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曲轴、曲轴的制造方法以及曲轴的制造装置

阅读:1019发布:2020-06-09

专利汇可以提供曲轴、曲轴的制造方法以及曲轴的制造装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供能够以简单的结构来容易且坚固地制造的结构的 曲轴 。曲轴(100)由连续地构成轴颈部(J)、 曲柄 臂部(W)和包括 配重 设置部(S)的销部(P)的坯件(1)、以及配重部件(cw)构成。配重部件(cw)在其基端部形成有环状部(50)。将坯件(1)贯穿插入所述环状部(50),将环状部(50)配置于配重设置部(S),对坯件(1)或(10)进行偏心 镦锻 ,从而形成轴颈部(J)、 曲柄臂 部(W)和销部(P)。通过将销部(P、P)之间的配重设置部(S)和环状部(50)固定来构成配重(CW)。,下面是曲轴、曲轴的制造方法以及曲轴的制造装置专利的具体信息内容。

1.一种曲轴,其特征在于,具有:
坯件(1),连续构成:轴颈部(J),其成为旋转中心轴;多个销部(P),其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;以及曲柄臂部(W),其在所述轴颈部与各销部之间延伸,和构成配重(CW)的配重部件(cw),所述配重配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部平行地越过所述轴颈部的中心轴延长线延伸,
所述配重部件(cw)在其基端部具有环状部(50),
所述坯件(1)在成为所述彼此相邻的销部的部分(p)之间具有配重设置部(S),通过将所述坯件(1)的配重设置部(S)贯穿插入配置于所述配重部件(cw)的环状部(50)并固定从而构成所述配重(CW),
通过对所述坯件(1)进行偏心镦锻来成形所述轴颈部(J)、曲柄臂部(W)和销部(P),通过将所述环状部(50)和所述坯件(1)的配重设置部(S)的至少一方铆接,从而所述配重部件(cw)的环状部(50)固定于配重设置部(S),
所述坯件(1)的配重设置部(S)的截面面积成形为比所述销部(P)的截面面积大,在成为所述配重设置部(S)的部分(s)的两端形成台阶部(6),通过对所述两端的台阶部(6)沿轴向压缩、将配重设置部(S)铆接,从而所述配重部件(cw)的环状部(50)固定于配重设置部(S)。
2.根据权利要求1所述的曲轴,其中,
所述配重设置部(S)相对于所述轴颈部(J)的偏心量比所述销部(P)相对于所述轴颈部(J)的偏心量小。
3.根据权利要求1或2所述的曲轴,其中,
所述配重(CW)在从其环状部(50)至与所述轴颈部的中心轴延长线对应的部分之间形成有至少局部地使截面面积减小而成的厚度减薄部分(52a),该厚度减薄部分经过淬火处理。
4.根据权利要求1或2所述的曲轴,其中,
在曲轴的两端形成一对所述轴颈部(J),
在所述配重设置部(S)的两端连续地形成一对所述销部(P),
在各销部(P)的端部与所述各轴颈部(J)之间分别延伸形成一对所述曲柄臂部(W)。
5.一种曲轴的制造方法,所述曲轴具有:轴颈部(J),其成为旋转中心轴;多个销部(P),其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部(W),其在所述轴颈部与各销部之间延伸;以及配重,其配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部(W)平行地越过所述轴颈部(J)的中心轴延长线延伸,所述制造方法的特征在于,在构成所述配重(CW)的配重部件(cw)的基端部形成环状部(50),并且在连续构成所述轴颈部(J)、曲柄臂部(W)和销部(P)的坯件(1)的成为彼此相邻的销部(P)的部分之间设定配重设置部(S),
将所述坯件(1)的成为配重设置部的部分贯穿插入配置于所述配重部件(cw)的环状部(50),
将所述配重部件的环状部固定于所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)或者所述配重设置部(S),并且对所述坯件(1)沿轴向加压来进行偏心镦锻成形从而成形所述轴颈部(J)、曲柄臂部(W)和销部(P),
在所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)贯穿插入配置于所述配重部件(cw)的环状部(50)的状态下,用销部保持模具(31)保持所述坯件的成为销部的部分(p),用轴颈部保持模具(30)保持成为轴颈部的部分(j),
通过对所述坯件(1)沿轴向加压,从而将成为曲柄臂部的部分(w)在所述轴颈部保持模具(30)和所述销部保持模具(31)之间压扁而镦锻成形为预定的厚度,并且将所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)沿轴向铆接来将被贯穿插入配置了该部分的环状部(50)固定,
所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)的截面面积成形为比成为所述销部的部分(p)的截面面积大,在该成为配重设置部的部分(s)的两端形成台阶部(6),通过对两个台阶部沿轴向压缩来将成为配重设置 部的部分(s)铆接,从而将被贯穿插入配置了该部分的环状部(50)固定。
6.根据权利要求5所述的曲轴的制造方法,其中,
将所述配重设置部相对于轴颈部(J)的偏心量成形得比销部(P)相对于轴颈部(J)的偏心量小。
7.根据权利要求5或6所述的曲轴的制造方法,其中,
在所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)贯穿插入配置于所述配重部件(cw)的环状部(50)的状态下,实施预备成形:对成为销部的部分(p)沿轴正交方向加压,并且以该成为销部的部分(p)和与其相邻的成为轴颈部的部分(j)在轴向上的位置彼此靠近的方式沿轴向加压,使所述坯件的成为销部的部分(p)相对于成为轴颈部的部分(j)偏移预定量,并且使成为曲柄臂部的部分(w)以预定的厚度相对于成为销部的部分(p)和成为轴颈部的部分(j)弯曲,
对该预备成形后的坯件沿轴向加压进行偏心镦锻。
8.根据权利要求7所述的曲轴的制造方法,其中,
在所述预备成形中,将所述配重部件(cw)的环状部(50)和所述坯件(1)的配重设置部(S)的至少一方铆接,将所述配重部件(cw)的环状部(50)固定于配重设置部(S)。
9.根据权利要求7所述的曲轴的制造方法,其中,
在所述预备成形中,限制成为所述配重设置部(S)的部分向轴正交方向的移动,对成为销部的部分(p)沿轴正交方向加压。
10.根据权利要求5或6所述的曲轴的制造方法,其中,
在从所述配重部件(cw)的环状部(50)至与所述轴颈部(J)的中心轴延长线对应的部分之间形成至少局部地使截面面积减小而成的厚度减薄部分(52a),
对固定于所述配重设置部(S)的配重(CW)的厚度减薄部分(52a)进行淬火处理。
11.根据权利要求5或6所述的曲轴的制造方法,其中,
在曲轴(100)的两端形成一对所述轴颈部(J),
在所述配重设置部(S)的两端连续地形成一对所述销部(P),
在各销部(P)的端部与所述各轴颈部(J)之间分别延伸形成一对所述曲柄臂部(W)。
