クランクシャフトの製造装置、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフト
【課題】簡単な構成で、スラスト受け部材が設けられるジャーナル部に隣接するウエブ部のスラスト荷重に対する耐荷重能を容易に大きくし、軽量化を図ることができるクランクシャフト、および、その製造装置と方法を提供する。
【解決手段】スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接するピン部保持型３１は、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に配置されて、素材１０のウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０との間で加圧することによりウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させる突起部４６が設けられている。
【解決手段】スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接するピン部保持型３１は、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に配置されて、素材１０のウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０との間で加圧することによりウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させる突起部４６が設けられている。
【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装置、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフトに関し、特に、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトと、このクランクシャフトを製造するための装置、およびその製造方法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２３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’（本願では予備成形された素材（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、本願の予備成形工程の一例にあたる）、次に、本願の図２４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２５にも示すように、連接壁（本発明では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、本願の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】
据え込み工程を行う装置は、本願の図２４に示したように、オフセット材料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’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、オフセット材料１０’を軸方向に加圧する軸方向加圧手段とを備えている。オフセット材料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、据え込み工程では、図２４に示したようにオフセット材料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２５に示したようにオフセット材料１０’の連設壁となる部分ｗ’を潰すように所定の厚さに成形して、連接壁Ｗ’間のピッチを所定寸法に形成する。
【０００４】
ところで、クランクシャフトは、そのジャーナル部から偏心するピン部の回転慣性力とバランスをとるために、カウンタウエイトを一般に有している。そして、クランクシャフトが設けられる一例として、たとえば図２に参照されるように、４気筒の内燃機関のなかには、ウエブ部Ｗ１０，Ｗ２３，Ｗ３２，Ｗ４５にカウンタウエイトを有する所謂４バランスクランクシャフトがある。また、カウンタウエイトを有するクランクシャフトのなかには、カウンタウエイトをクランクシャフトに一体で成形することなく、クランクシャフトを成形した後に別体のカウンタウエイトを取り付けるものがある。
【０００５】
さらに、このようなクランクシャフトの一例として、両端に位置するジャーナル部Ｊ０１，Ｊ４５と、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３とが回転可能に支持され、クランクシャフトの軸方向のスラスト荷重を受けるための部材としてスラストメタルＴＭがジャーナル部Ｊ２３の両端に設けられたものがある。スラストメタルＴＭは、平板リング状の部材を半割に成形したもので、ジャーナル部Ｊ２３の両端にそれぞれ隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２と接するよう設けられる。
【０００６】
ここで、クランクシャフトは軽量であることが望ましく、且つ、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２は、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きいことが望ましい。また、少なくともウエブ部に別体で構成されたカウンタウエイトを設ける場合に、ウエブ部のカウンタウエイトを取り付ける部分には、取り付けるカウンタウエイトの形状と対応する形状にウエブ部を後工程で切削加工などすることが一般に行われている。
【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】
回転可能に支持されるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト荷重に対する耐荷重能を大きくするための一つの手法としては、スラストメタルと接する面積（以下、スラスト面積という）を大きくすることが考えられる。そして、スラスト面積を大きくするためには、ウエブ部の端部にスラストメタルと接触面を増大させるための部材を付加することが考えられる。しかしながら、このような接触面積を増大させるための部材を付加することは、工程が増えることから手間やコストがかかるという問題や、クランクシャフトの軽量化を図ることができないという問題、さらには、別体のカウンタウエイトを取り付けるための加工量も増大するなどの問題が発生することとなる。
【０００９】
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、スラスト受け部材が設けられるジャーナル部に隣接するウエブ部のスラスト荷重に対する耐荷重能を容易に大きくすることができ、しかも、軽量化を図ることができ、少ない加工量で別体のカウンタウエイトを取り付けることができる構造のクランクシャフト、および、そのクランクシャフトを製造することができる装置とその方法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】
【００１０】
請求項１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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型は、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に配置されて、前記素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型との間で加圧することにより前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させる突起部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項２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１に記載の発明において、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、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、前記突起部は、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接する径方向スライドに設けられてい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装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、該素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイに対して相対的に前記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、ダイをパンチに対して近付けるように前記素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであ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装置に係る発明は、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、前記素材の、後に端部が張り出し成形されるウエブ部に隣接するのジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さが、他のジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さよりも長く設定されており、前記軸方向駆動主段は、予備成形が完了した時点で両ダイのパンチに対する軸方向の位置が同じとなるように軸方向に駆動するものであることを特徴とするものである。
請求項５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１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部は、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形されていることを特徴とするものである。
請求項６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１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部は、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を有していることを特徴とするものである。
請求項７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１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記径方向スライドは、前記突起部が設けられた面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項８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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型は、前記ピン部保持型との間でウエブ部となる部分を加圧することにより、ウエブ部の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための、凹部形成部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９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８に記載の発明において、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、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いることを特徴とするものである。
請求項１０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８または９のいずれかに記載の発明において、前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイ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、ダイをパンチに対して近付けるように素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とするものである。
また、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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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方法において、前記ピン部保持型の、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型の突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とするものである。
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、請求項１１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でウエブ部を成形する場合に、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、前記径方向スライドの、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とするものである。
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１１または１２のいずれか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ものである。
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１３に記載の発明において、前記予備成形で、素材の、前記ジャーナル部側の端部を張り出させるウエブ部となる部分の軸方向長さを、端部を張り出させないウエブ部となる部分の軸方向長さと比較して長く設定し、前記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同じとなるまで寄せるよう軸方向に加圧することを特徴とするものである。
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１１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部を、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形しておくことを特徴とするものである。
請求項１６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１１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部に、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を成形しておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧した際に、前記ウエブ部の前記直線部によって成形された部分にカウンタウエイトを接合することを特徴とするものである。
請求項１７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１１〜１６のいずれか１項に記載の発明において、前記ピン部保持型の、前記突起部を成形した面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部を設けておくことを特徴とするものである。
請求項１８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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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で成形する方法において、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に、前記凹部を形成することを特徴とするものである。
請求項１９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１８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でウエブ部を成形する場合に、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ておくことを特徴とするものである。
請求項２０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１８または１９のいずれかに記載の発明において、前記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、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ものである。
さらに、請求項２１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、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、素材を偏心据え込みすることによって、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることを特徴とするものである。
請求項２２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、請求項２１に記載の発明において、少なくとも、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の、張り出された前記ジャーナル部側の端部に、カウンタウエイトが接合されていることを特徴とするものである。
請求項２３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、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、素材を偏心据え込みすることによって、前記ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型の、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を配置することにより、素材のウエブ部となる部分を、このピン部保持型とジャーナル部保持型との間で加圧すると、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の、ジャーナル部側の端部がピン部保持型の突起部とジャーナル部保持型との間で加圧されて張り出されるため、スラスト面積を増加させるための部材を付加することなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積を増加させることができ、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項８のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の、ウエブ部の前記スラスト受け部材が接することとなる部分と対応する位置に、凹部形成部を設けることにより、素材のウエブ部となる部分を、このジャーナル部保持型とピン部保持型との間で加圧すると、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の、スラスト受け部材が接することとなる部分と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成される。そのため、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、ピン部保持型の、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部をジャーナル部保持型とピン部保持型の突起部との間で加圧して、ウエブ部のジャーナル部側の端部を張り出させることにより、スラスト面積を増加させるための部材を付加することなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積が増加し、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項１８のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型のスラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に前記凹部を形成することにより、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項２１のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を偏心据え込みすることによって、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることにより、スラスト面積を増加させるための部材が付加されることなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積が増加し、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
