固着方法及び成形装置
【課題】クランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、冷間鍛造を用いて金属製部品を成形すると同時に、簡易な構成により固着部品を固着することができる、固着方法及び成形装置を提供する。
【解決手段】浮動型３０及び固定型１２における棒状素材Ｗ１のウェッブ部に該当する部分には、カウンターウェイト５１・５１を配置する配置部３１ｄ・１２ｃがそれぞれ形成され、配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１を配置した状態で、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトＣ１を成形すると同時に、カウンターウェイト５１・５１の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトＣ１と固着して、クランクシャフトＣ１を成形する。
【解決手段】浮動型３０及び固定型１２における棒状素材Ｗ１のウェッブ部に該当する部分には、カウンターウェイト５１・５１を配置する配置部３１ｄ・１２ｃがそれぞれ形成され、配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１を配置した状態で、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトＣ１を成形すると同時に、カウンターウェイト５１・５１の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトＣ１と固着して、クランクシャフトＣ１を成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固着方法及び成形装置に関し、詳しくは、一個又は複数個の固着部品を金属製の被固着部品と固着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばクランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、ジャーナル部、ウェッブ部、ピン部からなる芯金部とカウンターウェイトとを、熱間鍛造を用いて同時に成形する技術や、冷間鍛造を用いて芯金部を成形した後にカウンターウェイトを固着する技術が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかし、前記の如く熱間鍛造を用いてクランクシャフトを成形する場合は、芯金部と同時にカウンターウェイトを成形するために大きな荷重を加える必要があることから、大きな設備が必要となる。また、加工対象を加熱して鍛造することから、加熱装置の設備が必要となる。即ち、クランクシャフトを成形するための設備コストが増大するという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献１の如く冷間鍛造を用いてクランクシャフトの芯金部を成形し、その後に芯金部にカウンターウェイトを固着する場合は、抵抗溶接、摩擦溶接、カシメ締結、焼ばめ等によって固着する方法が考えられる。しかし、いずれの方法を用いた場合でも、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイトを固着する工程が必要となるため、別途設備が必要となり、コストが増大するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明では、上記現状に鑑み、クランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、冷間鍛造を用いて金属製部品を成形すると同時に、簡易な構成により固着部品を固着することができる、固着方法及び成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、一個又は複数個の固着部品を、金属製の被固着部品と固着する固着方法であって、前記被固着部品における前記固着部品との被固着部分を塑性流動させると同時に、塑性流動している前記被固着部分に前記固着部品の先端部を押込むことにより、前記固着部品を前記被固着部品と固着する、固着工程を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記被固着部品は棒状素材であって、前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記被固着部品は、クランクシャフトを成形するための棒状素材であって、前記被固着部分は、据え込み加工によって前記クランクシャフトに形成されるウェッブ部であって、前記固着部品は、前記クランクシャフトに固着されるカウンターウェイトであって、前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分を塑性流動させることにより、クランクシャフトを成形すると同時に、塑性流動している前記ウェッブ部に前記カウンターウェイトの先端部を押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記据え込み加工用型における前記ウェッブ部に該当する部分に設けられた凹部である配置部に予め配置するものである。
【００１２】
請求項５においては、前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分に予め付着させるものである。
【００１３】
請求項６においては、前記カウンターウェイトの先端部は、該カウンターウェイトの先端部が前記ウェッブ部に押込まれた際に前記ウェッブ部の端部に位置する部分よりも、前記ウェッブ部に対する押込み方向側の部分の方が、前記ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成されるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記棒状素材における前記ウェッブ部に該当する部分のうち、前記カウンターウェイトが押込まれる部分に、予め孔部を形成し、該孔部は、前記カウンターウェイトが押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成されるものである。
【００１５】
請求項８においては、固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、可動型と固定型との間に配置される浮動型とを備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記可動型と前記固定型とで保持し、かつ、前記棒状素材の中途部を前記浮動型で挟持した状態で、前記可動型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記浮動型を棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に移動させることにより、前記棒状素材の中途部をピン部として、前記棒状素材のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成して、クランクシャフトを成形する、成形装置であって、前記浮動型及び前記固定型における前記棒状素材の前記ウェッブ部に該当する部分には、前記カウンターウェイトを配置する凹部である配置部が形成され、前記配置部にカウンターウェイトを配置した状態で、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトを成形すると同時に、前記カウンターウェイトの先端部を塑性流動している前記ウェッブ部に押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着して、クランクシャフトを成形するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
