WO2012140737A1

WO2012140737A1 - クランクシャフト、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフトの製造装置

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Publication number: WO2012140737A1
Application number: PCT/JP2011/059081
Authority: WO
Inventors: 治前田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-10-18
Also published as: JPWO2012140737A1; CN103459863A; CN103459863B; JP5582325B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、容易に強固に製造することができる構造のクランクシャフトを提供する。【解決手段】クランクシャフト１００は、ジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびカウンタウエイト設置部Ｓを含むピン部Ｐを連続して構成する素材１と、カウンタウエイト部材ｃｗとにより構成される。カウンタウエイト部材ｃｗは、その基端部に環状部５０が形成されている。この環状部５０に素材１を挿通し、カウンタウエイト設置部Ｓに環状部５０を配置して、素材１または１０を偏心据え込みすることにより、ジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびピン部Ｐが成形される。ピン部Ｐ，Ｐの間のカウンタウエイト設置部Ｓと環状部５０を固定することによりカウンタウエイトＣＷが構成されている。

Description

クランクシャフト、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフトの製造装置

　本発明は、クランクシャフト、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフトの製造装置に関し、特に、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に径方向に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置されて該ピン部の前記ジャーナル部に対する偏心方向と反対方向に延びるカウンタウエイトとを有するクランクシャフト、そのクランクシャフトを製造するための方法、およびそのクランクシャフトを製造するための装置に関するものである。

　クランクシャフトに関する従来の技術として特許文献１が知られている。また、クラックシャフトに関する別の従来の技術として特許文献２が知られている。

　特許文献１は、軸素材にカウンタウェイト部材を塑性結合することで組み立て式クランクシャフトを形成する技術に関するものである。
　そして、特許文献１には、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造方法において、前記軸素材の半径方向に変形を与えるフローティング治具又は前記軸素材の軸方向に荷重を加える可動型と、前記軸素材を保持する固定型とに、前記クランクシャフトの錘となるカウンタウェイト部材を配置し、前記可動型と前記固定型に前記軸素材を固定し、前記フローティング治具により前記軸素材の所定部位に半径方向への荷重を加えながら前記可動型を前記固定型に近接させることで、前記軸素材の軸方向への圧縮荷重を加えて前記軸素材を据え込み、前記所定部位を特定方向へ座屈させるとともに、前記軸素材に、前記カウンタウェイト部材を塑性結合させること、さらに、前記カウンタウェイト部材は、前記軸素材が貫通する貫通孔を備え、前記貫通孔の内周に歯形が設けられたことなどを特徴とするクランクシャフトの製造方法が開示されている。
　また、特許文献１には、軸素材からクランクシャフトを製造するクランクシャフトの製造装置において、前記軸素材を保持する可動型および固定型と、フローティング治具と、前記軸素材を保持した状態で前記可動型を前記固定型に近づける加圧手段と、を備え、前記可動型又は前記フローティング部材、および前記固定型に、前記軸素材に塑性結合するカウンタウェイト部材を保持させてクランクシャフトを形成することなどを特徴とするクランクシャフトの製造装置が開示されている。
　さらに、特許文献１には、可動型と固定型に保持された状態で、前記可動型を前記固定型に近接させつつフローティング治具により特定部位に径方向への荷重を加えられ、据え込まれる軸素材と、前記軸素材の前記特定部位の両側に形成される芯金部に塑性結合されるカウンタウェイト部材と、を備えることなどを特徴とする組み立て式クランクシャフトが開示されている。
　そして、特許文献１の図２、図１２には、単一のピン部２２ｂの両端に芯金部２２ｃと軸部（本願発明におけるジャーナル部の一例に相当するので、以下ではジャーナル部という）２２ａが連続して形成されたクランクシャフトが示されている。また、特許文献１の実施の形態においては、「軸素材２１は据え込み加工されると共に、カウンタウェイト部材２２の貫通孔２２ａに軸素材２１に形成された芯金部２１ｃ（本願発明におけるウエブ部の一例に相当するので、以下ではウエブ部という）が塑性結合されることになる。」などと記載されている（００３５）。

　上記特許文献１においては、軸素材２１を据え込み加工することにより、ピン部２１ｂの両端と各ジャーナル部２１ａの端部との間にウエブ部２１ｃを成形するものであり、このウエブ部２１ｃの据え込み成形するときに、カウンタウェイト部材２２の貫通孔２２ａに挿通された芯金部２１ｃを塑性結合させるものである。すなわち、特許文献１では、ジャーナル部２１ａに対する各ピン部２１ｂの偏心位相に関わらず、エンジンの気筒数だけ必要となる各ピン部２１ｂの両端にそれぞれウエブ部２１ｃが成形され、クランクシャフトの両端と各ウエブ部２１ｃの間とにそれぞれジャーナル部２１ａが形成されている。そして、各ウエブ部２１ｃにカウンタウェイト部材２２をそれぞれ塑性結合させるものである。

　一方、特許文献２には、クランクピンの両端を夫々クランクウエブにより支持するクランクスロー部を少なくとも２組隣接させて設け、これら隣接する２組のクランクスロー部の各クランクピンを同位相に位置させて対向する側の各クランクウエブ間にクランクジャーナルを設けることなく連結部により連結して設けるとともに離間する側のクランクウエブに夫々クランクジャーナルを設け、前記隣接する２組のクランクスロー部の対向する側の各クランクウエブを連結するリブを設けたことなどを特徴とするクランク軸が開示されている。
　そして、特許文献２の実施の形態においては、「このクランク軸２は、クランクピン６の両端を夫々クランクウエブ８・８により支持するクランクスロー部４を少なくとも２組隣接させて設けている。図においては、２組のクランクスロー部４を隣接させて設けている。前記クランクピン６は、図示しないコネクティングロッドの大端部を軸支する。」（００１６）、「　これら隣接する２組のクランクスロー部４は、各クランクピン６を同位相に位置させて、対向する側の各クランクウエブ８間にクランクジャーナルを設けることなく連結部１０により連結して設けている。」（００１７）、「　前記隣接する２組のクランクスロー部４は、各クランクジャーナル１２のジャーナル中心線Ａに対して、各クランクピン６のピン中心線Ｂのなす角度が同一角度（０゜、または３６０゜）の位相となっている。これにより、隣接する２組のクランクスロー部４は、各クランクピン６を同位相に位置させて設けている。」（００１８）、「　このように、隣接する２組のクランクスロー部４の各クランクピン６を同位相に位置させて、対向する側の各クランクウエブ８間にクランクジャーナルを設けることなく連結部１０により連結して設けるとともに、離間する側のクランクウエブ８に夫々クランクジャーナル１２を設けた前記クランク軸２は、隣接する２組のクランクスロー部４の対向する側の各クランクウエブ８を連結するリブ２０を設けている。」（００２０）などと記載されており、また、図１には、クランクウエブ８の連結部１０にバランスウエイト（本願発明のカウンタウエイトの一例に相当するので、以下ではカウンタウエイトという）が設けられている。そしてさらに、特許文献２には「　しかも、クランク軸２は、隣接する２組のクランクスロー部４の対向する側の各クランクウエブ８間にリブ２０を設けるだけなので、一体鍛造により容易に製造することがてき、低コストに実施することができ、実用上有利である。」とも記載されている（００２５）。

　すなわち、上記特許文献２においては、クランクピン６とクランクピン６の間にクランクウエブ８と一体で連結部１０が設けられており、クランクシャフトの両端に位置するクランクジャーナル１２にそれぞれ連続するクランクウエブ８，８と、さらにこの連結部１０のクランクウエブ８と対応する位置にそれぞれカウンタウエイト１６を取付けている。なお、カウンタウエイト１６を連結部１０に対してどのように取付けるかは、特許文献２に記載されていない。