請求項２３のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を偏心据え込みすることによって、ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成されていることにより、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】粗形材の実施の一形態を説明するために示した正面図である。
【図２】クランクシャフトの実施の一形態を説明するために示した正面図である。
【図３】粗形材を成形するための予備成形装置を説明するために示した正面図である。
【図４】図３に示した予備成形装置の部分拡大図である。
【図５】本発明により素材の予備成形を開始する前の状態を説明するために示した拡大図である。
【図６】図５の状態から、一のピン部となる部分とこれに隣接するウエブ部となる部分の予備成形を完了した状態を説明するために示した拡大図である。
【図７】本発明による仕上成形装置の実施の一形態を説明するために示した、部分断面図である。
【図８】本発明による仕上成形装置の、仕上成形前の状態を説明するために示した図７の横断平面図である。
【図９】図８の状態から仕上成形を完了した状態を説明するために示した図７の横断平面図である。
【図１０】仕上成形を完了した状態を説明するために図７と対応させて示した部分拡大図である。
【図１１】本発明と通常の手法とを比較するために、粗形材を軸方向に加圧することによって仕上成形された、ジャーナル部側の端部が張り出すようにスラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の形状を説明するために示したクランクシャフトの断面図である。
【図１２】本発明の径方向スライドに設けられる突起部と、これにより成形されるウエブ部の形状の、別の実施の形態を説明するために示した仕上成形装置の横断面図である。
【図１３】本発明による仕上成形装置のさらに別の実施の形態に至る過程を説明するために、径方向スライドに突起部を設ける仮定上の位置を示した、仕上げ成形前の状態の部分縦断拡大断面図である。
【図１４】図１３の状態から仕上成形を完了した状態を示した部分縦断拡大断面図である。
【図１５】図１３および図１４に示した仮定を経て、本発明による突起部の位置が設定された径方向スライドを有する仕上成形装置のさらに別の実施の形態を説明するために、仕上げ成形前の状態の部分縦断拡大断面図である。
【図１６】図１５の状態から仕上成形を完了した状態を示した部分縦断拡大断面図である。
【図１７】本発明による仕上成形装置のさらに別の実施の形態を説明するために示した部分縦断拡大断面図である。
【図１８】本発明により凹部形成部が設けられた図１７に示した径方向スライドの平面図である。
【図１９】クランクシャフトのジャーナル部のスラストメタルに対する相対的な回転方向の説明図である。
【図２０】図１７および図１８に示した径方向スライドを有する仕上成形装置により凹部が形成され、ジャーナル部を中心として回転するクランクシャフトの、ウエブ部とスラストメタルとの間で流動する潤滑剤が凹部によってクサビ効果を発生させる状態を示した説明図である。
【図２１】本発明により凹部形成部が設けられた径方向スライドの変形例を示した平面図である。
【図２２】本発明により凹部形成部が設けられた径方向スライドのさらなる変形例を示した平面図である。
【図２３】従来の技術により曲げ工程で曲げ加工されたオフセット材料を説明するために示した部分拡大図である。
【図２４】従来の技術において、オフセット材料を軸方向に加圧して圧縮成形する据え込み工程を説明するために示した断面図である。
【図２５】従来の技術により、連接壁間のピッチが所定寸法に形成されたクランク本体を説明するために示した部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つにスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を、素材１または１０に偏心据え込みを行うことによって製造するためのものであって、素材１または１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するジャーナル部保持型３０と、ピン部となる部分ｐを保持するピン部保持型３１と、素材１または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とを備えており、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接するピン部保持型３１は、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に配置されて、素材１または１０のウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０との間で加圧することによりウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させる突起部４６が設けられている。
そして、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、さらに、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とを軸方向に摺動可能に拘束するケース３２を備えており、少なくともピン部保持型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とを備えており、突起部４６は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２に設けられている。
さらに、この実施の形態におけるクランクシャフトの製造装置は、素材１を予備成形するための予備成形装置２を備えており、予備成形装置２は、図３および図４に示すように、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、素材のピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊに対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分ｗを所定の厚さでピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊとに対して曲げ成形させるよう構成されている。なお、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。
【００１５】
図１は、断面円形の棒状または線状（これらを総じて棒状という）の金属製素材１を曲げ加工することにより予備成形された粗形材１０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をその軸方向に加圧することにより仕上成形されて製造されたクランクシャフト１００の一形態を示したものである。図３は、素材１を曲げ加工して図１に示した粗形材１０を成形するための予備成形装置２を示したものであり、図４は、図３に示した予備成形装置２の詳細を説明するために示した部分拡大図である。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、ジャーナル部Ｊ０１、Ｊ２３，Ｊ４５が軸受により回転可能に支持され、また、この実施の形態においては、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３には、スラスト受け部材としてスラストメタルＴＭが設けられる。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３以外の他のジャーナル部Ｊにスラスト受け部材を設ける場合などにも適用することができる。また、クランクシャフト１００のウエブ部Ｗ１０，Ｗ２３，Ｗ３２、Ｗ４５に、別体のカウンタウエイトＣＷがそれぞれ取り付けられる。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、図において構成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。以下の記載と図において、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。また、以下の記載と図面において、クランクシャフト１００の各部分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、それぞれ大文字で示すこととし、また、その粗形材１０と素材１の各部分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、それぞれ対応させた小文字で示すこととする。さらに、以下の記載において、素材１、粗形材１０、およびクランクシャフト１００の各部分について、特定の部分を説明する場合には、それぞれのアルファベット符号の後に続けて番号を付すこととし、各部分にそれぞれ共通の事項を説明する場合には、アルファベット符号のみを付すこととする。
【００１６】
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。パンチ押え２０ｂは、本体２０ａに対して開閉しまたは着脱可能に取外すことができる。素材１は、本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを開いた状態または取外した状態で配置され、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が拘束された状態で把持される。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（矢印Ｒで示した方向）に加圧し、このピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊに対して偏心させると共に、ウエブ部となる部分ｗをピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊに対して曲げ加工する。
【００１７】
ダイ２１は、パンチ２０と同様に、素材１のジャーナル部となる部分ｊを支持する本体２１ａと、この本体２１ａの上方に設けられて素材１のジャーナル部ｊとなる部分を把持するダイ押え２１ｂとを有しており、ダイ押え２１ｂは、本体２１ａに対して開閉または着脱可能に取外すことができる。素材１は、本体２１ａに対してダイ押え２１ｂを開いた状態または取外した状態で配置され、その後本体２１ａに対してダイ押え２１ｂ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、そのジャーナル部となる部分ｊが拘束された状態で把持される。そして、ダイ２１は、素材１の軸方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
軸方向駆動手段２６は、図３に示した実施の形態の場合、上盤２３の下降によって素材１のジャーナル部となる部分を拘束したダイ２１，２１を互いに寄せるように移動するカム機構により構成されている（以下、カム機構に符号２６を付する）。カム機構２６は、上盤２３に設けられた駆動カム２６ａと、ダイ２１に接続された従動カム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（矢印Ａで示した方向）に移動させる両カム機構２６のカム面の角度を、後述するように任意に設定され、上盤２３の下降によって両ダイ２１，２１を寄せるように軸方向に移動させる長さを任意に設定することができる。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所定の長さを移動する。なお、軸方向駆動手段２６は、カム機構に限定されることはなく、軸方向（矢印Ａの方向）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。そして、この場合には、両ダイ２１、２１のパンチ２０に対する移動量を異ならせるように制御することにより、ウエブ部となる部分ｗ、ｗの材料の量に差が生じるように粗形材１０を成形することができる。
【００１９】
このように構成された予備成形装置２を用いて予備成形を行い粗形材１０を成形するに際して、最初に、断面円形の棒状または線状（本発明の素材は棒状に線状も含まれる）の金属製材料からなる素材１のピン部となる部分ｐをパンチ２０で把持し、ジャーナル部となる部分ｊをそれぞれダイ２１，２１で把持する。そして、パンチ２０を素材１の軸直交方向Ｒに移動させて加圧するとともに、ダイ２１，２１をパンチ２０にそれぞれ寄せるように軸方向Ａに移動させて加圧する。素材１のピン部となる部分ｐは、ジャーナル部となる部分ｊから偏位し、これに伴って、ダイ２１，２１を互いに寄せるよう移動させることによってピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊに対して間に位置するウエブ部となる部分ｗを所定の角度に曲げ加工する。なお、このとき、パンチ２０が素材１の軸直交方向Ｒに移動することによる加圧と、ダイ２１，２１が互いに寄るように軸方向Ａに移動することにより、ウエブ部となる部分ｗをパンチ２０の本体２０ａとダイ２１の本体２１ａの間で加圧して所定量まで潰すように成形することが望ましい。
【００２０】
この予備成形は、製造するクランクシャフト１００のピン部Ｐの数に応じて繰り返し行われる。図１に示した粗形材１０を予備成形する場合には、ピン部となる部分ｐ２、ｐ３と、ｐ１、ｐ４とがジャーナル部からそれぞれ同じ方向に偏心するよう曲げ加工されるため、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ２とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３との予備成形と、ピン部となる部分ｐ３とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ３２、ｗ３４との予備成形とを順次行い（順序はどちらが先でもよい）、その後、この素材１（半粗形材１０でもある）を軸回りに１８０度回転させて、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ１とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ１０、ｗ１２との予備成形と、ピン部となる部分ｐ４とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ４３、ｗ４５との予備成形とを順次行う（順序はどちらが先でもよい）。なお、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ２、ｐ３および隣接するウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３、および、ｗ３２、ｗ３４の予備成形と、ピン部となる部分ｐ１、ｐ４および隣接するウエブ部となる部分ｗ１０、ｗ１２、および、ｗ４３、ｗ４５の予備成形との順序も、どちらが先でもよい。このように素材１を予備成形して粗形材１０とすることにより、後の仕上成形工程で偏心据込を比較的小さな加圧力で無理なく行ってクランクシャフトを精度よく製造することができる。
【００２１】
さらに、この実施の形態における予備成形では、図５に示すように、素材１の、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３に隣接するウエブ部となる部分ｗ２３と、ｗ３２との軸方向長さＬ１が、他のウエブ部となる部分ｗの軸方向長さＬ２よりも長く設定されており、図６に示すように、予備成形後の粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２３と、ｗ３２との軸方向長さＬと他のウエブ部となる部分ｗの軸方向長さＬとが同じとなるように設定されている。すなわち、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するダイ２１が、これに隣接するピン部となる部分ｐ２またはｐ３を保持するパンチ２０に対して近付くように軸方向に移動する長さ（移動量）は、他方のジャーナル部となる部分ｊ１２またはｊ３４を保持するダイ２１がピン部となる部分ｐ２またはｐ３を保持するパンチ２０に対して近付くように軸方向に移動する長さよりも大きくなるように設定されている。このように、素材１の各部の設定する長さを、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２との軸方向長さＬ１が、他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の軸方向長さＬ２よりも長くする（両ダイ２１，２１の移動量が異なるように設定する）ことにより、後に行われる仕上成形で張り出されるように成形されることとなる粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と比較して多くすることができる。このような移動量の差を生じさせることができるようにするために、予備成形装置２の軸方向駆動手段は、カム機構２６のカム面２６ａ、２６ｂの互いの角度を異ならせるなどにより構成することができる。また、本発明はカム機構に限定されることはなく、シリンダなどによってダイ２１，２１をそれぞれ軸方向に所定量移動させるように構成することもできる。
【００２２】
次に、本発明における仕上成形装置３の実施の一形態を図７〜図１０に基づいて説明する。この実施の形態における仕上成形装置３は、予備成形された粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部Ｗを所定の厚さで成形すると共に、ウエブ部Ｗ間を所定のピッチで成形し、且つ、ジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐを所定量偏心させるように成形するものであり、図７に示すように、概略、予備成形された粗形材１０の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と、ピン部となる部分ｐを保持するピン部保持型３１と、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とを軸方向に摺動可能に拘束するケース３２と、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、所定のピッチに成形する軸方向加圧手段３３とを備えている。
【００２３】
そして、この実施の形態における仕上成形装置３は、少なくともピン部保持型３１が、ケース３２の内周面に対して軸方向に移動可能に摺動する軸方向スライド４１と、この軸方向スライド４１に保持されてケース３２の径方向に移動可能に摺動する径方向スライド４２とを備えており、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２には、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊ２３に対してピン部Ｐ２およびＰ３が偏心する方向と反対側の位置に突起部４６が設けられている。この突起部４６は、その上面（ジャーナル部保持型３０と対向する面）４６ａとジャーナル部保持型３０との間で、仕上成形時に粗形材１０の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２を加圧して、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部側の端部を張り出させるよう構成されている。
【００２４】
ケース３２は、円筒を軸方向に沿って半割りした一対の部材３２Ａ，３２Ｂにより構成されている。ケース３２は、相対的に互いの部材３２Ａ，３２Ｂが開閉可能に、且つ、成形時に不用意に開くことがないように所定の力で型締されるよう支持されている。なお、図７および図１０においては、ケース３２の一方の部材３２Ａまたは３２Ｂの端面が示されているが、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２５】
ジャーナル部保持型３０は、成形するクランクシャフト１００のジャーナル部Ｊの軸方向長さと同じ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、ジャーナル部保持型３０は、所定の位置に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持する孔３５が形成されており、この孔３５の中心を通りジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に延びる仮想線上に形成される分割線で半割りされた一対の部材３０Ａ，３０Ｂにより構成されている。なお、図７および図１０においては、ジャーナル部保持型３０の一方の部材３０Ａまたは３０Ｂの端面が示されているが、ケース３２と同様に、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２６】
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半割された一対の部材４１Ａ，４１Ｂにより構成されている。さらに、開口４３の長手方向側壁には、径方向スライド４２の側縁を摺動可能に受けるための溝４４がそれぞれ形成されている。
【００２７】