12.一种曲轴的制造装置,所述曲轴具有:轴颈部(J),其成为旋转中心轴;多个销部(P),其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部(W),其在所述轴颈部与各销部之间延伸;以及配重(CW),其配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部(W)平行地越过所述轴颈部(J)的中心轴延长线延伸,所述曲轴由连续构成所述轴颈部(J)、曲柄臂部(W)和销部(P)的坯件(1)以及构成所述配重(CW)的配重部件(cw)构成,所述制造装置的特征在于,具备:
保持模具,其分别保持所述坯件的成为所述轴颈部的部分(j)和成为所述销部的部分(p);以及
轴向加压单元(33),其对所述坯件沿轴向加压来进行偏心镦锻,并且将成为曲柄臂部的部分(w)在所述保持模具之间压扁而成形为预定厚度,
保持成为所述销部的部分(p)的保持模具(31)构成为如下形状:在所述彼此相邻的销部(P)之间的成为配重设置部的部分(s)贯穿插入配置于在配重部件(cw)的基端部形成的环状部(50)的状态下,能够保持成为所述销部的部分(p),
保持成为所述销部的部分(p)的保持模具(31A、31B)构成为如下形状:能够将成为所述配重设置部的部分(s)沿轴向压缩铆接而将所述配重部件(cw)的环状部固定于所述配重设置部(S),
在所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)的截面面积成形为比成为所述销部的部分(p)的截面面积大,在该成为配重设置部的部分(s)的两端形成有台阶部的情况下,保持成为所述销部的部分(p)的保持模具(31)构成为如下形状:能够对所述两个台阶部沿轴向压缩铆接而将所述配重部件(cw)的环状部(50)固定于所述配重设置部(S)。
13.根据权利要求12所述的曲轴的制造装置,其中,
还具备壳体,所述壳体以所述各保持模具能够沿轴向滑动的方式收纳并约束所述各保持模具。
14.根据权利要求13所述的曲轴的制造装置,其中,
至少保持成为所述销部的部分(p)的保持模具(31)具备轴向滑动件(41)和径向滑动件(42),所述轴向滑动件以能够相对于所述壳体的内周面沿轴向移动的方式滑动,所述径向滑动件被保持于该轴向滑动件并且以能够沿壳体的径向移动的方式滑动。
15.根据权利要求12或13所述的曲轴的制造装置,其中,
还具备预备成形装置(2),所述预备成形装置在所述坯件(1)的成为配重设置部的部分(s)贯穿插入配置于所述配重部件(cw)的环状部(50)的状态下,对该坯件的成为销部的部分(p)沿轴正交方向加压,并且以该成为销部的部分和与其相邻的成为轴颈部的部分(j)在轴向上的位置彼此靠近的方式沿轴向加压,使所述坯件的成为销部的部分(p)相对于成为轴颈部的部分(j)偏移预定量,并且使成为曲柄臂部的部分以预定的厚度相对于成为销部的部分和成为轴颈部的部分弯曲。
16.根据权利要求15所述的曲轴的制造装置,其中,
所述预备成形装置(2)具备:冲头(20),其把持所述坯件(1)的成为销部的部分(p);
冲模(21),其把持与该成为销部的部分(p)的两端相邻的成为轴颈部的部分(j);轴正交方向加压单元,其使所述冲头沿坯件的轴正交方向移动;以及轴向加压单元(3),其沿轴向加压以使所述冲模(21)靠近所述冲头(20),
所述冲头(20)成形为如下形状:在所述彼此相邻的销部(P)之间的成为配重设置部的部分(s)贯穿插入配置于在配重部件的基端部形成的环状部的状态下,能够把持与该成为配重设置部的部分的两侧相邻的成为销部的部分(p)。
17.根据权利要求16所述的曲轴的制造装置,其中,
所述冲头(20)构成为如下形状:能够通过对所述成为配重设置部的部分沿轴正交方向按压来使其塑性变形,而将所述配重部件(cw)的环状部(50)铆接固定于所述配重设置部(S)。
18.根据权利要求15所述的曲轴的制造装置,其中,
所述预备成形装置(2)还具备偏心量限制单元(27),所述偏心量限 制单元限制所述成为配重设置部的部分(s)相对于成为轴颈部的部分(j)的偏移,使所述配重设置部(S)相对于所述轴颈部(J)的偏心量比所述销部(P)相对于所述轴颈部的偏心量小。
19.根据权利要求12或13所述的曲轴的制造装置,其中,
还具有淬火装置(7),所述淬火装置在从所述配重部件(cw)的环状部至与所述轴颈部(J)的中心轴延长线对应的部分之间形成有至少局部地使截面面积减小而成的厚度减薄部分(52a)的情况下,对所述配重的厚度减薄部分进行淬火处理。
20.根据权利要求19所述的曲轴的制造装置,其中,
所述淬火装置(7)构成为能够同时对所述配重的厚度减薄部分(52a)和所述销部进行淬火处理的形状。

说明书全文

曲轴、曲轴的制造方法以及曲轴的制造装置

技术领域

[0001] 本发明涉及曲轴、曲轴的制造方法以及曲轴的制造装置,特别涉及到下述曲轴、用于制造该曲轴的方法以及用于制造该曲轴的装置,所述曲轴具有:轴颈部,所述轴颈部成为旋转中心轴;多个销部,所述多个销部相对于所述轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部,所述曲柄臂部在所述轴颈部与各销部之间沿径向延伸;以及配重,所述配重配置在所述彼此相邻的销部之间并向与所述销部相对于所述轴颈部偏心的方向相反的方向延伸。

背景技术

[0002] 作为与曲轴相关的现有的技术,已知专利文献1。而且,作为与曲轴相关的其他的现有的技术,已知专利文献2。
[0003] 专利文献1涉及到通过将配重部件与轴坯件塑性结合来形成组装式曲轴的技术。
[0004] 并且,专利文献1中公开了一种用轴坯件制造曲轴的曲轴的制造方法,其具有下述等特征:在对所述轴坯件的半径方向施加变形的浮动夹具或者对所述轴坯件的轴向施加载荷的可动模具、和保持所述轴坯件的固定模具,配置成为所述曲轴的平衡锤的配重部件,并且将所述轴坯件固定于所述可动模具和所述固定模具,一边利用所述浮动夹具对所述轴坯件的预定部位施加半径方向的载荷,一边使所述可动模具接近所述固定模具,由此对所述轴坯件施加轴向的压缩载荷而对所述轴坯件进行镦锻,使所述预定部位向特定方向纵弯曲,并且使所述配重部件与所述轴坯件塑性结合,并且所述配重部件具备供所述轴坯件贯通的贯通孔,在所述贯通孔的内周设有齿形状。
[0005] 而且,在专利文献1中,公开了一种用轴坯件制造曲轴的曲轴的制造装置,其具有下述等特征:具备保持所述轴坯件的可动模具和固定模具、浮动夹具、以及在保持所述轴坯件的状态下使所述可动模具接近所述固定模具的加压单元,将与所述轴坯件塑性结合的配重部件保持在所述可动模具或者所述浮动部件以及所述固定模具来形成曲轴。
[0006] 并且,在专利文献1中公开了一种组装式曲轴,具备下述等特征。具备:轴坯件,在其保持于可动模具和固定模具的状态下,一边使所述可动模具向所述固定模具接近一边利用浮动夹具对特定部位施加径向的载荷而被镦锻;以及配重部件,其与形成于所述轴坯件的所述特定部位的两侧的芯骨部塑性结合。
[0007] 并且,在专利文献1的图2、图12中示出了在单一的销部22b的两端连续形成芯骨部22c与轴部(相当于本申请发明中的轴颈部的一例,因此以下称作轴颈部)22a的曲轴。而且,在专利文献1的实施方式中,记载了下述等内容:“对轴坯件21进行镦锻加工,并且将形成于轴坯件21的芯骨部21c(相当于本申请发明的曲柄臂部的一例,因此以下称作曲柄臂部)与配重部件22的贯通孔22a塑性结合。”(0035)。
