JP7368719B2 - クランクシャフト用トリミング型及びクランクシャフトのトリミング方法 - Google Patents

Description

本発明は、クランクシャフト用トリミング型及びクランクシャフトのトリミング方法に関する。

自動車用エンジン等に使用されるクランクシャフトは、鍛造加工により成形した際に、クランクシャフトの周囲にバリを備えた状態となるため、その後にバリを除去するトリミング工程が追加される。トリミング工程は、通常は、打ち抜き穴の内周上端にバリ取り刃を設けた下型と、クランクシャフトを相対的に押圧してバリをバリ取り刃に当接させる上型とを有するトリミング型を用いて実施する。

特開２００２－７９３４８号公報

トリミング工程においては、トリミング型を用いてクランクシャフトを打ち抜いてバリを切断除去するが、その際の剪断力によってクランクシャフトにダメージが生じる場合がある。例えば、バリが引きちぎられたような跡を残す割れが生じる場合がある。特に、クランクシャフトの両端の軸部の側面と端面等における、軸方向に沿った縦切断とそれに交差する横切断とが交わるコーナー状の切断部又はその近傍において、割れが生じやすい傾向がある。

このようなトリミング時の割れを防止するために、例えば特許文献１に記載のトリミング型の構成が提案されている。このトリミング型の構成は、トリミング型における刃部の凹状角部の一部に山形形状に突出した突出部を設けるというものである。この構成のトリミング型を用いることによって若干の改善が見られたものの、割れを完全に防止することはできておらず、さらなる改善策の検討がなされている。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、従来よりも、トリミング時の割れ発生率を大幅に減少させることができる、クランクシャフト用トリミング型及びクランクシャフトのトリミング方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、周囲にバリを備えたクランクシャフトから上記バリを分離除去するためのトリミング型であって、
上記クランクシャフトの外形状に沿って打ち抜き穴を有すると共に、該打ち抜き穴の内周上端にバリ取り刃を設けた下型と、
上記クランクシャフトに当接して該クランクシャフトを相対的に押圧して上記バリを上記バリ取り刃に当接させる上型とを有し、
上記下型の上記バリ取り刃は、
上記クランクシャフトの軸方向輪郭に沿った縦切断刃と上記クランクシャフトの軸方向に交差する方向の横方向輪郭に沿った横切断刃とが連なるコーナー切断刃部の少なくとも一部において、
上記縦切断刃と上記横切断刃のうち、一方は、上記クランクシャフトの輪郭から上記バリのみの部分まで延長された延長切断刃を有し、他方は、上記延長切断刃よりも下方にずれた位置に時間差切断刃として配置されており、
少なくとも、上記クランクシャフトのフロント軸の側面に対応する両側の上記縦切断刃からそれぞれ延長された一対の上記延長切断刃が設けられ、上記フロント軸の先端面に対応する上記横切断刃が上記時間差切断刃として上記延長切断刃よりも下方にずれて配置されており、
トリミング時においては、上記フロント軸の側面の上記縦切断刃およびその延長上の上記延長切断刃によるバリの切断が行われ、その後、時間差をもって上記フロント軸の先端面に対応する上記時間差切断刃としての上記横切断刃によるバリの切断が行われるように構成されている、クランクシャフト用トリミング型にある。

本発明の他の態様は、周囲にバリを備えたクランクシャフトから上記バリを分離除去するクランクシャフトのトリミング方法であって、
上記のクランクシャフト用トリミング型における上記下型と上記上型との間に上記バリを備えた上記クランクシャフトを配置し、
上記下型と上記上型とを相対的に接近させて上記バリを分離除去する際に、上記延長切断刃及び上記時間差切断刃を有する上記コーナー切断刃部においては、上記延長切断刃による上記バリの切断の後に、上記時間差切断刃によるバリの切断を行う、クランクシャフトのトリミング方法にある。

上記クランク型を用いてトリミングを行う際に、上記延長切断刃及び時間差切断刃を有する上記コーナー切断刃部においては、縦切断刃と横切断刃のうち一方によるクランクシャフトの輪郭に沿った切断と延長切断刃によるバリのみの切断がまず直線的に行われる。これにより、その後、時間差をもって行われる時間差切断刃による切断は、クランクシャフトの輪郭に沿った直線的な部分だけとなる。

そのため、上記のごとく切断されるクランクシャフト自身のコーナー部に対しては、コーナー状の剪断力が加わるのではなく、直線的な剪断力が、２回に分けて時間差で加わることとなる。それゆえ、従来よりも一度に加わる剪断力が小さくなると共に、時間差をもって分散することとなり、クランクシャフト自身のコーナー部に生じるダメージを抑制することができる。