一方、ピン部保持型３１の径方向スライド４２は、成形するクランクシャフト１００のピン部Ｐの軸方向長さと同じ厚さを有し、且つ、軸方向スライド４１の溝４４に支持されて移動方向と直交する方向に拘束され得る幅と、溝４４内で粗形材のピン部となる部分ｐからクランクシャフトのピン部Ｐとなるまでの偏心長さまで移動し得る長さとを有する板状に成形されている。そして、径方向スライド４２は、所定の位置に粗形材１０のピン部となる部分ｐを保持する孔３６が形成されており、この孔３６の中心を通りジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に延びる仮想線上に形成される分割線で半割りされた一対の部材４２Ａ，４２Ｂにより構成されている。なお、図７および図１０においては、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１および径方向スライド４２の一方の部材４１Ａ，４２Ａまたは４１Ｂ，４２Ｂの端面が示されているが、ケース３２およびジャーナル部保持型３０と同様に、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２８】
本発明による突起部４６は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２の、ジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部となる部分ｊ２３に対してピン部となる部ｐ２，ｐ３が偏心する方向と反対側に配置されている。この突起部４６は、粗形材１０を仕上成形するときに、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ側の端部を張り出し成形させ得るように、その上面４６ａが径方向スライド４２と対向するジャーナル部保持型３０と所定の間隔を形成するような高さを有しており、径方向スライド４２の表面に一体成形されている。そして、この実施の形態における突起部４６は、図９に示すように、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗの加圧が完了した時点（すなわち、ウエブ部Ｗの仕上成形が完了した時点）における径方向スライド４２の位置で、上面４６ａがジャーナル部Ｊの中心軸の延長線と同心状となるように、この中心軸の延長線を中心とする円弧状に成形されている。このように突起部４６を同心状に成形することにより、ウエブ部Ｗの端部を適切に張り出させてスラスト面積を増大させることができる。図１０に示すように、突起部４６の内側壁面４６ｂ（ジャーナル部Ｊの中心軸の延長線に近い側の壁面）は、ウエブ部Ｗの端部が張り出すように材料を円滑に流動させるため、径方向スライド４２の表面に対して傾斜するよう形成されている。また、突起部４６の内側壁面４６ｂは、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度に設定されている。このように突起部４６がウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるように成形することにより、ウエブ部Ｗの全体を所定の厚さに成形しつつ端部を張り出させるときの抵抗が増大するのを低減することができる。
なお、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３０も、ピン部保持型３１と同様に、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と、この軸方向スライド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とを備えた構成とすることもでき、また、ピン部保持型３１も、ジャーナル部保持型３０と同様に、半割された一対の板状の部材により構成して、各部材の上述した位置に突起部４６をそれぞれ設けることも含まれる。
【００２９】
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り、その製造装置の作動と共に説明する。
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、回転中心軸となるジャーナル部Ｊと、ジャーナル部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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つにスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を、素材１または１０に偏心据え込みを行うことによって製造するためのものであって、素材１または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により保持すると共に、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１により保持し、素材１または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方法において、ピン部保持型３１の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に突起部４６を設けておき、素材１または１０のウエブ部となる部分ｗのジャーナル部Ｊ側の端部をジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の突起部４６との間で加圧して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させるものである。
そして、この実施の形態においては、素材１または１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１をケース３２内に摺動可能に配置して拘束し、素材１または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でウエブ部Ｗを成形する場合に、少なくともピン部保持型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、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とを備えた構成とし、径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に突起部４６を設けておき、素材１のウエブ部となる部分ｗのジャーナル部Ｊ側の端部をジャーナル部保持型３０と径方向スライド４２の突起部４６との間で加圧して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させるものである。
さらに、この実施の形態においては、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とに対して曲げる予備成形を施し、予備成形された素材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ものである。
【００３０】
さらに、この実施の形態においては、素材１を曲げ加工して粗形材１０を予備成形するときに、素材１の、突起部４６に加圧されるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の長さを、突起部４６に加圧されない他のウエブ部となる部分ｗの長さと比較して長く設定し、素材１のピン部となる部分ｐ２、ｐ３を軸直交方向（径方向Ｒ）に加圧するとともに、ピン部となる部分ｐ２、ｐ３とこれに隣接する両ジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ２３、ｊ２３とｊ３４との軸方向の位置を互いに同じとなるまで寄せるよう軸方向Ａに加圧するものである。
【００３１】
素材１を予備成形してなる粗形材１０の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２は、他のウエブ部となる部分ｗと比較して材料が多くなっていることは上述したとおりである（図６を参照）。また、仕上成形装置３のピン部保持型３１の径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部となる部分ｊ２３に対してピン部となる部分ｐ２、ｐ３が偏心している方向と反対側に、突起部４６が予めを設けられていることは上述したとおりである（図１０を参照）。この実施の形態においては、各ジャーナル部Ｊに対して同じ方向に偏心するピン部Ｐ２、Ｐ３に隣接するウエブ部Ｗ２１，Ｗ２３、および、Ｗ３２，Ｗ３４を仕上成形する工程と、ピン部Ｐ１、Ｐ４に隣接するウエブ部Ｗ１０，Ｗ１２、および、Ｗ３４，Ｗ４５を仕上成形する工程とが行われる。図７に示すように、ウエブ部Ｗ２１，Ｗ２３、および、Ｗ３２，Ｗ３４を仕上成形する工程で使用される仕上成形装置３の、端部に位置することとなるジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ３４を保持するジャーナル部保持型３０は、少なくとも粗形材１０の端部以上に軸方向に延びる被加圧部３０ａを有している。
【００３２】
仕上成形を行うに際して、最初に、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊ１２、ｊ２３、ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。そして、図７に示すように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０を軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ１２とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間でそれぞれ挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が互いに所定のピッチで成形されることとなる。そして、各ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が成形に伴って伸長することにより、ピン部保持型３１の径方向スライド４２が軸方向スライド４１に対して摺動し、ピン部Ｐ２、Ｐ３がジャーナル部Ｊ１２とＪ２３、Ｊ２３とＪ３４から所定量偏心することとなる。
【００３３】
本発明では、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２をジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間で潰すよう加圧し成形するときに、かかるウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ２３側端部が突起部４６の上面４６ａによって他の部分よりもさらに潰れるよう加圧され、その結果、図１１の（ａ）に示すように、かかるウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部が、突起部４６により加圧しない場合（図１１の（ｂ））と比較して張り出すように成形されている（矢印Ｈ）。そのため、図１１に鎖線で示したスラストメタルＴＭと接触する面積、すなわちスラスト面積が増加し、スラスト荷重に対する耐荷重能を大きくすることができる。そして、本発明では、スラスト面積を増加させるために他の部材を付加することなく、逆にウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の厚さを部分的に薄く成形するため、クランクシャフト１００の軽量化を図ることができる。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば上述したような予備成形装置２を使用することなく、他の装置を使用して棒状の素材１を予備成形する場合も含まれ、さらには、棒状の素材１を予備成形することなく、直接仕上成形装置３により成形する場合も含まれる。また、本発明は、複数のピン部Ｐに隣接するウエブ部Ｗをまとめて同時に仕上成形する場合に限定されることなく、単独のピン部Ｐに隣接するウエブ部Ｗをそれぞれ仕上成形する場合も含まれる。
【００３４】
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について、図１２に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００３５】
上述した実施の形態の突起部４６は、仕上成形が完了した時点における径方向スライド４６の位置で、その上面４６ａがジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線と同心状となるように、この中心軸の延長線を中心とする円弧状に成形されているのに対して、この実施の形態の突起部４６は、その上面４６ａがジャーナル部Ｊ２３に対するピン部の偏心方向（ウエブ部Ｗの伸長した方向ということもできる）と直交する方向に延びる直線部を有している。その結果、突起部４６は、その中央部分がジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に最も近く、端部に向かって漸次延長線から遠くなっている。そして、直線部の端部には、ジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に向って湾曲するよう形成されている。突起部４６の内側壁面４６ｂは、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２との間にそれぞれ隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度で形成されていることは、上述した実施の形態と同様である。
【００３６】
このように構成された突起部４６を有する径方向スライド４２を備えてなる仕上成形装置３では、粗形材１０を軸方向に加圧して、粗形材１０のウエブ部ｗとなる部分を、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間で潰して所定の厚さに成形すると共に、ピン部Ｐをジャーナル部Ｊから所定量偏心させるときに、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ側端部が突起部４６によって他の部分よりもさらに潰れるよう加圧されて、張り出すように成形される。このウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の張り出すように成形された端部には、後の工程で切削加工などを行って整形した後に、カウンタウエイトＣＷ（図２を参照）が取り付けられる。ここで、この実施の形態では突起部４６の表面４６ａが直線部を有しているため、図１２に鎖線で示すように、そのウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部は、単に張り出すよう成形されるだけでなく、突起部４６の直線部を有する表面４６ａと対応する形状に成形されることとなる。そのため、後の工程で整形する加工量が少なくて済み、容易に且つ確実にカウンタウエイトＣＷを取り付けることができる。
【００３７】
次に、本発明の仕上げ成形装置のさらに別の実施の形態を、図１３〜図１６に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
上述した実施の形態では、径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と対向する面のみに突起部４６を設けていたのに対し、この実施の形態においては、径方向スライド４２の両面に突起部４６，４７を設けている。これにより、径方向スライド４２は、その両面に設けられた突起部４６，４７によってウエブ部となる部分ｗ２３とｗ２１、または、ｗ３２とｗ３４を加圧することとなり、各突起部４６，４７が加圧することにより径方向スライド４２が受ける反力を相殺し平衡させることができ、したがって、径方向スライド４２の変形や、軸方向スライド４１に対して摺動する際の摩擦抵抗、あるいは摩擦による摩耗を低減することができる。
【００３８】
ここで、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗにおいて、上述したようにスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を増加させた場合に、図１３に示すように、径方向スライド４２に対して同様の位置に突起部４６，４７を設けるものと仮定すると、図１４に示すように、ウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部を張り出すように加圧する突起部４６と、反対側の面に設けられて材料が増加されていないウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の端部を加圧する突起部４７とでは、ウエブ部となる部分ｗ２３またはｗ３２とｗ２１またはｗ３４とに接触する面積が異なることとなり、その結果、径方向スライド４２が受ける反力を相殺し平衡させることができなくなる。そこで、図１５、図１６に示すように、ウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部を張り出すように加圧する突起部４６と同じ面積で材料が増加されていないウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と接触して径方向スライド４２が突起部４６，４７により受ける反力を平衡させ相殺されるようにバランスをとることができる位置に、径方向スライド４２の反対側の面にバランス突起部４７を設けることとした。このバランス突起部４７は、上述した径方向スライド４２の一方の面のみに設けられる突起部４６と同様に、ジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に近い側の壁面４６ｂが、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度で形成されている。
【００３９】
このように構成された仕上成形装置３を用いて粗形材１０を仕上げ成形するに際しては、図１５に示すように、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分Ｊ１２，ｊ２３，ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。このとき、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３，ｗ３２、ｗ３４がこの時点ではまだ潰されるように加圧されておらず、したがって、ウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、または、ｗ３２とｗ３４が径方向に延伸されていない（ピン部となる部分ｐ２、ｐ３がジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ２３、または、ｊ２３とｊ３４から所定量偏心していない）ことから、径方向スライド４２は、軸方向スライド４１に対して後退した状態（図１５に示した右方に位置している状態）となっている。そして、図７に参照されるように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０をその軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間に挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ２１とＷ２３、Ｗ３２とＷ３４が所定のピッチで成形されることとなる。そして、ウエブ部Ｗ２１とＷ２３、Ｗ３２とＷ３４が仕上成形に伴って延伸されることにより、ピン部保持型３１の径方向スライド４２が軸方向スライド４１に対して図１６に示すように左方に前進するよう摺動し、ピン部Ｐ２，Ｐ３がジャーナル部Ｊ１２，Ｊ２３、Ｊ３４から所定量偏心することとなる。
【００４０】
この実施の形態では、径方向スライド４２の両面に突起部４６，４７を設けることにより、仕上成形時に受ける反力を平衡させ相殺させるようにバランスをとることができるため、径方向スライド４２の変形や、軸方向スライド４１に対して摺動する際の摩擦抵抗、あるいは摩擦による摩耗を低減することができる。そして、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接することとなるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料が増加するように予備成形されている場合であっても、このスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接することとなり材料が増加されたウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部と、その他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の端部に対して、両突起部４６，４７をそれぞれ同じ面積で接触させるように配置することにより、確実に安定して仕上成形時に受ける反力を平衡させ相殺させるようにバランスをとることができる。なお、粗形材１０の各ウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３、ｗ３２、ｗ３４の材料が同じ量となるように成形されている場合には、径方向スライド４２に対して両突起部４６，４７を同様の位置に設けても、両突起部４６，４７がそれぞれ同じ面積でウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、および、ｗ３２とｗ３４に接触することとなる。そのため、本発明には、径方向スライド４２に対して両突起部４６，４７を同様の位置に設けることも含まれる。
【００４１】
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１７〜図２２に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００４２】