本発明により、クランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、冷間鍛造を用いて金属製部品を成形すると同時に、簡易な構成により固着部品を固着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はカウンターウェイトの拡大平面図。
【図３】第一実施形態に係る成形装置における成形中の状態を示した概略断面図。
【図４】第一実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【図５】第二実施形態に係る成形装置を示した概略断面図。
【図６】第三実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図７】第三実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【図８】第四実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図９】第四実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２０】
［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係る成形装置について、図１から図４を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方とし、同じく左側を前方、右側を後方、同じく紙面奥側を右側方、紙面手前側を左側方として説明する。
【００２１】
本実施形態に係る成形装置は冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００であって、固定型１２と、固定型１２に対して近接離間可能に配置される可動型１１と、を備えている。
具体的には、固定型１２は図示しない基台の上面に固設されている。そして、同じく基台の上面には固定型１２の周囲を取り囲む枠体であるスライドガイド２１が配設されている。換言すれば、スライドガイド２１は、固定型１２を下部に嵌挿した状体で基台に固設されているのである。スライドガイド２１は大きな外力を受けても変形しないように十分な厚さで形成された、上下面に開口部を有する四角筒状の中空部材である。
【００２２】
また、スライドガイド２１の上部には、平面視における外形がスライドガイド２１の内周形状と略同一に形成された可動型１１が、固定型１２に対して上下方向に近接離間可能に嵌挿されている。
具体的には、固定型１２の上方には図示しないプレスラムが基台及び固定型１２に対して上下方向に近接離間可能に配設されており、該プレスラムの下部に可動型１１が配設されているのである。そして、可動型１１はプレスラムの上下動に伴って、スライドガイド２１の内周面を摺動しながら固定型１２に対して近接離間するのである。
【００２３】
さらに、クランクシャフトの製造装置１００は、可動型１１と固定型１２との間に、固定型１２に対して近接可能かつ可動型１１が固定型１２に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される浮動型３０を備えている。
具体的には、スライドガイド２１の外周面前部には上下方向にスライド可能に構成されたシリンダー６０が配設されており、浮動型３０はシリンダー６０において伸縮するロッド６３の一端に配設されている。さらに詳しくは、シリンダー６０はケース６２をガイド６１・６１で支持し、ケース６２からロッド６３を伸縮可能に延出して構成されているのである。このような状態で、ガイド６１・６１をスライドガイド２１に沿って上下動させ、かつ、ケース６２から延出したロッド６３を伸縮させることにより、浮動型３０を上下方向・前後方向にスライド可能に構成しているのである。
なお、本実施形態においては、浮動型３０はシリンダー６０の駆動によって上下方向・前後方向にスライドする構成としたが、シリンダー以外の他の駆動装置を用いる構成にすることも可能である。
【００２４】
そして、成形前のクランクシャフトの製造装置１００においては、図１に示す如く、棒状素材Ｗ１の上端部を可動型１１における可動型側保持部１１ａで保持すると同時に、下端部を固定型１２における固定型側保持部１２ａで保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗ１の上下略中央部を浮動型３０における挟持部３１ｈで挟持する構成としている。
【００２５】
クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトＣ１を成形するときは、上記の状態で可動型１１を下降させる。そして、可動型１１及び浮動型３０を、固定型１２と平行な状態のままで固定型１２に近接させることにより、棒状素材Ｗ１を軸方向に圧縮するのである。それと同時に、シリンダー６０を駆動させて浮動型３０を棒状素材Ｗ１の軸方向と垂直な偏芯方向（図１においては後方）に移動させることにより、棒状素材Ｗ１の中途部をピン部として、棒状素材Ｗ１のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させる。さらに、棒状素材Ｗ１を座屈させて、棒状素材Ｗ１を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成するのである（図３及び図４参照）。詳細には、クランクシャフトＣ１の成形中に、ピン部の偏芯方向と逆方向に棒状素材Ｗ１が流動するように、シリンダー６０による横圧縮力、及び、横圧縮力のタイミングを制御している。
なお、本実施形態においては、上記の如く浮動型３０を図１における後方に偏芯させるものとし、後方を偏芯方向、前方を反偏芯方向として説明する。
【００２６】
さらに、本実施形態における浮動型３０は、図２（ａ）に示す如く、割型３１ａと割型３１ｂとをリング状の拘束部材３２に嵌挿して構成されている。つまり浮動型３０は、棒状素材Ｗ１の中途部を、割型３１ａ・３１ｂに形成された挟持部３１ｈで左右から挟持した状態で、拘束部材３２に嵌挿して構成されているのである。
【００２７】
そして、浮動型３０には、前記ウェッブ部を形成するために、ウェッブ部と同形状のウェッブ部溝３１ｃが形成されている。つまり、図４に示す如く、塑性流動した棒状素材Ｗ１がウェッブ部溝３１ｃに流入することにより、据え込み加工によってウェッブ部が形成されるのである。また、固定型１２についても、浮動型３０と同様にウェッブ部溝１２ｂが形成されている。
【００２８】
さらに、本実施形態における浮動型３０には、ウェッブ部溝３１ｃに隣接して配置部３１ｄが形成されている。配置部３１ｄはカウンターウェイト５１と略同形状の凹部であり、クランクシャフトＣ１を形成した際のウェッブ部とカウンターウェイト５１の位置関係、及び、ウェッブ部溝１２ｂと配置部３１ｄとの位置関係が同じになるように形成されているのである。つまり、クランクシャフトＣ１を成形した際に、カウンターウェイト５１・５１がクランクシャフトＣ１におけるウェッブ部の適正な位置に固着される箇所に、配置部３１ｄが形成されているのである。また、固定型１２についても、浮動型３０と同様に配置部１２ｃが形成されている。
【００２９】
本実施形態に係るカウンターウェイト５１は、図２（ｂ）に示す如く、カウンターウェイト５１の重量を発生させるウェイト部５２と、棒状素材Ｗ１に押込まれる部分である挿入端部５３とが、連結部５４で連結されて形成されている。そして、挿入端部５３の幅Ｄ２は、連結部５４の幅Ｄ１よりも大きく形成されている。つまり、予め、連結部５４よりも挿入端部５３の方が、断面積が大きくなるように形成されているのである。
【００３０】
そして、図１に示す如く、配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１を配置した状態で、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加える。そして、図３に示す如く、シリンダー６０により浮動型３０を偏芯方向に移動させ、棒状素材Ｗ１の中途部をピン部として偏芯させるのである。同時にカウンターウェイト５１の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、棒状素材Ｗ１をカウンターウェイト５１の先端部の周囲に流れ込ませる。そして、図４に示す如くカウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１と固着して、クランクシャフトＣ１を成形するのである。