さらに上記延長切断刃によって、バリのみの切断が余分に行われるため、その後の時間差切断刃による切断時には、切断部位へのバリからの拘束力が小さくなり、よりスムーズな切断が可能となる。

したがって、上記下型のコーナー切断刃部のうち、少なくとも従来ダメージが生じやすかった部位を切断する位置に、上記延長切断刃及び時間差切断刃を配置することによって、トリミング時の割れ発生率を大幅に減少させることが可能となる。

実施例における、バリ付きクランクシャフトを示す説明図。 実施例における、（ａ）クランクシャフト、（ｂ）クランクシャフトから分離除去したバリ、をそれぞれ示す説明図。 実施例における、トリミング型の下型を示す平面図。 実施例における、位置Ａの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を平面的に示す説明図。 従来における、位置Ａ相当部のバリ取り刃の状態を立体的に示す説明図。 実施例における、位置Ａの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を立体的に示す説明図。 実施例における、位置Ｂの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を平面的に示す説明図。 実施例における、位置Ｃの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を平面的に示す説明図。 実施例における、位置Ｄの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を平面的に示す説明図。 実施例における、位置Ｅの延長切断刃及び時間差切断刃の配置状態を平面的に示す説明図。 実施例における、トリミング型によってクランクシャフトのバリを分離除去を行っている状態を示す説明図。

上記クランク型の下型には、通常、多数のコーナー切断刃部が存在する。そのすべてに対して上記延長切断刃と上記時間差切断刃を設けてもよいが、従来の経験から割れが生じやすいコーナー部に対応する部分だけに設けてもよい。

例えば、クランクシャフトの両端軸部においては、トリミングにより割れが生じやすい傾向がある。そのため、上記クランクシャフトの両端軸部に対応する上記コーナー切断刃部の少なくとも一部において、上記縦切断刃から延長された上記延長切断刃を有するとともに、上記横切断刃が上記時間差切断刃として配置されている構成をとることができる。

また、上記クランクシャフトのクランクアーム及びカウンターウエイトに対応する上記コーナー切断刃部の少なくとも一部において、上記横切断刃から延長された上記延長切断刃を有するとともに、上記縦切断刃が上記時間差切断刃として配置されている構成をとることもできる。

ここで、上記延長切断刃は、縦切断刃または横切断刃から少しでも延長して配置されれば上述した作用効果が生じるが、特に、１０ｍｍ以上の長さを有するように構成することによって、より確実に上記作用効果を得ることができる。ただし、長すぎても効果が飽和するので、上限としては、型製造上の理由から２０ｍｍ程度とすることが好ましい。

また、上記時間差切断刃は、延長切断刃よりも下方にずれた位置、つまり、トリミング時に下型に対して上型が相対的に前進する方向にずれた位置に設けられるが、そのずれ量は、少なくとも、バリの厚み程度以上あればよい。具体的には確実に時間差を得るために、ずれ量は、５ｍｍ以上とすることが好ましく、型製造上の理由から、１０ｍｍ以下程度の範囲内とすることが好ましい。

なお、上記トリミング型の説明においては、下型及び上型という表現をし、下型が上型よりも下方に位置する状態で説明したが、実際に上記トリミング型を使用する際には、下型及び上型の相対的な組み合わせ関係を維持した状態で、全体の姿勢を左右上下において逆転等させて使用することももちろん可能である。

（実施例１）
本願のクランクシャフト用トリミング型及びクランクシャフトのトリミング方法に係る実施例につき図を用いて説明する。
本例のトリミング型１は、図１及び図２に示すごとく、周囲にバリ８９を備えたクランクシャフト８からバリ８９を分離除去するためのトリミング型である。トリミング型１は、図３に示すように、クランクシャフト８の外形状に沿って打ち抜き穴２０を有すると共に、打ち抜き穴２０の内周上端にバリ取り刃３を設けた下型２と、クランクシャフト８に当接してクランクシャフト８を相対的に押圧してバリ８９をバリ取り刃３に当接させる上型４（図１１）とを有する。

下型２のバリ取り刃３は、図３、図４、図６～図１０に示すように、クランクシャフト８の軸方向輪郭に沿った縦切断刃３１とクランクシャフト８の軸方向に交差する方向の横方向輪郭に沿った横切断刃３２とが連なるコーナー切断刃部３ｃの少なくとも一部において、縦切断刃３１と横切断刃３２のうち、一方は、クランクシャフト８の輪郭からバリ８９のみの部分まで延長された延長切断刃３５を有し、他方は、延長切断刃３５よりも下方にずれた位置に時間差切断刃３６として配置されている。
以下、さらに詳説する。