特開２０１０－６５７５４号公報特開平８－１０５４３１号公報

　クランクシャフトは、一般に、その全体を軽量化することが望まれている。上記特許文献１にあっては、各ピン部２１ｂの両端にそれぞれウエブ部２１ｃが成形され、クランクシャフトの両端と各ウエブ部２１ｃの間とにそれぞれジャーナル部２１ａが形成されており、しかも、各ウエブ部２１ｃにカウンタウェイト部材２２をそれぞれ塑性結合させるものであるため、クランクシャフトをさらに軽量化する余地があった。そして、各ウエブ部２１ｃにカウンタウェイト部材２２をそれぞれ塑性結合させることから、工程数やコストを削減する余地があった。

　また、上記特許文献２にあっては、クランクピン６とクランクピン６の間のクランクウエブ８と一体で設けられた連結部１０に対して、クランクウエブ８と対応する位置にそれぞれカウンタウエイト１６を取り付けているため、クランクシャフトを軽量化させることが困難であった。そして、上記特許文献２にあっては、連結部１０のクランクウエブ８と対応する位置にそれぞれカウンタウエイト１６を取付けるための工程が必要となり、手間やコストがかかるなどの問題もあった。そしてさらに、上記特許文献２にあっては、一体鍛造によって成形されるものであるため、この鍛造工程において、カウンタウエイト１６を設けるための連結部１０を成形するための部分での素材のボリューム配分が困難となることから、不要な鍛造バリが増大することとなり、その結果、鍛造歩留まりが悪化するという問題もあった。

　本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、容易に強固に製造することができる構造のクランクシャフトを提供することを目的とする。また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、容易に強固なクランクシャフトを製造することができる方法およびその装置を提供することを目的とする。

　本発明のクランクシャフトは、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有しており、前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とにより構成されており、前記カウンタウエイト部材が、その基端部に環状部を有しており、前記素材が、前記互いに隣接するピン部となる部分の間にカウンタウエイト設置部を有しており、前記カウンタウエイトは、前記カウンタウエイト部材の環状部を前記素材のカウンタウエイト設置部に挿通配置され固定されることにより構成されており、前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部は、前記素材を偏心据え込みすることによって成形されていることを特徴とするものである。
　本発明のクランクシャフトの製造方法は、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有するクランクシャフトを製造するための方法であって、前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とを用意し、前記カウンタウエイト部材の基端部に環状部を形成しておくとともに、前記素材の互いに隣接するピン部となる部分の間にカウンタウエイト設置部を設定しておき、前記カウンタウエイト部材の環状部を前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分に挿通配置し、素材のカウンタウエイト設置部となる部分または前記カウンタウエイト設置部に固定するとともに、前記素材を軸方向に加圧して偏心据え込みすることによって前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を成形することを特徴とするものである。
　本発明のクランクシャフトの製造装置は、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有しており、前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とにより構成されるクランクシャフトを製造するための装置であって、前記素材の前記ジャーナル部となる部分と前記ピン部となる部分をそれぞれ保持する保持型と、前記素材を軸方向に加圧して偏心据え込みするとともに、ウエブ部となる部分を前記保持型の間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段とを備えており、前記ピン部となる部分を保持する保持型は、前記互いに隣接するピン部の間のカウンタウエイト設置部となる部分に、カウンタウエイト部材の基端部に形成された環状部を挿通配置した状態で、前記ピン部となる部分を保持し得る形状に構成されていることを特徴とするものである。

　本願のクランクシャフトに係る発明によれば、素材とカウンタウエイト部材とにより構成されており、素材の互いに隣接するピン部となる部分の間のカウンタウエイト設置部にカウンタウエイト部材の基端部の環状部が挿通され、カウンタウエイト部材がウエブ部と平行となりジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するるように配置され、環状部がカウンタウエイト設置部に固定された状態で素材が偏心据え込みされるか、または、素材が偏心据え込みされるのと同時に環状部がカウンタウエイト設置部に固定されているという簡単な構造で、ジャーナル部に対する位相が同じピン部の間のみにカウンタウエイトが強固に設けられるため、容易に製造することが可能な構造で、しかも、軽量化が図られたクランクシャフトを提供することができる。
　本願のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、互いに隣接するピン部となる部分の間にカウンタウエイト設置部が設定された素材と環状部が形成されたカウンタウエイト部材とを用意し、環状部をカウンタウエイト設置部に挿通して、カウンタウエイト部材をウエブ部と平行にジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在させるように配置し、環状部をカウンタウエイト設置部に固定してから素材を偏心据え込みするか、または、素材を偏心据え込みするのと同時に環状部をカウンタウエイト設置部に固定するという簡単な構成で、ジャーナル部に対する位相が同じピン部の間のみにカウンタウエイトを容易に強固に設けることができ、しかも、軽量化されたクランクシャフトを容易に製造することができる方法を提供することができる。
　本発明のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、素材のピン部を保持する保持型が、該素材の互いに隣接するピン部の間のカウンタウエイト設置部となる部分に、カウンタウエイト部材の基端部に形成された環状部を挿通配置した状態で、前記ピン部となる部分を保持し得る形状であるという簡単な構成により、素材のカウンタウエイト設置部となる部分にカウンタウエイト部材の環状部を挿通して、カウンタウエイト部材をウエブ部と平行にジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在させるように配置した状態で、ピン部となる部分とジャーナル部となる部分をそれぞれ保持型で保持し、軸方向加圧手段により素材を軸方向に加圧して偏心据え込みするとともに、ウエブ部となる部分を前記保持型の間で潰して所定の厚さに成形すると、ジャーナル部に対する位相が同じピン部の間のみにカウンタウエイトを容易に強固に設けられ、しかも、軽量化されたクランクシャフトを容易に製造することができる装置方法を提供することができる。

本発明のクランクシャフトを製造するための素材とカウンタウエイト部材の実施の一形態を示した斜視図である。図１に示したカウンタウエイト部材の環状部を素材のカウンタウエイト設置部に挿通した状態が示された斜視図である。図２の状態からカウンタウエイト部材の環状部を素材のカウンタウエイト設置部に固定するとともに、素材を据え込みすることによって成形されたクランクシャフトの実施の一形態を示した正面図である。図３の断面図である。図２に示した素材とカウンタウエイト部材がセットされた状態の、本発明の予備成形装置の実施の一形態を示す断面図である。図５の状態から、素材の予備成形を完了した状態の予備成形装置を示す断面図である。本発明の実施の一形態において、素材を据え込み成形するための製造装置の、半割状に成形されたピン部保持型とケースの一方と、ジャーナル部保持型の断面を示した分解斜視図である。図７に示した製造装置に、カウンタウエイト部材が挿入された素材をセットした状態の、半割状に成形されたピン部保持型とケースを開くとともに、ジャーナル部保持型を断面で示した説明図である。図８の横断面図である。図８の状態から、素材を軸方向に加圧して据え込み成形した状態を示す説明図である。図１０の横断面図である。本発明の第２の実施の形態で、カウンタウエイト設置部となる部分の両端に段部を形成した素材の実施の一形態を示す正面図である。図１２に示した素材をセットした状態の予備成形装置の実施の一形態を示す断面図である。図１３の状態から、素材の予備成形を完了した状態の予備成形装置を示す断面図である。段部をかしめることによりカウンタウエイト部材が固定された状態を説明するために示した図１４の部分拡大図である。本発明の第２の実施の形態において、素材を据え込み成形するための製造装置の、半割状に成形されたピン部保持型の一方を示した分解斜視図である。図１４に示したようにカウンタウエイト部材が挿通された状態で予備成形された素材を、図１６に示した保持型を含む製造装置にセットした状態の説明図である。図１７に示した状態から、素材を軸方向に加圧して据え込み成形した状態を示す説明図である。本発明の第３の実施の形態における予備成形装置に、図１２に示した素材がセットされた状態を示す断面図である。図１９の状態から、素材の予備成形を完了した状態の予備成形装置を示す断面図である。図２０に示されたように予備成形した素材を据え込み成形することにより製造されたクランクシャフト(ａ)と、図１４に示されたように予備成形した素材を据え込み成形することにより製造されたクランクシャフト(ｂ)とを比較するために示した説明図である。本発明の第４の実施の形態によりピン部とともにカウンタウエイトの肉盗み部に焼入れ処理した場合(ａ)と、従来の技術によりピン部のみに焼入れ処理した場合(ｂ)とを比較するために示した説明図である。