【００３１】
上記の如く、本実施形態に係る固着方法は、固着部品であるカウンターウェイト５１を、金属製の被固着部品である棒状素材Ｗ１と固着するものである。そして、棒状素材Ｗ１におけるカウンターウェイト５１との被固着部分であるウェッブ部を塑性流動させると同時に、塑性流動しているウェッブ部にカウンターウェイト５１の先端部を押込むことにより、カウンターウェイト５１を棒状素材Ｗ１と固着するのである。
【００３２】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、棒状素材Ｗ１のウェッブ部が塑性流動しているため、カウンターウェイト５１の先端部をウェッブ部に埋め込ませることができ、強固に固着させることが可能となる。特に、カウンターウェイトにウェッブ部の周囲を嵌挿する構成に比べて、クランクシャフトＣ１の回転方向（軸心回りの方向）の結合力を高めることができるのである。
【００３３】
また、本実施形態に係る固着方法は、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、棒状素材Ｗ１を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させる構成としている。
【００３４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１を棒状素材Ｗ１に押圧する際の押圧力を小さくすることができるため、押圧機構を小さくすることができ、全体的な装置構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態に係る固着方法は、クランクシャフトＣ１を成形すると同時に、塑性流動しているウェッブ部にカウンターウェイト５１の先端部を押込むことにより、カウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１と固着するのである。
【００３６】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、冷間鍛造を用いてクランクシャフトＣ１を成形すると同時にカウンターウェイト５１を強固に固着することができる。即ち、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイト５１を固着する工程がないため、別途設備を設ける必要がなくなり、簡易な構成によってコストを低減させることが可能となるのである。
【００３７】
また、本実施形態に係る固着方法は、据え込み加工用型である可動型１１、固定型１２、及び、浮動型３０の内部で棒状素材Ｗ１に塑性流動を発生させてウェッブ部を形成する前に、カウンターウェイト５１・５１を、固定型１２、及び、浮動型３０に設けられた配置部３１ｄ・１２ｃに予め配置する構成としている。
【００３８】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１・５１の固定機構を別途設ける必要がなくなり、装置構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態に係るカウンターウェイト５１は、連結部５４よりも挿入端部５３の方が、断面積が大きくなるように形成されている。即ち、カウンターウェイト５１の先端部は、カウンターウェイト５１の先端部がウェッブ部に押込まれた際にウェッブ部の端部に位置する部分である連結部５４よりも、ウェッブ部に対する押込み方向側の部分である挿入端部５３の方が、ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成されているのである。
【００４０】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を、塑性流動した棒状素材Ｗ１と係合させることができる。つまり、カウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１により強固に固着することが可能となるのである。
【００４１】
なお、本実施形態においては、カウンターウェイト５１の挿入端部５３の周囲に棒状素材Ｗ１を塑性流動により変形させる構成であるため、カウンターウェイト５１は棒状素材Ｗ１よりも硬度の大きい素材（望ましくは、硬度差がＨｖ＝２００以上となるもの）が用いられる。また、挿入端部５３の形状としては、より強固に係合させるために、先端方向に向かって徐々に縮径される円錐又は円錐台の形状に形成されることが望ましい。
さらに、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトＣ１に固着して成形した後で、バランスピースの点付け等を行い、更にバランス率を向上させることも可能である。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る成形装置について、図５を用いて説明する。なお、以下の実施形態に係る成形装置の説明において、既出の実施形態と共通する部分については、同符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態に係る成形装置は、前記第一実施形態と同様に構成された冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００である。
本実施形態における棒状素材Ｗ２については、図５に示す如く、棒状素材Ｗ２におけるウェッブ部に該当する部分のうち、カウンターウェイト５１・５１が押込まれる部分に、予め孔部Ｈ１・Ｈ２が形成されている。そして該孔部Ｈ１・Ｈ２は、カウンターウェイト５１・５１が押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成されているのである。より具体的には、孔部Ｈ１・Ｈ２は、断面視で外側に向かって徐々に縮幅する形状に形成されるのである。
【００４４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を、塑性流動した棒状素材Ｗ２と係合させ易くすることができる。つまり、カウンターウェイト５１の挿入端部５３が棒状素材Ｗ２の孔部Ｈ１・Ｈ２の内部形状にあわせて変形するため、カウンターウェイト５１をクランクシャフトに対してより強固に固着することが可能となるのである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を孔部Ｈ１・Ｈ２の内部で変形させる構成であるため、カウンターウェイト５１は棒状素材Ｗ１よりも硬度の小さい素材（望ましくは、硬度差がＨｖ＝２００以上となるもの）が用いられる。また、孔部Ｈ１・Ｈ２の形状としては、より強固に係合させるために、棒状素材Ｗ２の軸心に向かって徐々に縮径される円錐又は円錐台の形状に形成されることが望ましい。
さらに、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトに固着して成形した後で、バランスピースの点付け等を行い、更にバランス率を向上させることも可能である。
【００４６】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る成形装置について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態に係る成形装置は、前記第一実施形態と同様に構成された冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００である。
本実施形態における成形装置については、棒状素材Ｗ３に塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成する前に、図６に示す如く、カウンターウェイト５１・５１を、棒状素材Ｗ３におけるウェッブ部に該当する部分に予め付着させるのである。具体的には、クランクシャフトＣ３を成形した際に、カウンターウェイト５１・５１がクランクシャフトＣ３におけるウェッブ部の適正な位置に固着される箇所に、成形中に外れない程度の強度でカウンターウェイト５１・５１を棒状素材Ｗ３に仮止めしておくのである。
