クランクシャフトの製造方法、その製造装置、およびクランクシャフト
【課題】簡単な構成で、保持型とケースの寿命が短くなるのを容易に且つ確実に防止することができるクランクシャフトの製造方法と、その製造方法を提供する。
【解決手段】素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分ｐを保持型の円形孔部３５，３６でそれぞれ保持して軸方向に加圧し、ウエブ部となる部分ｗを保持型の間で潰すように成形して所定の厚さのウエブ部Ｗを有するクランクシャフトを製造する場合において、素材のピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分少なくとも一方の断面形状を、対応する保持型の円形孔部３５，３６の底部（３６ａ）に当接させ、且つ、その保持型３１の円形孔部３６の開口部（３６ｂ）との間に隙間を生じさせる形状に成形して、素材の軸方向への加圧を開始する。
【解決手段】素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分ｐを保持型の円形孔部３５，３６でそれぞれ保持して軸方向に加圧し、ウエブ部となる部分ｗを保持型の間で潰すように成形して所定の厚さのウエブ部Ｗを有するクランクシャフトを製造する場合において、素材のピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分少なくとも一方の断面形状を、対応する保持型の円形孔部３５，３６の底部（３６ａ）に当接させ、且つ、その保持型３１の円形孔部３６の開口部（３６ｂ）との間に隙間を生じさせる形状に成形して、素材の軸方向への加圧を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの製造方法、その製造装置、およびクランクシャフトに関し、特に、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための方法とその装置、および、そのクランクシャフト自体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトの製造に関する従来の技術として、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１には、冷間鍛造用材料からなる丸棒を切断して所定長さのビレット材を形成し、該ビレット材を油圧ベンダで曲げ加工し、本願の図２４にも示すように、各ジャーナル部となる部分ｊ’と各ピン部となる部分ｐ’とが軸直角方向へオフセットされたオフセット材料１０’（本明細書でいう粗形材の一例にあたる）を形成し（曲げ工程と称されているが、本明細書でいう予備成形工程の一例にあたる）、次に、本願の図２５にも示すように、該オフセット材料１０’を軸方向に加圧して、本願の図２６にも示すように、連接壁（本発明のウエブ部の一例にあたる）Ｗ’間のピッチが所定寸法に形成されたクランク本体１００’を圧縮成形（据え込み工程と称されているが、本明細書でいう仕上成形工程の一例にあたる）することが開示されている。
【０００３】
ここで、本願の図２６に示すように、複数のピン部とウエブ部とを有するクランクシャフトを製造する場合には、予備成形工程で、図２４に示すようにピン部およびウエブ部となる部分の曲げ加工を、製造するクランクシャフトに応じて順次行って、粗形材を成形する。
【０００４】
一方、仕上成形工程を行う装置は、本願の図２５に示したように、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する保持型３０’，３１’と、これらを内部に摺動可能に収容して拘束するケース３２’と、粗形材１０’を軸方向に加圧する軸方向加圧手段とを備えている。粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する板状の保持型３０’，３１’は、ケース３２’内で軸方向に移動するよう構成されている。そして、仕上成形工程では、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持型３０’，３１’に保持し、これをケース３２’内に摺動可能に収容して拘束した状態で、軸方向加圧手段により軸方向に圧縮するよう加圧し、図２６に示したように粗形材１０’のウエブ部となる部分ｗ’を潰すように所定の厚さに成形して、ウエブ部Ｗ’間のピッチを所定寸法に形成する。
【０００５】
保持型３０’，３１’は、粗形材１０’の保持と成形されたクランク本体１００’の取り出しのために、一般に割型により構成されている。そして、クランク本体１００’のジャーナル部Ｊ’とピン部Ｐ’の断面形状が高い真円度であることを要求されることから、ジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する孔部は、割型からなる保持型３０’，３１’を型合わせした状態で、円形となるように成形されている。また、粗形材１０’を保持した保持型３０’，３１’の配置と、成形されたクランクシャフト１００’を保持した保持型３０’，３１’の取り出しとを容易にするため、ケース３２’を開閉可能な半割状に構成されている。
【０００６】
さらに、据え込み工程を行う際には、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’との偏心量から、クランクシャフト１００’のジャーナル部Ｊ’とピン部Ｐ’との偏心量が増大することから、本願の図５に参照されるように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、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とを備えた構成とすることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
仕上成形工程（据え込み工程）では、割型からなる保持型３０’，３１’の円形孔部で粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分とを保持して軸方向に加圧し、ウエブ部となる部分ｗ’を保持型３０’，３１’の間で潰すように所定の厚さに成形する際に、図２７に矢印Ｆで示すように、ウエブ部となる部分ｗ’の材料がジャーナル部やピン部となる部分ｊ’、ｐ’に流れ、図２７に矢印Ｇで示すようにその径を拡大させるように作用し、その結果、図２８の（ｂ）に矢印Ｋで示すように、割型からなる保持型３０’，３１’の円形孔部を押し広げることとなる。そのため、図２８の（ｃ）に示すように保持型３０’，３１’の円形孔部の開口部が開く（径が拡がる）ように力が作用し、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐの断面形状の真円度が低下するという問題が発生することとなる。また、ウエブ部となる部分ｗ’の材料の流動によるジャーナル部やピン部となる部分ｊ’、ｐ’の径を拡大させるように力が作用することにより、保持型３０’，３１’およびケース３２’が変形したり破損し、また特に、ジャーナル部保持型３０’のケース３２’に対する摩擦、および、ピン部保持型３１’の径方向スライドの軸方向スライドに対する摩擦、或いはピン部保持型３１’の軸方向スライドのケースに対する摩擦が増大することとなり、それぞれの互いの摺動面が摩耗して、保持型３０’，３１’およびケース３２’の寿命が短くなり、さらに、ウエブ部の伸長する方向（ピン部のジャーナル部に対する偏心方向）の位相の成形精度が低下するなどの問題が発生することとなる。
なお、図２８では、ピン部保持型３１’を構成する軸方向スライド（開口を鎖線で示した）と、これに保持された径方向スライドとを示したが、ケース３２’内に保持されたジャーナル部保持型３０’についても同様の問題が発生することとなる。
【０００９】
さらに、上記のように予備成形工程と仕上成形工程とを行う場合において、ウエブ部となる部分の材料が自由に流動するため、ウエブ部の肉引けが大きくなることから、かかるウエブ部の剛性を向上させることが困難であるという問題もあった。
【００１０】
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、ジャーナル部とピン部の断面形状を高い真円度で容易に且つ確実に成形することができ、また、仕上成形装置のジャーナル部とピン部となる部分を把持する保持型およびケースの寿命が短くなるのを容易に且つ確実に防止することができるクランクシャフトの製造方法と、その製造装置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、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、前記素材の軸方向への加圧を開始することを特徴とする。
請求項２のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、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を施し、該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項３のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを特徴とする。
請求項４のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを特徴とする。
請求項５のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合において、前記パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことを特徴とする。
請求項６のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、前記素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項７のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型を、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た構成とし、前記軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して前記素材のピン部となる部分を保持することを特徴とする。
請求項８のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に順次曲げ加工し、該素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を成形することを特徴とする。
請求項９のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項８に記載の発明において、前記素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、前記パンチまたはダイの一方に前記位相基準面を形成する側面壁を設けておき、前記曲げ加工において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより前記位相基準面を形成することを特徴とする。
請求項１０のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、該素材を軸方向に加圧して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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させることを特徴とする。
請求項１２のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することを特徴とする。
請求項１３のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２に記載の発明において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することを特徴とする。
請求項１４のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２または１３のいずれかに記載の発明において、前記ピン部保持型を、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、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により構成し、前記ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することを特徴とする。
請求項１５のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の発明において、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を施し、該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項１６のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることを特徴とする。
請求項１７のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１６に記載の発明において、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備えていることをと特徴とする。
請求項１８のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１７に記載の発明において、前記予備成形装置は、前記成形手段を含むことを特徴とする。
請求項１９のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１８に記載の発明において、前記予備成形装置の成形手段は、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものであることを特徴とする。
請求項２０のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１９に記載の発明において、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、前記予備成形装置の成形手段は、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることを特徴とする。
請求項２１のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の発明において、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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２２のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型は、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おり、前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることを特徴とする。
請求項２３のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項に記載の発明において、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に、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、順次曲げ加工し、前記素材の各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有する場合に、該予備成形装置は、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることを特徴とする。
請求項２４のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２３に記載の発明において、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、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工する前記パンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより前記位相基準面を形成する側面壁が設けられていることを特徴とする。
請求項２５のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２４に記載の発明において、前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記粗形材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする。
請求項２６のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケースと、ケース内で前記素材を軸方向に加圧して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のウエブ部を成形する軸方向加圧手段とを有する場合において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されていることを特徴とする。
請求項２７のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６に記載の発明において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることを特徴とする。
請求項２８のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６または２７に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型は、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、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により構成されており、前記ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが前記半割状のケースにそれぞれ設けられており、前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つ前記ケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることを特徴とする。
請求項２９のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の発明において、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を施す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３０のクランクシャフトに係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とが成形されたクランクシャフトであって、素材を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分が所定の厚さに成形されてなるものである場合において、前記素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、この割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、素材の軸方向への加圧を開始する。素材のウエブ部となる部分を潰すようにして所定の厚さに成形するときに、材料がジャーナル部とピン部に流動するが、割型の円形孔部は、その底部が素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方に押圧されているために、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が作用するとともに、粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の材料が開口部との間の隙間を埋めるように流動することとなり、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が相殺される。そのため、割型からなる保持型の変形が防止され、円形孔部の形状が維持されることから、ジャーナル部とピン部との少なくとも一方の断面形状を高い真円度で成形することができ、また、割型からなる保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、素材を軸方向に加圧するのに先立って、予め、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ておくことにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。さらに、この予備成形を行うときに、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することにより、少ない工程数で容易にクランクシャフトを製造することができる。そして予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することにより、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを具現化することができる。この予備成形において、パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことにより、予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを具現化することができる。
また、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、素材を軸方向に加圧して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成形することにより、素材の軸方向への加圧により素材のウエブ部となる部分を確実に保持型の間で潰して所定の厚さに成形することができる。さらに、少なくともピン部保持型を、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、この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た構成として、軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、この割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して素材のピン部となる部分を保持することにより、素材を軸方向に加圧することにより、ジャーナル部に対するピン部の偏心量の変化に対応することができる。
請求項８のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を成形することにより、複数のピン部を有するクランクシャフトを製造するに際して、予備成形工程で最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面を基準として、正確な位相で後の他のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工することができる。そのため、素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を所定の厚さに成形するときに保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、パンチを素材の軸直交方向に移動させると共にダイをパンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、パンチまたはダイの一方に位相基準面を形成するための側面壁を予め設けておくことにより、曲げ加工で、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより位相基準面を確実且つ容易に形成することができる。さらに、側面壁は、パンチの移動方向と平行に延びる（ジャーナル部に対するピン部の偏心方向および素材の軸方向に延びる、ともいえる）平面により形成されており、素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることにより、位相基準面を確実且つ容易に形成することが具現化できるとともに、ウエブ部の材料が側方に流動して設定された厚さとならない、或いは、設定された形状に成形されないなどの事態を回避でき、したがって設定された剛性を有するウエブ部を成形することができる。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明発明によれば、予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、この素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させるため、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させることができる。
請求項１２のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方の、ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。また、ピン部保持型を、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、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により構成し、ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、この半割状のケースに割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、保持キーにより、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。さらにまた、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ておくことにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。
