JPH04282011A - 焼嵌形クランク軸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半組立形クランク軸の
製造方法に関わり、特に大型クランク軸の製造に適する
焼嵌形クランク軸の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、クランク軸は一体形、半
組立形および組立形に分類され、また半組立形および組
立形はさらに焼嵌形、押嵌形およびスプライン結合形等
に細分されるが、船舶機関用などの大型クランク軸には
、焼嵌による半組立形のものが最も多く採用されている
。

【０００３】これら焼嵌形クランク軸の従来の製造方法
を、その概念説明図である〔図５〕によって説明すると
、まず、鍛造法または鋳造法により、（ａ）図に示すよ
うにピン（５１ａ）　の両側に対のアーム（５１ｂ）　
を有するクランクスロー（５１）を所定数製作し、これ
らクランクスロー（５１）の両アーム（５１ｂ）　に焼
嵌用のジャーナル穴（５１ｃ）を加工する一方で、（ｂ
）図に示すように所定寸法に機械加工された個別のジャ
ーナル（５２）および端部軸（５３）（５４）を準備す
る。そして、（ｃ）図に示すように各クランクスロー（
５１）を、一個つづ順次に、ジャーナル（５２）および
端部軸（５３）（５４）に焼嵌して、一体のクランク軸
に連結・組立する。なお、各クランクスロー（５１）は
、それぞれのピン（５１ａ）　が所定の配筒角度を占め
るように、異なる回転方向の角度に焼嵌される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、各クランクスローを個別の軸部に分割し
た状態のジャーナルおよび端部軸に焼嵌し、また、隣接
する各クランクスローは互いに異なる配筒角度とされて
非対称であるため、個々に焼嵌する各軸部のアライメン
トが精度良く出し難く、焼嵌により各軸部に偏心が生じ
易いという問題点を内在している。このため、各軸部の
偏心量が配筒数分だけ集積されて、大きな偏心量として
後工程に負担をかけ、その加工工数の増加を招いたり、
また、これが素材寸法に波及し、結果として歩留り向上
の阻害要因となったりする。

【０００５】さらにまた、各クランクスローの焼嵌の都
度に冷却を行う必要があるため、熱効率に劣るに加えて
、総焼嵌所要時間が長くかかり、その生産性を高め難い
。

【０００６】本発明は、上記従来技術の問題点を解消す
べくなされたもので、各クランクスローを高い真直度を
もって精度良くジャーナルに焼嵌することができ、さら
には複数のクランクスローを同時に焼嵌もできて、その
生産性を高めることのできる焼嵌形クランク軸の製造方
法の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下の構成とされている。すなわち、本
発明に係る焼嵌形クランク軸の製造方法は、ピンの両側
に対のアームを有し、そのアームに焼嵌用貫通穴を設け
た複数のクランクスローを、ジャーナルに焼嵌して連結
・組立する焼嵌形クランク軸の製造方法において、ジャ
ーナルを複数のクランクスローを連ねて貫通する長尺軸
に形成し、このジャーナルに複数のクランクスローを焼
嵌し、しかる後、各クランクスローの対のアームの間に
存在するジャーナル材を除去することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、従来技術のように個別に分
割されたジャーナルと異なり、複数のクランクスローを
連ねて貫通する長尺軸に形成したジャーナルに、複数の
クランクスローを焼嵌し、しかる後、各クランクスロー
の対のアームの間に存在するジャーナル材を除去するの
で、すなわち、同一軸上に複数のクランクスローを挿入
して焼嵌するので、各クランクスローを高い真直度をも
って精度良く焼嵌でき、さらには同一軸上に加熱した複
数のクランクスローを挿入すると共に同時に冷却して焼
嵌できるので、その焼嵌所要時間の大幅な短縮も可能と
なる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係る焼嵌形クランク軸の製
造方法の実施例を図面を参照して説明する。

【００１０】〔図１〕は本発明方法の１実施例の概念説
明図であって、（ａ）図および（ｂ）図は焼嵌前の中間
材の説明図、（ｃ）図は焼嵌工程を説明する模式図、（
ｄ）図は焼嵌後の状態を示す図である。