【００４７】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１・５１を固着する際の精度を向上させることができる。具体的には、棒状素材Ｗ３におけるウェッブ部に該当する部分に予め付着させることで、クランクシャフトＣ３の成形後における作業者の所望の位置に、カウンターウェイト５１・５１を固着することが可能となるのである。さらに、成形終期には図７に示す如く、浮動型３０及び固定型１２のそれぞれに形成された配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１がはまり込むことにより、カウンターウェイト５１・５１の位置決め精度をより高めることができるのである。
【００４８】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る成形装置について、図８及び図９を用いて説明する。本実施形態に係る成形装置は、４気筒のクランクシャフトＣ４を冷間鍛造で成形するためのクランクシャフトの製造装置２００である。なお、本実施形態においては４気筒のクランクシャフトＣ４を成形する場合について説明するが、気筒の個数は限定されるものでなく、本発明は他の気筒数のクランクシャフトを成形する場合についても適用することができる。
【００４９】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００は、固定型１２と可動型１１との間に、固定型１２に対して近接可能に構成された３個のジャーナル型４０・４０・４０を備えている。そして、可動型１１、ジャーナル型４０・４０・４０、及び、固定型１２のそれぞれの間に、固定型１２に対して近接可能かつ可動型１１が固定型１２に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される４個の浮動型３０・３０・・・を備えているのである。
【００５０】
上記の如く構成されたクランクシャフトの製造装置２００でクランクシャフトＣ４を成形するときは、可動型１１を下降させる。そして、可動型１１、ジャーナル型４０・４０・４０、及び浮動型３０・３０・・・を、固定型１２と平行な状態のままで固定型１２に近接させることにより、棒状素材Ｗ４を軸方向に圧縮するのである。それと同時に、シリンダー６０を駆動させて浮動型３０・３０・・・を棒状素材Ｗ４の軸方向と垂直な偏芯方向（図８においては前方及び後方）に移動させることにより、棒状素材Ｗ４の中途部をピン部として、ジャーナル部である棒状素材Ｗ４の軸心から偏芯させる。さらに、棒状素材Ｗ４を座屈させて、棒状素材Ｗ４を塑性流動させることにより、図９に示す如く据え込み加工によってウェッブ部を形成するのである。
【００５１】
さらに、本実施形態にいては図８に示す如く、浮動型３０・３０・・・、固定型１２と同様に、ジャーナル型４０・４０・４０にもウェッブ部溝が形成されており、該ウェッブ部溝に隣接して配置部がそれぞれ形成されている。
【００５２】
そして、各配置部にカウンターウェイト５１・５１・・・を配置した状態で、棒状素材Ｗ４に対して軸方向に圧縮荷重を加えるのである。同時にカウンターウェイト５１・５１・・・の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、図９に示す如くカウンターウェイト５１・５１・・・をクランクシャフトＣ４と固着して、多気筒のクランクシャフトＣ４を成形するものである。
【００５３】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、冷間鍛造を用いてクランクシャフトＣ４を成形すると同時にカウンターウェイト５１・５１・・・を強固に固着することができる。即ち、多気筒のクランクシャフトＣ４を成形する場合であっても、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイト５１・５１・・・を固着する工程がないため、別途設備を設ける必要がなくなり、簡易な構成によってコストを低減させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 可動型
１２ 固定型
１２ｃ 配置部
２１ スライドガイド
３０ 浮動型
３１ｄ 配置部
５１ カウンターウェイト
Ｗ１ 棒状素材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固着方法及び成形装置に関し、詳しくは、一個又は複数個の固着部品を金属製の被固着部品と固着する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばクランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、ジャーナル部、ウェッブ部、ピン部からなる芯金部とカウンターウェイトとを、熱間鍛造を用いて同時に成形する技術や、冷間鍛造を用いて芯金部を成形した後にカウンターウェイトを固着する技術が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかし、前記の如く熱間鍛造を用いてクランクシャフトを成形する場合は、芯金部と同時にカウンターウェイトを成形するために大きな荷重を加える必要があることから、大きな設備が必要となる。また、加工対象を加熱して鍛造することから、加熱装置の設備が必要となる。即ち、クランクシャフトを成形するための設備コストが増大するという問題があった。
【０００５】
一方、特許文献１の如く冷間鍛造を用いてクランクシャフトの芯金部を成形し、その後に芯金部にカウンターウェイトを固着する場合は、抵抗溶接、摩擦溶接、カシメ締結、焼ばめ等によって固着する方法が考えられる。しかし、いずれの方法を用いた場合でも、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイトを固着する工程が必要となるため、別途設備が必要となり、コストが増大するという問題があった。
【０００６】
そこで本発明では、上記現状に鑑み、クランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、冷間鍛造を用いて金属製部品を成形すると同時に、簡易な構成により固着部品を固着することができる、固着方法及び成形装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、一個又は複数個の固着部品を、金属製の被固着部品と固着する固着方法であって、前記被固着部品における前記固着部品との被固着部分を塑性流動させると同時に、塑性流動している前記被固着部分に前記固着部品の先端部を押込むことにより、前記固着部品を前記被固着部品と固着する、固着工程を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記被固着部品は棒状素材であって、前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記被固着部品は、クランクシャフトを成形するための棒状素材であって、前記被固着部分は、据え込み加工によって前記クランクシャフトに形成されるウェッブ部であって、前記固着部品は、前記クランクシャフトに固着されるカウンターウェイトであって、前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分を塑性流動させることにより、クランクシャフトを成形すると同時に、塑性流動している前記ウェッブ部に前記カウンターウェイトの先端部を押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記据え込み加工用型における前記ウェッブ部に該当する部分に設けられた凹部である配置部に予め配置するものである。
【００１２】