[0008] 在上述专利文献1中,通过对轴坯件21进行镦锻加工,从而在销部21b的两端和各轴颈部21a的端部之间成形曲柄臂部21c,在该曲柄臂部21c的镦锻成形时,使贯穿插入配重部件22的贯通孔22a的芯骨部21c塑性结合。即,在专利文献1中,与各销部21b相对于轴颈部21a的偏心相位无关,在按发动机气缸数所需的各销部21b的两端分别成形曲柄臂部21c,并且在曲轴的两端和各曲柄臂部21c之间分别形成轴颈部21a。并且,使配重部件22分别与各曲柄臂部21c塑性结合。
[0009] 另一方面,在专利文献2中公开了具有下述等特征的曲柄轴,相邻地设置至少两组曲轴曲拐部,所述曲轴曲拐部利用曲柄臂分别支承曲柄销的两端,使所述相邻的两组曲轴曲拐部的各曲柄销处于相同相位,在相对的一侧的各曲柄臂之间不设置曲柄轴颈而利用连接部连接,并且在远离的一侧的曲柄臂分别设置曲柄轴颈,设置将所述相邻的两组曲轴曲拐部的相对的一侧的各曲柄臂连接的肋。
[0010] 并且,在专利文献2的实施方式中记载了下述等内容:“所述曲柄轴2相邻设置有至少两组利用曲柄臂8、8分别支承曲柄销6的两端的曲轴曲拐部4。在图中,两组曲轴曲拐部4相邻设置。所述曲柄销6轴支承未图示的连杆的大端部。”(0016),“所述相邻的两组曲轴曲拐部4中,使各曲柄销6位于相同相位,在相对的一侧的各曲柄臂8之间不设置曲柄轴颈而以连接部10连接。”(0017),“所述相邻的两组曲轴曲拐部4中,使各曲轴销6的销中心线B相对于各曲柄轴颈12的轴颈中心线A所成的度为相同角度(0°或者360°)的相位。由此,相邻的两组曲轴曲拐部4将各曲柄销6设置成位于相同相位。”(0018),“这样,所述曲柄轴2为:使相邻的两组的曲轴曲拐部4的各曲柄销6位于相同相位,在相对的一侧的各曲柄臂8之间不设置曲柄轴颈而利用连接部10连接,并且在远离的一侧的曲柄臂8分别设置曲柄轴颈12,该曲柄轴2设有将相邻两组曲轴曲拐部4的相对的一侧的各曲柄臂8连接起来的肋20。”(0020)。而且,在图1中,在曲柄臂8的连接部10设有平衡配重(相当于本发明的配重的一例,因此在以下称为配重)。并且,在专利文献2还记载了:“而且,曲柄轴2仅是在相邻两组的曲轴曲拐部4的相对的一侧的各曲柄臂8之间设有肋20,因此能够通过一体锻造容易地进行制造,能够以低成本实施制造,在实用方面是有利的。”(0025)。
[0011] 即,在所述专利文献2中,在曲柄销6和曲柄销6之间与曲柄臂8一体地设有连接部10,在分别与位于曲轴的两端的曲柄轴颈12连续的曲柄臂8、8以及所述连接部10的与曲柄臂8对应的位置分别安装有配重16。另外,对于配重16如何安装于连接部10,在专利文献1中并未记载。
[0012] 在先技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1:日本特开2010-65754号公报
[0015] 专利文献2:日本特开平8-105431号公报

发明内容

[0016] 发明要解决的课题
[0017] 曲轴一般要求整体轻量化。在上述专利文献1中,在各销部21b的两端分别形成曲柄臂部21c,在曲轴的两端和各曲柄臂部21c之间分别形成轴颈部21a,而且,使配重部件22分别与各曲柄臂部21c塑性结合,因此曲轴存在着进一步轻量化的余地。并且,使配重部件22分别与各曲柄臂部21c塑性结合,因而存在着削减工序数量和成本的余地。
[0018] 而且,在上述专利文献2中,对于曲柄销6和曲柄销6之间的与曲柄臂8一体设置的连接板10,将配重16分别安装在与曲柄臂8对应的位置,因此难以使曲轴轻量化。并且,在上述专利文献2中,需要用于在连接部10的与曲柄臂8对应的位置分别安装配重16的工序,还存在着耗费劳、时间和成本等问题。并且,在上述专利文献2中,由于是通过一体锻造成形的,因此在该锻造工序中,在成形用于设置配重16的连接部10的部分处,坯件的体积分配比较困难,因此不需要的锻造毛刺增大,其结果是,还存在着锻造材料利用率变差的问题。
[0019] 本发明是鉴于上述的问题而完成的,其目的在于提供一种能够以简单的结构容易且坚固地制造的结构的曲轴。而且,本发明是鉴于上述的问题而完成的,其目的在于提供一种能够以简单的结构容易地制造坚固的曲轴的方法及其装置。
[0020] 用于解决课题的方案
[0021] 本发明的曲轴的特征在于,所述曲轴具有:具有:轴颈部,其成为旋转中心轴;多个销部,其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部,其在所述轴颈部与各销部之间延伸;以及配重,其配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部平行地越过所述轴颈部的中心轴延长线延伸,所述曲轴由连续构成所述轴颈部、曲柄臂部和销部的坯件和构成所述配重的配重部件构成,所述配重部件在其基端部具有环状部,所述坯件在成为所述彼此相邻的销部的部分之间具有配重设置部,通过将所述坯件的配重设置部贯穿插入配置于所述配重部件的环状部并固定从而构成所述配重,通过对所述坯件进行偏心镦锻来成形所述轴颈部、曲柄臂部和销部。
[0022] 本发明的曲轴的制造方法,用于制造曲轴,所述曲轴具有:轴颈部,其成为旋转中心轴;多个销部,其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部,其在所述轴颈部与各销部之间延伸;以及配重,其配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部平行地越过所述轴颈部的中心轴延长线延伸,所述制造方法的特征在于,准备连续构成所述轴颈部、曲柄臂部和销部的坯件、以及构成所述配重的配重部件,在所述配重部件的基端部形成环状部,并且在所述坯件的成为彼此相邻的销部的部分之间设定配重设置部,将所述坯件的成为配重设置部的部分贯穿插入配置于所述配重部件的环状部,将所述配重部件的环状部固定于所述坯件的成为配重设置部的部分或者所述配重设置部,并且对所述坯件沿轴向加压来进行偏心镦锻成形从而成形所述轴颈部、曲柄臂部和销部。
[0023] 本发明的曲轴的制造装置,用于制造曲轴,所述曲轴具有:轴颈部,其成为旋转中心轴;多个销部,其相对于该轴颈部以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部,其在所述轴颈部与各销部之间延伸;以及配重,其配置在所述彼此相邻的销部之间,并且与所述曲柄臂部平行地越过所述轴颈部的中心轴延长线延伸,所述曲轴由连续构成所述轴颈部、曲柄臂部和销部的坯件以及构成所述配重的配重部件构成,所述制造装置的特征在于,具备:保持模具,其分别保持所述坯件的成为所述轴颈部的部分和成为所述销部的部分;以及轴向加压单元,其对所述坯件沿轴向加压来进行偏心镦锻,并且将成为曲柄臂部的部分在所述保持模具之间压扁而成形为预定厚度,保持成为所述销部的部分的保持模具构成为如下形状:在所述彼此相邻的销部之间的成为配重设置部的部分贯穿插入配置于在配重部件的基端部形成的环状部的状态下,能够保持成为所述销部的部分。
[0024] 发明效果
