WO2015075934A1 - 鍛造クランク軸の製造方法 - Google Patents

Abstract

　鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程と、バリ抜き工程と、余肉部折り曲げ工程と、を含む。型鍛造工程は、クランクアーム部（Ａ）のピン部（Ｐ）近傍の両側部（Ａａ、Ａｂ）それぞれの外周に当該外周から突出する余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を有するクランク軸の形状が造形されたバリ付きの仕上げ鍛造材を成形する。バリ抜き工程は、型鍛造工程で成形した仕上げ鍛造材からバリを除去する。余肉部折り曲げ工程は、バリ抜き工程でバリを除去してなるクランク軸に対し、一対の第１金型（１０Ａ、１０Ｂ）を用いたプレス圧下により、クランクアーム部の余肉部（Ａａａ、Ａｂａ）を、クランクアーム部のジャーナル部（Ｊ）側の表面に向けて折り曲げる。これにより、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を簡便に得ることができる。

Description

鍛造クランク軸の製造方法

　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、船舶等のレシプロエンジンは、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、型鍛造によって製造されるものと、鋳造によって製造されるものとに大別される。特に、高強度と高剛性が要求される場合は、それらの特性に優れた前者の鍛造クランク軸が多用される。

　一般に、鍛造クランク軸は、断面が丸形又は角形で全長にわたって断面積が一定のビレットを原材料とし、予備成形、型鍛造、バリ抜き、及び整形の各工程を順に経て製造される。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１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。同図に例示するクランク軸１（図１（ｆ）参照）は、４気筒エンジンに搭載されるものであり、５つのジャーナル部Ｊ１～Ｊ５、４つのピン部Ｐ１～Ｐ４、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ、及びジャーナル部Ｊ１～Ｊ５とピン部Ｐ１～Ｐ４をそれぞれつなぐ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を備える。このクランク軸１は、８枚の全てのアーム部Ａ１～Ａ８に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を一体で有し、４気筒－８枚カウンターウエイトのクランク軸と称される。

　以下では、ジャーナル部Ｊ１～Ｊ５、ピン部Ｐ１～Ｐ４、アーム部Ａ１～Ａ８及びウエイト部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及びこのピン部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１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、予め所定の長さに切断した図１（ａ）に示すビレット２を誘導加熱炉やガス雰囲気加熱炉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、例えば孔型ロールによりビレット２を圧延して絞りつつそ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を成形する（図１（ｂ）参照）。次に、曲げ打ち工程では、ロール成形によって得られたロール荒地３を長手方向と直角な方向から部分的にプレス圧下してその体積を配分し、更なる中間素材である曲げ荒地４を成形する（図１（ｃ）参照）。

　続いて、荒打ち工程では、曲げ打ちによって得られた曲げ荒地４を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、クランク軸（最終製品）のおおよその形状が造形された鍛造材５を成形する（図１（ｄ）参照）。更に、仕上げ打ち工程では、荒打ちによって得られた荒鍛造材５が供され、荒鍛造材５を上下に一対の金型を用いてプレス鍛造し、最終製品のクランク軸と合致する形状が造形された鍛造材６を成形する（図１（ｅ）参照）。これら荒打ち及び仕上げ打ちのとき、互いに対向する金型の型割面の間から、余材がバリとして流出する。このため、荒鍛造材５、仕上げ鍛造材６は、造形されたクランク軸の周囲にそれぞれバリ５ａ、６ａが大きく付いている。

　バリ抜き工程では、仕上げ打ちによって得られたバリ６ａ付きの仕上げ鍛造材６を上下から金型で保持しつつ、刃物型によってバリ６ａを打ち抜き除去する。これにより、図１（ｆ）に示すように、鍛造クランク軸１が得られる。整形工程では、バリを除去した鍛造クランク軸１の要所、例えば、ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌなどといった軸部、更にはアーム部Ａ及びウエイト部Ｗを上下から金型で僅かにプレス圧下し、最終製品の寸法形状に矯正する。こうして、鍛造クランク軸１が製造される。