請求項５においては、前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分に予め付着させるものである。
【００１３】
請求項６においては、前記カウンターウェイトの先端部は、該カウンターウェイトの先端部が前記ウェッブ部に押込まれた際に前記ウェッブ部の端部に位置する部分よりも、前記ウェッブ部に対する押込み方向側の部分の方が、前記ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成されるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記棒状素材における前記ウェッブ部に該当する部分のうち、前記カウンターウェイトが押込まれる部分に、予め孔部を形成し、該孔部は、前記カウンターウェイトが押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成されるものである。
【００１５】
請求項８においては、固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、可動型と固定型との間に配置される浮動型とを備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記可動型と前記固定型とで保持し、かつ、前記棒状素材の中途部を前記浮動型で挟持した状態で、前記可動型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記浮動型を棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に移動させることにより、前記棒状素材の中途部をピン部として、前記棒状素材のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成して、クランクシャフトを成形する、成形装置であって、前記浮動型及び前記固定型における前記棒状素材の前記ウェッブ部に該当する部分には、前記カウンターウェイトを配置する凹部である配置部が形成され、前記配置部にカウンターウェイトを配置した状態で、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトを成形すると同時に、前記カウンターウェイトの先端部を塑性流動している前記ウェッブ部に押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着して、クランクシャフトを成形するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
本発明により、クランクシャフト等の金属製部品の製造工程において、冷間鍛造を用いて金属製部品を成形すると同時に、簡易な構成により固着部品を固着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はカウンターウェイトの拡大平面図。
【図３】第一実施形態に係る成形装置における成形中の状態を示した概略断面図。
【図４】第一実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【図５】第二実施形態に係る成形装置を示した概略断面図。
【図６】第三実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図７】第三実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【図８】第四実施形態に係る成形装置における成形前の状態を示した概略断面図。
【図９】第四実施形態に係る成形装置における成形後の状態を示した概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されるものではなく、本明細書及び図面に記載した事項から明らかになる本発明が真に意図する技術的思想の範囲全体に、広く及ぶものである。
【００２０】
［第一実施形態］
まず始めに、本発明の第一実施形態に係る成形装置について、図１から図４を用いて説明する。なお、本明細書においては説明の便宜上、図１における上側を上方、下側を下方とし、同じく左側を前方、右側を後方、同じく紙面奥側を右側方、紙面手前側を左側方として説明する。
【００２１】
本実施形態に係る成形装置は冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００であって、固定型１２と、固定型１２に対して近接離間可能に配置される可動型１１と、を備えている。
具体的には、固定型１２は図示しない基台の上面に固設されている。そして、同じく基台の上面には固定型１２の周囲を取り囲む枠体であるスライドガイド２１が配設されている。換言すれば、スライドガイド２１は、固定型１２を下部に嵌挿した状体で基台に固設されているのである。スライドガイド２１は大きな外力を受けても変形しないように十分な厚さで形成された、上下面に開口部を有する四角筒状の中空部材である。
【００２２】
また、スライドガイド２１の上部には、平面視における外形がスライドガイド２１の内周形状と略同一に形成された可動型１１が、固定型１２に対して上下方向に近接離間可能に嵌挿されている。
具体的には、固定型１２の上方には図示しないプレスラムが基台及び固定型１２に対して上下方向に近接離間可能に配設されており、該プレスラムの下部に可動型１１が配設されているのである。そして、可動型１１はプレスラムの上下動に伴って、スライドガイド２１の内周面を摺動しながら固定型１２に対して近接離間するのである。
【００２３】
さらに、クランクシャフトの製造装置１００は、可動型１１と固定型１２との間に、固定型１２に対して近接可能かつ可動型１１が固定型１２に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される浮動型３０を備えている。
具体的には、スライドガイド２１の外周面前部には上下方向にスライド可能に構成されたシリンダー６０が配設されており、浮動型３０はシリンダー６０において伸縮するロッド６３の一端に配設されている。さらに詳しくは、シリンダー６０はケース６２をガイド６１・６１で支持し、ケース６２からロッド６３を伸縮可能に延出して構成されているのである。このような状態で、ガイド６１・６１をスライドガイド２１に沿って上下動させ、かつ、ケース６２から延出したロッド６３を伸縮させることにより、浮動型３０を上下方向・前後方向にスライド可能に構成しているのである。
なお、本実施形態においては、浮動型３０はシリンダー６０の駆動によって上下方向・前後方向にスライドする構成としたが、シリンダー以外の他の駆動装置を用いる構成にすることも可能である。
【００２４】
そして、成形前のクランクシャフトの製造装置１００においては、図１に示す如く、棒状素材Ｗ１の上端部を可動型１１における可動型側保持部１１ａで保持すると同時に、下端部を固定型１２における固定型側保持部１２ａで保持する構成としている。そして、前記棒状素材Ｗ１の上下略中央部を浮動型３０における挟持部３１ｈで挟持する構成としている。
【００２５】
クランクシャフトの製造装置１００でクランクシャフトＣ１を成形するときは、上記の状態で可動型１１を下降させる。そして、可動型１１及び浮動型３０を、固定型１２と平行な状態のままで固定型１２に近接させることにより、棒状素材Ｗ１を軸方向に圧縮するのである。それと同時に、シリンダー６０を駆動させて浮動型３０を棒状素材Ｗ１の軸方向と垂直な偏芯方向（図１においては後方）に移動させることにより、棒状素材Ｗ１の中途部をピン部として、棒状素材Ｗ１のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させる。さらに、棒状素材Ｗ１を座屈させて、棒状素材Ｗ１を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成するのである（図３及び図４参照）。詳細には、クランクシャフトＣ１の成形中に、ピン部の偏芯方向と逆方向に棒状素材Ｗ１が流動するように、シリンダー６０による横圧縮力、及び、横圧縮力のタイミングを制御している。
なお、本実施形態においては、上記の如く浮動型３０を図１における後方に偏芯させるものとし、後方を偏芯方向、前方を反偏芯方向として説明する。
