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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6439863
(24)【登録日】2018年11月30日
(45)【発行日】2018年12月19日
(54)【発明の名称】鍛造クランク軸の製造方法
(51)【国際特許分類】
B21K 1/08 20060101AFI20181210BHJP
B21J 5/02 20060101ALI20181210BHJP
F16C 3/08 20060101ALI20181210BHJP
【ＦＩ】
B21K1/08
B21J5/02 Z
F16C3/08
【請求項の数】9
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2017-510199(P2017-510199)
(86)(22)【出願日】2016年3月31日
(86)【国際出願番号】JP2016060705
(87)【国際公開番号】WO2016159253
(87)【国際公開日】20161006
【審査請求日】2017年9月8日
(31)【優先権主張番号】特願2015-76766(P2015-76766)
(32)【優先日】2015年4月3日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2015-243893(P2015-243893)
(32)【優先日】2015年12月15日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】高本 奨
(72)【発明者】
【氏名】田村 憲司
(72)【発明者】
【氏名】山下 智久
(72)【発明者】
【氏名】薮野 訓宏
(72)【発明者】
【氏名】吉野 健
(72)【発明者】
【氏名】黒川 宣幸
(72)【発明者】
【氏名】大久保 潤一
(72)【発明者】
【氏名】石原 広一郎
【審査官】
金丸 治之
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１０−２３００２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−１８０３３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第４０１５４８５（ＵＳ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００６／０５７５９３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２１Ｋ １／０８
Ｂ２１Ｊ ５／０２
Ｆ１６Ｃ ３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転中心となるジャーナル部と、そ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、
前記鍛造クランク軸の前記複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有し、
前記製造方法は、
クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、
一対の保持型によって前記鍛造材を挟んだ状態で、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含み、
前記鍛造材は、前記鍛造クランク軸の前記ジャーナル部、前記ピン部、前記複数のクランクアーム部、および前記カウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備え、
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有し、
前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
前記鍛造クランク軸の前記複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有し、
前記製造方法は、
クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、
一対の保持型によって前記鍛造材を挟んだ状態で、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含み、
前記鍛造材は、前記鍛造クランク軸の前記ジャーナル部、前記ピン部、前記複数のクランクアーム部、および前記カウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備え、
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有し、
前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項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１余肉部が、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
前記第１余肉部が、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記バリ抜き工程において、支持部材が前記バリの下面を支持している状態で、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させ、
前記支持部材は、前記保持型の動作に伴って、前記バリの下面を支持している状態を維持しながら移動する、鍛造クランク軸の製造方法。
前記バリ抜き工程において、支持部材が前記バリの下面を支持している状態で、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させ、
前記支持部材は、前記保持型の動作に伴って、前記バリの下面を支持している状態を維持しながら移動する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項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であって、
前記バリ抜き工程での前記第１余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
前記バリ抜き工程での前記第１余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項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であって、
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第２余肉部を有し、
前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第２余肉部を有し、
前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項6】
請求項５に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
前記第２余肉部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出する、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項7】
請求項５または６に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有する前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有する前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項8】
請求項５または６に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部である、鍛造クランク軸の製造方法。
【請求項9】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の鍛造クランク軸の製造方法であって、
前記バリ抜き工程での前記第２余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
前記バリ抜き工程での前記第２余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行う、鍛造クランク軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。【背景技術】
【0002】
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、型鍛造または鋳造によって製造できる。特に、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鍛造クランク軸が多用される。【0003】
