CN101844198B - 曲轴的制造装置和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曲轴的制造装置和制造方法。该曲轴的制造装置的特征在于，该曲轴的制造装置包括：模具，该模具具有下模、被设置成能够相对于所述下模移动的上模、以及向与所述上模的移动方向垂直的方向移动的多个侧方成型用冲头；压力机压头，该压力机压头通过使所述上模相对于所述下模移动从而将曲轴的坯料封闭在模具内进行成型；以及凸轮机构，该凸轮机构设于各侧方成型用冲头上，并使所述侧方成型用冲头与所述压力机压头的移动联动地向模具内部移动，为了防止所述侧方成型用冲头相互干涉，在所述侧方成型用冲头的至少一方设置立体交叉结构。

Description

曲轴的制造装置和制造方法

技术领域

本发明涉及曲轴的制造装置和制造方法，特别涉及为了轻量化而在曲轴中形成多个中空状孔部的技术的改良。

背景技术

内燃机的曲轴具有轴颈部。在轴颈部上通过臂部连结有与该轴颈部平行的曲轴销部。在臂部上形成有配重部，配重部的相对于轴颈部的形成位置在与曲轴销部的连接部位相反一侧。就曲轴而言，出于改善燃料消耗率的观点，要在曲轴销部形成中空状孔部以实现轻量化。由于即便是在曲轴销部形成孔部的情况下，对曲轴的刚性的影响也较小，因此优选在曲轴销部形成孔部。

在曲轴销部形成孔部时，可以考虑，采用具有沿与压力机压头的移动方向垂直的方向移动的侧方成型用冲头的锻造装置。多采用凸轮机构作为锻造装置的侧方成型用冲头的驱动源，与伺服电动机和液压单元相比，凸轮机构的机构简单，无需设置在模组外部，且能够线性地追随压力机压头的动作(例如日本特开平1-104436号公报，日本特开2003-343592号公报)。

图7是用于说明侧方成型用冲头20(以下简称作“冲头20”)在凸轮机构10作用下的动作的示意图。凸轮机构10具有凸轮11、用于驱动凸轮11的凸轮驱动器12、以及将所述部件11、12支撑为滑动自如的凸轮保持器13。在凸轮11的靠模具内部侧的侧面设有冲头20，凸轮11的靠模具外部侧的侧面为倾斜面，凸轮驱动器12的下表面为这样的倾斜面，该倾斜面在初始状态与凸轮11的倾斜面隔开预定间隔地配置，并在凸轮11动作时相对于凸轮11的倾斜面滑动。在凸轮机构10中，顶板31在压力机压头(省略图示)的作用下朝向底板32向下方移动了预定距离的时候，凸轮11的倾斜面与凸轮驱动器12的倾斜面接触。在顶板31进一步向下方移动时，这两个倾斜面相对滑动，使得冲头20沿水平方向朝模具内部侧移动。

然而，在利用上述锻造装置成型曲轴的情况下，在将曲轴配置于模具内时，由于不得不使曲轴的轴向与压力机压头的移动方向垂直，因此需要将冲头20从曲轴的轴向插入到曲轴销部中。由此，在具有多个气缸的曲轴的各曲轴销部中形成孔部的时候，冲头之间会发生碰撞。

具体来说，在采用凸轮机构10的侧方成型中，由于凸轮11与压力机压头联动，因此设于凸轮11上的冲头20在压力机压头的下止点达到插入曲轴销部中的最大插入长度，然后随着压力机压头向上止点移动，冲头20从曲轴销部中拔出。因此，例如如图8所示，在具有全配重(fullcounter weight)结构的四气缸的曲轴40的各曲轴销部43中形成孔部44的情况下，冲头21、22相互碰撞，冲头23、24相互碰撞(图中以虚线围成的部分)。因此，在压力机压头从上止点到下止点为止的一个行程内，在冲头相互干涉的位置无法形成多个孔部。另外，图8中的符号41、42示出的是轴颈部和曲柄臂部。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种曲轴的制造装置和制造方法，即便是在采用凸轮机构作为侧方成型用冲头的驱动源的情况下，在压力机压头从上止点到下止点为止的一个行程内，也能够在侧方成型用冲头相互干涉的位置形成多个孔部。

本发明中的曲轴的制造装置的特征在于，该曲轴的制造装置包括：模具，该模具具有下模、被设置成能够相对于下模移动的上模、以及向与上模的移动方向垂直的方向移动的多个冲头；压力机压头，该压力机压头通过使上模相对于下模移动从而将曲轴的坯料封闭在模具内进行成型；以及凸轮机构，该凸轮机构设于各冲头，并使所述冲头与压力机压头的移动联动地朝向模具内部移动，为了防止冲头相互干涉，在冲头的至少一方设有立体交叉结构。