請求項１６のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることにより、素材の軸方向への加圧に先立って、成形手段によって、素材のピン部とジャーナル部となる部分の少なくとも一方の断面形状が、対応する割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、割型の開口部との間に隙間が生じるように成形されている。そして、素材を保持型に保持して軸方向への加圧を開始してウエブ部となる部分を潰すようにして所定の厚さに成形するときに、材料がジャーナル部とピン部に流動する。このとき、割型の円形孔部は、その底部が素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方に押圧されているために、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が作用するとともに、粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の材料が開口部との間の隙間を埋めるように流動することとなり、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が相殺される。そのため、割型からなる保持型の変形が防止され、円形孔部の形状が維持されることから、ジャーナル部とピン部との少なくとも一方の断面形状を高い真円度で成形することができ、また、割型からなる保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、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備えていることにより、素材を軸方向に加圧するのに先立って、予め、予備成形装置によって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ておくことができ、したがって、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。さらに、この予備成形装置によって素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することにより、少ない工程数で容易にクランクシャフトを製造することができる。予備成形装置の成形手段が、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものとすることにより、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを具現化することができる。予備成形装置が、素材のピン部となる部分を把持するパンチと、この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、成形手段が、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることにより、予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを具現化することができる。
また、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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により、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、素材を軸方向に加圧して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成形することができ、したがって、素材の軸方向への加圧により素材のウエブ部となる部分を確実に保持型の間で潰して所定の厚さに成形することができる。さらに、少なくともピン部保持型は、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、この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おり、前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、この割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることとすることにより、素材を軸方向に加圧するときに、ジャーナル部に対するピン部の偏心量の変化に対応することができる。
請求項２３のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、予備成形装置が、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることにより、素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面が成形される。そのため、複数のピン部を有するクランクシャフトを製造するに際して、予備成形工程で最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面を基準として、正確な位相で後の他のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工することができることから、素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を所定の厚さに成形するときに保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができ、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、予備成形装置が、素材のピン部となる部分を把持するパンチと、この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、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、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、最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するパンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより位相基準面を形成する側面壁が設けられていることにより、曲げ加工で、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより位相基準面を確実且つ容易に形成することができる。さらに、側面壁は、パンチの移動方向と平行に延びる（ジャーナル部に対するピン部の偏心方向および素材の軸方向に延びる、ともいえる）平面により形成されており、素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることにより、位相基準面を確実且つ容易に形成することが具現化できるとともに、ウエブ部の材料が側方に流動して設定された厚さとならない、或いは、設定された形状に成形されないなどの事態を回避でき、したがって設定された剛性を有するウエブ部を成形することができる。
請求項２６のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、複数のピン部とウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するに際して、素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型の円形孔部に保持するとともに、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型の円形孔部に保持してケース内に収容し拘束した状態で、軸方向加圧手段により素材を軸方向に加圧して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のウエブ部を成形する。このとき、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。また、少なくともピン部保持型が、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、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により構成されており、ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、この半割状のケースに割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが半割状のケースにそれぞれ設けられており、保持キーにより、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。さらにまた、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す予備成形装置をさらに備えていることにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。
請求項３０のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧してウエブ部を所定の厚さに成形することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出しているため、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明により成形される粗形材の実施の一形態を示した正面図である。
【図２】本発明により成形される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】本発明の実施の一形態における予備成形装置の全体を説明するために示した概略図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の一形態における仕上成形装置の全体を説明するために示した概略図である。
【図６】本発明における予備成形装置のパンチとダイのいずれか一方の成形手段の、実施の一形態を部分的に示した説明図である。
【図７】本発明における予備成形装置のパンチとダイのいずれか一方の成形手段の、図６とは異なる実施の一形態を部分的に示した説明図である。
【図８】図７に示したように構成された予備成形装置のパンチにより粗形材のピン部となる部分を、仕上成形装置の割型からなるピン部保持型の円形孔部の底部に長軸方向の端部が当接するとともに、ピン部保持型の開口部と短軸方向の端部が隙間を生じて対向することとなる楕円または長円に成形する状態を示した説明図である。
【図９】本発明により仕上成形工程を開始するときの状態を説明するために示した断面である。
【図１０】図９の状態から、仕上成形工程の途中の状態を説明するために示した断面である。
【図１１】図１０の状態から、仕上成形工程を完了したときの状態を説明するために示した断面である。
【図１２】本発明の位相基準面を予備成形装置のダイに形成した場合の実施の一形態を説明するために示した断面図である。
【図１３】図１２に示したダイにより粗形材のウエブ部となる部分に位相基準面を形成する状態を示した説明図である。
【図１４】位相基準面が形成された粗形材を部分的に示した説明図である。
【図１５】予備成形工程で、最初のピン部となる部分とこれに連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面に基づいて、次の他のピン部となる部分とこれに連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの、ジャーナル部となる部分の軸回りの位相を位置決めされる状態を説明するために示した部分断面図である。
【図１６】図１５に示した粗形材を仕上成形することにより成形された本発明のクランクシャフトのウエブ部の形状を説明するために部分的に示した正面図とその断面図である。
【図１７】図１６に示したクランクシャフトと比較するために、図１５に示したように平面状の位相基準面が形成されていない粗形材を仕上成形することにより成形されたクランクシャフトのウエブ部の形状を説明するために部分的に示した正面図とその断面図である。
【図１８】本発明の仕上成形装置の実施の一形態を説明するために示した仕上成形工程を開始する前の状態の断面図である。
【図１９】図１８の状態から、仕上成形工程を完了した状態の断面図である。
【図２０】図１９の断面図である。
【図２１】半割状のケースと割型からなるピン部保持型を開いて成形されたクランクシャフトを取り出す状態を説明するために示した図１９の分解図である。
【図２２】ピン部保持型をケース内で回動可能に構成した場合の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【図２３】ピン部保持型をケース内で回動可能に且つケース内で所定の周方向位置に弾性的に回動可能に拘束された構成とした場合を説明するために示した断面図である。
【図２４】従来の技術により予備成形された粗形材を説明するために示した部分拡大図である。
【図２５】従来の技術において、粗形材を軸方向に加圧して圧縮成形する仕上成形工程を説明するために示した断面図である。
【図２６】従来の技術により、ウエブ部間のピッチが所定寸法に形成されたクランクシャフトを説明するために示した部分拡大図である。
【図２７】従来の技術における予備成形工程で、粗形材を軸方向に加圧して圧縮成形する時の材料の流動を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図２８】割型からなる保持型が、仕上成形工程中に材料が流動してピン部が拡径することによる力を受けて変形する様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に、本発明のクランクシャフトの製造装置の実施の一形態を図に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、直列４気筒の内燃機関に使用されるクランクシャフト１００を製造する場合により説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、直列４気筒以外の他の形態の内燃機関、さらには、内燃機関以外の装置などに用いられるクランクシャフトと、その製造装置および製造方法にも適用することができる。
【００１５】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有するクランクシャフト１００を製造するための装置であって、割型からなり素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するための円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり素材１，１０のピン部となる部分ｐを保持するための円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、素材１，１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段３３とを有しており、さらに、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊをジャーナル部保持型３０に保持するとともに、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１に保持したときに、ジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、対応する割型の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部３５ａと３６ａの一方または双方に当接し、且つ、割型の開口部３５ｂと３６ｂの一方または双方にとの間に隙間が生じるような断面形状に成形するための成形手段２７を備えている。
【００１６】
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、大きく分けて、棒状のまた線状（本発明では、これらを総じて棒状という）の素材１を曲げ加工して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して、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予備成形装置２と、この予備成形された素材（この実施の形態では、このように予備成形された素材を粗形材１０と称することとする。）をその軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分ｗを潰すようにして所定の厚さにウエブ部Ｗを成形する仕上成形装置３とを含んでいる。
【００１７】
図１〜図５は、棒状の素材１を予備成形してなる粗形材１０と、この粗形材１０から製造されるクランクシャフト１００の実施の一形態と、このようなクランクシャフト１００を製造するための装置２，３の基本的な構成の実施の一形態を示したものである。なお、以下の記載と図面において、特に複数のピン部Ｐを有することに限定されないクランクシャフト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と、また、その粗形材１０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と記載することとし、一方、特に複数のピン部Ｐを有するクランクシャフト１００について説明する場合には、各部のジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、ウエブ部Ｗとを、また、その粗形材１０について説明する場合には、各部の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とを、それぞれ特定するために、それぞれのアルファベット符号の後に続けて番号を付して記載することとする。また、本発明のクランクシャフトの製造装置における各部材の形状を容易に特定するために、図において部材の端面など断面でない部分にもハッチングを描いている場合があることに注意されたい。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。
【００１８】
図１は、棒状の金属素材１を曲げ加工して（予備成形工程）成形された粗形材１０の実施の一形態を示したものであり、図２は、図１に示した粗形材１０を軸方向に加圧して（仕上成形工程）成形されたクランクシャフト１００を示したものである。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と、このジャーナル部Ｊから偏心するピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有しており、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐの断面が円形に形成される。図２に示した実施の形態におけるクランクシャフト１００は、ピン部Ｐ２とＰ３が同じ方向に偏心しており、また、ピン部Ｐ１とＰ４が同じ方向に偏心している。なお、成形されたクランクシャフト１００は、所定のウエブ部Ｗにカウンタウエイトを設け、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐを研削し、また、油孔を形成するなど、必要に応じて別の工程をさらに行うこともできる。
【００１９】
予備成形装置２は、素材１のピン部となる部分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とこれに隣接するジャーナル部となる部分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とに対して曲げるものであり、この実施の形態では、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（後述する）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とを備えており、予備成形装置２に成形手段２７が含まれている。成形手段２７は、素材１のジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１に保持されるジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する割型の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部３５ａと３６ａの一方または双方に当接し、短軸方向の端部が割型の開口部３５ｂと３６ｂの一方または双方にとの間に隙間が生じる断面形状に成形するものである。
【００２０】
予備成形装置２のパンチ２０は、素材１を軸直交方向に加圧する本体２０ａと、この本体２０ａの下方に設けられて素材１のピン部となる部分ｐを把持するパンチ押え２０ｂとを有している。本体２０ａとパンチ押え２０ｂにより形成される素材１のピン部となる部分ｐと接して把持する部分は、粗形材１０のピン部となる部分ｐを所定の断面形状（後述する）に成形するための成形手段２７を構成する。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り外すことができる。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り外した状態で配置され、その後本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを閉じまたは取り付けてクランプなどによってその状態を保持することにより、そのピン部となる部分ｐが把持される。パンチ２０は、上盤２３に取り付けられる。上盤２３は、軸直交方向駆動手段として例えば素材１の軸直交方向に伸長退縮駆動するプレスのラムに接続されている。本体２０ａは、上盤２３を下降させることによって把持した素材１のピン部となる部分ｐを軸直交方向（図３および図４の上下方向）に加圧する（矢印Ｒ）。
【００２１】
予備成形装置２のダイ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り外すことができる。そして、ダイ２１は、素材１の軸方向（図３および図４の左右方向）に移動可能に設けられている。本体２１ａとダイ押え２１ｂにより形成される素材１のジャーナル部となる部分ｊを把持する部分は、粗形材のジャーナル部となる部分ｊを所定の断面形状（後述する）に成形するための成形手段２７を構成する。
【００２２】
軸方向駆動手段２６は、例えば図３に参照されるように、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（以下、カム機構２６とする）。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。なお、図３に示した実施の形態におけるカム機構２６は、一対のダイ２１，２１をそれぞれ軸方向に移動させる両カム機構２６のカム面が同じ角度に設定されており、上盤２３の下降によって両ダイ２１，２１を同様に寄せるように軸方向に移動させるものとなっている。駆動カム２６ａと従動カム２６ｂは、パンチ２０とダイ２１によって把持された素材１と干渉することがないように、素材１の側部（図３においては、紙面に対して手前と奥）に位置し、両カム２６ａ、２６ｂのカム面が対向するように配設される。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の下面に設けられており、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。この実施の形態におけるカム機構２６は、駆動カム２６ａが下降しておらず従動カム２６ｂが互いに寄るように軸方向に移動していない（すなわち、素材１の予備成形が開始されていない）状態で、駆動カム２６ａと従動カム２６ｂのカム面が互いに接するよう設定されている。従って、この実施の形態では、上盤２３の下降による素材の軸直交方向の加圧とカム機構２６による素材の軸方向の加圧とが同時に開始される構造となっている。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、軸方向に伸長・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。
【００２３】
この実施の形態における仕上成形装置３は、図５に示すように、割型からなり粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するための円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり粗形材１０のピン部となる部分ｐを保持するための円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、保持型３０，３１をケース３２内で軸方向に移動させて粗形材１０のウエブ部となる部分ｗを型板３０，３１の間で潰して所定の厚さのウエブＷを成形するよう軸方向に圧力を加える軸方向加圧手段３３とを備えており、さらに、保持型３０，３１を径方向（軸直交方向）に拘束した状態で軸方向に移動可能に保持するケース３２も備えている。
【００２４】
仕上成形装置３の保持型３０，３１は、それぞれジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとを保持し、また取外すことができるように開閉または着脱可能に取り外すことができるよう分割してなる割型（後述する）により構成されている。各保持型３０，３１の外縁は、ケース３２の内周面と対応した形状および大きさに成形されており、この実施の形態ではほぼ円形に成形されている。そして、各保持型３０，３１は、この実施の形態の場合、円形孔部３５，３６（ジャーナル部Ｊおよびピン部Ｐの断面）の中心を通り、ジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に沿った分割線で２つに分割された割型からなることから、各割型はほぼ全体の形状がそれぞれ半円形に成形されており、互いの割型を合わせることにより、それぞれジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとを保持するための円形の孔部３５，３６が形成される。仕上成形工程を行う際に端部に位置するジャーナル部となる部分ｊを保持するジャーナル部保持型３０は、そのジャーナル部となる部分ｊから少なくとも粗形材１０の端部までの長さ以上に軸方向に延びる被加圧部３０ａを有している。
【００２５】
さらに、この実施の形態におけるピン部保持型３１は、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とにより構成されており、軸方向スライド４１と径方向スライド４２がそれぞれ分割した構成４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂとなっている。ピン部保持型３１の軸方向スライド４１は、少なくとも成形するクランクシャフト１００のピン部Ｐ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以下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の内部の断面形状と相似形で、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（幅と長さ）などに応じて径方向に延在する開口４３が厚さ方向に貫通するよう形成されており、この開口４３の長手方向に沿って中央で分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保持するための溝４４がそれぞれ形成されている。
【００２６】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置のさらなる詳細を、図６〜図１１に基づいて説明する。なお、本発明の実施の一形態には、上述したクランクシャフトの製造装置の基本的な構成が含まれており、同じ部分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する。