【００１１】本実施例では、まず、製造対象のクランク
軸の気筒数に対応する数の同形のクランクスロー材を製
作する一方で、同クランク軸の全長に対応する長さのジ
ャーナル軸材を製造する。ここで、クランクスロー材は
折曲げ鍛造法により一体に成形し、所定の熱処理を施し
た後、（ａ）図に示すように、ピン（１ａ）の両側に対
のアーム（１ｂ）を有し、その両アーム（１ｂ）に焼嵌
用のジャーナル穴（１ｃ）を設けた焼嵌前の中間材とし
てのクランクスロー（１）　に加工する。一方、ジャー
ナル軸材は通常の鍛造法により一体に成形し、所定の熱
処理を施した後、（ｂ）図に示すように、その一方の端
部に鍔部（２ｂ）を有し、主体軸部（２ａ）を研磨前寸
法まで仕上げた焼嵌前の中間材としてのジャーナル軸（
２）　に加工する。なお、クランクスロー（１）　のジ
ャーナル穴（１ｃ）の径Ｄとジャーナル軸（２）　の主
体軸部（２ａ）の径ｄとは、互いに焼嵌するための嵌合
精度に仕上げる。

【００１２】そして、気筒数に対応する数のクランクス
ロー（１）　それぞれを、（ｃ）図に示すように、竪型
ピット式の焼嵌設備（３）　によって、所定の間隔およ
び配筒角度をもって保持すると共に、所定温度に加熱す
る。

【００１３】ここで、本実施例での焼嵌設備（３）　は
、加熱・冷却手段を具備して上下動可能な複数のスロー
保持装置（３ａ）と、その中心部の上下に配置された軸
昇降装置（３ｂ）（３ｃ）とを備えてなり、各クランク
スロー（１）　は、それぞれが保持されたスロー保持装
置（３ａ）が備える加熱手段によって加熱される。

【００１４】各クランクスロー（１）　が所定温度に加
熱された時点で、予め上方の軸昇降装置（３ｂ）に鍔部
（２ｂ）を上にして吊下しておいたジャーナル軸（２）
　を降下させ、その主体軸部（２ａ）を各クランクスロ
ー（１）　のジャーナル穴（１ｃ）に挿入する。このと
き、下方の軸昇降装置（３ｃ）は、ジャーナル軸（２）
　の下端部を迎えて、所定高さ位置まで下降して停止す
ることで、ジャーナル軸（２）　の軸方向挿入位置を規
制する。

【００１５】続いて、スロー保持装置（３ａ）が備える
冷却手段により、各クランクスロー（１）を冷却させて
、気筒数に対応する数のクランクスロー（１）　を、同
時にジャーナル軸（２）　上に連ねて焼嵌する。

【００１６】次いで、この連結体を焼嵌設備（３）　か
ら取り出し、（ｄ）図に示すように、各クランクスロー
（１）　の両アーム（１ｂ）間に存在するジャーナル軸
（２）　材からなる余剰部α（図中に斜平行一点鎖線で
示す部分）を、通常の機械的手段によって切断・除去し
、しかる後に常套の仕上げ加工工程に移行するのである
。

【００１７】以上に述べた本実施例においては、気筒数
に対応する数のクランクスローを、同一のジャーナル軸
上に焼嵌するため、その焼嵌所要時間を大幅に短縮する
ことができると共に、各クランクスローを高い真直度を
もって精度良く焼嵌できて、後工程の加工効率を高める
ことができる。

【００１８】次に、両軸端部に鍔を持つ形態の焼嵌形ク
ランク軸の製造例を〔図２〕によって説明する。

【００１９】〔図２〕は本発明方法の他の１実施例の概
念説明図であって、（ａ）図は焼嵌前の中間材の説明図
、（ｂ）図は焼嵌後の状態を示す図である。なお、本実
施例の基本構成は〔図１〕に示した例と同様であり、〔
図１〕と等価の各部は同符号を付して説明を省略し、こ
こでは差異点のみを要約説明する。

【００２０】本実施例では、各クランクスロー（１）　
を焼嵌するジャーナル軸（１２）を、（ａ）図に示すよ
うに、製造対象のクランク軸の全長にほぼ対応する長さ
の主ジャーナル軸（１３）と、短尺の補ジャーナル軸（
１３）とに二分割する。また、これら主・補ジャーナル
軸（１３）（１４）は、その一方の軸端部に鍔（１３ｂ
）（１４ｂ）を有すると共に、それぞれの主体軸部（１
３ａ）（１４ａ）を研磨前寸法まで仕上げたものとする
。

【００２１】そして、〔図１〕に示した例と同様に、気
筒数に対応する数のクランクスロー（１）　それぞれを
、（ｂ）図に示すように、竪型ピット式の焼嵌設備（３
）　によって所定の間隔および配筒角度で保持して加熱
する。