[0025] 根据本申请的曲轴涉及的发明,利用坯件和配重部件构成,配重部件的基端部的环状部被坯件的成为彼此相邻的销部的部分之间的配重设置部贯穿插入,配重部件以与曲柄臂部平行并越过轴颈部的中心轴延长线地延伸的方式配置,在环状部固定于配重设置部的状态下对坯件进行偏心镦锻,或者在对坯件进行偏心镦锻的同时将环状部固定于配重设置部,通过这样简单的结构,能够提供如下曲轴:由于将配重坚固地仅设于相对于轴颈部相位相同的销部之间,因此为容易制造的结构,并且实现了轻量化。
[0026] 根据本申请的曲轴的制造方法涉及的发明,准备在成为彼此相邻的销部的部分之间设定有配重设置部的坯件和形成有环状部的配重部件,使环状部贯穿插入配重设置部,将配重部件以与曲柄臂部平行并越过轴颈部的中心轴延长线地延伸的方式配置,在环状部固定于配重设置部后对坯件进行偏心镦锻,或者在对坯件进行偏心镦锻的同时将环状部固定于配重设置部,通过这样简单的结构,能够提供如下方法:能够容易制造将配重坚固地仅设于相对于轴颈部相位相同的销部之间且轻量化了的曲轴。
[0027] 根据本发明的曲轴的制造装置涉及的发明,保持坯件的销部的保持模具形成为下述形状:在将在配重部件的基端部形成的环状部被所述坯件的成为相邻的销部之间的配重设置部的部分贯穿插入配置的状态下,能够保持所述成为销部的部分,通过这样简单的结构,在配重部件的环状部被坯件的成为配重设置部的部分贯穿插入,并将配重部件以与曲柄臂部平行地越过轴颈部的中心轴延长线延伸的方式配置的状态下,用保持模具分别保持成为销部的部分和成为轴颈部的部分,利用轴向加压单元对坯件向轴向加压以进行偏心镦锻,并且使成为曲柄臂部的部分在所述保持模具之间压扁而成形为预定的厚度,这样能够提供下述装置方法:能够容易地制造将配重容易且坚固地仅设于相对于轴颈部的相位相同的销部之间且轻量化了的曲轴。附图说明
[0028] 图1是示出用于制造本发明的曲轴的坯件和配重部件的一个实施方式的立体图。
[0029] 图2是示出使图1所示的配重部件的环状部被坯件的配重设置部贯穿插入的状态的立体图。
[0030] 图3是示出从图2的状态将配重部件的环状部固定于坯件的配重设置部,并且对坯件进行镦锻而成形的曲轴的一个实施方式的主视图。
[0031] 图4是图3的剖视图。
[0032] 图5是示出设置了图2所示的坯件和配重部件的状态下的、本发明的预备成形装置的一个实施方式的剖视图。
[0033] 图6是示出从图5的状态完成了坯件的预备成形的状态的预备成形装置的剖视图。
[0034] 图7是示出在本发明的一个实施方式中用于对坯件镦锻成形的制造装置的、成形为对半分开状的销部保持模具和壳体的一方、以及轴颈部保持模具的剖面的分解立体图。
[0035] 图8是示出在图7所示的制造装置中设置了插入到配重部件的坯件的状态下,将成形为对半分开状的销部保持模具和壳体打开,并且剖开轴颈部保持模具的说明图。
[0036] 图9是图8的横向剖视图。
[0037] 图10是示出从图8的状态对坯件向轴向加压来进行镦锻成形的状态的说明图。
[0038] 图11是图10的横向剖视图。
[0039] 图12是示出在本发明的第二实施方式中在成为配重设置部的部分的两端形成台阶部的坯件的一个实施方式的主视图。
[0040] 图13是示出设有图12所示的坯件的状态下的预备成形装置的一个实施方式的剖视图。
[0041] 图14是示出从图13的状态完成了坯件的预备成形的状态的预备成形装置的剖视图。
[0042] 图15是示出用于说明通过铆定台阶部来固定了配重部件的状态的、图14的局部放大图。
[0043] 图16是示出在本发明的第二实施方式中用于对坯件镦锻成形的制造装置的、成形为对半分开状的销部保持模具的一方的分解立体图。
[0044] 图17是将在如图14所示地配重部件被贯穿插入的状态下预备成形了的坯件设于包括图16所示的保持模具的制造装置的状态的说明图。
[0045] 图18是示出从图17所示的状态对坯件在轴向加压而进行了镦锻成形的状态的说明图。
[0046] 图19是示出将图12所示的坯件设于本发明的第三实施方式中的预备成形装置的状态的剖视图。
[0047] 图20是示出从图19的状态完成了坯件的预备成形的状态的预备成形装置的剖视图。
[0048] 图21是为了比较曲轴(a)和曲轴(b)而示出的说明图,所述曲轴(a)是通过对如图20所示地预备成形的坯件进行镦锻成形而制造的曲轴,所述曲轴(b)是通过对如图14所示地预备成形的坯件进行镦锻成形而制造的曲轴。
[0049] 图22是为了比较通过本发明的第四实施方式将配重的厚度减薄部与销部一起进行淬火处理的情况(a)和通过现有的技术仅将销部淬火处理的情况(b)而示出的说明图。

具体实施方式

[0050] 首先,基于图1~图4说明本发明的曲轴100的第一实施方式。另外,对于该实施方式中的曲轴100以下述情况进行说明:在曲轴100的两端形成有一对成为旋转中心轴的轴颈部J、J,形成一对销部P、P,所述一对销部P、P相对于轴颈部J以相同相位偏心且彼此相邻,以在各轴颈部J与各销部P之间分别延伸的方式形成有一对曲柄臂部W、W,在两个销部P、P之间设定配重设置部S,配重CW与曲柄臂部W平行配置且以越过轴颈部J的中心轴延长线C的方式延伸。在以下的记载和附图中,特别是在对曲轴100进行说明的情况下,如轴颈部J、销部P、曲柄臂部W、配重设置部S、配重CW地以大写字母表示,而在对坯件1或预备成形而成的坯件10(后述)进行说明的情况下,如成为轴颈部的部分j、成为销部的部分p、成为曲柄臂部的部分w、成为配重设置部的部分s、构成配重的配重部件cw地以小写字母表示。在图中,对同样的部分或者相当的部分标以相同标号。
[0051] 本发明的曲轴100大致具有:轴颈部J、J,其成为旋转中心轴;多个销部P、P,其相对于轴颈部J以相同相位偏心并彼此相邻;曲柄臂部W、W,其在各轴颈部J和各销部P之间延伸;以及配重CW,其配置在销部P、P之间并且以与曲柄臂部W平行且越过轴颈部J的中心轴延长线C的方式延伸,曲轴100由连续地构成轴颈部J、曲柄臂部W和包含配重设置部S的销部P的坯件1、以及构成配重CW的配重部件cw构成。通过对坯件1或10进行偏心镦锻而成形轴颈部J、曲柄臂部W以及包含配重设置部S的销部P。并且,在相邻的销部P、P之间具有配重设置部S。而且,配重部件cw在其基端部形成有环状部50。通过将坯件1贯穿插入该环状部50,并将环状部50配置并固定在配重设置部S来构成配重CW。
[0052] 图1是示出用于制造本发明的曲轴的坯件1和配重部件cw的立体图,图2是示出坯件1贯穿插入在了配重部件cw的环状部50的状态的立体图,图3是对坯件1或10进行镦锻加工而成形的曲轴100的主视图,图4是图3的纵剖侧视图。另外,请注意:图1、2所示的配重部件cw与图3、4中的配重CW的朝向是相反配置的状态。
[0053] 如图1所示,曲轴100由坯件1和配重部件cw构成。在图1所示的实施方式的情况下,坯件1由整体上剖面为圆形且直径均匀的棒状或者线状(将这些统称为棒状)的金属制材料构成。在坯件1的成为销部的部分p、p之间设定有成为配重设置部的部分s。另一方面,配重部件cw一体成形有其基端部的环状部50、其顶端部的重物部51以及连接环状部50和重物部51的连接部52。环状部50的内径成形得比坯件1的成为配重设置部的部分s的外径稍大,以使所述部分s能够贯穿插入环状部50。而且,重物部51基于配重部件cw的质量、连接部52的长度、销部P相对于轴颈部J的偏心量、或者销部P承受的惯性矩的大小等而被设定为能够抵消在曲轴产生的振动的大小。这样的配重部件cw能够通过冲裁加工、锻造加工等容易地成形。