　図１に示す製造工程は、例示する４気筒－８枚カウンターウエイトのクランク軸に限らず、８枚のアーム部Ａのうち、一部のアーム部にウエイト部Ｗを有するクランク軸であっても同様である。例えば４気筒エンジンに搭載されるクランク軸においては、先頭の第１アーム部Ａ１、最後尾の第８アーム部Ａ８、及び中央の２枚の第４、第５アーム部Ａ４、Ａ５にウエイト部Ｗが設けられる場合がある。このクランク軸は、４気筒－４枚カウンターウエイトのクランク軸と称される。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、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。

　近年、特に自動車用のレシプロエンジンには、燃費の向上のために軽量化が求められている。このため、レシプロエンジンの基幹部品であるクランク軸にも、軽量化の要求が著しくなっている。鍛造クランク軸の軽量化を図る従来技術としては、下記のものがある。

　特開２０１２－７７２６号公報（特許文献１）及び特開２０１０－２３００２７号公報（特許文献２）には、アーム部のジャーナル部側の表面において、ジャーナル部の軸心とピン部の軸心とを結ぶ直線（以下、「アーム部中心線」ともいう）上に、ピン部に向けて大きく深く窪む穴部が形成されたアーム部が記載され、このアーム部を有するクランク軸の製造方法も記載されている。これらの特許文献１及び２に記載されたアーム部は、穴部の体積分が軽量化される。アーム部の軽量化は、アーム部と対をなすウエイト部の重量軽減につながり、ひいては鍛造クランク軸全体の軽量化につながる。また、これらの特許文献１及び２に開示されたアーム部は、アーム部中心線を間に挟むピン部近傍の両側部で厚みが厚く維持されていることから、剛性（ねじり剛性及び曲げ剛性）も確保される。

　このように、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを持たせれば、軽量化と剛性確保を同時に図ることができる。

　ただし、そのような独特な形状のアーム部を有する鍛造クランク軸は、従来の製造方法では製造することが困難である。型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを形成しようとすれば、当該凹み部位の金型の型抜き勾配が逆勾配になり、成形された鍛造材が金型から抜けなくなる事態が生じるからである。

　そのような事態に対処するため、特許文献１及び２に記載された製造方法は、型鍛造工程ではアーム部表面に凹みを形成することなくアーム部を小さく成形し、バリ抜き工程の後に、アーム部の表面にパンチを押し込み、そのパンチの痕跡によって凹みを形成することとしている。

特開２０１２－７７２６号公報 特開２０１０－２３００２７号公報

　前記特許文献１及び２に記載された製造方法によれば、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを形成することが可能となり、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。

　しかし、この製造方法では、アーム部表面に凹みを形成するために、アーム部表面にパンチを強く押し込んでアーム部全体を変形させることから、パンチの押し込みに多大な力を要する。このため、パンチに多大な力を付与するための格別な設備構成が必要であり、パンチの耐久性に関しても配慮が必要となる。

　本発明の目的は、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を簡便に得ることが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、回転中心となるジャーナル部と、このジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を有する鍛造クランク軸の製造方法である。
　当該製造方法は、型鍛造工程と、バリ抜き工程と、余肉部折り曲げ工程と、を含む。
　型鍛造工程は、前記クランクアーム部の前記ピン部近傍の両側部それぞれの外周に当該外周から突出する余肉部を有するクランク軸の形状が造形されたバリ付きの仕上げ鍛造材を成形する。
　バリ抜き工程は、前記型鍛造工程で成形した前記仕上げ鍛造材からバリを除去する。
　余肉部折り曲げ工程は、前記バリ抜き工程でバリを除去してなるクランク軸に対し、一対の第１金型を用いたプレス圧下により、前記クランクアーム部の前記余肉部を、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げる。

　上記の製造方法において、前記余肉部折り曲げ工程では、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面のうちで前記両側部の領域を少なくとも除く表面を、第２金型の押し当てにより保持する構成とすることができる。この構成の場合、前記余肉部折り曲げ工程では、前記第１金型のプレス圧下に追従して前記第２金型を前記第１金型のプレス圧下の方向に移動させ、前記クランクアーム部への前記第２金型の押し当て位置を一定の位置に維持する構成とすることが好ましい。

