 핀(110)과 카운터 웨이트(170) 사이를 경량화(살빼기, 해당 부위의 소재를 덜어낸 것과 같은 형상)를 할 수 있다. 경량화 부위(A)는 크랭크 샤프트(100)의 주축(크랭크 저널) 위치에 대응되는 부분에 이루어지는 것이 바람직하며, 도 7의 박스 형상으로 표시된 부분에 대응하는 크랭크 핀(110)과 카운터 웨이트(170) 사이가 된다. 경량화 부위(A)의 형상은 역구배가 발생하지 않도록 수직 방향(도 7을 기준으로 중심축에 수직인 방향)으로 형성되는 것이 바람직하다.7, the weight of the crankpin 110 and the counterweight 170 may be made lighter (the same shape as that obtained by losing the material of the corresponding portion) in order to secure a sufficient weight of the counterweight 170 have. The weighted portion A is preferably formed at a portion corresponding to the position of the main shaft (crank journal) of the crankshaft 100. The crank pin 110 and the counterweight 170 corresponding to the box- Lt; / RTI > It is preferable that the shape of the lightened portion A is formed in a vertical direction (a direction perpendicular to the central axis with reference to Fig. 7) so as not to cause an undesirable deformation.

도 8은 일반적인 크랭크 샤프트의 형상에 따른 금형의 역구배 발생 위치를 도시한 모식도, 도 9는 도 5에 따른 크랭크 샤프트의 역구배 형상 제거 위치를 도시한 모식도이다.FIG. 8 is a schematic view showing a position of a backward gradient of a mold according to a shape of a general crankshaft, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a position where a backward gradient shape of the crankshaft is removed according to FIG.

도 8에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트의 단조 시 금형의 설계 상 역구배 형상이 발생하는 부위가 존재하게 된다. 역구배가 발생하는 부위는 금형의 출입구보다 제품의 형상 부위가 큰 부분에서 발생하는데, 이는 단조 공법에서 흔하게 발생할 수 있는 문제이다. 역구배가 발생하는 경우 결육 부위가 발생해 제품 불량이 발생한다.As shown in FIG. 8, there is a portion where a reverse gradient shape occurs in the design of the mold during forging of the crankshaft. The part where the backplane is generated occurs at the part where the shape of the product is larger than the entrance of the mold, which is a common problem in the forging method. If an inverted embryo is generated, a meat part is generated and a product failure occurs.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(100) 상에서 역구배가 발생할 수 있는 역구배 형상 부위를 제거함으로써 역구배에 따른 제품의 불량을 방지할 수 있다. 역구배 형상 제거 부위(B)는 도 9에 점선으로 표시하였다. 역구배 형상 제거 부위(B)는 금형 상의 출입구보다 크게 돌출되는 부분의 형상을 일자 형상으로 변경하거나 금형 상의 출입구와 일치하는 폭을 갖도록 변경하는 등의 방법으로 구현할 수 있다.In order to solve such a problem, according to the present invention, as shown in FIG. 9, a reverse gradient portion on which a backward displacement may occur on the crankshaft 100 is removed, thereby preventing defective product due to a reverse gradient. The reverse gradient shape removal area (B) is indicated by a dotted line in FIG. The reverse gradient shape removal area B can be realized by changing the shape of the part protruding largely from the entrance on the mold to a straight shape or changing the shape to have a width coinciding with the entrance on the mold.

상형(10) 부위는 파팅 라인(106)에 의해 두번째 크랭크 핀(110) 쪽의 상형(10) 경계면 쪽에 역구배가 발생할 수 있으며, 첫번째 및 세번째 크랭크 핀(110)의 경우 크랭크 핀(110)의 좌우 크랭크 암(150) 단부 일측 쪽에 역구배가 발생할 수 있다. 따라서 해당 역구배 형상 부위를 제거함으로써 역구배 문제를 해결할 수 있다.The upper mold 10 may be disadvantageously displaced by the parting line 106 toward the upper surface of the upper mold 10 on the side of the second crank pin 110. In the case of the first and third crank pins 110, A backward displacement may occur at one side of the end of the crank arm 150. [ Therefore, the reverse gradient problem can be solved by removing the reverse gradient shape portion.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 일 실시 예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 권리범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경이 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한, 본 발명의 권리범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and modify the technical spirit of the present invention in various forms. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

10: 상형 30: 하형
100: 크랭크 샤프트 102: 상형부
104: 하형부 106: 파팅 라인
110: 크랭크 핀 130: 크랭크 저널
150: 크랭크 암 170: 카운터 웨이트
A: 경량화 부위 B: 역구배 형상 제거 부위
10: upper half 30: lower half
100: crankshaft 102:
104: lower portion 106: parting line
110: crank pin 130: crank journal
150: Crank arm 170: Counterweight
A: lightweight portion B: reverse gradient portion

Claims (10)