【００２６】
さらに、本実施形態における浮動型３０は、図２（ａ）に示す如く、割型３１ａと割型３１ｂとをリング状の拘束部材３２に嵌挿して構成されている。つまり浮動型３０は、棒状素材Ｗ１の中途部を、割型３１ａ・３１ｂに形成された挟持部３１ｈで左右から挟持した状態で、拘束部材３２に嵌挿して構成されているのである。
【００２７】
そして、浮動型３０には、前記ウェッブ部を形成するために、ウェッブ部と同形状のウェッブ部溝３１ｃが形成されている。つまり、図４に示す如く、塑性流動した棒状素材Ｗ１がウェッブ部溝３１ｃに流入することにより、据え込み加工によってウェッブ部が形成されるのである。また、固定型１２についても、浮動型３０と同様にウェッブ部溝１２ｂが形成されている。
【００２８】
さらに、本実施形態における浮動型３０には、ウェッブ部溝３１ｃに隣接して配置部３１ｄが形成されている。配置部３１ｄはカウンターウェイト５１と略同形状の凹部であり、クランクシャフトＣ１を形成した際のウェッブ部とカウンターウェイト５１の位置関係、及び、ウェッブ部溝１２ｂと配置部３１ｄとの位置関係が同じになるように形成されているのである。つまり、クランクシャフトＣ１を成形した際に、カウンターウェイト５１・５１がクランクシャフトＣ１におけるウェッブ部の適正な位置に固着される箇所に、配置部３１ｄが形成されているのである。また、固定型１２についても、浮動型３０と同様に配置部１２ｃが形成されている。
【００２９】
本実施形態に係るカウンターウェイト５１は、図２（ｂ）に示す如く、カウンターウェイト５１の重量を発生させるウェイト部５２と、棒状素材Ｗ１に押込まれる部分である挿入端部５３とが、連結部５４で連結されて形成されている。そして、挿入端部５３の幅Ｄ２は、連結部５４の幅Ｄ１よりも大きく形成されている。つまり、予め、連結部５４よりも挿入端部５３の方が、断面積が大きくなるように形成されているのである。
【００３０】
そして、図１に示す如く、配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１を配置した状態で、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加える。そして、図３に示す如く、シリンダー６０により浮動型３０を偏芯方向に移動させ、棒状素材Ｗ１の中途部をピン部として偏芯させるのである。同時にカウンターウェイト５１の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、棒状素材Ｗ１をカウンターウェイト５１の先端部の周囲に流れ込ませる。そして、図４に示す如くカウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１と固着して、クランクシャフトＣ１を成形するのである。
【００３１】
上記の如く、本実施形態に係る固着方法は、固着部品であるカウンターウェイト５１を、金属製の被固着部品である棒状素材Ｗ１と固着するものである。そして、棒状素材Ｗ１におけるカウンターウェイト５１との被固着部分であるウェッブ部を塑性流動させると同時に、塑性流動しているウェッブ部にカウンターウェイト５１の先端部を押込むことにより、カウンターウェイト５１を棒状素材Ｗ１と固着するのである。
【００３２】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、棒状素材Ｗ１のウェッブ部が塑性流動しているため、カウンターウェイト５１の先端部をウェッブ部に埋め込ませることができ、強固に固着させることが可能となる。特に、カウンターウェイトにウェッブ部の周囲を嵌挿する構成に比べて、クランクシャフトＣ１の回転方向（軸心回りの方向）の結合力を高めることができるのである。
【００３３】
また、本実施形態に係る固着方法は、棒状素材Ｗ１に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、棒状素材Ｗ１を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させる構成としている。
【００３４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１を棒状素材Ｗ１に押圧する際の押圧力を小さくすることができるため、押圧機構を小さくすることができ、全体的な装置構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態に係る固着方法は、クランクシャフトＣ１を成形すると同時に、塑性流動しているウェッブ部にカウンターウェイト５１の先端部を押込むことにより、カウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１と固着するのである。
【００３６】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、冷間鍛造を用いてクランクシャフトＣ１を成形すると同時にカウンターウェイト５１を強固に固着することができる。即ち、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイト５１を固着する工程がないため、別途設備を設ける必要がなくなり、簡易な構成によってコストを低減させることが可能となるのである。
【００３７】
また、本実施形態に係る固着方法は、据え込み加工用型である可動型１１、固定型１２、及び、浮動型３０の内部で棒状素材Ｗ１に塑性流動を発生させてウェッブ部を形成する前に、カウンターウェイト５１・５１を、固定型１２、及び、浮動型３０に設けられた配置部３１ｄ・１２ｃに予め配置する構成としている。
【００３８】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１・５１の固定機構を別途設ける必要がなくなり、装置構成をコンパクトにすることが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態に係るカウンターウェイト５１は、連結部５４よりも挿入端部５３の方が、断面積が大きくなるように形成されている。即ち、カウンターウェイト５１の先端部は、カウンターウェイト５１の先端部がウェッブ部に押込まれた際にウェッブ部の端部に位置する部分である連結部５４よりも、ウェッブ部に対する押込み方向側の部分である挿入端部５３の方が、ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成されているのである。
【００４０】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を、塑性流動した棒状素材Ｗ１と係合させることができる。つまり、カウンターウェイト５１をクランクシャフトＣ１により強固に固着することが可能となるのである。
【００４１】
なお、本実施形態においては、カウンターウェイト５１の挿入端部５３の周囲に棒状素材Ｗ１を塑性流動により変形させる構成であるため、カウンターウェイト５１は棒状素材Ｗ１よりも硬度の大きい素材（望ましくは、硬度差がＨｖ＝２００以上となるもの）が用いられる。また、挿入端部５３の形状としては、より強固に係合させるために、先端方向に向かって徐々に縮径される円錐又は円錐台の形状に形成されることが望ましい。
さらに、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトＣ１に固着して成形した後で、バランスピースの点付け等を行い、更にバランス率を向上させることも可能である。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態に係る成形装置について、図５を用いて説明する。なお、以下の実施形態に係る成形装置の説明において、既出の実施形態と共通する部分については、同符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態に係る成形装置は、前記第一実施形態と同様に構成された冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００である。