　また、上記の製造方法において、前記余肉部折り曲げ工程は、金型を用いたプレス圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する構成とすることができる。

　また、上記の製造方法において、前記余肉部折り曲げ工程では、一対の前記第１金型を用いたプレス圧下は、前記ピン部の偏心方向とは直角な方向から実施することができる。

　また、上記の製造方法において、前記余肉部折り曲げ工程では、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面のうち、前記クランクアーム部の両側部の内側に凹みを形成することができる。

　本発明によれば、アーム部の両側部の外周に局部的に突出する余肉部を形成し、この局部的に突出する余肉部を、第１金型を用いたプレス圧下によって折り曲げる。これにより、アーム部の両側部の厚みを厚く維持しつつ、アーム部のジャーナル部側の表面に凹みを形成することが可能となり、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。その製造の際、局部的に突出する余肉部をプレス圧下によって折り曲げるだけで十分であることから、多大な力を要することなく簡便に行える。

図１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２は、本発明の一実施形態の製造方法による整形前のクランク軸のアーム部形状を模式的に示す図であり、図２（ａ）は斜視図を、図２（ｂ）はジャーナル部側から見たときの平面図を、図２（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。 図３は、本発明の一実施形態の製造方法による整形後のクランク軸のアーム部形状を模式的に示す図であり、図３（ａ）は斜視図を、図３（ｂ）はジャーナル部側から見たときの平面図を、図３（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。 図４は、本発明の一実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であって、アーム部をジャーナル部側から見たときの平面図であり、図４（ａ）は整形前の状態を、図４（ｂ）は整形後の状態をそれぞれ示す。 図５は、本発明の一実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であって、アーム部の側面図であり、図５（ａ）は整形前の状態を、図５（ｂ）は整形後の状態をそれぞれ示す。 図６は、本発明の一実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であって、図６（ａ）は整形前の状態を示す図４（ａ）のＡ－Ａ断面図であり、図６（ｂ）は整形後の状態を示す図４（ｂ）のＢ－Ｂ断面図である。 図７は、クランク軸を保持する構成の変形例を示す模式図であって、図７（ａ）はアーム部をジャーナル部側から見たときの平面図を、図７（ｂ）はアーム部の側面図をそれぞれ示す。 図８は、本発明の他の実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であって、アーム部をジャーナル部側から見たときの平面図であり、図８（ａ）は整形前の状態を、図８（ｂ）は整形後の状態をそれぞれ示す。

　以下に、本発明の鍛造クランク軸の製造方法について、その実施形態を詳述する。

　一実施形態として、本発明の鍛造クランク軸の製造方法には、前記図１に示す製造工程が採用される。すなわち、本実施形態による製造方法は、いずれも熱間で行う、予備成形（ロール成形と曲げ打ち）、型鍛造（荒打ちと仕上げ打ち）、バリ抜き、及び整形の各工程を含む。特に、本実施形態による製造方法では、前記図１に示す従来の製造方法と比較し、型鍛造工程及び整形工程の態様に大きな特徴がある。

　１．クランク軸のアーム部の形状
　図２は、本発明の一実施形態の製造方法による整形前のクランク軸のアーム部形状を模式的に示す図である。図３は、本発明の一実施形態の製造方法による整形後のクランク軸のアーム部形状を模式的に示す図である。図２及び図３のいずれも、クランク軸のアーム部（ウエイト部を含む）の１つを代表的に抽出して示しており、（ａ）は斜視図を、（ｂ）はジャーナル部側から見たときの平面図を、（ｃ）は側面図をそれぞれ示す。

　本実施形態の最終製品である鍛造クランク軸のアーム部形状、すなわち整形後のアーム部形状は、図３に示すように、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部Ａａ、Ａｂがジャーナル部Ｊ側に膨らみ、それらの両側部Ａａ、Ａｂの厚みが厚くされたものである。更に、そのアーム部形状は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面のうち、両側部Ａａ、Ａｂの内側の領域Ａｓに、凹みを持たせたものである。