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その順に含む。必要に応じ、バリ抜き工程の後工程として、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。【0004】
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１Ｆに例示するクランク軸１は、４気筒エンジンに搭載され、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸である。そのクランク軸１は、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、および、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から構成される。アーム部Ａ１〜Ａ８はそれぞれ、ジャーナル部Ｊ１〜Ｊ５とピン部Ｐ１〜Ｐ４をつなぐ。また、８枚の全部のアーム部Ａ１〜Ａ８は、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を一体で有する。【0005】
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。【0006】
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）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を圧延して絞ることにより、ビレット２の体積を長手方向に配分する。これにより、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する。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）。【0007】
続いて、荒打ち工程では、曲げ荒地４を上下に一対の金型を用いて鍛造することにより、荒鍛造材５を得る（図１Ｄ参照）。その荒鍛造材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鍛造することにより、仕上げ鍛造材６を得る（図１Ｅ参照）。その仕上げ鍛造材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、互いに対向する金型の型割面の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では、いずれも、バリＢがクランク軸の形状の周囲に大きく付いている。【0008】
バリ抜き工程では、バリ付きの仕上げ鍛造材６を一対の保持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が除去され、バリ無し鍛造材が得られる。そのバリ無し鍛造材は、図１Ｆに示す鍛造クランク軸１とほぼ同じ形状を有する。【0009】
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、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。【0010】
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。【0011】
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を一体で有する。また、残りのアーム部、具体的には、第２、第３、第６および第７のアーム部Ａ２、Ａ３、Ａ６および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。ウエイト無しアーム部の形状は、小判状（長円状）となる。【0012】
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。【0013】
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、レシプロエンジンに搭載されるクランク軸にも、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は、特開２０１２−７７２６号公報（特許文献１）および特開２０１０−２３００２７号公報（特許文献２）に開示される。【0014】
特許文献１および２には、ジャーナル部側の表面に穴部が成形されたアーム部が記載され、このアーム部を備えるクランク軸の製造方法も記載される。アーム部の穴部は、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）上に成形され、ピン部に向けて大きく深く窪む。このようなアーム部は、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質量軽減につながり、ひいては鍛造クランク軸全体の軽量化につながる。また、穴部が成形されたアーム部は、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（ねじり剛性および曲げ剛性）も確保される。【0015】
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。【0016】
ただし、そのような独特な形状のアーム部を備える鍛造クランク軸を従来の製造方法によって製造することは、困難である。型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形しようとすれば、その凹み部位の金型の型抜き勾配が逆勾配になるからである。この場合、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。【0017】
そのような事態に対処するため、特許文献１および２に記載された製造方法では、型鍛造工程において、アーム部表面に凹みを成形することなくアーム部を小さく成形する。また、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成形する。【0018】
なお、図１Ｆに示すクランク軸では、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状が、全てのアーム部Ａで同じである。実際には、必要に応じ、アーム部Ａごとに、アーム部Ａおよびそれと一体のウエイト部Ｗの形状を異ならせる場合がある。この技術は、特開２００７−７１２２７号公報（特許文献３）および特開２０１４−４０８５６号公報（特許文献４）に開示される。【0019】
特許文献３には、一端にフライホイールが装着される４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の厚さおよび重心、並びに、ウエイト部の質量が、全部のアーム部で同じでなく、アーム部ごとに異なる。これにより、アーム部ごとに必要最小限の剛性を確保でき、必要な剛性が低いアーム部で肉厚を薄くでき、その結果、軽量化を達成できるとしている。【0020】
特許文献４には、一端にフライホイールが装着される多気筒エンジン用のクランク軸が記載される。そのクランク軸では、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がフライホイールに近いほど高い。また、アーム部の曲げ剛性およびねじり剛性がアーム部ごとに異なることが好ましいとしている。これにより、曲げ振動およびねじり振動のいずれも軽減しつつ、軽量化を図ることができるとしている。【0021】
このようにアーム部ごとに、アーム部およびそれと一体のウエイト部の形状が異なる場合、その形状に応じ、アーム部内で剛性が必要な部位が変化する。具体的には、アーム部のピン部近傍で剛性を確保することが重要となる場合がある。あるいは、アーム部のジャーナル部近傍で剛性を確保することが重要となる場合もある。【先行技術文献】
【特許文献】
【0022】
【特許文献1】特開２０１２−７７２６号公報
【特許文献2】特開２０１０−２３００２７号公報
【特許文献3】特開２００７−７１２２７号公報
【特許文献4】特開２０１４−４０８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0023】
確かに、前記特許文献１および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成形することが可能となる。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製造できる。【0024】
しかし、この製造方法では、アーム部表面に凹みを成形するために、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と金型が必要であり、パンチの耐久性に関しても配慮が必要となる。【0025】
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。【課題を解決するための手段】
【0026】