　最初に、本発明のクランクシャフト１００の第１の実施の形態を図１～図４に基づいて説明する。なお、この実施の形態におけるクランクシャフト１００は、回転中心軸となるジャーナル部Ｊ，Ｊがクランクシャフト１００の両端に一対で形成されており、ジャーナル部Ｊから同じ位相で偏心し且つ互いに隣接するピン部Ｐ，Ｐが一対で形成されており、各ジャーナル部Ｊと各ピン部Ｐとの間にそれぞれ延在するようにウエブ部Ｗ，Ｗが一対で形成されており、両ピン部Ｐ，Ｐの間にカウンタウエイト設置部Ｓが設定されており、カウンタウエイトＣＷがウエブ部Ｗと平行に配置されてジャーナル部Ｊの中心軸延長線Ｃを越えるよう延在するものである場合により説明する。以下の記載と図面において、特にクランクシャフト１００について説明する場合には、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、ウエブ部Ｗ、カウンタウエイト設置部Ｓ、カウンタウエイトＣＷと大文字で表し、また、素材１または予備成形された素材１０（後述する）について説明する場合には、ジャーナル部となる部分ｊ、ピン部となる部分ｐ、ウエブ部となる部分ｗ、カウンタウエイト設置部となる部分ｓと、また、カウンタウエイトを構成することとなるカウンタウエイト部材をｃｗと小文字で表すこととする。図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。

　本発明のクランクシャフト１００は、概略、回転中心軸となるジャーナル部Ｊ，Ｊと、ジャーナル部Ｊから同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部Ｐ，Ｐと、各ジャーナル部Ｊと各ピン部Ｐとの間に延在するウエブ部Ｗ，Ｗと、ピン部Ｐ，Ｐの間に配置されウエブ部Ｗと平行にジャーナル部Ｊの中心軸延長線Ｃを越えて延在するカウンタウエイトＣＷとを有するものであって、ジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびカウンタウエイト設置部Ｓを含むピン部Ｐを連続して構成する素材１と、カウンタウエイトＣＷを構成するカウンタウエイト部材ｃｗとにより構成されている。素材１または１０を偏心据え込みすることによってジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびカウンタウエイト設置部Ｓを含むピン部Ｐが成形されている。そして、互いに隣接するピン部Ｐ，Ｐの間にはカウンタウエイト設置部Ｓを有している。また、カウンタウエイト部材ｃｗは、その基端部に環状部５０が形成されている。この環状部５０に素材１を挿通し、カウンタウエイト設置部Ｓに環状部５０を配置し固定することによりカウンタウエイトＣＷが構成されている。

　図１は、本発明のクランクシャフトを製造するために用いられる素材１とカウンタウエイト部材ｃｗとを示した斜視図であり、図２は、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０に素材１を挿通した状態を示した斜視図であり、図３は、素材１または１０を据え込み加工して成形されたクランクシャフト１００の正面図であり、図４は図３の縦断側面図である。なお、図１、２に示したカウンタウエイト部材ｃｗと、図３、４とではカウンタウエイトＣＷとの向きが反対に配置された状態で示されていることに注意されたい。

　クランクシャフト１００は、図１に示すように、素材１と、カウンタウエイト部材ｃｗにより構成される。素材１は、図１に示した実施の形態の場合、全体にわたって断面円形で均一な径の棒状または線状（これらを総じて、棒状という）の金属製材料により構成されている。素材１のピン部となる部分ｐ，ｐの間には、カウンタウエイト設置部となる部分ｓが設定されている。一方、カウンタウエイト部材ｃｗは、その基端部の環状部５０と、先端部のウエイト部５１と、環状部５０とウエイト部５１とを連接する連接部５２とが一体に成形されている。環状部５０の内径は、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに挿通し得るように、かかる部分ｓの外径よりも僅かに大きく成形されている。また、ウエイト部５１は、カウンタウエイト部材ｃｗの質量や、連接部５２の長さ、ピン部Ｐのジャーナル部Ｊに対する偏心量、あるいはピン部Ｐが受ける慣性モーメントの大きさなどに基づいて、クランクシャフトに生じる振動を打ち消し得る大きさに設定される。このようなカウンタウエイト部材ｃｗは、打ち抜き加工や、鍛造加工などによって容易に成形することができる。

　このように成形されたカウンタウエイト部材ｃｗは、図２に示すように、その環状部５０に素材１が挿通され、カウンタウエイト設置部となる部分ｓに環状部５０が配置される。そして、この状態で素材１を据え込み、ジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐを所定量偏心させるとともに、ウエブ部Ｗを潰すようにして所定の厚さに成形すると、図３および４に示すように、ジャーナル部Ｊ，Ｊが両端に一対で形成されており、ピン部Ｐ，Ｐが一対でカウンタウエイト設置部Ｓの両端に連続して形成されており、ウエブ部Ｗ，Ｗが一対で各ピン部Ｐ，Ｐの端部と各ジャーナル部Ｊ，Ｊとの間にそれぞれ延在するよう形成されており、カウンタウエイト設置部Ｓに環状部５０が挿通配置され固定されてカウンタウエイトＣＷが構成されてなるクランクシャフト１００が成形されることとなる。なお、本発明のクランクシャフト１００のカウンタウエイト設置部Ｓと環状部５０とを固定するためには、たとえばレーザ溶接や、かしめ、キー接合など、各種の手法により固着させることができる。かしめによる固着については、後で詳細に説明する。

　上述した構造のクランクシャフトは、棒状の素材１をカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０に挿入して偏心据え込み成形するだけで容易に構成することができ、しかも、環状部５０にカウンタウエイト設置部Ｓが挿通されているので、カウンタウエイトＣＷがカウンタウエイト設置部Ｓに対して強固に設置されている。また、上述した構造のクランクシャフトは、同じ位相のピン部Ｐ，Ｐが一対で設けられているにもかかわらず、ウエブ部とジャーナル部も一対で済み、しかも単一のカウンタウエイトでクランクシャフトの回転バランスを確実にとることができるため、クランクシャフト全体の軽量化を図ることができる。

　次に、本発明のクランクシャフト１００の製造装置の第１の実施の形態を、上述したように構成されたクランクシャフト１００を製造する場合により、図５～図１１に基づいて説明する。
　本発明のクランクシャフト１００の製造装置は、概略、回転中心軸となるジャーナル部Ｊ，Ｊと、このジャーナル部Ｊから同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部Ｐ，Ｐと、ジャーナル部Ｊと各ピン部Ｐ，Ｐとの間にそれぞれ延在するウエブ部Ｗ，Ｗと、ピン部Ｐ，Ｐの間に配置されウエブ部Ｗと平行にジャーナル部Ｊの中心軸延長線ＪＣを越えて延在するカウンタウエイトＣＷとを有しており、ジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびピン部Ｐを連続して構成する素材１または１０と、カウンタウエイトＣＷを構成するカウンタウエイト部材ｃｗとにより構成されるクランクシャフトを製造するための装置であって、素材１または１０のジャーナル部となる部分ｊ，ｊとピン部となる部分ｐ，ｐをそれぞれ保持する保持型３０，３１と、素材１または１０を軸方向に加圧して偏心据え込みするとともに、ウエブ部となる部分ｗを保持型３０，３１の間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段３３とを備えてなる据え込み成形装置３を有しており、ピン部となる部分ｐを保持する保持型３１は、互いに隣接するピン部ｐ，ｐの間のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに、カウンタウエイト部材ｃｗの基端部に形成された環状部５０を挿通配置した状態で、ピン部となる部分ｐ、ｐを保持し得る形状に構成されている。そして、さらに本発明のクランクシャフトの製造装置は、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓにカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０を挿通配置した状態で、この素材１のピン部となる部分ｐ，ｐを軸直交方向に加圧するとともに、ピン部となる部分ｐ，ｐとこれに隣接するジャーナル部となる部分ｊ，ｊとの軸方向の位置を互いに寄せるよう軸方向に加圧して、素材のピン部となる部分ｐ，ｐをジャーナル部となる部分ｊ，ｊに対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分ｗ，ｗを所定の厚さでピン部となる部分ｐ，ｐとジャーナル部となる部分ｊ，ｊとに対して曲げる予備成形装置２をさらに有している。