[0054] 如图2所示,如此成形的配重部件cw中,坯件1贯穿插入其环状部50,并将环状部50配置在成为配重设置部的部分s。然后,在该状态下对坯件1进行镦锻,使销部P相对于轴颈部J偏心预定量,并且将曲柄臂部W压扁而成形为预定的厚度,这样的话,如图3和图4所示,成形如下曲轴100:在两端形成一对轴颈部J、J,在配重设置部S的两端连续地形成一对销部P、P,以在各销部P、P的端部和各轴颈部J、J之间分别延伸的方式形成一对曲柄臂部W、W,将配重设置部S贯穿插入配置并固定在环状部50来构成配重CW。另外,为了固定本发明的曲轴100的配重设置部S和环状部50,例如可以通过激光焊接铆接、键接合(キー接合,楔接合)等各种方法固定连接。利用铆接实现的固定连接在后面详细说明。
[0055] 上述的结构的曲轴能够仅将棒状的坯件1插入配重部件cw的环状部50并进行偏心镦锻成形就容易地构成,而且,配重设置部S贯穿插入环状部50,因此配重CW坚固地设置于配重设置部S。而且,上述的结构的曲轴尽管设有相同相位的一对销部P、P,曲柄臂部和轴颈部仍具有一对即可,并且能够以单一的配重切实地取得曲轴的旋转平衡,因此能够实现曲轴整体的轻量化。
[0056] 接下来,对于本发明的曲轴100的制造装置的第一实施方式,通过制造如上所述构成的曲轴100的情况基于图5~图11说明。
[0057] 本发明的曲轴100的制造装置为用于制造曲轴的装置,所述曲轴大致具有:轴颈部J、J,其成为旋转中心轴;多个销部P、P,其相对于所述轴颈部J以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部W、W,其在轴颈部J与各销部P、P之间延伸;以及配重CW,其配置在销部P、P之间并且与曲柄臂部W平行地越过轴颈部J的中心轴延长线JC地延伸,所述曲轴由连续构成轴颈部J、曲柄臂部W和销部P的坯件1或10、以及构成配重CW的配重部件cw构成,所述制造装置中,具备镦锻成形装置3,所述镦锻成形装置3具备:保持模具30、31,其分别保持坯件1或10的成为轴颈部的部分j、j和成为销部的部分p、p;以及轴向加压单元33,其对坯件1或10沿轴向加压来进行偏心镦锻,并且将成为曲柄臂部的部分w在保持模具30、31之间压扁而成形为预定厚度,保持成为销部的部分p的保持模具31构成为能够在下述状态下保持成为销部的部分p、p的形状,所述状态是彼此相邻的销部p、p之间的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于在配重部件cw的基端部形成的环状部50的状态。并且,本发明的曲轴的制造装置还具备预备成形装置2,预备成形装置2,在坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50的状态下,对所述坯件1的成为销部的部分p、p沿与轴向正交的方向加压,并且以使成为销部的部分p、p和与其相邻的成为轴颈部的部分j、j的轴向的位置彼此靠近的方式沿轴向加压,使坯件的成为销部的部分p、p相对于成为轴颈部的部分j、j偏移预定量,并且使成为曲柄臂部的部分w、w以预定的厚度相对于成为销部的部分p、p和成为轴颈部的部分j、j弯曲。
[0058] 图5和图6是用于说明坯件1的预备成形和该预备成形装置的结构而示出的图,图7~图11是用于说明预备成形后的坯件10的镦锻成形和该镦锻成形装置的结构而示出的图。即,本实施方式中的曲轴的制造装置具备:用于使坯件1预备成形的预备成形装置2和用于对该预备成形后的坯件10进行镦锻成形的镦锻成形装置3。另外,在本实施方式中,将预备成形后的坯件成为粗形材10。
[0059] 在图5和图6所示的实施方式的情况下,预备成形装置2具备:冲头20,其约束并把持坯件1的成为销部的部分p;冲模21、21,其约束并把持坯件1的与由冲头20把持的成为销部的部分p相邻的、成为轴颈部的部分j;轴向正交方向驱动单元25,其进行驱动以使冲头20相对于冲模21在与坯件的轴向正交的方向位移;以及轴向驱动单元26(后述),其沿坯件1的轴向进行驱动以使冲模21相对于冲头20接近,预备成形装置2中,使坯件的成为销部的部分p相对于成为轴颈部的部分j偏移预定量,并且使成为曲柄臂部的部分w以预定的厚度相对于成为销部的部分p和成为轴颈部的部分j弯曲成形。并且,冲头20形成为下述形状:在坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50的状态下,能够把持与该成为配重设置部的部分s的两侧相邻的成为销部的部分p、p。
[0060] 冲头20具有:主体20a,其利用轴向正交方向驱动单元25对坯件1加压,进行成形以使包括成为配重设置部的部分s的成为销部的部分p相对于成为轴颈部的部分j偏移,并且将成为曲柄臂部的部分w压扁;以及冲头按压件20b,其设于所述主体20a的下方并且把持坯件1的包括成为配重设置部的部分s的成为销部的部分p。冲头20安装在上盘23的下面。上盘23与轴向正交方向驱动单元25连接。作为轴向正交方向驱动单元25,例如可以采用沿与坯件1的轴向正交的方向进行伸缩驱动的压力机的活塞(ram)等。冲头20的主体20a在其大致中央部具有用于收纳配重部件cw的空间22。主体20a和冲头按压件20b具有与坯件1的成为销部的部分p、p对应的、把持该部分p、p的部分。并且,冲头按压件20b的把持坯件1的成为销部的部分p、p的部分构成为相互连接、能够维持为坯件1的成为销部的部分p、p的间隔在轴向上没有变动。并且,冲头按压件20b能够相对于主体20a开闭或能够装卸地拆下。对于坯件1,在冲头按压件20b相对于主体20a打开的状态或者拆下的状态下,将环状部50贯穿插入在了成为配重设置部的部分s的配重部件cw收纳于空间22,并以成为销部的部分与进行把持的部分对应的方式进行配置,然后,将冲头按压件
20b相对于主体20a关闭或者安装、利用夹紧件等保持,由此对该成为销部的部分p、p进行把持。
[0061] 冲模21与冲头20同样地,具有:主体21a,以在主体21a与冲头20之间将成为曲柄臂部的部分w压扁的方式进行成形;以及冲模按压件21b,其设于所述主体21a的上方并把持坯件1的成为轴颈部j的部分,冲模按压件21b能够相对于主体21a开闭或者能够装卸地拆下。并且,冲模21以能够沿轴向移动的方式设于下盘24的上面。
[0062] 轴向驱动单元26可以由通过上盘23的下降而以相互靠近的方式移动的凸轮机构构成。构成轴向驱动单元的凸轮机构26由驱动凸轮26a和从动凸轮26b构成。驱动凸轮26a以在轴向上不移动的方式设于上盘23,从动凸轮26b以能够沿轴向移动的方式设置并与冲模21连接。当驱动凸轮26a伴随着上盘23的下降而被压下时,通过从动凸轮26b使一对冲模21、21以彼此靠近的方式沿轴向移动。另外,轴向驱动单元26并不限定于凸轮机构,也可以由沿坯件1的轴向(图5、图6中的左右方向)伸长和收缩的液压缸等其他致动器构成。
[0063] 另一方面,本实施方式中的镦锻成形装置3具备以能够使保持模具30、31沿轴向滑动的方式约束保持模具30、31的壳体32,并且在本实施方式中,至少保持坯件1或10的成为销部的部分p的保持模具31具备:轴向滑动件41,其以能够相对于壳体32的内周面沿轴向移动的方式滑动;以及径向滑动件42,其被保持于所述轴向滑动件41,并且以能够沿壳体32的径向移动的方式滑动。