本発明の一実施形態による製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、そ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。前記鍛造クランク軸の前記複数のクランクアーム部のうちの全部または一部はカウンターウエイト部を一体で有する。前記製造方法は、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、一対の保持型によって前記鍛造材を挟んだ状態で、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含む。前記鍛造材は、前記鍛造クランク軸の前記ジャーナル部、前記ピン部、前記複数のクランクアーム部、および前記カウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備える。前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有する。前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させる。【発明の効果】
【0027】
本発明の鍛造クランク軸の製造方法では、バリ付きの鍛造材の粗アーム部が、粗ピン部近傍の側部の外周から突出する余肉部を有する。また、バリ抜き工程で、保持型によって鍛造材を挟む際に、余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させ、粗ピン部近傍の側部の厚みを増加させる。これにより、アーム部のピン部近傍の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設けることが可能となる。このため、得られる鍛造クランク軸において、軽量化と剛性確保を同時に図ることができる。また、保持型によって余肉部を変形させるので、既存の設備を利用して簡便に行える。【図面の簡単な説明】
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施形態について説明する。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。【0030】
（鍛造クランク軸の製造方法）本発明の製造方法は、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、回転中心となるジャーナル部と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐ複数のクランクアーム部と、を備える。鍛造クランク軸の複数のクランクアーム部のうちの全部または一部は、カウンターウエイト部を一体で有する。
【0031】
本発明の製造方法は、型鍛造工程とバリ抜き工程とをこの順序で含む。型鍛造工程では、クランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る。この鍛造材は、鍛造クランク軸とほぼ同様の形状を有する。この鍛造材は、鍛造クランク軸のジャーナル部、ピン部、複数のクランクアーム部、およびカウンターウエイト部のそれぞれに対応する、粗ジャーナル部、粗ピン部、複数の粗クランクアーム部、および粗カウンターウエイト部を備える。さらに、この鍛造材は、バリおよび後述する余肉部を含む。型鍛造工程に特に限定はなく、図１Ｄおよび図１Ｅで説明した荒打ち工程および仕上げ打ち工程を含んでもよい。【0032】
バリ抜き工程では、一対の保持型によって鍛造材を挟んだ状態で、鍛造材からバリを除去する。複数の粗クランクアーム部の全部または一部は、粗ピン部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第１余肉部を有する。すなわち、複数の粗クランクアーム部の全部または一部は、少なくとも１つの第１余肉部を有する。バリ抜き工程で保持型によって鍛造材を挟む際に、保持型により、第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。【0033】
複数の粗クランクアーム部の全てが第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を一体で有する粗クランクアーム部の全部または一部が第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を一体で有する粗クランクアーム部のみが第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部の全部または一部が第１余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部のみが第１余肉部を有してもよい。【0034】
前記第１余肉部が、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出してもよい。前記粗クランクアーム部は、前記粗ピン部近傍の前記２つの側部の外周から突出する２つの第１余肉部を有してもよい。この構成によれば、ピン部近傍の両側部の剛性を確保できる。２つの第１余肉部の間には、後述する領域Ａｓ（凹みを有する領域）となる部分が存在する。凹みとなる部分の表面形状は、後述するように、幅方向の中央が膨らむような凸状であってもよい。【0035】
前記バリ抜き工程において、支持部材が前記バリの下面を支持している状態で、前記保持型により、前記第１余肉部を変形させて前記粗ジャーナル部側に張り出させてもよい。第１余肉部は保持型によって変形されるため、バリ抜き工程の初期段階では、保持型の形状と第１余肉部の形状とは一致していない。そのため、変形前の第１余肉部が存在する鍛造材を保持型の下型のみで支持すると、鍛造材の姿勢が安定しない。この問題は、第１余肉部を粗クランクアーム部の一部のみに形成する場合に特に顕著になる。支持部材を用いることによって、鍛造材の姿勢が安定した状態でバリ抜き工程を行うことができる。具体的には、鍛造材のバリが水平に沿って配置された状態でバリ抜き工程を行うことができる。さらに、支持部材を用いて、上型と下型との間の中央に鍛造材を保持してもよい。【0036】
前記支持部材は、前記保持型の動作に伴って、前記バリの下面を支持している状態を維持しながら移動してもよい。保持型の動作に伴ってバリが下方または上方に移動する場合がある。そのような場合には、バリの移動に伴って支持部材が移動（下降または上昇）することが好ましい。【0037】
支持部材の端部（バリの下面と当接する端部）は、バリを除去するための刃物型の先端部に対応する形状を有してもよい。例えば、支持部材の端部の輪郭は、最終製品のバリ線に対応する形状を有してもよい。複数の支持部材を用いてバリの下面を支持してもよい。例えば、３つ以上（例えば４つ以上）の支持部材を用いてもよい。４つ以上の支持部材を用いることによって、鍛造材の姿勢を特に安定させることができる。バリの下面の複数箇所を支持する場合、支持部材は、鍛造材のうち質量の偏りが大きい部分（例えばカウンターウエイト部の近傍）を支持することが好ましい。複数の支持部材の高さは、バリ抜き工程開始時の鍛造材の姿勢が安定するように、個々の支持部材ごとに異なっていてもよい。例えば、３気筒用や６気筒用のクランク軸の場合には、鍛造材のバリが同一平面上に形成されない場合がある。この場合は、個々の支持部材の高さを、求められる支持位置に応じた高さとすればよい。【0038】
支持部材は、上記の所定の動作をするように移動・保持される。支持部材を移動・保持する機構に特に限定はなく、公知の機構を用いてもよい。例えば、油圧シリンダ、モータ、および弾性体（バネ等）などの少なくとも１つを用いて支持部材を移動・保持してもよい。支持部材は、ブランクホルダに用いられる公知の機構で移動・保持してもよい。【0039】
前記バリ抜き工程での前記第１余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行ってもよい。【0040】
前記複数の粗クランクアーム部の全部または一部が、前記粗ジャーナル部近傍の２つの側部の少なくとも一方の外周から突出する第２余肉部を有してもよい。この場合、前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟む際に、前記保持型により、前記第２余肉部を変形させて前記粗ピン部側に張り出させる。複数の粗クランクアーム部の全てが第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有する粗クランクアーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有する粗クランクアーム部のみが第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。また、粗カウンターウエイト部を有さない粗クランクアーム部のみが第２余肉部を有してもよい。【0041】
前記第２余肉部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部のそれぞれから突出してもよい。前記粗クランクアーム部が、前記粗ジャーナル部近傍の前記２つの側部の外周から突出する２つの第２余肉部を有してもよい。この構成によれば、ジャーナル部近傍の両側部の剛性を確保できる。２つの第２余肉部の間には、後述する領域Ａｔ（凹みを有する領域）となる部分が存在する。凹みとなる部分の表面形状は、後述するように、幅方向の中央が膨らむような凸状であってもよい。【0042】
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有する前記粗クランクアーム部であってもよい。【0043】