【００２７】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、予備成形装置２のパンチ２０とダイ２１の少なくとも一方が、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、仕上成形装置３の対応する保持型３０および／または保持型３１を構成する割型の、円形孔部３５および／または３６の底部に粗形材１０の当接させ、且つ、この円形孔部３５および／または３６の開口部との間に隙間が生じるような断面形状に成形するための成形手段２７を有している。そして、この成形手段２７は、パンチ２０の移動方向と平行に短軸Ｄ１が位置し、且つ、この短軸Ｄ１と素材１の軸方向との双方に直交する方向に長軸Ｄが位置するように成形されている。
【００２８】
図６は、ピン部となる部分ｐを把持するパンチの成形手段２７の実施の一形態を説明するために示したものであり、図７は図６と異なる実施の形態を説明するために示したものである。
図６に示した実施の形態では、パンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂの衝合面を本来の衝合面（図６に鎖線で示されている）から、それぞれ所定量Ｔを切削することなどにより除去した構成とされている。このように構成することにより、パンチ本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを開放または取り外し、素材１のピン部となる部分ｐをパンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂとの間に配置し、パンチ本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを閉じまたは取り付けてクランプなどによって締め付け保持して、予備成形を行う。すると、図８の（ｂ）に参照されるように、ピン部となる部分ｐの断面形状が、ジャーナル部となる部分ｊに対するピン部となる部分ｐの偏心方向が短軸Ｄ１方向となり、この方向に対して図８の直交する方向が長軸Ｄ方向となるほぼ楕円または長円の粗形材１０が形成されることとなる。
【００２９】
また、図７に示した実施の形態では、素材１の径ｄがピン部Ｐの径Ｄよりも小さく、ピン部となる部分ｐの短軸Ｄ１とほぼ同じに成形されており、パンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂにより形成される成形手段２７の開口の幅（長軸）は、図７に鎖線で示した成形するピン部Ｐの径Ｄとほぼ同じに成形されている。このように構成されたパンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂとにより素材１のピン部となる部分を保持すると、図８の（ａ）に示すように、素材と、パンチ本体およびパンチ押えの衝合面近くとの間には隙間が生じていることとなる。そして、パンチ２０を下降させて予備成形を行うと、図８の（ｂ）に示したように、粗形材１０のピン部となる部分ｐは、これに隣接するウエブ部となる部分ｗから材料がピン部となる部分ｐに流動してその径を拡大させ、パンチ本体２０ａおよびパンチ押え２０ｂの衝合面近くに生じていた隙間が無くなり、成形手段２７の形状に応じて長軸Ｄと短軸Ｄ１を有する楕円または長円の断面形状に成形されることとなる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態では予備成形装置２のパンチ２０の成形手段２７がピン部となる部分ｐの断面形状を楕円または長円に成形するよう構成した場合により説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、パンチ２０の成形手段２７と同様に、ジャーナル部となる部分ｊの断面形状が楕円または長円となるように成形するようダイ２１の成形手段２７だけを単独で、または、上述したようにパンチ２０と共に構成することもできる。
【００３１】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法の実施の一形態を、上述したように構成された製造装置を用いる場合によって、その作動と共に、主に図９〜図１１に基づいて詳細に説明する。
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有するクランクシャフト１００を製造するための方法であって、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊを、割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持し、素材１，１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの一方または双方を、対応する保持型３０と３１の一方または双方の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部（図では３６ａのみを示した）に当接させ、且つ、その保持型３０と３１の一方または双方の円形孔部３５と３６の一方または双方の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、素材１，１０の軸方向への加圧を開始するものである。そして、この実施の形態においては、棒状の素材１のピン部となる部分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、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とに対して曲げる予備成形を施し、さらに、この予備成形で、素材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの一方または双方を、対応する割型の円形孔部３５，３６の底部（図では３６ａのみを示した）と接し且つ開口（図では３６ｂのみを示した）との間に隙間が生じるように成形するものである。
【００３２】
クランクシャフト１００を製造するにあたり、前もって、予備成形装置２のパンチ２０および／またはダイ２１の、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の少なくとも一方の断面を、楕円または長円に成形する部分を把持する成形手段２７が、パンチ２０の移動方向と平行に短軸Ｄ１方向が位置し、且つ、この短軸Ｄ１方向と素材１の軸方向との双方に直交する方向に長軸Ｄが位置するように成形されていることは、上述したとおりである。
【００３３】
クランクシャフト１００を製造するに際して、最初に棒状また線状の金属素材１のジャーナル部となる部分ｊを予備成形装置２のダイ２１，２１に把持させ、ピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、パンチ２０を素材１の径方向に移動させると共にダイ２１，２１を互いに近付けるように移動させて、予備成形工程を行う。素材１のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐは、ダイ２１，２１および／またはパンチ２０の成形手段２７により、後の仕上成形工程で、仕上成形装置３の割型からなる保持型３０および／または３１の円形孔部３５および／または３６の底部（図では３６ａのみを示した）に当接し、開口部（図では３６ｂのみを示した）と隙間が生じることとなるように、断面形状が楕円または長円に成形されることは、上述したとおりである。
【００３４】
このようにジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方の断面形状が楕円または長円に成形された粗形材１０は、図９に示すように、仕上成形装置３の割型からなる保持型（図ではピン部保持型３１のみを示した）の間にジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐをそれぞれ配置し、割型を互いに合わせることにより形成された円形孔部３５，３６に保持させる。このとき、割型からなる保持型３０，３１のそれぞれに形成されて互いに合わせたときに円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部は、その底部（図では３６ａのみを示した）に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐの長軸Ｄ方向の端部が接しており、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐの短軸Ｄ１方向の端部が円形孔部３５および／または３６の開口（図では３６ｂのみを示した）に対して隙間が生じた状態となっている。
【００３５】
この状態で、保持型３０，３１と共に粗形材１０を半割状のケース３２Ａ，３２Ｂの間に配置してケース３２を閉じ拘束する。そして、仕上げ成形を開始すべく、図５に示したように、軸方向加圧手段３３により軸方向に加圧して保持型３０，３１をケース３２内で軸方向に移動させ、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗを型板３０，３１の間で潰し所定の厚さ、所定のピッチでウエブＷを形成する。
【００３６】
このとき、ウエブ部となる部分ｗの材料がジャーナル部Ｊとピン部Ｐに流動してその径を拡大させるように作用する（図２７を参照）。このとき、本発明では、上述したように、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐは、その長軸Ｄ方向の端部が保持型３０および／または３１の円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部の底部（図では３６ａのみを示した）に接しており、その短軸Ｄ１方向の端部が円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部の開口部（図では３６ｂのみを示した）に対して離れている状態となっている。そのため、ウエブ部となる部分ｗの材料流動によるジャーナル部Ｊとピン部Ｐの径を拡大させる作用は、図１０に示すように、仕上成形を開始したときには保持型３０および／または３１の半円形孔部の底部（図では３６ａのみを示した）に集中荷重Ｌを付与することとなり、その結果、割型からなる保持型３０および／または３１の互いの合わせ面を閉じさせる方向に作用する力Ｍが発生することとなる。そして、ジャーナル部Ｊおよび／またはピン部Ｐは、ウエブ部となる部分ｗの材料流動によりその径が拡大しようとする結果、図１１に示すように、円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部に対して生じていた隙間が無くなって接することとなり、断面を高い真円度で成形することができる。そのため、仕上成形が完了するときには、図１０に示したような集中荷重Ｌも、互いの合わせ面を閉じさせる方向に作用する力Ｍも無くなり、保持型３０および／または３１を実際に変形させるようなことはなく、したがって、ジャーナル保持型３０の外周面とケース３２の内周面との摩耗、および／または、ピン部保持型３１の径方向スライド４２と軸方向スライド４１との摺動面ならびに軸方向スライド４１の外周面とケース３２の内周面との摩耗を低減させることができ、型寿命を向上させることができる。なお、本発明の方法においては、上述した実施の形態に限定されることはなく、予備成形工程以外の別の工程で、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、仕上成形装置３の対応する保持型３０，３１の円形孔部３５および／または３６の底部（図では３６ａのみを示した）に当接させ、且つ、この保持型３０，３１の開口部（図では３６ｂのみを示した）との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することも含まれる。
【００３７】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置の別の実施の形態を、図１２〜図１７に基づいて説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００３８】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１、１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗ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り、予備成形装置２が、棒状の素材１のピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に、ピン部となる部分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、順次曲げ加工し、各ピン部となる部分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とに対して曲げてなる粗形材１０を成形する予備成形装置２を含み、少なくとも最初のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面１５を成形し、後のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに先に形成された位相基準面１５と接して素材１の軸回りの位相を位置決めするための側面壁２８を備えている。そして、この予備成形装置２は、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とを備えており、側面壁２８は、パンチ２０またはダイ２１の一方に設けられている。さらに、側面壁２８は、パンチ２０の移動方向および素材１の軸方向と平行に延びる平面により形成されており、粗形材１０のウエブ部となる部分Ｗの側面の流動を規制するものである。
【００３９】
側面壁２８は、素材１を曲げ加工することによりウエブ部となる部分ｗの両側に位置するように設けられており、予備成形時にウエブ部となる部分ｗが接することによりその材料の側方への流動を規制して位相基準面１５を形成するよう形成されている。そして、図１２および図１３に示した実施の形態では、側面壁２８が予備成形装置２の最初に予備成形するダイ２１のダイ本体２１ａに形成されている。また、図１５に示したように、後の工程で、次にピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを予備成形するときにそのウエブ部となる部分ｗに連続するジャーナル部となる部分ｊを保持するダイ２１の、先の工程で位相基準面１５が形成されたウエブ部となる部分ｗ側にも、その形成された位相基準面１５と接するように形成されている。なお、この後の予備成形するときにジャーナル部となる部分ｊを保持するダイ２１の、先に位相基準面１５が形成されたウエブ部となる部分ｗ側に設けられる側面壁２８は、図１５に鎖線で示したように、ピン部となる部分ｐの偏心方向が異なる場合にもそのウエブ部となる部分に形成された位相基準面１５と接することができるような長さ（図１５においては高さ）に形成されている。本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、予備成形装置２のパンチ２０のパンチ本体２０ａなどに側面壁２８を設けることもできる。
【００４０】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法の別の実施の形態を、図１２〜図１７に基づいて説明した実施の形態における製造装置を用いる場合によって、その作動と共に説明する。なお、上述した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。
【００４１】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗと各ウエブ部Ｗの基端部を支持して回転中心となるジャーナル部Ｊ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り、棒状の素材１をピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に順次曲げ加工する予備成形を行って粗形材１０を成形し、この粗形材１０の、ジャーナル部となる部分ｊを割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持し、この粗形材１０軸方向に加圧してウエブ部となる部分をｗジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、予備成形を行うに際して、少なくとも最初のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときの素材１の軸周りの位相の基準となる位相基準面１５を成形するものである。そして、予備成形を行うに際して、素材のピン部となる部分ｐをパンチ２０で把持すると共に、このピン部となる部分ｐの両端に隣接するジャーナル部となる部分ｊをダイ２１、２１で把持し、パンチ２０を素材１の軸直交方向に移動させると共にダイ２１、２１をパンチ２０に寄せるよう軸方向に加圧する場合に、パンチ２０またはダイ２１の一方に位相基準面１５を形成する側面壁２８を予め設けておき、予備成形において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分ｗが側面壁２８に接することにより位相基準面１５を形成するものである。さらに、側面壁２８は、パンチ２０の移動方向および素材１の軸方向と平行に延びる平面により形成されており、この側面壁２８によりウエブ部となる部分ｗの側面の流動を規制する。
【００４２】
クランクシャフト１００を製造するにあたり、前もって、予備成形装置のダイ２１またはパンチ２０に側面壁２８を設けておくことは上述したとおりである。クランクシャフト１００を製造するに際して、最初の棒状また線状の金属素材１のジャーナル部となる部分ｊを予備成形装置２のダイ２１，２１に把持させ、ピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、パンチ２０を素材１の径方向に移動させると共にダイ２１，２１を互いに近付けるように移動させて、最初の予備成形工程を行う。このジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとの間の部分、すなわちウエブ部となる部分ｗは、ダイ本体２１ａとパンチ本体２０との間で所定量押し潰されることにより、ジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの軸方向からみて側方に材料が流動して拡がろうとしながら成形される。しかしながら、この実施の形態では、ウエブ部となる部分ｗの両側に側面壁２８が形成されているため、図１３に鎖線で示すように、ウエブ部となる部分ｗの側方への材料の流動が規制される。そのため、図１４に示すように、ウエブ部となる部分ｗの側面には平面状の位相基準面１５が形成されることとなる。
【００４３】
最初の曲げ加工でピン部となる部分ｐとこれに連続するウエブ部となる部分ｗの予備成形が終わると、図１５に示すように、次の曲げ加工でピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、また、このピン部となる部分ｐに隣接するジャーナル部ｊとなる部分をダイ２１に把持させる。このとき、先に曲げ加工されたウエブ部となる部分ｗに形成された位相基準面１５にダイ２１の側面壁２８が当接されて、素材１の軸回りの位相が正確且つ容易に位置決めされる。そのため、後の予備成形でピン部となる部分ｐとウエブ部となる部分ｗを、ジャーナル部となる部分ｊに対して軸回りに正確な位相で容易に成形することができることから、後の仕上成形工程で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とのケース３２内での位相が変化することがなく、したがって、ジャーナル保持型３０の外周面とケース３２の内周面との摩耗や、ピン部保持型３１の外周面とケース３２の内周面との摩耗、特に、ピン部保持型３１が軸方向スライド４１と径方向スライド４２とを備えた構成である場合には、径方向スライド４２と軸方向スライド４１との摺動面ならびに軸方向スライド４１の外周面とケース３２の内周面との摩耗を低減させることができ、また、軸方向スライド４１と径方向スライド４２に無理な力が加わるのを防止することができることから、型寿命を向上させることができる。さらにまた、予備成形時にウエブ部となる部分ｗの側面がダイ２１の側面壁２８によってその材料の流動を規制されることにより、仕上成形工程において、粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形するときに、ウエブ部ＷのジャーナルＪ側およびピン部Ｐ側の端部の肉を張り出させ、したがって、ウエブ部Ｗの剛性が向上したクランクシャフト１００を製造することができる。
【００４４】
なお、本発明の方法では、予備成形装置２のパンチ２０またはダイ２１に側面壁２８を設けて、かかる側面壁２８により位相基準面１５を形成することに限定されることはなく、他の構成要素により位相基準面１５を形成することも含まれる。
【００４５】
次に、本発明のクランクシャフトの実施の一形態を、主に図１６に基づいて説明する。なお、この実施の形態における説明では、上述した装置と方法の実施の形態で説明した事項について同じ符号を付してその説明を省略し、新たな事項についてのみ説明することとする。
本発明のクランクシャフト１００は、概略、素材１，１０を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとが成形されたクランクシャフト１００であって、素材１を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分ｗを潰し、ウエブ部Ｗが所定の厚さに成形されてなるものである場合において、素材１を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分ｗの側面が材料の流動を規制されて平面状に成形されており、その後に軸方向に加圧して所定の厚さのウエブ部Ｗを成形することにより、ウエブ部ＷのジャーナルＪ側およびピン部Ｐ側の端部の肉が張り出している。
【００４６】
図１６は本発明により成形されたクランクシャフト１００のウエブ部Ｗ（ａ）と、その拡大した破断面（ｂ）を示したものであり、図１７は本発明と比較するために、側方への材料の流動を規制することなく、自由に材料を流動させて成形したクランクシャフト１００’のウエブ部Ｗ’（ａ）と、その拡大した破断面（ｂ）を示したものである。
上述したように、ダイ２１に設けられた側面壁２８により予備成形でウエブ部となる部分ｗの側面は材料の流動が規制されて平面状に形成されている（図１３を参照）。そのため、後の仕上成形工程で、ウエブ部となる部分ｗを保持型３０，３１間で潰すようにして所定の厚さのウエブ部Ｗを成形すると、予備成形工程でウエブ部となる部分ｗの側面が平面状の部分を形成されたことによって、仕上成形工程でウエブ部Ｗの側方への材料の流動が阻害され、その結果、図１６の（ａ）に示すように、ウエブ部Ｗのピン部Ｐとジャーナル部Ｊの側の端部に材料が流動し、かかる端部の肉が張り出すこととなる。そのため、ウエブ部Ｗの剛性を向上させることができる。
【００４７】
これに対して、ダイ２１などに側面壁２８を設けることなく、予備成形でウエブ部となる部分ｗの側面の材料を自由に流動させた場合には、後の仕上成形工程で、ウエブ部となる部分ｗを保持型３０，３１間で潰すようにして所定の厚さのウエブ部Ｗ’を成形すると、図１７（ａ）に示すように、ウエブ部Ｗ’のピン部Ｐとジャーナル部Ｊの側の端部に材料が流動せず、したがって、かかる端部の肉が張り出すことがない。そのため、ウエブ部Ｗ’の剛性を向上させることは困難となる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、予備成形時に粗形材１０のウエブ部となる部分ｗの側面の材料の流動を規制して平面状の位相基準面１５を形成した場合で説明したが、仕上成形装置３における軸方向スライド４１の開口４３を成形するクランクシャフト１００のウエブ部Ｗに応じた所定の幅Ｈ（図１１に示した）に成形し、仕上成形工程においても、ウエブ部Ｗを成形するときに幅方向への材料の流動を規制して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側およびピン部Ｐ側の端部の肉を張り出させるように構成してもよい。
【００４９】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置のさらに別の実施の形態を、図１８〜図２３に基づいて説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００５０】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１、１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗ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り、割型からなり素材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持する円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり素材１，１０のピン部となる部分ｐを保持する円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、素材１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケース３２と、ケース３２内で素材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段３３とを有する場合において、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方が、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されている。さらに、この実施の形態にいては、棒状の素材１をピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に順次曲げ加工して、各ピン部となる部分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とに対して曲げてなる粗形材１０を成形する予備成形装置２を備えている。
【００５１】
上述したように、ピン部保持型３１は、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、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とにより構成されており、ケース３２は、開閉可能な半割状に構成されている。
【００５２】
そして、半割状のケース３２Ａ，３２Ｂは、割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持するための保持キー５０がそれぞれ設けられており、保持キー５０は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束し、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で弾性的に回動可能に拘束するよう構成されている。
【００５３】