【００２２】次いで、所定温度に加熱した各クランクス
ロー（１）　にジャーナル軸（１２）を挿入するのであ
るが、本実施例では、主ジャーナル軸（１３）を上方の
軸昇降装置（３ｂ）に吊下する一方、補ジャーナル軸（
１４）を下方の軸昇降装置（３ｃ）に載置し、上下双方
から、主・補ジャーナル軸（１３）（１４）それぞれの
主体軸部（１３ａ）（１４ａ）を、各クランクスロー（
１）　のジャーナル穴に挿入する。ここで、補ジャーナ
ル軸（１４）の主体軸部（１３ａ）　下端は、最下部に
位置して保持されたクランクスロー（１）　の上方のジ
ャーナル穴を貫通するまで挿入され、一方、補ジャーナ
ル軸（１４）の主体軸部（１３ａ）上端は、同クランク
スロー（１）　の下方のジャーナル穴のみに挿入される
。なお、本実施例では、上記の挿入に際して、補ジャー
ナル軸（１４）の主体軸部（１３ａ）　の上端面に所定
高さ寸法のスペーサ（１４）を載置することで、主ジャ
ーナル軸（１３）と補ジャーナル軸（１３）との間の間
隔を規制するものとした。

【００２３】続いて、〔図１〕に示した例と同様に、各
クランクスロー（１）　を冷却させて、気筒数に対応す
る数のクランクスロー（１）　を同時に主・補ジャーナ
ル軸（１３）（１４）上に連ねて焼嵌した後に、（ｃ）
図に示すように各クランクスロー（１）　の両アーム（
１ｂ）間に存在するジャーナル軸（１２）材からなる余
剰部αを切断・除去する。

【００２４】上述した本実施例では、その両軸端部に鍔
を持つ形態の焼嵌形クランク軸を、〔図１〕に示した例
と同様の効果のもとで、効率良く製造することができる
。

【００２５】なお、以上に述べた２実施例では、竪型ピ
ット式の焼嵌設備を用いたが、本発明方法では、横型の
焼嵌設備を用いることができる。〔図３〕によって横型
焼嵌設備を用いた焼嵌形クランク軸の製造例を説明する
。

【００２６】〔図３〕は本発明方法のまた他の１実施例
の概念説明図である。本実施例では、〔図３〕に示すよ
うに、長尺軸に形成されたジャーナル軸（２）を水平方
向に片持ち支持すると共に、所定角度位相に回転・停止
させる角度割出装置（３１）と、この角度割出装置（３
１）と共通の基盤（３０）上に設けられ、加熱・冷却手
段を具備して水平方向に支持されたジャーナル軸（２）
　の軸線に沿う前後方向に移動可能なスロー保持装置（
３２）と、基盤（３０）上の前後方向の中間部の少なく
とも２個所に設けられ、上端部に軸支持部（３３ａ）　
を上下動可能に設けると共に、基盤（３０）側方に退避
可能とされたジャーナル軸支持装置（３３）とを備えて
なる横型焼嵌設備を用いた。

【００２７】本実施例では、各クランクスロー（１）　
は、スロー保持装置（３２）に保持されて水平方向から
順次ジャーナル軸（２）　に嵌挿され、所定の軸方向位
置に焼嵌される。また、各クランクスロー（１）　の嵌
挿に際し、ジャーナル軸支持装置（３３）は交互に上下
動および進退して、スロー保持装置（３２）の移動を妨
げることなく、ジャーナル軸（２）　を水平に支持する
。また、角度割出装置（３１）は、各クランクスロー（
１）の焼嵌の都度に、ジャーナル軸（２）　を所定角度
に回転させて、順次に焼嵌される各クランクスロー（１
）　間の回転方向角度を所定の配筒角度とする。

【００２８】上述した本実施例では、前述の竪型ピット
式の焼嵌設備を用いる例に比較して、焼嵌対象材の上下
方向の移動が小さくすみ、かつ、各クランクスロー（１
）　の配筒角度の割出精度を高くすることができるので
、特に長尺で大型なクランクの焼嵌・組立てに適用して
利得がある。なお、〔図３〕では、スロー保持装置（３
２）を１個設けた例を示したが、複数のスロー保持装置
（３２）を水平方向に並設して複数のクランクスロー（
１）　を同時的に焼嵌することもできる。