　図５と６は、素材１の予備成形と、この予備成形装置の構成を説明するために示したものであり、図７～１１は、予備成形された素材１０の据え込み成形と、この据え込み成形装置の構成を説明するために示したものである。すなわち、この実施の形態におけるクランクシャフトの製造装置は、素材１を予備成形するための予備成形装置２と、この予備成形された素材１０を据え込み成形するための据え込み成形装置３とを備えている。なお、この実施の形態では、予備成形された素材を粗形材１０と称することとする。

　予備成形装置２は、図５と６に示した実施の形態の場合、素材１のピン部となる部分ｐを拘束し把持するパンチ２０と、素材１のパンチ２０に把持されたピン部となる部分ｐに隣接するジャーナル部となる部分ｊを拘束し把持するダイ２１，２１と、パンチ２０をダイ２１に対して相対的に素材の軸直交方向に偏位させるよう駆動する軸直交方向駆動手段２５と、ダイ２１をパンチ２０に対して近付けるように素材１の軸方向に駆動する軸方向駆動主段２６（後述する）とを備えており、素材のピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊに対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分ｗを所定の厚さでピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊとに対して曲げ成形させるよう構成されている。そして、パンチ２０は、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０が挿通配置された状態で、このカウンタウエイト設置部となる部分ｓの両側に隣接するピン部となる部分ｐ，ｐを把持し得る形状に成形されている。

　パンチ２０は、素材１を軸直交方向駆動手段２５により加圧して、カウンタウエイト設置部となる部分ｓを含むピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊから偏位させるとともにウエブ部となる部分ｗを潰すように成形する本体２０ａと、この本体２０ａの下方に設けられて素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓを含むピン部となる部分ｐを把持するパンチ押え２０ｂとを有している。パンチ２０は、上盤２３の下面に取り付けられる。上盤２３は、軸直交方向駆動手段２５に接続されている。軸直交方向駆動手段２５としては、例えば素材１の軸直交方向に伸長退縮駆動するプレス機のラムなどを採用することができる。パンチ２０の本体２０ａは、その略中央部にカウンタウエイト部材ｃｗを収容するための空間２２を有している。本体２０ａとパンチ押さえ２０ｂは、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐと対応して、この部分ｐ，ｐを把持する部分を有している。さらに、パンチ押え２０ｂの素材１のピン部となる部分ｐ，ｐを把持する部分は、互いに連結されて素材１のピン部となる部分ｐ，ｐの間隔が軸方向に変動することなく維持し得るように構成されている。そして、パンチ押え２０ｂは、本体２０ａに対して開閉または着脱可能に取外すことができる。素材１は、本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを開いた状態または取外した状態で、カウンタウエイト設置部となる部分ｓに環状部５０が挿通配置されたカウンタウエイト部材ｃｗが空間２２に収容され、ピン部となる部分が把持する部分と対応するように配置され、その後本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを閉じまたは取付けてクランプなどによって保持することにより、そのピン部となる部分ｐ，ｐが把持される。

　ダイ２１は、パンチ２０と同様に、パンチ２０との間でウエブ部となる部分ｗを潰すように成形する本体２１ａと、この本体２１ａの上方に設けられて素材１のジャーナル部ｊとなる部分を把持するダイ押え２１ｂとを有しており、ダイ押え２１ｂは、本体２１ａに対して開閉または着脱可能に取外すことができる。そして、ダイ２１は、下盤２４の上面に軸方向に移動可能に設けられている。

　軸方向駆動手段２６は、上盤２３の下降によって互いに寄せるように移動するカム機構により構成することができる。軸方向駆動手段を構成するカム機構２６は、駆動カム２６ａと、従動カム２６ｂによって構成されている。駆動カム２６ａは、軸方向に対して移動することがないように上盤２３に設けられており、従動カム２６ｂは、軸方向に移動可能に設けられてダイ２１と連結されている。上盤２３の下降に伴って駆動カム２６ａが押し下げられると、従動カム２６ｂによって一対のダイ２１，２１が互いに寄るように軸方向に移動する。なお、軸方向駆動手段２６は、カム機構に限定されることはなく、素材１の軸方向（図５，６における左右方向）に伸長・退縮する油圧シリンダなど、他のアクチュエータにより構成することもできる。

　一方、この実施の形態における据え込み成形装置３は、保持型３０，３１を軸方向に摺動可能に拘束するケース３２を備えており、さらにまたこの実施の形態においては、素材１または１０の少なくともピン部となる部分ｐを保持する保持型３１が、ケース３２の内周面に対して軸方向に移動可能に摺動する軸方向スライド４１と、この軸方向スライド４１に保持されてケース３２の径方向に移動可能に摺動する径方向スライド４２とを備えている。

　ケース３２は、円筒を軸方向に沿って半割りした一対の部材３２Ａ，３２Ｂにより構成されている。ケース３２は、相対的に互いの部材３２Ａ，３２Ｂが開閉可能に、且つ、成形時に不用意に開くことがないように所定の力で型締されるよう支持されている。なお、図８および図１０においては、ケース３２の一方の部材３２Ａまたは３２Ｂの端面が示されているが、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。

　素材１または１０のジャーナル部となる部分ｊを保持する保持型（ジャーナル部保持型という）３０は、その外周形状がケース３２の内周形状と相似形で、このケース３２の内周面よりも僅かに小さく成形されている。各ジャーナル部保持型３０は、その一方の側にジャーナル部となる部分ｊを保持する保持部３０ａが形成されている。保持部３０ａは、ジャーナル部となる部分ｊの径よりも僅かに大きな内径で、且つ、ジャーナル部となる部分ｊの軸方向長さと対応する深さの孔を穿設することなどにより、容易に形成することができる。なお、この実施の形態においては、両端のみにジャーナル部Ｊ，Ｊを備えたクランクシャフト１００を製造するため、ジャーナル部保持型３０は、一対で構成されている。そして、各ジャーナル部保持型３０は、ピン部保持型３１Ａ，３１Ｂのように半割り状に構成する（半割状のピン部保持型３１Ａ，３１Ｂの構成については、後述する）ことなく、図７に鎖線で示した部分を含むように一体に成形することもできる。

　素材１または１０のピン部となる部分ｐを保持する保持型（ピン部保持型という）３１は、素材１または粗形材１０の保持と取り出しができるように半割り状にした一対のもの３１Ａ，３１Ｂにより構成されている。ピン部保持型３１の軸方向スライド４１は、成形するクランクシャフト１００の両ピン部Ｐ，Ｐ（カウンタウエイト設置部Ｓが含まれる）の端部間の軸方向長さとこのピン部Ｐの両端を支持する両ウエブ部Ｗ，Ｗを成形する厚さとを加えた厚さと略同じの厚さを有する板状に成形されたもので、その外周形状がケース３２の内周形状と相似形で、ケース３２の内部で軸方向に摺動できるようケース３２の内面よりも僅かに小さく成形されている。そして、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１は、成形するクランクシャフト１００のウエブ部Ｗの形状や大きさ、さらにはカウンタウエイトのウエイト部の大きさ（幅や長さ）などに応じて径方向に延在する開口４３が厚さ方向にそれぞれ貫通するように、その両面に形成されており、この開口４３の長手方向に沿って中央で半割された一対の部材４１Ａ，４１Ｂにより構成されている。さらに、開口４３の長手方向側壁には、径方向スライド４２の側縁を摺動可能に受けるための溝４４がそれぞれ形成されている。