前記第２余肉部を有する前記粗クランクアーム部が、前記粗カウンターウエイト部を有さない前記粗クランクアーム部であってもよい。【0044】
前記バリ抜き工程での前記第２余肉部の変形を、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行ってもよい。【0045】
１つの観点では、本発明は、鍛造クランク軸の製造方法の一例を提供する。この一例の製造方法は、回転中心となるジャーナル部と、そ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、を備える鍛造クランク軸の製造方法である。前記鍛造クランク軸は、前記クランクアーム部のうちの全部または一部にカウンターウエイト部を一体で有する。この一例の製造方法は、クランクアーム部（粗クランクアーム部）のピン部（粗ピン部）近傍の両側部それぞれの外周に当該外周から突出する第１余肉部を有するクランク軸の形状が成形されたバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、一対の保持型によって前記鍛造材を挟み込んだ状態で、前記鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程と、を含む。この一例では、前記バリ抜き工程で前記保持型によって前記鍛造材を挟み込む際に、前記第１余肉部を前記保持型によって変形させ、前記クランクアーム部（粗クランクアーム部）の前記ピン部（粗ピン部）近傍の両側部の厚みを増加させる。【0046】
上記の説明では、鍛造材が第１余肉部を必ず含む場合について説明した。しかし、鍛造材が第１余肉部を含まず第２余肉部のみを含む場合でも、本発明の製造方法を適用できる。この場合、上述したように、バリ抜き工程において保持型によって鍛造材を挟む際に、保持型によって第２余肉部を変形させて粗ピン部側に張り出させる。【0048】
１．クランク軸の形状本実施形態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と、そのジャーナル部に対して偏心したピン部と、ジャーナル部とピン部をつなぐアーム部と、を備える。アーム部のうちの全部または一部は、ウエイト部を一体で有する。
【0049】
１つの観点では、本実施形態で製造される鍛造クランク軸の一例は、エンジンの気筒数に対応する数のユニット（「スロー」とも称される）を含む。１つのユニットは、１つのピン部と、ピン部を挟むように配置された２つのアーム部とを含む。１つのユニットの両端には、２つのジャーナル部が配置される。隣接する２つのユニットは、ジャーナル部によって接続されている。Ｖ型６気筒の場合は、２つのピン部の間にアーム部が１つある構造を１つの小ユニットとし、この小ユニットを挟むように２つのアーム部が配置されて大ユニットとなる。さらに、この大ユニットを挟むようにジャーナル部が配置される。【0050】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、例えば、４気筒−８枚カウンターウエイトのクランク軸および４気筒−４枚カウンターウエイトのクランク軸に適用できる。その他に、３気筒エンジン、直列６気筒エンジン、Ｖ型６気筒エンジンおよび８気筒エンジン等に搭載されるクランク軸にも適用できる。【0051】
より具体的には、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、図２Ａ〜図２Ｄに示す第１構成例の鍛造クランク軸、図４Ａ〜図４Ｄに示す第２構成例の鍛造クランク軸、および、図６Ａおよび図６Ｂに示す第３構成例の鍛造クランク軸に適用できる。【0052】
第１〜第３構成例の鍛造クランク軸では、いずれも、ウエイト部の有無に依拠することなく、全部のアーム部のジャーナル部側の表面に凹みが設けられる。なお、後述するように、一部のアーム部のジャーナル部側の表面に、凹みを設けてもよい。第２構成例では、さらに、ウエイト部を一体で有するアーム部のピン部側の表面に凹みが設けられる。第３構成例は、ウエイト無しアーム部を有する。その第３構成例では、上述のジャーナル部側の表面に凹みに加え、ウエイト無しアーム部のピン部側の表面に凹みが設けられる。【0053】
本実施形態のクランク軸の製造方法は、アーム部に凹みを設けるため、バリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程と、その鍛造材からバリを除去するバリ抜き工程とを含む。また、鍛造材の粗アーム部は、第１余肉部を有し、バリ抜き工程では、その第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。以下に、鍛造クランク軸（最終製品）および鍛造材におけるアーム部の形状をそれぞれ説明する。【0054】
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の第１構成例のクランク軸におけるバリ抜き後のアーム部を示す模式図である。図２Ａは斜視図、図２Ｂはジャーナル部側表面を示す図、図２Ｃは側面を示す図である。図２Ｄは、図２Ｂの線IIＤ−IIＤにおける断面図である。図２Ａ〜図２Ｄには、クランク軸のアーム部（ウエイト部を含む）の１つを抽出して示す。なお、図２Ｃは、図２Ｂの破線矢印で示す方向から見た図である。【0055】
第１構成例のアーム部Ａは、図２Ａ〜図２Ｄに示すように、ジャーナル部Ｊ側の表面のうち、ピン部Ｐ近傍の両側部（２つの側部）ＡａおよびＡｂの内側の領域Ａｓに凹みを有する。また、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂがジャーナル部Ｊ側に張り出し、それらの両側部ＡａおよびＡｂの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。ここで、側部とは、アーム部Ａの幅方向（ピン部の偏心方向と垂直な方向）の側面およびその周辺部分を意味し、換言すると、アーム部Ａの幅方向の端部を意味する。領域Ａｓは、アーム部Ａの表面のうち、ピン部Ｐとは反対側の表面に位置する。【0056】
このような第１構成例のアーム部Ａでは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが、凹みを有さないアーム部のように厚く維持される。また、そのアーム部Ａには、結果的にジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。このため、第１構成例の鍛造クランク軸は、アーム部Ａの凹みによって軽量化を図ることができる。加えて、アーム部Ａの両側部ＡａおよびＡｂの厚み維持によって剛性の確保を図ることができる。換言すると、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。【0057】
両側部ＡａおよびＡｂの内側領域Ａｓの断面形状（凹みの底面形状）は、図２Ｄに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｓの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。【0058】
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第１構成例のクランク軸におけるバリ抜き工程前（バリ付き鍛造材）の粗アーム部を示す模式図である。図３Ａは粗ジャーナル部側表面を示す図、図３Ｂは側面を示す図である。図３Ｃは、図３Ａの線IIIＣ−IIIＣにおける断面図である。図３Ａ〜図３Ｃでは、クランク軸の粗アーム部（粗ウエイト部Ｗ’を含む）の１つを抽出して示す。なお、図３Ｂは、図３Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。【0059】
バリ抜き工程前の粗アーム部Ａ’は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を有する。その表面形状は粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みは、バリ抜き後の厚みよりも薄い。【0060】
さらに、粗アーム部Ａ’は、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’のそれぞれの外周に第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａはそれぞれ、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の外周から突出する。この第１余肉部ＡａａおよびＡｂａは、板状であり、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の外周に沿って設けられる。第１余肉部ＡａａおよびＡｂａの厚みは、その根元の両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。【0061】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第２構成例のクランク軸におけるバリ抜き後のアーム部を示す模式図である。図４Ａは斜視図、図４Ｂはピン部側表面を示す図、図４Ｃは側面を示す図である。図４Ｄは、図４Ｂの線IVＤ−IVＤにおける断面図である。図４Ａ〜図４Ｄには、クランク軸のアーム部（ウエイト部を含む）の１つを抽出して示す。なお、図４Ｃは、図４Ｂの破線矢印で示す方向から見た図である。【0062】