この実施の形態における仕上成形装置３は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０が凹部形成部３９を備えている。この凹部形成部３９は、径方向スライド４２との間でウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２を加圧することにより、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に凹部５０を形成するためのもので、凹部５０は、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向（図１９の矢印を参照）に対する上流側に配置され軸方向に延びるよう形成された壁部５０ａと、この壁部５０ａからジャーナル部とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に対する下流に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜部５０ｂとを備えている。
【００４３】
この実施の形態におけるジャーナル部保持型３０は、粗形材１０のジャーナル部Ｊ２３を拘束する孔３５の周囲に、凹部形成部として凸部３９を有している。ここで、内燃機関の軸受に軸支されたクランクシャフトのジャーナル部Ｊ２３が図１９に矢印で示すように軸回りに回転することによって、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの間に存在するオイルなどの潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に対して相対的に図２０に矢印Ｆで示されているように流れることとなる。ジャーナル部保持型３０の凸部３９は、潤滑剤Ｌがウエブ部に対して相対的に流れる方向の上流側（図２０の左方側）がウエブ部の表面に対してほぼ直角に形成された所定の深さを有する壁部５０ａと、この壁面から潤滑剤が相対的に流れる方向の下流側（（図２０の右方側））に向かって漸次浅くなるよう勾配を有する傾斜面５０ｂとを有する凹部５０をウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に形成し得るように成形されている。図１８に示した実施の形態における凸部３９は、ジャーナル部Ｊ２３に設けられるスラストメタルＴＭと対応する部分のみに、扇形で、２箇所設けられている。しかしながら、本発明の凹部形成部３９は、図１８に示した実施の形態に限定されることはなく、たとえば、図２１に示すように孔３５からスラストメタルＴＭの径を超えてジャーナル部保持型３０の外周縁に延びるように扇形に形成したり、また、図２２に示すように孔３５からジャーナル部保持型３０の外周縁まで同じ幅で形成し、さらには、凸部を１箇所または３箇所以上に形成するなど、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２の少なくともスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部５０を形成するものであれば、本発明に含まれる。
【００４４】
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１７〜図２２に示したようにに構成されたジャーナル部保持型３０を備えた仕上成形装置３を用いる場合によって、その作動と共に詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００４５】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つ（Ｊ２３）にスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を製造するための方法であって、予備成形された粗形材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により保持すると共に、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１により保持し、粗形材１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１をケース３２内に摺動可能に配置して拘束し、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、所定のピッチで成形する方法において、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０の、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜面５０ｂを備えた凹部５０を形成するための凹部形成部３９を設けておき、粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置を凹部形成部３９によって押圧して、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと接する部分に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜面５０ｂを備えた凹部５０を形成するものである。
【００４６】
この実施の形態における粗形材１０は、上述した実施の形態のようにウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部を張り出させるように成形しないため、かかるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を増加させる必要はなく、他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と同じに設定されている。一方、仕上成形装置３のジャーナル部保持型３０には、少なくともその孔３５の周囲に、凸部３９が予め形成されている。
【００４７】
仕上成形を行うに際して、最初に、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊ１２、ｊ２３、ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。そして、図７に参照されるように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０を軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ１２とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間でそれぞれ挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が互いに所定のピッチで成形されることとなる。このとき、図１７に示すように、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２は、そのスラストメタルＴＭと対応する位置に、ジャーナル部保持型３０に設けられた凸部３９によって凹部５０が部分的に形成されることとなる。凹部５０は、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向の上流側（図２０の左方側）に、ウエブ部の表面に対してほぼ直角に形成された所定の深さを有する壁部５０ａと、この壁面５０ａから潤滑剤が相対的に流れる方向の下流側（（図２０の右方側））に向かって漸次浅くなるよう勾配を有する傾斜面５０ｂとが形成されている。その後、クランクシャフト１００は、ジャーナル部Ｊ２３の両端部にスラストメタルＴＭがウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２と接するように設けられ、また、所定のウエブ部Ｗにカウンタウエイトが取り付けられて、製造が完了する。
【００４８】
このようにして凹部５０が形成されたクランクシャフト１００は、例えば内燃機関の軸受にジャーナル部Ｊ０１，Ｊ２３，Ｊ４５が軸支され、内燃機関のオイルパン内には、オイルなどの潤滑剤Ｌが充填される。そして、内燃機関を運転すると、クランクシャフト１００が各ジャーナル部Ｊを中心として軸回りに回転し、クランクシャフトのジャーナル部Ｊ２３が図１９に矢印で示すように軸回りに回転することによって、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの間に存在するオイルなどの潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に対して相対的に図２０に矢印Ｆで示されているように流れることとなる。すなわち、潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面から凹部５０に対して、その壁部５０ａに落ち込むように流れ込み、その後、傾斜面５０ｂの勾配に沿って再びウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面まで上昇（図２０の場合）するよう流動することとなる。この潤滑剤Ｌの流動により、スラストメタルＴＭは、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面から離れるようにクサビ効果を発生させることとなる。そのため、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの摩擦が軽減されて両者の摩耗を防ぐことができ、しかも、上述したようにウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、上記に限定されることはなく、単気筒あるいは４気筒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、上記のジャーナル部にスラスト受け部材を設ける場合に限定されることはなく、上記以外の他のジャーナル部にスラスト受け部材を設ける場合にも適用することができる。予備成形と仕上成形は、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。
【符号の説明】
【００５０】
１０：粗形材、 １００：クランクシャフト、 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、 ３９：凸部（凹部形成部）、 ４１：軸方向スライド、 ４２：径方向スライド、 ４６：突起部、 ４７バランス突起部、 ５０：凹部、 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、Ｊ２３：スラストメタルが設けられるジャーナル部、 ｊ２３：スラストメタルが設けられるジャーナル部となる部分、 Ｗ２３，Ｗ３２：スラストメタルが設けられるジャーナル部と隣接するウエブ部、 ｗ２３，ｗ３２：スラストメタルが設けられるジャーナル部と隣接するウエブ部となる部分、 ＴＭ：スラストメタル（スラスト受け部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクシャフトの製造装置、クランクシャフトの製造方法、およびクランクシャフトに関し、特に、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトと、このクランクシャフトを製造するための装置、およびその製造方法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２３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’（本願では予備成形された素材（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、本願の予備成形工程の一例にあたる）、次に、本願の図２４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２５にも示すように、連接壁（本発明では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、本願の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】
据え込み工程を行う装置は、本願の図２４に示したように、オフセット材料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’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、オフセット材料１０’を軸方向に加圧する軸方向加圧手段とを備えている。オフセット材料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、据え込み工程では、図２４に示したようにオフセット材料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２５に示したようにオフセット材料１０’の連設壁となる部分ｗ’を潰すように所定の厚さに成形して、連接壁Ｗ’間のピッチを所定寸法に形成する。
【０００４】
ところで、クランクシャフトは、そのジャーナル部から偏心するピン部の回転慣性力とバランスをとるために、カウンタウエイトを一般に有している。そして、クランクシャフトが設けられる一例として、たとえば図２に参照されるように、４気筒の内燃機関のなかには、ウエブ部Ｗ１０，Ｗ２３，Ｗ３２，Ｗ４５にカウンタウエイトを有する所謂４バランスクランクシャフトがある。また、カウンタウエイトを有するクランクシャフトのなかには、カウンタウエイトをクランクシャフトに一体で成形することなく、クランクシャフトを成形した後に別体のカウンタウエイトを取り付けるものがある。
【０００５】
さらに、このようなクランクシャフトの一例として、両端に位置するジャーナル部Ｊ０１，Ｊ４５と、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３とが回転可能に支持され、クランクシャフトの軸方向のスラスト荷重を受けるための部材としてスラストメタルＴＭがジャーナル部Ｊ２３の両端に設けられたものがある。スラストメタルＴＭは、平板リング状の部材を半割に成形したもので、ジャーナル部Ｊ２３の両端にそれぞれ隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２と接するよう設けられる。
【０００６】
ここで、クランクシャフトは軽量であることが望ましく、且つ、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２は、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きいことが望ましい。また、少なくともウエブ部に別体で構成されたカウンタウエイトを設ける場合に、ウエブ部のカウンタウエイトを取り付ける部分には、取り付けるカウンタウエイトの形状と対応する形状にウエブ部を後工程で切削加工などすることが一般に行われている。
【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】
回転可能に支持されるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト荷重に対する耐荷重能を大きくするための一つの手法としては、スラストメタルと接する面積（以下、スラスト面積という）を大きくすることが考えられる。そして、スラスト面積を大きくするためには、ウエブ部の端部にスラストメタルと接触面を増大させるための部材を付加することが考えられる。しかしながら、このような接触面積を増大させるための部材を付加することは、工程が増えることから手間やコストがかかるという問題や、クランクシャフトの軽量化を図ることができないという問題、さらには、別体のカウンタウエイトを取り付けるための加工量も増大するなどの問題が発生することとなる。
【０００９】
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、スラスト受け部材が設けられるジャーナル部に隣接するウエブ部のスラスト荷重に対する耐荷重能を容易に大きくすることができ、しかも、軽量化を図ることができ、少ない加工量で別体のカウンタウエイトを取り付けることができる構造のクランクシャフト、および、そのクランクシャフトを製造することができる装置とその方法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】
【００１０】
請求項１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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型は、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に配置されて、前記素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型との間で加圧することにより前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させる突起部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項２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１に記載の発明において、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、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、前記突起部は、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接する径方向スライドに設けられてい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装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、該素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイに対して相対的に前記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、ダイをパンチに対して近付けるように前記素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであ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装置に係る発明は、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、前記素材の、後に端部が張り出し成形されるウエブ部に隣接するのジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さが、他のジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さよりも長く設定されており、前記軸方向駆動主段は、予備成形が完了した時点で両ダイのパンチに対する軸方向の位置が同じとなるように軸方向に駆動するものであることを特徴とするものである。
請求項５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１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部は、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形されていることを特徴とするものである。
請求項６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１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部は、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を有していることを特徴とするものである。
請求項７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１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記径方向スライドは、前記突起部が設けられた面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項８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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型は、前記ピン部保持型との間でウエブ部となる部分を加圧することにより、ウエブ部の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための、凹部形成部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９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８に記載の発明において、さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、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いることを特徴とするものである。
請求項１０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８または９のいずれかに記載の発明において、前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイ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、ダイをパンチに対して近付けるように素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とするものである。
また、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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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方法において、前記ピン部保持型の、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型の突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とするものである。