　一方、ピン部保持型３１の径方向スライド４２は、成形するクランクシャフト１００の両ピン部Ｐ，Ｐ（カウンタウエイト設置部が含まれる）の端部間の軸方向長さと略同じ厚さを有し、且つ、軸方向スライド４１の溝４４に支持されて移動方向と直交する方向に拘束され得る幅と、図８～１２に示すように素材１または１０のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに環状部５０が挿通配置されたカウンタウエイト部材ｃｗの連接部５２が空間４５に収容されるとともにウエイト部５１が空間４５から突出した状態で、溝４４内で素材１または１０のピン部となる部分ｐからクランクシャフトのピン部Ｐとなるまでの偏心長さまで移動し得る長さとを有する板状に成形されている。そして、径方向スライド４２は、その厚さ方向の略中央にカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０と連接部５２を収容するための空間４５が形成されており、また、この空間４５と径方向スライド４２の表面との間にピン部となる部分ｐを保持する孔４６が形成されている。そして、径方向スライド４２は、孔４６の中心を通りジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に延びる仮想線上に形成される分割線で半割りされた一対の部材４２Ａ，４２Ｂにより構成されている。なお、図８および図１０においては、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１および径方向スライド４２の一方の部材４１Ａ，４２Ａまたは４１Ｂ，４２Ｂの端面が示されているが、ケース３２と同様に、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。

　次に、本発明のクランクシャフトの製造方法の第１の実施の形態を、図５～図１１に示したように構成された製造装置を用いて、図１～図４に示したようにクランクシャフトを製造する場合によって、この製造装置の作動およびその効果とともに説明する。
　本発明のクランクシャフト１００の製造方法は、概略、回転中心軸となるジャーナル部Ｊ，Ｊと、このジャーナル部Ｊから同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部Ｐ，Ｐと、ジャーナル部Ｊと各ピン部Ｐ，Ｐとの間にそれぞれ延在するウエブ部Ｗ，Ｗと、ピン部Ｐ，Ｐの間に配置されウエブ部Ｗと平行にジャーナル部Ｊの中心軸延長線ＪＣを越えて延在するカウンタウエイトＣＷとを有するクランクシャフト１００を製造するためのものであって、ジャーナル部Ｊ、ウエブ部Ｗ、およびピン部Ｐを連続して構成する素材１と、カウンタウエイトＣＷを構成するカウンタウエイト部材ｃｗとを用意し、このカウンタウエイト部材ｃｗの基端部には環状部５０を形成しておくとともに、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐの間にカウンタウエイト設置部となる部分ｓを設定しておき、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０を素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに挿通配置し固定するとともに、素材１または１０を軸方向に加圧して偏心据え込みすることによってジャーナル部Ｊ，Ｊ、ウエブ部Ｗ，Ｗ、およびピン部Ｐ，Ｐを成形するものである。

　さらに本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、上記据え込み成形するに先立って、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓにカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０を挿通配置した状態で、ピン部となる部分ｐ，ｐを軸直交方向に加圧するとともに、このピン部となる部分ｐ，ｐとこれに隣接するジャーナル部となる部分ｊ，ｊとの軸方向の位置を互いに寄せるよう軸方向に加圧して、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐをジャーナル部となる部分ｊ，ｊに対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分ｗ，ｗを所定の厚さでピン部となる部分ｐ，ｐとジャーナル部ｊ，ｊとなる部分とに対して曲げる予備成形を施して粗形材１０とし、この予備成形された粗形材１０を軸方向に加圧して偏心据え込みするものである。

　素材１を予備成形するに際しては、図５に示したように、最初に、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓにカウンタウエイト部材の環状部５０が位置するように、棒状の素材１をカウンタウエイト部材ｃｗの環状部に挿通し、この状態でカウンタウエイト部材ｃｗをパンチ２０の本体２０ａの空間２２に収容しつつ、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐをパンチ２０で把持するとともに、素材１のジャーナル部となる部分ｊ，ｊをそれぞれダイ２１，２１で把持する。このとき、図５に示したように、カウンタ部材ｃｗが本体２０ｂの空間２２によって位置決めされ、また、環状部５０に挿通された素材１がダイ２１に把持されて位置決めされるため、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓに対してカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０が正確に位置決めされることとなる。

　この状態から、図６に示すように、上盤２３を下盤２４に対して下降させることにより、パンチ２０を素材１の軸直交方向に移動させて加圧するとともに、軸方向駆動手段２６によってダイ２１，２１をパンチ２０にそれぞれ寄せるように軸方向に移動させて加圧する。素材１のピン部となる部分ｐ，ｐは、ジャーナル部となる部分ｊから所定量偏位し、これに伴ってカム機構２６ａ，２６ｂなどにより構成された軸方向駆動手段２６がダイ２１，２１を互いに寄せるよう移動させることによってピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊに対して間に位置するウエブ部となる部分ｗを所定の角度に曲げ加工する。このとき、パンチ２０が素材１の軸直交方向に移動することによる加圧と、ダイ２１，２１が互いに寄るように軸方向に移動することにより、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗは、パンチ２０の本体２０ａとダイ２１の本体２１ａの間で加圧され潰されて所定の厚さまで成形されるとともに、ジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐに対して所定の角度で曲げ成形されることとなる。粗形材１０は、カウンタウエイト設置部となる部分ｓがカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０に挿通配置されている。

　このように、棒状の素材１を予備成形して粗形材１０とする場合には、後に少ない成形抵抗で偏心据え込み成形を行うことができ、したがって、容易にかつ確実にクランクシャフトを精度よく製造することができる。また、予備成形時にダイ２１，２１を互いに寄せるよう移動させることによってピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊを軸直交方向に加圧する力が少なくて済み、ウエブ部となる部分ｗをピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊとに対して所定の角度に容易に精度よく曲げ加工することができる。

　次に、予備成形された粗形材１０を偏心据え込み成形するに際しては、図８および９に示すように、予備成形された粗形材１０のピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊとをそれぞれ据えこみ成形装置３の保持型に３０，３１に保持する。このとき、カウンタウエイト設置部となる部分ｓに環状部５０が挿通配置されたカウンタウエイト部材ｃｗは、ピン部保持型３１の径方向スライド４２の空間４５に収容されており、カウンタウエイト設置部となる部分ｓの両側に位置するピン部となる部分ｐ，ｐが径方向スライド４２の孔４６，４６にそれぞれ保持されている。

　この状態で、粗形材１０を保持した保持型３０，３１をケース３２内に収容して、図１０および図１１に矢印で示すように軸方向加圧手段３３によって軸方向に加圧する。このとき、径方向スライド４２がケース３２の内周面に衝合するまで軸方向スライド４１の溝４４に対して摺動する。そのため、粗形材１０のピン部となる部分ｐのジャーナル部となる部分ｊに対する偏心量が、クランクシャフト１００のジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心量に変化する。そして、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ，ｗは、軸方向スライド４１の開口４３内で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間で潰されるように据え込みされて、ピン部Ｐ，Ｐに対して所定のピッチでとなり、また、それぞれ所定の形状、所定の厚さとなったウエブ部Ｗ，Ｗが成形される。

　なお、この実施の形態においては、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０と素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓとを溶接などにより固定し、予備成形と偏心据え込み成形とを行ってもよく、また、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０に素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓを挿通配置した状態で予備成形を行って、その後、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０と粗形材１０のカウンタウエイト設置部となる部分ｓとを溶接などにより固定し、続いて、偏心据え込み成形を行ってもよく、さらには、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０に素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓを挿通配置した状態で予備成形を行い、続いて偏心据え込み成形を行い、その後、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０とクランクシャフト１００のカウンタウエイト設置部Ｓとを溶接などにより固定してもよい。

　また、本発明は、予備成形をすることなく、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓにカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０を挿通配置して、保持型３０，３１に素材１のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとをそれぞれ保持させて偏心据え込み成形を行ってもよい。さらに、本発明は、偏心据え込み成形時に、保持型３０，３１をケース３２内に収容することなく、軸方向に加圧することも含まれる。