第２構成例のアーム部Ａでは、上記の第１構成例と同様に、ピン部Ｐ近傍の両側部の厚みが厚くされるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを有する。加えて、第２構成例のウエイト部を一体で有するアーム部Ａは、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部（２つの側部）ＡｃおよびＡｄの内側の領域Ａｔに、凹みを有する。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。領域Ａｔは、アーム部Ａの表面のうち、ジャーナル部Ｊとは反対側の表面に位置する。【0063】
このような第２構成例のアーム部Ａは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが厚くされるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。ウエイト部を一体で有するアーム部Ａは、さらに、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みを有さないアーム部のように、厚く維持される。また、ウエイト部を一体で有するアーム部Ａには、結果的にピン部Ｐ側の表面に凹みが設けられる。【0064】
このため、第２構成例による鍛造クランク軸は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側およびピン部Ｐ側の凹みによって軽量化をさらに図ることができる。加えて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが維持されることにより、剛性の確保を図ることができる。換言すると、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。【0065】
ウエイト部を一体で有するアーム部Ａでは、両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの断面形状（凹みの底面形状）が、図４Ｄに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｔの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。【0066】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の第２構成例のクランク軸におけるバリ抜き工程前（バリ付き鍛造材）の粗アーム部を示す模式図である。図５Ａは粗ピン部側表面を示す図、図５Ｂは側面を示す図である。図５Ｃは、図５Ａの線ＶＣ−ＶＣにおける断面図である。図５Ａ〜図５Ｃでは、クランク軸の粗アーム部（粗ウエイト部を含む）の１つを抽出して示す。なお、図５Ｂは、図５Ａの破線矢印で示す方向から見た図である。【0067】
第２構成例では、バリ抜き工程前の粗アーム部Ａ’が、上記の第１構成例と同様に、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。また、その粗アーム部Ａ’は、上記の第１構成例と同様に、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’のそれぞれの外周から突出する第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。【0068】
加えて、ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’は、粗ピン部Ｐ’側の表面のうち、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の内側領域Ａｔ’に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状は粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みは、バリ抜き後の厚みよりも薄い。【0069】
また、ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’は、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’のそれぞれの外周に第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａはそれぞれ、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。図５Ａ〜図５Ｃに示す第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、板状であり、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周に沿って設けられる。第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａの厚みは、その根元の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。【0070】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第３構成例のクランク軸におけるバリ抜き後のアーム部を示す模式図である。図６Ａはピン部側表面を示す図である。図６Ｂは、図６Ａの線VIＢ−VIＢにおける断面図である。第３構成例のクランク軸は、複数のアーム部を有し、そのうちの一部のアーム部がウエイト部を一体で有する。図６Ａおよび図６Ｂには、ウエイト部を有さないアーム部、すなわち、ウエイト無しアーム部の１つを抽出して示す。【0071】
第３構成例のアーム部Ａでは、図示を省略するが、ウエイト部の有無に依拠することなく、上記の第１構成例と同様に、ピン部Ｐ近傍の両側部の厚みが厚くされるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを有する。加えて、第３構成例のウエイト無しアーム部Ａは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、ピン部Ｐ側の表面のうち、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの内側の領域Ａｔに、凹みを有する。また、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄがピン部Ｐ側に張り出し、それらの両側部ＡｃおよびＡｄの厚みは、凹みの厚みと比べ、厚肉である。【0072】
このような第３構成例のアーム部Ａでは、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂの厚みが厚く維持されるとともに、ジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。ウエイト無しアーム部Ａでは、さらに、ジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みを有さないアーム部のように厚く維持される。また、ウエイト無しアーム部Ａには、結果的にピン部Ｐ側の表面に凹みが設けられる。【0073】
このため、第３構成例による鍛造クランク軸は、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側およびピン部Ｐ側の凹みによって軽量化をさらに図ることができる。加えて、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが維持されることにより、剛性の確保を図ることができる。換言すると、ピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂ並びにジャーナル部Ｊ近傍の両側部ＡｃおよびＡｄの厚みが、凹みの厚みと比べ、厚肉であることにより、剛性の確保を図ることができる。【0074】
ウエイト無しアーム部Ａでは、両側部ＡｃおよびＡｄの内側領域Ａｔの形状（凹みの底面形状）が、図６Ｂに示すように、幅方向の中央が膨らむような凸状であることが好ましい。換言すると、内側領域Ａｔの厚みは、幅方向の中央から遠ざかるに従って漸次減少することが好ましい。凹みの底面形状は幅方向の中央が膨らむような凸状であるため、曲げ剛性をより向上できる。幅方向の中央およびその周辺の断面形状を、例えば、円弧状、半楕円状または放物線状とすれば、上述の断面形状を実現できる。【0075】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第３構成例のクランク軸におけるバリ抜き工程前（バリ付き鍛造材）の粗アーム部を示す模式図である。図７Ａは粗ピン部側表面を示す図である。図７Ｂは、図７Ａの線VIIＢ−VIIＢにおける断面図である。図７Ａおよび図７Ｂでは、ウエイト無し粗アーム部の１つを抽出して示す。【0076】