粗形材１０を仕上成形装置２に取り付け、また、成形されたクランクシャフト１００を仕上成形装置から取り出すために、図２１に示すように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１は、割型により構成されており、ケース３２もまた、半割状に形成されている。これらのジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１がケース３２からそれぞれ脱落などしないようにするために、図１８および図１９に示すように、半割状のケース３２Ａ，３２Ｂの互いの衝合面には、ケース３２の軸方向に延びる保持キー５０が、ケース３２Ａ，３２Ｂの内周面に突出するように配設されている。また、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂには、保持キー５０を受ける凹部４１ａがそれぞれ形成されている。そして、ケース３２Ａ，３２Ｂの内周面に軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂを配置し、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂの凹部４１ａに保持キー５０を係合させた状態でボルト５１によってケース３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ締結されている。なお、図２０に示すように、ピン部保持型３１を構成する軸方向スライド４１と径方向スライド４２とは蟻溝４４により摺動可能に係合されている。また、ジャーナル部保持形３０も、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂと同様に、凹部を形成して、保持キー５０に係合されている。
【００５４】
このように構成することにより、図２１に示したように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１がケース３２から脱落などすることがなく、仕上成形時の軸方向の加圧にしたがってケース３２の軸方向に移動することができるが、ケース３２内で周方向に回転することはない。そのため、複数のピン部Ｐを有するクランクシャフト１００を製造する場合に、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じていると、仕上成形時に保持型３０と３１、特にピン部保持型３１に無理な力が加わり、ケース３２の内周面と軸方向スライド４１の外周面との間、および、軸方向スライド４１と径方向スライド４２との間の摺動面が摩耗したり変形するなどして型寿命が短くなる原因となる。
【００５５】
そこで、この実施の形態では、図２２に示すように、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａに周方向の幅を持たせてある。これにより、ピン部保持型３１は、ケース３２内で凹部４１ａの周方向の幅の範囲内で周方向に回動可能に拘束されている。そのため、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力を受けないようにすることができる。なお、この実施の形態では、ピン部保持型３１についてのみ説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、ジャーナル部保持型部３０も、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂと同様に、周方向に所定の幅を有する凹部を形成して、ケース３２内で凹部の周方向の幅の範囲内で周方向に回動可能に拘束するよう構成することができる。また、これとは反対に、ジャーナル部保持型部３０の凹部を保持キー５０の幅に応じて形成し、ジャーナル部保持型部３０は、ケース３２内で周方向に回動することなく、軸方向のみに移動するよう構成することもできる。
【００５６】
次に、図２３に基づいて本発明のクランクシャフトの製造装置の変形例を説明する。この実施の形態では、保持キー３３の、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂの凹部４１ａに係合する部分５０ａが周方向に弾性変形可能に構成されており、この構成によって、ピン部保持型３１がケース３２内で所定の範囲内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されている。
【００５７】
各保持キー５０の、少なくともケース３２内に突出する部分５０ａは、弾性変形可能に構成されている。図２３に示した実施の形態では、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａを弾性変形可能に構成するために、ケース３２に固定されている部分よりも薄く一体成形している。しかしながら、各保持キー５０は、ケース３２の径方向における全長（幅）にわたって同じ薄さで成形することもできる。各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端は、互いに面接触している側と反対側に突出するほぼ鉤形に形成されている。そして、図２３に示した実施の形態では、図２２に示した実施の形態と比較して、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅が小さく設定されている。
【００５８】
このように構成されていることにより、ピン部保持型３１を、ケース３２内で凹部４１ａの周方向の幅と、保持キー５０の凹部４１ａ内での弾性変形の範囲内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することができる。そのため、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動することができる。そして、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端が軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部の周方向壁面に接しても弾性変形するため、その接したときの衝撃を吸収するとともに、ピン部保持型３１のケース３２内で周方向に回動できる自由度が増加し、しかも、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅を小さくすることができる。その結果、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力をさらに受けないようにすることができる。
【００５９】
なお、この実施の形態においても、ピン部保持型３１についてのみ説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、保持キー５０の少なくともケース内に突出する部分５０ａを、ケース３２の軸方向にわたって全体に、弾性変形可能に構成し、かかる部分５０ａに対してジャーナル部保持型部３０の凹部を係合させ拘束することもできる。また、上述した実施の形態と同様に、ジャーナル部保持型部３０の凹部を保持キー５０の幅および形状と対応させて形成し、ジャーナル部保持型部３０は、ケース３２内で周方向にほぼ回動することなく、軸方向のみに移動するよう構成することもできる。
【００６０】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法のさらに別の実施の形態を、図１８〜図２３に示したように構成された装置を用いる場合により、その作動とともに説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００６１】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、ジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗ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、ジャーナル部となる部分ｊを、割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持してケース３２内に配置し、軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束するものである。そして、この実施の形態においては、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、さらに、ケース３２内で周方向に弾性的に回動可能に拘束する。さらにまた、この実施の形態においては、ピン部保持型３１を、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とにより構成し、軸方向スライド４１と径方向スライド４２をそれぞれ分割して４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂにより構成しており、ケース３２開閉可能な半割状に分割して３２Ａと３２Ｂにより構成し、この半割状のケース３２に割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持する保持キー５０を半割状のケース３２にそれぞれ設け、保持キー５０により、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に保持するか、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢する。
【００６２】
この実施の形態においては、棒状の素材１のピン部となる部分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、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ｐとなる部分とジャーナル部となる部分ｊとに対して曲げる予備成形を施してなる粗形材１０を予め成形する。
【００６３】
次いで、この粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊをジャーナル部保持型３０の円形孔部３５で保持するとともに、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１の円形孔部３６で保持して、ケース３２内に配置し、軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合に、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束する。そして、この実施の形態においては、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、さらに、ケース３２内で周方向に弾性的に回動可能に拘束する。さらにまた、この実施の形態においては、ピン部保持型３１を、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とにより構成し、軸方向スライド４１と径方向スライド４２をそれぞれ分割して４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂにより構成しており、ケース３２開閉可能な半割状に分割して３２Ａと３２Ｂにより構成し、この半割状のケース３２に割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持する保持キー５０を半割状のケース３２にそれぞれ設け、保持キー５０により、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に保持するか、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢する。
【００６４】
このように構成することにより、予備成形で粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、仕上成形でピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に所定の範囲内で回動することができる。また、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端が軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部の周方向壁面に接して弾性変形することができる場合には、その接したときの衝撃を吸収するとともに、ピン部保持型３１のケース３２内で周方向に回動できる自由度が増加し、しかも、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅を小さくすることができる。その結果、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力をさらに受けないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、特に複数のピン部を有するクランクシャフトを製造する場合などと限定しない限り、単気筒（単一のピン部Ｐ）あるいは４気筒（１番ピン部Ｐ１〜４番ピン部Ｐ４）以外の複数の気筒の内燃機関、さらには、直列以外の複数の気筒数を有する内燃機関、または、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、本発明は、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。また、上述した実施の形態は、本発明を詳細に説明するための一例を示したものであり、必要に応じて単独で適用することができ、また、これらの実施の形態を組み合わせて適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１：棒状の素材、 １０：粗形材（素材）、 １００：クランクシャフト、 １５：位相基準面、 Ｄ：断面の長軸、 Ｄ１：断面の短軸、 ２７：成形手段、 ２８：側面壁、 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、 ３５：円形孔部、 ３６：円形孔部、 ３６ａ：底部、 ３６ｂ：開口部、 ４１：軸方向スライド、 ４２：径方向スライド、 ４４：蟻溝、 ５０：保持キー、 ５１ａ：係合部分、 ５１：締結手段、 Ｐ：ピン部、 Ｊ：ジャーナル部、 Ｗ：ウエブ部、 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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの製造方法、その製造装置、およびクランクシャフトに関し、特に、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための方法とその装置、および、そのクランクシャフト自体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトの製造に関する従来の技術として、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１には、冷間鍛造用材料からなる丸棒を切断して所定長さのビレット材を形成し、該ビレット材を油圧ベンダで曲げ加工し、本願の図２４にも示すように、各ジャーナル部となる部分ｊ’と各ピン部となる部分ｐ’とが軸直角方向へオフセットされたオフセット材料１０’（本明細書でいう粗形材の一例にあたる）を形成し（曲げ工程と称されているが、本明細書でいう予備成形工程の一例にあたる）、次に、本願の図２５にも示すように、該オフセット材料１０’を軸方向に加圧して、本願の図２６にも示すように、連接壁（本発明のウエブ部の一例にあたる）Ｗ’間のピッチが所定寸法に形成されたクランク本体１００’を圧縮成形（据え込み工程と称されているが、本明細書でいう仕上成形工程の一例にあたる）することが開示されている。
【０００３】
ここで、本願の図２６に示すように、複数のピン部とウエブ部とを有するクランクシャフトを製造する場合には、予備成形工程で、図２４に示すようにピン部およびウエブ部となる部分の曲げ加工を、製造するクランクシャフトに応じて順次行って、粗形材を成形する。
【０００４】
一方、仕上成形工程を行う装置は、本願の図２５に示したように、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する保持型３０’，３１’と、これらを内部に摺動可能に収容して拘束するケース３２’と、粗形材１０’を軸方向に加圧する軸方向加圧手段とを備えている。粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する板状の保持型３０’，３１’は、ケース３２’内で軸方向に移動するよう構成されている。そして、仕上成形工程では、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持型３０’，３１’に保持し、これをケース３２’内に摺動可能に収容して拘束した状態で、軸方向加圧手段により軸方向に圧縮するよう加圧し、図２６に示したように粗形材１０’のウエブ部となる部分ｗ’を潰すように所定の厚さに成形して、ウエブ部Ｗ’間のピッチを所定寸法に形成する。
【０００５】
保持型３０’，３１’は、粗形材１０’の保持と成形されたクランク本体１００’の取り出しのために、一般に割型により構成されている。そして、クランク本体１００’のジャーナル部Ｊ’とピン部Ｐ’の断面形状が高い真円度であることを要求されることから、ジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’をそれぞれ保持する孔部は、割型からなる保持型３０’，３１’を型合わせした状態で、円形となるように成形されている。また、粗形材１０’を保持した保持型３０’，３１’の配置と、成形されたクランクシャフト１００’を保持した保持型３０’，３１’の取り出しとを容易にするため、ケース３２’を開閉可能な半割状に構成されている。
【０００６】
さらに、据え込み工程を行う際には、粗形材１０’のジャーナル部となる部分ｊ’とピン部となる部分ｐ’との偏心量から、クランクシャフト１００’のジャーナル部Ｊ’とピン部Ｐ’との偏心量が増大することから、本願の図５に参照されるように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、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とを備えた構成とすることが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
仕上成形工程（据え込み工程）では、割型からなる保持型３０’，３１’の円形孔部で粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分とを保持して軸方向に加圧し、ウエブ部となる部分ｗ’を保持型３０’，３１’の間で潰すように所定の厚さに成形する際に、図２７に矢印Ｆで示すように、ウエブ部となる部分ｗ’の材料がジャーナル部やピン部となる部分ｊ’、ｐ’に流れ、図２７に矢印Ｇで示すようにその径を拡大させるように作用し、その結果、図２８の（ｂ）に矢印Ｋで示すように、割型からなる保持型３０’，３１’の円形孔部を押し広げることとなる。そのため、図２８の（ｃ）に示すように保持型３０’，３１’の円形孔部の開口部が開く（径が拡がる）ように力が作用し、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐの断面形状の真円度が低下するという問題が発生することとなる。また、ウエブ部となる部分ｗ’の材料の流動によるジャーナル部やピン部となる部分ｊ’、ｐ’の径を拡大させるように力が作用することにより、保持型３０’，３１’およびケース３２’が変形したり破損し、また特に、ジャーナル部保持型３０’のケース３２’に対する摩擦、および、ピン部保持型３１’の径方向スライドの軸方向スライドに対する摩擦、或いはピン部保持型３１’の軸方向スライドのケースに対する摩擦が増大することとなり、それぞれの互いの摺動面が摩耗して、保持型３０’，３１’およびケース３２’の寿命が短くなり、さらに、ウエブ部の伸長する方向（ピン部のジャーナル部に対する偏心方向）の位相の成形精度が低下するなどの問題が発生することとなる。
なお、図２８では、ピン部保持型３１’を構成する軸方向スライド（開口を鎖線で示した）と、これに保持された径方向スライドとを示したが、ケース３２’内に保持されたジャーナル部保持型３０’についても同様の問題が発生することとなる。
【０００９】
さらに、上記のように予備成形工程と仕上成形工程とを行う場合において、ウエブ部となる部分の材料が自由に流動するため、ウエブ部の肉引けが大きくなることから、かかるウエブ部の剛性を向上させることが困難であるという問題もあった。
【００１０】
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、ジャーナル部とピン部の断面形状を高い真円度で容易に且つ確実に成形することができ、また、仕上成形装置のジャーナル部とピン部となる部分を把持する保持型およびケースの寿命が短くなるのを容易に且つ確実に防止することができるクランクシャフトの製造方法と、その製造装置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、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、前記素材の軸方向への加圧を開始することを特徴とする。
請求項２のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、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を施し、該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項３のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを特徴とする。
請求項４のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを特徴とする。
請求項５のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記予備成形で、前記素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合において、前記パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことを特徴とする。
請求項６のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、前記素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項７のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項６に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型を、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た構成とし、前記軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して前記素材のピン部となる部分を保持することを特徴とする。
請求項８のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に順次曲げ加工し、該素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を成形することを特徴とする。
請求項９のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項８に記載の発明において、前記素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、前記パンチまたはダイの一方に前記位相基準面を形成する側面壁を設けておき、前記曲げ加工において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより前記位相基準面を形成することを特徴とする。
請求項１０のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、該素材を軸方向に加圧して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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させることを特徴とする。
請求項１２のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することを特徴とする。
請求項１３のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２に記載の発明において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することを特徴とする。
請求項１４のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２または１３のいずれかに記載の発明において、前記ピン部保持型を、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、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により構成し、前記ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することを特徴とする。
請求項１５のクランクシャフトの製造方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の発明において、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を施し、該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする。
請求項１６のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることを特徴とする。
請求項１７のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１６に記載の発明において、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備えていることをと特徴とする。
請求項１８のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１７に記載の発明において、前記予備成形装置は、前記成形手段を含むことを特徴とする。
請求項１９のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１８に記載の発明において、前記予備成形装置の成形手段は、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものであることを特徴とする。
請求項２０のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１９に記載の発明において、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、前記予備成形装置の成形手段は、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることを特徴とする。
請求項２１のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の発明において、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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２２のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型は、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おり、前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることを特徴とする。