本例で処理するクランクシャフト８は、図２（ａ）に示すように、フロント軸８１、ジャーナル８２、クランクアーム８３、クランクピン８４、バランスウエイト８５、後端フランジ部８６、及び後端突出軸８７等を備えたものであり、平面的に見ると多数のコーナー部を含む輪郭形状を有している。図３に示すように、下型２の打ち抜き穴２０の内周上端に設けられたバリ取り刃３は、このクランクシャフト８の全周の輪郭に沿って設けられており、多数のコーナー切断刃部３ｃを備えている。

本例では、図３に示すように、多数のコーナー切断刃部３ｃのうち、フロント軸８１の先端側の位置Ａ、クランクアーム８３の先端側の位置Ｂ～Ｄ、及び、後端フランジ部８６及び後端突出軸８７を含む位置Ｅにおける複数のコーナー切断刃部３ｃについて、延長切断刃３５と時間差切断刃３６とを有する構成を採用した。

図４は、図３における位置Ａの部分を部分的に拡大したものである。そして、図５には、従来の同じ位置Ａにおけるバリ取り刃３の配置状態を、異なる方向からみて立体的にわかるように示した。図６には、本例の位置Ａにおけるバリ取り刃３の配置状態を、図５の場合と同様に示した。なお、図２（ａ）及び図３～図５においては、クランクシャフト８のフロント軸８１の延長上の軸方向を矢印Ｘにて示した。

まず、図５に示すように、従来の位置Ａのバリ取り刃３は、この部分だけを見れば、縦切断刃３１も横切断刃３２も打ち抜き方向においてほぼ同じ位置に配置され、かつ、フロント軸８１の輪郭に合致するように配置されていた。

これに対し、本例では、図４及び図６に示すように、位置Ａにおける縦切断刃３１と横切断刃３２の構成を従来と異なる形態に変更した。これらの図において、バリ取り刃３を設けた面の位置が分かるように、ハッチングの種類を変えて示してある（他の図においても同様とした。）。すべてのバリ取り刃３は、打ち抜き穴２０の内周上端に連なる所定の平面と打ち抜き穴２０の内周面とにより形成される略直角の角部から構成されるため、バリ取り刃３に連なる平面の位置を上下させることによって、バリ取り刃３の上下方向の位置が変更されることとなる。

これらの図に示すように、位置Ａにおいては、フロント軸８１の側面８１１（図２（ａ））に対応する両側２つの縦切断刃３１に連ねてそれぞれ延長された延長切断刃３５を設けた。そして、フロント軸８１の先端面８１２（図２（ａ））に対応する横切断刃３２を下方にずらして時間差切断刃３６とした。

図３、図７～図９に示すごとく、クランクアーム８３の先端側の位置Ｂ～Ｄについては、クランクアーム８３に沿った横切断刃３２に連ねて延長された延長切断刃３５を設けた。さらに、クランクピン８４側に延びる縦切断刃３１を下方にずらして時間差切断刃３６とした。

図３及び図１０に示すように、後端フランジ部８６及び後端突出軸８７を含む位置Ｅにおいては、６つの延長切断刃３５と３つの時間差切断刃３６を設けた。まず、図２（ａ）に示すように、後端フランジ部８６の輪郭に対応する部分は、同図においてその上下に２カ所存在するが、それぞれにおいて、両側面８６１に沿った２つの横切断刃３２に連ねて延長切断刃３５を設けた。さらに、延長切断刃３５の間の縦切断刃３１を下方にずらして時間差切断刃３６とした。

また、同図に示すように、後端突出軸８７に対応する部分は、上述したフロント軸８１に対応する部分と同様に、後端突出軸８７の側面８７１に対応する両側２つの縦切断刃３１に連ねてそれぞれ延長された延長切断刃３５を設けた。そして、後端突出軸８７の後端面８７２に対応する横切断刃３２を下方にずらして時間差切断刃３６とした。

本例では、上述した延長切断刃３５の長さはいずれも約２０ｍｍとし、時間差切断刃３６の延長切断刃３５からのずれ量は、約１０ｍｍとしたが、この寸法については、所望の効果が得られる限り、変更可能である。

なお、本例においては、上述した位置Ａ～Ｅ以外の位置に存在するコーナー切断刃部３ｃについては、従来と同様に、輪郭に沿った縦切断刃３１と横切断刃３２とを連ねた状態を維持した。

上記の構成の下型２を含むトリミング型１を用いてクランクシャフト８のトリミングを行うに当たっては、図１１に示すごとく、下型２と上型４との間にバリ８９を備えたクランクシャフト８を配置する。このとき、必要に応じて、上型４に対向すると共に下型２の打ち抜き穴２０に挿通可能な予備下型（図示略）を用い、上型４と予備下型によってクランクシャフト８を挟持してクランクシャフト８の下型２に対する相対的な移動を制御することも可能である。図１１においては、予備下型を用いない例を示してあり、バリ取り刃３の詳細な構成の図示は省略してある。