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、請求項１１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でウエブ部を成形する場合に、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、前記径方向スライドの、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とするものである。
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１１または１２のいずれか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ものである。
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１３に記載の発明において、前記予備成形で、素材の、前記ジャーナル部側の端部を張り出させるウエブ部となる部分の軸方向長さを、端部を張り出させないウエブ部となる部分の軸方向長さと比較して長く設定し、前記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同じとなるまで寄せるよう軸方向に加圧することを特徴とするものである。
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１１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部を、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形しておくことを特徴とするものである。
請求項１６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１１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起部に、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を成形しておき、前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧した際に、前記ウエブ部の前記直線部によって成形された部分にカウンタウエイトを接合することを特徴とするものである。
請求項１７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１１〜１６のいずれか１項に記載の発明において、前記ピン部保持型の、前記突起部を成形した面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部を設けておくことを特徴とするものである。
請求項１８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、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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で成形する方法において、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に、前記凹部を形成することを特徴とするものである。
請求項１９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１８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でウエブ部を成形する場合に、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ておくことを特徴とするものである。
請求項２０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１８または１９のいずれかに記載の発明において、前記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、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ものである。
さらに、請求項２１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、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、素材を偏心据え込みすることによって、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることを特徴とするものである。
請求項２２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、請求項２１に記載の発明において、少なくとも、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の、張り出された前記ジャーナル部側の端部に、カウンタウエイトが接合されていることを特徴とするものである。
請求項２３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、素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、素材を偏心据え込みすることによって、前記ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型の、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を配置することにより、素材のウエブ部となる部分を、このピン部保持型とジャーナル部保持型との間で加圧すると、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の、ジャーナル部側の端部がピン部保持型の突起部とジャーナル部保持型との間で加圧されて張り出されるため、スラスト面積を増加させるための部材を付加することなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積を増加させることができ、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項８のクランクシャフトの製造装置に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の、ウエブ部の前記スラスト受け部材が接することとなる部分と対応する位置に、凹部形成部を設けることにより、素材のウエブ部となる部分を、このジャーナル部保持型とピン部保持型との間で加圧すると、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の、スラスト受け部材が接することとなる部分と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成される。そのため、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項１１のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、ピン部保持型の、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部をジャーナル部保持型とピン部保持型の突起部との間で加圧して、ウエブ部のジャーナル部側の端部を張り出させることにより、スラスト面積を増加させるための部材を付加することなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積が増加し、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項１８のクランクシャフトの製造方法に係る発明によれば、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型のスラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に前記凹部を形成することにより、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができるクランクシャフトを製造することができる。
請求項２１のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を偏心据え込みすることによって、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることにより、スラスト面積を増加させるための部材が付加されることなく、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部のスラスト面積が増加し、その結果、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
請求項２３のクランクシャフトに係る発明によれば、素材を偏心据え込みすることによって、ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成されていることにより、クランクシャフトを使用する際に、そのジャーナル部とスラスト受け部材との間に潤滑剤が入り込んだ状態でジャーナル部とスラスト受け部材とが相対的に回転すると、流動する潤滑剤が凹部によってウエブ部からスラスト部材を引き離すように押圧するクサビ効果を付与することとなり、ウエブ部とスラスト部材との摩擦抵抗を減少させることができ、その結果、スラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】粗形材の実施の一形態を説明するために示した正面図である。
【図２】クランクシャフトの実施の一形態を説明するために示した正面図である。
【図３】粗形材を成形するための予備成形装置を説明するために示した正面図である。
【図４】図３に示した予備成形装置の部分拡大図である。
【図５】本発明により素材の予備成形を開始する前の状態を説明するために示した拡大図である。
【図６】図５の状態から、一のピン部となる部分とこれに隣接するウエブ部となる部分の予備成形を完了した状態を説明するために示した拡大図である。
【図７】本発明による仕上成形装置の実施の一形態を説明するために示した、部分断面図である。
【図８】本発明による仕上成形装置の、仕上成形前の状態を説明するために示した図７の横断平面図である。
【図９】図８の状態から仕上成形を完了した状態を説明するために示した図７の横断平面図である。
【図１０】仕上成形を完了した状態を説明するために図７と対応させて示した部分拡大図である。
【図１１】本発明と通常の手法とを比較するために、粗形材を軸方向に加圧することによって仕上成形された、ジャーナル部側の端部が張り出すようにスラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の形状を説明するために示したクランクシャフトの断面図である。
【図１２】本発明の径方向スライドに設けられる突起部と、これにより成形されるウエブ部の形状の、別の実施の形態を説明するために示した仕上成形装置の横断面図である。
【図１３】本発明による仕上成形装置のさらに別の実施の形態に至る過程を説明するために、径方向スライドに突起部を設ける仮定上の位置を示した、仕上げ成形前の状態の部分縦断拡大断面図である。
【図１４】図１３の状態から仕上成形を完了した状態を示した部分縦断拡大断面図である。
【図１５】図１３および図１４に示した仮定を経て、本発明による突起部の位置が設定された径方向スライドを有する仕上成形装置のさらに別の実施の形態を説明するために、仕上げ成形前の状態の部分縦断拡大断面図である。
【図１６】図１５の状態から仕上成形を完了した状態を示した部分縦断拡大断面図である。
【図１７】本発明による仕上成形装置のさらに別の実施の形態を説明するために示した部分縦断拡大断面図である。
【図１８】本発明により凹部形成部が設けられた図１７に示した径方向スライドの平面図である。
【図１９】クランクシャフトのジャーナル部のスラストメタルに対する相対的な回転方向の説明図である。
【図２０】図１７および図１８に示した径方向スライドを有する仕上成形装置により凹部が形成され、ジャーナル部を中心として回転するクランクシャフトの、ウエブ部とスラストメタルとの間で流動する潤滑剤が凹部によってクサビ効果を発生させる状態を示した説明図である。
【図２１】本発明により凹部形成部が設けられた径方向スライドの変形例を示した平面図である。
【図２２】本発明により凹部形成部が設けられた径方向スライドのさらなる変形例を示した平面図である。
【図２３】従来の技術により曲げ工程で曲げ加工されたオフセット材料を説明するために示した部分拡大図である。
【図２４】従来の技術において、オフセット材料を軸方向に加圧して圧縮成形する据え込み工程を説明するために示した断面図である。
【図２５】従来の技術により、連接壁間のピッチが所定寸法に形成されたクランク本体を説明するために示した部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明のクランクシャフトの製造装置は、概略、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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つにスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を、素材１または１０に偏心据え込みを行うことによって製造するためのものであって、素材１または１０のジャーナル部となる部分ｊを保持するジャーナル部保持型３０と、ピン部となる部分ｐを保持するピン部保持型３１と、素材１または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とを備えており、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接するピン部保持型３１は、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に配置されて、素材１または１０のウエブ部となる部分ｗをジャーナル部保持型３０との間で加圧することによりウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させる突起部４６が設けられている。
そして、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、さらに、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とを軸方向に摺動可能に拘束するケース３２を備えており、少なくともピン部保持型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とを備えており、突起部４６は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２に設けられている。
さらに、この実施の形態におけるクランクシャフトの製造装置は、素材１を予備成形するための予備成形装置２を備えており、予備成形装置２は、図３および図４に示すように、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、素材のピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊに対して所定量偏位させるとともに、ウエブ部となる部分ｗを所定の厚さでピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊとに対して曲げ成形させるよう構成されている。なお、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。
【００１５】
図１は、断面円形の棒状または線状（これらを総じて棒状という）の金属製素材１を曲げ加工することにより予備成形された粗形材１０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をその軸方向に加圧することにより仕上成形されて製造されたクランクシャフト１００の一形態を示したものである。図３は、素材１を曲げ加工して図１に示した粗形材１０を成形するための予備成形装置２を示したものであり、図４は、図３に示した予備成形装置２の詳細を説明するために示した部分拡大図である。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、ジャーナル部Ｊ０１、Ｊ２３，Ｊ４５が軸受により回転可能に支持され、また、この実施の形態においては、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３には、スラスト受け部材としてスラストメタルＴＭが設けられる。しかしながら、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、中央に位置するジャーナル部Ｊ２３以外の他のジャーナル部Ｊにスラスト受け部材を設ける場合などにも適用することができる。また、クランクシャフト１００のウエブ部Ｗ１０，Ｗ２３，Ｗ３２、Ｗ４５に、別体のカウンタウエイトＣＷがそれぞれ取り付けられる。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、図において構成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。以下の記載と図において、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。また、以下の記載と図面において、クランクシャフト１００の各部分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、それぞれ大文字で示すこととし、また、その粗形材１０と素材１の各部分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、それぞれ対応させた小文字で示すこととする。さらに、以下の記載において、素材１、粗形材１０、およびクランクシャフト１００の各部分について、特定の部分を説明する場合には、それぞれのアルファベット符号の後に続けて番号を付すこととし、各部分にそれぞれ共通の事項を説明する場合には、アルファベット符号のみを付すこととする。
【００１６】
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。パンチ押え２０ｂは、本体２０ａに対して開閉しまたは着脱可能に取外すことができる。素材１は、本体２０ａに対してパンチ押え２０ｂを開いた状態または取外した状態で配置され、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が拘束された状態で把持される。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（矢印Ｒで示した方向）に加圧し、このピン部となる部分ｐをジャーナル部となる部分ｊに対して偏心させると共に、ウエブ部となる部分ｗをピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊに対して曲げ加工する。
【００１７】
ダイ２１は、パンチ２０と同様に、素材１のジャーナル部となる部分ｊを支持する本体２１ａと、この本体２１ａの上方に設けられて素材１のジャーナル部ｊとなる部分を把持するダイ押え２１ｂとを有しており、ダイ押え２１ｂは、本体２１ａに対して開閉または着脱可能に取外すことができる。素材１は、本体２１ａに対してダイ押え２１ｂを開いた状態または取外した状態で配置され、その後本体２１ａに対してダイ押え２１ｂ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、そのジャーナル部となる部分ｊが拘束された状態で把持される。そして、ダイ２１は、素材１の軸方向に移動可能に設けられている。
【００１８】
軸方向駆動手段２６は、図３に示した実施の形態の場合、上盤２３の下降によって素材１のジャーナル部となる部分を拘束したダイ２１，２１を互いに寄せるように移動するカム機構により構成されている（以下、カム機構に符号２６を付する）。カム機構２６は、上盤２３に設けられた駆動カム２６ａと、ダイ２１に接続された従動カム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（矢印Ａで示した方向）に移動させる両カム機構２６のカム面の角度を、後述するように任意に設定され、上盤２３の下降によって両ダイ２１，２１を寄せるように軸方向に移動させる長さを任意に設定することができる。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所定の長さを移動する。なお、軸方向駆動手段２６は、カム機構に限定されることはなく、軸方向（矢印Ａの方向）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。そして、この場合には、両ダイ２１、２１のパンチ２０に対する移動量を異ならせるように制御することにより、ウエブ部となる部分ｗ、ｗの材料の量に差が生じるように粗形材１０を成形することができる。
【００１９】