請求項２３のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項に記載の発明において、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に、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、順次曲げ加工し、前記素材の各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有する場合に、該予備成形装置は、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることを特徴とする。
請求項２４のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２３に記載の発明において、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、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工する前記パンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより前記位相基準面を形成する側面壁が設けられていることを特徴とする。
請求項２５のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２４に記載の発明において、前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記粗形材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする。
請求項２６のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケースと、ケース内で前記素材を軸方向に加圧して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のウエブ部を成形する軸方向加圧手段とを有する場合において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されていることを特徴とする。
請求項２７のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６に記載の発明において、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることを特徴とする。
請求項２８のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６または２７に記載の発明において、少なくとも前記ピン部保持型は、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、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により構成されており、前記ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが前記半割状のケースにそれぞれ設けられており、前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つ前記ケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることを特徴とする。
請求項２９のクランクシャフトの製造装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の発明において、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を施す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３０のクランクシャフトに係る発明は、上記目的を達成するため、素材を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とが成形されたクランクシャフトであって、素材を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分が所定の厚さに成形されてなるものである場合において、前記素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、この割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、素材の軸方向への加圧を開始する。素材のウエブ部となる部分を潰すようにして所定の厚さに成形するときに、材料がジャーナル部とピン部に流動するが、割型の円形孔部は、その底部が素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方に押圧されているために、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が作用するとともに、粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の材料が開口部との間の隙間を埋めるように流動することとなり、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が相殺される。そのため、割型からなる保持型の変形が防止され、円形孔部の形状が維持されることから、ジャーナル部とピン部との少なくとも一方の断面形状を高い真円度で成形することができ、また、割型からなる保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、素材を軸方向に加圧するのに先立って、予め、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ておくことにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。さらに、この予備成形を行うときに、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することにより、少ない工程数で容易にクランクシャフトを製造することができる。そして予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することにより、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを具現化することができる。この予備成形において、パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことにより、予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを具現化することができる。
また、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、素材を軸方向に加圧して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成形することにより、素材の軸方向への加圧により素材のウエブ部となる部分を確実に保持型の間で潰して所定の厚さに成形することができる。さらに、少なくともピン部保持型を、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、この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た構成として、軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、この割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して素材のピン部となる部分を保持することにより、素材を軸方向に加圧することにより、ジャーナル部に対するピン部の偏心量の変化に対応することができる。
請求項８のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を成形することにより、複数のピン部を有するクランクシャフトを製造するに際して、予備成形工程で最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面を基準として、正確な位相で後の他のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工することができる。そのため、素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を所定の厚さに成形するときに保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、パンチを素材の軸直交方向に移動させると共にダイをパンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、パンチまたはダイの一方に位相基準面を形成するための側面壁を予め設けておくことにより、曲げ加工で、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより位相基準面を確実且つ容易に形成することができる。さらに、側面壁は、パンチの移動方向と平行に延びる（ジャーナル部に対するピン部の偏心方向および素材の軸方向に延びる、ともいえる）平面により形成されており、素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることにより、位相基準面を確実且つ容易に形成することが具現化できるとともに、ウエブ部の材料が側方に流動して設定された厚さとならない、或いは、設定された形状に成形されないなどの事態を回避でき、したがって設定された剛性を有するウエブ部を成形することができる。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明発明によれば、予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、この素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させるため、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させることができる。
請求項１２のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方の、ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。また、ピン部保持型を、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、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により構成し、ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、この半割状のケースに割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、保持キーにより、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。さらにまた、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ておくことにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。
請求項１６のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることにより、素材の軸方向への加圧に先立って、成形手段によって、素材のピン部とジャーナル部となる部分の少なくとも一方の断面形状が、対応する割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、割型の開口部との間に隙間が生じるように成形されている。そして、素材を保持型に保持して軸方向への加圧を開始してウエブ部となる部分を潰すようにして所定の厚さに成形するときに、材料がジャーナル部とピン部に流動する。このとき、割型の円形孔部は、その底部が素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方に押圧されているために、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が作用するとともに、粗形材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の材料が開口部との間の隙間を埋めるように流動することとなり、開口部が閉じる方向に変形しようとする力が相殺される。そのため、割型からなる保持型の変形が防止され、円形孔部の形状が維持されることから、ジャーナル部とピン部との少なくとも一方の断面形状を高い真円度で成形することができ、また、割型からなる保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、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備えていることにより、素材を軸方向に加圧するのに先立って、予め、予備成形装置によって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ておくことができ、したがって、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。さらに、この予備成形装置によって素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することにより、少ない工程数で容易にクランクシャフトを製造することができる。予備成形装置の成形手段が、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものとすることにより、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することを具現化することができる。予備成形装置が、素材のピン部となる部分を把持するパンチと、この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、成形手段が、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることにより、予備成形で、素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを具現化することができる。
また、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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により、素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、素材を軸方向に加圧して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成形することができ、したがって、素材の軸方向への加圧により素材のウエブ部となる部分を確実に保持型の間で潰して所定の厚さに成形することができる。さらに、少なくともピン部保持型は、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、この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おり、前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、この割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることとすることにより、素材を軸方向に加圧するときに、ジャーナル部に対するピン部の偏心量の変化に対応することができる。
請求項２３のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、予備成形装置が、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることにより、素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面が成形される。そのため、複数のピン部を有するクランクシャフトを製造するに際して、予備成形工程で最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面を基準として、正確な位相で後の他のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工することができることから、素材を軸方向に加圧してウエブ部となる部分を所定の厚さに成形するときに保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができ、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、予備成形装置が、素材のピン部となる部分を把持するパンチと、この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、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、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、最初のピン部となる部分およびこのピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するパンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより位相基準面を形成する側面壁が設けられていることにより、曲げ加工で、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより位相基準面を確実且つ容易に形成することができる。さらに、側面壁は、パンチの移動方向と平行に延びる（ジャーナル部に対するピン部の偏心方向および素材の軸方向に延びる、ともいえる）平面により形成されており、素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることにより、位相基準面を確実且つ容易に形成することが具現化できるとともに、ウエブ部の材料が側方に流動して設定された厚さとならない、或いは、設定された形状に成形されないなどの事態を回避でき、したがって設定された剛性を有するウエブ部を成形することができる。
請求項２６のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、複数のピン部とウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するに際して、素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型の円形孔部に保持するとともに、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型の円形孔部に保持してケース内に収容し拘束した状態で、軸方向加圧手段により素材を軸方向に加圧して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のウエブ部を成形する。このとき、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのを防止することができるため、したがって、保持型の摩耗が低減されることから、保持型の寿命を延ばすことができる。
なお、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。また、少なくともピン部保持型が、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、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により構成されており、ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、この半割状のケースに割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが半割状のケースにそれぞれ設けられており、保持キーにより、ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることにより、ジャーナル部に対する各ピン部の偏心方向の位相が正確でない場合であっても、素材を軸法王に加圧するときに、保持型に無理な力が加わり変形されるのをさらに確実に防止することができる。さらにまた、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す予備成形装置をさらに備えていることにより、素材を軸方向に加圧するときに必要な力を低減させることができる。
請求項３０のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧してウエブ部を所定の厚さに成形することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出しているため、ウエブ部の剛性を容易に且つ確実に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明により成形される粗形材の実施の一形態を示した正面図である。
【図２】本発明により成形される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】本発明の実施の一形態における予備成形装置の全体を説明するために示した概略図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の実施の一形態における仕上成形装置の全体を説明するために示した概略図である。
【図６】本発明における予備成形装置のパンチとダイのいずれか一方の成形手段の、実施の一形態を部分的に示した説明図である。
【図７】本発明における予備成形装置のパンチとダイのいずれか一方の成形手段の、図６とは異なる実施の一形態を部分的に示した説明図である。
【図８】図７に示したように構成された予備成形装置のパンチにより粗形材のピン部となる部分を、仕上成形装置の割型からなるピン部保持型の円形孔部の底部に長軸方向の端部が当接するとともに、ピン部保持型の開口部と短軸方向の端部が隙間を生じて対向することとなる楕円または長円に成形する状態を示した説明図である。
【図９】本発明により仕上成形工程を開始するときの状態を説明するために示した断面である。
【図１０】図９の状態から、仕上成形工程の途中の状態を説明するために示した断面である。
【図１１】図１０の状態から、仕上成形工程を完了したときの状態を説明するために示した断面である。
【図１２】本発明の位相基準面を予備成形装置のダイに形成した場合の実施の一形態を説明するために示した断面図である。
【図１３】図１２に示したダイにより粗形材のウエブ部となる部分に位相基準面を形成する状態を示した説明図である。
【図１４】位相基準面が形成された粗形材を部分的に示した説明図である。
【図１５】予備成形工程で、最初のピン部となる部分とこれに連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに形成された位相基準面に基づいて、次の他のピン部となる部分とこれに連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの、ジャーナル部となる部分の軸回りの位相を位置決めされる状態を説明するために示した部分断面図である。
【図１６】図１５に示した粗形材を仕上成形することにより成形された本発明のクランクシャフトのウエブ部の形状を説明するために部分的に示した正面図とその断面図である。
【図１７】図１６に示したクランクシャフトと比較するために、図１５に示したように平面状の位相基準面が形成されていない粗形材を仕上成形することにより成形されたクランクシャフトのウエブ部の形状を説明するために部分的に示した正面図とその断面図である。
【図１８】本発明の仕上成形装置の実施の一形態を説明するために示した仕上成形工程を開始する前の状態の断面図である。
【図１９】図１８の状態から、仕上成形工程を完了した状態の断面図である。
【図２０】図１９の断面図である。
【図２１】半割状のケースと割型からなるピン部保持型を開いて成形されたクランクシャフトを取り出す状態を説明するために示した図１９の分解図である。
【図２２】ピン部保持型をケース内で回動可能に構成した場合の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【図２３】ピン部保持型をケース内で回動可能に且つケース内で所定の周方向位置に弾性的に回動可能に拘束された構成とした場合を説明するために示した断面図である。
【図２４】従来の技術により予備成形された粗形材を説明するために示した部分拡大図である。
【図２５】従来の技術において、粗形材を軸方向に加圧して圧縮成形する仕上成形工程を説明するために示した断面図である。
【図２６】従来の技術により、ウエブ部間のピッチが所定寸法に形成されたクランクシャフトを説明するために示した部分拡大図である。
【図２７】従来の技術における予備成形工程で、粗形材を軸方向に加圧して圧縮成形する時の材料の流動を説明するために示した部分拡大断面図である。
【図２８】割型からなる保持型が、仕上成形工程中に材料が流動してピン部が拡径することによる力を受けて変形する様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初に、本発明のクランクシャフトの製造装置の実施の一形態を図に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、直列４気筒の内燃機関に使用されるクランクシャフト１００を製造する場合により説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、直列４気筒以外の他の形態の内燃機関、さらには、内燃機関以外の装置などに用いられるクランクシャフトと、その製造装置および製造方法にも適用することができる。
【００１５】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有するクランクシャフト１００を製造するための装置であって、割型からなり素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するための円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり素材１，１０のピン部となる部分ｐを保持するための円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、素材１，１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段３３とを有しており、さらに、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊをジャーナル部保持型３０に保持するとともに、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１に保持したときに、ジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、対応する割型の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部３５ａと３６ａの一方または双方に当接し、且つ、割型の開口部３５ｂと３６ｂの一方または双方にとの間に隙間が生じるような断面形状に成形するための成形手段２７を備えている。