　要するに、整形後のアーム部形状は、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚みが厚く維持されるとともに、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが形成されている。このような形状のアーム部を有する鍛造クランク軸は、アーム部Ａ表面の凹みによって軽量化を図ることができ、これと同時に、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚み維持によって剛性の確保を図ることができる。

　これに対し、整形前のアーム部形状は、図２に示すように、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面のうち、両側部Ａａ、Ａｂの内側の領域Ａｓに、整形後の最終製品形状と合致する凹みを持たせたものである。その凹みはアーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの領域まで滑らかに広がっている。これにより、そのアーム部形状は、両側部Ａａ、Ａｂの厚みが整形後の最終製品の厚みよりも薄くされたものである。更に、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂには、それぞれの外周に当該外周から突出する余肉部Ａａａ、Ａｂａが形成されている。この余肉部Ａａａ、Ａｂａは、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの外周に沿った板状であり、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚みと同程度であるか、又はそれよりも薄い。

　このような整形前のアーム部形状は、型鍛造工程の仕上げ打ちによって最終的に造形され、バリ抜きでその形状が維持されたものである。

　２．鍛造クランク軸の製造方法
　上述のとおり、本実施形態の製造方法は、予備成形、型鍛造、バリ抜き、及び整形の各工程を含み、いずれの工程も熱間で一連に行われる。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、整形工程の前に、捩り工程が追加される。

　本実施形態の製造方法では、前記図１に示す従来の製造方法と同様にして、予備成形工程を経ることにより、曲げ荒地を成形する。

　次に、型鍛造工程（荒打ちと仕上げ打ち）を経ることにより、その曲げ荒地から、前記図２に示すアーム部形状を有するクランク軸の形状が造形されたバリ付きの仕上げ鍛造材を成形する。荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、上下に一対の金型を用いたプレス鍛造により行う。

　ここで、仕上げ鍛造材に造形されたクランク軸の形状は、上記の通り、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが形成され、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの外周に板状の余肉部Ａａａ、Ａｂａが形成されたものである。その凹みはアーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの領域まで滑らかに広がり、余肉部Ａａａ、Ａｂａは両側部Ａａ、Ａｂの厚みと同程度であるか、又はそれよりも薄い。型鍛造に用いる金型には、それらの形状を反映した型彫刻部が彫り込まれており、アーム部表面の凹みに対応する部位、及びアーム部外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａに対応する部位のいずれでも型抜き勾配は逆勾配にならない。このため、型鍛造は支障なく行える。

　続いて、バリ抜き工程を経ることにより、バリ付きの仕上げ鍛造材から、バリを打ち抜き除去し、鍛造クランク軸を得る。バリ抜き工程を経て得られたクランク軸は、前記図２に示すアーム部形状を有し、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの外周に余肉部Ａａａ、Ａｂａが形成されている。

　そして、整形工程に移行する。

　図４～図６は、本発明の一実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であり、いずれの図でも（ａ）は整形前の状態を、（ｂ）は整形後の状態をそれぞれ示す。これらの図のうち、図４は、アーム部をジャーナル部側から見たときの平面図を示し、図５は、アーム部の側面図を示す。図６（ａ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図を、図６（ｂ）は図４（ｂ）のＢ－Ｂ断面図をそれぞれ示す。なお、図４の平面図及び図５の側面図では、金型は断面で示している。

　図４（ａ）及び図６（ａ）に示すように、整形工程では、従来の一般的な整形工程と同様に、上下に一対の金型（以下、説明の便宜上「第１金型」ともいう）１０Ａ、１０Ｂが用いられる。これらの第１金型１０Ａ、１０Ｂには、前記図３に示すアーム部形状を有するクランク軸の最終製品形状を反映した型彫刻部が彫り込まれている。上側の第１金型１０Ａは、下側の第１金型１０Ｂに向けて移動し、ピン部Ｐの偏心方向とは直角な方向にクランク軸をプレス圧下するものである。プレス圧下方向は、クランク軸の軸方向とも直角である。