本実施形態における棒状素材Ｗ２については、図５に示す如く、棒状素材Ｗ２におけるウェッブ部に該当する部分のうち、カウンターウェイト５１・５１が押込まれる部分に、予め孔部Ｈ１・Ｈ２が形成されている。そして該孔部Ｈ１・Ｈ２は、カウンターウェイト５１・５１が押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成されているのである。より具体的には、孔部Ｈ１・Ｈ２は、断面視で外側に向かって徐々に縮幅する形状に形成されるのである。
【００４４】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を、塑性流動した棒状素材Ｗ２と係合させ易くすることができる。つまり、カウンターウェイト５１の挿入端部５３が棒状素材Ｗ２の孔部Ｈ１・Ｈ２の内部形状にあわせて変形するため、カウンターウェイト５１をクランクシャフトに対してより強固に固着することが可能となるのである。
【００４５】
なお、本実施形態においては、カウンターウェイト５１の挿入端部５３を孔部Ｈ１・Ｈ２の内部で変形させる構成であるため、カウンターウェイト５１は棒状素材Ｗ１よりも硬度の小さい素材（望ましくは、硬度差がＨｖ＝２００以上となるもの）が用いられる。また、孔部Ｈ１・Ｈ２の形状としては、より強固に係合させるために、棒状素材Ｗ２の軸心に向かって徐々に縮径される円錐又は円錐台の形状に形成されることが望ましい。
さらに、カウンターウェイト５１・５１をクランクシャフトに固着して成形した後で、バランスピースの点付け等を行い、更にバランス率を向上させることも可能である。
【００４６】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係る成形装置について、図６及び図７を用いて説明する。
本実施形態に係る成形装置は、前記第一実施形態と同様に構成された冷間鍛造によるクランクシャフトの製造装置１００である。
本実施形態における成形装置については、棒状素材Ｗ３に塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成する前に、図６に示す如く、カウンターウェイト５１・５１を、棒状素材Ｗ３におけるウェッブ部に該当する部分に予め付着させるのである。具体的には、クランクシャフトＣ３を成形した際に、カウンターウェイト５１・５１がクランクシャフトＣ３におけるウェッブ部の適正な位置に固着される箇所に、成形中に外れない程度の強度でカウンターウェイト５１・５１を棒状素材Ｗ３に仮止めしておくのである。
【００４７】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カウンターウェイト５１・５１を固着する際の精度を向上させることができる。具体的には、棒状素材Ｗ３におけるウェッブ部に該当する部分に予め付着させることで、クランクシャフトＣ３の成形後における作業者の所望の位置に、カウンターウェイト５１・５１を固着することが可能となるのである。さらに、成形終期には図７に示す如く、浮動型３０及び固定型１２のそれぞれに形成された配置部３１ｄ・１２ｃにカウンターウェイト５１・５１がはまり込むことにより、カウンターウェイト５１・５１の位置決め精度をより高めることができるのである。
【００４８】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態に係る成形装置について、図８及び図９を用いて説明する。本実施形態に係る成形装置は、４気筒のクランクシャフトＣ４を冷間鍛造で成形するためのクランクシャフトの製造装置２００である。なお、本実施形態においては４気筒のクランクシャフトＣ４を成形する場合について説明するが、気筒の個数は限定されるものでなく、本発明は他の気筒数のクランクシャフトを成形する場合についても適用することができる。
【００４９】
本実施形態に係るクランクシャフトの製造装置２００は、固定型１２と可動型１１との間に、固定型１２に対して近接可能に構成された３個のジャーナル型４０・４０・４０を備えている。そして、可動型１１、ジャーナル型４０・４０・４０、及び、固定型１２のそれぞれの間に、固定型１２に対して近接可能かつ可動型１１が固定型１２に対して近接離間する上下方向に対して直交する前後方向にスライド可能に構成される４個の浮動型３０・３０・・・を備えているのである。
【００５０】
上記の如く構成されたクランクシャフトの製造装置２００でクランクシャフトＣ４を成形するときは、可動型１１を下降させる。そして、可動型１１、ジャーナル型４０・４０・４０、及び浮動型３０・３０・・・を、固定型１２と平行な状態のままで固定型１２に近接させることにより、棒状素材Ｗ４を軸方向に圧縮するのである。それと同時に、シリンダー６０を駆動させて浮動型３０・３０・・・を棒状素材Ｗ４の軸方向と垂直な偏芯方向（図８においては前方及び後方）に移動させることにより、棒状素材Ｗ４の中途部をピン部として、ジャーナル部である棒状素材Ｗ４の軸心から偏芯させる。さらに、棒状素材Ｗ４を座屈させて、棒状素材Ｗ４を塑性流動させることにより、図９に示す如く据え込み加工によってウェッブ部を形成するのである。
【００５１】
さらに、本実施形態にいては図８に示す如く、浮動型３０・３０・・・、固定型１２と同様に、ジャーナル型４０・４０・４０にもウェッブ部溝が形成されており、該ウェッブ部溝に隣接して配置部がそれぞれ形成されている。
【００５２】
そして、各配置部にカウンターウェイト５１・５１・・・を配置した状態で、棒状素材Ｗ４に対して軸方向に圧縮荷重を加えるのである。同時にカウンターウェイト５１・５１・・・の先端部を塑性流動しているウェッブ部に押込むことにより、図９に示す如くカウンターウェイト５１・５１・・・をクランクシャフトＣ４と固着して、多気筒のクランクシャフトＣ４を成形するものである。
【００５３】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、冷間鍛造を用いてクランクシャフトＣ４を成形すると同時にカウンターウェイト５１・５１・・・を強固に固着することができる。即ち、多気筒のクランクシャフトＣ４を成形する場合であっても、芯金部を成形する工程の後に別工程でカウンターウェイト５１・５１・・・を固着する工程がないため、別途設備を設ける必要がなくなり、簡易な構成によってコストを低減させることが可能となるのである。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 可動型
１２ 固定型
１２ｃ 配置部
２１ スライドガイド
３０ 浮動型
３１ｄ 配置部
５１ カウンターウェイト
Ｗ１ 棒状素材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一個又は複数個の固着部品を、金属製の被固着部品と固着する固着方法であって、
前記被固着部品における前記固着部品との被固着部分を塑性流動させると同時に、塑性流動している前記被固着部分に前記固着部品の先端部を押込むことにより、前記固着部品を前記被固着部品と固着する、固着工程を備える、
ことを特徴とする、固着方法。
【請求項２】
前記被固着部品は棒状素材であって、
前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の固着方法。
【請求項３】
前記被固着部品は、クランクシャフトを成形するための棒状素材であって、
前記被固着部分は、据え込み加工によって前記クランクシャフトに形成されるウェッブ部であって、
前記固着部品は、前記クランクシャフトに固着されるカウンターウェイトであって、
前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分を塑性流動させることにより、クランクシャフトを成形すると同時に、塑性流動している前記ウェッブ部に前記カウンターウェイトの先端部を押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の固着方法。
【請求項４】
前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、