【００１６】
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、大きく分けて、棒状のまた線状（本発明では、これらを総じて棒状という）の素材１を曲げ加工して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して、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予備成形装置２と、この予備成形された素材（この実施の形態では、このように予備成形された素材を粗形材１０と称することとする。）をその軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分ｗを潰すようにして所定の厚さにウエブ部Ｗを成形する仕上成形装置３とを含んでいる。
【００１７】
図１〜図５は、棒状の素材１を予備成形してなる粗形材１０と、この粗形材１０から製造されるクランクシャフト１００の実施の一形態と、このようなクランクシャフト１００を製造するための装置２，３の基本的な構成の実施の一形態を示したものである。なお、以下の記載と図面において、特に複数のピン部Ｐを有することに限定されないクランクシャフト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と、また、その粗形材１０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と記載することとし、一方、特に複数のピン部Ｐを有するクランクシャフト１００について説明する場合には、各部のジャーナル部Ｊ、ピン部Ｐ、ウエブ部Ｗとを、また、その粗形材１０について説明する場合には、各部の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とを、それぞれ特定するために、それぞれのアルファベット符号の後に続けて番号を付して記載することとする。また、本発明のクランクシャフトの製造装置における各部材の形状を容易に特定するために、図において部材の端面など断面でない部分にもハッチングを描いている場合があることに注意されたい。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。
【００１８】
図１は、棒状の金属素材１を曲げ加工して（予備成形工程）成形された粗形材１０の実施の一形態を示したものであり、図２は、図１に示した粗形材１０を軸方向に加圧して（仕上成形工程）成形されたクランクシャフト１００を示したものである。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と、このジャーナル部Ｊから偏心するピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有しており、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐの断面が円形に形成される。図２に示した実施の形態におけるクランクシャフト１００は、ピン部Ｐ２とＰ３が同じ方向に偏心しており、また、ピン部Ｐ１とＰ４が同じ方向に偏心している。なお、成形されたクランクシャフト１００は、所定のウエブ部Ｗにカウンタウエイトを設け、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐを研削し、また、油孔を形成するなど、必要に応じて別の工程をさらに行うこともできる。
【００１９】
予備成形装置２は、素材１のピン部となる部分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とこれに隣接するジャーナル部となる部分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とに対して曲げるものであり、この実施の形態では、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（後述する）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とを備えており、予備成形装置２に成形手段２７が含まれている。成形手段２７は、素材１のジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１に保持されるジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する割型の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部３５ａと３６ａの一方または双方に当接し、短軸方向の端部が割型の開口部３５ｂと３６ｂの一方または双方にとの間に隙間が生じる断面形状に成形するものである。
【００２０】
予備成形装置２のパンチ２０は、素材１を軸直交方向に加圧する本体２０ａと、この本体２０ａの下方に設けられて素材１のピン部となる部分ｐを把持するパンチ押え２０ｂとを有している。本体２０ａとパンチ押え２０ｂにより形成される素材１のピン部となる部分ｐと接して把持する部分は、粗形材１０のピン部となる部分ｐを所定の断面形状（後述する）に成形するための成形手段２７を構成する。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り外すことができる。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り外した状態で配置され、その後本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを閉じまたは取り付けてクランプなどによってその状態を保持することにより、そのピン部となる部分ｐが把持される。パンチ２０は、上盤２３に取り付けられる。上盤２３は、軸直交方向駆動手段として例えば素材１の軸直交方向に伸長退縮駆動するプレスのラムに接続されている。本体２０ａは、上盤２３を下降させることによって把持した素材１のピン部となる部分ｐを軸直交方向（図３および図４の上下方向）に加圧する（矢印Ｒ）。
【００２１】
予備成形装置２のダイ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り外すことができる。そして、ダイ２１は、素材１の軸方向（図３および図４の左右方向）に移動可能に設けられている。本体２１ａとダイ押え２１ｂにより形成される素材１のジャーナル部となる部分ｊを把持する部分は、粗形材のジャーナル部となる部分ｊを所定の断面形状（後述する）に成形するための成形手段２７を構成する。
【００２２】
軸方向駆動手段２６は、例えば図３に参照されるように、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（以下、カム機構２６とする）。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。なお、図３に示した実施の形態におけるカム機構２６は、一対のダイ２１，２１をそれぞれ軸方向に移動させる両カム機構２６のカム面が同じ角度に設定されており、上盤２３の下降によって両ダイ２１，２１を同様に寄せるように軸方向に移動させるものとなっている。駆動カム２６ａと従動カム２６ｂは、パンチ２０とダイ２１によって把持された素材１と干渉することがないように、素材１の側部（図３においては、紙面に対して手前と奥）に位置し、両カム２６ａ、２６ｂのカム面が対向するように配設される。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の下面に設けられており、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。この実施の形態におけるカム機構２６は、駆動カム２６ａが下降しておらず従動カム２６ｂが互いに寄るように軸方向に移動していない（すなわち、素材１の予備成形が開始されていない）状態で、駆動カム２６ａと従動カム２６ｂのカム面が互いに接するよう設定されている。従って、この実施の形態では、上盤２３の下降による素材の軸直交方向の加圧とカム機構２６による素材の軸方向の加圧とが同時に開始される構造となっている。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、軸方向に伸長・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。
【００２３】
この実施の形態における仕上成形装置３は、図５に示すように、割型からなり粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するための円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり粗形材１０のピン部となる部分ｐを保持するための円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、保持型３０，３１をケース３２内で軸方向に移動させて粗形材１０のウエブ部となる部分ｗを型板３０，３１の間で潰して所定の厚さのウエブＷを成形するよう軸方向に圧力を加える軸方向加圧手段３３とを備えており、さらに、保持型３０，３１を径方向（軸直交方向）に拘束した状態で軸方向に移動可能に保持するケース３２も備えている。
【００２４】
仕上成形装置３の保持型３０，３１は、それぞれジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとを保持し、また取外すことができるように開閉または着脱可能に取り外すことができるよう分割してなる割型（後述する）により構成されている。各保持型３０，３１の外縁は、ケース３２の内周面と対応した形状および大きさに成形されており、この実施の形態ではほぼ円形に成形されている。そして、各保持型３０，３１は、この実施の形態の場合、円形孔部３５，３６（ジャーナル部Ｊおよびピン部Ｐの断面）の中心を通り、ジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に沿った分割線で２つに分割された割型からなることから、各割型はほぼ全体の形状がそれぞれ半円形に成形されており、互いの割型を合わせることにより、それぞれジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとを保持するための円形の孔部３５，３６が形成される。仕上成形工程を行う際に端部に位置するジャーナル部となる部分ｊを保持するジャーナル部保持型３０は、そのジャーナル部となる部分ｊから少なくとも粗形材１０の端部までの長さ以上に軸方向に延びる被加圧部３０ａを有している。
【００２５】
さらに、この実施の形態におけるピン部保持型３１は、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とにより構成されており、軸方向スライド４１と径方向スライド４２がそれぞれ分割した構成４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂとなっている。ピン部保持型３１の軸方向スライド４１は、少なくとも成形するクランクシャフト１００のピン部Ｐ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以下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の内部の断面形状と相似形で、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（幅と長さ）などに応じて径方向に延在する開口４３が厚さ方向に貫通するよう形成されており、この開口４３の長手方向に沿って中央で分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保持するための溝４４がそれぞれ形成されている。
【００２６】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置のさらなる詳細を、図６〜図１１に基づいて説明する。なお、本発明の実施の一形態には、上述したクランクシャフトの製造装置の基本的な構成が含まれており、同じ部分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する。
【００２７】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、予備成形装置２のパンチ２０とダイ２１の少なくとも一方が、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、仕上成形装置３の対応する保持型３０および／または保持型３１を構成する割型の、円形孔部３５および／または３６の底部に粗形材１０の当接させ、且つ、この円形孔部３５および／または３６の開口部との間に隙間が生じるような断面形状に成形するための成形手段２７を有している。そして、この成形手段２７は、パンチ２０の移動方向と平行に短軸Ｄ１が位置し、且つ、この短軸Ｄ１と素材１の軸方向との双方に直交する方向に長軸Ｄが位置するように成形されている。
【００２８】
図６は、ピン部となる部分ｐを把持するパンチの成形手段２７の実施の一形態を説明するために示したものであり、図７は図６と異なる実施の形態を説明するために示したものである。
図６に示した実施の形態では、パンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂの衝合面を本来の衝合面（図６に鎖線で示されている）から、それぞれ所定量Ｔを切削することなどにより除去した構成とされている。このように構成することにより、パンチ本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを開放または取り外し、素材１のピン部となる部分ｐをパンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂとの間に配置し、パンチ本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを閉じまたは取り付けてクランプなどによって締め付け保持して、予備成形を行う。すると、図８の（ｂ）に参照されるように、ピン部となる部分ｐの断面形状が、ジャーナル部となる部分ｊに対するピン部となる部分ｐの偏心方向が短軸Ｄ１方向となり、この方向に対して図８の直交する方向が長軸Ｄ方向となるほぼ楕円または長円の粗形材１０が形成されることとなる。
【００２９】
また、図７に示した実施の形態では、素材１の径ｄがピン部Ｐの径Ｄよりも小さく、ピン部となる部分ｐの短軸Ｄ１とほぼ同じに成形されており、パンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂにより形成される成形手段２７の開口の幅（長軸）は、図７に鎖線で示した成形するピン部Ｐの径Ｄとほぼ同じに成形されている。このように構成されたパンチ本体２０ａとパンチ押え２０ｂとにより素材１のピン部となる部分を保持すると、図８の（ａ）に示すように、素材と、パンチ本体およびパンチ押えの衝合面近くとの間には隙間が生じていることとなる。そして、パンチ２０を下降させて予備成形を行うと、図８の（ｂ）に示したように、粗形材１０のピン部となる部分ｐは、これに隣接するウエブ部となる部分ｗから材料がピン部となる部分ｐに流動してその径を拡大させ、パンチ本体２０ａおよびパンチ押え２０ｂの衝合面近くに生じていた隙間が無くなり、成形手段２７の形状に応じて長軸Ｄと短軸Ｄ１を有する楕円または長円の断面形状に成形されることとなる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態では予備成形装置２のパンチ２０の成形手段２７がピン部となる部分ｐの断面形状を楕円または長円に成形するよう構成した場合により説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、パンチ２０の成形手段２７と同様に、ジャーナル部となる部分ｊの断面形状が楕円または長円となるように成形するようダイ２１の成形手段２７だけを単独で、または、上述したようにパンチ２０と共に構成することもできる。
【００３１】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法の実施の一形態を、上述したように構成された製造装置を用いる場合によって、その作動と共に、主に図９〜図１１に基づいて詳細に説明する。
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとを有するクランクシャフト１００を製造するための方法であって、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊを、割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持し、素材１，１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、素材１，１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの一方または双方を、対応する保持型３０と３１の一方または双方の円形孔部３５と３６の一方または双方の底部（図では３６ａのみを示した）に当接させ、且つ、その保持型３０と３１の一方または双方の円形孔部３５と３６の一方または双方の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、素材１，１０の軸方向への加圧を開始するものである。そして、この実施の形態においては、棒状の素材１のピン部となる部分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、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とに対して曲げる予備成形を施し、さらに、この予備成形で、素材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの一方または双方を、対応する割型の円形孔部３５，３６の底部（図では３６ａのみを示した）と接し且つ開口（図では３６ｂのみを示した）との間に隙間が生じるように成形するものである。
【００３２】
クランクシャフト１００を製造するにあたり、前もって、予備成形装置２のパンチ２０および／またはダイ２１の、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の少なくとも一方の断面を、楕円または長円に成形する部分を把持する成形手段２７が、パンチ２０の移動方向と平行に短軸Ｄ１方向が位置し、且つ、この短軸Ｄ１方向と素材１の軸方向との双方に直交する方向に長軸Ｄが位置するように成形されていることは、上述したとおりである。
【００３３】
クランクシャフト１００を製造するに際して、最初に棒状また線状の金属素材１のジャーナル部となる部分ｊを予備成形装置２のダイ２１，２１に把持させ、ピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、パンチ２０を素材１の径方向に移動させると共にダイ２１，２１を互いに近付けるように移動させて、予備成形工程を行う。素材１のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐは、ダイ２１，２１および／またはパンチ２０の成形手段２７により、後の仕上成形工程で、仕上成形装置３の割型からなる保持型３０および／または３１の円形孔部３５および／または３６の底部（図では３６ａのみを示した）に当接し、開口部（図では３６ｂのみを示した）と隙間が生じることとなるように、断面形状が楕円または長円に成形されることは、上述したとおりである。
【００３４】
このようにジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方の断面形状が楕円または長円に成形された粗形材１０は、図９に示すように、仕上成形装置３の割型からなる保持型（図ではピン部保持型３１のみを示した）の間にジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐをそれぞれ配置し、割型を互いに合わせることにより形成された円形孔部３５，３６に保持させる。このとき、割型からなる保持型３０，３１のそれぞれに形成されて互いに合わせたときに円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部は、その底部（図では３６ａのみを示した）に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐの長軸Ｄ方向の端部が接しており、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐの短軸Ｄ１方向の端部が円形孔部３５および／または３６の開口（図では３６ｂのみを示した）に対して隙間が生じた状態となっている。
【００３５】
この状態で、保持型３０，３１と共に粗形材１０を半割状のケース３２Ａ，３２Ｂの間に配置してケース３２を閉じ拘束する。そして、仕上げ成形を開始すべく、図５に示したように、軸方向加圧手段３３により軸方向に加圧して保持型３０，３１をケース３２内で軸方向に移動させ、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗを型板３０，３１の間で潰し所定の厚さ、所定のピッチでウエブＷを形成する。
【００３６】
このとき、ウエブ部となる部分ｗの材料がジャーナル部Ｊとピン部Ｐに流動してその径を拡大させるように作用する（図２７を参照）。このとき、本発明では、上述したように、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊおよび／またはピン部となる部分ｐは、その長軸Ｄ方向の端部が保持型３０および／または３１の円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部の底部（図では３６ａのみを示した）に接しており、その短軸Ｄ１方向の端部が円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部の開口部（図では３６ｂのみを示した）に対して離れている状態となっている。そのため、ウエブ部となる部分ｗの材料流動によるジャーナル部Ｊとピン部Ｐの径を拡大させる作用は、図１０に示すように、仕上成形を開始したときには保持型３０および／または３１の半円形孔部の底部（図では３６ａのみを示した）に集中荷重Ｌを付与することとなり、その結果、割型からなる保持型３０および／または３１の互いの合わせ面を閉じさせる方向に作用する力Ｍが発生することとなる。そして、ジャーナル部Ｊおよび／またはピン部Ｐは、ウエブ部となる部分ｗの材料流動によりその径が拡大しようとする結果、図１１に示すように、円形孔部３５，３６を構成する半円形孔部に対して生じていた隙間が無くなって接することとなり、断面を高い真円度で成形することができる。そのため、仕上成形が完了するときには、図１０に示したような集中荷重Ｌも、互いの合わせ面を閉じさせる方向に作用する力Ｍも無くなり、保持型３０および／または３１を実際に変形させるようなことはなく、したがって、ジャーナル保持型３０の外周面とケース３２の内周面との摩耗、および／または、ピン部保持型３１の径方向スライド４２と軸方向スライド４１との摺動面ならびに軸方向スライド４１の外周面とケース３２の内周面との摩耗を低減させることができ、型寿命を向上させることができる。なお、本発明の方法においては、上述した実施の形態に限定されることはなく、予備成形工程以外の別の工程で、粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの少なくとも一方を、仕上成形装置３の対応する保持型３０，３１の円形孔部３５および／または３６の底部（図では３６ａのみを示した）に当接させ、且つ、この保持型３０，３１の開口部（図では３６ｂのみを示した）との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形することも含まれる。
【００３７】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置の別の実施の形態を、図１２〜図１７に基づいて説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００３８】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１、１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗ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り、予備成形装置２が、棒状の素材１のピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に、ピン部となる部分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、順次曲げ加工し、各ピン部となる部分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とに対して曲げてなる粗形材１０を成形する予備成形装置２を含み、少なくとも最初のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面１５を成形し、後のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに先に形成された位相基準面１５と接して素材１の軸回りの位相を位置決めするための側面壁２８を備えている。そして、この予備成形装置２は、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とを備えており、側面壁２８は、パンチ２０またはダイ２１の一方に設けられている。さらに、側面壁２８は、パンチ２０の移動方向および素材１の軸方向と平行に延びる平面により形成されており、粗形材１０のウエブ部となる部分Ｗの側面の流動を規制するものである。
【００３９】
側面壁２８は、素材１を曲げ加工することによりウエブ部となる部分ｗの両側に位置するように設けられており、予備成形時にウエブ部となる部分ｗが接することによりその材料の側方への流動を規制して位相基準面１５を形成するよう形成されている。そして、図１２および図１３に示した実施の形態では、側面壁２８が予備成形装置２の最初に予備成形するダイ２１のダイ本体２１ａに形成されている。また、図１５に示したように、後の工程で、次にピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを予備成形するときにそのウエブ部となる部分ｗに連続するジャーナル部となる部分ｊを保持するダイ２１の、先の工程で位相基準面１５が形成されたウエブ部となる部分ｗ側にも、その形成された位相基準面１５と接するように形成されている。なお、この後の予備成形するときにジャーナル部となる部分ｊを保持するダイ２１の、先に位相基準面１５が形成されたウエブ部となる部分ｗ側に設けられる側面壁２８は、図１５に鎖線で示したように、ピン部となる部分ｐの偏心方向が異なる場合にもそのウエブ部となる部分に形成された位相基準面１５と接することができるような長さ（図１５においては高さ）に形成されている。本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、予備成形装置２のパンチ２０のパンチ本体２０ａなどに側面壁２８を設けることもできる。