　ただし、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、第１金型１０Ａ、１０Ｂは、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面の凹みに対応する部位が開放されており、この開放された部分に第２金型２０が収容されている。第２金型２０には、アーム部表面の凹みに対応する形状の型彫刻部が彫り込まれている。第２金型２０は、第１金型１０Ａ、１０Ｂから独立し、アーム部表面の凹みに対して接触したり離間したりするように進退移動が可能である。第２金型２０の進退移動は、第２金型２０に連結された油圧シリンダ等によって実行される。更に、第２金型２０は、第１金型１０Ａ、１０Ｂのプレス圧下方向、すなわちピン部Ｐの偏心方向とは直角な方向にも移動が可能である。第２金型２０のプレス圧下方向への移動は、進退移動の駆動源とは別個にスプリングや油圧シリンダ等の適宜手段を用いて実行される。この場合、金型２０は、金型２０自体のみが上下可動する構成としてもよいし、第２金型２０の進退移動を与える油圧シリンダ等と一体で上下可動する構成としてもよい。

　このような第１金型１０Ａ、１０Ｂ及び第２金型２０を用いた本実施形態の整形工程は、以下のように行われる。先ず、下側の第１金型１０Ｂの型彫刻部に、バリ抜き後のクランク軸を収納する。このとき、図４（ａ）に示すように、アーム部外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａのうちの下側の余肉部Ａｂａが、下側の第１金型１０Ｂの型彫刻部に接触している。

　次いで、第２金型２０を進出させ、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に第２金型２０を押し付ける。このとき、第２金型２０は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面のうちで、両側部Ａａ、Ａｂの領域を少なくとも除く凹み領域Ａｓの表面に押し付けられている。

　この状態から、上側の第１金型１０Ａを下側の第１金型１０Ｂに向けて移動させる。これにより、クランク軸の軸部（例：ジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、フロント部Ｆｒ、フランジ部Ｆｌ）、更にはアーム部Ａ及びウエイト部Ｗが僅かにプレス圧下され、最終製品の寸法形状に矯正される。

　第１金型１０Ａ、１０Ｂによるプレス圧下の際、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａは、各々に接触する第１金型１０Ａ、１０Ｂの型彫刻部の面１０Ａａ、１０Ｂａによって、ジャーナル部Ｊ側の表面に向けて徐々に折り曲げられる。ここで、余肉部Ａａａ、Ａｂａの折り曲げに寄与する第１金型１０Ａ、１０Ｂの面１０Ａａ、１０Ｂａは、余肉部Ａａａ、Ａｂａをジャーナル部Ｊ側の表面に向けて案内するように、傾斜している。これにより、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂは、個々の余肉部Ａａａ、Ａｂａの体積分だけジャーナル部Ｊ側の表面に向けて張り出す。このようにして、前記図３に示すように、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚みが厚くされ、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが形成されたクランク軸が得られる。より具体的には、図６（ｂ）に示すように、アーム部Ａは、両側部Ａａ、Ａｂが厚肉化され、その内側が凹みによって薄肉化され、更にその内側が厚肉化されたものである。

　また、そのプレス圧下の際、第２金型２０は、アーム部Ａへの押し当て位置が変動することなく、一定の位置に維持されるように、第１金型１０Ａ、１０Ｂのプレス圧下に追従してプレス圧下方向に移動する。アーム部Ａは、そのジャーナル部Ｊ側の表面の凹み領域Ａｓに第２金型２０が押し当てられて拘束されているので、その凹み領域Ａｓの形状が安定する。更に、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂは、第１金型１０Ａ、１０Ｂによるプレス圧下でジャーナル部Ｊ側に向けて張り出すが、その張り出し形状は第２金型２０により精密に成形される。