[0064] 壳体32由将圆筒沿轴向对半分开得到的一对部件32A、32B构成。壳体32被支承成相对的相互的部件32A、32B能够开闭且在成形时不会意外打开地以预定的力合模。另外,在图8和图10中,示出了壳体32的一个部件32A或32B的端面,不过要注意的是为了容易确定其形状而标有阴影线。
[0065] 保持坯件1或10的成为轴颈部的部分j的保持模具(称为轴颈部保持模具)30的外周形状是与壳体32的内周形状相似形状,并且比所述壳体32的内周面成形得稍小。各轴颈部保持模具30在其一侧形成有保持成为轴颈部的部分j的保持部30a。保持部30a可以通过穿设孔等而容易地形成,所述孔的内径比成为轴颈部的部分j的直径稍大,且深度与成为轴颈部的部分j的轴向长度对应。另外,在本实施方式中,由于制造仅在两端具备轴颈部J、J的曲轴100,轴颈部保持模具30构成有一对。并且,各轴颈部保持模具30也可以不像销部保持模具31A、31B那样构成为对半分开状(对于对半分开状的销部保持模具31A、31B的结构,在后面叙述),而以包括图7中点划线所示的部分的方式一体地成形。
[0066] 保持坯件1或10的成为销部的部分p的保持模具(称为销部保持模具)31以能够保持和取出坯件1或粗形材10的方式由形成为对半分开状的一对部件31A、31B构成。销部保持模具31的轴向滑动件41成形为板状,所述板状的厚度与成形的曲轴100的两个销部P、P(包括配重设置部S)的端部之间的轴向长度加上使支承所述销部P的两端的两个曲柄臂部W、W成形的厚度而得到的厚度大致相同,该轴向滑动件41的外周形状与壳体32的内周形状为相似形,并且以能够在壳体32的内部沿轴向滑动的方式形成得比壳体32的内面稍小。并且,销部保持模具31的轴向滑动件41中,在其两面以沿厚度方向分别贯通的方式形成开口43,该开口43根据成形的曲轴100的曲柄臂部W的形状和/或大小、以及配重的重物部的大小(宽度和/或长度)等沿径向延伸,轴向滑动件41由沿所述开口43的长度方向在中央对半分开的一对部件41A、41B构成。进而,在开口43的长度方向侧壁分别形成有用于以滑动件42的侧缘能够滑动的方式支承径向滑动件42的侧缘的槽44。
[0067] 另一方面,销部保持模具31的径向滑动件42成形为板状,所述板状的厚度为与成形的曲轴100的两个销部P、P(包括配重设置部)的端部之间的轴向长度大致相同的厚度,且其宽度为能够被轴向滑动件41的槽44支承而被沿与移动方向正交的方向约束的宽度,并且所述板状的长度为:如图8~图12所示在环状部50被坯件1或10的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置的配重部件cw的连接部52收纳于空间45并且重物部51从空间45突出的状态下,在槽44内能够移动从坯件1或10的成为销部的部分p到成为曲轴的销部P的偏心长度为止。并且,径向滑动件42在其厚度方向的大致中央形成有用于收纳配重部件cw的环状部50和连接部52的空间45,而且在所述空间45和径向滑动件42的表面之间形成有保持成为销部的部分p的孔46。并且,径向滑动件42由一对部件42A、42B构成,所述部件42A、42B由沿穿过孔46的中心且在销部P相对于轴颈部J偏心的方向上延伸的假想线上形成的分割线对半分开。另外,在图8和图10中,示出了销部保持模具31的轴向滑动件41和径向滑动件42的一个部件41A、42A或41B、42B的端面,不过与壳体32同样,要注意的是为了容易确定其形状而标有阴影线。
[0068] 接下来,对于本发明的曲轴的制造方法的第一实施方式,通过使用如图5~图11所示地构成的制造装置如图1~图4所示地制造曲轴的情况来进行说明,并且也一并说明该制造装置的动作及其效果。
[0069] 本发明的曲轴100的制造方法,其为用于制造曲轴100的方法,所述曲轴100大致具有:轴颈部J、J,其成为旋转中心轴;多个销部P、P,其相对于所述轴颈部J以相同相位偏心且彼此相邻;曲柄臂部W、W,其分别在轴颈部J与各销部P、P之间延伸;以及配重CW,其配置在销部P、P之间并且与曲柄臂部W平行且越过轴颈部J的中心轴延长线JC地延伸,其中,准备连续构成轴颈部J、曲柄臂部W和销部P的坯件1、以及构成配重CW的配重部件cw,在配重部件cw的基端部形成环状部50,并且在坯件1的成为销部的部分p、p之间设定成为配重设置部的部分s,将坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50并固定,并且对坯件1或10沿轴向加压来进行偏心镦锻从而成形轴颈部J、J、曲柄臂部W、W和销部P、P。
[0070] 并且,本发明的曲轴的制造方法大致为,在上述镦锻成形之前,在坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50的状态下,对成为销部的部分p、p沿与轴向正交的方向加压,并且沿轴向加压使得该成为销部的部分p、p和与其相邻的成为轴颈部的部分j、j的轴向的位置彼此靠近,实施使坯件1的成为销部的部分p、p相对于成为轴颈部的部分j、j偏移预定量,并且使成为曲柄臂部的部分w、w以预定的厚度相对于成为销部的部分p、p和成为轴颈部的部分j、j弯曲的预备成形来形成粗形材10,对该预备成形得到的粗形材10沿轴向加压来进行偏心镦锻。
[0071] 在对坯件1进行预备成形时,如图5所示,首先将棒状的坯件1贯穿插入配重部件cw的环状部,以使配重部件的环状部50位于坯件1的成为配重设置部的部分s,在该状态下将配重部件cw收纳于冲头20的主体20a的空间22且用冲头20把持坯件1的成为销部的部分p、p,并且以冲模21、21分别把持坯件1的成为轴颈部的部分j、j。此时,如图5所示,配重部件cw由主体20b的空间22定位,而且,贯穿插入环状部50的坯件1由冲模21把持定位,因此配重部件cw的环状部50被相对于坯件1的成为配重设置部的部分s准确地定位。
[0072] 在该状态下,如图6所示,通过使上盘23相对于下盘24下降,使冲头20沿与坯件1的轴向正交的方向移动来加压,并且利用轴向驱动单元26使冲模21、21分别以接近冲头
20的方式沿轴向移动来加压。坯件1的成为销部的部分p、p相对于成为轴颈部的部分j偏移预定量,与此相伴地,由凸轮机构26a、26b等构成的轴向驱动单元26使冲模21、21以相互接近的方式移动,从而将位于成为销部的部分p与成为轴颈部的部分j之间的成为曲柄臂部的部分w相对于部分p和部分j弯曲加工成预定的角度。此时,通过冲头20沿与坯件1的轴向正交的方向移动而实现的加压和冲模21、21以彼此接近的方式沿轴向移动,从而粗形材10的成为曲柄臂部的部分w在冲头20的主体20a与冲模21的主体21a之间被加压并压扁而成形为预定的厚度,并且相对于成为轴颈部的部分j和成为销部的部分p弯曲成形为预定的角度。粗形材10中,成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50。
[0073] 在这样将棒状的坯件1预备成形而成为粗形材10的情况下,能够在以后以较少的成形阻力进行偏心镦锻成形,因而能够容易且可靠地制造高精度的曲轴。而且,在预备成形时使冲模21、21以彼此接近的方式移动,从而对成为销部的部分p和成为轴颈部的部分j沿与轴向正交的方向加压的力较小即可,能够将成为曲柄臂部的部分w容易且高精度地相对于成为销部的部分p和成为轴颈部的部分j弯曲加工成预定角度。