【００４０】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法の別の実施の形態を、図１２〜図１７に基づいて説明した実施の形態における製造装置を用いる場合によって、その作動と共に説明する。なお、上述した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。
【００４１】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗと各ウエブ部Ｗの基端部を支持して回転中心となるジャーナル部Ｊ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り、棒状の素材１をピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に順次曲げ加工する予備成形を行って粗形材１０を成形し、この粗形材１０の、ジャーナル部となる部分ｊを割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持し、この粗形材１０軸方向に加圧してウエブ部となる部分をｗジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、予備成形を行うに際して、少なくとも最初のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分ｐおよびこのピン部と連続するウエブ部となる部分ｗを曲げ加工するときの素材１の軸周りの位相の基準となる位相基準面１５を成形するものである。そして、予備成形を行うに際して、素材のピン部となる部分ｐをパンチ２０で把持すると共に、このピン部となる部分ｐの両端に隣接するジャーナル部となる部分ｊをダイ２１、２１で把持し、パンチ２０を素材１の軸直交方向に移動させると共にダイ２１、２１をパンチ２０に寄せるよう軸方向に加圧する場合に、パンチ２０またはダイ２１の一方に位相基準面１５を形成する側面壁２８を予め設けておき、予備成形において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分ｗが側面壁２８に接することにより位相基準面１５を形成するものである。さらに、側面壁２８は、パンチ２０の移動方向および素材１の軸方向と平行に延びる平面により形成されており、この側面壁２８によりウエブ部となる部分ｗの側面の流動を規制する。
【００４２】
クランクシャフト１００を製造するにあたり、前もって、予備成形装置のダイ２１またはパンチ２０に側面壁２８を設けておくことは上述したとおりである。クランクシャフト１００を製造するに際して、最初の棒状また線状の金属素材１のジャーナル部となる部分ｊを予備成形装置２のダイ２１，２１に把持させ、ピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、パンチ２０を素材１の径方向に移動させると共にダイ２１，２１を互いに近付けるように移動させて、最初の予備成形工程を行う。このジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐとの間の部分、すなわちウエブ部となる部分ｗは、ダイ本体２１ａとパンチ本体２０との間で所定量押し潰されることにより、ジャーナル部となる部分ｊとピン部となる部分ｐの軸方向からみて側方に材料が流動して拡がろうとしながら成形される。しかしながら、この実施の形態では、ウエブ部となる部分ｗの両側に側面壁２８が形成されているため、図１３に鎖線で示すように、ウエブ部となる部分ｗの側方への材料の流動が規制される。そのため、図１４に示すように、ウエブ部となる部分ｗの側面には平面状の位相基準面１５が形成されることとなる。
【００４３】
最初の曲げ加工でピン部となる部分ｐとこれに連続するウエブ部となる部分ｗの予備成形が終わると、図１５に示すように、次の曲げ加工でピン部となる部分ｐをパンチ２０に把持させ、また、このピン部となる部分ｐに隣接するジャーナル部ｊとなる部分をダイ２１に把持させる。このとき、先に曲げ加工されたウエブ部となる部分ｗに形成された位相基準面１５にダイ２１の側面壁２８が当接されて、素材１の軸回りの位相が正確且つ容易に位置決めされる。そのため、後の予備成形でピン部となる部分ｐとウエブ部となる部分ｗを、ジャーナル部となる部分ｊに対して軸回りに正確な位相で容易に成形することができることから、後の仕上成形工程で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とのケース３２内での位相が変化することがなく、したがって、ジャーナル保持型３０の外周面とケース３２の内周面との摩耗や、ピン部保持型３１の外周面とケース３２の内周面との摩耗、特に、ピン部保持型３１が軸方向スライド４１と径方向スライド４２とを備えた構成である場合には、径方向スライド４２と軸方向スライド４１との摺動面ならびに軸方向スライド４１の外周面とケース３２の内周面との摩耗を低減させることができ、また、軸方向スライド４１と径方向スライド４２に無理な力が加わるのを防止することができることから、型寿命を向上させることができる。さらにまた、予備成形時にウエブ部となる部分ｗの側面がダイ２１の側面壁２８によってその材料の流動を規制されることにより、仕上成形工程において、粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形するときに、ウエブ部ＷのジャーナルＪ側およびピン部Ｐ側の端部の肉を張り出させ、したがって、ウエブ部Ｗの剛性が向上したクランクシャフト１００を製造することができる。
【００４４】
なお、本発明の方法では、予備成形装置２のパンチ２０またはダイ２１に側面壁２８を設けて、かかる側面壁２８により位相基準面１５を形成することに限定されることはなく、他の構成要素により位相基準面１５を形成することも含まれる。
【００４５】
次に、本発明のクランクシャフトの実施の一形態を、主に図１６に基づいて説明する。なお、この実施の形態における説明では、上述した装置と方法の実施の形態で説明した事項について同じ符号を付してその説明を省略し、新たな事項についてのみ説明することとする。
本発明のクランクシャフト１００は、概略、素材１，１０を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、このジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗとが成形されたクランクシャフト１００であって、素材１を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分ｗを潰し、ウエブ部Ｗが所定の厚さに成形されてなるものである場合において、素材１を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分ｗの側面が材料の流動を規制されて平面状に成形されており、その後に軸方向に加圧して所定の厚さのウエブ部Ｗを成形することにより、ウエブ部ＷのジャーナルＪ側およびピン部Ｐ側の端部の肉が張り出している。
【００４６】
図１６は本発明により成形されたクランクシャフト１００のウエブ部Ｗ（ａ）と、その拡大した破断面（ｂ）を示したものであり、図１７は本発明と比較するために、側方への材料の流動を規制することなく、自由に材料を流動させて成形したクランクシャフト１００’のウエブ部Ｗ’（ａ）と、その拡大した破断面（ｂ）を示したものである。
上述したように、ダイ２１に設けられた側面壁２８により予備成形でウエブ部となる部分ｗの側面は材料の流動が規制されて平面状に形成されている（図１３を参照）。そのため、後の仕上成形工程で、ウエブ部となる部分ｗを保持型３０，３１間で潰すようにして所定の厚さのウエブ部Ｗを成形すると、予備成形工程でウエブ部となる部分ｗの側面が平面状の部分を形成されたことによって、仕上成形工程でウエブ部Ｗの側方への材料の流動が阻害され、その結果、図１６の（ａ）に示すように、ウエブ部Ｗのピン部Ｐとジャーナル部Ｊの側の端部に材料が流動し、かかる端部の肉が張り出すこととなる。そのため、ウエブ部Ｗの剛性を向上させることができる。
【００４７】
これに対して、ダイ２１などに側面壁２８を設けることなく、予備成形でウエブ部となる部分ｗの側面の材料を自由に流動させた場合には、後の仕上成形工程で、ウエブ部となる部分ｗを保持型３０，３１間で潰すようにして所定の厚さのウエブ部Ｗ’を成形すると、図１７（ａ）に示すように、ウエブ部Ｗ’のピン部Ｐとジャーナル部Ｊの側の端部に材料が流動せず、したがって、かかる端部の肉が張り出すことがない。そのため、ウエブ部Ｗ’の剛性を向上させることは困難となる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、予備成形時に粗形材１０のウエブ部となる部分ｗの側面の材料の流動を規制して平面状の位相基準面１５を形成した場合で説明したが、仕上成形装置３における軸方向スライド４１の開口４３を成形するクランクシャフト１００のウエブ部Ｗに応じた所定の幅Ｈ（図１１に示した）に成形し、仕上成形工程においても、ウエブ部Ｗを成形するときに幅方向への材料の流動を規制して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側およびピン部Ｐ側の端部の肉を張り出させるように構成してもよい。
【００４９】
次に、本発明のクランクシャフトの製造装置のさらに別の実施の形態を、図１８〜図２３に基づいて説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００５０】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、素材１、１０を偏心据え込みして、複数のピン部Ｐと各ピン部Ｐの両端をそれぞれ支持するウエブ部Ｗ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り、割型からなり素材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持する円形孔部３５を形成するジャーナル部保持型３０と、割型からなり素材１，１０のピン部となる部分ｐを保持する円形孔部３６を形成するピン部保持型３１と、素材１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケース３２と、ケース３２内で素材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する軸方向加圧手段３３とを有する場合において、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方が、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束されている。さらに、この実施の形態にいては、棒状の素材１をピン部およびウエブ部となる部分ｐ、ｗ毎に順次曲げ加工して、各ピン部となる部分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とに対して曲げてなる粗形材１０を成形する予備成形装置２を備えている。
【００５１】
上述したように、ピン部保持型３１は、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、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とにより構成されており、ケース３２は、開閉可能な半割状に構成されている。
【００５２】
そして、半割状のケース３２Ａ，３２Ｂは、割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持するための保持キー５０がそれぞれ設けられており、保持キー５０は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束し、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で弾性的に回動可能に拘束するよう構成されている。
【００５３】
粗形材１０を仕上成形装置２に取り付け、また、成形されたクランクシャフト１００を仕上成形装置から取り出すために、図２１に示すように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１は、割型により構成されており、ケース３２もまた、半割状に形成されている。これらのジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１がケース３２からそれぞれ脱落などしないようにするために、図１８および図１９に示すように、半割状のケース３２Ａ，３２Ｂの互いの衝合面には、ケース３２の軸方向に延びる保持キー５０が、ケース３２Ａ，３２Ｂの内周面に突出するように配設されている。また、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂには、保持キー５０を受ける凹部４１ａがそれぞれ形成されている。そして、ケース３２Ａ，３２Ｂの内周面に軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂを配置し、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂの凹部４１ａに保持キー５０を係合させた状態でボルト５１によってケース３２Ａ，３２Ｂにそれぞれ締結されている。なお、図２０に示すように、ピン部保持型３１を構成する軸方向スライド４１と径方向スライド４２とは蟻溝４４により摺動可能に係合されている。また、ジャーナル部保持形３０も、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂと同様に、凹部を形成して、保持キー５０に係合されている。
【００５４】
このように構成することにより、図２１に示したように、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１がケース３２から脱落などすることがなく、仕上成形時の軸方向の加圧にしたがってケース３２の軸方向に移動することができるが、ケース３２内で周方向に回転することはない。そのため、複数のピン部Ｐを有するクランクシャフト１００を製造する場合に、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じていると、仕上成形時に保持型３０と３１、特にピン部保持型３１に無理な力が加わり、ケース３２の内周面と軸方向スライド４１の外周面との間、および、軸方向スライド４１と径方向スライド４２との間の摺動面が摩耗したり変形するなどして型寿命が短くなる原因となる。
【００５５】
そこで、この実施の形態では、図２２に示すように、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａに周方向の幅を持たせてある。これにより、ピン部保持型３１は、ケース３２内で凹部４１ａの周方向の幅の範囲内で周方向に回動可能に拘束されている。そのため、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力を受けないようにすることができる。なお、この実施の形態では、ピン部保持型３１についてのみ説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、ジャーナル部保持型部３０も、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂと同様に、周方向に所定の幅を有する凹部を形成して、ケース３２内で凹部の周方向の幅の範囲内で周方向に回動可能に拘束するよう構成することができる。また、これとは反対に、ジャーナル部保持型部３０の凹部を保持キー５０の幅に応じて形成し、ジャーナル部保持型部３０は、ケース３２内で周方向に回動することなく、軸方向のみに移動するよう構成することもできる。
【００５６】
次に、図２３に基づいて本発明のクランクシャフトの製造装置の変形例を説明する。この実施の形態では、保持キー３３の、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂの凹部４１ａに係合する部分５０ａが周方向に弾性変形可能に構成されており、この構成によって、ピン部保持型３１がケース３２内で所定の範囲内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されている。
【００５７】
各保持キー５０の、少なくともケース３２内に突出する部分５０ａは、弾性変形可能に構成されている。図２３に示した実施の形態では、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａを弾性変形可能に構成するために、ケース３２に固定されている部分よりも薄く一体成形している。しかしながら、各保持キー５０は、ケース３２の径方向における全長（幅）にわたって同じ薄さで成形することもできる。各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端は、互いに面接触している側と反対側に突出するほぼ鉤形に形成されている。そして、図２３に示した実施の形態では、図２２に示した実施の形態と比較して、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅が小さく設定されている。
【００５８】
このように構成されていることにより、ピン部保持型３１を、ケース３２内で凹部４１ａの周方向の幅と、保持キー５０の凹部４１ａ内での弾性変形の範囲内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することができる。そのため、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動することができる。そして、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端が軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部の周方向壁面に接しても弾性変形するため、その接したときの衝撃を吸収するとともに、ピン部保持型３１のケース３２内で周方向に回動できる自由度が増加し、しかも、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅を小さくすることができる。その結果、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力をさらに受けないようにすることができる。
【００５９】
なお、この実施の形態においても、ピン部保持型３１についてのみ説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、保持キー５０の少なくともケース内に突出する部分５０ａを、ケース３２の軸方向にわたって全体に、弾性変形可能に構成し、かかる部分５０ａに対してジャーナル部保持型部３０の凹部を係合させ拘束することもできる。また、上述した実施の形態と同様に、ジャーナル部保持型部３０の凹部を保持キー５０の幅および形状と対応させて形成し、ジャーナル部保持型部３０は、ケース３２内で周方向にほぼ回動することなく、軸方向のみに移動するよう構成することもできる。
【００６０】
次に、本発明のクランクシャフトの製造方法のさらに別の実施の形態を、図１８〜図２３に示したように構成された装置を用いる場合により、その作動とともに説明する。なお、上述した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、異なる部分についてのみ説明することとする。
【００６１】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、素材１，１０を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部Ｊと、ジャーナル部Ｊから偏心する断面円形のピン部Ｐと、ジャーナル部Ｊとピン部Ｐとの間に延びるウエブ部Ｗ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、ジャーナル部となる部分ｊを、割型からなるジャーナル部保持型３０により形成される円形孔部３５で保持すると共に、ピン部となる部分ｐを割型からなるピン部保持型３１により形成される円形孔部３６で保持してケース３２内に配置し、軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合において、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束するものである。そして、この実施の形態においては、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、さらに、ケース３２内で周方向に弾性的に回動可能に拘束する。さらにまた、この実施の形態においては、ピン部保持型３１を、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とにより構成し、軸方向スライド４１と径方向スライド４２をそれぞれ分割して４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂにより構成しており、ケース３２開閉可能な半割状に分割して３２Ａと３２Ｂにより構成し、この半割状のケース３２に割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持する保持キー５０を半割状のケース３２にそれぞれ設け、保持キー５０により、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に保持するか、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢する。
【００６２】
この実施の形態においては、棒状の素材１のピン部となる部分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、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ｐとなる部分とジャーナル部となる部分ｊとに対して曲げる予備成形を施してなる粗形材１０を予め成形する。
【００６３】
次いで、この粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊをジャーナル部保持型３０の円形孔部３５で保持するとともに、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１の円形孔部３６で保持して、ケース３２内に配置し、軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１との間で潰して所定の厚さに成形する場合に、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束する。そして、この実施の形態においては、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、さらに、ケース３２内で周方向に弾性的に回動可能に拘束する。さらにまた、この実施の形態においては、ピン部保持型３１を、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とにより構成し、軸方向スライド４１と径方向スライド４２をそれぞれ分割して４１Ａと４１Ｂ、４２Ａと４２Ｂにより構成しており、ケース３２開閉可能な半割状に分割して３２Ａと３２Ｂにより構成し、この半割状のケース３２に割型からなるジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の軸方向スライド４１とを保持する保持キー５０を半割状のケース３２にそれぞれ設け、保持キー５０により、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の少なくとも一方を、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に保持するか、または、ケース３２内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢する。
【００６４】
このように構成することにより、予備成形で粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、仕上成形でピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に所定の範囲内で回動することができる。また、各保持キー５０のケース３２内に突出する部分５０ａの先端が軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部の周方向壁面に接して弾性変形することができる場合には、その接したときの衝撃を吸収するとともに、ピン部保持型３１のケース３２内で周方向に回動できる自由度が増加し、しかも、軸方向スライド４１Ａ，４１Ｂに形成する凹部４１ａの周方向の幅を小さくすることができる。その結果、粗形材１０の各ピン部となる部分ｐの、ジャーナル部となる部分ｊに対する偏心方向の位相に誤差が生じている場合であっても、ピン部保持型３１がその位相の誤差に応じて周方向に回動するため、無理な力をさらに受けないようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、特に複数のピン部を有するクランクシャフトを製造する場合などと限定しない限り、単気筒（単一のピン部Ｐ）あるいは４気筒（１番ピン部Ｐ１〜４番ピン部Ｐ４）以外の複数の気筒の内燃機関、さらには、直列以外の複数の気筒数を有する内燃機関、または、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、本発明は、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。また、上述した実施の形態は、本発明を詳細に説明するための一例を示したものであり、必要に応じて単独で適用することができ、また、これらの実施の形態を組み合わせて適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１：棒状の素材、 １０：粗形材（素材）、 １００：クランクシャフト、 １５：位相基準面、 Ｄ：断面の長軸、 Ｄ１：断面の短軸、 ２７：成形手段、 ２８：側面壁、 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、 ３５：円形孔部、 ３６：円形孔部、 ３６ａ：底部、 ３６ｂ：開口部、 ４１：軸方向スライド、 ４２：径方向スライド、 ４４：蟻溝、 ５０：保持キー、 ５１ａ：係合部分、 ５１：締結手段、 Ｐ：ピン部、 Ｊ：ジャーナル部、 Ｗ：ウエブ部、 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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、前記素材の軸方向への加圧を開始することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
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を施し、
該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形す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の製造方法。