【００２９】最後に、本発明方法のまた別の実施態様を
〔図４〕によって説明する。

【００３０】〔図４〕は本発明方法のまた別の実施態様
の概念説明図であって、（ａ）図は焼嵌前のジャーナル
軸の構成説明図、（ｂ）図は焼嵌後の状態を示す図であ
る。なお、本実施例は、クランクスローに焼嵌するジャ
ーナル軸を組立形にした点を異とする以外は、〔図１〕
に示した例と同様であり、〔図１〕と等価の各部は同符
号を付して説明を省略し、ここでは差異点のみを要約説
明する。

【００３１】本例では、各クランクスロー（１）　を焼
嵌するジャーナル軸（４２）を、複数のジャーナル（４
３）と端部ジャーナル（４４）（４５）とをダミー軸（
４６）を介して組立てた構成とし、製造対象のクランク
軸の全長に対応する長さの長尺軸に形成する。ところで
、大型クランク軸のジャーナルには、通常、潤滑油の循
環経路等としての中心孔が設けられる。本例では、この
中心孔に利用し、（ａ）図に示すように、タイロット（
４７）によって各ジャーナルおよびダミー軸を連ねて締
め付けることで、これらを強固に一体化させた。

【００３２】そして、〔図１〕ないしは〔図３〕に示し
た例と同様にして、気筒数に対応する数のクランクスロ
ー（１）　をジャーナル軸（４２）上に連ねて焼嵌した
後に、タイロット（４７）の締結を解いて、（ｂ）図に
示すように、各クランクスロー（１）　の両アーム（１
ｂ）間から各ダミー軸（４６）を除去して仕上げ工程に
移るのである。

【００３３】以上に述べた本例では、焼嵌後にダミー軸
を切断を伴うことなく容易に除去できると共に、これら
ダミー軸を再利用することで材料歩留りの向上が図れる
ので、焼嵌形クランク軸を、より高い生産性のもとで製
造することができる。

【００３４】なお、以上の〔図１〕、〔図２〕および〔
図４〕に示す３例では、クランク軸をそれぞれ４気筒形
で表し、また、各クランクスローが同一平面に位置した
ように表したが、これは説明を簡明にするためで、本発
明方法は他の気筒数の焼嵌形クランク軸の製造にも適用
でき、また、実際の焼嵌に際して、各クランクスローそ
れぞれが所定の配筒角度で焼嵌されることは言うまでも
ない。

【００３５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る焼嵌
形クランク軸の製造方法は、複数のクランクスローを長
尺軸に形成した同一のジャーナルに焼嵌するので、各ク
ランクスローを高い真直度をもって精度良く焼嵌して後
工程の加工効率を高めることができ、さらには、複数の
クランクスローを同時に焼嵌して焼嵌所要時間を大幅に
短縮することができて、その生産性を格段に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の１実施例の概念説明図であって、
（ａ）および（ｂ）図は焼嵌前の中間材の説明図、（ｃ
）図は焼嵌工程を説明する模式図、（ｄ）図は焼嵌後の
状態を示す図である。

【図２】本発明方法の他の１実施例の概念説明図であっ
て、（ａ）図は焼嵌前の中間材の説明図、（ｂ）図は焼
嵌工程を説明する模式図、（ｃ）図は焼嵌後の状態を示
す図である。

【図３】本発明方法のまた他の１実施例の概念説明図で
ある。

【図４】本発明方法のまた別の実施態様の概念説明図で
あって、（ａ）図は焼嵌前のジャーナル軸の構成説明図
、（ｂ）図は焼嵌後の状態を示す図である。

【図５】従来の焼嵌形のクランク軸の製造方法の概念説
明図であって、（ａ）図および（ｂ）図は焼嵌前の中間
材の説明図、（ｃ）図は焼嵌工程を説明する模式図であ
る。

【符号の説明】

（１）　−−クランクスロー （１ａ）−−ピン （１ｂ）−−アーム、 （１ｃ）−−ジャーナル穴 （２）　−−ジャーナル軸 （３）　−−焼嵌設備 （３ａ）−−スロー保持装置 （３ｂ）（３ｃ）−−軸昇降装置 α−−余剰部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ピンの両側に対のアームを有し、その
   アームに焼嵌用貫通穴を設けた複数のクランクスローを
   、ジャーナルに焼嵌して連結・組立する焼嵌形クランク
   軸の製造方法において、ジャーナルを複数のクランクス
   ローを連ねて貫通する長尺軸に形成し、このジャーナル
   に複数のクランクスローを焼嵌し、しかる後、各クラン
   クスローの対のアームの間に存在するジャーナル材を除
   去することを特徴とする焼嵌形クランク軸の製造方法。