バリ８９の分離除去は、下型２と上型４とを相対的に接近させ、バリ８９をバリ取り刃３に当接することにより行う。このとき、延長切断刃３５及び時間差切断刃３６を有するコーナー切断刃部３ｃにおいては、延長切断刃３５が先にバリ８９に当接し、その後、時間差を設けて時間差切断刃３６がバリ８９に当接する。

すなわち、延長切断刃３５及び時間差切断刃３６を有するコーナー切断刃部３ｃにおいては、縦切断刃３１又は横切断刃３２とこれに連なる延長切断刃３５とが、まずバリ８９に当接し、これらによる切断が行われる。具体的には、縦切断刃３１又は横切断刃３２によるクランクシャフト８の輪郭に沿った切断と、延長切断刃３５によるバリ８９のみの切断が直線的に行われる。

その後、延長切断刃３５による切断と時間差をもって、時間差切断刃３６がバリ８９に当接し、切断が行われる。このとき、時間差切断刃３６により切断する部分は、クランクシャフト８の輪郭に沿った直線的な部分だけとなる。

そのため、上記のごとく切断されるクランクシャフト８のコーナー部に対しては、コーナー状の剪断力が加わるのではなく、直線的な剪断力が、２回に分けて時間差で加わることとなる。それゆえ、従来よりも一度に加わる剪断力が小さくなると共に、時間差をもって分散することとなり、クランクシャフト８自身のコーナー部に生じるダメージを抑制することができる。

さらに延長切断刃３５によって、バリ８９のみの切断が余分に行われるため、その後の時間差切断刃３６による切断時には、切断部位へのバリ８９からの拘束力が小さくなり、よりスムーズな切断が可能となる。

したがって、下型２のコーナー切断刃部３ｃのうち、少なくとも従来ダメージが生じやすかった部位を切断する位置に、延長切断刃３５及び時間差切断刃３６を配置することによって、トリミング時の割れ発生率を大幅に減少させ、ほぼ皆無にすることが可能となる。

１ トリミング型
２ 下型
３ バリ取り刃
３ｃ コーナー切断刃部
３１ 縦切断刃
３２ 横切断刃
３５ 延長切断刃
３６ 時間差切断刃
４ 上型
８ クランクシャフト
８９ バリ

Claims (3)

1. 周囲にバリを備えたクランクシャフトから上記バリを分離除去するためのトリミング型であって、
   上記クランクシャフトの外形状に沿って打ち抜き穴を有すると共に、該打ち抜き穴の内周上端にバリ取り刃を設けた下型と、
   上記クランクシャフトに当接して該クランクシャフトを相対的に押圧して上記バリを上記バリ取り刃に当接させる上型とを有し、
   上記下型の上記バリ取り刃は、
   上記クランクシャフトの軸方向輪郭に沿った縦切断刃と上記クランクシャフトの軸方向に交差する方向の横方向輪郭に沿った横切断刃とが連なるコーナー切断刃部の少なくとも一部において、
   上記縦切断刃と上記横切断刃のうち、一方は、上記クランクシャフトの輪郭から上記バリのみの部分まで延長された延長切断刃を有し、他方は、上記延長切断刃よりも下方にずれた位置に時間差切断刃として配置されており、
   少なくとも、上記クランクシャフトのフロント軸の側面に対応する両側の上記縦切断刃からそれぞれ延長された一対の上記延長切断刃が設けられ、上記フロント軸の先端面に対応する上記横切断刃が上記時間差切断刃として上記延長切断刃よりも下方にずれて配置されており、
   トリミング時においては、上記フロント軸の側面の上記縦切断刃およびその延長上の上記延長切断刃によるバリの切断が行われ、その後、時間差をもって上記フロント軸の先端面に対応する上記時間差切断刃としての上記横切断刃によるバリの切断が行われるように構成されている、クランクシャフト用トリミング型。
2. 上記クランクシャフトのクランクアーム及びカウンターウエイトに対応する上記コーナー切断刃部の少なくとも一部において、上記横切断刃から延長された上記延長切断刃を有するとともに、上記縦切断刃が上記時間差切断刃として配置されている、請求項１に記載のクランクシャフト用トリミング型。
3. 周囲にバリを備えたクランクシャフトから上記バリを分離除去するクランクシャフトのトリミング方法であって、
   請求項１又は２に記載のクランクシャフト用トリミング型における上記下型と上記上型との間に上記バリを備えた上記クランクシャフトを配置し、
   上記下型と上記上型とを相対的に接近させて上記バリを分離除去する際に、上記延長切断刃及び上記時間差切断刃を有する上記コーナー切断刃部においては、上記延長切断刃による上記バリの切断の後に、上記時間差切断刃によるバリの切断を行う、クランクシャフトのトリミング方法。

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