在本发明的曲轴的制造装置中，借助于压力机压头的移动将曲轴的坯料封闭在模具内进行成型，并且各侧方成型用冲头(以下简称作“冲头”)通过与压力机压头的移动联动的凸轮机构向模具的内部方向移动，由此在坯料的各部位形成孔部。其中，为了防止冲头相互干涉，在冲头的至少一方设置立体交叉结构，因此冲头在向模具内部移动时以及从模具内部退避时，冲头之间能够立体地交叉。因而，能够在曲轴的坯料中同时形成孔部，因此能够在压力机压头从上止点到下止点为止的一个行程内形成这些孔部。

如上所述，由于可以采用能够收纳在模组内的凸轮机构作为多个冲头的驱动源，因此无需用于设置对冲头进行独立控制的致动器等外部装置的空间，能够实现冲压设备的小型化，且能够实现作业效率和生产效率的提高。此外，由于采用了在冲头中形成立体交叉结构的简单结构，因此能够进一步实现冲压设备的小型化。再有，由于能够将冲头的可动范围设定在模组内，因此作业者的安全性没有问题。

本发明的曲轴的制造装置能够采用各种结构。例如，作为立体交叉结构，可以在一方的冲头中形成贯通孔部。在该情况下，另一方的冲头能够在贯通孔部内移动。

本发明的曲轴的制造方法包括利用如上所述的曲轴的制造装置成型多个孔部的侧方成型方法。即，本发明的曲轴的制造方法的特征在于，在该曲轴的制造方法中使用如下这样的模具：该模具具有下模、被设置成能够相对于下模移动的上模、以及向与上模的移动方向垂直的方向移动的多个侧方成型用冲头，通过压力机压头的移动将曲轴的坯料封闭于模具内进行成型，并且各侧方成型用冲头在凸轮机构的作用下，与所述压力机压头的移动联动地向所述模具的内部方向移动，从而在坯料的各部位形成孔部，在利用侧方成型用冲头在坯料中形成孔部时，在采用了具有侧方成型用冲头相互干涉的形状的坯料的情况下，使侧方成型用冲头相互立体地交叉。

本发明的曲轴的制造方法能够得到与采用了立体交叉结构的本发明的曲轴的制造装置相同的效果。

根据本发明的曲轴的制造装置或制造方法，能够同时在侧方成型用冲头相互干涉的位置形成多个孔部，因此能够在压力机压头从上止点到下止点为止的一个行程内形成这些孔部。其结果是，能够得到可实现冲压设备的小型化等效果。

附图说明

图1是示出本发明所述的一个实施方式的曲轴的制造装置的局部结构的示意图，是模具的立体图。

图2是示出本发明所述的一个实施方式的曲轴的制造装置的概要结构的示意图，是沿图1的A-A’线的概要侧剖视图。

图3是示出图1所示的侧方成型用冲头的概要结构的立体图。

图4A和图4B是示出图1所示的侧方成型用冲头的概要结构的立体图，图4A示出的是立体交叉前的状态，图4B示出的是立体交叉时的状态。

图5A和图5B是示出图4A和图4B所示的侧方成型用冲头的具体例子的侧视图。

图6是示出本发明所述的一个实施方式的曲轴的制造装置的布局的一个具体例子的概要俯视图。

图7是示出现有的曲轴制造装置的凸轮机构的概要结构的侧剖视图。

图8是用于说明现有的曲轴制造装置的问题点的俯视图。

具体实施方式

(1)实施方式的结构

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是示出本发明所述的一个实施方式的曲轴制造装置100的局部结构的示意图，是模具103的下模103A的立体图。图2是用于说明本发明所述的一个实施方式的曲轴制造装置100的动作的示意图，是沿图1中的A-A’线的概要侧剖视图。图3是示出图1所示的侧方成型用冲头112p、117p的概要结构的立体图。图4A和图4B是示出图1所示的侧方成型用冲头114p、115p的概要结构的立体图，图4A示出的是立体交叉前的状态，图4B示出的是立体交叉时的状态。在图1中，为了图示方便，省略了凸轮机构的图示。