このように構成された予備成形装置２を用いて予備成形を行い粗形材１０を成形するに際して、最初に、断面円形の棒状または線状（本発明の素材は棒状に線状も含まれる）の金属製材料からなる素材１のピン部となる部分ｐをパンチ２０で把持し、ジャーナル部となる部分ｊをそれぞれダイ２１，２１で把持する。そして、パンチ２０を素材１の軸直交方向Ｒに移動させて加圧するとともに、ダイ２１，２１をパンチ２０にそれぞれ寄せるように軸方向Ａに移動させて加圧する。素材１のピン部となる部分ｐは、ジャーナル部となる部分ｊから偏位し、これに伴って、ダイ２１，２１を互いに寄せるよう移動させることによってピン部となる部分ｐとジャーナル部となる部分ｊに対して間に位置するウエブ部となる部分ｗを所定の角度に曲げ加工する。なお、このとき、パンチ２０が素材１の軸直交方向Ｒに移動することによる加圧と、ダイ２１，２１が互いに寄るように軸方向Ａに移動することにより、ウエブ部となる部分ｗをパンチ２０の本体２０ａとダイ２１の本体２１ａの間で加圧して所定量まで潰すように成形することが望ましい。
【００２０】
この予備成形は、製造するクランクシャフト１００のピン部Ｐの数に応じて繰り返し行われる。図１に示した粗形材１０を予備成形する場合には、ピン部となる部分ｐ２、ｐ３と、ｐ１、ｐ４とがジャーナル部からそれぞれ同じ方向に偏心するよう曲げ加工されるため、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ２とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３との予備成形と、ピン部となる部分ｐ３とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ３２、ｗ３４との予備成形とを順次行い（順序はどちらが先でもよい）、その後、この素材１（半粗形材１０でもある）を軸回りに１８０度回転させて、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ１とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ１０、ｗ１２との予備成形と、ピン部となる部分ｐ４とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ４３、ｗ４５との予備成形とを順次行う（順序はどちらが先でもよい）。なお、同じ方向に偏心するピン部となる部分ｐ２、ｐ３および隣接するウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３、および、ｗ３２、ｗ３４の予備成形と、ピン部となる部分ｐ１、ｐ４および隣接するウエブ部となる部分ｗ１０、ｗ１２、および、ｗ４３、ｗ４５の予備成形との順序も、どちらが先でもよい。このように素材１を予備成形して粗形材１０とすることにより、後の仕上成形工程で偏心据込を比較的小さな加圧力で無理なく行ってクランクシャフトを精度よく製造することができる。
【００２１】
さらに、この実施の形態における予備成形では、図５に示すように、素材１の、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３に隣接するウエブ部となる部分ｗ２３と、ｗ３２との軸方向長さＬ１が、他のウエブ部となる部分ｗの軸方向長さＬ２よりも長く設定されており、図６に示すように、予備成形後の粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２３と、ｗ３２との軸方向長さＬと他のウエブ部となる部分ｗの軸方向長さＬとが同じとなるように設定されている。すなわち、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するダイ２１が、これに隣接するピン部となる部分ｐ２またはｐ３を保持するパンチ２０に対して近付くように軸方向に移動する長さ（移動量）は、他方のジャーナル部となる部分ｊ１２またはｊ３４を保持するダイ２１がピン部となる部分ｐ２またはｐ３を保持するパンチ２０に対して近付くように軸方向に移動する長さよりも大きくなるように設定されている。このように、素材１の各部の設定する長さを、後にスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部となる部分ｊ２３とこれに隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２との軸方向長さＬ１が、他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の軸方向長さＬ２よりも長くする（両ダイ２１，２１の移動量が異なるように設定する）ことにより、後に行われる仕上成形で張り出されるように成形されることとなる粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と比較して多くすることができる。このような移動量の差を生じさせることができるようにするために、予備成形装置２の軸方向駆動手段は、カム機構２６のカム面２６ａ、２６ｂの互いの角度を異ならせるなどにより構成することができる。また、本発明はカム機構に限定されることはなく、シリンダなどによってダイ２１，２１をそれぞれ軸方向に所定量移動させるように構成することもできる。
【００２２】
次に、本発明における仕上成形装置３の実施の一形態を図７〜図１０に基づいて説明する。この実施の形態における仕上成形装置３は、予備成形された粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部Ｗを所定の厚さで成形すると共に、ウエブ部Ｗ間を所定のピッチで成形し、且つ、ジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐを所定量偏心させるように成形するものであり、図７に示すように、概略、予備成形された粗形材１０の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と、ピン部となる部分ｐを保持するピン部保持型３１と、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とを軸方向に摺動可能に拘束するケース３２と、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、所定のピッチに成形する軸方向加圧手段３３とを備えている。
【００２３】
そして、この実施の形態における仕上成形装置３は、少なくともピン部保持型３１が、ケース３２の内周面に対して軸方向に移動可能に摺動する軸方向スライド４１と、この軸方向スライド４１に保持されてケース３２の径方向に移動可能に摺動する径方向スライド４２とを備えており、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２には、このジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊ２３に対してピン部Ｐ２およびＰ３が偏心する方向と反対側の位置に突起部４６が設けられている。この突起部４６は、その上面（ジャーナル部保持型３０と対向する面）４６ａとジャーナル部保持型３０との間で、仕上成形時に粗形材１０の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２を加圧して、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部側の端部を張り出させるよう構成されている。
【００２４】
ケース３２は、円筒を軸方向に沿って半割りした一対の部材３２Ａ，３２Ｂにより構成されている。ケース３２は、相対的に互いの部材３２Ａ，３２Ｂが開閉可能に、且つ、成形時に不用意に開くことがないように所定の力で型締されるよう支持されている。なお、図７および図１０においては、ケース３２の一方の部材３２Ａまたは３２Ｂの端面が示されているが、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２５】
ジャーナル部保持型３０は、成形するクランクシャフト１００のジャーナル部Ｊの軸方向長さと同じ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、ジャーナル部保持型３０は、所定の位置に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊを保持する孔３５が形成されており、この孔３５の中心を通りジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に延びる仮想線上に形成される分割線で半割りされた一対の部材３０Ａ，３０Ｂにより構成されている。なお、図７および図１０においては、ジャーナル部保持型３０の一方の部材３０Ａまたは３０Ｂの端面が示されているが、ケース３２と同様に、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２６】
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半割された一対の部材４１Ａ，４１Ｂにより構成されている。さらに、開口４３の長手方向側壁には、径方向スライド４２の側縁を摺動可能に受けるための溝４４がそれぞれ形成されている。
【００２７】
一方、ピン部保持型３１の径方向スライド４２は、成形するクランクシャフト１００のピン部Ｐの軸方向長さと同じ厚さを有し、且つ、軸方向スライド４１の溝４４に支持されて移動方向と直交する方向に拘束され得る幅と、溝４４内で粗形材のピン部となる部分ｐからクランクシャフトのピン部Ｐとなるまでの偏心長さまで移動し得る長さとを有する板状に成形されている。そして、径方向スライド４２は、所定の位置に粗形材１０のピン部となる部分ｐを保持する孔３６が形成されており、この孔３６の中心を通りジャーナル部Ｊに対するピン部Ｐの偏心方向に延びる仮想線上に形成される分割線で半割りされた一対の部材４２Ａ，４２Ｂにより構成されている。なお、図７および図１０においては、ピン部保持型３１の軸方向スライド４１および径方向スライド４２の一方の部材４１Ａ，４２Ａまたは４１Ｂ，４２Ｂの端面が示されているが、ケース３２およびジャーナル部保持型３０と同様に、その形状を特定しやすいようにハッチングを施されていることに注意されたい。
【００２８】
本発明による突起部４６は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と隣接する径方向スライド４２の、ジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部となる部分ｊ２３に対してピン部となる部ｐ２，ｐ３が偏心する方向と反対側に配置されている。この突起部４６は、粗形材１０を仕上成形するときに、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ側の端部を張り出し成形させ得るように、その上面４６ａが径方向スライド４２と対向するジャーナル部保持型３０と所定の間隔を形成するような高さを有しており、径方向スライド４２の表面に一体成形されている。そして、この実施の形態における突起部４６は、図９に示すように、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗの加圧が完了した時点（すなわち、ウエブ部Ｗの仕上成形が完了した時点）における径方向スライド４２の位置で、上面４６ａがジャーナル部Ｊの中心軸の延長線と同心状となるように、この中心軸の延長線を中心とする円弧状に成形されている。このように突起部４６を同心状に成形することにより、ウエブ部Ｗの端部を適切に張り出させてスラスト面積を増大させることができる。図１０に示すように、突起部４６の内側壁面４６ｂ（ジャーナル部Ｊの中心軸の延長線に近い側の壁面）は、ウエブ部Ｗの端部が張り出すように材料を円滑に流動させるため、径方向スライド４２の表面に対して傾斜するよう形成されている。また、突起部４６の内側壁面４６ｂは、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度に設定されている。このように突起部４６がウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるように成形することにより、ウエブ部Ｗの全体を所定の厚さに成形しつつ端部を張り出させるときの抵抗が増大するのを低減することができる。
なお、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３０も、ピン部保持型３１と同様に、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と、この軸方向スライド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とを備えた構成とすることもでき、また、ピン部保持型３１も、ジャーナル部保持型３０と同様に、半割された一対の板状の部材により構成して、各部材の上述した位置に突起部４６をそれぞれ設けることも含まれる。
【００２９】
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り、その製造装置の作動と共に説明する。
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、回転中心軸となるジャーナル部Ｊと、ジャーナル部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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つにスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を、素材１または１０に偏心据え込みを行うことによって製造するためのものであって、素材１または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により保持すると共に、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１により保持し、素材１または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方法において、ピン部保持型３１の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に突起部４６を設けておき、素材１または１０のウエブ部となる部分ｗのジャーナル部Ｊ側の端部をジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の突起部４６との間で加圧して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させるものである。
そして、この実施の形態においては、素材１または１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１をケース３２内に摺動可能に配置して拘束し、素材１または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でウエブ部Ｗを成形する場合に、少なくともピン部保持型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、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とを備えた構成とし、径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊを保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、ジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部Ｊに対してピン部Ｐが偏心する方向と反対側に突起部４６を設けておき、素材１のウエブ部となる部分ｗのジャーナル部Ｊ側の端部をジャーナル部保持型３０と径方向スライド４２の突起部４６との間で加圧して、ウエブ部Ｗのジャーナル部Ｊ側の端部を張り出させるものである。
さらに、この実施の形態においては、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とに対して曲げる予備成形を施し、予備成形された素材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ものである。
【００３０】
さらに、この実施の形態においては、素材１を曲げ加工して粗形材１０を予備成形するときに、素材１の、突起部４６に加圧されるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の長さを、突起部４６に加圧されない他のウエブ部となる部分ｗの長さと比較して長く設定し、素材１のピン部となる部分ｐ２、ｐ３を軸直交方向（径方向Ｒ）に加圧するとともに、ピン部となる部分ｐ２、ｐ３とこれに隣接する両ジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ２３、ｊ２３とｊ３４との軸方向の位置を互いに同じとなるまで寄せるよう軸方向Ａに加圧するものである。
【００３１】
素材１を予備成形してなる粗形材１０の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２は、他のウエブ部となる部分ｗと比較して材料が多くなっていることは上述したとおりである（図６を参照）。また、仕上成形装置３のピン部保持型３１の径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と対向する面であって、このジャーナル部保持型３０に保持されたジャーナル部となる部分ｊ２３に対してピン部となる部分ｐ２、ｐ３が偏心している方向と反対側に、突起部４６が予めを設けられていることは上述したとおりである（図１０を参照）。この実施の形態においては、各ジャーナル部Ｊに対して同じ方向に偏心するピン部Ｐ２、Ｐ３に隣接するウエブ部Ｗ２１，Ｗ２３、および、Ｗ３２，Ｗ３４を仕上成形する工程と、ピン部Ｐ１、Ｐ４に隣接するウエブ部Ｗ１０，Ｗ１２、および、Ｗ３４，Ｗ４５を仕上成形する工程とが行われる。図７に示すように、ウエブ部Ｗ２１，Ｗ２３、および、Ｗ３２，Ｗ３４を仕上成形する工程で使用される仕上成形装置３の、端部に位置することとなるジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ３４を保持するジャーナル部保持型３０は、少なくとも粗形材１０の端部以上に軸方向に延びる被加圧部３０ａを有している。
【００３２】
仕上成形を行うに際して、最初に、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊ１２、ｊ２３、ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。そして、図７に示すように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０を軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ１２とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間でそれぞれ挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が互いに所定のピッチで成形されることとなる。そして、各ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が成形に伴って伸長することにより、ピン部保持型３１の径方向スライド４２が軸方向スライド４１に対して摺動し、ピン部Ｐ２、Ｐ３がジャーナル部Ｊ１２とＪ２３、Ｊ２３とＪ３４から所定量偏心することとなる。
【００３３】
本発明では、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２をジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間で潰すよう加圧し成形するときに、かかるウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ２３側端部が突起部４６の上面４６ａによって他の部分よりもさらに潰れるよう加圧され、その結果、図１１の（ａ）に示すように、かかるウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部が、突起部４６により加圧しない場合（図１１の（ｂ））と比較して張り出すように成形されている（矢印Ｈ）。そのため、図１１に鎖線で示したスラストメタルＴＭと接触する面積、すなわちスラスト面積が増加し、スラスト荷重に対する耐荷重能を大きくすることができる。そして、本発明では、スラスト面積を増加させるために他の部材を付加することなく、逆にウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の厚さを部分的に薄く成形するため、クランクシャフト１００の軽量化を図ることができる。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、たとえば上述したような予備成形装置２を使用することなく、他の装置を使用して棒状の素材１を予備成形する場合も含まれ、さらには、棒状の素材１を予備成形することなく、直接仕上成形装置３により成形する場合も含まれる。また、本発明は、複数のピン部Ｐに隣接するウエブ部Ｗをまとめて同時に仕上成形する場合に限定されることなく、単独のピン部Ｐに隣接するウエブ部Ｗをそれぞれ仕上成形する場合も含まれる。
【００３４】
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について、図１２に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００３５】
上述した実施の形態の突起部４６は、仕上成形が完了した時点における径方向スライド４６の位置で、その上面４６ａがジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線と同心状となるように、この中心軸の延長線を中心とする円弧状に成形されているのに対して、この実施の形態の突起部４６は、その上面４６ａがジャーナル部Ｊ２３に対するピン部の偏心方向（ウエブ部Ｗの伸長した方向ということもできる）と直交する方向に延びる直線部を有している。その結果、突起部４６は、その中央部分がジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に最も近く、端部に向かって漸次延長線から遠くなっている。そして、直線部の端部には、ジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に向って湾曲するよう形成されている。突起部４６の内側壁面４６ｂは、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２との間にそれぞれ隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度で形成されていることは、上述した実施の形態と同様である。