소정 온도로 가열된 소재를 상부 금형 및 하부 금형 사이에 삽입해 체적을 분배하는 제1 공정,
상기 상부 금형 및 하부 금형 내의 상기 소재를 가압해 예비 성형하는 제2 공정,
상기 상부 금형 및 하부 금형 내의 상기 제2 공정을 거친 상기 소재를 가압해 최종 성형하는 제3 공정,
상기 제3 공정을 거친 크랭크 샤프트 조재의 돌출된 버(burr)를 제거해 크랭크 샤프트 성형을 완료하는 제4 공정을 포함하고,
상기 제1 공정 내지 제4 공정을 거친 상기 크랭크 샤프트는 크랭크 핀의 위상각 설정이 완료된 상태로 성형이 완료되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
A first step of inserting a material heated to a predetermined temperature between an upper mold and a lower mold to distribute the volume,
A second step of preliminarily molding the material in the upper mold and the lower mold,
A third step of press-molding and finally molding the workpiece passed through the second step in the upper mold and the lower mold,
And a fourth step of completing the crankshaft molding by removing the protruding burr of the crankshaft stock prepared through the third step,
Wherein the crankshaft having been subjected to the first to fourth steps is completed with the phase angle setting of the crank pin being completed.
제1항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형은 상하 비대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the upper mold and the lower mold are vertically asymmetric.
제2항에 있어서,
상기 크랭크 샤프트는 제1 내지 제3 크랭크 핀과 복수의 카운터 웨이트를 갖는 3기통 크랭크 샤프트이고, 상기 크랭크 핀은 상호 120도 위상각을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the crankshaft is a three-cylinder crankshaft having first to third crankpins and a plurality of counterweights, and the crankpins are arranged to have a phase angle of 120 degrees with respect to each other.
제3항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 제1 및 제3 크랭크 핀을 기준으로 파팅 라인이 상기 크랭크 핀 및 카운터 웨이트의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
The method of claim 3,
Wherein the upper mold and the lower mold are formed such that a parting line is formed so as to pass through a center of a top portion and a bottom portion of the crank pin and the counterweight with reference to the first and third crank pins.
제4항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 크랭크 핀의 중앙을 지나는 상기 파팅 라인과 상기 카운터 웨이트의 중앙을 지나는 상기 파팅 라인이 단차지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the upper mold and the lower mold are formed such that the parting line passing through the center of the crank pin and the center of the counterweight is stepped.
제5항에 있어서,
상기 상부 금형 및 하부 금형은 상기 제2 크랭크 핀을 기준으로 파팅 라인이 상기 크랭크 핀의 상형 부분과 하형 부분의 중앙을 지나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the upper mold and the lower mold are formed such that a parting line extends from a center of an upper portion and a lower portion of the crank pin with respect to the second crank pin.
제1항 내지 제6항에 따른 크랭크 샤프트의 제조 방법에 의해 제조된 크랭크 샤프트에 있어서,
상기 크랭크 샤프트는 상기 상부 금형에 배치되는 상형부와, 상기 하부 금형에 배치되는 하형부로 구분되고, 주축이 되는 크랭크 저널과, 엔진의 크랭크를 연결하는 커넥팅 로드의 빅 엔드가 장착되고 상호 소정 각도의 위상각을 갖는 복수의 크랭크 핀과, 상기 크랭크 저널과 크랭크 핀을 연결하는 크랭크 암과, 상기 크랭크 핀의 단부에 구비되는 복수의 카운터 웨이트를 포함하고,
상기 상형부와 하형부는 비대칭의 파팅 라인을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트.
A crankshaft manufactured by the method for manufacturing a crankshaft according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the crankshaft is divided into an upper mold portion disposed in the upper mold and a lower mold portion disposed in the lower mold, a crank journal serving as a main shaft, and a big end of a connecting rod connecting the crank of the engine, A plurality of crank pins having a phase angle, a crank arm connecting the crank journal and the crank pin, and a plurality of counter weights provided at the end of the crank pin,
Wherein the upper and lower mold parts are formed to have an asymmetric parting line.
제7항에 있어서,
상기 크랭크 샤프트는 상기 크랭크 핀과 상기 카운터 웨이트 사이에 살빼기가 이루어진 경량화 부위(A)를 구비한 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트.
8. The method of claim 7,
Wherein the crankshaft comprises a lightweight portion (A) that is worn between the crank pin and the counterweight.
제8항에 있어서,
상기 경량화 부위는 상기 크랭크 샤프트의 중심축에 수직인 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트.
9. The method of claim 8,
And the weighted portion is formed in a direction perpendicular to the center axis of the crankshaft.
제7항에 있어서,
상기 크랭크 샤프트는 상기 제2 크랭크 핀 쪽의 상기 상형부의 경계면 쪽, 상기 제1 및 제3 크랭크 핀의 좌우 크랭크 암 단부 일측에 역구배 형상 제거 부위(B)를 구비한 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트.
8. The method of claim 7,
Wherein the crankshaft has a backward gradient eliminating portion (B) at an interface between the upper end of the upper crank pin and the left and right crank arm ends of the first and third crank pins.
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