　このように、据え込み成形装置３のピン部保持型３１を軸方向スライド４１と径方向スライド４２とにより構成する場合には、偏心据えこみ成形に伴って、素材１または粗形材１０のピン部となる部分ｐのジャーナル部となる部分ｊに対する偏心量から、クランクシャフト１００のピン部Ｐのジャーナル部Ｊに対する偏心量の変化に確実に対応することができるとともに、ピン部Ｐを精度よく偏心させることができる。
　また、据え込み成形装置３のジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容して拘束することにより、素材１または粗形材１０の偏心据え込み成形を確実に精度よく行うことができる。

　次に、本発明の第２の実施の形態を、図１２～１８に基づいて説明する。なお、この第２の実施の形態における説明では、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分のみ説明することとする。

　本発明のこの実施の形態におけるクランクシャフト１００は、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０と素材１または１０のカウンタウエイト設置部ｓの少なくと一方がかしめられていることにより、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０がカウンタウエイト設置部Ｓに固定されている。図１３～図１５は、予備成形の工程でカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６（後述する）を塑性変形させることにより、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０をかしめて固定する場合を説明するために示したものであり、図１６～１８は、偏心据え込み成形の工程でカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６を軸方向に圧縮することにより、カウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０をかしめて固定する場合を説明するために示したものである。

　図１２に示すように、この実施の形態における素材１は、カウンタウエイト設置部となる部分ｓの断面積が、ピン部となる部分ｐの断面積と比較して大きく成形されており、カウンタウエイト設置部となる部分ｓの各ピン部となる部分ｐとの境界となる両端に段部６，６が形成されている。なお、図１２に示した実施の形態では、素材１のジャーナル部となる部分ｊおよびウエブ部となる部分ｗは、カウンタウエイト設置部となる部分ｓと略同じ断面積となるように成形されている。このような素材１は、たとえば、その全体がジャーナル部となる部分ｊ、ウエブ部となる部分ｗ、およびカウンタウエイト設置部となる部分ｓの断面積を有する棒状の金属材料から、各ピン部となる部分ｐを所定の断面積に切削加工することなどにより成形することができる。

　予備成形装置２のパンチは、ピン部となる部分ｐを軸直交方向に押圧することによりカウンタウエイト設置部となる部分ｓを塑性変形させて、カウンタウエイト設置部Ｓにカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０をかしめ固定し得る形状に構成されている。すなわち、図１５に拡大して一部断面で示すように、パンチ本体２０ａの、カウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６からカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０の端面までと対応する部分２０ｃは、傾斜するようテーパー状に形成されている。

　このように構成された予備成形装置２では、図１３に示すように、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐをパンチ本体とパンチ押えとの間で把持し、また、ジャーナル部となる部分ｊ，ｊをダイに把持して、図１４に示すように、上盤２３を下盤２４に対して下降させることにより、パンチ２０を素材１の軸直交方向に移動させて加圧するとともに、ダイ２１，２１をパンチ２０にそれぞれ寄せるように軸方向に移動させて加圧する。このとき、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６からカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０の端面までの上方の部分が、パンチ本体２０ａのテーパー状に形成された部分２０ｃにより押圧され、その結果、材料を上方に流動させるように塑性変形される。そのため、図１５に示すように、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部近傍の肉が盛り上がり、環状部５０の端面をかしめることとなる。この環状部５０の端面をかしめる工程は、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓを塑性変形させるための部分２０ｃをパンチ２０に設けるだけで素材１の予備成形と同時に容易に行うことができる。

　なお、このかしめにより、環状部５０とカウンタウエイト設置部となる部分ｓとを充分な強度で固定することができる場合には、後述する段部６に対して軸方向に圧縮すること（図１８に基づいて説明する）によるかしめを省略することができ、また、この段部６に対して軸方向に圧縮することによるかしめを行う場合には、かかる軸方向に圧縮することによるかしめのための前工程として仮固定の役割を果たすことができる。

　次に、この実施の形態における据え込み成形装置を図１６～１８に基づいて説明する。この実施の形態においても、素材１を予備成形してなる粗形材１０を据え込み成形する場合で説明するが、本発明は、粗形材１０を据え込み成形する場合に限定されることはない。
　この実施の形態における据え込み成形装置は、ピン部となる部分ｐを保持する保持型３１が、カウンタウエイト設置部となる部分ｓを軸方向に圧縮してかしめて、カウンタウエイト設置部Ｓにカウンタウエイト部材ｃｗの環状部５０を固定し得る形状に構成されている。

　図１６は、半割り状に構成されたピン部保持型３１Ａ，３１Ｂの一方のみを分解して示した斜視図であり、この実施の形態におけるピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ、４１Ｂは、（図における）上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂとによりそれぞれ構成されており、径方向スライド４２Ａ，４２Ｂは、（図における）上部径方向スライド４２ａと下部径方向スライド４２ｂとによりそれぞれ構成されている。上部径方向スライド４２ａと下部径方向スライド４２ｂは、半割り状に構成されているため、図１６に示されていない他方の上部径方向スライドと下部径方向スライドをそれぞれ合わせることにより、その孔４６、４６で素材１または粗形材１０のピン部となる部分ｐ，ｐをそれぞれ保持することができる。また、上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂも、半割り状に構成されているため、図１６に示されていない他方の上部軸方向スライドと下部軸方向スライドをそれぞれ合わせることにより、上部径方向スライド４２ａと下部径方向スライド４２ｂをそれぞれ摺動可能に保持することができる。そして、上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂは、両者４１ａ，４１ｂを合わせた軸方向の厚さが、素材１または粗形材１０のカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６，６間の軸方長さよりもわずかに短くなるように設定されている。そのため、粗形材１０（図１７に示した場合）のピン部となる部分ｐ、ｐにそれぞれ上部径方向スライド４２ａと下部径方向スライド４２ｂを取り付けて孔４６に保持させ、この上部径方向スライド４２ａと下部径方向スライド４２ｂをそれぞれ上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂに保持させると、上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂとの間には間隙Ｍが形成されることとなる。また、ピン部保持型３１を構成する径方向スライド４２の孔４６は、ピン部となる部分ｐの断面積に応じた径に成形されている。そのため、径方向スライド４２の一方の表面における孔４６の周囲の部分は、段部６に接する状態となり、したがって、素材１または粗形材１０を軸方向に加圧するときに、段部６を軸方向に圧縮させることが可能となっている。

　このように構成された据え込み成形装置３では、粗形材１０（この実施の形態の場合）を保持型３０，３１で保持してケース３２内に収容し、軸方向加圧手段３３により軸方向に加圧し、間に間隙Ｍが形成された上部軸方向スライド４１ａと下部軸方向スライド４１ｂを衝合させる。これにより、図１８に示すように、粗形材１０のカウンタウエイト設置部となる部分ｓの段部６を軸方向に圧縮して、カウンタウエイト設置部となる部分ｓに挿通配置された環状部５０をかしめ固定することができる。このカウンタウエイト設置部となる部分ｓをかしめて環状部５０を固定する工程は、素材１のカウンタウエイト設置部となる部分ｓの両端に段部６を形成し、据え込み成形時の軸方向に加圧する力を利用するだけで済み、据え込み成形工程と同時に容易に行うことができる。そのため、カウンタウエイト設置部となる部分ｓと環状部５０とを固定するための溶接などの工程を行う必要がない。

　次に、本発明の第３の実施の形態を図１９～図２１に基づいて説明する。なお、上述した第１および第２の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、第１および第２の実施の形態とは異なる部分についてのみ説明することとする。

　予備成形装置２は、カウンタウエイト設置部となる部分ｓのジャーナル部となる部分ｊに対する偏位を規制して、カウンタウエイト設置部Ｓのジャーナル部Ｊに対する偏心量を、ピン部Ｐのジャーナル部Ｊに対する偏心量よりも少なくする偏心量規制手段２７をさらに備えている。