【００３６】
このように構成された突起部４６を有する径方向スライド４２を備えてなる仕上成形装置３では、粗形材１０を軸方向に加圧して、粗形材１０のウエブ部ｗとなる部分を、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間で潰して所定の厚さに成形すると共に、ピン部Ｐをジャーナル部Ｊから所定量偏心させるときに、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のジャーナル部Ｊ側端部が突起部４６によって他の部分よりもさらに潰れるよう加圧されて、張り出すように成形される。このウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の張り出すように成形された端部には、後の工程で切削加工などを行って整形した後に、カウンタウエイトＣＷ（図２を参照）が取り付けられる。ここで、この実施の形態では突起部４６の表面４６ａが直線部を有しているため、図１２に鎖線で示すように、そのウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部は、単に張り出すよう成形されるだけでなく、突起部４６の直線部を有する表面４６ａと対応する形状に成形されることとなる。そのため、後の工程で整形する加工量が少なくて済み、容易に且つ確実にカウンタウエイトＣＷを取り付けることができる。
【００３７】
次に、本発明の仕上げ成形装置のさらに別の実施の形態を、図１３〜図１６に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
上述した実施の形態では、径方向スライド４２の、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部となる部分ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０と対向する面のみに突起部４６を設けていたのに対し、この実施の形態においては、径方向スライド４２の両面に突起部４６，４７を設けている。これにより、径方向スライド４２は、その両面に設けられた突起部４６，４７によってウエブ部となる部分ｗ２３とｗ２１、または、ｗ３２とｗ３４を加圧することとなり、各突起部４６，４７が加圧することにより径方向スライド４２が受ける反力を相殺し平衡させることができ、したがって、径方向スライド４２の変形や、軸方向スライド４１に対して摺動する際の摩擦抵抗、あるいは摩擦による摩耗を低減することができる。
【００３８】
ここで、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗにおいて、上述したようにスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３と隣接するウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を増加させた場合に、図１３に示すように、径方向スライド４２に対して同様の位置に突起部４６，４７を設けるものと仮定すると、図１４に示すように、ウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部を張り出すように加圧する突起部４６と、反対側の面に設けられて材料が増加されていないウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の端部を加圧する突起部４７とでは、ウエブ部となる部分ｗ２３またはｗ３２とｗ２１またはｗ３４とに接触する面積が異なることとなり、その結果、径方向スライド４２が受ける反力を相殺し平衡させることができなくなる。そこで、図１５、図１６に示すように、ウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部を張り出すように加圧する突起部４６と同じ面積で材料が増加されていないウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と接触して径方向スライド４２が突起部４６，４７により受ける反力を平衡させ相殺されるようにバランスをとることができる位置に、径方向スライド４２の反対側の面にバランス突起部４７を設けることとした。このバランス突起部４７は、上述した径方向スライド４２の一方の面のみに設けられる突起部４６と同様に、ジャーナル部Ｊ２３の中心軸の延長線に近い側の壁面４６ｂが、仕上成形が完了した時点で、径方向スライド４２の表面とウエブ部Ｗとの間に隙間Ｓを生じるような位置、および傾斜角度で形成されている。
【００３９】
このように構成された仕上成形装置３を用いて粗形材１０を仕上げ成形するに際しては、図１５に示すように、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分Ｊ１２，ｊ２３，ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。このとき、粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３，ｗ３２、ｗ３４がこの時点ではまだ潰されるように加圧されておらず、したがって、ウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、または、ｗ３２とｗ３４が径方向に延伸されていない（ピン部となる部分ｐ２、ｐ３がジャーナル部となる部分ｊ１２とｊ２３、または、ｊ２３とｊ３４から所定量偏心していない）ことから、径方向スライド４２は、軸方向スライド４１に対して後退した状態（図１５に示した右方に位置している状態）となっている。そして、図７に参照されるように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０をその軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間に挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ２１とＷ２３、Ｗ３２とＷ３４が所定のピッチで成形されることとなる。そして、ウエブ部Ｗ２１とＷ２３、Ｗ３２とＷ３４が仕上成形に伴って延伸されることにより、ピン部保持型３１の径方向スライド４２が軸方向スライド４１に対して図１６に示すように左方に前進するよう摺動し、ピン部Ｐ２，Ｐ３がジャーナル部Ｊ１２，Ｊ２３、Ｊ３４から所定量偏心することとなる。
【００４０】
この実施の形態では、径方向スライド４２の両面に突起部４６，４７を設けることにより、仕上成形時に受ける反力を平衡させ相殺させるようにバランスをとることができるため、径方向スライド４２の変形や、軸方向スライド４１に対して摺動する際の摩擦抵抗、あるいは摩擦による摩耗を低減することができる。そして、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接することとなるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料が増加するように予備成形されている場合であっても、このスラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接することとなり材料が増加されたウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の端部と、その他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４の端部に対して、両突起部４６，４７をそれぞれ同じ面積で接触させるように配置することにより、確実に安定して仕上成形時に受ける反力を平衡させ相殺させるようにバランスをとることができる。なお、粗形材１０の各ウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ２３、ｗ３２、ｗ３４の材料が同じ量となるように成形されている場合には、径方向スライド４２に対して両突起部４６，４７を同様の位置に設けても、両突起部４６，４７がそれぞれ同じ面積でウエブ部となる部分ｗ２１とｗ２３、および、ｗ３２とｗ３４に接触することとなる。そのため、本発明には、径方向スライド４２に対して両突起部４６，４７を同様の位置に設けることも含まれる。
【００４１】
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１７〜図２２に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００４２】
この実施の形態における仕上成形装置３は、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０が凹部形成部３９を備えている。この凹部形成部３９は、径方向スライド４２との間でウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２を加圧することにより、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に凹部５０を形成するためのもので、凹部５０は、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向（図１９の矢印を参照）に対する上流側に配置され軸方向に延びるよう形成された壁部５０ａと、この壁部５０ａからジャーナル部とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に対する下流に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜部５０ｂとを備えている。
【００４３】
この実施の形態におけるジャーナル部保持型３０は、粗形材１０のジャーナル部Ｊ２３を拘束する孔３５の周囲に、凹部形成部として凸部３９を有している。ここで、内燃機関の軸受に軸支されたクランクシャフトのジャーナル部Ｊ２３が図１９に矢印で示すように軸回りに回転することによって、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの間に存在するオイルなどの潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に対して相対的に図２０に矢印Ｆで示されているように流れることとなる。ジャーナル部保持型３０の凸部３９は、潤滑剤Ｌがウエブ部に対して相対的に流れる方向の上流側（図２０の左方側）がウエブ部の表面に対してほぼ直角に形成された所定の深さを有する壁部５０ａと、この壁面から潤滑剤が相対的に流れる方向の下流側（（図２０の右方側））に向かって漸次浅くなるよう勾配を有する傾斜面５０ｂとを有する凹部５０をウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に形成し得るように成形されている。図１８に示した実施の形態における凸部３９は、ジャーナル部Ｊ２３に設けられるスラストメタルＴＭと対応する部分のみに、扇形で、２箇所設けられている。しかしながら、本発明の凹部形成部３９は、図１８に示した実施の形態に限定されることはなく、たとえば、図２１に示すように孔３５からスラストメタルＴＭの径を超えてジャーナル部保持型３０の外周縁に延びるように扇形に形成したり、また、図２２に示すように孔３５からジャーナル部保持型３０の外周縁まで同じ幅で形成し、さらには、凸部を１箇所または３箇所以上に形成するなど、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２の少なくともスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部５０を形成するものであれば、本発明に含まれる。
【００４４】
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１７〜図２２に示したようにに構成されたジャーナル部保持型３０を備えた仕上成形装置３を用いる場合によって、その作動と共に詳細に説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と同じ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。
【００４５】
本発明のクランクシャフトの製造方法は、概略、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、ジャーナル部Ｊの少なくとも一つ（Ｊ２３）にスラスト受け部材ＴＭが取り付けられるクランクシャフト１００を製造するための方法であって、予備成形された粗形材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により保持すると共に、ピン部となる部分ｐをピン部保持型３１により保持し、粗形材１０を保持したジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１をケース３２内に摺動可能に配置して拘束し、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、所定のピッチで成形する方法において、スラスト受け部材ＴＭが取り付けられるジャーナル部Ｊ２３を保持するジャーナル部保持型３０の、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜面５０ｂを備えた凹部５０を形成するための凹部形成部３９を設けておき、粗形材１０を軸方向に加圧してウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと対応する位置を凹部形成部３９によって押圧して、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト受け部材ＴＭと接する部分に、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する傾斜面５０ｂを備えた凹部５０を形成するものである。
【００４６】
この実施の形態における粗形材１０は、上述した実施の形態のようにウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の端部を張り出させるように成形しないため、かかるウエブ部となる部分ｗ２３、ｗ３２の材料を増加させる必要はなく、他のウエブ部となる部分ｗ２１、ｗ３４と同じに設定されている。一方、仕上成形装置３のジャーナル部保持型３０には、少なくともその孔３５の周囲に、凸部３９が予め形成されている。
【００４７】
仕上成形を行うに際して、最初に、ジャーナル部保持型３０の孔３５に粗形材１０のジャーナル部となる部分ｊ１２、ｊ２３、ｊ３４をそれぞれ保持すると共に、それぞれ軸方向スライド４１に摺動可能に支持された径方向スライド４２の孔３６にピン部となる部分ｐ２、ｐ３をそれぞれ保持し、この状態で、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１とをケース３２内に収容する。そして、図７に参照されるように、ケース３２の一方の端部を受け部材３７に当接して他方の端部に押圧部材３８を挿入し、軸方向加圧手段３３により押圧部材３８を介して粗形材１０を軸方向に加圧する。これにより粗形材１０のウエブ部となる部分ｗ１２とｗ２３、ｗ３２とｗ３４は、ジャーナル部保持型３０とピン部保持型３１の径方向スライド４２との間でそれぞれ挟まれて潰されるようにして所定の厚さに成形され、ウエブ部Ｗ１２とＷ２３，Ｗ３２とＷ３４が互いに所定のピッチで成形されることとなる。このとき、図１７に示すように、スラストメタルＴＭが設けられるジャーナル部Ｊ２３に隣接するウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２は、そのスラストメタルＴＭと対応する位置に、ジャーナル部保持型３０に設けられた凸部３９によって凹部５０が部分的に形成されることとなる。凹部５０は、ジャーナル部Ｊ２３とスラスト受け部材ＴＭとの相対的な回転方向の上流側（図２０の左方側）に、ウエブ部の表面に対してほぼ直角に形成された所定の深さを有する壁部５０ａと、この壁面５０ａから潤滑剤が相対的に流れる方向の下流側（（図２０の右方側））に向かって漸次浅くなるよう勾配を有する傾斜面５０ｂとが形成されている。その後、クランクシャフト１００は、ジャーナル部Ｊ２３の両端部にスラストメタルＴＭがウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２と接するように設けられ、また、所定のウエブ部Ｗにカウンタウエイトが取り付けられて、製造が完了する。
【００４８】
このようにして凹部５０が形成されたクランクシャフト１００は、例えば内燃機関の軸受にジャーナル部Ｊ０１，Ｊ２３，Ｊ４５が軸支され、内燃機関のオイルパン内には、オイルなどの潤滑剤Ｌが充填される。そして、内燃機関を運転すると、クランクシャフト１００が各ジャーナル部Ｊを中心として軸回りに回転し、クランクシャフトのジャーナル部Ｊ２３が図１９に矢印で示すように軸回りに回転することによって、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの間に存在するオイルなどの潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３、Ｗ３２に対して相対的に図２０に矢印Ｆで示されているように流れることとなる。すなわち、潤滑剤Ｌは、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面から凹部５０に対して、その壁部５０ａに落ち込むように流れ込み、その後、傾斜面５０ｂの勾配に沿って再びウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面まで上昇（図２０の場合）するよう流動することとなる。この潤滑剤Ｌの流動により、スラストメタルＴＭは、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２の表面から離れるようにクサビ効果を発生させることとなる。そのため、ウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２とスラストメタルＴＭとの摩擦が軽減されて両者の摩耗を防ぐことができ、しかも、上述したようにウエブ部Ｗ２３，Ｗ３２のスラスト面積を増加させることなく、スラスト荷重に対する耐荷重能が大きく且つ軽量化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、上記に限定されることはなく、単気筒あるいは４気筒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、上記のジャーナル部にスラスト受け部材を設ける場合に限定されることはなく、上記以外の他のジャーナル部にスラスト受け部材を設ける場合にも適用することができる。予備成形と仕上成形は、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。
【符号の説明】
【００５０】
１０：粗形材、 １００：クランクシャフト、 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、 ３９：凸部（凹部形成部）、 ４１：軸方向スライド、 ４２：径方向スライド、 ４６：突起部、 ４７バランス突起部、 ５０：凹部、 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、Ｊ２３：スラストメタルが設けられるジャーナル部、 ｊ２３：スラストメタルが設けられるジャーナル部となる部分、 Ｗ２３，Ｗ３２：スラストメタルが設けられるジャーナル部と隣接するウエブ部、 ｗ２３，ｗ３２：スラストメタルが設けられるジャーナル部と隣接するウエブ部となる部分、 ＴＭ：スラストメタル（スラスト受け部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、
素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型は、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に配置されて、前記素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型との間で加圧することにより前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させる突起部が設けら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２】
さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、
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、
前記突起部は、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接する径方向スライドに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項３】
前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、