【請求項３】
前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形す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の製造方法。
【請求項４】
前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項５】
前記予備成形で、前記素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、
前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合において、
前記パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項６】
前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形す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の製造方法。
【請求項７】
少なくとも前記ピン部保持型を、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た構成とし、前記軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して前記素材のピン部となる部分を保持することを特徴とする請求項６に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項８】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に順次曲げ加工し、
該素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面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。
【請求項９】
前記素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、
前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、
前記パンチまたはダイの一方に前記位相基準面を形成する側面壁を設けておき、
前記曲げ加工において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより前記位相基準面を形成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。
【請求項１０】
前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする請求項９に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１１】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、該素材を軸方向に加圧して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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項１２】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
前記ピン部保持型を、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、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により構成し、
前記ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、
前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
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を施し、
該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１６】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、
さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項１７】
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備えていることを特徴とする請求項１６に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項１８】
前記予備成形装置は、前記成形手段を含む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。
【請求項１９】
前記予備成形装置の成形手段は、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものであることを特徴とする請求項１８に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２０】
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、
前記予備成形装置の成形手段は、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることを特徴とする請求項１９に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２１】
前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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１６〜２０のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２２】
少なくとも前記ピン部保持型は、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おり、
前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２３】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に、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、順次曲げ加工し、前記素材の各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有する場合に、
該予備成形装置は、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項２４】
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、
最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工する前記パンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより前記位相基準面を形成する側面壁が設けられていることを特徴とする請求項２３に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２５】
前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記粗形材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする請求項２４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２６】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケースと、ケース内で前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有する場合において、
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束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。
【請求項２７】
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることを特徴とする請求項２６に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２８】
少なくとも前記ピン部保持型は、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、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により構成されており、
前記ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが前記半割状のケースにそれぞれ設けられており、
前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つ前記ケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることを特徴とする請求項２６または２７に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２９】
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を施す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２６〜２８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項３０】
素材を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とが成形されたクランクシャフトであって、
素材を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分が所定の厚さに成形されてなるものである場合において、
前記素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出していることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項１】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の円形孔部の開口部との間に隙間を生じさせた状態として、前記素材の軸方向への加圧を開始することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項２】
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を施し、
該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形す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の製造方法。
【請求項３】
前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接させ、且つ、該割型の開口部との間に隙間を生じさせ得る断面形状に成形す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の製造方法。
【請求項４】
前記予備成形で、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形することを特徴とする請求項３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項５】
前記予備成形で、前記素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、
前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合において、
前記パンチおよび／またはダイの、素材の断面を楕円または長円に成形する部分を把持する部分の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように成形しておくことを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項６】
前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型をケース内に軸方向へ摺動可能に配置して拘束し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形す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の製造方法。
【請求項７】
少なくとも前記ピン部保持型を、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た構成とし、前記軸方向スライドと径方向スライドとをそれぞれ割型により構成し、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより円形孔部を形成して前記素材のピン部となる部分を保持することを特徴とする請求項６に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項８】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に順次曲げ加工し、
該素材のジャーナル部となる部分を割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記素材を曲げ加工するに際して、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面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。
【請求項９】
前記素材を曲げ加工するに際して、素材のピン部となる部分をパンチで把持すると共に、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ダイで把持し、
前記パンチを素材の軸直交方向に移動させると共に前記ダイを前記パンチに寄せるよう軸方向に加圧する場合に、
前記パンチまたはダイの一方に前記位相基準面を形成する側面壁を設けておき、
前記曲げ加工において、最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、ウエブ部となる部分が前記側面壁に接することにより前記位相基準面を形成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。
【請求項１０】
前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする請求項９に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１１】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、該素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記予備成形時に素材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制することにより、該素材を軸方向に加圧して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成形するときにウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉を張り出させることを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項１２】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部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、
前記素材のジャーナル部となる部分を、割型からなるジャーナル部保持型により形成される円形孔部で保持すると共に、ピン部となる部分を割型からなるピン部保持型により形成される円形孔部で保持し、
前記素材を軸方向に加圧して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成形する場合において、
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束することを特徴とするクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束することを特徴とする請求項１２に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
前記ピン部保持型を、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、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により構成し、
前記ケースを開閉可能な半割状に構成するとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーを前記半割状のケースにそれぞれ設け、
前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方を、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に且つ所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢することを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
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を施し、
該予備成形された素材を軸方向に加圧して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成形することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１６】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有しており、
さらに、前記素材のジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方を、前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持したときに、対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、且つ、該割型の開口部との間に隙間が生じる断面形状に成形する成形手段を備えていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項１７】
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備えていることを特徴とする請求項１６に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項１８】
前記予備成形装置は、前記成形手段を含む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。
【請求項１９】
前記予備成形装置の成形手段は、素材の前記ジャーナル部保持型および／またはピン部保持型に保持されるジャーナル部となる部分とピン部となる部分の少なくとも一方の断面形状を、長軸方向の端部が対応する前記割型の円形孔部の底部に当接し、短軸方向の端部が前記割型の開口部と対向することとなる楕円または長円に成形するものであることを特徴とする請求項１８に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２０】
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、
前記予備成形装置の成形手段は、素材の断面を楕円または長円に成形する部分が把持される成形手段の形状を、前記パンチの移動方向と平行に短軸が位置し、且つ、該短軸と素材の軸方向とに直交する方向に長軸が位置するように、前記パンチまたはダイに形成されていることを特徴とする請求項１９に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２１】
前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部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１６〜２０のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２２】
少なくとも前記ピン部保持型は、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おり、
前記軸方向スライドと径方向スライドは、それぞれ、割型により構成されており、該割型からなる径方向スライドを互いに合わせることにより前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するものであることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２３】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
前記素材のピン部およびウエブ部となる部分毎に、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、順次曲げ加工し、前記素材の各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有する場合に、
該予備成形装置は、少なくとも最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときに、後の他のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工するときの位相の基準となる位相基準面を形成するための側面壁を備えていることを特徴とするクランクシャフトの製造装置。
【請求項２４】
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、
最初のピン部となる部分および該ピン部と連続するウエブ部となる部分を曲げ加工する前記パンチまたはダイの一方に、ウエブ部となる部分が接することにより前記位相基準面を形成する側面壁が設けられていることを特徴とする請求項２３に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２５】
前記側面壁は、前記パンチの移動方向と平行に延びる平面により形成されており、前記粗形材のウエブ部となる部分の側面の流動を規制するものであることを特徴とする請求項２４に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２６】
素材を偏心据え込みして、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とを有するクランクシャフトを製造するための装置であって、
製造するクランクシャフトが複数のピン部とウエブ部とを有しており、
割型からなり前記素材のジャーナル部となる部分を保持する円形孔部を形成するジャーナル部保持型と、割型からなり前記素材のピン部となる部分を保持する円形孔部を形成するピン部保持型と、前記素材を保持したジャーナル部保持型とピン部保持型が軸方向へ摺動可能に配置され拘束するケースと、ケース内で前記素材を軸方向に加圧して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成形する軸方向加圧手段とを有する場合において、
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束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。
【請求項２７】
前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、さらに、前記ケース内で周方向に弾性的に回動可能に拘束されていることを特徴とする請求項２６に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２８】
少なくとも前記ピン部保持型は、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、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により構成されており、
前記ケースは、開閉可能な半割状に構成されるとともに、該半割状のケースに前記割型からなるジャーナル部保持型とピン部保持型の軸方向スライドとを保持する保持キーが前記半割状のケースにそれぞれ設けられており、
前記保持キーにより、前記ジャーナル部保持型とピン部保持型の少なくとも一方が、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され、または、前記ケース内で周方向に所定の範囲内で回動可能に拘束され且つ前記ケース内で所定の周方向位置に弾性復帰可能に付勢されていることを特徴とする請求項２６または２７に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項２９】
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を施す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２６〜２８のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項３０】
素材を偏心据え込みすることにより、回転中心軸となる断面円形のジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心する断面円形のピン部と、前記ジャーナル部とピン部との間に延びるウエブ部とが成形されたクランクシャフトであって、
素材を曲げ加工し、軸方向に加圧してそのウエブ部となる部分が所定の厚さに成形されてなるものである場合において、
前記素材を曲げ加工するときにそのウエブ部となる部分の側面が材料の流動を規制されて平面状に成形され、軸方向に加圧することにより、ウエブ部のジャーナル側およびピン部側の端部の肉が張り出していることを特徴とするクランクシャフト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−１７０９７４（Ｐ２０１２−１７０９７４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４５４７（Ｐ２０１１−３４５４７）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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