　偏心量規制手段２７は、この実施の形態の場合、予備成形装置２の下盤２４の上面であって、カウンタ設置部となる部分ｓと対応する位置に配設されたブロックにより構成されている。このブロック２７は、所定の高さを有している。また、この実施の形態におけるパンチ押え２０ｂは、ブロック２７を通過させることが可能な透孔２８を有している。

　このように構成された予備成形装置２では、図１９に示すように、素材１のピン部となる部分ｐ，ｐをパンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂとの間で把持し、また、ジャーナル部となる部分ｊ，ｊをダイ２１に把持して、図２０に示すように、上盤２３を下盤２４に対して下降させることにより、パンチ２０を素材１の軸直交方向に移動させて加圧するとともに、ダイ２１，２１をパンチ２０にそれぞれ寄せるように軸方向に移動させて加圧する。このとき、ピン部となる部分ｐ，ｐは、パンチ本体２０ａによって軸直交方向に加圧されてジャーナル部となる部分ｊに対して所定量偏位することとなる。しかしながら、カウンタウエイト設置部となる部分ｓ（実際にはこの部分に挿通配置された環状部５０）がブロック２７に当接されるため、ピン部となる部分ｐ，ｐと同様にジャーナル部となる部分ｊに対して所定量まで偏位することが阻害され、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏位量が規制される。したがって、粗形材１０のカウンタウエイト設置部となる部分ｓのジャーナル部となる部分ｊに対する偏位量は、ピン部となる部分ｐのジャーナル部となる部分ｊに対する偏位量と比較して小さくなるように成形される。

　そして、このように予備成形された粗形材１０を据え込み成形すると、図２１の(ａ)に示したように、カウンタウエイト設置部Ｓのジャーナル部Ｊに対する偏位量が、ピン部Ｐのジャーナル部Ｊに対する偏位量よりも小さくなる。そのため、図２１の（ｂ）に示したように、カウンタウエイト設置部Ｓをピン部Ｐと同心延長上に配置した場合、つまり、カウンタウエイト設置部Ｓのジャーナル部Ｊに対する偏位量とピン部Ｐのジャーナル部Ｊに対する偏位量とを同じに設定した場合と比較して、カウンタウエイトＣＷの連接部５２を短くすることができるとともに、ウエイト部５１を小さくすることができ、その結果、クランクシャフト１００全体の軽量化を図ることができる。

　次に、本発明の第４の実施の形態を図２２に基づいて説明する。なお、この実施の形態においても、上述した第１～第３の実施の形態と同様または相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。図２２において、(ａ)は、この実施の形態におけるクランクシャフト１００を部分的に断面で示したものであり、（ｂ）は、この実施のクランクシャフト１００と比較するために、連接部５２が全長にわたってほぼ同じ断面積で形成されている場合のクランクシャフト１００’を部分的に断面で示したものである。

　この実施の形態におけるカウンタウエイト部材ｃｗの連接部５２は、環状部５０側からジャーナル部Ｊの中心軸延長線Ｃと対応する部分までの間の部分に断面積を小さくしてなる肉盗み部分５２ａが形成されており、この肉盗み部分５２ａが焼入れ処理されている。

　ここで、一般に、クランクシャフト１００’のピン部Ｐは、図２２の(ｂ)に示すように、その表面を所定の深さで硬化させるために焼入れ処理される。この焼入れ処理に用いる高周波誘導加熱コイル７’は、ピン部Ｐと対向する幅を有する形状に形成される。そして、焼入れ処理を行うに際しては、高周波誘導加熱コイル７’をピン部Ｐに近接させて、ピン部Ｐを中心としてクランクシャフト１００’を回転させて、ピン部Ｐの表面を所定の温度に加熱する。この場合のカウンタウエイト部材ｃｗの連接部５２’は、全体にわたって略同じ断面積となっており、図２２の(ａ)に参照される肉盗み部５２ａが形成されていない。

　これに対して、本発明では、図２２の(ａ)に示すように、カウンタウエイト部材ｃｗの連接部５２の、環状部５０側からジャーナル部Ｊの中心軸延長線Ｃと対応する部分までの間の部分に断面積を小さくしてなる肉盗み部分５２ａを形成して軽量化を図り、この肉盗み部分５２ａの強度を保障するために焼入れ処理を行う。この焼入れ処理に用いる高周波誘導加熱コイル７は、ピン部Ｐに対向して加熱する部分７ａと、カウンタウエイトＣＷの連接部５２の肉盗み部５２ａと対向して加熱する部分７ｂとを有している。そして、焼入れ処理を行うに際しては、高周波誘導加熱コイル７の部分７ａをピン部Ｐに近接させるとともに部分７ｂを連接部５２の肉盗み部分５２ａに近接させて、ピン部Ｐを中心としてクランクシャフト１００を回転させて、ピン部Ｐと連接部５２の肉盗み部分５２ａの表面を同時に所定の温度に加熱して、焼入れされた部分Ｙを所定の深さで形成する。このように、一般に行われているピン部Ｐの焼入れ処理と同時に連接部５２の肉盗み部分５２ａを焼入れ処理することで、コストや工程、焼入れ処理にかかる時間などを増加させることなく容易にかつ確実に強度が保障されたカウンタウエイトＣＷを設けることができ、しかも、クランクシャフト１００のさらなる軽量化を図ることができる。

　本発明は、二つのピン部を有するクランクシャフトによって説明した上記実施の形態に限定されることはなく、三つ以上のピン部を形成し、各ピン部の間にカウンタウエイトを設ける場合のクランクシャフトにも適用することができる。そして、本発明は、内燃機関以外の他の機関に使用されるクランクシャフトを製造する場合にも適用することができる。また、予備成形工程と据え込み成形工程は、必要に応じて所定温度の熱間または冷間で行うことができる。

　１：素材、　１０：粗形材、　１００：クランクシャフト、　カウンタウエイト：ＣＷ、　５０：環状部、　５１：ウエイト部、　５２連接部、　５２ａ肉盗み部分、　Ｐ：ピン部、　Ｊ：ジャーナル部、　Ｗ：ウエブ部、　Ｓ：カウンタウエイト設置部、　ｐ：ピン部となる部分、　ｊ：ジャーナル部となる部分、　ｗ：ウエブ部となる部分、　ｓ：カウンタウエイト設置部となる部分、　６：段部、　ｃｗ：カウンタウエイト部材
　２：予備成形装置、　２０：パンチ、　２１：ダイ、　２２：空間（カウンタウエイト部材収容部）、　２７：ブロック（偏心量規制手段）、
　３：据え込み成形装置、　３０：ジャーナル部保持型、　３１：ピン部保持型、　３２：ケース、　３３：軸方向加圧手段、　４１：軸方向スライド、４２：径方向スライド、　４５：空間（カウンタウエイト部材収容部）
　７：高周波誘導コイル、　７ａ：ピン部を加熱するに部分、　７ｂ：肉盗み部分を加熱する部分

