[发明专利]曲柄轴及其原材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为发动机输出轴的曲柄轴，更详细而言涉及曲柄轴及其原材料的制造方法。 

背景技术

构成发动机输出轴的曲柄轴根据成形方法的不同能大致区分为铸造曲柄轴和锻造曲柄轴。铸造曲柄轴适用于低旋转型的发动机和发动机产生扭矩较小的发动机。锻造曲柄轴的金属组织致密，在制作成锻造品后，虽说是任意，但实施热处理后便能提高力学性质，而适用于高旋转型发动机和产生大扭矩的发动机。 

曲柄轴的制造无论是铸造、锻造中的任一种都能大致分成为制作曲柄轴用成型品的成型工序；对曲柄轴用成型品实施机械加工来制作曲柄轴的机械加工工序；以及修正曲柄轴配重的配重修正工序。在此，作业环境在成型工序和机械加工工序中会产生极大的不同这点上无需多说。 

在成型工序中，加热钢材来成型会使用大量的热能并且该热量不仅会使作业环境成为高温，例如锻造时，通过使实施锻造工序的锤式锻造装置(日本特开平4-294240号公报)或冲压式锻造装置(日本特开平2-41730号公报)动作而会产生振动。与此相对的是，机械加工工序为实施高精度的机械加工而需要清洁并且无振动的环境。除了上述问题以外，在成型工序和机械加工工序中，作为基础的技术是完全不同的。 

伴随着汽车产业的繁荣，曲柄轴的生产体制被历史性地分工化。图9表示锻造曲柄轴中的分工体制的一例。参照图9，被搬入锻造成型工厂的锻造用钢材按照热锻造法被加热到例如1250℃后，被插入锻造模具采用冲压式或锤式锻造机锻造(锻造成形工序S11)。接着，实施除去从锻造模具中取出的成型品周 围所存在的毛刺(burr)的修边(S12)，在上述修边处理过程中容易发生锻造品的弯曲被后续的整形(校正)工序S13矫正。若上述整形工序S13结束，则成型品通过放置冷却或空气冷却来被冷却(S14)，接着，此后，在根据需要进行热处理(S15)后，实施喷砂处理(S16)。利用上述一系列的工序S11～S16来制作曲柄轴用成型品。上述S11～S16在锻造成型工厂实施。曲柄轴用成型品在后来的中心孔加工工厂，在根据需要实施两端表面加工(S17)后，进行一次配重测定(S18)，根据上述一次配重测定来穿设中心孔(S19)。包括有上述中心孔的曲柄轴原材料从中心孔加工工厂向机械加工工厂运送。 

在机械加工工厂中，以中心孔为基准对曲柄轴原材料实施机械加工(机械精加工)(S21)。上述机械精加工包括：平衡锤部的两侧面及外周的加工；销部的加工(包括研磨)；轴颈部的加工(包括研磨)；油孔加工，通过上述机械精加工而成的曲柄轴原材料被精加工为曲柄轴的最终精确尺寸。 

机械加工结束后的曲柄轴在后续的工序S22中实施配重修正。上述配重修正利用配重测定来计量测定曲柄轴的不平衡量，通过根据上述不平衡量对曲柄轴的平衡锤部进行局部减量来进行。典型的是，平衡锤部的局部减量通过在平衡锤部的外周穿设平衡调整孔来进行。结束上述配重修正的完成品，换句话说平衡调整完的曲柄轴被组装到发动机内。 

图10表示四缸发动机用曲柄轴。如已知地，曲柄轴1具有：轴颈部3，其位于与由被穿设于其两端面的中心孔2、2规定的旋转轴线L同轴的位置；销部5，其通过半径方向延伸的臂部4从旋转轴线L偏移并定位；平衡锤部6，其延伸于臂部4的相反方向，在轴颈部3和销部5开口有油孔7。轴颈部3被未图示的缸体以能自由旋转的方式轴支承，接着，在销部5通过连杆(connecting rod)连结活塞(piston)(未图示)，利用曲柄轴1活塞的往复运动被转换为旋转运动。另外，图10的参照符号8是平衡调整孔，该平衡调整孔8是为进行最终配重修正(图9的S22)而被穿设在平衡锤部6。 

图11示意出在锻造成型工厂制作的曲柄轴用成型品的一部分。曲柄轴用成型品10即使是铸造品、锻造品中的任一种都在加工余量处包括脱模斜面部分11。上述脱模斜面部分11是为将成型品从模具中脱模而设置的，例如冲压锻造机时，脱模斜面角度(θ)设定为1～3°，而锤式锻造时，脱模斜面角度(θ)设定为6～7°。上述脱模斜面部分11的角度θ的差异是由于冲压锻造机和锤式锻造机的机械性质不同产生的，冲压锻造机中能组装用于将锻造品从模具压出的装置，与之相对，锤式锻造机中由于无法组装该装置，因此实际情况是在用锤式锻造机锻造时设定较大角度(6～7°)的脱模斜面部分11。