　プレス圧下後、第２金型２０を後退させてアーム部Ａから待避させ、その後に、上側の第１金型１０Ａを上昇させてクランク軸を取り出す。

　このように本実施形態の製造方法によれば、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚みを厚く維持しつつ、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成することが可能となり、軽量化と剛性確保を同時に図った鍛造クランク軸を製造することができる。この製造方法は、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの外周に局部的に突出する余肉部Ａａａ、Ａｂａを形成し、この局部的に突出する余肉部Ａａａ、Ａｂａを、第１金型１０Ａ、１０Ｂを用いたプレス圧下によって折り曲げるだけで十分である。したがって、本実施形態のクランク軸の製造は、多大な力を要することなく簡便に行える。

　特に、本実施形態では、アーム部Ａの表面に第２金型２０を押し付けているが、この第２金型２０をそれ以上に押し込むわけではないので、第２金型２０を保持する力は小さくて済む。また、本実施形態では、アーム部Ａの最終的な形状を造形するにあたり、余肉部Ａａａ、Ａｂａを単に折り曲げるだけであるため、その変形の影響がジャーナル部等の他の部分に生じることは少ない。

　また、本実施形態では、アーム部外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａの折り曲げを整形工程で実施しているので、従来の製造工程を変更する必要はない。もっとも、アーム部外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａの折り曲げは、バリ抜き工程の後であれば、整形工程とは別工程で行っても構わない。

　その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、第２金型２０は必ずしも必要ではない。アーム部Ａの精密な寸法精度が要求されなければ、第２金型２０が無くても、第１金型１０Ａ、１０Ｂによってアーム部外周の余肉部Ａａａ、Ａｂａを折り曲げることにより、アーム部Ａの両側部Ａａ、Ａｂの厚みを厚く維持しつつ、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを形成することができるからである。

　また、上記の実施形態では、下側の第１金型１０Ｂ内にバリ抜き後のクランク軸を収納した後、そのクランク軸のアーム部Ａを保持するために第２金型２０を進出させる手順を踏むようにしている。これに代えて、第２金型２０を進出させてバリ抜き後のクランク軸を保持した後、そのクランク軸を第２金型２０と一体で下側の第１金型１０Ｂ内に収納させる手順を踏むことも可能である。この場合、例えば、図７に示すように、第２金型２０に対し、水平方向でクランク軸の軸心を間に挟んだ位置に、第３金型３０を配置し、第２金型２０の進出と同時に、第３金型３０をピン部Ｐの偏心方向に沿って進出させ、この第３金型３０によってウエイト部Ｗの外周及びジャーナル部Ｊの外周を保持するようにすればよい。第３金型３０によるクランク軸の保持は、ウエイト部Ｗの外周のみであってもよいし、ジャーナル部Ｊの外周のみであってもよい。

　本実施形態の製造方法は、４気筒エンジンに搭載されるクランク軸（以下、「４気筒のクランク軸」という）のみならず、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジン等に搭載されるクランク軸（以下、「３気筒等のクランク軸」という）の製造にも適用できる。３気筒等のクランク軸の場合、回転軸（ジャーナル部）周りのピン部の配置角度が１２０°又は６０°の等間隔にシフトしている。このため、３気筒等のクランク軸の製造工程では、カウンターウエイト部の形状によっては、バリ抜き工程の後、整形工程の前に、捩り工程が追加される。一方、４気筒のクランク軸の場合、ピン部の配置角度が１８０°の等間隔にシフトしている。このため、４気筒のクランク軸の製造工程では、捩り工程が不要である。

　上記の実施形態は、特に４気筒のクランク軸を製造する際の状況を示す。４気筒のクランク軸の場合、整形工程において、全てのピン部が水平方向に偏心した状態で配置される。このため、上記のとおり、第１金型によるプレス圧下の方向は、ピン部の偏心方向とは直角な方向になる。