Claims

　回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有しており、
　前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とにより構成されており、
　前記カウンタウエイト部材が、その基端部に環状部を有しており、
　前記素材が、前記互いに隣接するピン部となる部分の間にカウンタウエイト設置部を有しており、
　前記カウンタウエイト部材の環状部に前記素材のカウンタウエイト設置部を挿通配置し固定することにより前記カウンタウエイトが構成されており、
　前記素材を偏心据え込みすることにより前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部が成形されていることを特徴とするクランクシャフト。
　前記環状部と前記素材のカウンタウエイト設置部の少なくと一方がかしめられていることにより、前記カウンタウエイト部材の環状部がカウンタウエイト設置部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト。
　前記素材のカウンタウエイト設置部の断面積が前記ピン部の断面積と比較して大きく成形されて、該カウンタウエイト設置部となる部分の両端に段部が形成されており、両段部を軸方向に圧縮することによりカウンタウエイト設置部がかしめられていることにより、前記カウンタウエイト部材の環状部がカウンタウエイト設置部に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のクランクシャフト。
　前記カウンタウエイト設置部の前記ジャーナル部に対する偏心量が、前記ピン部の前記ジャーナル部に対する偏心量よりも少ないことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のクランクシャフト。
　前記カウンタウエイトは、その環状部から前記ジャーナル部の中心軸延長線と対応する部分までの間が少なくとも部分的に断面積を小さくしてなる肉盗み部分を形成されており、該肉盗み部分が焼入れ処理されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のクランクシャフト。
　前記ジャーナル部がクランクシャフトの両端に一対で形成されており、
　前記ピン部が一対で前記カウンタウエイト設置部の両端に連続して形成されており、
　前記ウエブ部が一対で各ピン部の端部と前記各ジャーナル部との間にそれぞれ延在するよう形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のクランクシャフト。
　回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有するクランクシャフトを製造するための方法であって、
　前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とを用意し、
　前記カウンタウエイト部材の基端部に環状部を形成しておくとともに、前記素材の互いに隣接するピン部となる部分の間にカウンタウエイト設置部を設定しておき、
　前記カウンタウエイト部材の環状部に前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分を挿通配置し、前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分または前記カウンタウエイト設置部に固定するとともに、前記素材を軸方向に加圧して偏心据え込み成形することによって前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を成形することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
　前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分に前記カウンタウエイト部材の環状部を挿通配置した状態で、前記素材のピン部となる部分とジャーナル部となる部分をそれぞれ保持型で保持し、
　前記素材を軸方向に加圧することにより、ウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型とピン部保持型との間で潰して所定の厚さに据え込み成形するとともに、前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分を軸方向にかしめて該部分に挿通配置された環状部を固定することを特徴とする請求項７に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分の断面積を前記ピン部となる部分の断面積と比較して大きく成形して、該カウンタウエイト設置部となる部分の両端に段部を形成し、両段部を軸方向に圧縮することによりカウンタウエイト設置部となる部分をかしめて該部分に挿通配置された環状部を固定することを特徴とする請求項８に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記カウンタウエイト設置部のジャーナル部に対する偏心量を、ピン部のジャーナル部に対する偏心量よりも少なく成形することを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分に前記カウンタウエイト部材の環状部を挿通配置した状態で、ピン部となる部分を軸直交方向に加圧するとともに、該ピン部となる部分とこれに隣接するジャーナル部となる部分との軸方向の位置を互いに寄せるよう軸方向に加圧して、前記素材のピン部となる部分をジャーナル部となる部分に対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分を所定の厚さでピン部となる部分とジャーナル部となる部分とに対して曲げる予備成形を施し、
　該予備成形された素材を軸方向に加圧して偏心据え込みすることを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記予備成形で、前記カウンタウエイト部材の環状部と前記素材のカウンタウエイト設置部の少なくと一方をかしめて、前記カウンタウエイト部材の環状部をカウンタウエイト設置部に固定することを特徴とする請求項１１に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記予備成形で、前記カウンタウエイト設置部となる部分の軸直交方向への移動を規制して、ピン部となる部分を軸直交方向に加圧することを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記カウンタウエイト部材の環状部から前記ジャーナル部の中心軸延長線と対応する部分までの間に、少なくとも部分的に断面積を小さくしてなる肉盗み部分を形成しておき、
　前記カウンタウエイト設置部に固定されたカウンタウエイトの肉盗み部分を焼入れ処理すること特徴とする請求項７～１３のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
　前記ジャーナル部をクランクシャフトの両端に一対で形成し、
　前記ピン部を一対で前記カウンタウエイト設置部の両端に連続して形成し、
　前記ウエブ部を一対で各ピン部の端部と前記各ジャーナル部との間にそれぞれ延在させるよう形成することを特徴とする請求項７～１４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
　回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から同じ位相で偏心し互いに隣接する複数のピン部と、前記ジャーナル部と各ピン部との間に延在するウエブ部と、前記互いに隣接するピン部の間に配置され前記ウエブ部と平行に前記ジャーナル部の中心軸延長線を越えて延在するカウンタウエイトとを有しており、
　前記ジャーナル部、ウエブ部、およびピン部を連続して構成する素材と、前記カウンタウエイトを構成するカウンタウエイト部材とにより構成されるクランクシャフトを製造するための装置であって、
　前記素材の前記ジャーナル部となる部分と前記ピン部となる部分をそれぞれ保持する保持型と、
　前記素材を軸方向に加圧して偏心据え込みするとともに、ウエブ部となる部分を前記保持型の間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段とを備えており、
　前記ピン部となる部分を保持する保持型は、前記互いに隣接するピン部の間のカウンタウエイト設置部となる部分に、カウンタウエイト部材の基端部に形成された環状部を挿通配置した状態で、前記ピン部となる部分を保持し得る形状に構成されていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
　前記ピン部となる部分を保持する保持型は、前記カウンタウエイト設置部となる部分を軸方向に圧縮してかしめて、前記カウンタウエイト設置部に前記カウンタウエイト部材の環状部を固定し得る形状に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分の断面積が前記ピン部となる部分の断面積と比較して大きく成形されて、該カウンタウエイト設置部となる部分の両端に段部が形成されている場合に、
　前記ピン部となる部分を保持する保持型は、前記両段部を軸方向に圧縮してかしめて、前記カウンタウエイト設置部に前記カウンタウエイト部材の環状部を固定し得る形状に構成されていることを特徴とする請求項１７に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記各保持型を軸方向に摺動可能に収容して拘束するケースをさらに備えていることを特徴とする請求項１６～１８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
　少なくとも前記ピン部となる部分を保持する保持型は、前記ケースの内周面に対して軸方向に移動可能に摺動する軸方向スライドと、該軸方向スライドに保持されてケースの径方向に移動可能に摺動する径方向スライドとを備えていることを特徴とする請求項１６～１９のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記素材のカウンタウエイト設置部となる部分に前記カウンタウエイト部材の環状部を挿通配置した状態で、該素材のピン部となる部分を軸直交方向に加圧するとともに、該ピン部となる部分とこれに隣接するジャーナル部となる部分との軸方向の位置を互いに寄せるよう軸方向に加圧して、前記素材のピン部となる部分をジャーナル部となる部分に対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分を所定の厚さでピン部となる部分とジャーナル部となる部分とに対して曲げる予備成形装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１６～２０のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記予備成形装置は、前記素材のピン部となる部分を把持するパンチと、該ピン部となる部分の両端に隣接するジャーナル部となる部分を把持するダイと、前記パンチを素材の軸直交方向に移動させる軸直交方向加圧手段と、前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する軸方向加圧手段とを備えており、
　前記パンチは、前記互いに隣接するピン部の間のカウンタウエイト設置部となる部分に、カウンタウエイト部材の基端部に形成された環状部が挿通配置された状態で、該カウンタウエイト設置部となる部分の両側に隣接するピン部となる部分を把持し得る形状に成形されていることを特徴とする請求項２１に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記パンチは、前記カウンタウエイト設置部となる部分を軸直交方向に押圧することにより塑性変形させて、前記カウンタウエイト設置部に前記カウンタウエイト部材の環状部をかしめ固定し得る形状に構成されていることを特徴とする請求項２２に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記予備成形装置は、前記カウンタウエイト設置部となる部分のジャーナル部となる部分に対する偏位を規制して、前記カウンタウエイト設置部の前記ジャーナル部に対する偏心量を、前記ピン部の前記ジャーナル部に対する偏心量よりも少なくする偏心量規制手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２１～２３のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記カウンタウエイト部材の環状部から前記ジャーナル部の中心軸延長線と対応する部分までの間に、少なくとも部分的に断面積を小さくしてなる肉盗み部分が形成されている場合に、
　前記カウンタウエイトの肉盗み部分を焼入れ処理する焼入れ装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１６～２４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
　前記焼入れ装置は、前記カウンタウエイトの肉盗み部分と同時に前記ピン部を焼入れ処理し得る形状に構成されていることを特徴とする請求項２５に記載のクランクシャフトの製造装置。