該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、該素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイに対して相対的に前記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、ダイをパンチに対して近付けるように前記素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記素材の、後に端部が張り出し成形されるウエブ部に隣接するのジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さが、他のジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さよりも長く設定されており、
前記軸方向駆動主段は、予備成形が完了した時点で両ダイのパンチに対する軸方向の位置が同じとなるように軸方向に駆動するものであ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装置。
【請求項５】
前記突起部は、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
前記突起部は、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記径方向スライドは、前記突起部が設けられた面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６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８】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、
素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型は、前記ピン部保持型との間でウエブ部となる部分を加圧することにより、ウエブ部の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための、凹部形成部が設けら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９】
さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、
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い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装置。
【請求項１０】
前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、
該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイ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、ダイをパンチに対して近付けるように素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項１１】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、
素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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方法において、
前記ピン部保持型の、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型の突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部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】
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でウエブ部を成形する場合に、
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、前記径方向スライドの、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とする請求項１１に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
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１１または１２のいずれかに記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
前記予備成形で、素材の、前記ジャーナル部側の端部を張り出させるウエブ部となる部分の軸方向長さを、端部を張り出させないウエブ部となる部分の軸方向長さと比較して長く設定し、
前記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同じとなるまで寄せるよう軸方向に加圧することを特徴とする請求項１３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
前記突起部を、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形しておくことを特徴とする請求項１１〜１４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】
前記突起部に、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を成形しておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧した際に、前記ウエブ部の前記直線部によって成形された部分にカウンタウエイトを接合することを特徴とする請求項１１〜１４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１７】
前記ピン部保持型の、前記突起部を成形した面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部を設けておくことを特徴とする請求項１１〜１６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１８】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、
素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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で成形する方法において、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、
素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に、前記凹部を形成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１９】
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でウエブ部を成形する場合に、
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ておく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方法。
【請求項２０】
前記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、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１８または１９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２１】
素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、
素材を偏心据え込みすることによって、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２２】
少なくとも、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の、張り出された前記ジャーナル部側の端部に、カウンタウエイトが接合されていることを特徴とする請求項２１に記載のクランクシャフト。
【請求項２３】
素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、
素材を偏心据え込みすることによって、前記ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成されていることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項１】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、
素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接するピン部保持型は、該ジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に配置されて、前記素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型との間で加圧することにより前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させる突起部が設けら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２】
さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、
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、
前記突起部は、スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と隣接する径方向スライドに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項３】
前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、
該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、該素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイに対して相対的に前記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、ダイをパンチに対して近付けるように前記素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項４】
前記素材の、後に端部が張り出し成形されるウエブ部に隣接するのジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さが、他のジャーナル部を把持するダイのパンチに対する軸方向長さよりも長く設定されており、
前記軸方向駆動主段は、予備成形が完了した時点で両ダイのパンチに対する軸方向の位置が同じとなるように軸方向に駆動するものであ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装置。
【請求項５】
前記突起部は、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項６】
前記突起部は、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項７】
前記径方向スライドは、前記突起部が設けられた面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６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８】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための装置であって、
素材のジャーナル部となる部分を保持するジャーナル部保持型と、ピン部となる部分を保持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備えており、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型は、前記ピン部保持型との間でウエブ部となる部分を加圧することにより、ウエブ部の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための、凹部形成部が設けら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９】
さらに、ジャーナル部保持型とピン部保持型とを軸方向に摺動可能に拘束するケースを備えており、
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い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装置。
【請求項１０】
前記素材を予備成形するための予備成形装置を備えており、
該予備成形装置は、素材のピン部となる部分を拘束し把持するパンチと、素材のパンチに把持されたピン部となる部分に隣接するジャーナル部となる部分を拘束し把持するダイと、パンチをダイ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、ダイをパンチに対して近付けるように素材の軸方向に駆動する軸方向駆動主段とを備えており、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成形させるものであることを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載のクランクシャフトの製造装置。
【請求項１１】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、
素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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方法において、
前記ピン部保持型の、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型の突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部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】
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でウエブ部を成形する場合に、
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、前記径方向スライドの、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型と対向する面であって、該ジャーナル部保持型に保持されたジャーナル部に対してピン部が偏心する方向と反対側に突起部を設けておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧して、前記ウエブ部の前記ジャーナル部側の端部を張り出させることを特徴とする請求項１１に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１３】
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１１または１２のいずれかに記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１４】
前記予備成形で、素材の、前記ジャーナル部側の端部を張り出させるウエブ部となる部分の軸方向長さを、端部を張り出させないウエブ部となる部分の軸方向長さと比較して長く設定し、
前記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同じとなるまで寄せるよう軸方向に加圧することを特徴とする請求項１３に記載のクランクシャフトの製造方法。
【請求項１５】
前記突起部を、前記素材のウエブ部となる部分の加圧が完了した時点で前記ジャーナル部の中心軸と同心状に成形しておくことを特徴とする請求項１１〜１４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】
前記突起部に、前記ジャーナル部に対するピン部の偏心方向と直交する方向に延びる直線部を成形しておき、
前記素材のウエブ部となる部分のジャーナル部側の端部を前記ジャーナル部保持型と前記径方向スライドの突起部との間で加圧した際に、前記ウエブ部の前記直線部によって成形された部分にカウンタウエイトを接合することを特徴とする請求項１１〜１４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１７】
前記ピン部保持型の、前記突起部を成形した面と反対側の面に、該面と対向する前記ジャーナル部保持型との間で前記ウエブ部となる部分に対して前記突起部と同じ面積で接するバランス突起部を設けておくことを特徴とする請求項１１〜１６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１８】
回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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し、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトを、素材に偏心据え込みを行うことによって製造するための方法であって、
素材のジャーナル部となる部分をジャーナル部保持型により保持すると共に、ピン部となる部分をピン部保持型により保持し、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で成形する方法において、
前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部を保持するジャーナル部保持型の前記スラスト受け部材と対応する位置に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部を形成するための凹部形成部を設けておき、
素材のウエブ部となる部分を前記ジャーナル部保持型と前記ピン部保持型との間で加圧して、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部と隣接するウエブ部の前記スラスト受け部材と接する位置に、前記凹部を形成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１９】
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でウエブ部を成形する場合に、
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ておく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方法。
【請求項２０】
前記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、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１８または１９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２１】
素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、
素材を偏心据え込みすることによって、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の前記ジャーナル部側の端部が張り出されていることを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２２】
少なくとも、前記スラスト受け部材が取り付けられるジャーナル部に隣接するウエブ部の、張り出された前記ジャーナル部側の端部に、カウンタウエイトが接合されていることを特徴とする請求項２１に記載のクランクシャフト。
【請求項２３】
素材に偏心据え込みを行うことによって、回転中心軸となるジャーナル部と、該ジャーナル部から偏心するピン部と、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てなり、前記ジャーナル部の少なくとも一つにスラスト受け部材が取り付けられるクランクシャフトであって、
素材を偏心据え込みすることによって、前記ウエブ部のスラスト受け部材と接する部分に、ジャーナル部とスラスト受け部材との相対的な回転方向に向かって漸次浅くなる勾配を有する凹部が形成され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】
【公開番号】特開２０１２−１６１８１９（Ｐ２０１２−１６１８１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０９９（Ｐ２０１１−２５０９９）
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【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８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月８日（２０１１．２．８）
【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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