　ただし、第１金型によるプレス圧下の方向は、ピン部の偏心方向とは直角な方向に限定されない。例えば、３気筒エンジンに搭載されるクランク軸（以下、「３気筒のクランク軸」という）の場合、整形工程において、全てのピン部が水平方向に偏心した状態で配置されない。直列６気筒エンジンに搭載されるクランク軸の場合でも同様である。Ｖ型６気筒エンジンに搭載されるクランク軸の場合、整形工程において、水平方向に偏心した状態で配置されるピン部もあるが、水平方向に偏心した状態で配置されないピン部もある。このため、３気筒等のクランク軸を製造する際、ピン部によっては、第１金型によるプレス圧下の方向が、ピン部の偏心方向とは直角な方向にならないことがある。このときの状況を以下に示す。

　図８は、本発明の他の実施形態の製造方法による整形工程の状況を説明するための模式図であり、（ａ）は整形前の状態を、（ｂ）は整形後の状態をそれぞれ示す。図８は、アーム部をジャーナル部側から見たときの平面図を示す。なお、図８では、金型は断面で示している。図８は、一例として、３気筒のクランク軸の整形工程を示す。

　３気筒のクランク軸は、ピン部Ｐの配置角度が１２０°の等間隔にシフトしている。このため、図８に示すように、一部のピン部Ｐの偏心方向は、水平方向から３０°傾斜する。この場合、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、上側の第１金型１０Ａによるプレス圧下の方向は、ピン部Ｐの偏心方向から６０°ずれた方向となる。この場合であっても、上記の実施形態と同様に、第１金型１０Ａ、１０Ｂによって余肉部Ａａａ、Ａｂａを折り曲げることが可能である。要するに、第１金型によるプレス圧下の方向は、余肉部Ａａａ、Ａｂａを折り曲げることができる限り、限定されない。

　本発明は、あらゆる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、　　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、　　Ａ、Ａ１～Ａ８：クランクアーム部、　
    Ｗ、Ｗ１～Ｗ８：カウンターウエイト部、
　　Ａａ、Ａｂ：アーム部の側部、
　　Ａｓ：アーム部のジャーナル部側表面における両側部の内側領域、
　　Ａａａ、Ａｂａ：余肉部、
　　１０Ａ、１０Ｂ：第１金型、
　　１０Ａａ、１０Ｂａ：第１金型の型彫刻部の一部の面、
　　２０：第２金型、　　３０：第３金型

Claims (6)

1. 　回転中心となるジャーナル部と、このジャーナル部に対して偏心したピン部と、前記ジャーナル部と前記ピン部をつなぐクランクアーム部と、を有する鍛造クランク軸の製造方法であって、
   　当該製造方法は、
   　前記クランクアーム部の前記ピン部近傍の両側部それぞれの外周に当該外周から突出する余肉部を有するクランク軸の形状が造形されたバリ付きの仕上げ鍛造材を成形する型鍛造工程と、
   　前記型鍛造工程で成形した前記仕上げ鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、
   　前記バリ抜き工程でバリを除去してなるクランク軸に対し、一対の第１金型を用いたプレス圧下により、前記クランクアーム部の前記余肉部を、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面に向けて折り曲げる余肉部折り曲げ工程と、を含む、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において、
   　前記余肉部折り曲げ工程では、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面のうちで前記両側部の領域を少なくとも除く表面を、第２金型の押し当てにより保持する、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において、
   　前記余肉部折り曲げ工程では、前記第１金型のプレス圧下に追従して前記第２金型を前記第１金型のプレス圧下の方向に移動させ、前記クランクアーム部への前記第２金型の押し当て位置を一定の位置に維持する、鍛造クランク軸の製造方法。
4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
   　前記余肉部折り曲げ工程は、金型を用いたプレス圧下によりクランク軸の形状を矯正する整形工程で実施する、鍛造クランク軸の製造方法。
5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
   　前記余肉部折り曲げ工程では、一対の前記第１金型を用いたプレス圧下は、前記ピン部の偏心方向とは直角な方向から実施する、鍛造クランク軸の製造方法。
6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法において、
   　前記余肉部折り曲げ工程では、前記クランクアーム部の前記ジャーナル部側の表面のうち、前記クランクアーム部の両側部の内側に凹みが形成される、鍛造クランク軸の製造方法。

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