[0074] 接下来,在对预备成形了的粗形材10进行偏心镦锻成形时,如图8和9所示,将预备成形的粗形材10的成为销部的部分p和成为轴颈部的部分j分别保持在镦锻成形装置3的保持模具30、31。此时,环状部50被成为配重设置部的部分s贯穿插入配置的配重部件cw收纳于销部保持模具31的径向滑动件42的空间45中,位于成为配重设置部的部分s的两侧的成为销部的部分p、p被分别保持在径向滑动件42的孔46、46中。
[0075] 在该状态下,将保持了粗形材10的保持模具30、31收纳在壳体32内,如图10和图11中以箭头示出地利用轴向加压单元33沿轴向加压。此时,径向滑动件42相对于轴向滑动件41的槽44滑动直到与壳体32的内周面抵合(衝合)。因此,粗形材10的成为销部的部分p相对于成为轴颈部的部分j的偏心量变化为曲轴100的销部P相对于轴颈部J的偏心量。并且,粗形材10的成为曲柄臂部的部分w、w在轴向滑动件41的开口43内,在轴颈部保持模具30和销部保持模具31的径向滑动件42之间被压扁地被镦锻,成形为相对于销部P、P隔开预定的间距、且分别为预定的形状、预定的厚度的曲柄臂部W、W。
[0076] 另外,在本实施方式中,可以将配重部件cw的环状部50与坯件1的成为配重设置部的部分s通过焊接等固定起来,进行预备成形和偏心镦锻成形,也可以是,在将坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50的状态下进行预备成形,然后将配重部件cw的环状部50与粗形材10的成为配重设置部的部分s通过焊接等固定起来,接着,进行偏心镦锻成形,还可以是,在坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50的状态下进行预备成形,接着进行偏心镦锻成形,然后将配重部件cw的环状部50与曲轴的配重设置部S通过焊接等固定起来。
[0077] 另外,本发明也可以不进行预备成形,将坯件1的成为配重设置部的部分s贯穿插入配置于配重部件cw的环状部50,将坯件1的成为轴颈部的部分j和成为销部的部分p分别保持在保持模具30、31来进行偏心镦锻成形。并且,本发明也包括下述情况:在偏心镦锻成形时不将保持模具30、31收纳在壳体32内地沿轴向加压。
[0078] 在这样由轴向滑动件41和径向滑动件42构成镦锻成形装置3的销部保持模具31的情况下,伴随着偏心镦锻成形,能够可靠地应对从坯件1或者粗形材10的成为销部的部分p相对于成为轴颈部的部分j的偏心量变化到曲轴100的销部P相对于轴颈部J的偏心量,并且能够使销部P高精度地偏心。
[0079] 而且,镦锻成形装置3的轴颈部保持模具30和销部保持模具31收纳于壳体32内而被约束,由此,能够可靠且高精度地进行坯件1或粗形材10的偏心镦锻成形。
[0080] 接下来,基于图12~图18说明本发明的第二实施方式。另外,在本第二实施方式的说明中,对于与上述的第一实施方式同样或相当的部分标以相同标号并省略其说明,仅对与第一实施方式不同的部分进行说明。
[0081] 本发明的该实施方式中的曲轴100中,通过将配重部件cw的环状部50和坯件1或10的配重设置部s的至少一方铆接,从而将配重部件cw的环状部50固定于配重设置部S。图13~图15用于说明通过在预备成形的工序中使成为配重设置部的部分s的台阶部6(后述)塑性变形,从而将配重部件cw的环状部50铆接固定的情况,图16~图18用于说明通过在偏心镦锻成形工序中对成为配重设置部的部分s的台阶部6沿轴向压缩,从而将配重部件cw的环状部50铆接固定的情况。
[0082] 如图12所示,本实施方式中的坯件1中,成为配重设置部的部分s的剖面面积成形为比成为销部的部分p的剖面面积大,并且在成为配重设置部的部分s的成为与各成为销部的部分p的交界处的两端形成有台阶部6、6。另外,在图12所示的实施方式中,坯件1的成为轴颈部的部分j和成为曲柄臂部的部分w成形为与成为配重设置部的部分s为大致相同剖面面积。这样的坯件1例如通过对整体具有成为轴颈部的部分j、成为曲柄臂部的部分w和成为配重设置部的部分s的剖面面积的棒状的金属材料将各成为销部的部分p切削加工成预定的剖面面积等等而成形。
[0083] 预备成形装置2的冲头构成为下述形状:通过沿与轴向正交的方向按压成为销部的部分p而使成为配重设置部的部分s塑性变形,能够将配重部件cw的环状部50铆接固定于配重设置部S。即,如将图15放大并以局部剖面示出地,冲头主体20a的、与从成为配重设置部的部分s的台阶部6到配重部件cw的环状部50的端面为止对应的部分20c倾斜地形成为锥状。
[0084] 在如此构成的预备成形装置2中,如图13所示,将坯件1的成为销部的部分p、p在冲头主体和冲头按压件之间把持,而且将成为轴颈部的部分j、j由冲模把持,如图14所示,使上盘23相对于下盘24下降,由此使冲头20沿与坯件1的轴向正交的方向移动并加压,并且使冲模21、21以分别接近冲头20的方式沿轴向移动并加压。此时,从坯件1的成为配重设置部的部分s的台阶部6到配重部件cw的环状部50的端面为止的上方部分由冲头主体20a的形成为锥状的部分20c按压,其结果是,以使材料向上方流动的方式塑性变形。由此,如图15所示,坯件1的成为配重设置部的部分s的台阶部附近的厚度隆起,从而将环状部50的端面铆定。该铆定环状部50的端面的工序,仅通过将用于使坯件1的成为配重设置部的部分s塑性变形的部分20c设置于冲头20,就能够与坯件1的预备成形同时地容易进行。
[0085] 另外,在通过该铆定能够将环状部50与成为配重设置部的部分s以充分的强度固定的情况下,可以省略后述的对台阶部6沿轴向压缩(基于图18说明)而实现的铆定,而且,在进行该对台阶部6沿轴向压缩而实现的铆定的情况下,能够作为该沿轴向压缩而实现的铆定的前工序而起到临时固定的作用。
[0086] 接下来,基于图16~图18说明本实施方式中的镦锻成形装置。在本实施方式中,同样,对使坯件1预备成形而成的粗形材10进行镦锻成形的情况进行说明,不过本发明并不限定于对粗形材10进行镦锻成形的情况。
[0087] 在本实施方式中的镦锻成形装置中,保持成为销部的部分p的保持模具31构成为下述形状:沿轴向压缩并铆定成为配重设置部的部分s,从而能够将配重部件cw的环状部50固定于配重设置部S。
[0088] 图16是分解示出对半分开状构成的销部保持模具31A、31B的仅一方的立体图,本实施方式中的销部保持模具31的轴向滑动件41A、41B由(图中的)上部轴向滑动件41a和下部轴向滑动件41b分别构成,径向滑动件42A、42B由(图中的)上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b分别构成。上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b构成为对半分开状,因此通过与图16未示出的另一方的上部径向滑动件和下部径向滑动件分别对合,能够以其孔46、46分别保持坯件1或粗形材10的成为销部的部分p、p。而且,上部轴向滑动件41a和下部轴向滑动件41b也构成为对半分开状,因此通过与图16未示出的另一方的上部轴向滑动件和下部轴向滑动件分别对合,能够以上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b分别能滑动的方式保持上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b。并且,上部轴向滑动件41a和下部轴向滑动件41b被设定为:将两者41a、41b合在一起的轴向的厚度比坯件