前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記据え込み加工用型における前記ウェッブ部に該当する部分に設けられた凹部である配置部に予め配置する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の固着方法。
【請求項５】
前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、
前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分に予め付着させる、
ことを特徴とする、請求項３に記載の固着方法。
【請求項６】
前記カウンターウェイトの先端部は、該カウンターウェイトの先端部が前記ウェッブ部に押込まれた際に前記ウェッブ部の端部に位置する部分よりも、前記ウェッブ部に対する押込み方向側の部分の方が、前記ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成される、
ことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の固着方法。
【請求項７】
前記棒状素材における前記ウェッブ部に該当する部分のうち、前記カウンターウェイトが押込まれる部分に、予め孔部を形成し、
該孔部は、前記カウンターウェイトが押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成される、
ことを特徴とする、請求項４から請求項６の何れか１項に記載の固着方法。
【請求項８】
固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、可動型と固定型との間に配置される浮動型とを備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記可動型と前記固定型とで保持し、かつ、前記棒状素材の中途部を前記浮動型で挟持した状態で、前記可動型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記浮動型を棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に移動させることにより、前記棒状素材の中途部をピン部として、前記棒状素材のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成して、クランクシャフトを成形する、成形装置であって、
前記浮動型及び前記固定型における前記棒状素材の前記ウェッブ部に該当する部分には、前記カウンターウェイトを配置する凹部である配置部が形成され、前記配置部にカウンターウェイトを配置した状態で、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトを成形すると同時に、前記カウンターウェイトの先端部を塑性流動している前記ウェッブ部に押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着して、クランクシャフトを成形する、
ことを特徴とする、成形装置。
【請求項１】
一個又は複数個の固着部品を、金属製の被固着部品と固着する固着方法であって、
前記被固着部品における前記固着部品との被固着部分を塑性流動させると同時に、塑性流動している前記被固着部分に前記固着部品の先端部を押込むことにより、前記固着部品を前記被固着部品と固着する、固着工程を備える、
ことを特徴とする、固着方法。
【請求項２】
前記被固着部品は棒状素材であって、
前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させることにより、前記塑性流動を発生させる、
ことを特徴とする、請求項１に記載の固着方法。
【請求項３】
前記被固着部品は、クランクシャフトを成形するための棒状素材であって、
前記被固着部分は、据え込み加工によって前記クランクシャフトに形成されるウェッブ部であって、
前記固着部品は、前記クランクシャフトに固着されるカウンターウェイトであって、
前記固着工程において、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分を塑性流動させることにより、クランクシャフトを成形すると同時に、塑性流動している前記ウェッブ部に前記カウンターウェイトの先端部を押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の固着方法。
【請求項４】
前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、
前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記据え込み加工用型における前記ウェッブ部に該当する部分に設けられた凹部である配置部に予め配置する、
ことを特徴とする、請求項３に記載の固着方法。
【請求項５】
前記固着工程において、据え込み加工用型の内部で前記棒状素材に前記塑性流動を発生させて前記ウェッブ部を形成し、
前記固着工程の前に、前記カウンターウェイトを、前記棒状素材において前記ウェッブ部に該当する部分に予め付着させる、
ことを特徴とする、請求項３に記載の固着方法。
【請求項６】
前記カウンターウェイトの先端部は、該カウンターウェイトの先端部が前記ウェッブ部に押込まれた際に前記ウェッブ部の端部に位置する部分よりも、前記ウェッブ部に対する押込み方向側の部分の方が、前記ウェッブ部に対する押込み方向と垂直な平面における断面積が大きくなるように予め形成される、
ことを特徴とする、請求項４又は請求項５に記載の固着方法。
【請求項７】
前記棒状素材における前記ウェッブ部に該当する部分のうち、前記カウンターウェイトが押込まれる部分に、予め孔部を形成し、
該孔部は、前記カウンターウェイトが押込まれる方向と垂直な断面において、開口部の断面積よりも内部の断面積の方が大きく形成される、
ことを特徴とする、請求項４から請求項６の何れか１項に記載の固着方法。
【請求項８】
固定型と、固定型に対して近接離間可能に配置される可動型と、可動型と固定型との間に配置される浮動型とを備え、成形対象となる棒状素材の両端部のそれぞれを、前記可動型と前記固定型とで保持し、かつ、前記棒状素材の中途部を前記浮動型で挟持した状態で、前記可動型を前記固定型に近接させることにより前記棒状素材を軸方向に圧縮すると同時に、前記浮動型を棒状素材の軸方向と垂直な偏芯方向に移動させることにより、前記棒状素材の中途部をピン部として、前記棒状素材のジャーナル部となる部分の軸心から偏芯させて、前記棒状素材を座屈させ、前記棒状素材を塑性流動させることにより、据え込み加工によってウェッブ部を形成して、クランクシャフトを成形する、成形装置であって、
前記浮動型及び前記固定型における前記棒状素材の前記ウェッブ部に該当する部分には、前記カウンターウェイトを配置する凹部である配置部が形成され、前記配置部にカウンターウェイトを配置した状態で、前記棒状素材に対して軸方向に圧縮荷重を加えて、クランクシャフトを成形すると同時に、前記カウンターウェイトの先端部を塑性流動している前記ウェッブ部に押込むことにより、前記カウンターウェイトを前記クランクシャフトと固着して、クランクシャフトを成形する、
ことを特徴とする、成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１２１０９１（Ｐ２０１１−１２１０９１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０７２２（Ｐ２００９−２８０７２２）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９７０００７５５）株式会社ＭＥＧ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９７０００７５５）株式会社ＭＥＧ (8)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]