曲轴制造装置100例如是用于在具有全配重结构的四气缸的曲轴中形成孔部的装置。曲轴制造装置100例如具有压力机垫板(press bolster)101，在压力机垫板101上支撑有压力机压头102。在压力机垫板101和压力机压头102之间配置有模具103。模具103具有下模103A、上模103B、以及侧方成型用冲头111p～118p(以下简称作“冲头111p～118p”)。在模具103内配置有曲轴的预成型品200。

预成型品200具有轴颈部201，在轴颈部201上设有臂部202。相邻的臂部202之间由曲轴销部203连结。曲轴销部203与轴颈部201平行地配置。模具103的腔体面具有与预成型品200对应的形状。上模103B被设置成能够相对于下模103A移动。图2中的符号105为对作用于上模103B的初始载荷进行调节的载荷调节部(液压单元和气压单元等)。

冲头111p～118p被设置成能够向与上模103B的移动方向垂直的方向移动。冲头111p～118p通过在模具103侧部形成的冲头通道111q～111q并能够相对于模具103内部插入和脱离。冲头111p～118p具有凸轮机构，该凸轮机构使所述冲头111p～118p与压力机压头102的移动联动地向模具103内部移动。

如图2所示，使冲头111p、112p移动的凸轮机构111、112具有凸轮111c、112c以及用于驱动凸轮111c、112c的凸轮驱动器111d、112d。另外，冲头113p～118p的凸轮机构具有与冲头111p、112p的凸轮机构大致相同的结构和作用，因此以下省略对它们的说明。

在凸轮111c、112c的靠模具103内部侧的侧面设有冲头111p、112p。凸轮111c、112c的靠模具103外部侧的侧面为倾斜面。凸轮驱动器111d、112d的下表面为倾斜面，并且在初始状态下相对于凸轮111c、112c的倾斜面隔开预定间隔地配置。凸轮驱动器111d、112d随着压力机压头102向下方的移动而下降，当凸轮驱动器111d、112d的下表面与凸轮111c、112c的倾斜面接触时，所述倾斜面相互滑动。

在凸轮机构111、112中设有退避部件111s、112s。在压力机压头102的下止点处利用冲头111p、112p进行的侧方成型结束后，随着压力机压头102向上止点的移动，凸轮驱动器111d、112d上升，此时冲头111p、112p在退避部件111s、112s的作用下退避到模具103外部，并返回到初始位置。

为了防止在图1所示的区域X、Y中发生干涉，在冲头112p、117p和冲头114p、115p中设有立体交叉结构121、122。

具体来说，关于冲头112p、117p的干涉部X，由于冲头112p、117p所插入的臂部202相互远离，因此，立体交叉结构121设于远离模具103的腔体的位置。立体交叉结构121具有在冲头117p中形成的贯通孔部121A、以及在冲头112p上形成的平坦部121B。在立体交叉结构121中，平坦部121B被配置成能够在贯通孔部121A内移动，冲头112p、117p进行立体交叉。在该情况下，贯通孔部121A和平坦部121B的轴向长度被设置成使冲头112p、117p在向模具103移动时以及从模具103中退避时不会相互干涉到的长度。

关于冲头114p、115p的干涉部Y，由于冲头114p、115p所插入的臂部202相邻，因此立体交叉结构122设于靠近模具103的腔体的位置。立体交叉结构122具有在冲头115p中形成的贯通孔部122A、以及在冲头114p上形成的平坦部122B。在立体交叉结构122中，平坦部122B被配置成能够在贯通孔部122A内移动，冲头114p、115p在向曲轴销部203中插入时进行立体交叉。在该情况下，贯通孔部122A和平坦部122B的轴向长度被设置成使冲头114p、115p在向模具103移动时以及从模具103中退避时不会相互干涉到的长度。

图5A和图5B是示出在靠近腔体的位置设置的冲头114p、115p的具体例子的侧视图。在冲头114p中，在主体部114m和前端部114n之间形成有平坦部122B。前端部114n为进行侧方成型的部分，并具有比平坦部122B更大的宽度。平坦部122B形成为能够在冲头115p的贯通孔部122A内移动的形状。

图6是示出曲轴制造装置100的布局的一个具体例子的概要俯视图。在本例中，符号113示出的是使冲头113p、115p移动的凸轮机构，符号114示出的是使冲头114p、116p移动的凸轮机构。符号117、118示出的是使冲头117p、118p移动的凸轮机构。符号104示出的是载置压力机垫板101的床身的一个表面。其他结构与图1～图4的符号所示的结构相同。另外，在图6所示的具体例子中，采用一个凸轮机构113使两根冲头113p、115p移动，采用一个凸轮机构114使两根冲头114p、116p移动，然而所述冲头113p～116p的移动与其他冲头相同，也可以对每一根冲头采用一个凸轮机构。