バリ抜き工程前の粗アーム部Ａ’は、図示を省略するが、粗ウエイト部の有無に依拠することなく、上記の第１構成例と同様に、粗ジャーナル部Ｊ’側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部の内側領域に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。また、粗アーム部Ａ’は、上記の第１構成例と同様に、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’のそれぞれの外周から突出する第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。【0077】
バリ抜き工程前のウエイト無し粗アーム部Ａ’は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、粗ピン部Ｐ’側の表面のうち、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の内側領域Ａｔ’に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を持つ。その表面形状は粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の領域まで滑らかに広がる。これにより、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みは、バリ抜き後の厚みよりも薄い。【0078】
また、ウエイト無し粗アーム部Ａ’は、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’のそれぞれの外周に第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有する。第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａはそれぞれ、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。この第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、板状であり、粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周に沿って設けられる。第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａの厚みは、その根元の両側部Ａｃ’およびＡｄ’の厚みと比べ、同程度であるかまたは薄い。【0079】
２．鍛造クランク軸の製造方法本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、型鍛造工程と、バリ抜き工程とを含む。型鍛造工程の前工程として、例えば、予備成形工程を設けることができる。また、バリ抜き工程の後工程として、例えば、整形工程を設けることができる。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。本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法のうち、本発明の特徴部分を除く部分には、従来の製造方法を適用してもよい。例えば、本発明の特徴部分を除く部分には、図１Ａ〜図１Ｆで説明した工程のうちの少なくとも１つの工程、またはそれを本発明に適合するように修正した工程を適用してもよい。
【0080】
予備成形工程は、例えば、ロール成形工程と曲げ打ち工程とで構成できる。ロール成形工程および曲げ打ち工程では、ビレット（原材料）の体積を配分し、曲げ荒地を成形する。【0081】
型鍛造工程では、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すようなバリ付きの鍛造材を得る。そのバリ付きの鍛造材には、クランク軸の形状が成形され、具体的には、バリ付きの鍛造材は、粗ジャーナル部Ｊ’、粗ピン部Ｐ’および粗アーム部Ａ’等を有する。また、バリ付きの鍛造材は、粗アーム部Ａ’の粗ピン部Ｐ’近傍の側部Ａａ’およびＡｂ’の外周から突出する第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを有する。すなわち、型鍛造工程では、余肉部（第１余肉部、第２余肉部、または、第１余肉部および第２余肉部）を形成できる金型を用いて型鍛造を行う。【0082】
このようなバリ付きの鍛造材を得る型鍛造工程は、例えば、荒打ち工程と仕上げ打ち工程とで構成できる。【0083】
型鍛造工程の型抜き勾配は、逆勾配にならない。具体的には、粗アーム部の粗ジャーナル部Ｊ’側表面に設けられる凹みの底面（内側領域Ａｓ’）に対応する部位、並びに、第１余肉部Ａａａおよび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。換言すれば、上記形状を有する鍛造材は、型抜き勾配が逆勾配にならない金型を用いて形成できる。このため、荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、支障なく行え、前記図３Ａ〜図３Ｃに示すようなバリ付きの鍛造材を得ることができる。また、前記図５Ａ〜図５Ｃに示すバリ付きの鍛造材、または、図７Ａおよび図７Ｂに示すバリ付きの鍛造材においても、粗アーム部の粗ピン部Ｐ’側表面に設けられる凹みの底面（内側領域Ａｔ’）に対応する部位、並びに、第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａに対応する部位のいずれでも逆勾配にならない。換言すれば、上記形状を有する鍛造材は、型抜き勾配が逆勾配にならない金型を用いて形成できる。このため、荒打ちと仕上げ打ちのいずれの型鍛造も、支障なく行える。【0084】
バリ抜き工程では、バリ付きの鍛造材を一対の保持型によって挟んだ状態で、その鍛造材からバリを除去する。これにより、バリ無しの鍛造材を得ることができる。バリ抜き工程で保持型によって鍛造材を挟む際に、保持型により、第１余肉部を変形させて粗ジャーナル部側に張り出させる。これにより、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部の厚みを増加させる。この第１余肉部の変形は、例えば、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行うことができる。バリ抜き工程の詳細は、後述する。【0085】
バリ抜き工程で得られたバリ無しの鍛造材は、整形工程で、最終製品の寸法形状に矯正してもよい。ピン部の配置角度の調整が必要な場合は、捩り工程でピン部の配置角度を調整する。【0086】
３．バリ抜き工程の処理フロー例図８Ａ〜図８Ｄは、本発明のクランク軸の製造方法によるバリ抜き工程の処理フロー例を示す断面図である。図８Ａは鍛造材の配置時の状態を示す。図８Ｂは鍛造材の保持時の状態を示す。図８Ｃは刃物型の当接時の状態を示す。図８Ｄは刃物型の下降終了時の状態を示す。図８Ａ〜図８Ｄは、前記図３Ａの線IIIＣ−IIIＣの位置に相当する位置の断面図である。
【0087】
図８Ａ〜図８Ｄには、鍛造材３０と、上下で一対の保持型１０と、刃物型２０とを示す。バリ付きの鍛造材３０の形状は、前記図３Ａ〜図３Ｃに示す鍛造材３０の形状と同様である。図８Ａでは、１つの粗ピン部Ｐ’とその粗ピン部Ｐ’に接続する粗アーム部Ａ’を抽出して示す。【0088】
保持型１０は、上型１１と下型１２とからなる。上型１１および下型１２は、離間および近接するように移動可能である。上型１１と下型１２の間に鍛造材３０を配置した状態で、上型１１と下型１２とを近接させることにより、鍛造材３０を上型１１と下型１２の間に挟んで保持する。【0089】
上型１１および下型１２には、鍛造材３０を挟んで保持するとともに突出する余肉部を変形させるため、それぞれ型彫刻部が彫り込まれている。それらの型彫刻部には、クランク軸の最終製品形状が反映されている。刃物型２０は、最終製品の輪郭形状に沿ってバリＢを除去するための形状を有する。すなわち、刃物型２０の先端部の輪郭は、最終製品のバリ線に対応している。【0090】
このような保持型１０および刃物型２０を用いる処理フロー例では、先ず、上型１１および下型１２を離間させるとともに、刃物型２０を上方に退避させる。この状態で、図８Ａに示すように、バリ付きの鍛造材３０を上型１１と下型１２の間に配置する。【0091】
続いて、上型１１と下型１２とが近接するように移動させる。より具体的には、上型１１を下降させる。これにより、図８Ｂに示すように、上型１１および下型１２を鍛造材３０と当接させ、上型１１と下型１２とで鍛造材３０を挟んで保持する。【0092】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法では、一対の保持型１０で鍛造材３０を挟む際に、保持型１０により、鍛造材３０の第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを圧下して変形させる。例えば、保持型１０によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを押し潰す、または、保持型１０に沿って第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを粗ジャーナル部側に折り曲げる。これらにより、第１余肉部を保持型１０の型彫刻部に沿う形状とし、粗ジャーナル部側に張り出させる。その結果、粗アーム部Ａの粗ピン部Ｐ近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みが増加する。このため、得られるクランク軸は、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の両側部ＡａおよびＡｂで厚みが厚くなる。図８Ｂの鍛造材３０の各部の形状は、最終製品である鍛造クランク軸の各部の形状に実質的に対応する。そのため、図８Ｂでは、鍛造材３０の符号を、最終製品である鍛造クランク軸の各部の符号と同じとしている（図９Ｂにおいても同様である）。【0093】