1或粗形材10的成为配重设置部的部分s的台阶部6、6之间的轴向长度稍短。因此,分别将上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b安装于粗形材10(图17所示的情况)的成为销部的部分p、p并使其保持于孔46,将所述上部径向滑动件42a和下部径向滑动件42b分别保持于上部轴向滑动件41a和下部轴向滑动件41b的话,在上部轴向滑动件41a和下部轴向滑动件41b之间形成间隙M。而且,构成销部保持模具31的径向滑动件42的孔46成形为与成为销部的部分p的剖面面积对应的直径。因此,径向滑动件42的一个表面中的孔
46周围的部分成为与台阶部6接触的状态,因而,在对坯件1或粗形材10沿轴向加压时,能够使台阶部6沿轴向压缩。
[0089] 在如此构成的镦锻成形装置3中,以保持模具30、31保持粗形材10(本实施方式的情况)并收纳在壳体32内,利用轴向加压单元33沿轴向加压,使之间形成有间隙M的上部轴向滑动件41a与下部轴向滑动件41b抵合。由此,如图18所示,将粗形材10的成为配重设置部的部分s的台阶部6沿轴向压缩,能够将被成为配重设置部的部分s贯穿插入配置的环状部50铆接固定。该将成为配重设置部的部分s铆定来固定环状部50的工序仅通过在坯件1的成为配重设置部的部分s的两端形成台阶部6,利用镦锻成形时沿轴向加压的力即可实现,能够与镦锻成形工序同时地容易进行。因此,无需用于将成为配重设置部的部分s与环状部50固定的焊接等工序。
[0090] 接下来,基于图19~图21说明本发明的第三实施方式。另外,对于与上述的第一和第二实施方式同样或相当的部分标以相同标号并省略其说明,仅对与第一和第二实施方式不同的部分进行说明。
[0091] 预备成形装置2还具备偏心量限制单元27,所述偏心量限制单元27限制成为配重设置部的部分s相对于成为轴颈部的部分j的偏移,使配重设置部S相对于轴颈部J的偏心量比销部P相对于轴颈部J的偏心量小。
[0092] 在本实施方式的情况下,偏心量限制单元27由在预备成形装置2的下盘24的上面配设于与成为配重设置部的部分s对应的位置的体构成。该块体27具有预定的高度。而且,本实施方式中的冲头按压件20b具有能够使块体27通过的通孔28。
[0093] 在如此构成的预备成形装置2中,如图19所示,将坯件1的成为销部的部分p、p在冲头主体20a和冲头按压件20b之间把持,而且将成为轴颈部的部分j、j由冲模21把持,如图20所示,通过使上盘23相对于下盘24下降,从而使冲头20沿与坯件1的轴向正交的方向移动并加压,并且使冲模21、21以分别接近冲头20的方式沿轴向移动并加压。此时,成为销部的部分p、p由冲头主体20a沿与轴向正交的方向加压而相对于成为轴颈部的部分j偏移预定量。然而,由于成为配重设置部的部分s(实际上是被该部分贯穿插入配置的环状部50)与块体27抵接,因此阻碍了其与成为销部的部分p、p同样地相对于成为轴颈部的部分j偏移预定量,限制了相对于成为轴颈部的部分j的偏移量。因此,成形为:粗形材10的成为配重设置部的部分s相对于成为轴颈部的部分j的偏移量比成为销部的部分p相对于成为轴颈部的部分j的偏移量小。
[0094] 并且,若对如此预备成形的粗形材10进行镦锻成形,则如图21的(a)所示,配重设置部S相对于轴颈部J的偏移量比销部P相对于轴颈部J的偏移量小。因此,与如图21的(b)所示,将配重设置部S配置在与销部P同心延长线上的情况,即,将配重设置部S相对于轴颈部J的偏移量设定成与销部P相对于轴颈部J的偏移量相同的情况相比,能够缩短配重CW的连接部52,并且能够减小重物部51,其结果是,能够实现曲轴100整体的轻量化。
[0095] 接下来,基于图22说明本发明的第四实施方式。另外,在本实施方式中,对于与上述的第一~第三实施方式同样或相当的部分标以相同标号并省略其说明,仅对不同的部分进行说明。在图22中,(a)局部地以剖面示出了本实施方式中的曲轴100,(b)为了与本实施方式的曲轴100比较而局部地以剖面示出了将连接部52在全长范围形成为大致相同剖面面积的情况的曲轴100'。
[0096] 本实施方式中的配重部件cw的连接部52,在从环状部50侧到与轴颈部J的中心轴延长线C对应的部分之间的部分形成有剖面面积减小而成的厚度减薄部分52a,该厚度减薄部分52a经过淬火处理。
[0097] 在此,一般来说,曲轴100'的销部P如图22的(b)所示为了使其表面以预定的深度硬化而进行了淬火处理。用于该淬火处理的高频感应加热线圈7'形成为具有与销部P相对的宽度的形状。并且,在进行淬火处理时,使高频感应加热线圈7'接近销部P,以销部P为中心使曲轴100'旋转,将销部P的表面加热至预定的温度。该情况下的配重部件cw的连接部52'整体上为大致相同剖面面积,并未形成如图22的(a)所示的厚度减薄部52a。
[0098] 相对于此,在本发明中,如图22的(a)所示,在配重部件cw的连接部52,在从环状部50侧到与轴颈部J的中心轴延长线C对应的部分之间的部分形成有剖面面积减小而成的厚度减薄部分52a,,实现了轻量化,并且为了确保该厚度减薄部分52a的强度而进行淬火处理。用于该淬火处理的高频感应加热线圈7具有与销部P相对地进行加热的部分7a和与配重CW的连接部52的厚度减薄部52a相对进行加热的部分7b。并且,在进行淬火处理时,使高频感应加热线圈7的部分7a接近销部P并且使部分7b接近连接部52的厚度减薄部分52a,使曲轴100以销部P为中心旋转,将销部P和连接部52的厚度减薄部分52a的表面同时加热至预定的温度,以预定的深度形成淬火部分Y。这样,通过与一般进行的销部P的淬火处理同时地对连接部52的厚度减薄部分52a进行淬火处理,从而不会增加成本、工序、淬火处理耗费的时间等就能够容易且可靠地设置确保了强度的配重CW,而且能够实现曲轴100的进一步的轻量化。
[0099] 产业上的可利用性
[0100] 本发明并不限定于通过具有两个销部的曲轴说明的上述实施方式,也可以应用于形成有三个以上销部、在各销部之间设有配重的情况的曲轴。并且,本发明也可以应用于制造在内燃机以外的其他设备中使用的曲轴的情况。而且,预备成形工序和镦锻成形工序可以根据需要而以预定温度的热加工或冷加工进行。
[0101] 标号说明
[0102] 1:坯件;10:粗形材;100:曲轴;CW:配重;50:环状部;51:重物部;52:连接部;52a:厚度减薄部分;P:销部;J:轴颈部;W:曲柄臂部;S:配重设置部;p:成为销部的部分;
j:成为轴颈部的部分;w:成为曲柄臂部的部分;s:成为配重设置部的部分;6:台阶部;cw:
配重部件;
[0103] 2:预备成形装置;20:冲头;21:冲模;22:空间(配重部件收纳部);27:块体(偏心量限制单元);
[0104] 3:镦锻成形装置;30:轴颈部保持模具;31:销部保持模具;32:壳体;33:轴向加压单元;41:轴向滑动件;42:径向滑动件;45:空间(配重部件收纳部);
[0105] 7:高频感应线圈;7a:加热销部的部分;7b:加热厚度减薄部分的部分。
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