(2)实施方式的动作

主要参照图2～图4对曲轴制造装置100的动作进行说明。冲头113p～118p在凸轮机构作用下的动作与冲头111p、112p在凸轮机构111、112作用下的动作大致相同，因此在以下的说明中，主要说明冲头111p、112p的动作。

首先，将曲轴的预成型品200配置到模具103的腔体内。接着，在压力机压头102开始从上止点向下方移动时，凸轮驱动器(在凸轮机构111、112中为图2的符号111d、112d)随着压力机滑动块102而下降，凸轮驱动器的倾斜面与凸轮(在凸轮机构111、112中为图2的符号111c、112c)的倾斜面接触。在压力机压头102进一步向下方移动时，这些倾斜面相互滑动，冲头111p、112p沿水平方向朝模具103内部侧移动。进而，冲头111p～118p在预成型品200的曲轴销部203中形成孔部。

接着，在压力机压头102到达了下止点的时候，凸轮的行程长度达到最大，利用冲头111p～118p进行的侧方成型结束。接下来，随着压力机压头102向上方的移动，凸轮驱动器开始上升，凸轮在退避部件(在凸轮机构111、112中为图2的符号111s、112s)的作用下向模具103的外部侧退避。在凸轮返回到初始位置后，通过使脱模销动作，使形成了孔部的曲轴脱模。

如上所述地在预成型品200中形成孔部时，在现有技术中存在相互干涉的区域X、Y的冲头112p、117p和冲头114p、115p能够通过立体交叉结构121、122进行立体交叉。

具体来说，在立体交叉结构121中，冲头112p的平坦部121B如图3所示地能够在冲头117p的贯通孔部121A内移动，因此冲头112p、117p能够进行立体交叉。另一方面，在立体交叉结构122中，图4A所示的冲头114p的平坦部122B如图4B所示地能够插入到冲头115p的贯通孔部122A内，因此冲头114p、115p能够进行立体交叉。

这样，冲头112p、117p之间和冲头114p、115p之间在向模具103内部移动时以及从模具103内部退避时，能够进行立体地交叉，因此能够在曲轴的预成型品200中同时形成孔部。因此，能够在压力机压头102从上止点到下止点为止的一个行程内形成多个孔部。并且，由于可以采用能够收纳在模组内的凸轮机构作为多个冲头111p～118p的驱动源，因此无需用于设置对冲头111p～118p进行独立控制的致动器等外部装置的空间，能够实现冲压设备的小型化，且能够实现作业效率和生产效率的提高。此外，由于采用了在冲头中形成立体交叉结构的简单结构，因此能够进一步实现冲压设备的小型化。再有，由于能够将冲头111p～118p的可动范围设定在模组内，因此作业者的安全性没有问题。

Claims (2)

1.一种曲轴的制造装置，其特征在于，

该曲轴的制造装置包括：

模具，该模具具有下模、被设置成能够相对于所述下模移动的上模、以及向与所述上模的移动方向垂直的方向移动的多个侧方成型用冲头；

压力机压头，该压力机压头通过使所述上模相对于所述下模移动从而将曲轴的坯料封闭在所述模具内进行成型；以及

凸轮机构，该凸轮机构设于各侧方成型用冲头，并使所述侧方成型用冲头与所述压力机压头的移动联动地朝向模具内部移动，

为了防止所述侧方成型用冲头相互干涉，在所述侧方成型用冲头的至少一方设有立体交叉结构，

所述立体交叉结构为在一方的侧方成型用冲头中形成的贯通孔部，

另一方的侧方成型用冲头配置成当进行孔部的形成时可在所述贯通孔部内移动，

所述贯通孔部的轴向长度被设置成当所述一方的侧方成型用冲头移动时所述一方的侧方成型用冲头不会与所述另一方的侧方成型用冲头干涉的长度。

2.一种曲轴的制造方法，其特征在于，

使用权利要求1所述的曲轴制造装置，

通过所述压力机压头的移动将曲轴的坯料封闭于所述模具内进行成型，并且各侧方成型用冲头在所述凸轮机构的作用下，与所述压力机压头的移动联动地向所述模具的内部方向移动，从而在所述坯料的各部位形成孔部，

在利用所述侧方成型用冲头在所述坯料中形成孔部时，在采用了具有所述侧方成型用冲头相互干涉的形状的所述坯料的情况下，使所述侧方成型用冲头相互立体地交叉。

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