引き続き、保持型１０で鍛造材３０を保持した状態で、刃物型２０を圧下方向に移動させる。より具体的には、刃物型２０を下降させる。これに伴い、図８Ｃに示すように、刃物型２０が鍛造材３０のバリＢと当接し、図８Ｄに示すように、バリＢが切断されて鍛造材３０から除去される。その結果、バリ無しの鍛造材３０ａが得られる。【0094】
刃物型２０の下降終了後、刃物型２０を上昇させて退避させるとともに、保持型１０の上型１１と下型１２とを離間させる。そして、バリ無しの鍛造材３０ａを取り出す。【0095】
ここで、バリ付き鍛造材３０は、図８Ａに示すように、粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部側の表面のうち、粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の内側領域Ａｓ’に、バリ抜き後の凹みの底面形状と合致する表面形状を有する。その内側領域Ａｓ’の表面形状は、バリ抜き工程の過程で維持される。一方で、保持型１０で鍛造材３０を挟む際に、粗アーム部Ａ’の粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’で厚みが厚くなる。その結果、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。【0096】
このような本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法によれば、アーム部Ａのピン部Ｐ近傍の側部ＡａおよびＡｂの厚みを厚くしつつ、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みを設けることが可能となる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、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できる。【0097】
また、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、保持型によって第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させることにより、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みを増加させる。その結果、アーム部Ａのジャーナル部Ｊ側の表面に凹みが設けられる。このため、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、既存の設備や金型を利用して簡便に行える。【0098】
加えて、本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、バリ抜き工程で保持型１０によって鍛造材３０を挟む際に、第１余肉部を保持型によって変形させ、粗アーム部の粗ピン部近傍の側部の厚みを増加させる。このため、従来の製造工程を変更する必要がない。【0099】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、前記図４Ａ〜図４Ｄに示すような第２構成例の鍛造クランク軸を対象とすることもできる。この場合、バリ付きの鍛造材では、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部が、前記図５Ａ〜図５Ｃに示すような第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有することが好ましい。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。【0100】
加えて、バリ抜き工程では、保持型によって鍛造材を挟む際に、保持型により、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させるのみならず、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’の第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａも変形させて粗ピン部側に張り出させることが好ましい。これにより、粗ウエイト部を一体で有する粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部Ａｃ’およびＡｄ’でも厚みを増加させる。第２余肉部の変形は、例えば、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行うことができる。その結果、前記図４Ａ〜図４Ｄに示すような、剛性を確保しつつ、より軽量化を図ったクランク軸を得ることができる。【0101】
本実施形態の鍛造クランク軸の製造方法は、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すような第３構成例の鍛造クランク軸を対象とすることもできる。その鍛造クランク軸は、アーム部Ａのうちの一部にウエイト部を一体で有し、すなわち、残りのアーム部Ａがウエイト部を有することなく、ウエイト無しアーム部である。【0102】
この場合、バリ付きの鍛造材では、ウエイト無し粗アーム部が、前記図７Ａおよび図７Ｂに示すような第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａを有することが好ましい。その第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａは、ウエイト無し粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の側部Ａｃ’およびＡｄ’の外周から突出する。【0103】
加えて、バリ抜き工程では、保持型によって鍛造材を挟む際に、保持型により、第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを変形させるのみならず、ウエイト無し粗アーム部の第２余肉部ＡｃａおよびＡｄａも変形させて粗ピン部側に張り出させることが好ましい。これにより、ウエイト無し粗アーム部Ａ’の粗ジャーナル部Ｊ’近傍の両側部Ａｃ’およびＡｄ’でも厚みを増加させる。第２余肉部の変形は、例えば、押し潰し加工または折り曲げ加工によって行うことができる。その結果、前記図６Ａおよび図６Ｂに示すような、剛性を確保しつつ、より軽量化を図ったクランク軸を得ることができる。【0104】
本実施形態のバリ抜き工程において、保持型とともに、上述した支持部材を用いてもよい。保持型とともに支持部材を用いるバリ抜き工程の一例について、図９Ａ〜図９Ｄを用いて説明する。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、および図９Ｄはそれぞれ、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、および図８Ｄに対応している。図８Ａ〜図８Ｄで説明した事項については、重複する説明を省略する場合がある。【0105】
以下では、図３Ａ〜図３Ｃに示した第１構成例の鍛造材３０に対してバリ抜き工程を行う一例について説明する。しかし、他の鍛造材（例えば第２構成例および第３構成例の鍛造材）についても、同様に、支持部材を用いてバリ抜き工程を行うことができる。【0106】
この実施形態では、バリＢの下面を支持する複数（例えば４つ）の支持部材４０を用いる。なお、以下の図では、鍛造材の一部のみを図示しているため、図示される支持部材４０は２つのみとなっている。支持部材４０は、上下に移動可能である。【0107】
先ず、図９Ａに示すように、バリ付きの鍛造材３０と金型とを配置する。具体的には、離間している上型１１と下型１２との間に鍛造材３０を配置する。このとき、刃物型２０は上方に退避させておく。鍛造材３０のバリＢの下面は、支持部材４０によって安定に支持されている。支持部材４０は、バリＢが水平になるように鍛造材３０を支持する。図９Ａの状態では、鍛造材３０と保持型１０とは接触していない。【0108】
続いて、上型１１と下型１２とを近接させる。より具体的には、上型１１を下降させる。これにより、図９Ｂに示すように、上型１１および下型１２を鍛造材３０と当接させ、上型１１と下型１２とで鍛造材３０を挟んで保持する。【0109】
上述したように、本実施形態の製造方法では、一対の保持型１０で鍛造材３０を挟む際に、保持型１０により、鍛造材３０の第１余肉部ＡａａおよびＡｂａを圧下して変形させる。具体的には、第１余肉部を保持型１０の型彫刻部に沿う形状とし、粗ジャーナル部側に張り出させる。その結果、粗アーム部Ａ’の粗ピン部Ｐ’近傍の両側部Ａａ’およびＡｂ’の厚みが増加する。【0110】
上型１１を下降させて鍛造材３０を保持する場合、上型１１が先ず鍛造材３０と接触し、鍛造材３０の下降に伴って下型１２と鍛造材３０とが接触する。さらに、上型１１が下降するのに伴って、鍛造材３０が変形される。この場合、保持型１０の動作（上型１１の下降）に伴ってバリＢが下降する。そのため、支持部材４０は、バリＢの下降に伴って、バリＢの下面を支持している状態を維持しながら下降する。換言すれば、支持部材４０は、保持型１０の動作に伴って位置が変動するバリＢに追従して移動する。【0111】
鍛造材３０の第１余肉部ＡａａおよびＡｂａは保持型１０によって変形される。そのため、バリ抜き工程の初期の段階では第１余肉部ＡａａおよびＡｂａの形状と保持型１０の形状とは一致しない。従って、図９Ａの段階で支持部材４０を用いずに鍛造材３０を下型１２のみで支えた場合、鍛造材３０の姿勢が安定しない場合がある。鍛造材３０の姿勢が安定しない場合、その後の保持型１０による保持および成形、並びに、刃物型２０によるバリ抜き工程が安定して行えない。そのため、バリ抜き工程の際に支持部材４０を用いることは、安定した加工を行うために特に好ましい。【0112】
次に、保持型１０によって鍛造材３０を保持した状態で刃物型２０を下降させる。その結果、先ず、図９Ｃに示すように刃物型２０が鍛造材３０のバリＢと当接する。その後、図９Ｄに示すようにバリＢが切断されて鍛造材３０から除去される。このようにして、バリ無しの鍛造材３０ａが得られる。【0113】
バリＢの下降とともに支持部材４０も下降する。なお、保持型１０による鍛造材３０の変形が完了した後は、鍛造材３０の位置および姿勢が安定する。そのため、保持型１０による鍛造材３０の変形が完了した後であってバリ抜き工程を開始する前に、支持部材４０だけを下降させてもよい。【0114】
図９Ｄに示される下降した支持部材４０は、刃物型２０が上方に戻った後、所定の工程までは下降したままの状態にあってもよい。例えば、バリ抜き工程後の鍛造材３０ａが上型１１と下型１２との間から搬出されるまでは、支持部材４０を下降した位置で停止させておいてもよい。下降した位置で支持部材４０を停止させる機構に限定はなく、公知の機構を適用してもよい。【0115】
刃物型２０の下降終了後、刃物型２０を上昇させて退避させるとともに、保持型１０の上型１１と下型１２とを離間させる。そして、バリ無しの鍛造材３０ａを取り出す。【0116】
図９Ａ〜図９Ｄでは、支持部材４０を用いて第１構成例の鍛造材３０のバリ抜き工程を行う一例について説明した。他の鍛造材３０についても、同様に行うことができる。第２構成例の鍛造材３０について支持部材４０を用いてバリ抜き工程を行う場合について、支持部材４０の配置の一例を図１０に示す。図１０は、図９Ａの工程に対応する。【0117】
第２構成例の鍛造材３０のバリ抜き工程を行う場合、先ず、図１０に示すように、バリ付きの鍛造材３０を支持部材４０で支持する。鍛造材３０のバリＢの下面は、複数の支持部材４０によって支持される。その後は、図９Ｂ〜図９Ｄで説明した工程と同様に、バリ抜き工程が行われる。このようにして、支持部材４０を用いて、第２構成例の鍛造材３０のバリ抜き工程が行われる。第３構成例の鍛造材３０のバリ抜き工程も、同様に行うことができる。【0118】
第１〜第３構成例のクランク軸は、ウエイト部の有無に依拠することなく、複数のアーム部の全部が、ピン部近傍のジャーナル部側の表面に凹みを有する。本実施形態のクランク軸の製造方法では、複数のアーム部の一部が、ピン部近傍のジャーナル部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、鍛造材の複数の粗アーム部の全部または一部が第１余肉部を有すればよい。第１余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【0119】
前述の通り、ウエイト部を一体で有するアーム部（以下、「ウエイト付きアーム部」ともいう）は、ジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを有することが好ましい。複数のウエイト付きアーム部を備えるクランク軸において、ウエイト付きアーム部のジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを設ける場合、ウエイト付きアーム部の全部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。あるいは、ウエイト付きアーム部の一部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、鍛造材では、複数のウエイト付き粗アーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【0120】
前述の通り、ウエイト無しアーム部は、ジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを有することが好ましい。複数のウエイト無しアーム部を備えるクランク軸において、ウエイト無しアーム部のジャーナル部近傍のピン部側の表面に凹みを設ける場合、複数のウエイト無しアーム部の全部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。あるいは、複数のウエイト無しアーム部の一部が、ピン部側の表面に凹みを有してもよい。換言すると、鍛造材の複数のウエイト無し粗アーム部の全部または一部が第２余肉部を有してもよい。第２余肉部を設ける粗アーム部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【0121】
前述の第１〜第３構成例のように、粗アーム部は、第１余肉部を粗ピン部近傍の両方の側部（両側部）に有してもよく、あるいは、第１余肉部を粗ピン部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第１余肉部を粗ピン部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第１余肉部を粗ジャーナル部側に張り出させることにより、バリ抜き工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第１余肉部を設ける粗ピン部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【0122】
前述の第２構成例のように、ウエイト付き粗アーム部は、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の両方の側部に有してもよく、あるいは、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第２余肉部を粗ピン部側に張り出させることにより、バリ抜き工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。第２余肉部を設ける粗ジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【0123】
前述の第３構成例のように、ウエイト無し粗アーム部は、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の両方の側部に有してもよく、あるいは、第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有してもよい。粗アーム部が第２余肉部を粗ジャーナル部近傍の一方の側部に有する場合であっても、その第２余肉部を粗ピン部側に張り出させることにより、バリ抜き工程後のアーム部の一方の側部で厚みを増加できる。このため、軽量化しつつ、剛性を確保できる。第２余肉部を設ける粗ジャーナル部近傍の側部は、例えば、アーム部に要求される曲げ剛性やねじり剛性、剛性が必要な部位に基づいて、適宜決定できる。【産業上の利用可能性】
【0124】
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。【符号の説明】
【0125】
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、
Ｊ’：粗ジャーナル部、 Ｐ’：粗ピン部、 Ａ’：粗クランクアーム部、
Ｗ’：粗カウンターウエイト部
Ａａ、Ａｂ：アーム部のピン部近傍の側部、
Ａａ’、Ａｂ’：粗アーム部の粗ピン部近傍の側部、
Ａａａ、Ａｂａ：第１余肉部、
Ａｃ、Ａｄ：アーム部のジャーナル部近傍の側部、
Ａｃ’、Ａｄ’：粗アーム部の粗ジャーナル部近傍の側部、
Ａｃａ、Ａｄａ：第２余肉部、
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、
Ａｓ’：粗アーム部の粗ジャーナル部側表面における両側部の内側領域、
Ａｔ：アーム部のピン部側表面における両側部の内側領域、
Ａｔ’：粗アーム部の粗ピン部側表面における両側部の内側領域、
Ｂ：バリ、 １０：保持型、 １１：上型、 １２：下型、 ２０：刃物型、
３０、３０ａ：鍛造材、 ４０：支持部材